(57)【要約】【課題】電子ビルディングブロックすなわち電子組立ブロックおよび玩具ビルディングセットすなわち玩具組立セットを提供する。【解決手段】電気的コネクタ、電気的モジュール、およびシステムが提供される。一態様では、電気的コネクタが、側面を規定するハウジングと、ハウジングに支持されかつハウジングの側面に近接して係合部分を含む導体とを含む。係合部分は、別の電気的コネクタの別の導体に係合するように適合されている。コネクタはまた、ハウジングの側面に近接し、ハウジングによって支持された磁石と、ハウジングの側面から延出する突出部と、ハウジングの側面に規定されたレセプタクルとを含む。他の態様では、電気的モジュールは、これらの電気的コネクタのうちの少なくとも１つを含む。さらなる態様では、システムが複数のこれらのモジュールを含み、およびモジュールは、選択的に連結可能である。【選択図】図１９
2019181269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の側面と、前記第１の側面に対向する第２の側面と、第１の端部と、前記第１の端部に対向する第２の端部とを有する第１の回路基板；
前記第１の回路基板の前記第１の側面および前記第２の側面の一方に装着された第１のコネクタ；および
前記第１の回路基板の前記第１の端部および前記第２の端部の一方に装着された第２のコネクタ
を含む装置であって、
前記第１のコネクタは、第２の回路基板に結合されたコネクタ上の導体に係合するように構成された少なくとも１つの導体を含み、前記第２のコネクタは、第３の回路基板に結合されたコネクタ上の導体に係合するように構成された少なくとも１つの導体を含む、装置。
【請求項２】
前記第１のコネクタが、実装基板に規定された複数の開口部の第１の開口部に受け入れられるように構成された第１の取付部材と、前記実装基板に規定された複数の開口部の第２の開口部に受け入れられるように構成された第２の取付部材とを含み、前記第２のコネクタが、前記実装基板に規定された前記複数の開口部の第３の開口部に受け入れられるように構成された第１の取付部材と、前記実装基板に規定された前記複数の開口部の第４の開口部に受け入れられるように構成された第２の取付部材とを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
複数の開口部を規定する第１の側面と、複数の突出部を含む第２の側面とを有する実装基板
をさらに含み、
前記第１のコネクタおよび前記第２のコネクタは、前記実装基板の前記第１の側面に取り外し可能に結合されるようにそれぞれ構成され、
前記実装基板の前記第２の側面は、ＬＥＧＯ（登録商標）ビルディングブロックシステムに取り外し可能に結合されるように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１のコネクタが第１の高さを有し、および実装基板に規定された異なる開口部に受け入れられるようにそれぞれ構成された第１の取付部材および第２の取付部材を含み、前記装置が、
前記第１の取付部材の底面に結合されるように構成された第１のアダプター；および
前記第２の取付部材の底面に結合されるように構成された第２のアダプター、
をさらに含み、
前記第１のアダプターおよび前記第２のアダプターが前記第１のコネクタに結合されるとき、前記第１のコネクタが第２の高さを有し、前記第２の高さは前記第１の高さよりも高い、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記回路基板は第１の回路基板であり、前記第２のコネクタは第１の取付部材および第２の取付部材を含み、前記装置は、
第２の回路基板；および
前記第２の回路基板の端部に装着されたコネクタであって、第１の取付部材および第２の取付部材を含む、コネクタ
をさらに含み、
前記第２のコネクタの前記第１の取付部材は、実装基板に規定された複数の開口部の第１の開口部に受け入れられるように構成され、および前記第２の電気的コネクタの前記第２の取付部材は、前記複数の開口部の第２の開口部に受け入れられるように構成されて、前記第１の回路基板を前記実装基板に取り外し可能に結合し、
前記第２の回路基板に装着された前記コネクタの前記第１の取付部材は、前記第１の開口部に受け入れられるように構成され、および前記第２の回路基板に装着された前記コネクタの前記第２の取付部材は、前記第２の開口部に受け入れられるように構成されて、前記第２の回路基板を前記実装基板に取り外し可能に結合する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記第１のコネクタの前記少なくとも１つの導体が、前記第２の回路基板の前記コネクタ上の前記第１の導体に係合するように構成された係合部分と、前記係合部分とモノリシックに形成された結合部分とを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
第１の回路基板；
前記第１の回路基板に装着された第１のコネクタであって、側面を有する第１のコネクタ；
第２の回路基板；および
前記第２の回路基板に装着された第２のコネクタであって、前記第２のコネクタは側面を有し、前記第２のコネクタは、前記第１のコネクタに取り外し可能に結合されるように構成され、前記第１のコネクタの前記側面および前記第２のコネクタの前記側面が実質的に同じ平面で位置合わせされる、第２のコネクタ
を含む装置。
【請求項８】
前記第１のコネクタが前記第２のコネクタに取り外し可能に結合されるとき、前記第１のコネクタが、少なくとも１つの導体を含む前面を有し、前記導体が、前記第２のコネクタの前面にある導体に係合するように構成されている、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第１のコネクタおよび前記第２のコネクタがそれぞれ、垂直方向に延在する第１の細長い部分と、水平方向に延在する第２の細長い部分とを含む前面を有し、前記第１のコネクタが前記第２のコネクタに結合されると、前記第１のコネクタの前記第１の細長い部分は、前記第２のコネクタの前記第１の細長い部分に接触するように構成され、前記第１のコネクタの前記第２の細長い部分は、前記第２のコネクタの前記第２の細長い部分に接触するように構成されている、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
複数の開口部を規定する第１の側面と、複数の突出部を含む第２の側面とを有する実装基板
をさらに含み、
前記第１のコネクタおよび前記第２のコネクタは、前記実装基板の前記第１の側面に取り外し可能に結合されるようにそれぞれ構成され、
前記実装基板の前記第２の側面は、ＬＥＧＯ（登録商標）ビルディングブロックシステムに取り外し可能に結合されるように構成されている、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１のコネクタが、実装基板に規定された複数の開口部の第１の開口部に受け入れられるように構成された第１の取付部材と、前記実装基板に規定された前記複数の開口部の第２の開口部に受け入れられるように構成されて、前記第１の回路基板を前記実装基板に取り外し可能に結合する第２の取付部材とを含み、
前記第２のコネクタが、前記実装基板の前記第１の開口部に受け入れられるように構成された第１の取付部材と、前記実装基板の前記第２の開口部に受け入れられるように構成されて、前記第２の回路基板を前記実装基板に取り外し可能に結合する第２の取付部材とを含む、請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１のコネクタが、第１の高さを有し、および実装基板に規定された異なる開口部に受け入れられるようにそれぞれ構成された第１の取付部材および第２の取付部材を含み、前記装置が、
前記第１の取付部材の底面に結合されるように構成された第１のアダプター；および
前記第２の取付部材の底面に結合されるように構成された第２のアダプター
をさらに含み、
前記第１のアダプターおよび前記第２のアダプターが前記第１のコネクタに結合されるとき、前記第１のコネクタが第２の高さを有し、前記第２の高さは前記第１の高さよりも高い、請求項７に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１のコネクタが、支持部材に規定された第１の開口部に受け入れられるように構成された第１の取付部材と、前記支持部材に規定された第２の開口部に受け入れられるように構成された第２の取付部材とを含み、
前記第２のコネクタが、前記支持部材の前記第１の開口部に受け入れられるように構成された第１の取付部材と、前記支持部材の前記第２の開口部に受け入れられるように構成された第２の取付部材とを含み、前記支持部材が、前記第２のコネクタに結合された前記第１のコネクタを維持するように構成されている、請求項７に記載の装置。
【請求項１４】
第１の端部および第２の端部を有する回路基板；
前記回路基板の前記第１の端部に結合された第１のコネクタであって、前記第１のコネクタは、第１の取付部材および第２の取付部材を有し、前記第１の取付部材は、実装基板に規定された第１の開口部に受け入れられるように構成され、前記第２の取付部材は、前記実装基板に規定された第２の開口部に受け入れられるように構成され、前記実装基板は、前記実装基板の長さおよび幅に沿って複数の開口部を規定し、前記複数の開口部は前記第１の開口部および前記第２の開口部を含む、第１のコネクタ；および
前記回路基板の前記第２の端部に結合された第２のコネクタであって、前記第２のコネクタは、前記複数の開口部の第３の開口部に受け入れられるように構成された第３の取付部材と、前記複数の開口部の第４の開口部に受け入れられるように構成された第４の取付部材とを含む、第２のコネクタ
を含む装置であって、
前記回路基板、前記第１のコネクタおよび前記第２のコネクタが、合計長を有し、および前記実装基板にまとめて取り外し可能に結合されるように構成されて、（１）前記第１の取付部材および前記第２の取付部材がそれぞれ、前記実装基板の第１の位置に規定された前記第１の開口部および前記第２の開口部のそれぞれに受け入れられ、および（２）前記第３の取付部材および前記第４の取付部材がそれぞれ、前記実装基板の第２の位置に規定された前記第３の開口部および前記第４の開口部のそれぞれに受け入れられるようにし、前記第１の位置と前記第２の位置との間の距離は、前記回路基板、前記第１のコネクタおよび前記第２のコネクタの前記合計長に実質的に一致する、装置。
【請求項１５】
頂面および底面を含む前記実装基板であって、前記頂面が前記複数の開口部を規定し、前記底面が、ＬＥＧＯ（登録商標）ビルディングブロックシステムに結合されるように構成された複数の突出部を規定する、前記実装基板
をさらに含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記回路基板が第１の回路基板であり、前記装置が、
第２の回路基板；および
前記実装基板の前記第１の開口部に受け入れられるように構成された第１の取付部材と、前記実装基板の前記第２の開口部に受け入れられるように構成され、前記第２の回路基板を前記実装基板に取り外し可能に結合する第２の取付部材とを含む、前記第２の回路基板に結合されたコネクタ
をさらに含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記第１のコネクタが、少なくとも１つの導体を含む前面を有し、前記導体は、第２の回路基板に結合されたコネクタの前面にある導体に係合するように構成されている、請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１のコネクタが第１の高さを有し、前記装置が、
前記第１の取付部材の底面に結合されるように構成された第１のアダプター；および
前記第２の取付部材の底面に結合されるように構成された第２のアダプター
をさらに含み、
前記第１のアダプターおよび前記第２のアダプターが前記第１のコネクタに結合されるとき、前記第１のコネクタが第２の高さを有し、前記第２の高さは前記第１の高さよりも高い、請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
前記第１のコネクタおよび前記第２のコネクタがそれぞれ第１のハウジング部分を含み、前記第１のハウジング部分は第２のハウジング部分に超音波で結合される、請求項１４に記載の装置。
【請求項２０】
第１の回路基板；
前記第１の回路基板に装着された第１のコネクタ；および
前記第１の回路基板に装着された第２のコネクタ
を含む装置であって、
前記第１のコネクタは少なくとも１つの導体を含み、前記導体は、第２の回路基板に結合されたコネクタにある導体に係合するように構成され、
前記第１のコネクタは、実装基板に規定された複数の開口部の第１の開口部に受け入れられるように構成された第１の取付部材と、前記実装基板に規定された複数の開口部の第２の開口部に受け入れられるように構成された第２の取付部材とを含み、前記第２のコネクタは、前記実装基板に規定された前記複数の開口部の第３の開口部に受け入れられるように構成された第１の取付部材と、前記実装基板に規定された前記複数の開口部の第４の開口部に受け入れられるように構成された第２の取付部材とを含む、装置。
【請求項２１】
前記第２のコネクタが導体を含み、前記導体は、第３の回路基板に結合されたコネクタ上の導体に係合するように構成されている、請求項２０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
関連出願
[0001]本出願は、２０１２年１１月１９日出願の米国仮特許出願第６１／７２８，１０３号（「Modular Electronic Building Systems with Magnetic Interconnections and Methods of Using the Same」）の優先権および利益を主張し、および２０１１年８月２６日出願の米国仮特許出願第６１／５２７，８６０号の優先権を主張する２０１２年８月２４日出願の米国特許出願第１３／５９３，８９１号（「Modular Electronic Building Systems with Magnetic Interconnections and Methods of Using the Same」）の一部継続出願である。これら開示それぞれの全体を、本願明細書に援用する。
【０００２】
発明の分野
[0002]本発明はエレクトロニクスの分野に関し、より詳細には、電子ビルディングブロックすなわち電子組立ブロックおよび玩具ビルディングセットすなわち玩具組立セットに関する。
【背景技術】
【０００３】
背景
[0003]現在、人々は、一日の多くの時間をハイテク機器と共に過ごしているが、ほとんどの人は、それらの仕組み、または自身でそれらを作製する方法を知らない。これらのデバイスの双方向性にもかかわらず、人々は、受動的に消費するにすぎない。さらに、エレクトロニクスで遊ぶ、エレクトロニクスを作り出す、またはエレクトロニクスをプロジェクト、玩具および製品に組み込むことは、恐れを伴い、時間がかかり、専門的なスキル、ならびに特殊なハードウェア／ソフトウェアプラットフォームを必要とする。人々は、電子物品を間違って接続すること、または感電死することを恐れている。これは、光、音、ボタンおよび他の電子的構成要素を備える物品の組み立てすなわちビルディングを非常に困難にし、かつ子供、若い学生、設計者、非エンジニア、および必要な経験を欠いた他の人に対しては組み立てを禁止している。しかし、小型化技術を進歩させるために、エレクトロニクスは、コスト効率的に、非熟練者に、より利用しやすくなる必要がある。
【０００４】
[0004]それゆえ、依然として複雑な相互依存システムを作り出すことができる、単純で、使いやすく、利用しやすい電子ビルディングブロックプラットフォームを作る機会を与えるおよびその必要性があることは明らかである。そのようなプラットフォームは、学習性を高め、２１世紀の実験を可能にし、かつ革新を促進する。また、創造的プロセスにおいて追加的な材料のように機能し、かつ子供および大人が、システムまたはその部分を、紙、厚紙およびネジなどの他の伝統的な材料と組み合わせて、組み込むことができるようにするシステムが必要とされている。
【０００５】
[0005]以下の参照文献は背景情報を提供し、かつそれら全体を参照することにより本書に援用する：Ayah Bdeir,(2009), Electronics as material: littleBits, In Proceedings of the 3rd International Conference on Tangible and Embedded Interaction(TEI ‘09), ACM, New York, NY, USA, 397-400, DOI=10.1145/1517664.1517743, http://doi.acm.org/10.1145/1517664.1517743;およびAyah Bdeir and Ted Ullrich,(2010), Electronics as material: littleBits, In Proceedings of the fifth international conference on Tangible, embedded, and embodied interaction(TEI ‘11), ACM, New York, NY, USA, 341-344, DOI=10.1145/1935701.1935781, http://doi.acm.org/10.1145/1935701.1935781。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
概要
[0006]一部の例示的な態様では、専門知識を必要とせずにプログラミングの論理および回路組立を教える電子教育玩具またはビルディングシステムが提供される。モジュラーブロックビルディングシステムは、小さな磁石で相互接続された組立済みのプリント回路基板（ＰＣＢ:printed circuit board）からなる。各ブロックは、１つ以上の別個の機能（例えば、ＬＥＤ、押しボタン、閾値による光センサーなど）を果たし、およびブロックを組み合わせて、より大きな回路を作ることができる。いくつかのブロックは、例えば機械的な力、接触、近接、無線周波数信号、環境条件などの外部的事象に応答する。他のブロックは、例えばシンセサイザー、発振器など、前もってプログラムされる。さらに他のブロックは、ワイヤーブロックのように単に電流を通過させる。さらに他のブロックは、電源ブロック／モジュールなど、電流をもたらす。
【０００７】
[0007]一部の態様では、システムは、多くの異なるモジュール間相互作用方法を有する複数のモジュールを含む。モジュール自体ではなく、モジュール間の相互作用は、創造的なプラットフォームのビルディングブロックを形成し得る。従来の電子キットでは、電子的構成要素は、操作の中心であり得る：抵抗器、コンデンサ、バッテリーなど。それらのキットにおいてモジュールを操作することによって、子供は、どのように電気が流れるか、どのように回路を設計するか、またはどのように構成要素を特定するかを学ぶ。しかしながら、この知識は、アプリケーション特有であり、および単一の回路のみを特徴としている。例えばｉＰｏｄ（商標）のタッチセンサー式ホイールの仕組み、または常夜灯の仕組み、またはセル方式携帯電話がどのように振動するか、または電話がどのように回転を検出し、その回転に応答して自動的にスクリーン上の像を回転させるのか、または双方向性を有するその人自身の物品をどのように作るのかには、ほとんどまたは全く関係しない。私たちの社会は、ますます複雑化する電子デバイス（例えば、ＤＶＤプレーヤー、ＭＰ３プレーヤー、セル方式携帯電話、煙探知機など）に夢中になっているが、現在市場にある教材は、電気をつけることができるようにするまたは電流の流れを見ることができるようにするなどの、エレクトロニクスおよび電気のごく基本的なことしか教えない。平均的な米国人に教えられているものと、その米国人によって使用および消費されているものとの間の差は広がっている。これはまた、ほとんどの電子キットおよび玩具の寿命が非常に短いことの理由であり、これらのキットおよび玩具は、使用者の日常生活に関係がない。今まで、高度なエレクトロニクスに関わる多くの複雑なことをプログラムしたりまたは学んだりする必要がなく、カスタム設計された対話行為によって、子供または大人が自分たち自身の対話型物品を作りあげることができる可能性はなかった。本モジュラーシステムを用いて、人々は、直観的に対話形式で、かつ具体的な方法でプログラムできる。
【０００８】
[0008]本明細書の説明および図面は、本発明の１つ以上の例示的な実施形態の説明のためのものであるが、これらに限定または制限されるとみなされるべきではない。そのようなものとして、本発明の趣旨および範囲から逸脱しない、いくつもの修正例がある。以下の文章では、単語ブロックおよびモジュールは、モジュラー回路基板を示すために、同じ意味で使用され得る。
【０００９】
[0009]モジュールは、それらの機能に対応するカテゴリーに分割され得る。カテゴリーの例は、限定されるものではないが：電源モジュール、入力モジュール、出力モジュール、ワイヤーモジュールなどを含む。電源モジュールは、例えば、バッテリー、電源アダプター、または他の電源から電流を取り、かつその電流を、システムの他の構成要素に供給する電流に変換する。モジュールの任意のワーキング構成では、少なくとも１つの電源モジュールがあり得る。入力モジュールは、限定されるものではないが：ボタン、スイッチ、センサー、論理ブロックなどを含む。出力モジュールは、限定されるものではないが：ＬＥＤ、ディスプレイ、音声モジュールなどを含む。ワイヤーモジュールは、特定の機能を果たさないが、ワイヤーの延長部、構成変更器、および場合によっては論理および状態モジュールとしての役目を果たす。
【００１０】
[0010]例示的な一実施形態では、スタンドアロンブロックが提供され、このスタンドアロンブロックは、ほとんどまたは全くエレクトロニクスまたはプログラミングの経験のない使用者が、基本的なおよび複雑なセンサー、およびインターラクション・ベースのアナログおよびデジタル回路を構成できるようにし得る。
【００１１】
[0011]別の例示的な実施形態では、システムの一般的な電気的動作は以下の通りである。全てのモジュールは、標準インターフェースを含み、かつ接続時に自動的に通信し得る。各モジュールは３本の電気線路を含み、およびそのような電気線路は、全てのモジュール間でおよびそれらの至るところで相互接続される。これらの電気線路は、電源、信号およびアース用のラインを含む。電源モジュールにおいて、電源ラインおよび信号ラインは５ボルトであり、システムは低電力であり、および電源ラインおよびアースラインは、全てのモジュールで共有とされる。他の例示的な実施形態では、電源は、５ボルト以外、例えば、３Ｖ、９Ｖ、１２Ｖ、１５Ｖの交流電流（ＡＣ:alternating current）などとしてもよい。入力モジュールは、入力制御信号ラインに接続され、およびモジュールの機能に従ってそれを操作し、および修正された信号電圧を出力する。電源モジュールに接続された圧力センサーの場合、例えば、センサーモジュールは、５ボルトを信号ラインにし、およびセンサーに加えられた圧力の量すなわち大きさに依存して０〜５ボルトの電圧を出力する。出力モジュールは、電圧を光、音、ディスプレイまたは他の形態で「視覚化」することによって、信号ラインに応答する。
【００１２】
[0012]全てのモジュールは、組立済みであるか、予め工作すなわちエンジニアリング（pre-engineered）されており、および構成要素を簡単に使用できるようにするために必要な論理および回路を含む。例えば、ＬＥＤモジュールは、その定格電流に対応する抵抗器、回路の残りの部分に対するバッファとしての演算増幅器（ＯｐＡｍｐ:Operation Amplifier）を含み、およびコイン電池バッテリーモジュールは放電保護回路を組み込む。一部の例示的な実施形態では、システムは、エレクトロニクスの予備知識を必要とせず、およびハードウェアまたはソフトウェアプラットフォームを全く必要としない。他の例示的な実施形態では、システムは、ハードウェアおよび／またはソフトウェアプラットフォームを含んでもよい。また、一部の例示的な実施形態では、モジュールはプログラムされる必要がなく、およびそれらを制御する中心回路を必要としないため、システムはスタンドアロンであり、およびコンピュータまたはハブを必要としない。しかしながら、例示的な一実施形態によれば、システムは、コンピュータ、ハブ、記憶装置などのデバイスに、または例えばセルラー電話、スマートフォンなどのパーソナル電子モバイルデバイスに接続されて、追加的な機能性を生み出し得るか、またはデバイスから情報を取り出すかまたは電力を回収し得る。
【００１３】
[0013]一部の態様では、モジュールは、次から次へと連結しかつカスケード接続するように設計される。モジュールは、電気接続性を保証する磁気コネクタを含み、かつＰＣＢ上で組み立てられて装着され得る。磁気コネクタは、雄型形態および雌型形態としてもよく、および一部の例では、磁石の北磁極面および南磁極面に対応してもよい。標準ブロックに関し、各ブロックは、標準ブロックに２つの磁気コネクタが装着され、そのコネクタの一方は１つまたは複数の磁石の北磁極面を外側に向け、および他方は１つまたは複数の磁石の南磁極面を外側に向けるようにし得る。１つのモジュールの磁気コネクタの南磁極側は、次段のモジュールの磁気コネクタの北磁極側に接続する。これにより、適切な接続および適切な極性を保証する。反発する極性は、磁石が不適切に接続されないようにして、モジュールの正しい接続を容易にする。
【００１４】
[0014]別の例示的な実施形態では、磁気コネクタは、２つの磁石と、射出成形されたプラスチック本体に埋め込まれた３つの導体とを含む。２つの磁石は、分極およびロッキング要素の役目を果たす一方、導体は、雄型コネクタと雌型コネクタをかみ合わせることによって、１つの回路基板から次の回路基板まで信号を送る。コネクタの雄型バージョンでは、３つの導体はスプリングプローブである。コネクタの雌型バージョンでは、導体は、スプリングプローブかまたは小型の金属板のいずれかである。どちらにしても、スプリングプローブまたは金属板は、雄型コネクタのスプリングプローブに接触し、および電気信号を回路基板に伝達する。磁気コネクタはまた、雄型および雌型の相補的な構成要素の形態のプラスチックケースの一部としてのインターロッキングシステムを特徴とする。一例では、１つのブロックに雄型突起が含まれ、および第２のブロックに雌型窪みが含まれる。突起および窪みは協働して、ブロックが互いに対して摺動しないようにする。別の例では、雄型突起および雌型窪みは各ブロックに含まれ、およびインターフェースするブロック上の雄型突起および雌型窪みが協働して、ブロックが互いに対して摺動しないようにする。
【００１５】
[0015]例示的な一実施形態によれば、磁気コネクタはまた、プラスチックケースの一部としてのインターロッキングシステムを特徴とし、モジュールが互いに対して左右に摺動しないようにし、およびモジュールが正しい向きで組み立てられることを保証するようにする（すなわち、逆向きに接続しないようにする）。左右の運動を阻止するために、コネクタは、雄型または雌型の側面上に突起を含むことができ、これは、対応する雌型または雄型の側面にある窪みに対応する。モジュールが接続されたら、突起は窪みに入り、およびモジュールは十分に一緒にロックされ、左右の運動が阻止される。別の実施形態では、コネクタはタブ付き特徴を含み、左右の運動を阻止し得る。例えば、図１２に示すように、回路基板に最も近いコネクタの部分（「ベース」）は、コネクタから横方向に突出する丸みを帯びたタブ、およびタブに隣接する丸みを帯びた窪みの双方を含む。対応するコネクタは、丸みを帯びたタブおよび窪みを含み、それらは、２つのコネクタが結合されると、第１のコネクタの丸みを帯びたタブが、第２のコネクタの丸みを帯びた突起に挿入され、かつ第２のコネクタの丸みを帯びたタブが、第１のコネクタの丸みを帯びた突起に挿入され、それにより、２つのコネクタを一緒にロックして、左右の運動を防止するような構成にある。逆向きの接続を防止するために、コネクタは１つ以上の突起を含み得る。例えば、図１２に示すように、回路基板から最も遠いコネクタの部分（「頂部」）は、一連の水平な突起を含む。２つのモジュールは、使用者によって結合されると、２つのモジュール上の水平な突起が適切に位置合わせする。さらに、図１２に示すように、コネクタの底部の丸みを帯びたタブゆえに、例えば、第２のコネクタが逆向きに結合された場合、第２のコネクタの水平な突起は、第１のコネクタの丸みを帯びたタブに当たり、および２つのコネクタが適切に結合しないようにする。
【００１６】
[0016]前述の例示的なコネクタに加えて、コネクタに対し、多くの修正例が可能であり、修正例は、限定されるものではないが、ケース、使用される導体のタイプ、導体の数、ならびに磁石が導体の機能を果たすかどうか、磁石の数、磁石の形状、磁石の極性、コネクタがブロックの回路基板に結合する方法などを含む。
【００１７】
[0017]創造性を抑制するのではなく、システムが表現豊かにされかつ拡張されるようにするために、利用可能なモジュール数は多数である必要がある。概して、プロトタイピングプロセスにおいて数個のねじおよびボルトのみを有することは、あまり役に立たず、あるいは、禁止的でもあり得る。本発明は、相互接続および電圧標準による新しいモジュールを追加できるようにする。例えば、１組１００個のモジュールから始めて、システムの機能性を拡張するために、本システムに適合しかつそれと協働する数百または数千の追加的なモジュールを想像および設計できる。例えば、電気皮膚センサー、ヒ素検出器、マイクロコントローラーモジュールなどのモジュールを、ならびに他の電子ブロックビルディングシステムおよびインターフェースへのアダプターボードを、潜在的に組み立てることができる。
【００１８】
[0018]少なくとも例示的な一実施形態は、物理的な相互作用によってプログラムされた複雑な動作を可能にするために設計された。このセットは、プログラミングの概念を初心者に紹介する論理および状態モジュールを特徴とする。そのようなモジュールの例は、ＡＮＤ、ＯＲおよびＮＯＴブロック、ならびに閾値ブロックである。これらは、使用者が、プログラミング言語を学んだり、コンピュータでコードを書いたり、またはマイクロコントローラー回路をプログラムしたりする必要がなく、使用者が設計したシステムの、ある動作をプログラムできるようにする。ここでは、プログラミングは、決定木を作るために論理モジュールを使用して行われる。また、モジュールは、動作モードを選択できるようにするスイッチ、ノブおよびボタンなどの制御手段を特徴とする。ブレンダーが、そのモータの特定の速度にそれぞれ対応し得るような３つのボタンを有しているように、本発明の一部のモジュールは、モードの選択またはそれらの動作の調整を考慮に入れている。例えば、近接センサーブロックは、モードスイッチおよび電位差計を含み得る。埋め込まれた電位差計を操作することによって、閾値レベルを設定して、入力電圧レベルがそれを超えると、モジュールが高い出力となると決定することができる。また、スイッチをフリップすることによって、モジュールが、ノーマリ・ハイからノーマリ・ローへと言変えることができ、基本的に、その所望の閾値に対する応答を反転させることができる。
【００１９】
[0019]全てのブロックは、空間的制約を考慮して設計され、かつブロックを簡単に、例えば、厚紙、プラスチック、パイプクリーナなどの他の材料と一体化できることが可能な最小サイズに保たれ得る。ブロックは、それらの外観ならびにサイズが使いやすく、およびそれらブロックと遊ぶおよびプロトタイピングすることが、目標に関わらず、子供も大人も同様に引き付けるようにする。
【００２０】
[0020]モジュールは、個々のブロックとしてまたはセットとして提供され得る。これらは、標準ブロック構成要素から、センサーセット、機械的なセット、生物学セット、音声セットなどの特別なセットまでの範囲とし得る。また、使用者は、ライブラリを拡張するために、使用者自身のモジュールまたはセットを設計しかつ組み立てることができる。
【００２１】
[0021]一部の態様では、電気的コネクタが提供され、かつ側面を規定するハウジングと、ハウジングによって支持されかつハウジングの側面の近くに係合部分を含む導体であって、係合部分は、別の電気的コネクタの別の導体に係合するように適合された導体と、ハウジングの側面の近くでハウジングに支持された磁石と、ハウジングの側面から延出する突出部と、ハウジングの側面に規定されたレセプタクルとを含む。
【００２２】
[0022]他の態様では、電気的モジュールが提供され、かつ回路基板および電気的コネクタを含む。電気的コネクタは、側面を規定するハウジングと、ハウジングによって支持されかつ結合部分および係合部分を含む導体であって、結合部分は、回路基板と係合および電気的に通信するように適合され、および係合部分は、ハウジングの側面の近くにある、導体と、ハウジングの側面の近くでハウジングによって支持される磁石と、ハウジングの側面から延出する突出部と、ハウジングの側面に規定されたレセプタクルとを含む。
【００２３】
[0023]さらなる態様では、システムが提供され、かつ１つの電気的モジュールから別の電気的モジュールまで電流を伝えるために選択的に連結可能な複数の電気的モジュールを含み、各モジュールは、それに関連付けられた少なくとも１つの機能性を有し、かつ電気的モジュールの別のものの電気的コネクタに結合するように適合された電気的コネクタを含み、電気的コネクタは連結され、複数の電気的モジュールの少なくとも１つの機能性は、複数の電気的モジュールの少なくとも別のものに依存する。
【００２４】
[0024]さらに他の態様では、システムが提供され、かつ互いに選択的に結合されるように適合された複数の電気的モジュールを含み、複数の電気的モジュールは、少なくとも第１の電気的モジュールおよび第２の電気的モジュールを含み、第１の電気的モジュールは、第１の回路基板、および第１のハウジングと、第１のハウジングによって支持されかつ第１の結合部分および第１の係合部分を含む第１の導体であって、第１の結合部分は、第１の回路基板と係合しかつ電気的に通信するように適合される、第１の導体と、第１のハウジングによって支持された第１の磁石と、第１のハウジングから延出する第１の突出部と、第１のハウジングに規定される第１のレセプタクルとを含む第１の電気的コネクタを含む。第２の電気的モジュールは、第２の回路基板、および第２のハウジングと、第２のハウジングによって支持されかつ第２の結合部分および第２の係合部分を含む第２の導体であって、第２の結合部分は、第２の回路基板と係合しかつ電気的に通信するように適合される、第２の導体と、第２のハウジングによって支持された第２の磁石と、第２のハウジングから延出する第２の突出部と、第２のハウジングに規定された第２のレセプタクルとを含む第２の電気的コネクタを含み、第１の電気的モジュールが第２の電気的モジュールに結合されると、第１の磁石は、第２の磁石に磁気的に結合され、第１の係合部分は第２の係合部分に係合し、第１の突出部は、第２のレセプタクル内に少なくとも部分的に位置決めされ、および第２の突出部は、第１のレセプタクル内に少なくとも部分的に位置決めされる。
【００２５】
[0025]本発明は、様々な修正構成および代替構成が可能であり、それらのいくつかを下記の図面で詳細に示す。しかしながら、本発明を特定の実施形態または形態に限定することは意図せず、むしろ、本発明は、その範囲の一部として、変更、追加および修正を網羅することが明らかである。詳細な説明および図面を検討することから、本発明の独立した特徴および独立した利点は、当業者に明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】システムの例示的なモジュールの上面図である。
【図２】図１に示すモジュールの側面図である。
【図３】１組３個のモジュールの、３個のモジュールを接続する前の上面図である。
【図４】図３に示す３個のモジュールの接続後の上面図であり、モジュールの磁気コネクタを使用してモジュールを一緒に接続する方法を示す。
【図５】モジュールの磁気コネクタの例示的な実施形態の斜視図である。
【図６】図５に示す磁気コネクタの上面図である。
【図７】４個のモジュールの例示的な構成である。
【図８】制御手段を特徴とするシステムの例示的なモジュールの上面図である。
【図９】制御手段による物理的プログラミングを示す、１つのモジュールを含む、システムの例示的な３個のモジュールの組の斜視図である。
【図１０】複数の例示的なモジュール、およびモジュールを装着するための例示的な実装基板を含む、例示的なパッケージキットの斜視図である。
【図１１】システムの例示的なワイヤーモジュールの斜視図である。
【図１２】システムの例示的な出力モジュールの斜視的な上面図である。
【図１３】システムの別の例示的な出力モジュールの斜視的な上面図である。
【図１４】システムの例示的な入力モジュールの斜視的な上面図である。
【図１５】システムの別の例示的な入力モジュールの斜視的な上面図である。
【図１６】システムの例示的な電源入力モジュールの斜視的な上面図である。
【図１７】システムの例示的なマルチモジュールキットの斜視的な上面図である。
【図１８】例示的なシステムの他の例示的なモジュールおよび別の例示的な実装基板の斜視的な上面図であり、各モジュールは、モジュールを連結するための別の例示的なコネクタの少なくとも１つを含む。
【図１９】図１８に示す２つの連結されたモジュールの斜視的な底面図である。
【図２０】図１８に示すモジュールの１つの上面分解図である。
【図２１】図１８に示すコネクタの１つの上面分解図である。
【図２２】連結された２つの例示的なモジュール、およびコネクタの２つに結合された例示的な支持部材の斜視的な底面図である。
【図２３】図２２に示す支持部材の斜視的な上面図である。
【図２４】玩具ビルディングブロックの例示的な構成に結合された例示的な実装基板の斜視的な上面図である。
【図２５】図２４に示す実装基板および例示的な玩具ビルディングブロックの斜視的な底面図である。
【図２６Ａ−２６Ｄ】それぞれ、モジュールの異なる実施形態の上面図の概略図である。
【図２７Ａ−２７Ｂ】それぞれ、モジュールの異なる実施形態の上面図の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
[0053]本発明のいずれかの独立した特徴および実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その適用が、以下の説明に明記されたまたは図面に示された構成要素の構造および配置構成の詳細に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態が可能であり、および様々な方法で実践または実施できる。また、本明細書で使用される用語および専門用語は、説明のためのものであり、限定とみなされるべきではないことが理解される。例えば、「頂部」、「底部」、「上」、「下」、「前」、「後」などの方向を示す用語は、限定を意図するものではなく、および本明細書の図示の例示的な実施形態を説明するために使用される。
【００２８】
詳細な説明
[0054]例示的な電子ビルディングシステムすなわち電子組立システム３０が提供される。電子ビルディングシステム３０は、予め設計された構成要素およびモジュール３４と一緒に使用するためだけでなく、使用者が、デザインスタジオまたは家において、それらのモジュール３４を他の伝統的なプロトタイピングおよびプレイイングアイテムと組み合わせることができるようにするためのものである。そのような材料は、例えば、紙、厚紙、木、接着剤、パイプクリーナ、フォームなどを含んでもよく、それにより、個人がエレクトロニクスのような材料を創造的プロセスにおいて取り扱うようにすることを促す。
【００２９】
[0055]一部の例示的な実施形態では、システム３０は、少なくとも４つの異なるタイプのモジュール３４：電源；入力；出力；およびワイヤーを含み得るが；より多くのタイプのモジュール３４が可能である。電源モジュール３４は、システム３０に電気を供給する。入力モジュール３４は、データまたはそれらの周囲を解釈し、その入力をシステム３０に提供する。出力モジュール３４は、システム３０への１つまたは複数の入力に基づいて、それらの周囲に対し視覚的、物理的、または可聴式の変更を行う。ワイヤーモジュール３４は、システム３０のモジュール３４間での電力および通信のやり取りのルートを決める。
【００３０】
[0056]例示的な一実施形態によれば、第１のモジュール３４が第２のモジュール３４に接続されるとき、電源信号が第１のモジュール３４から第２のモジュール３４へ伝達される。従って、第２のモジュール３４は、完全に第１のモジュール３４によって動かされている。ボタンモジュール３４、センサーモジュール３４、または他のモジュール３４が第１のモジュール３４と第２のモジュール３４との間のどこかに配置される場合、電流は、ボタンモジュール３４またはセンサーモジュール３４の作用の影響を受け得る。例えば、電流は、ボタンモジュール３４のボタンが押されない限り、またはセンサーモジュール３４のセンサーが作動されない限り、第１のモジュール３４から第２のモジュール３４まで通過しないこともある（または、代替的には、連続的に通過することもある）。同様に、センサーモジュール３４が部分的にのみ作動される場合、部分的な電流のみが第１のモジュール３４から第２のモジュール３４へ伝達される。
【００３１】
[0057]各カテゴリーには、多くの異なるタイプのモジュール３４が可能であり、これらモジュールは、以下を含むがそれらに限定されない：（ｉ）電源モジュール：壁面電源モジュール、バッテリー電源モジュール、ソーラー電源モジュール、放電保護回路；（ｉｉ）入力モジュール：パルスモジュール、圧力センサーモジュール、近接モジュール、入力記録モジュール、電位差計モジュール、ボタンモジュール、温度モジュール、加速度計モジュール、メモリモジュール、タイマーモジュール；（ｉｉｉ）出力モジュール：作動モジュール、振動モータモジュール、ファンモジュール、ＲＧＢ  ＬＥＤモジュール、ＬＥＤモジュール、棒グラフモジュール、スピーカーモジュール；および（ｉｖ）ワイヤーモジュール：様々な長さのワイヤーモジュール、延長モジュール、スプリッターモジュール、およびエレクトロルミネセントワイヤーモジュール。任意の公知のタイプの回路または電子的構成要素または構成要素の組み合わせを使用してモジュール３４を作製してもよく、それゆえ、そのような構成要素を使用して組み立てられたシステム３０の一部分を形成する。
【００３２】
[0058]本明細書で説明するモジュラーシステム３０は、再使用可能であり、小さくて単純な回路から大きくて複雑な回路まで拡張可能であり、および実体的な物品を操作する（論理および状態モジュール３４を使用する）ことによって動作の複雑なプログラミングを可能にするのに十分に高機能である。さらに、より大きくかつより複雑なソフトウェアプログラムを作成するためにプログラマーがソフトウェアモジュールおよびライブラリを使用するのと同じように、モジュール３４は、電子的構成要素のライブラリに変換され、これらを使用して、より大きくかつより複雑な構成要素またはシステムを作ることができる。実際、使用者は、モジュールライブラリをほぼ無限に拡大でき、モジュールレポジトリのために使用したい任意の新しい構成要素を追加する。
【００３３】
[0059]使用者は、使用者自身のモジュール３４を作って、それらをライブラリの残りに追加することもできる。例えば、例示的な一実施形態によれば、使用者は、モジュール３４の構成要素−例えば小型の回路基板、センサー、または他の電子的構成要素にスナップ式に嵌合するかまたは他の方法で結合する雄型磁気コネクタ３８Ａおよび雌型磁気コネクタ３８Ｂであって、コネクタ３８Ａ／３８Ｂが１つのモジュール３４から別のモジュールに電流を送るようにする−を提供されてもよく、使用者は、使用者が別のソースから組み立てたまたは集めた回路基板、センサー、または出力機構から組み立てられた使用者自身の内部接続可能なモジュール３４を作るために、使用できる。
【００３４】
[0060]別の例示的な実施形態によれば、いくつかのモジュール３４を含むシステム３０は、単一のキットまたはセットとして市販されてもよい。キットは、１つ以上の異なるモジュール３４（電源、入力、出力、および／またはワイヤー）を含んでもよく、１つ以上の異なるタイプの各モジュール３４を含んでもよく、モジュール３４を保管するコンテナ、モジュールを配置または結合する実装基板または基体は、学習教材、アクセサリー、取扱説明書、または様々な他の構成要素を含み得る。例えば、キットは、いくつかの異なる入力および出力機能を実行するために、ほとんど無限の組み合わせ数において接続され得る一握りのモジュール３４を含み得る（図１０および図１７参照）。他の例示的な実施形態では、キットはまた、限られた数の機能を実行するために、単一の組み合わせを含む、限られた数の組み合わせで組み立てられるようにされた、限られた数のモジュール３４を含み得る。例えば、機能的システムに組み込まれることを意図したキットを含むために、キットは、数十または数百もの、またはそれよりも多いモジュール３４を含むことができるか、またはたった２つのモジュール３４（電源モジュールおよび出力モジュール）を含むことができる。あるいは、キットは、既存のモジュールライブラリを増強するためのものとしてもよく、その場合、たった１つのタイプのモジュール３４、例えばワイヤーモジュール３４のみまたは出力モジュール３４のみなどのキットを含む。キットはまた、ある年齢層を対象としてもよく、例えば、小学生レベルのキットは、高校生レベルに設計されたキットよりも少数のおよび／またはあまり複雑でないモジュール３４を含む。例示的な一実施形態では、キットは、使用者にモジュール３４の１つ以上の考えられる組み合わせに関して知らせる取扱説明書、ビデオ、または他の手段を含み得る。例えば、取扱説明書は、モジュール３４を、運動を検出すると可聴警報を発する電池式の運動センサーに組み立てる方法を、使用者に指示し得る。
【００３５】
[0061]例示的なキット、システム、およびモジュールの取り得る可能性の一面は、モジュラープラットフォームの概念を、より複雑な構成要素に広げることになり得る。例示的な一実施形態によれば、システム３０は、例えば、単純な３ラインのアナログインターフェースによって高機能のデバイスに近づくように適合されている。例示的な複雑なデバイスは、限定されるものではないが、ＬＣＤディスプレイ、ＯＬＥＤスクリーン、タイマー、加速度計、論理ゲート、およびその他多くのものを含み得る。これは、全てのモジュール３４を予め工作しかつデバイスへの「エントリーポイント」を提供することによって、成し遂げられ得る。エントリーポイントはノブやスイッチであり、ノブまたはスイッチは、例えば、使用者が、多くの動作の中でも、パルスの強度または周波数を調整する、動作モードをフリップする、閾値を設定する、決定を行う、または構成を覚えることができるようにする。これらは、「エントリーポイント」であるとみなし得る。なぜなら、人々が、普段の生活から使用方法を知っているのと同様のデバイスに基づいているためである。本明細書で説明する例示的なモジュラーシステムは、家庭用エレクトロニクス（例えば、ブレンダー、ＤＶＤプレーヤー、目覚まし時計、ゲーム機など）から教えおよび図像を学んで、かつそれらを、これらのセミロー（semi-raw）電子モジュール３４に適用し得る。このようにして、モジュラーシステム３０は、電子的構成要素を、電子デバイスであるかのように取り扱い得る。これは、モジュラーシステム３０の使用および作製の学習曲線が非常に低く、および使用者自身の家庭用エレクトロニクスを操作することから得た使用者の既存の知識が、使用者が相互作用によって新しい物品をプログラムできるようにするために利用され得ることを意味する。
【００３６】
[0062]例示的なエントリーポイントは、ＯＬＥＤスクリーンモジュール３４を含んでもよく、そのＯＬＥＤスクリーンモジュールは、使用者が、画像およびビデオが予めロードされたＳＤカードを挿入できるＳＤカードスロットを必要とする。ＯＬＥＤスクリーンモジュール３４はまた、マイクロコントローラーが搭載されていてもよく、これは、画像にアクセスしてそれを表示するためにファームウェアが予めプログラムされている。また、ＯＬＥＤスクリーンモジュール３４には、トグルスイッチおよびノブが組み込まれていてもよく、トグルスイッチは、固定された画像／ビデオまたはルーピングの間で選択されるか、およびノブはルーピング速度を調整する。上記の例では、回路基板およびファームウェア自体が複雑とし得る場合でも、最終的には使いやすいＯＬＥＤスクリーンモジュール３４となり、子供も初心者の使用者も同様に利用しやすいとし得る適切な図像を備える。例示的なシステム３０は、ＯＬＥＤスクリーンの例と同様の多数の他の複雑なモジュール３４の予工作および設計を可能にしかつそれを含み得る。
【００３７】
[0063]ここで図１および図２を参照すると、電子ビルディングシステム３０の例示的なモジュールまたはブロック３４が示されている（例示的なシステム３０は、図３、図４、図７、図９、および図１０に示されている）。図示のブロック３４は、タクトスイッチモジュール３４または押しボタンであり、および個別の電子的構成要素をいかにしてブロック３４に変形するかの方法を示す。押しボタン構成要素４２は、２つのインターフェース、入力インターフェースおよび出力インターフェースを有するプリント回路基板４６に結合（例えば、はんだ付け）される。磁気コネクタが２つのインターフェースのそれぞれに装着される。一部の例示的な実施形態では、磁気コネクタは、同じタイプのコネクタとし得る。他の例示的な実施形態では、コネクタは、入力インターフェース側に雄型コネクタ３８Ａ、および出力インターフェース側に雌型コネクタ３８Ｂを含み得る。
【００３８】
[0064]図１のタクトスイッチモジュール３４の入力インターフェースは、前段のモジュール３４の出力インターフェースと結合するように設計され、および図示のモジュール３４の出力インターフェースは、次段のモジュール３４の入力インターフェースと結合するように設計される。モジュール３４は、電源ラインおよびアースラインのために、２つの係合するインターフェース間の接続を完成するように設計された電気トレースを特徴とする。信号ラインは、回路を作ったり遮断したりするボタン４２を通って進むため、修正された信号ラインを、モジュール機能に対応する出力インターフェースに伝達する。図示の例示的な実施形態では、磁気コネクタ３８Ａ／Ｂは、表面実装パッドによってＰＣＢ４６に結合（例えば、はんだ付け）される。上述の図面はまた、システム３０のモジュラー設計、ならびにシステム３０を作る接続および通信標準を示す。
【００３９】
[0065]電子ビルディングシステム３０の例示的な構成が図３および図４に示されており、かつ図１および図２に示す例示的なタクトスイッチモジュールを含む。これらの図面および以下の図面では、異なるモジュールが共通の参照符号「３４」で特定され、およびある文字（例えば、３４Ｃ、３４Ｄ、３４Ｅなど）が、異なる各モジュールに関連付けられる。同じく、モジュール間の同様の構成要素が同様の参照符号で特定され、および文字が、モジュールに関連付けられる文字と対応する（例えば、モジュール３４Ｆ、コネクタ３８Ｆ、回路基板４６Ｆなど）。
【００４０】
[0066]図３および図４では、壁面コンセントモジュール３４Ｂと発光ダイオード（ＬＥＤ:light emitting diode）モジュール３４Ｃとの間の中間に例示的なタクトスイッチモジュール３４Ａが示されている。タクトスイッチモジュール３４Ａの雄型コネクタ３８Ａは、下記で詳細に説明する磁気コネクタによって壁面コンセントモジュール３４Ｂの雌型コネクタ３８Ｂに引き付けられる。同じ結合方法を、タクトスイッチモジュール３４ＡおよびＬＥＤモジュール３４Ｃに適用し、このＬＥＤモジュールは、ＰＣＢ４６Ｃに結合（例えば、はんだ付け）されたディップパッケージＬＥＤ構成要素５０を含む。図示の３つのモジュール３４内の磁気コネクタが、図４に示すように連結し、および使用者がスイッチモジュール３４Ａのタクトスイッチ４２を押し下げるとき、回路が完成し、かつＬＥＤ５０が照明する。電源モジュール３４Ｂは、ＤＣ電圧を電源モジュール３４Ｂに送達する電源アダプターコネクタ５４を有する。その後、電源モジュール３４Ｂ内の予集積回路が、電圧を、例えば本例では５ボルトなどの必要な電圧まで下げる。タクトスイッチモジュール３４Ａが２つの他のモジュール間から取り外される場合、ＬＥＤモジュール３４Ｃは電源モジュール３４Ｂに引き付けられ、およびＬＥＤ５０は、常に照明されたままであることに留意されたい。上述の状況では、１つの電源ブロック（壁面コンセント）、１つの入力ブロック（スイッチ）および１つの出力ブロック（ＬＥＤ）がある。例示的なブロック３４は、他の機能性を有する他のブロック３４によって置き換えてもよいことを理解される必要がある。例えば、ＬＥＤブロック３４Ｃは、ブザーブロックで置き換えてもよく、ボタンが押されると、ブザーが可聴音を生成する。異なる機能性を有する異なるブロックを用いて、数百の他の組み合わせが可能であり、全て、要素が迅速に反応する状態で、かつプログラミング、はんだ付けまたは回路アセンブリを全く必要とせずに、異なる回路を形成する。
【００４１】
[0067]ここで図５および図６を参照すると、磁気コネクタの例示的な実施形態が示されている。図示の例示的な実施形態では、コネクタは雄型磁気コネクタ３８Ａである。雌型コネクタが、コネクタからあまり突出しないスプリングプローブ６６を有し得ることを除いて、雌型磁気コネクタは雄型コネクタと同様としてもよい。一部の例示的な実施形態では、一対の磁気コネクタ３８Ａ／Ｂは、ＰＣＢ４６に電気的に結合され、モジュール３４を提供する。あるいは、任意の数（１つを含む）の磁気コネクタがＰＣＢ４６に電気的に結合されてもよく、および本発明の意図された趣旨および範囲内にある。ここでは雄型バージョンの図示の例示的な磁気コネクタ３８Ａはハウジング５８を含み、そこに、２つの磁石６２が成形され、表面に磁極が露出した状態であり、モジュール３４間で分極およびロッキング要素の機能を果たす。一部の例示的な実施形態では、ハウジング５８は、プラスチックなどの非導電性材料で作製し得る。ハウジング５８には、１つのモジュール３４から次段のモジュール３４への電流の伝導に関与する３つの導体またはスプリングプローブ６６が埋め込まれている。さらに、および追加の支持のために、磁気コネクタ３８Ａは、コネクタ３８Ａの両側の取付タブ７０によってＰＣＢ４６に装着される。上述の雄型コネクタは、同じように見える雌型コネクタとかみ合うが、雌型コネクタのスプリングプローブ６６は金属板で置き換えられてもよく、および磁石露出面は雄型コネクタの面に対向している。他の例示的な実施形態では、雌型コネクタのスプリングプローブ６６は、雄型コネクタのスプリングプローブ６６よりもコネクタハウジング５８から突出しないとし得ることを除いて、雄型コネクタのスプリングプローブ６６と同様とし得る。各コネクタ（雄型および雌型の双方）は、ハウジング５８に突起７１および窪みまたはレセプタクル７２を含むことも留意されたい。コネクタが連結されると、突起７１は、他のコネクタにある窪み７２に挿入されてそれとかみ合うように適合される。突起７１と窪み７２との間のこの係合により、ブロック３４が互いに対して摺動しないようにする。この設計は、ブロック３４が連結して、ブロック３４間の摺動を確実に阻止するようにし、かつまた、ブロック３４を正しい方法で結合するのを容易にする。使用者は、他の電子的構成要素ではしばしば発生し得るように、間違いを犯すかまたは危険な電気的接続を行って、大変な思いをする。こうすることにより、ほとんどまたは全くエレクトロニクスの経験のない子供、非エンジニア、および使用者に、本電子ビルディングシステム３０を利用しやすくかつ親しみやすくする。
【００４２】
[0068]図５および図６に示すコネクタ３８Ａは３つのスプリングプローブ６６を含むが、１つだけまたは３つよりもっと多い数を含む任意の数のスプリングプローブ６６を使用して、電流および／または１つのモジュール３４から次段のモジュール３４までの通信に適合し得る。例えば、コネクタ３８Ａは、４個、５個、６個、またはそれよりも多くの電気線路を含み得る。さらに、当業者に認識されるように、スプリングプローブ以外の多くの手段を使用して、電流および／または通信を１つのモジュール３４から別のモジュール３４へ送り得る。各システムでは、雌型コネクタ３８Ｂは、雄型コネクタ３８Ａからのスプリングプローブ６６や他の電流伝達手段を適切に受け入れるように構成され、電流が、コネクタ３８Ａ／Ｂとモジュール３４との間で適切に送られるようにし得る。他の例示的な実施形態では、コネクタは、雌型コネクタおよび雄型コネクタを含まなくてもよく、むしろ、２つの同様に構成されたコネクタを含み、それらコネクタがかみ合い、かつ１つのモジュール３４から別のモジュール３４への電流および／または電気通信の伝達を促す。
【００４３】
[0069]図７を参照すると、モジュールまたはブロック３４の別の例示的な構成が示されており、およびこの例示的な構成は、圧力センサーモジュール３４Ｄを提供する。図示の例示的な実施形態では、電源モジュールは、例えば、コイン電池バッテリーブロックなどのバッテリーブロック３４Ｅである。このブロック３４Ｅでは、コインバッテリー８２は、図示の例示的な電子回路によって３ボルト強から５ボルトまで増大させて送達する。回路は放電保護回路も含み、これは、システムをより使いやすくかつ使用者に安全にするために、電子ビルディングシステム３０をどのように設計し得るかの例を示す。回路はまた、バッテリーの電力を無駄にしないように、使用者がバッテリーブロック３４Ｅをオンまたはオフできるようにする埋め込みスイッチを含み得る。バッテリーブロック３４Ｅに接続された次のブロックは、圧力センサーモジュール３４Ｄであり、これは、圧力センサー構成要素８６に加えられた圧力の量すなわち大きさを読み取り、および加えられた圧力の量に依存して０〜５ボルトの範囲の電圧を出力する。より多くの圧力が圧力センサー構成要素８６に加えられると、より高い電圧が次段のモジュールに伝達される。この例では、次段のモジュールは、振動するモータブロック３４Ｆ、およびＬＥＤブロック３４Ｇを含み、それら双方とも、それぞれ、加えられる圧力が増えるにつれて、より振動し、かつより明るく照明する。特に図３、図４、および図７は、どのように電子ビルディングシステム３０がスタンドアロンであり、およびハードウェアプラットフォームまたはコンピュータが接続される必要がないことを示す。上述の例示的なシステムを、例えば、自分のバージョンのカーニバルの強度計を作製したい子供が使用できる。指やハンマーによってより強く圧力が加えられると、玩具がより振動し、およびＬＥＤ９８は明るくなる。
【００４４】
[0070]一部の例示的な実施形態では、各モジュール３４は、モジュール３４の安全かつ簡単な動作を容易にするために、制御および保護回路を含み得る。さらに、各モジュール３４は、結合されたモジュール３４のシステム３０全体での、全体的な電流消費量を削減するために、バッファ構成で使用された演算増幅器構成要素を含み得る。これは、電力を著しく損失させることなく、複数のモジュール３４のカスケードを容易にすること、ならびに所望され得るようにシステム３０を拡張することを支援する。他の例示的な実施形態では、システム３０は、結合されたモジュール３４のシステム全体にブースターモジュールを含み、電力供給ラインを通って流れる電流および／または電力を増やし、かつシステム３０の全てのモジュール３４の適切な機能を保証し得る。
【００４５】
[0071]モジュール３４をカスケード接続することによって個別の動作を生じることができること以上に、電子ビルディングシステム３０は、制御手段によってモジュール３４の一定の動作および美観のプログラミングすることを可能にする。図８には、例示的に、光の三原色（赤緑青）（ＲＧＢ:red green blue）のＬＥＤブロック３４Ｈが示されている。このモジュール３４Ｈでは、ＲＧＢ  ＬＥＤ１０２の出力色は、モジュール３４Ｈに設けられた３つの電位差計またはノブ１０６の組み合わせの値によって制御される。スクリュードライバー１１０または他のデバイスを使用して各電位差計（１つは赤用、１つは緑用、１つは青用）の値を変更することによって、使用者はＬＥＤ１０２を所望の色に調整できる。他の例示的な実施形態では、このブロック３４Ｈの電位差計１０６は、回路基板自体の外側に設けられることができ、およびＲＧＢ  ＬＥＤ１０２の色は外部で修正できる。さらなる例示的な実施形態では、電位差計は、ノブまたは他の手動で調整可能なデバイスを含んでもよく、それにより、調整を行う道具が必要なくなる。
【００４６】
[0072]図９に、制御手段によって電子ビルディングシステム３０における動作をプログラミングするさらに別の例を示す。ここでも、使用者は、全くコードライティングを行わずに、物理的要素を操作することによって、回路の動作をプログラムできる。図示の例示的な実施形態では、９ボルトのバッテリー１１４が示され、および電源モジュール３４１の一部であり、この電源モジュールは、閾値構成要素を含む温度センサーモジュール３４Ｊに接続され、これにオーディオモジュール３４Ｋが続く。この例では、温度センサーモジュール３４Ｊは、伝統的なセンサーモジュールよりも上級である。ブロック３４Ｊは、温度閾値を設定するように調整され得る電位差計１１８が特徴である。温度センサー１２２によって検出された温度が設定温度閾値を上回る場合、モジュール３４Ｊは、高い読み取り値を出力する。これは、複雑な回路構成を可能にするために、より単純なアナログブロックに論理を組み込む例である。この例では、温度センサーモジュール３４Ｊからの高い読み取り値の出力によってオーディオモジュール３４Ｋを作動させて、スピーカー１２６が、高い読み取り値に関連する事前に録音されたメッセージを流すようにする。例えば、この例示的な回路は、エアコンディショニングをオンにするためにアラームが欲しい人によって使用され得る。温度が事前設定閾値温度を超えると、オーディオモジュール３４Ｋは、メッセージ「ＡＣをオンにするべき時です！」を再生する。同様に、オーディオモジュール３４Ｋは、代わりにファンモジュールで置き換えてもよく、温度センサーモジュール３４Ｊから高温の読み取り信号を受信すると作動し得る。
【００４７】
[0073]一部の例示的な実施形態では、温度センサーモジュールは、ブロック３４Ｊの動作を「ノーマリ・ロー」から「ノーマリ・ハイ」にフリップできるモードスイッチ１３０を組み込み得る。最初に説明した構成（ノーマリ・ローであった）とは対照的に、「ノーマリ・ハイ」設定は、温度が閾値を超えるときを除いて、モジュール３４Ｊに、高い読み取り値を出力させる。これは、オーディオモジュール３４Ｋが、部屋が暖かくなるまで反復的に再生し、暖かくなると、オーディオモジュール３４Ｋがオーディオの出力をやめることを意味する。事前プログラムされたブロック、論理ブロックおよび状態ブロックに加えて、これらの制御手段は、プログラミングまたはエレクトロニクス知識が無くても、システム３０を、複雑なプロトタイプおよび回路にできるようにさせる。
【００４８】
[0074]ここで図１０を参照すると、例示的なキット１３２が示されている。図示の例示的な実施形態では、キット１３２は、複数のモジュールまたはブロック３４、およびモジュール３４が配置、支持、およびまたは接続され得る基体または実装基板１３４を含み得る。実装基板１３４は、任意のサイズとしてもよく、および任意の材料で作製され得る。一部の例示的な実施形態では、実装基板１３４は非導電性材料製である。さらに、キット１３２は、使用されていないときにモジュール３４が格納され得るコンテナ１３８を含み得る。複数のブロック３４および基体１３４は、新しいモジュールおよびキットを作製または獲得することによって使用者が追加するキットまたはライブラリの始まりとしてもよく、これら全てを、電子ビルディングシステム３０の一部として組み合わせる。先の説明および図面は、システムによって可能にされる構成およびモジュールの例の役目を果たすことを意図する。これらは、決して、制限または限定ではなく、および当業者は、本明細書の実施形態、方法、および例の変形例、組み合わせ、および均等物の存在を理解および認識する。
【００４９】
[0075]図１１〜１６を参照して説明すると、モジュール３４Ｌ、３４Ｍ、３４Ｎ、３４Ｐ、３４Ｑ、および３４Ｒは、使用者へ各モジュールの機能を迅速に視覚的に示すように独自に構成され得る。モジュールは、任意の方法で独自に構成され、かつモジュールの機能性を特定する任意の特徴を有し得る。さらに、モジュール３４の任意の部分は、独自に構成され、かつ独自の構成特徴を表す任意の特徴を有し得る。例えば、モジュールは、色分け、パターニングによってモジュールを独自に特定する特徴を有してもよいし、または形状、ハウジング、相互接続または結合などの独自の構造を含んでもよい。図示の例示的な実施形態は、独自に構成するモジュールの例示的な方法としてコネクタ３８の色分けを明示し、モジュールの機能に関する視覚的表示をもたらす。しかしながら、色分けコネクタ３８のこの図示の例示的な実施形態は、限定を意図するものではなく、モジュールは、任意の方法で独自に構成されてもよく、および本発明の趣旨および範囲内にあることを理解される必要がある。独自の構成および特徴によって特定されたモジュールの機能性は、任意のタイプまたはレベルの機能性とし得る。例えば、独自の構成は、モジュールが入力モジュール、電源モジュール、ワイヤーモジュール、出力モジュールなどであることを示し得る。他の例では、モジュールの独自の構成は、より具体的なもの、例えば、ＬＥＤモジュール、９ボルトのバッテリーモジュール、電池バッテリーモジュール、電位差計モジュール、スイッチモジュール、圧力センサーモジュール、パルスモジュール、ボタンモジュール、振動モータモジュール、ワイヤーモジュールなどとし得る。
【００５０】
[0076]図示の例示的な実施形態では、色分けは、使用者に、モジュールのタイプ、モジュールの機能性の迅速な視覚的な確認を提供し、ならびに、使用者が、どの色の組み合わせが可能であるかを学ぶことができるようにする。図１１〜１６において様々な色を有するコネクタ３８を表すために、コネクタ３８は、異なる方法で陰影がつけられる。様々な色を示すための異なる方法での陰影付きコネクタ３８は、様々な色を表す例示的な方法であり、および限定を意図しない。異なる色を表す他の方法が考慮され、およびそのような全てのものが本発明の趣旨および範囲内にあるものとする。さらに、コネクタ３８は、任意の色を有することができ、および図面に含まれる例示的な色および関連の陰影に限定されない。
【００５１】
[0077]図１１に示すような例示的な一実施形態によれば、ワイヤーモジュール３４Ｌは、オレンジ色のコネクタ３８Ｌを含み得る。使用者は、取扱説明書を読むと、オンライン取扱説明書を受信すると、またはトライアルアンドエラーによって、オレンジ色のコネクタ３８Ｌは、使用者が組み立てようとするシステム３０に依存して、他のオレンジ色のコネクタ３８Ｌに、出力モジュールの緑色のコネクタ３８Ｍ、３８Ｎ（図１２は棒グラフ３４Ｍを示し、および図１３は振動モータ３４Ｎを示す）に、および／または入力モジュールのピンク色のコネクタ３８Ｐ、３８Ｑ（図１４はパルスモジュール３４Ｐを示し、および図１５は圧力センサー３４Ｑを示す）に接続してもよいことを学ぶ。各システム３０は、おそらく電源モジュール（図１６は壁面コンセントモジュール３４Ｒを示す）を必要とし、これは、例示的な一実施形態によれば、青に色分けされたコネクタ３８Ｒを含む。この図示の例示的な実施形態では、および例示的なシステムに関連するキット１３２を示す図１７を参照すると、キット１３２は、青色の電源モジュール３４Ｒ、１つ以上のオレンジ色のワイヤーモジュール３４Ｌ、複数のピンク色の入力モジュール３４Ｐ、３４Ｑ、３４Ｓ、３４Ｔ、および複数の緑色の出力モジュール３４Ｍ、３４Ｎ、３４Ｕ、３４Ｖを含む。他の例示的なキットは、任意の考えられる機能性を含む任意の数のモジュール３４を含み、および本発明の意図した趣旨および範囲内にあるとし得る。
【００５２】
[0078]ここで図１８を参照すると、複数の例示的なモジュール３４Ｗ、３４Ｘ、および３４Ｙ、およびモジュールを結合しかつ支持する実装基板または基体１４８を含む、別の例示的なシステム３０が示されている。図１８に示すシステム３０は、本明細書で説明した任意のタイプのモジュール、または任意のタイプの機能性を有する任意の他のタイプのモジュールを含むことができる。それゆえ、図１８に関連して本明細書で図示しかつ説明した例示的なモジュールは、限定を意図するものではない。実装基板１４８は、任意のサイズとし、および任意の材料で作製し得る。一部の例示的な実施形態では、実装基板１４８は４インチ×１２インチとし得る。他の例示的な実施形態では、実装基板１４８は任意の非導電性材料製とし得る。さらなる例示的な実施形態では、実装基板１４８は、所望の適用に適切な所望のサイズまで、小さい部分に分割されてもよいし、または他の方法で分離されてもよい。そのような実施形態では、実装基板１４８は、ある材料で作製されて、実装基板１４８を小さな部分に分割または分離できるような構成を有し得るか、または実装基板１４８は、穿孔、厚さの薄い領域、または他の構造特徴を含んで、実装基板１４８を小さな部分に分割または分離するのを容易にするのを促す予め決められた位置を提供し得るかのいずれかである。
【００５３】
[0079]上記で説明した通り、モジュールは、様々な異なるタイプの機能性を有するように適合され、かつ所望の機能性を果たすために、適切なコネクタ、回路基板、および回路基板に結合された関連の電気的構成要素を含む。図示の例示的な実施形態に示すモジュールは、例示および例証目的のためのものであり、および限定を意図するものではない。例示的な図示のモジュールは、壁面コンセントモジュール３４Ｗ（電力）、棒グラフモジュール３４Ｘ（入力）、およびＬＥＤモジュール３４Ｙ（出力）を含む。
【００５４】
[0080]ここで図１９〜２１を参照すると、各モジュール３４Ｘおよび３４Ｙが示され、かつそれぞれ、一対のコネクタ１５２と、モジュールの所望の機能性に適切な回路基板１５６とを含む。モジュールは、適切な電気的構成要素を含んで、モジュールの所望の機能性を果たし得る。各コネクタ１５２は、連結された２つの部分１６０’、１６０’’（図２１参照）で構成されたハウジング１６０、一対の磁石１６４、および複数の導体１６８を含む。ハウジング１６０の２つの部分は、例えば、熱かしめ、超音波溶接、接着、圧入、摩擦嵌合、締まり嵌め、スナップ嵌めまたは他の確実なロック方法などの様々な方法で連結されてもよく、および、例えば、プラスチック（例えば、ＡＢＳプラスチック）、または他の非導電性材料などの様々な異なる材料で作製され得る。ハウジングの第１の部分１６０’は空洞１７２を規定し、そこにハウジングの第２の部分１６０’’を受け入れる。空洞１７２は、第２の部分１６０’’に対し相補的な形状になっており、２つの部分１６０’、１６０’’が連結されると、第２の部分１６０’’の頂面１７６が確実に第１の部分１６０’の頂面１８０と実質的に同一平面になるようにし（図２０および図２１参照）、かつ、第２の部分１６０’’の側面１８４が第１の部分１６０’の側面１８８と同一平面となるようにする。
【００５５】
[0081]ハウジングの第１の部分１６０’はまた、その側面１９６に一対の磁石用孔１９２（図２１参照）を規定し、そこに磁石１６４が支持される。図示の実施形態では、磁石１６４はシリンダー形状であり、それにより、磁石１６４の長手方向範囲に垂直な平面に沿って断面を取ると円形断面をもたらす。それゆえ、ハウジングの第１の部分１６０’に規定された磁石用孔１９２は円形形状である。磁石１６４は任意の形状を有してよいこと、および磁石用孔１９２は、同様に、磁石１６４の形状に相補的な任意の形状を有してよいことが理解される必要がある。例えば、磁石の断面形状が正方形である場合、ハウジングの第１の部分の磁石用孔は正方形とし得る。他の例示的な実施形態では、磁石用孔は、磁石形状に相補的ではない形状を有してもよい。そのような実施形態では、磁石用孔は、磁石が磁石用孔を通過してコネクタのハウジング１６０から逃げないようにする任意の形状とし得る。例えば、磁石はシリンダー形状であり、それにより円形断面をもたらしてもよく、および磁石用孔は正方形であり、その正方形が、磁石が孔を通過できないように十分に小さいサイズであるようにしてもよい。
【００５６】
[0082]さらに、ハウジングの第１の部分１６０’は、その側面１９６に導体用孔２００を規定し、そこに導体１６８の一部分を受け入れて支持する（下記でより詳細に説明する）。図示の例示的な実施形態では、導体用孔２００は円形形状であり、そこに受け入れられる導体１６８の一部分の形状に相補的である。磁石用孔１９２と同様に、導体用孔２００は任意の形状を有してもよく、かつそこに受け入れらる導体１６８の一部分の形状に相補的としてもよい。
【００５７】
[0083]ハウジングの第１の部分１６０’は、さらに、その底面２０８に複数の導体用スロット２０４（図２１参照）を規定し、ハウジング１６０が組み立てられると、そこに導体１６８を受け入れる。各導体用スロット２０４は、第１の寸法を有する上部端２１２と、第１の寸法よりも小さい第２の寸法を有する底部端２１６と、上部端２１２から下部端２１６まで、大から小へと先細になるテーパ付き側面２２０とを含む。導体用スロット２０４の形状は、導体１６８の形状に相補的であり、ハウジング１６０が組み立てられたときに導体１６８に対して十分な支持をもたらす。
【００５８】
[0084]さらに、ハウジングの第１の部分１６０’は、その底面２０８から下方に延在する一対の突出部２２４を含み、コネクタ１５２を、モジュール３４の回路基板１５６に結合する。図示の例示的な実施形態では、突出部２２４はシリンダー形状であり、および回路基板１５６に規定された孔２２８（図２０参照）に挿入し得る。突出部２２４を回路基板の孔２２８に挿入するのに続いて、突出部２２４は変形されて、それらが回路基板１５６の孔２２８から引き出されないようにする。突出部２２４は、様々な異なる方法、例えば、突出部２２４の溶解または加熱、曲げ、粉砕、または回路基板１５６の孔２２８から引き出されないように突出部２２４を十分に変形させる任意の他の方法で変形させ得る。
【００５９】
[0085]ハウジング１６０はまた、その側面にレセプタクル２３２を規定し、および側面から延出しかつレセプタクル２３２に隣接して位置決めされた突出部２３６を含む。そのようなレセプタクル２３２および突出部２３６は、各コネクタハウジング１６０に含まれ、およびモジュール３４の適切な位置合わせおよび連結を支援する。レセプタクル２３２は、突出部２３６の形状に相補的な形状にされて、突出部２３６がレセプタクル２３２に受け入れられると、突出部２３６がレセプタクル２３２を実質的に満たすようにする。モジュール３４Ｘおよび３４Ｙなどの２つのモジュール３４を連結すると、コネクタ１５２は、他のコネクタ１５２上のレセプタクル２３２と実質的に位置合わせされた各コネクタ１５２上の突出部２３６によって位置合わせされ、および２つのコネクタ１５２上の４つの磁石１６４の磁力がコネクタ１５２を一緒に引くのに十分となるまで、モジュール３４Ｘおよび３４Ｙは一緒に動かされ、それにより、突出部２３６をレセプタクル２３２に挿入する。接続すると、コネクタ１５２の突出部２３６およびレセプタクル２３２は協働して、モジュール３４Ｘおよび３４Ｙの互いに対する著しい側方運動および垂直運動を禁止する。
【００６０】
[0086]引き続き図１９〜２１を参照すると、ハウジングの第１の部分１６０’は、そこから下方に延在しかつ実装基板１４８に規定された相補的な形状のレセプタクル２４４と係合するように適合された一対の取付部材２４０を含む（図１８参照）。取付部材２４０およびレセプタクル２４４は、実装基板１４８への装着時に、モジュール３４に適切な支持をもたらすように構成されている。図示の例示的な実施形態では、取付部材２４０は、４分の１円弧で構成された形状を有し、および実装基板１４８上のレセプタクル２４４は、円形形状である（例えば、取付部材２４０に関して図１９参照）。隣接するモジュール３４上の２つのコネクタ１５２が連結される場合、２つのコネクタ１５２上の２つの取付部材２４０が半円を形成し、実装基板１４８のレセプタクル２４４に摩擦嵌合し得る。回路基板１５６は、モジュール３４と実装基板１４８との間に適切な間隔をもたらすように構成された様々な長さおよび幅を有し得る。例えば、図１８に示すように、モジュール３４Ｙに含まれた回路基板１５６は、コネクタ１５２が回路基板１５６の各端部に配置されるような長さを有し、回路基板１５６の一方の端部の取付部材２４０は、回路基板１５６の対向端部の取付部材２４０が配置されるレセプタクル２４４からレセプタクル４個分離間されたレセプタクル２４４内に配置される。別の言い方をすると、モジュール３４Ｙの回路基板１５６の対向端部上のコネクタ１５２間には３つのレセプタクル２４４がある。別の例では、図１８に示すモジュール３４Ｘに含まれた回路基板１５６の長さは、モジュール３４Ｙの回路基板の長さよりも長い。モジュール３４Ｘに関し、回路基板１５６の各端部に配置されたコネクタ１５２は、モジュール３４Ｘの回路基板１５６の対向端部上の取付部材２４０が配置されるレセプタクル２４４からレセプタクル５個分離間したレセプタクル２４４に配置される。この例では、モジュール３４Ｙの回路基板１５６の対向端部のコネクタ１５２間には４個のレセプタクル２４４がある。それゆえ、回路基板１５６は、様々な長さを備え得る一方、また、実装基板１４８のレセプタクル２４４間の適切な間隔に適合する。
【００６１】
[0087]さらに、図１９に示すように２つのコネクタ１５２が連結されると、回路基板１５６の外縁面１５７がコネクタ１５２の外面１５１と実質的に同一平面に配置され得る。あるいは、回路基板の外縁面はコネクタの外面の内側または外側に配置され得る。換言すると、そのような代替例では、外縁面はコネクタの外面と同一平面ではない。
【００６２】
[0088]引き続き図１９〜２１を参照すると、導体１６８は、加えられた力を受けて導体１６８の運動を可能にするバネ特性を有する。導体１６８の運動を促すこのバネ特性は、モジュール３４の操作中、本モジュール３４に結合された隣接するモジュール３４上の導体１６８との接触を維持するのを助ける。そのような操作は、モジュール３４に加えられる力を生じ、モジュール３４を互いに対して動かす。一部の実施形態では、隣接するモジュール上の導体１６８は異なる長さを有し、導体１６８が、異なる距離でハウジング１６０から延在するようにし得る。例えば、図１９に示す導体１６８の長さは、図２０に示す導体１６８の長さよりも長い。そのような実施形態では、図１９に示すような導体１６８を有するコネクタ１５２は、図２０に示すような導体１６８を有するコネクタ１５２に結合されてもよく、および対応する導体１６８は、互いに対してバネ力（または付勢力）を加え、２つのコネクタ１５２が連結されている間、結合された組の導体１６８の位置を実質的に維持し得る。換言すると、先の実施形態に関し上記で説明した通り、コネクタ１５２は、雄型コネクタまたは雌型コネクタとでき、それらは、他のタイプのコネクタ（例えば、それぞれ雌型コネクタまたは雄型コネクタ）とかみ合うように連結され得る。図示の例示的な実施形態では、各導体１６８は、それぞれの導体用孔２００内に位置決めされた係合部分２４８（図２１参照）、下方に延在しかつ回路基板１５６に係合しかつそれと電気的に通信するように適合された結合部分２５２、および係合部分２４８と結合部分２５２との間に延在する中間部分２５６（図２１参照）を含む。係合部分２４８は、本モジュール３４に結合された隣接するモジュール３４の導体１６８に係合するように適合されている。導体１６８が導電性材料製であることに起因して、電流は、本モジュール３４の導体１６８を通ってその回路基板１５６まで流れる。各導体１６８は、導体１６８の端部間に位置決めされた拡大部分２６０（図２１参照）を含み、この拡大部分は、それぞれの導体用スロット２０４に収まる。拡大部分２６０は、導体用スロット２０４に相補的な形状を有して、ハウジング１６０が組み立てられたとき、導体１６８に対し垂直および水平支持をもたらす。図示の例示的な実施形態では、拡大部分２６０は、導体用スロット２０４のテーパ付き面２２０と相補的なテーパ付き部分２６４（図２１参照）を含む。
【００６３】
[0089]ここで図２２および図２３を参照すると、２つの連結されたモジュール３４に支持部材２６８が結合されて、結合されたモジュール３４に追加的な支持をもたらす。一部の例示的な実施形態では、実装基板１４８の代わりに支持部材２６８を使用して、モジュール３４に追加的な支持を提供する。他の例示的な実施形態では、支持部材２６８は、支持部材２６８および実装基板１４８の双方が２つの連結されたモジュール３４に支持を提供できるように、構成され得る。図示の例示的な実施形態では、支持部材２６８は、その頂面２７６に規定された一対のレセプタクル２８０を含み、連結されたモジュール３４の取付部材２４０を受け入れる。支持部材２６８のレセプタクル２８０は、同様のサイズ、形状にされ、および実装基板１４８のレセプタクル２４４のように離間される。支持部材２６８はまた、高さＨを有し、２つのモジュール３４が互いにおよび支持部材２６８に結合されると、支持部材２６８の頂面２７６がハウジング１６０の底面２８８と実質的に同一平面となって、それとかみ合うかまたは係合する。また、図示の例示的な実施形態では、支持部材２６８の幅Ｗ１は、２つの連結されたコネクタ１５２の幅Ｗ２と実質的に同様であり、および長さＬ１は、２つの連結されたモジュール３４の長さＬ２と実質的に同様である。あるいは、支持部材２６８が、連結されたモジュール３４に支持をもたらす限り、支持部材２６８は、図示の例示的な実施形態とは異なる構成を有してもよい。システム３０の複数のモジュール３４が連結されるとき、支持部材２６８は、システム３０の各対の連結されたコネクタ１５２に結合され得る。それゆえ、システム３０は、任意の数の支持部材２６８を含み、および本発明の意図した趣旨および範囲内にある。
【００６４】
[0090]本明細書で開示した例示的なシステム３０は、他のタイプのシステムと協働するように適合され、例示的なシステム３０の機能性および特徴を他のタイプのシステムにもたらす。例示的なシステム３０は、任意のタイプの他のシステムと協働し、かつ本発明の意図した趣旨および範囲内である。図２４および図２５を参照すると、本発明の例示的なシステム３０の例示的な実装基板１４８は、例えば、ＬＥＧＯ（登録商標）ビルディングブロックシステム２９２などの玩具ビルディングブロックシステム２９２と協働するように示されている。図示の例示的なシステムは限定を意図するものではなく、むしろ、例示および例証目的のためである。図示の例示的な実施形態では、実装基板１４８は、例示的なＬＥＧＯ（登録商標）ビルディングブロックシステム２９２と協働するように構成され、特に、ＬＥＧＯ（登録商標）ビルディングブロックシステム２９２に結合するように構成されている。実装基板１４８の第１の側面２９６（例えば、頂部側）は、モジュール３４のコネクタ１５２を受け入れるために適切に離間した複数のレセプタクル２４４を含む。実装基板１４８の第２の側面２９８（例えば、底部側）は複数の突出部３００を含み、そこに空洞３０４が規定されており、それら空洞は互いに適切に離間して、ＬＥＧＯ（登録商標）ビルディングブロックシステム２９２への結合を容易にする。上記で示す通り、本発明のシステム３０は、任意のタイプの他のシステムに結合し、その結果、実装基板１４８の第２の側面２９８は、実装基板１４８が結合しようとする任意のタイプの他のシステムに適合するように任意の方法で構成され得る。
【００６５】
[0091]本明細書で開示しかつ図１〜２５に示したシステムの様々な例示的な実施形態の構造、特徴、機能性、および他の特徴は、任意の方法および任意の組み合わせで互いに組み合わせてもよく、およびそのような方法および組み合わせは全て、本発明の趣旨および範囲内にあるものとすることが理解される必要がある。例えば、１つまたは複数のアダプターまたは脚部材が、コネクタの高さを調整するために含まれることができ、異なるコネクタの実施形態を共通の回路基板に結合できるようにするか、または異なる回路基板／コネクタの組み合わせが連結され得るようにする。例えば、アダプターは、コネクタ３８Ａの底部に結合され（図５参照）、コネクタ３８Ａの長さまたは高さを増すことができ、コネクタ３８Ａが、コネクタ１５２と一緒に回路基板１５６に結合され得るようにする。別の例では、アダプターは、コネクタ３８Ｍの底部に結合され（図１２参照）、回路基板に対してコネクタ３８Ｍの長さまたは高さを増し、コネクタ３８Ｍが、コネクタ１５２を有する異なる回路基板１５６に結合され得るようにする。そのようなアダプターは、例えば、コネクタ３８Ａまたはコネクタ３８Ｍの底部に接着結合される。一部の実施形態では、アダプターは、上述の取付部材２４０と同様の取付部材または部分を含むことができ、アダプターは、実装基板（例えば、図１８に示す実装基板１４８）に規定された相補的な形状のレセプタクル（例えば、上述のレセプタクル２４４）に係合できる。
【００６６】
[0092]モジュール３４の実施形態を、回路基板（例えば、回路基板４６および１５６）の一方の端部または２つの対向端部または縁に結合されたコネクタ（例えば、コネクタ３８および１５２）を有するとして示しかつ説明するが、他の実施形態では、モジュール３４は、回路基板の３つ以上の端部または縁に結合されたコネクタを含み得る。例えば、図２６Ａ〜２６Ｄは、それぞれ、回路基板および１つ以上のコネクタを含むモジュールの上面図の概略図である。図２６Ａ〜２６Ｄのモジュールは、本明細書で説明するようなコネクタおよび／または回路基板の様々な異なる実施形態を含み得る。
【００６７】
[0093]図２６Ａは、回路基板３５６Ａと、回路基板３５６Ａの単一の縁または端部部分に結合された１つのコネクタ３５２Ａとを含むモジュール３３４Ａを示す。図２６Ｂは、回路基板３５６Ｂと、回路基板３５６Ｂの単一の縁または端部部分に結合された２つのコネクタ３５２Ｂとを含むモジュール３３４Ｂを示す。図２６Ｃは、回路基板３５６Ｃと、回路基板３５６Ｃの３つの異なる縁または端部部分に結合された３つのコネクタ３５２Ｃとを含むモジュール３３４Ｃを示す。図２６Ｄは、回路基板３５６Ｄと、回路基板３５６Ｄの４つの異なる縁または端部部分に結合された４つのコネクタ３５２Ｄとを含むモジュール３３４Ｄを含む。
【００６８】
[0094]図２７Ａおよび図２７Ｂは、コネクタの側部の縁または側面に関して回路基板の側部の縁を示すモジュールの実施形態の概略図である。図２７Ａは、回路基板４５６Ａと、回路基板４５６Ａに結合された２つのコネクタ４５２Ａとを有するモジュール４３４Ａを示す。この実施形態では、コネクタ４５２Ａが回路基板４５６Ａに結合されると、回路基板４５６Ａの側部の縁４５７Ａは、コネクタ４５２Ａの側部の縁または側面４５１Ａの内側に配置される。図示しないが、他の実施形態では、回路基板の側部の縁は、コネクタの側部の縁または側面の外側に配置され得る。図２７Ｂは、回路基板４５６Ｂと、回路基板４５６Ｂに結語された２つのコネクタ４５２Ｂとを有するモジュール４３４Ｂを示す。この実施形態では、コネクタ４５２Ｂが回路基板４５６Ｂに結合されると、回路基板４５６Ｂの側部の縁４５７Ｂは、コネクタ４５２Ｂの側部の縁または側面４５１Ｂと実質的に同一平面に配置される。
【００６９】
[0095]上述した通り、モジュールおよびシステムの多くの例において、多数のモジュールは連結されて、システムの様々な機能性を達成し得る。モジュールは、カスケード式に結合されてもよく、システムに１つのモジュールを含むことによって、第１の方法で下流のモジュールの機能性に影響を及ぼし、かつシステムに異なるモジュールを含むことによって、第１の方法とは異なる別の方法で、下流のモジュールの機能に影響を及ぼし得る。すなわち、システムにおいて連結されたモジュールは互いに依存性を有し、その機能性およびシステム全体に影響を及ぼし得る。この概念を実証する単純な例は、限定を意図するものではないが、３つのモジュール：電源モジュール、ボタンモジュール、およびＬＥＤモジュールを含むシステムである。ボタンモジュールおよびＬＥＤモジュールは電源モジュールに依存し、およびＬＥＤモジュールはボタンモジュールに依存する。電源モジュールへのボタンモジュールおよびＬＥＤモジュールの依存性を実証するために、以下を考慮する：電源モジュールが電力を全く提供しない場合、ボタンモジュールもＬＥＤモジュールもそれらの意図した方法で動作できない。同様に、ボタンモジュールへのＬＥＤモジュールの依存性を実証するために、回路を閉鎖するようにボタンが押し下げられないまたは他の方法で作動されない場合、ＬＥＤモジュールは照明されず、およびボタンが押し下げられる場合、ＬＥＤモジュールは照明される。換言すると、システムでのカスケード式モジュールは、下流のモジュールの動作および機能性に影響を及ぼす。
【００７０】
[0096]上記の説明は、実例および説明のために提供されたものであり、および包括的であること、または本発明を開示の正確な形態に限定することを意図していない。記述は、考慮される特定の使用に好適であるように、当業者が様々な実施形態および様々な修正形態において本発明を用いることができるように、本発明の原理およびそれらの実際の適用を説明するように選択された。本発明の特定の構造を図示しかつ説明したが、他の代替的な構造が当業者には明らかであり、かつ本発明の意図した範囲内にある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２６Ｃ】
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【図２６Ｄ】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年8月30日(2019.8.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面を有する第１回路基板と、
前記第１回路基板に実装されて、側面を有する第１コネクタと、
側面を有する第２回路基板と、
前記第２回路基板に実装されて、側面を有する第２コネクタであって、前記第１コネクタの前記側面及び前記第２コネクタの前記側面が実質的に同一の平面内に位置合わせされて互いに隣接するように前記第１コネクタに取り外し可能かつ直接結合されるように構成された第２コネクタと、を備え、
前記第１コネクタは、実装基板に前記第１コネクタを取り外し可能に結合するように構成された取付部分を含み、前記第２コネクタは、前記実装基板に前記第２コネクタを取り外し可能に結合するように構成された取付部分を含む、電子ビルディング装置。
【請求項２】
前記第１コネクタは、前記第１コネクタが前記第２コネクタに取り外し可能に結合された時に前記第２コネクタの前面の導体に係合するように構成された少なくとも１つの導体を含む前面を有する、請求項１に記載の電子ビルディング装置。
【請求項３】
前記第１コネクタ及び前記第２コネクタは各々、垂直方向に延在する第１細長部分と、水平方向に延在する第２細長部分と、を含む前面を有し、前記第１コネクタの前記第１細長部分は、前記第２コネクタの前記第１細長部分に接触するように構成され、前記第１コネクタの前記第２細長部分は、前記第１コネクタが前記第２コネクタに結合された時に前記第２コネクタの前記第２細長部分に接触するように構成される、請求項１に記載の電子ビルディング装置。
【請求項４】
複数の開口部を規定する第１側面と、複数の突出部を含む第２側面と、を有する実装基板をさらに備え、
前記第１コネクタの前記取付部分及び前記第２コネクタの前記取付部分は各々、前記実装基板の前記第１側面に取り外し可能に結合されるようにそれぞれ構成され、
前記実装基板の前記第２側面は、玩具ビルディングブロックシステムに取り外し可能に結合されるように構成されている、請求項１に記載の電子ビルディング装置。
【請求項５】
前記第１コネクタの前記取付部分は、前記第１コネクタの第１取付部分であり、かつ、実装基板に規定された複数の開口部のうちの第１開口部内に受け入れられるように構成され、前記第１コネクタは、前記実装基板に規定された前記複数の開口部のうちの第２開口部内に受け入れられて前記実装基板に前記第１回路基板を取り外し可能に結合するように構成された第２取付部分を含み、
前記第２コネクタの前記取付部分は、前記第２コネクタの第１取付部分であり、かつ、前記実装基板の前記第１開口部内に受け入れられるように構成され、前記第２コネクタは、前記実装基板の前記第２開口部内に受け入れられて前記実装基板に前記第２回路基板を取り外し可能に結合するように構成された第２取付部分を含む、請求項１に記載の電子ビルディング装置。
【請求項６】
前記第１コネクタの前記取付部分が前記第１コネクタの第１取付部分であり、前記第１コネクタが第２取付部分を含み、前記第１コネクタが第１高さを有し、前記装置が、
前記第１取付部分の底面に結合されるように構成された第１アダプタと、
前記第２取付部分の底面に結合されるように構成された第２アダプタと、をさらに備え、
前記第１アダプタ及び前記第２アダプタが前記第１コネクタに結合された時に前記第１コネクタが第２高さを有し、前記第２高さは前記第１高さよりも高い、請求項１に記載の電子ビルディング装置。
【請求項７】
前記第１コネクタの前記取付部分が、前記第１コネクタの第１取付部分であり、かつ、支持部材に規定された第１開口部内に受け入れられるように構成され、前記第１コネクタは、前記支持部材に規定された第２開口部内に受け入れられるように構成された第２取付部分を含み、
前記第２コネクタの前記取付部分が、前記第２コネクタの第１取付部分であり、かつ、前記支持部材の前記第１開口部内に受け入れられるように構成され、前記第２コネクタは、前記支持部材の前記第２開口部内に受け入れられるように構成された第２取付部分を含み、前記支持部材は、前記第２コネクタに結合された前記第１コネクタを維持するように構成される、請求項１に記載の電子ビルディング装置。
【請求項８】
前記第１回路基板の前記側面は前記第１回路基板の第１側面上にあり、前記第１回路基板は、
前記第１側面に対向する第２側面、第１端部及び前記第１端部に対向する第２端部を有し、前記第１側面及び前記第２側面は各々、前記第１端部及び前記第２端部とは異なり、
前記第１コネクタは、前記第１回路基板の前記第１端部及び前記第２端部のうちの一方に実装され、前記電子ビルディング装置は、
前記第１回路基板の前記第１側面及び前記第２側面のうちの一方に実装された第３コネクタをさらに備え、
前記第１コネクタは、前記第２回路基板に結合された前記第２コネクタ上の導体に係合するように構成された少なくとも１つの導体を含み、前記第３コネクタは、第３回路基板に結合されたコネクタ上の導体に係合するように構成された少なくとも１つの導体を含む、請求項１に記載の電子ビルディング装置。
【請求項９】
前記第１コネクタの前記取付部分は、前記実装基板に規定された複数の開口部のうちの第１開口部内に受け入れられるように構成された前記第１コネクタの第１取付部分であり、前記第１コネクタは、前記実装基板に規定された複数の開口部のうちの第２開口部内に受け入れられように構成された第２取付部分を含み、
前記第２コネクタの前記取付部分は、前記実装基板に規定された前記複数の開口部のうちの第３開口部内に受け入れられるように構成された前記第２コネクタの第１取付部分であり、前記第２コネクタは、前記実装基板に規定された前記複数の開口部のうちの第４開口部内に受け入れられるように構成された第２取付部分を含む、請求項８に記載の電子ビルディング装置。
【請求項１０】
複数の開口部を規定する第１側面と、複数の突出部を含む第２側面と、を有する実装基板をさらに備え、
前記第１コネクタの前記取付部分及び前記第２コネクタの前記取付部分は各々、前記実装基板の前記第１側面に取り外し可能に結合されるように構成され、
前記実装基板の前記第２側面は、玩具ビルディングブロックシステムに取り外し可能に結合されるように構成される、請求項８に記載の電子ビルディング装置。
【外国語明細書】
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