(57)【要約】【解決手段】形状記憶材料を送るフィーダ部品と、フィーダ部品に対して整列され、処理対象の形状記憶材料を受け取る処理部と、エネルギー源口に対し整列し、形状記憶材料にエネルギーを供給する、少なくとも１つのエネルギー源と、密閉ガス結合部に取り付けられて密閉ガスを供給する密閉ガス供給部と、所定の処理パラメータに従ってフィーダ部品と密閉ガス供給部とエネルギー源とを制御し、複記憶材料を作成するコントローラと、を更に備える装置。形状記憶材料のための処理パラメータを決定するステップと、フィーダ部品で形状記憶材料を受け取るステップと、フィーダ部品を用いて、形状記憶材料を処理部に送るステップと、密閉ガス供給部を用いて、密閉ガスを形状記憶材料に供給するステップと、複記憶材料を作成するための処理パラメータに基づいて、少なくとも１つのエネルギー源口を用いて、エネルギーを形状記憶材料に供給するステップと、を備える方法。【選択図】図７
2017527694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複記憶材料を作成する装置であって、
形状記憶材料を送るフィーダ部品と、
前記フィーダ部品に対し整列し、処理対象の形状記憶材料を受け取る処理部と、を備え、
前記処理部は、
前記処理部を貫通し、前記フィーダ部品に対し整列し、前記フィーダ部品から形状記憶材料を受け取り、これを保持する材料通路と、
前記材料通路に対し整列する少なくとも１つのエネルギー源口と、
前記材料通路に密閉ガスを供給する密閉ガス結合部と、を備え、
前記装置は、
前記エネルギー源口に対し整列し、前記形状記憶材料にエネルギーを供給する、少なくとも１つのエネルギー源と、
前記密閉ガス結合部に取り付けられて密閉ガスを供給する密閉ガス供給部と、
所定の処理パラメータに従って前記フィーダ部品と前記密閉ガス供給部と前記エネルギー源とを制御するように構成され、前記複記憶材料を作成するコントローラと、を更に備える装置。
【請求項２】
前記密閉ガス結合部は前記処理部の側面にあって、前記少なくとも１つのエネルギー源口は前記処理部の上部にある請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記処理部は、前記材料を保持するための第１ローラ部品と第２ローラ部品とを更に備える請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記フィーダ部品は上部ローラ部品と下部ローラ部品とを備え、前記上部ローラ部品と前記下部ローラ部品のいずれか一方はモータで駆動され、他方は自由回転する請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記フィーダ部品はロボットアームである請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記フィーダ部品は、前記材料を前記処理部に連続的に送る請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記フィーダ部品は、前記材料を前記処理部に段階的に送る請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記装置は、前記処理部に隣接するガイド部品であって、前記複記憶材料が前記処理部を出た後に前記複記憶材料をガイドするように構成されたガイド部品を更に備える請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記複記憶材料はワイヤであって、
前記材料通路は、前記ワイヤが前記材料通路を通過して移動できるとともに、前記ワイヤと概ね等しいサイズを持つように構成された請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記複記憶材料はシートであって、
前記材料通路は、前記シートが前記材料通路を通過して移動できるとともに、前記シートと概ね等しいサイズを持つように構成された請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
複記憶材料を作成する方法であって、
コントローラを用いて、形状記憶材料のための処理パラメータを決定するステップと、
フィーダ部品で形状記憶材料を受け取るステップと、
前記フィーダ部品を用いて、前記形状記憶材料を処理部に送るステップと、
密閉ガス供給部を用いて、密閉ガスを前記処理部に供給するステップと、
前記複記憶材料を作成するための処理パラメータに基づいて、少なくとも１つのエネルギー源を用いて、エネルギーを前記形状記憶材料に供給するステップと、を備える方法。
【請求項１２】
前記形状記憶材料の追加的な処理領域があるかを決定するステップと、
前記処理部を通して、前記形状記憶材料を前記追加的な処理領域に送るステップと、を更に備える請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記複記憶材料はワイヤである請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記複記憶材料はシートである請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
医療用ステントであって、
より強い弾性の領域と、より弱い弾性の領域と、を備え、請求項１１に記載の方法に従って作成されたステント。
【請求項１６】
眼鏡であって、
フレームと、
前記フレームから延びる２つの複記憶材料アームと、を備え、
前記２つのアームは、
前記アームの近接端部にあって、未処理の形状記憶材料から構成された第１部分と、
前記アームの外側端部にあって、請求項１１に記載の方法に従って処理された形状記憶材料から構成された第２部分と、を備え、
前記第２部分は、第１温度では前記第１部分と実質的に一直線になっており、
前記第２部分は、第２温度まで加熱されると変化した形状が与えられる眼鏡。
【請求項１７】
布地であって、
請求項１１に記載の方法に従って処理された複記憶材料を備え、
前記材料は前記布地によって覆われ、温度変化に基づいて前記布地の形状を調整するように構成された布地。
【請求項１８】
ゴルフクラブヘッドであって、
ボディと、
前記ボディの前面に取り付けられたフェイスと、を備え、
前記フェイスは、請求項１１に記載の方法に従って処理された複記憶材料を備え、前記フェイスの異なる部分が異なる疑似−弾性特性を持つゴルフクラブヘッド。
【請求項１９】
歯内ファイルであって、
ハンドルと、
前記ハンドルに接続されたファイル棒と、を備え、
前記ファイル棒は、複数の疑似−弾性特性が与えられた複記憶ワイヤを備え、歯根管の形状に適合する歯内ファイル。
【請求項２０】
歯列矯正用弧線であって、
異なる張力を持つ複数の力領域を備え、
請求項１１に記載の方法に従って作成された弧線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許出願は、２０１４年７月１４日出願の米国仮特許出願番号第６２／０２３，９９５及び２０１４年９月２６日出願の米国仮特許出願番号第６２／０５５，７７５に基づく優先権を主張する。これらは参照として本明細書に組み込まれる。
【０００２】
一般に本開示は、複記憶材料及び形状記憶材料の処理に関する。より具体的には本開示は、複記憶材料を生成するための、形状記憶材料の処理又は加工のための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
一般に形状記憶材料は、より低温では可鍛性があり、より高温では特定の形状に戻りこれを保持するよう仕込むことのできる材料である。この材料は、より低温で異なる形状に曲げられても、温度が上がると仕込まれた形状に戻る。この材料が仕込まれた高温形状に戻るときの温度は、一般に変態点と呼ばれる。これらの材料で生じる形状記憶効果は、温度変化とともにこれらの物質がオーステナイト状態とマルテンサイト状態との間で変化する可逆的な固体相転移に関係する。形状記憶材料はマルテンサイト状態でより容易に変形可能であり、典型的には、ほぼ一定の応力下で著しく可塑的な変形を与えられ得る。マルテンサイト状態の形状記憶材料が加熱されると、この金属はオーステナイト状態に戻る。この変形は、特定の温度で又はある温度領域を越えると起こり得る。
【０００４】
一般に形状記憶材料は、形状記憶金属／合金（ＳＭＡ）と形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）とに分類され得る。多くの合金は、ある種の磁性材料や磁性合金を含む形状記憶材料に加工され得る。ＳＭＡには主に３つの種類があり、これらは以下を含む。
１）ニッケル−チタン（ＮｉＴｉ）
２）銅−亜鉛−アルミニウム−ニッケル
３）銅−アルミニウム−ニッケル
【０００５】
その他のＳＭＡは以下を含むが、これに限定されない。
１）Ａｇ−Ｃｄ  ４４／４９ａｔ．％  Ｃｄ
２）Ａｕ−Ｃｄ  ４６．５／５０ａｔ．％  Ｃｄ
３）Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ  １４／１４．５ｗｔ．％  Ａｌ及び３／４．５ｗｔ．％  Ｎｉ
４）Ｃｕ−Ｓｎ  約１５ａｔ．％  Ｓｎ
５）Ｃｕ−Ｚｎ  ３８．５／４１．５ｗｔ．％  Ｚｎ
６）Ｃｕ−Ｚｎ−Ｘ（Ｘ＝Ｓｉ、Ａｌ、Ｓｎ）
７）Ｆｅ−Ｐｔ  約２５ａｔ．％  Ｐｔ
８）Ｍｎ−Ｃｕ  ５／３５ａｔ．％  Ｃｕ
９）Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ
１０）Ｐｔ合金
１１）Ｃｏ−Ｎｉ−Ａｌ
１２）Ｃｏ−Ｎｉ−Ｇａ
１３）Ｎｉ−Ｆｅ−Ｇａ
１４）様々な濃度におけるＴｉ−Ｐｄ
１５）Ｎｉ−Ｔｉ（〜５５％  Ｎｉ）
（ａｔ．％＝原子百分率）
【０００６】
ＳＭＰの例は以下を含むが、これに限定されない。
１）イオン成分及びメソゲン成分を含む、ポリウレタンを基礎とする形状記憶ポリマー
２）無水マレイン酸を用いて架橋結合された、ポリエチレン−テレフタレート−ポリエチレンオキサイド（ＰＥＴ−ＰＥＯ）ブロック共重合体
【０００７】
最も一般的な形状記憶材料の一つはニチノール（しばしばＮｉＴｉと呼ばれる）、すなわちニッケルとチタンの合金である。本出願ではＳＭＡ、特にニチノールに焦点を当てるが、同様の原理は他のＳＭＡ、ＳＭＰ又は形状記憶材料にも適用可能である。当業者は本明細書を読むことにより、これを理解できるであろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
形状記憶材料の応用の一つは、この材料が加熱されてマルテンサイト状態からオーステナイト状態に変化するときの力学プロファイルを利用することである。しかしながら、従来の形状記憶材料は、これらの力が生成され仕込まれる範囲や精度に制限される。
【０００９】
従来の処理方法及びシステムでは、形状記憶材料を処理するために、操作者によるほぼ一定の手動操作を必要とする。これらの処理技術は、低速で非効率なものとなり得る。更に従来の処理方法及びシステムでは、作業が密閉ガスの存在下で行われる場合は、操作者の安全のため、密閉された作業ステーションが必要だろう。密閉ガスがないと、望まれないレベルの不純物、例えば高レベルの酸素が処理対象の材料内に存在するリスクがある。
【００１０】
以上述べた通り、前述の課題の少なくとも１つを解決又は軽減することを目的とした、形状記憶材料を処理又は加工するための、改良された方法又はシステムが必要となる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の実施態様では、複記憶材料を作成する装置が与えられる。この装置は、形状記憶材料を送るフィーダ部品と、前記フィーダ部品に対し整列し、処理対象の形状記憶材料を受け取る処理部と、を備え、前記処理部は、前記処理部を貫通し、前記フィーダ部品に対し整列し、前記フィーダ部品から形状記憶材料を受け取り、これを保持する材料通路と、前記材料通路に対し整列する少なくとも１つのエネルギー源口と、前記材料通路に密閉ガスを供給する密閉ガス結合部と、を備え、前記装置は、前記エネルギー源口に対し整列し、前記形状記憶材料にエネルギーを供給する、少なくとも１つのエネルギー源と、前記密閉ガス結合部に取り付けられて密閉ガスを供給する密閉ガス供給部と、所定の処理パラメータに従って前記フィーダ部品と前記密閉ガス供給部と前記エネルギー源とを制御するように構成され、前記複記憶材料を作成するコントローラと、を更に備える。
【００１２】
特定の場合には、前記密閉ガス結合部は前記処理部の側面にあってよく、前記少なくとも１つのエネルギー源口は前記処理部の上部にあってよい。
【００１３】
別の例では、前記処理部は、前記材料を保持するための第１ローラ部品と第２ローラ部品とを更に備えてよい。
【００１４】
更に別の例では、前記フィーダ部品は上部ローラ部品と下部ローラ部品とを備えてよく、前記上部ローラ部品と前記下部ローラ部品のいずれか一方はモータで駆動され、他方は自由回転する
【００１５】
更に別の例では、前記フィーダ部品はロボットアームであってよい。
【００１６】
更に別の例では、前記フィーダ部品は、前記材料を前記処理部に連続的に送ってよい。
【００１７】
更に別の例では、前記フィーダ部品は、前記材料を前記処理部に段階的に送ってよい。
【００１８】
更に別の例では、前記装置は、前記処理部に隣接するガイド部品であって、前記複記憶材料が前記処理部を出た後に前記複記憶材料をガイドするように構成されたガイド部品を更に備えてよい。
【００１９】
更に別の例では、前記複記憶材料はワイヤであってよく、前記材料通路は、前記ワイヤが前記材料通路を通過して移動できるとともに、前記ワイヤと概ね等しいサイズを持つように構成される。
【００２０】
更に別の例では、前記複記憶材料はシートであってよく、前記材料通路は、前記シートが前記材料通路を通過して移動できるとともに、前記シートと概ね等しいサイズを持つように構成される。
【００２１】
別の態様では、複記憶材料を作成する方法が与えられる。この方法は、コントローラを用いて、形状記憶材料のための処理パラメータを決定するステップと、フィーダ部品で形状記憶材料を受け取るステップと、前記フィーダ部品を用いて、前記形状記憶材料を処理部に送るステップと、密閉ガス供給部を用いて、密閉ガスを前記処理部に供給するステップと、前記複記憶材料を作成するための処理パラメータに基づいて、少なくとも１つのエネルギー源を用いて、エネルギーを前記形状記憶材料に供給するステップと、を備える。
【００２２】
特定の場合には、前記方法は、前記形状記憶材料の追加的な処理領域があるかを決定するステップと、前記処理部を通して、前記形状記憶材料を前記追加的な処理領域に送るステップと、を更に備えてよい。
【００２３】
別の例では、前記複記憶材料はワイヤであってよい。
【００２４】
更に別の例では、前記複記憶材料はシートであってよい。
【００２５】
更に別の態様では、医療用ステントが与えられる。このステントは、より強い弾性の領域と、より弱い弾性の領域と、を備え前述の方法に従って作成される。
【００２６】
更に別の態様では、眼鏡が与えられる。この眼鏡は、フレームと、前記フレームから延びる２つの複記憶材料アームと、を備え、前記２つのアームは、前記アームの近接端部にあって、未処理の形状記憶材料から構成された第１部分と、前記アームの外側端部にあって、前述の方法に従って処理された形状記憶材料から構成された第２部分と、を備え、前記第２部分は、第１温度では前記第１部分と実質的に一直線になっており、前記第２部分は、第２温度まで加熱されると変化した形状が与えられる。
【００２７】
更に別の態様では、布地が与えられる。この布地は、前述の方法に従って処理された複記憶材料を備え、前記材料は前記布地によって覆われ、温度変化に基づいて前記布地の形状を調整するように構成される。
【００２８】
更に別の態様では、ゴルフクラブヘッドが与えられる。このゴルフクラブヘッドは、ボディと、前記ボディの前面に取り付けられたフェイスと、を備え、前記フェイスは、前述の方法に従って処理された複記憶材料を備え、前記フェイスの異なる部分が異なる疑似−弾性特性を持つ。
【００２９】
更に別の態様では、歯内ファイルが与えられる。この歯内ファイルは、ハンドルと、前記ハンドルに接続されたファイル棒とを備え、前記ファイル棒は、複数の疑似−弾性特性が与えられた複記憶ワイヤを備え、歯根管の形状に適合する。
【００３０】
更に別の態様では、歯列矯正用弧線が与えられる。この歯列矯正用弧線は、異なる張力を持つ複数の力領域を備え、前述の方法に従って作成される。
【００３１】
添付図面を参照して以下の特定の実施形態に関する説明を読むことにより、当業者に、本開示の他の態様や特徴が明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
以下、本開示の実施形態が、例示のみにより、添付図面を参照して説明される。
【００３３】
【図１】ニチノールのピースを、複数の変態点を持つ複記憶材料（ＭＭＭ）に処理／形成する方法の一例のフローチャートである。
【図２】長さ方向に沿って複数の変態点を持つ形状記憶材料ストリップで予測される、応力−歪み曲線の類型を示す図である。
【図３】ＭＭＭを作成するために、形状記憶材料にエネルギー源を供給する一例を示す斜視図である。
【図４】エネルギーを供給された形状記憶材料の一例を示す断面図である。
【図５】チューブ状の断面を持つ形状記憶材料の一例を示す断面図である
【図６】実質的に平面状の形状記憶材料の一例を示す上面図である。
【図７】一実施形態に従いＭＭＭを作成する装置を示す斜視図である。
【図８】別の実施形態に従いＭＭＭを作成する装置を示す図である。
【図９】一実施形態に従いＭＭＭを作成するシステムのブロックダイアグラムである。
【図１０】一実施形態に従いＭＭＭを作成する方法のローチャートである。
【図１１】別の実施形態に従う処理部を示す側面図である。
【図１２】ＭＭＭを用いた弧線の力学プロファイルの一例を示す図である。
【図１３】ＭＭＭを用いた歯内ファイルを示す側面図である。
【図１４Ａ】異なる直径を持つ動脈とその力学プロファイルを示す図である。
【図１４Ｂ】ＭＭＭを用いたステントを示す側面図である。
【図１５】ＭＭＭを用いた眼鏡を示す斜視図である。
【図１６】ＭＭＭを用いた線形作動装置を示す側面図である。
【図１７】ＭＭＭを用いた布地を示す斜視図である。
【図１８】ＭＭＭを用いたゴルフクラブを示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
一般に本開示は、材料を処理して複記憶材料を生成するための方法、装置及びシステム、並びにその応用を与える。
【００３５】
以下の議論では形状記憶合金（ＳＭＡ）に焦点を当てるが、その原理、処理及びシステムは、例えば形状記憶金属や形状記憶ポリマーなど、他の形状記憶材料にも適用可能であることが理解できるであろう。複記憶材料は２０１０年８月６日出願の国際特許出願ＰＣＴ／ＣＡ２０１０／００１２１９で、より詳細に説明されている。これは参照として本明細書に組み込まれる。更に以下の議論では、エネルギー源としてレーザに焦点を当てるが、エネルギー源は、例えば電子ビーム、電気アーク、イオンビームなど、エネルギーを供給する他のデバイス／物質を含んでもよい。
【００３６】
従来の形状記憶材料は、バッチ処理により、単一の変態点を持つモノリシックシートとして作成される。形状記憶材料内の均一な組成と構造のため、この処理は最適である。すなわちこの処理では、所与の「記憶された」形状に関し、形状記憶材料が単一の変態点を持つことだけが許される。
【００３７】
本出願人らは、形状記憶材料（本例ではニチノール）のある領域に局所的にレーザを照射すると、局所的温度と分圧効果とに起因して、照射中、当該材料又はその構成成分に溶解及び（信じられていることに）沸騰が生じることを明らかにした。実験により、ニチノールのワークピースのうちレーザ処理の標的となった部分に関し、処理された部分／領域で変態点が変化することが示された。これは、ニチノールの溶解及びその後の凝固に起因して、当該ニチノールの局所的な化学的性質に変化が生じたものと思われる。その結果、処理された領域は追加的な記憶を示す一方、残りの未処理領域は依然として元の特性と記憶を示す。このように、形状記憶材料が複数の変態点を持つ複記憶材料（ＭＭＭ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｍｅｍｏｒｙ  ｍａｔｅｒｉａｌ））となるように、当該形状記憶材料に1つ以上の追加的な記憶が組み込まれ得る。後に理解できるように、追加的な記憶を持つことによって、多くの応用のための追加的な機能が実現できる。
【００３８】
変態点が変化するのは、変態点が、ニチノールの局所的な構造と局所的な化学的性質とに強く影響されるためであると考えられる。溶解（温度、及び関係する分圧に起因する）中の気化が原因でそれまでの微細構造が不安定化し、溶解金属とその後の再凝固に至る。特にニチノールの場合、一般にＮｉＴｉの元の基材料は均一的構造を有し、ニッケル（Ｎｉが５０ａｔ．％（原子百分率）を越える場合）又はチタン（Ｔｉが５０ａｔ．％を越える場合）で飽和している。この構造は通常、合金を（摂氏５００度と摂氏１２００度との間で）焼きなました（ａｎｎｅａｌｉｎｇ）後、ＮｉＴｉ構造を維持するために焼き入れる（ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ）ことによって得られる。特定の場合には、摂氏約８００度で合金の焼きなましを行うこともある。更に、微細構造を精密化し強度を増すために、圧延などの機械的処理が行われてもよい。しかしながら、（例えば後述するようにレーザを用いて）構造が溶解され再凝固されると、１つ以上の構成材料が気化する一方、残りの飽和した構成材料は、特定の化学組成がリッチなものに再凝固する最終液体を持つ凝固前面に沿って押し出される。その後この局所領域は、金属間化合物（すなわち、ニッケルリッチ：Ｎｉ３Ｔｉ  Ｎｉ４Ｔｉ３、チタンリッチ：Ｔｉ２Ｎｉ）となって安定化する。この結果は、組成が不均衡なときや、関連する他のメカニズムが存在するときにも生じ得る。再凝固した金属の全体的な化学的性質はほぼ同一（マトリックスや金属間化合物を含む）だが、マトリックスの化学的性質は元の基材料とは異なるであろう。従って、局所領域におけるマトリックスは、異なる変態点を持つだろう。興味深いことにいくつかの場合は、十分長時間ピーク温度を高く保って、この局所領域がある程度の加工後熱処理（焼きなましなど）を経験するようにもでき、これには熱影響部が含まれてもよい。
【００３９】
形状記憶材料のこの局所溶解は、焼きなましのようなより低温の合金／金属の熱処理形態とは対象的である。これらのより低温の熱処理が、固体における内部構造や化学的性質に与える影響は、溶液状態における場合より少ないからである。更に、適切に処理された場合、マルテンサイト状態にある形状記憶材料の超弾性は、変化することはあるにせよ、溶解プロセスによって完全に破壊されることはない。更にこのプロセスは、基材料から形状記憶材料を生成するときに使われるプロセスとは対照的に、すでに存在する形状記憶材料に対して実行され得る。
【００４０】
図１に、ニチノールのモノリシックシート又はワークピースを、複数の変態点を持つ複記憶材料（ＭＭＭ）に処理／形成する方法１００の一例のフローチャートを示す。本明細書で述べるように、この方法は、局所的な化学的性質／構造を変化させて所望の結果を提供する目的で、他の形状記憶材料を処理する場合にも適用され得ることが理解できるであろう。
【００４１】
方法１００は、材料１１０としての形状記憶材料、例えばニチノールのモノリシックシートを取得することから開始する。いくつかの場合、特定の形状記憶を与えてモノリシックシート１１０にするために、ニチノールのモノリシックシート又はワークピースが最初に処理されてもよい。ニチノールを処理して最初の形状記憶（及び変態点）を与える方法は、先行技術でよく知られている。しかしながら、形状記憶効果を奏するのに十分な性質を持つ未処理の合金もまた、本明細書に記述される実施形態を用いて処理されてよい。この場合、最初に方法１００を用いて第１の記憶を与えることができる。
【００４２】
次にニチノールのワークピースは、材料として以下の処理を施されるために処理部に移動される。
【００４３】
ステップ１２０で処理パラメータが決定される。例えば本方法は、所望の変態点、化学的特徴あるいは所定の処理結果に基づいて、使用されるべき処理パラメータを自動的に計算するためのプロセッサ等の利用を含んでもよい。別の例ではプロセッサは、メモリ部品やデータベースなどに記憶された所定の処理パラメータを読出してもよい。計算や表などに用いられる、ＮｉＴｉの化学的性質等の関数としての変態点を含む、情報の類型の例は、Ｋｈａｎによる米国特許出願ＵＳ２０１２／０１９２９９や、Ｔａｎｇ  ＷのＴｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ  Ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｌｏｗ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｂ１９’  ａｎｄ  ｔｈｅ  Ｍａｒｔｅｎｓｉｔｉｃ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｎｅａｒ−Ｅｑｕｉａｔｏｍｉｃ  Ｔｉ−Ｎｉ  Ｓｈａｐｅ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ａｌｌｏｙｓ，Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  Ａ，Ｖｏｌｕｍｅ２８Ａ，Ｍａｒｃｈ，１９９７，ｐｐ．５３７−５４４などに記載されている。本実施形態のこの態様は、計算機（プロセッサ）で実行・実施された場合に然るべき手順が実現される、コンピュータ読出し可能な物理メディア上の命令群から構成され得ることは理解できるであろう。
【００４４】
その後、局所的な化学的性質を変える（この場合、異なる変態点を提供する）ことが求められる該ニチノールワークピースの領域は、レーザ処理１３０を受ける。ニチノールワークピースの必要な領域が確実にレーザ処理を受けられるように、用途に応じてレーザが移動され得る、又は代替的にニチノールワークピースがレーザに対して移動され得ることは理解できるであろう。このレーザ処理１３０では、ニチノールの局所領域にエネルギーが供給され、（この局所領域の温度と分圧に基づいて）少なくとも局所的な溶解及び気化が生じる。ニチノールのような形状記憶材料の融点の範囲は、該形状記憶材料の化学組成だけでなく、加熱処理で生じ得る化学的性質の変化の影響も受ける。気化率も局所的圧力の影響を受ける。ニチノールの場合、約１，０００℃以上に加熱した後に、ある種の効果が生じ得る。この温度範囲は、焼きなましのようなより低温の合金／金属の熱処理形態とは対象的である。これらのより低温の熱処理が、固体における内部構造に与える影響は、溶液状態における場合より少ないからである。更に特定の場合には、該ニチノールを約１，２５０〜１，２８０℃に加熱してもよい。別の例では、ニチノールは約１，３００℃以上に、例えば約１，３２０℃や１，３４０℃に加熱される。一般的に言えば、十分なレベルの溶解と気化が生じて局所的な化学的性質が変化し、所望の結果、例えば付加的な変態点などが提供されるように温度選択がされる。
【００４５】
加熱のためのエネルギー供給は局所的であることが好ましく、局所的な化学的性質の変化が十分局在化され、この効果が形状記憶シートの他の領域まで拡張しない、又は拡張が制限されるように構成されることが好ましい。多くの場合、より短いエネルギー供給処理により、化学的性質が明確に変化した局所的領域又は区域、すなわち局所的な変態点の変化がより良好に定義され得る。前述のようにレーザ溶解が好ましいが、抵抗溶解又はプラズマ溶解などの他の加熱形態が用いられてもよい。レーザ溶解の場合、通常１ミリ秒以で適温に達し、形状記憶材料の加熱と処理とを非常に急速に行うことができる。特定の場合では、０．５ミリ秒以内で適温に達し得る。抵抗加熱やプラズマ加熱の場合も、熱供給時間は１秒以下にできる。
【００４６】
処理された材料の冷却及び再凝固は、エネルギー除去後に直ちに起こるであろう。その場の冷却速度が制御できるように、処理パラメータが設定されてよい。ワークピースが処理される場合は、その場の冷却制御はこのワークピースで実行されてよい。冷却及び再凝固は、より急速な冷却のためのヒートシンク（すなわち、冷却装置としての銅ブロックや冷温ガス）や、冷却速度を下げるための加熱ステージなどを用いて制御されてよい。
【００４７】
いくつかの場合、ニチノールワークピースは、初期処理の完了後、追加処理１４０を受けてもよい。この追加処理１４０は、複記憶材料の特定の応用に応じて、更なる加熱処理（これについては、一例を後述する）や他の処理、例えば、冷間処理、加熱処理、表面仕上げ、洗浄などを含んでよい。
【００４８】
いくつかの場合、エネルギー源による形状記憶材料の処理は、レーザによる処理を含んでもよい。一例として、ネオジム−ドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）が用いられてもよい。パルスＮｄ：ＹＡＧレーザ処理を制御するために、いくつかの主要パラメータが用いられる。これらのパラメータは、パルス幅、ピークパワー、周波数、レーザ移動速度（溶接速度とも呼ぶ）及びデフォーカス距離などを含むが、これらに限定されない。材料に受け渡されたエネルギー量を概念化するために、パルスエネルギーと平均電力も用いられる。一般に操作者がレーザ機器上で、ピークパワー、パルス幅及び周波数を調整する。ピークパワーはレーザパルスの瞬間的なパワーであり、材料の温度上昇に影響を及ぼし得る。十分な熱が存在して、ピーク温度がワークピースの液化温度を超えると溶解が始まる。このピーク温度を上昇させるプロセスは、伝導と対流に起因する熱損失を克服するステップを含む。パルス幅は、各パルスがワークピースを照射する時間である。パルス幅が大きければ大きいほど、ピークパワーが供給される時間が長くなる。最後に、パルス周波数は、レーザが１秒間にパルス化される回数であり、これを用いてパルスのオーバラップ量とワークピースに入力する熱量が制御できる。この実施形態ではパルスレーザを用いるが、これは必ずしも本明細書における要件ではない。
【００４９】
レーザ移動速度とデフォーカス距離は、ワークピースの全体的な処理にも影響を及ぼし得るパラメータである。レーザ移動速度は、所定のパルス周波数に対する各スポットサイズ上のオーバラップ量に影響する。しかし通常は、パルス周波数とレーザ移動速度とが相関して所望のスポットオーバラップが得られる。溶接の分野では、スポットオーバラップは一般に、溶接部強度用途では約５０％から変化し、溶接部で気密シールを形成する用途では８０％から変化する。
【００５０】
エネルギー源としてレーザが用いられる場合、この処理方法は、所定の結果を得るために、レーザに関するパワー、ビームサイズ及び移動速度を選択するステップと、形状記憶材料の所定部分のサブセット上にレーザの焦点を合わせるステップと、レーザからのビームがこの所定部分のすべてに当たるようにレーザと形状記憶材料との間の空間的関係を調節するステップと、を備えてよい。いくつかの場合、エネルギー供給を制御するために、レーザがパルス的に操作され、より短いエネルギーバーストが提供されてもよい。
【００５１】
レーザ加熱による場合であっても他の方法による場合であっても、形状記憶材料の処理は一般に密閉ガス、例えばアルゴン又は同様の既知の生産ガスなどの存在下で行われる。密閉ガスがないと、形状記憶材料やその成分が酸素その他の元素と反応して不要な副生成物や不純物が生成されてしまう。これにより形状記憶材料が、弱性や脆性などの望まれない性質を持つ可能性がある。
【００５２】
形状記憶材料の応力−歪み曲線は、複数の疑似−弾性領域を反映する。本方法の実施形態に応じてこの曲線を生成するために、形状記憶材料の局所的な化学的性質の変化が利用できることは意図的な利点である。図２に、長さ方向に沿って複数の変態点を持つ形状記憶材料ストリップで予測される、応力−歪み曲線の類型を示す。除荷曲線も同様の影響を受けると考えられる。図示されるように、この材料は荷重曲線に関して、弾性変形とそれに続く平坦な疑似−弾性変形が複数連続する状況を示すだろう。このように、形状記憶材料の異なる領域は、弾性あるいは疑似−弾性の特性を持つだろう。これらの特性は、この材料の他の領域、すなわち非弾性状態が維持される領域の特性とは異なるだろう。
【００５３】
本方法の実施形態に応じて、この材料の硬度を変化させるために、形状記憶材料の局所的な化学的性質の変化が利用できることもまた、意図的な利点である。一般に材料が気化したことにより局所的な化学的性質が変化した領域は、化学的性質が変化していない領域又は気化が及んでいない領域に対して、その硬度が変化するだろう。
【００５４】
更にここに記載の、形状記憶材料ワークピースを処理／形成する実施形態は、複数の力学プロファイルを持つ形状記憶材料を生成するために利用できる。記載されるように、形状記憶材料が加熱その他の処理を受けてマルテンサイト状態からオーステナイト状態に転移するとき、この材料の局所的な化学的性質の変化により、材料の力学プロファイルが変化し得る。形状記憶材料にオーステナイト状態への転移を妨げるような負荷が加わると、この形状記憶材料はこの負荷に対して力で対抗するだろう。形状記憶材料の力学プロファイルは、この形状記憶材料に負荷が加えられたとき、この形状記憶材料の複数の領域が異なる力を与えることができるように構成されてよい。いくつかの場合、ここに記載されるシステム、装置及び方法を用いて、最大約０．０２５ｍｍの空間分解能と、最大約±５ＭＰａの力学分解能の力学記憶を備える複記憶材料（ＭＭＭ）が作成され得る。別の例では、最大約０．５ｍｍの空間分解能と、最大約±１０ＭＰａの力学分解能の力学記憶を備えるＭＭＭが作成され得る。
【００５５】
いくつかの場合、ＭＭＭの特性を変えるために、形状記憶材料の処理中に追加的な元素が付加されてもよい。一例では、強度を上げる目的で、形状記憶材料の局所的な化学的性質を変化させようとする領域に窒素又は水素が付加され得る。いくつかの場合、負荷的な元素は、密閉ガス中に、又はフィルター素材として付加されてもよい。
【００５６】
図３に、ＭＭＭ３００を作成するために形状記憶材料にエネルギー源を供給する一例を透視図で示す。ここに記載されるように、形状記憶材料３０４の局所的な化学的性質（原子構造を含む）を領域３０６で、場合によっては領域３０６に導通してこれを取り囲む領域３０８で変化させるために、エネルギー源３０２から形状記憶材料３０４の領域３０６にエネルギーを供給することにより、ＭＭＭが作成され得る。本例では、エネルギー源３０２はレーザである。エネルギー源３０２は、制御された仕方でエネルギーを形状記憶材料３０４に供給し、形状記憶材料３０４の特性に所定の変化を与える。ここに記載されるように、エネルギー源３０２の供給に起因して、形状記憶材料３０４の領域３０６とそれを取り囲む領域３０８における局所的形状記憶、疑似−弾性特性及び／又は力学プロファイルが正確に調整され得て、所望の機能が発揮される。いくつかの場合、界面に更に熱影響部が存在してよく、そこが処理による影響を受け、更なる特性変化に寄与してもよい。この熱影響部は、処理された領域に対し近接していてもよいし、外周のすぐ外側にあってもよい。この機能は、医療から航空宇宙産業にわたる広い分野への応用に有効であることが期待される。
【００５７】
図３は直角プリズム状の形状記憶材料を示すが、ここに記載されるシステム、装置及び方法は、例えば、円柱、直方体、三角プリズム、多角形プリズムなどの任意の好適な形の形状記憶材料で機能し得る。ある場合には、例えば材料シートの形で提供されるように、形状記憶材料は実質的に平面状であってもよい。更なる例では、形状記憶材料は、凹部、くぼみ、空洞などを有してもよく、例えば、チューブ状、「Ｕ字」状、エクボ状などであってもよい。
【００５８】
図４Ａから４Ｃに、エネルギー４００を供給された形状記憶材料を断面図で示す。形状記憶材料４０２の一領域に供給されるエネルギーの侵入深さを変えることにより、異なる力学プロファイルが作成できることは意図的な利点である。この異なる力学プロファイルは、負荷が加えられたときのオーステナイト状態の記憶形状への転移の妨げに対し、各領域がどの程度強く抵抗するかに関係する。例えばエネルギー源のパルス周波数及び／又はパルス継続時間などを設定することによって、力学プロファイルの変化とは独立に変態点を変更できる又は一定に維持できることもまた、意図的な利点である。
【００５９】
図４の例では、形状記憶材料４０２は正方形の断面を持つ。エネルギーは、エネルギー侵入深さのレベルを変えながら、形状記憶材料４０２の上面に供給される。図４Ａでは、形状記憶材料４０２ａ内にエネルギー侵入領域４０４ａがある。形状記憶材料４０２ａの局所的な化学的性質は、概ね形状記憶材料４０２ａのこの領域に関して変えられるだろう。図４Ｂでは、形状記憶材料４０２ｂ内にエネルギー侵入領域４０４ｂがあり、これは図４Ａのエネルギー侵入領域４０４ａよりサイズが大きい。エネルギー侵入領域４０４ｂのサイズがより大きいことに起因してより多くの材料気化が発生するため、図４ｂの形状記憶材料４０２ｂは、図４Ａの形状記憶材料４０２ａとは異なる力学プロファイルを持つだろう。例えば形状記憶材料がニチノールの場合、加えられた負荷に応答して図４Ｂの形状記憶材料４０２ｂは、図４Ａの形状記憶材料４０２ａより弱い力で反応するだろう。図４Ｂの形状記憶材料４０２ｂがより弱い力で反応するのは以下の理由による。すなわち、より揮発性の強い材料（本例ではニッケル）の少なくともいくつかは、エネルギー侵入領域４０４ｂにおいて気化し、このとき、ニチノールに含まれる物質で負荷が加えられたときのオーステナイト状態への転移の妨げに対して抵抗する物質が、エネルギー侵入領域４０４ｂにおいてはより少くなるからである。
【００６０】
図４Ｃでは、形状記憶材料４０２ｃ内にエネルギー侵入領域４０４ｃがあり、これは図４Ｂのエネルギー侵入領域４０４ｂより更にサイズが大きい。エネルギー侵入領域４０４ｃは、形状記憶材料４０２ｃのほぼ全体を貫いて侵入している。エネルギー侵入のレベルがより高い場合、形状記憶材料４０２ｃの表面張力に起因して、形状記憶材料４０２ｃの再凝固時に、形状記憶材料４０２ｃはエネルギー侵入領域４０４ｃで球状又は半球状に再凝固する。従ってエネルギー源は、再凝固時に形状記憶材料の表面張力が所望の形状を保つよう、制御されたエネルギー侵入を与えるように構成されてよい。形状記憶材料の断面が球状又は半球状の場合、あるいは再凝固形状が球状又は半球状であることが望ましい場合は、再凝固形状を意識してエネルギー侵入深さが制御される必要はないだろう。
【００６１】
図５と６に、複数のエネルギーを供給された形状記憶材料の例を示す。図５は、ドーナツ状の断面を持つ形状記憶材料５００を断面図で示す。形状記憶材料５００には複数、すなわち本例では４つのエネルギー侵入領域５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ及び５０２ｄがある。別の例では、エネルギー侵入領域５０２のサイズと形状記憶材料５００のサイズに応じて、４つより多いあるいは少ないエネルギー侵入領域があってもよい。各エネルギー侵入領域は、異なる変態点及び／又は力学プロファイルを持つように構成されてよい。図５の例では、形状記憶材料５００の断面は、内部に空洞が存在するドーナツ状である。エネルギー源は、エネルギー供給が内部空洞に達しない程度にエネルギー侵入領域５０２が制限されるよう構成されてよい。仮にエネルギー侵入領域５０２が内部空洞まで達した場合、内部空洞は再凝固時にある種の構造的一体性を失うだろう。
【００６２】
図６は、実質的に平面状の形状記憶材料６００の上面を示す。形状記憶材料６００には複数、すなわち本例では６つのエネルギー侵入領域６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃ、６０２ｄ、６０２ｅ及び６０２ｆがある。別の例では、エネルギー侵入領域６０２のサイズと形状記憶材料６００の表面のサイズに応じて、６つより多いあるいは少ないエネルギー侵入領域が、形状記憶材料６００の表面に広がっていてもよい。
【００６３】
図７に、ワイヤなどの細長い形状のＭＭＭを作成する装置７００の実施形態を斜視図で示す。装置７００は、基部７０２、フィーダ部品７１０及び処理部７２０を含む。基部７０２は、フィーダ部品７１０と処理部７２０とが的確に整列した状態を支持し保つための任意の好適な表面を有してよい。基部７０２は、その他の部品がすでに的確に設置されている場合には、省かれてもよい。
【００６４】
フィーダ部品７１０は、上部ローラ部品７１２と下部ローラ部品７１４とを含む。フィーダ部品７１０は、ニチノールなどの形状記憶材料を、上部ローラ部品７１２と下部ローラ部品７１４との間で受け取る。いくつかの場合、フィーダ部品７１０は形状記憶材料を、例えば糸巻き、リール、カセット、心棒、箱などの形状記憶材料源から受け取ってもよい。フィーダ部品７１０は形状記憶材料を、手動で、又は自動プロセスを通じて受け取ってもよい。
【００６５】
ある特定の場合には、上部ローラ部品７１２は例えばモータ（図示しない）などによって駆動されてもよく、下部ローラ部品７１４は「自由回転」してもよい。別の例では、上部ローラ部品７１２が「自由回転」して下部ローラ部品７１４が駆動されてもよく、あるいは上部ローラ部品７１２と下部ローラ部品７１４の両方が駆動されてもよく、更に上部ローラ部品７１２と下部ローラ部品７１４の両方が「自由回転」してもよい。
【００６６】
上部ローラ部品７１２と下部ローラ部品７１４との間で形状記憶材料を受け取ると、上部ローラ部品７１２は回転し、この形状記憶材料を処理部７２０に送る。フィーダ部品７１０は、形状記憶材料が処理部７２０に送られるときに、この形状記憶材料に張力を与えながらこれを支持するように構成されてよい。フィーダ部品７１０は更に、形状記憶材料の処理部に対する整列状態を保つための仕組み、例えば上部ローラ部品７１２又は下部ローラ部品７１４に適切なサイズで設けられたスロットなどを含んでもよい。更なる例では、フィーダ部品７１０は、形状記憶材料を処理部７２０に送るための任意の適切な仕組み、例えばロボットアームのようなもので置き換えられてもよい。いくつかの場合、例えば糸巻きのような形状記憶材料源は、フィーダ部品によって適切に張力が維持されるように、弛みを巻き取られていてもよい。
【００６７】
フィーダ部品７１０は、形状記憶材料を処理部７２０に送る。処理部７２０は、材料通路７２２，エネルギー源口７２４及び密閉ガス結合部７２６を含む。材料通路７２２は、処理部７２０を、処理部７２０の前面７２８にある入口から、処理部７２０の後面７３０にある出口まで貫通している。処理部７２２の前面７２８はフィーダ部品７１０に向き合っており、処理部７２２の後面７３０はフィーダ部品７１０の反対側にある。材料通路７２２は、上部ローラ部品７１２及び下部ローラ部品７１４と一列に整列している。一般に材料通路７２２は、処理対象の特定の形状記憶材料を受け入れ、密閉ガスが材料通路７２２を通って流出しない、又は流出が僅かであるように、そのサイズ及び形状が構成される。
【００６８】
形状記憶材料は、フィーダ部品７１０から、処理部７２０の前面７２８にある入口に送られる。フィーダ部品７１０が形状記憶材料を送ると、この形状記憶材料は材料通路７２２を通過して材料通路７２２の出口に至る。ここに記載される通り、形状記憶材料が材料通路７２２を通過している間に、この形状記憶材料はＭＭＭ２００に処理される。フィーダ部品７１０の形状記憶材料の送り方は、連続的であっても、段階的であっても、あるいは一般に処理上の要求に従うやり方であってもよい。更に形状記憶材料の送り方は、フィーダ部品７１０が処理対象の材料を押してもよいし、該材料が処理部を通過するように、処理部内の、又は独立したガイド部品がこれを引いてもよい。一例では形状記憶材料は、０．５ｍｍ／秒で段階的に送られてよい。すなわち、形状記憶材料が０．５ｍｍ分送られて処理され、また次の０．５ｍｍ分送られて処理され、といった繰り返しである。この段階的な処理は、材料のより大きな領域が処理され、処理中の張力により材料が引き裂かれてしまう可能性がある場合、特に有用であろう。運動の長さと速度は、処理領域のサイズや使われる材料に応じて変えてよいことが理解できるであろう。
【００６９】
図９のエネルギー源９１０は、エネルギー源口７２４を用いて形状記憶材料に供給される。いくつかの場合、複数のエネルギー源が与えられてもよいし、複数のエネルギー源口を用いて供給されてもよい。エネルギー源口７２４は処理部７２０の上面７３２にあり、エネルギー源口７２４の底部が材料通路７２２と交差するように構成される。一般に、形状記憶材料が材料通路７２２を通過するとき、エネルギー源口は、エネルギー源９１０と形状記憶材料との間の直線視線を与える。エネルギー源口７２４のサイズと形状は、使用されるエネルギー源や、処理対象の形状記憶材料のサイズと形状に応じて変わってよい。いくつかの場合、材料通路７２２を通過した後、ＭＭＭに処理された形状記憶材料は、例えば糸巻き、心棒、コンテナなどの容器に置かれる。いくつかの場合、エネルギー源は処理部に隣接していてよく、エネルギー源口７２４は処理部の面の上に備えられてよいことが理解できるであろう。
【００７０】
前述の通り、一般にＭＭＭ２００の作成は、密閉ガス、例えばアルゴンその他の適切な非反応性の生成ガスの存在下で行われる。密閉ガスは、しばしば密閉ガス結合部とも呼ばれる密閉ガスコネクタ７２６を用いて、処理部７２０に供給される。図７の例では、密閉ガスコネクタ７２６の開口部は処理部７２０の側面にあるが、密閉ガスコネクタ７２６が処理部７２０の任意の適切な部分にあってもよい。密閉ガスコネクタ７２６は、密閉ガスが、エネルギー源口７２４と材料通路７２２との交差部に供給されるように構成される。いくつかの場合、密閉ガスを供給するホースと連結するために、密閉ガスコネクタ７２６は開口部に、例えばホースバーブ（ｈｏｓｅ  ｂａｒｂ）、ネジ結合部、クランプ環などの結合部品を有してもよい。
【００７１】
更なる実施形態では、処理の要求に応じてフィーダ部品７１０は、形状記憶材料を材料通路７２２に送ることに代えて、形状記憶材料が材料通路７２２に置かれるようにこれを引いてもいいし、形状記憶材料を前後両方向に動かしてもよい。
【００７２】
図８Ａから８Ｆに、ワイヤなどの細長い形状のＭＭＭを作成する装置８００の別の実施形態を示す。ＭＭＭを作成する装置８００は、基部８０２、フィーダ部品８１０、処理部８２０及びアラインメントガイド８４０を含む。基部８０２は、フィーダ部品８１０と処理部８２０とアラインメントガイド８４０とが的確に整列した状態を支持し保つための任意の好適な表面を有してよい。基部８０２は、その他の部品がすでに的確に設置されている場合には、省かれてもよい。
【００７３】
図７の実施形態と同様に、フィーダ部品８１０は、上部ローラ部品８１２と下部ローラ部品８１４とを含む。フィーダ部品８１０は、ニチノールなどの形状記憶材料を、上部ローラ部品８１２と下部ローラ部品８１４との間で受け取る。いくつかの場合、フィーダ部品８１０は形状記憶材料を、例えば糸巻き、リール、カセット、心棒、箱などの形状記憶材料源から受け取ってもよい。フィーダ部品８１０は形状記憶材料を、手動で、又は自動プロセスを通じて受け取ってもよい。いくつかの場合、上部ローラ部品８１２は例えばモータ（図示しない）などによって駆動されてもよく、下部ローラ部品８１４は自由回転してもよい。別の例では、形状記憶材料の処理部８２０に対する的確な整列状態を保つために、上部ローラ部品８１２、下部ローラ部品８１４又はその両方は、形状記憶材料を受け取りガイドするスロットを有してもよい。上部ローラ部品８１２、下部ローラ部品８１４又はその両方は、例えば鉄などの弾性材料、あるいはゴムなどの可鍛性材料から構成されてよい。
【００７４】
上部ローラ部品８１２と下部ローラ部品８１４との間で形状記憶材料を受け取ると、上部ローラ部品８１２は回転し、この形状記憶材料を処理部８２０に送る。更なる実施形態では、フィーダ部品８１０は、形状記憶材料を処理部８２０に送るための任意の適切な仕組み、例えばロボットアームのようなものであってもよい。いくつかの場合、フィーダ部品８１０は、ＭＭＭの作成の要求に応じてどちらの方向に作動してもよい。
【００７５】
処理部８２０は、ボディ８２２，第１ローラ８２４、第２ローラ８２６、処理キャップ８２８及び密閉ガス結合部８３４を含む。形状記憶材料は、フィーダ部品８１０から処理部８２０に送られる。形状記憶材料は、処理部８２０において第１ローラ８２４の下を通る。第１ローラ８２４及び第２ローラ８２６は、処理中の形状記憶材料が一定の高さを保って安定的に移動するように、形状記憶材料を処理キャップ８２８へ、及び処理キャップ８２８からガイドするために使われてよい。更に、第１ローラ８２４及び第２ローラ８２６は、形状記憶材料が適切な牽引張力を保ち、形状記憶材料が処理キャップ８２８を通過するとき正しい位置と方向を保つことを保証してもよい。いくつかの場合、上部ローラ部品８１２は形状記憶材料を押しても引いてもよい。更に第１ローラ８２４と第２ローラ８２６は、形状記憶材料の整列状態を保つこと及びこれを押すことを補助してもよい。
【００７６】
形状記憶材料は、第１ローラ８２４の次に処理キャップ８２８に入る。処理キャップ８２８は材料通路８３２を含む。材料通路８３２は、処理キャップ８２８を貫通するか、処理キャップ８２８とボディ８２２との間を通る。処理キャップ８２８はまた、エネルギー源口８３０を含む。処理キャップ８２８は、例えば留め具やエポキシ樹脂を用いてボディ８２２の上部に取り付けられる。いくつかの場合、処理キャップ８２８はボディ８２２と一体化していてもよい。エネルギー源口８３０は処理キャップ８２８の上面にあり、エネルギー源口８３０の底部が材料通路８３２と交差するように構成される。
【００７７】
形状記憶材料は、処理キャップ８２８の材料通路８３２を通過する。材料通路８３２のサイズと形状は、形状記憶材料を受け入れるように構成される。形状記憶材料が材料通路８３２を通過するとき、エネルギー源がエネルギー源口８３０を用いて形状記憶材料に作用する。記載されるように、エネルギー源が処理パラメータに従って形状記憶材料に作用するとき、形状記憶材料はＭＭＭに処理される。
【００７８】
密閉ガスコネクタ８３４がボディ８２２の側面に取り付けられてもよい。いくつかの場合、密閉ガスを供給するホースと連結するために、密閉ガスコネクタ８３４は開口部に、例えばホースバーブ（ｈｏｓｅ  ｂａｒｂ）、ネジ結合部、クランプ環などの結合部品を有してもよい。
【００７９】
ボディ８２２は、密閉ガス結合部８３４との接続部分に開口部を持つ。ボディ８２２はまた、エネルギー源口の下に開口部を持つ。ボディ８２２の内部には内部通路があり、エネルギー源口８３０の下の開口部と、密閉ガス結合部８３４の開口部とをつないでいる。すなわち、密閉ガス結合部８３４に供給された密閉ガスは、この密閉ガスがエネルギー源口８３０に供給されるようにボディ８２２の内部通路を横切る。
【００８０】
形状記憶材料がＭＭＭに処理され、処理キャップ８２８の材料通路８３２を出た後、この形状記憶材料は、第２ローラ８２６の下を通過し、ガイド部品８４０を通り抜ける。第２ローラ８２６は、形状記憶材料が一定の高さを保って安定的に移動して処理キャップ８２８を出るように、この形状記憶材料をガイドするために使われてよい。第１ローラ８２４及び第２ローラ８２６は、例えば鉄などの弾性材料、あるいはゴムなどの可鍛性材料で構成されてよい。第１ローラ８２４及び第２ローラ８２６は、形状記憶材料を更にガイドするためのスロットを含んでもよい。処理キャップ８２８により形状記憶材料の十分なガイドが与えられている場合は、装置８００は第１ローラ８２４及び／又は第２ローラ８２６を欠いていてもよい。更に、第１ローラ８２４及び第２ローラ８２６は、例えばスロットを持つプレートなどの他のガイド機構で置き換えられてもよい。
【００８１】
ガイド部品８４０は、基部８４２とガイドキャップ８４４とを含む。ガイドキャップ８４４は基部８４２の上部にあり、ガイド通路８４６を含む。形状記憶材料は、第２ローラ８２６の下を通った後ガイド通路８４６を通過する。これは、例えば材料通路８３２を出た後に折れ曲がったりしないことを保証するといった、形状記憶材料の安定的なガイドを与えることを狙いとしている。いくつかの場合、ガイドキャップ８４４は処理キャップ８２８と類似していてもよい。更に、形状記憶材料が処理キャップ８２８を出た後に十分ガイドされている場合は、ガイド部品８４０は省かれてもよい。更に別の例では、ガイド部品８４０は別の機構、例えばフィーダ部品８１０に類似した部品などで置き換えられてもよい。いくつかの場合、ガイド通路８４６を通過した後、ＭＭＭに処理された形状記憶材料は、例えば糸巻き、心棒、コンテナなどの容器に置かれる。いくつかの場合、形状記憶材料の剛性は、システムを通してこの材料をガイドするのに十分高くてよい。
【００８２】
図９に、ＭＭＭを作成するシステム９００の一実施形態のブロックダイアグラムを示す。システム９００は、コントローラ９０２、フィーダ部品９０４、処理部９０６、密閉ガス供給部９０８、エネルギー源９１０、ガイド部品９１２及び、いくつかの場合、後処理部９１４を含む。コントローラ９０２は、システム９００の他の部品の動作を指示及び調整してＭＭＭの作成を制御してよい。コントローラ９０２は、マイクロプロセッサなどのプロセッサ９１６を含んでよい。コントローラ９０２は、例えばローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネットなどのネットワークに接続されてもよい。コントローラ９０２はまた、例えばデータベース９１８などのメモリ部品に動作可能に接続されてもよい。コントローラはこのメモリ部品において、例えば処理パラメータなどのデータを記憶し読出す。
【００８３】
システム９００の部品は、図１０、すなわちＭＭＭ１０００を作成する方法の一実施形態のフローチャートと関連付けて説明される。ステップ１００２でフィーダ部品９０４が、例えば糸巻き、リール、カセット、心棒、箱などの形状記憶材料源から形状記憶材料を取得する。形状記憶材料は、手動又は自動でフィーダ部品９０４に装填されてよい。
【００８４】
ステップ１００４でフィーダ部品９０４はコントローラ９０２から、形状記憶材料を処理部９０６に送れという命令を受ける。フィーダ部品９０４は、形状記憶材料の所定の部位が、材料通路７２２又は８３２であってエネルギー源口７２４又は８３０の下にある部分に置かれるように、形状記憶材料を処理部９０６に所定の長さ分送ってよい。
【００８５】
ステップ１００６でコントローラ９０２は密閉ガス供給部９０８に、形状記憶材料の処理に先立って密閉ガスを密閉ガスコネクタ７２６又は８３４に供給せよという命令を伝える。エネルギー源口７２４又は８３０の下及び近辺に置かれた形状記憶材料の領域が、密閉ガスに包まれることを保証するために、密閉ガス供給部９０８によって十分な量の密閉ガスが供給されてよい。いくつかの場合、処理部９０６は、エネルギー源口７２４又は８３０の近辺の密閉ガスのレベルを測定するためのセンサを含んでよい。いくつかの場合、密閉ガスがいつ処理部に受け取られたかを測定するために、流体力学的計算によりガス流率が測定されてもよい。
【００８６】
ステップ１００８でコントローラ９０２は、所定の処理パラメータに従い、処理部９０６のエネルギー源口７２４又は８３０を用いて、形状記憶材料にエネルギーを供給するために、エネルギー源９１０を起動する。これにより、形状記憶材料のエネルギー源口７２４又は８３０の下にある部分はエネルギーを受け取り、（この局所的領域の温度と分圧に基づき）少なくともいくらかの溶解と気化が生じる。記載されるように、エネルギー源９１０は所定のエネルギーを形状記憶材料に与え、この形状記憶材料の局所的部分は所定の記憶を示す。
【００８７】
ステップ１０１０でコントローラ９０２は、形状記憶材料に作成されるべき追加的な記憶領域があるかを決定する。作成されるべき追加的な記憶領域がある場合、ステップ１０１２でコントローラ９０２はフィーダ部品に、次に記憶が作成されるべき形状記憶材料の部分がエネルギー源口７２４又は８３０の下及び／又は近辺に置かれるまで、形状記憶材料を処理部９０６に送れという命令を伝える。次にステップ１００８でエネルギー源は所定のエネルギーを形状記憶材料の新しい部分に与え、この部分が所定の記憶を示す。
【００８８】
作成されるべき追加的な記憶領域がない場合、ステップ１０１４で形状記憶材料はＭＭＭに作成される。これと同時にコントローラ９０２は密閉ガス供給部９０８に、処理部９０６への密閉ガスの供給を停止せよとの命令を伝える。いくつかの場合、ステップ１００８におけるエネルギー源９１０からの各エネルギー供給が完了した後に、密閉ガスの供給が停止するだろう。この場合、次に記憶が作成されるべき形状記憶材料の部分が、ステップ１０１２で処理部９０６に送られた場合のみ、密閉ガスの供給が再開されるだろう。
【００８９】
ステップ１０１６でコントローラ９０２はフィーダ部品９０４に、形状記憶材料の残りの部分を、処理部９０６を通して送れという命令を伝える。いくつかの場合、形状記憶材料が処理部９０６を出た後、この形状記憶材料はガイド部品９１２によってガイドされる。ガイド部品９１２は受動的（例えば、スロットを持つプレート、「自由回転」ローラなど）であっても、能動的（例えば、モータ駆動されるローラ部品、ロボットアームなど）であっても、その両方であってもよい。ガイド部品９１２が能動的である場合、このガイド部品９１２はフィーダ部品９０４及び処理部９０６と連動するために、コントローラから命令を受けてもよい。
【００９０】
いくつかの場合、形状記憶材料がＭＭＭに作成された後、ステップ１０１８でこのＭＭＭが、後処理部９１４で後処理を受けてもよい。後処理は、コントローラ９０２によって制御されてよい。いくつかの場合、後処理は、ＭＭＭを切断及び整形して、所望のサイズ及び形状にすることを含んでよい。いくつかの場合、後処理は、ＭＭＭを洗浄及び研磨することを含んでよい。別の例では、後処理は、ＭＭＭを１つ以上の引き抜き型を通して牽引しＭＭＭの断面積を縮小するワイヤ引きを含んでよい。別の例では、後処理は、例えば溶接、エポキシ樹脂塗布、留め具などを用いて複数のＭＭＭ同士を貼付又は添付し、所定の物体を形成することを含んでよい。別の例では、後処理は、ＭＭＭを冷間処理して強度を増す、及び／又は意図的に変形を誘導することにより物体を形成することを含んでよい。別の例では、後処理は、ＭＭＭを熱処理して所望の結果（例えば硬化、軟化、焼戻し、成形など）を得ることを含んでよい。別の例では、後処理は、ＭＭＭが制御された現位置冷却を受けることを含んでよい。別の例では、後処理は、酸や化学物資などのＭＭＭ上の任意の不要な残余物を除去するための、ＭＭＭの浴槽通過を含んでよい。別の例では、後処理は、ＭＭＭを酸化物処理してＭＭＭの破壊電圧を増してもよい。
【００９１】
更なる例では、後処理部９１４における後処理が完了した後に、処理部９０６で更なる処理を受けるために、ＭＭＭは再度ステップ１００２でフィーダ部品９０４に提供されてもよい。処理部９０６における処理と、後処理部９１４における後処理とは、必要な回数反復されてもよい。
【００９２】
図１１に、処理部１１００の別の実施形態を側面断面図で示す。本実施形態では、処理部１１００はバケット型又は箱型であり、それに従いこの処理部は、１つ以上の側部１１０２、底部１１０４及び上部にある開口１１０５（エネルギー源口）を備える。密閉ガス結合部１１０６が、処理部１１００の側部１１０２又は底部１１０４にある。いくつかの場合、密閉ガスを供給するホースと連結するために、密閉ガス結合部１１０６は開口部に、例えばホースバーブ（ｈｏｓｅ  ｂａｒｂ）、ネジ結合部、クランプ環などの結合部品を有してもよい。
【００９３】
密閉ガス１１１６が、密閉ガス結合部１１０６を用いて処理部１１００に供給される。処理部１１１０の本実施形態では密閉ガス１１１６は、処理部１１１０の周囲の空気より重いもの、例えばアルゴンなどが選ばれてよい。密閉ガス１１１６が周囲の空気より重い場合、密閉ガス結合部１１０６に供給された密閉ガスは処理部１１１０の底に沈み、周囲の空気は密閉ガス１１１６の上部に存在する。更に別の例では、密閉ガス結合部１１０６は省かれてもよく、密閉ガスが処理部１１１０の上部開口部を用いて供給されてもよい。
【００９４】
処理部１１１０は、第１開口部１１０８ａ及び第２開口部１１０８ｂを含む。２つの開口部１１０８は、処理部１１１０の側部１１０２に対向して位置される。２つの開口部１１０８は、形状記憶材料が通過する材料経路１１１０を形成する。開口部１１０８のサイズと形状は、形状記憶材料を受け入れるように構成される。形状記憶材料は、第１開口部１１０８ａに入り、処理部１１１０内を通過して、第２開口部１１０８ｂを通って出る。
【００９５】
エネルギー源１１１２が開口１１０６の上部に置かれる。記述されるように、形状記憶材料が処理部を通過するとき、エネルギー源１１１２は形状記憶材料に所定のエネルギーを供給し、形状記憶材料の局所的部分が所定の記憶を示す。形状記憶材料が、周囲の空気と密閉ガス１１１６との境界１１１４の下部で処理部１１００を通過するため、形状記憶材料は、エネルギー源の作用を受ける間密閉ガス１１１６で取り囲まれる。
【００９６】
処理部１１００の更なる実施形態では、形状記憶材料エネルギーを供給するためのエネルギー源が複数あってもよい。これに応じて処理部には、エネルギー源の１つからエネルギーを受け取るためのエネルギー源口が、エネルギー源と同数あってもよい。いくつかの場合、複数のエネルギー源の各々が、形状記憶材料の異なる面に作用するように位置してもよい。別の例では、複数のエネルギー源が、形状記憶材料の同一の面に作用するように位置してもよい。特にこの場合の形状記憶材料は、長方形、平面状又はシート状である。エネルギー源が複数あるとき、すべてのエネルギー源が同時に、又は時間を重複して作用するように構成されてよい。別の例では、例えば形状記憶材料の漸進的処理を行うために、複数のエネルギー源が異なる時間に、又は異なる時間インターバルで作用するように構成されてよい。
【００９７】
別の実施形態では、処理部及び／又は基部は、手動又は自動の並進運動を与えるための構造を含んでよい。図７に示されるように、並進運動はＸ軸７５０に沿っても、Ｙ軸７５２に沿っても、Ｚ軸７５４に沿っても、これらすべての軸の組み合わせに沿ってもよい。いくつかの場合、処理部、基部又はその両方は、Ｘ軸７５０及び／又はＹ軸７５２に沿った並進移動を与えるための軌道あるいは脚輪などを備えてよい。Ｘ軸７５０及び／又はＹ軸７５２に沿った並進移動が、材料通路７２２、８３２、１１１０とフィーダ部品７１０、８１０との整列状態を正確に保つために使われ得ることは、意図的な利点である。Ｘ軸７５０及び／又はＹ軸７５２に沿った並進移動が、形状記憶材料の処理対象領域をエネルギー源の下に正確に位置決めするために使われ得ることもまた、意図的な利点である。
【００９８】
別の例では、Ｚ軸７５４に沿った並進移動を与えるために、処理部、基部又はその両方が、昇降機、軌道、滑車などを備えてよい。Ｚ軸７５４に沿った並進移動が、材料通路のフィーダ部品に対する整列状態を正確に保つために使われ得ることは、意図的な利点である。特にエネルギー源がレーザである場合、Ｚ軸７５４に沿った並進移動が、レーザを形状記憶材料のエネルギーを受ける部分に正確にフォーカスするために使われ得ることは、更なる意図的な利点である。Ｘ軸とＹ軸の両方に沿った表面を的確に処理するためには、並進運動が好ましいだろう。いくつかの場合、表面は、例えば曲面状のような突出や割れ目を持っていたりすることがあり、Ｚ軸制御もまた行われてよい。
【００９９】
更に、別の形状の形状記憶材料を処理するために、前述のシステム及び方法は適切な形で変形されてよいことが理解できるであろう。これは、シート状材料をスロットを通して牽引することや、同様にワイヤを穴を通して牽引することを含む。
【０１００】
ここに記載するシステム、装置及び方法は、操作者が密閉された作業ステーションを使うことなく密閉ガスが使用できるような、少なくとも部分的に密閉されたコンパクトな処理部を提供することを狙いとしている。従って、ここに記載するシステム、装置及び方法は、生産量増大、処理スペース縮小、作成コスト低減を狙いとしている。更に、ここに記載するシステム、装置及び方法は、コントローラ又はプロセッサを使用したＭＭＭ処理及び作成の自動化を可能とする。従って、ここに記載するシステム、装置及び方法は、ＭＭＭ作成の高速化、効率向上、労働コスト削減を狙いとしている。
【０１０１】
ＭＭＭ、特にここに記載する処理方法を用いて作成されたものは、様々な分野への応用を狙いとしている。その応用範囲は既存デバイスの機能向上や、場合によっては従来の技術では得ることのできなかったデバイスの開発を含む。
【０１０２】
ここに記載するシステム、装置及び方法は、歯列矯正用弧線の分野で有用となり得る。弧線は、制御可能な力を与える目的で、歯列矯正締め具やその他の歯列矯正の応用に使用され得る。一般に従来の歯列矯正のアプローチでは、異なる力が必要となった場合、弧線を交換する必要があった。弧線の反復的な交換は、新しい弧線の費用と医療費を要するため、患者に経済的負担を強いる。また弧線を用いた治療の初期には、歯と歯茎に強い力が掛かる弧線が使われるため、患者にとって不快な苦痛を伴い得る。
【０１０３】
ＭＭＭを弧線として使うとことは、弧線に沿った力により正確なプログラム可能性を与えることを狙いとしている。歯の異なる部分に異なる力を掛けることができるため、弧線の長さ方向に沿って異なる力学プロファイルを持つことが望ましいものとなり得ることは、意図的な利点である。
【０１０４】
一例では、ＭＭＭ弧線を作成することは、力学プロファイルが門歯で最小となり大臼歯で最大となるように、弧に沿った力を調整することに関するだろう。円形断面の弧線（例えば０．０１４”及び０．０１８”）と正方形断面の弧線（例えば０．０１４”×０．０２５”及び０．０１８”×０．０２５”）とについて、力を測定する実験が行われた。図１２に、弧線１２０２の力学プロファイルの一例を示す。ここではＭＭＭ１２０２の張力は、後方力領域１２０４で１６０ＭＰａ、後方力領域１２０４と前方力領域１２１０との中間で９０ＭＰａ、前方で６０ＭＰａとなるように構成される。図１２の例では弧線１２０２は、最大の力を示す未処理の形状記憶材料から、４つの異なる力を示すように処理される。弧線は２つの異なる内部領域、すなわち後方力領域に隣接し約１４０ＭＰａの力を持つ第１内部領域１２０６と、前方力領域に隣接し約９０ＭＰａの力を持つ第２内部領域１２０８とを含んでよい。本例では処理は０．０５ｍｍの空間分解能で行われてよいが、これは１対の歯の間（一般に１．５ｍｍ離れている）で調整可能であれば許容されるであろうことを狙いとしている。
【０１０５】
従来の弧線と比較して、目標とする力は、荷重曲線及び除荷曲線の特性からのずれが最小となるような精密なものであることを狙いとしている。従来の弧線と比較して、この力はより首尾一貫しており、望ましい強度に対し調整可能である。
【０１０６】
人間の口内においてそれぞれの歯に体温で経験される力を模擬することによる、ＭＭＭ弧線のテストが行われた。この実験は、個別のロードセルを用いて、模擬歯が動くときの水平方向及び垂直方向の力を測定することにより実現され得る。これにより、それぞれの方向についての力の最大値及び最小値が定量化され比較され得る。いくつかの場合、一般には歯列矯正術の特質によって決定される的確な力学プロファイルが使用され得る。力の値の違いは、相対的な力の勾配を示す。従来の弧線における垂直方向の力は、低減されることが意図される。同様に摩擦力も、従来の弧線と比較して、ＭＭＭ弧線では低減されることが意図される。
【０１０７】
同様に従来の弧線と比較したとき、ＭＭＭ弧線では弧に沿った力を空間的に制御し得るため、弧線の力学プロファイルの柔軟性を増すことが可能になると思われる。
【０１０８】
更にＭＭＭ弧線における腐食性能評価により、ＭＭＭ弧線は、典型的には人間の口内で経験されるような腐食性環境にも耐える十分堅固なものであることが示される。体温で培養された人口唾液溶液において、ニチノールＭＭＭ弧線のニッケルイオン放出の長時間測定がされた。この腐食性評価により、ＭＭＭ弧線の固有材料は持続的にほとんど変化しないことが分かったため、これが医療応用に使えることが明らかとなった。
【０１０９】
予めトルクを与えられた弧線であって、上前歯で唇側又は舌側にトルクを与えるものが、ＭＭＭ弧線を使うことで作成され得る。従来の弧線で経験される強い力はしばしば患者の苦痛となり、これは歯列矯正医が常に求めてきた典型的な改善点である。しかしながら弧線は複雑な幾何学的特性を持つため、トルクを正確に低減することは従来できなかった。これに対し、ＭＭＭ弧線によってもたらされる分解能と柔軟な処置は、より制御可能な力を患者に与えるだろう。ＭＭＭ弧線を使うことにより、弧線に与えられるトルクの強さを制御可能に低減できるだろう。これは、ＭＭＭ弧線が体温とほぼ同じ温度で変態点に達する場合に実現され得る。予めトルクを与えられたＭＭＭ弧線の可変力を生成することができ、これにより患者の快適さが増し、診療回数も減るだろう。
【０１１０】
ここに記載するシステム、装置及び方法は、歯内ファイルあるいはリーマの分野でも有用となり得る。図１３に、ＭＭＭを使った歯内ファイル１７００の側面図を示す。この歯内ファイルは、ハンドル１７０２とファイル棒１７０４とを含む。ファイル棒１７０４は、長さ方向に沿って複数の摩擦点１７０６を含んでよい。歯内ファイルとレーマは様々な目的、特に患者の歯根管を洗浄及び整形する目的で使われる。一般に歯内ファイルは、与えられた歯根管に対し３次元的に適合することが望ましい。ＭＭＭワイヤのようなＭＭＭから作成された歯内ファイルやリーマを用いて、ファイル棒１７０４部分の柔軟性をコントロールすることにより、歯内ファイルの適合性を向上することができる。長さ方向に異なる疑似−弾性特性、すなわち柔軟性を持つファイル棒１７０４を得ることにより、歯根管の形状に対するファイル棒１７０４の適合性を向上することができる。一方、歯内ファイル１７００の歯根管から物を除去する能力を損なうような、過度の可鍛性が与えられることもない。
【０１１１】
ここに記載するシステム、装置及び方法は、医療用ステントの分野でも有用となり得る。図１４Ａに、長さ方向に沿って直径の異なる動脈を示す（図の著作者はＦ．Ａｕｒｉｃｈｉｏ）。直径が異なることに起因して、動脈は、動脈内に挿入されたステントに対し異なる圧力を与えるだろう。図１４Ａに、動脈１８０２の圧力プロファイルの一例を示す。図１４Ｂに示されるように、ＭＭＭから作成されたステントは、異なる疑似−弾性特性を持つ領域、本例ではより強い弾性の領域１８０６と、より弱い弾性の領域１８０８とを持つように構成されてよい。従って、より小さい直径の動脈のためのステント部分は、より大きい直径の動脈のためのステント部分に比べて、より強い弾性を持つように構成されてよい。動脈の直径に応じてステント１８０４の疑似−弾性特性を変えることにより、医師にとっては挿入がより容易になるとともに、組織やステントの潜在的な損傷リスクを回避できるだろう。
【０１１２】
ここに記載するシステム、装置及び方法は、眼鏡の分野でも有用となり得る。図１５に、ＭＭＭを使った眼鏡１９００の斜視図を示す。眼鏡１９００は、２つのアームを持つフレームを含む。アームの第１部分１９０２はアームの近接端部にあって、第１部分１９０２が変態点を持たないように、未処理の形状記憶材料から構成されてよい。第２部分１９０４はアームの外側端部にあって、形状記憶を持つように、ここに記載した処理方法を用いて処理されてよい。一例では、第２部分１９０４は、室温では第１部分１９０２と実質的に一直線になっている。第２部分１９０４が第１部分１９０２と実質的に一直線であれば、眼鏡１９００を耳の周りに掛けるような操作が不要なため、従来のフレームのアーム端部が丸い形をした眼鏡に比べ、より簡単にユーザの頭部に装着することができる。眼鏡１９００がユーザの頭部に装着された後、ユーザの体温により第２部分１９０４の温度が上がる。第２部分１９０４の温度が変態点に達すると、第２部分１９０４は従来の眼鏡と同様の曲がった形となる。耳の周りに掛けるように操作がされることなく、第２部分の曲線がユーザの耳の周りにぴったりと固定され、安全な装着が提供される。更にＭＭＭの疑似−弾性特性により、眼鏡１９００の破損や破砕に対する耐性がより強いものとなり得る。
【０１１３】
ここに記載するシステム、装置及び方法は、作動装置の分野でも有用となり得る。図１６に、ＭＭＭを使った線形作動装置２０００の側面図を示す。線形作動装置２０００は、固定部分２００２と作動部分２００４とを含む。固定部分２００２は、固定部分２００２が変態点を持たないように、未処理の形状記憶材料から構成されてよい。作動部分２００４は固定部分２００２の外側端部にあって、形状記憶を持つように、ここに記載した処理方法を用いて処理されてよい。一例では、第１温度における作動部分２００４の長さは、縦軸に沿ってより圧縮されている。第２温度が与えられると、この形状記憶材料が変態点に達すため、作動部分２００４の長さが増す。いくつかの場合、作動部分２００４は、複数の変態点を持ち、作動部分２００４が固定部分２００２に対して異なる長さに達するように処理されてもよい。
【０１１４】
更なる例では、固定部分２００２が変態点を持つように処理されてもよい。この場合、作動部分２００４は、固定部分２００２の空洞内に設置されてよい。第２温度が与えられると、固定部分２００２が変形して作動部分２００４を押し、作動部分２００４の少なくとも一部が固定部分２００２の空洞の外に出る。これにより、作動部分２００４が線形に作動する。別の例では、同じＭＭＭの原理が別の種類の作動装置、例えば回転作動装置、弁作動装置などを作成するために使われてもよい。ＭＭＭを用いた作動装置は、従来の作動装置と比較して可動部品点数が少ないため、製造の容易さ、コストの低減、保守の削減をもたらすだろう。ＭＭＭ作動装置自身は様々な応用、例えば温度による飲み物容器の開口作動などに利用され得る。
【０１１５】
いくつかの場合、線形作動装置２０００は、電気的に作動される作動装置のように機能してよい。線形作動装置２０００は電気回路に接続されてもよい。回路から線形作動装置２０００に電流が流れると、線形作動装置２０００の少なくとも一部分に抵抗加熱が生じるだろう。この抵抗加熱により線形作動装置２０００の構成成分が変態点に達し、これにより線形作動装置２０００を作動する。電気的作動による作動装置を得ることは、例えばモータ駆動や空気作用による作動装置に比べ、コストを低減し保守要件を削減することを狙いとしている。電気抵抗加熱は、ＭＭＭを変態点に到達させるための任意の応用に利用され得る。更なる応用例は、電気的に作動されるスイッチや弁などを含む。
【０１１６】
ここに記載するシステム、装置及び方法は、布地の分野でも有用となり得る。図１７に、ＭＭＭを使った布地２１００、本例ではコートの斜視図を示す。布地２１００は、第１フラップ２１０２と第２フラップ２１０４とを含む。フラップ２１０２、２１０４を覆う布地２１００の材料は、様々な変態点を持つように、ここに記載した処理方法を用いて処理されてよい。「通常の」温度では、フラップ２１０２、２１０４は、布地２１００に空いた各穴を覆うように構成されてよい。温度が変わると、フラップ２１０２、２１０４は、布地２１００の各穴を露出するように構成されてよい。いくつかの場合、第１フラップ２１０２は、第２フラップ２１０４と異なる変態点を持ってよい。これにより、布地２１００を着用中のユーザの体温及び／又は外気温が所定の閾値に達すると、フラップ２１０２、２１０４が自動的に開いて、ユーザを冷やす。いくつかの場合、フラップ２１０２、２１０４が電気回路に接続され、フラップ２１０２、２１０４に電流が流れると、自動的に又はユーザの選択により、フラップ２１０２、２１０４が抵抗加熱し変態点に達するようにしてもよい。
【０１１７】
ここに記載するシステム、装置及び方法は、スポーツ用品の分野でも有用となり得る。図１８に、ＭＭＭを使ったゴルフクラブ２２００の側面図を示す。ゴルフクラブ２２００は、シャフト２２０２とヘッド２２０４とを含む。ヘッド２２０４は、ボディ２２０６と、ボディ２２０６の前面に取り付けられたフェイス２２０８とを含む。更なる例では、フェイス２２０８は、ボディ２２０６と一体になっていてもよい。本例では、フェイス２２０８は、ＭＭＭの平板シート又は互いに貼付されたＭＭＭのストリップから構成される。フェイス２２０８は、フェイス２２０８の異なる部分が異なる疑似−弾性特性を持つように構成されてよい。フェイス２２０８の異なる部分が異なる疑似−弾性特性を持つように構成されることにより、ゴルフ用品製造者は、フェイス２２０８の異なる部分の特性を変えることができる。この異なる特性とは例えば、フェイス２２０８の異なる部分が、異なるボール吸収時間、異なる弾性特性又は異なる硬度などを持つことである。フェイス２２０８の異なる部分が異なる疑似−弾性を持つように構成することは、プレーにおけるある種の優位性をもたらすことを狙いとしている。この優位性とは例えば、フェイス２２０８の中心で打ったときはより長い飛距離が出せるといったことである。このとき、フェイス２２０８の残りの部分には過度の可鍛性を持たせないでおく。
【０１１８】
以上述べた、ここに記載するシステム、装置、方法、及び当該方法を用いて作成されたＭＭＭの応用及び利用は、一般に、説明のための応用例に過ぎない。
【０１１９】
前述において、実施形態に関する完全な理解を与えるための説明を目的に、数々の具体的な詳細を説明した。しかしながら、当業者にとっては、これらの具体的な詳細が必須でないことは明らかであろう。別の例では、公知の電気的構造と回路をブロックダイアグラムの形で示したが、これは理解を曖昧にするためではない。例えば前述の実施形態の態様が、ソフトウェアルーチンか、ハードウェア回路か、ファームウェアか、あるいはそれらの組み合わせかについて、具体的な詳細は与えられない。
【０１２０】
本開示の実施形態は、機械読出し可能メディア（コンピュータ読出し可能メディア、プロセッサ読出し可能メディア、又はコンピュータ読出し可能なプログラムコードが埋め込まれたコンピュータ使用可能メディアなどとも呼ばれる）に記憶されたコンピュータプログラムとして表現することもできる。機械読出し可能メディアは、任意の好適で実体的な固定メディアであってよい。これは例えば、ディスケット、読出し専用メモリコンパクトディスク（ＣＤ−ＲＯＭ）、メモリデバイス（揮発性又は不揮発性）あるいは同様の記憶メカニズムを含む、磁気、光学又は電気記憶メディアなどである。機械読み出しメディアは、様々な命令、コードシーケンス、構成情報、データの組を含んでいてよく、これらが実行されることにより、プロセッサが本開示の実施形態に関する方法のステップを実行する。一般的な当業者であれば、前述の実装形態を実行するのに必要な他の命令や制御もまた、機械読出し可能メディアに記憶され得ることを理解できるであろう。機械読出し可能メディアに記憶された命令は、プロセッサ又は他の好適な処理デバイスによって実行され得て、前述のタスクを実行するための回路と連動し得る。
【０１２１】
前述の実施形態は、例示のみを意図している。当業者は、これら特定の実施形態に関し、交換、変形及びバリエーションが可能である。請求項の範囲はここに記載された実施形態に限られるものではなく、明細書全体と整合するものと理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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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１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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