CN107077207B

CN107077207B - 数据手套

Info

Publication number: CN107077207B
Application number: CN201580056298.0A
Authority: CN
Inventors: 奥宫保郎; 谷高幸司; 铃木克典
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2014-10-17
Filing date: 2015-10-06
Publication date: 2020-10-27
Anticipated expiration: 2035-10-06
Also published as: EP3208687B1; EP3208687A4; US10455874B2; US20170215495A1; CN107077207A; EP3208687A1

Abstract

提供一种数据手套，穿戴时不会有不适，能准确地检测手的运动。数据手套包括手套主体和多个应变传感器，传感器设置在手套主体的手背侧且位于与第一手指到第五手指中至少一个手指对应的区域，检测手套主体的拉伸和收缩。应变传感器中的两个或更多位于至少一个手指的每一个手指上。多个应变传感器包括第一应变传感器和第二应变传感器，第一和第二应变传感器位于手套主体的手背侧且在与第二到第五手指中至少一个手指的掌指关节对应的区域中和与近端指间关节对应的区域中，检测手套主体沿远近方向的拉伸和收缩。数据手套还包括多个拉伸防止部件，设置在手套主体的手背侧且在与掌指关节之间区域对应的区域中且沿远近方向延伸，限制手套主体的伸长率。

Description

数据手套

技术领域

本发明涉及数据手套。

背景技术

数据手套是商业上可获得的，其设置有用于检测人手的手指运动的多个传感器。这样的商业可获得数据手套通常设置有在与相应指骨关节对应的区域中的弯曲传感器，且实时地检测关节角度。

这样的数据手套被设计为用于在游戏等中应用的现实技术中重现手的动作，以及在体育运动(例如高尔夫挥杆)中或在演奏乐器(例如钢琴)过程中科学分析手的动作。

具体说，在分析专业运动员或乐师的手部运动时，运动中的微妙差异都是有很重要的。然而，通过具有大量传感器的常规数据手套，佩戴者由于在穿戴时不舒服而不能重现常规的运动，导致无法获得有效数据。

进一步地，已经提出了用于通过传感器检测手指的弯曲和拉伸的数据手套，所述传感器设置为用于检测布的拉伸和收缩(例如参考日本未审查专利申请公开No.2000-329511)。然而，日本未审查专利申请公开No.2000-329511中公开的数据手套通过一个传感器检测一个手指的运动，且因此不能准确地检测具有多个关节的手指的运动。此外，这种数据手套可能造成传感器的未对准，且难以准确地检测手部运动。而且，一些指骨关节(例如第二到第四手指的掌指关节)能沿手背-掌面方向弯曲和拉伸以及沿侧向方向摆动。因此，日本未审查专利申请公开No.2000-329511中公开的数据手套不能准确地检测手是运动。

现有技术

专利文献

专利文献1：日本未审查专利申请公开No.2000-329511

发明内容

本发明要解决的问题

为了解决前述问题，本发明的目的是提供一种数据手套，其在穿戴时不太可能造成不适且能相对准确地检测手的运动。

解决问题的手段

根据已经做出以解决该问题的本发明的一个方面，数据手套包括：手套本体；和多个应变传感器，其检测手套本体的拉伸和收缩，且在手套本体的手背侧上，其每一个设置在与第一到第五手指中的至少一个手指对应的区域，其中应变传感器中的至少两个设置到该至少一个手指每一个。应注意，对于手套本体，术语“手背侧”在本文中是指覆盖手背的一侧；和术语“手掌侧”是指另一侧，即手的手掌一侧。

数据手套包括在手套本体的手背侧上在与第一到第五手指中的至少一个手指对应的区域中的多个应变传感器，且应变传感器检测手套本体的拉伸和收缩，其中应变传感器中的至少两个设置到至少一个手指中的每一个，由此实施多个应变传感器以检测同一手指的运动。因此，数据手套能相对准确地检测手指的运动。进而，用于检测手套本体拉伸的应变传感器较薄且能贴合到手以降低反作用力，且因此不太可能对穿戴者造成不适。因此，数据手套的穿戴者能在如常地进行运动、演奏乐器等时执行精妙的动作，由此实现将手的自然运动转换为数据。

多个应变传感器优选包括检测手套本体沿远近方向的拉伸和收缩的第一应变传感器和第二应变传感器，在手套本体的手背侧上，该第一和第二应变传感器每一个设置在与第二到第五手指中的至少一个手指的近端指间关节对应的区域和与掌指关节对应的区域中。以这种方式，在手套本体手背侧与第二到第五手指中的至少一个的近指间关节(PIP关节：第二指骨关节)和掌指关节(MP关节：第三指骨关节，即掌指关节)对应的区域的拉伸能被测量，由此能相对准确地检测手指的运动。具体说，因为掌指关节是第二到第五手指从手掌分支的位置，所以手套很可能在这些区域贴附到手。结果，不太可能未对准，实现掌指关节运动的相对准确的检测。

用于限制手套本体拉伸的多个拉伸限制部分优选被沿远近方向设置，位于手套本体手背侧上与掌指关节之间区域对应的区域中。用于限制手套本体拉伸的拉伸限制部分由此设置在手套本体的掌指关节之间且由此定位在掌指关节之间形成的谷部部分处，在该处在掌指关节弯曲时皮肤相对较少地拉伸。结果，应变传感器能被更准确无误地布置在掌指关节上，由此能更准确地检测掌指关节的弯曲和拉伸。

拉伸限制部分的近端端部优选定位为比应变传感器更偏向近端侧，且用于限制手套本体拉伸的连接部分优选设置为桥接该多个拉伸限制部分。由于拉伸限制部分通过连接部分互相连接以用于限制手套本体的拉伸，所以连接部分定位为比应变传感器更接近近端，可减小手腕的弯曲和拉伸对布置在掌指关节上的应变传感器的影响。

拉伸限制部分优选设置为叠置在从应变传感器延伸的配线上。由于拉伸限制部分设置为叠置在从应变传感器延伸的配线上，配线能被容易地设置，可防止断开连接，且配线不太可能抑制应变传感器拉伸和收缩。

多个应变传感器优选配置为包括第三应变传感器和第四应变传感器，在手套本体的手背侧上，第三应变传感器和第四应变传感器设置在与第一到第五手指中的至少一个手指的掌指关节对应的每一个区域中，第三应变传感器配置为检测该区域沿远近方向的拉伸和收缩且第四应变传感器配置为检测该区域沿侧向方向的拉伸和收缩。由于在第一到第五手指中至少一个手指的掌指关节的手背侧上测量沿两个方向的手套本体的拉伸，可检测手指的弯曲和拉伸以及手指沿侧向方向的摆动。因此，数据手套能相对准确地检测手指的三维运动。

第三应变传感器和第四应变传感器优选设置为彼此相交。由于应变传感器设置为彼此相交，所以可检测手套本体的基本同一区域沿两个不同方向的拉伸和收缩，由此能更准确地检测手指的运动。

通过第三应变传感器和第四应变传感器形成的相交角度为大致直角。由于通过两个传感器形成的相交角度为大致直角，所以能以相对高的准确性检测沿手背-手掌方向的弯曲和拉伸以及沿侧向方向的摆动。应注意，术语“大致直角”在本文是指通过传感器形成的角度不小于60°，且优选不小于80°。

第三应变传感器和第四应变传感器优选设置到第一手指(拇指)，其通常沿侧向方向运动。由于检测第一手指沿手背-手掌方向的弯曲和拉伸以及第一手指沿侧向方向的摆动，所以能更准确地捕获手部动作。

用于检测手套本体沿远近方向的拉伸和收缩的第五应变传感器优选进一步在手套本体的手掌侧上设置在沿第二或第五手指的近节指骨的区域中。由于用于检测手套本体沿远近方向的拉伸和收缩的第五应变传感器在第二或第五手指的手掌侧上设置在沿近节指骨的区域中，所以可检测手指朝向手背侧的拉伸。结果，能实现更普遍的手部动作检测。

本发明的效果

如上所述，根据本发明一些方面的数据手套不太可能在穿戴时造成不适，且能相对准确地检测手部动作。

附图说明

图1是显示了根据本发明实施例的数据手套的示意性平面图；

图2是显示了正被穿戴的图1所示数据手套状态的示意性透视图；

图3是显示了正被穿戴的图1所示数据手套的状态的示意性部分截面图；

图4是显示了根据与图1所示不同的实施例的数据手套的示意性平面图；

图5是图4所示数据手套的示意性后视图；

图6是显示了正被穿戴的图4所示数据手套状态的示意性透视图；

图7是显示了根据与图1和4所述不同的另一实施例的数据手套的示意性平面图；和

图8是显示了了根据与图1、4和7所示不同的再一实施例的数据手套的示意性平面图。

具体实施方式

在下文，如果必要将参考附图描述本发明的实施例。

第一实施例

图1到3示出的数据手套包括：手套本体1；四个第一应变传感器2、四个第二应变传感器3，和柔性印刷电路板4，传感器和电路板设置到手套本体1；和多个电配线5，其将应变传感器2、3连接到柔性印刷电路板4。

具体地，第一应变传感器2设置到手套本体1的手背侧的外表面侧，处于分别与第二到第五手指的近指间关节(PIP关节：第二指骨关节)对应的区域中，且检测手套本体1沿远近方向的拉伸和收缩。第二应变传感器3设置到手套本体1的手背侧的外表面侧，处于分别与第二到第五手指的掌指关节(MP关节：第三指骨关节，即指关节(knuckle))对应区域中，且检测手套本体1沿远近方向的拉伸和收缩。柔性印刷电路板4设置到与手套本体1的背面对应的区域的外表面侧。配线5设置到手套本体1的手背侧的外表面侧且将应变传感器2、3连接到柔性印刷电路板4。

数据手套进一步包括：抗分离构件6，其加强应变传感器2、3和配线5之间的连接；多个拉伸限制部分7，沿远近方向延伸，位于手套本体1的手背侧的内表面侧，且在分别与掌指关节之间的区域对应的区域中；和连接部分8，其设置在手套本体1的手背侧的内表面侧上，以便桥接拉伸限制部分7，以由此在拉伸限制部分7之间连接。

手套本体1的术语“内表面”在本文中是指与手套本体1的佩戴者的手接触的一侧的表面；而术语“外表面”是指在手套本体1被穿戴时暴露到外部的一侧的表面。

手套本体

手套本体1形成为袋状形状，其设计为被穿戴在穿戴者的手上，且更具体地，包括五个手指容纳部分，其分别容纳穿戴者的五个手指，手套本体1被形成为例如使得用于覆盖手掌和五个手指的手掌侧部分的手掌侧布缝纫到用于覆盖手背和五个手指的手背侧部分的手背侧布。

用于手套本体1的材料的例子包括编织织物、纺织织物、无纺织物、橡胶、皮革等，其中具有弹性的那些材料是优选的且编织织物是尤其优选的。

手套本体1的五个手指容纳部分分别具有开口，穿戴者的指尖(即比穿戴者的远端指间关节更远的部分)通过该开口露出，由此在手指的弯曲或拉伸期间可防止对弯曲或拉伸的抑制和由于手背侧布中的张力给穿戴者带来的不适。进而，指尖的露出有助于通过指尖执行任务和允许演奏乐器等，而没有任何不适。

而且，对于图1中示出的数据手套的手套本体1，比第二应变传感器3(其处于对应于掌指关节的区域中)更接近近端的部分包括在第二应变传感器3的延长线上沿侧向方向(垂直于远近方向的方向)延伸的松弛部分1a。具体地，对于手套本体1，在将手背侧布连结到手掌侧布时，对应于手背的手腕侧部分的部分应被缝纫，同时提供褶皱。

松弛部分1a吸收在手腕弯曲或拉伸时沿远近方向作用在手套本体1的手背侧布上的张力，且防止由于手腕的弯曲或拉伸造成的第二应变传感器3的检测值错误。

用于形成手套本体1的织物的每1cm宽度存在10％伸长率时的载荷的下限优选为0.01N/cm，更优选为0.02N/cm，且更优选为0.03N/cm。同时，用于形成手套本体1的织物的每1cm宽度存在10％伸长率时的载荷的上限优选为0.5N/cm，更优选0.25N/cm，且更优选为0.1N/cm。在用于形成手套本体1的织物的每1cm宽度存在10％伸长率时的载荷小于下限时，数据手套会不足以贴附穿戴者的手，且应变传感器2、3会未对准，这会造成检测准确性不足。相反的，用于形成手套本体1的织物的每1cm宽度存在10％伸长率时的载荷大于上限时，应变传感器2、3会产生对手指弯曲或拉伸的抵抗，这会对数据手套的穿戴者造成不适。

本文的术语“10％伸长率时的载荷”是指将测量目标的长度延伸1.1倍所需的载荷(张力)。

应变传感器

应变传感器2、3对手套本体1的拉伸和收缩进行电检测。应变传感器2、3优选覆盖在构成手套本体1的手背侧布的表面侧上，使得应变传感器2、3不太可能对穿戴者造成不适。

第一应变传感器2设置在与第二到第五手指的近指间关节(PIP关节)对应的区域中；换句话说，第一应变传感器2附接到手套本体1，使得其远端端部布置在中节指骨的手背侧上，且其近端布置近节指骨的手背侧上。第一应变传感器2在相应手指的近端指间关节弯曲时被拉伸，且在相应手指的近端指间关节拉伸时被收缩。

进而，第二应变传感器3设置在与第二到第五手指的掌指关节(MP关节)对应的区域中。换句话说，第二应变传感器3附接到手套本体1，使得其远端端部布置在近节指骨的手背侧上，且其近端布置在掌骨(metacarpal)的手背侧上。第二应变传感器3在相应手指的掌指关节弯曲时拉伸，且在相应手指的掌指关节拉伸时收缩。

可使用应变电阻元件(其电阻值在拉伸和收缩时改变)作为应变传感器2、3，且具体地，优选使用具有碳纳米管(其可以在下文称为“CNT”)的CNT应变传感器。

CNT应变传感器可被配置为例如包括：弹性板件状基板，附接到手套本体；CNT膜，覆盖在基板的表面侧上；和保护膜，保护CNT膜。

CNT应变传感器的基板的平均厚度例如可以在不小于10μm且不大于5mm的范围。

用于基板的材料不被具体限制，只要是柔性的即可，且例如是具有可变形形状或可变形性质的合成树脂、橡胶、无纺织物、具有金属化合物等。

合成树脂的例子包括酚醛树脂(PF)、环氧树脂(EP)、三聚氰胺树脂(MF)、脲醛树脂(UF)、不饱和聚酯树脂(UP)、醇酸树脂、聚氨酯(PUR)、热固性聚酰亚胺(PI)、聚乙烯(PE)、高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)、聚醋酸乙烯酯(PVC)、聚偏二氯乙烯、聚本乙烯(PS)、聚醋酸乙烯酯(PVA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS)、丙烯腈-苯乙烯树脂(AS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰胺(PA)、聚缩醛(POM)、聚碳酸脂(PC)、改性聚苯醚(m-PPE)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、环状聚烯烃(cyclic polyolefin：COP)等。

橡胶的例子包括天然橡胶(NR)、丁基橡胶(IIR)、异戊二烯橡胶(IR)、乙丙橡胶(EPDM)、丁二烯橡胶(BR)、聚氨酯橡胶(U)、丁苯橡胶(SBR)、硅橡胶(Q)、氯丁二烯橡胶(CR)、氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)、丁腈橡胶(NBR)、聚氯乙烯(CM)，丙烯酸橡胶(ACM)、氯丙橡校(CO，ECO)、氟橡胶(FKM)、二甲基聚硅氧烷(PDMS)等。这些橡胶中，在强度方面，天然橡胶是优选的。

CNT应变传感器的CNT膜在正视图中具有矩形形状。电极设置在CNT膜的两纵向端部部分处，且配线5通过导电粘接剂连结到电极。

CNT膜用含有大量CNT纤维的树脂组成物(resin composition)形成。具体地，CNT膜包括：多个CNT纤维束，其包括沿一个方向取向的多个CNT纤维；和树脂层，覆盖多个CNT纤维束的周向表面。在应变应用于这种CNT膜以便沿远近方向延伸时，CNT纤维之间的接触状态改变，允许应变传感器提供电阻改变。应注意，为了更有效地检测应变，CNT膜中的CNT纤维优选沿拉伸和收缩方向取向。

在未受载荷状态下CNT膜的平均厚度的下限优选为1μm，且更优选为10μm。同时，CNT膜的平均厚度的上限优选为1mm，且更优选为0.5mm。在CNT膜的平均厚度小于下限时，这种薄膜会难以形成，且在拉伸时的电阻会过大。相反的，在CNT膜的平均厚度大于上限时，弹性(或者说，响应于拉伸和收缩的电阻变化或检测敏感性)会不足，且穿戴者会感觉不适。

应注意，CNT膜可以是单层结构(其中CNT纤维基本上平行地以平面布置)或可以是多层结构。然而，为了确保一定的导电性，多层结构是优选。

单层单壁纳米管(single-layered single wall nanotube：SWNT)或多层多壁纳米管(multilayered multi-wall nanotube：MWNT)可以用作CNT纤维，其中鉴于导电性和热容量，MWNT是优选的，且具有的直径为不小于1.5nm且不大于100nm的MWNT更优选。

CNT应变传感器的树脂层包括作为主要成分的树脂，且覆盖多个CNT纤维束的周向表面。树脂层的主要成分的例子包括合成树脂、橡胶等(例如用于基板的材料那样)，其中橡胶是优选的。橡胶的使用提供了足以保护CNT纤维的功能，以抵抗大的应变。

在未受载荷状态下，用这种CNT应变传感器形成的应变传感器2、3沿侧向方向的平均宽度的下限为优选0.5mm，且更优选为1mm。同时，应变传感器2、3的平均宽度的上限优选为10mm，且更优选为5mm。在应变传感器2、3的平均宽度小于下限时，检测敏感性会不足，且应变传感器2、3可能在手指弯曲或拉伸时撕裂。相反，在应变传感器2、3的平均宽度大于上限时，穿戴者会感觉不适。

在未受载荷状态下，应变传感器2、3沿远近方向的平均长度的下限优选为10mm，且更优选为15mm。同时，应变传感器2、3的平均长度的上限优选为30mm，且更优选为25mm。在应变传感器2、3的平均长度小于下限时，应变传感器2、3可能不会被正确地布置在关节的手背侧上且可能不足以在关节弯曲或拉伸时拉伸或收缩，由此无法准确地检测手指的运动。相反，在应变传感器2、3的平均长度大于上限时，第一应变传感器2和第二应变传感器3会彼此干涉，导致远近方向无法对准。应注意，对于每一个手指，第一应变传感器2的平均长度和第二应变传感器3的平均长度可以不同；且对于同一手指，第一应变传感器2的平均长度和第二应变传感器3的平均长度可以不同。

在应变传感器2、3存在10％伸长率时的载荷的下限优选为0.01N，更优选为0.03N，且进一步优选为0.05N。同时，在应变传感器2、3存在10％伸长率时的载荷的上限优选为0.5N、更优选为0.3N，且进一步优选为0.2N。在应变传感器2、3存在10％伸长率时的载荷小于下限时，应变传感器2、3会由于除相应手指的弯曲和拉伸以外的因素而拉伸或收缩，这会造成检测准确性不足。相反，在应变传感器2、3存在10％伸长率时的载荷大于上限时，拉伸时的反作用力会增加，这会对穿戴者造成不适。

在未受载荷状态下，每一个应变传感器2、3的电阻值的下限例如优选为10Ω，且更优选为100Ω。同时，在未受载荷状态下，应变传感器2、3的电阻值的上限优选为100kΩ，且更优选为10kΩ。在未受载荷状态下应变传感器2、3的电阻值小于下限时，用于检测拉伸的电流会增加，这会增加功率消耗。相反，在未受载荷状态下应变传感器2、3的电阻值大于上限时，检测电路的电压会增加，这会造成尺寸减小和功率节省方面的困难。

通过每一个应变传感器2、3的拉伸造成的电阻值的变化率应被适当选择，以便实现足够的检测准确性，且例如应变传感器2、3在伸长10％的状态下的电阻值与应变传感器2、3在未受载荷状态下的电阻值的比例例如为不小于两倍且不大于20倍的范围。

通过使用粘接剂将应变传感器2、3附接到手套本体1，所述粘接剂不会抑制应变传感器2、3和手套本体1的拉伸和收缩。这种粘接剂的例子包括湿固化(moisture-curable)聚氨酯粘接剂等。

柔性印刷电路板

柔性印刷电路板4包括用于将配线5连接到计算机等(未示出)的连接件4a，连接件4a安装到其近端侧。仅柔性印刷电路板4的末端固定到手套本体1，使得连接件4a不太可能压靠手背以对穿戴者造成不适。

配线

配线5设置到手套本体1的表面，且将应变传感器2、3连接到柔性印刷电路板4。具体地，配线5分别将第一应变传感器2的远端端部连接到柔性印刷电路板4，且包括：四个远端连接部分5a，其每一个中央部分设置为叠置在拉伸限制部分7上，如后所述；四个近端连接部分5b，分别将第二应变传感器3的近端端部连接到柔性印刷电路板4；四个中间连接部分5c，对于相应手指，其分别将第一应变传感器2的近端端部连接到第二应变传感器3的远端端部；互连部分5d，从四个中间连接部分5c延伸且互连在手套本体1的手掌侧上；和接地部分5e，从互连部分5d的第五手指附近延伸，以叠置在如后所述的拉伸限制部分7上，且到达柔性印刷电路板4。

配线5可用导电线(细丝)形成。例如铁这样的金属制造的导电线可用于配线5，且不锈钢线优选用作金属制造的导电线。不锈钢线具有的优点是电阻低，且甚至在洗涤数据手套之后电阻的变化也相对小。应注意，涂有导电材料的绝缘线或混有导电材料的线可用作构成配线5的线。

构成配线5的线每10cm的电阻优选小于100Ω，且更优选小于50Ω。这可以使得配线5的电阻减小，且从应变传感器2、3而来的感测信号能正确地传递到柔性印刷电路板4。应注意，在本文中术语“每10cm的电阻值”是指在施加5V电压时10cm线的电阻值，这可通过通常目的的测试器测量。

配线5是弹性的，且设置为在手套本体1变形(transformation)之后也发生变形。具体地，通过具有导电线的伸缩缝(stretch seam)形成配线5。应注意，术语“伸缩缝”在本文是指“缝制弹性布使得布不会在缝处分离，且对布进行拉伸和收缩时缝也不会松开”，如JIS-B-9003(1999)所规定的。具体地，本实施例的配线5可通过拉覆线步(单面花式线迹)等形成。

在配线5存在10％伸长率时的载荷的上限优选为0.1N，且更优选为0.05N。同时，不具体限制在配线5存在10％伸长率时的载荷的下限。在配线5存在10％伸长率时的载荷大于上限时，手套本体1的拉伸和收缩可以被抑制，对穿戴者造成不适，或手套本体1的拉伸和收缩可能是是不均一的，由于应变传感器2、3的未对准而造成检测准确性不足。

替换地，可以通过在手套本体1上用导电线直接缝一针而形成本发明的配线5，或可以通过用导电线预先在单独的弹性布上缝一针且随后通过粘接剂将该布与手套本体1连结而提供本发明的配线5。例如，热溶胶等可用作将布(在其上形成了配线5)进行连结的粘接剂。

抗分离构件

抗分离构件6设置为覆盖形成在应变传感器2、3的端部处的电极以及连接到电极的配线5，且防止配线5与应变传感器2、3的电极分离。例如，编织材料、纺织织物等用作抗分离构件6，且通过粘接剂将抗分离构件6连结到手套本体1，以便覆盖电极和配线被固定的部分。

拉伸限制部分

拉伸限制部分7沿远近方向设置在手套本体1的手背侧上，设置在与第二到第五手指的近指间关节之间的区域对应的区域中，设置在与第二手指的近端指间关节的侧表面(其中该侧表面面对第一手指)对应的区域中，且设置在与第五手指的近端指间关节的侧表面(其中该侧表面与第四手指相反)对应的区域中。换句话说，第二应变传感器3分别设置在拉伸限制部分7之间。

拉伸限制部分7覆盖在手套本体1上，由此部分地限制手套本体1的拉伸。因此，如图3所示，拉伸限制部分7分别定位到掌指关节之间的谷部部分，其中在数据手套的穿戴者弯曲掌指关节时皮肤的拉伸和收缩程度很小，即，该部分与手背侧上手指之间的区域对应。结果，布置在拉伸限制部分7之间的第二应变传感器3能相对准确地布置在掌指关节上。在拉伸限制部分7存在10％伸长率时的载荷优选大于应变传感器2、3的相应载荷。

拉伸限制部分7的近端端部定位为比邻近的第二应变传感器3更偏向近端侧，且拉伸限制部分7的远端端部定位为比邻近的第二应变传感器3更偏向远端侧。结果，可防止沿侧向方向作用在手套本体1的布上的力用作沿远近方向作用在第二应变传感器3上的张力。

此外，在数据手套中，拉伸限制部分7被覆盖在手套本体1的内表面上。结果，拉伸限制部分7还用作防打滑构件，用于防止手套本体1相对于穿戴者的手背沿远近方向无法对准。

进而，拉伸限制部分7还具有防止过多的力作用在配线5的要被叠置的部分上和对其造成撕裂。

用于形成拉伸限制部分7的材料可以类似于针对配线5所给出的例子中的材料，或可以是合成橡胶、天然橡胶等。拉伸限制部分7可以通过对手套本体1施加这种材料而形成，或通过将已成形为条带的材料通过粘接剂连结到手套本体1而形成。

拉伸限制部分7沿侧向方向的平均宽度的下限优选为0.5mm，且更优选为1mm。同时，拉伸限制部分7的平均宽度的上限优选为10mm，且更优选为5mm。在拉伸限制部分7的平均宽度小于下限时，拉伸限制部分7的强度会不足，且会不足以限制第二应变传感器3沿侧向方向的未对准。相反，在拉伸限制部分7的平均宽度大于上限时，手套本体1的拉伸和收缩会被过度抑制，对穿戴者造成不适，或第二应变传感器3的拉伸和收缩会被妨碍，造成检测敏感性不足。

拉伸限制部分7的平均厚度的下限优选为0.05mm，且更优选为0.1mm。同时，拉伸限制部分7的平均厚度的上限优选为2mm，且更优选为1mm。在拉伸限制部分7的平均厚度小于下限时，手套本体1的拉伸和收缩不会被充分限制。相反，在拉伸限制部分7的平均厚度大于上限时，穿戴者会感觉不适。

在拉伸限制部分7存在10％伸长率时的载荷的下限优选为0.2，且更优选为0.5N。同时，在拉伸限制部分7存在10％伸长率时的载荷的上限优选为5N，且更优选为2N。在拉伸限制部分7存在10％伸长率时的载荷小于下限时，手套本体1的拉伸和收缩不被充分限制。相反，在拉伸限制部分7存在10％伸长率时的载荷大于上限时，穿戴者会感觉不适。

连接部分

连接部分8设置在手套本体1的内表面上，以便桥接拉伸限制部分7，且优选设置为沿侧向方向延伸，以便连接在拉伸限制部分7的近端端部的附近部分之间。连接部分8部分地限制手套本体1沿远近方向的拉伸和收缩，且还用作用于穿戴者的手背的防打滑构件。在连接部分8存在10％伸长率时的载荷优选大于应变传感器2、3的相应载荷。

在材料和方法方面，连接部分8可以用与拉伸限制部分7相似的方式形成。

由于设置了连接部分8，在手指中的任何一个运动时，可防止在手套本体1的布运动时邻近手指上的第一应变传感器2或第二应变传感器3未对准，这又可改善检测手指运动的准确性。此外，连接部分8保持邻近拉伸限制部分7之间的恒定距离，且限制沿侧向方向的张力作用在位于邻近拉伸限制部分7之间的手套本体1的布上并防止影响第二应变传感器3的拉伸和收缩。即，连接部分8将拉伸限制部分7连接并集束，由此防止由于在手指运动之后应变传感器2、3的未对准或由于非目的手指上应变传感器2、3的拉伸和收缩而造成检测错误。

连接部分8沿侧向方向的平均宽度的下限优选为0.5mm，且更优选为1mm。同时，连接部分8的平均宽度的上限优选为10mm，且更优选为5mm。在连接部分8的平均宽度小于下限时，连接部分8的强度是不足的，且检测准确性无法充分改进。相反，在连接部分8的平均宽度大于上限时，手套本体1的拉伸和收缩会被过度抑制，对穿戴者造成不适。

连接部分8的平均厚度的下限优选为0.05mm，且更优选为0.1mm。同时，连接部分8的平均厚度的上限优选为2mm，且更优选为1mm。在连接部分8的平均厚度小于下限时，手套本体1的拉伸和收缩不被充分限制。相反，在连接部分8的平均厚度大于上限时，穿戴者会感觉不适。

在连接部分8存在10％伸长率时的载荷的下限优选为0.2N，且更优选为0.5N。同时，在连接部分8存在10％伸长率时的载荷的上限优选为5N，且更优选为2N。在连接部分8存在10％伸长率时的载荷小于下限时，手套本体1的拉伸和收缩不被充分限制。相反，在连接部分8存在10％伸长率时的载荷大于上限时，穿戴者会感觉不适。

优点

通过布置在第二到第五手指的近指间关节和掌指关节的手背侧上的应变传感器2、3来检测手套本体1的布的拉伸和收缩(其随近指间关节和掌指关节的弯曲和拉伸而拉伸和收缩)，该数据手套能相对准确地检测近指间关节和掌指关节的运动。

此外，因为用于检测手套本体1拉伸的应变传感器2、3足够薄以能贴附到手且具有小的反作用力，所以应变传感器2、3不太可能对穿戴者造成不适。因此，数据手套的穿戴者能执行精妙的动作，例如常规的运动或乐器演奏，由此手的自然运动可被转换成数据。

第二实施例

图4到6示出的数据手套包括手套本体1；四个第一应变传感器2、四个第二应变传感器3、一个第三应变传感器11、一个第四应变传感器12和两个第五应变传感器13，所有这些传感器设置在手套本体1的手背侧上；柔性印刷电路板4；多个配线5，将第一和第二应变传感器2、3连接到柔性印刷电路板4；多个第二配线14，将第三和第四应变传感器11、12连接到柔性印刷电路板4；和多个第三配线15，将第五应变传感器13连接到柔性印刷电路板4。

此外，数据手套进一步包括：抗分离构件6，其强化应变传感器2、3、11、12、13和从传感器延伸的配线5、14、15之间的连接；多个拉伸限制部分7，在手套本体1的内表面上沿远近方向延伸，位于分别与近指间关节之间的区域对应的区域中；和连接部分8，设置在手套本体1的手背侧上，以便桥接拉伸限制部分7，且其连接在拉伸限制部分7之间。

在图4示出的数据手套中应变传感器2、3、配线5、抗分离构件6、拉伸限制部分7、和连接部分8的构造类似于图1所示的数据手套中应变传感器2、3、配线5、抗分离构件6、拉伸限制部分7、和连接部分8的构造。因此，在本文省略对它们的说明。

应变传感器

第三应变传感器11沿远近方向设置在手套本体1的手背侧的外表面侧上，位于与第一手指的掌指关节对应的区域中。即，第三应变传感器11附接在手套本体1上，使得其远端端部布置在近节指骨的手背侧上，且其近端端部布置在掌骨的手背侧上。具体地，在手掌侧布的侧边缘附近，第三应变传感器11设置为基本上与手套本体1的手背侧布和手掌侧布之间的缝平行。应注意，第一手指的手背侧是指相对于掌指关节和指间关节的弯曲和拉伸方向的外侧(拉伸肌侧)，且在数据手套穿戴时与第二到第五手指的手背侧取向不同。因此，第三应变传感器11在第一手指的掌指关节弯曲时拉伸且在第一手指的掌指关节拉伸时收缩。结果，第三应变传感器11检测手套本体1沿远近方向的拉伸和收缩。

第四应变传感器12沿侧向方向设置在手套本体1的手背侧的外表面侧上，位于与第一手指的掌指关节对应的区域中。更具体地，第四应变传感器12的一个端部布置在与第一手指的掌指关节和第二手指的掌骨之间的区域对应的位置；和第四应变传感器12的另一端部布置在与第一手指的掌指关节的第二手指相反的区域对应的位置。因此，第四应变传感器12主要在手套本体1的手背侧布上延伸，且设置为使得在手套本体1的手背侧布和手掌侧布之间的缝附近，第四应变传感器12的另一端部位于手掌侧布上。在第一手指的掌骨摆动到手掌侧时第四应变传感器12拉伸，且在第一手指的掌骨摆动到手背侧时收缩。结果，第四应变传感器12检测手套本体1沿侧向方向的拉伸和收缩。

第三应变传感器11和第四应变传感器12优选设置为彼此相交。此外，通过第三应变传感器11和第四应变传感器12形成的相交角度优选为大致直角。应注意，术语“大致直角”在本文是指由传感器形成的角度不小于60°，且优选不小于80°。

第五应变传感器13沿第二和第五手指的近节指骨的外表面侧设置到手掌侧，且检测手套本体1沿远近方向的拉伸和收缩。具体地，第五应变传感器13在相应手指朝向手背侧拉伸时拉伸，且在相应手指返回到手掌侧时收缩。而且，第五应变传感器13设置为不与掌指关节和近指间关节重叠，使得不会妨碍掌指关节和近指间关节的弯曲。

类似于应变传感器2、3的传感器可用于应变传感器11、12、13。此外，以与应变传感器2、3相似的方式，抗分离构件6设置到应变传感器11、12、13。

配线

第二配线14包括：两个近端连接部分14a，分别将应变传感器11、12的近端端部连接到柔性印刷电路板4；中间连接部分14b，将应变传感器11、12的远端端部互连；和互连部分14c，将中间连接部分14b连接到配线5的互连部分5d。用于第二配线14的材料等可类似于用于配线5的材料等。

第三配线15包括：远端连接部分15a，将第五应变传感器13的远端端部连接到柔性印刷电路板4；和互连部分15b，将第五应变传感器13的近端端部连接到配线5的互连部分5d。用于第三配线15的材料等可类似于用于配线5的材料等。

优点

因为数据手套进一步包括设置在第一手指的掌指关节的手背侧上的第三应变传感器11和第四应变传感器12，所以数据手套可测量沿与手套本体1的第一手指的掌指关节的手背侧对应的区域沿两个方向的拉伸，且因此能检测第一手指弯曲和拉伸以及其侧向方向摆动。因此，数据手套相对准确地能检测第一手指的三维运动。

由于第三应变传感器11和第四应变传感器12设置到第一手指，所以可以检测关节沿手背-手掌方向的弯曲和拉伸，以及更准确地检测第一手指的运动，其通常沿侧向方向摆动，所述侧向方向与手背-手掌方向正交；最后，可以更准确地捕获整个手的运动。

具体地，在数据手套用于检测演奏键盘乐器的手的运动时，第四应变传感器12检测第一手指沿侧向方向的摆动，由此允许检测击键动作；且第三应变传感器11检测第一手指的掌指关节的弯曲和拉伸，由此允许捕捉布置在键盘上的第一手指的位置变化，例如第一手指在第二到第五手指下方经过等。应注意，远端指间关节的运动基本上与近指间关节关联，且可因此从通过第四应变传感器12检测的近指间关节的运动来估计远端指间关节的运动，而不单独提供传感器。

此外，因为第三应变传感器11和第四应变传感器12设置为彼此相交，数据手套能沿两个方向检测手套本体1的基本同一区域的拉伸和收缩，且更准确地检测手指的运动。具体说，因为第三应变传感器11和第四应变传感器12形成的相交角度基本上是直角，所以可以以相对高的准确性检测沿手背-手掌方向的弯曲和拉伸以及沿侧向方向的摆动。

由于在与第二和第五手指的手掌侧上的近节指骨对应的区域中包括第五应变传感器13，所以数据手套能检测第二和第五手指的向外拉伸，即让掌指关节向外拉伸的运动。

第三实施例

图7示出的数据手套专门用于检测第一手指的运动。数据手套包括：手套本体20；和第三应变传感器11和第四应变传感器12，设置在与手套本体20的第一手指的掌指关节邻近对应的区域中。数据手套进一步包括：柔性印刷电路板4；和配线14，将柔性印刷电路板4连接到应变传感器11、12。

数据手套的手套本体20仅容纳第一手指，类似于众所周知的拇指支具(thumbsupporter)，且包括：用于容纳第一手指的手指容纳部分21；和固定部分22，围绕手腕包裹。

因此，第三应变传感器11和第四应变传感器12设置到手指容纳部分21；和柔性印刷电路板4设置到固定部分22的手背侧。

配线14包括：两个近端连接部分14a，分别将应变传感器11、12的近端端部连接到柔性印刷电路板4；中间连接部分14b，将应变传感器11、12的远端端部互连；和远端连接部分14d，将中间连接部分14b连接到柔性印刷电路板4。

除了前面所述的，与手套本体20、第三应变传感器11、第四应变传感器12、柔性印刷电路板4、和配线14有关的数据手套的详细构造类似于与图1到3示出的手套本体20、第三应变传感器11、第四应变传感器12、柔性印刷电路板4和配线14有关的数据手套的详细构造。因此，在本文省略其说明。

由于通过使用数据手套检测第一手指的运动，所以可以确定测试目标所作的运动是否会造成腱鞘炎或使手指卡住(jammed finger)。

第四实施例

图8示出的数据手套检测第一、第二和第五手指的运动。数据手套包括：手套本体1；第三应变传感器11、11a、11b和第四应变传感器12、12a、12b，分别设置在与手套本体1的第一、第二和第五手指的掌指关节附近对应的区域中；柔性印刷电路板4；和配线14，将应变传感器11、11a、11b、12、12a、12b连接到柔性印刷电路板4。

该数据手套的手套本体1、第三应变传感器11、第四应变传感器12、和柔性印刷电路板4类似于图7示出的数据手套的手套本体1、第三应变传感器11、第四应变传感器12、和柔性印刷电路板4。因此，在本文省略其说明。

第二和第五手指的第三应变传感器11a、11b分别主要检测手套本体1沿远近方向的拉伸和收缩。结果，第三应变传感器11a、11b分别检测第二和第五手指的掌指关节的弯曲和拉伸。

同时，第二和第五手指的第四应变传感器12a、12b主要检测手套本体1沿侧向方向的拉伸和收缩，所述侧向方向与远近方向正交。结果，第四应变传感器12a、12b检测第二和第五手指沿侧向方向绕掌指关节的摆动。为了检测第二和第五手指沿侧向方向的这种摆动，第四应变传感器12a、12b优选设置为相对于掌指关节的中心偏向远端侧。

数据手套的配线14包括：近端连接部分14a，分别将应变传感器11、11a、11b、12、12a、12b的一个端部连接到柔性印刷电路板4；中间连接部分14b，将第三应变传感器11、11a、11b和第四应变传感器12、12a、12b的其他端部互连；和远端连接部分14d，将第四应变传感器12、12a、12b的其他端部连接到柔性印刷电路板4。中间连接部分14b和远端连接部分14d用单个配线构成，所述单个配线从相应第三应变传感器11、11a、11b的远端端部经由同一手指的相应第四应变传感器12、12a、12b的另一端部延伸到柔性印刷电路板4。

根据本实施例，可以普遍检测手指合拢或拉伸开的运动，尤其是针对第一、第二和第五手指。可从第二和第五手指的运动推断第三和第四手指之间的分离和趋近。

其他实施例

上述实施例不限制本发明的构造。因此，可基于本申请说明书的公开内容和常用的技术知识做出上述实施例中每一个部件的构成特征的省略、替换和/或增加，且由此，所有这种修改被认为落入本发明的范围。

数据手套仅需要在与手套本体的手背侧上的第一到第五手指中的至少一个手指对应的区域中包括至少两个应变传感器，且可以具有仅在与任何一个手指对应的区域中具有第一和第二应变传感器，或可以仅在与任何一个手指对应的区域中包括第三和第四应变传感器。

此外，在上述实施例中，应变传感器的附图标记仅仅用于方便描述。例如，如果用于主要检测沿侧向方向的拉伸和收缩的其他应变传感器设置在图1示出的第一实施例的第二应变传感器附近的同一区域中，则第二应变传感器和该其他应变传感器对应于第二到第五实施例中的第三应变传感器和第四应变传感器。应注意，短语“主要检测”在本文是指，如果方向分量被分为沿目的方向(提供检测值)的分量和沿与目的方向正交的另一方向的分量，则沿目的方向的分量优选至少比沿正交方向的分量大至少1.5倍。

进而，对于数据手套，用于检测手套本体沿远近方向的拉伸和收缩的应变传感器优选设置在与手套本体的手背侧上第二到第五手指中的至少一个手指的掌指关节对应的区域中；然而，本发明并不限于此。

具体说，对于数据手套，如果设置到至少一个手指的两个应变传感器检测手套本体沿远近方向的拉伸和收缩，则应变传感器优选布置在分别与掌指关节和近指间关节对应的区域中；然而，本发明并不限于此。

而且，对于数据手套，如果设置到至少一个手指的两个应变传感器检测手套本体沿彼此相交方向的拉伸和收缩，则两个应变传感器优选设置在与掌指关节对应的区域中；然而，本发明并不限于此。

替换地，对于数据手套，第三应变传感器和第四应变传感器可以分开设置，以便不彼此相交；和通过传感器形成的角度可以不是大致直角。具体地，第四应变传感器的另一端部(距第二手指较远的一侧)可以布置在近节指骨上，其比第三应变传感器更偏向远端侧；和第四应变传感器的另一端部可以布置在掌骨上，其比第三应变传感器更偏向近端侧。进一步地，第三应变传感器的一个近端端部可以布置为比第四应变传感器更偏向远端侧。具体地，由于第三应变传感器与近端指间关节的重叠，所以可以检测指尖沿远近方向和侧向方向的运动。

数据手套可以包括应变传感器，用于检测一区域(该区域并非是与掌指关节邻近对应的区域)中手套本体沿侧向方向的拉伸和收缩，用于检测手指沿侧向方向的摆动。在这种情况下，应变传感器优选设置在关节运动对皮肤施加张力的位置处，即在手套本体拉伸和收缩的位置。

对于数据手套，拉伸限制部分和连接部分可以改变位置或可以省略。

对于数据手套，拉伸限制部分可以不叠置在配线上。例如，拉伸限制部分和配线可以并行布置，或可以布置为在平面图中彼此相交。

对于数据手套，配线可以用作拉伸限制部分或连接部分。换句话说，配线还可以用于限制手套本体1的拉伸，而拉伸限制部分和连接部分设置为独立的部件。在这种情况下，配线的宽度和厚度可以部分地增加。替换地，拉伸限制部分和连接部分可以设置在手套本体1的外表面上。替换地，拉伸限制部分和连接部分可以形成在手套本体1的相反表面上。

对于数据手套，手指容纳部分的末端端部还可以封闭，使得手套本体覆盖穿戴者的指尖。

而且，数据手套还可以配置为使得配线连接到外部处理单元而没有柔性印刷电路板。替换地，用于处理信号的算术单元、无线通信装置等可以安装在柔性印刷电路板上。

对于数据手套，在手套本体的手背侧布的内表面上，防打滑层可以形成在与用于近端指间关节的应变传感器的两端部对应的位置处。结果，可在测量期间防止用于近端指间关节的应变传感器沿远近方向的未对准，且可改善近端指间关节运动的检测准确性。可以用于防打滑层的材料的例子包括合成橡胶、天然橡胶等。

数据手套可以包括在并非与近指间关节和掌指关节对应的区域的任何区域中的应变传感器。用于检测第一手指(拇指)运动的应变传感器可以设置在不对应于掌指关节的任何其他区域，或可以设置在关节运动对皮肤施加张力的任何位置处。

对于数据手套，每一个应变传感器不被具体限制，只要其能检测手套本体的拉伸即可；且每一个应变传感器可以具有例如细丝状的形状，代替条带形状，或可以是没有任何CNT膜的传感器。可以使用的细丝状的CNT应变传感器的例子包括这样的传感器，其中弹性树脂覆盖CNT纤维束外周边，CNT纤维束包括沿一个方向取向和布置的多个CNT纤维。除CNT应变传感器以外的应变传感器也不被具体限制，只要能检测手套本体的拉伸和收缩且具有适当弹性和柔性即可，且优选形成为条带或绳线的形状。

代替附接在手套本体上，可以通过将构成应变传感器的材料(例如含有CNT等的涂层材料)施加到构成手套本体的布，从而设置应变传感器。

桥接拉伸限制部分的连接部分可以连接其他位置，而不被限制为连接到拉伸限制部分的近端端部。替换地，邻近的拉伸限制部分可以通过多个连接部分连接。

工业应用性

根据本发明实施例的数据手套可优选用于分析运动员或乐手的手部动作。

附图标记说明

1 手套本体

1a 松弛部分

2、3 应变传感器

4 柔性印刷电路板

4a 连接件

5 配线

5a 远端连接部分

5b 近端连接部分

5c 中间连接部分

5d 互连部分

5e 接地部分

6 抗分离构件

7 拉伸限制部分

8 连接部分

11、12、13 应变传感器

14、15 配线

14a 近端连接部分

14b 中间连接部分

14c、15b 互连部分

14d、15a 远端连接部分

Claims

1.一种数据手套，包括：

手套本体；和

多个应变传感器，其检测手套本体的拉伸和收缩，应变传感器每一个设置在与第一到第五手指中的至少一个手指对应的区域中，且在手套本体的背侧，其中

应变传感器中的至少两个设置到至少一个手指中的每一个；

该数据手套进一步包括多个拉伸限制部分，其在手套本体的手背侧上被覆盖在手套本体的内表面上,以限制手套本体的拉伸，拉伸限制部分每一个沿远近方向设置在与掌指关节之间的区域对应的区域中。

2.如权利要求1所述的数据手套，其中多个应变传感器包括检测手套本体沿远近方向的拉伸和收缩的第一应变传感器和第二应变传感器，在手套本体的手背侧上，该第一和第二应变传感器每一个设置在与第二到第五手指中的至少一个手指的近端指间关节对应的区域中和与掌指关节对应的区域中。

3.如权利要求1所述的数据手套，其中

拉伸限制部分的近端端部分别定位为比应变传感器更偏向近端侧；和

数据手套进一步包括限制手套本体的拉伸的连接部分，该连接部分设置为桥接多个拉伸限制部分。

4.如权利要求1或3所述的数据手套，其中拉伸限制部分设置为分别叠置在从应变传感器延伸的配线上。

5.如权利要求1所述的数据手套，其中

多个应变传感器包括第三应变传感器和第四应变传感器，在手套本体的手背侧上，所述第三应变传感器和第四应变传感器设置在与第一到第五手指中的至少一个手指的掌指关节对应的每一个区域中；和

第三应变传感器配置为检测所述区域沿远近方向的拉伸和收缩；且第四应变传感器配置为检测所述区域沿侧向方向的拉伸和收缩。

6.如权利要求5所述的数据手套，其中第三应变传感器和第四应变传感器设置为彼此相交。

7.如权利要求6所述的数据手套，其中通过第三应变传感器和第四应变传感器形成的相交角度不小于60°。

8.如权利要求5、6或7所述的数据手套，其中第三应变传感器和第四应变传感器设置在与第一手指对应的区域中。

9.如权利要求1所述的数据手套，进一步包括检测手套本体沿远近方向的拉伸和收缩的第五应变传感器，在手套本体的手掌侧上，该第五应变传感器设置在沿第二或第五手指的近节指骨的区域中。