符合人手自然外形的减震键盘及其使用方法

本发明涉及键盘，尤指一种根据人类工程学原理设计的键盘， 该键盘可使与腕沟综合症有关的紧张和损伤，以及其它的反复压 力损伤和反复紧张损伤降到最低。

反复紧张损伤(RSI)的事例，如腕沟综合症(CTS)，正以 惊人的比率增加，每年约影响到两百万人，估计每年花在对工人 的赔偿、医疗津贴及工资损失上的费用大约在200亿美元。上肢 反复紧张损伤(RSI)的部分原因是手指的反复伸出、伸展、弯曲、 再弯曲和扭转。在这些重复动作中，腕部保持在别扭的位置，这 增加了损伤发生的可能性。腕部长时间处于这种别扭状态，且反 复运动可能刺激软组织、对各种神经造成压力并引起上肢疼痛、 麻木以及刺痛。除非进行治疗，否则由于压迫正中神经，反复紧 张损伤(RSI)会导致上肢疼痛、麻木、疲惫并丧失灵活性。

最易受到反复紧张损伤(RSI)影响的群体是键盘操作人员， 诸如秘书、数据录入员、计算机程序员以及新闻记者。就打字速 度而言，键盘已具有打字时不再需要间歇的优势，而这种间歇却 是以前老式打字机的字盘返回、进纸以及手工改错所要求的。尽 管这种间歇不利于提高效率，但是它明显地减轻了手指、腕部、 小臂、大臂、肩部、颈部和背部的紧张和疲劳。相应地，也就减 少了腕沟综合症(CTS)以及其它反复紧张损伤的发生。

尽管提高了键盘效率，但依据人类工程学和健康观点开发键 盘的事情，却被大大地忽略了。使用普通键盘时，手掌是悬空的 或放在键盘前的桌上，压键时腕部和手指向上弯曲。这样小臂、 颈部和肩部的肌肉和肌腱必须始终使手指保持这种向上弯曲角 度，以避免无意识击键。打字时，长时间保持这种姿势会引起小 臂、颈部和肩部肌肉和肌腱的紧张，并明显地导致腕沟综合症 (CTS)以及其它反复紧张损伤。

此外，当今许多键盘在敲击键时，施于键的力与键冲程时向 下移动的距离之间具有非线性关系。即为了防止无意中碰到键， 多个键盘要求用相对较大的力敲击、触发键冲程，但在键冲程的 余下部分只需相对较小的力施于键盘键上，使它保持这种状态。 其结果是，在键冲程的后半部分经常有一个不必要的较大的力施 于键上，以致键冲程短暂末端在手指上产生震动和冲击。尽管单 击一个键这种影响并不明显，但是持续性击键，这种力和冲击的 累积影响会严重恶化上肢神经和软组织，以致引起腕沟综合症 (CTS)以及其它反复紧张损伤。

本发明的一个目的是提供一种能从实质上减少引起腕沟综合 症(CTS)和其它反复紧张损伤因素的键盘。

本发明的另一目的是提供一种为提高手掌高度及避免手指和 小臂之间形成别扭、紧张夹角而设计的包含有键垫的键盘。

本发明的另一个目的是提供柔软的键表面，以大大减轻普通 键盘在键冲程末端对手指产生的震动和冲击。

本发明的另一个目的是提供一种倾斜的、不规则的、非直边 键的键盘，其设计使得导致手指紧张损伤的伸出、伸展和扭转的 动作最小。

本发明的另一个目的是提供一种舒适、防滑的键表面以减小 击键所需力的大小。

本发明的另一个目的是提供一种坚固的、有一连续层覆盖在 键盘表面的键盘，以防止污物、灰尘、液体及其它悬浮颗粒进入 键盘键间的缝隙。

为实现上述目的，本发明根据人类工程学原理对普通键盘进 行改造的一个优选技术方案是：包括多个最好能够一起成形制成 一个键垫板的垫或键垫。这些键垫可以更换或套在现有普通键盘 的键上，有利地改变了传统键的一致性、质地和/或形状。在另一 个技术方案中，各个键垫是独立的，以便于更换或套在某些或全 部键上。键垫板在键盘的前端包括有加高的垫，打字时手掌可以 放在它上面，以减少腕部的弯曲，使指尖和肘部的夹角最小，它 同时支撑了手和臂的重量。

该键垫加高了传统键盘的键及空格键的高度并改变了它们的 形状，从而较好地适应不同的手指长度。例如，由较短的小指和 无名指所压下的外侧键向下倾，使手指敲击这些键所必需的伸 出、扭转和伸展的动作最小。此外，增高空格键，以减少敲击该 键所需的腕部和母指运动。这样就使得这些键处于用户方便敲击 的范围内，即用户最小程度地伸出他们的手指，就可以触到键盘 上所有的垫，以减少对用户的手、手指和上肢的压力，同时减少 反复压力损伤的发生。

为了减少击键时对手指的震动，所有键垫表面最好是柔软的 和减震的；并且所有键垫表面最好也是纹理结构，以防滑并减小 敲击某一特定键所需的力。每个键垫都是整个键垫板的一部分， 整个键垫板可由柔软的、减震的及有纹理的表面制成，或者说这 种柔软的、减震的、有纹理的表面只装在键垫板的键垫上。换句 话说，该键垫板可以由特殊材料制成，而一种柔软的、减震的、 有纹理的材料可以被用于键垫板的键垫的顶层表面。

本发明明显地减少了发生腕沟综合症(CTS)以及其它反复紧 张损伤的危险。首先，这种升高的腕垫支撑打字员的手掌，并保 证与打字有关的肌肉和肌腱运动不使腕部弯曲到别扭的角度。由 于这种升高的腕垫支撑了打字员臂部和肩部的重量，所以减缓了 他们手部的紧张和压力。这种额外的支撑避免了神经刺激和损 伤，并减少了腕部和整个上肢的腱组织及软组织发炎的危险。其 次，通过改变键垫的高度和倾斜度，手指在普通键盘上压键时的 典型伸出、扭转和伸展动作减少到最小，因而进一步减缓了小臂 肌肉和肌腱的紧张。再次，通过采用带有减震和有纹理表面的键， 减少了击键时手指所遭受的冲击，并且减小了击键所需的力。

下面结合附图说明本发明，其中：

图1是本发明键盘的透视图；

图2是沿图1中2-2线的剖视图；

图2a是本发明键垫的一个透视图，示出各个键垫的相对高度 和倾斜度；

图3是本发明键盘一个端视图，示出了在键盘的一端升高的 键垫；

图4是图2所示的剖视图一端的放大图；以及

图5是本发明另一实施例图。

参阅图1-图5对本发明进行说明，附图概括地描绘了一种 与普通全尺寸键盘长度和宽度近似(即：约20×8英寸)的键盘 20。其它外形尺寸可也用于替换技术方案中。键盘20的字母数字 键的布局可以是标准的也可以是非标准的。该优选方案是一个标 准的QWERTY布局。标准布局的常用商用变型包括：AT键盘布局、 XT键盘布局、以及APPLE MACINTOSH键盘布局。非标准键盘布局 包括：如将标准键盘布局拆分为互成一定角度的两部分，如微软 公司生产的Natural Keyboard键盘。显然，本发明适用于配备任 何一种知名键盘。此外，预计本发明可完全用于其它设备的键上， 包括乐器、现金出纳机、计算器、加法器、电话机、膝上型计算 机、笔记本计算机以及速记机，但并不局限于此。

现在，请参照图1-图5所示的键盘20有一个键垫板22附 于其上。键垫板22上有用于支撑手掌的升高垫24a和24b，以及 多个套在键盘各个键上的键垫26。一种基底材料28可以环绕并 附着在每一个键垫26和升高垫24a和24b上，以致在键盘20上 形成一连续的盖板即键垫板22。该键垫板由多个弹性带构成，以 使键垫板固定在键盘上。因此，该键垫板可很容易地被拆下、清 洗和更换。同样，也可以用其它的扣紧方法，将键盘垫固定在键 盘上。在本发明的最佳技术方案中，该键垫板的下表面由键盘20 的键的负模槽制成，以使键垫板能套在键盘键上。该键垫板的上 表面包含有紧压在键盘20键上的键垫26，键垫26具有各种不同 的高度和倾斜度，这将在下文予以说明。

在本发明的最佳技术方案中，键垫板下表面对应于每一个键 的负模槽是通过将键垫板部分地伸展到键身而形成的，即使键垫 板沿每个键的垂直边向下延伸一部分。显而易见，可以理解为： 在键垫板下面对应每个键的负模槽均具有一定深度，使得键垫板 实际上完全套在键盘20的键上。而且，在本发明的另一个技术方 案中，键垫板22的下表面基本上是平整的，没有任何模槽。在该 技术方案中，该键垫板可以简单地平压在键盘20的每个键上。在 本发明后一个技术方案中，在键垫板的下表面附带一些小方块， 这些小方块可以全部或部分地围绕在各个键盘键上，以保持键垫 26对准相应的键盘键。另外，利用某种粘合物也可以保证键垫板 对准键盘20中相应的键。

这样，键垫板就被认为套在普通键盘的键上。然而，在本发 明的另一个技术方案中，键盘20的键可被省略。在该技术方案 中，键垫板在其下表面对应每个键柱32均有一个负模槽，它具有 一定的深度，这样键垫板就可以直接套在普通键盘的键柱32上。 以上描述的任何一种键盘和键垫板，键垫板均可简单地放在键盘 键或键盘键柱上。换句话说，可以将某种粘合物用于键垫板的底 部，使得此键垫板牢固地固定在键盘键和键盘键柱之上。

在本发明最佳技术方案中，每个键垫26均可以由某种柔软 的、减震的材料制成，诸如硅材料、橡胶、乳胶、人造橡胶、泡 沫材料、模压填充弹性纤维、或这些材料的任意组合。当然，在 本发明其它技术方案中，键垫26也可以用其它材料上制成。正如 发明背景部分所说明的那样，在键行程的后半部分，手指对键所 施加的向下力要比键的反向力大，其部分原因在于触发键行程所 需的力比键行程余下部分所需的力要大。这导致在每个键行程的 末端对手指产生冲击和震动。在初始击键和键到达键行程的末端 时，制成键垫26的减震材料可以大大减轻手指所受到的震动。

污物、灰尘、液体、或其它颗粒物也许会落入普通键盘的键 缝中。这些颗粒物可能引起键卡壳，若要使键恢复自如或被压下， 就需要更大的力，从而对手指产生更大的冲击。由本发明的一个 技术方案可知，覆盖在整个键盘上的键垫板22可防止这些颗粒物 通过键缝隙进入键盘。除了以上这些优点以外，本发明还保证了 能够方便地清洁键垫板表面，键不会卡壳，且减少了为触发卡壳 键而对手指的冲击。

键垫26的上表面最好具有纹理结构，以减少手指在击键时打 滑以及压键所必需的力。根据该领域技术人员的喜好，键垫可以 制成不同构造的纹理结构，例如包括：小块、隆起物、细毛、或 出现在键上使键面相对增高的特征物。在本方明最佳技术方案 中，字母数字字符的特征轮廓或与特定键有关的功能可标在位于 其上的键垫的上表面。键垫的上表面可以通过附加替换防滑材料 的方式覆盖或由防滑材料制成。

如前所述，键盘20上的键垫26的高度和倾斜角度可以互不 相同。在本发明最佳技术方案中，普通QWERTY键盘中由小手指 和无名指分别负责的(即“q”或“2”或“P”或“9”)第一行 和第二行(即分别由“1”和“q”打头的行)的键垫比这两行中 由其它手指负责的键相对有所增高。由小指和无名指负责的位于 第一行和第二行中的键垫可以附加或替换成具有向内朝该行中心 倾斜的上表面。这些键可以附加或替换成具有向下朝中心行(即 由“a”打头的行)倾斜的上表面，以使键的实际位置靠近较短的 小指和无名指。在本发明的一个最佳技术方案中，离小指和无名 指最远且由它们负责的那些位于第一行和第二行的键垫，具有向 行内中心和/或向下朝中心行倾斜的最大倾斜角。由于这些键垫相 对于周围的键垫增高和倾斜较多，使得较短的小指和无名指只需 较小的反复伸展、扭转以及伸出动作即可轻易地触击到这些键。 同样地，这又减轻了打字时小臂、颈部和肩部肌肉和肌腱所感受 的紧张。

在本发明最佳技术方案中，第一行和第二行中余下的键垫的 键表面也应向下朝中心行倾斜。此外，覆盖空格键的键垫可包括 一个或多个由母指敲击的增高部分。通过为空格键提供一个或多 个增高的表面，减少了手转动的次数和/或母指压空格键必须伸出 的次数。再者，通过倾斜和/或增高上述键垫的上表面，使得的手 指能以最小的反复伸展、扭转和伸出动作就能容易地压下这些 键。这同样又减缓了打字时小臂、颈部和肩部肌肉和肌腱所感受 的紧张程度。尽管一个优选方案中包含了具有上表面增高和倾斜 的键垫，但是可以预期键垫实际上能够具有平行的上表面，它可 以和本发明的其它特征一起用于其它技术方案中。另外还可以预 期，在本发明的其它技术方案中，每个键都有同样的外形、轮廓 和倾斜度。

本发明还包括增高的键垫24a和24b。这两个键垫可以很好 地与键垫板22组合成一体，它们同样可以在其成形后被附着在键 垫板22上。键垫24a和键垫24b具有良好的轻微变形，使手掌可 以舒服地放在其上面。制作它们的材料可以和键垫板22的材料相 同或不同。在本发明最佳技术方案中，键垫的高度大约为0.5英 寸至2英寸，并且最佳选择约为1英寸至1.5英寸。在本发明其 它技术方案中，这些键垫的高度可以不同。另外，键垫的高度也 可以是相同的。尽管本发明的一个最佳技术方案中，包含两个键 垫，显然，这两个键垫可在沿键盘20的前面演变成一个长的键 垫，或由若干段组成的一个键垫。键垫的作用在于使打字员的手 掌高于手指，以避免在打字期间，腕部以别扭的角度弯曲。此外， 这些键垫支撑打字员手部、臂部、及肩部的重量，从而减轻了臂 部神经丛的紧张。正如本发明背景部分所说明的，使腕部弯曲成 别扭的角度进行持续性打字是导致腕沟综合症(CTS)及其它反复 紧张损伤的主要原因。此外，打字时手和腕部支撑了臂部和肩部 的全部重量，所以持续性打字会导致神经压迫综合症和胸腔出口 综合症。尽管在本发明最佳技术方案中包含了键垫24a和键垫 24b，在本发明的其它技术方案中，这两个键垫均可以被省略。

综上所述，本发明在很大程度上可以被描述成一种在键垫板 22上含有大量键垫26及键垫24a和键垫24b的键盘附件，它构 成了一个覆盖于键盘上的连续簿垫。然而，在本发明其它技术方 案中，每个键垫可以制成独立的片垫而不是制成一个连续簿垫， 这样可以按需要附装到所选择的键盘20的键上。每个专用键垫可 以包含一个具有负模槽的下表面，它们可以部分或全部地套在所 选择的键上，并通过在键垫和键之间的压力接触或通过一种粘合 物使它们保持在键上。在本发明的其它实施例中，每一个键垫的 下表面可以是平的，通过粘合物贴附在所选键上。在本发明的其 它技术方案中，所选择的键盘键可以被省略或拆下，随后将专用 键垫安装在凸出于键盘的键柱上。根据此方案，这些独立的键垫 可以采用与前述作为键垫板22一部分的键垫同样的材料，纹理结 构、高度和倾斜度制成。

在前段所描述的方案中，利用某种压力装配、某种粘合物或 两者结合使用，键垫24a和键垫24b可附装在键盘的前边沿上。

作为一种替换技术方案，键盘可以制成如图5所示的键垫板 22那样，键垫26被附在其上并代替键盘20上的键。如图5所示， 手掌垫24a和24b与键垫板22制成一体，键垫板22起着键盘20 的作用。

尽管已对本发明的特征作了详细描述，显然本发明并不局限 于此处所披露的方案。本技术领域的专业人员所作出的各种变 换、替代或变形，均属于本发明所附权利要求描述和定义的本发 明实质范围之内。