JP7111101B2 - 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 - Google Patents

Description

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

特表２０１３－５３０７５７号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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 一実施形態に係る測定装置の一例を示す図 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 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 一実施形態に係る立体造形装置の一例を示す図 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 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 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 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 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

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

図２は、測定装置の一例を示す図である。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

「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。

「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。

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。

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。

「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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

図５は、立体造形装置の一例を示す図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

かかるフローによって、装具Ｍが立体造形される。

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。

［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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

「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。

「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。

「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。

「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。

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。

（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。

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。

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）。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (21)

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、
   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、事前造形形状データを生成し、
   前記製造履歴データとして記憶された、他の前記装具に対して行われた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、前記事前造形形状データを補正することで、前記造形形状データを生成する、
   装具製造システム。
2. 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、
   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用いて、データを抽出する、
   装具製造システム。
3. 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、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生成された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２に記載の装具製造システム。
4. 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３に記載の装具製造システム。
5. 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１又は４に記載の装具製造システム。
6. 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又は４に記載の装具製造システム。
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。
8. 前記装具造形用データ生成部が参照する前記製造履歴データは、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、又は第１指骨の位置において、前記立体造形後の前記装具に対して後加工が行われた変形量又は厚み量に関するデータを含む、
   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。
9. 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、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、又は第１指骨の位置において、前記立体造形後の前記装具に対して後加工が行われた変形量又は厚み量を重み付けとして学習を行う、
   請求項２に記載の装具製造システム。
10. 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。
11. 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１０のいずれか一項に記載の装具製造システム。
12. 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１１のいずれか一項に記載の装具製造システム。
13. 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１２のいずれか一項に記載の装具製造システム。
14. 前記装具は、足底装具である、
    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。
15. 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４に記載の装具製造システム。
16. 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４に記載の装具製造システム。
17. 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４に記載の装具製造システム。
18. 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する第１工程と、
    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する第２工程と、
    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第３工程と、
    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第４工程と、
    を有し、
    前記第２工程では、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、事前造形形状データを生成し、
    前記製造履歴データとして記憶された、他の前記装具に対して行われた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、前記事前造形形状データを補正することで、前記造形形状データを生成する、
    装具製造方法。
19. 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する第１工程と、
    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する第２工程と、
    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第３工程と、
    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第４工程と、 を有し、
    前記第２工程では、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用いて、データを抽出する、
    装具製造方法。
20. 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であって、
    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、事前造形形状データを生成し、前記製造履歴データとして記憶された、他の前記装具に対して行われた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、前記事前造形形状データを補正することで、前記造形形状データを生成する前記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。
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であって、
    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用いて、データを抽出する前記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生成された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。

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