JP5972388B2 - タグアセンブリ、タグ構造体及びスポーツ用ビブ - Google Patents

Description

本発明は、タグアセンブリに関し、具体的には（ただし非限定的に）、膨張可能なスペーサを備えるタグアセンブリ及びタグ構造体及びそのようなタグアセンブリ内で使用されるスポーツ用ビブに関する。

無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグは、スポーツイベントにおいて時間及び位置の少なくとも一方を自動登録するシステムで広く使用されている。一般にＲＦＩＤタグは、アンテナと組み合わされたマイクロチップを備えており、検知される対象物に取り付けられるよう構成されている。時間登録システムの場合、各参加者はＲＦＩＤタグを与えられ、該ＲＦＩＤタグは、参加者の名前及びアドレスの少なくとも一方と関連した番号を備える靴又はビブに取外し可能に固定される。参加者が検知アンテナを横切ると、タグとアンテナとの間に電磁結合が生じ、それにより、タグとアンテナに接続された検知器との間で、例えば、タグと関連した識別番号などの情報の交換が可能となる。

現在、約８６０ＭＨｚと９６０ＭＨｚとの間のＵＨＦバンドにおける周波数を使用するいわゆる極超短波（ＵＨＦ）タグの使用に向けて開発が行われている。これらのタグは、低周波タグに比べて、非常に安価であり（従って１回だけの使い捨てのタグとして使用でき）、かつ、重量がより軽く、より迅速にそしてより遠くから読取り可能である。タグは、物流上及び組織上の観点から、タグとビブとの間に１対１の明瞭な関係が成り立つように、ビブと共にあるいはビブに取り付けて配布されることが好ましい。該ビブは、参加者の胸部の前に位置するように、シャツに固定される。

ＵＨＦタグをビブに固定する場合は、いくつかの問題が生ずる。一つの問題は、タグは、身体のごく近くに存在するため、誘電率が比較的高い誘電体として作用するという事実に関するものである。身体の近くでは、タグアンテナのインピーダンスが変化し、それによりタグは、その最適な動作点から「離調」することになる。この離調効果により、タグは、検知可能な変調された後方散乱信号を発生することができなくなる場合がある。湿潤環境にある場合、例えば、競技者の着衣及び身体の少なくとも一方が湿っていたり汗で濡れたりしている場合、離調の効果はさらに高まる。このような場合、信号がさらに劣化し、それによって、検知アンテナを横切るもしくは通過する参加者が、計時システムによって登録されなかったり、あるいは、少なくとも正しく登録されなかったりするおそれが増大する場合がある。

この問題を少なくとも部分的に解決するためには、タグの近くにスペーサを入れて、タグと湿った着衣及び身体の少なくとも一方との間に少なくともある一定の距離を設ければよい。このようなスペーサは、タグに取り付けられるか、あるいは、タグの近くに配置される軽量発泡体の条片の形態とすることができる。このようなスペーサは、理想的には、約１０ｍｍの間隔距離を保証すべきであるが、この厚さでは、上述のビブタグアセンブリは、大量配布（郵送による）及び格納（例えば、何百万個又はそれ以上）には適さなくなる。従って、実際には、スペーサは、所望の最適厚さより薄いものが使用される。従って、従来のスペーサでは、タグの最適性能を下回る性能しか得られない。

ビブタグアセンブリの使用に関連した別の問題は、タグ信号が、近くの物体に影響される場合があることである。特に、多数の参加者が、アンテナを同時に横切る場合は、発せられた信号のすぐ近くにいる他の人々の存在が原因で、その信号のごく一部しか、計時システムの検知アンテナによって拾い上げられない場合がある。従って、ビブタグアセンブリを使用する場合は、タグ信号が、検知アンテナに向けられるようにすることが望ましい。

米国特許第７９４８３８３号には、靴用のＲＦＩＤタグアセンブリが記載されている。具体的には、タグは、レースの前に、ビブから取り外されて、参加者の靴に固定される。ＲＦＩＤタグを靴に取り付けるには、ユーザによる複雑な動作が必要である。タグの靴への取付けが不適切な場合には、タグが誤動作したり、あるいは全く動作しない場合がある。

よって、タグアセンブリを改良してこれらの問題の少なくとも一部を少なくとも軽減する必要がある。具体的には、ビブタグアセンブリ、特にＵＨＦビブタグアセンブリを改良して、参加者のシャツに固定するのに適した、そして、参加者の湿った着衣及び身体の少なくとも一方による影響を受けない、あるいは影響を受ける度合いが大幅に少ないものにする必要がある。さらに、ビブタグアセンブリを改良して、検知アンテナに向けて集束する信号を発生できるようにする必要がある。

本発明の目的は、従来技術における既知の欠点の少なくとも一つを軽減あるいは排除することである。本発明の第一の態様は、着衣及び身体の少なくとも一方に固定可能なタグアセンブリに関し、該タグアセンブリは、サポートシートと、前記サポートシートに配設されたタグであって、信号を受信機に送信するよう構成されている該タグと、前記サポートシートに配設された膨張可能なスペーサ構造体であって、前記タグと前記身体との間に所定の間隔をもたらし、非膨張状態から所定のスペーサ厚さの膨張状態まで膨張するよう構成されている該スペーサ構造体とを備えることができる。

この有利な膨張可能なスペーサは、薄い柔軟性シート、もしくは、薄い非膨張状態を有する構造体の形態とすることができ（スペーサは、約３ミリメートル以下、好ましくは、約２ミリメートル以下の厚さを有することができ）、それにより、配布及び格納が容易なビブタグアセンブリが得られ、また、膨張状態では、材料もしくは構造体が、所望の厚さを有するスペーサとして機能して、タグとビブタグアセンブリの装着者の身体とが近接して位置することによるタグの離調を無くす、あるいは、少なくとも低減することができる。膨張状態では、スペーサは、タグと湿ったシャツ及び身体の少なくとも一方との間に所望の距離をもたらし、従って、湿ったシャツ及び身体の少なくとも一方による悪影響が大幅に低減する。

一実施形態では、膨張可能なスペーサは、湿った環境及び濡れた環境の少なくとも一方にて少なくとも一つの次元で膨張するようになっている一つ又はそれ以上の吸収材を備え、好ましくは該吸収材が圧縮セルロースを備えることができる。この実施形態では、スペーサの膨張は、ユーザのいかなる行為も必要とせず、それにより、タグが正しく機能しないおそれが低減する。

一実施形態では、膨張可能なスペーサは、圧力及び加えられた力の少なくとも一方の変化に応じて少なくとも一つの次元で調整されるようになっている一つ又はそれ以上の弾性材を備えることができる。一実施形態では、非膨張状態は、弾性材が真空包装されている状態、もしくは、力を加えられている状態、好ましくは加圧包装されている状態を含み、膨張状態への膨張は、真空包装もしくは加圧包装が破られることで開始させることができる。一実施形態では、膨張可能なスペーサは、一つ又はそれ以上の化学的に膨張可能な材料を備えることができる。別の実施形態では、膨張可能なスペーサは、少なくとも一つの機械的に膨張可能な構造体を備えることができる。また別の実施形態では、少なくとも一つの機械的に膨張可能な構造体は、折畳み状態と所定のスペーサ厚さの起立状態とを有する折畳み構造体として構成することができる。別の実施形態では、スペーサは、自立構造体として構成することができる。

一実施形態では、膨張状態のスペーサは、５ｍｍと１５ｍｍとの間の、好ましくは８ｍｍと１２ｍｍとの間の範囲の厚さを有することができる。一実施形態では、非膨張状態のスペーサは、５ｍｍより小さい、好ましくは３ｍｍより小さい厚さを有することができる。

一実施形態では、タグは、少なくとも一つの金属ダイポールアンテナ構造体を備えており、スペーサ構造体は、前記金属ダイポールアンテナ構造体の近傍内及び少なくとも部分的に前記金属ダイポールアンテナ構造体の上の少なくとも一方に配置することができる。

一実施形態では、タグは、極超短波の範囲で、好ましくは８００ＭＨｚと１０００ＭＨｚとの間の範囲で動作させることができる。

一実施形態では、サポートシートは、印字識別名を備えているビブであり、好ましくは送信信号が前記印字識別名に関連した識別名を備えることができる。

一変形例においては、サポートシートは、信号の少なくとも一部を所定方向に向けるための一つ又はそれ以上の金属受動素子をさらに備えることができる。別の変形例では、受動素子の少なくとも一つは、反射器として構成されており、好ましくは前記反射器の長さは、タグの長さより長くすることができる。また別の変形例では、受動素子の少なくとも一つは、導波器として構成されており、好ましくは前記導波器の長さは、タグの長さより短くすることができる。別の変形例では、受動素子の少なくとも一つは、導電性インク又は導電性コーティングを用いてサポートシート上に形成することができる。受動素子を一つ又はそれ以上の膨張可能なスペーサ構造体と組み合わせて使用することにより、身体に近接することによる影響を受けない又は少なくとも影響が低減され、かつ、所望の方向に効果的に集束する信号を生じさせることができるタグアセンブリが得られる。

また別の変形例では、タグアセンブリは、サポートシートに配設された膨張不能なスペーサをさらに備えており、該膨張不能なスペーサ構造体は、膨張可能なスペーサ構造体が膨張状態にないとき、タグと身体との間に所定の間隔をもたらすことができる。

一変形例では、膨張不能なスペーサ構造体は、２ｍｍと６ｍｍとの間の厚さを有することができる。

一変形例では、タグ構造体と膨張可能なスペーサ構造体との間に配設された少なくとも一つの誘電体層をさらに備え、該誘電体層は、高誘電体材料を備え、かつ、金属薄膜アンテナ構造体は、該金属薄膜アンテナ構造体のすぐ近くにおける前記誘電体層の存在を考慮してプロセッサに対してインピーダンス整合させることができる。誘電体層の存在は、身体の近接をタグから部分的に「遮断する」ことができ、従って、身体の近傍に関連した離調効果を大幅に低減することができる。

別の態様では、本発明はタグ構造体に関し、該タグ構造体は、支持基板と、該支持基板に配設された金属薄膜アンテナ構造体に接続されたプロセッサ、好ましくは集積回路を備えているタグ構造体と、前記支持基板に配設され、かつ、少なくとも部分的に前記タグ構造体上に配設された膨張可能なスペーサ構造体であって、タグと身体との間に所定の間隔をもたらし、非膨張状態から所定のスペーサ厚さの膨張状態へ膨張するよう構成されている該膨張可能なスペーサ構造体とを備えている。

一実施形態では、膨張可能なスペーサは、湿った環境及び濡れた環境の少なくとも一方にて少なくとも一つの次元で膨張するようになっている一つ又はそれ以上の吸収材を備え、好ましくは該吸収材が圧縮セルロースを備えることができる。

一実施形態では、タグ構造体は、タグ構造体と膨張可能なスペーサ構造体との間に配設された少なくとも一つの誘電体層をさらに備えており、該誘電体層は、高誘電体材料を備え、かつ、金属薄膜アンテナ構造体は、該金属薄膜アンテナ構造体のすぐ近くにおける前記誘電体層の存在を考慮してプロセッサに対してインピーダンス整合させることができる。

また別の態様では、本発明は、既述のタグアセンブリ内で用いられるスポーツ用ビブに関し、該スポーツ用ビブは、着衣及び身体の少なくとも一方に固定可能な、タグを支持するためのサポートシートを備えており、該サポートシートは、表側には印字識別名を有し、裏側には膨張可能なスペーサ構造体が配設され、該膨張可能なスペーサ構造体は、前記タグと前記身体との間に所定の間隔をもたらし、非膨張状態から所定のスペーサ厚さを有する膨張状態へと膨張するよう構成されている。

本発明は、添付図面を参照して、さらに説明することができる。ここで、添付図面は、本発明に係る実施形態を概略的に示している。本発明は、これらの特定の実施形態には、全く限定されないことを理解されたい。

（Ａ）ないし（Ｃ）は、本発明の各種の実施形態に係るビブタグアセンブリを概略的に示す図である。 本発明の各種の実施形態に係るビブタグアセンブリと併用される計時システムを示す図である。 本発明の各種の実施形態に係るビブタグアセンブリと併用される計時システムを示す図である。 本発明の各種の実施形態に係るビブタグアセンブリと併用される計時システムを示す図である。 （Ａ）ないし（Ｄ）は、本発明の一実施形態に係るビブタグアセンブリで使用される膨張可能なタグスペーサの一実施形態を示す図である。 （Ａ）ないし（Ｄ）は、本発明の各種の実施形態に係る膨張可能なタグスペーサを示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の各種の実施形態に係る膨張可能なタグスペーサを示す図である。 （Ａ）ないし（Ｃ）は、本発明の別の実施形態に係る膨張可能なスペーサ構造体の概略図である。 （Ａ）ないし（Ｃ）は、本発明のまた別の実施形態に係る膨張可能なスペーサ構造体の概略図である。 （Ａ）ないし（Ｄ）は、本発明のさらに別の実施形態に係る膨張可能なスペーサ構造体の概略図である。 （Ａ）ないし（Ｄ）は、本発明の各種の他の実施形態に係る膨張可能なスペーサ構造体の概略図である。 （Ａ）ないし（Ｃ）は、本発明のさらに別の実施形態に係るビブタグアセンブリの概略図である。

図１（Ａ）ないし図１（Ｃ）は、本発明の各種の実施形態に係るビブタグアセンブリを概略的に示す。具体的には、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、例えば、スポーツイベントで使用されるビブタグアセンブリの表側及び裏側を示すもので、例えば、柔軟性を有し、軽量であり、耐湿性を有し、シート状をなす材料で作られたサポートシート１０２を備え、該サポートシートは、人又は動物（又は、人又は動物の着衣）に該サポートシートをピン留めあるいは結合するための接着手段や機構の使用により、人又は動物に取り付けられるようになっている。サポートシートに使用される例示的な材料としては、繊維、紙、織物シート、プラスチック又はこれらの任意の組合せなどがある。好ましくは、サポートシートの表側には、サポートシートが固定される人を識別する識別名１０４などの識別名を表示することができる。サポートシート１０２は、長方形や四辺形状とすることができるが、他の実施形態では、任意の適当な形状、例えば、ロゴの形状とすることもできる。

図１（Ｂ）は、少なくとも一つのタグ１０８が固定されるサポートシートの裏側を示す。タグをスポーツ計時システムに適合させるために、タグは、信号を送受信するためのアンテナ１０６を備えることができる。一実施形態では、タグは、ＵＨＦ周波数範囲で動作するＵＨＦタグに関するものとすることができる。より一般的には、以下に述べるタグ又はタグ構造体は、８００ＭＨｚと１０００ＭＨｚとの間の周波数範囲で動作するよう構成することができる。一実施形態では、タグは、８６０ＭＨｚと９６０ＭＨｚとの間の周波数範囲で動作させることができる。別の実施形態では、タグは、９００ＭＨｚと９３０ＭＨｚとの間の周波数範囲で動作させることができる。さらに別の実施形態では、タグは、９４０ＭＨｚと９７０ＭＨｚとの間の周波数範囲で動作させることができる。タグに関連するアンテナは、所定の形状を有することができる。アンテナは、金属（折畳み性及び柔軟性の少なくとも一方を有する）薄膜層にすることができる。

一実施形態では、タグは、ダイポールアンテナの形態を有することができる。タグの展延長さは、使用周波数の波長の約半分、例えば、１０〜２０ｃｍ（９００ＭＨｚは約１６ｃｍに相当）とすることができる。タグは、該タグが受信する信号を処理するため、プロセッサ、すなわちＲＦＩＤ用のプロセッサをさらに備えることができる。タグ１０８は、接着剤又は接着剤層などの手段により、サポートシート１０２に確実に取り付けることができる。用途にもよるが、タグは、少なくとも部分的にアクティブ型及びパッシブ型の少なくとも一方にすることができる。ある実施形態では、タグは、ビブの裏側に代えて、表側に固定することもできる。

ビブタグアセンブリは、タグと湿った着衣及び参加者の身体の少なくとも一方との間に間隔を形成するように構成された膨張可能なスペーサをさらに備えることができる。ここで、膨張可能なスペーサとは、調整可能な厚さ又は高さを有する、あるいは、特定の範囲の厚さ又は高さを有し得るスペーサ構造体を指す。一実施形態では、膨張可能なスペーサは、厚さ又は高さの小さい潰れた状態又は圧縮状態と、厚さ又は高さのより大きい膨張状態とを有することができる。

スペーサは、一つ又はそれ以上の部分が、タグ／アンテナ構造体１０６，１０８の近傍及び（部分的に）上の少なくとも一方に位置する膨張可能なシート材１１０₁で構成された形態にすることができる。膨張可能なスペーサは、ビブタグアセンブリが使用されないときには、（例えば、イベントの参加者への配布に適するよう組み立てるときには）、スペーサが潰れた（非膨張）状態となるように構成することができる。この場合には、スペーサは、ビブの裏側に取り付けられた薄い柔軟性シート又は構造体の形態をとることができる。スペーサの厚さは、非膨張状態では、約３ミリメートル以下、好ましくは２ミリメートル以下にすることができる。すなわち、ビブタグアセンブリは、非常に薄くすることができ、従って、郵送による配布が容易である。

これに対して、膨張可能なスペーサが膨張状態にある場合は、材料又は構造体は、スペーサとして機能して、ビブタグアセンブリの装着者の身体の近接した存在によるタグの離調を無くす、あるいは、少なくとも減らすよう、所望の厚さを持たせることができる。膨張可能なスペーサの膨張状態における所望の厚さは、約５ｍｍと１５ｍｍとの間にすることができる。ＵＨＦタグを使用する場合は、スペーサは、約１０ｍｍの厚さにまで膨張させることができる。膨張状態では、スペーサは、タグと湿ったシャツ及び身体の少なくとも一方との間に所望の距離をもたらして、その湿ったシャツ及び身体の少なくとも一方からの悪影響を大幅に減らすことになる。

図１（Ｂ）では、タグ／アンテナ構造体は、その長手方向の軸が、地面と平行になるようにビブに取り付けることができる。この構成では、（例えば、アンテナマットを利用して）地面に、あるいは、検知されるべき競技者の上方に設置された検知アンテナによってタグ信号を拾い上げることができる。他の形態として、図１（Ｃ）に示すように、タグ／アンテナ構造体１０６、１０８及びそれに関連する膨張可能なスペーサ構造体１１０_２を、その長手方向の軸が地面に垂直になるようにビブに取り付けることができる。この構成では、競技者の移動経路の少なくとも一つの側に設置された検知アンテナにより、タグ信号を拾い上げることができる。

スペーサの膨張可能な特性は、所望の用途に応じて別個に得られる。例えば、膨張は、体積が所望の厚さまで増大する材料によって得られる。別の例では、スペーサは、大きさが膨張する、すなわち、構造体が膨張状態となったときにビブとビブを装着しているユーザの身体との間にある一定の距離あるいは空間をもたらす機械的な構造体によって、機能を有効化することができる。

膨張可能なスペーサは、ユーザの行為や設定を必要としない自己動作方式で、あるいは、ユーザの行為や設定をほとんど必要としない方式で膨張することができる。さらに、膨張可能なスペーサは、人為的エラーによるスペーサの不適切な膨張のおそれ無しに、所望の高さもしくは厚さまで膨張するよう構成されている。出荷の際、スペーサは、好ましくは、潰れた状態（すなわち、厚さが減った状態）にして、大量のビブを出荷できるようにする。出荷後は、スペーサは、ビブを着衣や身体に取り付ける前に、あるいは、ビブの使用中に、例えばレース中に、膨張させることができる。

膨張可能な一般的な材料は、発泡体やスポンジなどの多孔性材料である。発泡体は、気体又は湿気が発泡体内の空隙、孔もしくはバブルを満たしたとき、大きさが膨張し、その結果、発泡体の体積が増大することが可能である。このような発泡体の一例としては、水分で膨張する家庭用断熱材又は膨張玩具に使用されている自己膨張発泡体が挙げられる。スポンジ状の材料は、スポンジ内の孔が湿気を吸収したり、空気あるいは気体を取り入れたときに、大きさの膨張が可能である。

湿気を吸収して大きさが膨張する材料の他、ある種の多孔性材料は、圧力の変化に応じて大きさが膨張そして収縮する。真空封止された袋内に包装された多孔性材料は、圧縮された形態とすることができる。袋の真空封止が破られると、多孔性材料は、材料内の孔に空気を取り入れて膨張することができる。以下、図３ないし図８を参照して、各種の膨張可能なスペーサ構造体をより詳細に説明する。

図２Ａないし図２Ｃは、本発明の各種の実施形態に係るビブタグアセンブリ２０２と併用する計時システムを示す。具体的には、図２Ｃは、デコーダ２０６に接続された検知アンテナ２０８を備える計時システムの概略構成図を示す。一実施形態では、検知アンテナは、競技者の移動経路内の地面に設置される展伸アンテナマットとして構成することができ、該アンテナマットは、ビブタグアセンブリにより送信された信号を拾い上げるよう構成されている一つ又はそれ以上のアンテナを備えることができる。

別の実施形態（図２Ｃに図示せず）では、検知アンテナは、競技者の移動経路の側方又は上方に設置することができる。用途にもよるが、異なるタイプのアンテナ、例えば、パッチアンテナ、スロットアンテナ又は八木アンテナが使用可能である。

一実施形態では、タグは、該タグが変調信号２０４を検知アンテナに送信する受動的な後方散乱システムとして構成することができる。ビブタグアセンブリ２０２_１-５を装着している参加者が検知アンテナの近傍に来ると、タグアンテナは、変調信号２０１を受信することができ、これは、タグ内のプロセッサをパワーアップするのに使用される。

図２Ａは、検知アンテナマット２１０が、ビブタグを装着している競技者が移動する方向と反対の方向に変調信号２０１を送信する実施例を示す。図２Ｂは、競技者の移動経路の側方に設置された検知アンテナ２１０を示し、該検知アンテナは、ビブタグを装着している競技者の側方に向けて変調信号を送信する。

これに応答して、タグは、変調後方散乱信号２０３_１に基づいて、プロセッサに記憶されている情報を検知アンテナに送り返す。このようにして、タグは、少なくともビブを識別する一義的なＩＤを有するメッセージ２０３_１-４の送信を開始することが可能となる。検知アンテナは、送信されたメッセージを拾い上げて、それらをデコーダに伝送することができ、該デコーダは、受信したＩＤメッセージの検知時刻及び信号強度に基づいて、アルゴリズム２１２を実行し、タグに関連した（スプリット）時刻を判定するプロセッサを備えている。処理されたデータは、逐次、記憶装置２１４、例えば、データベースに記憶されて、以降の使用に供することができる。

アンテナマット内のアンテナにより生じる電磁界は、アンテナの（長手方向の）中心線２１０上で最も強いので、デコーダのアルゴリズムは、アンテナマットの中心線上のタグの通過を正確に判定することができる。中心線を通過するタグの時刻を判定するには、タグに由来する複数のメッセージの信号強度を測定することが必要である。従って、タグとアンテナマットとの間で最適な信号伝送が行なわれることが非常に重要である。これは、所望の最適な厚さにまで膨張することができる膨張可能なスペーサを備えるビブタグアセンブリによって実現できる。

図３（Ａ）ないし図３（Ｄ）は、本発明の実施形態に係るビブタグアセンブリ内で使用される膨張可能なタグスペーサの一実施形態を示す。図３（Ａ）ないし図３（Ｃ）は、膨張可能なシート材３０４が取り付けられるサポートシート３０２の少なくとも一部を示す。この特定の実施形態では、シート材は、水分によって膨張可能な材料で作られた薄いシートを備えることができる。一実施形態では、水分によって膨張可能な材料は、圧縮セルロースなどの圧縮されたスポンジ状の材料とすることができ、この材料は、毛管作用で水分及び湿気の少なくとも一方３０６を吸収し、スポンジ材料の内部の小さな孔を充填する。この材料は、ビブの裏側に固定することができ、図示のように、タグの近傍及び（部分的に）タグの上の少なくとも一方にて条片の形態をとることができる。

使用中、競技者の汗は、水分を吸収する材料によって部分的に吸収され、この材料は、図３（Ａ）ないし図３（Ｃ）で概略的に示したように膨張し始める。好ましくは、材料の膨張は、ビブの平面内で張力が発生するのを避けるため、一つの次元（すなわち、サポートシートのＸＹ平面に垂直なＺ次元）に限定される。水分で膨張可能な材料の膨張状態における厚さは、スペーサが約１０ｍｍの厚さ、すなわちＵＨＦ周波数の範囲内でタグの後方散乱信号と検知アンテナの間に良好な結合が生じるスペーサ厚さを有するように選択することができる。図３（Ｄ）は、圧縮セルロース材料に対する各種の段階における膨張の効果を示す。この図は、膨張状態における材料の厚さが圧縮状態における材料の厚さの５〜１５倍に容易になり得ることを明示している。

水分で膨張可能な材料は、圧縮セルロースなどのスポンジ状の材料に基づく水分で膨張可能な材料に限定されず、少なくとも一つの次元において相当な膨張をもたらす任意の種類の材料が含められると理解される。一実施形態では、水分で膨張可能な材料は、生分解性とすることができる。

図４Ａは、本発明の各種の実施形態に係る膨張可能なタグスペーサを示す。特に、図４Ａ（Ａ）及び図４Ａ（Ｂ）は、一実施形態の平面図及び側面図を示しており、該スペーサは、タグ構造体に設けられる（あるいは固定される）膨張可能なシート材を複数備えることができる。この特定の実施形態では、タグ構造体は、ＲＦＩＤ信号を受信し、処理し、かつ、送信するための集積回路（ＩＣ）などのプロセッサ４０４と、柔軟性を有するサポートシート４０２上に設けられた金属薄膜アンテナ構造体４０６とを備えることができる。プロセッサ及び金属薄膜アンテナ構造体は、不動態化層（図示せず）、例えば、薄膜絶縁層で被覆することができる。サポートシートの裏側には、タグ構造体がビブにステッカーとして取り付けられるように接着部分を設けることができる。タグ構造体の表側には、膨張可能なスペーサ構造体を形成する膨張可能なシート材４０８_{１，２，３}を取り付けることができる。

膨張可能なスペーサ構造体は、アンテナ構造体を備えるタグ構造体の領域に設けられた例えば２個の膨張可能な材料４０８_１，２と、タグプロセッサを備える領域に設けられた少なくとも１個の膨張可能な材料４０８_３とを備えることができる。

図４Ａ（Ｃ）は、膨張可能なスペーサが膨張状態にあるタグ構造体の側面図を示す。

スペーサ構造体のレイアウトは、最小限の量の膨張可能な材料で、身体とタグ構造体との間に確実な間隔距離が得られるよう設計することができる。従って、この実施形態では、タグ構造体の製造中に、膨張可能なスペーサ構造体を該タグ構造体に設けることができる。他の形態として、タグ構造体の製造後の後処理段階で、膨張可能なスペーサ構造体を該タグ構造体に設けることもできる。

図４Ａ（Ｄ）はさらに別の実施形態を示しており、この実施形態では、タグ構造体は、膨張可能なスペーサ構造体４１０_１，２（例えば、図４Ａ（Ａ）ないし図４Ａ（Ｃ）を参照して説明したのと同様な２つ又はそれ以上の水分で膨張可能なシート材）及び所定の厚さをもつ不変のスペーサ構造体４１２を備えている。該不変のスペーサ構造体は、約２〜６ｍｍの厚さを有することができ、膨張可能な構造体がまだその高さ一杯まで膨張していない間（例えば、レースの初期や開始時にて、競技者がまだ十分に汗ばんでおらず、膨張可能なスペーサ構造体が機能していないとき）、スペーサ構造体として機能することができる。

図４Ｂ（Ａ）及び図４Ｂ（Ｂ）は、本発明の他の各種の実施形態に係るタグ構造体の平面図及び側面図を示す。タグ構造体は、柔軟性をもつサポートシート４０２上に設けられたプロセッサ４０４と金属薄膜アンテナ構造体４０６とを備えることができる。プロセッサ及び金属薄膜アンテナ構造体は、（薄膜）不動態化層によって保護することができる。膨張可能なスペーサ構造体４１４は、タグ構造体におけるアンテナ及びプロセッサの領域の少なくとも一部の上に配設されている。

これらの実施形態では、膨張可能なスペーサ構造体は、少なくとも一つの膨張可能なシート材４０８及び一つ又はそれ以上の誘電体層４１６を備える多層構造体を有することができる。図４Ｂ（Ｂ）は、膨張可能なシート材４０８及び比較的高い誘電率を有する誘電体の少なくとも一つの層４１６を備える膨張可能なスペーサ構造体の側面図を示す。この特定の例では、タグのアンテナ構造体は、前記アンテナ構造体のすぐ近くで１０と５０との間の比較的高い誘電率をもつ薄膜誘電体層の存在を考慮して、タグプロセッサに対してインピーダンス整合（すなわち同調）させることができる。

誘電体層の存在は、身体の近接を部分的に「遮断する」ことができる。一実施形態では、この層は０．０５ｍｍと５ｍｍとの間の厚さを有することができる。別の実施形態では、この層は二酸化チタンを備えることができる。この層は、この層の誘電率を所望の値にまで増大させるための充填材として、二酸化チタン粒子を備えるポリマーで構成することができる。

別の実施形態（図示せず）では、誘電体層４１６は、複数の誘電体層を備えることができ、例えば、誘電率が比較的低い（例えば１と５との間）第１の誘電体層をタグ構造体と接するように設け、そして、誘電率が比較的高い（１０と５０との間）第２の誘電体層を第１の薄膜誘電体層の上で、膨張可能なスペーサ層４０８と接するように設けることができる。

一実施形態では、誘電体層は、一つ又はそれ以上の誘電体フィラー（例えば、二酸化チタン、二酸化珪素、二酸化アルミニウム、アルミノ珪酸塩など）を含むポリマーを基に構成して、所望の誘電率を有する誘電体層を形成することができる。このような層の誘電率は、ポリマー担体層における誘電体フィラー（混合物）の組成及び濃度の少なくとも一方を制御することで制御可能である。

従って、上述したことから、ビブタグ内で使用される膨張可能なスペーサは、身体とタグとの間に所望の距離が設けられる簡単で非常にコスト効率の良い方法をもたらすものであると言える。一実施形態では、スペーサは、身体が発汗し始めると活性化される。水分で膨張可能な材料は、非常に薄い柔軟性シートとして供給されるので、格納あるいはユーザへの配布の際、ビブタグアセンブリの厚さに影響しない。さらに、スペーサの活性化において人間の介在は不要である。

本開示は、図４Ａ及び図４Ｂの例に限定されず、また、多くの異なるレイアウト及び（複数層の構造体）を包含することを提示するものである。例えば、図４Ｂを参照して説明した層状の膨張可能なスペーサ構造体は、図４Ａを参照して説明した可能なレイアウトの一つに従って実施できる。

図５（Ａ）ないし図５（Ｃ）は、本発明の別の実施形態に係る膨張可能なスペーサ構造体の概略図を示す。図５（Ａ）ないし図５（Ｃ）には、サポートシート５１４が、複数の部分を有する膨張可能なスペーサと共に示されている。該スペーサは、膨張可能な材料５２２を真空封止し、かつ、圧縮するカバー５２４（もしくは包装材料）を備えている。カバー５２４が、真空封止状態を維持している間は、膨張可能な材料５２２は、高さあるいは厚さが減じられた圧縮状態となっている。圧縮状態では、アセンブリの出荷及び格納が容易に行われる。真空封止カバー５１６は、孔５２０を封止された状態に維持するためにカバー５２４に付着する（例えば、取外し可能に取り付けられる）テープ状の材料とすることができる（図５（Ｂ）参照）。カバー５２４から真空封止カバーを取り外すと、孔５２０が露呈し、従って、真空封止状態ではなくなり（図５（Ｃ）参照）、材料が膨張状態まで膨張する。膨張可能な材料の厚さは、スペーサが５ｍｍと１５ｍｍとの間の範囲内の厚さを有するように選択できる。

真空封止カバー５１６は、上側シート５１２の一部とすることができる。別の形態として、真空封止カバー５１６は、上側シート５１２に確実に付着されていてもよい。上側シートを使用するいくつかの実施形態では、上側シート５１２（及び真空封止カバー５１６）がサポートシート５１４から引き剥がされると、孔５２０が露呈し、従って、真空封止状態ではなくなる。上側シート５１２は、サポートシート５１４に縁部で結合させることができる。別の形態として、上側シート５１２を折り畳まれたサポートシート５１４の一部とすることもできる。

膨張可能なスペーサ構造体の裏側には、ビブの裏側にステッカーのように固定できるように、接着部分を設けることができる。例えば、図１を参照して説明したビブタグアセンブリに、そのような膨張可能なスペーサ構造体を設けることができる。ビブタグアセンブリをシャツに固定している場合は、ユーザは、真空封止状態を解除して、スペーサ構造体を膨張状態にするだけでよい。

図６（Ａ）ないし図６（Ｃ）は、本発明のさらに別の実施形態に係る膨張可能なスペーサ構造体の概略図を示す。この特定の実施形態では、膨張可能な材料に圧力を加えている（結果として膨張可能な材料を圧縮状態にしている）カバーを取り外す、もしくは開くと、膨張可能な材料は、もはや圧力が加わっていない状態になる。圧力がもはや加わっていない状態では、膨張可能な材料は、所望の厚さにまで膨張し、ビブタグアセンブリに対するスペーサとして機能するようになる。例示的な圧縮手段として示すカバー６０８は、該カバー６０８が膨張可能な材料６１０、例えば発泡体シートを、サポートシート６０２へ確実かつ密に圧縮することを可能にする少なくとも二つの部分６０４、６０６を有している。カバー６０８は、膨張可能な材料６１０に確実に圧力を加え、部分６０４及び部分６０６の少なくとも一方の位置でサポートシート６０２に対して取外し可能に取り付けることができる。カバー６０８を取り外す、もしくは開くと、図６（Ｃ）に示すように、圧縮された材料が膨張して厚さあるいは高さが増大し、スペーサとして機能するようになる。

膨張可能なスペーサ構造体の裏側には、ステッカーのようにビブの裏側に固定できるように接着部分を設けることができる。例えば、図１を参照して説明したビブタグアセンブリに、このような膨張可能なスペーサ構造体を設けることができる。ビブタグアセンブリをシャツに固定している場合は、ユーザは、カバーを取り除いてスペーサ構造体を膨張状態にするだけでよい。

図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、本発明のさらに別の実施形態に係る膨張可能なスペーサ構造体の概略図を示す。この特定の実施形態では、膨張可能なスペーサの機械的な手段を用いて、サポートシート（並びにタグ）と身体との間に所望の空間を形成することができる。図７（Ａ）及び７（Ｃ）では、カートン７０４の一方の側がスペーサとして使用され、かつ、上記カートンはサポートシート７０２に確実に固定されている。端部を持ち上げるとともに折り曲げて管状にすると、カートン７０４は、平坦なカートンから空間的に膨張したスペーサに変わる。上記カートンは、好ましくは、膨張した形態で形状及び構造体を保持することができる半硬質の材料で作られている。図７（Ｂ）（圧縮状態）及び図７（Ｄ）（膨張状態）には、別の実施形態が示されており、この実施形態では、スペーサは、膨張可能な部分７０８と固定部分７０６を備え、該固定部分７０６がサポートシート７０２に確実に固定されている。

図８（Ａ）ないし図８（Ｄ）は、本発明の他の各種の実施形態に係る膨張可能なスペーサ構造体の概略図を示す。この実施形態では、サポートシート８０２、例えば、ビブに固定された機械的に折畳み可能な構造体が、膨張可能なスペーサとして使用されている。これらのスペーサ構造体は、折畳み状態（図８（Ａ）及び図８（Ｃ））及び膨張状態（図８（Ｂ）及び図８（Ｄ））を有することができる。スペーサ構造体は、第１及び第２の支持部材８０４_１，２及びこれらの支持部材に枢動可能に接続された第１及び第２の側部材８０６_１，２を備えることができる。構造体は、十分な機械的強度を有して、その膨張（起立）状態において信頼性の高いスペーサとして有用なカートンもしくは他の好適な材料で作ることができる。

これらの特定の実施形態では、支持部材及び側部材は、折畳み状態ではサポートシートに対して略平行となっている。図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示す実施形態では、スペーサは、ユーザによる、サポートシートに対して平行な引っ張り力Ｆで起立させることができる。この力により、側部材は、支持部材に対して略垂直な位置に起立し、それにより、第１の部材と第２の部材との間に所望の間隔Ｓが形成される。簡単な固定機構、例えば、ラッチ８０８を用いることにより、構造体を固定して該構造体を膨張（起立）状態に保持することができる。

別の実施形態では、折り畳まれる機械的なスペーサ構造体は、支持部材と側部材との間で枢動可能な接続部の少なくとも一部をばね力８１０を有するように構成して、スペーサ構造体が起立状態になるように構成することができる。従って、この場合には、カバー８１２は、スペーサを折畳み状態に保持するため、機械的に膨張可能なスペーサ構造体に確実に圧力を加えられるように、かつ、サポートシートに取外し可能に取り付けられるようにすることができる。カバーを取り外す、もしくは開くと、構造体は、ばね力で起立状態（図６を参照して説明したのと同様な状態）となる。

当業者は、考えられ得る他の膨張可能なスペーサ構造体もまた評価するであろう。例えば、一実施形態では、膨張式の空気パウチをスペーサとして使用することができる。パウチは、自己膨張式又は空気をパウチ内に吹き込む手動膨張式にすることができる。

図９（Ａ）ないし図９（Ｃ）は、本発明の別の実施形態に係るビブタグアセンブリの概略図を示す。図２を参照して既に説明したように、競技者が、アンテナに接近したとき、タグとアンテナとの間に効率的な結合が行われることが望ましい。一般的に、アンテナは、信号のごく一部しか拾い上げることができない。さらに、多数の競技者が互いに近接してアンテナを横切った場合、信号は、送信タグに近接した他の競技者の存在によって、さらに弱まることになる。そのような理由から、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）の実施形態では、タグアセンブリは、タグ９０４、膨張可能なスペーサ構造体９０６_１（このスペーサ構造体は、図１〜８を参照して説明した実施形態の一つによって実現することができる）及びタグによって送信された信号を所望の方向に効果的に集束させるための一つ又はそれ以上の受動素子９０８、９１０_１、２を備えるビブ９０２を備えることができる。図９（Ｃ）で示したように、所望の信号集束方向９１２は、用途によっては、アンテナマット９１４の方向、すなわち、ビブタグアセンブリを装着している参加者のすぐ前の下方の方向である。

タグは、展伸形状のダイポールアンテナを備えることができる。その長さは使用周波数の波長の約半分である。タグを水平位置でビブに固定することによって、アンテナ信号は、競技者の前、上、又は、下方に配置されたアンテナによって読取り可能となる。導電性受動素子９０８、例えば、タグの（有効）長さより長く、タグの上方にある一定の距離をとって配置されている長さＬの導電性の条片又はワイヤは、反射器として機能することができる。この場合には、タグが、メッセージ（例えば、後方散乱変調信号）をアンテナマットに送信すると、該アンテナマットから離れる方向に送信された信号の一部は、マットアンテナの方向に反射し、従って、送信された信号のより大きい部分を特定の方向に向けるための手段が効果的に得られる。このようにして、送信されたメッセージの信号強度が高まり、メッセージが検知される可能性が増大する。

一実施形態では、反射器の長さＬは、１００ｍｍと３００ｍｍとの間、好ましくは、１５０ｍｍと２５０ｍｍとの間の範囲内で選択することができ、この範囲内では、反射器の長さはタグの（有効）長さより大きくなっている。別の実施形態では、反射器の幅Ｗは、約１〜２５ｍｍの範囲内とすることができる。また別の実施形態では、反射器とタグとの間の距離Ｄは、５０ｍｍと１００ｍｍとの間で選択することができる。ここで、タグは、ＵＨＦ範囲内で、好ましくは、８６５ＭＨｚ又は９１５ＭＨｚの周波数で動作させることができる。

反射器は、ビブに固定される導電性の薄膜シートの形態とすることができる。導電性材料は、この技術分野で既知のアルミニウム、銅、導電性ポリマー及び導電性インクなどの少なくともいずれかにすることができる。別の実施形態では、反射器は、ビブの材料に固定される、あるいは組み込まれる導電性ワイヤの形態とすることができる。一実施形態では、導電性インク又は湿性スポンジ材料を用いて導電性反射器のパターンをビブに形成することができる。

反射器を上述のように用いた場合、約６ｄＢのネットゲインを得ることができる。これによって、タグとアンテナマットとの間の読取距離は、約３０〜３５％増大する。一実施形態では、電池付きのタグを用いることにより、タグ信号のさらなる改良が可能である。この場合には、タグ内の非常に薄い電池で、タグのＩＣに給電することができる。

図９（Ｂ）のビブタグアセンブリは、タグの下方に配置される他の受動素子９１０_１，２を備えている。これらの導電性受動素子は、タグに対して略平行に配置することができ、タグの長さより短くすることができる。これらの受動素子は、導波器と呼ばれ、送信信号を下方向に集束するのに有用である。一般に、一つ又は複数の導波器を使用することができる。導波器の位置がタグから離れれば離れるほど、導波器の長さはそれだけ短くなる（例えば、図９（Ｂ）を参照すると、導波器９１０_２は、導波器９１０_１より短い）。

図９（Ａ）及び図９（Ｂ）のビブタグアセンブリは、これらの受動的な構造体が、ビブタグアセンブリの装着者の（湿った）身体の近接によって受ける悪影響を無くすように、あるいは軽減するように、反射器及び導波器の少なくとも一方の構造体の上及び近傍の少なくとも一方に、膨張可能なスペーサ構造体９０６_２、９０６_３をさらに備えることができる。

以上、任意の一実施形態との関係で説明したいかなる特徴も、単独で、あるいは既述した他の特徴との組合せで使用することができ、また、任意の他の実施形態あるいは任意の他の実施形態同士のあらゆる組み合わせにおける一つ又はそれ以上の特徴との組合せで使用することができることを理解されたい。さらに、説明されていない等価な例及び変形例も、添付の請求項に定義された本発明の範囲を逸脱しない限り使用することができる。例えば、本発明は、スポーツイベントでの使用に限定されず、例えば、動物にタグを付けるなど、他の分野でも応用可能である。

Claims (20)

1. 着衣及び身体の少なくとも一方に固定可能なタグアセンブリであって、該タグアセンブリは、サポートシートと、前記サポートシートに配設されたタグであって、信号を受信機に送信するよう構成されている該タグと、前記サポートシートに配設された膨張可能なスペーサであって、前記タグと前記身体との間に所定の間隔をもたらし、非膨張状態から所定のスペーサ厚さの膨張状態まで膨張するよう構成されている該膨張可能なスペーサとを備え、
   該膨張可能なスペーサは、湿った環境及び濡れた環境の少なくとも一方にて少なくとも一つの次元で膨張するようになっている一つ又はそれ以上の圧縮セルロースを有する吸収材、あるいは一つ又はそれ以上の化学的に膨張可能な材料を備えていることを特徴とするタグアセンブリ。
2. 膨張状態のスペーサは、５ｍｍと１５ｍｍとの間の範囲の厚さを有していることとする請求項１に記載のタグアセンブリ。
3. 膨張状態のスペーサは、８ｍｍと１２ｍｍとの間の範囲の厚さを有していることとする請求項２に記載のタグアセンブリ。
4. 非膨張状態のスペーサは、５ｍｍより小さい厚さを有していることとする請求項１ないし請求項３のうちのいずれか一つに記載のタグアセンブリ。
5. 非膨張状態のスペーサは、３ｍｍより小さい厚さを有していることとする請求項４に記載のタグアセンブリ。
6. タグは、少なくとも一つの金属ダイポールアンテナ構造体を備えており、スペーサ構造体は、前記金属ダイポールアンテナ構造体の近傍内及び少なくとも部分的に前記金属ダイポールアンテナ構造体の上の少なくとも一方に配置されていることとする請求項１ないし請求項５のうちのいずれか一つに記載のタグアセンブリ。
7. タグは、極超短波の範囲で動作することとする請求項１ないし請求項６のうちのいずれか一つに記載のタグアセンブリ。
8. サポートシートは、印字識別名を備えているビブであることとする請求項１ないし請求項７のうちのいずれか一つに記載のタグアセンブリ。
9. サポートシートは、信号の少なくとも一部を所定方向に向けるための一つ又はそれ以上の金属受動素子をさらに備えていることとする請求項１ないし請求項８のうちのいずれか一つに記載のタグアセンブリ。
10. 受動素子の少なくとも一つは、反射器として構成されていることとする請求項９に記載のタグアセンブリ。
11. 反射器の長さは、タグの長さより長いこととする請求項１０に記載のタグアセンブリ。
12. 受動素子の少なくとも一つは、導波器として構成されていることとする請求項９ないし請求項１１のうちのいずれか一つに記載のタグアセンブリ。
13. 導波器の長さは、タグの長さより短いこととする請求項１２に記載のタグアセンブリ。
14. 受動素子の少なくとも一つは、導電性インク又は導電性コーティングを用いてサポートシート上に形成されていることとする請求項９ないし請求項１３のうちのいずれか一つに記載のタグアセンブリ。
15. タグアセンブリは、サポートシートに配設された膨張不能なスペーサ構造体をさらに備えており、該膨張不能なスペーサ構造体は、膨張可能なスペーサが膨張状態にないとき、タグと身体との間に所定の間隔をもたらすこととする請求項１ないし請求項１４のうちのいずれか一つに記載のタグアセンブリ。
16. 膨張不能なスペーサ構造体は、２ｍｍと６ｍｍとの間の厚さを有していることとする請求項１５に記載のタグアセンブリ。
17. タグ構造体と膨張可能なスペーサとの間に配設された少なくとも一つの誘電体層をさらに備え、該誘電体層は、高誘電体材料を備え、かつ、金属薄膜アンテナ構造体は、該金属薄膜アンテナ構造体のすぐ近くにおける前記誘電体層の存在を考慮してプロセッサに対してインピーダンス整合されていることとする請求項１ないし請求項１６のうちのいずれか一つに記載のタグアセンブリ。
18. 支持基板と、該支持基板に配設された金属薄膜アンテナ構造体に接続されたプロセッサを備えているタグ構造体と、前記支持基板に配設され、かつ、少なくとも部分的に前記タグ構造体上に配設された膨張可能なスペーサであって、タグと身体との間に所定の間隔をもたらし、非膨張状態から所定のスペーサ厚さの膨張状態へ膨張するよう構成されている該膨張可能なスペーサとを備え、
    該膨張可能なスペーサは、湿った環境及び濡れた環境の少なくとも一方にて少なくとも一つの次元で膨張するようになっている一つ又はそれ以上の圧縮セルロースを有する吸収材、あるいは一つ又はそれ以上の化学的に膨張可能な材料を備えていることを特徴とするタグ構造体。
19. タグ構造体と膨張可能なスペーサとの間に配設された少なくとも一つの誘電体層をさらに備えており、該誘電体層は、高誘電体材料を備え、かつ、金属薄膜アンテナ構造体は、該金属薄膜アンテナ構造体のすぐ近くにおける前記誘電体層の存在を考慮してプロセッサに対してインピーダンス整合されていることとする請求項１８に記載のタグ構造体。
20. 請求項１ないし請求項１７のいずれか一つに記載のタグアセンブリ内で用いられるスポーツ用ビブであって、該スポーツ用ビブは、着衣及び身体の少なくとも一方に固定可能な、タグを支持するためのサポートシートを備えており、該サポートシートは、表側には印字識別名を有し、裏側には膨張可能なスペーサが配設され、該膨張可能なスペーサは、前記タグと前記身体との間に所定の間隔をもたらし、非膨張状態から所定のスペーサ厚さを有する膨張状態へと膨張するよう構成されており、該膨張可能なスペーサは、湿った環境及び濡れた環境の少なくとも一方にて少なくとも一つの次元で膨張するようになっている一つ又はそれ以上の圧縮セルロースを有する吸収材、あるいは一つ又はそれ以上の化学的に膨張可能な材料を備えていることを特徴とするスポーツ用ビブ。

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