JP6014255B2 - 変形可能な電磁コイル構造体を有する、スポーツ用品の、弾性変形可能なアイテム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、概して、例えば、膨らませて使うボールのようなスポーツ用品の弾性変形可能なアイテムに関し、より具体的には、スポーツ用品のアイテム内で、湾曲表面の周りに配置された少なくとも一つの変形可能な電磁コイル構造体を備えるスポーツ用品の弾性変形可能なアイテムに関する。

電磁コイル、ただ単に、コイルは、銅ワイヤのような導電体が巻かれて誘導性又は電磁要素を作る時に形成される。それによって、ワイヤは、また、コアや形成体にも巻くことができる。ワイヤの一つのループは、ターンと呼ばれ、コイルは、一つまたは複数のターンを備える。インダクタコイルとしてのコイルは、その磁界内にエネルギーを蓄える受動二端子電気部品として、電子回路に広まっている。例えば、コイルは、部品を動かすことなく誘導結合によって一つの電気回路から他の電気回路へエネルギーを伝達するための変圧器を実現するために使用することができる。また、コイルは、インダクタとキャパシタの直列及び／又は並列配置を備える共振回路を作るために使用することができる。いくつかの用途では、コイルは、例えば、無線自動識別（ＲＦＩＤ）又は同様の用途における電磁界を検出するためのアンテナ又はアンテナのような要素とすることができる。

これらの用途の一つにおいて、例えば、電磁界及び／又は信号を使用して、ボールやパックのような動く運動オブジェクトの、検出面（例えば、ゴール面）を通過する推移を検出することが提案されている。サッカーやフットボールのようないくつかのボールスポーツでは、人間の誤判定を回避するために、自動ゴール検出システムの使用が議論されている。いわゆるゴールライン技術は、ボールがゴールラインを横切った時を決定することができる技術であり、レフェリーがゴールをコールする又はしないことを補助する。ビデオベースの又は電磁界ベースのシステムのような、ボールの正確な位置又は場所を決定するための様々な代替的アプローチがある。電磁界ベースのシステムでは、ボールのような動くオブジェクトは、電磁信号を送信する及び／又は受信する及び／又は反射するための電子回路を備えることができる。そのような電磁的アプローチのために、電子部品はボールの内側に必要であり、電子部品のサイズは、その機能性及び使用される周波数範囲に依存して異なり得る。小さい及び中間サイズのシステムに対して、電子部品は、例えば、ボールの中心内に設置することができる。サブＭＨｚ範囲における磁界を使用するシステムに対する場合のような、より大きな面積及び体積を必要とするゴール検出システムに対して、必要なループアンテナ及び／又は更なる電子部品は、ボールの周囲に設置することができる。

回転することがあっても不変な検出特性を達成するために、一つのゴール検出システムは、電磁界の少なくとも一部を放射する又は反射するために、動くオブジェクト、例えば、ボールの内部に又はその上に三つの直交方向に配されたコイル又はループアンテナを設置することを提案している。コイルのこの直交する配置に起因して、理論上、三つの直交するループアンテナが、有効開口表面が、ゴールに又はゴール近くに設置された送信機から来る入射磁界に対して垂直である有効なループアンテナに常に達するので、ボールの回転位置は、電磁放射又は反射の特性への僅かな影響を有するに過ぎない。すなわち、有効開口表面の法線は、磁界ベクトルに対して実質的に平行である。

ゴール検出システムの正確な機能発揮、すなわち、高い精度のために、ボール又はパックの電磁特性は、重要な基準である。一つの典型的なゴール検出システム８００（図８ａ参照）では、磁界

は、ゴールフレーム８０２を取り含む通電導体によって発生することができる。発生した磁界

は、それによって、ゴールフレーム８０２によって画定される検出平面８０４に対して垂直である。この活発な磁界

は、ボール８０６によって反射され、反射された信号

が、（位相がシフトされたボール電子部品に起因して）活発な磁界

として同じ方向のベクトルを発生すべきである。反射信号の幾何学的精度は、測定結果、および、従って、ゴール判定の精度に直接影響を及ぼす。

検出システム８００は、ボール８０６における三つの直交するコイル８０８−１、８０８−２、及び８０８−３に基づく（図８ｂ参照）。コイル８０８−１、８０８−２、及び８０８−３の各々は、例えば、ボール空気袋とボール外皮又はボール表皮との間に挿入することができる複数のターンを備えることができる。ボール外皮の何らかの凹凸を回避するために、挿入されたコイル８０８−１、８０８−２、及び８０８−３は、ボール空気袋とボール外皮（すなわち、ボール表皮）との間は、寧ろフラットであるべきである。従って、コイルの巻線又はターンは、ボール８０６の周囲に沿って並んで配置されるべきかもしれない。

特にその周囲に配置される、一つ以上のコイル又はループアンテナを装備するボールのようなスポーツ用品や運動用品のアイテムの製造は、比較的厄介である。更に、ボールの内部又はその周りへのコイルの正確な位置決めは、極めて重要である。例えば、スポーツ用品のアイテムが、例えば選手から打たれた又はゴールフレームのような障害物に衝突した時に、そのスポーツ用品の変形可能なアイテムの機械的及び／又は弾性的変形に耐えるために、少なくとも一つのコイル又はループアンテナが如何に設計されるか及びそれがスポーツ用品のアイテムに如何に一体化するかという概念を提供することが望ましい。

電磁界ベースのゴール検出システムの最良のシステム性能のために、三つの実質的に相互に直交するループアンテナ又は電磁コイルは、サッカーボールのような、いくつかの実施形態に従う、空気で膨らませて使うボールであるスポーツ用品のアイテム内に一体化されることが望ましい。通常、フットボールやハンドボールのような空気で膨らませて使うボールは、少なくとも一つの外部のボール表皮、すなわち、ボール外皮、とボール表皮の下の内部のボール空気袋を備える。外側からの衝撃から空気袋を保護するために、表皮と空気袋との間に追加の材料を、例えば、ステッチ等として加えることもできる。本発明の実施形態はボール以外の運動用品にも適用可能であるが、本発明の原理は主として、空気で膨らませて使うボールに関して説明される。

ボールに一体化されたループアンテナ又はコイルから反射された電磁信号は、ボール内の、少なくとも一つのループアンテナの円周や直径に依存する。すなわち、ループの直径が大きいほど、反射された信号の信号強度が高くなり、且つ電磁界ベースのゴール検出システムの検出レートが良好になる。結果として、できるだけ大きいループアンテナ直径を得るために、ボール内の一つ以上のループアンテナは、ボールの外部形状に合わされるべきである。これは、直接ボール表皮の下で、ボール表皮と、空気袋又は追加の保護組織、の間に、又は空気袋の内部壁に続くボール空気袋の内側に、電磁コイルの形態でループアンテナを配置することによってなされ得る。しかしながら、これを行うと、表皮と空気袋を備えるボールの弾性変形が直接一体化された電磁コイルに伝達される可能性がある。何ら対策をしなければ、コイルは、弾性ボールが変形すると損傷する可能性がある。

従って、本発明の実施形態は、ボール、及び一般的にはスポーツ用品のアイテムの弾性変形に耐える又は適応することができるコイルを提供することを目的とする。

この目的のために、スポーツ用品の弾性変形可能なアイテムに一体化された少なくとも一つの電磁コイル構造体は、その電磁コイル構造体がスポーツ用品のアイテムの最大弾性変形に対応する伸長余裕部（拡張緩衝部）を有するように設計され得る。

従って、本発明の第一の態様によれば、スポーツ用品の弾性変形可能なアイテム、特に、空気で膨らませて使うボールであって、そのスポーツ用品のアイテム内で湾曲表面の周りに配置される少なくとも一つの変形可能な電磁コイル構造体を備え、前記少なくとも一つの変形可能な電磁コイル構造体は、スポーツ用品のアイテムの最大弾性変形又は結果としての拡張に対応する伸長又は拡張余裕部を有する。スポーツ用品又は運動用品のアイテムの弾性変形は、例えば、選手が運動用品を打つ又は運動用品自体が、ゴールフレームのような障害物に衝突することから生じ得る。

上述したように、実施形態は、ボールに厳密に制限されることはない。一般的に、スポーツ用品のアイテムは、任意に移動可能な運動オブジェクト又は用品として理解することができる。従って、例えば、アイスホッケーパックも、この明細書の文脈でスポーツ用品のアイテムとして理解してもよい。すなわち、スポーツ用品のアイテムは、サッカーボール、アメリカンフットボールのボール、ラグビーボール、バスケットボール、ハンドボール、バレーボール、テニスボール、ゴルフボール、ビリヤードボール、ボウリングボール、又はパックのグループに属することができる。なお、この例示のリストは、決定的であると理解されるべきではない。本発明の原理は、スポーツ用品又は運動用品の他のアイテムに転用されることができる。

前記少なくとも一つの電磁コイル構造体は、少なくとも１ターンの電磁コイル又はループアンテナを備えることができる。典型的には、電磁コイル構造体は、１ターンより多いのコイルを備える。好適な実施形態では、電磁コイル構造体は、スポーツ用品のアイテム、例えば、ボール内に相互に垂直に又は互いに直交して配置された少なくとも三つの電磁コイルを備える。特に、いくつかの実施形態では、これら三つの電磁コイルは、スポーツ用品のアイテム内で、例えば、ボール空気袋とボール外皮又はボール表皮との間で、球形表面上の共通のフレキシブル且つフラットプリント回路基板（ＰＣＢ）上に配置することができる。

従って、スポーツ用品に一体化されるフレキシブル且つ望ましくは弾性コイル又はループアンテナは、フレックス回路とも呼ばれる、フレキシブル電子装置に基づくことができる。これは、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、又はポリエステルのようなフレキシブルプラスチック基板上に電子デバイスを取付けることによって電子回路を組み立てるための検証済み技術である。このようなフレキシブルプラスチック基板は、フレキシブルコイルの弾性拡張と収縮を可能とする弾性であり得る。フレキシブル電子アセンブリは、フレキシブルＰＣＢを望ましい形状に一致させる又はその使用中に曲げる、リジッドプリント回路基板（ＰＣＢｓ）に使用される同じ部品を使用して製造することができる。実施形態によると、フレキシブルＰＣＢの望ましい形状は、コイル又はループアンテナの形状である。フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）は、例えば、標準化された正確なフォトリソグラフィ技術で作ることができる。実施形態によると、例えば、非導電性フレキシブル非導電性基板（例えば、ポリイミド、ＰＥＥＫ、ＴＰＵ、ポリエステル等）の上にラミネートされた少なくとも一つの銅板（導電層）からエッチングされた導電パスウエイ、トラック又は信号トレースは、フレキシブルコイルの一つまたはそれ以上のターンとして機能できる。また、フレキシブルＰＣＢ上の電子回路は、電気部品がＰＣＢの表面に直接取り付けられる、標準化表面実装技術（ＳＭＴ）によって構成することができる。

スポーツ用品のアイテム内の湾曲表面は、アイテムの変形されていない、すなわち非変形状態において、周囲を有する球状表面であり得、いくつかの実施形態では、コイル構造体の少なくとも１ターンの長さは、前記周囲よりも長くてよく、前記伸長余裕部となる。例えば、前記湾曲表面は、ボール空気袋の内部又は外部表面、あるいはボール表皮の内部又は外部表面であってもよい。すなわち、本発明のいくつかの実施形態は、電磁コイルをスポーツ用品のアイテムに一体化することを提案しており、それは、スポーツ用品のアイテム自体よりも長い周囲を有することが好ましい。これは、様々な方法で実現可能である。

コイルは、典型的には、銅、銀又はアルミニウムのような導電性材料よりなるので、コイル自身の弾性は、ボール表皮、ボール空気袋、又は保護組織の弾性よりも相当低い。他方、コイルの剛性は、ボールの変形に抗するように作用し、ボールの動的挙動は、大きく影響を及ぼされ得る。このために、いくつかの実施形態は、前記少なくとも一つのコイル構造体の巻線の曲がりくねった又はジグザグなパターンを提案する。すなわち、前記コイル構造体の少なくとも１ターンの長さが球状表面の周囲よりも長い状態は、コイルの導電体を周方向に対して横方向に曲がりくねらせることによって実現することができる。すなわち、少なくとも一つの変形可能な電磁コイル構造体の導電体は、スポーツ用品のアイテムの湾曲表面の周りに曲がりくねった又はジグザグなパターンに配置することができる。

一実施形態では、前記少なくとも一つの変形可能な電磁コイル構造体の導電体は、コイルの横行の曲がりくねった配置を得るために、湾曲表面に沿って周方向に対して横方向に曲がりくねらせることができる。それによって、横行の方向は、コイルの１ターンの主に伸長する方向から横方向に伸長する方向と理解することができる。すなわち、横行の方向は、周方向で直角を含む接線方向と理解することができる。

代替の一実施形態では、前記少なくとも一つの変形可能な電磁コイル構造体の導電体は、長手方向の曲がりくねった構造体を得るために、湾曲又は球状表面に沿って周方向に対して半径方向に曲がりくねらせることができる。すなわち、長手方向の曲がりくねった構造体において、導電体の変位は、半径方向である。横行の方向の曲がりくねった配置は、むしろ半径方向に平らなコイル構造体となるが、長手方向の曲がりくねった配置は、曲がりくねった構造体が、横行の方向の曲がりくねった配置に比較して、実質的に９０°だけ回転されると、無視できない半径方向への拡張を有するコイル構造体となる。

いくつかの実施形態では、運動用品内にコイル構造体の曲がりくねった形状をより良好に支持するために、前記少なくとも一つの変形可能な電磁コイル構造体を弾性及び／又はフレキシブルキャリア材料に配置する又は埋め込むことが有利である。例えば、スポーツオブジェクトの通常の空気圧による拡張から、曲がりくねったコイルを保護することを助けるそのような構造は、スポーツオブジェクトの内部の空気袋と外部の表皮との間に配置することができる。それによって、ゴム又は同様の材料であり得る弾性及び／又はフレキシブル埋め込み材料は、空気で膨らませたボールの通常の空気圧下での形状又は配置を維持するのに十分に剛性であり、例えば、ボールを打つ又はボールがゴールフレームに衝突することによって引き起こされるボール圧縮を伝達するのに十分フレキシブルでもあることが好ましい。

本発明の代替の一実施形態によると、前記少なくとも一つの変形可能な電磁コイル構造体の導電体は、弾性変形可能及び／又はフレキシブル基板上に形成されることができる。例えば、前述の曲がりくねった又はジグザグなコイル構造体は、例えば、伸縮自在のゴムバンド又は伸縮自在の弾性繊維バンドとしての弾性変形可能及び／又はフレキシブル基板の上に配置する又は一体化されることができる。後者の場合は、コイル構造体の導電体は、例えば、フレキシブル／弾性繊維バンドに編み込むことができる。

本発明の他の実施形態では、電磁コイル構造体の伸長余裕部は、弾性導電体を使用することによって達成され得、それによって、弾性又は伸縮自在の導体自身がスポーツ用品のアイテム内の湾曲又は球状表面の周りに配されるゴムバンドと同様に働くことができる。この場合、前述の曲がりくねった又はジグザグなコイル構造体無しで、湾曲又は球状表面の周りに導電体を配置することが可能である。例えば、そのような弾性導体は、電磁コイル構造体のための伸縮自在の電磁コイルを得るために銀のナノワイヤ導体又はカーボンナノチューブに基づくことができる。加えて、そのような弾性導体は、フレキシブルコイルのより良好な支持と案内のために伸縮自在な基板上に配することができる。

先に述べたように、スポーツ用品のアイテムは、ボール空気袋とボール表皮又は外皮を有する、膨らませて使うボールであり得、前記少なくとも一つの変形可能な電磁コイル構造体を、いくつかの実施形態では、ボール空気袋とボール表皮との間に配置することができる。他の実施形態では、前記少なくとも一つの変形可能な電磁コイル構造体を、ボール空気袋内に又はボール空気袋の表面の下に配置することができる。いくつかの実施形態では、前記少なくとも一つの変形可能な電磁コイル構造体を、ボール表皮の外部表面上に配置することさえ可能である。

任意ではあるが、スポーツ用品のアイテムは、そのスポーツ用品のアイテムの表皮の下の湾曲表面上に、前記少なくとも一つの変形可能な電磁コイル構造体の位置を固定するための手段を備えることができる。それによって、その固定するための手段は、一定距離で湾曲表面周りに配置された、ボール表皮又は専用の固定ストラップの継ぎ目／糸によって実現されることができる。固定ストラップは、いくつかの実施形態によると、接着剤でもよい。

いくつかの実施形態では、スポーツ用品のアイテムにおいて、より多くの電気部品を前記少なくとも一つのコイルと一体化するのが有利である。例えば、容量性又は抵抗性部品は、例えば、スポーツ用品のアイテムにおいて一つまたはそれ以上の共振回路を実施するために、コイル構造体と一体化されることができる。すなわち、いくつかの実施形態では、スポーツ用品の弾性変形可能なアイテムは、更に、所定の周波数又は周波数範囲のための共振回路を形成するために、少なくとも一つの変形可能な電磁コイル構造体へ結合される少なくとも一つの容量性素子を備えていてもよい。例えば、周波数範囲は、サブＭＨｚ領域、すなわち、１０ｋＨｚから１５０ｋＨｚであってもよい。これは、特に、後方散乱結合概念にとって興味深く、ゴールに設置されたアンテナが、後方散乱を介してボールの一つまたはそれ以上のコイルと誘導性結合され得る。それによって、後方散乱（誘導性結合）は、送信機によって送信される電磁力を使用してボールの電子部品を励磁する。実質的に、ボールは、送信された電磁力のいくらかを反射して返すことができ、その特性のいくらかを変化し、そして、このように、送信機へ情報を送り返すことができる。いくつかの実施形態では、少なくとも一つの容量性素子は、スポーツ用品のアイテムの表皮に又はその表皮パッチに一体化され得る。これによって、効率的な製造プロセスと良好な共振特性が可能となる。

本発明の更なる態様によると、スポーツ用品の弾性変形可能なアイテム、特に、空気で膨らませて使うボールを製造するための方法であって、前記スポーツ用品のアイテム内で湾曲表面の周りに少なくとも一つの変形可能な電磁コイル構造体を配置するステップを備え、それによって前記少なくとも一つの変形可能な電磁コイル構造体が前記スポーツ用品のアイテムの最大弾性変形に対応する伸長余裕部を有する方法が提供される。

従って、本発明の実施形態は、ボールが選手から打たれた又はゴールフレームに衝突した時にそのボールの機械的変形に耐えるために、少なくとも一つのコイルが如何に設計されるか及びボールに如何に一体化されるかという問題に対する解決策を提案する。

装置及び／又は方法のいくつかの実施形態を、単なる例として且つ添付の図面を参照して以下に記述する。

図１は、ボールの周囲よりも大きな周囲を有する変形可能な電磁コイル構造体を一体化したボールを概略的に描く図 図２ａは、横行の方向に曲がりくねった導電体を有する変形可能な電磁コイル構造体を一体化したボールを概略的に描く図、図２ｂは、長手方向に曲がりくねった導電体を有する変形可能な電磁コイル構造体を一体化したボールを概略的に描く図 図３は、コイル構造体と外部のボール表皮との間の支持パッドを備えるボールを示す図 図４は、機械的変形を受けたボールの周囲の伸長を描く図 図５は、表皮パッチに一体化されたコイルループ、固定ストラップ及び共振キャパシタを有するボールを描く図 図６ａは、いくつかのコイル固定例を概略的に示す図、図６ｂは、一実施形態に従うコイル構成物の横断面を描く図 図７は、チューニングキャパシタをボール表皮に固定するための例を描く図 図８ａは、ゴール検出システムの原理を描く図、図８ｂは、ボール表面の下に直交配置された三つのコイルを描く図

ここでは、様々な例の実施形態が、いくつかの例の実施形態が描かれる添付の図面を参照してより十分に記述される。図面において、線の太さ、層及び／又は領域は、明瞭化のために誇張されている。

従って、例の実施形態は、様々な変更及び代替形態が可能であると共に、それらの実施形態は図面に例として示され、詳細に記述される。しかし当然のことながら、例の実施形態を開示された特定の形態に限定する意図はなく、逆に、例の実施形態は、本発明の範囲内に入る全ての変更、等価物及び代替をカバーする。同様の番号は、図面の記述の全体を通して同様又は類似の要素を指す。

当然のことながら、一つの要素が他の要素に“結合された（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）”又は“連結された（ｃｏｕｐｌｅｄ）”と言われる場合、その他の要素へ直接結合又は連結されてもよいし、介在要素があってもよい。対照的に、一つの要素が他の要素に“直接接続された（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）”又は“直接に連結された（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ）”と言われる場合、介在する要素は存在しない。要素間の関係を記述するために使用される他の語も、同様に（例えば、“の間（ｂｅｔｗｅｅｎ）”対“の間に直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｂｅｔｗｅｅｎ）”、“と隣接して（ａｄｊａｃｅｎｔ）”対“と直に隣接して（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｄｊａｃｅｎｔ）”等）解釈されるべきである。

ここで使用される用語は、特定の実施形態を記述するという目的だけのためであり、例の実施形態を制限する意図はない。ここで使用されるように、単一形態“一つの（ａ）”、“一つの（ａｎ）”及び“その（ｔｈｅ）”は、文脈上明確にそうではないとされない限り、同様に、複数の形態を含む。さらに当然のことながら、用語“備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）”、“備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）”、“含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）”及び／又は“含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）”が、本明細書で使用される場合、記述された特徴、整数、ステップ、操作、要素及び／又は部品の存在を指定するが、一つ以上の他の特徴、整数、ステップ、操作、要素、部品及び／又はそれらのグループの存在又は追加を排除しない。

別段の定めがない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術的及び科学的用語を含む）は、例の実施形態が属する分野の当業者によって一般的に理解されているのと同じ意味を有する。さらに当然のことながら、用語、例えば、通常使用されている辞書に定義されている用語は、関連技術の文脈におけるそれらの用語の意味と一致する意味を有するものと解釈されるべきであり、本明細書でそのように明確に定義されていない限り、理想化された又は過度に形式的な意味には解釈されない。

図１は、本発明の一実施形態に係る、ボール１００の形態のスポーツ用品のアイテムを概略的に示す。

ボール１００、例えば、サッカーボールは、空気で膨らませて使うボールであり得る。これは、そのボール１００が選手によって又は障害物によって打たれた時に弾性的に変形可能であることを意味する。外部のボール表皮１０２の下に、ボール１００は、そのボール１００内の湾曲表面１０６の周りに配置される変形可能な電磁コイル構造体１０４を備える。見て分かるように、電磁コイル構造体１０４は、ボール１００又はその外部の表皮１０２の周囲よりも長い又は大きな周囲延長部を有する。コイル構造体１０４のこのより長い周囲延長部によって、コイル構造体１０４は、ボール１００の弾性変形（例えば、圧縮及び／又は拡張）を補償するための伸長余裕部を有する。

図１に示される実施形態では、電磁コイル構造体１０４は、定間隔に配された固定要素１０８によってボール表皮１０２に固定されており、これらの固定要素１０８は、ボール表皮１０２の継ぎ目又は定距離で湾曲表面１０６の周りに配置されたいくつかの固定ストラップであってもよい。湾曲表面１０６は、ボール１００の変形されていない状態において、特定の周囲を有する球状表面であり、コイル構造体１０４の少なくとも１ターンの長さは、湾曲表面１０６又はボール１００の周囲よりも大きい。後述するように、湾曲表面１０６は、例えば、内部のボール空気袋の表面又はボール表皮１０２の（内部）表面であってもよい。

いくつかの実施形態では、二つの隣接する固定要素１０８間のコイル構造体１０４のセクション（区間）１１０は、比較的緩くボール１００内に配置することができる又は構造不定であってもよい。換言すれば、導体セクション１１０は、隣接する固定要素１０８間にガイドされることなく延在できる。しかしながら、以下で明らかになるように、コイル構造体１０４のターンに対して案内構造を提供する又は見越すことが好ましい。

図１は、一つのコイルの側面図のみを描いている。しかしながら、コイル構造体１０４は、好ましくは、湾曲表面１０６の周りに互いに対して相互に垂直に配置されてボール１００内に少なくとも三つのループアンテナを形成する少なくとも三つの変形可能な電磁コイルを備えることができる。次に、結果としてのループアンテナは、例えば、ボール１００がゴールラインを横切ったか否かを検出するための電磁界ベースのゴール検出システムと相互作用を行うことができる。

図１の実施形態は、本発明の原理に良好に適合しているが、ゴール検出精度品質に関してより好ましい実施形態を、以下で説明する。

図２ａは、外部のボール表皮２０２を有するボール２００の更なる実施形態の概略平面図を示し、このボール２００は、ボール表皮２０２の下に、ボール２００内に、湾曲表面、例えば、ボール空気袋の表面の周りに配置される少なくとも一つの変形可能な電磁コイル構造体２０４を備える。図２ａの実施形態では、変形可能な電磁コイル構造体２０４は、また、空気で膨らませて使うボール２００の最大可能機械的変形に対応する伸長余裕部を有する。ここで、周方向における伸長余裕部は、湾曲表面周りに、曲がりくねった又はジグザグなパターンで配置される変形可能な電磁コイル構造体２０４の導電体を設けることによって実現される。例示として、図２ａに従って三つの平行な曲がりくねった巻線を備える電磁コイル構造体２０４の曲がりくねった巻線構造体に起因して、周方向におけるコイル構造体２０４の延出部は、ボール２００の延出部よりも大きい。ボールの最大範囲までの弾性的機械的変形に追従する又はそれを補償することができるように、曲がりくねったコイル構造体２０４は、弾性変形可能及び／又はフレキシブル基板２１６上に設ける又は配置することができる。それによって、弾性又は伸縮自在の基板２１６は、例えば、コイル構造体２０４の導電体を支持するフレキシブル且つ弾性的ＰＣＢ、伸縮自在ゴム状のバンド又は伸縮自在弾性テキスタイルバンドであり得る。周方向に対して横方向に、例えば、内部のボール空気袋の表面に沿ってコイル構造体２０４を曲がりくねらせること（横行の方向の曲がりくねり）は、比較的広く平らなコイル構造を提供し、それは、ボール表皮２０２と内部の空気袋又は両者間中の任意の他の層との間に容易に一体化されることができる。

図２ｂは、本発明の他の一つの例示的実施形態の側面図を概略的に描いている。
外部のボール表皮層２５２を有するボール２５０は、長手方向の曲がりくねった構造体を得るために、ボールの球状表面（例えば、ボール空気袋の表面）に沿って又はその周りに周方向２５５に対して半径方向に曲がりくねった一つ以上の導電体を有する変形可能な電磁コイル構造体２５４を備える。ボール２５０の周囲に沿って半径方向へ少なくとも一つのコイル２５４を曲がりくねらせること（長手方向の曲がりくねり）で、図２ａの広く平らなコイル構造体に比較して、より厚いコイル構造体となる。しかしながら、ボール表皮２５２とボール空気袋２５６又は両者間の任意の他の層との間に配されると、図２ｂのコイル構造体は、通常の内部のボール圧力によって半径方向に圧縮されることから好適に保護される。

代替の一実施形態では、コイル構造体２０４と２５４の導電体の曲がりくねりは、両方向、すなわち、横行の方向と長手方向において実現され得る。次に、結果としてのコイル構造体は、周方向スパイラルと同様である。

いくつかの実施形態では、半径方向に曲がりくねったコイル構造体２５４がボール２５０の通常の空気圧によって拡張又は圧縮されるのを保護することが有利である。一実施形態では、保護メカニズムは、電磁コイル構造体２５４をボール空気袋２５６の内側に置くことであり得る。そのような実施形態では、コイル構造体２５４は、ボール２５０の内部の空気圧に曝されるだけであり、ボールの内側と外側との圧力差に起因して圧縮されることはない。次に、コイル構造体２５４は、ボール２５０内の予め画定された位置に留まるために、空気袋２５６の周囲回りのいくつかの、少なくとも三つの点に固定することができる。

加えて、或いはその代わりに、コイル構造体２５４を、コイル構造体２５４の長手方向又は半径方向の曲がりくねった形状を支持するために、弾性及び／又はフレキシブル埋め込み材料に成形することができる。それによって、長手方向又は半径方向の曲がりくねったコイル構造体２５４は、ゴム又は同様の埋め込み材料に埋め込まれ得、この材料は、一方では、ボール２５０の通常の空気圧状態下でのその半径方向厚みを維持するに十分な剛性であるが、他方では、ボールを打つ又はボールが障害物に衝突することによって引き起こされる弾性のボール圧縮又は拡張を吸収する又は伝達するのに十分フレキシブルでもある。結果としての成形されたコイル構造体は、いくつかの実施形態に従って、ボール空気袋２５６とボール表皮２５２との間に配置することができる。

ボール表皮２５２とボール空気袋２５６との間に長手方向又は半径方向の曲がりくねったコイル構造体２５４を配置する時、追加の個別の支持パッドは、いくつかの実施形態では、また、半径方向にコイル２５４を支持でき、且つその半径方向の圧縮を防止できる。支持パッドは、ゴム又は同様の材料から作ることができ、且つ好ましくは、ボール２５０の通常の空気圧によって半径方向に圧縮されない程度に十分な剛性を有するべきである。しかしながら、支持パッドは、弾性的なボール変形に起因するコイル構造体の追加の伸長を吸収できるべきである。長手方向又は半径方向の曲がりくねったコイル構造体支持半径方向支持パッドを有する実施形態が図３に概略的に描かれている。

図３は、複数の表皮パッチ３０８から作られるボール表皮３０２を有するボール３００を示す。表皮パッチ３０８は、糸又は継ぎ目３１０によって一緒に保つことができる。外部のボール表皮３０２と内部のボール空気袋との間に、長手方向又は半径方向の曲がりくねったコイル構造体３０４が設けられる。ボールは、コイル構造体３０４の半径方向の圧縮を防止するための複数の半径方向支持パッド３１２を備える。このために、定間隔で離間された支持パッド３１２の半径方向延出部は、半径方向に曲がりくねったコイル構造体３０４の半径方向延出部と少なくとも同じ大きさであり得る。このように、支持パッド３１２は、ボール空気袋３０６とボール表皮３０２との間の距離維持要素として働く。

長手方向又は半径方向の曲がりくねったコイル構造体に対して、コイル（単数又は複数）の巻線及び／又はコイルの巻線が埋め込まれる基板又はキャリア材料は、その半径方向の厚みに関してフレキシブルである必要はない。更に、巻線とキャリア材料は、剛性が非常に高く、機械的変形に起因する伸長力を支持パッド３１２に伝え、それらを圧縮する。本発明の一実施形態では、固定要素又は支持体は、ボール表皮パッチ３０８の継ぎ目３１０であってもよい。表皮パッチの継ぎ目３１０は、通常のボール圧状態中にそれらの位置に留まるのに十分な程度剛性であるが、ボール圧縮に起因する追加の機械的力によって圧縮され得る。

任意ではあるが、ボール３００は、ボール表皮３０２の下の湾曲表面上に少なくとも一つの変形可能な電磁コイル構造体３０４の位置を固定するための手段も備えることができる。それによって、この固定手段は、表皮３０２の継ぎ目３１０又は図１に示される要素１０８と同様の、定距離でボール空気袋３０６又は表皮３０２の湾曲表面の周囲に配置される他の固定要素であってもよい。

図４は、ボール２００が壁又は平らな表面、例えば、障害物４００を打つ例を示す。ボール２００が、平らな表面４００を打つと、ボール２００は、働く力４０２の方向に弾性的に変形される又は圧縮される。機械的圧縮は、完全には保証されることはできず、ボール２００は、働く力４０２の方向に直交する他の方向４０４へ拡張する。コイル構造体２０４、すなわち、その開口表面が、障害物４００の衝突表面に平行であると、図４に示されるように、拡張力４０２は、コイル構造体２０４に影響を及ぼし、それを垂直方向４０４に伸ばす。コイル構造体の伸長余裕部に起因して、コイル構造体２０４は、何ら損傷なくその拡張に関与できる。

その伸長又は変形能力に加えて、電磁コイル構造体は、ボールの内側に非常に正確に固定されることができる。特に、互いに対して実質的に垂直であらねばならない三つのコイルが使用される場合、ボール内へのコイル構造体の適切な固定が有利であり得る。それによって、コイル固定は、以下の要求を満たすべきである。
・コイル構造体又はその個々のコイルは、コイル構造体の最大周囲に対してボールの外形に可能な限り近くに（すなわち、内部の表皮又は空気袋壁近くに）保たれなければならない；
・コイルは、また、実質的に横行の方向へ動くことができてはいけない；
・コイル構造体の三つのコイルの直交性は、維持されるべきである；及び
・コイルは、その巻線の方向へ、すなわち、長手方向又は周方向へ自由に動くべきである。

これらの要求を満足するために、ボール表皮又は空気袋に取り付けられる、対応して設計された固定フラップを使用することができる。コイルは、長手方向又は周方向への自由な動きのために、フラップを通過して送ることができる。いくつかのフラップの代わりに、コイルのための周方向チューブも使用することができる。

図５は、第１のコイル５０４−１と第２のコイル５０４−２を備える変形可能な電磁コイル構造体５０４を収容するボール５００の実施形態を示す。二つのコイル５０４−１と５０４−２は、実質的に互いに直交する。それによって、コイルの“直交配置”は、二つ以上のコイルを配置することとして理解することができ、二つの異なるコイルの直線状に延出する導体パスは、それらの交差点で実質的に互いに対して垂直である。他の定義は、コイルの開口表面の表面垂線は、互いに対して実質的に垂直であることであってもよい。異なるコイル間又は異なるコイルに対して定義され且つ固定された交差点を持つために、交差点のための又は交差点において、ラグ、フィードスルーのような特別な固定要素を設けてもよい。図５において、同様に、他の二つのコイル５０４−１と５０４−２に直交するように配置される第３のコイルが存在してもよい。図５を見て分かるように、電磁コイル構造体５０４又はその個々のコイル５０４−１と５０４−２は、それぞれ、一つ以上の固定ストラップ５１４によってそれらの位置に絶対的に且つ相対的に固定され得る。それによって、固定ストラップ５１４は、コイル５０４−１と５０４−２を内部のボール空気袋５０６に及び／又はボール表皮５０２の内表面に固定できる。それによって、固定ストラップ５１４は、空気袋５０６の湾曲表面又は表皮５０２に対して横行の方向へのコイル５０４−１と５０４−２の変位を防止するように構成される。また、固定ストラップ５１４は、空気袋５０６又は表皮５０２の湾曲表面に沿ったコイル５０４−１と５０４−２それぞれの周方向又は長手方向への自由な動きを許容するように構成される。更に、コイル５０４−１とコイル５０４−２の相互の直交性は、固定ストラップ５１４の使用によって実質的に保つことができる。

本発明の好適な実施形態では、固定ストラップ５１４は、表皮５０２と空気袋５０６との間に取り付けられる時に、コイル５０４−１と５０４−２を表皮パッチ５０８へ又はそれらの上に固定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、ストラップ５１４は、弾性コイル基板又はバンド５１６と同じ幅ｄを有することができ、それによって、コイル５０４−１と５０４−２が横行の方向に動かない又はほんの僅かに動くことが可能である。なお、コイル構造体５０４に接続される一つ以上のチューニングキャパシタが見越されてもよい。

図６ａと図６ｂは、固定ストラップ５１４を使用した、ボール表皮５０２及び／又はボール空気袋５０６への電磁コイル５０４の固定に関する二つの実施形態を示す。それによって、固定ストラップ５１４を、接着剤６００によってボール表皮５０２及び／又はボール空気袋５０６へ固定することができる。すなわち、固定ストラップ５１４を、ボール表皮パッチ５０８又はボール空気袋５０６の表面に接着することができる。図６ａの上側に描かれている実施形態では、コイル構造体５０４は、固定ストラップ５１４によって完全に囲まれている。すなわち、固定ストラップ５１４は、コイル構造体５０４の周りにループを形成し、固定ストラップ５１４の全体のループ構造体は、ボール表皮５０２又はボール空気袋５０６に接着される。図６ａの下側の実施形態では、固定ストラップ５１４は、コイル構造体５０４を覆うための一方の側の表皮として働く。この実施形態では、電磁コイル構造体５０４は、固定ストラップ５１４とボール表皮５０２又はボール空気袋５０６の表面との間に配される。それによって、固定ストラップ５１４を、コイル構造体５０４の両側（左側と右側）のボール表皮５０２又はボール空気袋５０６に接着することができる。

図６ｂでは、コイル構造体６０４の一実施形態の横断面が概略的に示されている。コイル構造体６０４は、銅、銀又はアルミニウムのような導電性材料から作られる導電性巻線６０５を備える。コイル構造体６０４は、また、接着層６０９によってそれぞれ巻線６０５に固定又は取り付けることができる底部及び／又は頂部表皮基板６０７を備える。すなわち、いくつかの実施形態に従って、巻線６０５は、底部及び頂部表皮基板６０７間にラミネートされ得る。

電磁コイル構造体をゴール検出システムの特定の共振周波数、例えば、周波数１２５ｋＨｚへ調節する必要がある場合がある。このために、コイル構造体の浮遊容量は、十分であり得るが、追加の専用容量性素子が必要であるかもしれない。従って、いくつかの実施形態に従って、スポーツ用品の弾性変形可能なアイテム、例えば、ボールは、例えば、１０ｋＨｚから１５０ｋＨｚの範囲における所定の周波数のための共振回路を形成するために、少なくとも一つの変形可能な電磁コイル構造体に連結される少なくとも一つの容量性素子を更に備えることができる。容量性素子やキャパシタは、しばしば、セラミック又は同様の材料から作られるので、誘導性コイル構造体よりも良好に保護されなければならない。このため、本発明のいくつかの実施形態は、少なくとも一つの容量性素子をボール表皮のパッチに一体化することを提案する。

図７は、チューニングキャパシタ７００の固定のための一実施形態を示す。ゴム、発泡材、又は表皮パッチ材料と同様な材料のようなフレキシブル材料から作ることができる、ケースリング又は保護リング７２０は、ボール表皮パッチ７０８の内表面に取り付けることができる。ケースリング７２０の半径方向延出部は、十分に高く、ケースリング７２０は、十分に大きな直径を有する孔７２２を有することができ、それによって、コイル構造体の共振チューニング（調節）のための少なくとも一つの受動キャパシタ部品７００がその孔７２２内に配されることができる。キャパシタ７００は、キャパシタ７００の対応するコネクタにはんだ付け可能な接続ワイヤ７２４を介してコイル構造体及び／又は他の電子部品に接続することができる。孔７２２内にキャパシタ７００を置いた後、孔７２２に、キャパシタ７００と接続ワイヤ７２４をケースリング７２０内に固定するために、接着剤又は他の成形材を充填することができる。図７の下の横断面図は、キャパシタ７００を収容するケースリング７２０がボール表皮７０２とボール空気袋７０６との間に如何に嵌るかを描いている。変形可能な電磁コイル構造体が、二つ以上の電磁コイルを備える場合、複数の電磁コイルそれぞれは、それぞれ、少なくとも一つのキャパシタによって予め定義された共振周波数又は共振周波数範囲に別々に調整され得る。

記述及び図面は、単に本発明の原理を描いている。従って、当業者は、本明細書では明示的に記述されていない、又は示されていないが、本発明の原理を具体化し、本発明の精神と範囲内に含まれる様々な構成を考案できることを理解する。実施形態をゴール検出システムに関して描いたが、代替の実施形態もまた、防犯デバイス（例えば、フレキシブルコイルの商品中への又はその上への挿入）、例えば、アイスホッケーのような更なるスポーツに関連してもよい。また、実施形態は、例えば、フレキシブル且つ平らなコイルを靴等に一体化することによって、安全エリアを調査するために有用であり得る。

更に、本明細書で引用された全ての例は、主に、発明の原理及び発明者によって与えられた概念を読者が理解するのを助け、その技術を促進するための教育目的のためのみであるよう明確に意図しており、且つそのような具体的に引用された例及び条件へ制限しないように解釈される。更に、発明の原理、態様及び実施形態、並びにそれらの具体的な例を本明細書で引用する全ての記述は、それらの等価物を包含することを意図している。

更に、以下の請求項は、これによって、詳細な説明に組み込まれており、そこでは、各請求項は、個別の実施形態として自立することができる。なお、各請求項は、個別の実施形態として自立することができると共に、従属請求項は、特許請求の範囲において、一つ以上の他の請求項との特定の組合せを指すが、他の実施形態は、各他の従属請求項の主題との従属請求項の組合せを含んでいてもよい。特定の組合せが意図されていないことが述べられない限り、そのような組合せが、本明細書では、提案される。更に、一つの請求項が他の独立請求項に直接的には従属しないとしても、その請求項は、その他の独立請求項の特徴を含むことが意図される。

なお、更に、本明細書に又は特許請求の範囲に開示される方法は、これらの方法それぞれのステップの各々を実行するための手段を有するデバイスによって実行され得る。

更に、当然のことながら、本明細書に又は特許請求の範囲に開示される複数のステップ又は機能の開示は、指定の順序内であると解釈できない。従って、複数のステップ又は機能の開示は、そのようなステップ又は機能が技術的な理由で相互に交換できない場合を除いて、これらのステップ又は機能を指定の順序に制限しない。更に、いくつかの実施形態では、単一のステップは、複数のサブステップを含んでいても、それらに細分割されてもよい。このようなサブステップは、明示的に排除されない限り、含まれても、この単一のステップの開示の一部であってもよい。

１００： ボール
１０２： ボール表皮
１０４： ループアンテナ
１０６： 湾曲表面
２００： ボール
２０２： ボール表皮
２０４： ループアンテナ
２０６： 湾曲表面
２０４： 電磁コイル構造体
２１６： 基板
２５０： ボール
２５２： ボール表皮
２５４： コイル
２５６： ボール空気袋
３００： ボール
３０２： ボール表皮
３０４： 電磁コイル構造体
３０６： ボール空気袋
３１０： 継ぎ目
５００： ボール
５０２： ボール表皮
５０４： 電磁コイル構造体
５０６： ボール空気袋
５１４： 固定ストラップ
５１６： 基板
７００： キャパシタ
７０２： ボール表皮
７０８： パッチ

Claims (16)

1. スポーツ用品の弾性変形可能なアイテム（１００；２００；２５０；３００；５００）であって、
   前記スポーツ用品のアイテム内で湾曲表面（１０２；１０６；２０２；２０６；２５２；２５６；３０２；３０６；５０２；５０６）の周りに配置される、少なくとも１ターンの弾性導電体を備える少なくとも一つの変形可能なループアンテナ（１０４；２０４；２５４；３０４；５０４）を備え、
   前記少なくとも一つの変形可能なループアンテナは、前記スポーツ用品のアイテムの最大弾性変形に対応する伸長余裕部を有する、スポーツ用品のアイテム（１００；２００；２５０；３００；５００）。
2. 前記ループアンテナ（１０４；２０４；２５４；３０４；５０４）の１ターンの長さは、前記スポーツ用品のアイテムの周囲よりも大きい、請求項１に記載のスポーツ用品のアイテム（１００；２００；２５０；３００；５００）。
3. 前記少なくとも一つのループアンテナ（２０４；２５４；３０４；５０４）の導電体は、前記湾曲表面（２０２；２０６；２５２；２５６；３０２；３０６；５０２；５０６）の周りに曲がりくねった又はジグザグなパターンで配置される、請求項１又は２に記載のスポーツ用品のアイテム（２００；２５０；３００；５００）。
4. 前記少なくとも一つのループアンテナ（２０４；５０４）の前記導電体は、横行の方向の曲がりくねりを得るために、前記表面（２０２；２０６；５０２；５０６）に沿って周方向に対して横方向に曲がりくねっている、請求項３に記載のスポーツ用品のアイテム（２００；５００）。
5. 前記少なくとも一つのループアンテナ（２５４；３０４）の前記導電体は、長手方向の曲がりくねりを得るために、前記表面（２５２；２５６；３０２；３０６）に沿って周方向に対して半径方向に曲がりくねっている、請求項３に記載のスポーツ用品のアイテム（２５０；３００）。
6. 前記少なくとも一つのループアンテナ（２０４；２５４；３０４；５０４）の前記導電体は、前記ループアンテナの曲がりくねった形状を支持するための弾性及び／又はフレキシブルキャリア材料に成形される、請求項３から５のいずれか一項に記載のスポーツ用品のアイテム（２００；２５０；３００；５００）。
7. 前記少なくとも一つのループアンテナの前記導電体は、弾性変形可能及び／又はフレキシブル基板（２１６；５１６）上に形成される、請求項３から６のいずれか一項に記載のスポーツ用品のアイテム（１００；２００；２５０；３００；５００）。
8. 前記弾性変形可能及び／又はフレキシブル基板（２１６；５１６）は、フレキシブルプリント回路基板である、請求項７に記載のスポーツ用品のアイテム（１００；２００；２５０；３００；５００）。
9. 前記アイテムは、ボール空気袋（２５６；３０６；５０６）とボール表皮（１０２；２０２；２５２；３０２；５０２）を有するボールであり、前記少なくとも一つのループアンテナは、前記ボール空気袋と前記ボール表皮との間に配置される、請求項１から８のいずれか一項に記載のスポーツ用品のアイテム（１００；２００；２５０；３００；５００）。
10. 前記アイテムは、前記スポーツ用品のアイテムの表皮（１０２；２０２；２５２；３０２；５０２）の下の前記湾曲表面上に、前記少なくとも一つのループアンテナ（１０４；２０４；２５４；３０４；５０４）の位置を固定するための手段を備える、請求項１から９のいずれか一項に記載のスポーツ用品のアイテム（１００；２００；２５０；３００；５００）。
11. 前記固定するための手段は、一定距離で前記湾曲表面の周りに配置される、前記表皮の継ぎ目（３１０）又は固定ストラップ（５１４）を備える、請求項１０に記載のスポーツ用品のアイテム（１００；２００；２５０；３００；５００）。
12. 更に、前記少なくとも一つのループアンテナ（１０４；２０４；２５４；３０４；５０４）に連結されて１０ｋＨｚから１５０ｋＨｚの範囲における所定周波数に対する共振回路を形成する少なくとも一つの容量性素子（７００）を備える、請求項１から１１のいずれか一項に記載のスポーツ用品のアイテム（１００；２００；２５０；３００；５００）。
13. 前記少なくとも一つの容量性素子（７００）は、前記スポーツ用品のアイテムの表皮（７０２）内に又はそのパッチ（７０８）内に一体化される、請求項１２に記載のスポーツ用品のアイテム（１００；２００；２５０；３００；５００）。
14. 前記湾曲表面の周りに、互いに対して相互に垂直に配置されて前記アイテム内に少なくとも三つのループアンテナを形成する少なくとも三つの変形可能な電磁コイルを備える、請求項１から１３のいずれか一項に記載のスポーツ用品のアイテム（１００；２００；２５０；３００；５００）。
15. 前記少なくとも三つの変形可能な電磁コイルの各々は、それぞれ、少なくとも一つのキャパシタによって共振周波数に別々に調整される、請求項１４に記載のスポーツ用品のアイテム（１００；２００；２５０；３００；５００）。
16. スポーツ用品の弾性変形可能なアイテム（１００；２００；２５０；３００；５００）を製造するための方法であって、
    前記スポーツ用品のアイテム内で湾曲表面（１０２；１０６；２０２；２０６；２５２；２５６；３０２；３０６；５０２；５０６）の周りに、少なくとも１ターンの弾性導電体を備える少なくとも一つの変形可能なループアンテナ（１０４；２０４；２５４；３０４；５０４）を配置するステップを備え、それによって、前記少なくとも一つの変形可能なループアンテナは、前記スポーツ用品のアイテムの最大弾性変形に対応する伸長余裕部を有する、方法。

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