JP2006526845A - 生体力学的に低負荷のコンピュータマウス - Google Patents

Abstract

低負荷レベルで正確に役割を遂行し、高い確率で起こる筋肉組織の損傷及び重大な負傷を顕著に減少させるマウスである。このマウスは、同調に戻すために持ち上げる必要がなく、異なるユーザの様々な手の構造に合わせて調節でき、負担が手首及び指の特定の筋肉よりも下腕の大きな筋肉に集中するように手を援護するような輪郭を効果的な区域に施してある。

Description

発明の背景
本発明は全般的に、コンピュータ入力装置、即ちユーザ、腕及び手の相互作用を要する、マウス、ジョイスティック及びペンを含むコンピュータ入力装置に関する。ここに開示する本発明は、ユーザに生体力学的低負荷をもたらす装置として、人間工学的装置の真の意味を再確立しようと試みるものである。特に、生体力学的低負荷とは、人間の腕及び手に関する本発明による調整によりもたらされるものである。

物理的な人間の動作に関する低負荷の条件は、２つの要素：装置によって腕と手に必要とされる物理的構造及び「握り」、及び大きさと形の両方で表される手及び腕系に必要な動きによって導かれる。手の「握り」に関して、低負荷は、従来技術では腕及び手の休止位置からの逸脱として知られている。休止位置は、緊張したり外から影響を受けたりしていない状態で立った姿勢の腕及び手の構造として知られている。手の休止位置は一般に、指が下方を向き、親指以外の指が体の方に向かって巻かれている握手の状態として表現する事ができる。この構造は理想的な人間工学的構造を創り出す。しかしながら一般に従来技術のマウスでは休止位置にある手でマウスを使えるようにはなっていない。更に、この位置からの物理的逸脱が拡大するとそれは負担になると知られている。

手及び腕の動きに関する限り、いくつかの因子が派生する。第一に、マウスの使用時間を通していくつかの動作が必要且つ有益であるが、手の下側の繊細な運動制御筋肉全体にストレスがかかるのを避ける事が理想的であり、上腕部の大きな筋肉にかかる事が好ましい事が従来技術に既知である。

本発明が明らかに従来技術より優れているのは、これらのパラメータに関してである。例えば、Learによる米国特許第５３５５１４７号には、垂直配置の装置が教示されている。しかしながら、このマウスを把持するには手の全ての指が必要である。加えて、手首の支持によって手は上方へ曲げられる。この発明は２つのストレスをユーザにもたらすものである。マウスを全ての指で把持及び支持する必要性、並びに変位位置における手首の支持であり、これにより前述の理想的な位置からは明らかに逸脱してしまう。

加えて、Loによる米国特許第５５７６７３３号には、２つの単純な側面を持つハウジング構造により装置を垂直に確実に把持する点でLearによる発明を改善した発明が開示されている。一方の側面は親指を置くためのもので、他方の側面はその他の指を置くためのものである。腕又は手首全体ではなく親指又はその他の指を曲げる事でユーザがマウスポインタを動かす事ができるようにした点で制御が改善されている。これによって、前述したような理想的な腕と手の動きが、制御を改善させるための犠牲となって妨げられている。

従来技術には、「人間工学的」装置の提供を試みる、Gartによる米国特許第４８６２１６５号のような、手動制御装置も公知である。’１６５特許では、ユーザの手の垂直方向の支持は提供されていない。よって、この特許文献においても、理想的低負荷位置は妨げられている。

従来技術には、トラックボール及びトラックボールとマウスとの組み合わせとして知られる装置も公知である。Sheehanによる米国特許第６２９２１７５号にそのような装置が開示されている。この特許においては、手の配置に関してGartによるマウスと同様のマウスが教示されている。しかしながらトラックボールは、腕や手首の大きな動きの必要性は考慮せずに提供されている。しかしながらこの事は、指の弱い筋肉を繰り返し長時間にわたって使用する原因となり、垂直成分の欠如により前腕内にトルクを発生させてしまう。

従来技術のマウス装置に関するもう１つの問題点は、装置が同調を外れた時にマウスを持ち上げる必要が生じる事である。現在、マウスが同調を外れた時には、ユーザはマウスを持ち上げて、中央又は所望の位置に戻さなければならない。これは手を怪我した人にとって極めて困難な事である。

したがって、従来技術において、低負荷レベルで正しく動作し、筋肉組織の損傷及び重大な障害の高い統計的確率を顕著に低減するような手動制御によるポインティングデバイスに対する需要がある。同調に戻すために持ち上げる必要のないマウスも必要とされている。又、異なるユーザの様々な手の構造に適応できる、手によるポインティングデバイスの需要も存在する。加えて、効果的な区域に輪郭線を適用し、負担が手首及び指の特定の筋肉ではなく前腕の大きな筋肉に集中するような方法で手を支持できる装置が必要である。

発明の概要
本発明は、生体力学的に低負荷のマウス、及び自動調節可能で生体力学的に低負荷の、グリップを持たないマウスを提供する方法を提供する。そのような装置及び方法は、一般的な使い易さにとって、及び関節炎を持つ個人に対して有用であり、手根管症候群及びその他の反復性障害の防止に役立つ。

一実施形態によれば、本マウス装置はグリップを必要とせず、作業面上に置かれるように構成されたベース部；内側面と外側面を有し、外側面に親指棚を有するハウジング；及び底面、第２内側面及び第２外側面を有し、底面がベース部と調節可能に接続する第２ハウジングを備える。

本発明の別の態様によれば、水平固定表面上を移動させるための人間工学的コンピュータマウスが開示され、このマウスは、水平表面上に安定的かつ移動可能にマウスを配置するためのほぼ水平な底面；底面上に取り付けられた第１ハウジングであって、内側面と外側面とを有し、内側面が複数の湾曲領域を有し、外側面が親指支持面を有する第１ハウジング；及び底面上に可動に取り付けられた第２ハウジングであって、第２内側面と第２外側面とを有し、第２内側面が複数の湾曲領域を有する第２ハウジングを備え、内側面と第２内側面とが丘状領域及び谷状領域を形成し、よってユーザは手を丘状領域上に休止させ、手が自然でリラックスした位置にありながらマウスを容易に操作できる。

本発明の更に別の態様によれば、人間工学的マウス装置が開示され、この装置は、底面と上面を有するベース部であって、底面が平坦な作業面との接触に適しているベース部；ベース部の上面と固定的に接続する第１ハウジングであって、ベース部の上面と固定接続し、全長にわたって複数の連続した湾曲領域を含む内側面と、内側面の反対側にあって、親指棚領域と、親指棚領域と固定的に接続する親指高さ調節部と、凹状親指台とを含む複数の連続した湾曲領域を有する第１ハウジング；ユーザの手の外側に接触するベース部の上面と調節可能に接続する第２ハウジングであって、複数の第２湾曲領域を有する第２内側面及び第２内側面と反対側にある第２外側面を含む第２ハウジングを備え、第１ハウジングの内側面の複数の連続した湾曲領域と第２ハウジングの内側面の複数の連続した湾曲領域とが丘状部と谷状部を形成する事により、ユーザの手首、小指球及び小指の外側の少なくとも一部が谷状部に休止することができ、親指以外の指が丘状部と容易に接触できるので、手が自然でリラックスした位置にありながらマウスを容易に操作できる。本装置は、更に、ユーザの手の存在と大きさを感知し、第１ハウジングと第２ハウジングの位置を調節し、ユーザの手があるときだけマウスを使用する事を可能にする、センサを備える。

本発明のまた別の態様によれば、自動調節可能で生体力学的に低負荷の、グリップを持たないマウスを提供する方法が開示され、この方法は、上部と底部を有するベース部であって、上部が中に第１調節アセンブリを含む第１空洞及び中に第２調節アセンブリを含む第２空洞を有し、底部が平坦な表面を横切る動きに対して実質的に平らなベース部を提供するステップ；内側面と外側面を有する第１ハウジングであって、内側面と外側面がユーザの手の一部を受容する複数の湾曲領域を有し、第１ハウジングは第１調節アセンブリの一部を含み、第１調節アセンブリがユーザの手の大きさと位置を感知し、それに合わせて第１ハウジングを調節するような第１ハウジングを提供するステップ；及び第２内側面と第２外側面を有する第２ハウジングであって、第２内側面と第２外側面がユーザの手の一部を受容する複数の湾曲領域を有し、第２ハウジングは第２調節アセンブリの一部を含み、第２調節アセンブリがユーザの手の大きさと位置を感知し、それに合わせて第２ハウジングを調節するような第２ハウジングを提供するステップを含む。

本発明の上記及びその他の特徴、態様及び利点は、添付図面、以下の詳細な説明及び特許請求の範囲によってより良く理解される。

下記詳細な説明は、本発明を実施するのに現在考えられる最良の形態の説明である。説明は限定的なものではなく、本発明の一般的原理の説明のみを目的としており、本発明の範囲は特許請求の範囲によって最良に定義される。

本発明はコンピュータ入力装置の分野に関する。しかしながら、本明細書に記載される実施形態は、従来技術では一般的なマウスと称される装置を開示する。本発明の装置については、電気的構成要素及びコンピュータ構成要素が従来技術に周知である事を考慮し、その物理的特性に関して説明する。加えて、本装置は右手用の実施形態を表す。単に鏡像を適用する事により、本発明は左利きのユーザ用に容易に構成される事を理解されたい。

図１は、第１指又は親指２１、第２指２２、第３指２３、第４指２４及び第５指２５を有する左手２０を描写する。第２〜５指２２〜２５は各々３つの指節骨を有し、それらは末節骨２６、中節骨２７及び基節骨２８である。親指２１は末節骨２６及び基節骨２８を有する。中手骨及び手根骨は５本の指２１〜２５と手首３０との間に位置する。図１は接触領域４３及び４１を表す。小指１７、小指球１９、手首１８及び前腕下部１９（図示しない）。ユーザ自身の手の方向に応じてボタンと接触する領域は変化するが、典型的には指先１７である。マウス上のユーザの手の重みによって力学的な反動が生じ、対向する親指を用いなくともボタンを働かす事ができる。親指を損傷した障害者も容易に、そして良好にマウス装置を使用する事ができる。

図２Ａは本発明のマウス装置を示す。マウスは握る必要がなく、ユーザの手には生体力学的に低い負荷しか掛からない。マウス装置１０はコンピュータ、ラップトップ又はコンピュータの範疇に含まれる装置と電気的又は光学的に接続されている。装置１０は作業面２９上に置かれるように構成されたベース部４０を有する。作業面２９はマウスパッド又は従来技術で公知のいかなる表面でもよい。装置は又、内側面４２と、親指棚４６を有する外側面とを有する第１ハウジング３６、並びに、ベース部４０と調節可能に接続する底面（図では見えない）、第２内側面６６及び第２外側面６４を有する第２ハウジング７０を有する。これは即ち、第２ハウジング７０がベース部４０に沿って移動できるという事である。この移動は実質的に水平な方向を含むいかなる方向へも行う事ができる。実質的に水平な方向とは、第１ハウジング３６から離れるか又はそれに向かう動きと実質的に平行な方向にあるという意味である。装置には又、親指棚４６から突起している親指台５６がある。親指台５６は凹状であってもよく、又親指の種々の高さに適応するように実質的に垂直な方向に調節可能であってもよい。例えば子供の場合、手の大きな大人よりはるかに高い親指台５６が必要である。親指台５６は手動又は自動で調節できる。親指台５６は、自動調節の場合、装置１０内の電気機械的装置によって制御される。第１ハウジング３６と第２ハウジング７０との相対的位置は、コンピュータプログラムの制御下で作動するアクチュエータによって力学的に調節する事ができる。第２ハウジング７０も、実質的に垂直な方向に、マウス装置１０内の電気機械的装置により自動調節が可能である。第２ハウジング７０は手を「握る」必要がないようにするため、人の掌の裏側において支持台の役をする。第２内側面６６は、第１ハウジング３６の内側面４２と同様に、手の甲の輪郭を有する面である。第２ハウジング７０は垂直方向及び水平方向の両方に調節可能である。この実施形態において、垂直方向の調節は皿小ねじ６２によって行われる。加えて、水平方向の調節は連結装置６３によって行う事ができる。この実施形態において、連結装置６３はピンを介して結合された一連の連結用アーチである。連結装置６３は、連結用アーチ、ヒンジ、調節可能なねじ、ねじ、摩擦によって動く位置決め装置、ピン、及びヒンジとピンの組み合わせからなる群より選ばれる。この装置は、第２ハウジング７０の、ベース部４０に対する水平方向の回転調節機能を装備している。ユーザへの支持と使い易さを向上させるため、特にベース部との固定接続部に柔らかい支持材料６８が用いられ、掌が直接接触することを防ぐ。支持材料６８の配置はこの位置が最も効果的であるが、これに限らない。

更に、例えば第１ハウジング３６、ベース部４０及び／又は第２ハウジング７０といった、装置の１部分又は複数の部分との固定接続部にも、手に対する衝撃を和らげる支持材料６８を用いることができる。手に対する衝撃を和らげる支持材料は、発泡体、ゲル、又はこれらの組み合わせとすることができる。丘状部と谷状部を形成するために、内側面４２は全長にわたって複数の連続する湾曲領域を含み、第２内側面６６は複数の第２湾曲領域を含む。丘状部は第１ハウジング３６によって形成され、谷状部は第１ハウジング３６と第２ハウジング７０との間の空間である。

好適な一実施形態によれば、ベース部４０、第１ハウジング３６又は第２ハウジング７０にセンサが埋め込まれる。センサはユーザの手の存在を感知し、ユーザの手が存在する時マウスを使えるようにする。ユーザの手が取り除かれるとマウスは作用しなくなる。センサという用語は、トリガの存在を感知する多種多様な装置を包括する。トリガは、ユーザの手、声、音、バイオメトリクス等とすることができる。

一連のセンサは、第１ハウジング３６の中又は上に設置される。これらセンサの機能には、従来技術で公知の既存のポインティングデバイス（例えば、コンピュータマウス）のマウスクリックボタンの通常の機能（例えば、電気的スイッチ）が含まれる。加えて、これらのセンサには、指紋スキャナ、網膜スキャナ又はその他のバイオメトリクスセンサが含まれる。更に、マウス１０の面（例えば４２及び６６）の位置及び／又は装置１０のセンサの機能、感度又は状態を、音声認識ソフトウェア又は作動可能に接続されたコンピュータ（図示されていない。図４も同様）で作動するソフトウェアによって制御することも考慮できる。加えて、ユーザの手がマウス上に置かれている時間の長さに関するフィードバックを記録及び分析することにより、マウス使用の統計的パターンを確立し、ソフトウェア、例えばマウスを使用する時間、及びそれによりユーザに対して休息を推奨するのに費やす時間を分析するソフトウェアと相互作用を行うことができる。連結装置６３も存在する。連結装置６３は、連結用アーチ、ヒンジ、調節可能なねじ、ねじ、摩擦によって動く位置決め装置、ピン、及びヒンジとピンの組み合わせからなる群より選択できる。第１ハウジング、ベース部及び第２ハウジングと固定接続する、手に対する衝撃を和らげる支持材料を用いてもよい。ユーザの手の存在を感知でき、ユーザの手が存在する時マウスを使えるようにするためのセンサも又用いられる。センサは以前にはなかったスクロール機能も有する。センサ６７を用いてマウスのコマンドを起動及び起動解除することもできる。例えば、センサ６７との接触が除去されると、通常左クリック及び右クリックとして作用しているボタン２０３と２０４は、「左」又は「右」クリックから「上」又は「下」スクロールへと変わる。ボタン（例えば２０３と２０４）は、ユーザの指の多様性に対応するために長ボタンであり、「中央ヒンジ」になっている事にも注意されたい。センサとの接触が再開されると、ボタンの作用は再び左クリック、右クリックとなる。スクロールのためにはユーザの指に器用さと把持力が必要であるが、この場合も把持のできない人は容易に行うことができない。スクロールハンドルをスクロールさせるためには指を繰り返し曲げることが生体力学的に必要である。タッチセンサはこれを必要としない。

図２Ｂは、水平な固定表面上を移動させる人間工学的コンピュータマウスを示し、このマウスは、マウスパッド又は机といった水平表面上に安定的かつ移動可能にマウス１０を配置するためのほぼ水平な底面４１；及び水平底面４１上に取り付けられた第１ハウジング３６を備える。第１ハウジング３６は内側面４２と外側面３９とを有する。内側面４２は複数の湾曲領域を有し、外側面３９は親指支持面を有する。親指支持面は、人の親指を受容する輪郭を持つ親指棚４６、又は垂直に突起した親指台５６を有する親指棚４６とすることができる。第２ハウジング７０は、底面４１上に可動に取り付けられている。第２ハウジング７０は第２内側面６６と第２外側面６４とを有する。第２内側面６６は複数の湾曲領域を有する。内側面４２と第２内側面６６とは大部分が第１ハウジング３６で形成される丘状領域と（大部分が第１ハウジング３６と第２ハウジング７０との間の空間により形成される）谷状領域７３を形成する。ユーザの手は第１ハウジング３６を含む丘状領域上に休止し、手が自然で、筋肉活動に関する表現で言うとリラックスした位置にありながら、マウスを容易に操作することができる。握手の位置にある手の位置は僅かに内側へ傾く。第２ハウジング７０はベース部に沿って多くの方向へ調節可能である。好適な一実施形態によれば、第２ハウジング７０はベース部４０に沿って実質的に水平な方向に移動する。この方向は、第１ハウジング３６に実質的に平行である。第１ハウジング３６と第２ハウジング７０との相対的位置は、コンピュータプログラム制御により作動するアクチュエータによって力学的に調節する事ができる。第２ハウジング７０も、マウス装置内の電気機械的装置によりほぼ垂直方向に自動調節可能である。

より詳細な図２Ｃに示すように、親指支持面には、凹状親指棚４６及び／又は実質的に垂直な方向に調節可能な高さを有する親指台５６が含まれてもよい。高さは手動で又はマウス装置内の電気機械的装置により自動で調節可能である。親指高さ調節器５４は手動又は自動で上下される簡易なねじである。

図２Ｄは、本発明の好適な一実施形態による手の位置を描写する。図に表されているように、手９は握手の位置にあり、握ったり指を曲げたりする必要がなく、マウスを使う手は整形外科的にニュートラルな位置、又は捻じれていない位置に保たれる。マウス１０は手首３０と手９を支持する。この事は、手首にかかる自分の手の重さがなくなり、常に指や親指で把持している必要がなく、手及び手首がマウスを使う区域と接触しない事を意味する。ボタンに指を掛け続ける必要もなく、従ってリラックスした指の位置が提供され、指は通常の休止位置をとる事ができる。マウス１０はユーザの手を傷つけないために非生体力学的マウスに比べて長く背が高い。特に大きなマウスは、従来のマウスが提供した事のない支持を提供する。必要となる余分の領域は、通常、手、手首及び下部前腕によって占められる。しかしながら、実際の「占有面積」、即ち必要なマウス使用区域はわずかに大きいだけである。

本発明が解決するもう１つの問題は、同調を外れる事である。従来技術において、マウスが画面上のカーソルとの同調から外れる事がよく知られている。マウスがマウスマットの左下にあり、画面カーソルが画面の左下にある時、マウスをマウスマットの右上へ移動するとカーソルは画面の右上に移動し、これは全て同調している。しかしながら、マウスマットから外れたり、一定のプログラムを使用したりすると、マット上のマウスと画面上のカーソルとの相対的位置が変化し、同調から外れてしまう。例えばウィンドゥズにおいて、「スマートムーブ」と呼ばれるものがある。例えばファイルを保存するために、画面右上の何か（アイコン）をクリックしてそれにより別のウィンドゥが開く時、新しいウィンドゥウは通常画面中央に開く。スマートムーブは、マウスの動きと無関係に、クリックした位置（この場合右上）から画面中央に表示されたばかりのセーブボタン（アイコン）にカーソルを飛ばす。その結果、マウスは依然としてマウスマット上の右上に位置するが、カーソルは画面中央に位置し、これによりマット上のマウスの位置に応じて位置的に同調を外れる現象が起きる。その結果、マウスをマウスマットの中央に移動すると、カーソルは画面左下に移動してしまう。これには、マウスマット上でマウスを持ち上げ、移動させるのに物理的な労力が必要になる。

しかしながら、本発明は、センサ６７（図２Ａに表される）によりこの問題を解決する。ユーザがセンサ６７との接触をやめるか、又は手を離した場合も、カーソルを左下に移動させる事なくマウスマット上のマウスを中央に移動させる事ができ、このようにしてユーザはマウスを持ち上げる事なく他方の位置に対する一方の相対的位置を再同調させることができ、マウスを持ち上げられない障害者にも対処可能となる。スライドさせる事は、明らかに持ち上げる事に比べてはるかにストレスが掛からない。マウス１０は、ユーザの手２０がマウスから離れた事を検知するマウス１０上のセンサ又はマウス１０に操作可能に連結されたセンサであるＡｕｔｏＣｌｉｃｋ（登録商標）マウス制御ソフトウェアと連動させて使用することもできる。この方法によってカーソルが固定され、ＡｕｔｏＣｌｉｃｋ（登録商標）マウスソフトウェア無しでは望ましくない動作をするカーソルの、画面上の他の領域への偶発的な移動が防止される。そのようなセンサには、圧力や温度の検知が含まれるが、それに限定されない。センサが指紋スキャナ、網膜スキャナ又はその他のバイオメトリクスセンサを含む場合、マウス（及びカーソル及びコンピュータ全体）は、そのようなバイオメトリクスセンサが適正な（認定された）ユーザがマウス上に手を置いた事を識別するまで作動しない。

多数の異なるセンサ６７及びアクチュエータを使用して、トリガに応答してマウス操作を機能させたり機能解除させたりすることを考慮する。センサ６７はアクチュエータの全ての仕事を実行することができる。しかしながら、アクチュエータはユーザの手の存在を感知する事はできない。従来、アクチュエータはマウスボタンであり、その機能には、従来技術で公知の、ポインティングデバイスのアクチュエータをクリックする通常の機能が含まれる。しかしながら、言語センサ６７は、トリガも感知するアクチュエータである。例えば、その他のセンサには、指紋スキャナ（特定の指紋が提示された時にだけマウス操作が可能になる）、バイオメトリクススキャナ（バイオメトリクスとは特定の身体的又は行動的特性を測定し、それを多数の人々の特性のライブラリと比較する事によって個人を識別する方法である）又は網膜スキャナ（個人の網膜を検知する）が含まれる。トリガに応答して、センサはマウス操作やスクロール操作を可能にし、マウス作用を機能させたり機能解除したりする。この方法は、ソフトウェア、又はトリガが提示されると閉じてマウス操作を機能させ、トリガが無いと開となってマウス操作を機能解除する簡易スイッチによって行われる。装置のアクチュエータの機能を音声認識ソフトウェアによって制御することも考慮することができる。この場合、マイクロフォンがセンサであり、マイクロフォンは装置上に音声認識受信機として搭載される。センサによる接触があるかどうかの質問を使用する事の利益を音声認識ソフトウェアなどの他のアプリケーションに拡張して起動のための用語のメニューを変化させたり減らしたりすることにより、そのようなソフトウェアの使用における精度を向上させる事ができる。例えば、手接触センサが機能している時に、「ダブル」又は「左か右」という言葉による指令を導入することにより、手がマウスと接触している事を認知しているシステムが、それら明白なマウスの選択肢のみから、又はそれよりも多いが、マウス使用のメニューに特に関連し、且つメニューの一部であるその他の選択肢であって、手がマウスと接触している間は機能し、手がマウスと接触していない時は機能解除され、標準テキスト編集メニューが再機能するようなその他の選択肢から選択を行うことができる。眼鏡又はイヤホンを一連のアクチュエータと協働させて発信装置として作動させることもできる。ヘッドと発信装置の動きによって信号が伝送される。

別の実施形態によれば、図３に示されるような人間工学的マウス装置が開示され、本装置は、底面と上面２０２とを有するベース部であって、底面は平坦な作業面２０４と接触するのに適しているベース部；ベース部２００の上面２０２と固定接続する第１ハウジング２０６であって、ベース部２００の上面２０２と固定接続し、全長にわたって複数の連続した湾曲領域を含む内側面２０８と、親指棚領域２１２、親指棚領域２１２と固定接続する親指高さ調節部２１４及び凹状親指台２１６を含む複数の連続した湾曲領域を有する、内側面２０８と反対側の外側面２１０とを有する第１ハウジング２０６；ユーザの手の外側部と接触し、ベース部２００の上面２０２と調節可能に接続する第２ハウジング２１８であって、複数の第２湾曲領域を有する第２内側面２２０及び第２内側面２２０と反対側の第２外側面２２４を含む第２ハウジングを備え、第１ハウジング２０６の内側面２０８の複数の連続した湾曲領域と第２ハウジング２１８の内側面２２０にある複数の連続した湾曲領域とが丘状部２２８と谷状部２２６を形成する事により、ユーザの手首、小指球及び小指の外側部の少なくとも一部が谷状部２２６に休止することができ、及び指が丘状部と容易に接触できる事で、手が自然でリラックスした位置にありながらマウスを容易に操作できる。本装置は、更に、ユーザの手の存在と大きさを感知する事ができるセンサ２３０であって、第１ハウジングと第２ハウジングの位置を調節し、ユーザの手があるときだけマウスを使用する事ができるセンサを少なくとも１つ備える。親指台は、ユーザが手動で垂直方向に調節可能であるか、又はマウス装置内の電気機械的装置により自動的に垂直方向に調節可能である。親指台が垂直方向に調節可能である場合、親指棚領域に位置し、親指台と実質的に垂直方向に調節可能に接続する調節ねじである親指高さ調節器を設けてもよい。

第２ハウジング２１８は実質的に水平方向に調節可能である。第２ハウジング２１８は、ユーザが手動で第１ハウジング２０６に対して実質的に水平方向に調節することができる。第１ハウジング２０６と第２ハウジング２０８の相対的位置は、コンピュータプログラム制御で作動するアクチュエータによって動力学的に調節する事ができる。第２ハウジング２１８は、実質的に垂直方向に、マウス装置内の電気機械的装置により自動で調節可能である。図４は、ソレノイド（３３２、３３４、３３８）を含む小型の電気機構モータ又はマウス２３０内のその他の作動部材（３３６、３４２）を用いる実施形態を示し、本実施形態では、動力学的、人間工学的に決定された位置、又は種々のユーザに対応する現在の最適な位置により、マウス装置１０のベース部３３０に対する第２ハウジング３１０の位置が自動的且つ動力学的に制御される。そのような表面位置決めモータは、マウス２３０内のバイオメトリクスセンサから得られた情報を用いる内部マイクロプロセッサ３４０により、又は動作可能に接続されたコンピュータ（図示されていない）から受信した信号により、制御する事ができる。これにより、異なるユーザの様々な手の構造に応じて表面（例えば、４２、４４、６６）を調節するのが容易になる。各ユーザに対する設定は、マウス２３０中に（動作可能に接続されたコンピュータにより）、又は制御ボタン３１４、状態表示装置３１６又はその他必要な入出力装置を含む内部制御盤３１５（例えば、第２外側面３２２上の、ヒンジ３１７で連結されたカバー３１２の中に配置される）中にプログラムできる。

更に、第１ハウジング、ベース部及び／又は第２ハウジングと固定接触する支持材料を用いることができる。第２ハウジングと電気的に接続するプログラムにより作動するシステムを用いてもよい。マウスの現ユーザを連続的に識別し、それにより前記第２ハウジングを調節するバイオメトリクスセンサを用いてもよい。また、ユーザの手とマウスの表面との接触を連続的に検知し、ユーザの手があるときだけマウスを操作可能にする、マウス中に組み込まれるセンサを用いることができる。

又、自動調節可能で生体力学的に低負荷の、グリップを持たないマウスを提供する方法を構想する。この方法は次のステップを含む。ステップ１０００では、上部と底部を有するベース部を提供する。上部はその中に第１調節アセンブリを含む第１空洞とその中に第２調節アセンブリを含む第２空洞とを有し、底部は平坦な表面上で移動させるために実質的に平らである。

ステップ１００２では、内側面と外側面とを有する第１ハウジングを提供する。内側面及び外側面はユーザの手の一部を受容するのに適した複数の湾曲領域を有し、第１ハウジングは第１調節アセンブリの一部を含み、第１調節アセンブリはユーザの手の大きさと位置を感知して、それにより第１ハウジングを調節する。

ステップ１００４では、第２内側面と第２外側面とを有する第２ハウジングを提供する。第２内側面及び第２外側面はユーザの手の一部を受容するための複数の湾曲領域を有し、第２ハウジングは第２調節アセンブリの一部を含み、第２調節アセンブリはユーザの手の大きさと位置を感知して、それにより第２ハウジングを調節する。

ステップ１００６では、マウス内に含まれ、コンピュータ制御のプログラムと接続するセンサを提供する。センサはユーザの手の存在を検知し、ユーザの手がマウスと接続する時だけマウスを作動可能にする。

ステップ１００８では、第１ハウジングと第２ハウジングとで丘状部と谷状部とを形成する。谷状部は、小指球、手首及び小指外側部のうちの１つの少なくとも一部を受容するのに適している。ステップ１０１０では、第１ハウジングの外側部から伸びる垂直方向に調節可能な親指台を提供する。ステップ１０１２では、ユーザの親指の位置を自動的に感知して親指台を調節する。ステップ１０１４では、ユーザの手の位置を自動的に感知して、それにより第１ハウジングを調節する。ステップ１０１６では、前記ユーザの手の位置を自動的に感知して、それにより第２ハウジングを調節する。ステップ１０１８では、マウスの現ユーザを連続的に識別することにより第１ハウジング及び第２ハウジングを調節するバイオメトリクスセンサを提供する。

又、ユーザの手に対する装置の相対的配置を調節する調節ねじの動きを制御するため、モータを提供する事を構想することができる。これは、装置の制御によって又は異なるユーザに対応する位置を予め設定するためのソフトウェア入力ルーチンにより、容易となる。

特にユーザが手を負傷している場合、両手に１つずつ２つのマウスを使うことがよくある。したがって、本明細書に記載の装置をジアステレオ異性体又は鏡像の形態に製造し、左右で異なる手の生体力学的動作の円滑度に適応させる事が、本発明の目標に必要な部分である。左右の問題に対処することに加え、本明細書に記載の手のセンサの効用は、２マウス操作システムにおいて使われていないマウスの偶発的動作を制限し、それによって、使われていないマウスに接触したり、作動させたりした場合も、使用中でセンサと接触しているマウスだけが画面上でユーザの動きを遂行する事ができる点である。また、人口統計及び本明細書中で可能な調節の度合いが全ての場合に適応しない、又は場合によっては製造の対費用効果に適応できない可能性に基づき、動作の円滑度に加えて、様々な大きさの装置を製造することも考慮できる。

加えてセンサの効用は、画面上に表示された英数字から、マウスを動かしてその文字上でクリックすることにより選択することにより単語や文章を作成するようなコンピュータマウスの使用法の開発にも役立つ。これはタイプを打つのにキーボードを用いるのに代わる方法である。既存のそのようなソフトウェアは、従来のマウスを動かすのにユーザの片手に頼るため、過度の生体力学的負荷を必要とし、ユーザの片手に大きな負担を掛ける。本明細書に記載の装置と特性により、指、手及び手首に生体力学的負荷を掛けずに用いられる「マウスタイピング」ソフトウェアが可能になり、さらにはどちらの手でも使用できる、又は両手で使用できるソフトウェアが提供され、それによりいかなる生体力学的負荷も上腕筋に優先的に分配される。どちらの手でも全ての英数字選択が可能になるだけでなく、一方の手に一部の英数字だけを割り当てるソフトウェアシステムを考案し、それによって「マウスタイピング」の伝統的キー配列相当のレイアウトを開発する事が可能となる。センサを使用した場合、ソフトウェアは片手使用であることを認識し、呼び出されたときに全ての英数字を表示するか、或いは、２つのマウス上に２つの手を検知した場合、伝統的配列のキーボードに対応するように各マウスに英数字を割り当てた、新規「マウスタイピング」レイアウトを表示する。場合に応じて、及びその他の内部アプリケーションの特性に応じて、付加的な接触感知のセンサを用いる事もできる。

人の手を示す。 一実施形態による本発明の模式図である。 本発明の装置の前面図である。 本発明の装置の立面図である。 本発明の装置上で休止する手を示す。 本発明のマウスを示す。 ハウジング及び作動装置の模式図である。 本発明の方法を示す。

Claims (42)

1. 把持の必要がないことにより生体力学的に低負荷であるマウス装置（１０）であって、
   作業面（２９）上に置かれるように構成されたベース部（４０）、
   内側面（４２）と外側面（３９）とを有し、前記外側面（３９）が親指棚（４６）を有する第１ハウジング（３６）、及び
   底面（４１）、第２内側面（６６）及び第２外側面（６４）を有し、前記底面（４１）が前記ベース部（４０）と調節可能に接続する第２ハウジング（７０）
   を備える装置。
2. 水平固定表面上を移動させるための人間工学的コンピュータマウス（１０）であって、
   前記水平表面上に安定的かつ移動可能に該マウスを配置するためのほぼ水平な底面４１；
   前記底面（４１）に取り付けられ、内側面（４２）と外側面（３９）とを有する第１ハウジング（３６）であって、前記内側面（４２）が複数の湾曲領域を有し、前記外側面（３９）が親指支持面を有する、第１ハウジング（３６）；及び
   前記底面（４１）に可動に取り付けられ、第２内側面（６６）と第２外側面（６４）とを有する第２ハウジング（７０）であって、前記第２内側面（６６）が複数の湾曲領域を有する第２ハウジング（７０）
   を備え、前記内側面（４２）と前記第２内側面（６６）とが丘状領域及び谷状領域（７３）を形成することによって、ユーザは手を丘状領域上に休止させることができ、且つ手が自然でリラックスした位置にありながら前記マウス（１０）を容易に操作できる）、人間工学的コンピュータマウス。
3. 人間工学的マウス装置であって、
   底面と上面（２０２）とを有し、前記底面が平坦な作業面（２０４）との接触に適しているベース部；
   前記ベース部（２００）の前記上面（２０２）と固定接続された第１ハウジング（２０６）であって、
   全長にわたって複数の連続した湾曲領域を含み、前記ベース部（２００）の前記上面（２０２）と固定接続された内側面（２０８）、及び
   親指棚領域（２１２）、親指棚領域（２１２）と固定接続する親指高さ調節部（２１４）及び凹状親指台（２１６）を含む複数の連続した湾曲領域を有する、内側面（２０８）と反対側の外側面（２１０）
   を有する第１ハウジング（２０６）；
   前記ユーザの手の外側部と接触する前記ベース部（２００）の前記上面（２０２）と調節可能に接続する第２ハウジング（２１８）であって、複数の第２湾曲領域を有する第２内側面（２２０）と前記第２内側面（２２０）と反対側の第２外側面（２２４）とを含み、前記第１ハウジング（２０６）の前記内側面（２０８）の前記複数の連続した湾曲領域と前記第２ハウジング（２１８）の前記内側面（２２０）の前記複数の連続した湾曲領域とが丘状部（２２８）と谷状部（２２６）を形成する事により、ユーザは手首、小指球及び小指の外側部の少なくとも一部を前記谷状部に休止させることができ、且つ指が丘状部（２２８）と容易に接触できる事により手が自然でリラックスした位置にありながら前記マウスを容易に操作できる、第２ハウジング２１８；及び
   ユーザの手の存在と大きさを感知して、前記第１ハウジング（２０６）と第２ハウジング（２０８）の位置を調節し、ユーザの手があるときだけマウスの操作を可能にするセンサ（２３０）
   を備える人間工学的マウス装置。
4. 自動調節可能で生体力学的に低負荷の、グリップを持たないマウスを提供する方法であって、
   上部（２０２）と底部を有し、前記上部（２０２）がその中に第１調節アセンブリを含む第１空洞とその中に第２調節アセンブリを含む第２空洞とを有し、前記底部が平坦な表面上で移動させるために実質的に平らであるベース部（２００）を提供するステップ；
   内側面（２０８）と外側面（２１０）とを有する第１ハウジング（２０６)であって、前記内側面（２０８）及び前記外側面（２１０）がユーザの手の一部を受容するのに適した複数の湾曲領域を有し、前記第１ハウジング（２０６）が前記第１調節アセンブリの一部を含み、前記第１調節アセンブリが前記ユーザの手の大きさと位置を感知して、それにより前記第１ハウジング（２０６）を調節するような第１ハウジング（２０６）を提供するステップ；及び
   第２内側面（２２０）と第２外側面（２２４）を有する第２ハウジング（２１８）であって、前記第２内側面（２２０）及び前記第２外側面（２２４）が前記ユーザの手の一部を受容するための複数の湾曲領域を有し、前記第２ハウジングが前記第２調節アセンブリの一部を含み、前記第２調節アセンブリがユーザの手の大きさと位置を感知して、それにより前記第２ハウジング（２１８）を調節するような第２ハウジング（２１８）を提供するステップ
   を含む方法。
5. 更に前記親指棚（４６）から突起している親指台（５６）を含む、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記親指台（５６）が凹状親指棚（４６）を含む、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記親指台（５６）が、ユーザにより手動で垂直方向に調節可能である、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記親指台（５６）が、マウス装置（１０）内の電気機械的アクチュエータにより自動調節可能である、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記第２ハウジング（７０）が、実質的に水平方向に調節可能である、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の装置。
10. 前記第２ハウジング（７０）が、ユーザにより手動で第１ハウジング（３６）に対して実質的に水平方向に調節可能である、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の装置。
11. 前記第１ハウジング（３６）と前記第２ハウジング（７０）との相対的位置がコンピュータプログラムの制御下で作動するアクチュエータによって動力学的に調節可能である、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 更に連結装置（６３）を含む、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の装置。
13. 前記連結装置（６３）が、連結用アーチ、ヒンジ、調節可能なねじ、ねじ、摩擦によって動く位置決め装置、ピン、及びヒンジとピンの組み合わせからなる群より選ばれる、請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の装置。
14. 前記第２ハウジング（７０）が、マウス装置（１０）内の電気機械的装置により実質的に垂直方向に自動調節可能である、請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の装置。
15. 前記第１ハウジング（３６）、前記ベース部（４０）及び前記第２ハウジング（７０）の少なくとも１つと固定的に接触する、手に対する衝撃を和らげる支持材料（６８）を更に含む、請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の装置。
16. 前記手に対する衝撃を和らげる支持材料（６８）が、発泡体及びゲルからなる群より選ばれる、請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の装置。
17. 前記内側面４２がその全長にわたって複数の連続する湾曲領域を含み、前記第２内側面（６６）が複数の第２湾曲領域を含むことにより、丘状部と谷状部（７３）が形成されている、請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の装置。
18. トリガに応答してマウス操作を機能させるか又は機能解除する、少なくとも１つのセンサ（６７）を更に含む、請求項１ないし１７のいずれか１項に記載の装置。
19. ユーザの手の存在を感知でき、ユーザの手が存在する時マウス操作を可能にするセンサ（６７）を更に含む、請求項１ないし１８のいずれか１項に記載の装置。
20. 前記センサ（６７）を使用することにより、手の動きに応じて画面のカーソルをスクロールすることができる、請求項１ないし１９のいずれか１項に記載の装置。
21. 前記親指支持面が凹状親指棚（４６）を含む、請求項１ないし２０のいずれか１項に記載の装置。
22. 前記第１ハウジング（３６）と前記第２ハウジング（７０）との相対的位置が、コンピュータプログラムの制御下で作動するアクチュエータによって動力学的に調節可能である、請求項１ないし２１のいずれか１項に記載の装置。
23. 前記親指台（２１６）が、ユーザにより手動で垂直方向に調節可能である、請求項１ないし２２のいずれか１項に記載の装置。
24. 前記親指台（２１６）がマウス装置内の電気機械的装置による自動で垂直方向に調節可能である、請求項１ないし２３のいずれか１項に記載の装置。
25. 前記第２ハウジング（２１８）が、実質的に水平方向に調節可能である、請求項１ないし２４のいずれか１項に記載の装置。
26. 前記第２ハウジング（２１８）が、ユーザにより手動で前記第１ハウジング（２０６）に対して実質的に水平方向に調節可能である、請求項１ないし２５のいずれか１項に記載の装置。
27. 前記第１ハウジング（２０６）と前記第２ハウジング（２１８）との相対的位置が、コンピュータプログラムの制御下で作動するアクチュエータによって動力学的に調節可能である、請求項１ないし２６のいずれか１項に記載の装置。
28. 連結用アーチ、ヒンジ、調節可能なねじ、ねじ、摩擦によって動く位置決め装置、ピン、及びヒンジとピンの組み合わせからなる群より選ばれる連結装置を更に含む、請求項１ないし２７のいずれか１項に記載の装置。
29. 前記第２ハウジング（２１８）が、実質的に垂直方向に、マウス装置内の電気機械的装置により自動調節可能である、請求項１ないし２８のいずれか１項に記載の装置。
30. 前記親指高さ調節器（２１４）が、前記親指棚領域（２１２）中に位置して前記親指台（２１６）と実質的に垂直方向に調節可能に接続する調節ねじである、請求項１ないし２９のいずれか１項に記載の装置。
31. 前記第１ハウジング（２０６）、前記ベース部（２００）及び前記第２ハウジング（２１８）のうちの少なくとも１つと固定的に接触する支持材料を更に備える、請求項１ないし３０のいずれか１項に記載の装置。
32. 前記第２ハウジング（２１８）と電気的に接続するプログラムにより作動するシステムを更に備える、請求項１ないし３１のいずれか１項に記載の装置。
33. マウスの現ユーザを連続的に識別し、それにより前記第２ハウジングを調節するバイオメトリクスセンサ（６７）を更に備える、請求項１ないし３２のいずれか１項に記載の装置。
34. ユーザの手とマウスの表面との接触を連続的に検知し、ユーザの手があるときだけマウスを操作可能にする、前記マウス中に組み込まれる少なくとも１つのセンサ（２３０）を更に備える、請求項１ないし３３のいずれか１項に記載の装置。
35. 前記マウス内に含まれ、コンピュータ制御のプログラムと接続するセンサ（２３０）を提供するステップであって、前記センサ（２３０）がユーザの手の存在を検知し、前記ユーザの手が前記マウスと接触している時だけ前記マウスの操作を可能にするステップを更に含む、請求項１ないし３４のいずれか１項に記載の方法。
36. 前記第１ハウジング（２０６）と前記第２ハウジング（２１８）とが丘状部（２２８）と谷状部（２２６）とを形成し、前記谷状部（２２６）が、小指球、手首及び小指外側部のうちの１つの少なくとも一部を受容するのに適している、請求項１ないし３５のいずれか１項に記載の方法。
37. 前記第１ハウジング（２０６）の前記外側部（２１０）から伸びる、垂直方向に調節可能な親指台（２１６）を提供するステップを更に含む、請求項１ないし３６のいずれか１項に記載の方法。
38. 自動的に前記ユーザの親指の位置を感知して前記親指台（２１６）を調節するステップを更に含む、請求項１ないし３７のいずれか１項に記載の方法。
39. 自動的に前記ユーザの手の位置を感知して、それにより前記第１ハウジング（２０６）を調節するステップを更に含む、請求項１ないし３８のいずれか１項に記載の方法。
40. 自動的に前記ユーザの手の位置を感知して、それにより前記第２ハウジング（２１８）を調節するステップを更に含む、請求項１ないし３９のいずれか１項に記載の方法。
41. マウス操作を機能させるか又は機能解除するのに用いられるセンサ（２３０）を提供するステップを更に含む、請求項１ないし４０のいずれか１項に記載の方法。
42. マウスの現ユーザを連続的に識別して、それにより前記第１ハウジング（２０６）及び前記第２ハウジング（２１８）を調節するバイオメトリクスセンサ（６７）を提供するステップを更に含む、請求項１ないし４１のいずれか１項に記載の方法。

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