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図面 (9)

課題

材料利用率の高いアンテナ要望されている。

解決手段

POS装置のためのRFIDアンテナが、第1の端部及び第2の端部を含む細長片面フレキシブル基板を有する。第1の端部から第2の端部には、基板に沿って複数の導体が延びる。基板には、フレキシブル被覆層が取り付けられて導体を覆う。基板は、基板の端部が重なり合うように巻かれる。コネクタが、基板の第1の端部の導体の端部を、基板の第2の端部の導体の端部に接続することにより、複数の導体が、連続螺旋コイルの形のアンテナを形成する。

概要

背景

通信産業発展とともに、ますます多くの分野においてRFID技術幅広く応用されている。無線周波数識別技術は、識別システムと特定の物体との間に機械的接触又は光学的接触確立することなく、無線信号に基づいて特定の物体の識別、並びに関連データの読み取り及び書き込みを行うことができる無線通信技術である。

RFID技術は、多くの産業で応用されている。例えば、生産中の自動車にタグを取り付けて、工場関係者が、生産ライン上の自動車の進捗を追跡することができる。倉庫内で薬の位置を追跡することもできる。家畜及びペットに、これらの確実な識別を可能にする無線周波数タグを取り付けることもできる(「確実な識別」とは、複数の動物による同じ識別の使用を避けることを意味する」)。例えば、RFID技術に基づく識別カードは、従業員が鍵の掛かったビルに入ることを可能にし、自動車内の無線周波数トランスポンダを用いて、有料道路及び駐車場に関連する料金を支払うこともできる。

POS装置などのポータブル電子装置では、時に安全保護装置樹脂で覆ったり、或いは包装したりする必要があり、この結果、安全保護装置の構造が重くて厚いものになる。従って、POS装置の分野では、内部空間を広げてより多くのコンポーネントを収容するためにRFIDアンテナが広く用いられ、これによってPOS装置の小型化及び軽量化を実現している。

概要

材料利用率の高いアンテナ要望されている。POS装置のためのRFIDアンテナが、第1の端部及び第2の端部を含む細長片面フレキシブル基板を有する。第1の端部から第2の端部には、基板に沿って複数の導体が延びる。基板には、フレキシブル被覆層が取り付けられて導体を覆う。基板は、基板の端部が重なり合うように巻かれる。コネクタが、基板の第1の端部の導体の端部を、基板の第2の端部の導体の端部に接続することにより、複数の導体が、連続螺旋コイルの形のアンテナを形成する。

目的

本発明は、その1つの態様において、フレキシブルRFIDアンテナであって、第1の端部及び第2の端部を有する片面フレキシブル基板と、基板上に配置され、互いに絶縁されて基板の第1の端部と第2の端部との間に延びる複数の導体と、基板に取り付けられたフレキシブル被覆層とを備え、導体は、基板と被覆層との間に挟まれ、基板の第1の端部における導体の端部は、基板の第2の端部における導体の端部にそれぞれ電気的に接続されて螺旋RFIコイルを形成するフレキシブルRFIDアンテナを提供する

効果

実績

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請求項1

フレキシブルRFIDアンテナであって、第1の端部及び第2の端部を有する片面フレキシブル基板と、前記基板上に配置され、互いに絶縁されて前記基板の前記第1の端部と前記第2の端部との間に延びる複数の導体と、前記基板に取り付けられたフレキシブル被覆層と、を備え、前記導体は、前記基板と前記被覆層との間に挟まれ、前記基板の前記第1の端部における前記導体の端部は、前記基板の前記第2の端部における前記導体の端部にそれぞれ電気的に接続されて螺旋RFIコイルを形成する、ことを特徴とするフレキシブルRFIDアンテナ。

請求項2

前記基板及び前記被覆層は、引き伸ばした細長い形状である、請求項1に記載のフレキシブルRFIDアンテナ。

請求項3

前記基板は、12μm〜125μmの厚みを有するポリエステル(PET)フィルム又はポリイミド(PI)フィルムである第1の絶縁層を含む、請求項1又は2に記載のフレキシブルRFIDアンテナ。

請求項4

前記基板は、前記複数の導体を前記基板上に取り付ける第1の接着層をさらに含む、請求項3に記載のフレキシブルRFIDアンテナ。

請求項5

前記被覆層は、12μm〜50μmの厚みを有するポリエステル(PET)フィルム、ポリイミド(PI)フィルム又は絶縁インク層である第2の絶縁層を含む、請求項1から4のいずれか1項に記載のフレキシブルRFIDアンテナ。

請求項6

前記被覆層は、前記第2の絶縁層を前記基板上に取り付ける第2の接着層をさらに含む、請求項5に記載のフレキシブルRFIDアンテナ。

請求項7

前記被覆層は、絶縁インク層を含む、請求項1から6のいずれか1項に記載のフレキシブルRFIDアンテナ。

請求項8

前記アンテナの前記基板は、前記アンテナを固定する複数の固定部を有する、請求項1から7のいずれか1項に記載のフレキシブルRFIDアンテナ。

請求項9

POS装置であって、本体と、前記本体上の回路基板と、前記本体の周囲に配置されたRFIDアンテナと、を備え、前記RFIDアンテナは、第1の端部及び第2の端部を有する片面フレキシブル基板と、前記基板上に配置され、互いに絶縁されて前記基板の前記第1の端部から前記第2の端部に延びる複数の導体と、前記基板に取り付けられて前記導体を覆うフレキシブル被覆層と、前記本体上に配置されたコネクタと、を含み、前記コネクタは、前記基板の前記第1の端部における前記導体の端部と、前記基板の前記第2の端部における前記導体の端部とに接続され、これによって前記複数の導体が螺旋コイルを形成するとともに、前記アンテナが前記コネクタによって前記回路基板に接続される、ことを特徴とするPOS装置。

請求項10

前記基板及び前記被覆層は、細長い形状である、請求項9に記載のPOS装置。

請求項11

前記アンテナは、前記第1の端部及び前記第2の端部から離れた位置に、前記アンテナを前記本体に固定する少なくとも1つの固定部を有する、請求項9又は10に記載のPOS装置。

請求項12

前記アンテナは、接着剤によって前記本体に取り付けられる、請求項9又は10に記載のPOS装置。

請求項13

電子装置であって、本体と、回路基板と、プリントアンテナと、を備え、前記プリントアンテナは、第1の端部及び第2の端部を有する片面フレキシブル基板と、前記基板上に配置され、前記基板の前記第1の端部から前記第2の端部に延びる複数の平行導体と、前記基板に取り付けられて、該基板との間に前記導体を挟み込むフレキシブル被覆層と、前記本体上に配置されたコネクタと、を含み、前記コネクタは、前記基板の前記第1の端部における前記導体の端部を前記基板の前記第2の端部における前記導体の端部に接続し、これによって前記導体が螺旋コイルを形成するとともに、前記アンテナが前記コネクタを介して前記回路基板に接続され、前記アンテナは、前記本体の周囲に配置される、ことを特徴とする電子装置。

技術分野

0001

本発明は、販売時点情報管理POS)装置に関し、具体的には、POS装置のための無線周波数識別装置RFID)に関する。

背景技術

0002

通信産業発展とともに、ますます多くの分野においてRFID技術幅広く応用されている。無線周波数識別技術は、識別システムと特定の物体との間に機械的接触又は光学的接触確立することなく、無線信号に基づいて特定の物体の識別、並びに関連データの読み取り及び書き込みを行うことができる無線通信技術である。

0003

RFID技術は、多くの産業で応用されている。例えば、生産中の自動車にタグを取り付けて、工場関係者が、生産ライン上の自動車の進捗を追跡することができる。倉庫内で薬の位置を追跡することもできる。家畜及びペットに、これらの確実な識別を可能にする無線周波数タグを取り付けることもできる(「確実な識別」とは、複数の動物による同じ識別の使用を避けることを意味する」)。例えば、RFID技術に基づく識別カードは、従業員が鍵の掛かったビルに入ることを可能にし、自動車内の無線周波数トランスポンダを用いて、有料道路及び駐車場に関連する料金を支払うこともできる。

0004

POS装置などのポータブル電子装置では、時に安全保護装置樹脂で覆ったり、或いは包装したりする必要があり、この結果、安全保護装置の構造が重くて厚いものになる。従って、POS装置の分野では、内部空間を広げてより多くのコンポーネントを収容するためにRFIDアンテナが広く用いられ、これによってPOS装置の小型化及び軽量化を実現している。

発明が解決しようとする課題

0005

図1に、従来技術を用いたRFIDアンテナの製造工程を示す。基材1は、250mm×320mmのフレキシブル基材であり、ここから8つのRFIDアンテナ基板2が切り取られる。アンテナ基板2上の層を形成する導体螺旋コイル印刷法又はエッチング法によって形成して螺旋アンテナを形成する。導体は、銅トレース又はその他の導電性トレースとすることができる。導体の端部は、内周及び外周に現れる。アンテナの内周の端部は、2つの端部が共に他のポートに接続されるように外周に導かれる必要があるので、基板上には、内周を外周に伝導的に接続する貫通穴が配置される。従って、フレキシブル基材は両面基材でなければならず、すなわち基材の両面に導電線が配置されることがあり、これによってコストが上昇し、生産工程が複雑化する。また、このアンテナ作製法では、廃棄材料率が高いことに起因して材料が効率的に使用されない。これにより、POS装置のコストがさらに上昇する。

0006

従って、材料利用率の高いアンテナが要望されている。

課題を解決するための手段

0007

従って、本発明は、その1つの態様において、フレキシブルRFIDアンテナであって、第1の端部及び第2の端部を有する片面フレキシブル基板と、基板上に配置され、互いに絶縁されて基板の第1の端部と第2の端部との間に延びる複数の導体と、基板に取り付けられたフレキシブル被覆層とを備え、導体は、基板と被覆層との間に挟まれ、基板の第1の端部における導体の端部は、基板の第2の端部における導体の端部にそれぞれ電気的に接続されて螺旋RFIDコイルを形成するフレキシブルRFIDアンテナを提供する。

0008

基板及び被覆層は、引き伸ばした細長い形状であることが好ましい。

0009

基板は、12μm〜125μmの厚みを有するポリエステル(PET)フィルム又はポリイミド(PI)フィルムである第1の絶縁層を含むことが好ましい。

0010

基板は、複数の導体を基板上に取り付ける第1の接着層をさらに含むことが好ましい。

0011

被覆層は、12μm〜50μmの厚みを有するポリエステル(PET)フィルム、ポリイミド(PI)フィルム又は絶縁インク層である第2の絶縁層を含むことが好ましい。

0012

被覆層は、第2の絶縁層を基板上に取り付ける第2の接着層をさらに含むことが好ましい。

0013

被覆層は、絶縁インク層を含むことが好ましい。

0014

アンテナの基板は、アンテナを固定する複数の固定部を有することが好ましい。

0015

第2の態様によれば、本発明は、POS装置であって、本体と、本体上の回路基板と、本体の周囲に配置されたRFIDアンテナとを備え、RFIDアンテナは、第1の端部及び第2の端部を有する片面フレキシブル基板と、基板上に配置され、互いに絶縁されて基板の第1の端部から第2の端部に延びる複数の導体と、基板に取り付けられて導体を覆うフレキシブル被覆層と、本体上に配置されたコネクタとを含み、コネクタは、基板の第1の端部における導体の端部と、基板の第2の端部における導体の端部とに接続され、これによって複数の導体が螺旋コイルを形成するとともに、アンテナがコネクタによって回路基板に接続されるPOS装置を提供する。

0016

基板及び被覆層は、細長い形状であることが好ましい。

0017

アンテナは、第1の端部及び第2の端部から離れた位置に、アンテナを本体に固定する少なくとも1つの固定部を有することが好ましい。

0018

アンテナは、接着剤によって本体に取り付けられることが好ましい。

0019

第3の態様によれば、本発明は、電子装置であって、本体と、回路基板と、プリントアンテナとを備え、プリントアンテナは、第1の端部及び第2の端部を有する片面フレキシブル基板と、基板上に配置され、基板の第1の端部から第2の端部に延びる複数の平行導体と、基板に取り付けられて、基板との間に導体を挟み込むフレキシブル被覆層と、本体上に配置されたコネクタとを含み、コネクタは、基板の第1の端部における導体の端部を基板の第2の端部における導体の端部に接続し、これによって導体が螺旋コイルを形成するとともに、アンテナがコネクタを介して回路基板に接続され、アンテナが本体の周囲に配置された電子装置を提供する。

0020

このようなアンテナを使用すると、生産効率が高くなり、アンテナ基板の片面のみに回路印刷すればよいので、生産工程が単純化され、コストが大幅に削減される。

0021

以下、添付図面の図を参照しながら、本発明の好ましい実施形態をほんの一例として説明する。図では、複数の図に出現する同一の構造、要素又は部品には、一般にこれらが出現する全ての図において同じ参照番号を付している。一般に、図に示す構成要素及び特徴部の寸法は、表現の便宜上明瞭にするために選択したものであり、必ずしも縮尺通りではない。以下、各図を列挙する。

図面の簡単な説明

0022

先行技術のRFIDアンテナ基材を示す図である。
本発明の一実施形態によるRFIDアンテナ基材を示す図である。
図2に示すアンテナのうちの1つのアンテナの上面図である。
図3のアンテナのA−Aに沿った概略的断面図である。
5a−5cは本発明の一実施形態によるRFIDアンテナの、アンテナ本体の被覆層を省いた概略的接続図である。
図5のRFIDアンテナのコネクタの斜視図である。
アンテナに接続された図6のコネクタの一部の拡大断面図である。
本発明の一実施形態による、RFIDアンテナを用いたPOS装置の概略的構造図である。

実施例

0023

図2に、本発明の好ましい実施形態によるRFIDアンテナ基材の例示的な構造を示す。この実施形態では、基材10全体が、矩形の片面フレキシブル基材であり、すなわち基材10の片面のみに回路を印刷又はエッチングすることができる。アンテナ20は、基本的に引き延ばした矩形などの細長い形状になるように設計され、回路を印刷又はエッチングできる基材10の表面上に順に配置される。個々のアンテナ20は、基材10から切り取られる。各アンテナ20上には、印刷法又はエッチング法によって複数の平行導体224が配置される(図5を参照)。このような工程を通じて、先行技術の方法を用いた8個のみのアンテナと比べ、609mm×320mmの基材10上に44個のアンテナを形成することができる。従って、より良好な材料利用率によって生産効率が大幅に向上する。

0024

通常、導体トレース224は銅材料で作製されるが、アルミニウム、銀、炭素、銀と炭素の混合物、透明な導電性ポリマー、又はその他の導電性インクで作製することもできる。これらの材料の各々は、RFIDアンテナの動作及び機能に適した特定の特性を有する。導体トレース224の材料は、RFIDアンテナの機能に応じて選択される。

0025

図3に、図2の基材から切り取った例示的な1つのアンテナを示す。アンテナ20は、2つの端部26及び28を有する細長い本体22を含む。基板上には、導体を覆う被覆層228が設けられる(図4を参照)。コネクタ30(図6を参照)への接続を可能にするように、端部26及び28からは被覆層228を除去して導体を露出させる。アンテナ本体22は、2つの端部から離れた位置に2つの固定部24を有する。2つの固定部24の各々には、アンテナを電子装置に固定するための2つの固定穴が設けられる。当業者であれば、アンテナ本体は接着剤によって電子装置に取り付けることもでき、従って固定部は必須ではないと理解することができる。

0026

図4は、図3のアンテナのA−Aに沿った概略的断面図である。1つの実施形態では、アンテナが、片面絶縁基板222、接着層223、導電性トレースによって形成された複数の平行導体224、接着層226及び絶縁被覆層228を含む。接着層223及び接着層226は、いずれも絶縁材料で作製される。生産工程では、最初に接着層223を含む基板222上に印刷法又はエッチング法によって導体224を配置し、その後に接着層226を含む被覆層228を基板上に取り付け、従って基板222と被覆層228の間に平行導体224を挟み込む。複数の平行導体224は、互いに電気的に絶縁される。

0027

別の実施形態では、接着層223を省略し、導電性インクを用いてトレースを印刷することなどにより、基板222上に導体224を直接固定することができる。

0028

別の実施形態では、被覆層228及び接着層226を単一の絶縁インクの層に置き換え、これによってアンテナの厚みをさらに減少させることができる。

0029

1つの実施形態では、基板222がポリマーフィルムであり、好ましくはポリエチレンテレフタレート(一般にDacron(ダクロン)として知られているPET)フィルムである。或いは、基板222は、12μm〜125μmの厚みを有するフレキシブルフィルムである。当然ながら、基板222は、必要に応じて厚くすることもできる。基板222は、以下に限定されるわけではないが、ポリカーボネートポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミド及びポリ塩化ビニルPVC)を含む他のポリマーフィルムの変種であってもよいと理解することができる。基板222は、透明とすることも、或いは不透明な黒色又は白色などの有色とすることもできる。

0030

接着層223及び226は、感熱接着層であることが好ましい。接着層223は、導体224を基板222に取り付けるように構成される。或いは、接着層は、エポキシ樹脂又は湿気硬化ポリウレタンなどの液状接着剤とすることもできる。最初に片面基板222と導体224との間に液状接着剤を配置又は印刷し、その後に湿潤エネルギー熱エネルギー又は紫外線エネルギーによって液状接着剤を硬化させ、従って片面基板222と導体224との間に永久接合部を形成する。これらのタイプの接着剤は加圧接着剤ではないが、同じ原理に従って機能することができる。基板222の材料に応じて、特定の付着性を有する異なる加圧接着剤を使用することができ、例えば特定の接着要件のために専用の加圧接着剤を特別に開発することもできる。

0031

図5a〜図5cは、本発明の一実施形態による、説明を明確にするためにアンテナ本体の被覆層228を省略したRFIDアンテナの概略図である。導体224は、細長い基板上に平行に配置される。基板222の一端は、導体の導体端部「A」、「B」、「C」及び「D」を有し、他端は、導体の導体端部「a」、「b」、「c」及び「d」を有する。アンテナ本体22は、空間的に渦を巻き、すなわちアンテナ本体22は、電子装置(図示せず)に巻き回される。基板の端部をくっつけて両面コネクタ30(図6を参照)に接続すると、導体の端部「A」、「B」、「C」及び「D」は、導体の他方の端部「a」、「b」、「c」及び「d」に一致する。従って、コネクタが導体のそれぞれの端部を互いに接合すると、導体は完全な螺旋コイルを形成する。端部「a」に対応するコネクタのピン、及び端部「D」に対応するコネクタのピンは、アンテナの端部として電子装置に接続され、このため貫通穴によって導体をブリッジングした両面基板を使用する必要性が排除される。

0032

図6及び図7に、RFIDアンテナとコネクタ30の間の特定の接続応用を示す。図6には、単純な構造、便利なバッチ生産、及び低い製造コストという利点を有する好ましい両面コネクタ30を示す。コネクタ30は、4つの上側導電ピン36及び4つの下側導電ピン36を備えたコネクタ本体30を含む。上側導電ピン36は、コネクタ30の内部で下側導電ピン34とそれぞれ連通し、すなわちピン「a」、「b」、「c」及び「d」は、ピン「A」、「B」、「C」及び「D」にそれぞれ接続される。組み立て中、導体224の端部「a」、「b」、「c」及び「d」は、コネクタ30のピン「a」、「b」、「c」及び「d」にそれぞれ接続され、導体224の端部「A」、「B」、「C」及び「D」は、コネクタ30のピン「A」、「B」、「C」及び「D」にそれぞれ接続される。コネクタの上側及び下側導電ピンは、互いに接続されるので、導体の端部「A」、「B」、「C」及び「D」は、導体の他方の端部「a」、「b」、「c」及び「d」に電気的に接続されて、図5に示すコイルが形成される。製造者は、電子装置の回路基板に接続すべきアンテナの2つの端子としてコネクタのピン「a」及び「D]のみを引き出せばよい。図7には、コネクタ30の1対のピンと、対応するアンテナ端部における導体224との間の概略的接続構造を示す。アンテナ端部の被覆層228及び接着層223は除去されて導体224が露出している。アンテナ端部26における基板222は、アンテナ端部28における基板222と重なり合い、これらをU字形金属クリップ38に挿入して、クリップアーム部がコネクタ30の一対のピンを形成し、2つの導体224の端部が共に電気的に接続されるようになる。

0033

図8に、本発明の一実施形態によるRFIDアンテナを用いたPOS装置の概略的構造図を示す。POS装置40は、クレジットカード44を挿入できるスロットを含む。POS装置のディスプレイ画面は、柱状の本体42を備える。この柱状の本体42にアンテナ20巻き回し、POS装置の内部に回路基板(図示せず)を配置し、回路基板上にコネクタ30を配置し、コネクタにアンテナの2つの端部を接続して組み立てが完了する。POS装置の使用時には、ユーザのクレジットカードを、スロットによってPOS装置と接触通信させることも、或いはクレジットカードをアンテナの近くに配置し、アンテナ20を介してPOS装置と非接触通信させることもできる。

0034

本発明は、空間的に配置されたアンテナを提供することによってアンテナのコイルのブリッジングを避け、従って生産コストを抑え、生産効率を向上させる。

0035

POS装置は、電子装置の好ましい応用にすぎず、本開示によるアンテナは、コイルアンテナを使用する必要がある他の電子装置においても使用できると理解することができる。

0036

本出願の明細書及び特許請求の範囲では、記述する項目又は特徴の存在を明示する一方でさらなる項目又は特徴の存在を排除しないように、「備える、含む、有する(comprise、include、contain及びhave)」という動詞、並びにその派生形の各々を包括的な意味で使用している。

0037

明確化のために別個の実施形態の文脈で説明した本発明のいくつかの特徴は、単一の実施形態において組み合わせて提供することもできると理解されたい。これとは逆に、簡潔さを期すために単一の実施形態の文脈で説明した本発明の様々な特徴を別個に、又はいずれかの好適な下位の組み合わせで提供することもできる。

0038

上述した実施形態はほんの一例にすぎず、当業者には、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲から逸脱することなく、他の様々な修正が明らかになるであろう。

0039

20アンテナ
40POS装置
42 本体
44 クレジットカード

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