特表 2024-530508 形状記憶合金ワイヤによって制御されるアクチュエータサブアセンブリ、複数のそのようなサブアセンブリを備えるシステム、及びそのようなシステム向けの制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-08-21

(54)【発明の名称】形状記憶合金ワイヤによって制御されるアクチュエータサブアセンブリ、複数のそのようなサブアセンブリを備えるシステム、及びそのようなシステム向けの制御方法

(51)【国際特許分類】

   F03G 7/06 20060101AFI20240814BHJP

【ＦＩ】

F03G7/06 D

F03G7/06 E

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024508527

(86)(22)【出願日】2022-08-12

(85)【翻訳文提出日】2024-04-05

(86)【国際出願番号】 EP2022072691

(87)【国際公開番号】W WO2023017158

(87)【国際公開日】2023-02-16

(31)【優先権主張番号】102021000021887

(32)【優先日】2021-08-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】517067202

【氏名又は名称】アクチュエーター・ソリュ―ションズ・ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】マルクス・ケプファー

(57)【要約】

本発明は、形状記憶合金ワイヤによって制御されるアクチュエータサブアセンブリ、複数のそのようなサブアセンブリを備えるシステム、及びそのようなシステム向けの制御方法に固有であり、形状記憶合金ワイヤはいわゆる拮抗構成にある。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アクチュエータサブアセンブリ（１００；２０１、２０２、２０３、２０４）であって、
－４つのコーナコネクタ（１２０、１２０’、１２０’’、１２０’’’；３２０、３２０’、３２０’’、３２０’’’、３２０ｉｖ）を有する、好ましくは正方形状の四角形フレーム（１１０；３１０）と、
－前記四角形フレーム（１１０；３１０）の中心に一致して配置され、弾性変形可能アーム（１４０、１４０’、１４０’’、１４０’’’；３４０、３４０’）によってそれに接続された可動要素（１６０；３６０）と、
－前記コーナコネクタのうちの対向する位置に配置された２つに固定された第１の形状記憶合金ワイヤ（１３０；３３０、３３１、３３２、３３３）と、
－他の２つの対向するコーナコネクタに固定された第２の形状記憶合金ワイヤ（１３０’；３３０’、３３１’、３３２’、３３３’）であって、各々がその関連するコーナコネクタを有する形状記憶合金ワイヤを含む２つのワイヤ平面が９０°±２０°の角度で交差する、第２の形状記憶合金ワイヤと
を備え、
前記第１の形状記憶合金ワイヤ（１３０；３３０、３３１、３３２、３３３）が前記可動要素（１６０；３６０）の第１の表面に接触し、前記第２の形状記憶合金ワイヤ（１３０’；３３０’、３３１’、３３２’、３３３’）が前記可動要素（１６０；３６０）の第２の表面に接触し、２つの前記形状記憶合金ワイヤが前記可動要素（１６０；３６０）に反対方向の力を及ぼす拮抗構成で配置されるように、前記第２の表面が前記第１の表面に対向する、アクチュエータサブアセンブリ。

【請求項2】

プランジャ（１７０）が前記可動要素（１６０；３６０）の前記第２の表面に接続され、前記第２の形状記憶合金ワイヤ（１３０’）がそれらの間を通る、請求項１に記載のアクチュエータサブアセンブリ。

【請求項3】

前記第１の形状記憶合金ワイヤ（１３０；３３０、３３１、３３２、３３３）と前記第２の形状記憶合金ワイヤ（１３０’；３３０’、３３１’、３３２’、３３３’）との間の最大距離が、２．５ｍｍ～１５ｍｍの間に含まれる、請求項１または２に記載のアクチュエータサブアセンブリ。

【請求項4】

前記フレームの対角線に沿った前記コーナコネクタ（１２０、１２０’、１２０’’、１２０’’’；３２０、３２０’、３２０’’、３２０’’’、３２０ｉｖ）間の距離が、２５ｍｍ～１００ｍｍの間に含まれる、請求項１から３のいずれか一項に記載のアクチュエータサブアセンブリ。

【請求項5】

それらの上部及び下部が互いに絶縁された共通のコーナコネクタを共有する隣接するサブアセンブリを有する行列構成に配置された、請求項１から４のいずれか一項に記載の複数のアクチュエータサブアセンブリ（１００；２０１、２０２、２０３、２０４）を備えるシステム（２００；３００）であって、
前記サブアセンブリの各々が、接地線に接続された２つの隣接するコーナコネクタを有し、対向する前記コーナコネクタの各々が、起動電圧と絶縁状態との間をトグルするそれぞれのハードウェアスイッチに接続され、トグルする前記スイッチが、好ましくは固体半導体、リレー、または電気機械スイッチで実現される、システム。

【請求項6】

共通の接地線が、アクチュエータサブアセンブリの２つの隣接する行のために使用され、前記システムが少なくとも２つの別個の共通の接地線を含むとき、それらの各々が、他方から分離され、接地電位から電位なしに切り替え可能な別個の接地レベルである、請求項５に記載のシステム。

【請求項7】

前記第１の形状記憶合金ワイヤ（３３０、３３１、３３２、３３３）のうちの少なくとも１つが、複数の対角線上に位置合わせされた可動要素（１６０；３６０）の上面に接触し、前記第２の形状記憶合金ワイヤ（３３０’、３３１’、３３２’、３３３’）のうちの少なくとも１つが、複数の対角線上に位置合わせされた可動要素（１６０；３６０）の下面に接触し、単一の形状記憶合金ワイヤ（３３０、３３１、３３２、３３３；３３０’、３３１’、３３２’、３３３’）によって接触される前記可動要素（１６０；３６０）の数が、好ましくは６～９６の間に含まれる、請求項６に記載のシステム。

【請求項8】

複数の前記第１の形状記憶合金ワイヤ（３３０、３３１、３３２、３３３）が互いに平行であり、複数の前記第２の形状記憶合金ワイヤ（３３０’、３３１’、３３２’、３３３’）が互いに平行である、請求項６または７に記載のシステム。

【請求項9】

特定の形状記憶合金ワイヤ（３３０、３３１、３３２、３３３；３３０’、３３１’、３３２’、３３３’）の作動が、前記ワイヤが固定された前記対向するコーナコネクタ間の電圧差を設定することによって実現される、請求項５から８のいずれか一項に記載のシステムを制御する方法。

【請求項10】

そのような方法が、分析機器内の試験ウェルの選択的な開閉を制御するために採用され、前記試験ウェルの数が、好ましくは６～３８４の間に含まれる、請求項９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、形状記憶合金（ＳＭＡ）ワイヤによって制御されるアクチュエータサブアセンブリ、複数のそのようなサブアセンブリを備えるシステム、及びそのようなシステムを制御する方法に固有である。

【背景技術】

【0002】

一般的に言えば、作動要素としてのＳＭＡワイヤの使用は、適切に整形されたＳＭＡワイヤが加熱されたときに、最も典型的には適切な電流供給を介したジュール効果によって縮む能力を介して、重量、電力消費、及びコストの観点から他の作動システムに対して様々な利点を提供する。

【0003】

ＳＭＡワイヤ、より一般的にはＳＭＡ技術の上記の利点は、様々な技術分野、例えば、特許文献１に記載されたカメラモジュールアクチュエータ、または特許文献２に記載された双方向離散アクチュエータ、または特許文献３及び特許文献４に記載された双安定慣性アクチュエータ、または特許文献５に記載された流体バルブサブアセンブリ（上記のすべてが出願人の名前にある）、または特許文献５に記載された一体型作動を有するマルチセグメントスパイン、または特許文献７に記載された折畳式構造に利用されている。

【0004】

一般的に言えば、ＳＭＡベースのアクチュエータは、変位可能な物品の双方向の動きを保証するために、ＳＭＡ作動構成要素の動作に対向する復帰手段を必要とする。復帰手段は、特許文献８に記載されたプラグアクチュエータの様々な実施形態のような線形バネまたはコイルバネなどの受動弾性要素、またはいわゆる拮抗構成で、最初の１つに対して反対に作用するＳＭＡ構成要素などの別の能動要素であり得る。アクチュエータ内のＳＭＡベースの拮抗構成要素のいくつかの例は、前述の特許文献７及び特許文献２、特許文献９、特許文献１０、並びに特許文献１１に与えられている。

【0005】

ＳＭＡベースのアクチュエータにおいてしばしば諒解される別の特徴は、前述の特許文献３及び特許文献４に記載されているような双安定機械制御の可能性である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】米国特許第１０５１４５９３号明細書

【特許文献2】欧州特許第３８７７６５０号明細書

【特許文献3】国際特許出願公開第２０２１／１９７９８０号

【特許文献4】国際特許出願公開２０２２／１８４５３３号

【特許文献5】国際特許出願公開２０２２／２２９２４７号

【特許文献6】米国特許第２０１００２９５４１７号明細書

【特許文献7】米国特許第９２０５５９３号明細書

【特許文献8】米国特許出願公開第２０１２／１０４２９２号明細書

【特許文献9】欧州特許第３９０８７５３号明細書

【特許文献10】米国特許第４５４４９８８号明細書

【特許文献11】米国特許出願公開第２０１２／１５１９１３号明細書

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の目的は、拮抗構成並びに双安定性のＳＭＡワイヤに基づくＳＭＡアクチュエータを用いて既知の技術の限界を克服することであり、その第１の態様は、４つのコーナコネクタを有する四角形フレームと、前記フレームの中心に一致して配置され、弾性変形可能アームによってそれに接続された可動要素と、２つの対向するコーナコネクタに固定され、前記可動要素の第１の表面に接触する第１の形状記憶合金ワイヤと、他の２つの対向するコーナコネクタに固定され、前記可動要素の第２の表面に接触する第２の形状記憶合金ワイヤとを備えるアクチュエータサブアセンブリにあり、前記第２の表面は前記第１の表面に対向する。

【0008】

最も一般的な実施形態では、第１の表面は可動要素の上面であり、第２の表面は可動要素の下面である。

【0009】

「前記フレームの中心に一致する」という表現は、その製造公差を有する実際の装置の文脈で解釈されなければならないことを強調することが重要である。したがって、フレームの中心と可動要素の中心との間の理想的な位置合わせが望ましいが、（存在する場合）可動要素対称軸が第１の形状記憶合金ワイヤ及び第２の形状記憶合金ワイヤを含む平面間の交差に位置せず、むしろ可動要素が全体としてそのような平面交差を遮断する場合でも、システムは機能することができる。

【0010】

本発明は、以下の図の助けを借りてさらに説明される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1A】本発明の第１の実施形態による、アクチュエータサブアセンブリの上方から見た概略図である。

【図1B】その安定位置にある図１Ａのアクチュエータサブアセンブリの線Ａ－Ａに沿った概略断面図である。

【図1C】その安定位置にある図１Ａのアクチュエータサブアセンブリの線Ａ－Ａに沿った概略断面図である。

【図2A】図１Ａによる、複数のアクチュエータサブアセンブリを備えるシステムの上方から見た概略図である。

【図2B】図２Ａのシステムの線Ａ－Ａ’に沿った概略断面図である。

【図3A】第２の実施形態による、複数のアクチュエータサブアセンブリを備えるシステムの上方から見た概略図である。

【図3B】異なる平衡／安定状態にあるアクチュエータサブアセンブリを有する図３Ａのシステムの線Ａ－Ａ’に沿った概略断面図である。

【図3C】異なる平衡／安定状態にあるアクチュエータサブアセンブリを有する図３Ａのシステムの線Ａ－Ａ’に沿った概略断面図である。

【図3D】図３Ａのシステムの線Ｂ－Ｂ’に沿った概略断面図である。

【図4A】本発明による、２４個のアクチュエータサブアセンブリを備えるシステムの上部ＳＭＡワイヤを制御するのに適した電子回路図である。

【図4B】本発明による、２４個のアクチュエータサブアセンブリを備えるシステムの下部ＳＭＡワイヤを制御するのに適した電子回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

特にＳＭＡワイヤの直径及び弾性変形可能アームの厚さを排他的に参照するのではないが、図面の理解を助けるために、図に示された様々な要素のサイズ及び寸法比は、場合によっては変更されていることに留意されたい。その上、電流／電圧をＳＭＡワイヤに供給する手段は、当業者に広く知られており、本発明の理解のために必要ではないので、示されていない。

【0013】

本発明の第１の実施形態によるアクチュエータサブアセンブリの上方からの概略図が図１Ａに示されており、その２つの断面図が図１Ｂ及び図１Ｃに示されている。アクチュエータサブアセンブリ１００は、その角に一致する４つの固定要素１２０、１２０’、１２０’’、１２０’’’を有する、詳細には正方形状の四角形フレーム１１０を備え、第１の対角線に沿った対向する要素１２０’、１２０’’’は、第１の形状記憶合金ワイヤ１３０を固定するために使用され、他方の対角線に沿った対向する要素１２０及び１２０’’は、第２の形状記憶合金ワイヤ１３０’を固定するために使用される。

【0014】

形状記憶合金ワイヤ１３０、１３０’は、いわゆる拮抗構成にあり、この場合、ワイヤ１３０がその上を通り、ワイヤ１３０’がその下を通る可動要素１６０である特定の構成要素に対してそれらが反対方向に力を及ぼすことを意味する。可動要素１６０の上面は、第１のＳＭＡワイヤ１３０を定位置に保持するためのガイド１３１０を有し、第２のＳＭＡワイヤ１３０’は、プランジャ１７０が接続される可動要素１６０の下面に形成されたガイド（図示せず）内に保持され、第２のＳＭＡワイヤ１３０’はそれらの間を通る。

【0015】

第１のＳＭＡワイヤ１３０はフレーム１１０の上方にあり、第２のＳＭＡワイヤ１３０’はフレーム１１０の下方にあり、それらは、フレーム１１０が上述された特許文献１、特許文献２、特許文献９、特許文献１１、及び特許文献１０に示された構成とは異なり、図に示された好ましい正方形状を有するときに互いに直交する異なる平面内にある。

【0016】

詳細には、特許文献１１は、２つのＳＭＡワイヤが各々四角形フレームの対向する角に接続される本発明とは異なり、各ＳＭＡワイヤが平行六面体フレームの２つの隣接する角に接続される拮抗構成の２つの対のＳＭＡワイヤを示す。特許文献１０は、特許文献１１のように隣接する角に同様の接続でＳＭＡ拮抗ワイヤを有するフレームレス構造を有する。また、上述された特許文献８は、本質的に同じ平面内にある拮抗構成の２つのＳＭＡワイヤを有する一実施形態を有し、すなわち、それらの２つの先端は、アセンブリカバーの同じ対向する壁に接続される。

【0017】

拮抗構成で、同時に互いに直交するかまたはほぼ直交する平面内にあるＳＭＡワイヤを使用することにより、アクチュエータの２つの安定位置の間で切り替える間に可動構造が傾くことが防止される。ＳＭＡワイヤ平面は、ＳＭＡワイヤ及びそのコーナコネクタを含む平面として定義され、ＳＭＡワイヤ平面間のそのような実質的な直交状態は、それらの平面が９０°±２０°の角度で交差するように、四角形フレームの対向する角に接続されているＳＭＡワイヤによって実現される。そのような状態は、前述の特許文献１１号及び特許文献１０の隣接するＳＭＡワイヤ接続によっても、特許文献８では、本質的に同じ平面内にある拮抗構成のＳＭＡワイヤによっても実現可能ではない。

【0018】

この態様は、可動要素材料が硬くなく、ＳＭＡワイヤの複数回の作動時に変形する場合があるときに特に関連する。その上、実質的な直交配置は、両方のワイヤを加熱して流れ及び切替えタイミングを調整する作業を簡素化する。両方のワイヤが同じ方向に沿って応力を受けると、取り付け点が完全に位置決めされてないときに傾斜モーメントを発生させる可能性があり、これは、実際の装置のように、ＳＭＡワイヤの平面が本質的に平行であるが完全に平行ではないときに起こる。拮抗ワイヤを有する特許文献８の上述の構成は、この問題を特に顕在化させやすい。

【0019】

一方、特許文献１１の可動構造は、その平行六面体フレームの内面に形成されたチャネルにぴったりとそれを嵌合させることにより、２つの安定位置の間の円滑な移行を妨げるリスクがある傾斜またはねじれが防止される。同様の配置が、２つの安定位置の間の可動構造の移動を誘導するためのガイドレールを提供する特許文献１０にも開示されており、前記可動構造は、弾性変形可能アームによってではなく、ＳＭＡワイヤ自体によってのみそのフレームに接続されている。

【0020】

本発明は、図１Ａ～図１Ｃに示されたように、拮抗性ＳＭＡワイヤ１３０、１３０’との堅固な接触に利用可能な２つの対向する表面をそれが有する限り、可動要素１６０のいかなる特定の形状または幾何学的構成にも限定されない。プランジャ１７０は、多数の試験セルまたは試験ウェル（可能な数値範囲は非常に広く、通常は６～１５３６の間に含まれる）を備える試験マイクロプレートなどの流体装置または分析機器でアクチュエータサブアセンブリを使用されやすくするために、可動要素１６０と接続される。そのような装置は広く知られ、普及しており、例えば、M.Jalal Uddinらによる論文「Fully integrated rapid microfluidic device translated from conventional 96-well ELISA kit」、Scientific Reports volume 11、Article number：１９８６（２０２１）を参照されたい。

【0021】

図１Ａ～図１Ｃのアクチュエータサブアセンブリ１００は、フレーム側面の中央位置で可動要素１６０を正方形フレーム１１０に接続する４つの弾性変形可能アーム１４０、１４０’、１４０’’、１４０’’’を介して双安定動作を実現し、前記弾性変形可能アーム１４０、１４０’、１４０’’、１４０’’’の各々は、図１Ｂ（上）及び図１Ｃ（下）に示されたように、２つの安定位置、上部位置及び下部位置を有する。ＳＭＡワイヤ１３０、１３０’の交互の作動は、単にスナップオン平衡位置を超えて弾性変形可能アーム１４０、１４０’、１４０’’、１４０’’’を運ぶのに十分である必要があるだけであり、すなわち、可動要素１６０の総移動は、ＳＭＡワイヤ押し込みの効果及び変形可能アームのスナップ留めの組合せであることに留意されたい。図１Ｂ～図１Ｃに示されたように、可撓性アームは、フレーム１１０に接続された第１の直線剛性部分１４００と、可動要素１６０に接続された第２の弾性変形可能部分１４１０とを有することができる。

【0022】

好ましくは、２つのＳＭＡワイヤ１３０、１３０’は、ＳＭＡワイヤ１３０及び１３０’がそれぞれその上面及び下面と接触しているので、図１Ａ～図１Ｃに示された構成において可動要素１６０の高さに対応する、２．５ｍｍ～１５ｍｍの間に含まれる互いの間の最大距離を有する。好ましくは、フレーム対角線に沿ったフレームコーナコネクタ間の距離は、２５ｍｍ～１００ｍｍの間に含まれる。

【0023】

可動要素１６０の位置は、最後に作動されたＳＭＡワイヤ、すなわち上昇構成におけるプランジャ１７０用の下部ＳＭＡワイヤ１３０’（図１Ｂ）及び下降構成におけるプランジャ１７０用の上部ＳＭＡワイヤ１３０（図１Ｃ）に依存する。弾性変形可能アーム１４０、１４０’、１４０’’、１４０’’’によって加えられる力は、ＳＭＡワイヤ１３０、１３０’の作動を必要とせずにアクチュエータサブアセンブリをその安定位置に維持し、そのため、電力は、アクチュエータサブアセンブリを一方の安定位置から他方の安定位置に切り替えるためにのみ適切なＳＭＡワイヤに提供されることに留意されたい。

【0024】

本発明によるアクチュエータサブアセンブリは、独立型アクチュエータの能動部品として使用することができるとしても、その利点は、いわゆる行列構成、すなわち複数のアクチュエータサブアセンブリが行及び列で互いに接続された構成において十分に活用される。この場合、単一のＳＭＡワイヤは、複数の対角線上に位置合わせされたアクチュエータサブアセンブリ上で動作することができ、隣接するサブアセンブリは、１つまたは２つの共通のフレームコーナコネクタを共有する。

【0025】

図２Ａは、各行に４つ、各列に４つ、図１Ａによる１６個のアクチュエータサブアセンブリによって構成されたそのようなシステム２００の上方から見た概略図を示す。図２Ｂに示された、例えば線Ａ－Ａ’に沿った所与の行の断面図は、行を構成する４つのサブアセンブリ２０１、２０２、２０３、２０４がどのように異なる状態にあり得るか、すなわちプランジャ１７０がアクチュエータサブアセンブリ２０１、２０３、２０４内で上げられ、代わりにアクチュエータサブアセンブリ２０２内で下げられるかを示す。

【0026】

図２Ａの上述されたアクチュエータサブアセンブリシステムの変形形態が、アクチュエータサブアセンブリを備えるシステム３００を示す図３Ａ～図３Ｄに示され、アクチュエータサブアセンブリ内で可動要素３６０は十字形の垂直断面を有し、弾性変形可能アーム３４０、３４０’は、コーナコネクタ３２０、３２０’、３２０’’、３２０’’’、及び３２０ｉｖを一体化したフレーム３１０と可動要素３６０を接続する変形可能な直線要素である。

【0027】

図３Ａの線Ａ－Ａ’に沿った断面図を表す図３Ｂと図３Ｃの比較によって示されたように、対向するフレームコーナコネクタ間に電圧差を設定することによって特定のアクチュエータサブアセンブリを駆動することが可能である。図３Ｂに例示されたケースでは、第２及び第４のサブアセンブリは、それぞれＳＭＡワイヤ３３１及び３３３の作動を介して下げられ、変形可能アームの動作によってその位置に保持される可動要素３６０を有する。それを上方位置に戻すために、ＳＭＡワイヤ３３１’及び３３３’は、それぞれコネクタ３２０’／３２０’’及び３２０’’’／３２０ｉｖを介してそれに電流を通すことによってアクティブ化され、その結果、可動要素３６０は図３Ｃに示されたように上方に押し上げられる。

【0028】

これらの断面図では、図２Ａのシステムのように、ＳＭＡ要素３３０、３３１、３３２、３３３、３３０’、３３１’、３３２’、３３３’はすべて異なるワイヤであるが、単一のＳＭＡワイヤは、図３Ａの線Ｂ－Ｂ’に沿って取られた概略断面図である図３Ｄに示されたように、システム対角線に沿って配置された複数のアクチュエータサブアセンブリを制御できることが強調されるべきである。この場合、下部のＳＭＡ要素はすべて単一の形状記憶合金ワイヤ３３３’の部分であり、上部のＳＭＡ要素３３０、３３１、３３２、３３３はすべて異なるＳＭＡワイヤである。この実施形態では、少なくとも１つのＳＭＡワイヤは複数のアクチュエータサブアセンブリを接続し、その数は好ましくは６～９６の間に含まれる。

【0029】

本発明によるシステムを動作させる方法に関して、対向するフレームコーナコネクタ間の適切な電圧差により、形状記憶合金要素、より多くのアクチュエータサブアセンブリを接続するＳＭＡワイヤの場合はＳＭＡワイヤまたはＳＭＡワイヤ部分が、アクチュエータサブアセンブリを他の安定位置に変更するように作動（短縮）されるように、フレームコーナコネクタのいずれかに印加される電圧を別々に制御できることが重要である。言うまでもなく、アクチュエータサブアセンブリをその以前の安定位置に戻す必要が生じるまで、その拮抗的なＳＭＡ要素にはいかなる電流も供給されない。

【0030】

複数のアクチュエータサブアセンブリの上面及び／または底面に同じワイヤを使用することは、かなりの製造上及びコスト上の利益をもたらす。これを実現するためには、各サブアセンブリ内に接地線に接続された２つの隣接するフレームコーナコネクタが存在し、対向するフレームコーナコネクタの各々が、起動電圧と絶縁状態との間をトグルするそれぞれのハードウェアスイッチに接続されるレイアウトを準備することが重要である。トグル電気スイッチは、好ましくは、固体半導体、リレー、または電気機械スイッチで実現することができる。これは、同じ連続するＳＭＡワイヤ、または導電性であることがそれらを単一のワイヤのようにする共通のコネクタに取り付けられた別個のＳＭＡワイヤも使用する隣接するフレームへの無電流を維持する。

【0031】

システムフレームは、（例えば、フレームを二重層ＰＣＢとして作製することにより）図１Ｂ～図１Ｃ、図２Ｂ、図３Ｂ～図３Ｄの断面図に示されたように、各コネクタの上部及び下部が互いに分離されるように作製されることにも留意されたい。

【0032】

６×４行列に配置された２４個のアクチュエータサブアセンブリを備えるシステム用のＳＭＡ要素に電力を供給する好ましい電気回路図が図４Ａ及び図４Ｂに示されている。アクチュエータサブアセンブリの２つの隣接する行に共通の接地線が使用され、電気的スキームを簡素化することを観察することが可能である。システムは、２つの別個のスイッチング接地線を使用して動作し、すなわち、接地電位は、接地１／接地２から電位なし（開）に切り替え可能でなければならず、接地１及び接地２は、互いに分離された（ガルバニック分離された）２つの別個の接地レベルでなければならない。

【0033】

上記の解決策では、システム内のありとあらゆるアクチュエータサブアセンブリを正確に同時に動作させることは可能でないが、同時作動（すなわち、状態変化）は、そのような遅延がミリ秒のオーダであり、システムの性能に影響を及ぼさないことを考慮して、電気スイッチの適切な動作で最小の動作遅延を適用することにより、動作の観点から実現できることが強調されるべきである。

【0034】

より詳細には、図４Ａの回路図４１０は、第１の（上部）ＳＭＡワイヤを制御するためのものであり、各サブアセンブリのＳＭＡワイヤまたはＳＭＡワイヤ部分を制御するためのピンは、左上のピン及び右下のピンであり、それにより、ピン７及びピン２９は、それらにワイヤが取り付けられないはずなので図４Ａでは欠落している。同様に、図４Ｂの回路図４２０は、第２の（下部）ＳＭＡワイヤを制御するためのものであり、各サブアセンブリのＳＭＡワイヤまたはＳＭＡワイヤ部分を制御するためのピンは、右上のピン及び左下のピンであり、それにより、ピン１及びピン３５は、それらにワイヤが取り付けられないはずなので図４Ｂでは欠落している。

【0035】

アクチュエータサブアセンブリの構成の詳細に関してすでに述べられたように、好ましい用途のうちの１つは分析機器内である。これに関して、本発明によるシステムに適用される制御方法は、分析機器内の試験ウェルの選択的制御（開閉）を可能にし、試験ウェルの数は、通常、６、１２、１４、４８、９６、及び３８４であり、ＡＮＳＩ／ＳＢＳ１－２００４、ＡＮＳＩ／ＳＢＳ２－２００４、ＡＮＳＩ／ＳＢＳ３－２００４、ＡＮＳＩ／ＳＢＳ４－２００４によるＡＮＳＩ規格として生体分子科学協会によって指定されている。

【0036】

本発明は、３０μｍ及び２００μｍからなる直径を有するワイヤが好ましく使用されるとしても、特定のＳＭＡワイヤサイズに限定されない。同様に、本発明は、ニチノールなどのＮｉ－Ｔｉベースの合金が好ましいとしても、ＳＭＡワイヤのための特定の材料に限定されない。

【0037】

最後に、拮抗ワイヤを操作及び制御する方法に関して、この情報は当業者に知られており、例えば、２０１２年にSensors、１２、７６８２－７７００において公表されたＷａｎｇらによる論文「An accurately controlled antagonistic shape memory alloy actuator with self-sensing」を参照されたい。拮抗ワイヤという用語は、その作動が反対方向の変位可能要素への動きを付与するＳＭＡワイヤを示すことを強調することが重要である。

【符号の説明】

【0038】

１００，２０１～２０４ アクチュエータサブアセンブリ、１１０，３１０ フレーム、１２０，１２０’，１２０’’，１２０’’’，３２０，３２０’，３２０’’，３２０’’’，３２０ｉｖ コーナコネクタ、１３０ 第１の形状記憶合金ワイヤ、１３０’ 第２の形状記憶合金ワイヤ、１４０，１４０’，１４０’’，１４０’’’，３３０，３３０’，３３１，３３１’，３３２，３３２’，３３３，３３３’，３４０，３４０’ 弾性変形可能アーム、１６０,３６０ 可動要素、１７０ プランジャ、２００，３００ システム、４１０，４２０ 回路図、１３１０ ガイド、１４００ 第１の直線剛性部分、１４１０ 第２の弾性変形可能部分

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4A】

【図4B】

【国際調査報告】