JPH05504283A - 圧電材料組み込み製品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は圧電材料組み込み製品、特にスポーツシューズおよびボール形態の製品 に関するがそれには限定されない。

それぞれ圧電材料層および光源を組み、込んだダンスジニーズや子供用ボールは 既に米国特許第４．４７８．３６６号に提案されている。圧電材料および光源は 共に直接電気的に接続されており、例えば地面に靴やボールが当たるとすぐ、圧 電効果により生成された電気エネルギが直接光源に通電する。

しかし、通常標準的な衝撃に応えて生成される電気エネルギの量は、すぐ目に見 える光源への通電、即ち昼光で、および／または十分な持続時間の間、明瞭に眼 に見える光源への通電を励起させるには不十分である。従って、この問題を軽減 することが本発明の目的である。

本発明の一つの面により、衝撃に応えて光または音エネルギを放出するように適 合された製品が提供され、該製品は少なくとも部分的に内部に成形された電池給 電式発光または発音ユニットを有する成形部分を含んでいる。上記ユニットは、 高分子圧電材料と、バッテリと、発光または発音装置と、圧電材料に接続され且 つバッテリから上記装置に通電すべく衝撃に応えて上記材料により生成された電 気エネルギに応答する回路とを含んでいる。

このように、各衝撃により発生した電気エネルギは、発光または発音ユニットを 内臓した回路を介して操作するトリガとしてのみ使用可能であり、発光または発 音の量および／または持続時間は回路の適切な設計により独自に決定／制御され 得る。

回路は、時定数が発光または発音装置の通電持続時間を決定し、且つ例えば可変 抵抗器により有利に調整されてよい単安定回路を含むのが好ましい。

製品が発光装置を含む場合には、その装置は発光ダイオードまたはネオンランプ のような放電灯であってもよい。更に、発光装置は製品内に配置されてもよく、 また製品は発光装置により放出された光を製品の外表面に伝えるように配置され ている光フアイバ手段を更に含んでもよい。従って、製品は釣り用疑似餌でもよ く、また光フアイバ手段は光ファイバ束を含んでもよい。各ファイバは放出され た光を、疑似餌の外部表面、好ましくは魚のような形態をしている疑似餌のひれ および／または尾の異なるポイントに伝える。

製品がボールの場合には、少なくともその放射状の外部領域が半透明な高分子材 料で成形され、且つボールが、例えば同時に回路によって通電されるように配置 されているのが好ましい。

該装置は大体反対の方向に光を放出するように配置されている二つの発光装置を 含むのが好ましい。

製品が靴、特にランニングシューズまたはジョギングシューズの場合、成形部分 は靴底踵一体構造であるのが好ましく、少なくとも、該構造内部に配置されるか 該構造の踵部分に成形されたバッテリ、回路および発光装置を備え、且つ発光装 置は踵部分から後方に光を放出するように配置されている。しかし、高分子圧電 材料は一体構造の底部分、好ましくは最大応力がかかる領域に成形されてもよい 。

靴の他の実施例では、靴の上部外表面上の複数のポイントに配置されているか、 それぞれの光ファイバを介して上記複数のポイントに接続されている複数の発光 装置を含んでもよい。発光装置は、例えば衝撃感知素子によって感知された所定 数の衝撃の各連続群に応えて所定の順序で選択的に通電可能である。

本実施例は、恐ら（異なる色に彩色された異なる発光装置が各々の異なる練習用 に通電され得るので、一連の異なる練習を行う際の運動靴として使用するのに特 に適している。

あるいは、複数の発光装置を備えた靴が更に靴底の全体に亘って分布した複数の 衝撃感知素子を組み込むことも可能であり、回路は、靴底中の重量分布について の表示を与えるように、各衝撃感知素子によって感知される相対応力に従って発 光装置に通電するように配置されている。本実施例は、その靴を着用する陸上選 手、体操選手またはダンサの足と地面との接触のスタイルまたは角度に関する有 益な情報を与え得るので、陸上、体操またはダンスのトレーニングシューズとし て使用するのに特に適している。

本発明の他の面に従って、高分子圧電材料から作られた衝撃感知素子と、バッテ リと、発光装置と、上記衝撃感知素子に接続されると共に、バッテリから発光装 置へ通電すべく衝撃に応えて上記素子により生成された電気エネルギに応答する 回路と、発光装置により放出された光を靴の外表面、好ましくは上部表面（即ち 靴の底が地面と平である時に見える表面）に伝えるように配置されている光フア イバ手段とを含む靴が提供されている。

この様に、光フアイバ手段は、少なくとも一部が靴の上部外表面の周りを通る単 一の光ファイバを含んでおり、上記部分は各ノツチで発光するように内部に複数 のノツチを有している。

ノツチは、例えば異なる色彩の半透明なインクまたは染料で彩色されてもよいの で、放出された光は対応した色に彩色される。

あるいは、光フアイバ手段は各ファイバが上記の放出された光を靴の上部外表面 上の異なるポイントに伝える光ファイバ束を含んでもよい。例えば、靴が舌革を 有する場合には、少なくともファイバのいくつかは舌革の自由端で終端してもよ い。上記のポイントは抽象または幾何学模様、若しくは、例えば靴のメーカの商 標を構成するロゴまたは一つ以上の英数字を形成してもよい。上記ポイントでの ファイバ端は、例えば異なる色彩の半透明インクまたは染料で彩色されてもよい 。

本発明をこれから添付図面を参照しながら非限定的実施例のみにより説明する。

図１は、本発明によるランニングまたはジョギングシューズを幾分概略的に示し ている。

図２は、本発明によるボールを幾分概略的に示している。

図３は、図１の靴または図２のボールに組み込むための簡略型回路を示している 。

図４から図８は、本発明による靴の実施例を更に示している。

図９は、本発明による釣り用疑似餌を示している。

図１の靴は全体的にＩＯで示され、上部１４に対して成形して取り付けられた靴 底踵一体構造１２を含んでいる。成形された靴底踵一体構造１２は、１９８９年 ７月１２日出願の本出願人の発明になる英国特許出願第８９１５９２３号に記載 のものにほぼ沿った方法を使用して成形されてもよい。

高分子圧電材料、好ましくはポリぶつ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）の薄型長方形シ ートまたは層１８が、最大応力に隣接した（即ち、着用者の足の栂指球に対応す る部分の近くの）靴底踵一体構造１２の底部分１６内に成形されており、圧電特 性を高めるべく延伸配向され且つ電気的に分極されている。シート１８は、靴底 踵一体構造Ｉ２の踵部分２４にリチウムバッテリパック２２と共に成形されてい る電池給電式回路２０に電気接続される。以下に詳細を記載する基本的に単安定 回路を含む回路２０は発光ダイオード（ＬＥＤ）２６に通電すべく接続され、該 ダイオードは後方に面するように踵部分２４内に成形されている。

使用時には、靴１０の着用者が走ったりジョギングしたりすると、圧電材料層１ ８は、一体構造１２の底部分１６が地面に当たる度に、即ち着用者のステップや ストライド毎に圧電効果により電気エネルギパルスを発生する。電気エネルギの 各パルスは回路２０内で単安定回路をトリガし、回路２０は次いでパブテリパッ ク２２から発光ダイオード２６に通電する。従って、明るいフラッシュライトが 靴１０の踵から後方に放出される。この様に、−足の靴１０の着用者は各ストラ イド毎に後方に放出されるフラッシュライトにより後ろからはっきりと見え、こ れは一般道路上で、特に薄暗い場合、ランチやジョギングする人にとって安全性 の見地から非常に有利である。

図２に示すボールは３０で表され、電池給電式発光ユニット３４を含む中央空洞 ３２の周りに半透明な合成ゴム材料で成型される。

ユニット３４は図１のシート１８と類似のＰＶＤＦのシート３６を含み、該シー ト３６は図１の回路２Ｇと類似の回路３８に電気接続されている。回路３８は図 １のバッテリパック２２と同様なバッテリパック４０により電力を供給され、ど ちらも図１のＬＥＤ２６と類似の二つのＬＥＤ４２に通電すべく接続されている 。ＬＥＤ４２は空洞３２の外で大体反対の方向に向き合っている。

ＰＶＤＦのシート３６は空洞３２の出来るだけ多（の部分に近づくように並べる ようにしてもよいが、これは不可欠ではない。

操作に際しては、ボール３０が硬表面に強くぶつかる度に、例えばボールがバウ ンドする度に、ＰＶＤＦのシート３６は応力を受けて電気エネルギパルスを発生 し、その結果、回路３８は両ＬＥＤ４２に通電する。ＬＥＤ４２は大体反対の方 向に向き合っているので、ボール３０が見られる方向に係わり無くどちらか一方 が見えることが多い。

ボール３０が半透明（完全に透明であるのに対して）材料で成形されているとい うことは、放出された光が拡散傾向にあり、ユニット３４を構成する部品（即ち ＰＶＤＦシート３６、回路３８、バッテリパック４０およびＬ　Ｅ　Ｄ　４２） が別個の部品としてはっきりとしかも個別には見えないということを意味してい る。

図３は回路２０を更に少し詳しく示している。図のように回路２０は、外部では ＰＶＤＦのシート１８に接続し且つ内部では単安定回路５６の制御人力５４に接 続している一組の入力５２を含んでいる。単安定回路５６は、レジスタ５８およ びキャパシタ６Ｇにより構成されたタイミング回路と、バッテリパック２２に接 続された電力供給入力と、ＬＥＤ２６に接続された出力６２とを有している。

レジスタ５８の値の調整および選択により、単安定回路５６がＰｖＤＦシート１ ８が受ける各衝撃に応答してＬＥＤ２６に通電する期間の持続時間が決定される 。

記載した本発明の実施例には多くの修正が可能である。特に、図１の靴１０のＰ ＶＤＦシート１８、回路２０、バッテリパック２２およびＬＥＤ２６は、靴の踵 部分２４に取り外し可能にはめ込まれた単一の封入ユニットとして形成可能であ る。このユニットのしＥＤ２６は、ＬＥＤにより放出された光を靴の外表面、例 えば前述のような踵部分２４から後方に面している煮出口、または踵部分の垂直 に上下に延びている一つ以上のリブまたは梁に導くように踵部分２４に成形され た光ファイバ束または他の導光媒体（例えば、好適な半透明プラスティック材料 など）と心合わせするように配置されている。このことにより、バッテリパック ２２が使い果たされたり、または一つの色のＬＥＤを持つユニットを他の色のＬ ＥＤを持つユニットと交換したい場合に、封入ユニットを簡単に取り替えること が出来る。あるいは、バッテリパック２２だけを取り替え可能なように配置する ことも可能である。　更に、所望ならＬＥＤ２６．４２を発音装置と交換するこ とも可能であり、また靴１０中の回路２０の出力は電子歩数計のような他の装置 を操作するように配置可能である。

光ファイバ束と共にＬＥＤ２６が使用される場合の靴１０の実施例では、個々の ファイバは、例えば靴の甲皮全体に亘って抽象または幾何学模様状に分布してい たり、または靴のメーカの商標を構成するロゴや一つ以上の英数字を形成するよ うに分布していたり、若しくは靴の舌革の自由端全体に配置されている、靴の外 表面上のそれぞれのポイントにＬＥＤからの光を伝えるように配置され得る。図 ４に示されているこのような実施例は光ファイバ束を備えており、個々のファイ バおよび靴の外表面上のポイントは、それぞれ７０．７２．７４で示されている 。あるいは、図５または図６に示されているように、少なくとも光ファイバ束の 一部を、靴の甲皮の周りを通り、且つ各々からＬＥＤ２６からの光が放出される 、光ファイバの長さに沿って分布している複数のノツチ７８を有する単一の光フ ァイバ７６と取り替え可能である得る。これらのノツチ７８は、光ファイバ束７ ０の個々のファイバ７２の端部７４と同様、例えば様々な多色効果を創り出すべ く異なる色彩の半透明インクまたは染料で彩色可能である。

靴ｌＯは更に、図７の８０で表されているように靴の上部外表面上に分布してい るか、図８の８２で表されているように靴内部に配置されており且つそれぞれの 光ファイバ８２を介して靴の上部外表面上の複数のポイントに結合しているＬＥ Ｄ２６のような複数のＬＥＤを備えることも可能である。この場合、回路２０は 、単一のＰＶＤＦシート１８により感知された連続的な衝撃をカウントし、連続 的なＬＥＤに例えば各々１０回とか２０回とか順次通電するように配置されてい るカウンタおよびゲート回路を含み得る。この配置は、一連の異なる練習のタイ ミングを恐らく各々の異なる練習用に放出される異なる色でアシストおよび／ま たは表示するように使用可能なので、特に運動靴に有用である。

複数のＬＥＤに加えて、靴１０は図７にも示すように、靴底全体に亘って分布し ている複数の個々のＰＶＤＦシート１８を更に組み込むことが可能である。この 場合、回路２Ｇは、靴底中の重量分布についての表示を与えるように、各ＰＶＤ Ｆシートにより感知された相対応力に従って各ＬＥＤに通電するように配置され ている。これによって、陸上選手、特にランチ、並びに体操選手およびダンサに とって特に彼らの動作をビデオカメラで撮影し、その後スローモーシヨンで再生 する場合には優れたトレーニング補助具が形成される。

光ファイバ束を含む靴１０の実施例に於いて、所望ならＬＥＤ２６．４２を全く 取り除いてしまうことも可能であり、その効果は単に周囲光を使用することによ って達成される。このように光ファイバ束は光収集物として働き、従って、その 入力端が概して前方および上方に面している靴の甲の殆ど全体に配置されており 、一方その出力端が後方に面し、例えば上記記載のように商標を構成するロゴま たは英数字を形成する場合には、周囲光は大抵の場合ファイバの出力端を点灯し ているように見せるのに十分である。この場合にも、所望なら上記のような多色 効果を創り出すことが可能である。

最後に、図９に示すように、ＰＶＤＦシート１８、回路２０．バッテリパック２ ２およびＬＥＤ２６からなるユニットは、例えば疑似餌の魚形のひれおよび／ま たは尾（または眼さえも）にＬＥＤ２６からの光を伝える光ファイバ９２を備え た、ひれ８８と尾９０とを持つ魚のような形状の柔軟プラスティック釣り用疑似 餌８６中に成形可能である。

特表平５−５０４２８３　（６） 本発明は、特に高分子圧電材料から作られた衝撃感知素子を組み込んだ靴、ボー ルまたは釣り用疑似餌などの製品に関する。

該材料は衝撃に応えて少なくとも部分的に製品内に成形された電池給電式発光ま たは発音ユニットに電気トリガ信号を与え、その結果、ユニット中の単安定回路 にバッテリから発光または発音装置に通電させる。ＬＥＤのような発光装置を含 む幾つかの実施例では、光が一つ以上の光ファイバを介して製品の外表面に伝え られる。

国際ｖＩＡ：ＩＦ報牛 、＋＝、、、−１．．　、１ｌ−ＰＣＴ／ＣＢ　９１７００２６７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．衝撃に応答して光または音エネルギを放出するように適合された製品であっ て、該製品は少なくとも部分的に内部に成形された電池給電式発光または発音ユ ニットを有する成形部分を含んでおり、前記ユニットが高分子圧電材料から作ら れた衝撃感知素子と、バッテリと、発光または発音装置と、前記圧電材料に接続 されていると共に、前記バッテリから前記装置に通電すべく衝撃に応答して圧電 材料により生成された電気エネルギに応答する回路とを含む製品。 ２．前記回路が単安定回路を含み、該回路の時定数が発光または発音装置への通 電の持続時間を決定する請求項１に記載の製品。 ３．前記単安定回路の時定数を調整する手段を含む請求項２に記載の製品。 ４．前記調整手段が可変抵抗器を含む請求項３に記載の製品。 ５．前記発光装置として発光ダイオードを含む請求項１から４のいずれか一項に 記載の製品。 ６．前記製品内に配置された発光装置を含み、前記発光装置により放出された光 を前記製品の外表面に伝えるように配置された光ファイバ手段を更に含む請求項 １から５のいずれか一項に記載の製品。 ７．前記製品が釣り用疑似餌である請求項１から６のいずれか一項に記載の製品 。 ８．前記製品が魚の形態をなし且つひれおよび尾を有する釣り用疑似餌であり、 前記光ファイバ手段は、少なくとも一部が前記放出された光を前記ひれおよび尾 に伝える光ファイバ束を含む請求項６に記載の製品。 ９．前記製品がボールである請求項１から５のいずれか一項に記載の製品。 １０．半透明の高分子材料で成形された放射状の外部領域を有する請求項９に記 載の製品。 １１．どちらも前記回路により通電され且つほぼ反対の方向に発光するように配 置された二つの発光装置を含む請求項１０に記載の製品。 １２．前記製品が靴である請求項１から５のいずれか一項に記載の製品。 １３．前記成形部分が、靴底踵−体構造であり且つ少なくとも前記構造の踵部分 に配置されたバッテリと、回路と、発光装置とを備えている請求項１２に記載の 製品。 １４．前記発光装置が前記踵部分から後方に光を放出するように配置されている 請求項１３に記載の製品。 １５．前記高分子圧電材料が前記構造の底部分内に成形されている請求項１３ま たは１４に記載の製品。 １５．靴の上部外表面上の複数のポイントに位置する複数の発光装置を含む請求 項１２に記載の製品。 １７．それぞれの光ファイバを介して靴の上部外表面上の複数のポイントに結合 されている複数の発光装置を含む請求項１２に記載の製品。 １８．前記装置が、衝撃感知素子によって感知された連続的な衝撃または衝撃群 に応答して所定の順序で通電される請求項１６または１７に記載の製品。 １９．靴底全体に亘って分布した複数の衝撃感知素子を含み、回路が、靴底全体 の重量分布についての表示を与えるように各衝撃感知素子により感知された相対 応力に従って発光装置に通電するように配置されている請求項１６または１７に 記載の製品。 ２０．高分子圧電材料から作られた衝撃感知素子と、バッテリと、発光装置と、 前記衝撃感知素子に接続されていると共に、前記バッテリから前記発光装置に通 電すべく衝撃に応答して前記衝撃感知素子により生成された電気エネルギに応答 する回路と、前記発光装置により放出された光を靴の外表面に伝えるように配置 された光ファイバ手段とを含む靴。 ２１．前記光ファイバ手段は、少なくとも一部分が靴の上部外表面の周りを通る 単一の光ファイバを含み、前記部分が、各ノッチで光を放出するように内部に複 数のノッチを有する請求項２０に記載の靴。 ２２．前記ノッチが彩色された半透明インクまたは染料で彩色され、放出された 光が対応する色に彩色される請求項２１に記載の靴。 ２３．前記光ファイバ手段が光ファイバの束を含み、前記ファイバが前記放出さ れた光を靴の上部外表面上の複数のポイントに伝える請求項２０に記載の靴。 ２４．前記靴が舌革を含み、ファイバの少なくとも幾つかが該舌革の自由端で終 端している請求項２３に記載の靴。 ２５．前記ポイントが抽象または幾何学模様、ロゴまたは一つ以上の英数字を形 成するように配置されている請求項１６、１７および２３のいずれか一項に記載 の靴。 ２６．前記ポイントのファイバ端が彩色半透明インクまたは染料で彩色されてい る請求項２５に記載の靴。