專(zhuān)利名稱(chēng)：人體工程學(xué)鼠標(biāo)裝置的制作方法
本申請(qǐng)是共同受讓的2000年2月9日遞交的，題目為“人體工程學(xué)鼠標(biāo)”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)(代理人文檔號(hào)為009623-023700)和2000年2月9日遞交的，題目為“人體工程學(xué)鼠標(biāo)”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)(代理人文檔號(hào)為009623-023600)的權(quán)利及利益的部分繼續(xù)申請(qǐng)。
本發(fā)明一般涉及指向裝置，特別涉及人體工程學(xué)指向裝置。
計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)之類(lèi)的指向裝置通常用來(lái)比方說(shuō)控制光標(biāo)在計(jì)算機(jī)屏幕上的運(yùn)動(dòng)。在使用指向裝置時(shí)，手和手指的動(dòng)作和位置常常高度重復(fù)。使用指向裝置、特別當(dāng)動(dòng)作和/或位置生硬和緊張時(shí)，會(huì)造成重復(fù)緊張性疾病。因此要求指向裝置的形狀不致于迫使使用者的手腕、手和手指采取生硬和緊張的位置和/或動(dòng)作。
現(xiàn)有指向裝置的設(shè)計(jì)符合人體工程學(xué)要求。本受讓人的美國(guó)外觀設(shè)計(jì)專(zhuān)利No.411,837示出了引導(dǎo)手臂遠(yuǎn)離手掌全向下方向。
Gart的美國(guó)專(zhuān)利No.4,862,165公開(kāi)了一種鼠標(biāo)，該鼠標(biāo)有一支撐手的前表面的拱形掌骨-指骨支撐面和一支撐手的魚(yú)際部的下凹魚(yú)際部支撐面。
Goldstein等人的美國(guó)專(zhuān)利No.5,726,683公開(kāi)了一種鼠標(biāo)，該鼠標(biāo)有一上表面、一右側(cè)面和一垂直向上的左側(cè)面。該上表面從前向后呈15-30°、從左向右呈20-30°的負(fù)坡度，其前部用來(lái)支撐指骨。該上表面包括一從前向后伸展、位于操作者魚(yú)際部隆起下方、支撐魚(yú)際部隆起的高峰和一表面，操作者可用其魚(yú)際部隆起通過(guò)該表面推動(dòng)鼠標(biāo)。
Lo的美國(guó)專(zhuān)利No.5,576,733公開(kāi)了一種鼠標(biāo)，該鼠標(biāo)有一把一直立手的所有手指支撐成筆直位置和一直立堆的直立、手指主支撐面。該鼠標(biāo)的另一邊有一支撐拇指的拇指支撐面。
Scenna等人的美國(guó)專(zhuān)利No.5,894,302公開(kāi)了一種鼠標(biāo)，該鼠標(biāo)包括一上表面，該上表面上有一支撐由魚(yú)際區(qū)、小魚(yú)際區(qū)和掌骨-指骨關(guān)節(jié)下方區(qū)域圍成的手的三角區(qū)的隆起。該上表面的尾部有一位于使用者的手的魚(yú)際與小魚(yú)際會(huì)聚部下方、承受該會(huì)聚部的壓力的上升部。鼠標(biāo)前部的手指按鈕比該隆起高。
Kaneko等人的美國(guó)專(zhuān)利No.5,414,445公開(kāi)了一種鼠標(biāo)，該鼠標(biāo)包括一上表面，該上表面上有一支撐掌骨-指骨關(guān)節(jié)的隆起。手在鼠標(biāo)上時(shí)，手腕抵靠在鼠標(biāo)所在的工作面上。
本發(fā)明以各裝置的獨(dú)特組合和各種新修改對(duì)現(xiàn)有指向裝置作出改進(jìn)，提高指向裝置的使用舒適性。為此，本發(fā)明提供一種指向裝置，該指向裝置在支撐使用者的手時(shí)防止手的手腕和手指和關(guān)節(jié)處于極端姿態(tài)位置，例如手腕伸展、手的手掌全向下、拇指的內(nèi)收或外展。該裝置的形狀還使得腕管所受壓力減小、通過(guò)把手腕抬高到工作面上方而減小手腕敏感區(qū)上的接觸壓力。因此，該指向裝置在使用過(guò)程中使得手和手腕的姿態(tài)更放松、減小肌肉的靜態(tài)負(fù)載和減輕緊張程度。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，一使用在一工作面上的指向裝置包括一可置于該工作面上的底面和至少一個(gè)手指操縱的指向部件。在一實(shí)施例中，該指向裝置為一計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)裝置。
該裝置包括一上表面，該上表面上有一接觸使用者手掌的手掌區(qū)的第二手指的掌骨-指骨(MP)關(guān)節(jié)且最好是第三手指的MP關(guān)節(jié)的至少一部分的冠頂。該冠頂相對(duì)底面的高度比上表面的其余部分高。由于使用該裝置時(shí)多項(xiàng)重復(fù)性工作之一需要使用第二和/或第三手指按下按鈕，而這涉及到主要圍繞這些手指的MP關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，因此該冠頂有利地提供從這些MP關(guān)節(jié)向手腕的主要支撐。
該上表面從冠頂向下向前向第二和第三手指的指尖伸展而形成一前區(qū)、向下向后向使用者的手腕伸展而形成一后區(qū)、向下向內(nèi)向拇指伸展而形成一內(nèi)區(qū)以及向下向外向第四和第五手指的MP關(guān)節(jié)伸展而形成一外區(qū)。一橫向隆起從冠頂向外伸展，接觸手掌區(qū)的第四和第五手指的MP關(guān)節(jié)(可能還有第三手指MP關(guān)節(jié)的一部分)。該橫向隆起從冠頂向下傾斜，使手遠(yuǎn)離手掌全向下方向。該后區(qū)支撐手的小魚(yú)際區(qū)。
冠頂和后區(qū)最好相對(duì)底面足夠高，把手腕保持在工作面上方，使手腕位于近中性位置而很少伸展或不伸展，減小由與工作面長(zhǎng)時(shí)間接觸造成的手腕敏感區(qū)上的接觸壓力。
后區(qū)以足夠大的曲率向下向后傾斜，以避免接觸手掌的腕管區(qū)，從而減小腕管上的壓力。例如后區(qū)一般構(gòu)作成避免接觸腕管的至少中部和近端部，但可接觸腕管的遠(yuǎn)端部。在一實(shí)施例中，后區(qū)向后方向上的曲率大于前區(qū)向前方向上的曲率。
后區(qū)包括一“魚(yú)際穴(thenar void)”，以避免支撐魚(yú)際區(qū)，從而拇指可下懸在一拇指中性位置上而相對(duì)指向裝置自由運(yùn)動(dòng)。這消除了現(xiàn)有鼠標(biāo)中由魚(yú)際支撐造成的魚(yú)際區(qū)上的壓力和負(fù)載。
冠頂和后區(qū)最好足夠高，以使拇指的遠(yuǎn)端指骨抵靠在工作面上，在內(nèi)收和外展極端位置之間的靜止位置上。在一實(shí)施例中，拇指位于內(nèi)收與外展之間的約半途。
前區(qū)可包括在其上放置第二和第三手指的按鈕。按鈕最好分別與第二和第三手指的指骨對(duì)齊，這樣，各手指可在基本上中性位置向下按壓而有效地操作按鈕而動(dòng)作不生硬或緊張(即內(nèi)收或外展)。
在一些實(shí)施例中，該殼體包括一其上放置拇指的內(nèi)側(cè)面和一其上放置第五和可能第四手指的外側(cè)面。該內(nèi)側(cè)面包括帶有一翻轉(zhuǎn)的表面部分的一上區(qū)以向下地面對(duì)拇指的遠(yuǎn)端其一部分露出該內(nèi)側(cè)面以面對(duì)拇指的遠(yuǎn)端指骨。該外側(cè)面包括帶有一翻轉(zhuǎn)的表面部分的一上區(qū)以向下地面對(duì)拇指的遠(yuǎn)端其一部分露出該內(nèi)側(cè)面以面對(duì)第五手指(和可能第四手指的)遠(yuǎn)端指骨。該翻轉(zhuǎn)的表面部分提供了拇指和第五手指(和可能第四手指)的方便的接觸位置以提起該指向裝置，從而減少當(dāng)提起該鼠標(biāo)時(shí)的抓力和捏力。該裝置期望地具有配置在該內(nèi)側(cè)面的翻轉(zhuǎn)的表面部分和該外側(cè)面的翻轉(zhuǎn)的表面部分之間的一重心。這樣，在手臂的提起期間，該裝置將保持水平而不在前后方向上傾斜。


圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的一鼠標(biāo)的透視圖；圖2為圖1鼠標(biāo)的俯視圖；圖3為圖1鼠標(biāo)的正視圖；圖4為圖1鼠標(biāo)的右視圖；圖5為圖1鼠標(biāo)的左視圖；圖6為圖1鼠標(biāo)的后視圖；圖7為圖1鼠標(biāo)的仰視圖；圖8為示出手掌和周?chē)鲄^(qū)的一手的示意圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的一鼠標(biāo)的透視圖；圖10是圖2鼠標(biāo)的俯視圖；圖11為圖2鼠標(biāo)的右視圖；圖12為圖2鼠標(biāo)的左視圖；圖13為圖2鼠標(biāo)的后視圖。
圖1-7示出一具有至少一個(gè)手指操縱的指向部件的鼠標(biāo)10的殼體。該鼠標(biāo)10包括一非對(duì)稱(chēng)上表面12和一在一坦的工作面上操作的通常是平坦的底面14。上表面12上有一用來(lái)接觸使用者手掌的手掌區(qū)的最好是圓形的冠頂16。冠頂16相對(duì)底面14的高度比上表面12的其余部分高。圖1-7的鼠標(biāo)10構(gòu)作成適合于使用右手的使用者使用，但應(yīng)指出，也可用本發(fā)明原理可被用于構(gòu)作適合于使用左手的使用者使用的鼠標(biāo)(例如該實(shí)施例的鏡像)。
圖8示出一右手20，包括第一手指或拇指21、第二手指22、第三手指23、第四手指24和第五手指25。第二到第五手指中的每一手指有三個(gè)指骨，即遠(yuǎn)端指骨26、中部指骨27和近端指骨28。拇指21包括一遠(yuǎn)端指骨26和一近端指骨28。掌骨和腕骨伸展在五個(gè)手指21-25與手腕30之間。手指21-25的MP關(guān)節(jié)位于手指21-25的近端指骨26與對(duì)應(yīng)掌骨之間。圖8示出一般位于第二和第三手指22、23的MP關(guān)節(jié)緊下方的一接觸區(qū)32。最好是，接觸區(qū)32位于第二手指22的MP關(guān)節(jié)和第三手指23的MP關(guān)節(jié)的一部分的緊下方。圖1-7中鼠標(biāo)10的冠頂16用來(lái)接觸和支撐使用者的手20的接觸區(qū)32。因此，冠頂16非對(duì)稱(chēng)地向內(nèi)位于鼠標(biāo)10上表面12左側(cè)。
如圖8所示，拇指21底部為魚(yú)際區(qū)34，而手掌的另一邊為小魚(yú)際區(qū)35。腕管36位于魚(yú)際區(qū)34與小魚(yú)際區(qū)35之間。
如圖1-7所示，上表面12從冠頂16向前向下向一前區(qū)40傾斜，該前區(qū)用來(lái)支撐第二和第三手指22、23以及任選地還有第四手指24的遠(yuǎn)端部。上表面12從冠頂16向后向下向一朝向手20的左側(cè)上的拇指21的內(nèi)區(qū)44傾斜。上表面12從冠頂16向外向下向一朝向手20右邊上的第四和第五手指24、25的MP關(guān)節(jié)的外區(qū)46傾斜。由于圓形冠頂16在不同的方向上向下向底面14傾斜，因此手20可在更中性位置上樞轉(zhuǎn)和撓曲，遠(yuǎn)離極端姿態(tài)位置，結(jié)果手20各關(guān)節(jié)上的靜態(tài)負(fù)載減小。上表面12上可有防止手滑動(dòng)的表面紋理。
如圖1、2和4所示，前區(qū)40與后區(qū)42之間的輪廓形成一從冠頂16向外伸向外區(qū)46的橫向隆起47。從圖4中可看得最清楚，外區(qū)46的輪廓可用鼠標(biāo)10前部與后部之間該方向上的一連串拱形49表示。橫向隆起47所在區(qū)域覆蓋各拱形49的峰頂。
冠頂16用作手20的主要支撐，具體地在鼠標(biāo)10的較大的移動(dòng)期間承受表面壓力。冠頂16在第二手指22的MP關(guān)節(jié)和第三手指23的MP關(guān)節(jié)的至少一部分處的接觸區(qū)32上支撐手20。第四和第五手指24、25的MP關(guān)節(jié)(可能還有第三手指23的MP關(guān)節(jié)的一部分)放置在從冠頂16向外伸向外區(qū)46的橫向隆起47上。橫向隆起47并不筆直地位于從左到右方向上，而是其外部向后區(qū)42彎曲，以與手20的形狀保持一致。
由于使用鼠標(biāo)10時(shí)多個(gè)普通重復(fù)性工作之一涉及到用第二和/第三手指22、23用力比方說(shuō)按下前區(qū)40中的按鈕，因此在第二手指22的MP關(guān)節(jié)和第三手指23的MP關(guān)節(jié)的至少一部分處把接觸區(qū)32支撐在冠頂16上是有利的。這些手指22、23的大多數(shù)動(dòng)作圍繞MP關(guān)節(jié)進(jìn)行。冠頂16提供從這些MP關(guān)節(jié)向手腕30的主要支撐。冠頂16的形狀最好可支撐圖8所示的較寬大接觸區(qū)32，以獲得均勻的支撐和負(fù)載分布。冠頂16為上表面12的相對(duì)平坦區(qū)，可由從頂點(diǎn)AP相對(duì)底面的角界定。例如，如圖3所示，冠頂16可為一圍繞頂點(diǎn)AP、相對(duì)底面14的角φ小于約10-25°的區(qū)域。寬度W一般約為1.25-2英寸。
此外，橫向隆起47用來(lái)支撐第四和第五手指24、25的MP關(guān)節(jié)(可能還有第三手指23的MP關(guān)節(jié)的一部分)?？捎玫谒暮偷谖迨种?4、25的MP關(guān)節(jié)用力抓住和移動(dòng)鼠標(biāo)10。通過(guò)在手指22-25的MP關(guān)節(jié)處支撐手20，冠頂16和隆起47減小手20各關(guān)節(jié)上的靜態(tài)負(fù)載，使手指22-25更中性地工作。
如圖5所示，上表面12的冠頂16和后區(qū)42最好相對(duì)底面14足夠高，以把使用者的手腕30保持在底面14所在的工作面上方。例如，冠頂16的最大高度至少約為1.25英寸、最好為約1.5-1.75英寸。與前區(qū)40和外區(qū)46中支撐第二到第五手指22-25的從冠頂16向下的斜坡一起，手腕30的抬高使得手腕位于近中性位置上而很少或沒(méi)有手腕伸展，從而手腕30處的靜態(tài)負(fù)載減小。把手腕30抬高到工作面上方可防止手腕30的敏感區(qū)因與工作面長(zhǎng)時(shí)間接觸而受到壓力和負(fù)載。它還可限制手腕30的左右動(dòng)作，更好使用前臂肌肉移動(dòng)和操縱鼠標(biāo)10。這還可減小手腕30的緊張程度。在優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)手20用接觸區(qū)32抵靠在冠頂16上時(shí)，不管前臂與工作面成何角度，手腕30抬高到工作面上方。
如圖4和5所示，上表面12從冠頂16以平緩坡度向下向前區(qū)40伸展，終止于底面14旁的前緣48。由于上表面12的前區(qū)40的坡度平緩以及手腕30被冠頂16和后區(qū)42抬高，因此在至少第二和第三手指22、23以及最好還有第四和第五手指24、25的MP關(guān)節(jié)處以相對(duì)較小角度支撐手20。例如，如圖5所示，在第二和第三手指22、23的掌骨與近端指骨之間MP關(guān)節(jié)處的角度θ近似相同，MP彎曲一般約為10-50°。在某些實(shí)施例中，角度θ約為20-40°。圖5示出了放置在鼠標(biāo)10上的一手20。由于前區(qū)40的緩和的傾斜，第二和第三手指22、23的掌骨與遠(yuǎn)端指骨之間的角度不是明顯地大于近端指骨和掌骨之間的角度θ。
由于手指22-25的MP關(guān)節(jié)處的角度平緩，因此手指22-25避開(kāi)MP關(guān)節(jié)的全伸展(即平直位置)或極端彎曲(即握緊拳位置)的極端位置，從而手20在MP關(guān)節(jié)處的姿態(tài)放松。這是所期望的，由于用第二和/或第三手指22、23圍繞MP關(guān)節(jié)反復(fù)操縱鼠標(biāo)按鈕和用某些或所有手指22-25提起和移動(dòng)鼠標(biāo)10。
在所示實(shí)施例中，后區(qū)42向后方向的曲率比前區(qū)40向前方向的曲率大，因此上表面12的向下坡度在后區(qū)42中比在前區(qū)40中陡。如在圖4和5中所示，例如后區(qū)42中的最大傾斜可在后端43處為約70-80°，而在前區(qū)40中的最大傾斜可在前端48約30-50°。
后區(qū)42最好具有在向后的方向上具有足夠大的曲率(即向下足夠陡地傾斜)以基本上避免接觸使用者的腕管36。例如，后區(qū)42被構(gòu)型成使避免接觸腕管36的至少中部和近部。在所示出的實(shí)施例中，從冠頂16到后端43的距離大約是鼠標(biāo)10總長(zhǎng)的1/3，而在后端43的最大傾斜約是70-80°。從冠頂16到前端48的距離大約是鼠標(biāo)10總長(zhǎng)的2/3，而在前端48的最大傾斜約是30-50°。鼠標(biāo)10的長(zhǎng)度通常是約4-5.5英寸。后區(qū)42中的較大的曲率避免將壓力加至腕管36?？梢岳斫獗苊饨佑|腕管36所需的曲率依據(jù)于手20的大小，且更具體地，接觸區(qū)23和腕管36之間的距離。對(duì)于一給定的手的大小或大小的范圍，后區(qū)42可被構(gòu)型具有一足夠的曲率以避免接觸腕管36。
上表面12的冠頂16最好支持第二手指22的MP關(guān)節(jié)和第三手指23的MP關(guān)節(jié)的一部分以使第二手指22的MP關(guān)節(jié)略高于第三手指23的MP關(guān)節(jié)。第二MP關(guān)節(jié)略低于第三MP關(guān)節(jié)使手向更中性位置地遠(yuǎn)離手掌全向下(即手掌面對(duì)下方)位置，手掌稍稍向內(nèi)向左傾斜，減小靜態(tài)負(fù)載。在支持第四和第五關(guān)節(jié)24、25的MP關(guān)節(jié)和第三關(guān)節(jié)23的MP關(guān)節(jié)的上表面12的外區(qū)46的橫向隆起47被向下傾斜。結(jié)果，這些MP關(guān)節(jié)被配置在第二關(guān)節(jié)22的MP關(guān)節(jié)的一較低高度上。沿橫向隆起47自第二MP關(guān)節(jié)其高度的降低使得手20可滾動(dòng)。如圖3所示，冠頂16足夠?qū)?例如寬度W至少約為1-1.5英寸)，外區(qū)46向外方向上的坡度足夠平緩(例如至外區(qū)46的邊沿的頂點(diǎn)AP相對(duì)于底面14的平均角度X可小于約20-40°)，使手20不至于向外向右滑動(dòng)。在一實(shí)施例中，外區(qū)46向外方向上的曲率比上表面12的后區(qū)42在向后方向上的曲率小。
如圖1-7所示，鼠標(biāo)10包括一位于面對(duì)拇指21一邊上的內(nèi)側(cè)面50。該內(nèi)側(cè)面50在上表面12的內(nèi)區(qū)44和底面14之間延伸，且通常垂直于底面14。如圖5所示，內(nèi)側(cè)面50具有一在朝向鼠標(biāo)10的后面的向后方向上延伸的向后部分52，上表面12的后區(qū)42位于該向后部分52。
從圖1和2中可看得最清楚，鼠標(biāo)10的后部向外向右扭曲。內(nèi)側(cè)面50的后部52和上表面12的后區(qū)42被形成為向外位于手20的魚(yú)際區(qū)34的右邊，從而避免支撐魚(yú)際區(qū)34。因此，鼠標(biāo)10的形狀形成一“魚(yú)際穴”，使拇指21下懸在拇指中性位置上，從而不受現(xiàn)有鼠標(biāo)中魚(yú)際支撐的牽制而可相對(duì)鼠標(biāo)10自由運(yùn)動(dòng)。與用魚(yú)際支撐來(lái)支撐魚(yú)際區(qū)34時(shí)不同，魚(yú)際區(qū)34不受壓力或負(fù)載。因此，后區(qū)42作為小魚(yú)際區(qū)支撐面來(lái)接觸、支撐手20的小魚(yú)際區(qū)35但不接觸、支撐魚(yú)際區(qū)34或腕管36，除了有時(shí)與魚(yú)際區(qū)34發(fā)生側(cè)接觸。
如圖5所示，上表面12、特別是在冠頂16和在后區(qū)42中，相對(duì)于底面足夠高，需要時(shí)把拇指21的遠(yuǎn)端指骨26在工作面上放置在內(nèi)收與外展之間一休息位置上。例如，冠頂16的最大高度至少約為1.25英寸、最好約為1.5-2.25英寸。外展是指拇指21與手掌平面垂直地移離手掌。內(nèi)收是指拇指21在手掌平面上并向前伸向手的前部。箭頭55表示拇指21向外展位置移動(dòng)，箭頭56表示拇指21向內(nèi)收位置移動(dòng)。當(dāng)上表面12使魚(yú)際區(qū)34位于工作面上方太高和/或球58離冠頂16太遠(yuǎn)時(shí)發(fā)生拇指21外展。當(dāng)上表面12使魚(yú)際區(qū)34離工作面太近時(shí)發(fā)生內(nèi)收。外展和內(nèi)收使拇指21的姿態(tài)處于極端位置上，結(jié)果靜態(tài)負(fù)載很大，因此要加避免。拇指21用來(lái)握住和移動(dòng)鼠標(biāo)10，并在某些情況下操作鼠標(biāo)按鈕。把拇指21保持在中性位置上，以減小拇指21上的靜態(tài)肌肉負(fù)載是有利的。為避免內(nèi)收和外展的極端位置，拇指21期望地保持在自第二手指22的掌骨測(cè)量的約20°-60°的范圍內(nèi)。在一實(shí)施例中，鼠標(biāo)10把拇指21支撐在外展與內(nèi)收之間約半途的一休息位置上。
從圖5中可看得最清楚，鼠標(biāo)10包括是位于相鄰底面14的內(nèi)側(cè)面50的下部的一拇指按鈕58的第一按鈕。該拇指按鈕58期望地放置在接近拇指12的遠(yuǎn)指端的一位置。這樣，拇指21可使用相對(duì)小的力以遠(yuǎn)端指端接觸致動(dòng)拇指按鈕58。另外，當(dāng)提起和移動(dòng)鼠標(biāo)10時(shí)，拇指21傾向于結(jié)合內(nèi)側(cè)面的中部和上部。將拇指按鈕58放置在下部防止了拇指21意外地致動(dòng)按鈕58。
如圖2-4和6-7所示，鼠標(biāo)10的右邊上有一面對(duì)手20的第五手指25(及可能第四手指24)的遠(yuǎn)端指骨26的外側(cè)面60。外側(cè)面60伸展在上表面12的外區(qū)46與底面14之間。且一般垂直于底面14。外側(cè)面60用來(lái)接觸第五手指25以及任選地第四手指24。內(nèi)側(cè)面50和外側(cè)面60允許手20易于抓住或捏住鼠標(biāo)10以使用拇指21和第五手指25(及任選地第四手指24)提起和移動(dòng)。在圖2-4所示的實(shí)施例中，上表面12的外區(qū)46在外側(cè)面60旁有一支撐第四手指24的下凹部64。在該實(shí)施例中，外側(cè)面60只接觸第五手指25。下凹部64用來(lái)穩(wěn)定支撐第四手指24。
如圖3所示，內(nèi)側(cè)面50具有一鄰接上表面12的內(nèi)區(qū)44的上部66。內(nèi)側(cè)面50的上部66具有一區(qū)域，該區(qū)域相對(duì)于底面14傾斜以向內(nèi)面向左且向下朝向拇指21的遠(yuǎn)端指骨的一翻轉(zhuǎn)的傾斜。如圖6所示，外側(cè)面60具有相鄰上表面12的外區(qū)46的一上部68。外側(cè)面60的上部68具有一區(qū)域，該區(qū)域相對(duì)于底面14傾斜以向外面向右且向下朝向第五手指的遠(yuǎn)端指骨的一翻轉(zhuǎn)的傾斜。內(nèi)側(cè)面50和外側(cè)面60的上部66、68的翻轉(zhuǎn)的傾斜分別使得拇指21和第五手指25(及任選地第四手指24)提起鼠標(biāo)10而不需要由手20的手指21和25(及可能手指24)用很大的力。這減少了提起和移動(dòng)鼠標(biāo)10所用的力。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，鼠標(biāo)10具有一位于內(nèi)側(cè)面50上的拇指21的接觸點(diǎn)和外側(cè)面60上第五手指25的接觸點(diǎn)之間的一重心。這樣，鼠標(biāo)10在拇指21和第五手指25提起鼠標(biāo)10期間保持水平而不傾斜，還減少了防治傾斜所需施加的大的抓力或通過(guò)由第二至第四手指22-24在鼠標(biāo)的前區(qū)40上向下推壓而對(duì)傾斜進(jìn)行補(bǔ)償。
如圖1、2和6所示，鼠標(biāo)10在上表面12的前區(qū)40中包括有在其上放置第二手指22的第二手指按鈕72和在其上放置第三手指23的第三手指按鈕73。第二手指按鈕72與第二手指22的各指骨對(duì)齊，而這些指骨與第二手指22的MP關(guān)節(jié)的彎曲軸對(duì)齊。第三手指按鈕73與第三手指23的各指骨對(duì)齊，而這些指骨與第三手指23的MP關(guān)節(jié)的彎曲軸對(duì)齊。由于第二和第三手指22、23主要圍繞其MP關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，因此這一對(duì)齊使得第二和第三手指22、23在中性位置有效地下按按鈕72、73，從而手指22、23的運(yùn)動(dòng)沿其MP關(guān)節(jié)的彎曲軸進(jìn)行。這避免手指22、23進(jìn)行會(huì)造成明顯疲勞的扭曲或橫向移動(dòng)(即外展或內(nèi)收)之類(lèi)生硬或緊張動(dòng)作。按鈕72、73最好足夠長(zhǎng)，使得大小不同的手和手指在把第二手指22的MP關(guān)節(jié)和第三手指23的MP關(guān)節(jié)的至少一部分置于上表面12的冠頂16上時(shí)都可操縱鼠標(biāo)10和按鈕72、73。
第二和第三手指按鈕72、73在鼠標(biāo)10前緣48旁有前邊74、75。前邊74、75最好高出在鼠標(biāo)10的前緣48上方。從而即使第二和第三手指22、23伸過(guò)按鈕72、73的前邊74、75也便于按下按鈕72、73。如果前邊74、75沒(méi)有高出在鼠標(biāo)10的前緣48上方而是與前緣48齊平，第二和第三手指22、23將歇放在前緣48上。這樣，由于前緣48的干擾，它將難以致動(dòng)按鈕72、73。
第二和第三手指按鈕72、73的高度都比冠頂16低。在所示的實(shí)施例中，按鈕72、73的前邊74、75被放置在底面附近。按鈕72、73上最好有凹陷的或刻痕的接觸面，以更穩(wěn)定支撐手指22、23，減少手20向外向右滑離鼠標(biāo)10的上表面12的可能性。
第二和第三按鈕72、73被配置以分別接觸第二和第三手指22、23的中間指骨27的至少部分。在一實(shí)施例中，第二和第三手指22、23的遠(yuǎn)指骨26和中間指骨27之間的關(guān)節(jié)分別放置在按鈕72、73上。操作按鈕72、73包括經(jīng)指骨26和27之間的關(guān)節(jié)而非指尖用力。這樣的接觸傾向于將負(fù)載分配給更多的肌肉而非僅分配給手指的遠(yuǎn)端指尖。
相對(duì)于鼠標(biāo)10的殼體，第二按鈕72可繞一第二樞軸或鉸鏈樞轉(zhuǎn)且第三按鈕73可繞一第三樞軸或鉸鏈樞轉(zhuǎn)。第二和第三樞軸可分別位于第二和第三按鈕72、73的后邊76、77附近。在一優(yōu)選實(shí)施例中，第二樞軸位于第二按鈕72的前邊74附近，第二按鈕72的后邊76可繞第二樞軸樞轉(zhuǎn)。第三樞軸位于第三按鈕73的前邊75附近，第三按鈕73的后邊77可繞第三樞軸樞轉(zhuǎn)。用于按鈕的鉸鏈的例子可見(jiàn)共同受讓的1999年9月29日遞交的美國(guó)專(zhuān)利No.09/408,089，其被結(jié)合在此作為參考。
手小的使用者將傾向于用第二和第三手指22、23接觸后邊76、77附近的按鈕72、73。小手通常可用比大手小的力。將樞軸放置在前邊74、75附近使其可更加容易使小手的第二和第三手指22、23致動(dòng)按鈕72、73，因?yàn)閺那斑?4、75到后邊76、77附近的接觸位置的大的力矩臂。手大的使用者將傾向于沿它們的全長(zhǎng)或基本上沿它們的全長(zhǎng)直至前邊74、75附近地接觸按鈕72、73。因?yàn)榇笫滞ǔ？捎帽刃∈执蟮牧?，第二和第三手?2、23可容易地致動(dòng)按鈕72、73而不需要提供給小手的大力矩臂。結(jié)果，樞軸或鉸鏈放置在前邊74、75附近有益于小手的使用者而不需要求使用者的手大。
第二與第三手指按鈕72、73之間有一滾輪84。滾輪84比方說(shuō)在鼠標(biāo)10內(nèi)部一軸上支撐成可相對(duì)鼠標(biāo)10的殼體轉(zhuǎn)動(dòng)。滾輪84一般由第二手指22操縱，最好沿第二手指22的各指骨轉(zhuǎn)動(dòng)。第二手指22的各指骨一般與第二手指22的MP關(guān)節(jié)的彎曲軸對(duì)齊。由于第二手指22主要圍繞其MP關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此這一對(duì)齊使得第二手指22以中性位置有效操縱滾輪84，從而第二手指22的轉(zhuǎn)動(dòng)沿其MP關(guān)節(jié)的彎曲軸進(jìn)行。這避免會(huì)造成明顯疲勞的生硬或緊張動(dòng)作。
滾輪84也可沿第三手指23各指骨轉(zhuǎn)動(dòng)以由第三手指23操縱。滾輪84還可在第二手指22各指骨與第三手指23各指骨之間方向上轉(zhuǎn)動(dòng)，以便用第二或第三手指22、23操縱。
圖1-7所示鼠標(biāo)10的結(jié)構(gòu)、外形和坡度只用來(lái)例示出本發(fā)明一實(shí)施例。應(yīng)該指出，只要能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，可作出種種修正。
圖9-12示出了根據(jù)另一實(shí)施例的一鼠標(biāo)110。鼠標(biāo)110與圖1-7的鼠標(biāo)10類(lèi)似，且包括一具有一輪廓的上表面112、一底面114和一冠頂116。該實(shí)施例中的冠頂116自上表面112的環(huán)繞區(qū)傾斜地不連續(xù)性被清楚地劃界。設(shè)置有一內(nèi)側(cè)面120以接觸拇指21，且設(shè)置一外側(cè)面122以接觸第五手指25及任選地第四手指24。
如圖9-12所示，鼠標(biāo)110沒(méi)有如圖2-4所示的用于鼠標(biāo)10的支持第四手指24的凹陷或內(nèi)凹的部分64。而且，內(nèi)側(cè)面120具有一上部124，該上部124具有一凸緣126，該凸緣126帶有一大概平行于底面114的向下面對(duì)表面，以使拇指21接觸便于提起和移動(dòng)鼠標(biāo)10。外側(cè)面122也具有一上部128，該上部128具有一凸緣130，該凸緣130帶有一大概平行于底面114的向下面對(duì)表面，以使第五手指25(及可能第四手指24)接觸便于提起和移動(dòng)鼠標(biāo)10。凸緣126、130的構(gòu)形減少了拇指21和第五手指25(及可能第四手指24)提起和移動(dòng)鼠標(biāo)10所用的力，從而減小了手在操作鼠標(biāo)10的重復(fù)應(yīng)力。
可用本發(fā)明原理構(gòu)作適合于不同大小的手使用的鼠標(biāo)。例如，鼠標(biāo)的形狀可放大或縮小，但相對(duì)角度和相對(duì)尺寸基本不變?？筛鶕?jù)第三手指23指尖與由魚(yú)際區(qū)34、小魚(yú)際區(qū)35和接觸區(qū)32圍繞的手20的三角區(qū)的中間附近的一點(diǎn)150之間的距離調(diào)節(jié)鼠標(biāo)前端到后端的長(zhǎng)度，如圖8所示。例如，該鼠標(biāo)的長(zhǎng)度可等于第三手指23指尖與點(diǎn)150之間距離的0.9-1.1倍。此外，各內(nèi)部部件可保持不變，只更換殼體。各內(nèi)部部件可裝在底面上，只須更換殼體上部。該上部可包括一可拆卸地連接到底面上的殼。此外，手指操縱的按鈕可保持不變。在這種情況下，該可拆卸殼上有開(kāi)口，以便暴露出連接到底面上的按鈕和球。
上述結(jié)構(gòu)的裝置和方法只例示出本發(fā)明原理的應(yīng)用，在由權(quán)利要求限定的精神和范圍內(nèi)可使用其他許多實(shí)施例和作出其他許多修正。例如，該裝置上的手指操縱的指向部件的數(shù)量和構(gòu)型可改變。其滾輪支撐在兩按鈕之間間隔開(kāi)的一中間按鈕上的一種結(jié)構(gòu)的例子可見(jiàn)申請(qǐng)日為1999年9月29日的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.09/408,089。因此，本發(fā)明的范圍不應(yīng)根據(jù)上述說(shuō)明加以確定，而應(yīng)根據(jù)后附權(quán)利要求及其等同物的整個(gè)范圍加以確定。
權(quán)利要求
1.一種用在一工作面上的指向裝置，該裝置包括一殼體，該殼體包括被構(gòu)成放置在該工作面上的一底面；至少一個(gè)手指操縱的指向部件；以及一上表面，該上表面包括一冠頂，該冠頂用來(lái)接觸一使用者的手掌的手掌區(qū)的第二手指的掌骨-指骨關(guān)節(jié)和第三手指的掌骨-指骨關(guān)節(jié)的至少一部分，該冠頂相對(duì)底面的高度比該上表面的其余部分高，該上表面從該冠頂向下向前向第二和第三手指的指尖伸展而形成一前區(qū)、向下向后向使用者的手腕伸展而形成一后區(qū)、以及向下向外向第四和第五手指的掌骨-指骨關(guān)節(jié)伸展而形成一外區(qū)，該后區(qū)位于手掌的魚(yú)際區(qū)外以基本上避免支撐該魚(yú)際區(qū)。
2.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，上表面的冠頂和后區(qū)相對(duì)工作面足夠高，以把手腕保持在工作面上方。
3.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該上表面從冠頂向下向內(nèi)向拇指伸展而形成一內(nèi)區(qū)，其中該殼體進(jìn)一步包括一位于面對(duì)拇指一邊上的內(nèi)側(cè)面，該內(nèi)側(cè)面伸展在上表面的內(nèi)區(qū)與底面之間，該內(nèi)側(cè)面平行于該底面，該內(nèi)側(cè)面有一伸向手腕的后部，該內(nèi)側(cè)面的該后部和該上表面的該后區(qū)位于手掌的魚(yú)際區(qū)外以基本上避免接觸魚(yú)際區(qū)。
4.按權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，相鄰上表面的內(nèi)區(qū)的該內(nèi)側(cè)面的一上部具有一區(qū)域，該區(qū)域帶有相對(duì)于底面傾斜以向內(nèi)且向下面朝向拇指的遠(yuǎn)端指骨的一翻轉(zhuǎn)的斜面。
5.按權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，相鄰上表面的內(nèi)區(qū)的該內(nèi)側(cè)面的一上部包括一凸緣，該凸緣帶有平行于底面以向下面朝向拇指的遠(yuǎn)端指骨的一向下面對(duì)的表面。
6.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該上表面具有相對(duì)工作面的支撐手的一高度使得拇指的遠(yuǎn)端指骨放置在工作面上處于內(nèi)收與外展之間位置。
7.按權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，該至少一個(gè)手指操縱的指向部件包括配置在相鄰該底面的該內(nèi)側(cè)面的一下部上的一第一按鈕。
8.按權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，該至少一個(gè)手指操縱的指向部件包括配置在接近于拇指的指尖的一位置的一第一按鈕。
9.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該殼體在面對(duì)手的第五手指的遠(yuǎn)端指骨的一邊上還有一外側(cè)面，該外側(cè)面伸展在上表面的外區(qū)與底面之間，該外側(cè)面垂直于該底面。
10.按權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，相鄰上表面的外區(qū)的該外側(cè)面的一上部具有一區(qū)域，該區(qū)域帶有相對(duì)于底面傾斜以向外且向下面朝向第五手指的遠(yuǎn)端指骨的一翻轉(zhuǎn)的斜面。
11.按權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，相鄰上表面的外區(qū)的該外側(cè)面的一上部包括一凸緣，該凸緣帶有平行于底面以向下面朝向第五手指的遠(yuǎn)端指骨的一向下面對(duì)的表面。
12.按權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，該上表面的外區(qū)包括一相鄰該外側(cè)面的用于支持在其上的第四手指的凹下或中凹的部分。
13.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該至少一個(gè)手指操縱的指向部件包括上表面前區(qū)中一在其上放置第二手指的第二按鈕和一在其上放置第三手指的第三按鈕，第二按鈕與第二手指的各指骨對(duì)齊，第三按鈕與第三手指的各指骨對(duì)齊。
14.按權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，第二和第三按鈕具有被配置相鄰該殼體的前緣且高出該殼體的前緣的前邊。
15.按權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，相對(duì)于該殼體，第二按鈕可繞一第二樞軸樞轉(zhuǎn)且第三按鈕可繞一第三樞軸樞轉(zhuǎn)，第二樞軸位于第二按鈕的一前邊附近，該第二按鈕的一后邊可繞其樞轉(zhuǎn)，第三樞軸位于第三按鈕的一前邊附近，且第三按鈕的一后邊可繞其樞轉(zhuǎn)。
16.按權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，該至少一手指操作的指向部件包括在第二按鈕與第三按鈕之間配置的一滾輪，該滾輪可相對(duì)該殼體轉(zhuǎn)動(dòng)，該滾輪被取向沿第二手指的指骨轉(zhuǎn)動(dòng)。
17.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該上表面的外區(qū)包括一橫向隆起，該橫向隆起從冠頂向外伸展，接觸手掌區(qū)的第四和第五手指的掌骨-指骨關(guān)節(jié)。
18.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，后區(qū)在向后方向上的曲率比外區(qū)在向外方向上的曲率大。
19.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，后區(qū)在向后方向上的曲率比前區(qū)在向前方向上的曲率大。
20.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，后區(qū)在向后方向上的曲率足夠大，以基本上避免接觸手掌的腕管區(qū)。
21.一種用在一工作面上的計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)裝置，該裝置包括一殼體，該殼體包括一底面和一上表面，該上表面包括一在其上放置使用者手掌的手掌區(qū)的第二手指的掌骨-指骨關(guān)節(jié)和第三手指的掌骨-指骨關(guān)節(jié)的至少一部分的冠頂，該冠頂相對(duì)底面的高度比上表面其余部分高；一在其上放置手的小魚(yú)際區(qū)的后區(qū)，該后區(qū)從冠頂向下向后伸展，且其被構(gòu)成為基本上避免接觸手的腕管；以及一從該冠頂向下向前伸展的前區(qū)，該前區(qū)包括在其上放置第二手指的第二手指按鈕和在其上放置第三手指的第三手指按鈕，該第二手指按鈕被配置成與第二手指的各指骨對(duì)齊，該第三手指按鈕被配置成與第三手指的各指骨對(duì)齊。
22.按權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，該殼體進(jìn)一步包括一在其上放置拇指的內(nèi)側(cè)面，和一配置在相鄰該底面以接近拇指指尖的該內(nèi)側(cè)面的一下部上的拇指按鈕。
23.按權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，該殼體還包括一在其上放置手掌的手掌區(qū)的第四和第五手指的掌骨-指骨關(guān)節(jié)的橫向隆起，該橫向隆起從冠頂向外伸展，其中后區(qū)在向后方向上的曲率比橫向隆起向外方向上的曲率大。
24.一種用在一工作面上的指向裝置，該裝置包括一殼體，該殼體包括一底面、一上表面和至少一個(gè)手指操縱的指向部件，該上表面包括一在其上放置使用者手掌的手掌區(qū)的第二手指的掌骨-指骨關(guān)節(jié)和第三手指的掌骨-指骨關(guān)節(jié)的至少一部分的冠頂，該冠頂相對(duì)底面的高度比上表面其余部分高；一在其上放置手掌的手掌區(qū)的第四和第五手指的掌骨-指骨關(guān)節(jié)的橫向隆起，該橫向隆起從冠頂向外伸展；一在其上放置第二和第三手指的前區(qū)，該前區(qū)從該冠頂向下向前伸展；以及一在其上放置手的小魚(yú)際區(qū)的后區(qū)，該后區(qū)從冠頂向下向后伸展且被構(gòu)成為基本上避免接觸手的腕管。
25.按權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于，前區(qū)在向前方向上具有一曲率以支撐第二和第三手指以使第二和第三手指的掌骨-指骨關(guān)節(jié)的掌骨-指骨彎曲角度為約10°-50°。
26.按權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于，上表面的冠頂和后區(qū)相對(duì)底面足夠高，使得拇指在該裝置工作期間懸掛在內(nèi)收與外展之間一位置上。
27.按權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于，該橫向隆起從冠頂向下伸展以引導(dǎo)該手遠(yuǎn)離手掌全向下位置。
28.按權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于，后區(qū)在向后方向上的曲率比前區(qū)在向前方向上的曲率大。
29.按權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于，該殼體進(jìn)一步包括一在其上放置拇指的內(nèi)側(cè)面；以及一在其上放置第五手指的外側(cè)面。
30.按權(quán)利要求29所述的裝置，其特征在于，該外側(cè)面的一上部具有一翻轉(zhuǎn)的表面部分，該翻轉(zhuǎn)的表面部分帶有相對(duì)于底面傾斜以向外且向下朝向第五手指的遠(yuǎn)端指骨的一翻轉(zhuǎn)的斜面，其中該內(nèi)側(cè)面的一上部具有一翻轉(zhuǎn)的表面部分，該翻轉(zhuǎn)的表面部分帶有相對(duì)于底面傾斜以向內(nèi)且向下面朝向拇指的遠(yuǎn)端指骨的一翻轉(zhuǎn)的斜面。
31.按權(quán)利要求29所述的裝置，其特征在于，上表面、內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面可拆卸地與底面連接。
32.按權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，上表面、內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面被形成作為一可拆卸地與底面連接的殼。
33.按權(quán)利要求32所述的裝置，其特征在于，底面可與不同大小的殼連接以適合于不同大小的手。
34.一種用在一工作面上的指向裝置，該裝置包括一殼體，該殼體包括一底面、一具有在其上放置拇指的一位置的內(nèi)側(cè)面、一具有在其上放置第五手指的一位置的外側(cè)面、一上表面和至少一個(gè)手指操縱的指向部件，且其中該裝置具有配置在其上放置拇指的該內(nèi)側(cè)面的位置和其上放置第五手指的該外側(cè)面的位置之間的一重心。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的指向裝置，其特征在于該內(nèi)側(cè)面被配置在殼體的內(nèi)部及該外側(cè)面被配置在該殼體的外部，其中該外側(cè)面的一上部具有一翻轉(zhuǎn)的表面部分，該翻轉(zhuǎn)的表面部分帶有一其上放置第五手指的翻轉(zhuǎn)的斜面，該外側(cè)面的該翻轉(zhuǎn)的表面部分相對(duì)于底面傾斜以向外且向下面朝向第五手指的遠(yuǎn)端指骨，其中該內(nèi)側(cè)面的一上部具有一翻轉(zhuǎn)的表面部分，該翻轉(zhuǎn)的表面部分帶有一其上放置拇指的翻轉(zhuǎn)的斜面，該內(nèi)側(cè)面的翻轉(zhuǎn)的表面部分相對(duì)于底面傾斜以向內(nèi)且向下面朝向拇指的遠(yuǎn)端指骨。
全文摘要
一種指向裝置,把使用者的手支撐成避開(kāi)手和手腕的各手指和關(guān)節(jié)的極端姿態(tài)位置,以提高舒適性。該裝置包括一上表面,該上表面包括一在其上放置使用者的手掌的手掌區(qū)的第二手指的掌骨－指骨(MP)關(guān)節(jié)和第三手指的掌骨－指骨關(guān)節(jié)的至少一部分的冠頂。該上表面有一在其上放置第二到第四手指的前區(qū)。該前區(qū)從該冠頂向下向前伸展。該上表面包括一在其上放置手的小魚(yú)際區(qū)的后區(qū)。該后區(qū)從該冠頂向下向后伸展,其形狀避免接觸腕管和避免支撐手的魚(yú)際區(qū)。該殼體還包括一其上放置拇指的內(nèi)側(cè)面以及一在其上放置第五手指和可能還有第四手指的外側(cè)面。
文檔編號(hào)G09G5/08GK1321927SQ0110430
公開(kāi)日2001年11月14日 申請(qǐng)日期2001年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月22日
發(fā)明者彼得·希恩, 卡塔爾·洛克南, 大衛(wèi)·M·倫佩爾 申請(qǐng)人:羅技?xì)W洲公司, 加利福尼亞大學(xué)董事會(huì)