(57)【要約】      （修正有）【課題】自己破壊構造体並びに関連する方法及びシステムを含むデバイスの提供。【解決手段】装置１００は、結合位置１１５で構造体１１０の表面に結合された圧力デバイス１２０を備える。容器１２１は、容器内の内部空間１２３と結合表面１２２とを備える。結合剤１４０は、容器の結合表面を構造体の表面１１１に結合させる。ガス放出材料１２４が、容器の内部空間内に配設され、開始因子１３０が、ガス放出材料を活性化するように近接して配置される。開始因子によってガス放出材料を活性化すると、圧力デバイスが、構造体を破断する局所的な力を生成する。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造体と、
圧力デバイスであって、
結合位置で前記構造体の表面に結合された容器であって、前記容器内の内部空間及び結合表面を有する、容器と、
前記内部空間内に配設されたガス放出材料と、
前記ガス放出材料を活性化するように配置された開始因子と、を含む、圧力デバイスと、
前記容器の前記結合表面を前記構造体の表面に結合させる結合剤と、を備え、前記開始因子による前記ガス放出材料の活性化時に、前記圧力デバイスが、前記構造体を破断する局所的な力を生成するように構成されている、装置。
【請求項２】
前記結合剤及び前記結合表面が、前記表面の結合位置で、前記容器の内周の断面積にわたって、前記構造体の破壊限界よりも大きい結合力で前記容器を前記結合位置に結合させるように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記構造体の前記破壊限界が、約５ＭＰａを超える、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記構造体の一部分又は全部がガラスである、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ガラスが、前記結合位置において０．５ｍｍ超の厚さである、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記ガラスが、鋳造ガラス、スランプガラス、非強化ガラス、強化ガラス、熱強化ガラス、イオン交換ガラス、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノシリケートガラス、アルカリ−アルミノシリケートガラス、シリカガラス、及びナトリウム富化ガラスのうちの１つ以上を含む、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記構造体の一部分又は全部が、粘土、磁器、プラスチック、金属又は木材又は石膏の積層充填材、から作製されている、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記構造体が、海洋ブイ、エンクロージャ、航空宇宙用構成要素、機械部品、窓、電子基板のうちの１つである、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記結合剤が、エポキシ、シアノアクリレート、構造用接着剤、鋼強化接着剤、シリコーン、熱硬化プラスチック、アクリル、ウレタン、ＵＶ硬化接着剤、エチレンビニルアセテート、はんだ、溶接界面材料、及び建築用接着剤のうちの１つ以上を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記結合表面の反対側の、前記容器の表面上に配設された裏当て材料を更に含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記裏当て材料が、コンクリート及びエポキシポッティング化合物のうちの少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記裏当て材料が、前記容器を前記構造体の前記表面に結合させる、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記開始因子を通して電流を送達するように構成された電源を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
電流がスイッチを通して送達される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記スイッチが、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ、シリコン制御整流器、機械式スイッチ、機械式リレースイッチのうちの１つである、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記電源がバッテリである、請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
圧力デバイスであって、
内部空間と、構造体の表面への前記容器の結合を提供するように構成された結合表面と、を有する容器と、
前記空間内に配設されたガス放出材料と、
前記ガス放出材料を活性化するように配置された開始因子と、を備え、前記構造体に結合されるとき、前記圧力デバイスが、前記開始因子による前記ガス放出材料の活性化に応答して前記構造体を破断する局所的な力を生成するように構成されている、圧力デバイス。
【請求項１８】
前記容器が、結合位置で結合剤によって前記構造体の表面に結合されるとき、前記結合表面が、前記結合位置で、前記容器の内周の断面積にわたって、前記構造体の破壊限界よりも大きい結合力を提供するように構成されている、請求項１７に記載の圧力デバイス。
【請求項１９】
前記結合表面が、５ＭＰａを超える結合力で、前記表面の結合位置への前記容器の結合を提供するように構成されている、請求項１７に記載の圧力デバイス。
【請求項２０】
前記結合表面の表面積と前記内部空間の体積との比が、約０．０５ｃｍ−１を超える、請求項１７に記載の圧力デバイス。
【請求項２１】
前記結合表面の前記表面積と前記内部空間の前記体積との比が、約０．６ｃｍ−１より大きく、約５ｃｍ−１未満である、請求項１７に記載の圧力デバイス。
【請求項２２】
前記容器材料が、金属、プラスチック、ゴム、セラミック、セメント、熱可塑性物質、圧縮砂、木材、ガラスのうちの１つ以上を含む、請求項１７に記載の圧力デバイス。
【請求項２３】
前記容器が、
第１の層と、
前記結合表面を含む前記第１の層を貫通する穴と、
前記第１の層に結合された第２の層であって、前記容器の前記内部空間が、前記穴の側面及び前記第２の層によって境界されている、第２の層と、を含む、請求項１７に記載の圧力デバイス。
【請求項２４】
前記容器が、単一層であって、前記単一層内に配設された前記内部空間を有する、単一層を含む、請求項１７に記載の圧力デバイス。
【請求項２５】
前記容器が打ち抜きされた金属である、請求項１７に記載の圧力デバイス。
【請求項２６】
前記容器が前記内部空間への開口部を含み、前記開口部が、前記容器が前記結合位置で前記構造体に結合されるとき、前記構造体の前記表面によって覆われるように構成されている、請求項１７に記載の圧力デバイス。
【請求項２７】
前記開始因子が電気開始因子である、請求項１７に記載の圧力デバイス。
【請求項２８】
前記電気開始因子が、
一対の導電性ワイヤと、
前記ワイヤ間の導電性ブリッジであって、前記ブリッジが、前記ワイヤよりも高い電気抵抗を有する材料を含む、導電性ブリッジと、を備える、請求項２７に記載の圧力デバイス。
【請求項２９】
前記ブリッジが、発熱材料でコーティングされている、請求項２８に記載の圧力デバイス。
【請求項３０】
前記ブリッジが、ニクロム合金を含む、請求項２８に記載の圧力デバイス。
【請求項３１】
前記ガス放出材料が、硝酸カリウム、アジ化ナトリウム、過塩素酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、アンモニウムジニトラミドのうちの１つを含む、請求項１７に記載の圧力デバイス。
【請求項３２】
圧力デバイスを構造体の表面上の結合位置に結合させることであって、前記圧力デバイスが、
内部空間及び結合表面を含む容器と、
前記内部空間内に配設されたガス放出材料と、
前記ガス放出材料を活性化するように配置された開始因子と、を備える、結合させることと、
前記開始因子に通電することと、
前記開始因子の通電に応答して前記ガス放出材料を活性化することであって、前記ガス放出材料の活性化が、前記構造体を破断させる局所的な力を生成する、活性化することと、を含む、方法。
【請求項３３】
前記圧力デバイスを結合させることが、前記圧力デバイスを、前記表面の結合位置で、前記容器の内周の断面積にわたって、前記構造体の破壊限界よりも大きい結合力で、前記圧力デバイスを前記結合位置に結合させることを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記開始因子に通電することが、前記開始因子に電源を接続することを含み、前記電源が、前記開始因子を通る電流を生成する、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
装置を製作する方法であって、
ガス放出材料に近接して開始因子を配置することと、
ガス放出材料で容器の内部空間を満たすことと、
前記内部空間内に配設された前記ガス放出材料及び開始因子を有する前記容器を、前記開始因子による前記ガス放出材料の活性化に応答して発生する圧力に耐えるのに十分な結合力で構造体の表面に結合させることと、を含む、方法。
【請求項３６】
前記容器を形成することを更に含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記容器を形成することが、
第１の層材料内に穴を開けることと、
前記容器の前記内部空間が前記穴の側面及び第２の層によって境界されるように、前記第１の層に材料の前記第２の層を結合させることと、を含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記容器を形成することが、前記容器の前記内部空間を形成するために材料の層をミリング又は打ち抜きすることを含む、請求項３６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、自己破壊構造体並びに関連する方法及びシステムを含むデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
制御されたトリガブルな方法で物理的に自己破壊することができるシステムは、廃棄物の低減、供給チェーンの完全性の維持、及び／又は廃棄物のリサイクルなどの様々な用途において有用である。
【発明の概要】
【０００３】
いくつかの実施形態は、結合位置で構造体の表面に結合された圧力装置を備える装置を対象とする。容器は、容器内の内部空間と結合表面とを備える。結合剤は、容器の結合表面を構造体の表面に結合させる。ガス放出材料が、容器の内部空間内に配設され、開始因子が、ガス放出材料を活性化するように配置される。開始因子によってガス放出材料を活性化すると、圧力デバイスが、構造体を破断する局所的な力を生成する。
【０００４】
いくつかの実施形態によれば、圧力デバイスは、内部空間と、構造体の表面への容器の結合を提供するように構成された結合表面と、を有する容器を備える。圧力デバイスは、内部空間内に配設されたガス放出材料と、ガス放出材料を活性化するように配置された開始因子とを更に備える。構造体に結合されるとき、圧力デバイスは、開始因子によるガス放出材料の活性化に応答して構造体を破断する局所的な力を生成するように構成されている。
【０００５】
いくつかの実施形態は、圧力デバイスが構造体の表面上の結合位置に結合される方法を含む。圧力デバイスは、内部空間と結合表面とを含む容器と、内部空間内に配設されたガス放出材料と、ガス放出材料を活性化するように配置された開始因子と、を備える。開始因子は通電され、開始因子に通電することに応答して、ガス材料が活性化される。ガス放出材料の活性化により、構造体を破断させる局所的な力が生じる。
【０００６】
いくつかの実施形態は、装置を製作する方法を対象とする。容器の内部空間は、ガス放出材料で部分的又は完全に満たされる。開始因子は、ガス放出材料に近接して配置される。容器は、開始因子によるガス放出材料の活性化に応答して発生する圧力に耐えるのに十分な結合力で、構造体の表面に結合される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】いくつかの実施形態による装置の一部分の側面断面図を示す。
【図１Ｂ】ガス放出材料がなく透明な構造を通した視点から見た図１Ａの装置の底面図を示す。
【図２】いくつかの実施形態による、制御されたトリガブルな方法で構造体を破壊するための手法を示すフロー図である。
【図３】いくつかの構成による圧力デバイスでの使用に好適な容器を示す。
【図４】いくつかの構成による、圧力デバイスでの使用に好適な複数片容器を示す。
【図５】いくつかの実施形態による、装置を作製する方法のフロー図である。
【図６Ａ】いくつかの実施形態による、圧力デバイスの形成を示す一連のブロック図である。
【図６Ｂ】いくつかの実施形態による、圧力デバイスの形成を示す一連のブロック図である。
【図６Ｃ】いくつかの実施形態による、圧力デバイスの形成を示す一連のブロック図である。
【図６Ｄ】いくつかの実施形態による、圧力デバイスの形成を示す一連のブロック図である。
【図６Ｅ】いくつかの実施形態による、圧力デバイスの形成を示す一連のブロック図である。
【図７Ａ】一実施例による、圧力デバイスを備える装置の製作を示す。
【図７Ｂ】一実施例による、圧力デバイスを備える装置の製作を示す。
【０００８】
図面は必ずしも縮尺通りではない。図面に使用される同様の数字は、同様の構成要素を指す。しかしながら、所与の図の構成要素を指す数字の使用は、同じ数字でラベル付けされた別の図における構成要素を制限することを意図していないことが理解されるであろう。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書に開示される実施形態は、制御されたトリガブルな方法で、構造体をより小さな片に破壊するための手法に関する。脆いガラス構造体は、特に、例えば、化学的なイオン交換又は熱急冷によって強化されたとき、構造的に非常に強くなり、厚さの増加と共に破壊することが次第に困難になる。多くの用途は、より厚いガラスの堅牢性又は剛性を必要とする。以下で論じられるように、厚い構造体を確実にかつ制御可能に破壊することが可能なデバイスは、電気的な開始因子を有する圧力デバイスを備える。本明細書に開示される圧力デバイスは、物理的に小さく、軽量であるが、意図しないトリガリングを回避する機械的及び動作的な堅牢性を提供することができる。
【００１０】
いくつかの実施態様によれば、制御された破壊は、構造体の耐用年数終了時の廃棄物の体積を低減することができ、及び／又は構造材料のリサイクルを容易にすることができる。開示される手法は、他の構造の中でもとりわけ、機械部品、エンクロージャ、航空宇宙用構成要素、窓、海洋ブイ、電子基板などの様々な平面状及び３Ｄ構造の断片化及び／又は破壊に使用することができる。
【００１１】
図１Ａは、いくつかの実施形態による装置１００の部分の側面断面図を示す。装置１００は、圧力容器１２０が取り付けられる構造体１１０を備える。図１Ｂは、透明な構造体１１０を通した視点から見た装置１００の底面図を示す。図１Ａに示すガス放出材料１２４は、図１Ｂには存在しない。構造体１１０は、任意のタイプの構造体であってもよく、任意の好適な幾何学的構成を有してもよい。様々な実装で、構造体１１０は、ガラス、セラミック、プラスチック、木若しくは金属若しくは石膏の積層充填材、粘土、磁器、及び／又は金属などの脆性の又は脆い材料で作製されてもよい。構造体１１０は複雑であり、多くの異なる材料及び形状を含み得るが、脆い材料が、少なくとも、圧力デバイス１２０が構造体１１０に結合される結合位置１１５に配設され得る。
【００１２】
多くの実施形態では、構造体１１０はガラスである。ガラス構造体は、鋳造ガラス、スランプガラス、非強化ガラス、強化ガラス、熱強化ガラス、イオン交換ガラス、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノシリケートガラス、アルカリ−アルミノシリケートガラス、シリカガラス、及びナトリウム富化ガラス（ｓｏｄｉｕｍ−ｒｉｃｈ  ｇｌａｓｓ）のうちの１つ以上を含み得る。圧力デバイス１２０は、構造体１１０の結合位置１１５で、厚さ約０．５ｍｍ超のガラス構造体を破壊するように構成することができる。例えば、結合位置１１５での構造体１１０の厚さは、約１ｍｍ厚、約２ｍｍ厚、又は２ｍｍ超厚ですらあってもよい。
【００１３】
圧力デバイス１２０は、結合表面１２２及び内部空間１２３を有する容器１２１を備える。結合表面１２２は、構造体１１０の結合位置１１５で、容器１２１を構造体１１０の表面１１１に結合させる。結合剤１４０は、容器１２１の結合表面１２２と、結合位置１１５での構造体１１０の表面１１１との間に配設される。容器１２１は、例えば、金属、アクリル、プラスチック、ゴム、セラミック、セメント、熱可塑性物質、圧縮砂、木材、及びガラスのうちの１つ以上を含む材料で作製されてもよい。結合剤１４０は、様々なタイプのエポキシ、シアノアクリレート、構造用接着剤、鋼強化接着剤、シリコーン、熱硬化プラスチック、アクリル、ウレタン、ＵＶ硬化接着剤、エチレンビニルアセテート、はんだ、溶接界面材料、及び建築用接着剤のうちの１つ以上を含んでもよい。
【００１４】
結合剤１４０及び結合表面１２２は、容器１２１を、結合表面１２２で容器１２１の内部空間１２３の内周１２５によって境界された断面積１９９にわたって、構造体１１０の破壊限界よりも大きい結合力で、構造体１１０の表面１１１の結合位置１１５に結合させるように構成される。破壊限界は、構造体１１０が破壊する力である。いくつかの実施態様では、結合位置１１５での構造体１１０の破壊限界は、約５ＭＰａを超えてもよい。
【００１５】
いくつかの実施態様によれば、任意の裏当て材料１５０が、容器１２１の上に少なくとも部分的に配設されてもよい。例えば、図１Ａに示すように、裏当て材料１５０は、結合表面１２２と反対側及び／又は隣接する容器１２１の表面１２７の上に配設されてもよい。裏当て材料１５０は、容器１２１を構造体１１０の表面１１１に結合し、結合剤１４０と共に機能して、圧力容器１２０を構造体１１０に対して保持することができる。裏当て材料１５０に好適な材料は、例えば、コンクリート、構造用結合剤、及びエポキシポッティング化合物のうちの少なくとも１つを含み得る。
【００１６】
硝酸カリウム、アジ化ナトリウム、過塩素酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、又はアンモニウムジニトラミドなどの化学化合物を含むガス放出材料１２４が、容器１２１の内部空間１２３内に収容される。いくつかの実施形態では、容器１２１が表面１１１に結合された後、ガス放出材料１２４は、構造体１１０の表面１１１及び容器１２１の内表面の一方又は両方と接触するか、又は近接している。電気開始因子１３０は、ガス放出材料１２４を活性化するように配置される。他の実施形態では、ガス放出材料１２４は、電気開始因子１３０と接触しているか、又は近接しているが、構造体１１０の表面１１１又は容器１２１の内表面のいずれにも接触しない。ガス放出材料１２４は、内部空間１２３の容積の非常に小さい割合を占めるか、又は内部空間１２３を完全に満たしてもよい。図１Ａ及び図１Ｂに示されるように、開始因子１３０は、容器１２１の内部空間１２３内に配設されてもよく、及び／又はガス放出材料１２４と接触するように配置されてもよい。例えば、開始因子１３０は、図１Ａ及び図１Ｂに示されるように、容器１２１から延在するリード線（ワイヤ１３１）を有するいくつかの実施態様では、ガス放出材料１２３内に埋め込まれ得る。
【００１７】
電気開始因子１３０は、導電性ブリッジ１３２によって電気的に接続された一対の導電性ワイヤ１３１を通って流れる電流によって通電される。いくつかの実施態様では、ブリッジ１３２は、ワイヤ１３１よりも高い電気抵抗を有する材料を含む。例えば、ブリッジ１３２は、ニクロム合金であってもよく、ワイヤ１３１は銅又はアルミニウムであってもよい。いくつかの実施態様によれば、ブリッジ１３２及び／又はワイヤ１３１は、発熱材料でコーティングされている。ブリッジ１３２及び／又はワイヤ１３１をコーティングする発熱材料は、容器１２１の内部空間１２３内に配置されたガス放出材料１２４と同じであっても異なっていてもよい。発熱コーティングは、電気ブリッジ１３２からの熱を強化して、ガス放出材料１２４をより効果的に活性化する。
【００１８】
開始因子１３０の導電性要素１３１、１３２を通って流れる電流によって開始因子１３０が通電されるとき、ガス放出材料１２４は、ワイヤ１３１、ブリッジ１３２並びに／若しくはワイヤ１３１及び／又はブリッジ１３２をコーティングする追加の発熱材料によって、ガス放出材料１２４の活性化温度まで加熱される。ガス放出材料１２４の活性化により、ガスが急速に放出される。構造体１１０の表面１１１に緊密に結合された容器１２１内の気体の急速な放出は、構造体１１０を破断する局所的な圧力を生成する。
【００１９】
図１Ａで最も良く分かるように、いくつかの実施形態では、装置１００は、電流を開始因子１３０に供給するように構成された電池などの電流ソース１６０を備える。スイッチ１６１は、ソース１６０を開始因子１３０に電気的に接続する。いくつかの実装では、スイッチ１６１（図１Ａに示す）を遠隔制御することができ、構造体１１０の破壊が構造体１１０から離れた場所からトリガリングされることを可能にする。このような実施形態では、無線信号は、スイッチ１６１を起動させて、電流ソース１６０を開始因子１３０に接続する。いくつかの実施態様では、スイッチ１６１は、トランジスタのゲートにバイアス電圧を印加することによってオン又はオフにすることができるＭＯＳＦＥＴトランジスタである。別の実施態様では、スイッチ１６１は、その端子のうちの１つに小さな電流を印加することによってオンにすることができるシリコン制御整流器である。更に別の実施形態では、スイッチ１６１は、機械式リレースイッチであってもよい。
【００２０】
図２は、いくつかの実施形態による、制御されたトリガブルな方法で構造体を破壊するための手法を示すフロー図である。少なくとも１つの圧力デバイスが、構造体の表面に結合される（２１０）。圧力装置は、前述のように、接着剤などの結合剤によって脆いガラス構造体に取り付けることができる、コンパクトなモジュール式内蔵型ユニットであってもよい。圧力装置は、内部に配設されたガス放出材料を有する容器を含む。ガス放出材料を活性化するように配置された電気開始因子は、電流で通電され（２２０）、ガス放出材料の活性化をもたらす（２３０）。抵抗ブリッジを通って流れる電流は、ブリッジを高温に加熱する。加熱されたブリッジ、例えば、小さい低コストのニクロムワイヤが、ガス放出材料を活性化する。ガス放出材料及び開始因子の両方は、ガラスに取り付けられた容器の小さな局所化された内部空間内に閉じ込められる。ガス放出材料が開始因子によって活性化されるとき、ガスが、結合位置の領域内で局所的な圧力を生成する開始因子活性ガス放出材料によって急速に生成される（２４０）。結合位置での急速な圧力の増強により、構造体が破壊される。
【００２１】
いくつかの実施態様では、ヒータブリッジを通って流れる電流のみによって引き起こされる温度上昇は、ガス放出材料を活性化するには不十分である。ヒータブリッジは、より低い閾値温度で点火することができる発熱材料でコーティングされる。電流は、ヒータブリッジに発熱材料を点火させ、その後、発熱材料が高温で燃焼してガス放出材料を活性化させる。
【００２２】
開始因子に通電することは、電源が開始因子を通る電流を生成するように、電源を開始因子に接続することを含んでもよい。開始因子は、例えば、単純な９Ｖアルカリ電池を使用して、又は約１００ｍＡの電流を供給する０．１Ｖまで低い電圧源で通電されてもよい。取り扱いの容易さが重要である実装では、典型的なソース電圧は、２〜４アンペアの電流を供給する６〜１２Ｖである。典型的なポータブルソースは、アルカリ又はリチウム系電池であり得る。いくつかの構成では、開始因子は、遠隔で通電されてもよく、又はタイマー回路が所定の時間又は経過時間に達したときに通電されてもよい。
【００２３】
図３及び図４は、様々な構成による圧力デバイスでの使用に好適な容器３２１、４２１を示す。容器３２１、４２１は、ガス放出材料の活性化時に発生する急速に放出されたガスの衝撃圧に耐えるように設計されている。
【００２４】
図３は、いくつかの構成による圧力デバイスでの使用に好適な容器３２１を示す。容器３２１は、容器３２１が内部空間３２３及び結合表面３２２を含むように、容器３２１の材料を除去、追加、及び／又は変形させるための、除去、追加、及び／又は変形製造プロセスによって製作され得る一体型構造である。
【００２５】
例えば、いくつかの実施態様では、容器３２１は、例えば、ミリング及び／又は切断によって内部空間３２３及び／又は結合表面３２２を形成することによって、比較的厚い固体片から作製されてもよい。容器３２１、を形成するために任意に使用することができる追加製造プロセスとしては、成形及び／又は印刷が挙げられる。例えば、容器３２１は、射出成形プロセス又は他の成形プロセスによって成形されてもよい。変形製作プロセスの一例として、容器３２１は、内部空間３２３及び／又は結合表面３２２を形成するために元の片を打ち抜きするか、又は、別の方法で変形させることによって、比較的薄い固体片から形成されてもよい。
【００２６】
いくつかの実施形態では、図４に示すように、容器４２１は、結合剤４２９によって一緒に結合される数個の片４２１ａ、４２１ｂを含んでもよい。容器４２１は、貫通穴４２７を有する第１の片４２１ａと、第１の片４２１ａに結合され、第１の片４２１ａ内の貫通穴４２７のカバーを形成する第２の片４２１ｂとによって形成されてもよい。第１及び第２の片４２１ａ、４２１ｂは、水ジェット切断、レーザ切断、又は図３に関連して前述したものを含むプロセス、例えば、フライス加工、切断、打ち抜き、鋳造、印刷などのようなプロセスなどの任意の好適な製造プロセスによって作製されてもよい。結合剤４２９は、容器を構造体に結合させるために使用される結合材料と同じであっても、又は異なっていてもよい。
【００２７】
図５は、図１Ａ及び図１Ｂに示す装置の作製方法のフローチャートである。いくつかの実施形態によれば、ガラス構造体を破壊するために使用される圧力デバイスは、低コストのレーザ切断アクリル材料又は水ジェット切断アルミニウムで構成された容器を備える。容器自体は、ガス放出材料の活性化時の衝撃圧に耐えるように設計することができる。装置は、圧力デバイスの起動が構造体を破壊させることによって構造体を粉砕するように構成される。
【００２８】
この方法は、圧力デバイスを形成すること（５１０）と、圧力デバイスを構造体の表面に結合させること（５２０）と、を含む。圧力デバイスを形成すること（５１０）は、内部空間及び結合表面を有する容器を製造するか、ないしは別の方法で提供すること（５１１）を含む。開始因子は、容器の内部空間内に配置され（５１２）、内部空間に固着されてもよい。開始因子のワイヤは、容器の壁を通って延在してもよい。開始因子は、容器の内部空間内に配置される前に、ガス放出材料で予備コーティングされてもよい。内部空間は、１つ以上の追加のガス放出材料で部分的に又は完全に満たされる（５１３）。内部空間を部分的に又は完全に満たすために使用されるガス放出材料は、開始因子をコーティングするガス放出材料と同じであっても、又は異なっていてもよい。開始因子がガス放出材料で予備コーティングされる実施形態では、ステップ５１３は任意選択あってもよく、削除されてもよい。
【００２９】
図６Ａ〜図６Ｅは、いくつかの実施形態による、圧力デバイス６２０の形成を示す一連の図面である。図６Ａは、図４に示される構成と同様の第１及び第２の片６２１ａ、６２１ｂを含む２片型容器６２１を示す。容器６２１は、内部空間６２３及び結合表面６２２を有する。内部空間６２３は、容器６２１の壁面６２５及び背面６２６の内表面によって画定される。この実施例では、容器６２１の前部は開いている。容器６２１の１つの壁面６２５は、開始因子のワイヤが通る経路を提供するチャネル６２１ｃを備える。特定の一実施例では、容器６２１は、図６Ｂに示すように、壁厚５ｍｍで２５ｍｍ×１８ｍｍの外形寸法を有する。容器６２１の厚さは、約５ｍｍであってもよい。これらの特定の寸法は、単に説明のために提供される。容器６２１及びそのフィーチャ６２２、６２３、６２５、６２６、６２１ａ、６２１ｂ、６２１ｃは、破壊される構造体の破壊限界よりも大きい結合力を提供する任意の寸法を有することができる。
【００３０】
いくつかの実施形態では、結合表面の表面積と内部空間の体積との比は、約０．０５ｃｍ−１を超える。いくつかの実施形態では、結合表面の表面積と内部空間の体積との比は、約０．６ｃｍ−１より大きく、約５ｃｍ−１未満である。
【００３１】
図６Ｃは、開始因子６３０が容器６２１の内部空間６２３の内側に載置された後の圧力デバイス６２０を示す。容器６２１の１つの壁面６２５は、開始因子６３０のワイヤ６３１の通過を提供するチャネル６２１ｃを備える。ワイヤ６３１は、ブリッジ６３２によって電気的に接続され、ブリッジ６３２は、任意選択で、その上に配設された発熱材料を有する。図６Ｄは、内部空間６２３にガス放出材料６２４を満たすプロセスを示す。図６Ｅは、完成した圧力デバイス６２０を示す。ブリッジ６３２がその上に配設されたガス放出材料を有する実施形態では、図６Ｄに示されるステップが省略されてもよい。
【００３２】
図７Ａ及び図７Ｂは、一実施例による、圧力デバイスを備える装置の製作を示す。この特定の説明では、構造体は、海中に展開されることが意図されるガラス製ブイである。ブイは、もはや必要なくなったときに、遠隔で穴を開けて沈めることができる。ブイは、平面状の天板カバーに結合されてエンクロージャを形成するガラスボウルから作製される。エンクロージャは、センサ、制御電子機器、光学構成要素、及び無線通信デバイスを備える。図７Ａは、本明細書に記載されているものなどの、ブイのガラスボウル７１０の内表面に結合された２つの圧力デバイス７２０を示す。ガラスボウル７１０は、バラストとして機能するコンクリート７８０で部分的に満たされる。圧力デバイス７２０が結合剤によってガラスボウルに結合された後、任意の追加量のコンクリート７８１が、圧力デバイス７１０を部分的に覆い、圧力デバイス７２０をボウル７１０に更に結合させる裏当て材料として追加される。
【００３３】
いくつかの実装では、ブイは全体がガラスから作製されていない。エンクロージャは、主として、ガラス窓が装備されたプラスチック又は金属であってもよい。このような実施形態では、圧力デバイスはガラス窓に結合される。圧力デバイスの起動により、ガラス窓が破壊され、それによって、エンクロージャを裂いて、ブイを沈める。
【００３４】
圧力デバイス内の開始因子が通電されるとき、圧力デバイス内のガス放出材料が活性化されて、ブイを破壊するのに十分な力を生成するガスの急速な膨張を引き起こす。いくつかの実施形態では、圧力デバイスの起動によって破壊した構造体は、例えば、約１０ｍｍ、９００μｍ未満、約５００μｍ未満、又は更には約１００μｍ未満の長さ、幅、及び高さ寸法を有する断片に破断し得る。
【００３５】
ガラス構造体を破壊するために使用される圧力デバイスとしては、低コストのレーザ切断アクリル、水ジェットアルミニウム、又は打ち抜きされた金属で構成される容器が挙げられる。容器は、トリガ時の衝撃圧に耐えるように設計することができる。ほとんどの機械的な手法とは異なり、開示された手法は、意図しないトリガに対して安定である。
【００３６】
別途記載のない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用される特徴サイズ、量、及び物理的特性を表す全ての数は、全ての場合において、「約」という用語によって修飾されるものとして理解されるべきである。したがって、反対に指示されない限り、前述の明細書及び添付の特許請求の範囲に記載される数値パラメータは、本明細書に開示される教示を利用して当業者が得ようとする所望の特性に依存して変化し得る近似値である。端点による数値範囲の使用は、その範囲内の全ての数（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４及び５を含む）、及びその範囲内の任意の範囲を含む。
【００３７】
上記で論じられた実施形態の様々な修正及び変更は、当業者には明らかであり、本開示は、本明細書に記載される例示的な実施形態に限定されないことを理解されたい。読者は、１つの開示された実施形態の特徴が、別段の指示がない限り、全ての他の開示された実施形態にも適用され得ると想定する必要がある。本明細書で参照される全ての米国特許、特許出願、特許出願公開、並びに他の特許及び非特許文献は、それらが前述の開示と矛盾しない範囲で、参照により組み込まれることも理解されたい。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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