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1. (WO2019026424) ORTHOSIS MANUFACTURING SYSTEM, SYSTEM FOR GENERATING CORRECTION DATA FOR MANUFACTURING ORTHOSIS, AND ORTHOSIS MANUFACTURING METHOD
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明 細 書

発明の名称 装具製造システム、装具製造の補正データ作成システム及び装具製造方法

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004   0005   0006   0007  

先行技術文献

特許文献

0008  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0009   0010   0011  

課題を解決するための手段

0012   0013   0014  

発明の効果

0015  

図面の簡単な説明

0016  

発明を実施するための形態

0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102  

産業上の利用可能性

0103  

符号の説明

0104  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

明 細 書

発明の名称 : 装具製造システム、装具製造の補正データ作成システム及び装具製造方法

技術分野

[0001]
 本開示は、装具製造システム、装具製造の補正データ作成システム及び装具製造方法に関する。

背景技術

[0002]
 人体の一部に装着し、当該人体の部位を矯正、支持又は固定を行う「装具」が知られている。装具は、主に、病気又は怪我等により、人体の一部の機能が低下した際に、人体の関節の動きを制限することで、その機能を補ったり、患部を保護、サポートをするために装着される。
[0003]
 この種の装具は、一般に、人体の装着対象の部位(例えば、足、肘、手首、脚及び膝)(以下、「装具装着部位」と称する)の形状にあわせて製造される。しかしながら、この種の装具は、石膏等で形成されるギプスとは異なり、人体の関節の動きを制限しながらも、装具装着部位がある程度自由に動けるようにすることが求められる。
[0004]
 従って、この種の装具は、形状や伸縮性等の点で、患者の装具装着部位に対する高い適合状態が要求される。又、この種の装具は、日常的に装着されるため、着用快適性や強度等も求められる。
[0005]
 一方、患者の装具装着部位や患者の身体障害態様(例えば、骨折態様)等は、患者毎に異なっているため、各装具の完成形態は、個体差が大きい。
[0006]
 従来、医師や専門技師(以下、「装具士等」と称する)によって各患者にあわせた手作りによって、製造されている。従来行われている足底装具の具体的な製法の一例としては、以下のような手作業のプロセスである。
 1)患者の足に保護膜を巻く、
 2)触診結果を保護膜上にマーキングする、
 3)ギブスを用いて足型の陰性モデルを作成する、
 4)足型の陰性モデルに石膏を流し込み、硬化することで足型の陽性モデルを作成する、
 5)石膏に転写されたマーキングを基に加工を行う、
 6)足型の陽性モデルに対して、熱可塑性樹脂のフィルム(又はシート)を押し当てて、当該フィルムを硬化させることによって足型に即した装具を造形する、
 7)上記で造形した装具に対して、装具士等が患者に合わせて後加工(例えば、ヒートガンを用いた形状調整)を行い、最終的な装具を作成する。
[0007]
 他方、近年の測定装置や立体造形装置の高精度化に伴って、立体造形装置を用いて装具を立体造形する手法も検討されている(例えば、特許文献1を参照)。

先行技術文献

特許文献

[0008]
特許文献1 : 特表2013-530757号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0009]
 しかしながら、手作業による製造方法では、造形した際の装具の形状等の造形精度が低く、装具士等による後加工の負担が大きいという問題を有している。加えて、後加工を行う加工量が大きいが故に、後加工を行う装具士の間で技術的な差が生じやすく、ある装具士が製造した装具と他の装具士が製造した装具との間で、装着時の動きやすさやリハビリ期間が異なるという問題も有している。
[0010]
 この点、特許文献1の従来技術においては、立体造形装置を用いて装具を立体造形するため、ある程度の造形精度の向上、及び製造時間の短縮が期待できる。しかしながら、かかる手法では、装具の各患者への適合度合いは、設計データを作成する各設計者に依拠することになり、上記と同様の問題が生じ得る。
[0011]
 本開示は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、造形段階において、より患者に適合した装具の造形を可能とする装具製造システム、装具製造の補正データ作成システム及び装具製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0012]
 前述した課題を解決する主たる本開示は、
 人体に装着する装具を製造する装具製造システムであって、
 前記人体の装具装着部位の形状測定により作成された前記人体の三次元形状データと、前記装具のモデル形状データと、過去に製造された他の前記装具に係る製造履歴データと、に基づいて、前記装具の造形形状データを生成する装具造形用データ生成部と、
 前記造形形状データに基づいて、前記装具を立体造形する装具造形部と、
 を備える、装具製造システムである。
[0013]
 又、他の局面では、
 人体に装着する装具を製造する装具製造方法であって、
 前記人体の装具装着部位の形状を測定し、前記人体の三次元形状データを生成し、
 前記三次元形状データと、前記装具のモデル形状データと、過去に製造された他の前記装具に係る製造履歴データと、に基づいて、前記装具の造形形状データを生成し、
 前記造形形状データに基づいて、前記装具を立体造形し、
 立体造形後の前記装具に対して後加工が行われたときの加工量を前記製造履歴データとして、前記三次元形状データ又は前記造形形状データと関連付けて記憶する、
 装具製造方法である。
[0014]
 又、他の局面では、
 人体の装具装着部位の形状測定により作成された前記人体の三次元形状データと、前記装具のモデル形状データと、過去に製造された他の前記装具に係る製造履歴データと、に基づいて、前記装具の造形形状データを生成する装具造形用データ生成部と、
 前記立体造形後の前記装具に対して後加工が行われたときの加工量、若しくは、前記事前造形形状データと、前記造形形状データの差分を補正した補正量を製造履歴データとして、前記三次元形状データ及び前記造形形状データの少なくともいずれか一方と関連付けて記憶する記憶部と、
 を有する装具製造の補正データ作成システムである。

発明の効果

[0015]
 本開示に係る装具製造システムによれば、造形段階において、より患者に適合した装具の造形が可能である。

図面の簡単な説明

[0016]
[図1] 一実施形態に係る装具製造システムの全体構成の一例を示す図
[図2] 一実施形態に係る測定装置の一例を示す図
[図3] 一実施形態に係る装具造形用データ生成部が参照するデータの一例を示す図
[図4] 一実施形態に係る装具造形用データ生成部の動作の一例を示すフローチャート
[図5] 一実施形態に係る立体造形装置の一例を示す図
[図6] 一実施形態に係る装具造形部の動作の一例を示すフローチャート
[図7] 一実施形態に係る装具士等が行う装具に対する後加工の態様の一例を示す図
[図8] 一実施形態に係る加工量測定部の動作の一例を示すフローチャート
[図9] 変形例1に係る管理DBに記憶するデータ項目の一例を示す図
[図10] 変形例2に係る装具造形用データ生成部の動作の一例を示すフローチャート

発明を実施するための形態

[0017]
 以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
[0018]
[装具製造システムの全体構成]
 図1は、本実施形態に係る装具製造システムAの全体構成の一例を示す図である。
[0019]
 本実施形態に係る装具製造システムAは、人体形状測定部1、装具造形用データ生成部2、装具造形部3、加工量測定部4、及び管理DB5を備えている。
[0020]
 人体形状測定部1は、測定装置を用いて、人体の装具装着部位の形状を測定し、人体の三次元形状データD1を生成する。
[0021]
 装具造形用データ生成部2は、人体の三次元形状データD1と、装具のモデル形状データD2と、過去に製造された他の装具に係る製造履歴データD3と、に基づいて、装具の造形形状データD4を生成する。
[0022]
 装具造形部3は、立体造形装置を用いて、造形形状データD4に基づいて、装具を立体造形する。
[0023]
 加工量測定部4は、後加工が行われた装具の三次元形状の加工量を測定し、当該加工量を管理DB5に記憶させる。
[0024]
 管理DB5(本発明の「記憶部」に相当する)は、過去に製造された装具に係る製造履歴データD3を蓄積する。管理DB5は、加工量測定部4から加工量に係るデータを取得して、当該装具の三次元形状データD1又は造形形状データD4を関連付けて、製造履歴データD3として記憶する。
[0025]
 尚、人体形状測定部1、装具造形用データ生成部2、装具造形部3、加工量測定部4、及び管理DB5は、それぞれ、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入力ポート、及び出力ポート等を含んで構成されるコンピュータである。人体形状測定部1、装具造形用データ生成部2、装具造形部3及び加工量測定部4の各機能は、例えば、CPUがROM、RAM等に記憶された制御プログラムや各種データを参照することによって実現される。
[0026]
 図1中において、D1は人体の三次元形状データ、D2は装具のモデル形状データ、D3は過去に製造された装具の製造履歴データ、D4は装具の造形形状データ、を表す。又、D3a~D3cは今回製造する装具Mの製造履歴データであって、より詳細には、D3aは管理DB5に新規に追加する造形形状データ等、D3bは加工量測定部4に対して送信する造形形状データ、D3cは加工量測定部4から取得する後加工データ、を表す。
[0027]
 図1中において、矢印は、装具Mを製造する際の製造フローを示している。尚、本実施形態に係る装具製造システムAの製造フローは、上記した各部が行う工程の中に、装具士等が装具の後加工を行う工程(図1中にTで示す)が組み込まれて構成される。
[0028]
 装具Mを製造する際の製造フローとしては、人体形状測定部1による人体の装具装着部位の形状を測定する処理、装具造形用データ生成部2による装具の造形形状データを生成する処理、装具造形部3による装具を造形する処理、装具士等による装具の後加工処理、加工量測定部4による加工量の測定処理、及び、管理DB5による加工量の格納処理、が順に実行されることになる。
[0029]
 かかる製造フローによって、一個の装具Mが完成すると共に、当該装具Mに係る製造履歴データD3が蓄積される。
[0030]
 本実施形態では、装具Mは、一の素材(例えば、熱可塑性樹脂)で一体的に形成される態様を示すが、装具Mの構成は、種々に変形され得る。
[0031]
 例えば、装具Mは、複数のパーツをつなぎ合わせて製造されてもよい。又、装具Mは、均質な一素材のみで形成される必要はなく、当該装具Mの部位に応じて素材の成分等が変化する構成としてもよい。又、装具Mは、骨の隆起部分を柔軟にしたりするためのパッド等を有していてもよい。又、装具Mは、通気性や柔軟性を高める目的として、所定領域に穴を有していてもよい。
[0032]
 装具Mを構成する素材としては、より好適には、熱可塑性樹脂を用いる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、塩化ビニール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、ポリアミド樹脂(特に、ナイロン6、ナイロン11、ナイロン12)及びメタクリル樹脂等が特に有用である。熱可塑性樹脂は、軽量で且つ強度も高く、加えて、生体適合性もよい。又、熱可塑性樹脂を用いることによって、粉末焼結積層式の立体造形が可能である。
[0033]
 但し、装具Mを構成する素材としては、上記熱可塑性樹脂に代えて、UV硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を用いてもよい。当該UV硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂としては、例えば、ポロウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂又はアクリル樹脂等が有用である。
[0034]
 以下、本実施形態に係る装具製造システムAの各構成について、詳述する。以下では、一例として、足底装具Mを製造する態様について説明する。尚、ここでは、足底装具Mを患者の足に固定するバンドMt(図1の完成形態を参照)は汎用品が用いられる。
[0035]
[人体形状測定部]
 人体形状測定部1は、測定装置を用いて、人体の装具装着部位の形状を測定し、人体の三次元形状データD1を生成する。
[0036]
 図2は、測定装置の一例を示す図である。
[0037]
 測定装置は、例えば、対象物体を互いに異なる方向から撮像できるように配置された複数台のカメラ装置11a~11fを含んで構成される。
[0038]
 人体形状測定部1は、複数台のカメラ装置11a~11fを用いて、人体の装具装着部位を撮像する。人体形状測定部1は、複数台のカメラ装置11a~11fにより生成された複数のカメラ画像から、三角測量の原理(写真測量法とも称される)に従って、装具装着部位の三次元形状を推定する。尚、かかる三次元形状を推定手法は、公知の手法と同様であるから、ここでの詳細な説明は省略する。
[0039]
 尚、人体の装具装着部位を撮像する際には、より好適には、図2中の12mに示すようなマークを人体の表面に付した状態で撮像する。これによって、人体の表面輪郭を明確にでき、又、カメラ画像を繋ぎ合わせる際の位置合わせが可能となる。
[0040]
 但し、人体形状測定部1は、測定装置として複数台のカメラ装置11a~11fに代えて、3Dスキャナ装置等を用いてもよい。
[0041]
[装具造形用データ生成部]
 装具造形用データ生成部2は、人体の三次元形状データD1と、装具のモデル形状データD2と、過去に製造された他の装具に係る製造履歴データD3と、に基づいて、装具Mの造形形状データD4を生成する。
[0042]
 図3は、装具造形用データ生成部2が参照するデータの一例を示す図である。
[0043]
 「モデル形状データD2」は、装具Mのベース形状を規定するデータである。モデル形状データD2は、例えば、平均的な人体を基準として、当該人体の装具装着部位が有する領域(例えば、足の骨隆起領域、足の指の付け根領域等)毎に、装具を形成する材料の厚みや形状を規定する。モデル形状データD2は、例えば、管理DB5に格納されている。
[0044]
 「造形形状データD4」は、装具Mの各部の形状及び厚み等を規定する設計データ(例えば、CAD(computer-aided design)データ)である。造形形状データD4は、装具造形用データ生成部2によって生成される。尚、造形形状データD4は、装具造形部3が装具Mを立体造形する際に参照される。
[0045]
 装具造形用データ生成部2は、モデル形状データD2に対して、装具装着対象の人体の三次元形状データD1を適用することによって、人体の装具装着部位に適合する造形形状データD4を生成する。装具造形用データ生成部2は、例えば、公知のテンプレートマッチング等を用いて、三次元形状データD1から人体の装具装着部位の各領域の形状を認識し、当該人体の装具装着部位の各領域の形状をモデル形状データD2に対して適用することによって、装具Mの造形形状データD4を生成する。
[0046]
 但し、本実施形態に係る装具造形用データ生成部2は、過去に製造された装具M(以下、「製造済み装具Ma」とも称する)に係る製造履歴データD3(例えば、製造対象の装具Mに類似する製造済み装具Maの製造履歴データD3)を参考情報として用いることによって、装具士等が行う後加工の態様を造形形状データD4に反映させる。
[0047]
 「製造履歴データD3」は、管理DB5に蓄積された、製造済み装具Maに係る製造履歴のデータである。製造履歴データD3は、例えば、過去に製造された装具Ma毎に識別番号を付して、当該製造済み装具Maに対して行われた後加工の加工量を示す後加工データ、当該製造済み装具Maを装着する人の三次元形状データ、当該製造済み装具Maの補正前の造形形状データ(「事前造形形状データ」とも称する)、及び、当該製造済み装具Maの補正後の造形形状データ(補正処理については後述)等を関連付けて、記憶したデータである。
[0048]
 製造履歴データD3の後加工の後加工データは、例えば、製造済み装具Maに対して行われた部位毎の加工量(例えば、足底装具の場合、足部外側、腓骨頭、外果、第5中足骨頭、第5指骨頭、足部内側内果、舟状骨頭、及び第1指骨等に対応する複数の部位に分けて、部位毎に厚みを変形した量及び形状を変形した量)や、製造済み装具Maの後加工が行われる前後の形状の差分のデータ等であってもよい。
[0049]
 図4は、装具造形用データ生成部2の動作の一例を示すフローチャートである。
[0050]
 尚、図4に示すフローチャートは、装具造形用データ生成部2が、例えば、コンピュータプログラムに従って実行する処理である。
[0051]
 ステップS1において、装具造形用データ生成部2は、まず、人体形状測定部1から、装具装着対象の人体の三次元形状データD1を取得する。
[0052]
 ステップS2において、装具造形用データ生成部2は、管理DB5から、装具Mのモデル形状データD2を取得し、例えば、当該モデル形状データD2に対して、人体の三次元形状データD1を適用することで、装具Mの造形形状データD4を生成する。
[0053]
 ステップS3において、装具造形用データ生成部2は、管理DB5に蓄積された製造履歴データD3の中から、製造対象の装具Mと類似する製造済み装具Maの製造履歴データD3を抽出する。尚、装具造形用データ生成部2は、この際、製造対象の装具Mと類似する製造済み装具Maの製造履歴データD3があれば(S3:YES)、当該データを取得した後、ステップS4に処理を進め、製造対象の装具Mと類似する製造済み装具Maの製造履歴データD3がなければ(S3:NO)、一連のフローを終了する。
[0054]
 なおこの類似度などを用いて抽出をする際に機械学習(ディープラーニング等)を用いて抽出作業を行っても良い。
[0055]
 このステップS3において、装具造形用データ生成部2は、例えば、テンプレートマッチング等の公知の手法によって、ステップS2で生成した造形形状データD4と、製造済み装具Maの補正前の造形形状データを比較して、形状の類似度が高い製造済み装具Maの製造履歴データD3を抽出する。より好適には、装具造形用データ生成部2は、類似度が最も高い製造済み装具Maの製造履歴データD3を抽出する。
[0056]
 ステップS4において、装具造形用データ生成部2は、ステップS3において抽出した製造履歴データD3の中の後加工データに基づいて、製造対象の造形形状データD4を補正する。
[0057]
 このステップS4において、装具造形用データ生成部2は、例えば、製造対象の造形形状データD4の各部位(例えば、足底装具の場合、製造対象の造形形状データD4の足部外側、腓骨頭、外果、第5中足骨頭、第5指骨頭、足部内側内果、舟状骨頭、及び第1指骨等に対応する部位)の形状や厚みから、製造済み装具Maに対して行われた後加工の加工量を加減算する。これらの箇所は、特に足底装具においては装具を装着する対象者において、違和感なく装着するためにより詳細な調整が必要な箇所であり装具士などが回数多く調整を行う箇所のため、加工を行うためにも重要な項目となる。またこれらを理由として機械学習(ディープラーニング等)を行う場合の重み付けとして利用されることもある。
[0058]
 かかる処理によって、立体造形する対象の造形形状データD4が生成される。装具造形用データ生成部2は、当該造形形状データD4を生成した後、管理DB5に対して、今回製造する装具Mの製造履歴データ(人体の三次元形状データD1、補正前の造形形状データ、補正後の造形形状データD4)を送信し、装具Mの識別番号等を付してこれらのデータを管理DB5に記憶させる。
[0059]
 尚、装具造形用データ生成部2が製造履歴データD3を抽出する手法は、種々に変更可能である。例えば、装具造形用データ生成部2は、人体の三次元形状データD1を比較して、形状の類似度が高い装具に係るが製造履歴データD3を抽出してもよい。他方、この際、装具造形用データ生成部2は、ユーザが任意に選択した製造履歴データD3を参照してもよい。
[0060]
 又、装具造形用データ生成部2が造形形状データD4を補正する手法は、種々に変更可能である。例えば、装具造形用データ生成部2は、製造済み装具Maに対して行われた後加工のうち、製造対象の装具Mと類似する部分等、一部の後加工の情報のみを反映させるものであってもよい。他方、装具造形用データ生成部2は、複数の製造履歴データD3を参照して、複数の製造履歴データD3それぞれから部分的に後加工の情報を参照したり、複数の製造履歴データD3それぞれの後加工の情報の平均値を用いる等を行ってもよい。
[0061]
 又、装具造形用データ生成部2が製造履歴データD3を反映させる手法は、種々に変更可能である。例えば、装具造形用データ生成部2は、人体の三次元形状データD1と、装具Mのモデル形状データD2と、類似する製造済み装具Maに係る製造履歴データD3に基づいて、1ステップで、製造履歴データD3を反映した造形形状データD4を生成するように、のプログラムを構成してもよいのは、勿論である。
[0062]
[装具造形部]
 装具造形部3は、造形形状データD4に基づいて、立体造形装置を用いて装具Mを立体造形する。
[0063]
 図5は、立体造形装置の一例を示す図である。
[0064]
 図5に示す立体造形装置は、粉末焼結積層式の立体造形装置である。粉末焼結積層式の立体造形装置は、熱可塑性樹脂の立体造形が比較的容易であり、加えて、複雑な形状も比較的容易に形成することが可能である点で、好適である。
[0065]
 立体造形装置は、開口内に配設された造形ステージ31、造形ステージ31上に粉末層を形成する粉末層形成部32、及び、粉末層の造形領域にレーザーを照射して、当該造形領域の粉末材料を焼結又は溶融固化して造形層を形成するレーザー照射部33等を備える。
[0066]
 図6は、本実施形態に係る装具造形部3の動作の一例を示すフローチャートである。
[0067]
 ステップS11において、装具造形部3は、造形形状データD4から、各粉末層に形成する造形領域を設定するスライスデータを作成する。
[0068]
 ステップS12において、装具造形部3は、粉末層形成部32を駆動して、造形ステージ31上に第n層目(スライスデータが規定する第n層に対応する)の粉末層を形成する。
[0069]
 ステップS13において、装具造形部3は、レーザー照射部33を駆動して、レーザーの照射によって造形領域の粉末を焼結又は溶融固化させて造形層を形成する。
[0070]
 ステップS14において、装具造形部3は、形成した造形層が最終層か判定する。そして、形成した造形層が最終層でない場合(ステップS14:NO)、装具造形部3は、造形ステージ31を下降させて、再度、造形層の上に新たな粉末層を敷くステップS12の処理、及び、レーザーを照射して更に造形層を形成するステップS13の処理を実行する。装具造形部3は、かかる処理を繰り返して、三次元造形物を造形する。そして、形成した造形層が最終層の場合(ステップS14:YES)、装具造形部3は、フローチャートの一連の処理を終了する。
[0071]
 かかるフローによって、装具Mが立体造形される。
[0072]
 尚、装具造形部3は、粉末焼結積層式の立体造形装置に代えて、紫外線を液体樹脂に照射して硬化させて順次積層する光造形式の立体造形装置、液化した材料を噴射して順次積層するインクジェット式の立体造形装置、熱可塑性樹脂を高温で溶かし順次積層する熱溶解積層式の立体造形装置、シートを積層させ、形状を作るシート積層式の立体造形装置等を用いてもよい。又、立体造形装置としては、積層方式に代えて、切削加工等の切り出し方式を用いてもよい。
[0073]
[装具士等による後加工]
 図7は、装具士等が行う装具Mに対する後加工の態様の一例を示す図である。
[0074]
 装具造形部3に立体造形された装具Mは、多くの場合、微調整のため装具士等によって後加工が行われる。装具士等は、例えば、試験的に患者に装具Mを装着してもらう等しながら、過去の経験や知見に基づいて感覚的に装具Mの後加工を行う。
[0075]
 図7では、後加工の一態様として、装具士等がヒートガンを用いて装具Mを塑性変形させて、装具Mの形状又は厚みの後加工を行っている態様を示す。尚、装具Mを後加工する態様としては、装具Mの形状又は厚みの後加工以外にも、装具Mの所定領域に穴を形成したり、パッド部材を敷き詰めたりする態様等もある。
[0076]
[加工量測定部4]
 加工量測定部4は、測定装置を用いて、装具士等によって行われた後加工の加工量を測定する。
[0077]
 図8は、加工量測定部4の動作の一例を示すフローチャートである。
[0078]
 ステップS21において、加工量測定部4は、測定装置を用いて、後加工された装具Mの三次元形状の測定を行う。尚、加工量測定部4が用いる測定装置は、図2を参照して上記した複数台のカメラ装置11a~11fであってもよいし、三次元形状を測定し得る他の測定装置であってもよい。
[0079]
 ステップS22において、加工量測定部4は、例えば、装具Mの識別番号等に基づいて、管理DB5から後加工がされる前の装具Mの形状データ(ここでは、製造履歴データD3に記憶された補正後の造形形状データD3b)を取得する。
[0080]
 ステップS23において、加工量測定部4は、後加工された後の装具Mの三次元形状のデータから、後加工される前の装具Mの三次元形状のデータを差し引くことにより、後加工における各部位に対する加工量を算出する。
[0081]
 ステップS24において、加工量測定部4は、管理DB5に対して、当該加工量のデータD3cを装具Mの識別番号と共に送信し、管理DB5に製造履歴データD3として格納させる。
[0082]
 以上のように、本実施形態に係る装具製造システムAは、装具士等が装具Mを後加工した際の加工量の履歴を製造履歴データD3として逐次蓄積していくことができる。
[0083]
 従って、本実施形態に係る装具製造システムAによれば、ある患者の装具Mを製造する際に、製造済み装具Maの製造履歴データD3に基づいて、製造済み装具Maにおいてなされた後加工の態様を予め反映させるように、造形形状データD4を生成することができる。本実施形態に係る装具製造システムAは、例えば、製造履歴データD3を用いることによって、製造済み装具Maと類似する装具Mを製造する際に、当該製造済み装具Maにおいて後加工がされた部位の加工量を減じる等、造形形状データD4に対して予め補正を施すことができる。
[0084]
 これによって、立体造形装置を用いて造形する段階で、より患者へ適合する装具Mを造形することができる。又、これによって、装具士等が行う後加工の作業をより簡易化又は省略化することができる。
[0085]
(変形例1)
 管理DB5には、製造履歴データD3に関連付けて、装具Mに関する種々のデータを格納するのが望ましい。
[0086]
 図9は、管理DB5に記憶するデータ項目の一例を示す図である。
[0087]
 図9には、装具毎に、製造履歴データD3と関連付けて、装具士情報、装具使用者情報、加工頻度情報、及び参照頻度情報が記憶されている。
[0088]
 「装具士情報」は、例えば、装具士のプロフィール等、製造済み装具Maに対して後加工を行った装具士の情報である。装具士情報は、例えば、特定の装具士の後加工の態様を参照したい場合や、特定の装具士の後加工の態様の傾向を踏まえた補正処理(装具造形用データ生成部2の補正処理)を行いたい場合に有用である。
[0089]
 「装具使用者情報」は、例えば、製造済み装具Maを装着している使用者の症状情報やリハビリ情報である。装具使用者情報は、例えば、特定の症状の使用者のために製造された製造済み装具Maの後加工の態様を参照したい場合や、リハビリの回復が早い使用者が使用する製造済み装具Maの後加工の態様を参照したい場合に有用である。
[0090]
 「加工頻度情報」は、例えば、製造済み装具Maを使用している際における、当該製造済み装具Maに対して後加工が行われた頻度等に関する情報である。装具使用履歴情報は、例えば、後加工が行われる頻度が少ない頑健な製造済み装具Maの後加工の態様を参照したい場合に有用である。
[0091]
 「参照頻度情報」は、例えば、装具造形用データ生成部2の補正処理において参照された回数等に関する情報である。参照履歴情報は、例えば、高頻度に参照される製造履歴データD3のデータ分析等を行う際に有用である。
[0092]
 以上のように、本変形例1に係る装具製造システムAのように、管理DB5に装具Mに関する種々のデータを格納することによって、造形段階において、より多様なニーズに応えた装具Mを立体造形することができる。
[0093]
(変形例2)
 装具造形用データ生成部2は、人体の三次元形状データD1に対して修正を加えた上で、装具Mの造形形状データD4を生成してもよい。
[0094]
 図10は、本変形例2に係る装具造形用データ生成部2の動作の一例を示すフローチャートである。図10のフローチャートにおいては、図4のフローチャートに対して、ステップS2の前処理として、三次元形状データD1に対して修正を行うステップS2aが追加されている。
[0095]
 人体の装着対象の部位の形状は、怪我(例えば、骨折)等のため、怪我のない状態の形状から変形している場合がある。本変形例2は、かかる場合に対処するものであり、本変形例2に係る装具造形用データ生成部2は、測定した人体の三次元形状データD1を、怪我のない状態の形状又は装具Mを用いて矯正すべき状態の形状になるように修正した後(ステップS2a)に、当該修正後の形状を基準として、装具Mの造形形状データD4を生成する(ステップS2)。
[0096]
 尚、ステップS2aの修正処理は、怪我の位置等にあわせて予め定めた修正ルールに従って修正されてもよいし、オペレータ等が適宜修正してもよい。
[0097]
 以上のように、本変形例2に係る装具製造システムAのように、人体の三次元形状データD1に対して修正可能とすることによって、造形段階において、より精度の高い装具Mを立体造形することができる。
[0098]
(その他の実施形態)
 本発明は、上記実施形態に限らず、種々に変形態様が考えられる。
[0099]
 上記実施形態では、製造対象の装具Mの一例として、足底装具を示した。但し、上記実施形態に係る装具製造システムAは、股装具、長下肢装具、短下肢装具、膝装具、先天性股脱装具、肩装具、肘装具、長対立装具、短対立装具、把持装具、手背屈装具、MP伸展屈曲装具、指装具等、任意の種別の装具に適用し得るのは勿論である。
[0100]
 又、上記実施形態では、装具製造システムAの構成の一例として、人体形状測定部1、装具造形用データ生成部2、装具造形部3、加工量測定部4、及び管理DB5が各別のコンピュータによって実現されるものとして記載したが、一のコンピュータによって実現されてもよいのは勿論である。又、これらのコンピュータに読み出されるプログラムやデータ、及びこれらのコンピュータが書き込むデータ等は、複数のコンピュータに分散して格納されてもよい。
[0101]
 以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
[0102]
 2017年7月31日出願の特願2017-147909の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

産業上の利用可能性

[0103]
 本開示に係る装具製造システムによれば、より患者に適合した装具の立体造形が可能である。

符号の説明

[0104]
1 人体形状測定部
2 装具造形用データ生成部
3 装具造形部
4 加工量測定部
 5 管理DB
A 装具製造システム

請求の範囲

[請求項1]
 人体に装着する装具を製造する装具製造システムであって、
 前記人体の装具装着部位の形状測定により作成された前記人体の三次元形状データと、前記装具のモデル形状データと、過去に製造された他の前記装具に係る製造履歴データと、に基づいて、前記装具の造形形状データを生成する装具造形用データ生成部と、
 前記造形形状データに基づいて、前記装具を立体造形する装具造形部と、
 を備える、装具製造システム。
[請求項2]
 前記製造履歴データは、前記立体造形後の前記装具に対して後加工が行われたときの加工量、若しくは、事前造形形状データと、前記造形形状データの差分を補正した補正量である
 請求項1に記載の装具製造システム。
[請求項3]
 前記立体造形後の前記装具に対して後加工が行われたときの加工量、若しくは、前記事前造形形状データと、前記造形形状データの差分を補正した補正量を前記製造履歴データとして、前記三次元形状データ及び前記造形形状データの少なくともいずれか一方と関連付けて記憶する記憶部、を更に備える、
 請求項1又は2に記載の装具製造システム。
[請求項4]
 前記造形形状データが示す立体造形時の前記装具の三次元形状と、前記後加工が行われた後に測定した前記装具の三次元形状との形状比較により、前記後加工の加工量を算出する加工量測定部、を更に備える、
 請求項2又は3に記載の装具製造システム。
[請求項5]
 前記製造履歴データとして記憶する前記後加工の加工量は、前記装具の部位毎のトリミング量を含む、
 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の装具製造システム。
[請求項6]
 前記装具造形用データ生成部は、前記三次元形状データと前記モデル形状データとに基づいて、前記事前造形形状データを生成し、
 前記製造履歴データの他の前記装具に対して行われた前記後加工の加工量又は、過去に記憶した前記事前造形形状データと、前記造形形状データの差分を補正した補正量に基づいて、前記造形形状データを補正する、
 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の装具製造システム。
[請求項7]
 前記装具造形用データ生成部は、前記三次元形状データ又は前記造形形状データに基づいて、複数の前記製造履歴データのうち、形状が類似する前記装具の前記製造履歴データを抽出する、
 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の装具製造システム。
[請求項8]
 前記装具造形用データ生成部は、足部外側腓骨頭、外果、第5中足骨頭、第5指骨頭、足部内側内果、舟状骨頭、第1指骨のいずれかの位置の変形量又は厚み量に関して前記製造履歴データである、
 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の装具製造システム。
[請求項9]
 前記装具造形用データ生成部は前記装具の前記製造履歴データを抽出する際に機械学習を行い、データを抽出する、
 請求項1乃至8のいずれか一項に記載の装具製造システム。
[請求項10]
 前記装具造形用データ生成部は前記機械学習を行う際に、前記変形量又は前記厚み量を重み付けとして学習を行う、
 請求項9に記載の装具製造システム。
[請求項11]
 前記装具造形用データ生成部は、前記三次元形状データ又は前記造形形状データが示す少なくとも一部の表面形状又はサイズを基準として、形状が類似する前記装具の前記製造履歴データを抽出する、
 請求項7に記載の装具製造システム。
[請求項12]
 3Dスキャナ装置又は複数台のカメラ装置を用いて、前記人体の装具装着部位の形状を測定する人体形状測定部、を更に備える、
 請求項1乃至11のいずれか一項に記載の装具製造システム。
[請求項13]
 前記装具造形部は、粉末焼結積層式の立体造形装置を用いて、前記装具を立体造形する、
 請求項1乃至12のいずれか一項に記載の装具製造システム。
[請求項14]
 前記装具を構成する素材は、熱可塑性樹脂を含む、
 請求項1乃至13のいずれか一項に記載の装具製造システム。
[請求項15]
 前記装具は、足底装具である、
 請求項1乃至14のいずれか一項に記載の装具製造システム。
[請求項16]
 前記記憶部は、前記後加工を行った装具士情報を前記製造履歴データと関連付けて記憶する、
 請求項3に記載の装具製造システム。
[請求項17]
 前記記憶部は、前記装具を使用している使用者情報を前記製造履歴データと関連付けて記憶する、
 請求項3に記載の装具製造システム。
[請求項18]
 前記記憶部は、使用中の前記装具に対する後加工の頻度情報を前記製造履歴データと関連付けて記憶する、
 請求項3に記載の装具製造システム。
[請求項19]
 前記記憶部は、前記装具造形用データ生成部によって参照された頻度情報を前記製造履歴データと関連付けて記憶する、
 請求項3に記載の装具製造システム。
[請求項20]
 人体に装着する装具を製造する装具製造方法であって、
 前記人体の装具装着部位の形状を測定し、前記人体の三次元形状データを生成し、
 前記三次元形状データと、前記装具のモデル形状データと、過去に製造された他の前記装具に係る製造履歴データと、に基づいて、前記装具の造形形状データを生成し、
 前記造形形状データに基づいて、前記装具を立体造形し、
 立体造形後の前記装具に対して後加工が行われたときの加工量を前記製造履歴データとして、前記三次元形状データ又は前記造形形状データと関連付けて記憶する、
 装具製造方法。
[請求項21]
 人体の装具装着部位の形状測定により作成された前記人体の三次元形状データと、装具のモデル形状データと、過去に製造された他の前記装具に係る製造履歴データと、に基づいて、前記装具の造形形状データを生成する装具造形用データ生成部と、
 前記立体造形後の前記装具に対して後加工が行われたときの加工量、若しくは、前記事前造形形状データと、前記造形形状データの差分を補正した補正量を製造履歴データとして、前記三次元形状データ及び前記造形形状データの少なくともいずれか一方と関連付けて記憶する記憶部と、
 を有する装具製造の補正データ作成システム。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]