JP2018507006A - 繊維状材料を含む形状成形可能な装置 - Google Patents

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Abstract

繊維状材料を含む形状成形可能な装置である。この装置は、装置が所望の形状に成形可能である第１の状態と、装置が所望の形状を有して、第１の状態よりも実質的に成形しにくい第２の状態とを有する。この装置は、チャンバを画定する包被と、チャンバを周囲と流体連通するように配置されたポートと、チャンバ内に配置された繊維状材料と、を含むことができる。この繊維状材料は、この装置が第１の状態にあるときよりも第２の状態にあるときの方が、実質的に成形しにくいものとなり得る。

Description

本開示は、概して、所望の形状に成形された後、その所望の形状に保持される形状成形可能な装置、特に、繊維状材料からなる形状成形可能な装置に関するものである。
材料が所望の形状に形状成形可能である第１の（柔軟な）状態から、その所望の形状を保持又は固定することができる第２の（より剛性の高い）状態に変化し得る剛性を有する材料又はデバイスから、さまざまな用途が利益を受けることができる。
既存の形状成形可能なデバイスの中には、ガス不透過性包被の中で、通常は互いに対して自由に動くが、包被の内部圧力が周囲圧力よりも低下したときに、共に「詰まり」、相対運動に抵抗する離散した粒子（即ち、バルク媒体）を使用するものがある。このようなバルク媒体の詰まりは、乳幼児の医療拘束（米国特許第４，８８５，８１１号）から、四肢固定（米国特許第４，６５７，００３号）、手術中の患者の安定化（米国特許第６，３０８，３５３号）、ロボットエンドエフェクタ（米国特許出願公開第２０１０／００５４９０３号）に至るさまざまな製品で提議されている。バルク媒体の詰まりの１つの重大な欠点は、バルク媒体充填デバイスにはかなりの大きさが要求されることである。バルク媒体は、薄いシート状の用途には適していない。
他の既存のデバイス又はシステムは、薄いフォームファクタで曲げ剛性の変化を利用している。包被に材料のシートを置き、包被から空気を除去する（例えば、米国特許出願公開第２０１２／０３１０１２６号及びオウ（Ｏｕ）ら、「ｊａｍＳｈｅｅｔｓ：Ｔｈｉｎ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ ｗｉｔｈ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ Ｅｎａｂｌｅｄ ｂｙ Ｌａｙｅｒ Ｊａｍｍｉｎｇ」，ＴＥＩ’１４ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ８ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｔａｎｇｉｂｌｅ，Ｅｍｂｅｄｄｅｄ ａｎｄ Ｅｍｂｏｄｉｅｄ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ，ｐａｇｅｓ ６５−７２，Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ（ＡＣＭ），Ｆｅｂ ２０１４に記載されているように）ことによって、比較的薄い物品が、変化する曲げ剛性で達成され得る。それらは、高いヤング率（又は引張弾性率）を有するにもかかわらず、材料の複数の薄い層を互いに摺動させることによって、詰まっていない状態で小さい曲げ剛性を達成する。しかし、これらの個々の層は、各々詰まっていない状態でも高い全ヤング率を有し、平面内の１つ以上の軸において実質的に連続しているので、それらは、薄い物品の平面、即ち、主表面内で容易に伸展することができない。個々の層にはこの伸展性がないため、層の適合性もまた制限される。したがって、これらの層は、滑らかで連続的に任意の形状をとることによってではなく、しわを発生させることによって、複雑な形状をとることができる。これらのシステムの曲げ剛性は、複数の層が共に詰まり、高いヤング率の材料の単一の厚い層のようによりふるまうため、真空下で増加する可能性がある。
本開示は、概して、チャンバを画定する包被と、チャンバ内に配置されて、チャンバ内の圧力が周囲圧力より低下したときに、相対運動に抵抗するように互いに詰まったりロックしたりし得る繊維状材料と、を備える形状成形可能な装置に関するものである。いくつかの実施形態では、本開示の装置は、チャンバ内の繊維状材料に隣接して（例えば、繊維状材料に重なり合う関係で）配置される１枚以上の支持シートを更に含むことができる。例えば、この装置は、隣接する支持シート間に配置された繊維状材料を有する２枚以上の支持シートを備えることができる。支持シートを使用するいくつかの実施形態では、１枚以上の支持シートは、チャンバ内の圧力が周囲圧力よりも低下したときに、繊維状材料及び／又は１枚以上の追加のシート（使用される場合）と「ロック」するように構成されたロック用シートを含むか、又は部分的にそれから形成されてもよい。
ロック用シートは、本開示の装置で使用することができる支持シートの一例である。本開示のロック用シートは、各々、中実領域がロック用シートの主表面内で互いに対して移動することができるように中実領域と開口領域にパターン化され、ロック用シートが主表面内で伸展することを可能にし、これによって、ロック用シートの適合性（即ち、２つ以上の軸方向の）を増加することができる。中実領域は離散しており、隣接する中実領域から分離することができ、及び／又は、例えば、シートの主表面内の中実領域間の相対運動を可能にする経路又はブリッジ（例えば、長い経路及び／又は蛇行状の経路）を経由して、中実領域を隣接する中実領域に接続する（即ち、連続的に）ことができる。チャンバが真空状態にあるとき、ロック用シートは、装置の剛性又は硬さ（曲げ剛性（例えば、有効曲げ弾性率）、引張り剛性（例えば、有効引張弾性率）、及び押込み剛性（例えば、有効押込み弾性率）のうちの１つ以上）を高めるために、例えば繊維状材料を横切って又は繊維状材料を通して、及び／又は繊維状材料と共に詰まる可能性がある。
本開示のいくつかの態様は、形状成形可能な装置を提供するものであり、この装置は、所望の形状に成形可能である第１の状態と、装置が所望の形状を有していて、第１の状態よりも実質的に成形しにくい第２の状態と、を有する。この装置は、チャンバを画定する包被であって、ガス不透過性材料で形成された包被と、チャンバを周囲と流体連通するように配置されたポートと、を更に含むことができる。この装置は、チャンバ内に配置された繊維状材料を更に備えることができ、この繊維状材料は、装置が第１の状態にあるときよりも第２の状態にあるときの方が、実質的により成形しにくい。
本開示の他の特徴及び態様は、発明を実施するための形態及び添付図面を考慮することによって、明らかになるであろう。
繊維状材料を使用する、本開示の一実施形態に係る形状成形可能な装置の破断斜視図である。 繊維状材料及び連続的な中実領域を含むロック用シートを使用する、本開示の別の実施形態に係る形状成形可能な装置の破断斜視図である。 繊維状材料及び連続的な中実領域を含むロック用シートを使用する、本開示の別の実施形態に係る形状成形可能な装置の破断斜視図である。 第１の状態で示された、本開示の別の実施形態に係る形状成形可能な装置の斜視図である。 第２の状態で示された、図２Ａの形状成形可能な装置の斜視図である。 第１の状態で示された、本開示の別の実施形態に係る形状成形可能な装置の斜視図である。 第２の状態で示された、図３Ａの形状成形可能な装置の斜視図である。 千鳥状の構成で示された、図１Ｂ及び図１Ｃの２枚のロック用シートの平面図である。 図４の２枚のロック用シートの側面断面図であり、下側のロック用シートは高摩擦表面を含むものとして示されている。 繊維状材料及び連続した中実領域及び高摩擦表面を含むロック用シートを使用する、本開示の別の実施形態に係る形状成形可能な装置の概略断面図であり、本開示の一実施形態に従って、形状成形可能な装置を使用する方法を示す。 繊維状材料及び連続した中実領域及び高摩擦表面を含むロック用シートを使用する、本開示の別の実施形態に係る形状成形可能な装置の概略断面図であり、本開示の一実施形態に従って、形状成形可能な装置を使用する方法を示す。 繊維状材料及び連続した中実領域及び高摩擦表面を含むロック用シートを使用する、本開示の別の実施形態に係る形状成形可能な装置の概略断面図であり、本開示の一実施形態に従って、形状成形可能な装置を使用する方法を示す。 繊維状材料及び離散した中実領域を含むロック用シートを使用する、本開示の別の実施形態に係る形状成形可能な装置の破断斜視図である。 繊維状材料、並びに、離散した中実領域及び高摩擦表面を含むロック用シートを使用する、本開示の別の実施形態に係る形状成形可能な装置の概略断面図であり、本開示の一実施形態に従って、形状成形可能な装置を使用する方法を示す。 繊維状材料、並びに、離散した中実領域及び高摩擦表面を含むロック用シートを使用する、本開示の別の実施形態に係る形状成形可能な装置の概略断面図であり、本開示の一実施形態に従って、形状成形可能な装置を使用する方法を示す。 繊維状材料、並びに、離散した中実領域及び高摩擦表面を含むロック用シートを使用する、本開示の別の実施形態に係る形状成形可能な装置の概略断面図であり、本開示の一実施形態に従って、形状成形可能な装置を使用する方法を示す。 重なり合う離散した中実領域を含むロック用シートを使用する、本開示の別の実施形態に係る形状成形可能な装置の部分斜視図である。 図９Ａの形状成形可能な装置の概略部分断面図である。 本開示の一実施形態に係るロック用シートの離散した中実領域の斜視図である。 ２軸に沿って重なり合う図１０Ａの離散した中実領域を使用する、本開示の別の実施形態に係る形状成形可能な装置の部分斜視図である。 図１０Ｂの形状成形可能な装置の線１０Ｃ−１０Ｃに沿った部分断面斜視図である。 図１０Ｂの形状成形可能な装置の線１０Ｄ−１０Ｄに沿った部分断面斜視図である。 各々が、本開示の別の実施形態に係る連続した中実領域を含むロック用シートの上面図である。 各々が、本開示の別の実施形態に係る連続した中実領域を含むロック用シートの上面図である。 各々が、本開示の別の実施形態に係る連続した中実領域を含むロック用シートの上面図である。 各々が、本開示の別の実施形態に係る連続した中実領域を含むロック用シートの上面図である。 各々が、本開示の別の実施形態に係る連続した中実領域を含むロック用シートの上面図である。 各々が、本開示の別の実施形態に係る連続した中実領域を含むロック用シートの上面図である。 各々が、本開示の別の実施形態に係る連続した中実領域を含むロック用シートの上面図である。 各々が、本開示の別の実施形態に係る連続した中実領域を含むロック用シートの上面図である。 各々が、本開示の別の実施形態に係る連続した中実領域を含むロック用シートの上面図である。 各々が、本開示の別の実施形態に係る連続した中実領域を含むロック用シートの上面図である。 各々が、本開示の別の実施形態に係る連続した中実領域を含むロック用シートの上面図である。 各々が、本開示の別の実施形態に係る連続した中実領域を含むロック用シートの上面図である。 各々が、本開示の別の実施形態に係る連続した中実領域を含むロック用シートの上面図である。 各々が、本開示の別の実施形態に係る連続した中実領域を含むロック用シートの上面図である。 各々が、本開示の別の実施形態に係る連続した中実領域を含むロック用シートの上面図である。
本開示は、概して、内部チャンバを画定する包被と、チャンバ内に配置された繊維状材料と、を含む形状成形可能な装置に関する。上述したように、本開示の形状成形可能な装置は、チャンバ内に配置された１枚以上の支持シートを更に含むことができ、いくつかの実施形態では、１枚以上の支持シートは、ロック用シートを含むか、又はそれから部分的に形成することができる。
各ロック用シートは、中実領域の少なくともいくつかがシートの主表面内で互いに対して動くことができるように、中実領域及び開口領域（即ち、中実領域間の空隙又は空間）にパターン化することができる。この装置は成形可能であり、所望の三次元形状に変化することができる第１の状態を有する。装置は更に、第１の状態から、装置の三次元形状が実質的に固定された又は剛性のある（あるいは、第１の状態よりも少なくとも実質的に形成しにくいか、又はより剛性が高い）第２の状態に変化するように構成され、形状を所望の目的のために維持することができる。チャンバを排気して、チャンバ内の圧力を周囲圧力よりも低下させ、チャンバからガス（例えば、実質的にガスの全て）を除去することによって、装置を第１の状態から第２の状態に変化させることができる。この装置は、チャンバ内の減圧を解放し、チャンバを大気圧に戻すことを可能にすることによって、第２の状態から第１の状態に変化することができる。この装置は、真空源がコネクタ（例えば配管）を経由してポートに連結され得るように、チャンバと周囲との間の流体連通を提供する開口部又はポートを備えることができる。
本開示の形状成形可能な装置は、成形可能な状態から変形させることができる材料又は物品から利益を得ることができるさまざまな用途に使用することができ、所望の形状に成形した結果、剛性のある、又は成形不能な状態にすることができ、所望の形状を所望の期間の間、本質的にロックすることができる。係る用途の例としては、下記のものが挙げられるが、これらに限定されない。外科手術アクセスツールの収縮、組織又は臓器の収縮、患者の位置決め（例えば、処置、治療、手術などの間に患者を所望の位置に維持する）、包装（例えば、輸送中に物体を保持、分離及び／又は保護する）、家庭及びオフィス用の保管、整理、及び／又は陳列（例えば、モジュール式棚、引き出しセパレータなど）、運動抑止（例えば、四肢又は関節を固定するためのギプス）、他の好適な用途、又はそれらの組み合わせ、などである。
例えば、組織操作のために形状成形可能な装置を使用する方法は、共に２０１４年１２月１９日に出願された米国特許出願第６２／０９４２７９号及び同第６２／０９４３３６号に記載されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
いくつかの既存の形状成形可能なデバイスとは異なり、本開示の形状成形可能な装置のいくつかの実施形態は、それらの実質的にシート状の又は板状の構成により、実質的により少ない三次元空間、即ち、容積を占めるものである。いくつかの既存の形状成形可能なデバイスは、ビーズ又は他の微粒子又は「バルク」物体又は媒体で満たされる。本開示のシート状装置は、既存の「バルク」又は非シート状デバイスに存在する、下記のものを含むがこれらには限定されない、いくつかの欠点を克服することができる。（ｉ）バルク装置は、公称球形フォームファクタ及び比較的大きな断面積を有する所望の形状に適合する（例えば、物体の周囲を覆う又は形成する）ために、かなりの三次元寸法又は空間を必要とする。（ｉｉ）バルク装置は物体に小さな力しか印加することができない。（ｉｉｉ）バルク装置は圧縮力が最も大きい。（ｉｖ）バルク装置は、物体に大きな力を及ぼすことなく、所望の物体に容易に適合したり、所望の三次元形状をとったりすることはない。
定義
用語「１つの（a）」、「１つの（an）」、及び「その（the）」は、「少なくとも１つの」と同義に使用され、記載される要素のうちの１つ以上を意味する。
用語「及び／又は（and／or）」は、一方又は双方を意味する。例えば「Ａ及び／又はＢ」は、Ａのみ、Ｂのみ、又はＡ及びＢの双方を意味する。
「含む（including）」「含む（comprising）」又は「有する（having）」という用語及びそれらの変形は、その後に列挙される項目及びその均等物並びに追加の項目を包含することを意味する。
特に特定又は限定されないかぎり、「連結された」という用語及びその変形は広義で用いられるものであり、直接的及び間接的な連結の双方を包含するものである。
「前」、「後」、「上」、「下」などの用語は、互いに関係する要素を記述するためにのみ使用され、装置の特定の向きを述べること、装置の必要な又は要求される向きを示すか又は暗示すること、あるいは、本明細書に記載された本発明がどのように使用、装着、表示、又は使用中に配置されるかを特定することを決して意味するものではない。
「低摩擦」面は、一般に、低動摩擦係数を有する表面を指すために使用され得る。いくつかの実施形態では、低摩擦面は、「ＡＳＴＭ Ｄ１８９４−０８ Ｓｔａｔｉｃ ａｎｄ Ｋｉｎｅｔｉｃ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｏｆ Ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｌｍ ａｎｄ Ｓｈｅｅｔｉｎｇ」に従って、同じ材料の別の小片に対して摺動する平坦なフィルム上で測定されたとき、約１以下、いくつかの実施形態では約０．５以下、及びいくつかの実施形態では約０．２５以下の動摩擦係数を含み得る。
「高摩擦」面は、一般に、装置が第１の状態にあるときに、例えばロック用シートのみ、又はロック用シート間の相対運動を記述するときに、高い動摩擦係数を有する表面を指すために使用することができる。この摩擦は、表面材料の特性又は表面の物理的構造化（例えば、ミネソタ州セントポールの３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能な３Ｍ（登録商標） Ｇｒｉｐｐｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌ（ｗｗｗ．３ｍ．ｃｏｍ／ｇｒｉｐｐｉｎｇ））によって達成することができる。いくつかの実施形態では、高摩擦表面は、「ＡＳＴＭ Ｄ１８９４−０８ Ｓｔａｔｉｃ ａｎｄ Ｋｉｎｅｔｉｃ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｏｆ Ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｌｍ ａｎｄ Ｓｈｅｅｔｉｎｇ」に従って、同じ材料の別の小片に対して摺動する平坦なフィルム上で測定されたとき、少なくとも約１、いくつかの実施形態では少なくとも約３、及びいくつかの実施形態では少なくとも約１０の動摩擦係数を含み得る。
フレーズ「シート」、「シート状」、「シート状構成」、「板」、「板状」、「板状構成」又はそれらの変形は、その長さ及び幅に対して小さい厚さを有する物品を説明するために使用される。係る物品の長さ及び幅は、物品の「主表面」を画定することができるが、この主表面並びに物品は、平坦又は平面である必要はない。例えば、上記のフレーズは、物品が主表面の第１の表面寸法（例えば、幅又は長さ）に対する厚さ（例えば、主表面に沿った任意の点で物品の主表面に直交するＺ方向での）の第１の比（Ｒ１）と、主表面の第２の表面寸法に対する厚さの第２の比（Ｒ２）とを有して、第１の比（Ｒ１）及び第２の比（Ｒ２）が共に０．１未満である場合に、その物品を記述するために使用することができる。いくつかの実施形態では、第１の比（Ｒ１）及び第２の比（Ｒ２）は０．０１未満、いくつかの実施形態では０．００１未満、及びいくつかの実施形態では０．０００１未満であり得る。第１の比（Ｒ１）及び第２の比（Ｒ２）の双方が所望の範囲内に収まるようにするために、２つの表面寸法は同じである必要はなく、第１の比（Ｒ１）と第２の比（Ｒ２）は同じである必要はない。更に、第１の比（Ｒ１）及び第２の比（Ｒ２）の双方が所望の範囲内に収まるようにするために、第１表面寸法、第２表面寸法、厚さ、第１の比（Ｒ１）、第２の比（Ｒ２）のいずれも一定である必要はない。
「主表面」というフレーズは、物品がより小さい物体又は部分で形成されていても、物品の総表面（例えば、物品の外表面）を指すために使用される。より小さい物体及び部分は、全体的に物品の主表面を画定することができる。係る主表面が平面である場合もあるが、主表面は平坦又は平面である必要はなく、場合によっては、曲線状であってもよく、又は複雑な形であってもよい。「主表面」というフレーズは、図１、図４及び図５のロック用シート１１０に関して、以下でより詳細に説明する。
「実質的に平行」というフレーズは、主表面を有する少なくとも２枚のシート又はシート状物品を指すために使用され、シート又は物品の主表面は、それらの各主表面に沿った任意の点で互いに平行に向いているが、平行からわずかにずれていてもよい。例えば、２枚のシートが、Ｘ−Ｙ平面内にあってＸ−Ｙ平面に対して直交、即ち、垂直なＺ方向に間隔をあけて配置された主表面を有する場合、これらシートの一方又は双方が、主表面に沿った所定の点又は領域において、Ｚ方向との直交関係からわずかに外れて向いた主表面を有していても、実質的に平行であるとみなすことができる。いくつかの実施形態では、これらシートのうち一方又は双方が、Ｘ−Ｙ平面の寸法の１０％以下（即ち、主表面がＺ方向に対して傾いているためにＺ寸法を有する）、いくつかの実施形態では、５％以下、いくつかの実施形態では、２％以下、いくつかの実施形態では、１％以下、の量だけＺ方向に伸展する主表面を有する場合、２枚のシートは実質的に平行であり得る。２枚のシートは、平坦又は平面でない場合でも、なお実質的に平行であり得ることに留意されたい。例えば、２枚の湾曲したシートは、２枚のシートが同じ程度に同じように湾曲し、主表面に沿った任意の点又は領域の法線方向に対する２枚のシートの主表面の向きがやはり上記範囲内に収まる場合、実質的に平行であり得る。
用語「ポリマー」及び「ポリマー材料」とは、ホモポリマーなどの１種類のモノマーから調製した材料、又は、コポリマー、ターポリマー等などの、２種類以上のモノマーから調製した材料の双方を指す。用語「コポリマー」及び「共重合材料」とは、少なくとも２種類のモノマーから調製したポリマー材料を指す。
用語「室温」及び「周囲温度」は、２０℃〜２５℃の範囲の温度を意味するものとして互換的に使用される。
「有効引張弾性率」（ＥＴＭ）という用語は、より詳細に後述するが、「実施例」のセクションで後述する手順に従って試験されるように、歪み（元の長さで除した伸び）に対する単位幅当たりの引張力のプロットにおける線の傾きを指すものである。
「有効曲げ弾性率」（ＥＢＭ）という用語は、より詳細に後述するが、「実施例」のセクションで後述する手順に従って、曲げを引き起こすために試料を引っ張ったときに、撓み角の無次元近似に対する単位幅当たりの引張力のプロットにおける線の傾きを指すものである。
「有効押込み弾性率」（ＥＩＭ）という用語は、「有効押込み弾性率」と呼ばれる「実施例」のセクションで後述する手順に従って試料を試験したときの、撓み距離に対する印加された力のプロットにおける線の傾きを指すものである。
図１Ａは、本開示の一実施形態に係る形状成形可能な装置１００Ａを例示する。装置１００Ａは、三次元的にかさばった構成とは対照的に、略シート状若しくは略板状であるか、又はシート状若しくは板状の構成を有する。
図１Ａに示すように、装置１００Ａは、内部チャンバ１０４Ａを画定する包被（又はシェル又はパウチ）１０２Ａと、繊維状材料１０６Ａと、チャンバ１０４Ａを周囲と流体連通するように配置されて、例えば真空源１２０に連結されることによってチャンバ１０４Ａを排気することができる、包被１０２Ａ内のポート又は開口部１１５Ａと、を備えることができる。
分かりやすくするために、包被１０２Ａの上面及び下面は、図１Ａでは、実質的に離間して（即ち、それらを結合する側壁によって）示されている。しかし、いくつかの実施形態では、実際には、装置１００Ａは、シート状又は板状の構成を有して、より平坦に見え得る。
装置１００Ａは、所望の形状に形成及び保持されるように構成することができる。即ち、装置１００Ａは、成形可能な第１の状態（更に後述する）を有することができ、装置１００Ａを所望の三次元形状（例えば、後述するように、ゼロでないガウス曲率を呈する）に形成することができる。装置１００Ａはまた、所望の形状を有して実質的に剛性であるか、又は少なくとも第１の状態よりも実質的により剛性である第２の状態を有することができ、この状態では、所望の形状が保持又はロックされる（即ち、実質的に成形不能）。
結果として、装置１００Ａは、第１の状態では、成形可能、変形可能、適合可能、及び／又は操作可能であり、第２の状態では、実質的に成形不能、変形不能、適合不能であり、及び／又は操作不能である。成形可能、変形可能、適合可能、及び／又は操作可能などの用語は、第１の状態で任意の所望の形状をとり得る装置１００Ａの能力を記述するときに使用することができ、装置１００Ａが第２の状態にあるときには、反対のことがいえる。
本開示（の第１の状態）に従って、任意の所望の三次元形状をとり、「成形可能」であるために、装置１００Ａは、可撓性（又は曲げ性）及び伸展性の双方を呈するものである。例えば、本開示によれば、高引張弾性率（例えば、ヤング率）材料の中実シートは、同様の大きさの力（例えば、手で印加することができる力などの妥当な大きさの力）で、曲げることができるが、伸展することができないため、「成形可能」であるとは考えられない。一般に、装置は、曲げを達成するのに必要な力の大きさ（手動であろうとなかろうと）が伸展に必要な力に匹敵する場合に、成形性を呈し得る。例えば、約１０〜５０ポンド（４５〜２２４Ｎ）の力でこの装置を曲げることが望ましい場合、この装置の伸展を引き起こすために約１０〜５０ポンド（４５〜２２４Ｎ）の力がかからなければならない。典型的な材料の試料（厚さｔ、幅ｗ、及び長さＬで単純に２つの端部で支持された矩形ビームとして単純にモデル化されたもの）は、
Figure 2018507006
 の最大の撓み（ここで、Ｌはビームの長さ、Ｅはヤング率）で曲がる。同じ材料のサンプルは、
Figure 2018507006
 だけ伸展する。この固体材料に関して
Figure 2018507006
 を有する唯一の方法は、本開示によるシート又は「シート状」ではない、
Figure 2018507006
 の場合である。
説明を簡単にするために、第１の状態は、装置１００Ａが成形可能であるか、又は装置１００Ａの形状（例えば、三次元形状）が変更可能又はロック解除されている状態として説明することができ、第２の状態は、装置１００Ａが「剛性」である、又は装置１００Ａの形状（例えば、三次元形状）が固定又はロックされている状態として説明することができる。
真空源１２０を使用してチャンバ１０４Ａを排気する（即ち、チャンバ１０４Ａからガスを除去する）ことによって、装置１００Ａを第２の状態に変化させることができる。装置１００Ａが所望の形状に形成され、第１の状態から第２の状態に変化した後、ポート１１５Ａ（又は後述するコネクタ１２２）を密封及び／又は真空源１２０から遮断することができ、装置１００Ａは、所望の形状の第２の状態を維持することができる。
図１Ｂは、本開示の一実施形態に係る形状成形可能な装置１００Ｂを例示するが、ここで同様のものは同様の要素を表す。形状成形可能な装置１００Ｂは、図１Ａで例示の実施形態を参照して上述したものと、同じ要素及び特徴の多くを共有している。したがって、図１Ａで例示の実施形態における要素及び特徴に対応する要素及び特徴は、１００Ｂの系列において同じ参照番号で提示される。図１Ｂに例示する実施形態の特徴及び要素（及び係る特徴及び要素の代替物）のより完全な説明については、添付の図１Ａを参照する。
装置１００Ｂは、三次元的にかさばった構成とは対照的に、略シート状若しくは略板状であるか、又はシート状若しくは板状の構成を有する。
図１Ｂに示すように、装置１００Ｂは、内部チャンバ１０４Ｂを画定する包被１０２Ｂと、繊維状材料１０６Ｂと、チャンバ１０４Ｂ内に少なくとも部分的に重なり合って実質的に平行な構成で配置された少なくとも２枚の支持シート１０８Ｂ（一例として２枚のロック用シート１１０Ｂとしてのみ例示されている）であって、隣接する支持シート１０８Ｂの間に繊維状材料１０６Ｂを配置（例えば、挟む）する、支持シート１０８Ｂと、チャンバ１０４Ｂを周囲と流体連通するように配置された包被１０２Ｂ内のポート又は開口部１１５Ｂと、を備えることができ、チャンバ１０４Ｂは、例えば、真空源（図示されていないが、図１Ａの真空源１２０など）と連結することによって、このポート又は開口部を通って排気することができる。
分かりやすくするために、包被１０２Ｂの上面及び下面は、実質的に離間している（即ち、それらを結合する側壁によって）として、図１Ｂに示されている。同様に、支持シート１０８Ｂは、互いに実質的に離間して示されている。しかし、この図は、単に支持シート１０８Ｂが互いに及び繊維状材料１０６Ｂに対してどのように積み重ねられ、チャンバ１０４Ｂ内に配置され得るかをより良く明確に示すために使用されることを理解されたい。実際には、装置１００Ｂは、シート状又は板状の構成を有して、より平坦に見え得るものである。
図１Ａの装置１００Ａと同様に、図１Ｂの装置１００Ｂは、それ自体が成形可能である（更に後述する）第１の状態と、装置１００Ｂが所望の形状を有して、実質的に剛性、又は少なくとも第１の状態より実質的に更に剛性であって、所望の形状を保持又はロックする（即ち、実質的に成形不能）第２の状態と、を有している。
図１Ｃは、本開示の一実施形態に係る形状成形可能な装置１００Ｃを例示しており、同様のものは同様の要素を表す。形状成形可能な装置１００Ｃは、図１Ａ及び図１Ｂで例示の実施形態を参照して上述したものと、同じ要素及び特徴の多くを共有している。したがって、図１Ａ及び図１Ｂで例示の実施形態における要素及び特徴に対応する要素及び特徴は、１００Ｃの系列において、同じ参照番号で提示される。図１Ｃに例示する実施形態の特徴及び要素（及び係る特徴及び要素の代替物）のより完全な説明については、図１Ａ及び図１Ｂに付随する上記の説明を参照する。
装置１００Ｃは、三次元的にかさばった構成とは対照的に、略シート状若しくは略板状であるか、又はシート状若しくは板状の構成を有する。
図１Ｃに示すように、装置１００Ｃは、内部チャンバ１０４Ｃを画定する包被１０２Ｃと、繊維状材料１０６Ｃと、チャンバ１０４Ｃ内に少なくとも部分的に重なり合って実質的に平行な構成で配置された少なくとも２枚の支持シート１０８Ｃ（一例として４枚のロック用シート１１０Ｃとしてのみ例示されている）であって、隣接する支持シート１０８Ｃの間に繊維状材料（又は繊維状材料の一部）１０６Ｃを配置する、支持シート１０８Ｃと、チャンバ１０４Ｃを周囲と流体連通するように配置された、包被１０２Ｃ内のポート又は開口部１１５Ｃと、を備え、チャンバ１０４Ｃは、例えば、真空源（図示されていないが、図１Ａの真空源１２０など）と連結することによって、このポート又は開口部を通って排気され得る。
図１Ｃに示すように、３枚以上の支持シート１０８Ｃを使用するいくつかの実施形態では、繊維状材料１０６Ｃは、全ての隣接する支持シート１０８Ｃの間に形成された空間に配置することができる。しかし、必ずしもその通りでなくてもよく、３枚以上の支持シート１０８Ｃが用いられる場合であっても、繊維状材料（又はその一部）は、隣接する支持シート１０８Ｃ間に形成されるどの空間にも全て配置する必要はないことを理解されたい。単なる例として、図１Ｃは、その間に３つの空間を画定する４枚の支持シート１０８Ｃ（及び特に４枚のロック用シート１１０Ｃ）を含み、これらの空間に位置する３種類の繊維状材料１０６Ｃ（又は１種類以上の繊維状材料１０６Ｃの３つの部分）は、隣接する支持シート１０８Ｃの間で画定される。
図１Ａ及び図１Ｂの各装置１００Ａ及び１００Ｂと同様に、図１Ｃの装置１００Ｃは、それ自体が成形可能である第１の状態（更に後述する）と、装置１００Ｃが所望の形状を有して、実質的に剛性、又は少なくとも第１の状態より実質的に更に剛性であって、所望の形状を保持又はロックする（即ち、実質的に成形不能）第２の状態と、を有している。
上述したように、図１Ｂ及び図１Ｃの支持シート１０８Ｂ及び１０８Ｃは、本開示のロック用シート１１０Ｂ及び１１０Ｃを含むものとして例として示されている。しかし、これはその通りでなくてもよい。図１Ａに示すように、本開示のいくつかの実施形態には、支持シートが含まれていない。図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、本開示のいくつかの実施形態には、１枚以上の支持シート１０８Ｂ及び１０８Ｃが含まれ、これらをまとめて単に支持シート１０８と呼ぶ。
いくつかの実施形態では、支持シート１０８は中実であり、いくつかの実施形態では、図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、支持シート１０８はパターン化されたロック用シート１１０を含むことができる（即ち、支持シート１０８の少なくとも一部は、このロック用シートで形成されるか、又はそれを含むことができる）。いくつかの実施形態では、以下により詳細に説明するように、また図１Ｂ及び図１Ｃに示されるように、ロック用シート１１０は、各々、中実領域１３２及び開口領域１３４（即ち、シート１１０の厚みを貫通する開口部）を含むようにパターン化することができる。更に、いくつかの実施形態では、支持シート１０８は、例えば、中実領域及び開口領域に形成されることなく、シートの可撓性（曲げ性）及び／又は伸展性を改善するようにパターン化することができる。即ち、係る実施形態では、支持シート１０８は、例えば窪み又はしわを形成するようにパターン化することができるが、このパターンは、開口の領域又は切り欠きを形成するようにシートの厚さ全体にわたっては形成されない。係る、パターン化されてはいるが貫通はしていない支持シートは、単に「パターン化シート」又は「パターン化支持シート」と呼ばれる。その結果、支持シート１０８を使用する実施形態では、支持シートは、本開示の中実シート、パターン化シート、及び／又はロック用シートを含むことができ、以下でより詳細に説明する。本開示の１つの装置において、例えば、交互又はランダムの配置で、中実支持シート、パターン化支持シート、及びロック用支持シート、の組み合わせを使用することができる。
本開示の、中実支持シート及びパターン化支持シートは、単層又は多層（例えば、積層）構造であってよく、紙と、強化された柔らかさ及び展性を高めるためにアニールすることができる金属（例えば、鋼、アルミニウム）と、積層金属の層又は箔（例えば、同一又は異なる金属の）と、ポリマー材料（例えば、ポリウレタン、ポリオレフィン）、複合材料（例えば、炭素繊維）と、エラストマー（例えば、シリコーン、スチレン−ブタジエン−スチレン）と、他の好適な材料と、それらの組み合わせと、を含むがそれらに限定されないさまざまな材料から形成することができる。
本開示のパターン化シートは、エンボス加工、型彫、本開示のロック用シートを作製するために以下に列挙するプロセスのいずれか、他の好適なプロセス、又はそれらの組み合わせ、を含むがこれらに限定されないさまざまなプロセスによって形成することができる。
図２Ａ及び図２Ｂは、本開示の別の実施形態に係る形状成形可能な装置２００を示し、装置２００はシート状である。図示されていない（本開示の支持シート（図示せず）（例えば、ロック用シート）を有するか又は有さない）本開示の繊維状材料は、包被２０２によって画定されるチャンバ内に収容される。チャンバ（図示せず）は、例えば、コネクタ２２２を真空源（図示せず）に接続することによって、開口部２１５及びコネクタ２２２を経由して排気することができる。図２Ａは、包被２０２の内部にあってそれによって画定されるチャンバが排気されていない（即ち、周囲圧力から大幅に下回って低下していない）第１の状態にある装置２００を示している。装置２００は、第１の状態の間に、所望の形状（即ち、三次元形状）に形成することができる。図２Ｂは、装置２００が所望の形状に形成され、第１の状態から第２の状態に変化して所望の形状に「ロック」（即ち、可逆的にロック）された後の装置２００を示す。コネクタ２２２は、第２の状態（図２Ｂ）で包被２０２に依然として連結されているように、包被２０２と一体的に形成されたものとして、図２Ａ及び図２Ｂに示されているが、その通りでなくてもよい。
同様に、図３Ａ及び図３Ｂは、本開示の別の実施形態に係る形状成形可能な装置３００を示しているが、装置３００はやはりシート状であるが、管状構成を有している。図示されていない（本開示の支持シート（図示せず）（例えば、ロック用シート）を有するか又は有さない）本開示の繊維状材料は、包被３０２によって画定されるチャンバ内に収容され、包被３０２の管状表面と実質的に平行に向くか、又は配置されるか、又は伸長され得る。繊維状材料及び／又は支持シート（使用される場合）は、管状とすることができる。支持シートを使用するいくつかの実施形態では、１つ以上の支持シートをチューブの周りに配置することができる（例えば、端部同士を、又は端部同士が重なり合って）。いくつかの実施形態では、単一の長い支持シートをそれ自体の周りに複数回巻いて、チューブ状の多くの層を形成することもできる。
包被３０２は、例えば、コネクタ３２２を真空源（図示せず）に接続することによって、開口部３１５及びコネクタ３２２を経由して、排気することができる。図３Ａは、包被３０２の内部にあってそれによって画定されるチャンバが排気されていない（即ち、周囲圧力から大幅に下回って低下していない）第１の状態にある装置３００を示している。装置３００は、第１の状態の間に所望の形状（即ち、三次元形状）に形成することができる。図３Ｂは、装置３００が所望の形状に形成され、第１の状態から第２の状態に変化して装置３００を所望の形状に「ロック」された後の装置３００を示す。コネクタ３２２は、第２の状態（図３Ｂ）で包被３０２に依然として連結されているように、包被３０２と一体的に形成されたものとして、図３Ａ及び図３Ｂに示されているが、これはその通りでなくてもよい。
図２Ａ及び図２Ｂ、並びに図３Ａ及び図３Ｂの装置２００及び３００の構成は、各々単なる例として示されている。本開示の形状成形可能な装置の他の実施形態に関して本明細書で説明される追加の詳細のいずれも、装置２００及び３００に適用することができ、またその逆も同様である。
図２Ａ〜図３Ｂには示されていないが、いくつかの実施形態では、本開示の装置は、第１の状態と比較して、第２の状態にあるときに少なくともわずかに減少した体積を有し得る。即ち、いくつかの実施形態では、第２の状態の本開示の装置は、第１の状態に対して少なくとも部分的に圧潰する可能性がある。本開示のシート状装置では、この圧潰は、主に装置の厚さの方向（即ち、Ｚ方向）に発生する可能性があり、第１の状態で既に表面の寸法（即ち、装置の主表面を画定する寸法）に対して小さい。
図１Ａ〜図１Ｃは、本開示の３つの異なる実施形態として例示目的で示されているが、装置１００Ａ、１００Ｂ、及び１００Ｃ及びそれらの個々の構成要素（例えば、包被１０２Ａ、１０２Ｂ、１０Ｃ、チャンバ１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ、繊維状材料１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃ、支持シート１０８Ｂ、１０８Ｃ（例えば、ロック用シート１１０Ｂ、１１０Ｃを含む）は、特徴及び要素を共有している。図１Ａ〜図１Ｃは、チャンバ１０４Ａ、１０４Ｂ、及び１０４Ｃに含まれる要素の異なる組み合わせ及び配置（例えば、支持シート１０８Ｂ、１０８Ｃの数及び配置）を単に示すだけである。したがって、装置１００Ａ、１００Ｂ及び１００Ｃ及びそれらの構成要素は、参照番号の数字部分（即ち、１００）のみを参照して総称的に説明する。しかし、一般的な装置１００及びその要素又は構成要素に関する以下の開示は、図１Ａ〜図１Ｃの装置１００Ａ、１００Ｂ又は１００Ｃ及びそれらの各構成要素のいずれにも等しく適用できることを理解されたい。
包被１０２は、一般に、ガス不透過性材料で形成される。包被１０２又はその一部（例えば、その外表面の少なくとも一部）は、装置１００の所望の用途に応じて、さまざまな材料で形成することができる。好適な包被材料の例としては、複合材料、ポリマー材料（例えば、エラストマー、熱可塑性、熱硬化性、生分解性、又はそれらの組み合わせ）、又はそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、包被１０２又はその一部（例えば、その外表面の少なくとも一部）は、不透過性（例えば、液体及び気体の不透過性）、非吸収性、微孔性、及び／又は細菌及び他の汚れを保菌することに耐性のある非多孔性材料で形成することができる。その結果、包被１０２又はその各部分は、容易に洗浄及び／又は消毒することができる。更に、いくつかの実施形態では、包被１０２又はその一部は、包被１０２上に細菌が集中及び／又は増殖するのを防止するための抗菌物質層又はコーティングを備えることができる。いくつかの実施形態では、包被１０２は、一般的な消毒剤及び洗浄剤と適合する材料で形成することができ、これらの材料としては、酸化剤（例えば、漂白剤、過酸化水素、希釈過酢酸など）、第４級アンモニウム消毒剤（例えば、ジメチルジデシルアンモニウムブロミド）、フェノール化合物（例えば、トリクロサン）、洗浄界面活性剤（例えば、ドデシル硫酸ナトリウム）、並びに溶媒（例えば、ヘキシルセロソルブ又はヘキシルカルビトールなどのグリコールエーテル）が挙げられる。
いくつかの実施形態では、包被１０２は、装置１００の全体的な伸展性又は適合性が包被１０２によって制限されないように、高度に伸展性及び適合性のあるエラストマー材料で形成することができる。言い換えれば、包被１０２の伸展性及び適合性は、少なくとも繊維状材料１０６、１枚の支持シート１０８（使用される場合）の伸展性及び適合性、又は少なくとも複数の支持シート１０８（使用される場合）の伸展性及び適合性である。より具体的には、いくつかの実施形態では、包被１０２は、繊維状材料１０６、１枚の支持シート１０８（使用される場合）、又は複数の支持シート１０８（使用される場合）、よりも小さい引張弾性率（例えば、「実施例」に記載のヤング率、又は有効引張弾性率）、曲げ弾性率（例えば、「実施例」に記載の有効曲げ弾性率）、及び／又は押込み弾性率（例えば、「実施例」に記載の有効押込み弾性率）を有し得る。
いくつかの実施形態では、包被１０２は、５Ｎ／ｍｍ以下の有効引張弾性率（例えば、「実施例」のセクションに記載の試験方法に従って試験した場合）を呈することができ、いくつかの実施形態では、３Ｎ／ｍｍ以下、いくつかの実施形態では、１．５Ｎ／ｍｍ以下、いくつかの実施形態では、１Ｎ／ｍｍ以下、いくつかの実施形態では、０．５Ｎ／ｍｍ以下、及び、いくつかの実施形態では、０．１Ｎ／ｍｍ以下、を呈することができる。以下の「実施例」において使用された包被は、「実施例」の「試験手順」のセクションに記載された方法に従ってそれ自体で試験され、１．２１Ｎ／ｍｍの有効引張弾性率を有することが判明した。
エラストマー材料の例としては、シリコーン、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、液体シリコーンゴム、ポリ（スチレン−ブタジエン−スチレン）、他の好適な熱可塑性エラストマー、及びこれらの組み合わせを挙げることができる。
熱可塑性材料の例としては、１種類以上のポリオレフィン（例えば、ポリエチレン（高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、線形低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ））、メタロセンポリエチレンなど、及びそれらの組み合わせ）、ポリプロピレン（例えば、アタクチック及びシンジオタクチックポリプロピレン））、ポリアミド（例えば、ナイロン）、ポリウレタン、ポリアセタール（デルリンなど）、ポリアクリレート及びポリエステル（ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンテレフタレートグリコール（ＰＥＴＧ）など、及びポリ乳酸などの脂肪族ポリエステル、など）、フッ素樹脂（ミネソタ州セントポールの３Ｍ社のＴＨＶなど）、及びそれらの組み合わせ、のうちの１種類以上を挙げることができる。
熱硬化性材料の例としては、ポリウレタン類、シリコーン類、エポキシ類、メラミン、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、及びそれらの組み合わせのうちの１種類以上を挙げることができる。
生分解性ポリマーの例としては、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、ポリ（カプロラクトン）、ラクチド及びグリコリドのコポリマー、ポリ（コハク酸エチレン）、ポリヒドロキシブチレート、及びそれらの組み合わせのうちの１種類以上を挙げることができる。
ポリマー包被１０２を使用する実施形態では、包被１０２は、押出成形、成形、又はそれらの組み合わせなどの比較的容易な製造方法を含むさまざまな方法によって形成することができる。
いくつかの実施形態では、包被１０２の１つ以上の表面（例えば、その外側表面）又はその一部分は、低摩擦面を含み得るが、それは、各表面の材料組成及び／又はテクスチャによって、又は、表面を処理する（例えば、コーティングによって、又は低摩擦層を包被１０２の所望の部分に連結することなどによって）ことによって、実現することができる。
いくつかの実施形態では、装置１００は、チャンバ１０４内の内圧が周囲圧力（例えば、海抜ゼロで約１０１ｋＰａ）に等しいか、又は周囲圧力の＋／−５％以内にあるとき第１の状態にあり得る。しかし、チャンバ１０４を少なくとも部分的に排気（例えば、ポート１１５を真空源１２０（図１Ａ参照）に連結し、チャンバ１０４を排気する、即ち、チャンバ１０４からガスを除去することによって）して、チャンバ１０４内の内部圧力が周囲圧力よりも低下する（例えば、周囲圧力よりも５％超だけ低く）第２の状態に、装置１００を変化させることができる。
真空源１２０は、図１Ａにのみ概略的に示しているが、さまざまな好適な真空源を装置１００に連結することができることを理解されたい。例えば、真空源１２０としては、機械的ポンプ、シリンジ−プランジャの組み合わせなどの手動ポンプ、チャンバ１０４内の圧力を低減することができる他の好適な真空源、又はそれらの組み合わせ、を挙げることができる。
真空源１２０は、コネクタ１２２によって装置１００のポート１１５に連結されている図１Ａにのみ例として示されている。コネクタ１２２は、一例としてチューブとして示されている。いくつかの実施形態では、コネクタ１２２及び真空源１２０の一方又は双方は、装置１００の一部を形成するとみなすことができる（例えば、包被１０２はコネクタ１２２と一体的に形成するか、あるいはこれを含む）。しかし、いくつかの実施形態では、装置１００は、コネクタ１２２及び真空源１２０の一方又は双方に連結されているとみなすことができる。
いくつかの実施形態では、繊維状材料１０６は、シートの形態であってもよく、あるいは、シート状であってもよく、これによって、装置１００はシート状の状態を同様に維持することができる。いくつかの実施形態では、繊維状材料１０６は、織布材料又は不織布材料（ミネソタ州セントポールの３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから３Ｍ（登録商標）ＳＣＯＴＣＨＢＲＩＴＥ（登録商標）の商品名で入手可能な不織材など）で形成することができる。いくつかの実施形態では、繊維状材料１０６は、繊維の束（例えば、ゆるい繊維）の形態であってもよく、係る繊維には、多くの短い繊維、少ないが長い繊維、他の好適な束ねられた繊維構造、又はこれらの組み合わせが含まれる。
「繊維状材料」というフレーズは、個々の繊維又はある種の繊維群が他の繊維又は繊維群に対して移動する能力を有する繊維からなる材料を指す。即ち、本開示の繊維状材料において、繊維（又はその一部分、例えば、繊維状材料が１本の連続繊維で形成される実施形態において）は、繊維状材料内で互いに対して移動可能である（即ち、繊維を損傷することなく、又は材料の性質を変えることなく）。繊維（又はその一部分）の係る相対的な動きは、３Ｍ（登録商標）ＳＣＯＴＣＨＢＲＩＴＥ（登録商標）の不織材（３Ｍ社）などの繊維、又は互いに結合されてはいるが繊維の間にいくらかの間隔を有する繊維のある集合、の繊維間の物理的空間に起因し得るものである。物理的空間によって、繊維は、その長さに沿って１つ以上の点で他の繊維に取り付けられていても、繊維は、軸に沿って曲がり、直線になり、又は整列することができる。いくつかの実施形態では、繊維は、（例えば、スチールウールの又はガラス繊維のマットの場合のように）他の繊維に決して接着又は固定されないので、他の繊維に対して移動することができる。双方の場合において、繊維は、繊維間の摩擦によってのみ運動が制限され、この摩擦は周囲圧力においては一般に低いが、チャンバ１０４内の圧力を周囲圧力よりも低くして、繊維を互いに「ロック」させることによって、大幅に増加させることができる。本開示の繊維状材料は、繊維を損傷することなく、又は材料の性質を変えることなく、互いに対して移動することができない繊維からなる紙又は木材などの材料を含まない。
繊維状材料１０６は、メルトブロー処理、紡糸処理、押出処理、以下に記載される繊維処理のいずれか、他の好適な処理、又はそれらの組み合わせ、を含むがこれらに限定されない、繊維製造分野の当業者に一般的に知られているさまざまな方法で形成することができる。
繊維状材料１０６は、金属（例えば、鋼鉄（例えば、スチールウール）アルミニウム、他の好適な金属、又はそれらの組み合わせ）、ポリマー（例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、他の好適なポリマー材料、又はそれらの組み合わせ）、布地、セラミックス（例えば、ミネソタ州セントポールの３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから商品名３Ｍ（登録商標）ＮＥＸＴＥＬ（登録商標）Ｃｅｒａｍｉｃ Ｔｅｘｔｉｌｅｓとして入手可能なセラミック繊維）、複合材料（例えば、ガラス繊維）、他の好適な材料、又はこれらの組み合わせ、を含むがこれらに限定されない、繊維に加工するのに好適なさまざまな材料から形成することができる。
いくつかの実施形態では、図１Ｃに示すように、複数の繊維状材料１０６（又は繊維状材料１０６の複数の部分又はセクション）を装置１００に用いることができる。係る実施形態では、繊維状材料１０６は全て同じタイプ（例えば、不織材対繊維の束など）である必要はなく、全てが同じ材料で作られる必要もない。むしろ、いくつかの実施形態では、装置１００は、２つ以上の種類及び／又は材料構成の繊維状材料１０６を含むことができる。１つの空間容積（例えば、図１Ａ及び図１Ｂに示すように）においてのみ繊維状材料１０６が使用される実施形態であっても、繊維状材料１０６は、やはり、さまざまな種類の繊維状材料１０６及び／又はさまざまな繊維状材料１０６の層の組み合わせを含むことができ、これらは全てが同じである必要はない。
一般に、繊維状材料１０６は、例えば、繊維が、互いに及び／又は任意の支持シート１０８（使用される場合）に対して移動可能である繊維状材料１０６を構成する結果として、装置１００が第１の状態にあるときに成形可能である。しかし、チャンバ１０４内の圧力が周囲圧力よりも低くなり、空気が繊維状材料１０６から除去（又は排除）されると、繊維状材料１０６の繊維は互いに押し合い、繊維を構成する材料のブロックのように動作する。その結果、繊維が高い剛性（例えば、高い有効引張弾性率）を有する場合には、減圧された繊維状材料１０６又は繊維状材料１０６の詰まったブロックは非常に硬くなり、装置１００は非常に硬直した第２の状態となる。繊維の材料構成、繊維の配列、及び繊維状材料１０６の種類は、全て、第１の状態で所望の成形性及び第２の状態で所望の剛性又は硬さを有する装置を実現するように変更することができる。
繊維は、装置１０のチャンバ１０４内にランダムに配置されてもよく、あるいは、名目上平行な繊維の複数の層に配置されてもよく（おそらく、次の層に名目上垂直な１つの層の繊維を有する）、あるいは、繊維のリボンバンド又はより緩やかなローブバンドから織られてもよい。繊維を配置するために、複雑な織物様の織りパターンの１つ以上の層を使用することもまたできる。連続的な長さの繊維が任意の１つの軸において装置１００を横切って延在する場合、装置１００の伸張性及び一部の適合性は、その軸に沿って失われ得る。しかし、真空が適用されると、装置１００のより高い曲げ剛性（例えば、有効曲げ弾性率）が達成され得る。繊維の長さが、装置１００を横切って延在する繊維の重なり長さである場合、より大きな伸展性（及びそれによって適合性）が可能となる。
いくつかの実施形態では、繊維（即ち、繊維状材料１０６を形成する）は、繊維の断面形状に依存する代表的な横方向の寸法（例えば、直径）に対する繊維長の比として定義され得るアスペクト比によって定義することができる。いくつかの実施形態では、繊維状材料１０６を形成する繊維は、少なくとも１０のアスペクト比を有することができ、いくつかの実施形態では、少なくとも２０、いくつかの実施形態では、少なくとも２５、いくつかの実施形態では、少なくとも３０、いくつかの実施形態では、少なくとも５０、いくつかの実施形態では、少なくとも７５、いくつかの実施形態では、少なくとも１００、いくつかの実施形態では、少なくとも２５０、及び、いくつかの実施形態では、少なくとも３００、のアスペクト比を有することができる。いくつかの実施形態では、繊維状材料１０６を形成する繊維は、１０００以下、いくつかの実施形態では、７５０以下、及び、いくつかの実施形態では、５００以下のアスペクト比を有することができる。
いくつかの実施形態では、繊維は２つのクラスに分類することができる。（ｉ）約２０〜約６０の範囲のアスペクト比を有する不連続繊維としても知られる短繊維。（ｉｉ）約２００〜約５００の範囲のアスペクト比を有する連続繊維としても知られる長繊維。いくつかの実施形態では、繊維状材料１０６は、短繊維、長繊維、他の長さの繊維、又はそれらの組み合わせで形成することができる。
いくつかの実施形態では、繊維状材料１０６に使用するのに満足すべき繊維は、（ｉ）長さが約２０〜約１１０ｍｍ、及び、いくつかの実施形態では約４０〜約６５ｍｍの長さ、及び（ｉｉ）約１．５〜約５００デニール、及び、いくつかの実施形態では約１５〜約１１０デニールの範囲の繊度又は線密度を有し得る。いくつかの実施形態では、所望の表面テクスチャ又は仕上げを得るために、混合デニールの繊維を繊維状材料１０６の製造に使用することができる。より大きな繊維の使用もまた考慮されており、当業者は、本発明が、使用される繊維の性質又はそれらの各々の長さ、線密度などによって限定されないことを理解するであろう。
繊維の断面形状はまた、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ １２／２０１１；６１（４）：２１０−２１２においてＸｉａｏｓｏｎｇ Ｌｉｕら による”Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｎｏｎ−ｃｉｒｃｕｌａｒ ｃｒｏｓｓ−ｓｅｃｔｉｏｎ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｆｉｂｅｒｓ”に記載されているように、特定の紡糸口金の使用によって制御及び調節することができる。繊維状材料１０６を形成する繊維は、円形、正方形、三角形、楕円形、中空（例えばリング状）、星形、多角形、十字形、「Ｘ」、「Ｔ」、より複雑な及び／又は不規則な断面形状（例えば、三葉形、深溝形）、他の好適な断面形状、及びそれらの組み合わせ、を含むさまざまな断面形状を有することができる。更に、繊維の断面形状及び／又は寸法は、その長さに沿って一定である必要はない。
繊維状材料１０６は、天然繊維、合成繊維、及びそれらの組み合わせを含む、さまざまな好適な繊維で形成することができる。好適な合成繊維には、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート）、ナイロン（例えば、ヘキサメチレンアジパミド、ポリカプロラクタム）、ポリプロピレン、アクリル（アクリロニトリルのポリマーから形成される）、レーヨン、酢酸セルロース、ポリ塩化ビニリデン−塩化ビニルコポリマー、塩化ビニル−アクリロニトリルコポリマー、他の好適な合成繊維、及びそれらの組み合わせから製造されるものを含めることができる。好適な天然繊維には、綿、羊毛、黄麻、麻、他の好適な天然繊維、及びそれらを組み合わせたものが含まれ得る。
繊維状材料１０６を形成するために使用される繊維は、未使用繊維、又は、例えば、衣類裁断、カーペット製造、繊維製造、若しくは織物加工から回収された屑繊維であってもよい。繊維材料は、均質繊維又は複合繊維であってもよい。複合繊維は、２成分繊維（例えば、共紡糸芯鞘型繊維、サイドバイサイド型繊維など）などの多成分繊維を含むことができる。ウェブの異なる部分（例えば、第１のウェブ部分、第２のウェブ部分及び中間ウェブ部分）に異なる繊維を含む繊維状材料１０６を提供することも、本開示の範囲内である。
いくつかの実施形態では、繊維状材料１０６は、エアレイド、カード、ステッチボンド、スパンボンド、ウェットレイド、又はメルトブローン構造で製造することができるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、繊維状材料１０６は、フーバー（Ｈｏｏｖｅｒ）らの米国特許第２，９５８，５９３号に記載のように、開放した高さのある三次元エアレイド不織材基板を含むことができ、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。係る不織材は、ランダムに配設されたステープル繊維によって形成される。係る不織材の一例は、ミネソタ州セントポールの３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから商品名「ＳＣＯＴＣＨ−ＢＲＩＴＥ」として入手できる。
本開示の繊維状材料の製造に対する他の方法としては、連続フィラメントの使用が挙げられる。連続フィラメントから製造された例示的な不織材製品は、Ｈｅｙｅｒらの米国特許第４，９９１，３６２号及び同第５，０２５，５９６号に記載されており、これらの開示は参照により本明細書に組み込まれる。これらの特許は、連続した一方向捲縮フィラメントトウで形成された低密度研磨物品を記載しており、フィラメントはパッドの反対側の端部で共に結合されている。
いくつかの実施形態では、繊維状材料１０６を形成する繊維は、（例えば、繊維状材料１０６にバルクを添加するために）伸長及び／又は捲縮することができるが、例えば、Ｆｉｔｚｅｒの米国特許第４，２２７，３５０号（参照により本明細書に組み込まれる）に記載のもの、などの押出法により形成された連続フィラメント、並びに、Ｈｅｙｅｒらの前述の’３６２及び’５９６特許に記載の連続繊維であってもよい。
いくつかの実施形態では、繊維状材料１０６は、「Ｒａｎｄｏ Ｗｅｂｂｅｒ」マシン（ニューヨークのＲａｎｄｏ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｃｏｍｐａｎｙから市販）上に形成することができるか、又は他の従来の繊維製造プロセスによって形成することができる。例えば、スパンボンドタイプの繊維状材料を使用する実施形態では、フィラメントは、実質的により大きい直径、例えば、直径が最大２ミリメートル、又はそれを超えてもよい。更に、規則的な螺旋状に巻かれたフィラメントを製造するためにプロセスを調整することが可能である。不規則なフィラメントのうねりは、概ね紡糸口金の開口のパターンによって画定されるパターンで、ウェブを通るフィラメントのランダムなループ、ねじれ又は曲がりによって特徴付けられる。繊維の形状を別の方法で、捲縮、ねじれ又は変形させる追加の加工も可能である。係る繊維のねじれ又は他の構造は、チャンバ１０４が排気されたときに繊維状材料１０６の絡み合った「ロック」を容易にすることができる。
いくつかの実施形態では、繊維状材料１０６は、少なくとも２０ｇ／ｍ２の単位面積当たりの重量を有することができ、いくつかの実施形態では２０〜１０００ｇ／ｍ２、及び、いくつかの実施形態では３００〜６００ｇ／ｍ２である。係る繊維重量は、約１〜約２００ｍｍ、いくつかの実施形態では約６〜約７５ｍｍ、及び、いくつかの実施形態では約１０〜約５０ｍｍの厚さを有する、ニードリング又は含浸の前のウェブを提供することができる。
いくつかの実施形態では、繊維状材料１０６は、例えば、フーバー（Hoover）らに記載のような三次元的に一体化された構造を形成するために、それらの相互接触点で繊維を結合するためのプレボンド樹脂の塗布によって強化することができる。プレボンド樹脂は、熱硬化性の水系フェノール樹脂からなるものであってもよい。ポリウレタン樹脂を使用することもまたできる。他の有用なプレボンド樹脂は、ポリ尿素、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム、及びポリイソプレンからなるものを含み得る。追加の架橋剤、充填剤、及び触媒もまた、プレボンド樹脂に添加することができる。当業者は、実際に塗布される樹脂の選択及び量は、例えば、繊維状材料１０６中の繊維重量、繊維密度、繊維の種類、及び装置１００の意図された最終用途を含むさまざまな要因のいずれかに依存し得ることが分かるであろう。
プレボンド樹脂の塗布は、使用される場合、ロールコーティング、スプレーコーティング、乾燥粉末コーティング、懸濁粉末コーティング、粉末滴下、液浸漬コーティング、流動床パウダーコーティング、静電パウダーコーティング、臨界ガス希釈液樹脂コーティング、又は当業者に利用可能な他の一般的に使用されるコーティングプロセス、を含む任意の好適な手段によって、実現することができる。
三次元的に一体化された構造を形成する他の既知の手段は、本発明の範囲内である。例えば、繊維状材料１０６を形成するために繊維に塗布されるプレボンド樹脂の代替物として、Ｈｅｙｅｒらの米国特許第５，６８５，９３５号に記載のように、繊維は、互いに接触して三次元的に一体化された構造を形成する１つ以上の点で共に融着することができる。
支持シート１０８は、図１Ｂ及び図１Ｃに、繊維状材料１０６が散在する支持シート１０８の積層体を形成するように示されている。説明を簡単にするために例として、図１Ｂの積層体は、２枚の支持シート１０８を含むものとして示され、図１Ｃの積層体は、４枚の支持シート１０８を含むものとして示されている。しかし、本開示の装置では、支持シートを使用しなくてもよいし、構造的に可能なだけ多くの枚数を使用することもできることを理解されたい。図１Ｂ及び図１Ｃの支持シート１０８は、積層状の別個のシートとして示されているが、支持シートの「複数」（又は「２枚以上」又は「少なくとも２枚」）は、一般に、支持シートの少なくとも２つの重なり合うセクション又は部分を意味するが、重なり合うセクション又は部分は、実際には個別のシートである必要はなく、むしろ、長いシートをジグザグにしたり、シートを巻いたり、あるいは、別の方法で少なくとも２つの重なり合うセクション又は部分を含むように長いシートを配置することによって、互いに積み重ねられた１つの長いシートのセクション又は部分とすることができる。
支持シート１０８の数は、第１状態の装置１００の十分な成形性を提供する数であるように選択することができる一方、所定の用途のための第２の状態では、十分な剛性も提供することができる。いくつかの実施形態では、使用される支持シート１０８の数は、各支持シート１０８の材料構成及び厚さに依存し得る。
上述したように、いくつかの実施形態では、支持シート１０８は、１つ以上のロック用シート１１０を含むか、又は、少なくとも部分的にロック用シートで形成することができる。本開示のロック用シート１１０は、装置１００の所望の応用又は用途に応じてさまざまな材料で形成することができ、単一又は多層構造を含むことができる。好適なロック用シート材料の例としては、紙、強化された柔らかさ及び展性を高めるためにアニールすることができる金属（例えば、鋼、アルミニウム）、ポリマー材料（例えば、ＡＢＳ又はデルリン）、複合材料（例えば、炭素繊維）、他の同様の好適な材料、及びそれらの組み合わせ、が挙げられるが、これらには限定されない。
いくつかの実施形態では、支持シート１０８（例えば、ロック用シート１１０）は全て同じ材料で形成することができる。しかし、１つの装置１００に使用される支持シート１０８は、全てが同じ材料で形成される必要はない。いくつかの実施形態では、支持シート１０８のいくつかは同じ材料で形成され、他の支持シート１０８は１種類以上の異なる材料で形成される。更に、上述したように、１つの装置１００の支持シート１０８は、さまざまな中実のシート、パターン化シート、及びロック用シート１１０を含むことができる。いくつかの実施形態では、支持シート１０８は、交互配置などによって、材料構成及び／又は種類（即ち、中実、パターン化及び／又はロック用）に従って、チャンバ１０４内に配置（例えば積層）され得る。例えば、いくつかの実施形態では、第１の材料で形成された支持シート１０８を、第２の材料の支持シート１０８に隣接して配置することができ、第２の材料の支持シートは、第１の材料の支持シート１０８に隣接して等、配置することができる。しかし、いくつかの実施形態では、異なる材料の支持シート１０８は、チャンバ１０４内の他の構成で、又はずっとランダムに配置することができる。
いくつかの実施形態では、支持シート１０８は全て同じ厚さ（即ち、支持シート１０８の主表面に直交するＺ方向の）を有することができる。しかし、いくつかの実施形態では、１つの装置１００に使用される支持シート１０８は、全てが同じ厚さを有する必要はない。いくつかの実施形態では、支持シート１０８のいくつかは同じ厚さを有することができ、他の支持シート１０８は１種類以上の異なる厚さを有することができる。いくつかの実施形態では、支持シート１０８は、例えば、増加する厚さ、減少する厚さ、交互の厚さ、別の好適な構成、又はそれらの組み合わせの順序で、厚さに従って、チャンバ１０４内に配置（例えば、積層）することができる。しかし、いくつかの実施形態では、異なる厚さを有する支持シート１０８をチャンバ１０４内にランダムに配置することができる。
更に、いくつかの実施形態では、１つ以上の支持シート１０８は、その厚さが支持シート１０８全体にわたって一定でないように、さまざまな厚さを有することができる。
いくつかの実施形態では、本開示のパターン化の及び／又はロック用の支持シート１０８は、押出、成形、レーザー切断、ウォータージェット、機械加工、ステレオリソグラフィー又は他の３Ｄ印刷、レーザーアブレーション、フォトリソグラフィー、化学エッチング、ロータリーダイ切断、スタンピング、パンチング、他の好適なネガティブ又はポジティブ加工技術、又はそれらの組み合わせ、を含むが、これらに限定されないさまざまな方法によって、形成することができる。
装置１００が第１の状態にあるとき、支持シート１０８は形成可能であり、互いに対して摺動することができ、即ち、隣接する支持シート１０８の主表面が互いに（例えばＸ方向及びＹ方向に）摺動し、支持シート１０８の主表面に沿った任意の点に直交するＺ方向にも、互いに対して移動することできる。しかし、装置１００が第２の状態にあるとき（即ち、チャンバ１０４が排気されるとき）、支持シート１０８は、表面（例えば、Ｘ及びＹ）及びＺ方向において互いに対して実質的に移動不能又は「ロック」され得るので、装置１００は「実質的に／本質的に移動不能」又は「実質的に／本質的にロック」されることになる。これは、支持シート１０８がロック用シート１１０を含む場合に特に当てはまる。
「実質的に／本質的に移動不能な」又は「実質的に／本質的にロックされた」装置１００は、「実質的に剛性」、「実質的に第１の状態より剛性」、又は「実質的に第１の状態よりも形成しにくい」ともいうことができ、装置１００が、第１の（ロックされていない）状態にあるときと同じ材料特性の第２の（ロックされた）状態にあるとき、いくつかの実施形態では、より詳細に後述するように、装置１００の材料特性（例えば、引張弾性率などの剛性の尺度）を比較することによって、特徴付けることができる。
上述したように、本開示の装置には、ロックでない（例えば、中実又はパターン化された）支持シート１０８を用いることができるが、ロック用シート１１０の形態の支持シート１０８が、例として、図１Ｂ及び図１Ｃに示されている。次に、図１Ｂ及び図１Ｃのロック用シート１１０について、より詳細に説明する。本開示のロック用シートに関する更なる特徴及び詳細は、２０１４年１２月１９日に出願された米国特許出願第６２／０９４２４０号に記載され、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
図１Ｂ及び図１Ｃに更に示されるように、各ロック用シート１１０の少なくとも一部分は、中実領域１３２及び開口領域１３４（即ち、中実領域１３２間の隙間又は自由空間）にパターン化又はセグメント化され、中実領域１３２の少なくとも一部は、ロック用シート１１０の主表面Ｓ内で互いに対して移動可能である。
ロック用シート１１０を使用する実施形態では、繊維状材料１０６の一部分（即ち、繊維又はその繊維の一部分）は、例えば、ロック用シート１１０の開口領域１３４を少なくとも部分的に貫通することによって、装置１００を第２の状態に詰まらせたり、あるいはロックすることを助けたりすることができる。加えて、又は代替的に、ロック用シート１１０の中実領域１３２は、繊維状材料１０６と共に詰まる可能性があり、及び／又は、支持シート１０８（ロック用シート１１０であるか否かに関わらず）の任意の高摩擦表面は、繊維状材料１０６によって詰まる可能性がある。
説明を簡単かつ明瞭にするために、図１Ｂ及び図１Ｃのロック用シート１１０は、中実の輪郭を有するように示されている。しかし、ロック用シート１１０の端部は、連続的に中実ではなく、その代わりに、中実領域１３２及び開口領域１３４、並びに、場合によっては中実領域１３２の不完全な部分で構成される場合の方が多いことを理解されたい。簡単かつ明瞭にする目的で、１枚のロック用シート１１０を、次により詳細に説明する。しかし、以下に説明する追加の詳細は、装置１００の任意のロック用シート１１０に適用できることを理解されたい。
ほんの一例として、図４の第１のロック用シート１１０の個々の中実領域１３２の上側（又は下側）表面は、ロック用シート１１０の１枚以上の主表面を集合的に画定する。１つの例示的な主表面Ｓが、図１Ｂ、図１Ｃ及び図４に示されており、簡略化のために実質的に平面であるように示されているが、ロック用シート１１０が所望の形状に形成される（例えば、物体の上に形成されるか、又は複雑な表面に適合することによって）とき、主表面Ｓは任意の複雑な形状をとることができる。中実領域１３２は、主表面Ｓ内で互いに対して移動可能であるため、係る複雑な形状が可能となる。即ち、主表面Ｓの形状は、（例えば、主表面Ｓを画定する中実領域１３２の相対的な移動のために）変化することができ、非常に複雑になり得る。しかし、主表面Ｓがどのような形状であっても、中実領域１３２は、主表面Ｓ内で互いに対して移動可能であり得る。係る移動は、互いに対する曲げを含むことができる（例えば、主表面Ｓの内外に撓むだけでなく、それによって主表面Ｓの再画定も行う）、結果として生じるロック用シート１１０は曲げ可能であり、また、互いに近づいたり遠ざかったりするように移動して、結果として生じるロック用シート１１０は伸展可能となる。可撓性（曲げ性）と伸展性とのこの組み合わせによって、形成可能なロック用シート１１０が生成される。
中実領域１３２は、主表面Ｓと直交するＺ方向の厚さも有しているが、中実領域１３２によって集合的に画定された主表面（例えば主表面Ｓ）が存在し、中実領域１３２はその主表面内を移動可能である。中実領域１３２はまた、互いに対して、その主表面の内外へ、又は、互いに対してＺ方向へ移動可能であり得る。しかし、本開示のロック用シートのキーとなる顕著な特質は、中実領域が、ロック用シート１１０の主表面内で互いに対して少なくとも移動可能であるように、ロック用シートが中実領域及び開口領域にパターン化されていることである。
中実領域１３２をロック用シート１１０の主表面の内外双方向へ相対的に移動することによって、シートを任意の空間面に形成することができる。例えば、球のまわり、あるいは更に人間の顔の輪郭の周りに、ロック用シート１１０を、しわがなく形成することができる。これは、中実領域１３２が互いに対して主表面内で曲がりかつ伸展することができるので、可能となるものである。任意の所望の空間表面トポロジーに変形するためのロック用シート１１０（又は複数のロック用シート１１０）の能力は、中実領域１３２のサイズ及び可撓性／伸展性によって制限され得るが、これは、適用対象に合致するように適合することができるロック用シート１１０の一種の空間分解能を定義するものである。
特に、中実領域１３２は、第１の位置から第２の位置へ、主表面内で互いに対して移動することができ、より詳細には、第１の位置から、ロック用シート１１０を形成する材料の塑性変形なしに維持することができる第２の位置へ、互いに対して移動することができる。これは、材料を単純に除去してシートを形成するように開口部を切除した材料のシート、又は材料の織り片又は撚り線で形成された材料のシートとは対照的である。係るシートでは、開口部は、中実部分が互いに対してわずかに動くか又は揺れ動く空間を提供することができるが、第１の位置から塑性変形なしに維持できる第２の位置へ移動する空間を提供することはできない。例えば、印加された応力が材料をその弾性限界内で伸展させるように、係るシートの中実部分が移動すると、材料は、応力が除去されるとすぐにその第１の位置に戻り、印加された応力が材料をその弾性限界を超えて伸展させると、塑性変形が起こることになる。即ち、材料シートが、材料の１つ以上の方向への連続条片又は連続撚り線のみを含む場合、それらの１つ以上の方向におけるシートの材料特性は、連続の条片又は撚り線を構成する材料の材料特性に等しい。反対に、本開示のロック用シート１１０は、材料から形成されるが、材料自体の特性とは異なる全体的な材料特性、特に、材料特性が試験される任意の方向の材料特性を備える。
いくつかの実施形態では、主表面内の中実領域の相対運動は、材料特性比によって特徴付け又は定量化することができ、この特性比は、中実領域１３２を構成する材料の所定の材料特性と、中実領域１３２及び開口領域１３４へのシートのパターン化又はセグメント化に起因するロック用シート１１０の全体的な材料特性と、を比較するものである。即ち、固体材料片（例えば、鋼、紙など）は、同じ材料で形成された本開示のロック用シート１１０（即ち、中実領域１３２及び開口領域１３４を有する）とは実質的に異なる挙動を示すであろう。
例えば、ロック用シート１１０は、第１の有効引張弾性率（Ｅｏ）を有する材料で形成することができ、中実領域１３２及び開口領域１３４は、ロック用シート１１０が全体的な有効引張弾性率（例えば、ロック用シート１１０の主表面内の任意の又は全ての表面方向で試験した場合に、Ｅ１である）を有するように配置することができ、Ｅｏ／Ｅ１の比は少なくとも２、いくつかの実施形態では、少なくとも３、いくつかの実施形態では、少なくとも４、いくつかの実施形態では、少なくとも５、いくつかの実施形態では、少なくとも１０、いくつかの実施形態では、少なくとも２０、いくつかの実施形態では、少なくとも５０、いくつかの実施形態では、少なくとも１００、いくつかの実施形態では、少なくとも１０００、及び、いくつかの実施形態では、少なくとも１０，０００である。いくつかの実施形態では、Ｅ０／Ｅ１の比は１００，０００以下、いくつかの実施形態では、５０，０００以下、及び、いくつかの実施形態では、２５，０００以下であり得る。
いくつかの実施形態では、全体的な有効引張弾性率Ｅ１は、ロック用シート１１０の主表面にわたって変化し得るので、ロック用シート１１０の第１の領域又は部分上の有効引張弾性率Ｅ１は、第２の領域又は部分上と同じでなくてもよいが、第１の領域におけるＥ０／Ｅ１の比は少なくとも２であり、かつ、第２の領域におけるＥ０／Ｅ１の比は少なくとも２である。即ち、ロック用シート１１０の全剛性がシートにわたって変化しても、ロック用領域の任意の所定の位置、部分又は領域におけるＥ０／Ｅ１の比は、それでもなお、少なくとも２である。
いくつかの実施形態では、ロック用シート１１０は、第１の有効引張弾性率（Ｅｏ）を有する材料で形成することができ、第１の状態又はロック解除の状態にある間に、装置１００全体が全体的な有効引張弾性率（Ｅａ）を有するように、中実領域１３２及び開口領域１３４を配置することができ、Ｅｏ／Ｅａの比は少なくとも２、いくつかの実施形態では、少なくとも３、いくつかの実施形態では、少なくとも４、いくつかの実施形態では、少なくとも５、いくつかの実施形態では、少なくとも１０、いくつかの実施形態では、少なくとも２０、いくつかの実施形態では、少なくとも５０、いくつかの実施形態では、少なくとも１００、いくつかの実施形態では、少なくとも１０００、及び、いくつかの実施形態では、少なくとも１０，０００である。いくつかの実施形態では、Ｅｏ／Ｅａの比は１００，０００以下、いくつかの実施形態では、５０，０００以下、及び、いくつかの実施形態では、２５，０００以下であり得る。
いくつかの実施形態では、第１の（ロック解除された）状態における装置１００の全体的な有効引張弾性率Ｅａは、装置１００にわたって変化し得るので、装置１００の第１の領域又は部分にわたる全体的な有効引張弾性率Ｅａが第２の領域又は部分と同じでなくてもよいが、第１の領域におけるＥｏ／Ｅａの比は少なくとも２であり、第２の領域におけるＥｏ／Ｅａの比は少なくとも２である。即ち、装置１００の全体の剛性がシートにわたって変化しても、ロック用領域の任意の所定の位置、部分又は領域におけるＥ０／Ｅａの比は、やはり少なくとも２である。
いくつかの実施形態では、ロック用シート１１０は、降伏歪み（εｏ）（即ち、問題の特定の材料に対する標準的な方法によって定義されるか、又は決定されるような弾性限界又は塑性変形開始時の歪み）を有する材料で形成することができ、中実領域１３２及び開口領域１３４は、その材料で形成されたロック用シート１１０をその歪み限度を超えて操作することができ、それでもなお、塑性変形に遭遇しないように、配置することができる。例えば、いくつかの実施形態では、ロック用シート１１０の中実領域１３２を形成する材料は、降伏歪み（εｏ）を有し、装置が第１の状態にあるときに、中実領域１３２及び開口領域１３４は、ロック用シート１１０がいかなる材料の降伏も伴わずに歪み（ε１）を受けるように構成されており、ε１／ε０の歪み比は少なくとも１、いくつかの実施形態では、少なくとも２、いくつかの実施形態では、少なくとも３、いくつかの実施形態では、少なくとも５、いくつかの実施形態では、少なくとも１０、いくつかの実施形態では、少なくとも５０、いくつかの実施形態では、少なくとも１００、いくつかの実施形態では、少なくとも１０００、いくつかの実施形態では、少なくとも１０，０００、いくつかの実施形態では、少なくとも５０，０００、及び、いくつかの実施形態では、少なくとも１００，０００である。
いくつかの実施形態では、少なくとも部分的に、繊維状材料１０６の適合性及び／又は（使用される場合）ロック用シート１１０の主表面内の中実領域１３２の相対的な動きに起因して、装置１００、繊維状材料１０６、及び／又はロック用シート１１０（使用される場合）は、第１の状態にあるとき、三次元適合性を示すことができる。適合性は、装置１００が三次元物体（例えば、球又はより複雑な三次元物体）の上に、装置１００のしわ（例えば、ひだ）がほとんどなく形成される（即ち、実質的に適合する）能力として定義することができる。
例えば、いくつかの実施形態では、装置１００、繊維状材料１０６、及び／又はロック用シート１１０は、第１の状態においてゼロでないガウス曲率を有する複雑な表面に実質的に適合することができ、装置１００、繊維状材料１０６、及び／又はロック用シート１１０は、例えば、変形平面内の面積の変化を必要とする、直交する２軸の周りで同時の湾曲を呈することができる。例えば、中実の紙片は、ゼロでないガウス曲率を有する表面に実質的に適合することができない（即ち、紙が寄り集まって、その際にしわを形成する）。しかし、紙片（例えば、少なくとも１０のＥ０／Ｅ１の比を示す（例えば、任意の方向で）パターン化された又はセグメント化された紙片）の主表面において、中実領域が互いに対して移動可能な方法で、中実領域及び開口領域を含むようにセグメント化又はパターン化された紙片は、ゼロでないガウス曲率を有する複雑な表面に実質的に適合する。
ゼロでないガウス曲率を有する複雑な表面は、装置１００、繊維状材料１０６、及び／又はロック用シート１１０が第１の状態で実質的に適合することができる複雑な表面の単なる一例にすぎない。装置１００、繊維状材料１０６、及び／又はロック用シート１１０の成形性（即ち、可撓性（曲げ性）及び伸展性の組み合わせ）のおかげで、装置１００及び／又はロック用シート１１０は、他の複雑な非ガウス表面にも実質的に適合することができることを理解されたい。
いくつかの実施形態では、第１及び第２の状態の剛性比（以下に記載されるような、又は以下に記載される弾性率の比のうちのいずれか）を使用して、装置１００の第１の「成形可能」状態と装置１００の第２の「剛性」状態とを定義かつ区別することができる。
いくつかの実施形態では、装置１００の第１及び第２の状態は、剛性比（ＳＬ／ＳＵＬ）によって特徴付け、及び／又は区別することができる。剛性比（ＳＬ／ＳＵＬ）は、装置１００が第２の状態にあるときの装置１００の第２の（又はロックされた）剛性ＳＬ（例えば、引張弾性率、曲げ弾性率、押込み弾性率、又は別の好適な弾性率、のうちの１つ以上）と、装置１００が第１の状態にあるときの装置１００の第１の（又はロック解除された）剛性ＳＵＬとの比であり得る。
ある実施形態では、剛性比（ＳＬ／ＳＵＬ）は、少なくとも２、いくつかの実施形態では少なくとも３、いくつかの実施形態では少なくとも４、いくつかの実施形態では少なくとも５、いくつかの実施形態では少なくとも８、いくつかの実施形態では少なくとも１０、いくつかの実施形態では少なくとも１５、いくつかの実施形態では少なくとも２０、いくつかの実施形態では少なくとも４０、及び、いくつかの実施形態では少なくとも５０であり得る。
その結果、いくつかの実施形態では、装置１００は、上述したように、第１の状態及び第２の状態を有するとして説明することができ、第２の状態における装置１００の剛性と、第１の状態における装置１００の剛性との剛性比（ＳＬ／ＳＵＬ）が少なくとも２であり、いくつかの実施形態では少なくとも３、その他、である。言い換えれば、第２の状態は、装置１００が第１の状態の装置１００の剛性の少なくとも２倍、いくつかの実施形態では、第１の状態の装置１００の剛性の少なくとも３倍、などの剛性を有する状態として、特徴付けることができる。更に別の言い方をすれば、第１の状態は、装置１００が第２の状態の装置１００の剛性の１／２以下、いくつかの実施形態では、第２の状態における装置１００の剛性の１／３以下、その他、の剛性を有する状態として特徴付けることができる。
いくつかの実施形態では、装置１００の第１及び第２の状態は、比弾性率（specific modulus ratio）によって特徴付け及び／又は区別することができる。例えば、いくつかの実施形態では、第１の状態は、第１の（ロック解除された）有効引張弾性率（ＥＵＬ）によって特徴付けることができ、第２の状態は、第２の（ロックされた）有効引張弾性率（ＥＬ）によって特徴付けることができ、第２弾性率と第１弾性率との比（ＥＬ／ＥＵＬ）は、少なくとも２、いくつかの実施形態では少なくとも３、いくつかの実施形態では少なくとも４、いくつかの実施形態では少なくとも５、いくつかの実施形態では少なくとも８、いくつかの実施形態では少なくとも１０、いくつかの実施形態では少なくとも１５、いくつかの実施形態では少なくとも２０、いくつかの実施形態では少なくとも４０、及び、いくつかの実施形態では少なくとも５０であり得る。
「有効引張弾性率」（ＥＴＭ）という用語は、「有効引張弾性率」と呼ばれる「実施例」のセクションで後述する手順に従って試験されるように、歪み（長さで除した伸び）に対する単位幅当たりの引張力のプロットにおける線の傾きを指すものである。この弾性率は、ヤング率と類似しているが、シート材料の単位幅当たりの力で応力軸を置き換えることによって、薄いシート状材料の試験に適合し、この幅は、印加された張力の方向に対して直角に測定される。この歪みは、試料の増加した伸びをその元の長さで除する（即ち、ΔＬ／Ｌ）ことによって、従来の観念で測定される。この「有効引張弾性率」は、それらの物体の断面積の測定が困難な（特に、中実領域１３２及び開口領域１３４にパターン化されたロック用シート１１０）可能性があるため、本開示の装置１００及びロック用シート１１０を測定するのに有用である。
いくつかの実施形態では、第１の状態は、第１の（ロック解除された）有効曲げ弾性率（ＢＵＬ）によって特徴付けることができ、第２の状態は、第２の（ロックされた）有効曲げ弾性率（ＢＬ）によって特徴付けることができ、第２弾性率と第１弾性率との比（ＢＬ／ＢＵＬ）は、少なくとも２、いくつかの実施形態では少なくとも３、いくつかの実施形態では少なくとも４、いくつかの実施形態では少なくとも５、いくつかの実施形態では少なくとも８、いくつかの実施形態では少なくとも１０、いくつかの実施形態では少なくとも１５、いくつかの実施形態では少なくとも２０、いくつかの実施形態では少なくとも４０、及び、いくつかの実施形態では少なくとも５０であり得る。
「有効曲げ弾性率」（ＥＢＭ）という用語は、「有効曲げ弾性率」と呼ばれる「実施例」のセクションで後述する手順に従って、曲げを引き起こすために試料を引っ張ったときに、撓み角の無次元近似に対する単位幅当たりの引張力のプロットにおける線の傾きを指すものである。この弾性率は、シート材料の単位幅当たりの力を用いることにより、薄いシート状材料の試験に適合し、この幅は、印加された曲げ力の方向に対して直角に測定される。得られる曲げ角度は、シートの端部が印加された荷重の下で移動する距離を、クランプから印加された荷重までのシートの長さで除することによって近似される。「有効引張弾性率」と同様に、この弾性率は、それらの物体の断面積の測定が困難な（特に、中実領域１３２及び開口領域１３４にパターン化されたロック用シート１１０）可能性があるため、装置１００及びロック用シート１１０を測定するのに有用である。このＥＢＭはまた、パターン化されたロック用シート１１０が、より伝統的な手順で曲げに関して測定される支持部にわたってそれら自身を支持する強度を欠いている可能性があるので、有用である。
いくつかの実施形態では、第１の状態は、第１の（ロック解除された）有効押込み弾性率（ＩＵＬ）によって特徴付けることができ、第２の状態は、第２の（ロックされた）有効押込み弾性率（ＩＬ）によって特徴付けることができ、第２弾性率と第１弾性率との比（ＩＬ／ＩＵＬ）は、少なくとも２、いくつかの実施形態では少なくとも３、いくつかの実施形態では少なくとも４、いくつかの実施形態では少なくとも５、いくつかの実施形態では少なくとも８、いくつかの実施形態では少なくとも１０、いくつかの実施形態では少なくとも１５、いくつかの実施形態では少なくとも２０、いくつかの実施形態では少なくとも４０、及び、いくつかの実施形態では少なくとも５０であり得る。
「有効押込み弾性率（Effective Indentation Modulus)」（ＥＩＭ）という用語は、「有効押込み弾性率」と呼ばれる「実施例」のセクションで後述する手順に従って試料を試験したときの、撓み距離に対する印加された力のプロットにおける線の傾きを指すものである。手順中に使用されるリングの直径は、測定値に影響を与えるため、指定しなければならない。同じ直径のリングが使用される場合、これはさまざまな材料のシートを比較するための有効な手順である。この試験は、シートが曲がり、更に伸展する能力をある程度測定するものである。したがって、シートの適合性と相関性がある。しかし、この試験は、実質的に連続的な形でそれらの形状を変形させないで、しわを生じさせる材料の識別はしない。
いくつかの実施形態では、装置１００の第１の状態は、いくつかの実施形態では、２０Ｎ／ｍｍ未満、いくつかの実施形態では１０Ｎ／ｍｍ未満、いくつかの実施形態では５Ｎ／ｍｍ未満、及び、いくつかの実施形態では１Ｎ／ｍｍ未満、の有効引張弾性率（本明細書で定義された）を有する装置１００によって、特徴付けることができる。
いくつかの実施形態では、ロック用シート１１０の中実領域１３２は、連続的であってもよく、即ち、１つ以上の隣接する中実領域１３２に接続されてもよく、及び、いくつかの実施形態では、中実領域１３２は、ロック用シート１１０の主表面内の隣接する中実領域１３２から離散又は、分離していてもよい。ロック用シート１１０を使用するいくつかの実施形態では、装置１００は、全ての連続的なロック用シート１１０（即ち、連続した中実領域１３２を使用する）又は全ての不連続なロック用シート１１０（即ち、孤立した中実領域１３２を使用する）を含むことができる。ロック用シート１１０を使用するいくつかの実施形態では、装置１００は、連続的な中実領域ロック用シート１１０と離散したものとの組み合わせを含むことができる。即ち、いくつかの実施形態では、装置１００の少なくとも１枚のロック用シート１１０は、連続的な中実領域１３２を含むことができ、装置１００の少なくとも１枚のロック用シート１１０は、離散した中実領域１３２を含むことができる。
複数のロック用シート１１０を使用するいくつかの実施形態では、装置１００の複数のロック用シート１１０は全て同じパターン（図１Ｂ及び図１Ｃに示すように）を有することができ、全て異なるパターン、又はそれらの組み合わせを有することもできる。任意のパターンの配置が可能である。例えば、いくつかの実施形態では、異なるパターンのロック用シート１１０を交互に配置することができ（例えば、Ａ、Ｂ、Ａ、Ｂなど）、ブロックパターン（例えば、Ａ、Ａ、Ｂ、Ｂなど）、又はそれらの組み合わせ（例えば、Ａ、Ａ、Ｂ、Ｂ、Ａ、Ａなど）で、配置することができる。更に、いくつかの実施形態では、異なるパターンのロック用シート１１０をランダムに配置（即ち、積層）することができる。
同じパターンの少なくとも２枚のロック用シート１１０を使用するいくつかの実施形態では、図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、１枚のロック用シート１１０の中実領域１３２が、隣接する（即ち、上又は下の）ロック用シート１１０の中実領域１３２と実質的に重なり合って整列するように、２枚の同一パターン化されたロック用シート１１０を互いに実質的に整列するように配置することができる。
しかし、いくつかの実施形態では、図４に示すように、２枚の同一パターンのロック用シート１１０を互いに対して千鳥状にすることができ、第１のロック用シート１１０の中実領域１３２が第２のロック用シート１１０’の開口領域１３４’と重なり合い、第１のロック用シート１１０の開口領域１３４が第２のロック用シート１１０’の中実領域１３２’と重なり合うことになる。図４では、上部の第１のロック用シート１１０が白色で示され、下部の第２のロック用シート１１０’は、薄い灰色で示された中実領域１３２’と、濃い灰色で示された開口領域１３４’を有する。より具体的には、図１及び図４に示すように、連続的な中実領域１３２を使用するいくつかの実施形態では、中実領域１３２は、島、及び、各島を隣接する島に接続するように配置された１つ以上の接続部又はブリッジを含むことができる。
図４及び図５（以下に説明する）は、装置１００に使用される複数のロック用シート１１０のうちの２枚を表すことができる。図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、ロック用シート１１０を使用するいくつかの実施形態では、繊維状材料１０６は、隣接するロック用シート１１０の間に配置することができるが、明確にするために、繊維状材料１０６は図４及び図５から除去されている。図４及び図５のロック用シート１１０の任意の機構及び要素は、繊維状材料を含む本開示の装置に用いることができ、繊維状材料を隣接するロック用シート１１０の間に用いることができるが、隣接するロック用シート１１０の間に形成されたどの空間にも全て使用する必要はないことを理解されたい。
図４に示すように、第１のロック用シート１１０は、八角形の形状を有する島１３６を含み、各島１３６は、１つ以上のブリッジ１３８によって１つ以上の隣接する島１３６に各々接続される。島１３６は正方形のパック配列に配置され、ロック用シート１１０のパターンは、４つのブリッジ１３８によって４つの隣接する島１３６に各々接続された１つの中央の八角形の島１３６を含む繰り返しユニット、即ち、ユニットセルを含み、ブリッジ１３８は、各島１３６の八角形の一つおきの縁部がブリッジ１３８に接続されるように、島１３６の周りに等間隔に配置されている。一例として、各ブリッジ１３８は、９０度屈曲部を含み、同じ島１３６から出て来る各ブリッジ１３８は、同じ方向（即ち、時計回り又は反時計回り）に曲がるので、開口領域１３４は、２つのブリッジ１３８を含む４つの隣接する島１３６の間に実質的に正方形の空間を含み、また、第１のロック用シート１１０のパターンは、各島１３６の中心の周りに４回の回転対称性を含む。
更に、島１３６の高密度な充填のために、このパターンは、千鳥状の島１３６の水平な列、千鳥状の島１３６の垂直な列、及び島１３６の斜めの列を含むことになる。各島１３６はブリッジ１３８を有し、このブリッジは、同じ水平列の任意の島１３６と同じ方向（即ち、時計回り又は反時計回り）に曲がるが、隣接する水平列の任意の島１３６とは反対の方向に曲がる。同様に、各島１３６はブリッジ１３８を有し、このブリッジは、同じ垂直列の任意の島１３６と同じ方向（即ち、時計回り又は反時計回り）に曲がるが、隣接する垂直列の任意の島１３６とは反対の方向に曲がる。しかし、各島１３６は、同じ斜めの列の（任意の方向の）隣接する島１３６とは反対の方向に曲がるブリッジ１３８を有する。
第２のロック用シート１１０’は、第１のロック用シート１１０と同じパターンを有し、即ち、島１３６’及びブリッジを備えるが、第１のロック用シート１１０の島１３６は、第２のロック用シート１１０’のブリッジと重なり合うように配置されているため、第２のロック用シート１１０’のブリッジは、図４で見ることができない。更に、第１のロック用シート１１０の各島１３６も、第２のロック用シート１１０’の４つの島１３６’と部分的に重なり合っている。
図４のロック用シート１１０，１１０’の特定のパターンは、例としてのみ示されており、特に、１つのロック用シート１１０内の中実領域１３２が、隣接するロック用シート１１０の開口領域１３４’と重なり合うことができるためには、どのように装置１００の隣接するロック用シート１１０（例えば、同じパターンを使用する）を千鳥状にすることができるのかを説明するために、示されている。
不連続のロック用シートの例（即ち、離散した中実領域を使用する）を図７〜図１０Ｄに例示し、以下で説明する。連続的なロック用シート（即ち、連続した中実領域を使用する）の追加の例を図１１〜図２５に例示し、以下で説明する。
加えて、又は代替的に、いくつかの実施形態では、装置１００の隣接するロック用シート１１０（例えば、同じ又は異なるパターンを有するかどうかにかかわらず）は、各ロック用シート１１０に対して実質的に直交する、即ち、垂直であるｚ軸の周りを互いに回転させることができる。即ち、いくつかの実施形態では、ロック用シート１１０が同じパターンを含む場合であっても、パターンが互いに直接かつ全く同じに重なり合わないように、１つ以上のロック用シート１１０を互いに対して回転させることができる。例えば、いくつかの実施形態では、第１のロック用シート１１０は、第２のロック用シート１１０に対して９０度の角度でｚ軸の周りに回転させることができる。いくつかの実施形態では、例えば、３枚以上のロック用シート１１０が使用される場合、第１及び第３のシートがちょうど重なり合い（即ち、互いに対して回転させていない）、第２及び第４のシートが互いにちょうど重なり合うが、第１及び第３のシートに対してある角度で回転しているように、パターンの回転が各シートで交互になるようにロック用シート１１０を配置することができる。他の実施形態では、各ロック用シート１１０は、各隣接するロック用シート１１０に対してある角度で回転させることができる。例えば、第２のロック用シート１１０は、第１のロック用シート１１０に対して９０度の角度で回転させることができ、第３のロック用シート１１０は、第２のロック用シート１１０に対して９０度の角度で回転させることができ、以下同様である。
いくつかの実施形態では、１枚のロック用シート１１０は、中実領域１３２と開口領域１３４の２種類以上のパターンを備えることができる。即ち、いくつかの実施形態では、所定のロック用シート１１０内のパターンは一定である必要はない。例えば、ロック用シート１１０の周囲付近のパターンは、ロック用シート１１０の中心付近のパターンと異なることができ、あるいは、このパターンは、所定のロック用シート１１０の全体にわたって変化してもよいし、又は更にランダムであってもよい。
いくつかの実施形態では、１枚以上のロック用シート１１０は、包被１０２及び／又は１枚以上の他のロック用シート１１０に、１つ以上の点又は位置で固定（例えば、ピン止め又は接着）され得る。係る実施形態では、図７の離散した中実領域５３２を包被５０２に連結することに関して、以下に説明される連結手段のいずれかによって、ロック用シート１１０を、包被１０２及び／又は他のロック用シート１１０に連結することができる。
即ち、いくつかの実施形態では、装置１００の少なくとも１枚のロック用シート１１０は、中実領域１３２及び開口領域１３４の変化するパターンを含むことができる。係るパターンの変化は、それ自体あるパターンに従うことができ、ブロックパターン（例えば、ロック用シート１１０の片半分のパターンと他の片半分の異なるパターン）であってもよく、ランダムであってもよく、又はそれらの組み合わせであってもよい。
いくつかの実施形態では、ロック用シート１１０又はその一部分（例えば、繊維状材料１０６及び／又は別のロック用シート１１０に面するように向いた表面１２５，１２５’（図４及び図５参照））は、高摩擦表面を備えることができ、これは、各表面の材料組成及び／又はテクスチャによって、又は表面を（例えば、コーティングによって、高摩擦層をロック用シート１１０の所望の部分に連結すること、などによって）処理することによって、実現することができる。係る高摩擦表面は、装置１００が第２の状態に変化するときに、ロック用シート１１０を１枚以上の他のロック用シート１１０及び／又は繊維状材料１０６と共に詰まらせることを容易にすることができる。その結果、係る高摩擦表面は、第２の状態の装置１００の剛性（例えば、上述の剛性の種類のいずれか）を高めることができる。図４及び図５は、ロック用シート１１０，１１０’を示しているが、本開示の任意の支持シートは、繊維状材料１０６及び／又は別の支持シートに面するように向いた表面を含むことができ、係る表面は高摩擦表面を含むことができることを理解されたい。
いくつかの実施形態では、高摩擦表面は、製造プロセスの固有の結果であり得る。例えば、紙自体が、真空下で相互係合する紙製の２枚のロック用シート１１０に関して、十分に高い摩擦表面を有することができる。他の実施形態では、エンボス加工、ナーリング加工、任意の適切な微細複製プロセス、研磨、サンドブラスト、成形、スタンピング、蒸着、高摩擦表面を形成する他の好適な手段、又はそれらの組み合わせ、のうちの１つ以上によって、高摩擦表面を形成することができる。
図５は、図４の２枚の千鳥状に重なり合ったロック用シート１１０，１１０’の一部分の側面断面図を示す。図５では、島１３６、１３６’及び前景の開口領域１３４、１３４’を含む前景の中実領域１３２、１３２’が示されているが、ブリッジ１３８及び背景の島１３６、１３６’は、明確化のために、各ロック用シート１１０、１１０’から除去されている。上述したように、繊維状材料１０６は、ロック用シート１１０、１１０’の間に形成された空間の少なくとも一部分に配置することができる。
図５に示すように、各ロック用シート１１０、１１０’は、他方のロック用シート１１０’、１１０に面するように構成された面１２５、１２５’を備える。しかし、第２のロック用シート１１０’の表面１２５’は、高摩擦表面、特に、第１のロック用シート１１０に向かってＺ方向に延在する（又は第１のロック用シート１１０の方向にＺ寸法を有する）係合機構１４０’を含むように構成されている高摩擦表面１２５’を含むものとして示されている。ほんの一例として、係合機構１４０’は、等間隔の柱として示されている。本開示のロック用シート上に使用することができる好適な構造化高摩擦表面の一例は、ミネソタ州セントポールの３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから商品名「３Ｍ（登録商標）Ｇｒｉｐｐｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌ」として入手可能なテクスチャ加工又は構造化された材料である。
表面１２５’全体が高摩擦表面機構を含む必要はなく、むしろ、いくつかの実施形態では、表面１２５’の一部のみが高摩擦表面である。図５に示す実施形態では、第２のロック用シート１１０の各島１３６’は、例として柱又はペグを含むものとしてのみ示されている。いくつかの実施形態では、これらの柱は、各島１３６’の全領域にわたって分布することができ、いくつかの実施形態では、この柱は、一部又は全部の島１３６’のうちの一部の領域にわたって分布することができる。
この柱は、一例として、背の高い、細い、ピン状の円筒形のポストとしてのみ示されている。しかし、本開示の構造化された高摩擦表面に、他の断面形状（例えば、正方形、三角形、多角形など）の柱、四角錐、三角錐、他の好適な形状、又はそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない、さまざまな構造形状を使用できることを理解されたい。
図５には示されていないが、いくつかの実施形態では、第１のロック用シート１１０は、第２のロック用シート１１０’の係合機構１４０’を受け入れる（即ち、相互係合する）寸法の開口部又は凹部を備えることができる。代替的に、又は追加的に、第１のロック用シート１１０の表面１２５は、係合機構を含むこともでき、この係合機構は、第２のロック用シート１１０’に向かってＺ方向に延在し、第２のロック用シート１１０’の構造１４０’と相互係合するか、又は、かみあうことができる。係る実施形態では、第１のロック用シート１１０上の係合機構は、第２のロック用シート１１０’上のものと同じである必要はなく、係合機構がなお構造１４０’と相互係合することができればよい。第１及び第２のロック用シート１１０、１１０’は各々、１つ以上の柱又は延長部、１つ以上の凹部又は開口部、又はそれらの組み合わせを含むことができるので、第１のロック用シート１１０は、一般に、複数の第１の係合機構を含む面１２５を有するものとしてほぼ説明することができ、第２のロック用シート１１０’は、複数の第１の係合機構に係合するように構成された複数の第２の係合機構を有するものとして説明することができる。
図５の千鳥状の構成は一例としてのみ示されており、高摩擦表面（例えば、相互係合する係合機構を含む）は、千鳥状ではない（例えば整列した）ロック用シートにおいても同様に使用され得ることを理解されたい。
いくつかの実施形態では、特に、千鳥状の構成では、第１のロック用シート１１０の開口領域１３４は、第２のロック用シート１１０’の係合機構１４０’と相互係合するような寸法にすることができ、第１のロック用シート１１０の開口領域１３４が複数の第１の係合機構として機能することができる。他の実施形態では、ロック用シート１１０、１１０’は、中実領域１３２が各ロック用シート１１０の主表面内で互いに対して移動するとき、即ち、装置１００が所望の形状に形成されるときに、第１及び第２のロック用シート１１０、１１０’の中実領域１３２、１３２’が各ロック用シート１１０の主表面からわずかでも傾いたり回転したりすることができるように、パターン化することができる。係る実施形態では、第１又は第２のロック用シート１１０又は１１０’の傾斜又は回転した中実領域１３２、１３２’は、各々、他方のロック用シート１１０’又は１１０の中実領域１３２’、１３２及び／又は開口領域１３４’、１３４と相互係合することができる。
隣接するロック用シート１１０上の構造は相互係合するものと記載することができるが、係る相互係合構造は、一般に可逆的に相互係合しており、装置１００を第１の状態から第２の状態に変更し、所望であれば、再び第１の状態に戻すことができることを理解されたい。これによって、装置１００が第２の状態に最初に変更された後でも、装置１００の成形性は失われないものとなり得る。
図６Ａ〜図１０Ｄは、本開示のさまざまな形状成形可能な装置を示し、同様の数字は同様の要素を表す。図６Ａ〜図１０Ｄの形状成形可能な装置は、図１Ａ〜図１Ｃ、図４及び図５に関して上述した装置１００と同じ要素、機構、及び機能の多くを共有する。図６Ａ〜図１０Ｄに例示する実施形態の機構及び要素（及び係る機構及び要素の代替物）のより完全な説明については、添付の図１Ａ〜図５を参照する。図１Ａ〜図１Ｃ、図４及び／又は図５に関して上述した機構のいずれかは、図６Ａ〜図１０Ｄの実施形態のいずれかに適用することができ、その逆も同様である。
図６Ａ〜図６Ｃは、本開示の別の実施形態に係る形状成形可能な装置４００を示しており、この装置は、繊維状材料４０６及び連続的なロック用シート４１０を使用しており、このロック用シートは、連続的な中実領域４３２と、開口領域４３４と、繊維状材料４０６及び／又は隣接するロック用シート４１０に面するように構成された表面４２５と、を含んでいる。装置４００は、概して、三次元的にかさばった構成とは対照的に、シート状若しくは板状であり、又は、シート状若しくは板状の構成を有する。図６Ａ〜図６Ｃは、形状成形可能な装置４００を使用する本開示の一実施形態に係る方法も示す。
装置４００は、チャンバ４０４、繊維状材料４０６、ロック用シート４１０、ポート４１５、コネクタ４２２、及び真空源４２０を画定する包被４０２を含み、これらの各々は、単に例示のためにのみ、概略的に示されている。ロック用シート４１０の中実領域４３２及び開口領域４３４は、例示の目的で概略的に示されているが、ロック用シート４１０は、本開示の任意の他のロック用シートと全く同様にパターン化され、本開示の連続的なロック用シート（即ち、上述又は後述のいずれかのような連続的な中実領域４３２を使用する）を表すように意図されていることを理解されたい。図示のように、中実領域４３２は、島４３６を含むことができる。本開示の他の連続的なロック用シートパターンと同様に、島４３６は、開口領域４３４を通って延在するブリッジによって、隣接する島に接続することができるが、簡略化のために、ブリッジは図６Ａ〜図６Ｃには示されていない。更に、７つの島４３６は、単に説明のためにのみ、例として示されている。
一例として示されるように、各ロック用シート４１０の表面４２５は、高摩擦表面を含み、特に、複数の係合機構４４０を含む。上側ロック用シート４１０は、複数の第１の係合機構４４０を有する第１のロック用シート４１０と呼ぶことができ、下側ロック用シート４１０は、複数の第１の係合機構４４０に係合するように構成された複数の第２の係合機構４４０を有する第２のロック用シート４１０と呼ぶことができる。表面４２５は、例として、表面４２５全体にわたって高摩擦表面、即ち、係合機構４４０を含むものとして示されているが、上述したように、これはその通りでなくてもよい。
係合機構４４０は、三角形の断面形状を有するものとして概略的に示されており、一方のロック用シート４１０の係合機構４４０が他方のロック用シート４１０の係合機構４４０と相互係合するようになっている。具体的には、係合機構４４０は、隣接するロック用シート４１０に向かってＺ方向に突出する係合機構４４０を概略的に表し、ロック用シート４１０が接触すると、一方のロック用シート４１０からの係合機構４４０は、他方のロック用シート４１０の隣接する係合機構４４０間の開口部又は空間内に移動させられる。
２枚のロック用シート４１０は、例としてのみ、図６Ａ〜図６Ｃに示されている。しかし、２枚の図示されたロック用シート４１０の代わりに、又はこれらに加えて、１枚以上の中実又はパターン化された支持シートを装置４００に用いることができることを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態では、図示されたロック用シート４１０の一方又は双方は、代わりに中実又はパターン化された支持シートであってもよく、繊維状材料４０６及び／又は隣接する対向する支持シートと係合するように構成され得る表面４２５上にやはり高摩擦表面を含むことができる。
簡略化のために、２枚のロック用シート４１０しか図６Ａ〜６Ｃに示されていないが、構造的に可能な又は必要なだけ多くのロック用シート４１０が装置４００に使用され得ることを理解されたい。いくつかの実施形態では、第１の状態の装置４００の所望の材料特性を達成するために、ただ１つのロック用シート４１０（又は中実又はパターン化された支持シート）しか必要でない場合があり、繊維状材料４０６内で十分な相互係合を提供する一方で、ロック用シート４１０（又は中実又はパターン化された支持シート）と繊維状材料１０６との十分な相互係合を提供する。
３枚以上のロック用シート４１０（又は、中実若しくはパターン化された支持シート）を使用する実施形態では、２枚以上のロック用シート４１０は、各々、繊維状材料４０６及び／又は別のロック用シート４１０に面するように向いた表面４２５上に、１つ以上の高摩擦表面（例えば、係合機構４４０）を備えることができる。いくつかの実施形態では、各ロック用シート４１０（又は、２枚の隣接するロック用シート４１０の間若しくは２つの繊維状材料４０６の間に位置する少なくとも中間のロック用シート４１０）は、繊維状材料４０６及び／又は隣接するロック用シート４１０に面するように各々向いた２つの表面４２５を含むことができ、各表面４２５（例えば、上面及び下面）は、１つ以上の高摩擦表面（例えば、係合機構４４０を備えた）を含むことができる。
装置４００は、図６Ａに第１の状態で示されている。第１の状態では、チャンバ４０４内の圧力は、チャンバ４０４の外側の圧力、即ち、周囲圧力と実質的に同じであり得る。図６Ｂに示すように、第１の状態では、装置４００は、任意の所望の形状に形成することができ、繊維状材料４０６及びロック用シート４１０（例えば、中実領域４３２）は、互いに対して摺動可能であり、及び／又は互いに近づいたり離れたりする（即ち、ロック用シート４１０に対して実質的に直交する、即ち、垂直であるＺ方向に）ことができる。図６Ｂにも示されているように、包被４０２に加えて、ロック用シート４１０は、隣接するロック用シート４１０間の相対運動、並びに、各ロック用シート４１０の主表面内で起こり得る中実領域４３２間の相対運動のために、伸展可能又は成形可能である。更に、繊維状材料４０６は、繊維状材料４０６内の繊維間又は１つ以上のより長い繊維の部分間の相対運動、並びに、繊維状材料４０６とロック用シート４１０（又は使用される他の支持シート）のいずれかとの間の相対運動、に起因して、伸展可能かつ成形可能である。
所望の形状に達した後、真空源４２０を作動させてチャンバ４０４を排気し、これによって、チャンバ４０４内の圧力を周囲圧力よりも低下させることができる。チャンバ４０４が排気されるにつれて、ロック用シート４１０は、相互にかつ繊維状材料４０６と接触するように強制され、繊維状材料４０６内の容積（又は空間、空気又は間隙）は、少なくとも部分的に減少し、繊維状材料４０６は、それ自体がロックする（又は相互に係合する）ように強制され、装置４００の所望の形状が本質的にロックされる。図６Ｃに示すように、ロック用シート４１０が高摩擦表面、特に係合機構４４０を含む実施形態では、１枚のロック用シート４１０の係合機構４４０は、上述したように、別のロック用シート４１０上の係合機構４４０と、及び／又は繊維状材料４０６と、相互係合することができる。隣接するロック用シート４１０間の（及び／又は繊維状材料４０６との）係る相互係合は、第２の状態の装置４００の硬さ又は剛性を高めることができる。
上述したように、装置４００は、図６Ｃに示すように、真空源４２０によって真空圧力を維持するか、又はチャンバ４０４内の圧力が低下した後にポート４１５又はコネクタ４２２を密閉することによって、所望の期間の間、第２の状態に維持することができる。
ここで、本開示の一実施形態に係る方法を、図６Ａ〜図６Ｃの装置４００に関して説明する。係る方法は、図６Ａに示すように、装置４００を第１の状態に設定することを含むことができ、この状態では、装置４００が成形可能であり、繊維状材料４０６が自由に移動可能であり、繊維状材料４０６及びロック用シート４１０が互いに摺動可能であり、島４３６を含む各ロック用シート４１０の中実領域４３２は、ロック用シート４１０の主表面内で互いに対して移動可能である。また、第１の状態では、繊維状材料４０６又は別のロック用シート４１０に面するように向いたロック用シート４１０（又は固体又はパターン化された支持シート）の表面４２５上の任意の高摩擦表面（例えば係合機構４４０を含む）は、相互係合することなく、又は間欠的に係合することなく、隣接するロック用シート４１０上を、繊維状材料４０６又は別の高摩擦表面（例えば、係合機構４４０を含む）を通過して移動することができる。
この方法は、図６Ｂに示すように、装置４００を所望の形状（即ち、三次元形状）に形成することを更に含むことができ、繊維状材料４０６内の相対運動と、ロック用シート４１０の中実領域４３２（例えば、島４３６）の相対運動とによって、装置４００の成形性が少なくとも部分的に促進される。
図６Ｃに示すように、本方法は、チャンバ４０４を排気することにより、例えば、真空源４２０を作動させて、ポート４１５と任意選択的にコネクタ４２２とを経由して、チャンバ４０４からガス（例えば、実質的に全てのガス）を除去することによって、装置４００を第１のロック解除状態から第２のロック状態に変化させることを更に含むことができる。チャンバ４０４を排気することにより、繊維状材料４０６（又はその中の空間、空気、又は空隙）の容積が減少し（又は排除される）、ロック用シート４１０が繊維状材料４０６及び任意選択的に（図示のように）互いに、直接的かつ密接に接触するようにし、それによって、装置４００の全体的な硬さ又は剛性が増加して、装置４００が本質的に所望の形状にロックされる。ロック用シート４１０の直接的かつ密接な接触には、隣接するロック用シート４１０上の係合機構４４０の相互係合（例えば、繊維状材料４０６を横切って、又はそれを通して）を含むことができ、隣接するロック用シート４１０の係合機構４４０が互いに対してロックされることになる。しかし、上述したように、係るロックは可逆的であり、チャンバ４０４から真空を解放することによって、装置４００を第２の状態から形成可能な第１の状態に変化させることができる（即ち、チャンバ４０４を周囲圧力に戻すことを可能にする）。
図７は、本開示の別の実施形態に係る形状成形可能な装置５００を示す。装置５００は、一般にシート状若しくは板状であるか、又はシート状若しくは板状の構成を有する。形状成形可能な装置５００は、チャンバ５０４を画定する包被５０２と、繊維状材料５０６と、中実領域５３２及び開口領域５３４を含む複数のロック用シート５１０と、チャンバ５０４を周囲と流体連通するように配置されたポート（又は開口部）５１５と、を備え、チャンバ５０４を排気するために真空源（図示せず）をポート５１５に連結することができる。図７の装置５００と図１Ａ〜図１Ｃの装置１００との違いは、装置５００が、不連続なロック用シート５１０を含むこと、即ち、離散した又は分離した中実領域５３２を含むことである。
図７に示すように、いくつかの実施形態では、離散した中実領域５３２は、互いに接続されていない「浮動」島を形成することができ、離散した中実領域又は浮動島と互換的に呼ぶことができる。係る実施形態では、この島は、ロック用シート５１０が顕著な適合性を有するように、基板（又はバッキング）、特に伸展可能な基板に連結することができる。いくつかの実施形態では、包被５０２の少なくとも一部（例えば、その上部又は底部又はその層）が、ロック用シート５１０の基板の少なくとも一部分として得られる。代替的に、又は追加的に、装置５００には、ロック用シート５１０の基板の少なくとも一部を形成する追加の材料又は層を含むことができ、係る追加の材料又は層は、シート状又は板状とすることができ、チャンバ５０４内に配置され得る。係る追加の基板材料又は層は、図１Ａ〜図１Ｃの包被１０２に関して上述したさまざまな材料のいずれかで形成することができる。しかし、この場合、当該基板は装置のガス不透過性包被５０２を含まないことがあるので、基板のガス透過性は高くなり得る。更に、いくつかの実施形態では、本開示の中実支持シート、パターン化支持シート、及び／又は連続的なロック用シートは、不連続なロック用シートが連結される基板としての役割を果たすことができる。
図１Ａ〜図１Ｃと同様に、図７は、包被５０２の上面及び下面が実質的に離間し（即ち、それらを結合する側壁によって）、ロック用シート５１０が互いに実質的に離間していることを明確にするために示されている。しかし、この図は、ロック用シート５１０がどのように互いに重なり合ってチャンバ５０４内に配置され得るかを、より良くより明確に示すためにのみ用いられていることを理解されたい。実際には、装置５００は、シート状又は板状の構成を有して、より平坦に見え得るものである。
図７の装置５００は、例として２枚のロック用シート５１０を含むものとしてのみ示され、各々が、包被５０２即ち、その内面５０５に直接連結された離散した中実領域５３２を含む。しかし、上述したように、いくつかの実施形態では、装置５００は、図示されたロック用シート５１０のうちの１枚だけを含むことができ、このロック用シートは、繊維状材料５０６をロック又は相互係合するように構成することができることを理解されたい。
図示されるように、ロック用シート５１０の中実領域５３２は、包被５０２の上部内面に連結されて、一方のロック用シート５１０を形成し、包被５０２の下部内面に連結されて、他方のロック用シート５１０を形成して、結果として得られるロック用シート５１０は、少なくとも部分的に重なり合って実質的に平行な構成を有し得る。いくつかの実施形態では、エンベロープ５０２の上部内面及び下部内面は、シート状装置５００を提供するために全ての側面で封止され得るシート又はシート状層によって提供することができるが、シート状装置５００を形成する他の手段も可能である。
中実領域５３２は、面ファスナー（例えば、ミネソタ州セントポールの３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから３Ｍ（登録商標）ＤＵＡＬ ＬＯＣＫ（登録商標）の商品名で入手可能な相互係合材料に使用されているような不可逆的係合機構）、接着剤、粘着剤、クランプ、クリンプ、ヒートシール、ステッチ、ピン、ステープル、ネジ、釘、リベット、ブラッド、溶接（例えば、音波（例えば、超音波）溶接）、任意の熱接着技術（例えば、連結されるべき構成要素の一方又は双方に印加される熱及び／又は圧力）、他の好適な連結手段、又はそれらの組み合わせ、を含むがこれらに限定されないさまざまな連結手段によって、包被５０２（及び／又は使用される場合には基板）に連結することができる。
更なる例として、図７に示される上側ロック用シート５１０は、水平列及び垂直列に配置された複数の矩形状の島５３２を含み、各矩形島５３２の長辺はＸ方向に向き、下側ロック用シート５１０は、水平列及び垂直列に配置されているが、上側ロック用シート５１０の島５３２に対して９０度回転された同じ矩形島５３２を含み、その結果、下側ロック用シート５１０の矩形の島５３２の長辺は、Ｙ方向を向くか、あるいは、上側ロック用シート５１０の長辺方向（Ｘ方向）に対して実質的に垂直に向くことになる。即ち、図７の装置５００は、互いに対して回転するパターンを有する隣接するロック用シート５１０（及び特に不連続なロック用シート５１０）の一例を示している。上側及び下側ロック用シート５１０の一方又は双方が高摩擦表面を含む実施形態では、回転したパターンは、例えば、装置５００が第２の状態にあるとき、下側ロック用シート５１０の１つの島５３２が、上側ロック用シート５１０の２つ以上の島５３２と重なり合って相互に係合する（例えば、繊維状材料５０６を横切って、又はそれを通して）ことを確実にすることができ、これによって、個々のロック用シート５１０と排気された繊維状材料５０６の厚さの和に等しい厚さを有する１枚の剛性シートを生成するものである。
各ロック用シート５１０内の規則的に配置された矩形の箱状の島５３２（即ち、一様に離間した島の列）は、例としてのみ示されている。しかし、他の形状の島５３２も可能であるだけでなく、他の配置もまた可能であることを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態では、島５３２は、円板形状であってもよく、又は別の有用な形状を有してもよい。これに加えて、又は代替として、島５３２は、異なるパターン（例えば、より密集したパターン）で、又はランダムな配列で配置することができる。いくつかの実施形態では、各島５３２は、隣接するロック用シート５１０内の島５３２の少なくとも一部分に重なり合うように、及び／又は繊維状材料５０６に重なり合うように配置することができる。更に、各ロック用シート５１０は、別のロック用シート５１０（２つ以上が使用される場合）と同じ大きさ及び形状の島５３２を含む必要はないか、あるいは、同じ又は類似のパターン若しくは配置を有する必要はない。むしろ、いくつかの実施形態では、２枚の隣接するロック用シート５１０は、異なる形状、サイズ、及び／又は異なる配置の島５３２を有することができる。
いくつかの実施形態では、図７に示すように、各ロック用シート５１０を包被５０２に連結することができ、他の実施形態では、各ロック用シート５１０を追加の基板に連結することができる。更に、他の実施形態では、装置５００は、包被５０２に連結された不連続なロック用シート５１０と、（例えば、図７に示す２枚のロック用シート５１０の間の空間に配置された、例えば積層された）追加の基板に連結された不連続なロック用シート５１０と、の組み合わせを含むことができる。
更に、上述したように、いくつかの実施形態では、装置５００は、不連続なロック用シート５１０、連続的なロック用シート、及び／又は１つ以上の中実の若しくはパターン化された支持シート、の組み合わせを含むことができる。例えば、１枚以上の連続的なロック用シート（又は、他の中実の若しくはパターン化された支持シート）は、図示された２枚の不連続なロック用シート５１０の間の空間でチャンバ５０４内に配置される、即ち、不連続なロック用シート５１０の一方又は双方と少なくとも部分的に重なり合う関係及び実質的に平行な構成、並びに、繊維状材料５０６、又は追加の繊維状材料若しくは繊維状材料５０６の一部分と重なり合う関係で配置することができる。係る実施形態では、単なる一例として、１枚以上の連続的なロック用シート（又は中実の又はパターン化された支持シート）は、隣接するロック用シート５１０に各々面するように構成された１つ以上の表面（即ち、上面及び／又は下面）を含むことができる。これらの表面の一方又は双方は、不連続なロック用シート５１０のうちの１枚と相互係合するように構成された高摩擦表面を備えることができる。即ち、本開示の任意の実施形態において、繊維状材料及び／又は別のロック用シートに面するように向いた支持シート（例えば、ロック用シート）の任意の表面上に高摩擦表面を使用することができる。
図８Ａ〜図８Ｃは、本開示の別の実施形態に係る形状成形可能な装置６００を示しており、この装置は繊維状材料６０６及び不連続なロック用シート６１０を使用し、このロック用シートは、離散した中実領域６３２と、開口領域６３４と、繊維状材料６０６及び／又は隣接するロック用シート６１０（及び／又は他の支持シート）に面するように構成された表面６２５と、を備えている。装置６００は、一般に、シート状若しくは板状であるか、又はシート状若しくは板状の構成を有する。図８Ａ〜図８Ｃはまた、形状成形可能な装置６００を使用する本開示の一実施形態に係る方法を示す。
装置６００は、チャンバ６０４、繊維状材料６０６、ロック用シート６１０、ポート６１５、コネクタ６２２、及び真空源６２０を画定する包被６０２を備え、これらは、各々単に説明の目的でのみ、概略的に示されている。簡略化のために、２枚のロック用シート６１０のみが示されており、上側ロック用シート６１０は、４つの離散した中実領域即ち、「島」６３２を含み、下側ロック用シート６１０は、上側ロック用シート６１０の島６３２に対して千鳥状に配置された５つの島を含み、上側及び下側のロック用シート６１０が直接的かつ密接に接触すると、２枚のロック用シート６１０は、相互に係合して本質的に１枚の剛性シートを形成することになる。
一例として、各ロック用シート６１０は、包被６０２、特にその内面６０５に直接連結しているものとして、示されている。具体的には、上側ロック用シート６１０は、包被６０２の上側又は上側内面に連結されているものとして示され、下側ロック用シート６１０は、包被６０２の下側又は下側内面に結合されているものとして示されている。
各ロック用シート６１０の表面６２５は、高摩擦表面を含み、特に、複数の係合機構６４０を備える。各ロック用シート６１０の離散した島６３２は、表面６２５を集合的に画定することができ、各ロック用シート６１０の表面６２５のうちの少なくとも一部分（例えば、島６３２のうちの少なくとも一部の島の少なくとも一部分）は、高摩擦表面を備えることができる。具体的には、ロック用シート６１０の各表面６２５は係合機構６４０を備える。
上側ロック用シート６１０は、複数の第１の係合機構６４０を有する第１のロック用シート６１０と呼ぶことができ、下側ロック用シート６１０は、複数の第１の係合機構６４０及び／又は繊維状材料６０６と係合するように構成された複数の第２の係合機構６４０を有する第２のロック用シート６１０と呼ぶことができる。表面６２５は、例として、表面６２５全体にわたって高摩擦表面、即ち、係合機構６４０を含むものとして示されているが、上述したように、これはその通りでなくてもよい。係合機構６４０は、三角形の断面形状を有するものとして概略的に示されており、一方のロック用シート６１０の係合機構６４０が他方のロック用シート６１０の係合機構６４０と相互係合するようになっている。具体的には、係合機構６４０は、隣接するロック用シート６１０に向かってＺ方向に突出する係合機構６４０を概略的に表し、ロック用シート６１０が接触すると、一方のロック用シート６１０からの係合機構６４０は、他方のロック用シート６１０の隣接する係合機構６４０間の開口部又は空間内に移動される（例えば、繊維状材料６０６を横切って、又はそれを通して）。
簡略化のために、２枚のロック用シート６１０しか図８Ａ〜図８Ｃに示されていないが、構造的に可能な又は必要なだけ多くのロック用シート６１０が装置６００に使用され得ることを理解されたい。更に、図７に関連して上述した全ての代替案は、ただ１枚のロック用シート６１０（又は、中実の若しくはパターン化された支持シート）を使用することを含めて、図８Ａ〜図８Ｃの装置６００でも使用することができる。３枚以上のロック用シート６１０を使用する実施形態では、例えば、１枚以上の連続的なロック用シート（及び／又は、中実の若しくはパターン化された支持シート）を、図示された２枚の不連続なロック用シート６１０の間に配置することができる。加えて、又は代替的に、追加の基板に連結された島を有する１枚以上の不連続なロック用シートを、図示の２枚の不連続なロック用シート６１０の間に配置することができる。
更に、図示された３枚以上のロック用シート６１０を使用するいくつかの実施形態では、ロック用シート６１０は、各々、別のロック用シート６１０及び／又は繊維状材料６０６に面するように向いた表面６２５上に、（例えば、係合機構６４０を備えた）１つ以上の高摩擦表面を含むことができる。いくつかの実施形態では、各ロック用シート６１０（又は２つの隣接するロック用シート６１０の間に配置された少なくとも中間のロック用シート６１０）は、各々が隣接するロック用シート６１０及び／又は繊維状材料６０６に面するように向いた２つの表面６２５を含むことができ、各表面６２５（例えば、上面及び下面）は、（例えば、係合機構６４０を備えた）１つ以上の高摩擦表面を含むことができる。
装置６００は、図８Ａに第１の状態で示されている。第１の状態では、チャンバ６０４内の圧力は、チャンバ６０４の外側の圧力、即ち、周囲圧力と同じにすることができる。図８Ｂに示すように、第１の状態では、装置６００は、任意の所望の形状に形成することができ、繊維状材料６０６及びロック用シート６１０（例えば、中実領域６３２）は、包被６０２の伸展性及び適合性のおかげで、互いに対して摺動可能であり、及び／又は互いに近づいたり離れたりする（即ち、ロック用シート６１０に対して実質的に直交する、即ち、垂直であるＺ方向に）ことができる。図８Ｂにもまた示されているように、ロック用シート６１０は、包被の材料特性並びに各ロック用シート６１０の主表面内で起こり得る中実領域６３２間の相対運動のために、伸展可能であり成形可能である。更に、繊維状材料６０６は、繊維状材料６０６内の繊維間又は１つ以上のより長い繊維の部分間の相対運動、並びに、繊維状材料６０６とロック用シート６１０（又は使用される他の支持シート）のいずれかとの間の相対運動、に起因して、伸展可能かつ成形可能である。
所望の形状に達した後、真空源６２０を作動させてチャンバ６０４を排気し、チャンバ６０４内の圧力を周囲圧力よりも低くすることができる。チャンバ６０４が排気されるにつれて、ロック用シート６１０は、相互にかつ繊維状材料４０６と接触するように強制され、繊維状材料６０６内の容積（又は空間、空気又は間隙）は、少なくとも部分的に減少し、繊維状材料６０６は、それ自体がロックする（又は相互に係合する）ように強制され、装置４００の所望の形状が本質的にロックされる。図８Ｃに示すように、ロック用シート６１０が高摩擦表面、特に係合機構６４０を含む実施形態では、１枚のロック用シート６１０の係合機構６４０は、上述したように、他のロック用シート６１０上の係合機構６４０と、及び／又は繊維状材料６０６と、相互係合することができる。隣接するロック用シート６１０間の（及び／又は繊維状材料６０６との）係る相互係合は、第２の状態の装置６００の硬さ又は剛性を高めることができる。
更に、上述したように、上側ロック用シート６１０の島６３２は、下側ロック用シート６１０の島６３２に対して千鳥状に配置され、上側ロック用シート６１０の１つの島６３２が下側ロック用シート６１０の２つの島６３２と係合する（例えば、結合する係合機構６４０によって相互係合する）することができ、これによって、１つの剛性シートを形成し、第２の状態の装置６００の結果として生じる剛性を高めることができる。
上述したように、装置６００は、図８Ｃに示すように、真空源６２０によって真空圧力を維持するか、又はチャンバ６０４内の圧力が低下した後にポート６１５又はコネクタ６２２を密閉することによって、所望の期間の間、第２の状態に維持することができる。
本開示の一実施形態に係る方法を、図８Ａ〜図８Ｃの装置６００に関して説明する。係る方法は、図８Ａに示すように、装置６００を第１の状態に設定することを含むことができ、この状態では、装置６００が成形可能であり、繊維状材料６０６が成形可能であり、繊維状材料６０６及びロック用シート６１０が互いに対して摺動可能であり、各ロック用シート６１０の中実領域、即ち、島６３２は、互いに対して移動可能（即ち、各ロック用シート６１０の主表面内で）である。更に、第１の状態では、繊維状材料６０６及び／又は別のロック用シート６１０に面するように向いたロック用シート６１０（又は中実の又はパターン化されたシート）の表面６２５上の任意の高摩擦表面は、相互係合することなく、又は間欠的に係合することなく、隣接するロック用シート６１０上を、別の高摩擦表面を通過して移動することができる。
この方法は、図８Ｂに示すように、装置６００を所望の形状（即ち、三次元形状）に形成することを更に含むことができ、ここにおいて、繊維状材料６０６内の相対運動と、ロック用シート６１０の島６３２の相対運動と、包被６０２（又は、島が包被６０２に直接結合されていない場合、島が連結されている任意の基板）の材料構成と、によって、装置６００の成形性が少なくとも部分的に促進される。
図８Ｃに示すように、本方法は、チャンバ６０４を排気することにより、例えば、真空源６２０を作動させて、ポート６１５と任意選択的にコネクタ６２２とを経由して、チャンバ６０４からガス（例えば、実質的に全てのガス）を除去することによって、装置６００を第１のロック解除状態から第２のロック状態に変化させることを更に含むことができる。チャンバ６０４を排気することにより、繊維状材料６０６（又はその中の空間、空気、又は空隙）の容積が減少し（又は排除される）、ロック用シート６１０が繊維状材料６０６及び任意選択的に（図示のように）互いに、直接的かつ密接に接触するようにし、それによって、装置６００の全体的な硬さ又は剛性が増加して、装置６００が本質的に所望の形状にロックされる。ロック用シート６１０の直接的かつ密接な接触には、隣接するロック用シート６１０上の係合機構６４０の相互係合を含めることもでき、隣接するロック用シート６４０の係合機構６４０が互いに対してロックされることになる。しかし、上述したように、係るロックは可逆的であり、チャンバ６０４から真空を解放することによって、装置６００を第２の状態から形成可能な第１の状態に変化させることができる（即ち、チャンバ６０４を周囲圧力に戻すことを可能にする）。
図９Ａ及び図９Ｂ、並びに図１０Ａ〜図１０Ｄは、不連続なロック用シートを使用する、本開示の他の実施形態に係る装置７００及び８００を示す。簡略化及び明瞭化のために、装置７００及び８００は、繊維状材料なしで示されており、以下の装置７００及び８００の説明は、不連続なロック用シートの機構に焦点を当てるものである。しかし、本開示の繊維状材料はまた、上述したように、上述の代替案のいずれかを含めて、図１Ａ〜図１Ｃ、図６Ａ〜図６Ｃ、図７及び図８Ａ〜図８Ｃの装置に繊維状材料を使用する方法のいずれかに従って、装置７００及び８００で使用することができる。繊維状材料を装置７００及び８００においてどのように使用することができるかについてのより完全な説明については、図７及び図８Ａ〜図８Ｃに伴う上記の説明を特に参照する。更に、装置が繊維状材料を使用する場合に、装置７００及び８００を使用する方法のより完全な説明については、図６Ａ〜図６Ｃ及び図８Ａ〜図８Ｃを参照する。
上述したように、図９Ａ及び図９Ｂは、本開示の別の実施形態に係る装置７００の拡大部分図を示す。装置７００は、一般にシート状又は板状であり、２枚の不連続なロック用シート７１０を含む。
装置７００は、チャンバ７０４を画定する包被７０２と、離散した中実領域（即ち、「島」）７３２及び開口領域７３４を含む複数のロック用シート７１０と、チャンバ７０４を周囲と流体連通するように配置されたポート（又は開口部）７１５と、を備え、チャンバ７０４を排気するために真空源（図示せず）をポート７１５に連結することができる。
装置７００は、図７及び図８Ａ〜図８Ｃの実施形態と同じ要素、機構及び機能の多くを含み、不連続なロック用シートもまた使用する。図９Ａ及び図９Ｂの不連続なロック用シートの機構（及びそのような要素及び機構の代替物）のより完全な説明については、図７及び図８Ａ〜図８Ｃに伴う上記の説明を参照する。
図９Ａ及び図９Ｂの装置７００と図７の装置５００との違いは、図９Ａ及び図９Ｂの不連続なロック用シート７１０が離散した島７３２を含み、この島７３２の各々が、包被７０２（又は基板）の内面７０５に直接連結された固定端７４２と、隣接するロック用シート７１０に向かって少なくとも部分的にＺ方向に延在して包被７０２（又は基板）に直接結合されていない自由端７４４と、を含んでいる。島７３２の固定端７４２は、図７に関して上述した連結手段のいずれかによって、包被７０２（及び／又は、使用される場合には基板）に連結することができる。
更に、隣接するロック用シート７１０の島７３２の自由端７４４は、互いに重なり合う（シャッフルされているカードのデッキと同様に）ように構成されている。その結果、各ロック用シート７１０は、装置７００が第１の状態で成形可能となるように、ロック用シート７１０の主表面内で互いに対して移動可能な島７３２をやはり含むものである。しかし、隣接するロック用シート７１０の重なり合う自由端７４４は、装置が第２の状態にあるときに、隣接するロック用シート７１０と、装置７００の、結果として生じる剛性との間の密接な関係を深めることができる。一例として、いくつかの実施形態では、隣接する自由端７４４間の摩擦及び緊密な接触を高めるために、繊維状材料を隣接するロック用シート７１０の島７３２の自由端７４４の間に配置することができる。加えて、又は代替的に、繊維状材料は、少なくとも同じロック用シート７１０の島７３２の隣接する自由端７４４の間に配置することができる。更に、装置７００において繊維状材料を使用する他の方法も可能であり、本開示の趣旨及び範囲内である。
いくつかの実施形態では、島７３２（又は少なくともその自由端７４４）は、少なくとも１つの隣接するロック用シート７１０、例えば隣接するロック用シート７１０の島７３２の１つ以上の自由端７４４に面するように向いた表面７２５を含むことができる。係る表面７２５は、高摩擦表面を含むことができ、上記の実施形態に記載された高摩擦表面機構又は代替物のいずれかを含むことができる。
更に、ロック用シート７１０は、包被７０２に直接連結されているように示されているが、代わりに、ロック用シート７１０は、上述したように追加の基板に連結することができ、及び／又は追加のロック用シート７１０を、例えば、図９Ａ及び図９Ｂに示す２枚のロック用シート７１０の中間に使用することができることを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態では、基板の上面及び下面に連結された浮動島を含む２枚の図示されたロック用シート７１０の間に不連続なロック用シートを使用することができる。係る島は、（図７のロック用シート５１０と同様の）固定端のみを含むことができ、及び／又は図示されたロック用シート７１０の一方又は双方の島の自由端に重なり合うように構成された自由端を含むことができる。
更に、簡略化のために２枚のロック用シート７１０のみが示されているが、構造的に可能な又は必要なだけ多くのロック用シート７１０を装置７００内で使用することができ、２枚のロック用シート７１０は、包被７０２（又は他の基板）に直接連結されていない重なり合う自由端７４４を含む島７３２の概念を示すために、単に示されているだけであることを理解されたい。
明瞭化だけのために、重なり合った自由端７４４を有する島７３２は、固定端７４２から離れるように角度がついているとして図９Ａ及び図９Ｂに示されており、包被７０２の上面及び下面は、実質的に離間して示されている。しかし、この図は、単に、島７３２の自由端７４４が互いに重なり合うことができる方法をより良く、より明確に示すために使用されており、実際には装置７００はやはりシート状又は板状であり、ロック用シート７１０は互いに実質的に平行に向いているとみなすことができることを理解されたい。
図９Ａ〜図９Ｂの各ロック用シート７１０は、１列の島７３２のみを含むように示されているが、ロック用シート７１０は、わずかに１列だけの島７３２を含むことができるし、可能な又は必要なだけ多くの島を含むこともできることを理解されたい。包被７０２は、２つ以上の列を収容するようなサイズにすることができる。更に、島７３２の自由端７４４は、１つの軸又は方向（例えば、Ｘ方向）に沿って重なり合って示されている。２つ以上の列が使用される場合、各列は、１つの軸に重なり合う自由端７４４を有する島７３２を含むことができ、この列（及び各列の軸）は、互いに対して実質的に平行に向けることができる。しかし、２列以上の島７３２を使用するいくつかの実施形態では、島７３２は、２つ以上の軸又は方向（例えば、Ｘ方向及びＹ方向）に沿って重なり合う自由端７４４を島が有することを可能にするような、サイズ及び形状にして、包被７０２（又は基板）に結合することができる。係る実施形態について、図１０Ａ〜図１０Ｄに図示し、以下で説明する。
島７３２は、例えば、例示及び図示の目的のみのために、略矩形の形状を有するものとして示されている。しかし、例えば、円、三角形、四角形、台形、任意の他の多角形、不規則な又はランダムな形状、他の好適な形状、又はそれらの組み合わせ、を含むがこれらに限定されない、島７３２の任意の形状に関して、同一の構成を使用できることを理解されたい。１枚のロック用シート７１０の島７３２は、全て同じである必要はなく、いくつかの実施形態では、１枚のロック用シート７１０は、さまざまな形状、サイズ及び／又は材料の島７３２を含むことができる。更に、各ロック用シート７１０内の島７３２は、隣接するロック用シート７１０と同じ形状、サイズ、及び向きを有するものとして示されている。しかし、隣接するロック用シート７１０は、同じ形状、サイズ又は向きの島７３２を含む必要はないことを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態では、ロック用シート７１０のうちの１枚は、正方形又は円形の島７３２を含むことができ、係る島７３２の自由端７４４の一部のみが、隣接するロック用シート７１０の島７３２の自由端７４４と重なり合うようにする。
いくつかの実施形態では、装置７００は、不連続なロック用シート７１０、他の不連続なシート（図７の不連続なシート５１０など）及び／又は連続的なロック用シート、の組み合わせを含むことができる。係る実施形態では、例えば、不連続なロック用シートは、基板に連結された離散した島（即ち、固定端のみ及び／又は固定端及び自由な重なり合う端部を有する）を含むことができる。係る実施形態で使用される複数のロック用シートは、少なくとも部分的に重なり合う関係及び実質的に平行な構成で（例えば、少なくとも部分的に積層されて）配置することができる。更に、係る実施形態では、不連続なロック用シートが中間ロック用シート（即ち、２つの隣接するロック用シートを有する）として使用される場合、この不連続なロック用シートは、基板の上面及び下面に結合された離散した島を含むことができる。係る実施形態では、基板のいずれの側の島も、同様のサイズ、形状、及び／又は配置である必要はない。更に、中間に位置するロック用シートは、別のロック用シートに面するように向いた２つの表面（例えば、上面及び下面）を含むことができ、これらの表面の一方又は双方は高摩擦表面を含むことができる。即ち、本開示のいずれの実施形態においても、別のロック用シートに面するように向いたロック用シートの任意の表面に、高い摩擦表面を使用することができる。
図１０Ａ〜図１０Ｄは、本開示の別の実施形態に係る装置８００を示す。図１０Ａは、本開示の一実施形態に係る１つの島８３２の斜視図を示す。図１０Ｂ〜図１０Ｄは、図１０Ａの複数の島８３２を使用する、本開示の別の実施形態に係る装置８００の拡大部分図を示す。
装置８００は、チャンバ８０４を画定する包被８０２と、離散した中実領域（又は「島」）８３２及び開口領域８３４を含む複数のロック用シート８１０と、チャンバ８０４を周囲と流体連通するように配置されたポート（明瞭化のために除去し、図示せず）と、を備え、チャンバ８０４を排気するために、真空源（図示せず）をこのポートに連結することができる。装置８００は、略シート状又は略板状であり、隣接するロック用シート８１０の島と２つの軸又は方向に沿って重なり合う島８３２を含む２枚の不連続なロック用シート８１０を備えている。
図１０Ａを参照すると、島８３２は、固定端８４２と自由端８４４とを含み、図１０Ｂ〜図１０Ｄに示され以下に説明するように、隣接するロック用シート８１０の島８３２と２つの軸又は方向で重なり合うように構成されている。単なる例として説明するために、島８３２は、図１０Ａに示す三次元形状に形成され、全てが異なるレベル又はＺ軸位置にある９つの接続されたプラットフォーム８４５を有するものとして表されている。更なる例として、島８３２の最上部のプラットフォーム８４５ａは、固定端８４２を形成する（即ち、包被８０２又は別の基板の上側内面に連結されるように構成されている）ように図１０Ａに示されているが、残りのプラットフォームは自由端８４４に含まれる。しかし、最下部のプラットフォーム８４５ｂ（即ち、その裏面）は、それとは違って、島の固定端８４２を形成し（即ち、包被８０２又は別の基板の下側内面に連結されることによって）、残りのプラットフォーム８４５は自由端８４４に含まれることができることを理解されたい。これは、例えば、図１０Ｂ〜図１０Ｄに関してより詳細に説明するように、下部の又は下側ロック用シート８１０の島の場合である。島８３２の一部分又はコーナー（例えば、最上部又は最下部のプラットフォーム８４５）を包被８０２（又は別の基板）にどのように連結し得るのかをより明確に示すために、９つのプラットフォーム形状の島８３２が例としてのみ示され、島８３２の残りの部分が固定端８４２から２方向に延出して１つ以上の他の島８３２と重なり合うように構成された自由端８４４を形成できるようになっている。
図１０Ｂ〜図１０Ｄの装置８００は、図９Ａ及び図９Ｂの実施形態と同じ要素、機構及び機能の多くを含み、隣接するロック用シート７１０の島７３２の自由端７４４に重なり合う自由端７４４を有する島７３２を含む不連続なロック用シート７１０も使用される。図１０Ａ〜図１０Ｄの実施形態の機構（及び係る要素及び機構の代替物）のより完全な説明については、図９Ａ〜図９Ｂに伴う上記の説明を参照する。
図１０Ｂ〜図１０Ｄの装置８００と図９Ａ〜図９Ｂの装置７００との違いは、図１０Ｂ〜図１０Ｄの離散した島８３２が、隣接するロック用シート８１０の島８３２の自由端８４４と２つ以上の方向に、特に、２つの軸（例えば、Ｘ軸及びＹ軸、又はそれらの方向）に沿って重なり合う自由端８４２を有することである。特に、図１０Ｂ〜図１０Ｄの装置８００は、図９Ａ及び図９Ｂの装置７００の島７３２の各々がその幅に沿って区切られ、かつ、各島７３２の自由端７４４が、対向するロック用シート７１０の隣接する自由端７４４と２つの軸に沿って重なり合うだけでなく、２つの軸に沿って同じロック用シート７１０上の隣接する島７３２の自由端７４４と重なり合う、ことを想像することによって、理解することができる。
引き続き図１０Ａ〜図１０Ｄを参照すると、島８３２の固定端８４２は、包被８０２（又は基板）の内面８０５に直接連結することができ、自由端８４４は、少なくとも部分的に、隣接するロック用シート８１０に向かってＺ方向に延在することができる。係る自由端８４４は、包被８０２（又は基板）に直接結合されてはいない。島８３２の固定端８４２は、図７に関して上述した連結手段のいずれかによって、包被８０２（及び／又は使用される場合には、基板）に連結することができる。
図１０Ｂ〜図１０Ｄには、明確にするために、包被８０２の上部８０３及び下部８０３’の破断図が示され、包被８０２の上部８０３は、２つのロック用シート８１０及び島８３２をより良く説明するために破断されている。一例として、装置８００は、第１の島８３２を含む第１ロック用シート８１０であって、各第１の島８３２は包被８０２の上部８０３（即ち、その内面８０５）に結合された固定端８４２を有する、第１ロック用シート８１０と、第２の島８３２’を含む第２ロック用シート８１０’であって、各第２の島８３２’は包被８０２’の下部８０３’（即ち、その内面８０５’）に結合された固定端８４２’を有する、第２の島８３２’を有する、第２ロック用シート８１０’と、を備えるものとして示されている。
図１０Ｂ及び図１０Ｃでは、第１のロック用シート８１０の右端の第１の島８３２の９つのプラットフォーム８４５が全て見える。特に、最上部のプラットフォーム８４５ａは、包被８０２の上部８０３に連結された固定端８４２を形成し、残りのプラットフォームは、島８３２の自由端８４４を形成する。第１のロック用シート８１０の第１の島８３２が重なり合う第２のロック用シート８１０’の第２の島８３２’は、包被８０２の下部８０３’に結合された第２の島８３２’の固定端８４２’を形成する最下部のプラットフォーム８４５ｂ’（即ち、その裏面）を含んでいる。次に、この重なり合う第１及び第２の島８３２、８３２’のパターンは、Ｘ方向及びＹ方向に継続するので、第１のロック用シート８１０の各第１の島８３２が第２のロック用シート８１０’の第２の島８３２’と直接重なり合い、一対の第１及び第２の島８３２、８３２’の各々の自由端８４４、８４４’は、図１０Ｃ及び図１０Ｄに更に示されるように、同様の一対の島８３２、８３２’とＸ方向及びＹ方向に重なり合うことになる。図１０Ｃ及び図１０Ｄは、第１及び第２のロック用シート８１０、８１０’の第１及び第２の島８３２、８３２’の対が２つの軸に沿ってどのように重なり合うかを更に示すための断面斜視図を示している。
上述した他の実施形態の場合と同様に、本開示から逸脱することなく、島８３２の他の形状、サイズ及び配置を装置８００に使用することができる。更に、装置８００の島８３２は全て同じ形状及びサイズを有するものとして示されているが、必ずしもその通りでなくてもよいことを理解されたい。更に、いくつかの実施形態では、装置８００は、図１０Ｂ〜図１０Ｄの不連続なロック用シート８１０と、（ｉ）固定端のみの不連続なロック用シート（例えば、図７の島５３２参照）と（ｉｉ）連続的なロック用シートのうちの１つ以上と、の組み合わせを含むことができる。更に、いくつかの実施形態では、島８３２（例えば、その自由端８４４）は、隣接するロック用シート８１０に面するように向いた１つ以上の表面を含むことができ、係る表面は、上述したように、高摩擦表面を含むことができる。
図１１〜図２５は、本開示の連続的なロック用シートのパターン（即ち、連続的な中実領域を使用する）のさまざまな実施形態を示し、同様の数字は同様の要素を表す。係るロック用シートは、本開示のいずれの装置にも使用することができ、包被によって画定されたチャンバ内で繊維状材料と組み合わせて使用することができる。
図１１は、本開示の一実施形態に係るロック用シート９１０を示す。ロック用シート９１０は、中実領域９３２及び開口領域９３４を含む。中実領域９３２は、八角形状を有する島９３６を含み、各島９３６は、以下により詳細に説明するように、２つのブリッジ９３８によって隣接する各島９３６に接続される。ロック用シート９１０では、各々が１つのみではなく２つのブリッジ９３８に接続されている４つの面又は辺を各島が含むことを除けば、ロック用シート９１０のパターンは、図１及び図４のロック用シート１１０と同様である。
図１１に示すように、島９３６は正方形のパック配列で配置され、ロック用シート９１０のパターンは、任意の方向（即ち、左、右、上、下）に伝搬することができる反復ユニット、即ち、ユニットセルを含み、この反復ユニット又はユニットセルは、８つのブリッジ９３８、即ち、隣接する島９３６当たり２つのブリッジ９３８によって４つの隣接する島９３６に接続される１つの中央八角形の島９３６を含んでいる。ブリッジ９３８は、中央島９３６の周りに等間隔に配置され、中央島９３６の一つおきの八角形端部が２つのブリッジ９３８に接続される。一例として、各ブリッジ９３８は、９０度屈曲部を含み、島９３６の同じ端部から出て来る各ブリッジ対９３８は、互いに反対方向、即ち、時計回り及び反時計回りに曲がるので、開口領域９３４は、正方形空間の中心に向かって曲がる４つのブリッジ９３８を含む４つの隣接する島９３６の間の実質的に正方形の空間を含む繰り返しユニットを含み、第１のロック用シート９１０のパターンは、４つの対称軸に加えて、各島９３６の中心の周りに４回の回転対称性を含んでいる。
図１２は、本開示の別の実施形態に係るロック用シート１０１０を示している。ロック用シート１０１０は、中実領域１０３２と開口領域１０３４とを含む。中実領域１０３２は、実質的に正方形の形状を有する島１０３６を含み、各島１０３６は、１つのブリッジ１０３８によって各々隣接する島１０３６に接続される。図１２に示すように、島１０３６は正方形のパック配列で配置され、ロック用シート１０１０のパターンは正方形に配置された４つの隣接し連結された島１０３６を含む繰り返しユニット、即ち、ユニットセルを含んでいる。図１２の各島１０３６は、各々４つのブリッジ１０３８によって４つの隣接する島１０３６に接続されている。例えば、第１の島１０３６は、第１の島１０３６と同じ垂直線上の、上側の１つの島１０３６と下側の１つの島１０３６に接続され、第１の島１０３６は、第１の島１０３６と同じ水平線上の左側の１つの島１０３６と右側の１つの島１０３６に接続されている。各ブリッジ１０３８は、第１の正方形の島１０３６の一辺から延在し、第１の正方形の島１０３６の辺と同じ幅を有する。
一例として、各ブリッジ１０３８は、２個の９０度屈曲部を含み、これらの屈曲部は、島１０３６からの距離よりも互いに離れて配置され、パターン内の開口領域１０３４は、交互に並んだ水平及び垂直の「Ｉ」形状を含んでいる。ロック用シート１０１０のパターンは、水平方向及び垂直方向に向いた「Ｉ」字形の開口領域１０３４の長さに沿った対称線を備える。更に、２個の９０度屈曲部の角度は合計１８０度になり、第１の屈曲部は、ブリッジ１０３８が島１０３６から延出するときに、時計回り又は反時計回り（左又は右）に屈曲し、同じブリッジ１０３８内の第２の屈曲部は、隣接する島１０３６に接続する前に、同じ方向、即ち、時計回り又は反時計回り（左又は右）に再び屈曲する。
各島１０３６は、各島から延出して全てが同じ方向（即ち、時計回り又は反時計回り）に屈曲する４つのブリッジ１０３８を有している。しかし、各島１０３６は、ブリッジ１０３８が、その接続された隣接する島１０３６のうちの１つから延出するブリッジ１０３８とは反対方向（即ち、反時計回り又は時計回り）に屈曲するブリッジ１０３８を有する。
図１３は、本開示の別の実施形態に係るロック用シート１１１０を示す。ロック用シート１１１０は、中実領域１１３２及び開口領域１１３４を含んでいる。中実領域１１３２は、実質的に正方形の形状を有する島１１３６を含み、各島１１３６は、１つのブリッジ１１３８によって各隣接する島１１３６に各々接続される。図１３に示すパターンは、ブリッジ１１３８に対する島１１３６の相対的サイズが変更されていることを除いて、図１２のパターンと実質的に同じである。特に、図１３のロック用シート１１１０の各ブリッジ１１３８の幅は、各島１１３６の辺よりも実質的に小さい。更に、各ブリッジ１１３８は、正方形の島１１３６の角の１つに直接隣接する、島１１３６の辺から延出するように配置されている。その結果、垂直に向いた「Ｉ」字形の開口領域１１３４の上部及び下部は、水平に向いた「Ｉ」字形の開口領域１１３４の長い中間セグメントに近接して配置され、水平に向いた「Ｉ」字形の開口領域１１３４の上部及び下部は、垂直に向いた「Ｉ」字形の開口領域１１３４の長い中間セグメントに近接して配置される。
図１４は、本開示の別の実施形態に係るロック用シート１２１０を示す。ロック用シート１２１０は、中実領域１２３２及び開口領域１２３４を含む。中実領域１２３２は、実質的に正方形の形状を有する島１２３６を含み、各島１２３６は、各々１つのブリッジ１２３８によって各隣接する島１２３６に各々接続される。図１４に示すように、島１２３６は正方形のパック配列で配置され、ロック用シート１２１０のパターンは、１つの島１２３６と、そこから隣接する島１２３６まで延出する４つのブリッジ１２３８の一部と、を含む繰り返しユニット、即ち、ユニットセルを含む。図１４の各島１２３６は、４つのブリッジ１２３８によって各々４つの隣接する島１２３６に接続されている。例えば、第１の島１２３６は、その上の１つの島１２３６とその下の１つの島１２３６に接続され、第１の島１２３６は、その左側の１つの島１２３６に、その右側の１つの島１２３６に、更に接続される。各ブリッジ１２３８は、島１２３６の一つの面又は辺の幅よりも実質的に小さい幅を有し、正方形の島１２３６の角に直接隣接する島１２３６の面から延出している。
一例として、各ブリッジ１２３８は８個の９０度屈曲部を含み、第１の４つの屈曲部は、全てが同じ方向（即ち、時計回り）にそれが延出している島１２３６の周りに外側に螺旋状に進み、第２の４つの屈曲部は全て、反対方向（即ち、反時計回り）に、隣接する島１２３６の周りをその島１２３６に向かって内側に螺旋状に進むものである。その結果、隣接する屈曲部間のブリッジ１２３８の長さは、それが延出する島１２３６の周りで漸進的に増加していき、隣接する屈曲部間のブリッジ１２３８の長さは、それが延出して接続する隣接する島１２３６の周りで漸進的に減少していく。
図１５は、本開示の別の実施形態に係るロック用シート１３１０を示す。ロック用シート１３１０は、中実領域１３３２及び開口領域１３３４を含む。中実領域１３３２は、実質的に正方形の形状を有する島１３３６を含み、各島１３３６は、各々１つのブリッジ１３３８によって各隣接する島１３３６に各々接続される。図１５に示すように、島１３３６は正方形のパック配列で配置され、ロック用シート１３１０のパターンは、１つの島１３３６と、隣接する島１３３６まで延びる４つのブリッジ１３３８の一部とを含む繰り返しユニット、即ち、ユニットセルを含んでいる。図１５の各島１３３６は、４つのブリッジ１３３８によって各々４つの隣接する島１３３６に接続されている。例えば、第１の島１３３６は、その上の１つの島１３３６とその下の１つの島１３３６に接続され、第１の島１３３６は、その左側の１つの島１３３６とその右側の１つの島１３３６に、更に接続されている。各ブリッジ１３３８は、島１３３６の一つの面又は辺の幅よりも実質的に小さい幅を有し、正方形の島１３３６の角に直接隣接する島１３３６の面から延出している。
一例として、各ブリッジ１３３８は、１０個の９０度屈曲部を含んでいる。即ち、最初に９０度屈曲部があり、次に１つの島１３３６の面から隣接する島１３３６の面に向かって外側に本質的にジグザグに進む４個の１８０度屈曲部があり、続いて、隣接する島１３３６に接続するための最後の９０度屈曲部がある。所定の島１３３６の各面から出て来る最初の９０度屈曲部は、同じ方向（即ち、時計回り、即ち、右向き）に曲がり、隣接する島１３３６への最後の９０度屈曲部は、反対方向（即ち、反時計回り、即ち、左向き）に曲がる。ブリッジ１３３８が２つの隣接する島１３３６の間のほぼ中間の位置までジグザグで進むにつれて、ブリッジ１３３８の隣接する屈曲部間の長さは漸進的に増加していき、続いて、その隣接する島１３３６に向かって漸進的に減少していく。
図１６は、本開示の別の実施形態に係るロック用シート１４１０を示す。ロック用シート１４１０は、中実領域１４３２及び開口領域１４３４を含む。中実領域１４３２は、実質的に正方形の形状を有する島１４３６を含み、各島１４３６は、各々１つのブリッジ１４３８によって各隣接する島１４３６に各々接続される。図１６に示すパターンは、以下の点を除いて、図１５のパターンと実質的に同じである。（ｉ）図１６の大きさは図１５と異なる；図１６の島１４３６及びブリッジ１４３８はより大きく、図１６のロック用シート１４１０は面積当たり含む島１４３６の数がより少ない。（ｉｉ）各ブリッジ１４３８は、１４個の９０度屈曲部を含む；即ち、最初に９０度屈曲部があり、次に、１つの島１４３６の面から隣接する島１４３６の面に向かって外側に本質的にジグザグに進む６個の１８０度屈曲部があり、続いて、その隣接する島１４３６に接続するための最後の９０度屈曲部がある。（ｉｉｉ）所定の島１４３６の各面から出て来る最初の９０度屈曲部は、反時計回り（即ち、左向き）に曲がり、隣接する島１４３６への最後の９０度屈曲部は、反対方向、即ち、時計回り、つまり、右向きに曲がる。
図１７は、本開示の別の実施形態に係るロック用シート１５１０を示す。ロック用シート１５１０は、中実領域１５３２及び開口領域１５３４を含む。中実領域１５３２は島１５３６を含み、各島１５３６は各々１つのブリッジ１５３８によって各隣接する島１５３６に各々接続されている。図１７に示すパターンは、以下の点を除いて、図１６のパターンと実質的に同じである。（ｉ）島１５３６は、実質的に矩形（又は細長い平行四辺形）形状を有する。（ｉｉ）各ブリッジ１５３８は、６個の９０度屈曲部を含む；即ち、最初に９０度屈曲部があり、次に１つの島１５３６の面から隣接する島１５３６の面に向かって外側にジグザグに進む２個の１８０度屈曲部があり、続いて、その隣接する島１５３６に接続するための最後の９０度屈曲部がある。（ｉｉｉ）島１５３６の長辺から延出するブリッジ１５３８の隣接する屈曲部間の長さは全ておおよそ互いに同じであり、島１５３６の短辺の場合のように漸進的に増加した後減少したりするようなことはない。（ｉｖ）図１７の島１５３６とブリッジ１５３８との間の間隔（即ち、開口領域１５３４）がより狭い。
図１８は、本開示の別の実施形態に係るロック用シート１６１０を示す。ロック用シート１６１０は、中実領域１６３２及び開口領域１６３４を含む。中実領域１６３２は、実質的に矩形（又は細長い平行四辺形）の形状を有する島１６３６を含み、各島１６３６は、各々１つのブリッジ１６３８によって各隣接する島１６３６に各々接続される。図１８に示すパターンは、以下の点を除いて、図１５のパターンと実質的に同じである。（ｉ）島１５３６は、実質的に矩形（又は細長い平行四辺形）形状を有する。（ｉｉ）図１８の島１６３６とブリッジ１６３８との間の間隔（即ち、開口領域１６３４）がより狭い。
図１９は、本開示の別の実施形態に係るロック用シート１７１０を示す。ロック用シート１７１０は、中実領域１７３２及び開口領域１７３４を含む。中実領域１７３２は、正三角形の形状を有する島１７３６を含み、各島１７３６は、１つのブリッジ１７３８によって各隣接する島１７３６に各々接続される。開口領域１７３４は、高密度に充填された６本足の星印又は星型の切り抜きを含み、１つの星印状の開口領域１７３４の各脚部は、隣接する星印状の開口領域１７３４の脚部と実質的に重なり合う。
図１９に示すように、島１７３６は六角形のパック配列で配置され、ロック用シート１７１０のパターンは、六角形に配列された６つの三角形の島１７３６と、そこから隣接する島１７３６まで延出するブリッジ１７３８の一部とを含む繰り返しユニット即ち、ユニットセルを含む。図１９の各島１７３６は、３つのブリッジ１７３８によって３つの隣接する島１７３６に各々接続されている。例えば、第１の島１７３６は、その上又はその下の１つの島１７３６に、１つの側面上の１つの島１７３６に、他の側面上の別の島１７３６に、接続されている。各ブリッジ１７３８は、島１７３６の一つの面又は辺の幅よりも実質的に小さい幅を有し、三角形の島１７３６の角に直接隣接する、島１７３６の面から延出している。
一例として、各ブリッジ１７３８は、別の島１７３６に接続するための直近の第１の６０度屈曲部及び第２の６０度屈曲部を含み、２つの６０度屈曲部の間のブリッジ１７３８の長さは、三角形の島１７３６の一面にほぼ等しく、２つの６０度屈曲部間の各ブリッジ１７３８は、第１の島１７３６の一面と、第２の隣接する島１７３６の一面との間に沿って走るものである。一つの島１７３６から出て来る第１の６０度屈曲部は、同じ方向（即ち、時計回り、即ち、右向き）に曲がり、隣接する島１７３６への第２の６０度屈曲部は、反対方向（即ち、反時計回り、即ち、左向き）に曲がる。
図２０は、本開示の別の実施形態に係るロック用シート１８１０を示す。ロック用シート１８１０は、中実領域１８３２及び開口領域１８３４を含む。中実領域１８３２は島１８３６を含み、各島１８３６は、各々１つのブリッジ１８３８によって各隣接する島１８３６に各々接続されている。図２０に示すパターンは、下記の点を除いて、図１９のパターンと実質的に同じである。即ち、図２０に示すパターンでは、各ブリッジ１８３８が４個の６０度屈曲部を含み、島１８３６の各面が３つのブリッジ１８３８によって隣接する島１８３６の面から分離され、隣接する屈曲部間のブリッジ１８３８の長さは、島１８３６の周りでブリッジ１８３８が接続する２つの隣接する島１８３６の間を走る位置までブリッジ１８３８が延出するにつれて増加していき、ブリッジ１８３８がその隣接する島１８３６の周りに延出して、その面に接続するにつれて減少していく。更に、６本足の星印状の開口領域１８３４の各脚部は、その脚部から延出してその脚部に対して６０度に曲げられた尖端部を含んでいる。
図２１は、本開示の別の実施形態に係るロック用シート１９１０を示す。ロック用シート１９１０は、中実領域１９３２及び開口領域１９３４を含む。中実領域１９３２は、島１９３６を含み、各島１９３６は、各々隣接する島１９３６に１つのブリッジ１９３８によって各々接続されている。図２１に示すパターンは、下記の点を除いて、図１９及び図２０のパターンと実質的に同じである。即ち、図２１に示すパターンでは、各ブリッジ１９３８が、６個の６０度屈曲部を含み、最初の３個の屈曲部は、ブリッジ１９３８が延出してくる島１９３６の周りで同じ方向（即ち、時計回り）に曲がり、第２の３個の屈曲部は、隣接する島１９３６の周りで反対方向（即ち、反時計回り）に曲がる。島１９３６の各面が５個の屈曲部（又はブリッジ１９３８の一部）によって隣接する島１９３６の面から分離され、隣接する屈曲部間のブリッジ１９３８の長さは、島１９３６の周りでブリッジ１９３８が接続する２つの隣接する島１９３６の間を走る位置までブリッジ１９３８が延出するにつれて増加していき、ブリッジ１９３８が隣接する島１９３６の周りに延出して、その島の面に接続するにつれて減少していく。
図２２は、本開示の別の実施形態に係るロック用シート２０１０を示す。ロック用シート２０１０は、中実領域２０３２及び開口領域２０３４を含む。中実領域２０３２は、島２０３６を含み、各島２０３６は、各々隣接する島２０３６に１つのブリッジ２０３８によって各々接続されている。図２２に示すパターンは、下記の点を除いて、図２０のパターンと実質的に同じである。即ち、図２２に示すパターンでは、各ブリッジの幅は、三角の島２０３６の各面の幅と同じである（そして、島２０３６は、明らかな三角形の形状ではない）。その結果、星印状の開口領域２０３４が小さくなり、星印状の開口領域２０３４の脚部の幅が広くなり、１つの星印状の開口領域２０３４の脚部は、隣接する開口領域２０３４の脚部から更に離れており、また、この脚部は、隣接する開口領域２０３４の脚部と部分的にしか重なり合わない。
図２３は、本開示の別の実施形態に係るロック用シート２１１０を示す。ロック用シート２１１０は、中実領域２１３２及び開口領域２１３４を含む。中実領域２１３２は、島２１３６を含み、各島２１３６は、各々隣接する島２１３６に１つのブリッジ２１３８によって各々接続されている。図２３に示すパターンは、下記の点を除いて、図２２のパターンと実質的に同じである。即ち、図２３に示すパターンでは、各ブリッジ２１３８が４個の６０度屈曲部を含み、島２１３６の各面が３個のブリッジ２１３８によって隣接する島２１３６の面から分離され、隣接する屈曲部間のブリッジ２１３８の長さは、島１８３６の周りでブリッジ２１３８が接続する２つの隣接する島２１３６の間を走る位置までブリッジ２１３８が延出するにつれて増加していき、ブリッジ２１３８が隣接する島２１３６の周りに延出して、その島の面に接続するにつれて減少していく。更に、６本足の星印状の開口領域２１３４の各脚部は、その脚部から延出してその脚部に対して６０度に曲げられた尖端部を含んでいる。
図２４は、本開示の別の実施形態に係るロック用シート２２１０を示す。ロック用シート２２１０は、中実領域２２３２及び開口領域２２３４を含む。中実領域２２３２は、島２２３６を含み、各島２２３６は、各々隣接する島２２３６に１つのブリッジ２２３８によって、各々接続されている。図２４に示すパターンは、下記の点を除いて、図２３のパターンと実質的に同じである。即ち、図２４に示すパターンでは、星印状の開口領域２２３４はより密集して詰まっており、１つの星印状の開口領域２２３４の各脚部は、隣接する星印状の開口領域２２３４の脚部と実質的に重なり合う。その結果、図２４の島２２３４は図２３の島よりも小さくなり、図２４のブリッジ２２３８は図２３のブリッジよりも幅が狭くなる。
図２５は、本開示の別の実施形態に係るロック用シート２３１０を示す。ロック用シート２３１０は、中実領域２３３２及び開口領域２３３４を含む。中実領域２３３２は、島２３３６を含み、各島２３３６は、各隣接する島２３３６に１つのブリッジ２３３８によって各々接続されている。各個別の島２３３６は、台形形状（特に、２つの長辺と２つの短辺を有する細長い台形）を有し、４つのブリッジ２３３８によって４つの隣接する島２３３６に各々接続されている。特に、１つのブリッジ２３３８は、各島２３３６の各面又は各辺から、島２３３６の角に直接隣接して延出し、すぐに曲がって、ブリッジ２３３８が延出してくる島２３３６の面に沿って（同時にまた、その辺と一体であるように）延出する。ロック用シート２３１０のパターンは、複数の島のクラスタ又はグループ２３３７を更に含み、各クラスタ２３３７は、略三角形を形成するように配置された３つの台形の島２３３６を含み、特に、各台形の島２３３６の短い方の長辺が、同じクラスタ２３３７内の隣接する島２３３６の短辺に面するように向いている。島２３３６の６つの三角形クラスタ２３３７は、ロック用シート２３１０のパターンに関して、略六角形の繰り返し単位、即ち、ユニットセルを形成するように、中心の周りに配置される。その結果、島クラスタ２３３７は、六角形にパックされた配列で配置されている。
各島２３３６は、上述したように、４つのブリッジ２３３８を有する。
（ｉ）第１のブリッジ２３３８ａは、台形の島２３３６の第１の短辺から延出し、時計回りの１２０度の屈曲部を含み、続いて時計回りの６０度の屈曲部があり、次に反時計回りの６０度の屈曲部が続き、次に、隣接する島２３３６に接続するために反時計回りの６０度の屈曲部が続く。
（ｉｉ）第２のブリッジ２３３８ｂは、島２３３６の長辺から延出し、時計回りの６０度の屈曲部を含み、これに続いて時計回りの６０度の屈曲部があり、次に反時計回りの６０度の屈曲部が続き、次に、隣接する島２３３６に接続するために反時計回りの１２０度の屈曲部が続く。
（ｉｉｉ）第３のブリッジ２３３８ｃは、島２３３６の第２の短辺から延出し、時計回りの６０度の屈曲部を含み、続いて時計回りの１２０度の屈曲部があり、次に反時計回りの１２０度の屈曲部が続き、次に、隣接する島２３３６に接続するために反時計回りの１２０度の屈曲部が続く。
（ｉｖ）第４のブリッジ２３３８ｄは、長辺のうちの短い方から外側に延出し、時計回りの１２０度の屈曲部を含み、その後、島２３３６に接続されないで、短い方の長辺に隣接して延出し、続いて時計回りの１２０度の屈曲部があり、次に反時計回りの１２０度の屈曲部が続き、次に、隣接する島２３３６に接続するために反時計回りの６０度の屈曲部が続く。
図１１〜図２５のロック用シートパターンは、例としてのみ示されているが、本開示のロック用シートには、他の好適なパターンもまた、使用することができることを理解されたい。更に、図１１〜図２５のパターンのいずれかの相対的寸法形状（即ち、アスペクト比）、間隔などは、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、示されているその通りのものから変更することができる。
更に、本図面に示される形状成形可能な装置の各実施形態は、本開示の形状成形可能な装置のさまざまな特徴説明の明瞭化のための別個の実施形態として示されている。しかし、本図面に示され、本明細書に記載された実施形態のいずれかの要素及び機構の任意の組み合わせが、本開示の形状成形可能な装置に使用できることを理解されたい。例えば、図１Ａ〜図１Ｃ、図４及び図５の形状成形可能な装置１００の機構及び要素（及び、係る機構及び要素の代替物）の説明（例えば、包被１０２、繊維状材料１０６、又はロック用シート１１０の材料構成と、包被１０２、繊維状材料１０６、又はロック用シート１１０、を製造する方法と、繊維状材料１０６及びロック用シート１１０のさまざまな構成又は配置と、あるいは任意の他の詳細と、に関するもの）のいずれも、図２及び図３、並びに図６Ａ〜図１０Ｄの実施形態に適用することができる。更に、図１１〜図２５のロックパターンのいずれも、本開示の任意の形状成形可能な装置の実施形態で使用することができる。
以下の実施形態は、本開示を例示することを意図しており、限定するものではない。
実施形態
１． 形状成形可能な装置であって、
装置を所望の形状に形成することができるように、装置が成形可能な第１の状態と、
装置が所望の形状を有し、第１の状態よりも実質的に、より成形しにくい第２の状態と、
チャンバを画定し、かつ、ガス不透過性材料で形成された包被と、
チャンバを周囲と流体連通するように配置されたポートと、
チャンバ内に配置された繊維状材料と、を備え、繊維状材料は、装置が第１の状態にあるときよりも第２の状態にあるときの方が、実質的に、より成形しにくい、装置。
２． 当該繊維状材料は少なくとも１つの繊維を含み、当該少なくとも１つの繊維は少なくとも１０のアスペクト比を有する、実施形態１に記載の装置。
３． 当該繊維状材料は不織材を含む、実施形態１又は２に記載の装置。
４． 当該繊維状材料は繊維の束を含む、実施形態１から３のいずれか一項に記載の装置。
５． 当該繊維状材料は、
少なくとも装置が第１の状態にあるときに繊維状材料内で互いに対して移動可能な部分を有する繊維と、
少なくとも装置が第１の状態にあるときに、繊維状材料内で互いに対して移動可能な複数の繊維と、のうちの少なくとも一方を含む、実施形態１から４のいずれか一項に記載の装置。
６． 当該繊維状材料は、金属、ポリマー材料、セラミック、複合材料、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つから形成される、実施形態１から５のいずれか一項に記載の装置。
７． 当該チャンバ内の繊維状材料に隣接して配置された支持シートを更に備える、実施形態１から６のいずれか一項に記載の装置。
８． 当該支持シートは中実シートを含む、実施形態７に記載の装置。
９． 当該支持シートはアニールされた金属を含む、実施形態７又は８に記載の装置。
１０． 当該支持シートは、１つ以上の窪みを有するパターン化シートを含む、実施形態７から９のいずれか一項に記載の装置。
１１． 当該支持シートは、主表面を有するロック用シートを含み、ロック用シートの少なくとも一部分は、中実領域及び開口領域を含むようにパターン化され、中実領域は、主表面内で互いに対して移動可能である、実施形態７から１０のいずれか一項に記載の装置。
１２． 当該中実領域は、第１の位置から、塑性変形なしに印加された力が除去された後に維持され得る第２の位置まで、当該主表面内で互いに対して移動可能である、実施形態１１に記載の装置。
１３． 当該中実領域は、有効引張弾性率（Ｅｏ）を有する材料で形成され、当該中実領域及び開口領域は、当該ロック用シートが全体的な有効引張弾性率（Ｅ１）を有するように、当該ロック用シート内に配置され、当該ロック用シートのＥ０／Ｅ１の比は少なくとも２である、実施形態１１又は１２に記載の装置。
１４． 当該ロック用シートは、当該繊維状材料及び別の支持シートのうちの少なくとも一方に面するように向いた表面を含み、当該表面は高摩擦表面を含む、実施形態１１から１３のいずれか一項に記載の装置。
１５． 当該ロック用シートは、連続的な中実領域を含む、実施形態１１から１４のいずれか一項に記載の装置。
１６． 当該ロック用シートは、離散した中実領域を含む、実施形態１１から１５のいずれか一項に記載の装置。
１７． 少なくとも１つの離散した中実領域が、基板に連結された固定端と、基板に連結されていない自由端とを含む、実施形態１６に記載の装置。
１８． 少なくとも部分的に重なり合って少なくとも部分的に同一平面上に配置された少なくとも２枚の支持シートを更に備え、当該繊維状材料の少なくとも一部分は、２枚の隣接する支持シートの間に配置される、実施形態１から１７のいずれか一項に記載の装置。
１９． 当該少なくとも２枚の支持シートは、互いに対して実質的に平行に向いた、実施形態１８に記載の装置。
２０． 当該少なくとも２枚の支持シートが、相互に係合するように構成された第１の支持シート及び第２の支持シートを含む、実施形態１８又は１９に記載の装置。
２１． 少なくとも１枚の支持シートは中実シートを含む、実施形態１８から２０のいずれか一項に記載の装置。
２２． 少なくとも１つの支持シートはアニールされた金属を含む、実施形態１８から２１のいずれか一項に記載の装置。
２３． 少なくとも１枚の支持シートは、１つ以上の窪みを含むパターン化シートを備える、実施形態１８から２２のいずれか一項に記載の装置。
２４． 少なくとも１枚の支持シートは、主表面を有するロック用シートを含み、当該ロック用シートの少なくとも一部分は、中実領域及び開口領域を含むようにパターン化され、中実領域は、主表面内で互いに対して移動可能である、実施形態１８から２３のいずれか一項に記載の装置。
２５． 当該中実領域は、有効引張弾性率（Ｅｏ）を有する材料で形成され、当該中実領域及び開口領域は、各ロック用シートが全体的な有効引張弾性率（Ｅ１）を有するように、当該ロック用シート内に配置され、ロック用シートのＥ０／Ｅ１の比は少なくとも２である、実施形態２４に記載の装置。
２６． 当該ロック用シートは、当該繊維状材料及び別の支持シートのうちの少なくとも一方に面するように向いた表面を含み、当該表面は高摩擦表面を含む、実施形態２４又は２５に記載の装置。
２７． 当該包被が、ポリジメチルシロキサン、液体シリコーンゴム、ポリ（スチレン−ブタジエン−スチレン）、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つから形成される、実施形態１から２６のいずれか一項に記載の装置。
２８． 当該チャンバは、第１の状態に対して、第２の状態で排気される、実施形態１〜２７のいずれか一項に記載の装置。
２９． 当該装置は、第１の状態のときに第１の剛性と、第２の状態のときに第２の剛性とを有し、第２の剛性と第１の剛性との剛性比が少なくとも２である、実施形態１から２８のいずれか一項に記載の装置。
３０． 当該装置は、第１の状態のときに第１の有効引張弾性率（ＥＵＬ）と、第２の状態のときに第２の有効引張弾性率（ＥＬ）とを有し、第２の弾性率と第１の弾性率との比（ＥＬ／ＥＵＬ）は少なくとも２である、実施形態１から２９のいずれか一項に記載の装置。
３１． 当該装置は、第１の状態のときに第１の有効曲げ弾性率（ＢＵＬ）と、第２の状態のときに第２の有効曲げ弾性率（ＢＬ）とを有し、第２の弾性率と第１の弾性率との比（ＢＬ／ＢＵＬ）は少なくとも２である、実施形態１から３０のいずれか一項に記載の装置。
３２． 当該装置は、第１の状態のときに第１の有効押込み弾性率（ＩＵＬ）と、第２の状態のときに第２の有効押込み弾性率（ＩＬ）とを有し、第２の弾性率と第１の弾性率との比（ＩＬ／ＩＵＬ）は少なくとも２である、実施形態１から３１のいずれか一項に記載の装置。
３３． 当該装置は、第１の状態のときに、ゼロでないガウス曲率を有する複雑な表面に実質的に適合するように構成されている、実施形態１から３２のいずれか一項に記載の装置。
３４． 当該装置はシート状である、実施形態１から３３のいずれか一項に記載の装置。
３５． 当該装置は、第１の表面寸法に対する厚さの第１の比と、第２の表面寸法に対する厚さの第２の比とを有し、第１の比及び第２の比は各々０．１未満である、実施形態１から３４のいずれか一項に記載の装置。
３６． 当該包被は低摩擦外表面を含む、実施形態１から３５のいずれか一項に記載の装置。
３７． 当該包被が、ポリジメチルシロキサン、液体シリコーンゴム、ポリ（スチレン−ブタジエン−スチレン）、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つから形成される、実施形態１から３６のいずれか一項に記載の装置。
３８． 当該ポートは、真空源に連結されるように構成されている、実施形態１から３７のいずれか一項に記載の装置。
３９． 当該繊維状材料は、当該チャンバ内に配置された複数の繊維状材料のうちの１つである、実施形態１から３８のいずれか一項に記載の装置。
本発明は、その適用において、上述の説明に記載された、又は添付の図面に例示された構成要素の構成及び配置の詳細に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態が可能であり、さまざまな方法で実施又は実行することができる。また、本明細書において使用される語法及び専門用語は説明を目的としたものであり、限定するものとみなしてはならないことを理解されたい。他の実施形態を利用することもでき、また、構造的又は論理的な変更が、本発明の範囲から逸脱することなくなされ得ることを更に理解されたい。
以下の実施例は、本開示の説明を目的としたものであって限定的なものではない。
実施例
実施例１−形状成形可能な装置（繊維状材料なし、ロック用シートのみ）−組み立て
図１Ｂ及び図１Ｃを参照して（繊維状材料１０６Ｂ及び１０６Ｃなしで）、３つの形状成形可能な装置１００が、以下に記載される方法で組み立てられた。以下の説明は、図１Ｂ及び図１Ｃの参照番号を、「Ｂ」及び「Ｃ」という参照番号の表記なしで総称して呼ぶことにする。マサチューセッツ州フレイミングハムのＳｔａｐｌｅｓ、Ｉｎｃ．から入手した１１．４３ｃｍ（４．５インチ）×１１．４３ｃｍ（４．５インチ）×９．７Ｅ−２ｃｍ（３．８Ｅ−３ｉｎ）２０ポンド紙の２０枚のロック用シート１１０を、ロック用シート１１０の中実領域１３２と開口領域１３４を互いに整列させた状態で、互いに重ね合わせ積層して配置した。２０枚のシートの各々は、図１５に示されて説明された設計に合うようにパターン化された。次いで、２０枚のロック用シート１１０の積層体をオハイオ州ウィックリフのＬｕｂｒｉｚｏｌ Ｃｏｒｐ．から入手した１．２７Ｅ−２ｃｍ（５．０Ｅ−３インチ）の厚さのポリウレタン包被１０２の中に配置して、カリフォルニア州のＡｍｅｒｉｃａｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｏｆ Ｃｉｔｙ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｙから入手したＡＩＥ−１００Ｔ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｈａｎｄ Ｓｅａｌｅｒによって密封した。密封する前に、ポート１１５をポリウレタン包被１０２に挿入した。
２０枚のシートがパターン化されていないことを除いて、３台の付加的な形状成形可能な装置１００が上記の手順と同様に組み立てられた。
形状成形可能な装置１００の状態をロック解除（成形可能）からロック（剛性）に変更するために、ミシガン州ベントンハーバーのＧａｓｔから入手したＤＯＡ−Ｐ７０４−ＡＡオイルレスダイヤフラム真空ポンプを、イリノイ州エルムハーストのＭｃＭａｓｔｅｒ−Ｃａｒｒから入手したコネクタ１２２を経由して、ポート１１５に接続した。真空源１２０を作動させ、包被１０２内の圧力を約−７８ｋＰａに減圧して、形状成形可能な装置１００の状態を成形可能から剛性に変化させた。真空源１２０は、装置をロック状態（即ち、第２の状態）に保つように維持された。
実施例２−形状成形可能な装置（繊維状材料なし、ロック用シートのみ）−性能
実施例１で組み立てられた６台の形状成形可能な装置１００は、成形可能な（ロック解除された）状態及び剛性の（ロックされた）状態の間、その有効引張、曲げ及び押込み弾性率を決定するために３回の試験にかけられた。形状成形可能な装置１００は、以下の試験手順により特徴付けられた。
試験手順
有効引張弾性率
有効引張弾性率は、形状成形可能な装置１００をフロリダ州ラーゴのＡｍｅｔｅｋ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（旧Ｌｌｏｙｄ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）から入手したＬＦ Ｐｌｕｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｔｅｓｔｅｒに載置することによって測定した。フロリダ州ラーゴのＡｍｅｔｅｋ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（旧Ｌｌｏｙｄ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）から入手したゴム面の手動操作万力グリップを用いて、形状成形可能な装置１００の２つの対向する端部をＬＦ Ｐｌｕｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｔｅｓｔｅｒにクランプした。３台の成形できる状態にある（ロック解除された）形状成形装置１００の各々を３回試験し、伸長距離当たりの印加された力（Ｎ／ｍｍ）の平均値を記録した。３台の剛性状態にある（ロックされた）形状成形可能な装置１００の各々を３回試験し、伸長距離当たりの印加された力（Ｎ／ｍｍ）の平均値を測定張力Ｔｍｅａｓｕｒｅｄとして記録した。
有効引張弾性率（即ち、矩形の試料の場合）は、単位幅当たりの力を歪みで除したものとして、
Figure 2018507006
 で定義される。上で説明した手順によって、力を伸びで除したもの、
Figure 2018507006
 を測定する。有効引張弾性率は、測定された張力Ｔｍｅａｓｕｒｅｄから、長さを乗じて試料の幅で除することによって、
Figure 2018507006
 で計算した。
有効曲げ弾性率
有効曲げ弾性率の測定は、フロリダ州ラーゴのＡｍｅｔｅｋ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（旧Ｌｌｏｙｄ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）から入手したゴム面の手動操作万力グリップを用いて、形状成形可能な装置１００の１つの端部をクランプすることによって実施した。形状成形可能な装置１００の他端は真下に向けられ（重力に合わせて）、バインダクリップでクランプされた。バインダクリップは、カリフォルニア州アーバインのＳｈｉｍａｎｏ Ｃｏｒｐ．から入手した釣糸からなるケーブルにプーリを介して取り付けられ、バインダクリップを重力に直交させて引っ張り、フロリダ州ラーゴのＡｍｅｔｅｋ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（旧Ｌｌｏｙｄ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）から入手したＬＦ Ｐｌｕｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｔｅｓｔｅｒに取り付けて、撓み距離ｘを測定した。３台の成形できる状態にある（ロック解除された）形状成形可能な装置１００の各々を３回試験し、曲げ（又は撓み）距離当たりの印加された力（Ｎ／ｍｍ）の平均値を記録した。３台の剛性状態にある（ロックされた）形状成形可能な装置１００の各々を３回試験し、曲げ（又は撓み）距離当たりの印加された力（Ｎ／ｍｍ）の平均値を測定曲げＢｍｅａｓｕｒｅｄとして記録した。
有効曲げ弾性率は、単位幅当たりの力を撓み角で除したものとして、
Figure 2018507006
 で定義される：撓み角は、
Figure 2018507006
 と近似する（小角度近似）ことができ、
Figure 2018507006
 を意味し、ｘは撓み距離である。上述の手順によって、力を撓み距離で除したもの、
Figure 2018507006
 を測定する。有効曲げ弾性率は、測定された曲げＢｍｅａｓｕｒｅｄから、長さを乗じて試料の幅で除することによって、
Figure 2018507006
 を計算した。
有効押込み弾性率
押込み剛性は、形状成形可能な装置１００をリング支持構造体上に置くことによって行われた。形状成形可能な装置１００は、リング支持構造体の表面を自由に摺動することができた。リング支持構造体の内径は２．４０インチ（６．１０ｃｍ）であった。フロリダ州ラーゴのＡｍｅｔｅｋ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（以前のＬｌｏｙｄ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）から入手したＬＦ Ｐｌｕｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｔｅｓｔｅｒを用いて、形状成形可能な装置１００の中心を押し付けるか、又は窪ませた。装置に押し付けられた先端の直径は０．６３インチ（１．６０ｃｍ）であった。３台の成形できる状態にある（ロック解除された）形状成形可能な装置１００の各々を３回試験し、押込み距離当たりの押込み力（Ｎ／ｍｍ）の平均値を記録した。３台の剛性状態にある（ロックされた）形状成形可能な装置１００の各々を３回試験し、伸長距離当たりの印加された力（Ｎ／ｍｍ）の平均値を記録した。
有効押込み弾性率は、試料に印加された力を撓み距離で除したものとして、
Figure 2018507006
 で定義される。これは上記の手順で行われた直接測定であるため、計算は必要ない。
試験の結果を表１に要約する。各試験の平均ロック剛性と平均ロック解除剛性との比も計算し、表１に記録した。
更に、実施例で使用されたポリウレタン包被１０２は、上述の「有効引張弾性率」の方法に従ってそれ自体で試験され、１．２１Ｎ／ｍｍの有効引張弾性率を有することが判明した。
Figure 2018507006
このデータによって、中実紙を容易に伸長させることはできないので、その適合性は制限されるのに対して、パターン化紙（即ち、ロック用シート）は約１０００倍伸長しやすいことが分かる。パターン化されていない紙（即ち、中実シート）は測定可能な変化がないのに対して、パターン化された紙のロック／ロック解除の伸長性に関する有意な比率が観察された。パターン化された紙では、押込み比もまた良好であった。中実（即ち、パターン化されていない）紙の押込み試験では、有意なしわも見られた。
例３−ロック用シートと中実シートのＥＴＭ性能（繊維状材料なし）
６組のシートを以下の特性で組み立てた。（１）２０枚のパターン化されていない（即ち、中実の）紙シートの積層体、（２）レーザーカッター（アリゾナ州スコッツデールのＵｎｉｖｅｒｓａｌ Ｌａｓｅｒ Ｓｙｓｔｅｍから入手可能なモデル番号ＩＬＳ ９．７５）を用いて図１５のパターンで切断した２０枚の紙の積層体、（３）パターン化されていない厚さ０．００５インチのアニールされたアルミニウムの１枚シート、（４）図１５に示すパターンを用いてウォータージェット切断によってパターン化された０．００５インチ厚さのアニールされたアルミニウムの１シート、（５）厚さ１／１６インチの２枚のパターン化されていないデルリンのシート、及び（６）図１５のパターンで切断した１／１６インチのデルリンの２枚のシート。実施例２の手順に従って、６組のシート全ての有効引張弾性率を試験した。この試験の結果を以下の表２にまとめた。
Figure 2018507006
更に、パターン化された紙２０枚を含むロック解除された装置の全体的なＥＴＭ（Ｅａ）は、表１に４．３（Ｎ／ｍｍ）と報告され、パターン化されていない紙のＥＴＭ（Ｅｏ）は表２に２４．５と報告されているので、２０枚のパターン化された紙製のロック用シートを含む装置のＥｏ／Ｅａの比は約６（２４．５／４．３）である。
実施例４−形状成形可能な装置（繊維状材料のみ）
２台の形状成形可能な装置１００を組み立てた。ロック用シートの代わりに繊維状材料のマットを包被の内側に置き、実施例１の手順に従って組み立てた。繊維状材料には、１）Ｓｔｅｅｌ Ｗｏｏｌ［ＭｃＭａｓｔｅｒ Ｃａｒｒ製の等級４のｅｘｔｒａ ｃｏｕｒｓｅ ｓｔｅｅｌ ｗｏｏｌ］、２）Ｆｉｂｅｒ Ｇｌａｓｓ［Ｆｒｏｓｔ Ｋｉｎｇ ３／４” ｔｈｉｃｋ Ｍｕｌｔｉ−Ｐｕｒｐｏｓｅ Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎの端物からの２層カット］の２種類が使用された。これらの装置に、ロック解除状態及びロック状態（即ち、真空がない状態及びある状態）の間に、実施例２の３つの試験を行って、それらの有効引張弾性率、曲げ弾性率及び押込み弾性率を決定した。ＥＴＭ、ＥＢＭ及びＥＩＭを計算し、表４にまとめた。
Figure 2018507006
実施例５−形状成形可能な装置（繊維状材料及び支持シート）
形状成形可能な装置１００を組み立てた。両面が０．００５インチの厚さのアニールされたアルミニウムシート［１１００シリーズ；降伏強さ２，５００ｐｓｉ；Ｓｏｆｔ（２３ Ｂｒｉｎｅｌｌ）］で囲まれたスチールウール［ＭｃＭａｓｔｅｒ Ｃａｒｒ製の等級４のｅｘｔｒａ ｃｏｕｒｓｅ ｓｔｅｅｌ ｗｏｏｌ］のマットを、ロック用シートの代わりに包被の内側に配置し、実施例１の手順に従って組み立てた。完成した構造は、ロック用シートの代わりに中実（即ち、パターン化されていない）支持シートを有し、図１Ｂに類似していた。これらの装置に、ロック解除状態及びロック状態（即ち、真空がない状態及びある状態）の間に、実施例２のＥＢＭ及びＥＩＭの試験を行って、それらの有効曲げ弾性率及び押込み弾性率を決定した。ＥＢＭ及びＥＩＭを計算し、表５にまとめた。
Figure 2018507006
実施例６−形状成形可能な装置（繊維状材料及びロック用シート）
形状成形可能な装置１００を組み立てた。図１５のパターンに従ってパターン化された両面が０．０６２インチの厚さのデルリン製ロック用シートで囲まれたスチールウール［ＭｃＭａｓｔｅｒ Ｃａｒｒ製の等級４のｅｘｔｒａ ｃｏｕｒｓｅ ｓｔｅｅｌ ｗｏｏｌ］のマットを、ロック用シートの代わりに包被の内側に配置し、実施例１の手順に従って組み立てた。完成した構造は図１Ｂに類似していた。この装置に、ロック解除状態及びロック状態（即ち、真空がない状態及びある状態）の間に、実施例２の３つの試験を行って、有効引張弾性率、曲げ弾性率及び押込み弾性率を決定した。ＥＴＭ、ＥＢＭ及びＥＩＭを計算し、表６にまとめた。
Figure 2018507006
本明細書において引用された全ての参照及び刊行物は、参照によりその全体が本明細書に明示的に組み込まれる。
本開示のさまざまな特徴及び態様は、以下の請求項において述べられる。

Claims (20)

  1. 形状成形可能な装置であって、
    前記装置を所望の形状に形成することができるように、前記装置が成形可能な第１の状態と、
    前記装置が前記所望の形状を有し、前記第１の状態よりも実質的に、より成形しにくい第２の状態と、
    チャンバを画定し、かつ、ガス不透過性材料で形成された包被と、
    前記チャンバを周囲と流体連通するように配置されたポートと、
    前記チャンバ内に配置された繊維状材料と、を備え、前記繊維状材料は、前記装置が前記第１の状態にあるときよりも前記第２の状態にあるときの方が、実質的に、より成形しにくい、装置。
  2. 前記繊維状材料は少なくとも１つの繊維を含み、前記少なくとも１つの繊維は少なくとも１０のアスペクト比を有する、請求項１に記載の装置。
  3. 前記繊維状材料は、不織材及び繊維の束のうちの少なくとも一方を含む、請求項１又は２に記載の装置。
  4. 前記繊維状材料は、
    少なくとも前記装置が前記第１の状態にあるときに、前記繊維状材料内で互いに対して移動可能な部分を有する繊維と、
    少なくとも前記装置が前記第１の状態にあるときに、前記繊維状材料内で互いに対して移動可能な複数の繊維と、のうちの少なくとも一方を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
  5. 前記チャンバ内の前記繊維状材料に隣接して配置された支持シートを更に備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
  6. 前記支持シートは、中実シートと、１つ以上の窪みを含むパターン化されたシートと、のうちの少なくとも一方を含む、請求項５に記載の装置。
  7. 前記支持シートはアニールされた金属を含む、請求項５又は６に記載の装置。
  8. 前記支持シートは、主表面を有するロック用シートを含み、前記ロック用シートの少なくとも一部分は、中実領域及び開口領域を含むようにパターン化され、前記中実領域は、前記主表面内で互いに対して移動可能である、請求項５〜７のいずれか一項に記載の装置。
  9. 前記中実領域は、第１の位置から、塑性変形なしに印加された力が除去された後に維持され得る第２の位置まで、前記主表面内で互いに対して移動可能である、請求項８に記載の装置。
  10. 前記中実領域は、有効引張弾性率（Ｅｏ）を有する材料で形成され、前記中実領域及び開口領域は、前記ロック用シートが全体的な有効引張弾性率（Ｅ１）を有するように、前記ロック用シート内に配置され、前記ロック用シートのＥ０／Ｅ１の比は少なくとも２である、請求項８又は９に記載の装置。
  11. 前記ロック用シートは、連続的な中実領域を含む、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の装置。
  12. 前記ロック用シートは、離散した中実領域を含む、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の装置。
  13. 少なくとも１つの離散した中実領域が、基板に連結された固定端と、前記基板に連結されていない自由端とを含む、請求項１２に記載の装置。
  14. 少なくとも部分的に重なり合って少なくとも部分的に同一平面上に配置された少なくとも２枚の支持シートを更に備え、前記繊維状材料の少なくとも一部分は、２枚の隣接する支持シートの間に配置される、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
  15. 前記少なくとも２枚の支持シートは、互いに対して実質的に平行に向いた、請求項１４に記載の装置。
  16. 前記装置は、前記第１の状態のときに第１の有効引張弾性率（ＥＵＬ）と、前記第２の状態のときに第２の有効引張弾性率（ＥＬ）とを有し、前記第２の弾性率と前記第１の弾性率との比（ＥＬ／ＥＵＬ）は少なくとも２である、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の装置。
  17. 前記装置は、前記第１の状態のときに第１の有効曲げ弾性率（ＢＵＬ）と、前記第２の状態のときに第２の有効曲げ弾性率（ＢＬ）とを有し、前記第２の弾性率と前記第１の弾性率との比（ＢＬ／ＢＵＬ）は少なくとも２である、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の装置。
  18. 前記装置は、前記第１の状態のときに第１の有効押込み弾性率（ＩＵＬ）と、前記第２の状態のときに第２の有効押込み弾性率（ＩＬ）とを有し、前記第２の弾性率と前記第１の弾性率との比（ＩＬ／ＩＵＬ）は少なくとも２である、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の装置。
  19. 前記装置は、前記第１の状態のときに、ゼロでないガウス曲率を有する複雑な表面に実質的に適合するように構成されている、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の装置。
  20. 前記装置はシート状である、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の装置。
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