JP7156504B2

JP7156504B2 - 中敷き型電子機器および中敷き型電子機器の製造方法

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Publication number: JP7156504B2
Application number: JP2021508785A
Authority: JP
Inventors: 風太野村
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2020-02-19
Publication date: 2022-10-19
Anticipated expiration: 2040-02-19
Also published as: US20220142292A1; WO2020195373A1; JPWO2020195373A1

Description

本発明は、中敷き型電子機器および中敷き型電子機器の製造方法に関する。

高齢者の徘徊や子供の迷子などによる事故を防ぐための見守り手段として、無線で位置情報を発信する装置を持たせる方法がある。この方法においては、見守り対象者が確実に見守り装置を身に着けている必要がある。ところが、スマートフォンなど持ち運ぶ装置の場合は、装置を持ち歩くのを忘れたり、装置を落としたりといった事態が発生する恐れがある。一方で、確実に装置を身に着けることを重視してバンドなどで体に巻き付ける方法は、見守り対象者が不快感を覚える可能性がある。そのため、装置を確実に身に着けることと、見守り対象者がそのことを意識しなくてもよいことの両立が課題である。

このような課題の対策として、装置を靴の内部に設置するインソール（中敷き）に搭載し、靴を履くだけで装置を身に着けられるようにする方法や、装置を靴の外側上部に取り付ける方法が考案されている。例えば、特許文献１には、位置情報取得部、記憶部、送信部、発電部、蓄電部、制御部を中敷きに内蔵する方法が開示されている。また、特許文献２には、靴のかかと内にＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）受信機、通信部、制御部、携帯電話を内蔵する方法が開示されている。また、特許文献３には、靴の外側にＧＰＳ測位装置を収納できる装飾部材を取り付ける方法が開示されている。

特許第５９７８４７７号公報特開２０００－０２８６９８号公報実用新案登録第３１６１１３７号公報

しかしながら、特許文献１の技術には、装着者の体重や歩行時の荷重により、装置に負荷がかかるという問題があった。また、各種通信モジュールを組み込む際に、アンテナが人体（足）で遮られて通信性能が低下するという問題があった。また、特許文献２の技術には、かかと部分を加工した専用の靴が必要となるという問題があった。また、特許文献３の技術には、外的要因による破損や脱落の恐れがあるという問題があった。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、通信性能が高く、信頼性が高い中敷き型電子機器を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するため、本発明の中敷き型電子機器は、中敷き本体と、拡張部と、第１の電子モジュールと、第２の電子モジュールと、配線とを有する。中敷き本体は、靴の中底の上に敷かれるシート状の部材である。拡張部は、中敷き本体に接続し、装着時に足の甲の上側に巻回されるシート状の部材である。第１の電子モジュールは、中敷き本体に内蔵された電子回路である。第２の電子モジュールは拡張部に内蔵され、少なくとも通信機能の一部を担う電子回路である。配線は、第１の電子モジュールと第２の電子モジュールとを電気的に接続する。

本発明の効果は、通信性能が高く、信頼性が高い中敷き型電子機器を提供できることである。

第１の実施形態の中敷き型電子機器を示す斜視図である。第２の実施形態の中敷き型電子機器を示す平面図である。第３の実施形態の中敷き型電子機器の接続部の一例を示す断面図である。第４の実施形態の中敷き型電子機器の接続部の一例を示す断面図である。第４の実施形態の中敷き型電子機器の接続部の具体例を示す断面図である。第５の実施形態の中敷き型電子機器の接続部の一例を示す断面図である。第６の実施形態の中敷き型電子機器の接続部の一例を示す断面図である。第６の実施形態の中敷き型電子機器の接続部の別の一例を示す断面図である。第７の実施形態の中敷き型電子機器の中敷き本体と拡張部の第１の例を示す斜視図である。第７の実施形態の中敷き型電子機器の中敷き本体と拡張部の第２の例を示す斜視図である。第７の実施形態の中敷き型電子機器の中敷き本体と拡張部の第３の例を示す斜視図である。第７の実施形態の中敷き型電子機器の中敷き本体と拡張部の第４の例を示す斜視図である。第７の実施形態の中敷き型電子機器の中敷き本体と拡張部の第５の例を示す斜視図である。第８の実施形態の中敷き型電子機器のメインモジュールの実装形態を示す平面図である。第８の実施形態の中敷き型電子機器のメインモジュールの実装形態の具体例を示す断面図である。第８の実施形態の中敷き型電子機器のメインモジュールの実装形態の一例を示す平面図である。第８の実施形態の中敷き型電子機器のメインモジュールの実装形態の別の一例を示す平面図である。第８の実施形態の中敷き型電子機器のメインモジュールの実装形態のさらに別の一例を示す斜視図である。第９の実施形態の中敷き型電子機器の製造方法を示す組み立て図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお各図面の同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する場合がある。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の中敷き型電子機器を示す斜視模式図である。中敷き型電子機器は、中敷き本体１と、拡張部２と、第１の電子モジュール３と、第２の電子モジュール４と、配線５とを有する。

中敷き本体１は、靴の中底の上に敷かれるシート状の部材である。拡張部２は、中敷き本体１に接続し、装着時に足の甲の上側に巻回されるシート状の部材である。第１の電子モジュール３は、中敷き本体１に内蔵された電子回路である。第２の電子モジュール４は拡張部２に内蔵され、少なくとも通信機能の一部を担う電子回路である。配線５は、第１の電子モジュール３と第２の電子モジュール４とを電気的に接続する導電体である。

以上の構成とすることにより、装着時に第２の電子モジュール４を足の甲の上に配置することができる。このため、例えば、通信機能の少なくとも一部を担う第２の電子モジュール４の通信機能が、足の存在に妨げられないようにすることができる。また、第２の電子モジュールに、足の荷重が掛からないようにすることができる。その結果、通信性能が高く、信頼性の高い中敷き型電子機器を提供することができる。

（第２の実施形態）
図２は、本実施形態の中敷き型電子機器１００を示す上面図である。図に示すように、中敷き型電子機器１００は、靴の中底の上に敷かれるシート状の中敷き本体１０と、中敷き本体１０に接続し、装着時に足の甲の上に巻回される拡張部２０とを有している。そして、中敷き本体１０に内蔵されたメインモジュール３０と、拡張部２０に内蔵された拡張モジュール４０と、メインモジュール３０と拡張モジュール４０とを電気的に接続する配線５０とを有している。

中敷き本体１０は、例えば、ゴム、ポリウレタン、ポリエステル、革、ウールなどの弾性と柔軟性を有する素材を用いることができる。拡張部２０も、同様の素材を用いて構成することができる。

図２では、メインモジュール３０が、制御部３１と、電池３２と、センサ３３とを有し、拡張モジュール４０が、位置検出部４１と、通信部４２と、発電素子４３とを有する例を示している。ただし、本実施形態は、この例に限定されず、それぞれのモジュールは、上記の要素を必ずしも含んでいる必要はなく、また他の電子回路を含んでいても良い。拡張モジュールには、例えば、人体（足）の遮蔽により通信性能が低下するアンテナや、荷重に弱い電子部品などを含めると良い。

位置検出部４１は、例えば、ＧＰＳ、無線通信による三点測位、ＰＤＲ（ＰｅｄｅｓｔｒｉａｎＤｅａｄＲｅｃｋｏｎｉｎｇ）など方式により、位置検出を行う回路である。

通信部４２は、例えば、アンテナを含み、無線通信の送受信を行うための電子回路である。

発電素子４３は、熱、光、電波、圧力、振動、摩擦などにより発電を行う素子である。

制御部３１は、位置検出部４１や通信部４２やセンサ３３を制御して、位置検出処理や、センサ３３が取得したデータに基づく処理、通信の制御などを行う。

例えば、中敷き型電子機器１００を見守り装置として用いる場合、位置検出部４１が位置検出信号を受信し、制御部３１が現在位置を算出し、算出した現在位置を、外部備えられた見守りサーバに無線で送信する。

配線５０は、中敷き本体１０と拡張部２０の接続部を越えて導通を取る導体である。配線５０の種類は、柔軟性があるものであれば特に限定されないが、小型かつ繰り返し曲げへの耐久性が高いフレキシブルフラットケーブルを用いるのが好適である。

以上説明したように、本実施形態によれば、人体の遮蔽により性能が低下する通信モジュールや荷重に弱い電子部品を拡張部に配置することで、通信性能が高く、信頼性が高い中敷き型電子機器提供することができる。

（第３の実施形態）
第２の実施形態で説明したように、配線５０は、中敷き本体１０と拡張部２０の接続部を通るが、中敷き本体１０と拡張部２０の接続部には、ユーザーの装着等の際に応力が発生する。本実施形態では、配線５０がこの応力による損傷を受けにくくする構成について説明する。

図３は、図２のＡ－Ａ´における断面の一例を示す断面図である。図３の例では、接続部１１に空隙２１を設け、この空隙２１の中に配線５０を通している。配線５０を空隙２１内に配置すると、接続部１１が変形した際に、配線５０が、接続部と独立に屈曲することができるため、配線５０に応力が集中することを防ぐことができる。なお、空隙２１の構造は、装置のサイズに影響を及ぼさないよう、例えば、スリット状とすることができる。また、スリットが裂けることを防ぐために、スリットの両端を丸くしてもよい。

（第４の実施形態）
図４は、中敷き本体１０と拡張部２０の接続部１１で、配線５０に応力が集中しないようにする別の方法を示す断面図である。本実施形態の接続部１１は、第２の実施形態と同様に、空隙２１を有している。そして、空隙２１内の配線５０は、冗長部５１を有している。ここで、冗長部５１の冗長とは、配線５０に力が加わった際に、それを受け流す余長を持っていることを指す。

図５は、冗長部５１の具体例を示す模式図である。各冗長部は空隙２１の中に設けられている。図５（ａ）の冗長部５１ａは、配線が蛇腹状に繰り返し屈曲する構造を持っている。この構造とすることにより、配線５０が伸縮する力を受けても、配線５０にテンションが掛かることなく、力を受け流すことができる。図５（ｂ）の冗長部５１ｂは、配線５０が螺旋状になっている。こうすることで、図５（ａ）と同様に、配線５０にテンションが掛かることを防ぐことができる。また、図５（ｃ）の冗長部５１ｃは、配線５０が弛んだ形状を有している。この構造とすることで、図５（ａ）、（ｂ）と同様に、配線５０にテンションが掛かることを防いでいる。

（第５の実施形態）
本実施形態の目的は、第４の実施形態と同様に、接続部１１における配線５０の保護である。図６は、本実施形態の構成を示す接続部１１の断面図である。接続部１１は、空隙２１を有している。そして接続部１１の配線５０には、添え木状の補強部材５２が接合されている。補強部材５２の作用により、配線５０にテンションが掛かっても、配線５０自体がダメージを受けないようになっている。なお、補強部材５２の外側に、第４の実施形態の冗長部５１を設けても良い。

（第６の実施形態）
本実施形態の目的は、第４、５の実施形態と同様に、接続部１１における配線５０の保護である。図７は、本実施形態の構成を示す接続部１１の断面図である。配線５０は接続部１１に、配線を持つリジッド基板６０を有している。そして、中敷き本体１０側の配線５０と、拡張部２０側の配線５０が、それぞれリジッド基板６０に接続されて導通している。リジッド基板６０により、変形が発生するところの強度が強化されているため、接続部１１の配線５０が断線しにくくなる。なお、図７の例では、リジッド基板６０と配線５０の接続部６１、６２から離れた位置に、それぞれ空隙２１ａ、２１ｂを設けている。空隙２１ａ、２１ｂ内では配線５０が、独立して屈曲することができる。この構成とすることで、接続部６１、６２を、中敷き本体１０および拡張部２０を構成する、柔軟性を有する素材で覆っている。その結果、筐体が曲がった際の曲げ応力を中敷き本体１０および拡張部２０の素材に分散させて受け、電線と基板の接続部への応力集中を軽減することができる。

図８は、リジッド基板６０を用いた別の具体例を示す断面図である。図８の接続部１１では配線５０が、リジッド基板６０に接続されるとともに、接続部６１、６２の外側の配線５０が、冗長部５１ｄ、５１ｅを有している。冗長部５１ｄ、５１ｅが空隙２１内で動き、テンションを受け流すことで、配線５０および接合部６１、６２における断線を防ぐことができる
（第７の実施形態）
本実施形態では、拡張部の具体例について説明する。図９は、中敷き本体１０と拡張部２０ａを示す斜視図である。なお、モジュールや配線の記載は省略している。図９に示すように、拡張部２０ａは、足の甲を覆うアーチ状の構造を有している。この構造では、拡張部２０ａが中敷き本体１０の両側の側面から支持されている。そのため、拡張部２０ａの材料として弾性のある材料を用いた場合は、拡張部２０ａの自重を自身によって支持することができる。このため、拡張部２０ａが足の甲部分に垂れ下がることを防ぎ、装着時の拡張部２０ａのずれを軽減することができる。また、中敷き本体１０と拡張部２０ａ間の回路形成を両側の側面から行うことができるため、配線の自由度も向上する。

図１０は拡張部の別の例を示す斜視図である。なお、モジュールや配線の記載は省略している。図１０に示すように、この例では、中敷き本体１０の両側から拡張部２０ｂ、２０ｃを形成している。この２つの拡張部２０ｂ、２０ｃは、互いにずれずに位置関係を保つことが望ましい。ずれを防ぐ構造の具体例を、図１１に示す。図１１（ａ）は、片側の拡張部２０ｂが複数の穴２２を有し、もう片側の拡張部２０ｃが複数の突起２３を有している。突起２３を穴２２に嵌合することで、任意の位置で２つの拡張部２０ｂ、２０ｃを結合させることができる。また、図１１（ｂ）には、片側の拡張部２０ｂが複数の溝２４を有し、もう片方の拡張部２０ｃが、溝２４に嵌合する複数の突条２５を有している。任意の位置で、突条２５を溝１４に嵌合することで、任意の位置で２つの拡張部２０ｂ、２０ｃを結合させることができる。なお、上記の嵌合形状は、あくまで一例であり、２つの拡張部を組み合わせて固定することのできる構成であれば、他の形状も採用することができる。

また、拡張部が自重によって垂れ下がらないようにする構成の別の一例を図１２の斜視図に示す。この例では、図２と同じ中敷き本体１０と拡張部２０に加えて、中敷き本体１０と拡張部２０ｄの接合部を跨ぐ芯材２６を埋め込んでいる。芯材２６の材料は特に限定されないが、剛性の高い樹脂、金属、形状記憶材料などを用いることができる。形状記憶材料の特性としては、人間の体温程度の温度で記憶した形状となるものが適している。

また、拡張部が自重によって垂れ下がらないようにする構成の別の一例を図１３の斜視図に示す。この例では、図２と同じ中敷き本体１０と拡張部２０に加えて、拡張部２０ｅが、靴紐通し穴２７を有している。拡張部２０ｅの靴紐通し穴２７に靴紐２００を通して、拡張部２０ｅを靴の上部に固定することができる。靴紐通し穴２７の構造は特に限定されないが、丸穴、角穴、スリット等を用いることができる。靴紐通し穴２７の縁部分は、拡張部２０ｅの基材を厚くすることで、破けにくくすることができる。また、この拡張部２０ｅの構造は、拡張部を片側から形成するもの、両側から形成するもののどちらにも用いることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、拡張部が足の甲部分に垂れ下がることを防ぎ、装着時の拡張部のずれを軽減することができる。

（第８の実施形態）
本実施形態では、中敷き本体１０へのメインモジュール３０の搭載方法について説明する。図１４は、回路基板３１を含むメインモジュール３０を中敷き本体１０の土踏まず部分に搭載した状態を示す平面図である。この構造では、中敷き本体１０の曲がりに対応するため、回路基板３１には柔軟性があった方が良く、例えば、フレキシブル基板やリジッドフレキシブル基板、フレキシブル基板を小型コネクタで接続する構造などを用いることができる。

図１５は、図１４のＢ－Ｂ´における断面図である。メインモジュール３０の搭載には様々な構成を用いることができる。図１５（ａ）－（ｄ）に搭載方法の具体例を示す。図１５（ａ）は、中敷き本体１０の表面に、回路基板３１と電池３２を取り付けた構造を示す断面図である。図示はしていないが、中敷き本体１０の表面に、回路基板３１を取り付けた上で、柔軟性を有するシート材を被せて、回路基板３１を保護してもよい。基板を取り付ける方向は、地面側と足側のいずれかには限定されない。

図１５（ｂ）は、中敷き基材の基板を取り付ける箇所に窪み１２を設けて、窪み１２の中に、回路基板３１と電池３２を配置している。このようにすると、中敷き基材から基板が突出することを防ぐことができる。

図１５（ｃ）は、図１５（ｂ）の構成に加えて、窪み１２の上部に、蓋１３を設けた例を示す断面図である。この構成とすると、回路基板３１を蓋１３で保護することができる。また。蓋１３を取り外せば、回路基板３１が取り出しやすくなるため、装置の電池交換や点検が容易となる。

図１５（ｄ）は、回路基板３１と電池３２とを、保護材３４で覆ってから、中敷き本体１０に搭載した構造を示す断面図である。この構造を用いることで、強度や防水性が必要な部品を保護することができる。保護材３４の材料は特に限定されないが、強度や防水性を考慮して、樹脂や金属などを用いることができる。

図１６は、メインモジュール３０の部品を回路基板３１に実装せずに、直接中敷き本体１０に埋め込んだ構成を示す平面図である。中敷き本体１０に直接部品を実装する場合、配線５０は少なくとも中敷き本体１０表面に形成される。ただし、図１６では、配線５０の記載を省略している。ここに部品を搭載すると、部品がむき出しとなるため、表面を覆うことが望ましい。表面を覆う構造としては、実装した部品の上から中敷き本体１０と同じ素材を被せる構造などを用いることができる。

また、中敷き本体１０に曲げ力が掛かると、部品実装部に応力が掛かる。このため、部品の実装方向は、中敷き本体１０の長手方向と部品の長手方向が垂直になるようにして、中敷き本体１０が曲がった際の、部品実装部の長手方向への曲げ応力が小さくなるようにするとよい。

図１７は、メインモジュール３０を３つのユニット３１ａ、３１ｂ、３１ｃに分割し、相互に配線５２で接続し、保護材１４で覆った構成を示す平面図である。メインモジュール３０が、中敷き本体１０の長手方向に大きくなると、歩行時の靴の曲がりにより大きな曲げ応力を受ける。メインモジュール３０を分割するのは、曲りによって受ける応力を低減するためである。この場合、分割の個数やサイズ、部品の振り分けなどは特に限定されない。

図１８は、中敷き本体１０が踵後端部から上方に延伸するヒールカップ１０ａを持つ場合に、ヒールカップ１０ａにメインモジュール３０を配置した例を示す斜視図である。この構造を用いることで、メインモジュール３０を中敷き本体１０の足の裏部分に搭載する場合よりも、中敷き本体１０の厚さを薄くすることができる。これにより、装着性が向上する。また、ヒールカップ１０ａは足の裏部分よりも体重による負荷がかかりにくいため、部品を保護することもできる。

（第９の実施形態）
本実施形態では、中敷き型電子機器の製造方法について説明する。まずシート状の材料から、中敷き本体を、足の形に合わせて成型する。次に、拡張部を、中敷き本体の片側もしくは両側から、足の甲を覆うアーチ状に成型する。

第３の実施形態で説明した空隙を作る場合は、予め成型した２枚の部材を貼り合わせると製造が容易である。一例を、図１９に示す。図１９では、中敷き本体下部１０ｂと、中敷き本体上部１０ｃとを貼り合せる。この時、中敷き本体下部１０ｂには、空隙２１を形成しておく。図１９の例では、これにメインモジュール３０を中敷き本体１０に配置し、拡張モジュール４０を拡張部２０に配置し、配線５０で両者を接続している。また配線５０の空隙２１に相当する部分には冗長部５１を設けている。なお、上記の構成は一例であり、成型時に部品や回路基板を直接封入する方法や、中敷き本体１０に部品搭載スペースを設けて部品を搭載する方法など、他の方法も用いることができる。

次に、中敷き本体下部１０ｂと中敷き本体上部１０ｃとを、接着、留め具による固定などの方法で結合させる。そして、出来上がった拡張部２０を甲側に湾曲させる。

以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。

この出願は、２０１９年３月２７日に出願された日本出願特願２０１９－０６１１６９を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１、１０中敷き本体
２、２０拡張部
３第１の電子モジュール
４第２の電子モジュール
５、５０配線
３０メインモジュール
４０拡張モジュール
５１冗長部
１００中敷き型電子機器

Claims

靴の中底の上に配置するシート状の中敷き本体と、
前記中敷き本体に接続し、装着時に足の甲の上側に巻回されるシート状の拡張部と、
前記中敷き本体に搭載された第１の電子モジュールと、
前記拡張部に内蔵された第２の電子モジュールと、
前記第１の電子モジュールと前記第２の電子モジュールとを電気的に接続する配線と、
有し、
前記拡張部が前記中敷き本体の両側面に接続するアーチ状である
ことを特徴とする中敷き型電子機器。
靴の中底の上に配置するシート状の中敷き本体と、
前記中敷き本体に接続し、装着時に足の甲の上側に巻回されるシート状の拡張部と、
前記中敷き本体に搭載された第１の電子モジュールと、
前記拡張部に内蔵された第２の電子モジュールと、
前記第１の電子モジュールと前記第２の電子モジュールとを電気的に接続する配線と、
有し、
前記拡張部が前記中敷き本体の両側面からそれぞれ上方に延伸し、それぞれの前記拡張部の端部同士を固定する手段を有する
ことを特徴とする中敷き型電子機器。
前記中敷き本体と前記拡張部との接続部に空隙を有し、
前記空隙内に前記配線が配置されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の中敷き型電子機器。
前記接続部における前記配線が、
前記配線が伸長されてもテンションが掛からなくなる冗長部を有している
ことを特徴とする請求項３に記載の中敷き型電子機器。
前記冗長部が、蛇腹状、螺旋状、弛ませ形状のいずれかである
ことを特徴とする請求項４に記載の中敷き型電子機器。
前記接続部における前記配線が、
前記配線を補強する添え木状の補強部材を有している
ことを特徴とする請求項３または４のいずれか一項に記載の中敷き型電子機器。
前記接続部における前記配線が、
リジッド基板を介して接続されている
ことを特徴とする請求項３または４のいずれか一項に記載の中敷き型電子機器。
前記中敷き本体と前記拡張部とに跨って内蔵される芯材を有する
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の中敷き型電子機器。
靴の中底の上に配置するシート状の中敷き本体に、
前記中敷き本体の装着時に、足の甲の上側に巻回されるシート状の拡張部を接続し、
前記中敷き本体に第1の電子モジュールを搭載し、
前記拡張部に第２の電子モジュールを内蔵し、
前記第１の電子モジュールと前記第２の電子モジュールとを電気的に接続する配線を形成し、
前記拡張部が、前記中敷き本体の両側面に接続するアーチ状である、
ことを特徴とする中敷き型電子機器の製造方法。
靴の中底の上に配置するシート状の中敷き本体に、
前記中敷き本体の装着時に、足の甲の上側に巻回されるシート状の拡張部を接続し、
前記中敷き本体に第１の電子モジュールを搭載し、
前記拡張部に第２の電子モジュールを内蔵し、
前記第１の電子モジュールと前記第２の電子モジュールとを電気的に接続する配線を形成し、
前記拡張部が、前記中敷き本体の両側面からそれぞれ上方に延伸し、それぞれの前記拡張部の端部同士を固定する手段を有する、
ことを特徴とする中敷き型電子機器の製造方法。