JP2017222974A - 衣服およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱エネルギー（又はその欠如）、含水率（又はその欠如）、光（又はその欠如）、電流（又はその欠如）、磁界特性（又はその欠如）及びその他の形態の刺激により形状を変化させることができる衣服を提供する。
【解決手段】動的材料を物品に組み込んで、調節可能な物理的特性（例えば、審美的特性及び機能的特性）を実現するためのシステム及び方法に関し、動的材料は、人体の熱により形状を変化させることができ、それにより、服にさらなる透過性又はロフト（loft）を与えることができ、湿気があることにより、服の通気孔を閉じることができ、それにより、雨の服内部への侵入を防止することができる、形状変化材料を有する衣服およびその製造方法。
【選択図】図１

Description

動的材料とは、刺激により形状を変化させることができる材料のことである。刺激は、熱エネルギー（又はその欠如）、含水率（又はその欠如）、光（又はその欠如）、電流（又はその欠如）、磁界特性（又はその欠如）及びその他の形態の刺激であり得る。

本発明のいくつかの側面は、動的材料を物品に組み込んで、調節可能な物理的特性（例えば、審美的特性及び機能的特性）を実現するためのシステム及び方法に関する。例えば、動的材料は、人体の熱により形状を変化させることができ、それにより、服にさらなる透過性又はロフト（loft）を与えることができる。同様に、湿気があることにより、服の通気孔を閉じることができ、それにより、雨の服内部への侵入を防止することができる。こうした形状変化材料の形状変化は、形状変化材料により形成された特徴にのみ生じさせることができる。また、形状変化材料の形状変化は、物品の形状構造全体（例えば、突起、くぼみ及び通気孔等）にも生じさせることができると考えられる。

こうした本発明の概要は、概念のいくつかを単純化して紹介するものであり、発明を実施するための形態において詳細に後述する。本発明の概要は、特許請求された主題に関する主要又は重要な特徴を特定するためのものではなく、また、特許請求された主題の範囲を特定するために用いられるべきものでもない。

本発明のいくつかの側面に従った、ベース材料及び反応性構造から成る例示的な反応材料部分を示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、例示的な反応性構造を示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、反応性構造及び非反応性構造を用いた例示的な構成を活性状態において示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、反応性構造及び非反応性構造を用いた例示的な構成を活性状態において示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、反応性構造及び非反応性構造を用いた例示的な構成を活性状態において示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、反応性構造及び非反応性構造を用いた例示的な構成を活性状態において示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、反応性構造及び非反応性構造を用いた例示的な構成を活性状態において示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、複数の緯糸及び経糸を有する織り材料に組み込まれた動的材料を示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、プログラムされた変形を示す織り材料を示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、衣服の選択部分における可変アパーチャを示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、衣服の選択部分における可変アパーチャを示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、衣服の選択部分における可変アパーチャを示す図である。 １１Ａは、本明細書に記載の１又は複数の側面において利用することができる例示的なエレクトロアクティブポリマー（ＥＡＰ）を示す図である。１１Ｂは、本明細書に記載の１又は複数の側面において利用することができる例示的なエレクトロアクティブポリマー（ＥＡＰ）を示す図である。 １２Ａは、本明細書に記載の１又は複数の側面において利用することができる例示的なエレクトロアクティブポリマー（ＥＡＰ）を示す図である。１２Ｂは、本明細書に記載の１又は複数の側面において利用することができる例示的なエレクトロアクティブポリマー（ＥＡＰ）を示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、付与された刺激により、間隙が塞がれる形状変化構造を示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、形状材料の平面図である。 本発明のいくつかの側面に従った、第一方向に延びる図１４の形状記憶ポリマー部材及びそれと逆方向に延びる別の形状記憶ポリマー材料の斜視図である。 本発明のいくつかの側面に従った、動的材料を利用して、物品に組み込まれた通気孔構造を開閉する反射通気孔の概念を示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、動的材料を利用して、物品に組み込まれた通気孔構造を開閉する反射通気孔の概念を示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、動的材料を利用して、物品に組み込まれた通気孔構造を開閉する反射通気孔の概念を示す図である。 １９Ａは、本発明のいくつかの側面に従った、動的材料を利用して、物品に組み込まれた通気孔構造を開閉する反射通気孔の概念を示す図である。１９Ｂは、本発明のいくつかの側面に従った、動的材料を利用して、物品に組み込まれた通気孔構造を開閉する反射通気孔の概念を示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、キャリア材料上の、形状付け及び方向付けされた動的材料部分の例示的な膨張構造を示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、刺激によるＺ方向の所望の変化を実現するための、動的材料部分間の相互的な方向及び配置を示すために、図２０の膨張構造と同様のパターンに対する位置決めラインを有する膨張構造を示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、膨張構造の動的材料部分の関係を表す例示的な関係三角形を、第一状態及び第二状態において示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、動的材料部分及びキャリア材料から形成される膨張構造を、次元を持つ（dimensioned）状態で示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、図２０、図２１、及び図２３の構造と同様の膨張構造を、次元を持つ状態で示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、キャリア材料及び複数の動的材料部分で形成される別の膨張構造を示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、図２５の動的材料と同様の動的材料のパターンを有する膨張構造の次元斜視図である。 本発明のいくつかの側面に従った、図２５の動的材料と同様の動的材料のパターンを有する膨張構造を図２６とは逆側の面から見た次元斜視図である。 本発明のいくつかの側面に従った、単純な屈曲を形成する動的材料部分を有する膨張構造の例示的なパターンを示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、図２８の膨張構造を、部分的に次元を持つ状態で示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、図２８の膨張構造を、次元を持つ状態で示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、例示的な動的材料部分を示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、動的材料部分３０００の切込線３２−３２に沿った断面図である。 本発明のいくつかの側面に従った、動的材料部分３０００の切込線３３−３３に沿った断面図である。 本発明の側面に従った、動的材料部分を示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、動的材料部分の切込線３５−３５に沿った断面図である。 本発明のいくつかの側面に従った、動的材料部分の切込線３６−３６に沿った断面図である。 本発明のいくつかの側面に従った、動的材料部分、バイアス材料及び１又は複数のキャリア材料の例示的な構成を示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、動的材料部分、バイアス材料及び１又は複数のキャリア材料の例示的な構成を示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、動的材料部分、バイアス材料及び１又は複数のキャリア材料の例示的な構成を示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、動的材料部分、バイアス材料及び１又は複数のキャリア材料の例示的な構成を示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、一連の動的材料セグメントを示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、動的材料により動作される透過性構造を、「閉」方向において示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、動的材料により動作される透過性構造を、「開」方向において示す図である。 本発明のいくつかの側面に従った、図４０の切込線４１−４１に沿った断面図である。 本発明のいくつかの側面に従った、動的材料により動作される透過性構造を、「開」状態において示す図である。

以下、参照のため本明細書に取り込むものとする添付の図面を参照しながら、本発明の例示的な実施形態について詳細に説明する。法定要件を満たすべく、本発明の実施形態の内容について具体的に記載する。ただし、本発明の範囲は、こうした説明そのものに限定されるものではない。むしろ、本発明者らは、特許請求された主題を他の様態で具現化し、異なる構成要件又は他の本技術あるいは将来の技術と併せて、本明細書に記載の構成要件に類似する構成要件の組み合わせを含むことができると考えている。

本発明のいくつかの側面は、動的材料を物品に組み込んで、調節可能な物理的特性（例えば、審美的特性又は機能的特性）を実現するためのシステム及び方法に関する。例えば、動的材料は、人体の熱により形状を変化させることができ、それにより、服にさらなる透過性及び／又はロフトを与えることができる。同様に、湿気があることにより、服の通気孔を閉じることができ、それにより、雨の服内部への侵入を防止することができる。こうした形状変化材料の形状変化は、形状変化材料により形成された特徴にのみ生じさせることができる。また、形状変化材料の形状変化は、物品の形状構造全体（例えば、突起、くぼみ及び通気孔等）にも生じさせることができると考えられる。

様々な機構、材料及び材料の適用が考えられる。また、いかなる機構、材料及び／又は材料の適用の組み合わせを用いてもよい。本明細書中では特定の組み合わせについて明示的に記載するが、他の様々な実施形態を実施及び検討することもできる。例えば、形状記憶ポリマーがサイズ調節可能なアパーチャを形成するためのインク塗布と関連付けて記載されている場合であっても、磁気反応性材料又はエレクトロアクティブ材料を代替的構成として用いることができる。また、本明細書中で明示的には記載されていない他の材料も考えられる。例えば、以下の説明には明示的にポリマー様物質を中心とした部分もあるが、いかなる潜在的動的材料（例えば、金属材料及び無機／天然材料）を代替とすることもできる。また、本明細書中に記載の機構は、現実には単に例示にすぎず、限定的なものではない。むしろ、本明細書中に明示的に記載の機構は、環境応答性の機構を実現するための１又は複数の材料の可能な実施方法に関する指針を示すものである。したがって、本明細書は内在的に、その他の機構を考慮及び提供するものである。

本明細書に記載の材料、材料の適用、及び／又は機械的構造は、例示的な側面において、１又は複数の物品に組み入れられるものと考えられる。物品として、服（例えば、肌着、シャツ、ズボン、靴下、帽子及び手袋等）、履物（例えば、靴、ブーツ及びサンダル）、パッディングウェア／保護服、装飾品及び上着（例えば、コート及び雨用スーツ等）等が挙げられる。したがって、物品は、例示的な側面において、人が着用又は使用したいかなる要素も含み、１又は複数の刺激に応答して、その刺激に応じて特性を変化させることができるものと考えられる。

材料

１又は複数の物理的反応性による反応を示し得ると考えられる動的材料として、以下に限定されるわけではないが、形状記憶ポリマー、形状記憶合金、エレクトロアクティブポリマー及び磁気反応性材料等が挙げられる。上述したように、１又は複数の刺激に応答することが可能な他の材料も考えられる。例えば、熱エネルギー（又は刺激により生成される熱）に応答する材料には、物理的形状変化が生じると考えられる。他の材料として、磁気刺激が熱エネルギーに変換されて、その結果、物理的変化が生じるものが挙げられる。同様に、光エネルギーの形でエネルギーが効果的に受け取られ、このエネルギーが熱エネルギーに変換されて、その結果、物理的変化が生じる材料も考えられる。

形状記憶ポリマー（略称「ＳＭＰ」）は、刺激を付与すると、少なくとも１つのプログラム形状に戻る材料のことを言う。こうしたプログラム形状とは、（二次元又は三次元の）構造であり、材料は、人又はその他の機械による特定の操作を必要とすることなく、その構造を形成するようにプログラムされている。例えば、ＳＭＰは、バネ状コイル形状にプログラムされた、幅１インチ、長さ３インチ、厚み１／３２インチのポリマー材料ストリップとすることができる。本例では、熱エネルギーといった外的刺激がＳＭＰ材料に付与されると、材料は、物理的操作又はその他の形状形成工程を経ることなく、現形状（例えば、フラットリボン）からプログラム状態（例えば、バネ状コイル）に遷移する。したがって、ＳＭＰは、少なくとも２つの形状、すなわち、特定の刺激の付与時にＳＭＰが形成するプログラム形状である第一形状と、第一形状とは異なる形状である第二形状とを有すると言える。

ＳＭＰといった材料をプログラム形状に戻すための刺激は、熱エネルギー（例えば、熱）、熱エネルギー減少状態（例えば、寒さ）、光、湿気、電気エネルギー、磁気エネルギー、その他のエネルギー（又はこうしたエネルギーの欠如）及び環境条件であり得る。例示的な側面において、刺激は、人体に関連しているものと考えられる。例えば、皮膚温度及び／又は含水率は、ＳＭＰを第二形状から第一のプログラム形状に変化させるのに十分な刺激であると考えられる。例示的な側面において、ＳＭＰは、摂氏３０度〜摂氏４０度の温度範囲で刺激され、第二状態から第一状態に遷移すると考えられる。また、ＳＭＰは、熱反応性の有効ゾーンを有し、これは、例えば摂氏３度以内の領域であると考られる。例えば、人の皮膚温度が身体活動中に摂氏３４度から摂氏３７度に変化すると、ＳＭＰは変化し、（例えば、閉アパーチャを有し、大きなロフト特性を有する）第二形状から（例えば、開アパーチャを有し、小さなロフト特性を有する）第一のプログラム形状に変化する。その他の熱範囲も考えられる。また、いかなるタイプの刺激も考えられる。

ここまでＳＭＰについて、２つの位置（例えば、プログラム形状及びその他の形状）を有する材料を中心に説明したが、３つ以上の形状を有するＳＭＰを用いることもできる。例えば、第一温度では、第一のプログラム形状を有し、第二温度では、第二のプログラム形状を有し、第二温度未満の全ての温度では、第三形状を有するＳＭＰを用いることも考えられる。複数のプログラム形状を有するポリマーは、反応温度が異なるか、又は、反応する刺激の強度が異なる２以上のＳＭＰの複合体から形成することができる。例示的な側面において、複数のプログラム形状を有するポリマーを利用すれば、形状制御を大幅に制御することができ、多値効果（ｎｏｎ−ｂｉｎａｒｙ ｅｆｆｅｃｔ）を得ることができる。

他の例示的な側面において、本明細書に記載の１又は複数の機能的概念を実現するために用いられる材料は、電子入力に応答することができる。これについては、図１１Ａ乃至図１２Ｂを参照しながら詳細に後述する。また、こうした材料は、例えば、磁気反応性材料のように磁気入力に反応することができるものであると考えられる。先述したように、本明細書に記載の１又は複数の側面における適切な選択肢として、代替的な材料も考えられる。

本発明の例示的な側面において、バイアス材料を利用して、２つの位置を有する材料（又は複数の位置を有する材料）を、刺激が失われた際に第二状態から第一状態に戻り易くすることができる。例えば、温度が上昇すると、次元を持つ状態から平らな状態へと遷移するＳＭＰは、積層又はそうでなければ連結されたバイアス材料を利用して、第一の次元を持つ状態へと戻すことができる。例示的な側面において、ＳＭＰ（又は何らかの動的材料）から加わる力はバイアス材料から加わる機械的反応力より大きくすることができ、ＳＭＰは、十分な強度の刺激が付与された場合に、バイアス材料により生じる抵抗力を凌ぐことができる。したがって、バイアス材料を選択及び操作して、ＳＭＰの次元を変化させる反応刺激強度を調節することが可能であると考えられる。こうした調節可能性により、動的材料を特定の刺激範囲（例えば、特定の体温範囲）に反応させることができる。バイアス材料は、いかなる材料から形成してもよく、例えば、刺激反応範囲の異なる動的材料から形成することができる。また、バイアス材料は、非動的材料とすることも考えられる。さらに、バイアス材料は、複合体、ポリマー類、無機材料及び金属材料等といった多数の適切な材料から選択することができる。

バイアス材料は、動的材料に積層しても、動的材料と一体化しても、動的材料等に近接して配してもよい。例えば、図３７Ａ乃至図３７Ｄは、本発明のいくつかの側面に従った、動的材料部分、バイアス材料及び１又は複数のキャリア材料の例示的な構成を示す図である。

図３７Ａは、第一の面に動的材料３７０４が、逆側の面に結合されたバイアス材料３７０６が配されたキャリア材料３７０２を示す図である。図３７Ｂは、バイアス材料３７１２及び動的材料３７１０が共通面に配置されたキャリア材料３７０８を示す図である。図３７Ｂでは、キャリア材料３７０８及び動的材料３７１０の間にバイアス材料３７１２が示されているが、バイアス材料及び動的材料は、別の配置関係を有することも考えられる。図３７Ｃは、第一キャリア材料３７１４及び第二キャリア材料３７２０並びにその間に配置されたバイアス材料３７１８及び動的材料３７１６を示す図である。最後に、図３７Ｄは、キャリア材料３７２２及び第二キャリア材料３７２６並びにその間に配置された動的材料３７２４（又は、他の側面においては、バイアス材料）を示す図である。この例示的な側面において、バイアス材料３７２８は、第二キャリア材料３７２６の動的材料３７２４とは逆側の面に配されている。本発明のいくつかの側面においては、キャリア材料、動的材料及びバイアス材料の別の構成も実施できると考えられる。

したがって、動的材料は、刺激により、ある形状構造（例えば、第二状態）から別の形状構造（例えば、第一状態）に戻ると考えられる。十分なレベルの刺激が付与されない場合、バイアス材料は抵抗力を生じさせ、これにより、バイアス材料は第二状態に保たれ得る。バイアス材料は、動的材料の形状を第二形状に変化させるのに十分な大きさの力を動的材料（及び物品のその他の要素）に加えると考えられる。ただし、付与された刺激が平衡レベル閾値を上回ると、動的材料は、バイアス材料により加えられる力より大きな力を作用させる。この刺激の分岐点で、動的材料の形状は第一状態へと変化する。刺激が失われると（又は閾値レベル未満に減少すると）、バイアス材料は、動的材料に対して大きな力を加え、動的材料を第二状態へと戻す。その結果、例示的な側面において、単一様態の動的材料（すなわち、単一の「学習」された形状）を実現しつつ、２つの状態から成る機能を実現することができる。

材料の適用

１又は複数の刺激により形状に作用を及ぼすために用いる材料に関わらず、材料は、様々な様態で適用することができる。例えば、物品（又は物品を形成する下地材料）への印刷、物品（又は下地材料）への積層体としての適用、材料（例えば、織り材料及び編み材料）への繊維レベルでの組み込み及び／又は糸／フィラメントレベルでの組み込みに材料を供することが考えられる。本開示の範囲には、材料を物品に組み入れるための他の様態も含まれると考えられる。

形状変化材料の印刷は、多数の技術を利用して実施することができる柔軟な適用方法を可能にする。例えば、ＳＭＰといった動的材料は、製品又は製品に組み込まれるＳＭＰ以外の材料に印刷可能なポリウレタン液であってもよい。印刷工程は、特定の機能を持たないインクの塗布に慣習的に用いられるスクリーン印刷技術により実施することができる。また、コンピュータ制御されたプリンタ（例えば、インクジェット式プリンタ）を利用して、ＳＭＰインクを選択的に塗布することも考えられる。

ＳＭＰの印刷は、二次元面で行ってもよい。こうした例では、所望のプログラム形状が二次元形状以外である場合、ＳＭＰが印刷された材料を、所望のプログラム形状を有する鋳型（例えば、３Ｄ形状型）に入れ、ＳＭＰに所望のプログラム形状を「学習させる」ことも考えられる。先述したように、プログラム形状の学習には、ＳＭＰを閾値以上の刺激に晒して、ＳＭＰがプログラム形状に戻るように学習させる工程が含まれ得る。例えば、熱エネルギーが刺激である場合、材料が、別の形状からプログラム形状に戻る温度超のある温度で、ＳＭＰにプログラム形状を学習させることができる。そうすれば、印刷されたＳＭＰが入れられた鋳型は、形状を学習させるために必要な熱エネルギーを生じることができると考えられる。また、外部の熱エネルギー源（例えば、オーブン）を利用して、プログラム形状をＳＭＰに登録するために必要な刺激を生じさせることもできると考えられる。

また、プログラム形状を有する材料にＳＭＰインクを印刷することもできると考えられる。例えば、インクを載せた材料をその印刷前に三次元形状に置き、印刷材料を塗布することができる。したがって、印刷されるＳＭＰインク材料の１又は複数の部分は、比較的二次元の面に印刷され、その後、所望のプログラム形状にプログラムされるか、又は、所望のプログラム形状の三次元面に印刷されると考えられる。

例示的な側面において、ＳＭＰインクは、液体状で塗布されるポリウレタン材料であると考えられる。液体状のインクを塗布した後、ＳＭＰインクを硬化して非液体状にするための硬化工程を実施することができる。硬化工程もやはり、ＳＭＰインクに所望の形状を学習させるような温度で行うことができる。言い換えれば、ＳＭＰインクの硬化及びプログラム化は、共通の工程で行うことができる。

本明細書に記載の１又は複数の機械的構造は、様々な形状構造を利用することができるものである。例えば、弾性の低い籠状構造及び籠状構造内のＳＭＰの形状構造については、後に説明する。こうした例では、籠状構造は、スクリーン印刷工程において第一のタイプのインク／材料と第一スクリーンとを組み合わせて用いた印刷工程により形成され得る。形状構造は、スクリーン印刷工程において第二スクリーンを用いて、ＳＭＰ材料により印刷され得る。したがって、一連のスクリーンを用いることにより、様々な機能を持つ構造を単一の物品に与えることも考えられる。

考えられる材料の第二の適用は、積層体といったシート状での適用である。例示的な側面において、ＳＭＰは、物品に適用可能なシート形状である。例えば、ＳＭＰで形成された積層構造は、熱及び／又は圧力を加えることにより物品に接合することができる。こうした接合工程は、インクの硬化に関して先述したとおり、積層体を接合させると共に、所望の形状を学習させるような条件下で行うことができる。

積層体は、均一シートの様態で、物品に適用することができる。また、本質的に均一ではない所望の形状パターンであっても、適用後の切断（例えば、ナイフ、金型及びレーザ）、マスキング（例えば、ネガティブマスキング及びポジティブマスキング）並びにその他の技術により、実現することができる。あるいは、積層体を下地物に適用する前に、所望の形状パターンに形成することもできると考えられる。例えば、適用前に、切断、マスキング又はその他の作業を行うことにより、シート状材料から格子状構造を形成することができる。格子状構造については後述する。

ＳＭＰインクの学習について先述したのと同様に、積層体ＳＭＰ材料を二次元様態で適用し、その後、学習目的で所望の三次元形状に形成することが考えられる。また、積層体ＳＭＰ材料を、所望のプログラム形状の物品に適用することも考えられる。別の側面においては、積層体ＳＭＰ材料を、下地物に適用する前に、プログラムすることも考えられる。ただし、これは、積層体の下地物への接合がＳＭＰ積層体形状の学習に影響を及ぼさない場合に限る。

ＳＭＰ積層体は、第一層をＳＭＰ材料とする積層様態で形成することができる。第二層は、接着剤層とすることができる。したがって、こうした縞状層（ｓｔｒｉａｔｅｄ ｌａｙｅｒ）により、物品に選択的に塗布される接合剤（例えば、接着剤）を必要することなく、ＳＭＰ材料を物品に接合することができる。また、例示的な側面において、積層体は、ここでは熱伝達と言うこともできると考えられる。

本明細書において考えられる材料の第三の適用は、繊維レベルでの適用である。繊維レベルとは、材料の第四の適用として後述する糸レベルに対して用いられるものである。例示的な側面において、複数の繊維を組み合わせて糸構造が形成される。「糸」との用語は、織り込み構造、編み込み構造及びその他の布地状の構造を形成するために利用される撚り糸、紐、細紐及び他の（繊維レベルの構造よりも）マクロな構造といった類似物を包含する。

繊維レベルの材料の適用として、特性の類似した複数の繊維を糸状構造へと組み込むことが考えられる。同様に、繊維レベルの材料の適用として、特性の異なる２種以上の繊維を糸状構造へと組み込むことが考えられる。例えば、特性（例えば、プログラム形状が活性化される温度）の異なる撚り糸の数又はタイプを調節することにより、多様な応答性を持つ糸状構造を形成することができる。また、物品の観点（例えば、弾性、作用、強度、じん性、撥水性、熱保持率及び湿気管理等）から所望の特性を有する繊維を組み合わせて、１又は複数の刺激に対して反応するＳＭＰ様の反応性を実現することもできる。

ＳＭＰ材料を押し出しにより適切な寸法とし、これを、１又は複数のマクロ構造に繊維として組み込むことができる。また、ＳＭＰ材料をＳＭＰ以外の繊維に適用することも考えられる。例えば、ＳＭＰ以外の繊維をＳＭＰ材料に浸漬し、ＳＭＰ溶液を通過させることもでできる。同様に、粉末ＳＭＰ材料をＳＭＰ以外の繊維に適用することも考えられる。これにより、ＳＭＰをＳＭＰ以外の繊維上／中に付与することができる。

材料の第四の適用は、上述したように、糸状構造である。「糸状構造」（以下、「糸」）との用語は、織り込み構造、編み込み構造及びその他の布地状の構造を形成するために利用される撚り糸、紐、細紐及び他の（繊維レベルの構造よりも）マクロな構造といった類似物を包含する。したがって、繊維レベルの材料の適用に関して先述したように、糸を全体的又は部分的に押し出してＳＭＰ材料を形成することができると考えられる。また、ＳＭＰ材料をＳＭＰ以外の繊維に全体的又は部分的に適用することも考えられる。例えば、ＳＭＰである別個の繊維部分を糸に組み込み、他の部分は、ＳＭＰ以外の材料をベースにしたものとすることができる。また、糸は、適用されたＳＭＰ溶液又はＳＭＰ粉末を含み、それにより、糸にＳＭＰ特性を与えることもできる。

繊維及び糸のレベルでの材料の適用では、物品は、全体的又は部分的に、ＳＭＰ特性を有する糸／繊維から形成されていると考えられる。例えば、物品は、布地から形成されており、この布地に織り込まれた繊維／糸にＳＭＰが含まれていることも考えられる。また、物品は、１又は複数のＳＭＰタイプの糸／繊維を含む編み込み工程により形成することができる。さらに、ＳＭＰの糸／繊維は、物品へと、塗布、縫い込み、ステッチ、挿入又はそうでなければ処理前、処理中又は処理後に組み込みされ得る。

そのため、本明細書においては、動的材料を物品に供するための多数の方法が考えられる。１又は複数の側面においては、印刷、積層、繊維への組み込み及び／又は糸への組み込みが利用されるか否かに関わらず、いかなる材料及び組み合わせの利用も可能であると考えられる。

機械的構造

様々な材料と、材料の適用と、１又は複数の刺激により生じる物理的変化を用いた動的材料の移動を実現するための物理的構成要素とが組み込まれた例示的な機械的構造を示す図を参照する。以下の説明は、実際は例示的なものであり、記載の概念の範囲を限定するものではない。むしろ、以下の機械的構造は、形状記憶材料を利用して環境値を制御するために考えられる又は可能な構造についての洞察を提供するものである。

図１は、本発明のいくつかの側面に従った、ベース材料１０２及び反応性構造１１２から成る例示的な反応性材料部分１００を示す図である。ベース材料は、物品に慣習的に組み込まれているような織物状材料とすることができる。例えば、ベース材料１０２は、湿気を着用者の身体から通過／発散させることが可能であり、受動的透過性のオプションが提供されるように複数のアパーチャが組み込まれている弾性材料であってもよい。本明細書中に記載の他の構成要素と同様に、ベース材料の例示的な側面は、考えられるオプションについて限定するものではない。

反応性構造１１２は、ベース材料１０２に印刷、積層又はそうでなければ接合されたＳＭＰとすることができる。反応性構造１１２は、例えば、着用者の身体の体温変化といった、本明細書中に記載の任意の数の刺激に対して反応することができる。反応性構造１１２は、図１に示されている形状を持つようにプログラムされており、この形状には、下部面１０４及び上部面１０６により規定される面を超えて延びる突起部分１１０により囲繞されたくぼみ部分１０８が形成されている。例えば、反応性構造１１２に加えられた熱エネルギーがプログラム形状温度未満の場合、突起部分は、概して下部面１０４により規定された面より上方で延びる突起部分１１０が形成された、次元を持つ形状のまま保たれ得る。しかし、その熱エネルギーがプログラム形状を活性化する温度を上回ると、反応性構造１１２が反応し、ヒンジ部分１１８が反転して、それにより、突起部分が上部面１０６より上方で延びることができる。本例では、ヒンジ部分１１８は、突起部分１１０がフランジ部分１１４及び中心部分１１６より上方又は下方で延びることが可能な面を調節する。後に詳細に説明するが、温度が低いほど、反応材料部分１００の両端の面同士の次元的なオフセット差は、大きくなり（例えば、より大きなロフト状の断熱特性が形成され）、温度が高いほど、そうした次元的なオフセット差は小さくなる（例えば、断熱特性が低減される）と考えられる。言い換えれば、着用者の体温が上昇すれば、動的材料が反応して、物品の断熱特性が低減され、着用者に清涼感を与え易くすることができる。

別の側面においては、反応性構造に加わる温度がプログラムされた記憶温度を上回る場合、ベース材料１０２は平らになることができ、それにより、Ｚ方向（例えば、突起部分１１０）に慣習的に用いられてきた余計な材料が実感されることにより、ベース材料１０２から着用者にこれまで加えられていた圧縮力の大きさが減少すると考えられる。その結果、生じる反応性変化に関わらず、部分的にはベース材料１０２により形成される環境を操作することができる。例えば、着用者の身体、着用の窮屈感及びその他の機械的変化に対して材料部分を再調節することにより、さらなる通気性／透過性が得られ、着用者は清涼感を得ることができる。

図２は、本発明のいくつかの側面に従った、例示的な反応性構造２００を示す図である。反応性構造２００は、先述した図１に関して説明したとおりに実施することができる。例えば、反応性構造２００は、印刷された構造とすることができ、これは、ベース材料に直接印刷しても、積層体状構造のような伝達材料に印刷して適用してもよい。また、反応性構造２００は、膜状材料から形成することができる。反応性構造２００は、レーザー、金型、ナイフ又はシート材料から所望の形状を取り出すためのその他の任意の技術により切断することができる。

反応性構造２００は、例示的には格子構造として形成される。ただし、図２に示されている均一性は、実際には例示にすぎない。格子を形成する部材及び空隙を傾斜、領域分け、無機サイジング、形状付け及び方向付けすることも考えられる。したがって、ここでは、機能的側面を実現するためにいかなるタイプの構造も形成され得ると考えられる。また、格子状構造は通気性／透過性及び柔軟性を提供し、これらは、例示的な物品と組み合わせて用いることができると考えられる。

図３乃至図７は、本発明のいくつかの側面に従った、反応性構造３０２及び非反応性構造３０４が用いられた例示的な構成を、活性状態３００において示す図である。活性状態では、反応性構造３０２は拡張し得るが、非反応性構造３０４によってＸ−Ｙ面での拡張を妨げられ、その結果、Ｚ方向に拡張する。このＺ方向の拡張により、反応性構造３０２と非反応性構造３０４との間にオフセット３０６が生じる。オフセット３０６は、非反応性構造３０４が含まれているＸ−Ｙ面から反応性構造３０２が離れる形で拡張する際の「通気」に似た作用の大きさを表す。したがって、非反応性構造３０４は、反応性構造３０２のＸ−Ｙ面における移動を防止する籠状構造として機能する。

例示的な側面において、非反応性構造３０４は、次元的に安定な非伸張性材料であり、物品（又は物品を形成する材料）に印刷又は積層されていると考えられる。反応部分３０２は、誘電性エラストマーを利用したアクチュエータであり、回路のように作用すると考えられる。ただし、反応性構造３０２は、非活性時より活性時に大きくなるようにプログラム形状を有するＳＭＰ材料とすることも考えられる。

例示的な側面においては、反応性構造３０２が活性になると、Ｚ方向に次元形状が形成され、それにより、空気を捉えるか、又は、下地ベース材料を着用者から引き離すために利用可能な１又は複数の容量（ｖｏｌｕｍｅ）を得ることができる。

図４は、本発明のいくつかの側面に従った、反応性構造３０２及び非反応性構造３０４が利用された構成を、非活性状態４００において示す図である。反応性構造３０２は、非活性時には、非反応性構造３０４のＸ−Ｙ面に略含まれている形状構造を維持することができる。そのため、反応性構造３０２と非反応性構造３０４との間のオフセット３０８は、Ｚ面で最小化され得る。

図５は、本発明のいくつかの側面に従った、ベース材料５０２に配された非反応性構造３０４の構成５００を示す図である。特定の地理的方向が図示されているが、非反応性構造３０４のサイズ及び／又は形状は任意のものとすることができる。

図６は、本発明のいくつかの側面に従った、ベース材料５０２に配された反応性構造３０２の構成６００を示す図である。特定の地理的方向が図示されているが、反応性構造３０２のサイズ及び／又は形状は任意のものとすることができる。

図７は、本発明のいくつかの側面に従った、ベース材料５０２に配された反応性構造３０２及び非反応性構造３０４の構成７００を示す図である。図示されているように、例示的な側面においては、反応性構造３０２は、一続きの回路のような形状であり、電気的活性エラストマーは完全回路を形成することができる。ただし、多くの要因や考慮事項に応じて、別の構造を実施することもできる。例えば、例示的な側面においては、ＳＭＰ材料といった別の材料を利用すれば、そうした一続きの特性は不必要とすることができる。また、所望の領域分け及び柔軟性に応じて、反応性構造３０２及び／又は非反応性構３０４の１又は複数の部分を終端部とすることも効果的である。

図８は、本発明のいくつかの側面に従った、複数の緯糸及び経糸を有する織り材料８００を示す図である。経糸８０２、８０４及び緯糸８０６、８０８は、実際は例示的なものである。経糸及び緯糸として特定されているこうした要素は、本発明の一側面においては入れ替え可能であると考えられる。

１又は複数の緯糸及び／又は１又は複数の経糸は、少なくとも部分的に、ＳＭＰ材料を用いて形成されていると考えられる。例えば、本発明の例示的な側面においては、繊維材料への適用及び／又は糸材料への適用を実施することができる。本例では、経糸８０２、８０４は、ＳＭＰ材料から形成され、緯糸８０６、８０８は、ＳＭＰ以外の材料から形成されている。ただし、緯糸８０６、８０８を追加的又は代替的にＳＭＰ材料から形成することも考えられる。

織り材料８００における変形は、動的材料が、付加された刺激に反応することにより生じるものであると考えられる。こうした変形には、例えば、空隙８１２が生じる変形８１０のように、選択箇所での織りの「緩み」が含まれる。本例での変形８１０は、経糸８０２、８０４が刺激に反応して、プログラム形状、すなわち、互いに逆方向を向く非直線形状に戻ることにより生じる。プログラム形状に戻ると、経糸８０２、８０４は互いに分離し、こうして変形８１０が生じる。

糸材料レベルでの適用により、織り材料８００が自然に動くことが可能になる。すなわち、材料を「シェーキングアウト」して、相互作用する経糸及び緯糸により生じる抵抗を緩和することにより、経糸／緯糸がプログラム形状になろうとするのを補助するかのように、経糸層及び緯糸層で移動することが可能になる。したがって、織り材料８００が移動すると、経糸８０２は緯糸８０６に対して移動することができ、それにより、緯糸８０６による抵抗をあまり受けずに、プログラム形状に戻ることができる。

活性のための刺激が失われると、織り材料８００は、互いに略直交する通常のＸ／Ｙ面の織り込み構造に戻ると考えられる。また、織り材料の移動は、経糸／緯糸の移動に対する抵抗を低減するため、通常の織り込み構造への戻りを容易にすることもできる。また、経糸／緯糸の材料として、移動に対する抵抗を低減し、プログラム形状への／からの戻りを補助するようなものを選択することが考えられる。

図９は、本発明のいくつかの側面に従った、プログラムされた変形９０６を生じる織り材料９００を示す図である。この変形９０６は、織り材料９００の面から外側に延びる突起状構造のものである。織り材料９００の経糸及び緯糸は、少なくとも部分的に、動的材料を用いて形成されていると考えられる。例えば、本例では、経糸９０２及び緯糸９０４は動的材料を用いて形成されている。例示的な側面において、織り材料９００は、特定の刺激（又は刺激の強度）が加えられると変形９０６を生じるようにプログラムされている。変形９０６は全体的に突起として図示されているが、任意の形状構造の実施が考えられる。例えば、着用者に隣接して存在する空気容量を増加させる波形の作用が得られるように、波状構造をプログラムすることができる。

図１０Ａ乃至１０Ｃは、本発明のいくつかの側面に従った、衣服の選択部分１０００における可変アパーチャを示す図である。選択部分１０００は、複数のアパーチャ領域から成る。第一アパーチャ領域１００２、第二アパーチャ領域１００４及び第三アパーチャ領域１００６が図示されている。

可変アパーチャは、刺激の付与に対して反応し、アパーチャの面積（例えば、円形アパーチャの径）に変化を及ぼすものである。したがって、可変アパーチャは、着用者（又は任意のソース）に関連の熱エネルギーが増加すると、より大きな通気アパーチャを提供する通気構造として利用することができる。可変アパーチャのサイズは、アパーチャ周囲長の印刷により決定され、刺激に応じて様々な周囲長サイズを持つようにプログラムすることができる。アパーチャは、繊維／糸のレベルで可変であり、アパーチャ周囲長を形成する径方向の繊維を操作することでアパーチャを調節することができる。また、アパーチャは、少なくとも部分的に、動的材料から形成された積層体を用いて形成することができる。例えば、ある領域（例えば、第一アパーチャ領域１００２）を、複数のアパーチャが形成された積層体部分とし、その領域を衣服の一部に適用することができる。したがって、適用される領域のアパーチャのサイズ、形状及び反応基準のレベルはカスタマイズすることができる。

図１０ａにおいて、第一アパーチャ領域１００２、第二アパーチャ領域１００４及び第三アパーチャ領域１００６は全て、第一サイズの複数のアパーチャ１００８から成る。図１０Ｂは、複数の第二サイズのアパーチャ１０１０が含まれた第一アパーチャ領域１００２と、複数の第一サイズのアパーチャが含まれた第二アパーチャ領域１００４とを示す図である。本例では、領域１００２のアパーチャは、第二アパーチャ領域１００４のアパーチャとは異なるプログラム形状温度を有するＳＭＰを用いて形成されていると考えられる。したがって、第一アパーチャ領域１００２のＳＭＰを反応させるのに十分な程温度が上昇しても、その温度は、第二アパーチャ領域のアパーチャに影響を及ぼす程十分ではない。こうした活性差により、特に刺激レベルが変化する部分において、透過性レベルの調節に領域的なオプション付けを行うことができる。

図１０ａは、第三サイズの複数のアパーチャ１０１２から成る第一アパーチャ領域１００２及び第二アパーチャ領域１００４を示す図である。本例では、第一アパーチャ領域１００２のアパーチャは、少なくとも２つの異なるプログラム形状を持つことができる三段階の動的材料から形成することができる。また、第二アパーチャ領域１００４で利用される動的材料は、単一形状のみを学習することができる二段階の動的材料から形成することができる。あるいは、第二アパーチャ領域１００４のアパーチャには、より高いレベルの刺激に対して機能性を発揮する、さらに別のサイズを持たせることも考えられる。

先述したように、任意のタイプの刺激を利用して、１又は複数の形状記憶材料を活性化することができる。例えば、１０Ａ乃至１０Ｃを参照しながら熱エネルギーについて説明したが、形状記憶材料が反応する刺激として湿気又は光を用いることもできる。

図１１Ａ乃至１２Ｂは、ここで考えられる側面において利用することが可能な、例示的なエレクトロアクティブポリマー（ＥＡＰ）（別の例示的な動的材料）を示す図である。一般的に、第一電極を形成するコア及び第二電極を形成する外側面を有する材料に電流が印加されると、これら電極に挟持された移動可能な物質が所望の方向に露呈され、その結果、形状が調節されると考えられる。例えば、シリコーン様物質が導電性コア及び外面の間付近に挟持されているとする。電流がコア及び外側面に印加されると、引力が生じ、外側面はコアの方へと引きつけられる。その結果、挟持されたシリコーン物質は、伸長される形で移動し、材料は所定方向に「増大」する。

図１１Ａ及び１１Ｂは、導電性外側面１１０２及び導電性コア１１０４を有するＥＡＰのリボン１１００を示す図である。非活性状態では、リボン１１００は長さ１１０６を持つ。しかし、活性状態では、図１１Ｂに示されているように、リボンは伸長し、長さ１１０８と同等の長さを持つ。リボン１１００は、様々な様態で形成することができる。例えば、複数の材料を用いた押し出しが考えられる。

図１１Ａ及び図１１Ｂと同様に、図１２Ａ及び図１２Ｂは、ＥＡＰ構造を示す図であり、ここではシリンダ１２００である。シリンダ１２００は、外側面１２０２及び内側コア１２０４から成り、非活性状態では長さ１２０６を持つ。しかし、活性時には、図１２Ｂに示されているように、シリンダ１２００の長さは長さ１２０８にまで拡張する。

リボン１１００及びリンダ１２００は、自動車内装用部品、自動靴紐通し及び触覚フィードバック装置等に用いることができると考えられる。また、ＥＡＰが利用された１又は複数の側面においては、約３０％の伸長が可能であると考えられる。

図１３は、本発明のいくつかの側面に従った、刺激が付与されると、間隙が塞がれる形状変化構造１３００を示す図である。構造１３００は、２つの主要な構造から成る。第一構造は、非反応性フレーム構造１３０２である。第二構造は、反応性フレーム構造１３０４である。刺激が付与されると、反応性フレーム構造は拡張する。反応性フレーム構造が拡張すると、第一フレーム構造１３０２及び第二フレーム構造１３０４の間隙１３１０が塞がれる。例示的な側面において、第二フレーム構造１３０４は、ＥＡＰ部分１３０８及び導電性リンク部分１３０６から形成されている。導電性リンク部分１３０６は、２つのＥＡＰ部分１３０８間の電流の流れを促進する。また、第一フレーム構造１３０２及び第二フレーム構造１３０４はそれぞれＳＭＰから形成されていることも考えられる。

図１４は、本発明のいくつかの側面に従った、膨張構造を形成する形状材料１４００の平面図である。平面材料１４００は、ベース材料１４０２を用いて形成され、ベース材料１４０２の第一面にはＳＭＰ部材１４０４が、逆側の面にはＳＭＰ部材１４０６が塗布されている。言い換えれば、ＳＭＰ部材１４０４は、ベース材料１４０２の上部面に印刷又はそうでなければ塗布され、ＳＭＰ部材１４０６は、ベース材料１４０２の下部面に印刷又はそうでなければ塗布されている。図１５に示されているように、ＳＭＰ部材１４０４は、第一方向へ（対向するＳＭＰ部材１４０６から離れる形で）延びるようにプログラムされ、ＳＭＰ部材１４０６は、第二方向へ（対向するＳＭＰ部材１４０４から離れる形で）プログラムされている。

図１５は、本発明のいくつかの側面に従った、第一方向へ延びるＳＭＰ部材１４０４と、それとは逆方向に延びるＳＭＰ部材１４０６とを示す斜視図である。この構成により、１又は複数の刺激に対して反応性のある、次元を持つ布地が形成される。ＳＭＰ材料について説明したが、ＳＭＰ部材１４０４及び／又はＳＭＰ部材１４０６は、追加的又は代替的に、磁気に対して応答する材料であってもよい。ＳＭＰ部材１４０４、１４０６の別の構成、形状、サイズ及びプログラム形状も考えられる。

先述したように、図１５に示されている次元を持つ布地を得るためには、ＳＭＰ部材１４０４、１４０６が結合された形で含まれた布地を、金型に挿入する。金型は、適切な上向き又は下向きの形状がＳＭＰ部材と係合するように、ＳＭＰ部材１４０４、１４０６の位置決めにアラインされている。位置決めされると、金型自体又は外部ソースから適切な（例えば、熱又は光といった）エネルギーが加えられ、それにより、ＳＭＰ部材１４０４、１４０６は、金型の形状へとプログラムされると考えられる。

図１６乃至１９Ｂは、本発明のいくつかの側面に従った、形状記憶材料を利用して、物品に組み込まれた通気孔構造を開閉する反射通気孔の概念を示す図である。具体的には、図１６は、ジャケット１６００といった物品を示す図であり、ここでは、反射通気孔１６０２が後側肩部に組み込まれている。熱エネルギー又は湿気といった刺激により、反射通気孔１６０２は、１又は複数のアパーチャ１６０４を開閉してそれを露出又は遮蔽する。反射通気孔１６０２がアパーチャ１６０４を露出すると、ジャケット１６００の第一面から逆側の第二面へと空気が流れる。他の慣習的な通気方法と同様に、空気流の流れは、物品内部の温度規制を容易にする。また、反射通気孔１６０２は、雨といった湿気に応答するものとすることも考えられる。この場合は、雨の存在下で通気孔を閉じることができる。反射通気孔１６０２を閉じると、アパーチャ１６０４を外部の湿気から保護し、湿気のジャケット１６００内部への侵入を制限することができる。ジャケット１６００について説明したが、反射通気孔は、任意の物品に組み込むことができると考えられる。

図１７は、本発明のいくつかの側面に従った、通気孔アセンブリ１７００を示す図である。例示的な側面において、通気孔アセンブリ１７００は、上述した図１６のジャケット１６００に組み込むことができる。通気孔１７００は、本体部分１７０２を有する。本体部分１７０２は、熱伝達材料とすることができ、これにより、熱及び／又は圧力を用いて通気孔１７００を物品に接合することができる。本体部分１７０２の物品への接合は、ＳＭＰ材料に所望形状を学習させるために十分な温度で行うことができると考えられる。

通気孔１７００はさらに、複数のＳＭＰヒンジ部分１７０４を有する。ヒンジ部分１７０４は、折り線１７１４、１７１６に位置する。折り線は、通気部分１７１０をフランジ部分１７０８、１７１２から分離する。刺激により活性されると、それぞれのヒンジ部分１７０４が折り目の付いた重複状態（例えば、折り畳まれた状態）から共通の平面状態（例えば、水平状態）に遷移し、それにより、通気部分１７１０は通気のために外的環境に晒される。

図１８は、本発明のいくつかの側面に従った、物品に組み込まれた通気孔１８００の開状態を示す図である。通気孔１８００は、図１７を参照しながら先述したような本体部分１７０２、ヒンジ部分１７０４、フランジ部分１７０８、１７１２及び通気孔部分１７１０を有する。本斜視図において、通気孔アセンブリは、物品の一部１８０２に連結されている。この一部１８０２とは、服のパネルであると考えられるが、任意の物品の一部とすることができる。通気孔アセンブリが開くことで、上記一部１８０２の第一面から別の面へと空気の流れの量を増加させることができる。図示されていないが、通気孔部分１７１０内のアパーチャとアラインするように、複数のアパーチャを上記一部１８０２全体に延設することも考えられる。

図１９Ａは、本発明のいくつかの側面に従った、通気孔アセンブリ１９０２を、閉位置において示す図である。この簡略化された側方視点において、通気孔アセンブリは、ヒンジ部分により折り目の付いた形で閉じられ、フランジ部分及びその結合部分１８０２は通気孔部分と重なり合う。図１９Ｂは、一連の通気孔アセンブリ１９０２のスタックを示す図であり、本図は、２以上の通気孔アセンブリを同時に利用して、所望の透過性（例えば、空気及び／又は湿気の流れ）が実現可能であることを示している。

次元構造

動的材料を利用して、１又は複数の刺激に応答する（例えば、図１乃至９及び１３乃至１４に示されている）次元構造を形成することができる。次元構造とは、空気及び／又は湿気の流れに変化をもたらすために効果的な容量を形成するものであり得る。例えば、動的材料を用いて、物品のロフト（すなわち、遮断性能）を熱エネルギーにより変化させることができる。本例では、物品（例えば、シャツ、ズボン、肌着及び上着）の着用者の体温が、活動の増加（例えば、競技活動への参加）により上昇し始めると、物品は、着用者から発せられる熱エネルギーに反応する動的材料の機械的応答に基づいて、その１又は複数の部分において遮断性能を抑制すると考えられる。同様に、外的熱エネルギー（又はその他の刺激）が変化すると、物品はそうした変化に適応する（例えば、周囲温度が低下すると、動的材料は物品のロフトを増大させて、遮断率を増加させる）と考えられる。本明細書には、次元構造のさらなる例が記載されているが、本明細書中に記載のそうした側面及びこれらの派生物もやはり、動的材料が組み込まれた動的次元材料を実現するために考えられる実施形態にすぎないと考えられる。

次元構造は、膨張構造を組み込む及び／又は変形させることができ、それにより、１又は複数の所望の特性が得られる。膨張構造は、負のポアソン比を持つ構造である。構造が負のポアソン比を持つ場合、構造の縦軸における正の歪みが生じると、同様に正の横歪みが材料に生じる（すなわち、断面積が増加する）。言い換えれば、膨張構造のサイズは、加えられた伸張力に対して垂直方向に増加する。これは、正のポアソン比を有する材料が、縦方向に伸張された場合に、断面方向に細くなるのとは逆である。本明細書中に記載の次元構造のいくつかは、動的材料の特有の形状及び方向により、負のポアソン比を持つ。動的材料のみ又は下地のキャリア材料との組み合わせから形成される膨張構造は、動的材料を縦方向に拡張又は収縮させることができ、それにより、物品には垂直方向に同様の拡張／収縮が生じる。例えば、動的材料が物品の第一方向に拡張すると、物品も同様に、第一方向に対して垂直な少なくとも１又は複数の方向（例えば、幅又は厚み）において拡張することができる。ここでは膨張構造について説明及び図示されているが、本発明の側面は膨張構造に限定されるわけではない。本発明のいくつかの側面においては、正のポアソン比を有する構造を実施することも考えられる。

膨張構造の概念は、自然な湾曲及び着用者といった有機体に沿った形状を形成すると同時に、構造的側面を維持することが可能な物品の実現を可能にする。例えば、着用者の関節部（例えば、膝、肩及び肘）は様々な方向的及び位置的な変化を受けるため、構造的側面が維持されつつも身体にぴったりと合う形状構造が所望されている。構造的側面とは、着用者の身体からの浮き具合の調整、ロフトの生成又はその他の熱調節機能の生成といった変化を容易にし得るものである。また、「次元」については、Ｚ方向の変化を実現することとして後に説明するが、例示的な側面において、膨張構造は、負のポアソン比を持つ場合に、材料の少なくともＸ方向及びＹ方向に動作するものと考えられる。

図２０は、本発明のいくつかの側面に従った、キャリア材料２００１上の、形状付け及び方向付けられた動的材料部分の例示的な膨張構造２０００を示す図である。上述したように、動的材料は、形状記憶ポリマー（例えば、ＳＭＰ及びバイアス材料の複合体）とすることができる。本例では、動的材料の共通の構造は、キャリア材料２００１の特定パターンに方向付けられている。例えば、円形部分２００２を中心として、部分２００４、２００６、２００８から成る径方向パターンが、円形部分２００２に対して相対的に第一方向に方向付けられ、部分２１０、２１２、２１４から成る径方向パターンが円形部分２００２に対して相対的に第二方向に方向付けられていることが特定される。部分２００４、２００６、２００８は、円形部分２００２に対して小さな方向付け（部分）、部分２０１０、２０１２、２０１４は、円形部分２００２に対して大きな方向付け（部分）と呼称する。大きな方向付けとは、２辺のそれぞれの屈折点の間に延在する部分の二等分線から延びる長手方向の長さに由来する。言い換えれば、小さな方向付け部分とは、円形部分２００２に近接する部分の先端が短いものである。ここで、先端が短いとは、この小さな方向付け部分の最大幅の中心から当該部分の長手方向軸の終端部まで延びる垂直線に基づいて規定されるものである。言い換えれば、大きな方向付け部分とは、当該部分の最大幅の中心から長手方向軸の終端部まで延びる垂直線に基づいて測定された長さが大きいものである。

膨張構造２０００は、円形部分２００２を中心として、交互に配された一連の大きな方向付け部分及び小さな方向付け部分を有する。図２０には円形部分２０が図示されているが、これは本例での例示のためのものにすぎない。図２１乃至２４で後述するが、膨張構造２０００は、部分２００４、２００６、２００８、２０１０、２０１２、２０１４を有し、下地のキャリア材料２００１に次元変化を生じさせ、図２０に示されているＸ−Ｙ面に対してＺ方向の次元材料とすることができる。Ｚ方向の変化を用いて、結合先の物品の断熱値に変化をもたらすことができ、温度が低下すれば断熱性能を向上させ、温度が上昇すれば断熱性能を低下させることができる。

図２１は、図２０で説明した膨張構造２０００と同様のパターンに対して位置決め線を有する膨張構造２１００を示す図である。本図には、本発明のいくつかの側面に従った、刺激により所望のＺ方向の変化を生じさせるための複数の部分の相対的な方向及び配置が示されている。

例えば、点２１０２を中心として径方向に方向付けられた複数の部分の長手方向軸は、点２１０２で交差する。ある部分２１１４について、例示的な長手方向軸２１１２が図示されている。さらに、部分２１１４の最大幅の中心に延びた、長手方向軸２１１２に対して垂直なセグメント２１１０が図示されている。図２０で説明したように、これら部分の小さな方向付け及び大きな方向付けは、セグメント２１１０から部分２１１４の終端部までの長手方向軸に沿った長さに基づいて規定されている。点２１０４は、長手方向軸２１１２とセグメント２１１０との交差点において規定されている。点２１０４は、頂点であるとも言える。本例では、大きな方向付け部分それぞれのこうした点を頂点として結ぶと正三角形が形成されるためである。例えば、頂点２１０４、２１０６は、セグメント２１０８により結合されている。セグメント２１０８は、正三角形の一辺を形成し、複数の部分間の機能的パターンを部分的に規定している。

２つの頂点の間に延びるセグメントはさらに、小さな方向付け部分の最大幅を規定するセグメント線を決定している。したがって、三角形の各辺を成すセグメントは、共通の中心点を中心として径方向に方向付けられた小さな方向付け部分の長手方向軸に直交する。三角形の一辺を成すセグメントのそうした交差点は、部分２１１８の長手方向軸と点２１２０で交差するセグメント２１１６により例示されている。セグメント２１１６は、部分２１１８全体に延びており、部分２１１８の最大幅を定めるものである。図２２で詳細に後述するが、ヒンジ機能を形成し、次元変化を生じさせ、結果として生じる構造に膨張性を与えることができるのは、こうした三角形の一辺を成すセグメントの中間点、例えば、点２１２０である。

図２１に示されている様々な点及び線セグメントは、本発明のいくつかの側面を実現するために規定された特有の方向及びパターンを例示するためのものにすぎないことを理解されたい。これらの点及び線セグメントは、実際の物品では目視不可能だが、ここでは、様々な部分同士の特有の関係の理解を助けるために示されているにすぎない。

図２２は、本発明のいくつかの側面に従った、例示的な関係三角形２２００を示す図である。関係三角形２２００には、膨張構造の部分間の関係が、第一状態２２０４における関係は実線で、第二状態２２０６における関係は点線で示されていると考えられる。例示的な側面において、こうした関係三角形は、図２０、２１及び２３乃至２７に示されている複数の部分で実現され得る。例示的な側面において、関係三角形の第一状態２２０４は、下地物のＺ方向の次元を、Ｚ方向の大きな次元を有し得る第二状態に比べて最小限とすることができる。

関係三角形の第一状態２２０４から第二状態２２０６への変化は、関係三角形の頂点及び中間点に位置する動的材料部分に依るものと考えられる。例えば、動的材料は、（例えば、図３１及び３６で後述する）次元を持つ形状を形成することができる。こうした形状は、複雑な空間曲線に基づくものであり、こうした空間曲線は、さもなければ略平面材料であっただろう材料から構造要素を形成する。

関係三角形２２０４の第一状態は、実線で示されている。例えば、２つの頂点２２１４、２２１６間にはセグメントが延在し、このセグメントは、中間点２２１２で第一セグメント部分２２０８及び第二セグメント部分２２１０に分割されている。第一状態では、これらセグメント部分２２０８、２２１０は略平行関係にあり、頂点２２１４、２２１６間に、一見して直線状のセグメントを形成している。本例では、第一状態２２０４及び第二状態２２０６は、共通の中心点２２０２を有する。

点線で示されている第二状態２２０６では、頂点及び中間点に位置する動的材料の形状変化により、関係三角形が歪み、頂点及び中間点に別の空間的関係が生じる。例えば、第二状態の頂点２２１５は、第一状態の頂点２２１４に対応している。第二状態の中間点２２１３及び頂点２２１７はそれぞれ、中間点２２１２及び頂点２２１６に対応している。セグメント２２１１は、頂点２２１５及び中間点２２１３の間に延び、セグメント２２０９は、頂点２２１７及び中間点２２１３の間に延びている。セグメント２２１及びセグメント２２０９は略平行関係にはなく、したがって、頂点２２１５、２２１７間に、直線状のセグメントを形成してはいない。第一状態２２０４の関係三角形及び第二状態２２０６の関係三角形により示されている頂点及び中間点のこうした位置変化こそが、動的材料の変化時に生じるものである。

図２３は、本発明のいくつかの側面に従った、動的材料部分及びキャリア材料から形成された膨張構造２３００を、次元を持つ状態（例えば、図２２の第二状態）において示す図である。本例の動的材料は、セグメント２３０６及びセグメント２３０８が中間点２３０４で平行関係から逸脱するようにして、動的材料部分同士の例示的な関係三角形の大きさを変化させることが可能な形状である。こうした次元を持つ状態は、中心点２３０２から延びる軸方向要素により部分的に規定された形成面を示す図２４にさらに図示されている。

図２４は、本発明のいくつかの側面に従った、図２０、２１及び２３で説明した構造と同様の膨張構造２４００を、次元を持つ状態において示す図である。本例では、Ｚ方向の次元は、負の方向、すなわち、図２４の透視平面から離れる方向へ延びるものである。言い換えれば、図２４で形成される次元は、図２４が表されている面の中（例えば、下方）に延びるものである。ただし、次元は、追加的又は代替的に、上方に延びることも考えられる。

図２４は、本発明のいくつかの側面に従った、物品の布地又はその他の部分といったキャリア材料に配された、非平面配向の多数の動的材料部分、例えば、部分２４０２を示す図である。動的材料部分は、図３１乃至３６で詳細に後述するように、複雑な湾曲（例えば、交差した凹状湾曲及び凸状湾曲）を形成することができる。図示されているように、小さな方向付け部分と大きな方向付け部分とが交差して、先述したような関係三角形が形成される。例えば、図示されている状態では、セグメント２２０４及びセグメント２２０６は、中間点２４０８から分岐しているため、平行関係にはない。また、動的部分の形状が平面状態から遠ざかるように変化すると、中間点２４０８は、関係三角形の別の中間点、例えば、中間点２４１０に近づくことができる。例示的な側面において、中間点のこうした収束は、関係三角形のその位置において、物品をＺ方向に最大限変化させることにつながる。動的材料形状のこうした変化により、物品の主面からＺ方向に延びる多面的（例えば、６面）の容量が形成される。理解されるように、図２１乃至２４には角張った面が示されているが、図３４乃至３６で後述するように、丸みのある特徴も実施することができる。

図２１及び図２４を再び参照する。図２１には、膨張構造の第一状態が、図２４には、膨張構造の第二状態が示されている。例示的な側面において、膨張構造の第一状態は、膨張構造の第二状態よりも、温暖な環境又は着用者の身体温度が高いレベルの場合に適していると考えられる。例えば、服といった物品は、次元が小さい状態の方が熱を伝達し易いため、冷却効果が高い。膨張構造の第一状態は、図２４の第二状態に比べて次元が小さい状態である。言い換えれば、例示的な側面において、図２４の第二状態では、図２１の第一状態よりも高い断熱性が得られると考えられる。

図２５は、本発明のいくつかの側面に従った、キャリア材料２５０１及び複数の動的材料部分から形成された別の膨張構造２５００を示す図である。動的材料部分間に延びる実線がここでも示されているが、これらは、動的材料部分間の方向及び形状関係を明示するためのものである。これらの実線は、例示のためのものにすぎず、本発明の例示的な側面において、キャリア材料２５０１に形成するためのものではない。

大きな方向付け形状及び小さな方向付け形状を有する図２１乃至２４の動的材料部分と異なり、膨張構造２５００の動的材料部分は本質的に均一である。大きな方向付け及び小さな方向付けを有する特徴は、いくつかの側面において有利な構造であるが、均一性は、いくつかの側面において製造性の利点を提供すると考えられる。ただし、本発明のいくつかの側面においては、少なくとも一方又は他方を物品の１又は複数の特定の箇所に用いた構成が想定される。

膨張構造２５００は、関係三角形の頂点及び中間点に配された動的材料部分を用いて構成されている。例えば、部分２５０６、２５１０、２５１４が、基準点２５０２を中心とする関係三角形の頂点に配されている。留意すべき点として、膨張構造に負のポアソン比を持たせるように、共通の関係三角形の頂点を形成する動的材料部分は、別の関係三角形の中間点も同時に形成している。言い換えれば、例示的な側面において、関係三角形の頂点を形成する動的材料部分の活性部分は、別の関係三角形の頂点と交差することはない。点２５０２を中心とする関係三角形の中間点には、部分２５１２、２５０４、２５０８がある。

図２６は、本発明のいくつかの側面に従った、図２５で説明した動的材料のパターンと同様のパターンを有する膨張構造２６００の次元斜視図である。具体的には、次元を持たない状態の膨張材料が含まれる面から正のＺ方向に延びる中心点２６０２が示されている。図示されているように、動的材料部分２６０４は、頂点２６０６にクリンプ点を有する複雑な形状を形成する。図３１乃至３３で後述するように、こうした複雑な形状は、結合点（例えば、クリンプ点）を形成する、逆方向の２つの歪曲の交差に基づくものである。

図２７は、本発明のいくつかの側面に従った、図２５で説明した動的材料のパターンと同様のパターンを有する膨張構造２７００を、図２６で説明した面とは逆側の面から見た次元斜視図である。そのため、図示された関係三角形２７０６は、（中間点が収束している状態のため、六面体である）例示的な関係三角形の中心点２７０４の負のＺ方向における次元歪曲を表している。キャリア材料２７０２の逆側の面において動的材料が生じさせる中心点の歪曲は、この材料に次元構造を形成する。

図２１乃至２７には、関係三角形配置の頂点及び中間点に配され、したがって、複雑な形状（例えば、クリンピング）を利用して構造的側面を実現する動的材料部分が示されている。一方、図２８乃至３０には、実質的には単純な湾曲／連結点を利用して構造的側面を実現する動的材料の機械的特性を変形させた膨張構造が示されている。言い換えれば、図２８乃至３０の動的材料は、図２１乃至２７に示されているように隣接する関係三角形間に延びるのではなく、相対的関係三角形（例えば、動的材料が配された関係三角形）を実質的に可動結合する。

図２８は、本発明のいくつかの側面に従った、単純な屈曲を形成する動的材料を有する膨張構造２８００の例示的パターンを示す図である。例えば、例示的な関係三角形は、例示的な中心点２８１０を中心として、キャリア材料２８０２上に配された動的材料部分２８０４、２８０６、２８０８を含む形で形成することができる。図２１乃至３０の関係三角形の相対的配置と全体的には類似しているが、上述したように、動的材料を用いて生じた面及び次元側面の部分同士が可動結合される点が異なる。

図２９は、本発明のいくつかの側面に従った、図２８の膨張構造を、部分的に次元を持つ状態２９００において示す図である。中心点２９１０を有し、そこから動的材料部分２９１２、２９１４、２９１６が径方向に延びた関係三角形が例示されている。例示的な側面において、動的材料部分はそれぞれ、関係三角形の頂点から例示的な中心点２９１０に延びた屈曲軸を中心としている。また、本例では、動的材料部分は、これらが成す関係三角形内に配されている（又は部分的に規定されている）。

これらの動的材料部分は、長手方向軸の下方に延びる線を中心として屈曲し、この屈曲作用により、逆側の部分を収束させることができると考えられる。動的材料は、キャリア材料に付着又はそうでなければ連結／形成されているため、キャリア材料も、そうした歪曲軸で屈曲し、次元構造を形成する。

図３０は、本発明のいくつかの側面に従った、図２８の膨張構造を、次元を持つ状態３０００において示す図である。図３０では、動的材料部分（例えば、動的材料部分３００６）の相互作用により、中心点３００２を中心とする関係三角形の中間点で動的材料を用いる必要なく生じさせることができる歪曲の中間点２００４が示されている。例えば、関係三角形の頂点にある動的材料部分と、それに隣接する関係三角形の頂点にある動的材料部分とが相互作用して、中間点での歪曲を生じさせる。

図３１は、本発明のいくつかの側面に従った、例示的な動的材料部分３０００を示す図である。先述したように、あるいは図３７Ａ乃至３７Ｄを参照しながら後述するように、動的材料は、下地のキャリア材料に対して組み込み、塗布、連結又はそうでなければ物理的協働状態にあり、刺激によりキャリア材料の次元変化を生じさせることができる。先述したように、キャリア材料は、物品の一部を形成する任意のタイプの材料とすることができる。例えば、キャリア材料は、物品の一部を形成する編み材料、織り材料、押出材料、不織材料又はその他の柔軟性材料とすることができる。

動的材料部分３０００は全体として、露出した上部面３１０２を有する矩形部分として示されている。ただし、先述したように、動的材料部分は、任意の形状（例えば、円形、楕円形、正方形、長方形、五角形、六角形及び有機的形状）とすることができると考えられる。複雑な構造を理解し易くするために、図３１（及び後述する図３４）では、矩形形状が示されている。

図示されているように、動的材料部分３０００は、動的材料部分３０００の長さに沿って延びる長手方向軸３１０４を有する。先述したように、例示的な側面において、長手方向軸３１０４は、関係三角形から延びる線セグメント及び関係三角形の中心点とアラインする（又はこれらを形成する）ことができると考えられる。後述する図３２及び３３に示されているように、長手方向軸は、動的材料部分３０００が正の方向及び負の方向の両方に可動結合されている部分に当たる線である。こうした正の方向及び負の方向の相互作用こそが、共通軸に沿って可動結合され、動的材料部分３０００に次元変化を生じさせ、それにより、長手方向軸３１０４と、第一遷移線３１０６と、第二遷移線３１０８との交差点における頂点（クリンプ点）を形成するものである。

動的材料部分３０００は、遷移線３１０６、３１０８で、長手方向軸３１０４に沿って負の可動結合から正の可動結合に遷移する。また、遷移線３１０６、３１０８は、例示的な膨張構造の関係三角形の辺にアライン（又は規定）されている。「関係三角形」との語は、ここでは、動的材料部分間の形状関係及びこれらの可動結合位置を示すものとして用いられるが、例示的な側面においては、任意の形状パターンを動的材料部分３０００の１又は複数の可動結合位置にアラインさせることができると考えられる。例示的な側面において、遷移線３１０６と長手方向軸３１０４とが成す角度は、遷移線３１０８と長手方向軸３１０４とが成す角度と対称である。例示的な側面において、面３１１４（及び面３１１６）において遷移線と長手方向軸とが成す角度は、２２．５度〜３７．５度である。したがって、遷移線３１０６と遷移線３１０８とが成す角度は、４５度〜７５である。例示的な側面において、遷移線３１０６と遷移線３１０８とが成す角度は、６０度である。例示的な側面においては、その他の関係形状も考えられるため、７５度超及び４５度未満のその他の角度も可能である。

動的材料部分３０００は、長手方向軸３１０４及び遷移線３１０６、３１０８の間に少なくとも４面を形成する。こうした面は、参照符号３１１０、３１１２、３１１６、３１１４で示されている。面３１１０、３１１２は、（図３２に示されているような）「Ｖ字状」構造を形成し、面３１１６、３１１４は、（図３３に示されているような）上下逆さまにした「Ｖ字状」構造を形成する。例示的な側面において、動的材料部分３０００の方向が、結果として得られる次元構造に影響を及ぼす。例えば、先述した図２０の大きな方向付け部分（例えば、部分２００４、２００６、２００８）は、図２０の円形部分２００２に近接して方向付けられた面３１１０、３１１２を有し得る。例えば、先述した図２０の小さな方向付け部分は、図２０の円形部分２００２に近接して方向付けられた面３１１６、３１１４を有し得る。言い換えれば、面３１１６、３１１４は、関係三角形の頂点を形成し、面３１１０、３１１２は、関係三角形の中間点に沿って配置される。

図３２は、本発明のいくつかの側面に従った、切り取り線３２−３２に沿った動的材料部分３０００の断面図である。図示された動的材料部分３０００は、上部面３１０２及び下部面３２０４を有する。また、長手方向軸３１０４から延びた面３１１４、３１１６も図示されている。

図３３は、本発明のいくつかの側面に従った、切り取り線３３−３３に沿った動的材料部分３０００の断面図である。図示された動的材料部分３０００は、上部面３１０２及び下部面３２０４を有する。また、長手方向軸３１０４から延びた面３１１４、３１１６も図示されている。

上述した図３１と同様に、図３４は、本発明のいくつかの側面に従った、動的材料部分３４００を示す図である。具体的には、動的材料部分３４００は、凸状湾曲及び凹状湾曲に基づくものであり、これらが（そうした複雑な形状による）複雑な湾曲を形成することにより、次元が形成された構造形状が得られる。例えば、本例では、図３６で後述するように、遷移アーク３４０８及び遷移アーク３４０６の上方に形成された面３４１０、３４１２はそれぞれ、凸状である。また、本例では、図３５で後述するように、遷移アーク３４０８及び遷移アーク３４０６の下方に形成された面３４１６、３４１４はそれぞれ、凹状である。

遷移アーク３４０６、３４０８の径は、動的材料部分の関係形状に応じて変化させることができる。図３１を参照しながら説明したように、長手方向軸３４０４に対する遷移線の角度は変化させることができ、同様に、遷移アークを規定する径も変化させることができる。それにより、複数の動的材料部分を共に用いて、所望の構造及びそれにより生じる次元を実現することができる。

図３５は、本発明のいくつかの側面に従った、切り取り線３５−３５に沿った動的材料部分３４００の断面図である。面３４１４、３４１６は、凹状湾曲構造として図示されている。

図３６は、本発明のいくつかの側面に従った、切り取り線３６−３６に沿った動的材料部分３４００の断面図である。面３４１０、３４１２は、凸状湾曲構造として図示されている。

したがって、例示的な側面において、動的材料に複雑な湾曲／屈曲を生じさせて構造要素を形成することができると考えられる。複雑な湾曲／屈曲の例については、少なくとも図２０及び図２５を参照しながら説明した。例示的な側面においてはさらに、動的材料に単純な湾曲／屈曲を生じさせることができると考えられる。単純な湾曲／屈曲の例については、少なくとも図２８を参照しながら説明した。また、単純な及び／又は複雑な湾曲／屈曲の任意の組み合わせを単一の物品に用いて、動的材料に所望の次元変化を生じさせることもできると考えられる。

以上より、シャツ、半ズボン、ズボン、上着（例えば、コート、雪用パンツ及び雨用スーツ）又はその他の着用衣服といった服を、動的材料から下地のキャリア材料に加えられた力に基づいて形状変化させることが可能な膨張構造を有するように形成することができると考えられる。これは、人間といった結合されていない供給者により加えられた力とは対照的である。動的材料は服に組み込まれていると考えられるため、動的材料が組み込まれたキャリア材料は、例えば、典型的には服に用いられるもののように、本質的に柔軟性があると考えられる。キャリア材料には、多数の動的材料部分が配されている。例えば、動的材料部分は、共通の点を中心として径方向に方向付けることができると考えられる。本例では、動的材料部分により、複雑な形状（例えば、クリンプ点を形成する複雑な屈曲及びクリンプアークを形成する複雑な湾曲）が形成されると考えられる。動的材料が熱エネルギーといった刺激を感受すると、キャリア材料及び動的材料により形成された膨張構造は、第一厚みから第二厚みへと変化する。構造の「厚み」とは、組み合わされた材料の厚みに限定されるわけではなく、動的材料の配列又は移動により形成される次元の大きさを表すことを理解されたい。言い換えれば、厚みは、次元のない状態において材料が位置する面と、次元を持つ状態において動的材料が形成する関係三角形の中心点とのオフセット差に基づいて測定される。すなわち、「厚み」は、膨張構造の部分のオフセットにより生じるロフト形成容量の大きさを表し得る。

次元を持つ製品を得るために動的材料が組み込まれた物品を製造する方法として、多数の様態が考えられる。例えば、動的材料を物品に組み込むことが考えられる。こうした組み込みの例として、動的材料の積層体のキャリア材料への付着、動的材料のキャリア材料への印刷及び／又は動的材料の繊維レベルでの組み込み（例えば、動的材料が注入された繊維を製造されたキャリア材料に挿入すること）が挙げられる。こうした組み込みは、物品の製造における任意の段階で行うことができる。例えば、組み込みは、後処理による組み込み、組み立て中又は物品材料の処理における任意の時点に行うことができる。また、動的材料は、二次元様態で組み込み、その後、三次元系形状を学習させることができると考えられる。また、動的材料は、二次元様態で挿入して、相対的に二次元である形状を学習させ、その後、三次元系様態に形成することができると考えられる。

こうした方法のさらなる工程は、１又は複数のバイアス部分を組み込む工程を含む。バイアス部分は、動的材料と同時に（又は共に）組み込むことができる。バイアス材料は、後で、例えば、学習工程中に組み込んでも、動的材料が１又は複数の学習工程に供された後に組み込んでもよい。また、バイアス材料は、印刷、接合、積層、繊維レベルの組み込み及び／又は機械的連結といった、動的材料について説明したような方法で組み込むことができる。

動的材料が組み込まれた物品の製造の例示的な側面における別の工程は、動的材料を第一形状にプログラムする工程を含む。こうしたプログラム化は、上述したように、材料を、その材料の閾値超の刺激に晒す工程を含み得る。例えば、動的材料が形状記憶ポリマーである場合、その材料のガラス転移温度超又はそれと同程度の温度の熱エネルギーを用いて、学習させることができる。

動的材料が組み込まれた物品の製造の例示的な側面におけるさらに別の工程は、動的材料を、第二形状から第一形状に変化させるのに十分な刺激に晒す工程を含む。本例では、第二形状は、次元を持ち、ロフト状の容量（例えば、第一形状よりも大きな厚み）を生じさせる形状とすることができる。熱エネルギーといった刺激が付与されると、動的材料は、第二形状から第一形状に変化する。例示的な側面において、第二形状から第一形状への変化を生じさせるこうした刺激の付与を用いて、第一形状が確実に意図どおりに学習されるようにすることができる。

透過性構造

本発明のいくつかの側面は、動的材料を利用して物品の透過性特性を変化させることを想定している。例えば、少なくとも図１０Ａ乃至１０Ｃ及び図１６乃至１９ｂを参照しながら説明したように、動的材料による物品の操作を通じて、通気性及び／又は透湿性を変化させることができると考えられる。なお、動的材料により物品の透過性を向上させるために考えられる別の概念は、以下の図３８乃至４２に示されている。

図３８は、本発明のいくつかの側面に従った、一連の動的材料セグメント３８００を示す図である。動的材料は、物品の一部を形成するキャリア材料に連結、形成、組み込み又はそうでなければ接続されたセグメントを形成する。セグメント３８０２といった動的材料セグメントは、刺激により、セグメント自体及びキャリア材料の結合部分を伸長させる。例えば、熱エネルギーの増加（例えば、物品の着用者の体温上昇）により、動的材料セグメントはその端部から端部まで伸張する。こうした長さの伸張は、動的材料における動的材料セグメントの長さに沿った１又は複数のジグザグセグメント間の角度の増加により実現することができる。

図３９は、本発明のいくつかの側面に従った、動的材料により作動される透過性構造３９００を、「閉」方向において示す図である。セグメント３９０６、３９０８といった一連の動的材料セグメントは、二層材料に結合されている。二層材料は、上部層材料３９０２及び下部層材料３９０４を有する。上部層３９０２及び下部層３９０４は、これらの層全体に延びる「えら」部分を形成する、逆方向だが対応する複数の半ひし形片を有する。上部層３９０２の半ひし形片と下部層３９０４の逆方向の半ひし形片とが入り組み合うことにより、これらのえら部分は、ひし形の外観を呈する。

後述する図で示されているように、動的材料セグメント３９０６、３９０８は、刺激（例えば、熱エネルギーの増加）により延長される。上部層３９０２の半ひし形片の幅が縮小されると、下部層３９０４は横に圧縮され、それにより、下部層３９０４のえらセグメントに上向きの「ひだ」が生じる。上部層３９０２は下部層３９０４の間に延びているため、上部層３９０２にも同様の作用が及ぼされる。こうした協働的なひだ作用により、気体及び湿気が通過するためのチャネルが形成される。

図４０は、本発明のいくつかの側面に従った、動的材料により作動する透過性構造４０００を、「開」配向において示す図である。図４０には動的材料セグメントは図示されていないが、動的材料セグメントが用いられていると考えられる。例示的な側面において、動的材料セグメントは、上部材料の上部面、下部材料の下部面及び／又は上部材料と下部材料との間に配することができる。

動的材料により作動する透過性構造４０００は、開状態、つまり、上部材料４００１の間に延びた下部材料に「ひだ」作用が生じた状態にある。例えば、下部材料は、第一えら部分の上部面４００２及び第一えら部分の下部面４００４を有する。第一えら部分はさらに、上部面部分４００３を有する上部材料４００１から形成されている。さらに、上部材料４００１の上部面部分４００６を有する第二えら部分が図示されている。第二えら部分はさらに、上部材料４００１の間に延びた、下部材料の上部面４０１０を有する下部材料から形成されている。この第二えら部分は、熱、空気及び湿気を動的材料により動作される透過性構造４０００に伝達するための開口を形成する。第二えら部分に形成された開口は、参照符号４００８で示されている。例示的な側面において、上部材料のえら部分は下部材料の間に延びているため、ひだ作用は、下部材料にも同様に生じる。

図４１は、本発明のいくつかの側面に従った、図４０の切り取り線４１−４１に沿った断面図である。上部材料４００１及び下部材料４１０２は、それぞれの層の半ひし形片から形成されるえら部分が入り組み合った状態で示されている。例えば、図示されているように、上部材料４００１の第一えら部分の上部面４００３は、下部材料４１０２のえら部分の下方に延びている。この第一えら部分の下部材料４１０２は、上部面４００２及び下部面４００４を有する。また、上部材料４００１を有する第二えら部分が、その上部面４００６が下部材料４１０２の下方に延びた状態で示されている。この開構造において、第二えら部分の下部面４１０２は、露出した上部面４０１０を有し、この上部面４０１０は、上部材料４００１の上方に延びている。第二えら部分の開口４００８は、動的材料の移動により第一えら部分及び第二えら部分が開くことにより形成され、そこから熱及び湿気が通過し易くすることができる。

図４２は、本発明のいくつかの側面に従った、動的材料により作動する透過性構造４２００を、開状態において示す図である。具体的には、動的材料部分により加えられる力の相対方向が示されており、空気が通過することができるチャネルの開口方向が図示されている。温度が上昇するほど加えられる力は大きくなり、その結果、えら構造による開口も大きくなる。そして、透過性が増加するほど、物品は多くの余剰熱を放出し、清涼感を与えることができる。これは、結果的には、ＳＭＰに付与されている熱エネルギーの刺激の低減にもつながり得る。したがって、動的材料及びキャリア材料は、自動調節式の受動的熱制御システムを形成していると考えられる。言い換えれば、着用者の身体の温度が上昇するほど、物品の透過性は向上する。同様に、着用者から放出される熱エネルギーが減少すると、物品の透過性も低下し、最終的には、第一材料及び第二材料は協働的な面一状態となり、えら部分に形成されたチャネルを効果的に閉じる。

以上のような側面に鑑みて、服（シャツ、半ズボン、ズボン、上着、帽子、手袋及び履物）は、本明細書中でキャリア材料として説明したタイプの材料といった第一材料部分を有し得る。第一材料は、上部面及び逆側の下部面、第一端部及び逆側の第二端部並びに第一側面及び逆側の第二側面を有する。透過性材料はさらに、第二材料部分からも形成されており、第二材料部分は、上部面及び逆側の下部面、第一端部及び逆側の第二端部並びに第一側面及び逆側の第二側面を有する。第一材料部分及び第二材料部分は、上下にアラインされている。

こうした例示的な透過性構造において、第一材料は、例えば、半ひし形のえらを形成する。同様に、第二材料もえらを有し、これは、第一材料のえらと逆方向だが対称的なものである。両方のえらを組み合わせると、これらは協働して、空気、熱及び／又は湿気を伝達することができる透過性チャネルを形成すると考えられる。ただし、単一のえらを実施して、所望の透過性の向上を実現することも考えられる。えらの形成は、材料の上部面及び下部面の間、かつ、第一側面から第二側面の方向に、屈折点が第二端部よりも第一端部に近接した形で延びるえらスリットにより形成することができる。第一材料のえらスリットにより第一材料のえらが形成される。こうしたえらスリットは、直線状又は湾曲状とすることができると考えられる。例えば、直線状のえらスリットの屈折点は、形成される半ひし形のえらの頂点であり得る。また、えらスリットは、湾曲していてもよく、この場合、その屈折点は湾曲の頂点であり得る。屈折点は通常、えらスリットの開始点よりも第一端部及び第二端部に近接している。

また、第一材料のえらと、対応するが逆方向の第二材料のえらとは、互いの材料の間を通るようにしてチャネル状構造を形成する。チャネル状構造では、次元形状の変化が生じた場合にチャネルが開き、透過性を向上させる。次元の変化は、第一材料及び第二材料又は少なくとも第一材料に連結された、形状記憶ポリマーといった動的材料を用いて実現することができる。動的材料に刺激が付与されると、動的材料から第一材料及び／又は第二材料の１又は複数の部分に圧縮力又は張力が加えられ、作用を受けた部分は伸長される。伸長力は、屈折点が伸長前に延びていた面から離れる形でＺ方向に延びるひだ作用を生じさせる。こうしたひだ作用は本質的に、えらが延びた又は形成された材料からのえらの立ち上がりを生じさせて、Ｚ方向の次元頂点を形成する。

本明細書には、例示的な側面による製造について記載されている。ただし、追加的又は別の工程を実施して製造することもできると考えられる。こうした方法は、物品に動的材料を組み込む工程を含むことができる。先述したように、組み込みの例として、印刷、接合、積層及び／又は繊維レベルの組み込みが挙げられる。方法はさらに、動的材料を第一形状にプログラムする工程を含むことができる。例示的な側面においては、動的材料をジグザグ状に形成し、それから直線状（例えば、真っ直ぐ）にプログラムすることができる。本例では、動的材料は熱に応答する形状記憶ポリマーであり、物品の着用者が熱を発すると動的材料は真っ直ぐになり、その結果、伸長力が生じて１又は複数のえらが開く。方法はさらに、えらを物品の第一材料に形成する工程及び／又はえらを物品の第二材料に形成する工程を含むことができる。それから、例示的な側面においては、えら部分を、逆方向のえらを形成するために用いられるえらスリットの間に延びるようにすることができる。

本明細書では、動的材料及び材料の組み立ての特定の実施形態について説明してきたが、別の機械的構造及び記載の機械的構造の変形例も考えられることを理解されたい。動的材料により物品の環境条件を制御し易くなるように、機械的構造の１又は複数の部分のサイズ、形状及び方向の変形例を考えることができる。したがって、具体的な側面を参照しながら構成についてここまで記載してきたが、記載の構成には、以下の特許請求の範囲により意図される保護範囲から逸脱することなく修正及び変形を加えることができる点を理解されたい。

Claims (20)

1. 膨張構造を有する服であって、柔軟性材料のキャリア材料と、前記キャリア材料に物理的に結合した複数の動的材料部分とを有し、前記キャリア材料及び前記複数の動的材料部分は、刺激に対して形状的に応答する膨張構造を形成し、前記膨張構造は、前記刺激により第一厚みから第二厚みに遷移することができることを特徴とする服。
2. 請求項１記載の服において、当該服は、シャツ、ズボン、半ズボン、上着、肌着、靴下、帽子及び手袋から成る群から選択されることを特徴とする服。
3. 請求項１記載の服において、前記キャリア材料は、織り材料、編み材料又は不織材料から形成されていることを特徴とする服。
4. 請求項１記載の服において、前記複数の動的材料部分は、形状記憶ポリマーであることを特徴とする服。
5. 請求項１記載の服において、当該服はさらに、バイアス材料を有することを特徴とする服。
6. 請求項５記載の服において、前記バイアス材料は、前記複数の動的材料部分に近接して配されていることを特徴とする服。
7. 請求項６記載の服において、前記膨張構造は、前記バイアス材料により加えられる力により第一形状状態となり、前記複数の動的材料部分により加えられる力により第二形状状態となることを特徴とする服。
8. 請求項１記載の服において、前記複数の動的材料部分は、第一刺激レベルでは、前記膨張構造の前記第一厚みを形成し、第二刺激レベルでは、前記膨張構造の前記第二厚みを形成することを特徴とする服。
9. 請求項８記載の服において、前記第一厚みは前記第二厚みよりも大きく、前記第一刺激レベルは前記第二刺激レベルよりも低い温度であることを特徴とする服。
10. 請求項１記載の服において、前記複数の動的材料部分は、前記キャリア材料に印刷、接合又は中に組み込まれた形で前記キャリア材料と物理的に結合されていることを特徴とする服。
11. 請求項１記載の服において、前記複数の動的材料部分の第一群は、前記キャリア材料の共通の点を中心として径方向に方向付けられていることを特徴とする服。
12. 請求項１記載の服において、前記複数の動的材料部分の大きな方向付け部分である第一群及び前記複数の小さな方向付け部分である第二群は、前記キャリア材料の共通の点を中心として径方向に方向付けられていることを特徴とする服。
13. 請求項１記載の服において、第一動的材料部分は、当該第一動的材料部分の共通の軸に沿って正の屈曲及び負の屈曲を有する複雑な形状を形成していることを特徴とする服。
14. 請求項１記載の服において、第一動的材料部分は、当該第一動的材料部分の共通の軸に沿って凹状湾曲及び凸状湾曲を有する複雑な形状を形成していることを特徴とする服。
15. 請求項１記載の服において、前記複数の動的材料部分の第一群は、前記キャリア材料に関係三角形の頂点を形成していることを特徴とする服。
16. 請求項１記載の服において、前記複数の動的材料部分の第一群は、平行方向にアラインされ、前記複数の動的材料部分の第二群は、平行方向にアラインされ、前記複数の動的材料部分の第一群と前記複数の動的材料部分の第二群は、約６０度の角度で交差していることを特徴とする服。
17. 請求項１記載の服において、前記複数の動的材料部分の少なくとも１つの動的材料部分は、前記キャリア材料の第一の次元部分の頂点及び前記キャリア材料の第二の次元部分の中間点を形成することを特徴とする服。
18. 動的材料により動作する物品を製造する方法であって、物品に動的材料を組み込む工程と、前記動的材料を第一形状にプログラムする工程と、前記動的材料を、第二形状から前記第一形状に変化させるのに十分な刺激に晒す工程とを含むことを特徴とする方法。
19. 請求項１８に記載の方法において、前記動的材料を組み込む工程を、二次元様態で行い、前記プログラムする工程を、三次元様態で行うことを特徴とする方法。
20. 請求項１８に記載の方法において、前記動的材料を組み込む工程を、三次元様態で行うことを特徴とする方法。