(57)【要約】  いわゆるキューブシャーマンスネークに関し、複数のサブユニットと、前記複数のサブユニットを互いに鎖状に接続する１以上の接続部材と、を含む装置であって、前記複数のサブユニットは、前記サブユニット間に配置された前記１以上の接続部材によって互いに鎖状に保持されており、各サブユニットは、少なくとも１つの溝を含んでおり、該溝を通して前記接続部材、又は複数の前記接続部材のうちの１つが可動であり、使用者によって、隣接サブユニットが少なくとも１つの回転軸の周りを互いに対して回転されるようになっており、前記装置は、隣接サブユニットを互いにロックして回転しないようにすると共に脱係合しないようにするロッキング機構を更に含む装置。
2013521908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のサブユニットと、
前記複数のサブユニットを互いに鎖状に接続する１以上の接続部材と、を含む装置であって、
前記複数のサブユニットは、前記サブユニット間に配置された前記１以上の接続部材によって互いに鎖状に保持されており、
各サブユニットは、少なくとも１つの溝を含んでおり、該溝を通して前記接続部材、又は複数の前記接続部材のうちの１つが可動であり、使用者によって、隣接サブユニットが少なくとも１つの回転軸の周りを互いに対して回転されるようになっており、
前記装置は、隣接サブユニットを互いにロックして、隣接サブユニットが回転しないようにすると共に隣接サブユニットが脱係合しないようにするロッキング機構を更に含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
１以上の接続部材が可撓性の長尺部材を含む請求項１に記載の装置。
【請求項３】
可撓性の長尺部材が伸縮性を有する請求項２に記載の装置。
【請求項４】
各サブユニットが、孔を含み、該孔を通して可撓性の長尺部材が延在し、前記可撓性の長尺部材が複数のサブユニットを貫通して延在することにより前記複数のサブユニットを互いに保持する請求項２から３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
複数の接続部材を備え、各接続部材が隣接サブユニットを互いに接続する請求項１から３のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
各サブユニットが、少なくとも１つの突起、及び前記少なくとも１つの突起と相補的な少なくとも１つの凹部の少なくともいずれかを含み、サブユニットの少なくとも１つの突起が、隣接サブユニットの少なくとも１つの凹部に受容され、隣接サブユニットを互いにロックして回転及び脱係合をしないようにロッキング機構が構成されている請求項１から５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
各サブユニットが複数の凹部及び複数の突起の少なくともいずれかを含む請求項６に記載の装置。
【請求項８】
鎖中のサブユニットが交互に凹部のみ又は突起のみを含む請求項６から７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
鎖中の各サブユニットが、少なくとも１つの凹部及び少なくとも１つの突起の両方を含む請求項６から８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
各サブユニットが、その複数の面のうちの１つに少なくとも１つの凹部を含み、その他の面のそれぞれに少なくとも１つの突起を含む請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
各サブユニットが、その複数の面のうちの１つに少なくとも１つの突起を含み、その他の面のそれぞれに少なくとも１つの凹部を含む請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
隣接サブユニットが、突起と、前記隣接サブユニット間に配置されたロッキング部材とを含み、前記ロッキング部材は、前記突起と相補的である凹部を有し、前記隣接サブユニットの突起が前記ロッキング部材の前記凹部に受容され、前記隣接サブユニットを互いにロックして回転及び脱係合をしないようにロッキング機構が構成されている請求項１から５のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
隣接サブユニットが、凹部と、前記隣接サブユニット間に配置されたロッキング部材とを含み、前記ロッキング部材は、前記凹部と相補的である突起を有し、前記ロッキング部材の前記突起が前記隣接サブユニットの前記凹部に受容され、前記隣接サブユニットを互いにロックして回転及び脱係合をしないようにロッキング機構が構成されている請求項１から５のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
ロッキング機構が、隣接サブユニット間に１つ以上のスナップフィット接続要素、磁気式ロッキング機構、電磁式ロッキング機構、形状記憶合金ロッキング機構、形状記憶ポリマーロッキング機構、筋繊維ロッキング機構、ベルクロ型ロッキング機構、一時的接着ロッキング機構、１つ以上のネジ、１つ以上のピン、１つ以上のくさび、１つ以上のボルト、又は１つ以上のナットのいずれかを含む請求項１から１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
各サブユニットが２つの溝を含み、隣接サブユニットが３つの回転軸の周りを互いに対して回転することができる請求項１から１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
２つの溝が互いに直交し、隣接サブユニットが３つの直交する回転軸の周りを互いに対して回転することができる請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
２つの溝が各サブユニットの異なる面に設けられている請求項１５から１６のいずかに記載の装置。
【請求項１８】
２つの溝が各サブユニットの同一の面に設けられている請求項１５から１６のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
各サブユニットが、立方体、直方体、４面体、球体、ピラミッド状、プリズム、多面体、菱形、長尺、３Ｄスイス十字、菱形立方８面体、４次元立方体、及び超立方体のいずれかである請求項１から１８のいずれかに記載の装置。
【請求項２０】
隣接サブユニットが３超の回転軸の周りを互いに対して回転することができるように構成されている請求項１から１９のいずれかに記載の装置。
【請求項２１】
サブユニットの１つ以上が中空である請求項１から２０のいずれかに記載の装置。
【請求項２２】
請求項１から２１のいずれかに記載の装置を組み立てるように構成された１つ以上の接続部材と複数のサブユニットとを含むことを特徴とするキット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、様々な形態に操作できる装置に関する。本装置は、１以上の接続部材で接続されて互いに保持された複数のサブユニットを含む。前記サブユニットは、同じ物理的位置にありながらも、相対的に異なる幾何学的位置になるように回転することができる。更に、サブユニットは、引き離したり、互いに対して種々の物理的位置になるように移動させることができる。
【０００２】
本発明者は、美的魅力と面白さを併せ持った空間的構造や彫刻的集合体を構築する媒体を創作することが望ましいことを見出した。更に本発明者は、そのような美的魅力と遊びの結びつきは、子供達に、視覚的・空間的認識、手先の器用さ、論理的・創造的思考を増大させるために彫刻や建築学を経験することを鼓舞することを強くアピールできることも見出した。
【０００３】
本発明のある実施形態は、よく知られたＲｕｂｉｋ’ｓ  ＣｕｂｅＴＭと同じ方法のパズルを提供することになる。しかし、本発明の応用は膨大な数である。例えば、本発明の実施形態は、３次元線図、３次元絵画の創作に利用でき、３次元的な詩やテキストの構成にも利用できる。更に、異なる形状に操作できるグローランプやグローステッキにも利用できる。或いは将来、宇宙、海底、月面、地球や他の惑星上等に再構成可能な都市を形成するために可能なモジュール式建築物のような構造物の建設にも利用できる。その他の、使用者が再構成できるようなコンピュータシステム、娯楽と電気通信装置を構成することにも利用できる。
【０００４】
その他にも多くの用途が予想でき、そのうちの幾つかは本明細書の後半で詳細に検討する。
【背景技術】
【０００５】
互いに対して操作される複数のサブユニットを含むパズル形式の装置を提供することはよく知られている。そのような装置は、使用者によって構成できる目標構造を含んでいる。よく知られたＲｕｂｉｋ’ｓ  ＣｕｂｅＴＭはそのようなパズルの例として挙げられる。標準的なＲｕｂｉｋ’ｓ  ＣｕｂｅＴＭは、立方体形状構造物の中に配置された２６個の立方体のサブユニットをもっており、立方体形状構造物の各稜は３個のサブユニットを含んでおり、各面は９個のサブユニットを含んでいる。個々のサブユニットは、自身では回転できない。サブユニットを操作するために、立方体形状構造物の面は、その面／層の中においてサブユニットを移動させるために回転させられる。立方体形状構造物の各面の中心のサブユニットは、固定位置に配置されており、その中心軸の周りを回転するだけである。
【０００６】
Ｒｕｂｉｋ’ｓ  ＣｕｂｅＴＭの類似品は、非立方体形状のサブユニットを含むことで知られている。例えば、Ｒｕｂｉｋ’ｓ  ＴｗｉｓｔＴＭは、図１に示すように異なる形状を形成するために互いに対して個別に回転可能となっているくさび／プリズム形状のサブユニットを含む。そのような配置では、サブユニットは互いに対して回転することもできるが、隣接するサブユニットは、隣接するサブユニット間の対向する面同士を接しながら、単軸の周りを回転することができる。
【０００７】
上述のＲｕｂｉｋ’ｓ配置のよく知られた代替品は、可撓性の長尺伸縮部材によって一体として結合された立方体形状の複数のサブユニットを有する。可撓性の長尺伸縮部材は、立方体形状の複数のサブユニットの末端部材に固着されており、末端部材間に置かれたサブユニットに設けられた孔を通して伸びている。立方体形状のサブユニットは、互いに対して回転することもできるが、前述したＲｕｂｉｋ’ｓ  Ｓｎａｋｅ型の配置である場合のように、隣接サブユニットの対向する面同士は変わらない。つまり、隣接サブユニット同士は、隣接サブユニット間を通過しながら、可撓性の長尺伸縮部材の長軸の周りを互いに対して回転することができるが、ブロックの一つが隣接サブユニットの一つの面から他の面に移動するように互いに対して移動することはできない。
【０００８】
可撓性の長尺伸縮部材を持った立方体形状ブロックを多数集めた配置を図２に示す。その配置は、伸縮性バンドで結合された２７個の立方体形状サブユニットを含む（図２では見えない）。立方体形状サブユニットは、伸縮性バンドを通す孔が設けられており、伸縮性バンドは、複数の立方体形状サブユニットを一体化しておくために末端部材に固着されている。２７個の立方体形状サブユニットは、グループ毎に２〜３の小単位にして１７のグループに集約されている。パズルの目的は、図に示されるように、サブユニットの鎖が３×３×３の立方体を構成するように整理することである。
【０００９】
図２に示された上述の装置の一つの問題は、隣接立方体が異なる面同士が互いに対向するように再配置できないことである。このように、複数の立方体を配置できる数に限界がある。例えば、図２で示された配置では、複数の立方体は完全に線状に再配置することはできない。むしろ、立方体は、隣接ブロックの面同士の関係を変化させないで、複数のブロックが３×３×３の立方体に操作されるような特別の配置になるように伸縮性バンドで結合される。
【００１０】
前述の問題は、図３ａで示される他の先行技術配置Ｎａｅｆ  ＣｕｂｌｅｘＴＭによって解決される。図３ａで示される装置では２つの溝がそれぞれのサブユニット立方体の対向面に互いに直交するように設けられている。図３ｂにはそのようなサブユニットが更に詳細に示されている。溝によって、移動後には、異なる面が隣接するサブユニットキューブの面と対向するように、サブユニットを移動させることができるように、伸縮性バンドを通すことができる。伸縮性バンドの伸縮性のお陰で、使用者は２つの隣接サブユニットを異なる面が対向するように再配置するように引き離すことができる。伸縮性バンドの伸縮性によって、ブロックを新たな配置にするために圧縮力をかけブロックを一緒に引戻す。この配置は隣接サブユニット間の動きの自由度を大きく広げている。図２に示される配置では、隣接ブロックは、互いに対して一軸の回りにだけ回転できる。その一方で、図３ａや図３ｂに示される配置では、隣接ブロックを、互いに対して、全ての直交する３軸の中で移動させることができる。このようにサブユニットを、形状や構成の範囲を形成できるように再調整することができる。しかし、Ｎａｅｆ  ＣｕｂｌｅｘＴＭだけは、８つのサブユニットキューブを含み、それ故に達成可能な構成の数が限定される。もっと多くのサブユニットキューブを加えることもできるが、全体としての装置重量のために構成は崩れ始める。
【００１１】
同様の問題が、特許文献１及び２に開示されている教育的玩具やパズルから明白である。これらの両方のパズルにおいて、隣接サブユニットの回転は問題となり、隣接サブユニットが互いに対して回転することを防ぐ手段も含まれていることが判った。しかし、このような配置は全体としての装置重量で崩れ始め、永久的ないし半永久的構造は不可能であることが判った。
【００１２】
本発明のある実施態様の一つの目的は、前述の配列を改善した装置を提供することであり、別の目的は、前述の先行技術配置を永久的ないし半永久的構造として形成できるように改作することであり、それによってそのような装置がより広い範囲で応用されることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第５５２５０８９号公報
【特許文献２】米国特許第３５１４８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明者は、前述した図３ａと図３ｂで説明されている配置は、サブユニットが３次元形状の範囲を形成するように再配置されるように、動きの適切な自由度を与えていることを見出した。しかし、その配置は、サブユニットの操作や再配置で望ましい形状が形成されたとき、サブユニットをこの形状に固定できないという欠点をもっている。サブユニットは、張力がかかった可撓性の長尺部材によって加えられた圧縮力である程度まではその位置に保持される。
【００１５】
先行技術の配置についての更なる問題は、使用者は所望の形状を達成するためにサブユニットを操作しようとするから、１つのサブユニットの動きが他のサブユニットを動かしてしまい、そのことが所望の形状を達成することを妨げたり、難しくしたりする。再び、この問題は、長尺バイアス部材の張力を調節することである程度緩和することができる。しかし、張力はサブユニットの操作ができる程度に十分に低いものでなければならない。以上のように、張力は、サブユニットを所望の配置に保持するために必要な伸縮性バイアス部材に十分な張力を与えることと、サブユニットを所望の配置に操作できるように伸縮性バイアス部材に十分弱い張力を与えるという相反する２つの要因を常に満たさなければならない。
【００１６】
この圧縮力が米国特許第５５２５０８９号公報及び米国特許第３５１４８９３号公報に開示されている反回転システムに支えられているときは、ある程度支えとなるけれども、半永久的及び／又は永久的構造が望まれているときは、回転だけが直面する唯一の問題ではない。そのような構造では、隣接するサブユニットの脱係合は、回転が防止されたとしても構造物の崩壊へと繋がる。
【００１７】
以上の問題を考えると、先行技術の配置は、所望の配置を少なくとも一時的に固定、維持するという半永久的構造を形成するには理想的でないことは明らかである。所望の配置は従来技術でも達成可能かも知れない。しかし、もし使用者、又は通行人がその配置に触ったりすれば、サブユニットは互いに対して簡単に回転したり脱係合したりして、望まれた配置からはずれたものになってしまう。
【００１８】
例えば彫刻物、建築物、模型、家具、照明器具、宝飾品類、グローステッキ、或いは他のアクセサリ等の他の用途がある装置と共にある配置を創生したいような状況では、本発明者は、所望の配置に効率的に固定できる装置を提供することが望ましいことがわかった。したがって、使用者又は通行人がその構造に触れてもサブユニットは互いに対して容易に回転することもないし、脱係合して所望の構造とは異なる構造になることもない。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明者は、これらの問題を、本発明の第１の形態にしたがって、複数のサブユニットと、前記複数のサブユニットを互いに鎖状に接続する１以上の接続部材と、を含む装置であって、前記複数のサブユニットは、前記サブユニット間に配置された前記１以上の接続部材によって互いに鎖状に保持されており、各サブユニットは、少なくとも１つの溝を含んでおり、該溝を通して前記接続部材、又は複数の前記接続部材のうちの１つが可動であり、使用者によって、隣接サブユニットが少なくとも１つの回転軸の周りを互いに対して回転されるようになっており、前記装置は、隣接サブユニットを互いにロックして、隣接サブユニットが回転しないようにすると共に隣接サブユニットが脱係合しないようにするロッキング機構を更に含むことを特徴とする装置、を提供することにより解決した。
【００２０】
サブユニットに溝を設けることで、背景技術の欄に記したと同じような方法で連結用接続部材がサブユニットの異なる面を通過するようにして、正しい方向に向くようにすることができる。以上のように、隣接サブユニットは、互いに対して回転させることができ、その異なる面を互いに当接させることができる。それぞれの溝は、好ましくはサブユニットの面の全幅を横断して伸び、サブユニットの深さの約１／２の深さであり、更に好ましくは、サブユニットの深さと接続部材の半径の合計の１／２である。
【００２１】
前述した従来技術の配置と対照的に、本発明の装置は、隣接サブユニットが回転したり脱係合したりしないように、サブユニットを一体として固定する機構を備えている。サブユニットが互いに対して回転し、引き離されるときには、ロッキング機構は自動的に解除されることが好ましい。隣接サブユニットが回転及び脱係合を起こさないように固定することを解除するときにはロッキング機構が再設定される。サブユニットは、配置をバラバラにされるときも１以上の接続部材によって繋がれたままであることに留意されたい。
【００２２】
１以上の接続部材は、可撓性の長尺バイアス部材を含む。複数のサブユニットは、張力がかかった状態で、可撓性の長尺バイアス部材で鎖状に一体化されている。可撓性の長尺バイアス部材は、張力がかかった状態でサブユニットを一体化しているが、サブユニットは可撓性の長尺バイアス機構の長軸の回りを自由に回転できるから、ロッキング機構として機能している訳ではないことを留意されたい。本発明のロッキング機構は、サブユニットがバラバラの形態でないときに、そのような回転及び脱係合を防ぐものである。
【００２３】
本文脈において、「脱係合を防ぐ」又は「脱係合しないようにする」という語は、いかなる構成においてもサブユニット自身の重量、構造全体としての重量によってサブユニット同士が分離してはならないことを意味する。使用者は、サブユニットを積極的に脱係合させようとする必要がある。即ち、構造物は、ある構造でロックされると安定である。ロッキング機構は、サブユニット上にあって、隣接サブユニット上の係合手段に係合するようにされた１以上の係合手段を含んでいてもよい。これは、例えば、突起とそれを受容するようにされた隣接する凹部、又は孔（オスメス係合手段）、又はスナップフィット構造のような他の幾つかの手段である。詳細は下記する。使用者はサブユニットを脱係合させようとする必要がある一方で、前記係合手段は、使用者がサブユニットを係合させる努力をする必要がないように設計されているか、或いは使用者が係合を容易にするために努力を強いる（案内する及び／又は押す）ように設計されていてもよい。
【００２４】
可撓性の長尺バイアス部材は、本質的には全長に渡って伸縮性があるということはなく、バイアス力を発揮するためには１以上の伸縮性部分を持っているということでもよい。例えば、可撓性の長尺バイアス部材は、バイアス力を与える１以上のバネの繋がれた非伸縮性の紐やワイヤを含んでいてもよい。該バネは、鎖の末端部材サブユニット中、又は１以上の中間サブユニット中にあってもよい。
【００２５】
他の実施形態としては、一切のバネや張力構造なしで機能する非伸縮性接続部材や複数の非伸縮性接続部材を利用することもできる。そのような配置では、脱係合を防ぎ半永久的な構成を維持するために、サブユニット間における干渉又は他のロッキングを用いるしかない。
【００２６】
接続部材の機能は、第１に、サブユニットがバラバラになったり、その列がなくなったりすることを防止することであり、第２に、どのようなときも、限られた数のサブユニットのみが「動作中」である（即ち、脱係合している）ことを確実にすることである。
【００２７】
それぞれのサブユニットは孔を含んでいてもよく、可撓性の長尺バイアス部材がその孔を通って、複数のサブユニットを貫通して延在しており、末端部材に繋がって、ある張力でもって複数のサブユニットを圧縮結合している。
【００２８】
代わりに、隣接サブユニットを繋ぎ合わせる接続部材が複数個提供されることもある。
【００２９】
ロッキング機構は、各サブユニットが少なくとも一つの突起、及び／又は少なくとも一つの突起と相補的な一つの凹部を含むように、構成されていてもよいし、そこでは少なくともサブユニットの一つの突起が隣接サブユニットの凹部に受け止められ隣接サブユニットを固定して回転しないようにしている。
【００３０】
本発明によれば、突起と凹部は隣接サブユニット同士を一体として保持するように構成されており、両者は結合された状態にあり、且つ回転を防止している。例えば、突起は相補的な凹部と密接に結合するように、突起は相補的な凹部にしっかりと取り込まれている。突起は、サブユニットが脱係合しないように真空密封のように完全に凹部と密着している。突起と凹部のそのような衝突は、長尺バイアス部材がサブユニット間の脱係合を防止する手助けとなる。
【００３１】
各サブユニットは、複数の凹部と、及び／又は複数の突起を含んでいてもよい。代わりに、鎖中のサブユニットが、単に凹部だけ、又は突起だけを有していてもよいし、少なくとも一つの凹部と少なくとも一つの突起の両方を持っていてもよい。例えば、各サブユニットが、一つの面に少なくとも一つの凹部を持ち、他の各面に少なくとも一つの突起を持っていてもよいし、一の面に少なくとも一つの突起を持ち、他の各面に少なくとも一つの凹部を持っていてもよい。突起と凹部の他の組み合わせがあってもよい。
【００３２】
前述のロッキング機構の代替として、隣接サブユニットが突起を持ち、分離したロッキング部材が隣接サブユニット間に配置され、ロッキング機構が、該突起と相補的である凹部を持ち、隣接サブユニットの突起はロッキング機構の凹部とかみ合わされることで、隣接サブユニット同士を固定し、回転と脱係合を防止するようなロッキング機構を構成することもできる。
【００３３】
更なる代替として、隣接サブユニットが凹部を持ち、分離したロッキング部材が隣接サブユニット間に配置され、ロッキング機構が、該凹部と相補的である突起を持ち、隣接サブユニットの突起はロッキング機構の凹部とかみ合わされることで、隣接サブユニット同士を固定し、回転と脱係合を防止するようなロッキング機構を構成することもできる。
【００３４】
他の可能性として、少なくとも１つの凹部と少なくとも１つの突起を持ち、該突起と該凹部は、隣接サブユニット上の少なくとも一つの凹部、及び少なくとも一つの突起と相補的であり、隣接サブユニットを互いにロックすることで、サブユニットが脱係合したり、回転したりしないようにした別体のロッキング部材を持つことも考えられる。
【００３５】
前述したロッキング機構配列の代替又は追加として、ロッキング機構は、１以上の隣接サブユニット間のスナップフィット接続要素、磁気式ロッキング機構（磁石又は磁針を使用）、電磁式ロッキング機構、形状記憶合金ロッキング機構、形状記憶ポリマーロッキング機構、筋繊維ロッキング機構、ベルクロ型ロッキング機構、一時的接着ロッキング機構を含んでもよい。
【００３６】
ロッキング機構は、代替的、又は追加的に、半永久的、又は永久的固定機構を持ってもよい。例えば、一度、使用者が維持したいと所望のデザインに装置を設定し、そのデザインに固定するために、接着剤、固定ネジ、又は他の永久的固定機構を用いることもできる。
【００３７】
隣接サブユニットは、少なくとも２軸の周りに回転できることが望ましい。隣接サブユニットは、サブユニットの異なる面が互いに隣接するように回転させてもよい。隣接サブユニットは更に接続部材の縦軸の周りに回転できてもよい。
【００３８】
各サブユニットは、隣接サブユニットが３つの回転軸の周りを互いに対して回転できる２つの溝を持ってもよい。２つの溝は、隣接サブユニットが３つの回転軸の周りを互いに対して回転できるように、互いに直交していてもよい。２つの溝は、各サブユニットの異なる面に存在していてもよい。
【００３９】
代わりに、２つの溝は各サブユニットの同じ面に存在していてもよい。溝によって、可撓性の長尺バイアス部材が、サブユニットの異なる面を通過するようすることもできる。
【００４０】
各サブユニットは立方体形状でもよい。しかし、本発明のある実施形態によれば、サブユニットの他の３次元形状を利用することも考えられる。このように、任意の観念的固体、特に３つの対称回転角度をもった任意の観念的固体を用いることもできる。ある実施形態として、２０面体や菱形立方８面体も用いられている。
【００４１】
可撓性の長尺バイアス部材は、簡単なゴムの小片であってもよい。代わりに、それは、圧縮弾性力を加えることで複数のサブユニットを一体に繋ぎ合わせる機能を持つ細長い繊維状、又は線状の物質、乃至複合材料構造であってもよい。伸縮力は、使用者がサブユニットを引き離して、サブユニットを互いに対して再配向できる程度に弱いものでなければならない。伸縮力は、サブユニットが解放されたとき、可撓性の長尺バイアス部材が、１以上の突起が、隣接サブユニットの１以上の凹部と噛み合うことでサブユニットを固定された配置に再構成できる程度に強ければよい。
【００４２】
ある実施形態の一つの重要原理は、隣接サブユニット間の僅か１つ（若しくは多くても２つ）の接続が、常に生きている／活動中である／伸長されることである。接続／バイアス部材は、この効果を達成するために最適化される。
【００４３】
サブユニットは、透明、又は半透明材料で作られ、光源は、１以上のサブユニットにグローランプを取り付け、その配置は任意に操作できる。１以上の導電部材が複数のサブユニットを通って伸びており、光源に接続されるように設置されてもよい。サブユニットは、代替的又は追加的にグロースティクを形成するために蛍光又はりん光のような発光物質を含んでもよい。
【００４４】
本発明の実施は、３次元線図、３次元絵画に使用してもよいし、詩や文章を３次元的に構成するのに使用されてもよい。
更に、再構築可能なモジュール型建築物のような建築構造物にも使用されてもよい。
【００４５】
更に、チェスのようなゲームボードの構成に使用されてもよいし、レーザ光のような光の方向を変える反射鏡アレイや、光ケーブルとして機能する装置内部を通過する光ケーブルとしての機能を含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
本発明の実施形態を、添付の図面を参照して説明するが、以下の説明は、ほんの一例に過ぎない。
【図１】図１は、従来技術としてのＲｕｂｉｋ’ｓ  ＴｗｉｓｔＴＭ装置を示す。
【図２】図２は、伸縮性バイアス部材で結合された２７のサブユニットを含む従来技術の配置を説明している。
【図３ａ】図３ａは、サブユニットが３つの直交回転軸の周りを互いに対して回転することができるように、対向する面に直交する溝が刻まれた８つのサブユニットの配置を示した他の従来技術である。
【図３ｂ】図３ｂは、図３ａの配置の従来技術のサブユニットを示す。
【図４ａ】図４ａは、本発明の様々な実施態様を示している。
【図４ｂ】図４ｂは、本発明の様々な実施態様を示している。
【図４ｃ】図４ｃは、本発明の様々な実施態様を示している。
【図４ｄ】図４ｄは、本発明の様々な実施態様を示している。
【図５ａ】図５ａは、本発明の実施態様に従って、中空サブユニットの様々な外観を示している。
【図５ｂ】図５ｂは、本発明の他の実施態様に従って、中空サブユニットの様々な外観を示している。
【図６】図６は、ロッキング改善（脱係合に対する抵抗性の改善）と、剛性改善のための交差部分を持つ代替のサブユニットを示している。これは、図５ａに示されたサブユニットの代替である末端が覆われたサブユニットを持っている。
【図７】図７は、ロッキング改善（脱係合に対する抵抗性の改善）と、剛性改善のための交差部分を持つ代替のサブユニットを示している。これは、図５ｂに示されたサブユニットの代替である交差形状のサブユニットを持っている。
【図８】図８は、本発明の他の一つの実施態様に従って、４つのロック棒を持ったサブユニットの様々な外観を示している。
【図９】図９は、本発明の他の一つの実施態様に従って、拡張したロッキング機構を持った大きな突起を含んだサブユニットの様々な外観を示している。
【図１０】図１０は、隣接するサブユニット間に配置された別体のロッキング部材を備えた代替の実施態様を示している。
【図１１】図１１は、隣接するサブユニット間に配置された別体のロッキング部材を備えた代替の実施態様を示している。
【図１２】図１２は、隣接するサブユニット間に配置された別体のロッキング部材を備えた代替の実施態様を示している。図１２は、ロッキング改善（脱係合に対する抵抗性の改善）と、剛性改善のための交差部分を持つ代替のロッキング部材を示している。
【図１３】図１３は、隣接するサブユニット間に配置された別体のロッキング部材を備えた代替の実施態様を示している。
【図１４】図１４は、隣接するサブユニット間に配置された別体のロッキング部材を備えた代替の実施態様を示している。
【図１５】図１５は、サブユニットが自身の接続部材を持つ代替の実施態様を示している。
【図１６】図１６は、サブユニットが自身の接続部材を持つ代替の実施態様を示している。
【図１７】図１７は、サブユニットが自身の接続部材を持つ代替の実施態様を示している。
【図１８ａ】図１８ａは、隣接するサブユニット間に配置された別体のロッキング部材を備えた二重キューブサブユニットを含む実施態様を示している。
【図１８ｂ】図１８ｂは、隣接するサブユニット間に配置された別体のロッキング部材を備えた二重キューブサブユニットを含む実施態様を示している。
【図１９】図１９は、長尺のサブユニットを含む実施態様を示している。
【図２０】図２０は、長尺のサブユニットを含む実施態様を示している。
【図２１】図２１は、固定部材を含む実施態様を示している。
【図２２】図２２は、固定部材を含む実施態様を示している。
【図２３】図２３は、４次元立方体のサブユニットを含む本発明の代替実施態様としての配置を示す。
【図２４】図２４は、４次元立方体のサブユニットを含む本発明の代替実施態様としての配置を示す。
【図２５】図２５は、４次元立方体のサブユニットを含む本発明の代替実施態様としての配置を示す。
【図２６】図２６は、４次元立方体のサブユニットを含む本発明の代替実施態様としての配置を示す。
【図２７】図２７は、４次元立方体のサブユニットを含む本発明の代替実施態様としての配置を示す。
【図２８】図２８は、４次元立方体のサブユニットを含む本発明の代替実施態様としての配置を示す。
【図２９】図２９は、菱形立方８面体サブユニットを含む本発明の代替実施態様としての配置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図４ａから４ｄは、本発明の第１の実施態様を示す。装置は、サブユニット中の孔を通した伸縮性バイアス部材によって一体に結合され、鎖の末端部材に付着した６４個のサブユニットの鎖を含む。伸縮性バイアス部材には、末端部材による圧縮力でサブユニットが一体に保たれるような張力がかかっている。
【００４８】
各サブユニットは一般に立方体形状である。各サブユニットの天面に、２つの直交する溝が、サブユニットの高さの略半分の長さにまで伸びて直交する空間を形成するように設けられている。サブユニットはまた、その底面から上に伸び、サブユニットの中心で該直交する空間と交差する孔を含んでいる。
【００４９】
更に、各サブユニットは底面に正方形の凹部を持っている。各側面と天面に、正方形の突起が設けられている。これらの正方形の突起は、底面の正方形の凹部と相補的形状になっている。溝は、天面の突起が４つのより小さな正方形サブ突起に分割されるように正方形の突起を通って伸びており、側面の正方形突起はＵ字状のように見える。
【００５０】
鎖が垂直線状に配置されているとき、１つのサブユニットの天面の突起は、次のサブユニットの底面の凹部とぴったりと噛み合っている。伸縮性バイアス部材は、突起を凹部の中に保持しており、突起と凹部との噛み合わせは、サブユニットが互いに対して回転したり、脱係合することを防止している。
【００５１】
サブユニット同士を相対的に回転させるために、１つのサブユニットの突起が隣接サブユニットの凹部にまで伸びないように、互いのサブユニットは引き離される。一度このように引き離されても、互いのサブユニットは２つの隣接サブユニット間に伸ばされた伸縮性バイアス部材によって一体として結合される。この引き離し配置において、２つのサブユニットは、３つの直交軸のいずれかの周りを互いに対して回転することができる。この回転動作を、一方を他方の天面に置いた２つの隣接サブユニットを含む単純モデルについて下記する。
【００５２】
一方を他方の上に置いた２つの隣接サブユニットについて、もし、上のサブユニットが垂直軸の周りを回転したときも、下のサブユニットの天面は、上のサブユニットの底面と向き合ったままである。上のサブユニットは、下のサブユニットに対して９０°、１８０°、２７０°、３６０°回転してもよい。サブユニット同士が解放されると、伸縮性バイアス部材は、下のサブユニットの天面の正方形突起が上のサブユニットの底面の正方形凹部と再結合することで一体となるように、２つのサブユニットを引き戻す。図にそのような操作が説明されている。
【００５３】
代わりに、もし上のサブユニットが、下のサブユニットに対して、下のサブユニットの中心を通過する水平軸の周りに９０°回転すれば、上のサブユニットの底面は下のサブユニットの側面と向き合うことになるだろう。サブユニット同士が解放されると、伸縮性バイアス部材は、下のサブユニットの側面の正方形突起が上のサブユニットの底面の正方形凹部と再結合することで一体となるように、２つのサブユニットを引き戻す（「上のサブユニット」という語は、一貫性のために使用されているが、「上のサブユニット」は、下のサブユニットの横に置かれている）。図にそのような操作が説明されている。
【００５４】
前述したものと同様な９０°回転操作は、下のサブユニットの中心を通り、下のサブユニットの交差状溝と一直線をなす２つの垂直水平回転軸のいずれかの周りに時計回り、反時計回りで実現されてもよい。このように、２つの隣接サブユニットは、２つの水平軸と１つの垂直軸の３つの直交する回転軸の周りを回転できる。そうすることで、上のサブユニットの底面を、下のサブユニットの天面、又は側面のいずれかと対向するように配置することができる。
【００５５】
特に好ましい鎖長は、立方体に折りたたみ可能で、８（２×２×２立方体）、２７（３×３×３立方体）、６４（４×４×４立方体）、１２５（５×５×５立方体）、２１６（６×６×６立方体）などである。
【００５６】
６４個のサブユニットを含む鎖が、認識される構造の広範囲な多様性を実現するために特に有益であることがわかった。もし各立方体の面が異なるパターン又は色を持っていたら、組合せの上限数は約１０８３にもなり、観察できる宇宙の全原子の数よりも多く、約１０２０の組合せをもつ標準のＲｕｂｉｋ’ｓ  ＣｕｂｅＴＭよりも遥かに多い。
【００５７】
本発明は、前述した従来技術の配置よりも更に多いサブユニットを用いて実現できることがわかった。なぜなら、相対的に多くのサブユニットを持つ鎖は、重量が増えるからである。重量が増えると、従来技術の配置では、隣接サブユニットが回転と脱係合を防止するロッキング機構を持っていないから、自分自身の重量によって望ましいサブユニットの配置が崩れてしまう。その一方、本発明の一対の突起と凹部は、使用者が引き離さない限り、回転に対して効果的にサブユニットをロックする。更に、突起は凹部としっかり結合して脱係合を防止する。このように、本発明は８個または２７個以上のサブユニットを使って実現できる。
【００５８】
サブユニットは、重量を減らすために中空にすることもできる。このことは重要であり、特に大規模実施の場合に、装置が自分自身の重量のために崩壊することを避けるために重要である。このような実施では、各サブユニットは内部空洞を有する。空洞は本質的に立方体状、球状、或いはその他の適切な形状である。
【００５９】
本発明の実施は「半永久的」構造を提供することができる。「半永久的」というのは、その構造が、外から力を加えられてもその配置を維持できるように効果的にロックされていることを意味する。更にその構造は、現在の構成を変えないで、一つの場所から他の場所へ全体として移動できる。その構造は、使用者がサブユニットを引き離し、前述したような動作で新たな構造を達成するために再構築することもできるから、永久的という訳ではない。しかし、使用者が引き離し、引き離したままにした場合だけ、サブユニットを別の構成に変えるように回転できる。このように、その構造は、「半永久的」と最適表現され、例えば彫刻として、特別な構成を好きな時間だけ、維持させることができる。回転や脱係合を防止した一時的なロッキング構造に加えて、永久的な固定構造を実現することもできる。例えば、一度、装置を使用者が維持したいと望むデザインに構成し、接着剤、固定ネジ、或いは他の永久固定機構を使ってその装置を好みの構成で永久固定させることもできる。
【００６０】
図５ａは、図４ａから４ｄで説明された実施形態のサブユニットと同じ様な中空サブユニットの様々な外観を示している。そのサブユニットは、直交する溝が刻まれた主部材と、凹部が設けられた末端部材を含んでいる。主部材は中空で、サブユニットを構成するために末端部材を受け入れるように配置されている。このような中空サブユニットは装置の重量を軽減するので、有利である。
【００６１】
図５ｂは、図５ａに似ているが末端部材のない中空サブユニットを示す。この構成では、主部材は、隣接サブユニットの突起と相補的である凹部を形成する末端が解放されている。
【００６２】
サブユニットが中空であることが、本発明の具現化、特に内部が詰まったサブユニットで構成された装置では自身の重量で崩壊するような大きく長い形態の具現化に特に重要なことを強調しておきたい。
【００６３】
図６と図７は、ロッキング（脱係合防止）と剛性の改善のための交差部を備えた代替サブユニットを示している。図６には、図５ａの代替である末端被覆のサブユニットが示されている。一番上の列には、係合を促進し脱係合を防止するために追加された環帯末端被覆を有するサブユニットが示されている。図７は、交差形状部を持つサブユニットを示している。それは図５ｂの代替であり、末端被覆されていないサブユニットである。それは各５つの面に正方形状に配置された４つの接続部材と、同じようなサブユニットの接続部材を受け入れるための４つの空洞、凹部、又は孔を有している。
【００６４】
図６に示されたサブユニットの代替版は、図５ａのそれと内部的には違わないが、外部的な変形がなされている。図１２と似た環帯が末端被覆として追加されている。その環帯は図１２に描かれたいずれかの環帯でもよい。この図に示された有利な実施態様は、４つの異なる凹部を形成する交差形状（孔付き）を含んでいる。サブユニットの主部の残りの全ての面の突起の中に、追加的な溝が掘られており、これは、末端被覆に加えられた新たな交差形状素子と相補的な交差形状をなしている。このことがサブユニットをより強くしており（より強い耐圧縮性、より小さい可撓性）、耐回転性を改善している。そして又、面上の全ての突起間の空間、潜在的密閉、密着／密封による脱係合性を改善したロッキング／抵抗性をもたらしている。突起は、ここに記載されているように、一つ又はそれ以上、或いは５つの面上にあってもよい。
【００６５】
図７に示されるサブユニットの代替版では、外側空洞のサブユニットの内部に管状溝が追加されている（それを通してバイアス部材が通じている）ことを除けば図５ｂに示されたものと同じである。肋材が追加されており、４つの異なる凹部で交差形状をなしている。追加の溝が、サブユニットの全ての残りの面上の突起に刻まれており、これが、内部に追加された新たな交差形状素子と相補的な交差形状を形成している。このことがサブユニットを強くし（即ち、より強い耐圧縮性、より小さい可撓性）、耐回転性を改善している。また、面上の全ての突起間の空間、潜在的密閉、密着／密封による耐脱係合性も改善している。突起は、ここで述べたように１以上の面、或いは５つの面上にあってもよい。
【００６６】
図８は、他の実施態様のサブユニットの多様な外観を示している。各サブユニットは、交差状溝と、伸縮性バイアス部材が延びている孔（図示せず）を有している。サブユニットはまた、突起とその相手たる凹部を有している。図８に示された特別のサブユニットは、面上に正方形状に配置された４つの円筒状突起を持っている。各サブユニットの他の面には対応する孔が設けられている。その配列は、ある面では、図４ａから４ｄの実施態様の反転版である。図４ａから４ｄのサブユニットは、１つの面に１つの凹部と、他の全ての面に突起を持っているけれども、図８のサブユニットは１つの面に突起と、他の全ての面に凹部を持っている。
【００６７】
図９は、他の実施態様のサブユニットの多様な外観を示している。図９の各サブユニットは、１つの面に正方形の交差部を持つ単一の突起を持つ。他の面には、それに対応する正方形凹部が設けられている。この実施態様の突起はこれまでに説明した突起に比べて比較的大きなものであり、鎖中の隣接サブユニットの中心を通って伸びている。伸縮性バイアス部材（サブユニットの中心を通っている）を適応させ、伸縮性バイアス部材の適切な再方向付けをさせるために、突起はそこを通して伸縮性バイアス部材が伸びることができる交差状溝を有する。突起中の交差状溝の底は、一体としてロックされているときは、隣接サブユニット中の中心点に置かれるだろう。
【００６８】
図１０から図１４には、隣接サブユニット間に配置された別体のロッキング機構を利用する分離ロッキング機構の代替品が示されている。
【００６９】
図１０で説明された配置では、隣接サブユニットは突起を含有しており、ロッキング機構は、隣接サブユニット間に配置され、突起と相補的な凹部を持っている。隣接サブユニットの突起は、隣接サブユニットが回転や脱係合しないように一体として固定するロッキング部材の凹部に受け入れられる。隣接サブユニットが引き離されるとき、突起はもはやその間に配置されたロッキング機構の凹部に伸びていかず、隣接サブユニットは、相対的に新たな配置の方へ回転させられる。解放されたとき、バイアス部材は、隣接サブユニットを一体として引っ張り、突起は中間ロッキング機構部材と再度係合し、更なる回転と脱係合を防止している。図１０の実施態様では、突起は正方形交差形状であり、ロッキング機構は、対応する正方形交差形状をした管または円環である。しかし、他の形状も考えられる。重要な特徴は、係合した構成では突起と凹部が相補的であり、回転と脱係合に対して抵抗性を備えていることである。
【００７０】
図１１は、図１０で説明されたものに似たロック環配置を示すが、各サブユニットにおける溝は違ったように構成されている。図１０で説明する配置は、各サブユニットの一つの面は、直交する溝を持っており、対向する面は溝をもたない。その一方で、図１１で説明される配置では、直交する溝が各サブユニットの対向する面に設けられている。
【００７１】
図１２は、ロッキング（脱係合抵抗）改善と剛性改善のための交差部分を持つ代替の別体ロッキング部材を示す。それは、あるサブユニット中に別体のロッキング部材として使用されてもよい外環を示している。図１２の外環がサブユニット中に別体のロッキング部材として使用されるとき、脱係合防止及び回転防止に効果的である。この場合、正方形交差を持つ環帯構造が示されているが、本発明では、サブユニットの性質に応じて、任意の交差部を持つ任意の環帯を用いてもよい。環帯は、図１２の左上のような一つの孔、左下のような２つの孔、右下のような４つの孔を持つものがある。サブユニットは更に、ロッキング部材（環帯、又は他のそのような部材）や隣接サブユニットの接続部材を係合位置までよりよくガイドするように適応させられた中心または中央部分を含んでもよい。このように、ある実施形態においては、環帯は、図１２の右上に示すように、結合／バイアス部材としての孔やチャネルをガイドする、周辺から中心に向けた突起を含んでもよい。環帯に多数の孔があるときは、隙間を横切って稜から稜への橋渡しする１以上の破片があり、それは強度や剛性を改善してくれるかも知れない。これらの環帯（複数）は、他の適当な型のサブユニットに利用されてもよい。分離したそのような環（複数）は、図１０、１１、１８ａにロッキング部材として示されているが、図５ｂ、６に示されるように、環帯は、サブユニットと一体になっていてもよい。
【００７２】
図１３で説明されている配置で、隣接サブユニットは凹部を含んでおり、凹部と相補的な突起をもつロッキング部材が隣接サブユニット間に配置されている。ロッキング部材の突起は、隣接サブユニットの凹部に受容され、隣接サブユニットを互いにロックして回転と脱係合を防ぐ。隣接サブユニット同士が引き離されたとき、ロッキング部材の突起はもはやサブユニットの凹部にまで延在することはなく、隣接サブユニット同士は相対的に新たな配置を構成するように回転する。サブユニットが解放されたとき、バイアス部材は、隣接サブユニット同士を引き寄せ、突起は凹部と再係合し、更なる回転及び脱係合を防止する。
【００７３】
図１３で説明する実施形態では、各サブユニットの凹部は正方形交差形状を有し、ロッキング部材は対応する正方形交差部形状と棒状またはくい状を成す。しかし、他の形状も考えられる。重要な特徴は、突起と凹部とが相補的であり、係合した構成では回転と脱係合は防止されることである。
【００７４】
図１４は、図１３で説明されたものと同じようなロック棒構造を示すが、各サブユニットの溝は、異なる方法で形成されている。図１３で説明された構成では、各サブユニットの１つの面は、一対の直交する溝を持っているが、向かい合った面は溝を持たない。その一方、図１４で説明された構成では、直交する溝は、１つの溝が１つの面に、向かい合った面に直交する溝というように各サブユニットの向かい合った面に設けられている。
【００７５】
突起と凹部の他の構成も考えられる。突起と凹部のサイズと形状は、望みの用途に従って選択することができる。長い突起と深い凹部は、強いロッキング機構をもたらし、非常に強い構造となる。しかし、鎖を別の構成に操作するためにサブユニットは、突起と凹部の結合を解除するために更に引き離されなければならない。このように、剛度の増加が得られるが、操作の容易さが減少するという不利益を伴う。短い突起と浅い凹部は、鎖を操作するために簡単に脱結合できるが、鎖が所望の構成にあるときに「偶発的」に脱結合されることがある。
【００７６】
操作容易性と、突起と凹部の「偶発的」な脱結合耐性のバランスは、伸縮性バイアス部材にかかる張力の強さにも依存する。もし伸縮性バイアス部材の張力が高ければ、サブユニットは、その配置構造を強くするようにしっかりと互いに保持される。しかし、サブユニットを引き離して別の配置構造に操作することはより困難になる。その一方で、伸縮性バイアス部材の張力が低ければ、サブユニットは新たな配置構造に操作できるように簡単に引き離すことができる。しかし、サブユニットは、その構造配置の一体結合が弱くなる。ロッキング部材はどのような場合にも脱係合に耐えるだろうし、その耐力の強さは、構造的完全性を最適化するようなバイアス部材の張力の調整による。
【００７７】
突起／凹部のサイズと伸縮性バイアス部材の適当なバランスを取ることができる。代わりに、伸縮性バイアス部材の張力を調整するための調整機構を提供することもできる。例えば、鎖の一端、又は両端にそのような機構を取り付けることもできる。その機構は、伸縮性バイアス部材の端に接続されるネジ型配置の形をとるかも知れない。例えば、その機構を外側にねじ込むことで、長さを増し、それゆえに伸縮性バイアス部材の張力を増してもよいし、他方、その機構を内側にねじ込むことで長さを減らし、それゆえに伸縮性バイアス部材の張力を減らしてもよい。そのような機構を使用することで、伸縮性バイアス部材の張力は、所望の形態を実現する操作を容易ならしめるように低減できる。所望の形態が実現された後、その形態構造が、落下したり、放り投げられたりしてもその構造が偶発的に壊れたりしないように、その構造の強度を増すように、伸縮性バイアス部材の張力を増強することができる。これらの機構により、接続部材として非伸縮性ワイヤやナイロン糸を使用することができるようになる。代わりに、最大張力を制限したり、伸縮性バイアス部材が破滅的に引き裂かれることを防ぐために強度を増すために、非伸縮性の紐やワイヤを組み込むことでなく、伸縮性部材が使用されるかも知れない。
【００７８】
接続部材の別の可能性として、形状記憶合金、又は形状記憶ポリマーワイヤ／繊維を含む「筋繊維」を使用することもできる。
【００７９】
他の張力調整機構も考えられる。例えば、ラチェット機構、ひねり機構、押しボタン機構、電子又は電磁機構である。
【００８０】
他の実施形態として、非伸縮性接続部材、又はバネや張力機構を使わないで機能する複数の非伸縮性接続部材を利用するものもある。例えば、ある構成は、バネや緊縛機構を使わない普通の繊維片を利用してもよい。そのような構成は、脱係合せずに半永久的に形態を維持するサブユニット間の干渉やロッキングだけに依存する。接続部材は、一番目にサブユニットがバラバラにしたり、その連続性を緩めることを防ぎ、二番目に、常に限られた数のサブユニットのみが動作中（即ち、脱係合している）である機能を持つ。
【００８１】
従来の実施態様は、サブユニットの鎖に沿って伸び、複数のサブユニットを一体として維持する単一の伸縮性バイアス部材と共に使用されるものとして紹介されている。しかし、各接続部材は鎖に沿った隣接サブユニット間に置かれている複数の接続部材を含むような構成を提供することも可能である。図１５から図１７でそのような接続部材の例が説明されている。
【００８２】
図１５は、一つの面に交差状の溝と、反対面から伸びる接続部材を含む様々な外観の立方体形状のサブユニットを示している。接続部材は、隣接サブユニットの溝を通って伸び、溝内で可動の長尺の棒を含んでいる。接続部材は更に、隣接サブユニット内部の空洞内に置かれた長尺の棒の末端にバルブを含んでいる。その棒とバルブは、一体として「長い鼻」を形成している。そのバルブは、溝を抜けて戻らないように溝より広い。このようにして、隣接サブユニットは、一体として保たれる。しかし、バルブは、隣接サブユニット同士を引き離すことができる程度に、空洞より狭い。バネや他のバイアス部材は、２つの隣接サブユニットが引き離される時、バネやバイアス部材が圧縮されるように、棒の周りであって、バルブと空洞の内部壁の間に配置されている。図１５に説明されるように、キャップとリングが、空洞の内壁にバネやバイアス部材を取り付けるために提供されてもよい。サブユニットが解放されたときに、バネやバイアス部材は２つの隣接サブユニットを一体となすように引き戻す。
【００８３】
空洞の内部壁に凹部が設けられており、凹部はバルブと相補的な形状をしている。したがって、２つの隣接サブユニットがバネによって引っ張られているとき、バルブは凹部に受容され、２つの隣接サブユニットが互いに保持される。内部空洞は、サブユニットが互いに対して動くときに、接続部材が空洞の内部壁の周りを滑ることができるように球状の方が好ましい。
【００８４】
図１６は、図１５で示した配置と同様の配置を示している。その違いは、接続部材が棒より広いベースを持っていることである。ベースは、サブユニットの他の面の相補的な凹部に入り込むことにより、隣接サブユニットを一体的に固定できるように、２番目のロッキング機構として作用する。
【００８５】
図１５と図１６において、接続部材は、そのバルブ及び／又はベースと、それに相補的な隣接サブユニットの内部、又は外部の凹部とを通して隣接サブユニットを結合すると共に、固定する働きをする。その一方で、図１７で説明される配置は、隣接サブユニットを結合するが、２つの隣接サブユニットを固定することはない接続部材を含む。むしろこの構成では、突起と、隣接サブユニットの外面の凹部が、図４ａから図４ｄで説明されとものと同じ方法で隣接サブユニットを固定する働きをする。接続部材は、図１５で説明されたものと同じ棒とバルブを含む。しかし、外面の凹部と突起がロッキング機構として働くので空洞壁には凹部は必要ない。図１７には説明されていないけれども、そのような構成にはバイアス部材が存在することは気に留めておかなければならない。バイアス部材は、図１５、１６に示されるようにバネであることもあり得る。代わりに、図４ａから４ｄの配置のように長尺伸縮部材が提供される場合もある。なお、その他の方法として、「望遠鏡的長い鼻」を利用することもある。
【００８６】
しかし、図１７に示されたものと似たサブユニットの新版であって、図９に示されたロッキング機構を拡大した大きな突起に似た要素（短いけれども）を、「長い鼻のバルブ」として組み込んだサブユニットを考えることも可能である。
【００８７】
前述した「長い鼻」構成の一つの特長は、例えば、もし伸縮性部材が折れたとしても、装置は物理的に壊れることはない（子供や大人の力をもってしても）ということである。このように装置をより堅固に作ることも可能である。
【００８８】
前述の構成は、本質的に立方体形状であるサブユニットを含んでいる。しかし、これは厳密な要求ではない。例えば、図１８ａに示される配置は、図１０と図１１で説明されたものに似たロック環を含むが、各サブユニットは、２つの立方体形状の部材を効率的に含んでいる。同様に図１８ｂで示される構成は、図１３と図１４で説明されたものと同じ様なロック棒を含むが、各サブユニットは２つの立方体形状の部材を効率的に含んでいる。ここで述べる他のロッキング機構を備えた「二重キューブ」サブユニットも提供されてよい。例えば、図４ａから図４ｄで説明されたロッキング機構や図１５から図１７で説明された内部ロッキング機構を備えた二重キューブサブユニットが提供されてもよい。図４ａから図４ｄのうちの２つのサブユニットが永久的に結合されてサブユニットを形成しているものを考慮することにより、図４ａから図４ｄで説明されたロッキング機構を使用した二重キューブサブユニットが見られるかも知れない。代わりに、図１９に示されるような、より短く伸長されたサブユニットが考えられてもよいし、「三重キューブ」サブユニットやそれ以上ものが考えられてもよい。
【００８９】
図１９で示された構成は、ある面では、図４ａから図４ｄで示されたものに似ている（図１８ａと図１８ｂに示されたものにも似ている）が、はるかに長い伸長サブユニットを備えている。一端に突起が配置され、多端に対応する凹部が配置された伸長サブユニットの各末端に交差状溝が刻まれている。
【００９０】
図２０は、図１９で示された構成の変形を説明している。ここでは、伸長されたサブユニットの各末端に単一の溝が刻まれている。反対端の溝は、装置が３次元で操作される前述の配置よりも、２次元平面でより簡単に操作できるように、互いに平行である。
【００９１】
溝の他の形状も考えられる。サブユニットの形状や、特殊な応用のために必要な動作のために望まれる自由度によって、１つ、２つ、或いはそれ以上の溝が提供されてもよい。
【００９２】
前述した構成のように、その装置を使って形成された装置は、サブユニットが相対的な回転を防止するために一体としてロックされるが、新たな構成に組み直しできるように引き離しすることもできるという意味において、半永久的と記述されてもよい。
【００９３】
前述の構成は、固定部材を含むことにより永久的と記述されてもよい構造を提供するように適合されることもできる。固定部材は、例えば、装置を望みの形態に組み立てた後、固定するために使用されるネジとそれに対応するネジ穴とで提供されてもよい。
【００９４】
図２１は、サブユニットの稜に沿った凹部の中のネジ穴を備えたサブユニットが提供された構成を説明している。凹部と相補的な形状を備えた固定部材は、図で説明さているように隣接サブユニットを一体として固定するために隣接サブユニットのネジ穴にネジ留めされることができる。
【００９５】
図２２は、固定部材が、図２１で説明されているように隣接サブユニットの稜というより角に配置されている代替的な固定構成を示している。
【００９６】
前述した構成では、鎖の各サブユニットは、少なくとも１つの突起と、少なくとも１つの凹部を含む。そのように、単鎖においては全てのサブユニットは同じ様に作ることができる。しかし、異なるサブユニットが単鎖中に用いられることも考えられる。例えば、凹部のみを持つサブユニットと、突起のみを持つサブユニットを交互に配置することもできる。
【００９７】
サブユニットはどんな形状であってもよい。例えば、立方体、直方体、４面体、球体、ピラミッド状、プリズム、多面体、偏菱形、菱形立方８面体、４次元立方体超立方体形状等が使用される。それらは、所望の用途に従って、木、金属、ガラス、発泡体、プラスティック、ゴム、複合材料、鉄筋コンクリート、事前に加圧されたコンクリートのような適当な材料で作られる。サブユニットは中空かも知れないし、そうでないかも知れない。
【００９８】
図２３から図２９は、本発明の代替実施態様に従った多様な異なる配置を示す。図２３から図２８は、４次元立方体サブユニットを含む配置を示す。図２７は、固定用ネジ／ピンのための孔を持つ４次元立方体サブユニットを示し、図２８は、固定用スライダーリングを持つ４次元立方体サブユニットを示す。図２９は、菱形立方８面体を示す。菱形立方８面体配置は、３つ以上の回転軸を持つ実施態様の例である。
【００９９】
サブユニットの内部構造についての幾つかの一般的ポイントは注目に値する。中空サブユニットは、装置に明るさを与え、そのことが多数のサブユニットを使ってより大きな構造を組み立てることに役立つだろうから有利である。もしサブユニットが小さいか、数が少なければ中空サブユニットはそんなに必要とはされない。バイアス部材の張力は、全ての構成において等しくすることができるように十分に減少されたものでなければならない。このことにより、機能や形態間の工作を改善することができる（サブユニットを通しての円滑で、妨害なしの流れは使用者にとってはるかに快適なものである）。チャネル（バイアス部材がその中を通過する物質に形成された溝や筒）は、特に我々の中空サブユニット版では、同時に幾つかの機能を満たす。それは、全ての形態において略等しい張力を維持することを補助し、バイアス部材が各サブユニットのおよそ中心部を円滑に通るようにガイドし、サポートする。また、構造的（補強のような）に１以上の圧縮力、負荷、応力、歪等に抵抗し、転送し、分配することを補助する。更に、量産性、特に中空版のプラスティック注入成型も改善する。バイアス部材の円滑な流れを確かなものにする内部構造の稜の上に網目レースが用いられてもよい。更にまた、シリコーン系潤滑剤、或いはナイロンやグラファイトのような自己潤滑物質のような潤滑剤を供給することも有利である。グラファイト粉末のような乾燥粉末も有用かも知れない。末端封止は隠されていてもよい。即ち、サブユニットが分離しているとき、底面からだけは分離した部材のように見え、結合されているときには、全く見えない（結合ラインが見えない）ように固定されている。
【０１００】
可撓性の長尺バイアス部材は、電気的接続を図るために導電性物質を含んでいてもよい。光源が１以上のサブユニットに配置され、電力線に接続されていてもよい。例えば、サブユニットは、半透明着色プラスティック（即ち、半透明赤プラスティック材質）で作られており、可撓性の長尺バイアス部材の長さ方向にらせん形ワイヤが巻かれており（ワイヤを保護するために可撓性の長尺バイアス部材の内側に）、各サブユニット内の光源（例えばＬＥＤ光源）に接続されていてもよい。ケーブルやワイヤをらせん状に配置することは、装置のサブユニットを操作するときに、ケーブルやワイヤの長さを引き伸ばすことを可能にする。代わりに、光源に電力を供給するために鎖を通した導電性パスを形成することにより、電気的接続が各サブユニットに構築される。そのような形態は、異なる形態に操作され、ランプとして利用されるグローランプを提供してもよい。
【０１０１】
他の実施態様としては、蛍光やりん光材料のような発光物質を装置中のサブユニットのプラスティック材料中に混入させることがある。これは、前述のランプ実施態様との関係で述べたような複雑な配線を避けることができる。そのような実施態様は、ワイヤ／ＬＥＤ配置と比較してランプとしての働きは十分ではないけれども、暗闇で光るグロースティックを提供することができる。
【０１０２】
他の代替案としては、サブユニット間に電源線を引き回すことを止める為に、バッテリのような電源と、１又はそれ以上のサブユニットの発光源を提供することもある。
【０１０３】
サブユニットは（部分的にせよ）、金属や導電性ポリマーのような導電性材料で作ることもできる。
【０１０４】
他の可能な応用として、水泳用プール中での使用として浮く装置を提供することもできる。
【０１０５】
更に他の可能な応用として、塀で囲ったり、一時的な建築物構造がある。一つの適切な大きさの装置や複数のそのような装置は、多様な形状の領域を塀で囲んだり、一時的な壁やプラットフォーム等を構築するために使用することができる。この型の装置は、社会的、スポーツや音楽のイベントにおける一時的構造物に特に有用かも知れない。その装置は、イベント間の移動のためのよりコンパクトな構造物に直ちに再構築することもできる。
【０１０６】
他の実施態様として、建築物モデルの再構築可能な建物や、宇宙、海底、月面上、地球や他の惑星上の実生活原寸大モジュール建築物や、将来の再構築可能な都市を形成するためにも利用できる。
【０１０７】
本発明の他の実施形態として、３次元線図、３次元絵画を創作することに使用することも、３次元的な詩やテキストを制作することにも利用できる。
【０１０８】
椅子やテーブルのような家具の製作にも利用することができる。更に、梯子やロープの製作にも利用できる。
【０１０９】
本発明に従った２以上の装置は、複数の鎖を含んだ構造を形成するために一体として結合されるように構成されてもよい。例えば、末端部材サブユニットが他の鎖と結合するように構成されてもよい。代わりに、或いは加えて、１又はそれ以上の中間サブユニットは、他の鎖に結合されるように構成されてもよい。その装置はまた、永久的に結合される幾つかの鎖を含むように構成されてもよい。代わりに、その装置は、各末端を繋ぎ合わせて、例えば、ネックレス、ブレスレット、或いはバングルを形成したり、及び／又は金のような適切な高価な金属で作られてもよい。或いは、「多頭の」（若しくは「多尾の」）装置が提供されてもよい。典型的な実施態様としての装置は、頭や尾が一次関係にあるが、ある環境下では、２つの頭と１つの尾、又は２つの頭と２つの尾（或いは３つ以上の頭と３つ以上の尾）を持つ装置があってもよい。これらの多頭装置は、例えば交差形状であってもよい（例えば、＋記号、マルタ十字架、３Ｄ十字架、二重＋記号）。
【０１１０】
サブユニットは、パズルや、使用者が解決するパズルを形成するために、異なる色の面、パターン、絵、数字、又は文字を持ってもよい。装置は、使用者が形成する１又はそれ以上の標的構造、パターン、絵、或いは語からなるキットを備えていてもよい。標的パターン、絵、数字、又は文字は、その装置をある構成に操作することで達成されてもよい。マジックスキュエア、マジックキューブ、単語スキュエア、単語キューブを形成するために、ある実施形態が使用されてもよい。１又はそれ以上の異なるデザイン／パズルが１つの装置に含まれ、隠されていてもよい。装置はボールベアリングを含み、装置をチルティングさせることにより、ボールベアリングがサブユニットの周りを回ることで、溝と孔を含むボールベアリング型パズルを形成することもできる。
【０１１１】
装置はある形態が完成したとき、ライトアップしたり、音を出したり、振動したりすることもできる。違った色の光や違った音や音楽が、装置の異なる形態に関連してもよい。このことは、例えば、サブユニットの各面に異なる電気的接続をすることによって達成してもよい。多数のサブユニット間の接続を分析し、発光ユニット、スピーカ、振動ユニット、或いは装置の構成に応じた別の装置を制御するためにプロセッサが設けられる。この制御機能を果たすために他の接続、例えば、光、が考えられる。
【０１１２】
他の実施形態として、３次元定規が使用されてもよいし、３次元における距離を測定するために適当な定規を含んでもよい。
【０１１３】
プロセッサが装置に組み込まれ、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）他を経由してコンピュータや他の装置と接続される。
【０１１４】
これまでの実施形態は使用者の手作業による操作について説明したが、装置の遠隔操作を可能にする機械的／電動制御による他の実施形態を紹介する。
【０１１５】
本発明の実施のための他の可能な用途を下記する。
折り畳み可能なコンピュータ、パーソナルディジタル補助器、または携帯電話キーボード（各面はタッチパネル）として機能するように構成された装置；
例えば、ネックレス／ブレスレット／バングルからスレート／パッドへと折り曲げられたり、再度開かれたりする携帯電話、幾つかのサブユニット面は表示器として、幾つかのサブユニット面はタッチパネルとして、幾つかのサブユニットはスピーカとして機能するように構成された装置；
ビデオプロジェクターとして機能するように構成された装置；
プロジェクタースクリーンとして機能するように構成された装置；
ＬＥＤディスプレイとして機能する装置；
ＵＳＢキーまたは固体デジタルメモリ装置として機能するように構成された装置であって、ベルト、ネックレス、ブレスレット／バングルとして使い古されたもの；
再構成可能な太陽エネルギーユニットとして機能するように構成された装置；
ＴＶ、ラジオ、Ｗｉ−Ｆｉ等のためのアンテナとして機能するように構成された装置；
ラジオユニットとして機能するように構成された装置；
ＭＰ３プレーヤとして機能するように構成された装置；
折畳みできないスピーカユニット又はヘッドフォンとして機能するように構成された装置；
ＴＶセットとして機能するように構成された装置；
ゲーム端末として機能するように構成された装置；
１又はそれ以上の上記した他の素子と共にＣＰＵ（できれば並列処理）を組み込んだコンピュータとして機能するように構成された装置；
記録機器として機能するように構成された装置；
消去器として機能するように構成された装置；
スタンド、三脚（或いは多脚）。
【０１１６】
使用者が組み立てできるようなキットを提供することによって、使用者自身の装置を組み立て・集合体とすることができる膨大な可能性がある。キットは１又はそれ以上の接続部材を含み、同じサブユニットや違うサブユニットを選択することができる。
【０１１７】
好ましい実施形態に言及しつつ本発明を説明してきたが、当業者であれば、添付の特許請求の範囲に定義された発明の範囲を逸脱することなく、形態及び詳細に様々な変更を加えることができることを理解されよう。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８ａ】
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【図１８ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【国際調査報告】
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