JPS6332364A - 光・熱―周波数変換機能膜 - Google Patents
光・熱―周波数変換機能膜Info
- Publication number
- JPS6332364A JPS6332364A JP61174782A JP17478286A JPS6332364A JP S6332364 A JPS6332364 A JP S6332364A JP 61174782 A JP61174782 A JP 61174782A JP 17478286 A JP17478286 A JP 17478286A JP S6332364 A JPS6332364 A JP S6332364A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- membrane
- light
- heat
- oscillation
- lipid molecules
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- Granted
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、自助発振作用を有する殿能膜に関する。
（従来の技術）
シリコンを中心とした半導体技術によるトランジスタ、
ＩＣ，ＬＳＩ、超ＬＳＩの開発が行われ、今日のエレク
トロニクスの基礎を築いてきた。
ＩＣ，ＬＳＩ、超ＬＳＩの開発が行われ、今日のエレク
トロニクスの基礎を築いてきた。
一方、生命乃至生体現象の解明に伴い、新しい生体現象
に特有な考え方に基づいた材料、素子の開発への期待が
高まっている。これは生体現象の模倣により、これまで
の考え方と異なる作用により情報処理、認識、記憶等の
面で新しいエレクトロニクス技術を担うという考え方に
基づいている。
に特有な考え方に基づいた材料、素子の開発への期待が
高まっている。これは生体現象の模倣により、これまで
の考え方と異なる作用により情報処理、認識、記憶等の
面で新しいエレクトロニクス技術を担うという考え方に
基づいている。
ところで、数ある生体系に特有な現象の中で、最も基本
的なものは生体系が通常考えられてきた熱力学的な平衡
に基づく作用ではなく、平衡から遥かに離れた非線型非
平衡な状態で起こる現象からなっていることが種々の事
実から明らかになってきている。これを別の面から見る
と、従来にない新しいエレクトロニクスの考え方がこの
分野に含まれていることを示しているとも言える。
的なものは生体系が通常考えられてきた熱力学的な平衡
に基づく作用ではなく、平衡から遥かに離れた非線型非
平衡な状態で起こる現象からなっていることが種々の事
実から明らかになってきている。これを別の面から見る
と、従来にない新しいエレクトロニクスの考え方がこの
分野に含まれていることを示しているとも言える。
このような非線型非平衡な系から生じる代表的な例が、
生体膜又はそれを模倣した人工１］１（慣能膜）からの
発振現象である。かかる機能膜を使用した発振現象を第
１図を参照して説明する。まず、容器１内に中央に脂質
分子を含む多孔質膜（機能ＩＩ）２が取付けられた隔壁
３により二室に区画し、一方の室４ａに例えば０．１モ
ル濃度のＫＣλ溶液、他方４ｂの至に０．０１モル濃度
のＫｉ溶液＃七、を夫々収容する。つづいて、電流印加
電源５から各溶液に挿入した電流印加電極６ａ、６ｂを
通して２０℃に保持された各溶液間に〜１０−７ Ａ／
ｄ程度の一定電流を流す。こうした操作により各溶液に
挿入した膜電位側定電ｔｉ７ａ、７ｂに接続された電位
計８によって第２図に示す周期的な発振パターンを観測
することができる。かかる作用は生体膜の興奮現象の人
工化としてとらえることができる。
生体膜又はそれを模倣した人工１］１（慣能膜）からの
発振現象である。かかる機能膜を使用した発振現象を第
１図を参照して説明する。まず、容器１内に中央に脂質
分子を含む多孔質膜（機能ＩＩ）２が取付けられた隔壁
３により二室に区画し、一方の室４ａに例えば０．１モ
ル濃度のＫＣλ溶液、他方４ｂの至に０．０１モル濃度
のＫｉ溶液＃七、を夫々収容する。つづいて、電流印加
電源５から各溶液に挿入した電流印加電極６ａ、６ｂを
通して２０℃に保持された各溶液間に〜１０−７ Ａ／
ｄ程度の一定電流を流す。こうした操作により各溶液に
挿入した膜電位側定電ｔｉ７ａ、７ｂに接続された電位
計８によって第２図に示す周期的な発振パターンを観測
することができる。かかる作用は生体膜の興奮現象の人
工化としてとらえることができる。
上述した機能膜は、塩濃度、電流値、その他外部からの
圧力により発振の周期、波形、振幅が変化するため、従
来、前記電流値等そのものを情報（信号）とし、その変
化による機能膜の発振パターンの変位から情報を読取る
試みがなされている。
圧力により発振の周期、波形、振幅が変化するため、従
来、前記電流値等そのものを情報（信号）とし、その変
化による機能膜の発振パターンの変位から情報を読取る
試みがなされている。
しかしながら、電流値等の物理的因子を主とじ術外界変
化による機能膜の発振パターンの変位は、一般に刺激に
対する再現性が極めて劣り、しかも外界の意図しない微
小な変化によるノイズとの判別、又は定常的な状態の維
持等が困難となり、情報の識別性が劣るという問題があ
った。
化による機能膜の発振パターンの変位は、一般に刺激に
対する再現性が極めて劣り、しかも外界の意図しない微
小な変化によるノイズとの判別、又は定常的な状態の維
持等が困難となり、情報の識別性が劣るという問題があ
った。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされた
もので、物理的な外界の状況変化ではなく、光又は熱に
より化学的な能動変化を伴って発振パターンの変位が生
じる自励発振作用を有する機能膜を提供しようとするも
のである。
もので、物理的な外界の状況変化ではなく、光又は熱に
より化学的な能動変化を伴って発振パターンの変位が生
じる自励発振作用を有する機能膜を提供しようとするも
のである。
［発明の構成コ
（問題点を解決するための手段）
本発明は、脂質分子を主成分としてなる二分子膜、多孔
質膜上に累積した脂質分子膜又は脂質分子を分散した高
分子膜からなり、二つの水溶液を二室に区画し、これら
の水溶液間のイオン濃度差、外部圧力の変化、外部直流
電圧の印加により自助発振作用を有する機能膜において
、前記脂質分子を含む膜中に光もしくは熱により化学反
応を生じる物質を添加又は該脂質分子に結合させること
により混入せしめたことを特徴とする自励発振作用を有
する機能膜である。
質膜上に累積した脂質分子膜又は脂質分子を分散した高
分子膜からなり、二つの水溶液を二室に区画し、これら
の水溶液間のイオン濃度差、外部圧力の変化、外部直流
電圧の印加により自助発振作用を有する機能膜において
、前記脂質分子を含む膜中に光もしくは熱により化学反
応を生じる物質を添加又は該脂質分子に結合させること
により混入せしめたことを特徴とする自励発振作用を有
する機能膜である。
上記脂質分子としは、例えばジオレイルフォスフエイト
、トリオレイン、モノオレイン、その他燐脂質分子等を
挙げることができる。
、トリオレイン、モノオレイン、その他燐脂質分子等を
挙げることができる。
上記多孔質膜としては、例えばアセチルセルロースなど
のセルロース系、フッ素樹脂系、塩化ビニル樹脂系の多
孔質フィルタ等を挙げることができる。
のセルロース系、フッ素樹脂系、塩化ビニル樹脂系の多
孔質フィルタ等を挙げることができる。
上記高分子膜としては、例えばポリスチレン、ポリエチ
レン、ボリブＯピレン等の汎用の高分子膜を挙げること
ができる。
レン、ボリブＯピレン等の汎用の高分子膜を挙げること
ができる。
上記光もしくは熱により化学反応を生じる物質としては
、種々の反応形態を有するものが使用可能であるが、特
に外部からの光照射もしくは熱を加えた時のみ自動発振
の周波数、波形、振幅の形態が変化し、外部からこれら
のエネルギーを断切ると元の形態に戻る反応、或いは外
部からのエネルギーにより自動発振の周波数、波形、振
幅の形態が変化し、外部からこれらのエネルギーを断切
っても同じ形態を維持するが異なるエネルギーを加える
ことにより元の形態に戻る反応が望ましい。
、種々の反応形態を有するものが使用可能であるが、特
に外部からの光照射もしくは熱を加えた時のみ自動発振
の周波数、波形、振幅の形態が変化し、外部からこれら
のエネルギーを断切ると元の形態に戻る反応、或いは外
部からのエネルギーにより自動発振の周波数、波形、振
幅の形態が変化し、外部からこれらのエネルギーを断切
っても同じ形態を維持するが異なるエネルギーを加える
ことにより元の形態に戻る反応が望ましい。
こうした反応を生じる物質としては、例えばケト型とエ
ノール型の互変異性などのようなプロトン移動反応を行
なう物質、スピロピラン系分子のメロシアニン系分子へ
のフォトクロミズムのようなヘテロ環の開裂反応を行な
う物質、アゾベンゼン類、スチルベン類などのようなシ
ス−トランス異性化を行なう物質、ツルボナシエンとク
アドキシレンの間の反応のような歪み変型を伴う物質、
又は電気供与体と電子受容体の２種の分子間の電子移動
反応を行なう物質等を挙げることができる。
ノール型の互変異性などのようなプロトン移動反応を行
なう物質、スピロピラン系分子のメロシアニン系分子へ
のフォトクロミズムのようなヘテロ環の開裂反応を行な
う物質、アゾベンゼン類、スチルベン類などのようなシ
ス−トランス異性化を行なう物質、ツルボナシエンとク
アドキシレンの間の反応のような歪み変型を伴う物質、
又は電気供与体と電子受容体の２種の分子間の電子移動
反応を行なう物質等を挙げることができる。
このような物質のもつ分子構造は、特に制約はないが、
ラングミュア−プロジェット法などの物質の親疎水基を
利用して脂質膜を作製する場合は脂質と同様に親疎水基
を合せ持った系が望ましい。
ラングミュア−プロジェット法などの物質の親疎水基を
利用して脂質膜を作製する場合は脂質と同様に親疎水基
を合せ持った系が望ましい。
また、本発明の機能膜、例えば脂質分子膜を多孔質膜の
孔中に累積した機能膜を製造するには、脂質分子の溶液
中に適量の光もしくは熱により化学反応を生じる物質を
混合し、その混合液を該多孔質膜上に浸析固定する方法
を採用することができる。
孔中に累積した機能膜を製造するには、脂質分子の溶液
中に適量の光もしくは熱により化学反応を生じる物質を
混合し、その混合液を該多孔質膜上に浸析固定する方法
を採用することができる。
（作用）
本発明の自励発振作用を有する芸能膜は、外部から該膜
中に混入された光もしくは熱により化学反応を生じる物
質に刺激が与えられない状態では既述した第２図図示の
周期的な発振がなされる。
中に混入された光もしくは熱により化学反応を生じる物
質に刺激が与えられない状態では既述した第２図図示の
周期的な発振がなされる。
一方、外部から光や熱を機能膜に加えて刺激を与えると
、脂質分子内の前記物質が化学反応を起こし、その分子
構造又は電子構造が変化し、機能膜の周期的な発振に直
接影響を与えるため、該発振の周波数、波形、振幅を強
制的に変化させる。そして、外部の光や熱の遮断又は異
なる光や熱を与えることにより前記物質は元の状態に戻
り、かつ脂質分子との相互作用の形態も元の状態に戻る
ため、発振パターンは反応生起前と同様な形態となる。
、脂質分子内の前記物質が化学反応を起こし、その分子
構造又は電子構造が変化し、機能膜の周期的な発振に直
接影響を与えるため、該発振の周波数、波形、振幅を強
制的に変化させる。そして、外部の光や熱の遮断又は異
なる光や熱を与えることにより前記物質は元の状態に戻
り、かつ脂質分子との相互作用の形態も元の状態に戻る
ため、発振パターンは反応生起前と同様な形態となる。
以上、本発明の自励発振作用を有する機能膜は従来の物
理的条件の変化により間接的に発振パターンを変位させ
るものではなく、光又は熱により膜内で直接的に生じる
化学的な能動変化を利用して発振パターンを変位させる
ため、該光又は熱を情報（信号）とすれば、信号の変換
、再現性の維持、応答の高速化、感度の向上が図られ、
ひいては前記情報の識別乃至認識の精度を著しく向上で
きる。
理的条件の変化により間接的に発振パターンを変位させ
るものではなく、光又は熱により膜内で直接的に生じる
化学的な能動変化を利用して発振パターンを変位させる
ため、該光又は熱を情報（信号）とすれば、信号の変換
、再現性の維持、応答の高速化、感度の向上が図られ、
ひいては前記情報の識別乃至認識の精度を著しく向上で
きる。
（発明の実施例）
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
実施例１
ポアサイズ８μｍのアセチルセルロース製の多孔質フィ
ルタに２ｍ０１％の１−−オクタデシル−３−，３′−
ジメチル−６−二トロスビロ（２Ｈ−１−ベンゾビラン
−２＝、２”−インドリン〉を含むジオレイルフォスフ
エイトの混合膜を浸析添加して機能膜を作製した。
ルタに２ｍ０１％の１−−オクタデシル−３−，３′−
ジメチル−６−二トロスビロ（２Ｈ−１−ベンゾビラン
−２＝、２”−インドリン〉を含むジオレイルフォスフ
エイトの混合膜を浸析添加して機能膜を作製した。
前記構成の機能膜を、前述した第１図に示す容器１内を
二至に区画する隔壁３に取付け、一方の室４ａに０．１
モル濃度のＫＣλ溶液、他方の至４ｂに０．０１１モル
濃のＫＣλ溶液、を夫々収容した後、電流印加電源５か
ら各溶液に挿入した電流印加電極６ａ、６ｂを通して２
５℃に保持された各溶液間に〜１０−７ Ａ／ｍ程度の
一定電流を流したところ、各溶液に挿入した膜電位測定
電極７ａ１７ｂに接続された電位計８により周波数的１
Ｈｚの発振パターンを得ることができた。この状態で
、機能膜中に外部から３６５ ｎｍの光照射を行なった
ところ、発振パターンの周波数が１，５８Ｚに変化し、
光照射を断切った後もそのままの状態が維持された。こ
の後、５４５ ｒ＋ａ＋の光を機能膜に照射したところ
、発振パターンの周波数は元の１ ）＋２に戻ることが
観測された。こうした作用は、使用したスピロピラン化
合物である１′−オクタデシル−３′。
二至に区画する隔壁３に取付け、一方の室４ａに０．１
モル濃度のＫＣλ溶液、他方の至４ｂに０．０１１モル
濃のＫＣλ溶液、を夫々収容した後、電流印加電源５か
ら各溶液に挿入した電流印加電極６ａ、６ｂを通して２
５℃に保持された各溶液間に〜１０−７ Ａ／ｍ程度の
一定電流を流したところ、各溶液に挿入した膜電位測定
電極７ａ１７ｂに接続された電位計８により周波数的１
Ｈｚの発振パターンを得ることができた。この状態で
、機能膜中に外部から３６５ ｎｍの光照射を行なった
ところ、発振パターンの周波数が１，５８Ｚに変化し、
光照射を断切った後もそのままの状態が維持された。こ
の後、５４５ ｒ＋ａ＋の光を機能膜に照射したところ
、発振パターンの周波数は元の１ ）＋２に戻ることが
観測された。こうした作用は、使用したスピロピラン化
合物である１′−オクタデシル−３′。
３′−ジメチル−６−二トロスビロ（２Ｈ−１−ベンゾ
ビラン−２′、２”−インドリン）のメロシアニンへの
異性化に対応したものである。また、上記反応による周
波数変化は温度±０．１℃の変化、外界の振動等によっ
て殆ど影響を受けることがなかった。
ビラン−２′、２”−インドリン）のメロシアニンへの
異性化に対応したものである。また、上記反応による周
波数変化は温度±０．１℃の変化、外界の振動等によっ
て殆ど影響を受けることがなかった。
実施例２
ポアサイズ０．２μｍのテトラフルオロカーボン製の多
孔質フィルタに４１１１０１％の４−カルボキシ−４′
−オクタデシロキシアゾベンゼンを含むし一α−ジオレ
イルフオスフファチジルコリンをラングミュア−ブロジ
ェット法により４層の二分子膜の形で累積して機能膜を
作製した。
孔質フィルタに４１１１０１％の４−カルボキシ−４′
−オクタデシロキシアゾベンゼンを含むし一α−ジオレ
イルフオスフファチジルコリンをラングミュア−ブロジ
ェット法により４層の二分子膜の形で累積して機能膜を
作製した。
前記構成の機能膜を、前述した第１図に示す容器１内を
二至に区画する隔壁３に取付け、一方の室４ａに０．５
モル濃度のＮａＣｎ溶液、他方の室４ｂに０．５モル濃
度のＫＣ２溶液、を夫々収容して２５℃に保持したとこ
ろ、各溶液に挿入した膜電位測定電極７ａ、７ｂに接続
された電位計８により周波数０．５−の発振パターンを
得ることができた。この状態で、機能膜中に外部から４
５０ ｎｍの光照射を行なったところ、発振パターンの
周波数が０．８１ｈに変化し、光照射を断切った後もそ
のままの状態が維持された。この後、外部よりＣＯ２レ
ーザにより熱線を機能膜に照射したところ、発振パター
ンの周波数は元の０．５）１ｚに戻ることが観測された
。こうした作用は、使用した４−カルポキシー４′−オ
クタデシロキシアゾベンゼンのトランス異性体からシス
異性体への異性化に対応したものである。また、上記反
応による周波数変化は温度上０．１℃の変化、外界の振
動等によって殆ど影響を受けることがなかった。
二至に区画する隔壁３に取付け、一方の室４ａに０．５
モル濃度のＮａＣｎ溶液、他方の室４ｂに０．５モル濃
度のＫＣ２溶液、を夫々収容して２５℃に保持したとこ
ろ、各溶液に挿入した膜電位測定電極７ａ、７ｂに接続
された電位計８により周波数０．５−の発振パターンを
得ることができた。この状態で、機能膜中に外部から４
５０ ｎｍの光照射を行なったところ、発振パターンの
周波数が０．８１ｈに変化し、光照射を断切った後もそ
のままの状態が維持された。この後、外部よりＣＯ２レ
ーザにより熱線を機能膜に照射したところ、発振パター
ンの周波数は元の０．５）１ｚに戻ることが観測された
。こうした作用は、使用した４−カルポキシー４′−オ
クタデシロキシアゾベンゼンのトランス異性体からシス
異性体への異性化に対応したものである。また、上記反
応による周波数変化は温度上０．１℃の変化、外界の振
動等によって殆ど影響を受けることがなかった。
［発明の効果］
以上詳述した如く、本発明の自励発成作用を有する鳴能
膿によれば物理的な外界の状況変化ではなく、光もしく
は熱により化学的な能動変化を伴って発振パターンの変
位が生じ、ひいては前記光もしくは熱を情報（信号）と
することにより信号の変換、再現性の維持、応答の高速
化、感度の向上が図られ、前記情報の識別乃至認識の精
度を著しく向上できる等顕著な効果を有する。
膿によれば物理的な外界の状況変化ではなく、光もしく
は熱により化学的な能動変化を伴って発振パターンの変
位が生じ、ひいては前記光もしくは熱を情報（信号）と
することにより信号の変換、再現性の維持、応答の高速
化、感度の向上が図られ、前記情報の識別乃至認識の精
度を著しく向上できる等顕著な効果を有する。
第１図は機能膜の電位を測定するための装置を示す断面
図、第２図は機能膜の発掘パターンの一例を示す線図で
ある。 １・・・容器、２・・・機能膜、４ａ、４ｂ・・・室、
５・・・電流印加電源、８・・・電位計。 第１図 晴間 第２図
図、第２図は機能膜の発掘パターンの一例を示す線図で
ある。 １・・・容器、２・・・機能膜、４ａ、４ｂ・・・室、
５・・・電流印加電源、８・・・電位計。 第１図 晴間 第２図
Claims (1)
- 脂質分子を主成分としてなる二分子膜、多孔質膜上に累
積した脂質分子膜又は脂質分子を分散した高分子膜から
なり、二つの水溶液を二室に区画し、これらの水溶液間
のイオン濃度差、外部圧力の変化、外部直流電圧の印加
により自励発振作用を有する機能膜において、前記脂質
分子を含む膜中に光もしくは熱により化学反応を生じる
物質を添加又は該脂質分子に結合させることにより混入
せしめたことを特徴とする自励発振作用を有する機能膜
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61174782A JP2509573B2 (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | 光・熱―周波数変換機能膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61174782A JP2509573B2 (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | 光・熱―周波数変換機能膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6332364A true JPS6332364A (ja) | 1988-02-12 |
| JP2509573B2 JP2509573B2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=15984572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61174782A Expired - Lifetime JP2509573B2 (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | 光・熱―周波数変換機能膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2509573B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02216445A (ja) * | 1988-08-02 | 1990-08-29 | Oki Electric Ind Co Ltd | バイオ素子 |
| JPH02285248A (ja) * | 1989-04-27 | 1990-11-22 | Oki Electric Ind Co Ltd | 化学センサ |
| JPH0464053A (ja) * | 1990-07-04 | 1992-02-28 | Anritsu Corp | アジ検出方法 |
| JPH0568754U (ja) * | 1992-02-26 | 1993-09-17 | 三ツ星ベルト株式会社 | エアーバッグモジュールの取り付け構造 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55152426A (en) * | 1979-05-16 | 1980-11-27 | Unitika Ltd | Membrane potential controlling method with radiation of light |
-
1986
- 1986-07-25 JP JP61174782A patent/JP2509573B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55152426A (en) * | 1979-05-16 | 1980-11-27 | Unitika Ltd | Membrane potential controlling method with radiation of light |
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|---|---|---|---|---|
| JPH02216445A (ja) * | 1988-08-02 | 1990-08-29 | Oki Electric Ind Co Ltd | バイオ素子 |
| JPH02285248A (ja) * | 1989-04-27 | 1990-11-22 | Oki Electric Ind Co Ltd | 化学センサ |
| JPH0464053A (ja) * | 1990-07-04 | 1992-02-28 | Anritsu Corp | アジ検出方法 |
| JPH0568754U (ja) * | 1992-02-26 | 1993-09-17 | 三ツ星ベルト株式会社 | エアーバッグモジュールの取り付け構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2509573B2 (ja) | 1996-06-19 |
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