專利名稱：人體工程學鼠標裝置的制作方法
本申請是共同受讓的2000年2月9日遞交的，題目為“人體工程學鼠標”的美國專利申請(代理人文檔號為009623-023700)和2000年2月9日遞交的，題目為“人體工程學鼠標”的美國專利申請(代理人文檔號為009623-023600)的權利及利益的部分繼續(xù)申請。
本發(fā)明一般涉及指向裝置，特別涉及人體工程學指向裝置。
計算機鼠標之類的指向裝置通常用來比方說控制光標在計算機屏幕上的運動。在使用指向裝置時，手和手指的動作和位置常常高度重復。使用指向裝置、特別當動作和/或位置生硬和緊張時，會造成重復緊張性疾病。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/或動作。
現(xiàn)有指向裝置的設計符合人體工程學要求。本受讓人的美國外觀設計專利No.411,837示出了引導手臂遠離手掌全向下方向。
Gart的美國專利No.4,862,165公開了一種鼠標，該鼠標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際部的下凹魚際部支撐面。
Goldstein等人的美國專利No.5,726,683公開了一種鼠標，該鼠標有一上表面、一右側面和一垂直向上的左側面。該上表面從前向后呈15-30°、從左向右呈20-30°的負坡度，其前部用來支撐指骨。該上表面包括一從前向后伸展、位于操作者魚際部隆起下方、支撐魚際部隆起的高峰和一表面，操作者可用其魚際部隆起通過該表面推動鼠標。
Lo的美國專利No.5,576,733公開了一種鼠標，該鼠標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。該鼠標的另一邊有一支撐拇指的拇指支撐面。
Scenna等人的美國專利No.5,894,302公開了一種鼠標，該鼠標包括一上表面，該上表面上有一支撐由魚際區(qū)、小魚際區(qū)和掌骨-指骨關節(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際與小魚際會聚部下方、承受該會聚部的壓力的上升部。鼠標前部的手指按鈕比該隆起高。
Kaneko等人的美國專利No.5,414,445公開了一種鼠標，該鼠標包括一上表面，該上表面上有一支撐掌骨-指骨關節(jié)的隆起。手在鼠標上時，手腕抵靠在鼠標所在的工作面上。
本發(fā)明以各裝置的獨特組合和各種新修改對現(xiàn)有指向裝置作出改進，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防止手的手腕和手指和關節(jié)處于極端姿態(tài)位置，例如手腕伸展、手的手掌全向下、拇指的內收或外展。該裝置的形狀還使得腕管所受壓力減小、通過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程中使得手和手腕的姿態(tài)更放松、減小肌肉的靜態(tài)負載和減輕緊張程度。
按照本發(fā)明的一個方面，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手指操縱的指向部件。在一實施例中，該指向裝置為一計算機鼠標裝置。
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)關節(jié)且最好是第三手指的MP關節(jié)的至少一部分的冠頂。該冠頂相對底面的高度比上表面的其余部分高。由于使用該裝置時多項重復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關節(jié)運動，因此該冠頂有利地提供從這些MP關節(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)、向下向內向拇指伸展而形成一內區(qū)以及向下向外向第四和第五手指的MP關節(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關節(jié)(可能還有第三手指MP關節(jié)的一部分)。該橫向隆起從冠頂向下傾斜，使手遠離手掌全向下方向。該后區(qū)支撐手的小魚際區(qū)。
冠頂和后區(qū)最好相對底面足夠高，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，減小由與工作面長時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，但可接觸腕管的遠端部。在一實施例中，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“魚際穴(thenar void)”，以避免支撐魚際區(qū)，從而拇指可下懸在一拇指中性位置上而相對指向裝置自由運動。這消除了現(xiàn)有鼠標中由魚際支撐造成的魚際區(qū)上的壓力和負載。
冠頂和后區(qū)最好足夠高，以使拇指的遠端指骨抵靠在工作面上，在內收和外展極端位置之間的靜止位置上。在一實施例中，拇指位于內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作不生硬或緊張(即內收或外展)。
在一些實施例中，該殼體包括一其上放置拇指的內側面和一其上放置第五和可能第四手指的外側面。該內側面包括帶有一翻轉的表面部分的一上區(qū)以向下地面對拇指的遠端其一部分露出該內側面以面對拇指的遠端指骨。該外側面包括帶有一翻轉的表面部分的一上區(qū)以向下地面對拇指的遠端其一部分露出該內側面以面對第五手指(和可能第四手指的)遠端指骨。該翻轉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，從而減少當提起該鼠標時的抓力和捏力。該裝置期望地具有配置在該內側面的翻轉的表面部分和該外側面的翻轉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)明一實施例的一鼠標的透視圖；圖2為圖1鼠標的俯視圖；圖3為圖1鼠標的正視圖；圖4為圖1鼠標的右視圖；圖5為圖1鼠標的左視圖；圖6為圖1鼠標的后視圖；圖7為圖1鼠標的仰視圖；圖8為示出手掌和周圍各區(qū)的一手的示意圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的一鼠標的透視圖；圖10是圖2鼠標的俯視圖；圖11為圖2鼠標的右視圖；圖12為圖2鼠標的左視圖；圖13為圖2鼠標的后視圖。
圖1-7示出一具有至少一個手指操縱的指向部件的鼠標10的殼體。該鼠標10包括一非對稱上表面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相對底面14的高度比上表面12的其余部分高。圖1-7的鼠標10構作成適合于使用右手的使用者使用，但應指出，也可用本發(fā)明原理可被用于構作適合于使用左手的使用者使用的鼠標(例如該實施例的鏡像)。
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指骨，即遠端指骨26、中部指骨27和近端指骨28。拇指21包括一遠端指骨26和一近端指骨28。掌骨和腕骨伸展在五個手指21-25與手腕30之間。手指21-25的MP關節(jié)位于手指21-25的近端指骨26與對應掌骨之間。圖8示出一般位于第二和第三手指22、23的MP關節(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關節(jié)和第三手指23的MP關節(jié)的一部分的緊下方。圖1-7中鼠標10的冠頂16用來接觸和支撐使用者的手20的接觸區(qū)32。因此，冠頂16非對稱地向內位于鼠標10上表面12左側。
如圖8所示，拇指21底部為魚際區(qū)34，而手掌的另一邊為小魚際區(qū)35。腕管36位于魚際區(qū)34與小魚際區(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的遠端部。上表面12從冠頂16向后向下向一朝向手20的左側上的拇指21的內區(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和撓曲，遠離極端姿態(tài)位置，結果手20各關節(jié)上的靜態(tài)負載減小。上表面12上可有防止手滑動的表面紋理。
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10的較大的移動期間承受表面壓力。冠頂16在第二手指22的MP關節(jié)和第三手指23的MP關節(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關節(jié)(可能還有第三手指23的MP關節(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10時多個普通重復性工作之一涉及到用第二和/第三手指22、23用力比方說按下前區(qū)40中的按鈕，因此在第二手指22的MP關節(jié)和第三手指23的MP關節(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)動作圍繞MP關節(jié)進行。冠頂16提供從這些MP關節(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載分布。冠頂16為上表面12的相對平坦區(qū)，可由從頂點AP相對底面的角界定。例如，如圖3所示，冠頂16可為一圍繞頂點AP、相對底面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用來支撐第四和第五手指24、25的MP關節(jié)(可能還有第三手指23的MP關節(jié)的一部分)?？捎玫谒暮偷谖迨种?4、25的MP關節(jié)用力抓住和移動鼠標10。通過在手指22-25的MP關節(jié)處支撐手20，冠頂16和隆起47減小手20各關節(jié)上的靜態(tài)負載，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有手腕伸展，從而手腕30處的靜態(tài)負載減小。把手腕30抬高到工作面上方可防止手腕30的敏感區(qū)因與工作面長時間接觸而受到壓力和負載。它還可限制手腕30的左右動作，更好使用前臂肌肉移動和操縱鼠標10。這還可減小手腕30的緊張程度。在優(yōu)選實施例中，當手20用接觸區(qū)32抵靠在冠頂16上時，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關節(jié)處以相對較小角度支撐手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關節(jié)處的角度θ近似相同，MP彎曲一般約為10-50°。在某些實施例中，角度θ約為20-40°。圖5示出了放置在鼠標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關節(jié)處的角度平緩，因此手指22-25避開MP關節(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關節(jié)反復操縱鼠標按鈕和用某些或所有手指22-25提起和移動鼠標10。
在所示實施例中，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被構型成使避免接觸腕管36的至少中部和近部。在所示出的實施例中，從冠頂16到后端43的距離大約是鼠標10總長的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10總長的2/3，而在前端48的最大傾斜約是30-50°。鼠標10的長度通常是約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。對于一給定的手的大小或大小的范圍，后區(qū)42可被構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關節(jié)和第三手指23的MP關節(jié)的一部分以使第二手指22的MP關節(jié)略高于第三手指23的MP關節(jié)。第二MP關節(jié)略低于第三MP關節(jié)使手向更中性位置地遠離手掌全向下(即手掌面對下方)位置，手掌稍稍向內向左傾斜，減小靜態(tài)負載。在支持第四和第五關節(jié)24、25的MP關節(jié)和第三關節(jié)23的MP關節(jié)的上表面12的外區(qū)46的橫向隆起47被向下傾斜。結果，這些MP關節(jié)被配置在第二關節(jié)22的MP關節(jié)的一較低高度上。沿橫向隆起47自第二MP關節(jié)其高度的降低使得手20可滾動。如圖3所示，冠頂16足夠寬(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AP相對于底面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。在一實施例中，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10包括一位于面對拇指21一邊上的內側面50。該內側面50在上表面12的內區(qū)44和底面14之間延伸，且通常垂直于底面14。如圖5所示，內側面50具有一在朝向鼠標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10的后部向外向右扭曲。內側面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的魚際區(qū)34的右邊，從而避免支撐魚際區(qū)34。因此，鼠標10的形狀形成一“魚際穴”，使拇指21下懸在拇指中性位置上，從而不受現(xiàn)有鼠標中魚際支撐的牽制而可相對鼠標10自由運動。與用魚際支撐來支撐魚際區(qū)34時不同，魚際區(qū)34不受壓力或負載。因此，后區(qū)42作為小魚際區(qū)支撐面來接觸、支撐手20的小魚際區(qū)35但不接觸、支撐魚際區(qū)34或腕管36，除了有時與魚際區(qū)34發(fā)生側接觸。
如圖5所示，上表面12、特別是在冠頂16和在后區(qū)42中，相對于底面足夠高，需要時把拇指21的遠端指骨26在工作面上放置在內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，箭頭56表示拇指21向內收位置移動。當上表面12使魚際區(qū)34位于工作面上方太高和/或球58離冠頂16太遠時發(fā)生拇指21外展。當上表面12使魚際區(qū)34離工作面太近時發(fā)生內收。外展和內收使拇指21的姿態(tài)處于極端位置上，結果靜態(tài)負載很大，因此要加避免。拇指21用來握住和移動鼠標10，并在某些情況下操作鼠標按鈕。把拇指21保持在中性位置上，以減小拇指21上的靜態(tài)肌肉負載是有利的。為避免內收和外展的極端位置，拇指21期望地保持在自第二手指22的掌骨測量的約20°-60°的范圍內。在一實施例中，鼠標10把拇指21支撐在外展與內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10包括是位于相鄰底面14的內側面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的遠指端的一位置。這樣，拇指21可使用相對小的力以遠端指端接觸致動拇指按鈕58。另外，當提起和移動鼠標10時，拇指21傾向于結合內側面的中部和上部。將拇指按鈕58放置在下部防止了拇指21意外地致動按鈕58。
如圖2-4和6-7所示，鼠標10的右邊上有一面對手20的第五手指25(及可能第四手指24)的遠端指骨26的外側面60。外側面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。外側面60用來接觸第五手指25以及任選地第四手指24。內側面50和外側面60允許手20易于抓住或捏住鼠標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。在圖2-4所示的實施例中，上表面12的外區(qū)46在外側面60旁有一支撐第四手指24的下凹部64。在該實施例中，外側面60只接觸第五手指25。下凹部64用來穩(wěn)定支撐第四手指24。
如圖3所示，內側面50具有一鄰接上表面12的內區(qū)44的上部66。內側面50的上部66具有一區(qū)域，該區(qū)域相對于底面14傾斜以向內面向左且向下朝向拇指21的遠端指骨的一翻轉的傾斜。如圖6所示，外側面60具有相鄰上表面12的外區(qū)46的一上部68。外側面60的上部68具有一區(qū)域，該區(qū)域相對于底面14傾斜以向外面向右且向下朝向第五手指的遠端指骨的一翻轉的傾斜。內側面50和外側面60的上部66、68的翻轉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鼠標10所用的力。
在一優(yōu)選實施例中，鼠標10具有一位于內側面50上的拇指21的接觸點和外側面60上第五手指25的接觸點之間的一重心。這樣，鼠標10在拇指21和第五手指25提起鼠標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由第二至第四手指22-24在鼠標的前區(qū)40上向下推壓而對傾斜進行補償。
如圖1、2和6所示，鼠標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的各指骨對齊，而這些指骨與第二手指22的MP關節(jié)的彎曲軸對齊。第三手指按鈕73與第三手指23的各指骨對齊，而這些指骨與第三手指23的MP關節(jié)的彎曲軸對齊。由于第二和第三手指22、23主要圍繞其MP關節(jié)運動，因此這一對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的運動沿其MP關節(jié)的彎曲軸進行。這避免手指22、23進行會造成明顯疲勞的扭曲或橫向移動(即外展或內收)之類生硬或緊張動作。按鈕72、73最好足夠長，使得大小不同的手和手指在把第二手指22的MP關節(jié)和第三手指23的MP關節(jié)的至少一部分置于上表面12的冠頂16上時都可操縱鼠標10和按鈕72、73。
第二和第三手指按鈕72、73在鼠標10前緣48旁有前邊74、75。前邊74、75最好高出在鼠標10的前緣48上方。從而即使第二和第三手指22、23伸過按鈕72、73的前邊74、75也便于按下按鈕72、73。如果前邊74、75沒有高出在鼠標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。在一實施例中，第二和第三手指22、23的遠指骨26和中間指骨27之間的關節(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之間的關節(jié)而非指尖用力。這樣的接觸傾向于將負載分配給更多的肌肉而非僅分配給手指的遠端指尖。
相對于鼠標10的殼體，第二按鈕72可繞一第二樞軸或鉸鏈樞轉且第三按鈕73可繞一第三樞軸或鉸鏈樞轉。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。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。用于按鈕的鉸鏈的例子可見共同受讓的1999年9月29日遞交的美國專利No.09/408,089，其被結合在此作為參考。
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?？捎帽却笫中〉牧?。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致動按鈕72、73，因為從前邊74、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或基本上沿它們的全長直至前邊74、75附近地接觸按鈕72、73。因為大手通?？捎帽刃∈执蟮牧Γ诙偷谌种?2、23可容易地致動按鈕72、73而不需要提供給小手的大力矩臂。結果，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比方說在鼠標10內部一軸上支撐成可相對鼠標10的殼體轉動。滾輪84一般由第二手指22操縱，最好沿第二手指22的各指骨轉動。第二手指22的各指骨一般與第二手指22的MP關節(jié)的彎曲軸對齊。由于第二手指22主要圍繞其MP關節(jié)轉動，因此這一對齊使得第二手指22以中性位置有效操縱滾輪84，從而第二手指22的轉動沿其MP關節(jié)的彎曲軸進行。這避免會造成明顯疲勞的生硬或緊張動作。
滾輪84也可沿第三手指23各指骨轉動以由第三手指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動，以便用第二或第三手指22、23操縱。
圖1-7所示鼠標10的結構、外形和坡度只用來例示出本發(fā)明一實施例。應該指出，只要能實現(xiàn)本發(fā)明的目的，可作出種種修正。
圖9-12示出了根據(jù)另一實施例的一鼠標110。鼠標110與圖1-7的鼠標10類似，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。設置有一內側面120以接觸拇指21，且設置一外側面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110沒有如圖2-4所示的用于鼠標10的支持第四手指24的凹陷或內凹的部分64。而且，內側面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的向下面對表面，以使拇指21接觸便于提起和移動鼠標10。外側面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鼠標10。凸緣126、130的構形減少了拇指21和第五手指25(及可能第四手指24)提起和移動鼠標10所用的力，從而減小了手在操作鼠標10的重復應力。
可用本發(fā)明原理構作適合于不同大小的手使用的鼠標。例如，鼠標的形狀可放大或縮小，但相對角度和相對尺寸基本不變?？筛鶕?jù)第三手指23指尖與由魚際區(qū)34、小魚際區(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150之間的距離調節(jié)鼠標前端到后端的長度，如圖8所示。例如，該鼠標的長度可等于第三手指23指尖與點150之間距離的0.9-1.1倍。此外，各內部部件可保持不變，只更換殼體。各內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，該可拆卸殼上有開口，以便暴露出連接到底面上的按鈕和球。
上述結構的裝置和方法只例示出本發(fā)明原理的應用，在由權利要求限定的精神和范圍內可使用其他許多實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)量和構型可改變。其滾輪支撐在兩按鈕之間間隔開的一中間按鈕上的一種結構的例子可見申請日為1999年9月29日的美國專利申請No.09/408,089。因此，本發(fā)明的范圍不應根據(jù)上述說明加以確定，而應根據(jù)后附權利要求及其等同物的整個范圍加以確定。
權利要求
1.一種用在一工作面上的指向裝置，該裝置包括一殼體，該殼體包括被構成放置在該工作面上的一底面；至少一個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-指骨關節(jié)和第三手指的掌骨-指骨關節(jié)的至少一部分，該冠頂相對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-指骨關節(jié)伸展而形成一外區(qū)，該后區(qū)位于手掌的魚際區(qū)外以基本上避免支撐該魚際區(qū)。
2.按權利要求1所述的裝置，其特征在于，上表面的冠頂和后區(qū)相對工作面足夠高，以把手腕保持在工作面上方。
3.按權利要求1所述的裝置，其特征在于，該上表面從冠頂向下向內向拇指伸展而形成一內區(qū)，其中該殼體進一步包括一位于面對拇指一邊上的內側面，該內側面伸展在上表面的內區(qū)與底面之間，該內側面平行于該底面，該內側面有一伸向手腕的后部，該內側面的該后部和該上表面的該后區(qū)位于手掌的魚際區(qū)外以基本上避免接觸魚際區(qū)。
4.按權利要求3所述的裝置，其特征在于，相鄰上表面的內區(qū)的該內側面的一上部具有一區(qū)域，該區(qū)域帶有相對于底面傾斜以向內且向下面朝向拇指的遠端指骨的一翻轉的斜面。
5.按權利要求3所述的裝置，其特征在于，相鄰上表面的內區(qū)的該內側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端指骨的一向下面對的表面。
6.按權利要求1所述的裝置，其特征在于，該上表面具有相對工作面的支撐手的一高度使得拇指的遠端指骨放置在工作面上處于內收與外展之間位置。
7.按權利要求6所述的裝置，其特征在于，該至少一個手指操縱的指向部件包括配置在相鄰該底面的該內側面的一下部上的一第一按鈕。
8.按權利要求6所述的裝置，其特征在于，該至少一個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.按權利要求1所述的裝置，其特征在于，該殼體在面對手的第五手指的遠端指骨的一邊上還有一外側面，該外側面伸展在上表面的外區(qū)與底面之間，該外側面垂直于該底面。
10.按權利要求9所述的裝置，其特征在于，相鄰上表面的外區(qū)的該外側面的一上部具有一區(qū)域，該區(qū)域帶有相對于底面傾斜以向外且向下面朝向第五手指的遠端指骨的一翻轉的斜面。
11.按權利要求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端指骨的一向下面對的表面。
12.按權利要求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.按權利要求1所述的裝置，其特征在于，該至少一個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齊，第三按鈕與第三手指的各指骨對齊。
14.按權利要求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.按權利要求13所述的裝置，其特征在于，相對于該殼體，第二按鈕可繞一第二樞軸樞轉且第三按鈕可繞一第三樞軸樞轉，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，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。
16.按權利要求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，該滾輪可相對該殼體轉動，該滾輪被取向沿第二手指的指骨轉動。
17.按權利要求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-指骨關節(jié)。
18.按權利要求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算機鼠標裝置，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-指骨關節(jié)和第三手指的掌骨-指骨關節(jié)的至少一部分的冠頂，該冠頂相對底面的高度比上表面其余部分高；一在其上放置手的小魚際區(qū)的后區(qū)，該后區(qū)從冠頂向下向后伸展，且其被構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齊，該第三手指按鈕被配置成與第三手指的各指骨對齊。
22.按權利要求21所述的裝置，其特征在于，該殼體進一步包括一在其上放置拇指的內側面，和一配置在相鄰該底面以接近拇指指尖的該內側面的一下部上的拇指按鈕。
23.按權利要求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-指骨關節(jié)和第三手指的掌骨-指骨關節(jié)的至少一部分的冠頂，該冠頂相對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際區(qū)的后區(qū)，該后區(qū)從冠頂向下向后伸展且被構成為基本上避免接觸手的腕管。
25.按權利要求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-指骨關節(jié)的掌骨-指骨彎曲角度為約10°-50°。
26.按權利要求24所述的裝置，其特征在于，上表面的冠頂和后區(qū)相對底面足夠高，使得拇指在該裝置工作期間懸掛在內收與外展之間一位置上。
27.按權利要求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該手遠離手掌全向下位置。
28.按權利要求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.按權利要求24所述的裝置，其特征在于，該殼體進一步包括一在其上放置拇指的內側面；以及一在其上放置第五手指的外側面。
30.按權利要求29所述的裝置，其特征在于，該外側面的一上部具有一翻轉的表面部分，該翻轉的表面部分帶有相對于底面傾斜以向外且向下朝向第五手指的遠端指骨的一翻轉的斜面，其中該內側面的一上部具有一翻轉的表面部分，該翻轉的表面部分帶有相對于底面傾斜以向內且向下面朝向拇指的遠端指骨的一翻轉的斜面。
31.按權利要求29所述的裝置，其特征在于，上表面、內側面和外側面可拆卸地與底面連接。
32.按權利要求31所述的裝置，其特征在于，上表面、內側面和外側面被形成作為一可拆卸地與底面連接的殼。
33.按權利要求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側面、一具有在其上放置第五手指的一位置的外側面、一上表面和至少一個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側面的位置和其上放置第五手指的該外側面的位置之間的一重心。
35.根據(jù)權利要求34的指向裝置，其特征在于該內側面被配置在殼體的內部及該外側面被配置在該殼體的外部，其中該外側面的一上部具有一翻轉的表面部分，該翻轉的表面部分帶有一其上放置第五手指的翻轉的斜面，該外側面的該翻轉的表面部分相對于底面傾斜以向外且向下面朝向第五手指的遠端指骨，其中該內側面的一上部具有一翻轉的表面部分，該翻轉的表面部分帶有一其上放置拇指的翻轉的斜面，該內側面的翻轉的表面部分相對于底面傾斜以向內且向下面朝向拇指的遠端指骨。
全文摘要
一種指向裝置,把使用者的手支撐成避開手和手腕的各手指和關節(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)關節(jié)和第三手指的掌骨－指骨關節(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際區(qū)。該殼體還包括一其上放置拇指的內側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面。
文檔編號G09G5/08GK1321927SQ0110430
公開日2001年11月14日 申請日期2001年2月22日 優(yōu)先權日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 申請人:羅技歐洲公司, 加利福尼亞大學董事會