JP6447150B2 - Glove-type input device - Google Patents

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Description

本発明は、手の動き、形を検知して、情報処理機器に情報を入力するために用いられる手袋型入力装置に関する。かかる手袋型入力装置は、バーチャルリアリティを利用したシステムに対してデータ入力を行う場合などはもとより、身体の動きを検知して機器側が適切なアシストを行う用途、たとえば手話通話の翻訳、ジェスチャーによる機器操作、あるいは遠隔において身体の動作状態から健康状態、危険行動、異常行動などを検知するシステムなど幅広い分野に用いられる。   The present invention relates to a glove-type input device used for detecting hand movement and shape and inputting information to an information processing device. Such glove-type input devices are used not only for inputting data to a system using virtual reality, but also for applications in which the device side detects the movement of the body and performs appropriate assistance, such as translation of sign language calls, devices using gestures, etc. It is used in a wide range of fields, such as a system that detects health, dangerous behavior, abnormal behavior, etc. from the operating state of the body or remotely.

バーチャルリアリティ技術において、仮想空間内に手の動きを伝えるデバイスとして実用化された最初の製品はデータグローブと呼ばれた。この最初の実用化例においては、手袋の各指に対応して設けられた光ファイバ内を通る光量の変化を解析することによって各指の曲がり等を検出、つまり手の動きを計測できるようになっていた。この光ファイバを用いるもの以外にも、機械リンク(例えば、ゴニオメータ等)を用いるものや、あるいは圧力や曲げによって抵抗が変わる素子(例えば、液体導電性インク等)を用いるものなどが従来から提案されてきた。   In virtual reality technology, the first product that was put into practical use as a device for transmitting hand movements in a virtual space was called a data glove. In this first practical application, it is possible to detect the bending of each finger by measuring the change in the amount of light passing through the optical fiber provided corresponding to each finger of the glove, that is, to measure the movement of the hand. It was. In addition to the one using this optical fiber, one using a mechanical link (for example, goniometer) or one using an element whose resistance is changed by pressure or bending (for example, liquid conductive ink) has been proposed. I came.

例えば特開昭55−95804号公報(特許文献1)には、関節を挟んで固定されたロッドの角度を検知することにより関節の曲がりを検知する方法が、膝関節を例に提案されている。特開平5−113327号公報(特許文献2)には、手首、肘を例に、身体の関節部と並列に位置された機械的関節の曲げを検知して関節の動きを検知する方法が、また特開平7−184882号公報(特許文献5)、特開平10−176919号公報(特許文献6)にも同様に身体の関節に沿って機械的関節を配置し、機械的関節の動きから身体関節の動きを検知する方法が提案されている。   For example, Japanese Patent Laid-Open No. 55-95804 (Patent Document 1) proposes a method of detecting the bending of a joint by detecting the angle of a rod fixed with the joint interposed therebetween, taking the knee joint as an example. . In JP-A-5-113327 (Patent Document 2), for example, wrists and elbows, a method of detecting the movement of a joint by detecting the bending of a mechanical joint positioned in parallel with the joint part of the body, Similarly, JP-A-7-184882 (Patent Document 5) and JP-A-10-176919 (Patent Document 6) also arrange mechanical joints along the body joints, and from the movement of the mechanical joints to the body A method for detecting joint movement has been proposed.

特開平5−149706号公報(特許文献3)には、先に例示した光ファイバーを用いた例と同じように各指に屈曲により電気抵抗変化が生じるロッド状センサーを配置して手指の関節の動きを検知する方法が提案されている。   In JP-A-5-149706 (Patent Document 3), as in the example using the optical fiber exemplified above, a rod-shaped sensor in which electrical resistance changes due to bending is arranged on each finger, and the movement of the joint of the finger A method for detecting this has been proposed.

特開平6−3465号公報(特許文献4)にて提案されている手袋型の入力装置は、可撓性手袋の各関節部に塗布され且つ手や指の関節の屈曲量に応じて抵抗値が変化する導電性ゲルを備えており、これら導電性ゲルの夫々の抵抗値の変化に基づいて、手や指の形状変化を検出することができるように構成されている。   A glove-type input device proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-3465 (Patent Document 4) is applied to each joint portion of a flexible glove and has a resistance value according to the bending amount of a hand or finger joint. Is provided, and a change in the shape of the hand or finger can be detected based on the change in the resistance value of each of the conductive gels.

特開昭55−95804号公報JP 55-95804 A 特開平5−113327号公報JP-A-5-113327 特開平5−149706号公報JP-A-5-149706 特開平6−3465号公報JP-A-6-3465 特開平7−184882号公報JP-A-7-184882 特開平10−176919号公報JP-A-10-176919

上記に例示した技術において、特に機械的な関節を身体に併置して用いる方法では、関節の動きの検知は確実に行えるが、装置が大がかりになってしまい、装置そのものを支える負荷により、本来検知したい繊細な動き自体に支障が出る場合がある。
光ファイバーやロッド状センサーを用いる方法は、機械的関節を配置する方法に比較して小型軽量の手袋型センサーを実現可能となるが、ロッド状センサーにより検出される情報は指の動きの総量になるため、各関節の動きは総量からの推算になってしまう。個別の関節の動きを独立に捉えているわけでは無いため、指が不自然に動いた場合などを正確に検知することはできない。
In the technique exemplified above, especially when a mechanical joint is used in the body, the movement of the joint can be reliably detected, but the device becomes large and is originally detected by the load supporting the device itself. The delicate movements that you want to do may be hindered.
The method using an optical fiber or rod-shaped sensor can realize a glove-type sensor that is smaller and lighter than the method of arranging a mechanical joint, but the information detected by the rod-shaped sensor is the total amount of finger movement. Therefore, the movement of each joint is estimated from the total amount. Since movements of individual joints are not captured independently, it is impossible to accurately detect a case where a finger moves unnaturally.

各関節に導電性ゲルを配置する方法によれば、各関節の動きを個別に検出可能となるが、先の例では検出部が大きいため、関節が曲がった場合に生じる、曲げ外側の伸び、と曲げ内側の圧縮の両方が同時に検出部に加わり、両者の影響が混在してしまう結果、手指の形状変化を正確に入力することが困難になってしまうといった問題が生じる場合がある。また各関節部に配置された導電ゲルから電気信号を取り出すための配線が嵩張るのも実装上問題となる。   According to the method of arranging a conductive gel in each joint, it becomes possible to detect the movement of each joint individually, but in the previous example, because the detection unit is large, the elongation outside the bend, which occurs when the joint is bent, And compression inside the bend are simultaneously applied to the detection unit, and as a result of the mixing of both effects, there is a case where it becomes difficult to accurately input a finger shape change. In addition, the wiring for taking out an electric signal from the conductive gel arranged in each joint portion is also bulky.

これらいずれの先願技術においても、手袋型入力装置は、程度の差はあれど、ゴワゴワした装着感の手袋にならざるを得ないのが実情であり、自然な、ないし軽い着用感の手袋型入力装置は実現されていなかった。また、いずれの先願技術においても、多数の部品のアッセンブルや実装が必要となり、非常に複雑な製造工程となり、相当の組み立てコストが必要になってしまう。   In any of these prior application technologies, the glove-type input device, although to a certain extent, must be a glove with a worn-out feeling. An input device was not realized. Further, in any of the prior application techniques, it is necessary to assemble and mount a large number of parts, resulting in a very complicated manufacturing process and a considerable assembly cost.

本発明は、このような課題を解決するために成されており、その目的は、装着感が軽く、任意の関節の動きを独立に検出可能で、なおかつ製造が容易な手袋型入力装置を実現する事にある。 The present invention has been made to solve such problems, and its purpose is to realize a glove-type input device that has a light wearing feeling, can independently detect the movement of any joint, and is easy to manufacture. There is to do.

上記課題を解決してなる本発明は、以下の構成からなる。
1.使用者の手の動きや形を検出するため手に装着される手袋型入力装置であって、伸縮可能な素材により構成された手袋の外側および/または内側に、伸縮性を有する導電性インクを用いて、指関節の動作を検知するためのセンシングデバイスが形成されていることを特徴とする手袋型入力装置。
2.指関節の動作を検知するためのセンシングデバイスが、センシングデバイスを構成する導電性インクの抵抗変化を検出する機構を有することを特徴とする1.に記載の手袋型入力デバイス。
3.指関節の動作を検知するためのセンシングデバイスが複数配置されてなるとともに、少なくとも各々の関節に独立に配置された事を特徴とする1.又は2.に記載の手袋型入力デバイス。
4.前記手袋型入力装置の複数の指先に相当する位置に、他の指先との接触を検知可能なセンシングデバイスを備えることを特徴とする1.から3.のいずれかに記載の手袋型入力装置。
5.前記他の指先との接触を検知可能なセンシングデバイスが、導電インクにより形成された電極を有し、該電極間の直接接触による導通検知機構を有することを特徴とする4.に記載の手袋型入力装置。
6.前記他の指先との接触を検知するセンシングデバイスが、導電性インクにより形成された電極を有し、該電極間の静電容量結合検知機構を有することを特徴とする4.に記載の手袋型入力装置。
The present invention, which has solved the above problems, has the following configuration.
1. A glove-type input device that is worn on a hand to detect the movement and shape of a user's hand, and a conductive ink having elasticity is provided on the outside and / or inside of a glove made of an elastic material. A glove-type input device using a sensing device for detecting movement of a finger joint.
2. 1. A sensing device for detecting movement of a finger joint has a mechanism for detecting a resistance change of conductive ink constituting the sensing device. The glove-type input device described in 1.
3. A plurality of sensing devices for detecting the movement of the finger joint are arranged, and at least each of the joints is independently arranged. Or 2. The glove-type input device described in 1.
4). 1. A sensing device capable of detecting contact with other fingertips is provided at a position corresponding to a plurality of fingertips of the glove-type input device. To 3. The glove type input device according to any one of the above.
5. 3. The sensing device capable of detecting contact with the other fingertip has an electrode formed of conductive ink, and has a conduction detection mechanism by direct contact between the electrodes. The glove-type input device described in 1.
6). 3. The sensing device for detecting contact with the other fingertip has electrodes formed of conductive ink, and has a capacitive coupling detection mechanism between the electrodes. The glove-type input device described in 1.

7.前記手袋型入力装置の指先に相当する位置に圧力を検知するセンシングデバイスが、導電性インクにより形成されていることを特徴とする1.から6.のいずれかに記載の手袋型入力装置。
8.前記手袋に形成されるセンシングデバイスは導体部分を有するとともに、該センシングデバイスにアクセスするための導体配線を備え、該導体部分、およびまたは、該導体配線が伸縮性を有する導電性インクにより形成されていることを特徴とする1.から7.のいずれかに記載の手袋型入力装置。
9.前記導電性インクが、厚さ5μm以上300μ以下の範囲のシート形態に加工された状態において、少なくとも30%の繰り返し伸縮に1000回以上耐える素材であることを特徴とする1.から8.のいずれかに記載の手袋型入力装置。
10.手首装着型の情報処理機器とインターフェースを有することを特徴とする1.から9.のいずれかに記載の手袋型入力装置。
11.前記センシングデバイスの少なくとも一部が、前記導電性インクを前記手袋を構成する素材に印刷することにより形成されていることを特徴とする、1.〜10.のいずれかに記載の手袋型入力装置。
12.前記導電性インクは、導電性フィラーとバインダー樹脂を含有してなり、該バインダー樹脂成分の65質量%以上が、合成ゴム材料であり、かつバインダー樹脂成分中のアルカリ金属含有量が4000ppm以下である事を特徴とする1.から11.のいずれかに記載の手袋型入力装置。
7). 1. A sensing device for detecting pressure at a position corresponding to a fingertip of the glove-type input device is formed of conductive ink. To 6. The glove type input device according to any one of the above.
8). The sensing device formed on the glove has a conductor portion and a conductor wiring for accessing the sensing device, and the conductor portion and / or the conductor wiring is formed of a conductive ink having elasticity. 1. It is characterized by having To 7. The glove type input device according to any one of the above.
9. 1. The conductive ink is a material that can withstand 1000 times or more of at least 30% repetitive expansion and contraction in a state of being processed into a sheet form having a thickness of 5 μm or more and 300 μm or less. To 8. The glove type input device according to any one of the above.
10. It has an interface with a wrist-worn information processing device. To 9. The glove type input device according to any one of the above.
11. At least a part of the sensing device is formed by printing the conductive ink on a material constituting the glove. -10. The glove type input device according to any one of the above.
12 The conductive ink contains a conductive filler and a binder resin, 65% by mass or more of the binder resin component is a synthetic rubber material, and the alkali metal content in the binder resin component is 4000 ppm or less. It is characterized by 1. To 11. The glove type input device according to any one of the above.

本発明によれば、手指の関節の動きを、個別の関節毎に独立に検出可能で、かつ、薄型軽量の、高機能な手袋型入力装置を実現できる。本発明の好ましい様態においては、入力装置のメカニズムに金属ないし硬質部材による機械装置を含まないため組立・調整が不要であり、製造についても低コストで簡便な印刷法を適用できるため大量生産が可能である。
本発明では、手袋の両面に印刷することにより関節の動きを順方向だけで無く逆方向の動きも検知可能となる。また模式図では簡略化したが、関節の回転方向、ヒネリ方向に印刷パターンの伸縮成分を配置することでさらに複雑な動きも検知可能である。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the movement of the finger joint can be detected independently for each individual joint, and a thin and light high-performance glove-type input device can be realized. In a preferred embodiment of the present invention, the mechanism of the input device does not include a metal or rigid mechanical device, so no assembly / adjustment is necessary, and a simple printing method can be applied at low cost for mass production. It is.
In the present invention, it is possible to detect not only forward movement but also backward movement by printing on both sides of the glove. Although simplified in the schematic diagram, more complicated movements can be detected by arranging the expansion and contraction components of the print pattern in the rotation direction and the twist direction of the joint.

本発明の実施形態を示す概略模式図である。It is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention.

本発明の手袋型入力装置は、使用者の手の動きや形を検出するため手に装着される手袋型入力装置であって、伸縮可能な素材により構成された手袋の外側および/または内側に、伸縮性を有する導電性インクを用いて、指関節の動作を検知するためのセンシングデバイスが形成されていることを特徴とするものである。
前記指関節の動作を検知するためのセンシングデバイスは、センシングデバイスを構成する導電性インクのインピーダンス変化を検出する機構を有することが好ましく、伸縮性を有することがより好ましい。インピーダンス変化としては抵抗変化、インダクタンス変化、静電容量変化を利用することが出来る。
前記指関節の動作を検知するためのセンシングデバイスは複数配置されてなることが好ましく、少なくとも各々の関節に独立に配置される事がより好ましい。
A glove-type input device of the present invention is a glove-type input device that is worn on a hand to detect the movement and shape of a user's hand, and is provided outside and / or inside a glove made of a stretchable material. A sensing device for detecting the operation of the finger joint is formed using a conductive ink having elasticity.
The sensing device for detecting the movement of the finger joint preferably has a mechanism for detecting a change in impedance of the conductive ink constituting the sensing device, and more preferably has a stretchability. As the impedance change, a resistance change, an inductance change, and a capacitance change can be used.
It is preferable that a plurality of sensing devices for detecting the movement of the finger joints are arranged, and it is more preferable that they are arranged independently at least in each joint.

本発明の手袋型入力装置は、複数の指先に相当する位置に、他の指先との接触を検知可能なセンシングデバイスを備えることが好ましい。該センシングデバイスは、導電インクにより形成された電極を有することがより好ましく、該電極間の直接接触による導通検知機構あるいは、該電極間の静電容量結合検知機構を有することがより好ましい。   The glove-type input device of the present invention preferably includes a sensing device capable of detecting contact with other fingertips at a position corresponding to a plurality of fingertips. The sensing device preferably has electrodes formed of conductive ink, and more preferably has a conduction detection mechanism by direct contact between the electrodes or a capacitive coupling detection mechanism between the electrodes.

本発明の手袋型入力装置の指先に相当する位置に、圧力を検知するセンシングデバイス、直接接触を検出するセンシングデバイス、ないしは静電容量変化を検知するセンシングデバイスが、導電性インクにより形成されていることが好ましい。   A sensing device that detects pressure, a sensing device that detects direct contact, or a sensing device that detects a change in capacitance is formed of conductive ink at a position corresponding to the fingertip of the glove-type input device of the present invention. It is preferable.

本発明の手袋型入力装置において、前記手袋に形成されるセンシングデバイスは導体部分を有するとともに、該センシングデバイスにアクセスするための導体配線を備えることが好ましく、該導体部分、およびまたは、該導体配線が伸縮性を有する導電性インクにより形成されていることが好ましい。   In the glove-type input device of the present invention, the sensing device formed on the glove preferably includes a conductor portion and a conductor wiring for accessing the sensing device, and the conductor portion and / or the conductor wiring. Is preferably formed of a conductive ink having elasticity.

本発明の手袋型入力装置を構成する導電性インクは、厚さ5μm以上300μ以下の範囲のシート形態に加工された状態において、少なくとも30%の繰り返し伸縮に1000回以上耐える素材であることが好ましい。   The conductive ink constituting the glove-type input device of the present invention is preferably a material that can withstand repeated expansion and contraction of at least 30% 1000 times or more when processed into a sheet form having a thickness of 5 μm to 300 μm. .

本発明の前記センシングデバイスの少なくとも一部は、前記導電性インクを前記手袋を構成する素材に印刷することにより形成されていることが好ましい。
該導電性インクは、導電性フィラーとバインダー樹脂を含有してなることが好ましく、該バインダー樹脂成分の65質量%以上が、重合温度0〜45℃の範囲の乳化重合法にて得られる合成ゴム材料であることがより好ましく、かつバインダー樹脂成分中のアルカリ金属含有量が4000ppm以下である事がさらに好ましい。
It is preferable that at least a part of the sensing device of the present invention is formed by printing the conductive ink on a material constituting the glove.
The conductive ink preferably contains a conductive filler and a binder resin, and a synthetic rubber in which 65% by mass or more of the binder resin component is obtained by an emulsion polymerization method in a polymerization temperature range of 0 to 45 ° C. More preferably, it is a material, and the alkali metal content in the binder resin component is more preferably 4000 ppm or less.

本発明の手袋型入力装置に於ける基材は伸縮可能な素材で作られた手袋である。手袋の構成としては、例えば伸縮性のある樹脂材料で構成される手袋、ニット製品のような伸縮可能な繊維素材で構成される手袋、さらに繊維素材で作られた手袋に樹脂コーティングすることにより得られる伸縮可能な手袋を用いても良い。繊維素材部分は編み物で構成されることが好ましい。繊維素材の材質は特に制限されない。   The base material in the glove-type input device of the present invention is a glove made of a stretchable material. For example, gloves can be obtained by resin coating on gloves made of stretchable resin materials, gloves made of stretchable fiber materials such as knit products, and gloves made of fiber materials. Stretchable gloves may be used. The fiber material portion is preferably composed of knitting. The material of the fiber material is not particularly limited.

手袋に用いられる樹脂素材としては、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、スチレンブタジエン熱可塑性エラストマー、スチレンイソプレン熱可塑性エラストマー、ポリブタジエン熱可塑性エラストマー、ポリブタジエン熱可塑性エラストマー、ポリブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーン樹脂、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ネオプレン、バイトン、ハイパロン、ポリウレタン、ポリエステルウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンポリエチレン、ポリオレフィン、ハロゲン化ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体などの室温にて伸縮性を有する素材を用いることが出来る。   As resin materials used for gloves, natural rubber, polyisoprene rubber, styrene butadiene rubber, styrene butadiene thermoplastic elastomer, styrene isoprene thermoplastic elastomer, polybutadiene thermoplastic elastomer, polybutadiene thermoplastic elastomer, polybutadiene rubber, chloroprene rubber, butyl rubber, Halogenated butyl rubber, acrylonitrile butadiene rubber, ethylene / propylene rubber, chlorosulfonated polyethylene rubber, acrylic rubber, urethane rubber, silicone resin, silicone rubber, fluoro rubber, neoprene, viton, hypalon, polyurethane, polyester urethane, polyvinyl chloride, poly Vinylidene chloride polyethylene, polyolefin, halogenated polyolefin, polyvinyl alcohol, ethylene It can be used materials having elasticity at room temperature, such as vinyl alcohol copolymer.

本発明に用いられる前記の樹脂素材は、厚さ50μm以上300μm以下の範囲のシート形態に加工した状態において、少なくとも30%の繰り返し伸縮に10000回以上耐える素材であることが好ましい。   The resin material used in the present invention is preferably a material that can withstand 10,000 times or more of repeated expansion and contraction of at least 30% when processed into a sheet form having a thickness in the range of 50 μm to 300 μm.

本発明では、かかる手袋の外側および/または内側に、伸縮性を有する導電インク材料を用いて、印刷法により、伸縮により抵抗変化を生じる配線パターンを形成する。模式図(図1)では導電配線をジグザグに配することにより抵抗変化を強調するパターンを形成した例を示している。
本発明においては、導電性インクを印刷する際に手袋は平板状の型板に履かせて、一時的に平面化してから印刷することが好ましい。
本発明における印刷法としては、平版印刷、凸版印刷、凹版印刷、孔版印刷などの有版印刷法、インクジェット印刷、電子写真、マグネトグイラフィ、静電印刷、熱転写等の無版印刷法、の他、箔押し手法なども利用可能である。本発明では特にスクリーン印刷法、グラビア印刷法、インクジェット印刷法の適用が好ましい。
In the present invention, a wiring pattern that causes a resistance change by expansion and contraction is formed by a printing method using a conductive ink material having elasticity on the outside and / or the inside of the glove. In the schematic diagram (FIG. 1), an example is shown in which a pattern that emphasizes resistance change is formed by arranging conductive wirings in a zigzag pattern.
In the present invention, when printing the conductive ink, it is preferable that the glove is put on a flat plate and temporarily flattened before printing.
Printing methods in the present invention include plate printing methods such as lithographic printing, letterpress printing, intaglio printing, stencil printing, ink-jet printing, electrophotography, magnetography, electrostatic printing, plateless printing methods such as thermal transfer, and the like. A foil stamping method can also be used. In the present invention, it is particularly preferable to apply a screen printing method, a gravure printing method, and an ink jet printing method.

本発明ではあらかじめ平面シート状に加工した樹脂素材上に、導電インクを用いて所定のパターンを印刷、硬化の後に必要部分を裁断し、縫製、接着などにより手袋形態に加工しても良い。   In the present invention, a predetermined pattern may be printed using a conductive ink on a resin material that has been processed into a flat sheet shape in advance, and after cutting, necessary portions may be cut and processed into a glove shape by sewing, bonding, or the like.

本発明における伸縮性を有する導電インク材料としては、導電性を有するフィラーと柔軟性の高いバインダー成分からなるポリマー型導電インクを用いることが出来る。なお、ここに用語として「導電インク」を用いたが、「導電ペースト」と同義である。   As the conductive ink material having stretchability in the present invention, a polymer type conductive ink composed of a conductive filler and a highly flexible binder component can be used. Here, the term “conductive ink” is used as a term, but it is synonymous with “conductive paste”.

本発明における導電性を有するフィラーとしては、金、銀、白金、ロジウム、パラジウム、銅、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、鉄、鉛、錫、タングステン、シリコン、ゲルマニウム、モリブデン、などの金属粒子、黄銅、青銅、リン青銅、白銅、銀銅、半田などの合金粒子、銀被覆銅粉などの加工金属粒子、カーボンブラック、グラファイト粉、カーボンナノチューブ、フラーレンなどの炭素系の導電粒子、ITO、IGZO、酸化錫、酸化ルテニウム、酸化亜鉛、酸化チタンなどの導電性ないし半導電性フィラー、ポリアセチレンやPEDOT等の導電性高分子の粒子などを単独ないし組み合わせて用いることができる。
導電性を有するフィラーとして金属粉を用いる場合、金属粉体の粒子形状が鱗片状、凝集塊状、繊維状であることが好ましい。
As the conductive filler in the present invention, metal particles such as gold, silver, platinum, rhodium, palladium, copper, nickel, zinc, aluminum, iron, lead, tin, tungsten, silicon, germanium, molybdenum, brass, Alloy particles such as bronze, phosphor bronze, white copper, silver copper, solder, processed metal particles such as silver-coated copper powder, carbon-based conductive particles such as carbon black, graphite powder, carbon nanotubes, fullerene, ITO, IGZO, tin oxide In addition, conductive or semiconductive fillers such as ruthenium oxide, zinc oxide and titanium oxide, and conductive polymer particles such as polyacetylene and PEDOT can be used alone or in combination.
When metal powder is used as the conductive filler, the particle shape of the metal powder is preferably scaly, agglomerated, or fibrous.

本発明の導電性インクにおける、柔軟性の高いバインダー成分としては、手袋に用いることが出来る樹脂成分とおおむね同じように、室温にて伸縮性を有する素材を用いることが出来る。本発明に用いられる柔軟性の高いバインダー成分としては、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、スチレンブタジエン熱可塑性エラストマー、スチレンイソプレン熱可塑性エラストマー、ポリブタジエン熱可塑性エラストマー、ポリブタジエン熱可塑性エラストマー、ポリブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエン−イソプレンゴム、エチレン・プロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーン樹脂、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ネオプレン、バイトン、ハイパロン、ポリウレタン、ポリエステルウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンポリエチレン、ポリオレフィン、ハロゲン化ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体などの樹脂を単独ないし複数組み合わせた樹脂組成物を用いることが出来る。バインダー成分としては、被印刷基材となる手袋に用いられる素材との接着性が得られる樹脂成分が望ましい。   As the highly flexible binder component in the conductive ink of the present invention, a material having elasticity at room temperature can be used in the same manner as a resin component that can be used for gloves. Examples of the highly flexible binder component used in the present invention include natural rubber, polyisoprene rubber, styrene butadiene rubber, styrene butadiene thermoplastic elastomer, styrene isoprene thermoplastic elastomer, polybutadiene thermoplastic elastomer, polybutadiene thermoplastic elastomer, polybutadiene rubber, Chloroprene rubber, butyl rubber, halogenated butyl rubber, acrylonitrile butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene-isoprene rubber, ethylene / propylene rubber, chlorosulfonated polyethylene rubber, acrylic rubber, urethane rubber, silicone resin, silicone rubber, fluorine rubber, neoprene, viton, Hypalon, polyurethane, polyester urethane, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride polyethylene, polio Fins, halogenated polyolefin, polyvinyl alcohol, ethylene - vinyl alcohol copolymer such as resin may be used singly or a plurality combination resin composition. As the binder component, a resin component capable of obtaining adhesiveness with a material used for a glove serving as a substrate to be printed is desirable.

本発明においては非架橋の合成ゴム材料をバインダー樹脂の65重量%以上用いることが好ましい。合成ゴム材料ののムーニー粘度が20〜100の範囲、さらにはムーニー粘度が24〜70のゴム材料を用いることが好ましい。ここにムーニー粘度とはISO 289−1:2005にて規定される非架橋ゴムのパラメータである。ムーニー粘度がこの範囲より低い場合には導電性インク塗膜の硬度が低くなり耐擦過性が低下する場合がある。またムーニー粘度が高すぎる場合にはインク作製時の加工性が低下し、導電性フィラーの分散性が低下し、結果的に硬化膜の導電性が損なわれる場合がある。   In the present invention, it is preferable to use 65% by weight or more of the non-crosslinked synthetic rubber material of the binder resin. It is preferable to use a rubber material having a Mooney viscosity of the synthetic rubber material in the range of 20 to 100, and further having a Mooney viscosity of 24 to 70. Here, the Mooney viscosity is a parameter of the non-crosslinked rubber defined in ISO 289-1: 2005. When the Mooney viscosity is lower than this range, the hardness of the conductive ink coating film is lowered and the scratch resistance may be lowered. On the other hand, when the Mooney viscosity is too high, the processability at the time of ink preparation is lowered, the dispersibility of the conductive filler is lowered, and as a result, the conductivity of the cured film may be impaired.

本発明においてはバインダー樹脂の65%以上に非架橋のアクリロニトリルブタジエンゴム(NBR、ニトリルゴムと略記)を使用することが好ましい。またニトリルゴムとしてはニトリル含有量が25〜60%の物を用いることがあ好ましく、さらには36〜51%の物を用いることが好ましい。ここにニトリル含有量はNMR分析などから得られた組成比を重量%に換算した値である。   In the present invention, non-crosslinked acrylonitrile butadiene rubber (NBR, abbreviated as nitrile rubber) is preferably used for 65% or more of the binder resin. Moreover, it is preferable to use a nitrile rubber having a nitrile content of 25 to 60%, more preferably 36 to 51%. Here, the nitrile content is a value obtained by converting a composition ratio obtained from NMR analysis into wt%.

本発明において用いられる非架橋の合成ゴム材料としては、乳化重合により得られた重合体を塩析により凝固、濾過、洗浄、脱水して得られるゴム重合体、ないし溶液重合体を用いることが好ましい。乳化重合における重合触媒としては過硫酸アルカリ金属塩等の水溶性開剤を用いることが好ましい。懸濁重合法で得られたゴム材料は分岐が多く、導電性フィラーの分散性が低下しやすい。   As the non-crosslinked synthetic rubber material used in the present invention, it is preferable to use a rubber polymer or a solution polymer obtained by coagulation, filtration, washing and dehydration of a polymer obtained by emulsion polymerization by salting out. . As a polymerization catalyst in emulsion polymerization, it is preferable to use a water-soluble opener such as an alkali metal persulfate. The rubber material obtained by the suspension polymerization method has many branches, and the dispersibility of the conductive filler tends to decrease.

本発明の合成ゴム材料は、重合温度を45℃以下、好ましくは3℃〜25℃、さらに好ましくは5℃〜18℃として得られる、所謂コールドラバーを用いることが好ましい。比較的低温で重合されたゴム材料は分岐が少なく、導電フィラーの分散性が優れると共に、柔軟性、特に微細な構造体とした際の変形自由度が大きくなる。かかる特性は特に導電インク硬化膜の繰返伸縮時および圧縮時に(硬化膜の内部では、導電フィラーの変形は比較的少ないため、歪みは樹脂部分に集中する)樹脂部分の変形、復元が速やかに行われることに繋がるため、導電性インク硬化膜の繰り返し伸縮耐久性、および繰り返し圧縮耐久性が向上する。   The synthetic rubber material of the present invention preferably uses a so-called cold rubber obtained at a polymerization temperature of 45 ° C. or lower, preferably 3 ° C. to 25 ° C., more preferably 5 ° C. to 18 ° C. A rubber material polymerized at a relatively low temperature has few branches, is excellent in the dispersibility of the conductive filler, and increases flexibility, particularly the degree of freedom of deformation when a fine structure is formed. Such characteristics are particularly rapid when the conductive ink cured film is repeatedly expanded and contracted and compressed (since the deformation of the conductive filler is relatively small inside the cured film, the strain concentrates on the resin part), the resin part is quickly deformed and restored. As a result, the repeated stretch durability and the repeated compression durability of the conductive ink cured film are improved.

本発明にて用いられる導電性インクのバインダー樹脂に含まれるアルカリ金属量は4000ppm以下である事が好ましく、1500ppm以下である事がなお好ましく、450ppm以下である事がなおさらに好ましい。該アルカリ金属量はナトリウム量とカリウム量の合計である。かかるアルカリ金属は重合開始剤の残渣および塩析に用いられる無機塩に由来するが、これらは極力洗浄などにより除去することが好ましい。アルカリ金属量がこの範囲より多いばあいには、塗膜の耐マイグレーション性が低下する。マイグレーションとは電圧が印加された電極間に金属成分が析出して、やがては短絡に到る現象であり、水分の存在によって加速されるが、アルカリ金属の存在はさらに加速する結果を招く。   The amount of alkali metal contained in the binder resin of the conductive ink used in the present invention is preferably 4000 ppm or less, more preferably 1500 ppm or less, and even more preferably 450 ppm or less. The alkali metal amount is the sum of sodium amount and potassium amount. Such an alkali metal is derived from a residue of the polymerization initiator and an inorganic salt used for salting out, but these are preferably removed by washing as much as possible. When the amount of the alkali metal is larger than this range, the migration resistance of the coating film is lowered. Migration is a phenomenon in which a metal component is deposited between electrodes to which a voltage is applied and eventually leads to a short circuit. The migration is accelerated by the presence of moisture, but the presence of alkali metal results in further acceleration.

本発明に用いられる導電性インクには、これらの成分の他、必要に応じ溶剤、表面張力調整剤、粘弾性特性調整剤、乾燥性調整剤などを配合することができる   In addition to these components, the conductive ink used in the present invention may contain a solvent, a surface tension adjusting agent, a viscoelastic property adjusting agent, a drying adjusting agent, and the like as necessary.

本発明におけるセンシングデバイス、およびまたは、導体配線を形成する導電性インクの印刷パターンの厚さは0.3μm〜200μmの範囲が好ましく、3μm〜120μmの範囲がさらに好ましく、7μm〜60μmがなおさらに好ましい。印刷された配線パターンは、必要に応じて絶縁性コーティングが施される。絶縁コーティング材においても、十分な伸縮性を有するコーティング剤を使用することが好ましい。   The thickness of the printed pattern of the conductive ink forming the sensing device and / or conductor wiring in the present invention is preferably in the range of 0.3 μm to 200 μm, more preferably in the range of 3 μm to 120 μm, and still more preferably in the range of 7 μm to 60 μm. . The printed wiring pattern is coated with an insulating coating as necessary. Also in the insulating coating material, it is preferable to use a coating agent having sufficient stretchability.

本発明ではかかるパターンを、手袋の表裏、いずれの面にも簡便に形成可能である。また印刷後に裏返せば手袋の内側にパターンを配することも可能となる。   In the present invention, such a pattern can be easily formed on both sides of the glove. It is also possible to place a pattern inside the glove by turning it over after printing.

本発明では、例えば、手袋の指先に相当する位置に、他の指先との接触を検知するセンシングデバイスを備えることができる。かかるセンシングデバイスは、導電性インクの印刷により形成された電極間の直接接触による導通検知による方式を用いることが出来る。この手法は最も簡単であるが、指先部分の汚染の影響を受ける場合がある。
本発明では、さらに好ましい方法として、電極間の静電容量結合検知によるセンシングデバイスを指先に設けることが出来る。本センシングデバイスも印刷法で形成されることが好ましい。
In the present invention, for example, a sensing device that detects contact with another fingertip can be provided at a position corresponding to the fingertip of the glove. Such a sensing device can use a method based on conduction detection by direct contact between electrodes formed by printing conductive ink. This method is the simplest, but may be affected by fingertip contamination.
In the present invention, as a more preferable method, a sensing device based on detection of capacitive coupling between electrodes can be provided on the fingertip. The sensing device is also preferably formed by a printing method.

さらに本発明では、手袋の掌側に相当する側に感圧性のあるセンシングデバイスを設けることができる。感圧デバイスを指先に設けることにより指どうしの接触圧情報、手指と物体との接触圧情報を得ることができる。これにより物体との接触のみならず、物体の硬さなどの触感を検知することが可能となる。   Furthermore, in the present invention, a pressure-sensitive sensing device can be provided on the side corresponding to the palm side of the glove. By providing a pressure-sensitive device at the fingertip, contact pressure information between fingers and contact pressure information between a finger and an object can be obtained. This makes it possible to detect not only the contact with the object but also the tactile sensation such as the hardness of the object.

本発明では前記手袋に形成されるセンシングデバイスにアクセスするための導体配線が伸縮性を有する導電インク材料を印刷することにより形成されていることが好ましい。このような構成とすることで、導電材料を統一でき、材料構成を簡素化できるため、低コストで簡便な製作が可能となる。   In this invention, it is preferable that the conductor wiring for accessing the sensing device formed in the said glove is formed by printing the electrically conductive ink material which has a stretching property. With such a configuration, the conductive material can be unified and the material configuration can be simplified, so that it is possible to easily manufacture at low cost.

手指の各関節の動きに応じたパターンの伸縮による抵抗変化は、手甲、掌、ないし手首付近にて集約され、AD変換の後、データ処理装置にて各々の関節の屈曲度合いに変換され、総合的に手指全体の動きがデータ化される。
本発明では、個々に示した指関節の屈伸に関する情報、手指の接触に関する情報などを、手首装着型の情報処理機器、いわゆるウェアラブル機器に入力するためのインターフェイスを設け、手首装着型機器にて情報集約することが好ましい。このような組合わせにより、手首装着型機器に組み込まれた位置情報、角度情報と、手袋型入力装置から得られる手指の動きに関する情報を足し合わせ、上肢全体の動きをデータ化することが可能となる。
The resistance change due to the expansion and contraction of the pattern according to the movement of each joint of the fingers is aggregated near the back, palm, or wrist, and after AD conversion, it is converted to the degree of flexion of each joint by the data processing device. Therefore, the movement of the entire finger is converted into data.
In the present invention, an interface is provided for inputting information relating to flexion and extension of finger joints and information relating to finger contact to wrist-worn information processing devices, so-called wearable devices. Aggregation is preferred. By such a combination, it is possible to add the position information, angle information incorporated in the wrist-worn device, and information on finger movement obtained from the glove-type input device, and to convert the movement of the entire upper limb into data Become.

以下、実施例を示し、本発明をより詳細かつ具体的に説明する。なお実施例中の評価結果などは以下の方法にて測定した。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail and specifically with reference to examples. The evaluation results in the examples were measured by the following methods.

<ニトリル量>
得られた樹脂材料をNMR分析して得られた組成比から、モノマーの重量比による重量%に換算した。
<Nitrile amount>
From the composition ratio obtained by NMR analysis of the obtained resin material, the resin material was converted to weight% based on the weight ratio of the monomers.

<ムーニー粘度>
島津製作所製 SMV−300RT「ムーニービスコメータ」を用いて測定した。
<Mooney viscosity>
This was measured using an SMV-300RT “Mooney Viscometer” manufactured by Shimadzu Corporation.

<アルカリ金属量>
樹脂を灰化処理し、得られた灰分を塩酸抽出し、原子吸光法にてナトリウム、カリウムの含有量を求め、両者を合計した。
<Amount of alkali metal>
The resin was incinerated, and the resulting ash was extracted with hydrochloric acid. The contents of sodium and potassium were determined by atomic absorption method, and the two were totaled.

<繰り返し伸縮耐久性>
(1)試験片シート形成
a)樹脂材料の場合
樹脂材料を厚さ200±20μmのシート状に加熱圧縮成形し、次いでISO 527−2−1Aにて規定されるダンベル型に打ち抜き、試験片とした。
b)バインダー樹脂組成物、ないし導電インクの場合
バインダー樹脂組成物mないし導電インクをシリコーンゴムシート表面にバーコーターにて塗布し、120℃にて乾燥硬化後に剥離し、ISO527−2−1Aにて規定されるダンベル型に打ち抜き、試験片とした。なお乾燥硬化膜の厚さが50μmに満たない場合には、必要厚さになるまで塗布と乾燥硬化サイクルを繰り返し、50μm以上75μm以下の範囲に収まるように調整した。
(2)伸縮試験
山下マテリアル製のIPC屈曲試験機を改造し、試験機の往復ストロークを20mmに設定、可動板側に試験片をクランプで固定、もう一端を別の固定端にクランプにて固定、ダンベル型試験片中の幅10mm、長さ80mmの部分を用いて、有効長が66mmとなるように調整し(伸張度30%に相当)した。樹脂材料、バインダー樹脂シートについては10000回、導電インク乾燥皮膜については1000回の繰り返し伸張を行った。
(3)評価
・樹脂材料、バインダー樹脂シートについては目視にて、破断、欠け、クラック等の有無を観察し、特に不可逆的な変化が認められない場合に合格「○」、不可逆的変化が認められた場合には不合格「×」とした。
・導電インク乾燥皮膜については、初期のシート抵抗値に対し、1000回繰り返し伸張を行った後のシート抵抗値の変化率が+10%以下の場合に合格「○」、+10%〜+25%の場合を「△」、+25%を越える場合を不合格「×」とした。
<Repeated stretch durability>
(1) Test piece sheet formation
a) In the case of resin material The resin material was heat compression molded into a sheet having a thickness of 200 ± 20 μm, and then punched into a dumbbell mold defined by ISO 527-2-1A to obtain a test piece.
b) In the case of binder resin composition or conductive ink The binder resin composition m or conductive ink is applied to the surface of the silicone rubber sheet with a bar coater, dried and cured at 120 ° C., and then peeled off by ISO 527-2-1A. It was punched into a prescribed dumbbell mold and used as a test piece. In addition, when the thickness of the dry cured film was less than 50 μm, the application and the dry curing cycle were repeated until the required thickness was reached, and the thickness was adjusted to be in the range of 50 μm to 75 μm.
(2) Stretch test The IPC bending tester made by Yamashita Material was remodeled, the reciprocating stroke of the tester was set to 20 mm, the test piece was fixed to the movable plate with a clamp, and the other end was fixed to another fixed end with a clamp. The effective length was adjusted to 66 mm (corresponding to an elongation of 30%) by using a portion having a width of 10 mm and a length of 80 mm in the dumbbell-shaped test piece. The resin material and the binder resin sheet were repeatedly stretched 10,000 times, and the conductive ink dry film was repeatedly stretched 1000 times.
(3) Evaluation ・ The resin material and the binder resin sheet were visually observed for the presence of breakage, chipping, cracks, etc., especially when no irreversible changes were observed, a pass “○”, irreversible changes were observed. If it was, it was judged as a failure “x”.
・ For conductive ink dry film, pass “○” when the rate of change of the sheet resistance value after repeated stretching 1000 times with respect to the initial sheet resistance value is + 10% or less, and when + 10% to + 25% Of “△” and exceeding + 25% was determined as “Fail”.

<導電性(シート抵抗、比抵抗)>
ISO 527−2−1Aにて規定されるダンベル型試験片の中央部にある幅10mm、長さ80mmの部分の抵抗値[Ω]を、アジレントテクノロージ社製ミリオームメーターを用いて測定し、試験片の縦横比(1/8)を乗じてシート抵抗値「Ω□」を求めた。
また、抵抗値[Ω]に断面積(幅1[cm]mm×厚さ[cm])を乗じ、長さ(8cm)にて除して、比抵抗[Ωcm]を求めた。
<Conductivity (sheet resistance, specific resistance)>
The resistance value [Ω] of a 10 mm wide and 80 mm long portion at the center of a dumbbell-shaped test piece defined by ISO 527-2-1A is measured using a milliohm meter manufactured by Agilent Technologies, and tested. The sheet resistance value “Ω □” was determined by multiplying the aspect ratio (1/8) of the piece.
The resistivity [Ω] was multiplied by the cross-sectional area (width 1 [cm] mm × thickness [cm]) and divided by the length (8 cm) to obtain the specific resistance [Ωcm].

<耐マイグレーション性評価>
幅1.0mm、長さ30.0mmの導体パターン2本が1.0mmの間隔にて平行するテストパターンをポリエステルフィルム上に印刷・硬化して試験片とした。試験片の電極間にDC5Vを印可した状態で、脱イオン水を導体間に滴下し、電極間がデンドライト状の析出物にて短絡されるまでの時間を測定し、60秒以内である場合を×、60秒以上の場合を○とした。なお、脱イオン水の滴下量は、水滴が電極間を8〜10mmの幅にて覆う程度とし、短絡の判断は目視観察とした。
<Evaluation of migration resistance>
A test pattern in which two conductor patterns having a width of 1.0 mm and a length of 30.0 mm were parallel with an interval of 1.0 mm was printed and cured on a polyester film to obtain a test piece. When DC5V is applied between the electrodes of the test piece, deionized water is dropped between the conductors, and the time until the electrodes are short-circuited by dendritic precipitates is measured within 60 seconds. X: The case of 60 seconds or more was evaluated as ◯. The amount of deionized water dropped was such that the water droplets covered the electrodes with a width of 8 to 10 mm, and the determination of a short circuit was made by visual observation.

[製造例]
<合成ゴム材料の重合>
攪拌機、水冷ジャケットを備えたステンレス鋼製の反応容器に
ブタジエン 54重量部
アクリロニトリル 46重量部
脱イオン水 270重量部
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム 0.5重量部
ナフタレンスルホン酸ナトリウム縮合物 2.5重量部
t−ドデシルメルカプタン 0.3重量部
トリエタノールアミン 0.2重量部
炭酸ナトリウム 0.1重量部
を仕込み、窒素を流しながら浴温度を15℃に保ち、静かに攪拌した。次いで 過硫酸カリウム0.3重量部を脱イオン水19.7重量部に溶解した水溶液を30分間かけて滴下し、さらに20時間反応を継続した後、ハイドロキノン0.5重量部を脱イオン水19.5重量部に溶解した水溶液を加えて重合停止操作を行った。
次いで、未反応モノマーを留去させるために、まず反応容器内を減圧し、さらにスチームを導入して未反応モノマーを回収し、NBRからなる合成ゴムラテックス(L1)を得た。
得られたラテックスに食塩と希硫酸を加えて凝集・濾過し、樹脂に対する体積比20倍量の脱イオン水を5回に分けて樹脂を脱イオン水に再分散、濾過を繰り返すことで洗浄し、空気中にて乾燥して合成ゴム樹脂R1を得た。
[Production example]
<Polymerization of synthetic rubber material>
In a stainless steel reaction vessel equipped with a stirrer and a water cooling jacket, butadiene 54 parts by weight acrylonitrile 46 parts by weight deionized water 270 parts by weight sodium dodecylbenzenesulfonate 0.5 part by weight sodium naphthalenesulfonate condensate 2.5 parts by weight t -Dodecyl mercaptan 0.3 part by weight Triethanolamine 0.2 part by weight Sodium carbonate 0.1 part by weight was charged, and the bath temperature was kept at 15 ° C while flowing nitrogen, and the mixture was gently stirred. Next, an aqueous solution in which 0.3 part by weight of potassium persulfate was dissolved in 19.7 parts by weight of deionized water was added dropwise over 30 minutes, and the reaction was further continued for 20 hours. An aqueous solution dissolved in 5 parts by weight was added to terminate the polymerization.
Next, in order to distill off the unreacted monomer, first, the inside of the reaction vessel was depressurized, and further steam was introduced to recover the unreacted monomer to obtain a synthetic rubber latex (L1) composed of NBR.
Salt and dilute sulfuric acid are added to the resulting latex for aggregation and filtration, and the resin is redispersed in deionized water in a volume of 20 times the volume ratio of deionized water, and washed by repeating filtration. And dried in the air to obtain a synthetic rubber resin R1.

得られた合成ゴム樹脂R1の評価結果を表1に示す。
以下仕込み原料、重合条件、洗浄条件などを変えて同様に操作を行い、表1に示す樹脂材料を得た。なお、表中の略号は以下の通りである。
NBR:アクロニトリルブタジエンゴム
NBIR:アクリロニトリル−イソプレンゴム(イソプレン10重量%)
SBR:スチレンブタジエンゴム(スチレン/ブタジエン=50/50重量%)
Table 1 shows the evaluation results of the resulting synthetic rubber resin R1.
Thereafter, the same operation was carried out by changing the charged raw materials, the polymerization conditions, the washing conditions, etc., and the resin materials shown in Table 1 were obtained. The abbreviations in the table are as follows.
NBR: Acrylonitrile butadiene rubber NBIR: Acrylonitrile-isoprene rubber (10% by weight of isoprene)
SBR: Styrene butadiene rubber (styrene / butadiene = 50/50% by weight)

[導電インクの調整]
エポキシ当量175〜195の液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂1.5重量部、製造例にて得られた伸縮性樹脂(R1)10重量部、潜在性硬化剤[味の素ファインケミカル株式会社製 商品名アミキュアPN23] 0.5重量部、をイソホロン30重量部と混合攪拌して溶解させバインダー樹脂組成物A1を得た。次いでバインダー樹脂組成物A1に、微細フレーク状銀粉[福田金属箔粉工業社製 商品名Ag−XF301、50%粒子径4〜7μm]58.0重量部を加えて均一に混合し、三本ロールミルにて分散することにより導電インクC1を得た。得られた導電インクC1の評価結果を表2に示す。

以下、材料を変えて配合を行い、表2に示す導電インクC2〜C9を得た。
[Adjustment of conductive ink]
1.5 parts by weight of a liquid bisphenol A type epoxy resin having an epoxy equivalent of 175 to 195, 10 parts by weight of the stretchable resin (R1) obtained in the production example, a latent curing agent [trade name Amicure PN23, manufactured by Ajinomoto Fine Chemical Co., Ltd.] 0.5 parts by weight was mixed with 30 parts by weight of isophorone and dissolved to obtain a binder resin composition A1. Next, 58.0 parts by weight of fine flaky silver powder [trade name Ag-XF301, 50% particle size 4 to 7 μm, manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Industry Co., Ltd.] is added to the binder resin composition A1, and mixed uniformly. The conductive ink C1 was obtained by dispersing in Table 2 shows the evaluation results of the obtained conductive ink C1.

Hereinafter, blending was performed by changing materials, and conductive inks C2 to C9 shown in Table 2 were obtained.

[手袋の製作]
5mm厚のプラスチック板で作られた平面状の手形に、ポリウレタン樹脂製の手袋を、皺が出ないように履かせ、スクリーン印刷機を用いて導電インク(C1)を、図1.に示す導電パターン状に印刷した。次いで、80℃にて120分間乾燥し、本発明の手袋型入力装置を得た。得られた手袋型入力装置の手首相当部分の電極に導電性接着剤を用いてリード線を取り付け、各関節の屈曲に応じた抵抗変化が多チャンネルの抵抗測定器により読み取れるように構成した。
[Production of gloves]
Put a glove made of polyurethane resin on a flat handprint made of a plastic plate with a thickness of 5 mm so as not to cause wrinkles, and use a screen printing machine to apply conductive ink (C1). It printed on the conductive pattern shape shown in FIG. Subsequently, it dried at 80 degreeC for 120 minute (s), and the glove type input device of this invention was obtained. A lead wire was attached to the electrode corresponding to the wrist of the obtained glove-type input device using a conductive adhesive, and the resistance change corresponding to the bending of each joint was read by a multi-channel resistance measuring instrument.

得られた装置構成を用いて、まず、右手に手袋型入力装置を装着し、手を開いた状態:じゃんけんの「パー」状態での各関節相当部の抵抗値を初期値、握り拳状態:じゃんけんの「グー」状態での抵抗値を限界値として設定し、その間の各関節の抵抗変化幅を64階調に分け、各関節の屈伸状態と対応させ、ソフトウエアにてCG合成した手指の三次元画像を動作させた。
得られたCG手指の動作は自然で滑らかで良好であった。また「じゃんけん」や、指文字のような複雑な動作についても再現可能であった。
Using the obtained device configuration, first, wearing a glove-type input device in the right hand, with the hand open: The resistance value of each joint equivalent in the “Janken” “par” state, the fist state: Janken The resistance value in the “goo” state is set as the limit value, and the resistance change width of each joint in the meantime is divided into 64 gradations, corresponding to the bending and stretching states of each joint, and the third order of the finger synthesized by CG with software Moved the original image.
The motion of the obtained CG finger was natural, smooth and good. In addition, "Janken" and complex movements such as finger characters could be reproduced.

以下、導電インクを変えて印刷を行い、各インクの手袋型入力装置適性を評価した。結果を表2に記す。   Hereinafter, printing was performed by changing the conductive ink, and the suitability of each ink for the glove-type input device was evaluated. The results are shown in Table 2.

[応用例]
本実施例では、各指関節の動作を、多チャンネルの抵抗測定器に接続して信号処理を行ったが、手首装着型の入力装置を用いてデータ収集し、無線装置などを用いて送信する様にすれば、リード線を伴わないスマートな入力装置を興生可能である。
本発明の手袋型入力装置は、仮想現実空間などとのインターフェースとして有用であるのみならず、例えば手指の動作解析と組み合わせることにより手話の翻訳機、指サインによる装置の駆動、制御などが可能となる。
[Application example]
In this embodiment, the operation of each finger joint is connected to a multi-channel resistance measuring device to perform signal processing, but data is collected using a wrist-worn input device and transmitted using a wireless device or the like. In this way, it is possible to create a smart input device without a lead wire.
The glove-type input device of the present invention is not only useful as an interface with a virtual reality space etc., but can be combined with finger motion analysis, for example, to enable sign language translators, drive and control of devices with finger signs, etc. Become.

以上述べてきたように、本発明によれば、高機能かつ安価な手袋型入力装置を実現可能である。本明細書では、特に手指の動きに着目しているが、本発明の基本原理は身体の筋肉、関節の動きを伴う動作を検知する目的に応用することができる。さらに通信機能と組み合わせることにより、例えば、遠隔地で活動する作業者の手指を含めた身体の動きや状態をモニターすることも可能となる。   As described above, according to the present invention, a highly functional and inexpensive glove-type input device can be realized. Although the present specification focuses particularly on the movement of fingers, the basic principle of the present invention can be applied to the purpose of detecting motions involving movements of body muscles and joints. Further, by combining with the communication function, for example, it is possible to monitor the movement and state of the body including the fingers of the worker who is active at a remote place.

Claims (11)

使用者の手の動きや形を検出するため手に装着される手袋型入力装置であって、伸縮可能な素材により構成された手袋の外側および/または内側に、導電性フィラーとバインダー樹脂を含有してなり、該バインダー樹脂成分の65質量%以上が、合成ゴム材料であり、かつバインダー樹脂成分中のアルカリ金属含有量が4000ppm以下である伸縮性を有する導電性インクを用いて、指関節の動作を検知するためのセンシングデバイスが形成されていることを特徴とする手袋型入力装置。 A glove-type input device that is worn on the hand to detect the movement and shape of the user's hand, and contains a conductive filler and binder resin on the outside and / or inside of the glove made of stretchable material. And 65% by mass or more of the binder resin component is a synthetic rubber material, and a conductive ink having stretchability with an alkali metal content in the binder resin component of 4000 ppm or less is used. A glove-type input device in which a sensing device for detecting motion is formed. 指関節の動作を検知するためのセンシングデバイスが、センシングデバイスを構成する導電性インクの抵抗変化を検出する機構を有することを特徴とする請求項1に記載の手袋型入力装置The glove-type input device according to claim 1, wherein the sensing device for detecting the movement of the finger joint has a mechanism for detecting a change in resistance of the conductive ink constituting the sensing device. 指関節の動作を検知するためのセンシングデバイスが複数配置されてなるとともに、少なくとも各々の関節に独立に配置された事を特徴とする請求項1又は2に記載の手袋型入力装置The glove-type input device according to claim 1 or 2, wherein a plurality of sensing devices for detecting the movement of the finger joint are arranged, and are arranged independently at least in each joint. 前記手袋型入力装置の複数の指先に相当する位置に、他の指先との接触を検知可能なセンシングデバイスを備えることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の手袋型入力装置。 The glove-type input device according to claim 1, further comprising a sensing device capable of detecting contact with other fingertips at a position corresponding to a plurality of fingertips of the glove-type input device. 前記他の指先との接触を検知可能なセンシングデバイスが、導電インクにより形成された電極を有し、該電極間の直接接触による導通検知機構を有することを特徴とする請求項4に記載の手袋型入力装置。 The glove according to claim 4, wherein the sensing device capable of detecting contact with the other fingertip has electrodes formed of conductive ink and has a conduction detection mechanism by direct contact between the electrodes. Type input device. 前記他の指先との接触を検知するセンシングデバイスが、導電性インクにより形成された電極を有し、該電極間の静電容量結合検知機構を有することを特徴とする請求項4に記載の手袋型入力装置。 5. The glove according to claim 4, wherein the sensing device for detecting contact with the other fingertip has an electrode formed of conductive ink and has a capacitive coupling detection mechanism between the electrodes. Type input device. 前記手袋型入力装置の指先に相当する位置に圧力を検知するセンシングデバイスが、導電性インクにより形成されていることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の手袋型入力装置。 The glove-type input device according to claim 1, wherein a sensing device that detects pressure at a position corresponding to a fingertip of the glove-type input device is formed of conductive ink. 前記手袋に形成されるセンシングデバイスは導体部分を有するとともに、該センシングデバイスにアクセスするための導体配線を備え、該導体部分、およびまたは、該導体配線が伸縮性を有する導電性インクにより形成されていることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の手袋型入力装置。 The sensing device formed on the glove has a conductor portion and a conductor wiring for accessing the sensing device, and the conductor portion and / or the conductor wiring is formed of a conductive ink having elasticity. The glove-type input device according to claim 1, wherein the glove-type input device is a glove-type input device. 前記導電性インクが、厚さ5μm以上300μ以下の範囲のシート形態に加工された状態において、少なくとも30%の繰り返し伸縮に1000回以上耐える素材であることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の手袋型入力装置。 9. The material according to claim 1, wherein the conductive ink is a material that can withstand 1000 times or more of repeated expansion and contraction of at least 30% in a state where the conductive ink is processed into a sheet form having a thickness in a range of 5 μm to 300 μm. A glove-type input device according to the above. 手首装着型の情報処理機器とインターフェースを有することを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の手袋型入力装置。 The glove-type input device according to claim 1, comprising an interface with a wrist-worn information processing device. 前記センシングデバイスの少なくとも一部が、前記導電性インクを前記手袋を構成する素材に印刷することにより形成されていることを特徴とする、請求項1〜10のいずれかに記載の手袋型入力装置。 The glove type input device according to claim 1, wherein at least a part of the sensing device is formed by printing the conductive ink on a material constituting the glove. .
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