JP2016080675A - データグローブ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、着用による違和感が小さく、手の動きを比較的正確に検出できるデータグローブを提供することを課題とする。
【解決手段】本発明のデータグローブは、手袋本体と、この手袋本体の第２指から第５指の少なくとも１指の背側の近位指節間関節及び中手指節間関節に相当する部分にそれぞれ配設され、手袋本体の近位遠位方向の伸縮を検出する複数の歪センサとを備える。手袋本体の背側の近位指節間関節の間に相当する部分にそれぞれ近位遠位方向に延設され、手袋本体の伸長を抑制する複数の防伸部を有するとよい。防伸部の近位端が歪センサよりも近位側に位置し、防伸部間を接続するよう配設され、手袋本体の伸長を抑制する接続部を有するとよい。防伸部が、歪センサの配線に重畳して配設されているとよい。手袋本体の第２指又は第５指の腹側の基節骨に沿う部分に手袋本体の近位遠位方向の伸縮を検出する歪センサをさらに備えるとよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、データグローブに関する。

人の手の指の動きを検出するために手袋に複数のセンサを配設したデータグローブが市販されている。市販のデータグローブは、通常、手の各関節に相当する部位に曲げセンサが配設され、関節の角度をリアルタイムに検出する。

このようなデータグローブは、ゲーム等に利用される仮想現実（バーチャルリアリティ）技術において手の動きを再現するだけでなく、例えばゴルフスイング等のスポーツ時やピアノ等の楽器演奏時における手の動きを科学的に解析するためにも利用することが検討されている。

特に、プロスポーツ選手やプロミュージシャンの手の動きを解析する場合、わずかな動きの違いが大きな意味を有することがある。しかしながら、従来のデータグローブでは、多数のセンサが配設されているデータグローブの着用による違和感によって通常通りの動きが再現できず、有効なデータが得られないことがある。

また、手袋にその生地の伸縮を検出するセンサを配設することによって、指の曲げ伸ばしを検出するデータグローブも提案されている（例えば特開２０００−３２９５１１号公報参照）。しかしながら、このようなデータグローブでは、センサの位置がずれ易く、手の動きを正確に検出することが難しい。

特開２０００−３２９５１１号公報

前記不都合に鑑みて、本発明は、着用による違和感が小さく、手の動きを比較的正確に検出できるデータグローブを提供することを課題とする。

前記課題を解決するためになされた発明は、手袋本体と、この手袋本体の第２指から第５指の少なくとも１指の背側の近位指節間関節及び中手指節間関節に相当する部分にそれぞれ配設され、手袋本体の近位遠位方向の伸縮を検出する複数の歪センサとを備えるデータグローブである。

当該データグローブは、第２指から第５指の少なくとも１指の近位指節間関節（ＰＩＰ関節：指の第２関節）及び中手指節間関節（ＭＰ関節：指の第３関節、つまり付け根の関節）の背側において手袋本体の伸びを測定することにより、その指の動きを正確に検出することができる。特に、中手指節間関節は、掌から第２乃至第５指が分岐する部分であるため、この部分では手袋が手に対して密着し易い。これにより、歪センサが位置ずれし難いので中手指節間関節の動きを比較的正確に検出できる。また、手袋本体の伸びを検出する歪センサは、薄型で手に密着できると共に反力が小さいので、着用者に違和感を与え難い。このため、当該データグローブを着用してもスポーツや楽器演奏等における繊細な動作を通常通りに行うことができるため、手の自然な動きをデータ化することができる。

前記手袋本体の背側の中手指節間関節の間に相当する部分にそれぞれ近位遠位方向に延設され、前記手袋本体の伸長を抑制する複数の防伸部を有するとよい。このように、手袋本体の中手指節間関節の間に手袋本体の伸長を抑制する防伸部を配設することによって、中手指節間関節を曲げたときに中手指節間関節の間に形成される谷状の部分、つまり皮膚の伸びが相対的に小さくなる部分に防伸部が位置決めされる。これによって、歪センサをより確実に中手指節間関節の上に配置することができるので、中手指節間関節の曲げ伸ばしをより正確に検出できる。なお、手袋本体の「背側」とは、手の甲を覆う側をいい、その反対側の掌の側は、「腹側」という。

前記防伸部の近位端が歪センサよりも近位側に位置し、前記防伸部間を接続するよう配設され、前記手袋本体の伸長を抑制する接続部を有するとよい。このように、防伸部の近位端が手袋本体の伸長を抑制する接続部よって互いに接続されることにより、中手指節間関節上に配置される歪センサへの手首の曲げ伸ばしによる影響を低減することができる。

前記防伸部が、前記歪センサの配線に重畳して配設されているとよい。このように、防伸部を歪センサの配線に重畳して配設することにより、配線が容易で断線を防止できると共に、配線が歪センサの伸縮を阻害し難くなる。

前記手袋本体の第２指又は第５指の腹側の基節骨に沿う部分に手袋本体の近位遠位方向の伸縮を検出する歪センサをさらに備えるとよい。このように、第２指又は第５指の腹側の基節骨に沿う部分に歪センサを備えることによって、指を背側に反らせる動きを検出することができる。これにより、手の動きをさらに詳細に検出できる。

以上のように、本発明のデータグローブは、着用による違和感が少なく、手の動きを比較的正確に検出できる。

本発明の一実施形態のデータグローブを示す模式的平面図である。 図１のデータグローブの着用状態を示す模式的斜視図である。 図１のデータグローブの着用状態を示す模式的部分断面図である。 図１とは異なる実施形態のデータグローブを示す模式的平面図である。 図４のデータグローブの模式的裏面図である。

以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。

［第一実施形態］
図１乃至図３のデータグローブは、手袋本体１と、この手袋本体１に配設される４つの第１歪センサ２及び４つの第２歪センサ３並びにフレキシブルプリント回路板４と、歪センサ２，３とフレキシブルプリント回路板４とを接続する複数の配線５とを備える。

詳しく説明すると、第１歪センサ２は、手袋本体１の第２指から第５指の背側の近位指節間関節（ＰＩＰ関節：指の第２関節）に相当する部位の外面側にそれぞれ配設され、手袋本体１の近位遠位方向の伸縮を検出する。第２歪センサ３は、手袋本体１の第２指から第５指の背側の中手指節間関節（ＭＰ関節：指の第３関節、つまり付け根の関節）に相当する部位の外面側にそれぞれ配設され、手袋本体１の近位遠位方向の伸縮を検出する。フレキシブルプリント回路板４は、手袋本体１の甲に相当する部分の外面側に配設される。配線５は、手袋本体１の背側の外面側に配設され、歪センサ２，３とフレキシブルプリント回路板４とを接続する。

さらに、当該データグローブは、歪センサ２，３と配線５との接続を強化する剥離防止材６と、手袋本体１の背側の近位指節間関節の間に相当する部分の内面側にそれぞれ近位遠位方向に延設される複数の防伸部７と、これら防伸部７の間を接続するよう手袋本体１の背側の内面側に配設される接続部８とを備える。

ここで、手袋本体１の「内面」とは、手袋本体１を着用したとき着用者の手に接する側の面をいい、着用時に外部に露出する側の面は「外面」という。

＜手袋本体＞
手袋本体１は、着用者の手に着用可能な袋状に形成され、より詳しくは着用者の５本の指を個別に収容する５つの指収容部を有する。この手袋本体１は、例えば掌及び５本の指の腹側部分を覆う腹側生地と、手の甲及び５本の指の背側部分を覆う背側生地とを縫い合わせて形成される。

手袋本体１の材質としては、ニット、織物、不織布、ゴム、皮革等が挙げられるが、伸縮性を有するものが好ましく、中でもニットが特に好適に用いられる。

手袋本体１の５本の指収容部は、それぞれ着用者の指先、具体的には遠位指節間関節よりも遠位側部分を露出させるよう開口していることによって、指の曲げ伸ばしにより背側の生地の張力により指の曲げ伸ばしを阻害したり、着用者に違和感を与えることを防止している。また、指先を露出することで、指先を使った作業がし易くなり、楽器演奏等も違和感なく行うことができる。

また、図１のデータグローブの手袋本体１は、中手指節間関節に相当する部分の第２歪センサ３よりも近位側の部分が、第２歪センサ３の延長線上において左右方向（近位遠位方向と垂直方向）に延在するたるみ１ａを有する。具体的には、手袋本体１は、背側生地が腹側生地と接合される際に、手の甲の手首寄りの部分をひだ寄せするようギャザー又はタックを形成するよう縫い縮められている。

このたるみ１ａは、手首の曲げ伸ばしにより手袋本体１の背側の生地に作用する近位遠位方向の張力を緩和し、手首の曲げ伸ばしが第２歪センサ３の検出値に誤差を招来することを防止する。

手袋本体１を形成する生地の幅１ｃｍあたりの１０％伸び荷重の下限としては、０．０１Ｎ／ｃｍが好ましく、０．０２Ｎ／ｃｍがより好ましく、０．０３Ｎ／ｃｍがさらに好ましい。一方、手袋本体１を形成する生地の幅１ｃｍあたりの１０％伸び荷重の上限としては、０．５Ｎ／ｃｍが好ましく、０．２５Ｎ／ｃｍがより好ましく、０．１Ｎ／ｃｍがさらに好ましい。手袋本体１を形成する生地の幅１ｃｍあたりの１０％伸び荷重が前記下限に満たない場合、当該データグローブの着用者の手に対する密着性が不足し、歪センサ２，３の位置がずれることにより検出精度が不十分となるおそれがある。逆に、手袋本体１を形成する生地の幅１ｃｍあたりの１０％伸び荷重が前記上限を超える場合、歪センサ２，３が指の曲げ伸ばしに対する抵抗力を生じることにより当該データグローブの着用者に違和感を与えるおそれがある。

ここで、「１０％伸び荷重」とは、測定対象物を１．１倍の長さに延伸するために必要とされる荷重（張力）を意味する。

＜歪センサ＞
歪センサ２，３は、手袋本体１の伸縮を電気的に検出する。この歪センサ２，３は着用者に違和感を与え難いよう、手袋本体１を構成する背側生地の表面側に積層されることが好ましい。

第１歪センサ２は、第２指から第５指の近位指節間関節（ＰＩＰ関節）に相当する部位に配設、つまり遠位端が中節骨の背側に配置され、近位端が基節骨の背側に配置されるよう手袋本体１に貼着されている。この第１歪センサ２は、対応する指の近位指節間関節を曲げると伸長し、対応する指の近位指節間関節を伸ばすと収縮する。

また、第２歪センサ３は、第２指から第５指の中手指節間関節（ＭＰ関節）に相当する部位に配設、つまり遠位端が基節骨の背側に配置され、近位端が中手骨の背側に配置されるよう手袋本体１に貼着されている。この第２歪センサ３は、対応する指の中手指節間関節を曲げると伸長し、対応する指の中手指節間関節を伸ばすと収縮する。

これら歪センサ２，３としては、伸縮により抵抗値が変化する歪抵抗素子を用いることができ、特に、カーボンナノチューブ（以下、ＣＮＴということがある）を用いたＣＮＴ歪センサが好適に用いられる。

前記ＣＮＴ歪センサは、例えば手袋本体１に貼着される伸縮可能なシート状の基材と、この基材の表面側に積層されるＣＮＴ膜と、前記ＣＮＴ膜を保護する保護膜とを備える構成とすることができる。

前記ＣＮＴ歪センサの基材の平均厚さとしては、例えば１０μｍ以上５ｍｍ以下とすることができる。

この基材の材質としては、柔軟性を有する限り特に限定されず、例えば合成樹脂、ゴム、不織布、変形可能な形状又は材質の金属や金属化合物等を挙げることができる。

前記合成樹脂としては、例えばフェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、尿素樹脂（ユリア樹脂、ＵＦ）、不飽和ポリエステル（ＵＰ）、アルキド樹脂、ポリウレタン（ＰＵＲ）、熱硬化性ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレン（ＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ）、アクリロニトリルスチレン樹脂（ＡＳ）、ポリメチルメタアクリル（ＰＭＭＡ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）等を挙げることができる。

前記ゴムとしては、例えば天然ゴム（ＮＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ウレタンゴム（Ｕ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、シリコーンゴム（Ｑ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、塩素化ポリエチレン（ＣＭ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、エピクロルヒドリンゴム（ＣＯ，ＥＣＯ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等を挙げることができる。これらのゴムの中でも強度等の点から天然ゴムが好ましい。

また、前記ＣＮＴ歪センサのＣＮＴ膜は、正面視矩形形状を有している。このＣＮＴ膜の長手方向の両端部分には電極が形成され、この電極に配線５が導電性接着剤によって接合される。

このＣＮＴ膜は、多数のＣＮＴ繊維を含有する樹脂組成物で形成される。具体的には、ＣＮＴ膜は、一方向に配向する複数のＣＮＴ繊維からなる複数のＣＮＴ繊維束と、この複数のＣＮＴ繊維束の周面を被覆する樹脂層とを有する。このようなＣＮＴ膜に近位遠位方向に延伸する歪みが加わった場合に、ＣＮＴ繊維同士の接触具合に変化が起こり、歪センサとして抵抗変化を得ることができる。なお、より効率良く歪みを検出するには、ＣＮＴ膜中のＣＮＴ繊維が伸縮方向に配向されていることが好ましい。

ＣＮＴ膜の無荷重状態での平均厚さの下限としては、１μｍが好ましく、１０μｍがより好ましい。一方、ＣＮＴ膜の平均厚さの上限としては、１ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがさらに好ましい。ＣＮＴ膜の平均厚さが前記下限に満たない場合、このような薄膜の形成が困難になるおそれや、伸長時に抵抗が上昇し過ぎるおそれがある。逆に、ＣＮＴ膜の平均厚さが前記上限を超える場合、伸縮性が不十分となるおそれや、伸縮に対する抵抗変化、つまり検出感度が不十分となるおそれや、着用者に違和感を与えるおそれがある。

なお、ＣＮＴ膜は、ＣＮＴ繊維を平面状に略平行に配置した単層構造からなってもよいし、多層構造からなってもよい。但し、ある程度の導電性を確保するためには、多層構造とすることが好ましい。

ＣＮＴ繊維としては、単層のシングルウォールナノチューブ（ＳＷＮＴ）や、多層のマルチウォールナノチューブ（ＭＷＮＴ）のいずれも用いることができるが、導電性及び熱容量等の点から、ＭＷＮＴが好ましく、直径１．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下のＭＷＮＴがさらに好ましい。

また、前記ＣＮＴ歪センサの樹脂層は、樹脂を主成分とし、複数のＣＮＴ繊維束の周面を被覆する層である。樹脂層の主成分としては、前記基材の材料として例示した合成樹脂やゴム等を挙げることができ、これらの中でもゴムが好ましい。ゴムを用いることで、大きな歪みに対してもＣＮＴ繊維の十分な保護機能を発揮することができる。

このようなＣＮＴ歪センサによって形成される歪センサ２，３の無荷重状態での左右方向の平均幅の下限としては、０．５ｍｍが好ましく、１ｍｍがより好ましい。一方、歪センサ２，３の平均幅の上限としては、１０ｍｍが好ましく、５ｍｍがより好ましい。歪センサ２，３の平均幅が前記下限に満たない場合、検出感度が不十分となるおそれや、指の曲げ伸ばしにより歪センサ２，３が断裂するおそれがある。逆に、歪センサ２，３の平均幅が前記上限を超える場合、着用者に違和感を与えるおそれがある。

また、歪センサ２，３の無荷重状態での近位遠位方向の平均長さの下限としては、１０ｍｍが好ましく、１５ｍｍがより好ましい。一方、歪センサ２，３の平均長さの上限としては、３０ｍｍが好ましく、２５ｍｍがより好ましい。歪センサ２，３の平均長さが前記下限に満たない場合、関節の背側に正確に配置することができず、関節の曲げ伸ばしによる歪センサ２，３の伸縮が不十分となり、指の動きを正確に検出できないおそれがある。逆に、歪センサ２，３の平均長さが前記上限を超える場合、第１歪センサ２と第２歪センサ３とが干渉して、近位遠位方向に並べて配設できないおそれがある。なお、第１歪センサ２の平均長さ及び第２歪センサ３の平均長さが指毎に異なってもよく、同一指上の第１歪センサ２の平均長さと第２歪センサ３の平均長さとが異なってもよい。

また、歪センサ２，３の１０％伸び荷重の下限としては、０．０１Ｎが好ましく、０．０３Ｎがより好ましく、０．０５Ｎがさらに好ましい。一方、歪センサ２，３の１０％伸び荷重の上限としては、０．５Ｎが好ましく、０．３Ｎがより好ましく、０．２Ｎがさらに好ましい。歪センサ２，３の１０％伸び荷重が前記下限に満たない場合、対応する指の曲げ伸ばし以外の要因で伸縮することにより検出精度が不十分となるおそれがある。逆に、歪センサ２，３の１０％伸び荷重が前記上限を超える場合、伸長時の反力が大きくなり、着用者に違和感を与えるおそれがある。

それぞれの歪センサ２，３の無荷重状態での抵抗値の下限としては、例えば１０Ωが好ましく、１００Ωがより好ましい。一方、歪センサ２，３の無荷重状態での抵抗値の上限としては、１００ｋΩが好ましく、１０ｋΩがより好ましい。歪センサ２，３の無荷重状態での抵抗値が前記下限に満たない場合、伸びを検出するための電流が大きくなり消費電力が大きくなるおそれがある。逆に、歪センサ２，３の無荷重状態での抵抗値が前記上限を超える場合、検出回路の電圧が高くなり、小型化及び省電力化が困難となるおそれがある。

それぞれの歪センサ２，３の伸長による抵抗値の変化率は、十分な検出精度が得られるよう適宜選択されるものであるが、歪センサ２，３の無荷重状態での抵抗値に対する１０％延伸した状態での抵抗値の比としては、例えば２倍以上２０倍以下とされる。

手袋本体１への歪センサ２，３の貼着は、手袋本体１及び歪センサ２，３の伸縮を阻害しない接着剤が用いられる。このような接着剤としては、例えば湿気硬化型ポリウレタン接着剤等が挙げられる。

＜フレキシブルプリント回路板＞
フレキシブルプリント回路板４は、可撓性を有する印刷回路基板であり、配線５を不図示のコンピュータ等に接続するためのコネクタ４ａが近位端側に実装されている。このフレキシブルプリント回路板４は、コネクタ４ａが着用者の手の甲に圧接されて違和感を与え難いよう、遠位端のみが手袋本体１に固定されている。

＜配線＞
配線５は、手袋本体１の表面に配設され、歪センサ２，３と、フレキシブルプリント回路板４とを電気的に接続する。具体的には、配線５は、第１歪センサ２の遠位端とフレキシブルプリント回路板４とをそれぞれ接続し、中央部が後述する防伸部７に重畳して配設されている４本の遠位接続部５ａと、第２歪センサ３の近位端とフレキシブルプリント回路板４とをそれぞれ接続する４本の近位接続部５ｂと、各指の第１歪センサ２の近位端と第２歪センサ３の遠位端とをそれぞれ接続する４本の中間接続部５ｃと、前記４本の中間接続部５ｃから延設され、手袋本体１の腹側において互いに接続される相互接続部５ｄと、相互接続部５ｄの第５指近傍から後述する防伸部７に重畳してフレキシブルプリント回路板４に達するよう延設されるグランド接続部５ｅとを有する。

これらの配線５は、導電性を有する導電糸（糸状体）により形成することができる。配線５を構成する導電糸としては、鉄等の金属製の導電糸を用いることができ、この金属製の導電糸としてはステンレス糸が好適に用いられる。ステンレス糸によれば、電気抵抗が小さく、また当該データグローブを洗濯した場合にあっても電気抵抗の変化が比較的少ない利点を有する。なお、この配線５を構成する糸としては、絶縁性の糸に導電性材料を塗工した糸や、導電性材料を混紡して形成した糸を用いることも可能である。

この配線５を構成する糸は、１０ｃｍあたりの電気抵抗が１００Ω未満であることが好ましく、５０Ω未満であることがさらに好ましい。これにより、配線５の電気抵抗を小さくすることができ、歪センサ２，３からの検知信号を的確にフレキシブルプリント回路板４に伝達することができる。なお、「１０ｃｍあたりの抵抗値」とは、５Ｖの電圧をかけたときの糸１０ｃｍ間の抵抗値であり、汎用のテスターを用いて測定することができる。

配線５は、伸縮性を有し、手袋本体１の変形に追従して変形するよう設けられている。具体的には、配線５は、導電性を有する糸を伸縮縫いすることによって形成されている。なお、「伸縮縫い」とは、ＪＩＳ−Ｂ−９００３（１９９９）で規定されるように、「伸縮性のある布地を縫ったとき、布地の伸び縮みによって、縫い目が切れたり、緩んだりしないように縫うこと」を意味する。具体的には、本実施形態の配線５は、カバーステッチ（片面飾り縫い）等によって形成可能である。

この配線５の１０％伸び荷重の上限としては、０．１Ｎが好ましく、０．０５Ｎがより好ましい。一方、この配線５の１０％伸び荷重の下限としては、特に限定されない。配線５の１０％伸び荷重が前記上限を超える場合、手袋本体１の伸縮を阻害して、着用者に違和感を与えるおそれや、手袋本体１の伸縮を不均一にすることにより歪センサ２，３の位置ずれを招き検出精度が不十分となるおそれがある。

また、本発明の配線５は、手袋本体１に直接導電糸を縫い付けて形成してもよいが、予め伸縮性を有する別の布帛に導電糸を縫い付けたものを、接着剤で手袋本体１に接着することで配設してもよい。配線５を形成した布帛を接着する接着剤としては、例えばホットメルト接着剤等を用いることができる。

＜剥離防止材＞
剥離防止材６は、歪センサ２，３の端部に形成した電極及びこの電極に接続された配線５を覆うよう配設され、配線５が歪センサ２，３の電極から剥離することを防止する。このような剥離防止材６としては、例えばニット材や織物等が用いられ、接着剤で電極と配線の固定部を覆うように手袋本体１に接着される。

＜防伸部＞
この防伸部７は、手袋本体１の第２指から第５指の背側の近位指節間関節の間に相当する部分、第２指の近位指節間関節の第１指側の側面に相当する部分、及び第５指の近位指節間関節の第４指と反対側の側面に相当する部分に、それぞれ近位遠位方向に延在するよう配設されている。換言すると、第２歪センサ３は、それぞれ防伸部７の間に配設されている。

また、防伸部７は、手袋本体１に積層されることにより、手袋本体の伸長を部分的に抑制する。このため、防伸部７は、図３に示すように、当該データグローブの着用者が中手指節間関節を曲げたときに皮膚の伸縮量が小さくなる中手指節間関節の間の谷の部分、すなわち掌における指と指との間に該当する部分にそれぞれ位置決めされる。これにより、防伸部７の間に配置される第２歪センサ３を中手指節間関節の上に比較的正確に配置することができる。この防伸部７の１０％伸び荷重としては、歪センサ２，３よりも大きいことが好ましい。

各防伸部７は、近位端が隣接する第２歪センサ３よりも近位側に位置し、かつ遠位端が隣接する第２歪センサ３よりも遠位側に位置する。これにより、手袋本体１の生地に左右方向に作用する力が、第２歪センサ３に近位遠位方向の張力として作用することを防止できる。

また、当該データグローブにおいて、防伸部７は手袋本体１の内面に積層されている。これにより、防伸部７は着用者の手の甲に対して手袋本体１が近位遠位方向に位置ずれすることを防止する滑り止めとしても機能する。

さらに、防伸部７は配線５の重畳して配設されている部分に過剰な力が作用して断裂することを防止する作用も有する。

防伸部７を形成する材料としては、配線５と同様の材料であってもよいし、合成ゴム、天然ゴム等であってもよい。防伸部７は、これらの材料を手袋本体１に塗布することによって形成してもよく、帯状に形成したものを接着剤で接着してもよい。

この防伸部７の左右方向の平均幅の下限としては０．５ｍｍが好ましく、１ｍｍがより好ましい。一方、前記防伸部７の平均幅の上限としては、１０ｍｍが好ましく、５ｍｍがより好ましい。前記防伸部７の平均幅が前記下限に満たない場合、防伸部７の強度が不十分となり、第２歪センサ３の左右方向の位置ずれを十分抑制できないおそれがある。逆に、前記防伸部７の平均幅が前記上限を超える場合、手袋本体１の伸縮を過度に阻害して着用者に違和感を与えるおそれや、第２歪センサ３の伸縮を阻害することにより検出感度が不十分となるおそれがある。

防伸部７の平均厚さの下限としては、０．０５ｍｍが好ましく、０．１ｍｍがより好ましい。一方、防伸部７の平均厚さの上限としては、２ｍｍが好ましく、１ｍｍがより好ましい。防伸部７の平均厚さが前記下限に満たない場合、手袋本体１の伸縮を十分に抑制できないおそれがある。逆に、防伸部７の平均厚さが前記上限を超える場合、着用者に違和感を与えるおそれがある。

防伸部７の１０％伸び荷重の下限としては、０．２Ｎが好ましく、０．５Ｎがより好ましい。一方、防伸部７の１０％伸び荷重の上限としては、５Ｎが好ましく、２Ｎがより好ましい。防伸部７の１０％伸び荷重が前記下限に満たない場合、手袋本体１の伸縮を十分に抑制できないおそれがある。逆に、防伸部７の１０％伸び荷重が前記上限を超える場合、着用者に違和感を与えるおそれがある。

＜接続部＞
接続部８は、手袋本体１の内面に、前記防伸部７間を、好ましくは防伸部７の近位端近傍部分の間を接続するよう左右方向に延伸して配設されている。この接続部８は、手袋本体１の近位遠位方向の伸縮を部分的に抑制すると共に、着用者の手の甲に対する滑り止めとして機能する。接続部８の１０％伸び荷重としては、歪センサ２，３よりも大きいことが好ましい。

この接続部８は、防伸部７と同様の材料及び同様の方法で形成することができる。

この接続部８を配設することによって、いずれかの１本の指が動いた際に隣の指の第１歪センサ２又は第２歪センサ３が、手袋本体１の生地の動きにつられて位置がずれてしまうことを防止し、指の動きの検出精度を向上することができる。また、接続部８は、防伸部７の間隔を一定に保ち、防伸部７間の手袋本体１の生地に左右方向の張力が作用して第２歪センサ３の伸縮に影響することを抑制する。すなわち、接続部８は防振部７を接続して束ねることによって、各指の動きによる歪センサ２，３の位置ずれや、意図しない指の歪センサ２，３の伸縮による検出誤差の発生を抑制する。

この接続部８の左右方向の平均幅の下限としては０．５ｍｍが好ましく、１ｍｍがより好ましい。一方、前記接続部８の平均幅の上限としては、１０ｍｍが好ましく、５ｍｍがより好ましい。前記接続部８の平均幅が前記下限に満たない場合、接続部８の強度が不十分となり、検出精度を十分に向上できないおそれがある。逆に、前記接続部８の平均幅が前記上限を超える場合、手袋本体１の伸縮を過度に阻害して着用者に違和感を与えるおそれがある。

接続部８の平均厚さの下限としては、０．０５ｍｍが好ましく、０．１ｍｍがより好ましい。一方、接続部８の平均厚さの上限としては、２ｍｍが好ましく、１ｍｍがより好ましい。接続部８の平均厚さが前記下限に満たない場合、手袋本体１の伸縮を十分に抑制できないおそれがある。逆に、接続部８の平均厚さが前記上限を超える場合、着用者に違和感を与えるおそれがある。

接続部８の１０％伸び荷重の下限としては、０．２Ｎが好ましく、０．５Ｎがより好ましい。一方、接続部８の１０％伸び荷重の上限としては、５Ｎが好ましく、２Ｎがより好ましい。接続部８の１０％伸び荷重が前記下限に満たない場合、手袋本体１の伸縮を十分に抑制できないおそれがある。逆に、接続部８の１０％伸び荷重が前記上限を超える場合、着用者に違和感を与えるおそれがある。

＜利点＞
当該データグローブは、第２指から第５指の近位指節間関節及び中手指節間関節の背側に配置される歪センサ２，３により、各近位指節間関節及び中手指節間関節の曲げ伸ばしに伴って伸縮する手袋本体１の生地の伸縮を検出することで、各近位指節間関節及び中手指節間関節の動きを比較的正確に検出できる。

また、手袋本体１の伸びを検出する歪センサ２，３は、薄型で手に密着できると共に反力が小さいので、着用者に違和感を与え難い。このため、当該データグローブを着用してもスポーツや楽器演奏等における繊細な動作を通常通りに行うことができ、手の自然な動きをデータ化することができる。

［第二実施形態］
図４及び図５のデータグローブは、手袋本体１と、この手袋本体１に配設される４つの第１歪センサ２、４つの第２歪センサ３、２つの第３歪センサ１１、第４歪センサ１２及び第５歪センサ１３とフレキシブルプリント回路板４と、第１及び第２歪センサ２，３とフレキシブルプリント回路板４とを接続する複数の配線５と、第３歪センサ１１とフレキシブルプリント回路板４とを接続する複数の第２配線１４と、第４及び第５歪センサ１２，１３とフレキシブルプリント回路板４とを接続する複数の第３配線１５とを備える。

また、当該データグローブは、歪センサ２，３，１１，１２，１３とそれぞれの配線５，１４，１５との接続を強化する剥離防止材６と、手袋本体１の内面の近位指節間関節の間に相当する部分にそれぞれ近位遠位方向に延設される複数の防伸部７と、手袋本体１の背側に配設され、これら防伸部７の間を接続するよう配設される接続部８とをさらに備える。

図４のデータグローブにおける歪センサ２，３、配線５、剥離防止材６、防伸部７及び接続部８の構成は、図１のデータグローブにおける歪センサ２，３、配線５、剥離防止材６、防伸部７及び接続部８と同様であるため、重複する説明は省略する。

＜歪センサ＞
第３歪センサ１１は、第２指及び第５指の腹側に基節骨に沿う部分の外面側に配設され、手袋本体１の近位遠位方向の伸縮を検出する。具体的には、この第３歪センサ１１は、対応する指を背側に反らせると伸長し、対応する指を腹側に戻すと収縮する。また、この第３歪センサ１１は、中手指節間関節及び近位指節間関節の折り曲げ動作を阻害しないよう、中手指節間関節及び近位指節間関節に重ならないよう配設される。

第４の歪センサ１２は、第１指の中手指節間関節の背側に相当する領域の外面側に近位遠位方向に延在するよう配設される。つまり、第４歪センサ１２は、遠位端が基節骨の背側に配置され、近位端が中手骨の背側に配置されるよう手袋本体１に貼着される。具体的には、第４歪センサ１２は、手袋本体１の腹側生地の側縁近傍に、背側生地と腹側生地との縫い目と略平行に配設される。なお、第１指の背側とは、中手指節間関節及び指節間関節の曲げ伸ばし方向外側（伸ばす側）を意味し、当該データグローブ着用時には、第２指から第５指の背側とは異なる向きとなる。よって、この第４歪センサ１２は、第１指の中手指節間関節を曲げると伸長し、第１指の中手指節間関節を伸ばすと収縮する。これにより、第４の歪センサ１２は、手袋本体の近位遠位方向の伸縮を検出する。

第５歪センサ１３は、第１指の中手指節間関節の背側に相当する領域の外面側に左右方向に延在するよう配設される。より詳しくは、第５歪センサ１３は、一端が第１指の中手指節間関節と第２指の中手骨との間に相当する位置に配置され、他端が第１指の中手指節間関節の第２指と反対側に配置される。このため、第５歪センサ１３は、主に手袋本体１の背側生地上に延在し、前記他端が手袋本体１の背側生地と腹側生地との合わせ目近傍の腹側生地上に位置するよう配設される。この第５歪センサ１３は、第１指の中手骨が掌側に搖動すると伸長し、第１指の中手骨が甲側に搖動すると収縮する。

第４の歪センサ１２と第５歪センサ１３とは、互いに交差するよう配設されることが好ましい。また、第５の歪センサと第５歪センサ１３との交差角としては、略垂直が好ましい。なお、「略垂直」とは、両者の間の角度が６０°以上であることをいい、好ましくは８０°以上であることをいう。

これらの歪センサ１１，１２，１３としては、歪センサ２，３と同様のものを使用することができる。また、歪センサ１１，１２，１３には、歪センサ２，３と同様に、剥離防止材６が配設される。

＜配線＞
第２配線１４は、第３歪センサ１１の遠位端をフレキシブルプリント回路板４に接続する遠位接続部１４ａと、第３歪センサ１１の近位端を配線５の相互接続部５ｄに接続する相互接続部１４ｂとを有する。これらの第２配線１４の材質等は、配線５と同様とすることができる。

第３配線１５は、歪センサ１２，１３の近位端をそれぞれフレキシブルプリント回路板４に接続する２つの近位接続部１５ａと、歪センサ１２，１３の遠位端を相互に接続する中間接続部１５ｂと、この中間接続部１５ｂを配線５の相互接続部５ｄに接続する相互接続部１５ｃとを有する。これらの第３配線１５の材質等は、配線５と同様とすることができる。

＜利点＞
当該データグローブは、第２指及び第５指の腹側の基節骨に相当する領域に第３歪センサ１１を備えることによって、第２指及び第５指を外側に反らせる動き、つまり中手指節間関節を外側に反らせる動きを検出することができる。

また、当該データグローブは、第１指の中手指節間関節の背側に配設した第４歪センサ１２及び第５歪センサ１３を有するので、手袋本体１の第１指の中手指節間関節の背側に相当する領域の２方向の伸びを測定することにより、第１指の曲げ伸ばしと、左右方向の搖動とを検出することができる。従って、当該データグローブは、第１指の３次元の動きを比較的正確に検出することができる。

このように、第４歪センサ１２及び第５歪センサ１３が第１指に配設されることによって、関節の背腹方向の曲げ伸ばしに加えて、背腹方向に直交する左右方向に搖動することが多い第１指の動きをより正確に検出することができ、ひいてはて全体の動きをより正確に把握することができる。

具体的に説明すると、当該データグローブを用いて鍵盤楽器の演奏時の手の動作を検出した場合、第５歪センサ１３が検出する第１指の左右方向の搖動により、打鍵を検出することができ、第４歪センサ１２が検出する第１指の中手指節間関節の曲げ伸ばしにより、第１指が配置される鍵盤の位置の変化、例えば第１指が第２指から第５指の下側を通過する指くぐり動作等を把握することができる。なお、遠位指節間関節は近位指節間関節と略連動して動作するので、個別にセンサを設けなくても、第５歪センサ１３が検出する近位指節間関節の動きから類推することができる。

［その他の実施形態］
前記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、前記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて前記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらはすべて本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。

例えば、当該データグローブは、手袋本体の第２指から第５指の少なくとも１指の背側の近位指節間関節及び中手指節間関節に相当する部分に手袋本体の近位遠位方向の伸縮を検出する歪センサが配設されていればよい。

当該データグローブにおいて、防伸部及び接続部は、位置を変更してもよく、省略してもよい。

当該データグローブにおいて、防伸部と配線とは重畳していなくてもよい。例えば、防伸部と配線とは、平行に配置されてもよく、平面視で交差するように配置されてもよい。

当該データグローブにおいて、配線を防伸部や接続部として使用してもよい。つまり、防伸部や接続部を独立した構成要素として形成せず、配線によって手袋本体１の伸長を抑制してもよい。このため、配線の幅や厚さが部分的に大きくされてもよい。また、防伸部及び接続部は、手袋本体１の外面に配設されてもよい。さらに、防伸部と接続部とが手袋本体１の異なる側の面に形成されてもよい。

当該データグローブにおいて、手袋本体は、指収容部の先端が閉じられており、着用者の指先を覆うものであってもよい。

また、当該データグローブは、フレキシブルプリント回路板を介さず配線を外部の処理装置に接続するよう構成されてもよく、フレキシブルプリント回路板に信号を処理する演算装置、無線通信装置等を実装してもよい。

当該データグローブにおいて、手袋本体の背側生地内面の近位指節間関節の歪センサの両端部に相当する位置に滑り止め層を形成してもよい。これにより、測定途中における近位指節間関節の歪センサの近位遠位方向の位置ずれを防止して、近位指節間関節の動きの検出精度を向上できる。滑り止め層の材質としては、例えば合成ゴム、天然ゴム等を用いることができる。

当該データグローブは、近位指節間関節及び中手指節間関節に相当する部分以外にも歪センサを備えてもよい。第１指（親指）の動きを検出する歪センサは、中手指節間関節に相当しない他の部分に設けてもよく、関節の動きによって皮膚に張力が作用する関節の間に相当する位置に設けてもよい。

当該データグローブにおいて、歪センサは、ＣＮＴ歪センサに限定されず、手袋本体の伸縮を検出でき、適度な伸縮性及び可撓性を有し、かつ帯状又は紐状に形成されるものであればよい。

歪センサは、手袋本体に貼着する他、手袋本体を構成する生地に歪センサを構成する材料、例えばＣＮＴを含む塗料等を塗布することにより形成してもよい。

防伸部間を接続する接続部は、防伸部の近位端に限らず他の位置を接続してもよい。また、隣接する防伸部間を複数の接続部によって接続してもよい。

本発明のデータグローブは、スポーツ選手や楽器奏者の手の動きを解析するために好適に使用することができる。

１ 手袋本体
１ａ たるみ
２，３ 歪センサ
４ フレキシブルプリント回路板
４ａ コネクタ
５ 配線
５ａ 遠位接続部
５ｂ 近位接続部
５ｃ 中間接続部
５ｄ 相互接続部
５ｅ グランド接続部
６ 剥離防止材
７ 防伸部
８ 接続部
１１，１２，１３ 歪センサ
１４，１５ 配線
１４ａ 遠位接続部
１４ｂ，１５ｃ 相互接続部
１５ａ 近位接続部
１５ｂ 中間接続部

Claims (5)

1. 手袋本体と、
   この手袋本体の第２指から第５指の少なくとも１指の背側の近位指節間関節及び中手指節間関節に相当する部分にそれぞれ配設され、手袋本体の近位遠位方向の伸縮を検出する複数の歪センサとを備えるデータグローブ。
2. 前記手袋本体の背側の近位指節間関節の間に相当する部分にそれぞれ近位遠位方向に延設され、前記手袋本体の伸長を抑制する複数の防伸部を有する請求項１に記載のデータグローブ。
3. 前記防伸部の近位端が歪センサよりも近位側に位置し、
   前記防伸部間を接続するよう配設され、前記手袋本体の伸長を抑制する接続部を有する請求項２に記載のデータグローブ。
4. 前記防伸部が、前記歪センサの配線に重畳して配設されている請求項２又は請求項３に記載のデータグローブ。
5. 前記手袋本体の第２指又は第５指の腹側の基節骨に沿う部分に手袋本体の近位遠位方向の伸縮を検出する歪センサをさらに備える請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のデータグローブ。

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