JP5820071B2 - 自浄式エレクトレットフィルタ - Google Patents

Description

エレクトレットは、埋め込まれた静電荷および／または双極子分極を有する誘電体材料である。エレクトレットは高抵抗を有し、その静電荷および／または双極子配向は半永久的であり、すなわち、その静電荷および／または双極子配向は数百年以上の期間損なわれないまま存続する。エレクトレットは、静電荷を有するので、逆荷電粒子を引きつける。この性質は、エレクトレット材料の繊維状構造または薄膜の上または中を流れる逆荷電粒子を除去するのに利用することができる。フィルタが粒子で満たされるまで、逆荷電粒子はエレクトレット材料に付着し、フィルタが粒子で満たされた時点で、フィルタは手で洗浄されるか、または廃棄および交換される。

本技術の実施形態は、逆電荷（opposite electric charge）を有する粒子を引きつける電荷を有する少なくとも１つのエレクトレット材料を有するフィルタと、エレクトレット材料の少なくとも一部の上に配された少なくとも１つの導電性材料と、を含む。導電性材料は、エレクトレット材料に引きつけられた粒子がエレクトレット材料と接触することを防止するように構成することができる。例示的ないくつかの例において、エレクトレット材料は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、またはＰＴＦＥおよびＦＥＰの両方を含むことができる。エレクトレット材料の厚さは、約１００μｍから約５．０ｍｍとすることができる。導電性材料は、金属、導電性プラスチック、導電性ゴム、導電性カーボン（たとえば、活性炭素）、またはこれらのいずれかの組み合わせを含むことができ、約１０μｍから約１０００μｍの厚さを有することができる。

例示的なフィルタは、エレクトレット材料に引きつけられた粒子が導電性材料に接触することを防止するために、導電性材料の表面の少なくとも一部の上に配された少なくとも１つの絶縁性材料を含んでもよい。絶縁性材料は、絶縁性ゴムを含むことができ、約１μｍから約１００μｍの厚さを有することができる。

例示的なフィルタは、導電性材料と電気的に連通する帯電発生器（charge generator）を制御するスイッチと組み合わせて使用することができる。スイッチを作動させると、エレクトレット材料に引きつけられた粒子を遠ざけるように、帯電発生器（ヴァンデグラフ起電機を含むことができる）が導電性材料を帯電させる。たとえば、スイッチは、エレクトレット材料の電荷よりも大きい電荷で導電性材料を帯電させるように構成することができる。加えて、スイッチは、帯電発生器によって導電性材料に印加される帯電の時間および強度を可変させるようにさらに構成することができる。

本技術の別の実施形態は、スレッドの織布を含むフィルタであり、各スレッドは、導電性材料周りに配された絶縁性材料を含み、導電性材料は、逆電荷を有する粒子を引きつける電荷を有するエレクトレット材料周りに配される。織布における各スレッドは、約１００μｍから約１０００μｍの外径を有することができる。隣接するスレッドは、約５００μｍから約５０００μｍ離間することができる。

本明細書に開示された技術のさらに別の実施形態は、エレクトレット材料の少なくとも一部の上に配された導電性材料を有するフィルタを清浄する方法を含み、エレクトレット材料は、逆電荷を有する粒子を引きつける第１の電荷を有する。導電性材料は、エレクトレット材料に引きつけられた粒子を遠ざけるように、第１の電荷の極性とは逆の極性を有する第２の電荷で帯電される。いくつかの場合において、当該方法は、導電性材料の表面の少なくとも一部の上に配された絶縁性材料をもって、エレクトレット材料に引きつけられた粒子がエレクトレット材料に接触することを防止することをさらに含む。

前述の概要は、例示にすぎず、いかなる方法によっても限定するものではない。上記に記載された例示的な態様、実施形態および特徴に加えて、さらなる態様、実施形態および特徴は、以下の図面および詳細な説明を参照することによって明らかにされる。

添付の図面は、本明細書の一部に組み込まれ、かつ本明細書の一部を構成し、開示された技術の実施形態を例示し、記述と共に、開示された技術の原理を説明することに寄与する。

例示的なエレクトレットフィルタの清浄方法を示す。 別のエレクトレットフィルタの動作を示す。 別のエレクトレットフィルタの動作を示す。

一度帯電すると、一般的なエレクトレット（およびエレクトレットフィルタ）は非常に長い期間、たとえば数十年または数百年、その電荷を保ち続ける。本明細書に開示されるエレクトレット／導電体複合材料は、エレクトレットがその電気的性質を迅速に変化かつ回復させることを可能にし、エレクトレット材料の適用の基礎を幅広く提供する。例示的な複合材料は、エレクトレットの半永久的な電荷の一時的（もしくは永久的）なマスキングまたは極性反転を可能にするので、一般的なエレクトレット材料と比較して、より制御しやすくなる。この性質は、複合材料の表面から荷電粒子を引きつけることおよび／または遠ざけることに使用することができ、エレクトレット材料を含む任意の応用例にまさに役立つことができる。

図１は、エレクトレット／導電体複合材料で形成された例示的なフィルタ１００の断面図を示す。フィルタの内部の中心部分には、長期間、たとえば数百年まで、持続可能な半永久的な正電荷を有するエレクトレット材料１１０が含まれる。当業者によって理解されるように、半永久的な電荷の大きさは、エレクトレット材料の帯電方法および構造に依存する。たとえば、エレクトレット材料１１０は、約３０から３０００Ｖの電位、たとえば、３０Ｖ、５０Ｖ、１００Ｖ、２５０Ｖ、５００Ｖ、１０００Ｖ、１５００Ｖ、２０００Ｖ、２５００Ｖ、３０００Ｖ、またはこれらの値のうちのいずれか２つの間にあるいずれかの電位、に帯電可能である。エレクトレット材料１１０は、当業者によって理解される技術を使用して、フルオロポリマー（たとえば、ＰＴＦＥ）、ポリプロピレン（たとえば、ＦＥＰ）、ポリエチレンテレフタレート、またはこれらの組み合わせなどの、合成ポリマーから作製することができる。エレクトレット材料１１０の厚さは、約１０μｍから約５．０ｍｍとすることができる。いくつかの例において、エレクトレット材料１１０は、約１０μｍ、５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、５００μｍ、７５０μｍ、１．０ｍｍ、２．５ｍｍ、５．０ｍｍ、またはこれらの値のうちのいずれか２つの間の範囲の厚さを有する。

エレクトレット材料１１０は、金属、導電性プラスチック、導電性ゴム、および／または導電性カーボン（例えば、活性炭）などの、導電性材料１２０の層によって完全にまたは部分的に覆われることができる。導電性材料１２０は、エレクトレット材料１１０上に貼り付けたり、折り重ねたりすることができる。導電性材料１２０は、当技術分野で理解されるようなめっき法または蒸着法によってエレクトレット材料１１０上に被覆してもよい。例示的な導電性ゴムは、導電性カーボンブラック、銀、および／または他の導電性材料の粒子をシリコーンゴムに組み込むことによって作製することができる。導電性材料１２０は、約１０μｍから約１０００μｍの厚さ、たとえば、約１０μｍ、２５μｍ、５０μｍ、１００μｍ、２５０μｍ、５００μｍ、１０００μｍ、またはこれらの値のうちのいずれか２つの間の範囲にある厚さを有する。図１に示すフィルタ１００においては、導電性材料１２０は、エレクトレット材料１１０の両面および一方の縁部を覆う。他の例において、導電性材料１２０は、エレクトレット材料１１０の一部、たとえば、エレクトレット材料１１０における逆荷電粒子にさらされた部分、のみを覆ってもよい。導電性材料１２０は、少なくとも１つのスイッチ１５０を介して、ヴァンデグラフ起電機または他の適当な帯電発生器などの、少なくとも１つの帯電発生器１４０に電気的に接続することができる。

フィルタ１００は、選択的に、導電性材料１２０を部分的にまたは完全に覆う絶縁性材料１３０の少なくとも１つの層をさらに含む。絶縁性材料１３０は、シェラック、樹脂、および絶縁性ゴムなどの、ハイブリッド絶縁材料および／または有機絶縁材料を含むことができる。絶縁性材料１３０の層は、導電性材料１２０を液体で被覆し、それから当該液体を乾燥させることによって形成することができる。他の場合において、絶縁性材料の層は、蒸着または任意の他の適当な沈積方法によって形成することができる。絶縁性材料１３０は、約１μｍから約１００μｍの厚さ、たとえば、約１μｍ、５μｍ、１０μｍ、２５μｍ、５０μｍ、１００μｍ、またはこれらの値のうちのいずれか２つの間の範囲の厚さを有することができる。図１に示すフィルタ１００において、絶縁性材料１３０は、導電性材料１２０の両面および一方の縁部を覆う。他の例において、絶縁性材料１３０は、導電性材料１２０の一部、たとえば、エレクトレット材料１１０における逆荷電粒子にさらされた部分、のみを覆ってもよい。

いくつかの例において、エレクトレット材料１１０、導電性材料１２０、および任意の絶縁性材料１３０は、たとえば、ストリップ状、パッチ状、または平坦な薄片状などの、薄膜の一部として構成することができる。他の例において、エレクトレット材料１１０、導電性材料１２０、および任意の絶縁性材料１３０は、エレクトレット材料１１０が核を形成し、導電性材料１２０および任意の絶縁性材料１３０が当該核の周りに同心状に配された層を形成するストランド、スレッド、またはフィラメントを形成するように構成され、各ストランド、スレッド、またはフィラメントの全体の直径は約１００μｍから約１０００μｍ、たとえば、約１００μｍ、２５０μｍ、５００μｍ、７５０μｍ、１０００μｍ、またはこれらの値のうちのいずれか２つの間の範囲とすることができる。このようなストランド、スレッド、またはフィラメントは、隣接する平行なストランド、スレッド、またはフィラメントが、ガスが流れることができる隙間を形成するように、約５００μｍから約５０００μｍ、たとえば、約５００μｍ、７５０μｍ、１０００μｍ、２５００μｍ、５０００μｍ、またはこれらの値のうちのいずれか２つの間の範囲で、分離または離間するような織りパターンに構成することができる。隙間は、正方形、長方形、三角形、または織りパターンによって決定されるような任意の他の形状とすることができる。隙間の形状は、規則的であってもよいし、または不規則的であってもよい。隙間の形状および大きさは、同じであってもよいし、異なってもよい。

動作において、粒子はフィルタ１００の中を通って、フィルタ１００を横断して、またはフィルタ１００の上を流れる。例示的なフィルタ１００は、直径が約１ｎｍから約５００μｍの範囲にある粒子、たとえば、直径が約１ｎｍ、１０ｎｍ、１００ｎｍ、５００ｎｍ、１μｍ、１０μｍ、５０μｍ、１００μｍ、２５０μｍ、または５００μｍの粒子、を捕捉することができる。エレクトレット材料１１０の半永久的な電荷は、逆荷電粒子を引きつけ、フィルタ１００の表面に付着させることができる。導電性材料１２０（および任意の絶縁性材料１３０）は、吸着された粒子がエレクトレット材料１１０に接触することを防止する。図１は、負電荷に帯電した粒子を引きつける半永久的な正電荷を有するエレクトレット材料１１０を示しているが、当業者であれば、エレクトレット材料１１０が、正電荷に帯電した粒子を引きつける半永久的な負電荷を有し得ることは容易に理解するであろう。

最終的に、フィルタ１００は、図１の上図に示すように、効果的なろ過作用の持続を低下または妨げるのに十分な粒子を集める。導電性材料１２０と帯電発生器１４０とを接続するスイッチ１５０を閉じると、図１の中央の図に示すように、帯電発生器１４０が負電荷を発生させ、発生させた負電荷で導電性材料１２０を帯電させる。負電荷に帯電した導電性材料１２０は、フィルタ１００の表面から負電荷に帯電した粒子を遠ざけ、図１の下図に示すように、フィルタ表面を少なくとも実質的に粒子が存在しない状態にする。あるいは、帯電発生器は、正電荷を発生させて、半永久的な負電荷を有するエレクトレット材料から、正電荷に帯電した粒子を遠ざけることができる。いずれかの場合において、帯電発生器によって発生した電荷は、エレクトレット材料の、たとえば、約６０から６０００Ｖの電位相当の半永久的な電荷の大きさの２倍を超える大きさを有することができる。たとえば、当該電位は、約６０Ｖ、１００Ｖ、２００Ｖ、５００Ｖ、５００Ｖ、２０００Ｖ、３０００Ｖ、４０００Ｖ、５０００Ｖ、６０００Ｖ、またはこれらの値のうちのいずれか２つの間のいずれかの電位とすることができる。遠ざけられた粒子は、フィルタ１００から吹き飛ばすか、もしくは吸引して除くことができ、または静電気のトラップで収集することができる。スイッチ１５０を開くと、帯電発生器１４０は導電性材料１２０から遮断される。導電性材料１２０は、たとえば、電荷反転によって、帯電していない（中性の）状態に戻ることができる。

スイッチ１５０は、図１に示された帯電清浄工程の頻度、強度、および／または時間を制御してもよい。たとえば、スイッチ１５０は、フィルタ１００が汚れて効果的に機能できなくなった（すなわち、粒子で覆われた）ことを検知する検知器（不図示）に接続されてもよい。あるいは、または加えて、スイッチ１５０は、定期的または周期的な間隔で清浄工程を動作させるクロック（不図示）に接続されてもよい。スイッチ１５０は、どの程度大きな電荷を発生させるか、および／または導電性材料１２０にどの程度大きな電荷を印加するかを制御してもよい。いくつかの例において、スイッチ１５０は、フィルタからの粒子の反発を助長するために、大きさがエレクトレット材料の半永久的な電荷の大きさを超える量まで導電性材料１２０を帯電させるように設定してもよい。スイッチ１５０は、帯電レートおよび／または帯電時間を制御してもよい。

図２Ａおよび図２Ｂは、導電性材料に少なくとも部分的にまたは完全に覆われた、半永久的な負電荷を有するエレクトレット材料を含む複合材料のストランドを有するフィルタ担体１６０を使用する別の例示的なフィルタの動作を示す。フィルタ担体１６０は、フィルタ機能をなすための作用媒体としてはたらき、繊維状、粒状、網目状、またはシート状材料とすることができる。フィルタ担体１６０上に配された正電荷に帯電したグリッド２００は、フィルタ担体１６０の方へ流れる中性粒子３００に正電荷を与える。フィルタ担体１６０における複合材料は、正電荷に帯電した粒子３１０を引きつけ、粒子３１０は、図２Ａに示すようにフィルタ担体１６０における複合材料のストランドにくっつく。複合材料の導電性部分に正電荷を印加すると、図２Ｂに示すように、正電荷に帯電した粒子３１０がフィルタ担体１６０から遠ざけられる。フィルタ担体１６０の下に配された、負電荷に帯電した任意のグリッド４００は、正電荷に帯電した粒子３１０を引きつけ、粒子３１０は、負電荷に帯電したグリッド４００上に収集されるか、または他の方法でフィルタ担体１６０から除去されることができる。当業者であれば、正および負の電荷が、それぞれ、図２Ａおよび図２Ｂの負および正の電荷と置換可能であることは容易に理解するであろう。

エレクトレット／導電体複合材料は、大気から粒子をろ別または除去する代わりに、大気中へ粒子を散乱させるためにも使用することができる。たとえば、帯電した粒子は、たとえば、図２Ａおよび図２Ｂに示すグリッドなどの帯電しているグリッドを使用して、半永久的な逆電荷を有するエレクトレット材料上に配された導電性材料上に載ることができる。粒子が大気中へ散乱または放出される準備ができるまで、エレクトレット材料の半永久的な電荷は粒子をその場に保持し、準備ができた時点において、反発する電荷が導電性材料に印加される。あるいは、粒子は、導電性材料上の一時的な電荷によってその場に保持可能であり、一時的な電荷が散逸するか、またはその強度が減衰するならば／とき、エレクトレット材料の半永久的な電荷によって反発可能となる。

エレクトレット／導電体複合材料は、汚れた衣服の匂い付けおよび／または脱臭のために、たとえば、制服用または狩猟用の服用の布地中にまたは布地として使用することもできる。たとえば、汚れた衣服の導電層を帯電させると、エレクトレット材料の永久的な電荷によって後に遠ざけられることが可能となる、逆電荷に帯電した脱臭剤として利用することができる。代わりに、導電層上の一時的な電荷は、着用者が導電層を放電することによってある物質（たとえば、獲物を引きつけるためのフェロモン）を放出する準備ができるまで（たとえば、獲物が射程範囲内に来たとき）、当該物質を保持することに使用することができる。

複合布地を包含するエレクトレット／導電体複合材料は、空気中を漂う化学物質および／または生体物質を選択的におよび／または制御可能に検知するために使用することもできる。いくつかの例において、布地は、病原体などの、特定の化学物質および／または生体物質にさらされたときに、色、温度、剛性、および／または匂いを変化させる物質で処理または被覆される。変化は、着用者に対して、化学物質および／または生体物質の存在についての警告となる。布地は、後の使用のために、上記に記載したように清浄することができる。布地の異なる領域は、異なる種類の生物学的薬剤および／または化学薬品を検知する異なる物質で処理してもよい。このような複合材料または布地は、薬物スクリーニング、生物兵器および化学兵器の検知、水試験等を含む、他のろ過作用に適用することもできる。

例１：複合フィルタ
複合フィルタは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を導電性ゴムの層で被覆することによって作製することができる。まず、ＰＴＦＥを、厚さ約１．０ｍｍ、大きさ約１００ｃｍ×１００ｃｍに引き延ばし、次に、フレームで支持しながら、その融点（３２７℃）よりも高く加熱する。（たとえば、シートに亘って印加された約３００Ｖから約１０ｋＶの電圧によって供給された）強電場の存在下においてＰＴＦＥシートを約３〜１００分間冷却し、冷却しているＰＴＦＥにおける電荷担体（双極子）を一方向に自己配列させる。この配列は、ＰＴＦＥに対して、電位が約１００Ｖの半永久的な双極子モーメントを与える。ＰＴＦＥシートが完全に冷却したら、電場を消し、層厚１００μｍの導電性ゴムでＰＴＦＥシートの両面上を被覆する。次に、ＰＴＦＥシートを約１ｃｍ×約１ｃｍの矩形片に切断し、各片を金属または導電性セラミックフレームに取り付けて、フィルタを形成する。

例２：絶縁層を有する複合フィルタ
複合フィルタは、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）を薄い金属層および厚い絶縁性ゴム層で覆うことによって作製することができる。まず、ＦＥＰをローラ上で支持しながらその融点（２６０℃）よりも高く加熱し、約５００μｍの厚さまで引き延ばすか、押し出し成形する。ローラの１つの上の電極が、冷却しているＦＥＰのシートに対して、強電場（たとえば、約３〜１００分間、ローラに印加した約３００Ｖから１０ｋＶ）を印加し、冷却しているＦＥＰにおける電荷担体（双極子）を一方向に自己配列させる。この配列は、ＦＥＰに対して、約１０００Ｖの電位を有する半永久的な双極子モーメントを与える。ＦＥＰシートが完全に冷却したら、電場を消し、層厚１００μｍの金属をＦＥＰシートの片面上にスパッタで付着させる。次に、金属層を１．０ｍｍ厚の絶縁性ゴム層で被覆する。得られる複合材料を正方形片に切断し、各片を導電性プラスチックフレームに取り付けて、フィルタを形成する。

例３：厚い複合フィルタ
厚い複合フィルタは、紙巻きたばこ型または葉巻型の包みにように、マンドレルまたはシリンダ上に１つまたは複数のＰＴＦＥシートを覆うことによっても作製することができる。厚さ約１．０ｍｍとすることができると共に、約２５ｍｍの直径を有することができるＰＴＦＥチューブは、ＰＴＦＥをマンドレルまたはシリンダ上に置いたまま、３２７℃よりも高く加熱して閉じることによって得られる。電極が冷却中にＰＴＦＥに強電場を印加し、これによりＰＴＦＥが約５０Ｖの内蔵電位を有するエレクトレットとなる。ＰＴＦＥに液体プラスチックを吹き付けて、厚さ５００μｍの導電性プラスチック層を形成し、次に、マンドレルまたはシリンダを切断し、円形体にする。各円形体をフレームに取り付けて、フィルタを形成する。

例４：絶縁層を有する押し出し成形された複合フィルタ
押し出し成形された複合フィルタは、ＰＴＦＥチューブをその融点まで加熱し、シリンダ、多角形チューブ、または楕円形チューブなどの、厚さ約２５０μｍの中空形状を形成するように、加熱されたＰＴＦＥを加圧して押し出すことによって、作製することができる。押し出し成形されたＰＴＦＥを強電場存在下で冷却し、冷却しているＰＴＦＥにおける電荷担体（双極子）を一方向に自己配列させ、ＰＴＦＥに対して、約−１５００Ｖの電位を有する半永久的な双極子モーメントを与える。ＰＴＦＥ成形体が完全に冷却したら、電場を消し、ＰＴＦＥ成形体を射出成形型に置く。射出成形型を、まず導電性ゴムで、次にシリコーンで満たし、ＰＴＦＥシートの内面および外面上に、厚さ５０μｍの導電層および絶縁層を形成して、フィルタを形成する。ＰＴＦＥを導電性ゴムで被覆した後、ＰＴＦＥを絶縁層で被覆する前にワイヤを型に挿入し、ＰＴＦＥを帯電（および放電）させるための電気的接続を作製する。導電性ゴムおよびシリコーンが冷却したら、ＰＴＦＥ成形体を型から取り外し、硬化させる。

例５：携帯フィルタ
家庭用または業務用の携帯型エレクトレット／導電体複合フィルタは、効果的に、ほこり、花粉、および匂いを除去し、減少させる。遠隔制御され、調節可能なファンは、帯電グリッドを通って複合フィルタに向かう空気中の粒子を吸い込む。帯電グリッドは、粒子が複合フィルタ方向へ伝搬するように、粒子を約５０Ｖから約１０ｋＶの電位に帯電させる。複合フィルタにおけるエレクトレットの半永久的な電荷は、帯電した粒子を引きつける。フィルタ上の被覆は、バクテリア、匂い、およびチリダニの拡散を弱らせる。複合フィルタが粒子で満たされたら、導電性材料を帯電させ、フィルタ表面に吸着した粒子を遠ざける。

例６：着用可能マスク
エレクトレット／導電体複合材料で作製された着用可能マスクは、すりつぶし、研磨、磨き、および／または他の作業によって作出された粒子からの呼吸保護を提供する。複合材料は、調整可能なノーズクリップおよび新しい編みヘッドストラップで、使用者の口および鼻上に保持される成型可能な面体に形成する。エレクトレットに約２ｋＶの電位を与えるエレクトレットフィルタの半永久的な電荷は、使用者の呼吸によってマスクを通じて吸引された空気からの粒子を帯電させる。マスクが詰まるようになったら、使用者は、半永久的な電荷の極性とは逆の極性である電荷を発生させる帯電源に導電性材料の縁部またはパッチを接触させる。導電性材料は、約−４ｋＶの電位に帯電され、マスクに吸着された粒子を遠ざける。清浄なマスクは、繰り返し使用かつ清浄することができる。

例５：携帯フィルタ
エレクトレット／導電体複合フィルタは、スパッタリングフードからダクトを通って漏れた帯電粒子を効果的に除去かつ減少させる。負圧は、フードからダクトへ粒子を吸引する。粒子はフードから移動し、フード全体にわたって広げられたフィルタに付着する。フィルタから下流にある検知器はダクトを通ってきた大気質を測定する。検知器が、大気質が（たとえば、空気中のダスト量に基づき）非常に悪いことを検知するならば、帯電発生器を作動させ、（たとえば、約１００Ｖから約２０ｋＶの電位源を有する）電場をフィルタの導電層に印加することによってフィルタを清浄する。

本明細書に記載された主題は、さまざまなコンポーネントをしばしば例示しており、これらのコンポーネントは、他のさまざまなコンポーネントに包含されるか、または他のさまざまなコンポーネントに接続される。そのように図示されたアーキテクチャは、単に例示にすぎず、実際には、同じ機能を実現する多くの他のアーキテクチャが実装可能であることが理解されよう。概念的な意味で、同じ機能を実現するコンポーネントの任意の構成は、所望の機能が実現されるように効果的に「関連付け」される。したがって、特定の機能を実現するために組み合わされた、本明細書における任意の２つのコンポーネントは、アーキテクチャまたは中間のコンポーネントにかかわらず、所望の機能が実現されるように、お互いに「関連付け」されていると見ることができる。同様に、そのように関連付けされた任意の２つのコンポーネントは、所望の機能を実現するために、互いに「動作可能に接続」または「動作可能に結合」されていると見なすこともでき、そのように関連付け可能な任意の２つのコンポーネントは、所望の機能を実現するために、互いに「動作可能に結合できる」と見なすこともできる。動作可能に結合できる場合の具体例には、物理的にかみ合わせ可能な、および／もしくは物理的に相互作用するコンポーネント、ならびに／またはワイヤレスに相互作用可能な、および／もしくはワイヤレスに相互作用するコンポーネント、ならびに／または論理的に相互作用する、および／もしくは論理的に相互作用可能なコンポーネントが含まれるが、それらに限定されない。

本明細書における実質的にすべての複数形および／または単数形の用語の使用に対して、当業者は、状況および／または用途に適切なように、複数形から単数形に、および／または単数形から複数形に変換することができる。さまざまな単数形／複数形の置き換えは、理解しやすいように、本明細書で明確に説明することができる。

通常、本明細書において、特に添付の特許請求の範囲（たとえば、添付の特許請求の範囲の本体部）において使用される用語は、全体を通じて「オープンな（ｏｐｅｎ）」用語として意図されていることが、当業者には理解されよう（たとえば、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」と解釈されるべきであり、用語「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、「少なくとも有する（ｈａｖｉｎｇ ａｔ ｌｅａｓｔ）」と解釈されるべきであり、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｂｕｔ ｉｓ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」と解釈されるべきである、など）。導入される請求項で具体的な数の記載が意図される場合、そのような意図は、当該請求項において明示的に記載されることになり、そのような記載がない場合、そのような意図は存在しないことが、当業者にはさらに理解されよう。たとえば、理解の一助として、添付の特許請求の範囲は、導入句「少なくとも１つの（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」および「１つまたは複数の（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ）」を使用して請求項の記載を導くことを含む場合がある。

しかし、そのような句の使用は、同一の請求項が、導入句「１つまたは複数の」または「少なくとも１つの」および「ａ」または「ａｎ」などの不定冠詞を含む場合であっても、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」による請求項の記載の導入が、そのように導入される請求項の記載を含む任意の特定の請求項を、単に１つのそのような記載を含む実施形態に限定する、ということを示唆していると解釈されるべきではない（たとえば、「ａ」および／または「ａｎ」は、通常、「少なくとも１つの」または「１つまたは複数の」を意味すると解釈されるべきである）。同じことが、請求項の記載を導入するのに使用される定冠詞の使用にも当てはまる。また、導入される請求項の記載で具体的な数が明示的に記載されている場合でも、そのような記載は、通常、少なくとも記載された数を意味すると解釈されるべきであることが、当業者には理解されよう（たとえば、他の修飾語なしでの「２つの記載（ｔｗｏ ｒｅｃｉｔａｔｉｏｎｓ）」の単なる記載は、通常、少なくとも２つの記載、または２つ以上の記載を意味する）。

さらに、「Ａ、ＢおよびＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（たとえば、「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない）。「Ａ、Ｂ、またはＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（たとえば、「Ａ、Ｂ、またはＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない）。

２つ以上の代替用語を提示する事実上いかなる離接する語および／または句も、明細書、特許請求の範囲、または図面のどこにあっても、当該用語の一方（ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｒｍｓ）、当該用語のいずれか（ｅｉｔｈｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｒｍｓ）、または両方の用語（ｂｏｔｈ ｔｅｒｍｓ）を含む可能性を企図すると理解されるべきであることが、当業者にはさらに理解されよう。たとえば、句「ＡまたはＢ」は、「Ａ」または「Ｂ」あるいは「ＡおよびＢ」の可能性を含むことが理解されよう。

例示的な実施形態の前述の説明は、例示および説明のために提示されている。開示した正確な形状について網羅的または限定的であることを意図するものではなく、修正および変形が上記教示の観点から可能であり、または、開示した実施形態の実施から得ることが可能である。実施形態の範囲は、本明細書に添付された特許請求の範囲およびその均等物によって規定されることが意図されている。

Claims (23)

1. 逆電荷を有する粒子を引きつける電荷を有する少なくとも１つのエレクトレット材料と、
   前記エレクトレット材料に引きつけられた粒子が前記エレクトレット材料に接触することを防止するために、前記エレクトレット材料の少なくとも一部の上に配された少なくとも１つの導電性材料と、
   前記エレクトレット材料に引きつけられた前記粒子が前記導電性材料に接触することを防止するために、前記導電性材料の表面の少なくとも一部の上に配された少なくとも１つの絶縁性材料と、
   前記導電性材料と電気的に連通する帯電発生器と、
   前記エレクトレット材料に引きつけられた前記粒子を遠ざけるように、前記帯電発生器に前記導電性材料を帯電させるように構成されたスイッチと、
   を備える、フィルタ。
2. 前記絶縁性材料が絶縁性ゴムを含む、請求項１に記載のフィルタ。
3. 前記絶縁性材料が１μｍから１００μｍの厚さを有する、請求項１に記載のフィルタ。
4. 前記帯電発生器はヴァンデグラフ起電機を含む、請求項１記載のフィルタ。
5. 前記スイッチは、前記帯電発生器によって前記導電性材料に印加される帯電の時間および強度を可変させるようにさらに構成される、請求項１に記載のフィルタ。
6. 前記スイッチは、前記エレクトレット材料の電荷よりも大きい電荷で前記導電性材料を帯電させるようにさらに構成される、請求項１に記載のフィルタ。
7. 複数の糸により構成される織布であって、各糸は、逆電荷を有する粒子を引きつける電荷を有するエレクトレット材料のコアと、前記エレクトレット材料に引きつけられた粒子が前記エレクトレット材料に接触することを防止するために、前記エレクトレット材料の少なくとも一部の上に配された導電性材料と、前記エレクトレット材料に引きつけられた前記粒子が前記導電性材料に接触することを防止するために、前記導電性材料の表面の少なくとも一部の上に配された絶縁性材料と、を備える、織布と、
   前記導電性材料と電気的に連通する帯電発生器と、
   前記エレクトレット材料に引きつけられた前記粒子を遠ざけるように、前記帯電発生器に前記導電性材料を帯電させるように構成されたスイッチと、
   を備える、フィルタ。
8. 前記織布における各糸が１００μｍから１０００μｍの外径を有し、
   隣接する糸が５００μｍから５０００μｍ離間する、請求項７に記載のフィルタ。
9. 前記エレクトレット材料がポリテトラフルオロエチレンおよびフッ素化エチレンプロピレンのうちの少なくとも１つを備える、請求項７に記載のフィルタ。
10. 前記導電性材料が、金属、導電性プラスチック、および導電性ゴムのうちの少なくとも１つを備える、請求項７に記載のフィルタ。
11. 前記絶縁性材料が絶縁性ゴムを含む、請求項７に記載のフィルタ。
12. 前記帯電発生器はヴァンデグラフ起電機を含む、請求項７に記載のフィルタ。
13. 前記スイッチは、前記帯電発生器によって前記導電性材料に印加される帯電の時間および強度を可変させるようにさらに構成される、請求項７に記載のフィルタ。
14. 逆電荷を有する粒子を引きつける第１の電荷を有するエレクトレット材料および前記エレクトレット材料の少なくとも一部の上に配された導電性材料を用意することと、
    前記エレクトレット材料に引きつけられた前記粒子を遠ざけるように、前記第１の電荷の極性とは逆の極性を有する第２の電荷で前記導電性材料を帯電させることと、
    を備える、フィルタを清浄する方法。
15. 前記エレクトレット材料がポリテトラフルオロエチレンおよびフッ素化エチレンプロピレンのうちの少なくとも１つを備える、請求項１４に記載の方法。
16. 前記エレクトレット材料が１００μｍから１．０ｍｍの厚さを有する、請求項１４に記載の方法。
17. 前記導電性材料が１０μｍから１０００μｍの厚さを有する、請求項１４に記載の方法。
18. 前記エレクトレット材料に引きつけられた前記粒子が前記エレクトレット材料に接触することを、前記導電性材料の表面の少なくとも一部の上に配された絶縁性材料によって防止すること、をさらに備える、請求項１４に記載の方法。
19. 前記絶縁性材料が絶縁性ゴムを含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記絶縁性材料が１μｍから１００μｍの厚さを有する、請求項１８に記載の方法。
21. 前記導電性材料を帯電させることは、
    帯電発生器に帯電を発生させるためのスイッチを作動させることと、
    前記導電性材料に前記第２の電荷を印加すること、を備える、請求項１４に記載の方法。
22. 前記帯電発生器はヴァンデグラフ起電機を含む、請求項２１に記載の方法。
23. 前記導電性材料を帯電させることは、前記導電性材料に印加される帯電の時間、強度、または時間および強度の両方を可変させることを含む、請求項１４に記載の方法。

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