着脱構造およびこれを有する物

本技術は、着脱構造、およびこの着脱構造を有する機器、器具、その他の物に関する。

例えば、ウェアラブル機器を身に着けるための構造として、例えばヘッドマウント型の機器では、眼鏡のフレームのような構造を有するものが多い(例えば、特許文献1参照。)。また、ヘッドマウント型以外のウェアラブル機器としては、リストバンド型、すなわち時計型の機器も提案されており(例えば、特許文献2参照)、既に市場に流通して機器もある。

特開2013-88725号公報

特開2013-140158号公報

しかしながら、これらのウェアラブル機器は、耳にかけるための構造や腕に巻くための構造を必要とし、機器の形状がそれらの構造に依存されてしまう。

したがって、本技術の目的は、着脱のための形状の制限が少ない、または制限されない着脱構造およびこれを有する物を提供することにある。

上記目的を達成するため、本技術に係る着脱構造は、表層部と、ベース部とを具備する。 前記表層部は、装着部と、非装着部とを有する。 前記ベース部は、前記表層部を支持し、前記装着部および前記非装着部のうち一方を他方に対して進退させるように構成される。 表層部が装着部および非装着部を有するので、着脱のための表層部の形状に制限が少なく、または、その形状は制限されない。表層部を支持するベース部では、装着部および非装着部のうち一方が他方に対して進退するように動くので、着脱構造を実現することができる。

前記ベース部は、前記ベース部に圧縮力または張力が加えられることにより、前記装着部および前記非装着部を相対的に駆動してもよい。 これにより、例えばユーザがベース部を摘まむまたは引っ張ることにより、表層部での着脱が実現される。

前記ベース部は、前記装着部を支持する固定層と、前記非装着部を支持する可動層とを有してもよい。

前記可動層は、第1の可動部と、第2の可動部とを有してもよい。 前記第1の可動部は、前記非装着部を支持し、前記固定層に少なくとも両側を挟まれるように構成される。 前記第2の可動部は、前記第1の可動部より深い位置に設けられ、前記第1の可動部に連続するように構成される。

前記第2の可動部は、前記第1の可動部から広がるように設けられてもよい。 ベース部に圧縮力を加えることにより、第1の可動部を固定層から突出させることができる。

前記可動層は、前記固定層のヤング率より低いヤング率を有する材料で構成されてもよい。

前記装着部は、複数のフックを有してもよい。 これにより、装着部は面ファスナの機能を有し、表層部の着脱が容易となる。

前記複数のフックのうち少なくとも1つの先端は、角錐または円錐形状を有してもよい。 これにより、装着部が被装着体に確実に装着される。

前記複数のフックの先端の向きが2方向以上となるように構成されてもよい。

前記表層部は、前記非装着部を複数有してもよい。

前記装着部は、前記ベース部の表面が区画された複数の領域と、前記複数の領域に設けられた複数のフックとを有してもよい。また、前記フックの先端の向きが、前記区画された領域ごとに異なるように構成されてもよい。 これにより、フックの先端の向きを複数有する、多様な着脱構造を実現することができる。

前記ベース部は、前記非装着部の表面を構成する面と、前記面が開口されて形成され、潤滑材料を保持する保持部を有してもよい。 これにより、潤滑材料が、非装着部から、非装着部と被装着体との間に供給され、非装着部が滑りやすくなり、装着の解除が容易となる。

上記した着脱構造は、様々な機械、器具、用具、電子機器等に適用可能である。

以上、本技術によれば、着脱のための形状が制限が少ない、または制限されない着脱構を実現することができる。 なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

図1は、本技術の第1の実施形態に係る着脱構造を模式的に示す平面図である。

図2は、図1に示す着脱構造の表層部を拡大して模式的に示す斜視図である。

図3Aは、図1におけるA−A線断面図である。図3Bは、可動層が駆動する状態を示す。

図4は、フックの構成の一例を示す図である。

図5は、本技術の第2の実施形態に係る着脱構造を示す模式的な断面図である。

図6は、本技術の第3の実施形態に係る着脱構造であって、潤滑材料の保持部の構成を模式的に示す断面図である。

図7A、Bは、第4の実施形態に係る着脱構造を平面視で示す。

図8は、第5の実施形態に係る着脱構造を平面視で示す。

以下、図面を参照しながら、本技術の実施形態を説明する。

1.第1の実施形態

1)着脱構造の構成 図1は、本技術の第1の実施形態に係る着脱構造を模式的に示す平面図である。図2は、この着脱構造100の表層部20を拡大して模式的に示す斜視図である。図3Aは、図1におけるA−A線断面図である。

着脱構造100は、表層部20と、表層部20を支持するベース部40とを備える。表層部20は、装着部22と、非装着部24とを有する。表層部20は、この着脱構造100の、ベース部40の表面22aから図中上側の部位である。装着部22は、ベース部40の表面22aから突出する複数のフック23を有する。非装着部24にはフック23は設けられておらず、ベース部40の表面24aが露出している。以下では、説明の便宜のため、装着部22に対応する、ベース部40の表面を「装着面」22aといい、非装着部24に対応する、ベース部40の表面を「非装着面」24aという。

例えば、着脱構造100が、非駆動状態では、装着面22aと非装着面24aとが面一となっている。あるいは、非駆動状態では、図中、非装着面24aがフック23の頂点の高さ位置より低い位置であれば、それらは面一でなくてもよい。

ベース部40は、装着部22および非装着部24のうち一方を他方に対して進退させるように構成されている。本実施形態では、ベース部40に圧縮力が加えられることにより、装着部22に対して非装着部24(非装着面24a)が突き出るように構成されている(図3Bの駆動状態を参照)。

例えばベース部40は、装着部22(すなわち複数のフック23)を支持する固定層41と、非装着部24を支持する可動層47とを有する。可動層47は、ベース部40のうち表層側領域42に設けられた表層側可動部(第1の可動部)45と、それより深い位置の深層側領域44に設けられた深層側可動部(第2の可動部)46とを有する。

表層側可動部45は、固定層41に少なくとも両側を挟まれるように設けられている。例えば表層側可動部45は、図1に示すように非装着部24の周囲に装着部22が配置されるように設けられる。装着部22は面ファスナを構成する。

図3Aに示すように、深層側可動部46は、表層側可動部45に連続するように構成され、表層側可動部45から広がるように設けられる。深層側可動部46は、例えば円錐状、放射状、あるいはこれらに類する3次元形状で構成されている。

なお、例えば表層側可動部45と、固定層41との間に隙間があってもよい。その隙間は1μm程度でもよい。

図2は、装着部22のフック23を拡大して示す斜視図である。フック23は、例えば曲がった円柱形状を有し、その先端部23aは例えば円錐形状を有している。フック23は、曲がった角柱形状を有し、その先端部23aは角錐形状を有していてもよい。

なお、図1で示された装着面22aにおけるフック23の数はさらに多くてもよい。あるいは、単位面積当たりのフックの数はさらに高くてもよい。また、フック23の2次元配列や、その先端部の向きは、規則的でもよいし、ランダムであってもよい。

図4は、フック23の構成の一例を示す図である。フック23のサイズの例は、以下に挙げる。

高さH:50μm〜5mm 太さT:10μm〜1mm 曲率角度θ:50°〜150° 傾き角α:110°〜155° 先端の角度β:40°〜80°

例えば、この着脱構造が装着される図示しない対象(以下、被装着体という。)が衣類である場合、衣類の繊維の太さは、羊毛や絹等の太いもので50μm程度である。したがって、高さHが50μm以上あればよい。またその上限値として、外観に影響が出ない範囲として5mmとされる(JIS P 8208)。

太さTは、先端部23a以外の部分の太さであって、平均値、最大値、または最小値を表す。太さTは、蚊の針の太さの約15μm程度、ここでは10μmが下限値とされる。また、現実的な上限値として1mmが選択される。

曲率角度θは、例えばフック23の曲線部が円弧状である場合に、その円弧を形成するための円中心の角度である。この円弧はフック23の中心を通り破線で示している。図4に示すフック23は、円中心が装着面22a内に位置し、かつ、先端まで円弧形状を有する。すなわち、図4は、その全体形状が円弧である例を示している。円中心の位置はもちろん装着面22aより外側にあってもよいし、また、装着面22aからフックの根元が直線状に突出し、所定の高さ位置から円弧状に曲がっていてもよい。

曲率角度θは、例えば50°〜150°、または80°〜120°などに設定され、例えば90°とされる。これにより、被装着体が繊維である場合に、フック23がそれに引っかかることができる。

フック23の傾き角αは、フック23の根元の中心から最大高さの位置(H)までの、装着面22aに対する角度である。傾き角αは、例えば110°〜155°に設定される。傾き角αが155°より大きい場合、例えば被装着体としてのループ繊維にフックが引っかかりにくくなる。傾き角αが110°より小さい場合、例えば被装着体としてのループ繊維に引っかかったフックが外れやすくなる。すなわち、傾き角αがこの範囲以外であると、ループ繊維に対してフックの適切な係合が得られない。傾き角αは、より好ましくは120°〜150°とされる。

先端部23aの角度βは、40°〜80°とされ、被装着体に刺さる際の力が分散するように例えば60°とされる。しかしながら、フックの先端部23aはこのように鋭角に尖っている必要はなく、矩形であったり、曲面を持っていたりしてもよい。

以上説明したフック23の形状およびサイズは、あくまで一例であり、被装着体の構造によって適宜変更され得る。フック23は、例えば被装着体である繊維等に対して弾性力を持つことが望ましく、そのためのサイズおよび形状を有していればよい。また、それを実現するための後述する材料が用いられる。

可動層47は、固定層41のヤング率より低いヤング率を有する材料で構成される。すなわち、可動層47が固定層41に対して駆動するために、固定層41より柔らかい材料で構成される。可動層47は、例えばゴムで構成され、固定層41は樹脂で構成される。

可動層47および固定層41ともに樹脂で構成されてもよい。樹脂としては、PEEK、PC、PMMA、POM、PU、PET、PA、PCTFE、PTFE、FEP、PFA、ETFE、PVDF、PVC軟質、PVA、ABS、PP、PMMAPS等が選択的に用いられ得る。例えばヤング率が比較的高い材料としては、POMやABSが挙げられる。ヤング率が比較的低い材料としては、PPやPTFEが挙げられる。

フック23を構成する材料としても、典型的には上述の樹脂材料で構成される。例えば、フック23の材料としては、ナイロン+PP(ナイロンとPPの合成物)、PC、PE、POM等が望ましい。

以上のように構成された着脱構造100は、例えば図示しない射出成形装置、または3Dプリンタ(造形装置)により形成される。造形装置としては、例えば、特開2012-040757号公報、特開2012-106437号公報、特開2012-240216号公報、特開2013-207060号公報、特開2013-059983号公報等に記載の装置が用いられ得る。

着脱構造100が射出成形法により形成される場合、例えば多色成形法、インモールド成形法等により形成される。これらの成形法により、ベース部40の固定層41および可動層47が成形可能となる。

少なくともベース部40の形成に造形装置が用いられる場合は、特開2012-040757号公報の第8、9の実施形態に係る造形装置を用いることにより、異なる複数種類の樹脂材料を用いて造形が可能となる。

ベース部40と装着部22とが別工程で成形され、後にベース部40の装着部22に対応する表面上に、フック23を有するシート状の装着部が接続されてもよい。その接続方法は、接着剤による接合や超音波接合等が用いられる。

あるいは、ベース部40が射出成形法により形成される一方、上述のフック23を有するシート状の装着部22は造形装置により形成されてもよい。

例えば特開2013-059983号公報による造形装置による造形法を繰り返してシート状造形物の積層することにより、上記フック23を有するシート状の装着部22を形成することができる。

あるいは、造形装置が用いられる場合、例えばベース部40のうち固定層41が光硬化性樹脂により形成され、固定層41に設けられた通路(可動層47が形成されるべき空間)にゴム等の材料が流し込まれて、ゴム製の可動層47が形成されてもよい。

2)着脱構造の動作 以上のように構成された着脱構造100の使用時には、ユーザは、この着脱構造100を表面に持つ図示しない機器、機械、器具、用具(以下、これらを単に「着脱構造を有する物」という。)を、被装着体に押し付ける。これにより、フック23を有する装着部22の面ファスナ構造の機能によって、繊維状の表面を持つ被装着体に、着脱構造100を有する物が装着される。

図3Bに示すように、例えばユーザの指により、ベース部40の表面に平行な方向、またはこれに近い方向に圧縮力が、直接または間接的に加えられる。特に可動層47に圧縮力が加えられる。例えば着脱構造100のサイズによっては、ユーザが指でこの着脱構造100を摘まむようにして圧縮力を加える。圧縮力が加えられると、可動層47のうち主に深層側可動部46が弾性変形を起こし、それに押されるようにして表層側可動部45が動く。そうすると、非装着面24aが、装着部22から進出し、被装着体を押すように作用し、これにより、フック23と被装着体との係合が解除される。

特に、深層側可動部46は、表層側可動部45から、円錐状または放射状に広がるように設けられているので、深層側可動部46で受けた圧縮力、ひいては弾性力が、表層側可動部45へ伝達されやすくなり、表層側可動部45が、図中の上方向に動きやすくなる。その結果、表層側可動部45は、装着部22に対して確実に突出することができる。

ユーザによる圧縮力の付与が解除されると、可動層47の弾性力により元の形状に戻り、非装着面24aは元の位置に戻る(図3A参照)。

装着面22aおよび非装着面24aの面積比、あるいは、フック23の数の密度等を適切に設計することにより、上記の着脱の動作を実現することができる。

3)まとめ 本実施形態に係る着脱構造100では、表層部20が装着部22および非装着部24を有するので、着脱のための表層部20の形状に制限が少なく、または、その形状は制限されない。そしてベース部40では、非装着部24が装着部22に対して進退するように動くので、着脱可能な構造を実現することができる。

本実施形態に係る着脱構造100はフック23を有するので、装着部22で面ファスナの機能を発揮することができ、容易に装着が可能となる。

本実施形態に係る着脱構造100のフック23の先端部23aが、円錐または角錐形状を有しているので、被装着体に刺さりやすく、着脱構造100を被装着体に確実に装着可能となる。

本実施形態に係る着脱構造100の平面視での形状は、例えば図1に示すように矩形であるが、これに限られず、円、楕円等、任意の形状を適用可能である。また、図1のような平面視で、装着部22が多角形に形成され、非装着部24が円や楕円などに形成されてもよいし、または、その逆であってもよい。

また、図3Aで示すような着脱構造100の断面形状も、このような形態に限られず、任意の形状を適用可能である。

2.第2の実施形態

図5は、本技術の第2の実施形態に係る着脱構造を示す模式的な断面図である。これ以降の説明では、図1等に示した実施形態に係る着脱構造100が含む部材や機能等について実質的に同様の要素については同一の符号を付し、その説明を簡略化または省略し、異なる点を中心に説明する。

図5に示す着脱構造200の可動層147は、表層側可動部45と、その表層側可動部45から水平方向に広がるように設けられた深層側可動部48とを有する。深層側可動部48の、表層側可動部45の反対側の位置には、例えば空洞部(あるいは切欠き部)43が設けられている。このような空洞部43がこのような位置に設けられることにより、上述のように、深層側可動部48の弾性力が表層側可動部45へ伝達されやすくなり、表層側可動部45が確実に駆動される。

3.第3の実施形態

図6は、本技術の第3の実施形態に係る着脱構造であって、非装着面24a付近を拡大して模式的に示す断面図である。ベース部140は、その非装着部24における非装着面24aが開口されて形成された、潤滑材料Sを保持する保持部30を有する。保持部30は、1つまたは複数設けられる。保持部30が複数設けられる場合、それら複数の保持部30は多孔部として機能する。

保持部30は、例えば潤滑材料Sの貯溜部32と、この貯溜部32および開口31を連通する管33とを有する。以下に、この保持部30の設計基準を示す。

管33の内径r:使う潤滑材料Sに対して下記の毛細管現象の式(1)を満たすr以下の値が望ましい 貯溜部32の直径(体積等価直径でもよい)R:管33の内径rより大きい値であることが望ましい 管33の長さm:特に限定はない

h =(2Tcosθ)/ρgr ・・・式(1) h:液面の上昇高さ T:表面張力 θ:接触角 ρ:潤滑材料Sの密度 g:重力加速度 r:管の内径

潤滑材料Sとして、シリコーン油、植物油、動物油、グリース全般等の潤滑油が用いられる。

複数の保持部30が設けられる場合、その2次元配列は、マトリクス状、千鳥状、ランダム等、何でもよい。

本実施形態に係る着脱構造がこのような保持部30を有することにより、潤滑材料Sが、非装着部24から、非装着部24と被装着体との間に供給され、非装着部24が滑りやすくなり、装着の解除が容易となる。

4.第4の実施形態

図7A、Bは、第4の実施形態に係る着脱構造を平面視で示す。図7Aに示す例に係る着脱構造300は、図1に示した形態の着脱構造100がマトリクス状に配列されて構成されたものである。すなわち、ハッチングで示す領域が装着部22であり、その装着部22内に白で示す複数の非装着部24の領域が設けられる。非装着部24を支持する可動層47は、ベース部40内で連結して構成されてもよい。

図7Bに示す例に係る着脱構造400は、装着部22と非装着部24とが市松状に配列されて構成される。ハッチングで示す領域(外周の四角形状の枠も含む)は装着部22であり、白で示す領域が非装着部24である。枠の装着部22と、市松状領域の外周部にある装着部22(22b)との境界はなくてもよい。

図7Bに示す着脱構造400は、四角形の装着部22および非装着部24を備えていたが、装着部および非装着部の形状は、三角形、ハニカム形状、その他の多角形等であってもよい。装着部と非装着部の形状が異なっていてもよい。

図7A,Bに示した本実施形態では、非装着部24が均一に散在することにより、フック23と非装着体との係合の解除が容易になる。

5.第5の実施形態

図8は、第5の実施形態に係る着脱構造を平面視で示す。この例では、複数の領域に区画された装着部22のフック23の向き(フック23の先端の向き)が、その領域ごとに異なるように構成されている。この例に係る着脱構造500は、4つの領域で4方向のフック23の向きを持つ。もちろん区画数は4つに限られず、2つ(フックの向きが2方向)でもよいし、5つ以上(フックの向きが5方向以上)であってもよい。あるいは、区画数とフック23の向きの方向の数も同じでなくてもよい。「区画」の境界には図に示すような明確な線は不要である。

このような構成により、フック23の先端の向きを複数有する、多様な着脱構造を実現することができる。

着脱構造を持つ物が、被装着体に装着されて一定の向きで使用される物である場合、当該着脱構造は、一定の向きに形成されたフック23を備えていればよい。

6.着脱構造を有する物の例

着脱構造100を有する物の例として、図示しないが、以下のような物が挙げられる。 それらは、例えば、ライフログカメラ、時計、マイクロフォン、万歩計(登録商標)、携帯電話機、その他の携帯機器、マスク、眼鏡、補聴器、社員証等の身分証明カード等である。

7.他の種々の実施形態

本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。

上記実施形態では、ベース部40に圧縮力を加えることにより非装着部24が突出する着脱構造について説明した。しかし、ベース部に張力を加える、つまり、引っ張ることにより、可動層が弾性変形するような構成も実現可能である。この場合、着脱構造は、可動層は装着部を支持し、固定層は非装着部を支持する構成となる。可動層に張力が加えられることにより、可動層に支持された装着部がベース部の内部側へ退避して、相対的に固定層に支持された非装着部が突出するように、着脱機構が構成される。

あるいは、ベース部に張力が加えられることにより伸長するような材料が、可動層の材料として用いられてもよい。このような材料は、例えば肥大化促進材料(Auxetic Materials)により実現されてもよい。肥大化促進材料としては、例えばミクロレベルで形成された、消波ブロックのような3次元形状を多数集合させた材料がある。

あるいは、可動層47に通電することで可動層47が弾性変形するような材料が当該可動層47に用いられてもよい。このような材料は、例えば圧電素子、バイメタル、導電性高分子等が挙げられる。

表層側可動部と深層側可動部との間に空間が設けられ、その空間にバネ構造が配置されてもよい。すなわち、表層側可動部と深層側可動部との間にバネ構造が配置される。バネ構造は、典型的には、コイルバネであるが、板バネであってもよい。この場合、造形装置は、深層側可動部、バネ構造、および表層側可動部を含む可動層を少なくとも形成することができる。

上記各実施形態に係る着脱構造の装着部22は、複数のフック23を有していたが、これに代えて、粘着層をベース部の表面上に有していてもよい。粘着層は、例えば粘着性ゴム、粘着性樹脂、粘着テープ等で構成される。この場合、この着脱構造が人の肌に直接貼り付けられるといった使用方法に適用されることが好ましい。

例えば、人体に直接、着脱構造を持つ複数の電子機器が装着される場合であって、それら電子機器同士が通信する場合、その通信方式として、無線LAN、Bluetooth(登録商標)、赤外線等の通信方式でもよいが、人体通信でもよい。

上記各実施形態に係る着脱構造のベース部において、可動層と固定層との間に潤滑材料が充填されていてもよい。

以上説明した各形態の特徴部分のうち、少なくとも2つの特徴部分を組み合わせることも可能である。

なお、本技術は以下のような構成もとることができる。(1) 装着部と、非装着部とを有する表層部と、 前記表層部を支持し、前記装着部および前記非装着部のうち一方を他方に対して進退させるように構成されたベース部と を具備する着脱構造。(2) 前記(1)に記載の着脱構造であって、 前記ベース部は、前記ベース部に圧縮力または張力が加えられることにより、前記装着部および前記非装着部を相対的に駆動する 着脱構造。(3) 前記(2)に記載の着脱構造であって、 前記ベース部は、 前記装着部を支持する固定層と、 前記非装着部を支持する可動層と を有する 着脱構造。(4) 前記(2)に記載の着脱構造であって、 前記可動層は、 前記非装着部を支持し、前記固定層に少なくとも両側を挟まれるように構成された第1の可動部と、 前記第1の可動部より深い位置に設けられ、前記第1の可動部に連続するように構成された第2の可動部と を有する 着脱構造。(5) 前記(4)に記載の着脱構造であって、 前記第2の可動部は、前記第1の可動部から広がるように設けられる 着脱構造。(6) 前記(1)から(5)のうちいずれか1項に記載の着脱構造であって、 前記可動層は、前記固定層のヤング率より低いヤング率を有する材料で構成される 着脱構造。(7) 前記(1)から(6)のうちいずれか1項に記載の着脱構造であって、 前記装着部は、複数のフックを有する 着脱構造。(8) 前記(7)に記載の着脱構造であって、 前記複数のフックのうち少なくとも1つの先端は、角錐または円錐形状を有する 着脱構造。(9) 前記(7)または(8)に記載の着脱構造であって、 前記複数のフックの先端の向きが2方向以上となるように構成される 着脱構造。(10) 前記(6)から(9)のういちいずれか1項に記載の着脱構造であって、 前記表層部は、前記非装着部を複数有する 着脱構造。(11) 前記(1)から(9)のうちいずれか1項に記載着脱構造であって、 前記装着部は、前記ベース部の表面が区画された複数の領域と、前記複数の領域に設けられた複数のフックとを有し、 前記フックの先端の向きが、前記領域ごとに異なるように構成される 着脱構造。(12) 前記(1)から(11)のうちいずれか1項に記載の着脱構造であって、 前記ベース部は、 前記非装着部の表面を構成する面と、 前記面が開口されることにより形成され、潤滑材料を保持する保持部を有する 着脱機構。(13) 装着部と、非装着部とを有する表層部と、 前記表層部を支持し、前記装着部および前記非装着部のうち一方を他方に対して進退させるように構成されたベース部と を備えた着脱構造を有する物。

20…表層部 22…装着部 23…フック 23a…先端部 24…非装着部 30…保持部 40、140…ベース部 41…固定層 45…表層側可動部 46、48…深層側可動部 47、147…可動層 48…深層側可動部 100、200、300、400、500…着脱構造