(57)【要約】【課題】  本発明は回路組立システムを提供する。【解決手段】  回路組立システムは、低電圧電源と１つ以上の電気的に活性な部材との間に延び、しかも閉鎖可能な電気的ブロック規定回路を組み立てる方法で選択的に相互接続された、複数の導電性で及び着脱可能なかつ機械的に相互接続可能なブロックを備え、電気的ブロック規定回路を通って電気が流れ可能であって１つ以上の電気的に活性な部材を作動させ、しかも電気的ブロック規定回路によって起動作用が分離したデータ回線と独立して発生可能であり、複数の導電性ブロックのうちの第１のブロックは、第１の及び第２の電気的に活性な端子部材を備える電気切換可能なブロックであり、作動電流は、第１の及び第２の電気的に活性な部材によって起動作用に応答して、複数のブロックのうちの隣接するブロックに、隣接するブロックに当接し及び導電する関係で選択的に流れ可能である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路組立システムであって、低電圧電源と１つ以上の電気的に活性な部材との間に延び、しかも閉鎖可能な電気的ブロック規定回路を組み立てる方法で選択的に相互接続された、複数の導電性で及び着脱可能なかつ機械的に相互接続可能なブロックを備え、前記電気的ブロック規定回路を通って電気が流れ可能であって前記１つ以上の電気的に活性な部材を作動させ、しかも前記電気的ブロック規定回路によって起動作用が分離したデータ回線と独立して発生可能であり、
前記複数の導電性ブロックのうちの第１のブロックは、第１の及び第２の電気的に活性な端子部材を備える電気切換可能なブロックであり、前記作動電流は、前記第１の及び第２の電気的に活性な部材によって前記起動作用に応答して、前記複数のブロックのうちの隣接するブロックに、前記隣接するブロックに当接し及び導電する関係で選択的に流れ可能であることを特徴とする組立回路システム。
【請求項２】
前記切換可能なブロックは、前記起動可能な作用に応答して、前記第１の及び第２の端子部材間で前記作動電流の流れを許す動作機構を備える、請求項１に記載の回路組立システム。
【請求項３】
前記動作機構は、前記第１の及び第２の端子部材にそれぞれ電気的に接続された第１の及び第２の分離可能な接点と、前記第１の及び第２の接点間に介在された磁化可能なスイッチとを備え、前記第１の及び第２の接点は、前記磁化可能なスイッチに近接させた永久磁石の磁場の影響のもとで閉鎖可能であり、しかも前記磁化可能なスイッチからの前記永久磁石の距離に従って開放可能である、請求項２に記載の回路組立システム。
【請求項４】
前記動作機構は、前記休止状態及び活性状態の両方で動作可能な論理回路を備えて構成された集積回路を備え、前記作動電流は、前記論理回路が前記活性状態に設定されているとき、前記第１の及び第２の端子部材の間で、前記動作機構によって前記１つ以上の電気的に活性な部材を作動させるほど十分な所定の振幅で伝送される、請求項２に記載の回路組立システム。
【請求項５】
前記論理回路が前記休止状態に設定されたとき、前記ブロック規定回路を通って漏れ電流が所定の振幅で連続的に流れ可能であり、前記所定の振幅は、前記１つ以上の電気的に活性な部材を作動させるために必要な振幅よりも小さいが、前記論理回路が起動指令を受け取ったとき前記起動可能な作用が実行可能になるほど十分に高い、請求項４に記載の回路組立システム。
【請求項６】
前記集積回路は、プロセッサと、前記第１の及び第２の端子部材の間に配置されるとともに前記プロセッサに接続された切換ユニットと、前記第１の端子部材から受け取って前記第２の端子部材に伝送する電流を前記休止状態の振幅に低減するほど十分に抵抗が高い制限抵抗器とを含む、請求項５に記載の回路組立システム。
【請求項７】
前記プロセッサは、前記切換ユニットに再構成指令を伝送するために動作可能であり、これにより前記作動電流は、前記第２の端子部材によって受け取られるように前記制限抵抗器をバイパスする、請求項６に記載の回路組立システム。
【請求項８】
前記起動可能な作用は使用者が開始する、請求項１に記載の回路組立システム。
【請求項９】
前記起動可能な作用はセンサに応答し、前記起動指令は、センサから前記プロセッサに伝送可能である、請求項６に記載の回路組立システム。
【請求項１０】
前記複数の導電性ブロックのうちの第２のブロックは、前記第１の及び第２の端子部材と、隣接する第１の又は第２のブロックを互いに当接し及び導電する関係に維持する１つ以上の接触向上部品とを備える、請求項１に記載の回路組立システム。
【請求項１１】
前記第２のブロックは、非導電性材料から作られて前記第１の及び第２の端子部材を互いに電気的に絶縁する中央部分を有する、請求項１０に記載の回路組立システム。
【請求項１２】
前記複数の導電性ブロックのうちの第２のブロックは、完全導電性のブロックであり、隣接する第１の又は第２のブロックを互いに当接し及び導電する関係に維持するために、１つ以上の接触向上部品をさらに備える、請求項１に記載の回路組立システム。
【請求項１３】
前記複数のブロックの各々は、識別可能かつ絶縁可能な電気ブロック生成回路の単一の電気部品で構成される、請求項１に記載の回路組立システム。
【請求項１４】
前記起動指令が遠隔伝送可能である前記論理回路とデータ通信する短距離受信機をさらに備える、請求項６に記載の回路組立システム。
【請求項１５】
前記短距離受信機は前記集積回路を備える、請求項１４に記載の回路組立システム。
【請求項１６】
前記短距離受信機は、前記第１のブロックと相互接続可能な第３のブロック内に収容される、請求項１４に記載の回路組立システム。
【請求項１７】
前記短距離受信機は送受信機である、請求項１４に記載の回路組立システム。
【請求項１８】
前記センサは、前記第１のブロックと相互接続可能な第４ブロック内に収容される、請求項９に記載の回路組立システム。
【請求項１９】
前記センサは、前記第１のブロック内に収容される、請求項９に記載の回路組立システム。
【請求項２０】
前記低電圧電源は、電池又は直流変流器である、請求項１に記載の回路組立システム。
【請求項２１】
前記電気ブロック規定回路は複数の並列副回路を含み、前記複数の副回路の各々は対応する電気切換可能なブロックを備え、前記作動電流は、前記電気切換可能なブロックにより前記電気切換可能なブロックを通って選択的に供給可能である、請求項１に記載の回路組立システム。
【請求項２２】
第１の副回路は、第２の副回路に関連する第２の電気的に活性な部材とは異なる、第１の電気的に活性の部材を備える、請求項２１に記載の回路組立システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モジュール素子の分野に関する。より詳細には、本発明は、玩具組立部品（以下、「ブロック」と呼ぶ）を解放可能に相互接続することに関し、ブロックは、回路組立システムの他の導電性ブロック又は活性部品を通して電気の流れを切換可能な様式で選択的に送り出す。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＧＯ（登録商標）によって提供される組立部品などの接続可能なブロックにより、三次元構造を組み立て、独自の教育経験を提供することが可能になる。このようなブロックを用いて遊ぶことにより、三次元ビジョン、創造性、工学、役割練習などの技術が発達する。一般的な玩具ブロックは、遊び価値を高めるために具体的な外観或いは機械的又は電気的な機能を備えた専用の組立部品が補足される。このような機能は、例えばモータ、スイッチ及びランプの他に、センサから入力を受け取り、受け取ったセンサ入力に応答して機能部品を作動させることができるプログラマブルプロセッサも含む。場合によっては、組立部品に最先端の電子システムが組み込まれ、ＬＥＧＯ  ＭＩＮＤＳＴＯＲＭＳ製のＲＯＢＯＴＩＣＳ  ＩＮＶＥＮＴＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭＳキットのような、プログラミング可能なロボット構造、遠隔制御作用などを可能にする。しかしながら、これらのキットの電子的側面は、利用者が容易に開発することができず、複数の電気部品の結合は、よく見ても制限される。
【０００３】
今日、多くの接続可能な玩具ブロックは、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）などの非導電性プラスチック材料で作られる。接続可能な玩具ブロックは、２つのブロックが互いに容易に接続可能であるとともに、容易に分解できるように設計される。多くの組立キットでは、単純な形状であるとともに、高度に洗練された三次元モデルの組立が可能である。一部のキットは、モータ、ライト、センサのような電気部品を既存のブロックに機械的に取り付けることによって、これらの電気部品を結合する。一部の例では、電気部品は、プラスチックブロック内に埋め込まれ又は収容され、これにより他のブロックに直接取り付けることが可能になる。
【０００４】
そのような電子装置では、すべての配線は、構造の一部ではない通常のワイヤによって行う。回路を電気的に接続することは簡単であるので、単純なコネクタを設けてワイヤを各部品に差し込む。電気回路は、通常、ワイヤが対で起こるという意味では利用者に見えず、唯一の組立経験は、部品を一緒に接続することである。利用者は、電子機器及び電気回路について多くのことを学ばないので、教育経験は限られる。さらに、教育経験は、絡み合い、機械的な動きを制限し、目に不快感を与えることがある、実際のワイヤを接続する必要性によって制限される。さらに、このような部品は、コンデンサ、コイル、抵抗器などの基本電子部品を含まない。
【０００５】
電子キットとして科学的な教育用キットが提供されることがある。電子キットは、通常、テーマに基づきかつ独立型の具体的なキットを備え、具体的なキットでは、利用者の経験は、所定機能を実行する電気回路の接続工程を含む。そのようなキットの例には、太陽エネルギキット（太陽光発電車両）、電気噴水式水飲み器、電気警報、電気タービンなどが含まれる。多くのキットは、電気ワイヤが直接に又は機械装置（ばね）によって接続されたプラスチック板を使用している。板に電気部品を機械的に取り付けることができる。しかしながら、このような電子キットは限定され、その理由は、利用者の経験は、電流が流れる経路が視覚的に明らかでない方法で、部品を配置し、ワイヤを接続することに限定されるためである。その結果、通常ワイヤが絡み合い、回路構造及びその機能性を完全に隠す。従って、教育的価値及び学習経験は、よく見ても制限される。さらに、各キットの構成部品は、他の配置又は他のキットでは使用できず、通常、それらが適合するように設計された具体的なキットに限定される。
【０００６】
いくつかの従来技術の刊行物、例えば米国特許第３，３４６，７７５号、第３，５５３，８８３号、第４，５５６，３９３号、第６，８０５，６０５号及び中国特許第４５５６０６号は、導電性玩具ブロックに設けるための様々な配置を開示している。しかしながら、このような配置では、玩具ブロックの内部に接点又は導電ピンを埋め込むことが必要となる。
【０００７】
米国特許第８，８２１，１８２号は、スナップ留め部品を用いて機械的構造を作成するために、及び構造に組み込まれた電子回路を作成する際に要求される原理を論証するために、三次元電気機械システムを開示している。しかしながら、このシステムには、教育的に有益でかつ自己開始作用を起動できるセンサがない。
【０００８】
米国特許出願第２の０１３／０３４３０２５号は、専門知識を必要とせずに、プログラミング論理及び回路組立を教示する、モジュール式電子組立システムを開示する。モジュール式ブロック組立システムは、事前に組み立てかつ相互接続したプリント回路基板から成る。電力線、信号線及び接地線が、全てのモジュールの間及び全体にわたって相互接続されるので、複数の構成部品は、回線へ並列に接続される。各ブロックは、１つ又は複数の個別の機能を実行し、ブロックは、結合してより大きな回路を生成できる。一部のブロックは外部的事象に応答し、一部は事前にプログラムされ、他は電流を流し又は遮る。電流は、例えばセンサモジュールが第１のモジュールと第２のモジュールとの間に置かれたとき、影響を受ける。
【０００９】
このモジュール式電子組立システムは、論理回路をどのように組み立てるかの理解に貢献するが、電子構成システムに多数の構成部品が含まれるせいで、利用者は、電気構成部品を識別すること、又は電気がどのように流れるかを知ることができない。センサ検出に応答する切換事象に続いて、スイッチをリセットするために信号線を通じてデータが送られて、電子組立システムの複雑さをさらに増すことになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、本発明の目的は、隣り合うブロック又は活性部品を通って電気の流れを選択的に送り出すことができる、玩具ブロックを提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、電源の他に独立したデータ回線を必要とすることなく、児童が開始した起動作用を助長する、電気切換可能な玩具ブロックを提供することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、有線接続を使用することなく、電気部品を相互接続しかつ取り外すことを可能にする教育ツールを提供することである。
【００１３】
本発明のさらに別の目的は、児童使用者に、電気部品を識別し及び絶縁することを教えて、電気回路の基礎を視覚的に直感的な方法で学ぶ教材を提供することである。
【００１４】
本発明の他の目的及び利点は、説明が進むにつれて明らかになる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は回路組立システムを提供し、回路組立システムは、低電圧電源と１つ以上の電気的に活性な部材との間に延び、しかも閉鎖可能な電気的ブロック規定回路を組み立てる方法で選択的に相互接続された、複数の導電性で及び着脱可能なかつ機械的に相互接続可能なブロックを備え、電気的ブロック規定回路を通って電気が流れ可能であって１つ以上の電気的に活性な部材を作動させ、しかも電気的ブロック規定回路によって起動作用が分離したデータ回線と独立して発生可能であり、複数の導電性ブロックのうちの第１のブロックは、第１の及び第２の電気的に活性な端子部材を備える電気切換可能なブロックであり、作動電流は、第１の及び第２の電気的に活性な部材によって起動作用に応答して、複数のブロックのうちの隣接するブロックに、隣接するブロックに当接し及び導電する関係で選択的に流れ可能である。
【００１６】
回路組立システムは、一般に回路の原理を実証するための教材であるが、必ずしもそうである必要はない。各ブロックは、識別可能かつ絶縁可能な電気ブロック生成回路の単一の電気部品、例えば抵抗器ブロック、電池ブロック、導電性ブロック、及び電気切換可能なブロックを備えて構成することができる。使用者は、１つ以上の電気的に活性の部材は、複数のブロックが回路を閉じるために使用者が選択した構成に従って十分に相互接続されたとき作動すること、及び１つ以上の電気的に活性の部材は、ブロックのうちの１つが回路を開くために取り外されたとき非作動となることを学ぶ。
【００１７】
使用者は、使用者が開始する又はセンサに応答する起動可能な作用に関わるという満足感の他に、起動可能な作用の原因を学ぶことができる。
【００１８】
切換可能なブロックはまた、起動可能な作用に応答して、第１の及び第２の端子部材間で作動電流の流れを許す動作機構も備える。
【００１９】
１つの態様において、動作機構は、第１の及び第２の端子部材にそれぞれ電気的に接続された第１の及び第２の分離可能な接点と、第１の及び第２の接点間に介在された磁化可能なスイッチとを備え、第１の及び第２の接点は、磁化可能なスイッチに近接させた永久磁石の磁場の影響のもとで閉鎖可能であり、しかも磁化可能なスイッチからの永久磁石の距離に従って開放可能である。
【００２０】
１つの態様において、動作機構は、休止状態及び活性状態の両方で動作可能な論理回路を備えて構成された集積回路を備え、作動電流は、論理回路が活性状態に設定されているとき、第１の及び第２の端子部材の間で、動作機構によって１つ以上の電気的に活性な部材を作動させるほど十分な所定の振幅で伝送される。論理回路が休止状態に設定されたとき、ブロック規定回路を通って漏れ電流が所定の振幅で連続的に流れ可能であり、所定の振幅は、１つ以上の電気的に活性な部材を作動させるために必要な振幅よりも小さいが、論理回路が起動指令を受け取ったとき起動可能な作用が実行可能になるほど十分に高い。
【００２１】
１つの態様において、集積回路は、プロセッサと、第１の及び第２の端子部材の間に配置されるとともにプロセッサに接続された切換ユニットと、第１の端子部材から受け取って第２の端子部材に伝送する電流を休止状態の振幅に低減するほど十分に抵抗が高い制限抵抗器とを含む。プロセッサは、切換ユニットに再構成指令を送るために動作可能であり、これにより作動電流は第２の端子部材によって受け取られるように制限抵抗器をバイパスする。
【００２２】
１つの態様において、複数の導電性ブロックのうちの第２のブロックは、第１の及び第２の端子部材と、隣接する第１の又は第２のブロックを互いに当接し及び導電する関係に維持する１つ以上の接触向上部品とを備える。第２のブロックは、非導電性材料から作られて第１の及び第２の端子部材を互いに電気的に絶縁する中央部分を有する。
【００２３】
１つの態様において、複数の導電性ブロックのうちの第２のブロックは、完全導電性のブロックであり、隣接する第１の又は第２のブロックを互いに当接し及び導電する関係に維持するために、１つ以上の接触向上部品をさらに備える。
【００２４】
１つの対応において、回路組立システムは、起動指令、例えばＲＦ又はＩＲ指令が遠隔伝送可能である論理回路とデータ通信する短距離受信機をさらに備える。短距離受信機は集積回路を備え、又は第１のブロックと相互接続可能な第３のブロック内に収容することができる。
【００２５】
１つの態様において、起動指令は、センサからプロセッサに伝送される。センサは、第１のブロックと相互接続可能な第４ブロック内に収容し、又は第１のブロックに収容することができる。
【００２６】
１つの態様において、低電圧電源は、電池又は直流変流器である。
【００２７】
１つの態様において、電気ブロック規定回路は複数の並列副回路を含み、複数の副回路の各々は対応する電気切換可能なブロックを備え、作動電流は、電気切換可能なブロックにより電気切換可能なブロックを通って選択的に供給可能である。第１の副回路は、第２の副回路に関連する第２の電気的に活性な部材とは異なる、第１の電気的に活性の部材を備える
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一つの実施形態による、相互接続可能でかつ導電性のブロックを頂部から見た分解斜視図である。
【図２】図１の導電性ブロックの底部からの分解斜視図である。
【図３】電流の流れを防止するブロック配置を概略的に示す図である。
【図４】図３のブロック配置に加えて、電気的に活性な部材に電流が流れるブロック配置を概略的に示す図である。
【図５】電気切換可能なブロックの界面部品内に収容された磁化可能なスイッチを概略的に示す図である。
【図６】図５の磁化可能なスイッチを用いて電気的に活性な部材に給電するためのブロック配置を概略的に示す図である。
【図７】抵抗器ブロックを用いて電気的に活性な部材に給電するためのブロック配置を概略的に示す図である。
【図８】２つの電池部材を用いて電気的に活性な部材に給電するためのブロック配置を概略的に示す図である。
【図９】２つの電気的に活性な部材に給電するためのブロック配置を概略的に示す図である。
【図１０】集積回路を備える電気切換可能なブロックを概略的に示す図である。
【図１１】図１０の集積回路の典型的な電気配線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明は、解放可能でかつ相互接続可能な新規な玩具ブロックに関し、それは電気切換機能をもたらす。電気切換可能なブロックで構造を組み立てる児童利用者は、制御された動き或いは光又は音の放出のような、電気的に生じさせた所望の作用を開始できる満足感を得るほかに、電気回路の基本を学ぶ教育活動にも関わる。
【００３０】
以下の説明は直線ブロックに関するが、本発明は、他の任意の大きさ又は形状のブロックにも適用可能であることを理解されたい。
【００３１】
図１及び図２は、本発明の一つの実施形態による、相互接続可能でかつ導電性のブロック１０を分解図で示す。ブロック１０は、Ｌ字形輪郭とされ、上部の正方形表面４から上方に突出する雄係合部品３を備えて構成された中央部分５と、表面４の下方で中央部分５に結合され、底面９に雌係合部品８を備えて構成された界面部品７と、界面部品７の２つの長手方向端部１２及び１４にそれぞれ固定可能な２つの対向する導電性の端子部材１６及び１８とを備える。界面部品７は、端子部材１６及び１８に固定可能であることに加えて、一般に中空であるが必ずしも中空ではなく、以下で説明する電気切換機能を助長するための回路をその内部に収容する。
【００３２】
本明細書で説明する「上方」及び「下方」のような方向を示す用語は、表面４が界面部品７の上に横たわる具体的な向きに関連するが、他のどのような相対的な向きも本発明の範囲内であることを理解されたい。
【００３３】
雄の係合部品及び雌の係合部品は、当業者に周知の任意のタイプにすることができ、例示した雄係合部品の一部又は全部は、雌係合部品と交換することができ、又は例示した雌係合部品の一部又は全部は、雄係合部品と交換することができる。
【００３４】
各端子部材１６及び１８は、長手方向に向いて閉じた外壁１９と、界面部品７の対応する長手方向端部を収容するために、長手方向に向いて開いた内側端２１と、開放端２１の開口部を定める平行な側壁２３及び２４とを有する。雄係合部品３も、端子部材１６、１８の上面から上方に突出している。界面部品７を端子部材１６及び１８に固定するために、界面部品の各長手方向端部は、その上面及び側面にそれぞれ凹所１３及び１７を備えて構成することができ、凹所１３及び１７には、端子部材の内側面から突出する相補形の突起２７及び２８が係合可能である。ブロック１０は、界面部品７が端子部材１６及び１８に固定された後に、一体型の組立体になる。
【００３５】
端子部材１６及び１８は、同時係属中の国際公開第２の０１５／３３３４０号に開示された方法によって導電性部材に変換することができる。すなわち、端子部材１６及び１８は、ベースプラスチック材料から作り、導電性に優れた一層以上の金属導電層、例えば３つの別々の銅層、ニッケル層及びクロム層で覆うことができ、そのためには、電気めっき技術、端子部材の部分を隠すためのリトグラフ技術、エッチング技術などを用い、或いは接着剤又は機械的連結を用いる。被覆の総厚さは、１〜１００ミクロンの範囲にでき、耐浸食性であり、金属光沢を有する。
【００３６】
代わりに、端子部材１６及び１８は、単一の金属層で、従って導電層で形成することができ、又は端子部材の壁内に埋め込んだ導電性のピンを有することができる。
【００３７】
中央部分５及び界面部品７は、端子部材１６及び１８を互いに電気的に絶縁するために、非導電性のプラスチック材料、例えばアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）から製造することが好ましい。従って、絶縁性の界面部品７は、導電性ブロック１０に２つの別個のチャネルを設け、その各々を異なる極性の電流が流通することができる。
【００３８】
端子部材１６、１８にはまた、可撓性でかつ横方向に離間した接触向上部品３２、３３を形成することもでき、長手方向に隣接するブロックを接触状態に維持することもでき、これは、係属中の国際公開第２の０１５／３３３４０号にも開示される。接触向上部品３２及び３３は、可撓性かつ弾性のアームとして構成することができ、外壁１９に接続されるが、その周囲の大部分は外壁１９から分離されて、通常、外壁１９から斜めに延びる配置に付勢される。適切な底板上で一方が他方の隣に配置された、２つの長手方向に隣接するブロックの間には、通常、伝導抵抗隙間が存在するにもかかわらず、隙間内に突出する接触向上部品は、長手方向で隣接する２つのブロックの２つの端子部材を、それぞれ、互いに当接しかつ導電する関係に設定する。
【００３９】
接触向上部品３７はまた、横方向に向いた側壁２４に可撓的に接続されて、横方向に隣接する２つのブロックの２つの端子部材を、それぞれ、互いに当接しかつ導電する関係に設定することができる。
【００４０】
はじめに、図３及び図４は、電気切換可能なブロック１５を用いて、児童利用者が組立可能な電気回路を示す。図３は不完全な回路を示し、図４は、図３のブロック配置を補って、回路を閉じかつ構成部品を作動させるブロック配置を示す。
【００４１】
電気切換可能なブロック１５は、図１のブロック１０と同様に構成され、２つの導電性の端子部材と、２つの端子部材の間に介在された中央の界面部品とを備えて構成される。さらに、電気切換可能なブロック１５は、中央の界面部品内に収容された動作機構を備え、それは以下に説明するように、２つの端子部材間の電流の流れを選択的に許容して、児童使用者に、電気回路のいくつかの基本原理を視覚的に示す。導電性部品は概略的にハッチングで示す。
【００４２】
図３のブロック配置４０では、２つの電気的に活性のブロックと、低電圧電力、例えば９Ｖを発生する電池ブロック４４と、図示したプロペラブロック４６又はモータ及び光源のような、他の適切な電気的に有効な構成部品を内部に収容したブロックとが置かれ、それらは、電気切換可能なブロック１５と当接し及び導電する関係に置かれる。プリント回路基板を備えることなく構成できる電気的に活性のブロックは、電気切換可能なブロック１５と係合するために、少なくとも１つの接触向上部品を有する。電池ブロック４４には、必要に応じて電流制限器を設けることができる。低電圧直流変圧器のような他の低電圧電源も使用できる。電気的に活性の構成部品は、一般に、プラスチック区画内に入れ、配線、埋込金属導体、はんだ付け、又は機械的連結例えばねじによって、接触向上部品に電気的に接続される。
【００４３】
電気切換可能なブロック１５が電池ブロック４４及びプロペラブロック４６の両方と導電関係にあっても、児童使用者は、言うまでもなく、電池からプロペラへの電気の流れを妨げる中央の絶縁部分が存在するので、プロペラ４７が回転しないことを理解する。
【００４４】
図４のブロック配置４１では、完全導電性のブロック４９が電気切換可能なブロック１５と並列に配置され、結果として両方のブロック１５及び４９が、電池ブロック４４とプロペラブロック４６との間に、しかもこれらと導電関係に介在される。このような係合を助長するために、電池ブロック４４及びプロペラブロック４６の各々は、２つのブロックと同時に当接し及び導電する関係にあるように、２つの接触向上部品を備えて構成することができる。
【００４５】
このため、電流は、破線で概略的に示すように、端子部材１６及び１８を含む電気切換可能なブロック１５、プロペラブロック４６、及び完全導電性のブロック４９を連続的に通過した後、電池ブロック４４の負端子５１と正端子５６との間を流れることができる。電流は、完全導電性のブロック４９を通るよりも、電気切換可能なブロック１５を通って反対方向に流れる。電流の流れのおかげで、プロペラ４７が回転し始める。従って、児童利用者は、電池ブロック４４とプロペラブロック４６との間に閉回路が形成されたおかげでプロペラが回転することを認識する。
【００４６】
図５に界面部品５７を概略的に示す。界面部品５７の中空密閉された内部に、磁化可能なスイッチ５９、例えばリードスイッチが収容される。対向する導電性部品５２及び５３にスイッチ５９が接続され、これらの導電性部品５２及び５３は、次に界面部品の固定時に、端子部材と電気的に接触する。その結果、スイッチ５９を閉じると、導電性部品５２と導電性部品５３との間を電流が流れることができる。
【００４７】
図６に示すように、界面部品５７を含む電気切換可能なブロック６０が使用されると、完全導電性のブロック４９を含むブロック配置４２を使用して、電気的に活性のブロック４６に給電することができる。児童利用者が永久磁石６２を界面部品５７に近付けると、接近する磁界を感知するセンサとして機能する２つの接触がまとまってスイッチを作動させ、回路を閉じてプロペラ４７を回転させる。従って、児童利用者は、構成部品に直接接触することなく、構成部品を作動させる磁場の使用を理解するための教材が与えられると同時に、起動動作を開始できるという満足感を得る。
【００４８】
図７のブロック配置５０では、切換可能なブロック６０と電気的に活性のブロック４６との間に抵抗器ブロック６６が位置している。抵抗器ブロック６６では、その２つの対向する端子部材に抵抗器が電気的に接続され、その一方は、隣接する切換可能なブロック６０の端子部材と電気的に接続可能である。そのため、電流は、抵抗器ブロック６６を通って一方向に流れることができ、例えば電池ブロック４４の負端子５１（図６）から流れる電流を送り出す。電流は、抵抗器ブロック６６から電気的に活性のブロック４６に流れ、次いで、電気的に活性のブロック４６から完全導電性のブロック４９に流れる。回路を完成させるために、電流は、完全導電性のブロック４９から電池ブロック４４の正の端子に流れることができる。
【００４９】
児童利用者が、永久磁石６２をブロック６０の界面部品に近付けると、回路が閉じて、児童利用者は、抵抗器ブロック６６の影響で、プロペラ４７が図６のブロック配置に関する速度よりも遅い速度で回転することを理解する。ブロック４６とブロック６６との間に別の抵抗器ブロックが位置すると、プロペラ４７はより遅い速度であっても回転し、児童利用者が、抵抗のおかげで電気的に活性のブロック４６に流れる電流がより小さくなることを理解するのを助ける。
【００５０】
一つの実施形態では、抵抗器ブロック６６は電位差計を備え、児童利用者は、例えば小さなダイヤルで抵抗を選択的に調整し、それによって所望の出力を与えることができる。
【００５１】
こうして、各構成部品を容易に識別して絶縁できる直列回路が生成される。何れかの構成部品、例えば抵抗器ブロック６６を取り外すと、回路が開き、プロペラ４７の回転が止まる。取り外した構成部品は、プロペラをもう一度回転させるために簡単に交換することができる。
【００５２】
図８に示すように、児童利用者は、第２の電池ブロック４４を追加することによりブロック装置５５を形成して、プロペラ４７をより速い速度で回転させ得ることを理解する。
【００５３】
児童利用者は、多くの異なるタイプの電気部品又はたくさんの所定の部品を直列回路に追加できることを理解されたい。
【００５４】
図９に示すように、相互接続されたブロックを用いる回路は、任意の所望の構成をとることができる。例えば、図示したブロック配置６５は、高さが徐々に高くなっていても良い。ブロック配置の底部から２番目の高さに位置する完全導電性のブロック４８により、切換可能なブロック６０から流れる電流が二方向に分岐し、すなわち（１）プロペラ４７に給電するためにブロック４６に向かい、そこから電流は、最低高さに位置する完全導電性のブロック４９を通って電池ブロック４４に戻り、（２）その上方にある複数の完全導電性のブロック４８に向かい、各々の完全導電性のブロック４８は、ブロック配置の異なる高さに位置して、最高高さに位置する光源担持ブロック６７に電気を導き、電気は、そこから電池ブロック４４に戻る。このブロック配置に適応するために、電池ブロック４４は３つの端子部材を備えて構成することができる。ブロック配置６５にわたって複数の全体的に絶縁性のブロック６３を選択的に位置決めして、所望の方向における電流の流れを助長することもできる。
【００５５】
様々なブロックは、各ブロックの機能を識別するのに役立つように、色分けすることができ、又は他の適切な方法で区別することができる。児童利用者が電流の流れ方向を決定するのを助けるために、電流が流れる各ブロックを照らし、又は他の適切な表示手段を設けることができる。
【００５６】
図１０に概略的に示すように、ブロック７０は、より複雑な動作を実行するために、能動的に切換可能なブロックとすることができる。界面部品７７は、所定の事象に応答して回路を閉じるように適合された集積回路（ＩＣ）７９を備える。例えば、時期調整構成部品を備えて構成されたＩＣ７９は、所定の時間に回路を閉じるように予めプログラムすることができる。代わりに、ＩＣ７９は、中央部分の上面４に形成された開口を通過する周辺光を感知するために、光センサのようなセンサ７２を備える。遊戯片又は他の任意の関心対象物が光センサを通過すると、所定のレベルの暗さが感知されて、回路は閉じる。
【００５７】
切換可能なブロック７０は、上述したブロック配置の何れかと組み合わせ、必要な変更を加えて、動作することもできる。
【００５８】
センサ７２は、切換可能なブロック７０と一体に示したが、センサ７２は、それがＩＣ７９とデータ通信している間にブロック７０と相互接続可能な、別個のブロックとして構成できることを理解されたい。
【００５９】
ＩＣ７９の論理回路は、電流が絶えず流れて、ＩＣ７９が能動的であるときのみ動作して、利用者相互作用を感知する。所望時はいつでも、利用者操作ブロック７０が確実に起動作用を開始できるように、ＩＣ７９は、２つの異なる状態、すなわち休止状態及び活性状態で動作する。休止状態の間、ＩＣには少ない漏れ電流が連続的に流れ、センサ７２は絶えず監視される。漏れ電流のレベルは、電気的に活性の構成部品を作動させるのに必要なレベルよりも低いが、起動指令を受け取ることを予期して、ＩＣ７９を休止状態に保つほど十分に高い。漏れ電流は、通常１〜３ｍＡの範囲である。
【００６０】
光又は音に関連する指令のような起動指令がなされた後、ＩＣ７９は活性状態に設定されて、切換可能なブロック７０を通して伝送される電流が、電気的に活性の構成部品を作動させるのに十分なほど高振幅になることを許す。
【００６１】
起動指令は、ＩＣ７９を動作させるための専用アプリケーションを実行している、スマートフォンのような遠隔制御装置から送ることができる。このような遠隔動作に適合するために、ＩＣ７９は、短距離送受信機、例えば論理回路とデータ通信するＢｌｕｅｔｏｏｔｈ送受信機を備えることができる。代わりに、論理回路とデータ通信可能にセットされる短距離送受信機は、切換可能なブロック７０と相互接続可能なブロック内に収容することができる。
【００６２】
多くの異なる電気的に活性の構成部品を使用することができる。例えば、電気的に活性の構成部品がＬＥＤであれば、第１の抵抗器をＬＥＤと直列に配置してそれに伝送される電流を減らし、ＬＥＤ寿命を延ばすことができ、しかも第２の抵抗器を第１の抵抗器と並列に配置し、ＬＥＤに流れる電流をさらに減らし、それによって休止状態におけるその作動を防止する。
【００６３】
図１１は、児童が開始する起動作用を実行するのに適したＩＣ８９の例示的な電気配線図を示す。ＩＣ８９は、表示灯８１と、プロセッサ８２と、プロセッサ８２と並列に接続されて第１の端子部材８３から電流を受け取る光センサ８４及びマイクロホン８６と、第１の端子部材８３と第２の端子部材８５との間に挿入され、プロセッサ８２にも接続された切換ユニット９２と、制限抵抗器９８とを備える。光センサ８４及びマイクロホン８６の一方のみ、又は他の任意のセンサを使用できることを理解されたい。センサはまた、ＩＣ８９から分離し、例えばブロックとして構成することもできる。
【００６４】
切換ユニット９２はスイッチ９５を備え、スイッチ９５は、第１の端子部材８３から受け取った電流を、休止状態値への電流を制限するのに十分なほど高い抵抗を有する制限抵抗器９８へ正常に供給し、その結果低い休止状態電流が、電気的に活性の構成部品を作動可能とすることなく第２の端子部材８５に流れる。制限抵抗器９８は、抵抗が少なくとも０．５ｋオームであり、通常は１．５ｋオームよりも大きく、例えば２．２ｋオームである。プロセッサ８２は、スイッチ９５に命令して、制限抵抗器９８をバイパスしかつ第１の端子部材８３から受け取った比較的高いレベルの電流を第２の端子部材８５に供給するように再構成し、これによりセンサの一つから起動信号を受け取ることに応答して、電気的に活性の構成部品を活性化する。切換ユニット９２は、フォトトランジスタ９４と協働して光を発生するために、一般にＬＥＤ９１の形である光断続器を含み、電圧サージを防止することも好ましい。
【００６５】
このように、ブロックを取外可能に相互接続することにより、別個の独立したデータソースを必要とせずに、児童が開始した、センサに応答する起動作用を発生するために適した回路を有利に組み立てることができる。電気切換可能なブロックの界面部品内に一般に収容されるＩＣ８９は、第１の端子部材８３と第２の端子部材８５との間の電流路内に配置され、しかもセンサから受けとった信号に応答して休止状態から活性状態に切換可能であるので、無制限な数のスイッチング作用を繰り返し実行することができる。別個のデータソースがない従来技術の回路組立システムは、切換え作用後に電流の流れが中断する危険がある。
【００６６】
本発明の回路組立システムを用いて、直列回路、並列回路、又はそれらの組み合わせの何れでも、任意のタイプの回路を組み立てることができる。任意の数の相互接続可能なブロック及び電気的に活性の構成部品を使用して、利用者が選択した構造及び利用者が選択した起動作用を与えることができ、その一方、一般に単一の電気構成部品を備える各ブロックを識別し、絶縁し及び取り外す教材として役に立つ。
【００６７】
本発明のいくつかの実施形態を例示として説明してきたが、本発明は、多くの修正、変形及び適応とともに、及び当業者の範囲内にある多数の均等物又は代替の解決策を用いて、特許請求の範囲を超えることなく実施できることは明らかである。
【符号の説明】
【００６８】
３  雄係合部品
４  正方形表面
５  中央部分
７  界面部品
１０  ブロック
１２  長手方向端部
１３  凹所
１４  長手方向端部
１６  端子部材
１７  凹所
１８  端子部材
１９  外壁
２１  内側端
３２  接触向上部品
３３  接触向上部品
３７  接触向上部品
【図１】
2018525190.tif 000003
【図２】
2018525190.tif 000004
【図３】
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【図４】
2018525190.tif 000006
【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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【手続補正書】
【提出日】平成30年3月23日(2018.3.23)
【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】
回路組立システムであって、低電圧電源と１つ以上の電気的に活性な部材との間に延び、しかも閉鎖可能な電気的ブロック規定回路を組み立てる方法で選択的に相互接続された、複数の導電性で及び着脱可能なかつ機械的に相互接続可能なブロックを備え、前記電気的ブロック規定回路を通って電気が流れ可能であって前記１つ以上の電気的に活性な部材を作動させ、しかも前記電気的ブロック規定回路によって起動作用が、前記電源の他に独立したデータ回線の必要性なしに発生可能であり、
前記複数の導電性ブロックのうちの第１のブロックは、第１の及び第２の電気的に活性な端子部材を備える電気切換可能なブロックであり、前記作動電流は、前記起動作用の発生中に、前記第１の及び第２の電気的に活性な部材によって前記起動作用に応答して、前記複数のブロックのうちの隣接するブロックに、前記隣接するブロックに当接し及び導電する関係で選択的に流れ可能であり、
前記切換可能なブロックは、前記第１の及び第２の端子部材間で前記作動電流の流れを許す動作機構を備え、
前記動作機構は、前記休止状態又は活性状態の何れかで動作可能な論理回路を備えて構成された集積回路を備え、前記作動電流は、前記論理回路が前記活性状態に設定されているとき、前記第１の及び第２の端子部材の間で、前記動作機構によって前記１つ以上の電気的に活性な部材を作動させるほど十分な所定の振幅で伝送され、
前記論理回路が前記休止状態に設定されたとき、前記ブロック規定回路を通って漏れ電流が所定の振幅で連続的に流れ可能であり、前記所定の振幅は、前記１つ以上の電気的に活性な部材を作動させるために必要な振幅よりも小さいが、前記活性状態を開始させて前記起動作用を生じさせる起動指令を受け取ることを予期して、前記論理回路が作動状態のままであることを保証するほど十分に高いことを特徴とする組立回路システム。
【請求項２】
前記集積回路は、プロセッサと、前記第１の及び第２の端子部材の間に配置されるとともに前記プロセッサに接続された切換ユニットと、前記第１の端子部材から受け取って前記第２の端子部材に伝送する電流を前記休止状態の振幅に低減するほど十分に抵抗が高い制限抵抗器とを含む、請求項１に記載の回路組立システム。
【請求項３】
前記プロセッサは、前記切換ユニットに再構成指令を伝送するために動作可能であり、これにより前記作動電流は、前記第２の端子部材によって受け取られるように前記制限抵抗器をバイパスする、請求項２に記載の回路組立システム。
【請求項４】
前記起動可能な作用は使用者が開始する、請求項１に記載の回路組立システム。
【請求項５】
前記起動可能な作用はセンサに応答する、請求項１に記載の回路組立システム。
【請求項６】
前記起動指令は、センサから前記プロセッサに伝送可能である、請求項５に記載の回路組立システム。
【請求項７】
前記複数の導電性ブロックのうちの第２のブロックは、前記第１の及び第２の端子部材と、隣接する第１の又は第２のブロックを互いに当接し及び導電する関係に維持する１つ以上の接触向上部品とを備える、請求項１に記載の回路組立システム。
【請求項８】
前記第２のブロックは、非導電性材料から作られて前記第１の及び第２の端子部材を互いに電気的に絶縁する中央部分を有する、請求項７に記載の回路組立システム。
【請求項９】
前記複数の導電性ブロックのうちの第２のブロックは、完全導電性のブロックであり、隣接する第１の又は第２のブロックを互いに当接し及び導電する関係に維持するために、１つ以上の接触向上部品をさらに備える、請求項１に記載の回路組立システム。
【請求項１０】
前記複数のブロックの各々は、識別可能かつ絶縁可能な電気ブロック生成回路の単一の電気部品で構成される、請求項１に記載の回路組立システム。
【請求項１１】
前記論理回路とデータ通信する短距離受信機をさらに備える、請求項１に記載の回路組立システム。
【請求項１２】
前記起動指令は、前記短距離受信機に遠隔伝送可能である、請求項１１に記載の回路組立システム。
【請求項１３】
前記短距離受信機は前記集積回路を備える、請求項１１に記載の回路組立システム。
【請求項１４】
前記短距離受信機は、前記第１のブロックと相互接続可能な第３のブロック内に収容される、請求項１１に記載の回路組立システム。
【請求項１５】
前記短距離受信機は送受信機である、請求項１３に記載の回路組立システム。
【請求項１６】
前記短距離受信機は送受信機である、請求項１４に記載の回路組立システム。
【請求項１７】
前記センサは、前記第１のブロックと相互接続可能な第４ブロック内に収容される、請求項６に記載の回路組立システム。
【請求項１８】
前記センサは、前記第１のブロック内に収容される、請求項６に記載の回路組立システム。
【請求項１９】
前記低電圧電源は、電池又は直流変流器である、請求項１に記載の回路組立システム。
【請求項２０】
前記電気ブロック規定回路は複数の並列副回路を含み、前記複数の副回路の各々は、対応する電気的に活性の部材及び対応する電気切換可能なブロックを備え、前記作動電流は、前記対応する電気的に活性の部材を起動するための対応する起動指令に応答して、前記電気切換可能なブロックによって前記電気切換可能なブロックを通って選択的に供給可能である、請求項１に記載の回路組立システム。
【請求項２１】
第１の副回路は、第２の副回路に関連する第２の電気的に活性な部材とは異なる、第１の電気的に活性の部材を備える、請求項２０に記載の回路組立システム。
【請求項２２】
前記集積回路は、時間調整回路をさらに備える、請求項１に記載の回路組立システム。
【請求項２３】
ブロック構造で相互接続されたブロックによって実行される電気起因作用を開始する方法であって、
ａ）電流が流通可能でかつ閉鎖可能な電気ブロック規定回路を組み立てる工程であって、前記回路は、電気的伝導性で及び取外可能かつ機械的に相互接続可能な複数のブロックを備え、前記ブロックは、
ｉ．低電圧電源である第１のブロックと、
ｉｉ．電気的に活性な部材である第２のブロックと、
ｉｉｉ．電気切換可能なブロックである第３のブロックであって、第１の及び第２の導電性の端子部材と、論理回路を備えて構成された集積回路ベースの動作機構とを備え、前記論理回路は、起動指令に応答して休止状態又は活性状態の何れかで動作可能であり、それにより前記第１の及び第２の端子部材間で前記第１のブロックから起動電流の流れを許可する第３のブロックとを含む工程と、
ｂ）前記第３のブロックの前記論理回路が前記休止状態に設定され、それにより前記ブロック規定回路を通って漏れ電流が所定の振幅で連続的に流れ可能であり、前記所定の振幅は、前記電気的に活性な部材を作動させるために必要な振幅よりも小さいが、前記論理回路が作動状態のままであることを保証するほど十分に高い間に、分離した物理的なデータ回線とは独立して前記起動指令によって前記第３のブロックを起動する工程と、
ｃ）前記起動指令に応答して、前記作動機構によって前記第３のブロックの前記論理回路を前記活性状態に設定する工程であって、前記第３のブロックの前記第１の及び第２の端子部材間の前記漏れ電流よりも高い振幅にて、前記作動電流を、前記複数のブロックのうち前記第３のブロックと当接し及び導電関係にある隣接するブロックに、前記ブロック規定回路を通って前記第２のブロックに流れるまで流す工程と、
ｄ）前記第２のブロックの前記電気的に活性の部材に起動電流を給電して、電気起因作用を実行する工程と、を備えることを特徴とする方法。
【請求項２４】
前記ブロック規定回路は２つ以上の第２のブロックを備え、前記起動電流は、前記第３のブロックの前記論理回路が活性状態に設定されたとき、前記第２のブロックのうち選択された１つのブロックに流れ、前記選択された第２のブロックの前記電気的に活性な部材に給電する、一方、他の第２のブロックは無効になっている、請求項２３に記載の方法。
【国際調査報告】
2018525190.tif 000014
2018525190.tif 000015