JP2001077445A

JP2001077445A - 機能一次元構造体の製造方法および機能構造体の製造方法

Info

Publication number: JP2001077445A
Application number: JP2000178415A
Authority: JP
Inventors: Akira Ishibashi; 晃石橋; Yoshifumi Mori; 芳文森
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-06-21
Filing date: 2000-06-14
Publication date: 2001-03-23

Abstract

(57)【要約】【課題】ファイバーの長手方向の次元の有効利用を図
り、所望の機能を持つ機能一次元構造体を製造する。こ
れを用いて機能構造体を製造する。【解決手段】機能構造が配された一次元構造体に対し
て三次元空間において二次元面内の縮小投影および残り
の一次元空間での拡大投影を行うことによりこの二次元
面内に微細機能構造が配された一次元構造体を製造す
る。一次元構造体は典型的には有機物からなるファイバ
ーである。一次元構造体は中空部を有することもあり、
その中に電流、光、化学流体などを通す。一次元構造体
の展伸およびそれに続く折り返しを複数回繰り返すこと
により二次元面内において細胞分裂様の縮小および多重
化を行ってもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、機能材料の製造
方法および機能構造体の製造方法に関し、特に、人間を
本位としてその自然な生活により密着すべく、既存のデ
ファクトスタンダード化した素子ならびにシステムと相
補的かつシナジェティックに結合し、高機能化する光・
電子・化学情報処理材料ならびにこれを用いた機能素子
およびトータルシステム、さらには電子・光機能素子に
よる情報処理と代謝、より広くは化学反応系の集積化に
適用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】図３１は、従来使用されている各種の光
ファイバーを示す。図３１Ａは単心コードのものを示
し、コアとその外側のクラッドとからなる光ファイバー
１０１の外側に被覆１０２を設けたものである。図３１
Ｂは同じく単心ケーブルのものを示し、光ファイバー１
０１の外側に一次被覆１０３および外被１０４を順次設
けたものである。図３１Ｃはテンションメンバ入り単心
ケーブルのものを示し、光ファイバー１０１の外側に一
次被覆１０３を設け、テンションメンバ１０５を介して
外被１０４を設けたものである。図３１Ｄは２心コード
のものを示し、二本の光ファイバー１０１の全体を覆う
ように被覆１０２を設けたものである。図３１Ｅは２心
ケーブルのものを示し、二本の光ファイバー１０１の全
体を覆うように一次被覆１０３を設け、その外側に外被
１０４を設けたものである。図３１Ｆはテンションメン
バ入り２心ケーブルのものを示し、二本の光ファイバー
１０１の全体を覆うように一次被覆１０３を設け、この
一次被覆１０３の凹部にテンションメンバ１０５を埋め
込み、これらの全体を覆うように外被１０４を設けたも
のである。図３１Ｇはフラットコードのものを示し、何
本かの光ファイバー１０１を平面に配列し、それらを被
覆１０２で覆ったものである。図３１Ｈはバンドルコー
ドのものを示し、多数本の光ファイバー１０１を束ねて
円柱状としたものを被覆１０２で覆ったものである。

【０００３】これらの従来の光ファイバーは、光ファイ
バーの材料となる物質を例えば単純な引き出し法により
引き出すことにより形成され、その長手方向に一様な構
造を有し、連続並進対称性を有するものである。そし
て、図３１Ａ〜図３１Ｃの構造は、中心からコア、クラ
ッドおよび皮膜からなる同心円多層構造を有する点で共
通する。一方、図３１Ｄ〜図３１Ｈの構造は、引き出し
の途中までは各心に対する同心円多層構造が存在し、最
後にこれを包む皮膜が形成されたものと見ることができ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の光ファイバーは、長手方向に一様な構造を有する
ものにすぎないため、長手方向のディメンジョンの有効
利用を図ることができているとは言い難い。

【０００５】他方、近年、従来の無機半導体系デバイス
に代わる有機半導体系デバイスが提案され、期待されて
いるが、孤立素子はまだしも、集積化を考えた場合の、
有機系半導体固有のメリットをどう生かすかの問題が解
決されていない。

【０００６】さらに、自然界に目を転じると、そこに
は、卵、胚から発生して、細胞分裂を繰り返し、最終的
に高機能な生体システムを築き上げると言う有機物によ
るダイナミックなシステムが数多くある。例えば、アミ
ノ酸からタンパク質や酵素などが作られることである。
これらにおいては、ダイポール相互作用を通じて鍵と鍵
穴反応で選択性が発現することが示されている。

【０００７】しかしながら、このようないわゆる生体系
では、物質の出入り、ダイポール相互作用あるいはいく
つかの個別電荷の移動はあっても、マクロな電流の移動
とは結合していないため、制御性という面で、現代社会
においてデファクトスタンダードとして確立している光
・電子的システムとの接点はない。

【０００８】また、何よりの問題は、かかる生体系の発
展には、特に複雑で高等機能を有するものほど、システ
ムの完成に時間がかかるということである。例えば、２
のべき乗で効く、細胞分裂にあたるものを高速で行うこ
とはできない。

【０００９】そこで、この発明では、ファイバーが本来
持つ高機能性を引き出し、長手方向の自由度の有効利用
を図る。あるいは、ファイバー上の機能素子の周期また
は非周期配列を可能とする。あるいは、有機半導体素
子、有機機能素子の高密度集積化を図る。

【００１０】特に、この発明では、擬似的な細胞分裂に
当たることを短時間にマスプロダクト的に制御する。す
なわち、例えば、チューブを利用し、このチューブを引
き伸ばしては折り曲げるという操作を行うことにより、
反応場としてのハニカム構造を与える。なお、この操作
は、パイを作るときの操作と類似するため、以下におい
ては、この操作を一次元パイこね変換と言うこともあ
る。この化学反応の舞台となる架台を短時間に形成する
ことにより、自己組織化に要する時間を短くすることが
できる。

【００１１】こうして既存のデファクトスタンダード化
したプリスクリプション（prescription）的にリジッド
（rigid)なシステムと生体系とを結び付け、それらの両
者と相補的に結合する、柔らかく、展性に富む、創造
的、創発的な素子ならびにシステムを創出する。

【００１２】すなわち、この発明は、従来型の光・電子
的なデバイスまたはシステムの高密度集積化の流れと、
生体系の選択的反応性を空間制御する流れとを両立さ
せ、逐一制御と、自律進化、自己変革が共存する素子な
らびにシステムを実現する。つまり、自発的自己組織臨
界現象プロセス、すなわち自己組織前進自律的階層獲得
（self-organized progressive hierarchical acquisit
ion,ＳＯＰＨＩＡ）の一つの実現手段である。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明においては、一次元構造体のトポロジーを
持つ線材、具体的には、有機物を母材とするファイバー
の展伸と折り返し、界面剤塗布、圧着、再展伸の繰り返
しを行うことにより、所望の機能を持つ素子を実現す
る。より具体的には、この線材の中に、機能に応じて、
電子素子、生体性機能素子、高屈折率体、低屈折率体な
どを内包させる。

【００１４】展伸に際しては、線材あるいはファイバー
をその軟化状態に置くために必要な温度などの環境を設
定する。また、展伸は、好適には、真空中、あるいは不
活性ガス中、あるいは、圧着幇助材雰囲気中で行う。

【００１５】この発明においては、面内において素子の
高密度集積ができるようになる。あるいは、線材ないし
ファイバーの長手方向に、自由空間的膨張、拡張規則配
置が実現される。そして、例えば、この線材ないしファ
イバーの内部に屈折率分布を作り付けて光を導波する。
また、別の例としては、屈折率分布を作り付けて光を外
部に取り出す。

【００１６】さらに、必要に応じて、基体となるこの一
次元構造体断面の最外郭（輪郭）に導電性あるいは絶縁
性を持たせ、埋め込み配線などの機能を持たせる。ま
た、この一次元構造体を網の目状に織り合わせ、その交
差点に上記の素子の相互作用を許す窓を設けることによ
り光、荷電流体、化学流体のスイッチングを行う。

【００１７】すなわち、上記課題を解決するために、こ
の発明の第１の発明は、機能構造が配された一次元構造
体に対して三次元空間において二次元面内の縮小投影お
よび残りの一次元空間での拡大投影を行うことによりこ
の二次元面内に微細機能構造が配された一次元構造体を
製造するようにしたことを特徴とする機能一次元構造体
の製造方法である。

【００１８】この発明の第１の発明においては、一次元
構造体の展伸または展伸および圧着を、一次元構造体の
内部に素子構造を形成した後に少なくとも一回行う。一
次元構造体は典型的には例えば有機物（あるいはプラス
チック）からなるファイバーである。また、基体をなす
一次元構造体が、撚り糸状の複数素材からなるファイバ
ーであってもよい。一次元構造体の少なくとも一部が導
電性を有することもあり、あるいは、一次元構造体の長
手方向に空間的に孤立した物質相を含むこともある。ま
た、一次元構造体の少なくとも一部分に金属相を形成
し、これを用いた光電子素子を機能素子とすることもあ
る。また、一次元構造体の二次元面内において三端子素
子、例えばトランジスタが組み込まれる。一次元構造体
は例えば同心円状構造を有し、断面の一部が中空であ
る。この中空部分には、電流、光または化学流体が通さ
れる。また、一次元構造体の展伸およびそれに続く折り
返しを複数回繰り返すことにより二次元面内において細
胞分裂様の縮小および多重化を行うようにしてもよい。
この一次元構造体の折り返しを行う際には間に導電物質
をはさむようにしてもよく、一次元構造体をＮ倍に展伸
し、それに続いてＮ回折り返すようにしてもよい。さら
に、一次元方向に空間的に孤立した物質層を、三次元空
間において二次元面内の縮小投影および残りの一次元空
間での拡大投影を行う際に、二次元面内方向に互いに連
結するようにしてもよい。

【００１９】この発明の第２の発明は、機能構造が配さ
れた一次元構造体に対して三次元空間において二次元面
内の縮小投影および残りの一次元空間での拡大投影を行
うことによりこの一次元空間において自由空間膨張状に
複数の機能構造を拡大配置した一次元構造体を製造する
ようにしたことを特徴とする機能一次元構造体の製造方
法である。

【００２０】この発明の第２の発明においては、例え
ば、一次元構造体上に蛍光体、色素（ダイ）または半導
体微粒子を形成した後、この一次元構造体を展伸し、蛍
光体、色素または半導体微粒子を軸方向に拡大配置す
る。また、導電性の一次元構造体上に半導体発光素子を
形成した後、この一次元構造体を展伸し、半導体発光素
子を軸方向に拡大配置する。あるいは、一次元構造体の
展伸およびそれに続く折り返しを複数回繰り返すことに
より二次元面内において細胞分裂様の縮小および多重化
を行う。また、一次元構造体の折り返しを行う際に間に
導電物質、例えば導電ワイヤーや導電パッドをはさむよ
うにすることもある。また、一次元構造体をＮ倍に展伸
し、それに続いてＮ回折り返すようにしてもよい。ある
いは、一次元方向に空間的に孤立した物質層を、三次元
空間において二次元面内の縮小投影および残りの一次元
空間での拡大投影を行う際に、二次元面内方向に互いに
連結するようにしてもよい。

【００２１】この発明の第３の発明は、機能構造が配さ
れた一次元構造体を二次元面内において一軸性圧縮した
後、この一次元構造体の展伸または展伸および圧着を繰
り返し行い、三次元空間において部分二次元面内の縮小
投影および残りの一次元空間での拡大投影を行うことに
より、一次元構造体の二次元面内においては微細機能構
造が配され、一次元空間においては機能修飾子が拡大配
置された一次元構造体を製造するようにしたことを特徴
とする機能一次元構造体の製造方法である。

【００２２】この発明の第４の発明は、一次元構造体の
軸方向に弾性の空間変調を行い、部分二次元面内の縮小
投影比または残りの一次元空間での拡大投影比を変調す
るようにしたことを特徴とする機能一次元構造体の製造
方法である。

【００２３】この発明の第５の発明は、その上に蛍光
体、色素または半導体微粒子を形成した一次元構造体に
対して三次元空間において二次元面内の縮小投影および
残りの一次元空間での拡大投影を行うことによりこの一
次元空間において自由空間膨張状に蛍光体、色素または
半導体微粒子を軸方向に拡大配置した一次元構造体を製
造し、この一次元構造体を複数並列配置することにより
機能構造体を製造するようにしたことを特徴とする機能
構造体の製造方法である。

【００２４】この発明の第６の発明は、機能構造が配さ
れた一次元構造体を複数並列配置し、これらの一次元構
造体に対して一括して三次元空間において二次元面内の
縮小投影および残りの一次元空間での拡大投影を行うこ
とによりこの二次元面内に細胞分裂状に複数の微細機能
構造が配された一次元構造体を製造し、これらの一次元
構造体を用いて機能構造体を製造するようにしたことを
特徴とする機能構造体の製造方法である。

【００２５】この発明の第７の発明は、機能構造が配さ
れた一次元構造体を複数並列配置し、これらの一次元構
造体を一括して二次元面内において一軸性圧縮した後、
これらの一次元構造体の展伸または展伸および圧着を繰
り返し行い、三次元空間において部分二次元面内の縮小
投影および残りの一次元空間での拡大投影を行うことに
より、一次元構造体の二次元面内においては細胞分裂状
に複数の微細機能構造が配され、一次元空間においては
機能修飾子が拡大配置された一次元構造体を製造し、こ
れらの一次元構造体を用いて機能構造体を製造するよう
にしたことを特徴とする機能構造体の製造方法である。

【００２６】この発明の第８の発明は、機能構造が配さ
れた一次元構造体を複数並列配置し、これらの一次元構
造体に対して一括して三次元空間において二次元面内の
縮小投影および残りの一次元空間での拡大投影を行うこ
とによりこの一次元空間において自由空間膨張状に複数
の機能構造を拡大配置した一次元構造体を製造し、これ
らの一次元構造体を用いて機能構造体を製造するように
したことを特徴とする機能構造体の製造方法である。

【００２７】この発明の第８の発明においては、例え
ば、機能構造が配された一次元構造体を複数並列配置
し、これらの一次元構造体に対して一括して三次元空間
において二次元面内の縮小投影および残りの一次元空間
での拡大投影を行うことによりこの一次元空間において
自由空間膨張状に複数の機能構造を拡大配置する前また
は後にこれに直交する方向に自由空間膨張させるように
する。

【００２８】この発明においては、一般的には、例え
ば、一次元構造体の断面において同心円状に複数の機能
構造が配されている。一次元構造体は、例えば、有機物
からなるファイバー状のもの、または、円環状の光場を
導波する光ファイバー状のものであることもある。ま
た、一次元構造体は同心円状の多層膜構造を有すること
もある。また、一次元構造体の周りに半導体膜が形成さ
れ、この半導体膜を用いた光電子素子により機能素子が
形成される。場合によっては、一次元構造体の一部がＤ
ＮＡファイバーであることもある。一次元構造体の断面
の一部分が中空であることもある。この中空部を通し
て、例えば、光、電流または化学流体を通すことができ
る。また、一次元構造体の周面に窓を設けることによ
り、この窓を通じて、外界または他の一次元構造体との
間で一次元構造体の内部に通される流体の交換を行うこ
とが可能である。この窓は、例えば電気的に開閉可能に
構成される。

【００２９】

【発明の実施の形態】図１は各種の基体のトポロジーを
示す。図１Ａは従来使われている平面基板、図１Ｂは最
近提案されたボール型基体、図１Ｃはこの発明の一次元
構造体（fiber)で用いる円柱側面のトポロジーである。
図１Ａに示す平面基板上の１チップの面積はチップの二
辺の長さをｘ、ｙとするとＳ_P＝ｘｙである。図１Ｂに
示すボール型基体上の面積はＳ_B＝４π（ｘ／２）²＝
４π（ｙ／２）²であり、Ｓ_B／Ｓ_P＝πｘ²／ｘｙ＝
πである。また、図１Ｃに示す一次元構造体の円柱側面
上の面積はＳ_T＝２π（ｘ／２）・ｙであり、Ｓ_T／Ｓ
_P＝πｘｙ／ｘｙ＝πである。

【００３０】図２Ａはこの発明の一次元構造体の実空間
構成を表す基本的な概念図である。図２Ａに示すよう
に、基体となる一次元構造体１の側面に光電子素子２が
配線３により接続されて配置され、さらに電極４も配置
されている。

【００３１】図２Ｂはこの発明の一次元構造体の発展形
の一つであり、階層構造を有する一次元構造体である。
この階層構造を有する一次元構造体５は、具体的には、
例えば、中心のコアとその周りのクラッドとからなる光
ファイバーあるいは単なる中空（hollow）構造としたも
のなどである。この階層構造を有する一次元構造体５
は、目的に応じて、光や化学流体などを輸送することが
できる。例えば、イオウ（Ｓ）と金（Ａｕ）との間の結
合を利用して光電子素子２のＡｕ電極２ａとタンパク質
６やアミノ酸７とを結合させることができる。同様にし
て、アミノ酸７に導電性高分子８を結合させることもで
きる。光電子素子２からは所定の信号の入力により光９
が発せられる。

【００３２】図３および図４は、一次元構造体の製造方
法の例を示す。図３は、いわば金太郎飴式の製造方法と
言えるものであり、例えばポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）やポリエチレンサルフォン（ＰＥＳ）などの
プラスチック製のファイバー１０（図３Ａ）に熱やアル
カリなどを加え、展性を上げて軸方向に伸ばし（図３
Ｂ）、これを所望の長さに切断することにより、細くま
た内部に構造を持たせた一次元構造体１１を得ることが
できる（図３Ｃ）。

【００３３】図４は一次元構造体の別の製造方法を示
し、いわばマカロニ型の一次元構造体の製造方法と言え
るものである。図４に示すように、この製造方法では、
例えばタンパク質などからなる可溶性のコア１２（図４
Ａ）を、例えば小麦粉や有機シリコン、他のタンパク質
などの非可溶性の物質１３で包んだ後（図４Ｂ）、コア
１２を加水分解酵素を用いて溶出させることにより中空
の一次元構造体１４を得る（図４Ｃ）。

【００３４】図５Ａは、一次元構造体１５の側面に、ラ
ングミュアブロジェット（ＬＢ）法によりアデニン
（Ａ）、グアニン（Ｇ）、シトシン（Ｃ）およびチミン
（Ｔ）のＬＢ膜のパターンを形成してコーディングを行
う方法を示す。すなわち、図５Ａに示すように、ＬＢ成
膜装置の水が入った容器（ラングミュアトラフ）の気体
−液体界面において四つのセグメント１６ａ、１６ｂ、
１６ｃ、１６ｄに分け、これらのセグメント１６ａ、１
６ｂ、１６ｃ、１６ｄの水面にそれぞれアデニン、グア
ニン、シトシンおよびチミンの有機溶媒溶液を展開して
単分子膜を形成し、さらに液体表面から気体中に一次元
構造体１５を引き上げる際にそれぞれアデニン、グアニ
ン、シトシンおよびチミン用のゲート１７ａ、１７ｂ、
１７ｃ、１７ｄを上下動させることにより、一次元構造
体１５の側面へのＬＢ膜の形成を制御する。さらに、一
次元構造体１５をその軸の周りに回転させることによ
り、図５Ｂに示すように、一次元構造体１５の側面の所
望の位置に所望のＬＢ膜１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８
ｄのパターンを形成する。このようにして、一次元構造
体１５の側面に所望のコーディングを行うことができ
る。なお、ここではＤＮＡの核酸塩基を用いた場合の４
コードの例を示したが、セグメントの数を増やすことに
より、コーディングの要素数を増やすことができること
は言うまでもない。

【００３５】図６はダウンコンバージョンの例である。
図６に示すように、図５に示すＬＢ膜の成膜方法におい
て、気体−液体界面をセグメントに分けない場合には、
一次元構造体１５の側面に一様な膜１９を成膜すること
ができる。この方法は、一次元構造体１５の側面へのフ
ォトレジストなどのコーティングに最適である。さら
に、例えば、一次元構造体１５の側面に有機シリコン膜
を成膜し、後に熱処理あるいはレーザアニールを行うこ
とによりＳｉ膜を形成することも可能である。

【００３６】図７は一次元構造体のリソグラフィープロ
セシングの例である。図７に示すように、例えば、図３
に示す製造方法により製造された一次元構造体２０を糸
巻き２１でたぐり寄せ、図５に示すと同様なＬＢ成膜室
２２においてこの一次元構造体２０の側面にＬＢ法によ
り、所望の材料のコーティングを行う。そして、この一
次元構造体２０を次段の乾燥モジュール２３内で乾燥さ
せた後、Ｌ字型に折り曲げ、フォトマスク２４の出し入
れが可能な露光モジュール２５に送り、フォトマスク２
４に所望のパターンで設けられた開口２４ａを通じて外
部から露光を行い、さらに次段の現像モジュール２６に
おける現像を経て、パターニングが完了する。符号２
７、２８は現像後に水洗、成膜などを行うモジュールを
示す。ここで、コーティングから露光までのプロセスの
具体例を挙げると、ＬＢ成膜室２２において有機シリコ
ン膜を成膜した後、この有機シリコン膜にフォトマスク
２４を用いてレーザ光を選択的に照射することによりレ
ーザアニールを行い、Ｓｉ膜のパターンを形成する。こ
のＳｉ膜を用いて素子を形成することができる。なお、
乾燥モジュール２３の、露光モジュール２５との接続部
は、露光モジュール２５の中心軸に垂直な方向の一辺の
長さがｄの長方形の断面形状を有する。フォトマスク２
４の切れ込みの幅をΔとしたとき、ｄ、Δは、ｄ＜Δを
満たす限りできるだけ小さくするのが望ましい。

【００３７】図８は、図７に示すリソグラフィーシステ
ムで製造され、射出されてくる繊維状の一次元構造体２
０を一種の機織り機に導入して機織りを行い、所望のフ
ァブリックを形成する方法の例を示す。この一次元構造
体２０の側面には必要に応じて素子が形成され、さらに
例えばＡＧＴＣコーディングが行われている。図８に示
すように、上述の図７に示すと同様なリソグラフィーシ
ステムを多数配列し、これらのリソグラフィーシステム
から供給される多数本の一次元構造体２０を用いて機織
りを行うことにより、２次元の織物を作ることができ
る。符号２９、３０は機織り棒を示す。

【００３８】最も単純でしかし汎用性のあるファブリッ
クは、縦糸を全てロジック素子の形成された一次元構造
体とし、横糸を全てメモリ素子の形成された一次元構造
体とした一様均一織物である。

【００３９】図８に示すような機織り機でファブリック
を形成する時の２本の一次元構造体の軸に直交する方向
のアラインメントには、例えば、これらの一次元構造体
の側面のアデニン（Ａ）とチミン（Ｔ）との配向特性、
あるいは、シトシン（Ｃ）とチミン（Ｔ）との配向特性
を利用することができる。すなわち、例えば、図９Ａに
示すように、縦糸および横糸を構成する２本の一次元構
造体３１、３２を互いに直交させ、それらの交差部にお
いて、上側の一次元構造体３１の外壁のアデニン（Ａ）
と下側の一次元構造体３２の外壁のチミン（Ｔ）との分
子間力による選択的結合（図９Ｂ参照）により、アライ
ンメントを行うことができる。より一般的には、タンパ
ク質間およびアミノ酸間のダイポール相互作用により、
一次元構造体を整列させて二次元平面を構成することが
できる。また、図９Ｂに示すように、例えば一次元構造
体３１上にＤＮＡストリングＳＴが張り付いているか、
または編み込まれているものであってもよい。

【００４０】なお、図９Ｂに示すＡ−Ｔ結合のＡとＴと
は単なる選択性のあるのりとしても使えるが、より高度
には、図８に示すように、下側の一元構造体２０の上に
一部ｍ−ＲＮＡを仕込むことにより、交差部の結合を成
長強化させたり、反結合性として解体したりして、ＳＯ
ＰＨＩＡの一角を担わせる要素部品／構造とすることが
できる。

【００４１】このように分子間力を利用して一次元構造
体によりファブリックを形成した例を図１０に示す。こ
のファブリックは、図２Ｂに示すものと同様な、階層構
造を有する一次元構造体５を用いて形成されたもので、
線状光電子機能デバイスによるインテリジェント・ファ
ブリックと呼ぶことができるものである。

【００４２】図１１および図１２は図１０に示すインテ
リジェント・ファブリックを人工筋肉に応用した例を示
し、それぞれ筋肉が縮んだ状態および伸びた状態を示
す。図１１および図１２に示すように、このインテリジ
ェント人工筋肉においては、一次元構造体５を用いて、
意図的に筋繊維を束ねたような構造を持たせることによ
り、ファブリックが縞状であることを利用して、二つの
ファブリックの一次元構造体を互い違いに結合させ、例
えば正負の電荷供給によるクーロン反発力と結合とを利
用して伸縮を行わせることができる。

【００４３】図１３は、一次元構造体５からなる縦糸お
よび横糸を強固に編んだタイトバウンドファブリック
（tight-bound fabric) の例である。縦横に走る一次元
構造体が特徴である。

【００４４】図１４Ａは汎用ファブリックの一例、図１
４Ｂはこの図１４Ａに示す汎用ファブリックの一部の拡
大図、図１４Ｃは図１４Ｂの一部の拡大図である。この
汎用ファブリックは、縦糸がロジック素子の形成された
一次元構造体３３からなり、横糸がメモリ素子（ＲＡ
Ｍ）の形成された一次元構造体３４からなる。これらの
半導体素子は、一次元構造体３３、３４の側面に例えば
アモルファスＳｉ膜を成膜し、これを例えばエキシマー
レーザアニールすることにより単結晶化した単結晶Ｓｉ
膜に形成することができる。図１４Ｃに、一例として、
半導体電子素子Ｄを示す。また、同様の方法により、一
次元構造体３３、３４の側面に例えばＧａＩｎＮ系半導
体膜を形成し、これに光素子を形成することもできる。
さらに、これらにより、トータルシステム・オン・ファ
イバーファブリックを実現することができる。

【００４５】図１５はこの発明のタイトバウンドファブ
リックの化学・生体系応用の一例の概念図であり、一種
のケミカルプロセッサーを示す。一次元構造体３５は中
空構造を有し、バイオ−光−電子質量輸送用のマイクロ
チューブとして用いられる。この一次元構造体３５に
は、窓３６および光電子素子３７が設けられており、バ
イオ−光−電子配線３８により相互に接続されている。
この例では、点描が付された窓３６は開いており、それ
以外の窓３６は閉じている。この一次元構造体３５の中
に生体・化学材料を通すことにより、微視的に化学反応
を制御することができる。例えば、横方向の一次元構造
体３５に原料Ａ、Ｂ、Ｃを供給するとともに、縦方向の
一次元構造体３５に酵素Ｐ、Ｑ、Ｒを供給する。この場
合、一次元構造体３５の多数の交差部のうちの所定の部
分に窓を開けておくことにより、種々の反応生成物（例
えば、最終生成物Ｚ）と副生成物（例えば、副反応物
Ｙ）とを合成することが可能となる。

【００４６】図１６はこの発明のタイトバウンドファブ
リックの窓の開け方の一例を示す。この例では、交差す
る２本の一次元構造体３５のうちの一本を加水分解可能
なタンパク質からなるマイクロチューブとし、他の一本
を湿潤はするが加水分解可能性のあるマイクロチューブ
とする。そして、これらの一次元構造体３５を交差さ
せ、一方の一次元構造体３５の中に加水分解酵素（ヒド
ロアーゼ（トリプシン、キモトリプシンなど））と水と
を最適ｐＨになるように調整して流し、他方の一次元構
造体３５には水のみ、あるいは最適ｐＨをずらす酸また
はアルカリを含ませた水を通すことにより、交差部の一
次元構造体３５に穴があく。穴がある程度以上開くと、
一次元構造体３５を流れる水（または酸、アルカリ）で
最適ｐＨ条件からずれることにより、加水分解反応は極
めて遅くなり、事実上停止する。次に、一次元構造体３
５にそれを構成するタンパク質を溶かす酵素を流すこと
により、交差部の一次元構造体３５に穴を開けることか
できる。このようにして、一次元構造体３５の交差部に
選択的に窓３６を形成することができる。また、一次元
構造体３５の側面に例えばアモルファスＳｉ膜を成膜す
る場合には、このアモルファスＳｉ膜をその表面に選択
的に形成したマスクを用いて部分的にエキシマーレーザ
アニールして単結晶化し、このＳｉ膜を単結晶部とアモ
ルファス部との結晶性の差を利用して選択エッチングす
ることにより窓を形成することができる。

【００４７】さらに、上述の方法で一次元構造体３５の
交差点に窓３６を開けた後、外力を加えてこれらの一次
元構造体３５を離すことにより、周期的に窓３６が形成
された一次元構造体を形成することができる。また、こ
の一次元構造体を出発材料として再度機を織り、上述と
同様にして交差点に窓を開けることもできる。

【００４８】図１７はこの発明のタイトバウンドファブ
リックの生体系応用のより一般化した概念図である。一
次元構造体３５の交差点のみならず、その途中にも窓３
６が形成されている。さらに、この窓３６の周りに選択
的に電極を設けることで、局所電場によりイオンの出入
りを制御することができる。このような電気的に開閉可
能な窓３６を開けておくことにより、図１８に示すよう
に、一次元構造体３５で囲まれた升状の空間に自己組織
化生体系組織（ＳＯＰＨＩＡ）３９を形成することがで
きる。このようなタイトバウンドファブリックは、例え
ば液体やガス中に設置することにより、それらのセンサ
ーとして機能させることができる。

【００４９】さらに、図１９に示すように、一次元構造
体４０の断面の外郭に凹凸を設け、その凹部に配線４１
を埋め込むこともできる。

【００５０】また、図２０に示すように、このような断
面の外郭に凹凸を設け、その凹部に配線４１を埋め込ん
だ一次元構造体４０は、別の一次元構造体４２と空中交
差させることが可能である。ここで、一次元構造体４０
の側面には、電子素子４３およびそれらを接続する配線
４４が形成されている。

【００５１】図２１に示すように、この発明の一次元構
造体を基本繊維として用いて、太陽電池４５、ディスプ
レー４６、コンピュータ４７、アクチュエータとしての
手袋４８、センサー（図示せず）などを一体化したイン
テリジェントファイバーファブリックによる衣服４９を
作ることができる。なお、この衣服４９およびこの衣服
４９を着る人間のサイズはともに１ｍのオーダーであ
り、一方、この衣服４９を構成する繊維である一次元構
造体の径のサイズは例えば最大で１ｍｍのオーダーであ
り、このとき後者に対する前者の比は〜１ｍ／１ｍｍ〜
１０００のオーダーである。

【００５２】また、同様なインテリジェントファイバー
ファブリックにより、いわばインテリジェントはちまき
とも呼べるバンド５０を作ることもできる。

【００５３】さらに、この発明の一次元構造体の材料と
して例えばコラーゲンやエラスチンなどを用いることに
より、図２１に示す人の足部に示すように人工皮膚５１
を作ることもできる。

【００５４】より一般的には、この発明の人工織物をも
って、内部に人工筋肉などを含む３次元構造体を包むこ
とにより、インテリジェントな３次元システムを構成す
ることができる。

【００５５】図２２は、この発明の機能性ファイバーの
製造方法を示す基本的な概念図である。この機能性ファ
イバーを製造するには、まず、図２２Ａに示すように、
出発物質となる機能性ファイバーを製造する。この機能
性ファイバーにおいては、光導波管６１、化学輸送管６
２、有機半導体電子デバイス６３および有機半導体ダイ
オード６４が有機被覆材６５で被覆された状態で集積さ
れており、全体として円柱状の形状を有している。有機
半導体電子デバイス６３は例えば周期的に複数個配置さ
れている。この有機半導体電子デバイス６３は、チャネ
ル層６３ａ、ゲート電極６３ｂ、ソース電極６３ｃおよ
びドレイン電極６３ｄからなる。符号６６はこれらの有
機半導体電子デバイス６３間を接続する配線を示す。

【００５６】光導波管６１は、通常のプラスチック光フ
ァイバーと同様に、例えばＰＭＭＡを用いて形成され
る。化学輸送管６２は中空に構成され、その中に化学流
体が通されるようになっている。配線６６は例えば導電
性ポリマー、具体的には例えばポリアセチレン、ポリジ
アセチレン、ポリピロールなどにより形成される。

【００５７】この出発物質としての機能性ファイバーの
直径は必要に応じて選ばれるが、一例を挙げると数十μ
ｍ程度である。また、これらの素子の寸法は、必要に応
じて決められるが、極微細の素子を形成する場合には例
えば縮小投影露光などが用いられる。

【００５８】次に、図２２Ａに示す機能性ファイバー
を、図２２Ｂに示すようにその長手方向に引き伸ばす。
具体的には、図２２Ａに示す機能性ファイバーの直径を
Ｄ、長さをＬとしたとき、図２２Ｂに示すように、直径
がＤ／α（ただし、α＞１）、長さがα²Ｌとなるよう
に引き伸ばす。こうして、出発物質としての機能性ファ
イバーは、その断面においては１／αに縮小（微細化）
され、長さ方向においてはα²倍に拡大される。

【００５９】次に、こうして展伸された図２２Ｂに示す
機能性ファイバーをその中央で折り返して重ね合わせ、
圧着する。この圧着を良好に行うために、機能性ファイ
バーの表面には、圧着幇助剤を塗布しておくことが望ま
しい。この圧着幇助剤には、必要に応じて、導電性、絶
縁性、強誘電性などを付与することができる。

【００６０】上述の展伸、折り返し、圧着を行った後、
この一連の工程を必要なサイクル繰り返し行う。ここ
で、これらの展伸は、多数本バッチ処理することができ
る。

【００６１】なお、例えば、あらかじめ機能性ファイバ
ーに形成した液溜めに液晶を入れておき、その後この機
能性ファイバーの展伸、折り返し、圧着を行うことによ
り、液晶が封入された機能性ファイバーを製造すること
もできる。

【００６２】図２３は、４回（4-fold）の折り返しのサ
イクルを使用して機能性ファイバーを製造する例を示
す。図２３Ａに示すように、まず、所望の機能素子があ
らかじめ作り込まれた機能性ファイバーを用意する。次
に、図２３Ｂに示すように、この機能性ファイバーを直
径が１／４になるまで展伸する。次に、こうして展伸さ
れた機能性ファイバーを図２３Ｃに示すように４回折り
返し、圧着する。

【００６３】これらの展伸および圧着の工程をＮ回繰り
返すことにより、断面で見たときの機能性ファイバーの
密度を４^N倍に高密度化することができる。また、当然
ではあるが、２回折り返しの場合に比べて、高速化を図
ることができる。

【００６４】ここで、図２４に示すように、出発物質と
しての機能性ファイバーが偏心構造を有する場合を考え
る。この機能性ファイバーは中心部Ｌ₁、中間層Ｌ₂お
よび最外層Ｌ₃からなり、中心部Ｌ₁が偏心している。
この場合、中間層Ｌ₂の厚さの最大値はＴ、最小値はｔ
である。例えば、典型的には、Ｄ〜２０μｍ、ｔ〜２μ
ｍである。いま、機能性ファイバーにおける原子間距離
を２Åと仮定すると、Ｄ〜２０μｍは原子間距離の１０
⁵倍、ｄ〜２μｍは１０⁴倍に相当する。そこで、４^N
＝１０⁴とおいてＮを求めると、Ｎ＝４／ｌｏｇ₁₀４〜
６．６＜７となる。これより、機能性ファイバーの展伸
および圧着の工程を７回繰り返すと、厚さｔの部分の中
間層Ｌ₂は相互に融着し、厚さＴの部分の中間層Ｌ₂は
単原子層のオーダの厚さになることになる。

【００６５】このように、典型的なファイバー径である
数十μｍオーダの原料から出発しても、展伸および圧着
の工程を７回繰り返すと、内部構造は、原子間隔オーダ
まで縮小することがわかる。これは、有機物の柔らかさ
を利用して、素子の縮小ができる典型的な例である。

【００６６】なお、機能性ファイバーの材料としては有
機物以外に例えば非晶質のガラスを用いることができる
が、この場合には、上述の圧着を行う前にファイバー表
面のダングリングボンドを水素で不活性化するようにす
ることが望ましい。

【００６７】図２４は、上記のような機能性ファイバー
の展伸および圧着のサイクルを繰り返すことで擬似的に
細胞分裂に相当することを実現することができることを
示す例である。すなわち、まず、図２４Ａに示すような
偏心した中心部Ｌ₁、中間層Ｌ₂および最外層Ｌ₃から
なる単純な内部構造を持つ機能性ファイバーに対して展
伸および圧着のサイクルを繰り返し行うことにより、図
２４Ｂに示すように、直径がＭ分の１に縮小した機能性
ファイバーを２^M個つくる。

【００６８】次に、図２４Ｃに示すように、こうしてつ
くった２^M個の機能性ファイバーからなる架台（プラッ
トフォーム）中でＳＯＰＨＩＡを起こさせる。具体的に
は、例えば、これらの機能性ファイバーに電子線を照射
することにより電子−正孔対を生成し、これによりＳＯ
ＰＨＩＡを起こさせる。

【００６９】さらに、図２４Ｄに示すように、ＳＯＰＨ
ＩＡを起こさせた機能性ファイバー系に対して展伸およ
び圧着のサイクルを繰り返し行うことにより、直径がＮ
分の１に縮小した機能性ファイバーを４^N個つくる。こ
うして、短時間で、高機能複雑系を形成することができ
る。

【００７０】図２５は展伸および圧着のサイクルにより
面内非等方変換を行う例を示す。この例では、まず、図
２５Ａに示すように、辺の長さがＬの正方形断面の機能
性ファイバーに対して縦方向に一軸性圧縮を行い、図２
５Ｂに示すように、縦方向の辺の長さをＬ／α（α＞
１）に縮小するとともに、横方向の辺の長さをαＬに拡
大する。

【００７１】次に、図２５Ｃに示すように、こうして一
軸性圧縮を行った機能性ファイバーに対して展伸を行
い、縦方向の辺の長さおよび横方向の辺の長さをいずれ
も１／Ｎ^1/2に縮小する。ここで、α＝Ｎ^1/2とすれ
ば、縦方向の辺の長さはＬ／αＮ ^1/2＝Ｌ／Ｎになり、
横方向の辺の長さはαＬ／Ｎ^1/2＝Ｌになる。こうし
て、横方向の辺の長さは元と同じＬで、すなわち横方向
の寸法を保持しながら、縦方向の辺の長さが１／Ｎに縮
小した機能性ファイバーを得ることができる。

【００７２】より一般的には、α、Ｎを任意に選ぶこと
により、任意の縮小比で面内の非等方的縮小変換を行う
ことができる。

【００７３】図２６は軸方向非一様変換を行う例であ
る。すなわち、まず、図２６Ａに示すように、出発物質
となる機能性ファイバーを用意し、この機能性ファイバ
ーに対して、軸方向に等間隔で局部的に光または電子線
などの荷電粒子線を照射する。光の照射には所定のフォ
トマスクを用いる。こうして光または荷電粒子線が照射
された部分の機能性ファイバーは変性を起こして硬化す
る。これによって、機能性ファイバーの軸方向に弾性の
空間変調が行われたことになる。

【００７４】次に、こうして長手方向に等間隔で部分的
に硬化した機能性ファイバーに対して、図２６Ｂに示す
ように、展伸を行う。この際、機能性ファイバーのうち
の光または荷電粒子線の照射により硬化した部分の径は
ほぼ元のまま維持され、そのほかの部分だけ径が縮小す
る。

【００７５】次に、図２６Ｃに示すように、こうして展
伸を行った機能性ファイバーを圧着する。同様な展伸お
よび圧着を繰り返し、図２６Ｄに示すように、長手方向
に周期構造を有する機能性ファイバーを製造する。

【００７６】こうして製造された機能性ファイバーは例
えば三次元フォトニック結晶として使用することができ
る。また、周期構造を有するため、回折格子あるいはブ
ラッグディフレクターとして使用することもできる。長
手方向に部分的に周期構造を設けることにより、部分的
に回折格子あるいはブラッグディフレクターを作り付け
ることもできる。さらに、場合によっては、非周期構造
としてもよい。

【００７７】上記の例では、展伸を行う前に母材となる
機能性ファイバーを光または荷電粒子線の照射により部
分的に硬化させたが、フォトリソグラフィーを用いたパ
ターニングなどにより必要な素子構造をあらかじめ作り
込むようにしてもよい。

【００７８】図２７はこの発明のゲートアレイへの応用
を示す例である。すなわち、まず、図２７Ａに示すよう
に、例えば、有機半導体によるゲートアレイの基本ユニ
ット７１が組み込まれた矩形断面の機能性ファイバーを
用意する。

【００７９】次に、図２７Ｂに示すように、この機能性
ファイバーの展伸を行い、面内寸法を縮小する。次に、
図２７Ｃに示すように、機能性ファイバーの圧着を行
う。この圧着は、例えば、導電性物質、例えばメタルパ
ッド７２を介して行い、このメタルパッド７２を介して
機能性ファイバー中のゲートアレイ同士の電気的接続を
行うようにする。

【００８０】次に、図２７Ｄに示すように、こうしてメ
タルパッド７２を介して圧着された機能性ファイバーの
展伸を行い、面内の寸法を縮小する。次に、図２８Ｅに
示すように、機能性ファイバーの折り返しを行い、圧着
を行う。この際、この圧着は、導電性物質、例えばメタ
ルパッド７３を介して行い、このメタルパッド７３を介
して機能性ファイバー中のゲートアレイ同士の電気的接
続を行うようにする。

【００８１】次に、図２７Ｅに示すように、再度、機能
性ファイバーの展伸を行い、面内の寸法を縮小する。こ
うして、高密度集積の微細ゲートアレイを製造すること
ができる。

【００８２】図２８は、この発明をナノチューブの製造
に適用した例である。この例では、まず、図２８Ａに示
すように、出発物質となるチューブを用意する。次に、
図２８Ｂ〜図２８Ｈに示すように、チューブに対して展
伸、圧着および折り返しのサイクルを繰り返すことによ
り、極微細のチューブ、すなわちナノチューブをつく
る。この例は、カオスを引き起こすことで有名な一次元
パイこね変換と呼ぶことができるものである。このナノ
チューブは、化学物質輸送配管として機能するのみなら
ず、フォトニック結晶としても機能する。

【００８３】なお、ナノチューブの製造過程において径
の異なるチューブを混在させることにより、ナノチュー
ブ集合体の空間充填率を制御することができる。また、
これは、フォトニックギャップに準位を持つ「不純物」
を含むフォトニック結晶としても機能する。

【００８４】図２９は、三次元空間において二次元面内
の縮小投影、残る一次元空間での拡大投影により、この
一次元空間上において自由空間膨張的に複数の機能構造
（機能修飾子）が拡大配置された周期構造体機能材料の
例である。

【００８５】すなわち、この例では、まず、図２９Ａに
示すように、複数の半導体レーザ素子８１が分離溝を介
して長手方向に互いに隣接して作り込まれたレーザバー
８２を用意する。このレーザバー８２の断面形状を図２
９Ｂに示す。レーザバー８２の断面寸法は例えばＬとす
る。レーザバー８２の長さは任意であるが、例えば１０
〜５０ｍｍである。

【００８６】次に、図２９Ｃに示すように、レーザバー
８２を導電性ファイバー８３に高展性で導電性の接着剤
８４により接着する。導電性ファイバー８３には光導波
路が作り込まれている。導電性ファイバー８３の直径は
Ｄである。これらのレーザバー８２および導電性ファイ
バー８３の断面形状を図２９Ｄに示す。

【００８７】次に、図２９Ｅに示すように、これらのレ
ーザバー８２および導電性ファイバー８３の展伸を行
い、レーザバー８２を個々の半導体レーザ素子８１に分
離するとともに、導電性ファイバー８３の径を縮小す
る。この展伸は例えば半導体レーザ素子８１の間隔が１
０Ｌとなるまで行う。このとき、導電性ファイバー８３
の径は約（１／３．３）Ｄに縮小する。これらのレーザ
バー８２および導電性ファイバー８３の断面形状を図２
９Ｆに示す。

【００８８】次に、図２９Ｇに示すように、こうして得
られた、半導体レーザ素子８１が等間隔に配列された導
電性ファイバー８３を必要な本数だけ二次元面内に互い
に平行に配列し、さらにこれらの導電性ファイバー８３
と直交するように配線８４を互いに平行に配列し、半導
体レーザ素子８１が規則配置された二次元レーザアレイ
を製造する。配線８４は、各半導体レーザ素子８１の導
電性ファイバー８３と電気的に接続されている側の電極
と反対側の電極と電気的に接続される。各半導体レーザ
素子８１は、導電性ファイバー８３と配線８４とを選択
し、それらの間に所定の電圧を印加することにより、発
光させることができる。

【００８９】なお、半導体レーザ素子８１の代わりに例
えば蛍光体膜、ダイまたは強誘電液晶膜を用いることも
できる。

【００９０】図３０はいわば図９に示す例の二次元配列
版とも言うべきものである。すなわち、この例では、ま
ず、図３０Ａに示すように、複数の半導体レーザ素子９
１が分離溝を介して二次元アレイ状に互いに隣接して作
り込まれたレーザ基板９２を用意する。このレーザ基板
９２の縦方向および横方向の断面形状を図３０Ｂおよび
図３０Ｃに示す。

【００９１】次に、図３０Ｄに示すように、展伸フィル
ム９３上に、光導波路が作り込まれた導電性ファイバー
９４を互いに平行に複数本配列する。

【００９２】次に、図３０Ｅに示すように、レーザ基板
９２を、導電性ファイバー９４が配列された展伸フィル
ム９３に貼り付ける。このとき、レーザ基板９２の列毎
の半導体レーザ素子９１の上側電極と導電性ファイバー
９４とが一致するように位置合わせする。

【００９３】次に、図３０Ｆに示すように、展伸フィル
ム９３を横方向に展伸させることにより、レーザ基板９
２をレーザバー９５に分離する。

【００９４】次に、展伸フィルム９３を縦方向に展伸さ
せることにより、各レーザバー９４を個々の半導体レー
ザ素子９１に分離する。こうして、図２９Ｇに示すと同
様な二次元レーザアレイが製造される。

【００９５】以上、この発明の実施形態につき具体的に
説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定される
ものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変
形が可能である。

【００９６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ファイバーの面内方向の縮小と長手方向の展伸の自
由度を生かすことにより、デバイスの縮小ならびに高密
度集積化と、長手方向の規則配列を生かしたトータルシ
ステムという、従来の固体材料による形状の制約から開
放され、従来にない有機無機ハイブリッド半導体デバイ
スのメリットを引き出した、高機能システムを構成する
ことができる。また、細胞分裂に準じたことを短時間に
しかも大量に行うことができる。しかも、これをテンプ
レートとして生命工学プロセスの場として利用すること
ができる。また、ファイバー中に、中空の一次元構造体
を設けて化学物質輸送に用いることにより、光電子的な
場の中にあって、しかも化学工場的側面を取り込むこと
ができ、ＳＯＰＨＩＡの舞台とすることができる。さら
に、光電子系と生体組織系とを統一的に同じ空間領域に
おいて共存させ、あるいは競合させ、より深い情報操
作、代謝作用を持ったシステムを構築することができ
る。これらは、従来型の電子回路と相補的であるばかり
でなく、それとハイブリッド化することにより、革新的
なシナジー効果をもたらすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】各種の基体のトポロジーを示す略線図である。

【図２】この発明による一次元構造体の基本形および発
展形を示す略線図である。

【図３】この発明による一次元構造体の製造方法の一例
を説明するための略線図である。

【図４】この発明による一次元構造体の製造方法の他の
例を説明するための略線図である。

【図５】この発明による一次元構造体のコーディング方
法を説明するための略線図である。

【図６】この発明による一次元構造体の製造方法の他の
例を説明するための略線図である。

【図７】この発明による一次元構造体を製造するための
リソグラフィープロセッシングを説明するための略線図
である。

【図８】この発明による一次元構造体を用いて機織り機
でファブリックを作る方法を概念的に示す略線図であ
る。

【図９】この発明による一次元構造体のアラインメント
の方法を説明するための略線図である。

【図１０】この発明による一次元構造体を用いて作られ
たファブリックの一例を示す略線図である。

【図１１】この発明による一次元構造体を用いて作られ
た人工筋肉の一例を示す略線図である。

【図１２】この発明による一次元構造体を用いて作られ
た人工筋肉の一例を示す略線図である。

【図１３】この発明による一次元構造体を用いて作られ
たインテリジェント・ファブリックの一例を示す略線図
である。

【図１４】この発明による一次元構造体を用いて作られ
たインテリジェント・ファブリックの一例を示す略線図
である。

【図１５】この発明による一次元構造体を用いて作られ
たインテリジェント・ファブリックの一例を示す略線図
である。

【図１６】この発明による一次元構造体の交差部で窓を
形成する方法を説明するための略線図である。

【図１７】この発明による一次元構造体を用いて作られ
たインテリジェント・ファブリックの一例を示す略線図
である。

【図１８】この発明による一次元構造体を用いて作られ
たインテリジェント・ファブリックの一例を示す略線図
である。

【図１９】この発明による一次元構造体の例を示す略線
図である。

【図２０】この発明による一次元構造体の例を示す略線
図である。

【図２１】この発明による一次元構造体を用いて作られ
たインテリジェント・ファブリックによる衣服の一例を
示す略線図である。

【図２２】この発明による機能性ファイバーの製造方法
を説明するための略線図である。

【図２３】この発明による機能性ファイバーの製造方法
を説明するための略線図である。

【図２４】この発明による機能性ファイバーの製造方法
を説明するための略線図である。

【図２５】この発明による機能性ファイバーの製造方法
を説明するための略線図である。

【図２６】この発明による機能性ファイバーの製造方法
を説明するための略線図である。

【図２７】この発明による機能性ファイバーの製造方法
を説明するための略線図である。

【図２８】この発明による機能性ファイバーの製造方法
を説明するための略線図である。

【図２９】この発明による二次元レーザアレイの製造方
法を説明するための略線図である。

【図３０】この発明による二次元レーザアレイの製造方
法を説明するための略線図である。

【図３１】従来の光ファイバーの構造を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１、５、１１、１４、１５、２０、３２、３３、３４、
３５、４０、４２・・・一次元構造体、２・・・光電子
素子、３・・・配線、４・・・電極、６・・・タンパク
質、７・・・アミノ酸、８・・・導電性高分子、６１・
・・光導波管、６２・・・化学輸送管、６３・・・有機
半導体系デバイス、６５・・・有機被覆材、７１・・・
基本ユニット、７２、７３・・・メタルパッド、８１、
９１・・・半導体レーザ素子、８２、９５・・・レーザ
バー、８３、９４・・・導電性ファイバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｓ 5/40 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０２Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機能構造が配された一次元構造体に対し
て三次元空間において二次元面内の縮小投影および残り
の一次元空間での拡大投影を行うことによりこの二次元
面内に微細機能構造が配された一次元構造体を製造する
ようにしたことを特徴とする機能一次元構造体の製造方
法。
【請求項２】上記一次元構造体の展伸または展伸およ
び圧着を、上記一次元構造体の内部に素子構造を形成し
た後に少なくとも一回行うようにしたことを特徴とする
請求項１記載の機能一次元構造体の製造方法。
【請求項３】上記一次元構造体が有機物からなるファ
イバーであることを特徴とする請求項１記載の機能一次
元構造体の製造方法。
【請求項４】基体をなす一次元構造体が、撚り糸状の
複数素材からなるファイバーであることを特徴とする請
求項１記載の機能一次元構造体の製造方法。
【請求項５】上記ファイバーのうちの少なくとも一部
が中空のチューブ状となっていることを特徴とする請求
項４記載の機能一次元構造体の製造方法。
【請求項６】上記一次元構造体の少なくとも一部が導
電性を有することを特徴とする請求項１記載の機能一次
元構造体の製造方法。
【請求項７】上記一次元構造体の長手方向に空間的に
孤立した物質相を含むことを特徴とする請求項１記載の
機能一次元構造体の製造方法。
【請求項８】上記一次元構造体の少なくとも一部分に
金属相を形成し、これを用いた光電子素子を機能素子と
することを特徴とする請求項１記載の機能一次元構造体
の製造方法。
【請求項９】上記一次元構造体の二次元面内において
三端子素子が組み込まれていることを特徴とする請求項
１記載の機能一次元構造体の製造方法。
【請求項１０】上記一次元構造体が同心円状構造を有
し、その中心部が中空であることを特徴とする請求項１
記載の機能一次元構造体の製造方法。
【請求項１１】上記一次元構造体の中空部分に電流、
光または化学流体が通されることを特徴とする請求項１
０記載の機能一次元構造体の製造方法。
【請求項１２】上記一次元構造体の展伸およびそれに
続く折り返しを複数回繰り返すことにより二次元面内に
おいて細胞分裂様の縮小および多重化を行うようにした
ことを特徴とする請求項１記載の機能一次元構造体の製
造方法。
【請求項１３】上記一次元構造体の折り返しを行う際
に間に導電物質をはさむようにしたことを特徴とする請
求項１記載の機能一次元構造体の製造方法。
【請求項１４】上記一次元構造体をＮ倍に展伸し、そ
れに続いてＮ回折り返すようにしたことを特徴とする請
求項１記載の機能一次元構造体の製造方法。
【請求項１５】一次元方向に空間的に孤立した物質層
を、三次元空間において二次元面内の縮小投影および残
りの一次元空間での拡大投影を行う際に、二次元面内方
向に互いに連結するようにしたことを特徴とする請求項
１記載の機能一次元構造体の製造方法。
【請求項１６】機能構造が配された一次元構造体に対
して三次元空間において二次元面内の縮小投影および残
りの一次元空間での拡大投影を行うことによりこの一次
元空間において自由空間膨張状に複数の機能構造を拡大
配置した一次元構造体を製造するようにしたことを特徴
とする機能一次元構造体の製造方法。
【請求項１７】一次元構造体上に蛍光体、色素または
半導体微粒子を形成した後、この一次元構造体を展伸
し、上記蛍光体、色素または半導体微粒子を軸方向に拡
大配置するようにしたことを特徴とする請求項１６記載
の機能一次元構造体の製造方法。
【請求項１８】導電性の一次元構造体上に半導体発光
素子を形成した後、この一次元構造体を展伸し、上記半
導体発光素子を軸方向に拡大配置するようにしたことを
特徴とする請求項１６記載の機能一次元構造体の製造方
法。
【請求項１９】上記一次元構造体の展伸およびそれに
続く折り返しを複数回繰り返すことにより二次元面内に
おいて細胞分裂様の縮小および多重化を行うようにした
ことを特徴とする請求項１６記載の機能一次元構造体の
製造方法。
【請求項２０】上記一次元構造体の折り返しを行う際
に間に導電物質をはさむようにしたことを特徴とする請
求項１６記載の機能一次元構造体の製造方法。
【請求項２１】上記一次元構造体をＮ倍に展伸し、そ
れに続いてＮ回折り返すようにしたことを特徴とする請
求項１６記載の機能一次元構造体の製造方法。
【請求項２２】一次元方向に空間的に孤立した物質層
を、三次元空間において二次元面内の縮小投影および残
りの一次元空間での拡大投影を行う際に、二次元面内方
向に互いに連結するようにしたことを特徴とする請求項
１６記載の機能一次元構造体の製造方法。
【請求項２３】機能構造が配された一次元構造体を二
次元面内において一軸性圧縮した後、この一次元構造体
の展伸または展伸および圧着を繰り返し行い、三次元空
間において部分二次元面内の縮小投影および残りの一次
元空間での拡大投影を行うことにより、上記一次元構造
体の二次元面内においては微細機能構造が配され、上記
一次元空間においては機能修飾子が拡大配置された一次
元構造体を製造するようにしたことを特徴とする機能一
次元構造体の製造方法。
【請求項２４】一次元構造体の軸方向に弾性の空間変
調を行い、部分二次元面内の縮小投影比または残りの一
次元空間での拡大投影比を変調するようにしたことを特
徴とする機能一次元構造体の製造方法。
【請求項２５】その上に蛍光体、色素または半導体微
粒子を形成した一次元構造体に対して三次元空間におい
て二次元面内の縮小投影および残りの一次元空間での拡
大投影を行うことによりこの一次元空間において自由空
間膨張状に上記蛍光体、色素または半導体微粒子を軸方
向に拡大配置した一次元構造体を製造し、この一次元構
造体を複数並列配置することにより機能構造体を製造す
るようにしたことを特徴とする機能構造体の製造方法。
【請求項２６】機能構造が配された一次元構造体を複
数並列配置し、これらの一次元構造体に対して一括して
三次元空間において二次元面内の縮小投影および残りの
一次元空間での拡大投影を行うことによりこの二次元面
内に細胞分裂状に複数の微細機能構造が配された一次元
構造体を製造し、これらの一次元構造体を用いて機能構
造体を製造するようにしたことを特徴とする機能構造体
の製造方法。
【請求項２７】機能構造が配された一次元構造体を複
数並列配置し、これらの一次元構造体を一括して二次元
面内において一軸性圧縮した後、これらの一次元構造体
の展伸または展伸および圧着を繰り返し行い、三次元空
間において部分二次元面内の縮小投影および残りの一次
元空間での拡大投影を行うことにより、上記一次元構造
体の二次元面内においては細胞分裂状に複数の微細機能
構造が配され、上記一次元空間においては機能修飾子が
拡大配置された一次元構造体を製造し、これらの一次元
構造体を用いて機能構造体を製造するようにしたことを
特徴とする機能構造体の製造方法。
【請求項２８】機能構造が配された一次元構造体を複
数並列配置し、これらの一次元構造体に対して一括して
三次元空間において二次元面内の縮小投影および残りの
一次元空間での拡大投影を行うことによりこの一次元空
間において自由空間膨張状に複数の機能構造を拡大配置
した一次元構造体を製造し、これらの一次元構造体を用
いて機能構造体を製造するようにしたことを特徴とする
機能構造体の製造方法。
【請求項２９】機能構造が配された一次元構造体を複
数並列配置し、これらの一次元構造体に対して一括して
三次元空間において二次元面内の縮小投影および残りの
一次元空間での拡大投影を行うことによりこの一次元空
間において自由空間膨張状に複数の機能構造を拡大配置
する前または後にこれに直交する方向に自由空間膨張さ
せるようにしたことを特徴とする請求項２８記載の機能
構造体の製造方法。