CN112822956A - 矫形器、矫形器的制造方法、信息处理装置、信息处理方法、系统、以及程序 - Google Patents
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Abstract
本发明提供矫形器,实施方式的矫形器具有第一区域、和第二区域。第一区域由第一单位格子结构构成,该第一单位格子结构是将多棱柱形状的空间作为一个单位的单位格子结构,且具备多个将形成上述多棱柱形状的多个顶点中两个点连接的结构柱。第二区域由与上述第一单位格子结构不同的第二单位格子结构构成。上述第一单位格子结构以及上述第二单位格子结构具有至少一个将上述多个顶点中任意的顶点与和包含该顶点的边上的顶点不同的顶点连接的结构柱。
Description
技术领域
本发明的实施方式涉及矫形器、矫形器的制造方法、信息处理装置、信息处理方法、系统、以及程序。
背景技术
以往,在医疗领域,在由于疾病或者受伤等而身体功能降低或者丧失时,为了弥补该功能或者保护患部,利用佩戴于身体的矫形器。此外,矫形器并不限定于医疗目的,也能够用于运动或者日常生活中的身体功能的辅助、保护。
例如,作为矫形器的一个例子,已知有医疗用的鞋垫。医疗用的鞋垫通过根据患部的位置、症状来组合具有各种物性的材料,从而配合每一个患者进行制造。
专利文献1:日本特开2017-012751号公报
专利文献2:WO2016/137818号
专利文献3:WO2014/100462号
专利文献4:日本特开2016-155042号公报
专利文献5:日本特开2014-111196号公报
专利文献6:日本专利第5222191号说明书
然而,在以往的技术中,并不一定能够提供根据区域具有适当的物性的矫形器。例如,医疗用的鞋垫虽然根据与脚尖对应的区域(部分)、与脚跟对应的区域等区域而要求不同的物性,但并不一定能够提供根据区域具有适当的物性的鞋垫。
发明内容
本发明的目的在于提供根据区域具有适当的物性的矫形器、矫形器的制造方法、能够设计矫形器的信息处理装置、信息处理方法、系统、以及程序。
为了解决上述的课题实现目的,本发明是一种矫形器,具有:第一区域,由第一单位格子结构构成,该第一单位格子结构是将多棱柱形状的空间作为一个单位的单位格子结构,且具备多个将形成上述多棱柱形状的多个顶点中两个点连接的结构柱;以及第二区域,由与上述第一单位格子结构不同的第二单位格子结构构成,上述第一单位格子结构以及上述第二单位格子结构具有至少一个将上述多个顶点中任意的顶点与和包含该顶点的边上的顶点不同的顶点连接的结构柱。
另外,本发明是一种信息处理装置,具备:受理部,受理与通过负荷的变化与位移量的变化的关系表示的物性信息相关的输入;生成部,基于通过上述受理部受理的上述物性信息,决定规定矫形器的物性的形状参数,并生成包含决定出的上述形状参数的用于设计上述矫形器的模型数据;以及输出控制部,输出通过上述生成部生成的上述模型数据。
另外,本发明是一种信息处理装置,具备:获取部,基于拍摄到第一被检体的部位的图像数据,获取包含上述第一被检体的部位的外形数据的第一部位信息;生成部,通过对学习完毕模型输入上述第一部位信息,生成用于设计佩戴于上述第一被检体的部位的第一矫形器的第一模型数据,该学习完毕模型是针对多个第二被检体的部位,使用包含各第二被检体的部位的外形数据的第二部位信息、用于设计佩戴于各第二被检体的部位的第二矫形器的第二模型数据、以及上述第二矫形器的评价相关的评价信息进行学习的模型;以及输出控制部,输出上述第一模型数据。这里,被检体表示人(被检者)、动物。另外,被检体的部位表示脚、手、肘、膝盖、肩、透部等被检体的身体的一部分。
另外,本发明是一种系统,是至少具备信息处理装置和造型装置的系统,具备:获取部,基于拍摄到第一被检体的部位的图像数据,获取包含上述第一被检体的部位的外形数据的第一部位信息;生成部,通过对学习完毕模型输入上述第一部位信息,生成用于设计佩戴于上述第一被检体的部位的第一矫形器的第一模型数据,该学习完毕模型是针对多个第二被检体的部位,使用包含各第二被检体的部位的外形数据的第二部位信息、用于设计佩戴于各第二被检体的部位的第二矫形器的第二模型数据、以及上述第二矫形器的评价相关的评价信息进行学习的模型;以及造型部,基于上述第一模型数据,对上述第一矫形器进行造型。
另外,本发明是一种矫形器的制造方法,包含:基于拍摄到第一被检体的部位的图像数据,获取包含上述第一被检体的部位的外形数据的第一部位信息的获取步骤;通过对学习完毕模型输入上述第一部位信息,生成用于设计佩戴于上述第一被检体的部位的第一矫形器的第一模型数据的生成步骤,该学习完毕模型是针对多个第二被检体的部位,使用包含各第二被检体的部位的外形数据的第二部位信息、用于设计佩戴于各第二被检体的部位的第二矫形器的第二模型数据、以及上述第二矫形器的评价相关的评价信息进行学习的模型;以及基于上述第一模型数据,对上述第一矫形器进行造型的造型步骤。
另外,本发明是一种信息处理方法,包含:基于拍摄到第一被检体的部位的图像数据,获取包含上述第一被检体的部位的外形数据的第一部位信息的获取步骤;通过对学习完毕模型输入上述第一部位信息,生成用于设计佩戴于上述第一被检体的部位的第一矫形器的第一模型数据的生成步骤,该学习完毕模型是针对多个第二被检体的部位,使用包含各第二被检体的部位的外形数据的第二部位信息、用于设计佩戴于各第二被检体的部位的第二矫形器的第二模型数据、以及上述第二矫形器的评价相关的评价信息进行学习的模型;以及输出上述第一模型数据的输出控制步骤。
另外,本发明是一种程序,用于使计算机执行基于拍摄到第一被检体的部位的图像数据,获取包含上述第一被检体的部位的外形数据的第一部位信息,通过对学习完毕模型输入上述第一部位信息,生成用于设计佩戴于上述第一被检体的部位的第一矫形器的第一模型数据,该学习完毕模型是针对多个第二被检体的部位,使用包含各第二被检体的部位的外形数据的第二部位信息、用于设计佩戴于各第二被检体的部位的第二矫形器的第二模型数据、以及上述第二矫形器的评价相关的评价信息进行学习的模型,并输出上述第一模型数据的各处理。
另外,本发明是一种信息处理装置,具备:学习部,通过对多个被检体的部位进行使用了包含各被检体的部位的外形数据的部位信息、用于设计佩戴于各被检体的部位的矫形器的模型数据、以及上述矫形器的评价相关的评价信息的机械学习,生成学习完毕模型;以及输出控制部,输出上述学习完毕模型。
另外,本发明是一种信息处理方法,具备:通过对多个被检体的部位进行使用了包含各被检体的部位的外形数据的部位信息、用于设计佩戴于各被检体的部位的矫形器的模型数据、以及上述矫形器的评价相关的评价信息的机械学习,生成学习完毕模型的学习步骤;以及输出上述学习完毕模型的输出控制步骤。
另外,本发明是一种程序,用于使计算机执行通过对多个被检体的部位进行使用了包含各被检体的部位的外形数据的部位信息、用于设计佩戴于各被检体的部位的矫形器的模型数据、以及上述矫形器的评价相关的评价信息的机械学习,生成学习完毕模型,并输出上述学习完毕模型的各处理。
根据本发明,能够提供根据区域具有适当的物性的矫形器、矫形器的制造方法、能够设计矫形器的信息处理装置、信息处理方法、系统、以及程序。
附图说明
图1是表示第一实施方式的鞋垫的结构的一个例子的图。
图2是用于说明第一实施方式的单位格子结构的图。
图3是用于说明第一实施方式的单位格子结构的图。
图4是用于说明第一实施方式的鞋垫的各区域中所规定的形状参数的图。
图5是用于说明第一实施方式的形状参数与物性的关系的图。
图6是用于说明第一实施方式的形状参数与物性的关系的图。
图7是用于说明第一实施方式的形状参数与物性的关系的图。
图8是用于说明第一实施方式的形状参数与物性的关系的图。
图9是用于说明第一实施方式的形状参数与物性的关系的图。
图10是表示第一实施方式的制造方法的一个例子的流程图。
图11是表示第二实施方式的系统的概略结构的一个例子的图。
图12是表示第二实施方式的信息处理装置的硬件构成的一个例子的图。
图13是表示第二实施方式的信息处理装置具有的功能的一个例子的图。
图14是表示第二实施方式的鞋垫的外形数据的一个例子的图。
图15是表示第二实施方式的质感信息的输入画面的一个例子的图。
图16是表示在第二实施方式的生成部参照的相关信息的一个例子的图。
图17是用于说明第二实施方式的单位格子结构的形状以及各边的长度的图。
图18是用于说明第二实施方式的单位格子模型的图。
图19是表示第二实施方式的单位格子模型的种类与负荷-位移特性的关系的图。
图20是表示第二实施方式的L/S与负荷-位移特性的关系的图。
图21是表示第二实施方式的交叉部的容积与负荷-位移特性的关系的图。
图22是表示第二实施方式的交叉部的容积与负荷-位移特性的关系的图。
图23是用于说明与第二实施方式的交叉部的容积对应的形状恢复速度的差异的图。
图24是表示第二实施方式的输出控制部的显示画面的一个例子的图。
图25是表示第二实施方式的信息处理装置的动作例的流程图。
图26是表示第二实施方式的变形例1的输入画面的一个例子的图。
图27是表示第二实施方式的变形例2的显示画面的一个例子的图。
图28是表示第三实施方式的信息处理装置的动作例的流程图。
图29是用于说明第三实施方式的生成部的处理的图。
图30是用于说明第三实施方式的生成部的处理的图。
图31是用于说明第三实施方式的生成部的处理的图。
图32是表示第四实施方式的信息处理装置的动作例的流程图。
图33是用于说明第四实施方式的生成部的处理的图。
图34是表示第五实施方式的系统的概略结构的一个例子的图。
图35是表示第五实施方式的信息处理装置具有的功能的一个例子的图。
图36是用于说明第五实施方式的模型数据的修正处理的图。
图37是表示实施方式的制造方法的一个例子的流程图。
图38是表示第六实施方式的系统的概略结构的一个例子的图。
图39是表示第六实施方式的信息处理装置的硬件构成的一个例子的图。
图40是表示第六实施方式的信息处理装置具有的功能的一个例子的图。
图41是表示通过第六实施方式的信息处理装置进行的学习时以及运用时的处理的图。
图42是表示第六实施方式的脚信息的一个例子的图。
图43是表示第六实施方式的鞋垫的外形数据的一个例子的图。
图44是表示第六实施方式的鞋垫的形状参数的一个例子的图。
图45是用于说明第六实施方式的单位格子结构的形状以及各边的长度的图。
图46是用于说明第六实施方式的单位格子模型的图。
图47是表示第六实施方式的单位格子模型的种类与负荷-位移特性的关系的图。
图48是表示第六实施方式的L/S与负荷-位移特性的关系的图。
图49是表示第六实施方式的交叉部的容积与负荷-位移特性的关系的图。
图50是表示第六实施方式的交叉部的容积与负荷-位移特性的关系的图。
图51是用于说明与第六实施方式的交叉部的容积对应的形状恢复速度的差异的图。
图52是用于说明第六实施方式的模型数据的修正处理的图。
图53是表示第六实施方式的信息处理装置的动作例的流程图。
图54是表示第六实施方式的信息处理装置的动作例的流程图。
图55是表示第六实施方式的制造方法的一个例子的流程图。
图56是表示利用OpenSCAD进行设计的网格立方体的图。
图57是表示改变了单位格子的网格立方体的负荷位移曲线的图。
图58是表示立方体压缩时的举动的图。
图59是表示利用FDM方式对立方体进行造型时的切片器的填充图案的图。
图60是表示使填充图案为直线(Rectilinear)形状并将填充率作为变量的立方体的负荷位移曲线的图。
图61是表示将填充率固定为20%并变更填充图案的立方体的负荷位移曲线的图。
图62是表示FDM造型样本的压缩举动的图。
图63是表示固定单位格子,并改变柱粗(L/S)与格子尺寸比的情况下的网格立方体的负荷位移曲线的图。
图64是表示现有医疗用鞋垫材料的负荷位移曲线的图。
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的矫形器、矫形器的制造方法、信息处理装置、信息处理方法、系统、以及程序的实施方式进行详细说明。
(第一实施方式)
在以下的实施方式中,作为矫形器的一个例子对医疗用的鞋垫进行说明。但是,实施方式并不限定于鞋垫,例如能够广泛地应用于紧贴于手、肘、膝盖、肩、头部等人体的各部位来利用的矫形器。另外,实施方式并不限定于医疗用的矫形器,例如能够广泛地应用于用于运动或者日常生活中的身体功能的辅助、保护的矫形器。此外,鞋垫也被称为内底、中底等。
图1是表示第一实施方式的鞋垫100的结构的一个例子的图。在图1的左图例示从与人体的各部位直接或者间接地接触的抵接面侧观察右脚用的鞋垫100的俯视图。在图1的右图例示左图的侧视图。此外,在图1的上侧示出鞋垫100的脚尖侧,在图1的下侧示出鞋垫100的脚跟侧。
如图1所示,第一实施方式的鞋垫100具有区域R1、区域R2、以及区域R3。区域R1是构成鞋垫100的整体的外形的区域。区域R2是脚跟骨附近的部位接触的区域。区域R3是拇指中脚趾关节附近的部位接触的区域。
第一实施方式的区域R1、区域R2、以及区域R3由相互不同的单位格子结构构成。此外,图1所示的鞋垫100的结构仅为一个例子,例如构成鞋垫100的各区域的数目、位置、大小、形状、以及厚度能够根据佩戴的人的使用目的、症状而任意地变更。即,鞋垫100至少具有两个由相互不同的单位格子结构构成的区域。以下,使用图2以及图3,对单位格子结构进行说明。图2以及图3是用于说明第一实施方式的单位格子结构的图。
在图2例示单位格子结构为一个单位的空间形状。如图2所示,单位格子结构将由六个正方形的面构成的立方体形状的空间作为一个单位。单位格子结构具有与顶点对应的八个点P1~点P8。
这里,对单位格子结构中的线以及面的表述方法进行说明。在第一实施方式中,在表述线以及面的情况下,对构成该线或者面的顶点附加括号来进行表示。例如,“线(P1,P2)”这样的表述表示连接点P1与点P2的线。另外,“线(P1,P7)”这样的表述表示连接点P1与点P7的线(对角线)。另外,“面(P1、P2、P3、P4)”这样的表述表示将点P1、点P2、点P3、以及点P4作为顶点的面(底面)。此外,与线的表述方法相同地表述结构柱。
第一实施方式的单位格子结构具备多个连接多个点P1~点P8中两个点的结构柱。换句话说,图2的空间形状与单位格子结构的形状对应。例如根据单位格子模型预先规定结构柱的数目以及方向(配置方向)。
在图3例示表示单位格子结构的基本的骨架形状的单位格子模型。在图3中,虚线表示相当于一个单位的立方体形状的空间(图2的空间)。另外,实线表示结构柱的存在。此外,优选在图3例示的单位格子模型在鞋垫100的各区域配置为其配置方向与在图3的垂直下方向施加给矫形器的负荷方向一致。此外,施加给矫形器的负荷方向是指从人体的各部位受到的负荷施加的方向。
如图3所示,例如单位格子模型包含模型A、模型B、模型C、模型D、以及模型E。这里,模型A、模型B、以及模型C在立方体形状的空间的中心具有结构柱的交叉部。另外,模型D以及模型E在构成立方体形状的多个面中至少一个面的中心具有结构柱的交叉部。
模型A是具备沿着立方体形状的对角线配置的四个结构柱的单位格子模型。具体而言,模型A具有结构柱(P1,P7)、结构柱(P2,P8)、结构柱(P3,P5)、以及结构柱(P4,P6)。
模型B是除了具备与模型A相同的四个结构柱,还具备沿着包围构成立方体形状的底面以及上表面的多个边配置的八个结构柱的单位格子模型。具体而言,模型B具有模型A具有的四个结构柱。并且,模型B具有包围底面(P1,P2,P3,P4)的四个结构柱(P1,P2)、结构柱(P2,P3)、结构柱(P3,P4)、以及结构柱(P4,P1)。另外,模型B具有包围上表面(P5,P6,P7,P8)的四个结构柱(P5,P6)、结构柱(P6,P7)、结构柱(P7,P8)、以及结构柱(P8,P5)。
模型C是除了具备与模型B相同的十二个结构柱之外,还具备沿着负荷方向配置的四个结构柱的单位格子模型。具体而言,模型C具有模型B具有的十二个结构柱。并且,模型C具有沿着施加给鞋垫的负荷方向配置的四个结构柱(P1,P5)、结构柱(P2,P6)、结构柱(P3,P7)、以及结构柱(P4,P8)。
换句话说,模型B与模型C的差异在于是否具有沿着负荷方向配置的四个结构柱(P1,P5)、结构柱(P2,P6)、结构柱(P3,P7)、以及结构柱(P4,P8)。
模型D是具备沿着六个面各自的对角线配置的十二个结构柱的单位格子模型。具体而言,模型D具有沿着底面(P1,P2,P3,P4)的对角线的两个结构柱(P1,P3)以及结构柱(P2,P4)。另外,模型D具有沿着上表面(P5,P6,P7,P8)的对角线的两个结构柱(P5,P7)以及结构柱(P6,P8)。另外,模型D具有沿着侧面(P1,P2,P5,P6)的对角线的两个结构柱(P1,P6)以及结构柱(P2,P5)。另外,模型D具有沿着侧面(P2,P3,P6,P7)的对角线的两个结构柱(P2,P7)以及结构柱(P3,P6)。另外,模型D具有沿着侧面(P3,P4,P7,P8)的对角线的两个结构柱(P3,P8)以及结构柱(P4,P7)。另外,模型D具有沿着侧面(P1,P4,P5,P8)的对角线的两个结构柱(P1,P8)以及结构柱(P4,P5)。
模型E是与模型D相比较不具备沿着底面以及上表面的对角线的结构柱,且进一步具备沿着包围底面以及上表面的多个边配置的八个结构柱的单位格子模型。具体而言,模型E具有沿着侧面(P1,P2,P5,P6)的对角线的两个结构柱(P1,P6)以及结构柱(P2,P5)。另外,模型E具有沿着侧面(P2,P3,P6,P7)的对角线的两个结构柱(P2,P7)以及结构柱(P3,P6)。另外,模型E具有沿着侧面(P3,P4,P7,P8)的对角线的两个结构柱(P3,P8)以及结构柱(P4,P7)。另外,模型E具有沿着侧面(P1,P4,P5,P8)的对角线的两个结构柱(P1,P8)以及结构柱(P4,P5)。另外,模型E具有包围底面(P1,P2,P3,P4)的四个结构柱(P1,P2)、结构柱(P2,P3)、结构柱(P3,P4)、以及结构柱(P4,P1)。另外,模型E具有包围上表面(P5,P6,P7,P8)的四个结构柱(P5,P6)、结构柱(P6,P7)、结构柱(P7,P8)、以及结构柱(P8,P5)。
换句话说,模型D以及模型E的差异在于配置在底面以及上表面的结构柱的有无。具体而言,具有的沿着底面以及上表面的对角线的四个结构柱(P1,P3)、结构柱(P2,P4)、结构柱(P5,P7)、以及结构柱(P6,P8)的模型是模型D。另外,具有包围底面以及上表面的八个结构柱(P1,P2)、结构柱(P2,P3)、结构柱(P3,P4)、结构柱(P4,P1)、结构柱(P5,P6)、结构柱(P6,P7)、结构柱(P7,P8)、以及结构柱(P8,P5)的模型是模型E。
此外,虽然在图6中,通过两种粗度的实线图示模型D以及模型E的结构柱,但这并不表示实际的结构柱的粗度,而是为了使图示清晰化。换句话说,较粗的一方的实线表示在将立方体形状的空间视为箱的情况下,包含于“在箱的近前侧能够看到的面”的结构柱。另外,较细的一方的实线表示在将立方体形状的空间视为箱的情况下,仅包含于“在箱的里侧能够看到的面”的结构柱。此外,在“箱的近前侧能够看到的面”是指上表面(P5,P6,P7,P8)、侧面(P1,P2,P5,P6)、以及侧面(P1,P4,P5,P8)。另外,“在箱的里侧能够看到的面”是指底面(P1,P2,P3,P4)、侧面(P2,P3,P6,P7)、以及侧面(P3,P4,P7,P8)。
这样,区域R1、区域R2、以及区域R3由相互不同的单位格子结构构成。即,鞋垫100的各区域是反复连续排列多个单位格子结构而成的结构。具体而言,鞋垫100的各区域具有至少一个在同一平面上排列多个单位格子结构的层,层叠该层构成该各区域。此外,结构柱的剖面形状能够应用四边形、五边形,六边形等多边形、圆形、椭圆形等任意的形状。
此外,图2以及图3所示的内容仅为一个例子,并不限定于图示的内容。例如,图2所示的立方体形状的空间仅为一个例子,单位格子结构作为一个单位的空间形状也可以是多棱柱形状。该情况下,优选单位格子结构例如将三棱柱形状、四棱柱形状、以及六棱柱形状中任意一个形状的空间作为一个单位。作为三棱柱形状优选为正三棱柱形状。另外,作为四棱柱形状除了上述的立方体形状以外优选为长方体形状。另外,作为六棱柱形状优选为正六棱柱形状。但是,优选构成矫形器的各区域R1~区域R3的单位格子结构为相同的空间形状。另外,结构柱为多棱柱形状或者圆柱形状等柱状。另外,结构柱的短边方向是指与结构柱的轴向正交的方向。
另外,图3所示的模型仅为一个例子,单位格子模型也可以在任意的位置具备结构柱。但是,优选单位格子结构具备多个结构柱以使任意一个结构柱通过构成多棱柱形状的空间的全部的顶点。
另外,优选单位格子结构具有配置在与负荷方向相交的方向(倾斜方向)的结构柱。例如,模型A、模型B、以及模型C具有沿着立方体形状的对角线的结构柱,另外,模型D以及模型E具备沿着构成立方体形状的面的对角线配置的结构柱。换句话说,单位格子结构具有至少一个将多个顶点中任意的顶点与和包含该顶点的边上的顶点不同的顶点连接的结构柱。
另外,单位格子结构并不限定于在立方体形状的空间的中心具有结构柱的交叉部的结构、以及在构成立方体形状的多个面中至少一个面的中心具有结构柱的交叉部的结构。但是,优选单位格子结构在与多个顶点不同的位置具有至少两个结构柱交叉的交叉部。
另外,在立方体形状的空间的中心具有结构柱的交叉部的结构的情况下,优选单位格子结构具有沿着多棱柱形状的对角线配置,并在交叉部相互交叉的至少两个结构柱。另外,若为四棱柱形状,则优选单位格子结构具有沿着四棱柱形状的对角线配置并在交叉部相互交叉的四个结构柱。
另外,在构成立方体形状的多个面中至少一个面的中心具有结构柱的交叉部的结构的情况下,优选单位格子结构具有沿着构成多棱柱形状的底面、上表面、以及侧面中至少一个面的对角线配置并在交叉部相互交叉的至少两个结构柱。
另外,优选单位格子结构具有分别沿着包围构成多棱柱形状的底面以及上表面中至少一方的面的多个边配置的多个结构柱。另外,优选单位格子结构沿着施加给鞋垫(矫形器)的负荷方向配置。
返回到图1的说明。在鞋垫100中,对于区域R1的单位格子结构、区域R2的单位格子结构、以及区域R3的单位格子结构来说,规定物性的形状参数相互不同。形状参数例如包含单位格子结构的形状、单位格子结构的各边的长度、结构柱的数目、结构柱的方向、结构柱的粗度、以及交叉部的容积中至少一个。
图4是用于说明第一实施方式的鞋垫100的各区域所规定的形状参数的图。此外,在图4中,例示根据单位格子模型的种类来规定结构柱的数目以及方向的情况。
如图4所示,例如,在区域R1规定单位格子结构的形状“立方体形状”、单位格子结构的各边的长度“S1”、单位格子模型“模型C”、结构柱的粗度“W1”以及交叉部的容积“V1”。这表示区域R1由模型C的单位格子模型构成,其结构柱的粗度为“W1”,其交叉部的容积为“V1”。
另外,在区域R2规定单位格子结构的形状“立方体形状”、单位格子结构的各边的长度“S2”、单位格子模型“模型A”、结构柱的粗度“W2”以及交叉部的容积“V2”。这表示区域R2由模型A的单位格子模型构成,其结构柱的粗度为“W2”,其交叉部的容积为“V2”。
另外,在区域R3规定单位格子结构的形状“立方体形状”、单位格子结构的各边的长度“S3”、单位格子模型“模型A”、结构柱的粗度“W3”以及交叉部的容积“V3”。这表示区域R3由模型A的单位格子模型构成,其结构柱的粗度为“W3”,其交叉部的容积为“V3”。
这样,对于各区域R1~区域R3来说,单位格子结构的形状、单位格子结构的各边的长度、结构柱的数目、结构柱的方向、结构柱的粗度、以及交叉部的容积中至少一个形状参数不同。由此,各区域R1~区域R3具有相互不同的物性。另外,优选区域R1的单位格子结构、区域R2的单位格子结构、以及区域R3的单位格子结构将具有相互相同的形状以及相同的大小(这里是各边的长度)的空间作为一个单位。接下来,使用图5~图9,对各形状参数与物性的关系进行说明。
图5、图6、图7、图8、以及图9是用于说明第一实施方式的形状参数与物性的关系的图。在图5~图9中,作为物性例示负荷-位移特性进行说明。负荷-位移特性表示施加给物体的负荷[N]与该负荷所引起的物体的位移[mm]的关系,作为表示物体的硬度、紧贴性的物理指标来利用。在本实施方式中,通过对由单位格子结构构成的物体施加负荷来测量负荷-位移特性。在图5~图8中,图表的纵轴与负荷[N]对应,图表的横轴与位移[mm]对应。换句话说,在图5~图8中,越是较硬的物体越能够得到陡峭的图表,越是柔软的物体越能够得到平缓的图表。此外,虽然通常作为曲线得到图表的情况较多,但在图5~图8中为了简化说明而以直线示出。
在图5例示单位格子模型的种类与负荷-位移特性的关系。在图5中,使用由图3所示的模型A、模型B、以及模型C的单位格子模型构成的物体的负荷-位移特性进行说明。此外,在图5中,模型A、模型B、以及模型C的结构柱的粗度以及交叉部的容积恒定。
根据图5所示的负荷-位移特性可以看出,各模型所包含的结构柱的数目越多,物体越硬。另外,根据图5所示的负荷-位移特性可以看出,结构柱的方向越接近负荷方向,物体越硬。因此,通过以不同种类的单位格子模型构成各区域,能够设置具有不同的物性的多个区域。
在图6例示结构柱的粗度(L)/单位空间的一边的长度(S)与负荷-位移特性的关系。在图6中,使用在图3的模型A中,具有不同粗度的结构柱的物体的负荷-位移特性进行说明。此外,在图6中,各物体的交叉部的容积恒定。
另外,在图6中,作为结构柱的粗度的一个例子,对结构柱的粗度(L)于单位空间的一边的长度(S)的比率不同的情况进行说明。在图6的例子中,“L/S:1/3”与结构柱最粗的情况对应,“L/S:1/5”以及“L/S:1/8”依次与结构柱变细的情况对应。此外,结构柱的粗度例如能够为结构柱的短边方向的剖面中通过重心的直线中最长的直线的长度。
根据图6所示的负荷-位移特性可以看出,L/S越大(粗),物体越硬。另外,可以看出L/S越小(细),物体越柔软。因此,通过设置具有不同粗度的结构柱的多个区域,能够设置具有不同的物性的多个区域。
在图7例示在负荷施加时,交叉部的容积与负荷-位移特性的关系。在图7中,使用在图3的模型A中,具有不同的容积的交叉部的物体的负荷-位移特性进行说明。在图7中,各物体的结构柱的粗度(L)恒定。此外,在图7所示的负荷施加时的负荷-位移特性中,表示与负荷对应的位移的图表上的点(位置)朝向图表中的箭头的方向移动。
在图7所示的负荷-位移特性中,在交叉部的容积较大的情况下,在图表确认到拐点P11。换句话说,交叉部的容积越大的物体,在施加了负荷的情况下,从原点O到拐点P1的期间表现为如较硬的物质,在拐点P11以后表现为如柔软的物质。该负荷-位移特性中的物性的变化(图表的斜率的变化)被感受为利用矫形器的人对鞋垫施加了负荷时的紧贴性。另外,交叉部的容积为中等程度的物体表现为与柔软的物体相同。因此,通过设置具有不同的容积的交叉部的多个区域,能够设置具有不同的物性的多个区域。
在图8例示在负荷释放时,交叉部的容积与负荷-位移特性的关系。在图8中,使用在图3的模型A中,具有不同的容积的交叉部的物体的负荷-位移特性进行说明。在图8中,各物体的结构柱的粗度(L)恒定。此外,在图8所示的负荷释放时的负荷-位移特性中,表示与负荷对应的位移的图表上的点(位置)朝向图表中的箭头的方向移动。另外,图8所示的虚线的图表与负荷施加时的图表对应。
在图8所示的负荷-位移特性中,在交叉部的容积较大的情况下,形状恢复速度较快,得到比较接近线性的斜率。换句话说,交叉部的容积较大的物体在释放了负荷的情况下的位移的返回较快。该物性被感受为利用矫形器的人从鞋垫释放负荷时的紧贴性。另一方面,在图8所示的负荷-位移特性中,在交叉部的容积较小的情况下,形状恢复速度较慢,确认到拐点P12。换句话说,交叉部的容积较小的物体在释放负荷的情况下,到拐点P12为止位移的变化量较小,在从拐点P12到原点O的期间形状返回到原来的形状。因此,通过设置具有不同的容积的交叉部的多个区域,能够设置具有不同的物性的多个区域。
在图9中,对在从图3的模型A中的单位格子结构的上表面朝向底面施加负荷的情况下,与交叉部的容积对应的形状恢复速度的差异进行说明。在图9示出从负荷施加时移至负荷释放时的交叉部的形状的变化、和该变化下的形状恢复速度的速度。在图9的上段示出交叉部的容积较大的情况,在中段示出交叉部的容积为中等程度的情况,在下段示出交叉部的容积较小的情况。此外,表示形状恢复速度的箭头的长度与形状恢复速度的速度对应。
在图9中,对交叉部的形状进行说明。在不特别进行容积的调整的情况下,交叉部成为图9的中段(负荷释放时)所示的形状。在本实施方式中,将该形状作为交叉部的容积为中等程度的状态进行说明。
在交叉部的容积较大的情况下,交叉部如图9的上段(负荷释放时)所示,具有大致将交叉部作为中心的球形状或者多面体形状。换句话说,交叉部与仅使多个结构柱交叉的状态相比较具有积极地隆起的形状。该情况下,交叉部具有比结构柱的短边方向的剖面大的剖面。具体而言,优选交叉部的剖面的面积与结构柱的短边方向的剖面相比较为1.1倍以上20倍以下的剖面,更优选为1.2倍以上10倍以下的面积,特别是进一步优选1.5倍以上5倍以下的面积。此外,这里交叉部的剖面的面积以通过交叉部的重心的面中面积最大的面为基准。
另一方面,在交叉部的容积较小的情况下,交叉部如图9的下段(负荷释放时)所示,具有使交叉部附近的结构柱变细的形状。该情况下,交叉部具有比结构柱的短边方向的剖面小的剖面。具体而言,优选交叉部的剖面的面积与结构柱的短边方向的剖面相比较为0.05倍以上0.9倍以下的剖面,更优选为0.1倍以上0.8倍以下的面积,特别是优选为0.2倍以上0.7倍以下的面积。此外,这里交叉部的剖面的面积以通过交叉部的重心的面中面积最大的面为基准。
这里,如图9所示,考虑在负荷施加时,在交叉部积蓄用于恢复形状的能量。例如,在从图9的上侧朝向下侧施加了负荷的情况下,交叉部的位于区域R13的两侧的两个结构柱被扩张,其结果在区域R13积蓄用于使其复原的复原力。另外,交叉部的位于区域R14的两侧的两个结构柱被缩窄,其结果在区域R14积蓄用于使其复原的反作用力。
在交叉部的容积较大的情况下,作为较大的能量积蓄复原力以及反作用力。因此,区域R11的复原力比区域R13的复原力大,区域R12的反作用力比区域R14的反作用力大。其结果,认为交叉部的容积越大形状恢复速度越快。
另外,在交叉部的容积较小的情况下,作为较小的能量积蓄复原力以及反作用力。因此,区域R15的复原力比区域R13的复原力小,区域R16的反作用力比区域R14的反作用力小。其结果,认为交叉部的容积越小形状恢复速度越慢。
这样,通过由具有相互不同的形状参数的单位格子结构构成多个区域,能够在鞋垫100设置具有不同的物性的多个区域。
此外,图4~图9所示的内容仅为一个例子,并不限定于图示的内容。例如,虽然在图4中,对例示的空间形状为立方体形状,所以各边的长度设定为统一的值(S1、S2、S3等)的情况进行了说明,但并不限定于此,也可以分别独立地设定各边的长度。另外,例如,虽然在图9中,以三个阶段示出交叉部的容积,但并不限定于三个阶段,能够制造为所希望的容积。
如上述那样,第一实施方式的鞋垫100具有由第一单位格子结构构成的第一区域,该第一单位格子结构是将多棱柱形状的空间作为一个单位的单位格子结构,且具备多个连接形成多棱柱形状的多个顶点中两点的结构柱。另外,第一实施方式的鞋垫100具有由与第一单位格子结构不同的第二单位格子结构构成的第二区域。由此,第一实施方式的鞋垫100根据区域具有适当的物性。例如,鞋垫100的制造者能够根据负荷施加的方式、患部的情况,提供部分地调整为任意的物性的鞋垫。
(第一实施方式相关的其它的实施方式)
除了上述的实施方式以外,也可以以各种不同的方式实施。
(矫形器的制造方法)
在上述的实施方式中,对实施方式的鞋垫100进行了说明,制造鞋垫100的人(制造者)能够通过以下的制造方法制造鞋垫100。
这里,鞋垫100的各区域由不同的形状参数的单位格子结构构成,所以具有不同的物性。因此,鞋垫100的各区域即使以均匀的材料制造也能够具有不同的物性。由此,制造者能够通过材料挤出方式、储液槽光聚合方式、粉末烧结层叠方式等各种附加造型技术(三维造型技术),使具有多个区域的鞋垫100造型(成形)为一体。
图10是表示第一实施方式的制造方法的一个例子的流程图。由能够执行基于储液槽光聚合方式的三维造型技术的造型装置执行图10所例示的制造方法。造型装置具有用于填充成为鞋垫100的材料的感光性树脂的储液槽(储液罐)、和用于通过光聚合反应使储液槽内的感光性树脂在位置上选择性地固化的激光器。此外,作为造型装置,能够任意地应用公知的造型装置。
如图10所示,造型装置读出模型数据(步骤S101)。该模型数据是成为造型装置进行造型时的基础的信息。模型数据例如由义肢装具师预先制成,并预先存储于造型装置具有的存储装置。此外,存储装置例如对应于HDD(Hard Disc Drive:硬盘驱动器)、SSD(SolidState Drive:固盘)等。
接着,造型装置将指定的感光性树脂填充到储液罐(步骤S102)。这里,感光性树脂既可以通过模型数据预先指定,也可以每当执行造型方法则由操作者进行指定。
然后,造型装置使用激光器使基于模型数据规定的储液罐内的各位置选择性地固化(步骤S103)。例如,造型装置依次对模型数据中结构柱存在的位置所对应的储液罐内的位置照射激光。换句话说,造型装置依次使与区域R1、区域R2、以及区域R3各自的单位格子结构对应的储液罐内的位置固化。由此,造型装置能够使用单一的感光性树脂,对包含具有相互不同的物性的多个区域的鞋垫进行造型。
此外,作为鞋垫100的材料,只要是能够利用于造型技术的材料则能够应用任意的材料,例如能够适当地选择能够通过附加制造技术进行造型的任意的感光性树脂。
(负荷方向)
在上述的实施方式中,例如如图9所示对负荷方向与图中的垂直下方向对应的情况进行了说明,但实施方式并不限定于此。例如,矫形器内的单位格子结构的方向能够根据制造者的任意适当地设定。例如,若为佩戴于手的矫形器,则可以将手与矫形器的接点上的法线方向定义为负荷方向。该情况下,图3的单位格子结构以图中的垂直下方向和与人体的接点上的法线方向对应的方式排列在矫形器内。
根据以上说明的实施方式,能够提供根据区域具有适当的物性的矫形器以及矫形器的制造方法。
(第二实施方式)
在以往的技术中,并不一定能够设计适当的物性的矫形器。例如,在以往的矫形器设计中,鞋垫的制造利用哪种物性的材料的判断取决于进行矫形器设计的义肢装具师的经验。因此,在假设不同的义肢装具师针对具有某种症状的被检体制成矫形器的情况下,各个矫形器使用相互不同的物性的材料的情况较多,并不一定能够设计适当的物性的矫形器。
第二~第五实施方式的目的在于提供能够设计适当的物性的矫形器的信息处理装置、系统、矫形器的制造方法、信息处理方法、以及程序。
图11是表示第二实施方式的系统1的概略结构的一个例子的图。如图11所示,实施方式的系统1包含信息处理装置10、和造型装置20。图11所例示的各装置成为能够通过LAN(Local Area Network:局域网)或者WAN(Wide Area Network:广域网)等网络直接或者间接地相互进行通信的状态。
信息处理装置10生成用于设计矫形器的模型数据。模型数据是指成为利用造型装置20对由被检体(矫形器的佩戴者)进行佩戴的矫形器进行造型时的基础的信息。后述生成模型数据的处理内容。然后,信息处理装置10将生成的模型数据送至造型装置20。
此外,在以下的实施方式中,作为矫形器的一个例子对医疗用的鞋垫进行说明。但是,实施方式并不限定于鞋垫,例如能够广泛地应用于紧贴于手、肘、膝盖、肩、头部等人体的各部位来利用的矫形器。另外,实施方式并不限定于医疗用的矫形器,例如能够广泛地应用于用于运动或者日常生活中的身体功能的辅助、保护的矫形器。此外,鞋垫也被称为内底、中底等。另外,以下的实施方式的鞋垫与在第一实施方式中说明的鞋垫100对应。
造型装置20具备基于从信息处理装置10接受的模型数据,对被检体佩戴的矫形器进行造型的造型部21。在本实施方式中,造型部21由提供三维打印机的功能的硬件要素组构成。
例如,造型部21具有用于填充成为鞋垫的材料的感光性树脂的储液槽(储液罐)、和用于通过光聚合反应使储液槽内的感光性树脂固化的激光器。造型部21通过使用激光器使基于模型数据规定的储液槽内的位置在位置上选择性地固化,对与模型数据对应的三维结构体进行造型。
接下来,对本实施方式的信息处理装置10进行说明。图12是表示第二实施方式的信息处理装置10的硬件构成的一个例子的图。如图12所示,信息处理装置10具备CPU(Central Processing Unit:中央处理器)11、ROM(Read Only Memory:只读存储器)12、RAM(Random Access Memory:随机存储器)13、辅助存储装置14、输入装置15、显示装置16、以及外部I/F(Interface:接口)17。
CPU11是通过执行程序,统一地控制信息处理装置10的动作,实现信息处理装置10具有的各种功能的处理器(处理电路)。后述信息处理装置10具有的各种功能。
ROM12是非易失性的存储器,存储包含用于使信息处理装置10启动的程序的各种数据(在信息处理装置10的制造阶段写入的信息)。RAM13是具有CPU11的工作区的易失性的存储器。辅助存储装置14存储CPU11执行的程序等各种数据。辅助存储装置14例如由HDD(Hard Disc Drive:硬盘驱动器)、SSD(Solid State Drive:固盘)等构成。
输入装置15是用于使用信息处理装置10的操作者进行各种操作的设备。输入装置15例如由鼠标,键盘,触摸面板或者硬件键构成。此外,操作者例如对应于制作矫形器的义肢装具师、医师或者理疗师等医疗相关人员、以及佩戴矫形器的被检体等。
显示装置16显示各种信息。例如,显示装置16显示图像数据、模型数据、用于从操作者受理各种操作的GUI(Graphical User Interface:图形用户界面)、医用图像等。显示装置16例如由液晶显示器、有机EL(Electro Luminescence:电致发光)显示器或者显像管显示器构成。此外,例如也可以以触摸面板的形态,一体地构成输入装置15和显示装置16。
外部I/F17是用于与造型装置20等外部装置连接(通信)的接口。此外,虽然未图示,但外部I/F17也可以与X射线CT(Computed Tomography:计算机断层扫描)装置、MRI(Magnetic Resonance Imaging:磁共振成像)装置等医用图像诊断装置连接。
图13是表示第二实施方式的信息处理装置10具有的功能的一个例子的图。此外,虽然在图13的例子中,仅例示与本实施方式相关的功能,但信息处理装置10具有的功能并不限定于这些功能。如图13所示,信息处理装置10具有存储部101、受理部102、生成部103、以及输出控制部104。例如由辅助存储装置14(例如HDD)实现存储部101。例如通过CPU11实现受理部102、生成部103、以及输出控制部104。
存储部101存储模型数据的预设信息、在模型数据的生成时参照的数据库等。另外,存储部101也能够存储通过医用图像诊断装置拍摄到的图像数据(DICOM数据)。
受理部102具有受理操作者的输入的功能。例如,受理部102受理操作者经由输入装置15进行的输入操作,并将受理的输入操作转换为电信号送至信息处理装置10内的各部。
例如,操作者对输入装置15进行操作,设定鞋垫的外形数据。鞋垫的外形数据对具有相互不同的物性的多个区域包含各区域的形状、大小、厚度、位置、彼此的区域的位置关系等信息。
图14是表示第二实施方式的鞋垫的外形数据的一个例子的图。在图14的左图例示从与人体的各部位直接或者间接地接触的抵接面侧观察右脚用的鞋垫的俯视图。在图14的右图例示左图的侧视图。此外,在图14的上侧示出鞋垫的脚尖侧,在图14的下侧示出鞋垫的脚跟侧。
图14所示,例如,鞋垫的外形数据包含区域R1、区域R2、以及区域R3的信息。其中,区域R1是构成鞋垫的整体的外形的区域。区域R2是脚跟骨附近的部位接触的区域。区域R3是拇指中脚趾关节附近的部位接触的区域。
这里,鞋垫的外形数据对各区域R1、区域R2、以及区域R3包含各区域的形状、各区域的大小、各区域的厚度、各区域的位置相关的信息。另外,鞋垫的外形数据包含表示相对于区域R1的区域R2的位置的信息、和表示相对于区域R1的区域R3的位置的信息。
具体而言,预先在存储部101存储鞋垫的外形数据的预设信息。受理部102根据来自操作者的操作,从存储部101读出鞋垫的外形数据的预设信息。然后,操作者进行与被检体配合地设定(调整)鞋垫的外形数据的预设信息所设定的区域的数目、大小、形状、厚度、以及位置等信息的操作。受理部102若受理该操作,则根据受理的操作设定鞋垫的外形数据。
然后,受理部102受理识别感觉的识别信息的输入。这里,识别信息例如是用于识别“感觉A”、“感觉B”等通过物体的利用而给予利用者的感觉的信息。另外,与简单的识别信息相比,利用“硬度”、“合身感”等感觉上的语句进行表达更能够直观地传递给操作者所以优选。以下,将利用这样的感觉上的语句表现的信息称为“质感信息”。此外,质感信息是识别感觉的识别信息的一个例子。
图15是表示第二实施方式的质感信息的输入画面的一个例子的图。如图15所示。例如,受理部102显示用于对鞋垫的各区域进行质感信息的输入的画面。在该画面,分别对“硬度”以及“合身感”显示能够以三个阶段指定的刻度。这里,“硬度”是表示物体(矫形器的各区域)的硬度的质感信息。另外,“合身感”例如是表示佩戴矫形器的人与物体的紧贴性的质感信息。
例如,操作者通过分别对“硬度”以及“合身感”变更处于各刻度的上部的光标(图的倒三角形)的位置,进行质感信息以及程度信息的输入。在图15所示的例子中,例示作为“硬度”的程度信息指定了“3”,且作为“合身感”的程度信息指定了“2”的情况。此外,在以下的说明中,组合质感信息以及程度信息进行表述。例如,硬度“3”表示指定了质感信息“硬度”以及程度信息“3”。
若操作者进行质感信息以及程度信息的输入,则受理部102受理输入的质感信息以及程度信息。具体而言,受理部102分别对矫形器中的多个区域受理质感信息的输入。然后,受理部102将受理的质感信息以及程度信息送至生成部103。在图15所示的例子中,受理部102将硬度“3”以及合身感“2”送至生成部103。
此外,图14以及图15所示的内容仅为一个例子,并不限定于图示的内容。例如,图14所示的鞋垫的外形数据所包含的各区域的数目、位置、大小、形状、以及厚度能够根据佩戴的人的使用目的、症状任意地进行变更。另外,图15所示的质感信息并不限定于“硬度”以及“合身感”,能够设定任意的质感信息。另外,程度信息并不限定于三个阶段,能够设定任意数的阶段。
生成部103基于从受理部102受理的质感信息,生成用于设计矫形器的模型数据。例如,生成部103通过参照将质感信息、程度信息、以及规定矫形器的物性的形状参数建立相关关系的相关信息(表格),决定与从受理部102受理的质感信息和程度信息的组合对应的形状参数。
这里,本实施方式的鞋垫的各区域由相互不同的单位格子结构构成。单位格子结构是将多棱柱形状的空间作为一个单位的单位格子结构,且具备多个连接形成多棱柱形状的多个顶点中两点的结构柱。通过包含构成将多棱柱形状的空间作为一个单位的单位格子结构的多个结构柱的数目、结构柱的方向、结构柱的粗度、结构柱交叉的交叉部的容积、以及单位格子结构的大小中至少一个的参数规定鞋垫的各区域的单位格子结构。
换句话说,生成部103决定包含构成将多棱柱形状的空间作为一个单位的单位格子结构的多个结构柱的数目、结构柱的方向、结构柱的粗度、结构柱交叉的交叉部的容积、单位格子结构的形状以及单位格子结构的大小中至少一个的参数,作为形状参数。另外,生成部103通过决定表示构成单位格子结构的多个结构柱的配置图案的单位格子模型,决定结构柱的数目以及结构柱的方向。然后,生成部103生成包含决定出的形状参数的模型数据。以下,使用图16~图23,对生成部103的处理以及形状参数进行说明。
图16是表示在第二实施方式的生成部103所参照的相关信息的一个例子的图。该相关信息(表格)是将质感信息以及程度信息的组合与各种形状参数建立相关关系的信息。该相关信息例如预先存储于存储部101。
如图16所示,相关信息是将“硬度”、“合身感”、“单位格子结构的形状”、“单位格子结构的各边的长度”、“单位格子模型”、“结构柱的粗度”、以及“交叉部的容积”建立对应关系的信息。这里,“单位格子结构的形状”、“单位格子结构的各边的长度”、“单位格子模型”、“结构柱的粗度”、以及“交叉部的容积”是形状参数的一个例子。使用图17~图23后述各种形状参数。
例如,在图16的相关信息的第一个记录中将硬度“1”、合身感“1”、单位格子结构的形状“立方体形状”、各边的长度“S1”、单位格子模型“模型A”、结构柱的粗度“W1”、以及交叉部的容积“V1”建立对应关系。这表示在输入了硬度“1”以及合身感“1”的组合的情况下,选择单位格子结构的形状“立方体形状”、各边的长度“S1”、模型“模型A”、结构柱的粗度“W1”、以及交叉部的容积“V1”的形状参数。另外,在图16中,对于硬度以及合身感的其它的组合也同样地将各种形状参数建立对应关系进行存储。
这样,在图16所示的相关信息中,对“1”~“3”的硬度与“1”~“3”的合身感的各个组合,将各种形状参数建立对应关系进行存储。
此外,图16所示的内容仅为一个例子,并不限定于图示的内容。例如,虽然在图16中,例示了分别以三个阶段输入(选择)硬度和合身感的情况,但能够设定任意数的阶段数。另外,优选在鞋垫内的各区域中,单位格子结构将具有相互相同的形状以及相同的大小(这里,是各边的长度)的空间作为一个单位。另外,图16的相关信息并不限定于存储于存储部101,也可以存储于信息处理装置10能够进行通信的外部存储装置。例如,在网络上的外部存储装置存储相关信息的情况下,生成部103能够参照存储于网络上的外部存储装置的相关信息。
以下,使用图17~图23,对单位格子结构的形状、单位格子结构的各边的长度、模型、结构柱的粗度、以及交叉部的容积的各种形状参数进行说明。
首先,对图16的“单位格子结构的形状”以及“单位格子结构的各边的长度”进行说明。“单位格子结构的形状”是单位格子结构作为一个单位的空间的形状。“单位格子结构的各边的长度”与单位格子结构作为一个单位的空间的大小对应。
图17是用于说明第二实施方式的单位格子结构的形状以及各边的长度的图。如图17所示,“单位格子结构的形状”与由六个正方形的面构成的立方体形状对应。该立方体形状的空间具有与顶点对应的八个点P1~点P8。另外,在图17的例子中,该空间为立方体形状,所以任意的边的长度都相等。例如以点P1与点P2的距离表示图17的空间的各边的长度。
这里,对单位格子结构中的线以及面的表述方法进行说明。在本实施方式中,在表述线以及面的情况下,对构成该线或者面的顶点附加括号来进行表示。例如,“线(P1,P2)”这样的表述表示连接点P1与点P2的线。另外,“线(P1,P7)”这样的表述表示连接点P1与点P7的线(对角线)。另外,“面(P1、P2、P3、P4)”这样的表述表示将点P1、点P2、点P3、以及点P4作为顶点的面(底面)。此外,与线的表述方法相同地表述结构柱。
实施方式的单位格子结构具备多个将多个点P1~点P8中两个点连接的结构柱。换句话说,图17的空间形状与单位格子结构的形状对应。例如通过单位格子模型预先规定结构柱的数目以及方向(配置方向)。
此外,图17所示的内容仅为一个例子,并不限定于图示的内容。例如,图17所示的立方体形状的空间仅为一个例子,单位格子结构作为一个单位的空间形状也可以是多棱柱形状。该情况下,优选单位格子结构例如将三棱柱形状、四棱柱形状、以及六棱柱形状中任意一个形状的空间作为一个单位。作为三棱柱形状优选为正三棱柱形状。另外,作为四棱柱形状除了上述的立方体形状以外优选为长方体形状。另外,作为六棱柱形状优选为正六棱柱形状。但是,优选构成矫形器的各区域R1~区域R3的单位格子结构为相同的空间形状。另外,结构柱为多棱柱形状或者圆柱形状等柱状。另外,结构柱的短边方向是指与结构柱的轴向正交的方向。
接下来,对图16的“单位格子模型”进行说明。单位格子模型表示单位格子结构的基本的骨架形状。
图18是用于说明第二实施方式的单位格子模型的图。在图18中,虚线表示相当于一个单位的立方体形状的空间(图17的空间)。另外,实线表示结构柱的存在。此外,优选在鞋垫的各区域将图18所例示的单位格子模型配置为其配置方向与在图18的垂直下方向施加给矫形器的负荷方向一致。此外,施加给矫形器的负荷方向是指从人体的各部位受到的负荷施加的方向。
如图18所示,例如,单位格子模型包含模型A、模型B、模型C、模型D、以及模型E。这里,模型A、模型B、以及模型C在立方体形状的空间的中心具有结构柱的交叉部。另外,模型D以及模型E在构成立方体形状的多个面中至少一个面的中心具有结构柱的交叉部。
模型A是具备沿着立方体形状的对角线配置的四个结构柱的单位格子模型。具体而言,模型A具有结构柱(P1,P7)、结构柱(P2,P8)、结构柱(P3,P5)、以及结构柱(P4,P6)。
模型B是除了具备与模型A相同的四个结构柱,还具备沿着包围构成立方体形状的底面以及上表面的多个边配置的八个结构柱的单位格子模型。具体而言,模型B具有模型A所具有的四个结构柱。并且,模型B具有包围底面(P1,P2,P3,P4)的四个结构柱(P1,P2)、结构柱(P2,P3)、结构柱(P3,P4)、以及结构柱(P4,P1)。另外,模型B具有包围上表面(P5,P6,P7,P8)的四个结构柱(P5,P6)、结构柱(P6,P7)、结构柱(P7,P8)、以及结构柱(P8,P5)。
模型C是除了具备与模型B相同的十二个结构柱之外,还具备沿着负荷方向配置的四个结构柱的单位格子模型。具体而言,模型C具有模型B所具有的十二个结构柱。并且,模型C具有沿着施加给鞋垫的负荷方向配置的四个结构柱(P1,P5)、结构柱(P2,P6)、结构柱(P3,P7)、以及结构柱(P4,P8)。
换句话说,模型B与模型C的差异在于是否具有沿着负荷方向配置的四个结构柱(P1,P5)、结构柱(P2,P6)、结构柱(P3,P7)、以及结构柱(P4,P8)。
模型D是具备沿着六个面各自的对角线配置的十二个结构柱的单位格子模型。具体而言,模型D具有沿着底面(P1,P2,P3,P4)的对角线的两个结构柱(P1,P3)以及结构柱(P2,P4)。另外,模型D具有沿着上表面(P5,P6,P7,P8)的对角线的两个结构柱(P5,P7)以及结构柱(P6,P8)。另外,模型D具有沿着侧面(P1,P2,P5,P6)的对角线的两个结构柱(P1,P6)以及结构柱(P2,P5)。另外,模型D具有沿着侧面(P2,P3,P6,P7)的对角线的两个结构柱(P2,P7)以及结构柱(P3,P6)。另外,模型D具有沿着侧面(P3,P4,P7,P8)的对角线的两个结构柱(P3,P8)以及结构柱(P4,P7)。另外,模型D具有沿着侧面(P1,P4,P5,P8)的对角线的两个结构柱(P1,P8)以及结构柱(P4,P5)。
模型E是与模型D相比较不具备沿着底面以及上表面的对角线的结构柱,而进一步具备沿着包围底面以及上表面的多个边配置的八个结构柱的单位格子模型。具体而言,模型E具有沿着侧面(P1,P2,P5,P6)的对角线的两个结构柱(P1,P6)以及结构柱(P2,P5)。另外,模型E具有沿着侧面(P2,P3,P6,P7)的对角线的两个结构柱(P2,P7)以及结构柱(P3,P6)。另外,模型E具有沿着侧面(P3,P4,P7,P8)的对角线的两个结构柱(P3,P8)以及结构柱(P4,P7)。另外,模型E具有沿着侧面(P1,P4,P5,P8)的对角线的两个结构柱(P1,P8)以及结构柱(P4,P5)。另外,模型E具有包围底面(P1,P2,P3,P4)的四个结构柱(P1,P2)、结构柱(P2,P3)、结构柱(P3,P4)、以及结构柱(P4,P1)。另外,模型E具有包围上表面(P5,P6,P7,P8)的四个结构柱(P5,P6)、结构柱(P6,P7)、结构柱(P7,P8)、以及结构柱(P8,P5)。
换句话说,模型D以及模型E的差异在于配置在底面以及上表面的结构柱的有无。具体而言,具有沿着底面以及上表面的对角线的四个结构柱(P1,P3)、结构柱(P2,P4)、结构柱(P5,P7)、以及结构柱(P6,P8)的模型是模型D。另外,具有包围底面以及上表面的八个结构柱(P1,P2)、结构柱(P2,P3)、结构柱(P3,P4)、结构柱(P4,P1)、结构柱(P5,P6)、结构柱(P6,P7)、结构柱(P7,P8)、以及结构柱(P8,P5)的模型是模型E。
此外,虽然在图6中,通过两种粗度的实线图示模型D以及模型E的结构柱,但这并不表示实际的结构柱的粗度,而是为了使图示清晰化。换句话说,较粗的一方的实线表示在将立方体形状的空间视为箱的情况下,包含于“在箱的近前侧能够看到的面”的结构柱。另外,较细的一方的实线表示在将立方体形状的空间视为箱的情况下,仅包含于“在箱的里侧能够看到的面”的结构柱。此外,在“箱的近前侧能够看到的面”是指上表面(P5,P6,P7,P8)、侧面(P1,P2,P5,P6)、以及侧面(P1,P4,P5,P8)。另外,“在箱的里侧能够看到的面”是指底面(P1,P2,P3,P4)、侧面(P2,P3,P6,P7)、以及侧面(P3,P4,P7,P8)。
换句话说,本实施方式的鞋垫的各区域是反复连续地排列了多个单位格子模型的结构。具体而言,鞋垫的各区域具有至少一个多个单位格子结构在同一平面上排列的层,层叠该层构成该各区域。此外,结构柱的剖面形状能够应用四边形、五边形、六边形等多边形、圆形、椭圆形等任意的形状。
此外,图18所示的内容仅为一个例子,并不限定于图示的内容。例如,图18所示的模型仅为一个例子,单位格子模型也可以在任意的位置具备结构柱。但是,优选单位格子结构具备多个结构柱以使任意一个结构柱通过构成多棱柱形状的空间的全部的顶点。
另外,单位格子结构并不限定于在立方体形状的空间的中心具有结构柱的交叉部的结构、以及在构成立方体形状的多个面中至少一个面的中心具有结构柱的交叉部的结构。但是,优选单位格子结构在与多个顶点不同的位置具有至少两个结构柱交叉的交叉部。
图19是表示第二实施方式的单位格子模型的种类与负荷-位移特性的关系的图。这里,负荷-位移特性表示施加给物体的负荷[N]与该负荷所带来的物体的位移[mm]的关系,作为表示物体的硬度、紧贴性的物理指标来利用。在本实施方式中,通过对由单位格子结构构成的物体施加负荷来测量负荷-位移特性。在负荷-位移特性的图表中,图表的纵轴与负荷[N]对应,图表的横轴与位移[mm]对应。换句话说,对于负荷-位移特性的图表来说,越是较硬的物体越能够得到陡峭的图表,越是柔软的物体越能够得到平缓的图表。此外,虽然通常作为曲线得到图表的情况较多,但在以下的各图中为了简化说明而以直线示出。
在图19中,使用由图18所示的模型A、模型B、以及模型C的单位格子模型构成的物体的负荷-位移特性进行说明。此外,在图19中,模型A、模型B、以及模型C的结构柱的粗度以及交叉部的容积恒定。
根据图19所示的负荷-位移特性可以看出,各模型所包含的结构柱的数目越多,物体越硬。另外,根据图19所示的负荷-位移特性可以看出,结构柱的方向越接近负荷方向,物体越硬。因此,通过以不同种类的单位格子模型构成各区域,能够设置具有不同的物性的多个区域。
接下来,对图16的“结构柱的粗度”进行说明。结构柱的粗度是指单位格子模型中的各结构柱的粗度,例如通过结构柱的粗度(L)与单位空间的一边的长度(S)的比率进行表示。
图20是表示第二实施方式的L/S与负荷-位移特性的关系的图。在图20中,使用在图18的模型A中,具有不同粗度的结构柱的物体的负荷-位移特性进行说明。此外,在图20中,各物体的交叉部的容积恒定。
另外,在图20中,作为结构柱的粗度的一个例子,对结构柱的粗度(L)与单位空间的一边的长度(S)的比率不同的情况进行说明。在图20的例子中,“L/S:1/3”与结构柱最粗的情况对应,“L/S:1/5”以及“L/S:1/8”依次与结构柱变细的情况对应。此外,结构柱的粗度例如能够为结构柱的短边方向的剖面中通过重心的直线中最长的直线的长度。
根据图20所示的负荷-位移特性可以看出,L/S越大(粗),物体越硬。另外,可以看出L/S越小(细),物体越柔软。因此,通过设置具有不同粗度的结构柱的多个区域,能够设置具有不同的物性的多个区域。
接下来,对图16的“交叉部的容积”进行说明。交叉部的容积是指单位空间中至少两个结构柱交叉的部位(交叉部)的容积。
图21是表示通过第二实施方式生成的单位格子模型的结构柱的交叉部的容积与负荷-位移特性的关系的图。在图21例示在负荷施加时,交叉部的容积与负荷-位移特性的关系。在图21中,使用在图18的模型A中,具有不同容积的交叉部的物体的负荷-位移特性进行说明。在图21中,各物体的结构柱的粗度(L)恒定。此外,在图21所示的负荷施加时的负荷-位移特性中,表示与负荷对应的位移的图表上的点(位置)朝向图表中的箭头的方向移动。
在图21所示的负荷-位移特性中,在交叉部的容积较大的情况下,在图表确认拐点P11。换句话说,交叉部的容积较大的物体在施加了负荷的情况下,在从原点O到拐点P11的期间表现为如较硬的物质,在拐点P11以后表现为如柔软的物质。该负荷-位移特性中的物性的变化(图表的斜率的变化)被感受为利用矫形器的人对鞋垫施加了负荷时的紧贴性(负荷施加时的紧贴性)。另外,交叉部的容积为中等程度的物体表现为与柔软的物体相同。因此,通过设置具有不同容积的交叉部的多个区域,能够设置具有不同的物性的多个区域。
图22是表示第二实施方式的交叉部的容积与负荷-位移特性的关系的图。在图22例示在负荷释放时,交叉部的容积与负荷-位移特性的关系。在图22中,使用在图18的模型A中,具有不同容积的交叉部的物体的负荷-位移特性进行说明。在图22中,各物体的结构柱的粗度(L)恒定。此外,在图22所示的负荷释放时的负荷-位移特性中,表示与负荷对应的位移的图表上的点(位置)朝向图表中的箭头的方向移动。另外,图22所示的虚线的图表与负荷施加时的图表对应。
在图22所示的负荷-位移特性中,在交叉部的容积较大的情况下,形状恢复速度较快,得到比较接近线性的斜率。换句话说,交叉部的容积较大的物体在释放了负荷的情况下的位移的返回较快。该物性被感受为利用矫形器的人从鞋垫释放负荷时的紧贴性(负荷释放时的紧贴性)。另一方面,在图22所示的负荷-位移特性中,在交叉部的容积较小的情况下,形状恢复速度较慢,确认到拐点P12。换句话说,交叉部的容积较小的物体在释放了负荷的情况下,到拐点P12为止位移的变化量较小,在从拐点P12到原点O的期间形状恢复。因此,通过设置具有不同的容积的交叉部的多个区域,能够设置具有不同的物性的多个区域。
图23是用于说明第二实施方式的交叉部的容积所对应的形状恢复速度的差异的图。在图23中,对在从图18的模型A的单位格子结构的上表面朝向底面施加了负荷的情况下,与交叉部的容积对应的形状恢复速度的差异进行说明。在图23示出从负荷施加时移至负荷释放时时的交叉部的形状的变化、和该变化中的形状恢复速度的速度。在图23的上段示出交叉部的容积较大的情况,在中段示出交叉部的容积为中等程度的情况,在下段示出交叉部的容积较小的情况。此外,表示形状恢复速度的箭头的长度与形状恢复速度的速度对应。
在图23中,对交叉部的形状进行说明。在不特别进行容积的调整的情况下,交叉部成为图23的中段(负荷释放时)所示那样的形状。在本实施方式中,将该形状作为交叉部的容积为中等程度的状态进行说明。
在交叉部的容积较大的情况下,交叉部如图23的上段(负荷释放时)所示,具有大致将交叉部作为中心的球形状或者多面体形状。换句话说,交叉部与仅使多个结构柱交叉的状态相比较具有积极地隆起的形状。该情况下,交叉部具有比结构柱的短边方向的剖面大的剖面。具体而言,优选交叉部的剖面的面积与结构柱的短边方向的剖面相比较为1.1倍以上20倍以下的剖面,更优选为1.2倍以上10倍以下的面积,特别是进一步优选1.5倍以上5倍以下的面积。此外,这里交叉部的剖面的面积以通过交叉部的重心的面中面积最大的面为基准。
另一方面,在交叉部的容积较小的情况下,交叉部如图23的下段(负荷释放时)所示,具有使交叉部附近的结构柱变细的形状。该情况下,交叉部具有比结构柱的短边方向的剖面小的剖面。具体而言,优选交叉部的剖面的面积与结构柱的短边方向的剖面相比较为0.05倍以上0.9倍以下的剖面,更优选为0.1倍以上0.8倍以下的面积,特别是优选为0.2倍以上0.7倍以下的面积。此外,这里交叉部的剖面的面积以通过交叉部的重心的面中面积最大的面为基准。
这里,如图23所示,考虑在负荷施加时,在交叉部积蓄用于恢复形状的能量。例如,在从图23的上侧朝向下侧施加了负荷的情况下,交叉部的位于区域R13的两侧的两个结构柱被扩张,其结果在区域R13积蓄用于使其复原的复原力。另外,交叉部的位于区域R14的两侧的两个结构柱被缩窄,其结果在区域R14积蓄用于使其复原的反作用力。
在交叉部的容积较大的情况下,作为较大的能量积蓄复原力以及反作用力。因此,区域R11的复原力比区域R13的复原力大,区域R12的反作用力比区域R14的反作用力大。其结果,认为交叉部的容积越大形状恢复速度越快。
另外,在交叉部的容积较小的情况下,作为较小的能量积蓄复原力以及反作用力。因此,区域R15的复原力比区域R13的复原力小,区域R16的反作用力比区域R14的反作用力小。其结果,认为交叉部的容积越小形状恢复速度越慢。
这样,通过由具有相互不同的形状参数的单位格子结构构成多个区域,能够在鞋垫设置具有不同的物性的多个区域。
此外,图17~图23所示的内容仅为一个例子,并不限定于图示的内容。例如,虽然在图23中,以三个阶段示出交叉部的容积,但并不限定于三个阶段,能够制造为所希望的容积。
这样,基于在图19~图23说明的各种形状参数与负荷-位移特性的相关来预先设定图16的相关信息。然后,生成部103通过参照图16的相关信息,基于从受理部102受理的质感信息以及程度信息,决定形状参数。具体而言,生成部103分别对多个区域决定规定矫形器的物性的形状参数。然后,生成部103生成包含鞋垫的外形数据、和决定出的形状参数的模型数据。
输出控制部104具有输出各种信息的功能。例如,输出控制部104使由操作者指定的图像数据显示于显示装置16。另外,输出控制部104经由外部I/F17将由操作者指定的信息送至外部装置。
例如,输出控制部104输出由生成部103生成的模型数据。具体而言,输出控制部104使模型数据储存于存储部101。另外,输出控制部104使模型数据显示于显示装置16。另外,输出控制部104将模型数据输出到造型装置20。
图24是表示第二实施方式的输出控制部104的显示画面的一个例子的图。如图24的上侧所示,输出控制部104使鞋垫的外形数据作为图像数据显示于显示装置16。在该图像数据包含有鞋垫的各区域R1~R3的位置、大小、形状、以及厚度等信息。
另外,如图24的下侧所示,输出控制部104使各区域的形状参数的一览显示于显示装置16。在该一览记载有对各区域R1~R3决定的形状参数作为文本数据。在图24所示的例子中,区域R1的单位格子结构的形状参数为单位格子结构的形状“立方体形状”、单位格子结构的各边的长度“S1”、单位格子模型“模型C”、结构柱的粗度“W1”、以及交叉部的容积“V1”。另外,区域R2的单位格子结构的形状参数为单位格子结构的形状“立方体形状”、单位格子结构的各边的长度“S1”、单位格子模型“模型A”、结构柱的粗度“W2”、以及交叉部的容积“V2”。另外,区域R3的单位格子结构的形状参数为单位格子结构的形状“立方体形状”、单位格子结构的各边的长度“S1”、单位格子模型“模型A”、结构柱的粗度“W3”、以及交叉部的容积“V3”。
此外,图24所示的内容仅为一个例子,并不限定于图示的内容。例如,通过输出控制部104显示的模型数据的内容能够根据由操作者设定的鞋垫的外形数据、基于质感信息以及程度信息决定的形状参数显示各种信息。
图25是表示第二实施方式的信息处理装置10的动作例的流程图。此外,各步骤的具体的内容如上述那样,所以适当地省略详细的说明。
如图25所示,受理部102设定鞋垫的外形数据(步骤S201)。然后,受理部102按照鞋垫的每个区域,受理质感信息以及程度信息的输入(步骤S202)。
然后,生成部103基于质感信息以及程度信息,决定鞋垫的形状参数(步骤S203)。然后,生成部103生成包含形状参数的模型数据(步骤然后)。而且,输出控制部104使模型数据显示(步骤S205)。
接下来,受理部102判定是否受理了模型数据的输出请求(步骤S206)。在受理了模型数据的输出请求的情况下(步骤S206,是),输出控制部104向造型装置20输出模型数据(步骤S207),并结束处理。
另一方面,在未受理模型数据的输出请求的情况下(步骤S206,否),受理部102判定是否受理了模型数据的修正请求(步骤S208)。在受理了模型数据的修正请求的情况下(步骤S208,是),生成部103根据模型数据的修正请求修正模型数据(步骤S209)。
另一方面,在未受理模型数据的修正请求的情况下(步骤S208,否),或者,在步骤S209之后,受理部102返回到步骤S206,判定是否受理了模型数据的输出请求。在步骤S209之后,在步骤S206中受理了模型数据的输出请求的情况下(步骤S206,是),输出部205向造型装置20输出修正后的模型数据(步骤S207),并结束处理。
此外,图25所示的处理顺序仅为一个例子,并不限定于图示的内容。例如,能够在处理内容不产生矛盾的范围内,追加(插入)其它的处理顺序,或者调换各处理的顺序。另外,也可以并不一定执行各处理顺序。例如,也可以并不一定执行步骤S208以及S209的处理。
如上述那样,本实施方式的信息处理装置10受理识别由于矫形器的佩戴而给予被检体的感觉的识别信息的输入。然后,信息处理装置10基于受理的识别信息,生成用于设计矫形器的模型数据。然后,信息处理装置10输出生成的模型数据。据此,本实施方式的信息处理装置10能够使用适当的物性的材料设计矫形器。
例如,在本实施方式的信息处理装置10中,以感觉语句表达根据各种形状参数规定的物性,以使操作者容易直观地掌握。因此,在信息处理装置10中,由于能够以操作者直观地想起的语句输入矫形器的物性,所以能够容易地指定适当的物性的材料。
(第二实施方式的变形例1)
在第二实施方式中,对使用刻度上的光标进行质感信息的输入的情况进行了说明,但实施方式并不限定于此。例如,受理部102能够在雷达图上受理质感信息的输入。
图26是表示第二实施方式的变形例1的输入画面的一个例子的图。如图26所示。例如,受理部102对于鞋垫的各区域,使由质感A、质感B、质感C、质感D、以及质感E规定的雷达图显示于显示装置16。然后,受理部102在雷达图上,受理质感A、质感B、质感C、质感D、以及质感E各自的程度信息的输入。应予说明,质感A~质感E例如对应于硬度、合身感等。
这样,受理部102也能够在图26所示的雷达图上受理质感信息以及程度信息。
(第二实施方式的变形例2)
另外,例如,输出控制部104能够使表示负荷-位移特性的图表显示。
图27是表示第二实施方式的变形例2的显示画面的一个例子的图。图27的上侧的鞋垫的外形数据与图24的上侧的鞋垫的外形数据相同所以省略说明。
如图27的下侧所示,输出控制部104对各区域R1~区域R3,使负荷-位移特性的图表显示于显示装置16。该负荷-位移特性的图表表示根据各区域的形状参数规定的物性。此外,也可以与图24的模型数据一起显示图27所示的负荷-位移特性的图表。
这样,输出控制部104能够对模型数据,显示由负荷的变化与位移量的变化的关系表示的物性信息的图表。由此,操作者能够容易地掌握基于自身输入的质感信息以及程度信息决定出的形状参数表示何种物性。
(第三实施方式)
在第二实施方式中,对生成部103通过参照相关信息,决定与质感信息以及程度信息对应的形状参数的情况进行了说明,但实施方式并不限定于此。例如,生成部103也能够基于质感信息以及程度信息确定物性信息,并基于确定出的物性信息决定形状参数。
即,在第三实施方式的信息处理装置10中,受理部102受理质感信息的输入、和表示根据识别信息识别出的感觉的程度的程度信息的输入。然后,生成部103基于识别信息以及程度信息,确定根据负荷的变化与位移量的变化的关系表示的物性信息。然后,生成部103基于确定出的物性信息,决定规定矫形器的物性的形状参数。然后,输出控制部104生成包含决定出的形状参数的模型数据。
第三实施方式的信息处理装置10具备与图13所示的信息处理装置10相同的构成,处理的一部分不同。因此,在第三实施方式中,以与第二实施方式不同的点为中心进行说明,对具有与在第二实施方式中说明的构成相同的功能的点省略说明。
图28是表示第三实施方式的信息处理装置10的动作例的流程图。在图28所示的处理顺序中,步骤S301以及步骤S302的各处理与图25所示的步骤S201以及步骤S202的各处理相同所以省略说明。另外,步骤S305~步骤S310的各处理与图25所示的步骤S204~步骤S209的各处理相同所以省略说明。
另外,在以下的说明中,参照图29~图31进行说明。图29~图31是用于说明第三实施方式的生成部103的处理的图。此外,在图29~图31的负荷-位移特性的图表中,位移对应于X方向,负荷对应于Y方向。
如图28所示,生成部103基于质感信息以及程度信息,确定物性信息(步骤S303)。这里,物性信息是表示物体(矫形器)的物性的信息,例如是表示负荷-位移特性的信息(例如,是表示图表的曲线的信息)。
首先,如图29所示,生成部103根据“硬度”,确定负荷-位移特性中的“斜率”。这里,在存储部101中,预先将硬度的程度信息与负荷-位移特性的斜率的变化建立对应关系并存储。例如,在硬度“3”的情况下,连接原点O与点P21的线的斜率与其建立对应关系。另外,在硬度“2”的情况下,连接原点O与点P22的线的斜率与其建立对应关系。另外,在硬度“1”的情况下,连接原点O与点P23的线的斜率与其建立对应关系。
例如,在由操作者输入了硬度“2”的情况下,生成部103确定出连接原点O与点P22的线的斜率。
接下来,如图30所示,生成部103根据“负荷释放时的紧贴性”,确定负荷-位移特性中的“积分值的差分”。这里,“积分值的差分”是指连接负荷-位移特性中最小负荷时的位移与最大负荷时的位移的直线的积分值(被连接原点O与点P22的直线、X=(拐点的X成分)的直线、以及Y=0的直线包围的区域的面积)与连接原点O、拐点以及点P22的线的积分值(连接原点O、点P22以及拐点的三角形的面积)的差分。这里,在存储部101中,预先将负荷释放时的紧贴性的程度信息与负荷-位移特性的积分值的差分的变化建立对应关系并存储。例如,在负荷释放时的紧贴性为“3”的情况下,积分值的差分“0(零)”与其建立对应关系。这表示负荷-位移特性的图表不具有拐点。另外,在负荷释放时的紧贴性为“2”的情况下,积分值的差分“X1”与其建立对应关系。积分值的差分“X1”与连接原点O、点P22、以及拐点P24的三角形的面积对应。换句话说,积分值的差分“X1”表示负荷-位移特性的图表具有拐点P24。另外,在负荷释放时的紧贴性为“1”的情况下,积分值的差分“X2”与其建立对应关系(此外,X2满足X2>X1)。积分值的差分“X2”与连接原点O、点P22、以及拐点P25的三角形的面积对应。换句话说,积分值的差分“X2”表示负荷-位移特性的图表具有拐点P25。
例如,在由操作者输入了负荷释放时的紧贴性“2”的情况下,生成部103确定出积分值的差分“X1”。
即,在输入了硬度“2”以及负荷释放时的紧贴性“2”的情况下,生成部103确定出在负荷施加时图表上的点(位置)从原点O移动到点P22,在负荷释放时点从点P22经由拐点P24移动到原点这样的物性信息。
然后,生成部103基于物性信息,决定鞋垫的形状参数(步骤S304)。
在图31的左侧例示在图29以及图30中确定出的物性信息。换句话说,图31的物性信息包含图29的斜率、和图30的积分值的差分。生成部103基于该物性信息,如图31的右侧所示,确定出形状参数。
例如,生成部103基于负荷-位移特性的图表的概略形状,决定单位格子结构的形状“立方体形状”、单位格子结构的各边的长度“S1”、以及单位格子模型的种类“模型A”。然后,生成部103基于负荷-位移特性中的“斜率”,决定结构柱的粗度“W2”。然后,生成部103基于负荷-位移特性中的“积分值的差分”,决定交叉部的容积“V3”。这样,生成部103基于物性信息,决定鞋垫的形状参数。
此外,优选在图31中,预先规定单位格子结构的形状、单位格子结构的各边的长度、以及单位格子模型的种类的组合与负荷-位移特性的图表的概略形状的关系,并存储于存储部101。另外,优选预先规定负荷-位移特性中的斜率与结构柱的粗度的关系,并存储于存储部101。另外,优选预先规定负荷-位移特性中的积分值的差分与交叉部的容积的关系,并存储于存储部101。此外,在图31中说明的基于物性信息的形状参数的决定方法仅为一个例子,能够通过任意的方法决定。
如上述那样,第三实施方式的生成部103能够基于质感信息以及程度信息确定物性信息,并基于确定出的物性信息决定形状参数。由此,能够更详细地设定质感信息与形状参数的对应关系,所以能够期待使用更适当的物性的材料设计矫形器。
(第四实施方式)
另外,例如,信息处理装置10能够使用负荷-位移特性的图表进行识别信息的输入。
即,在第四实施方式的信息处理装置10中,受理部102受理根据负荷的变化与位移量的变化的关系表示的物性信息相关的输入,作为识别信息。生成部103基于由受理部102受理的物性信息,决定规定矫形器的物性的形状参数。生成部103生成包含决定出的形状参数的模型数据。
第四实施方式的信息处理装置10具备与图13所示的信息处理装置10相同的构成,处理的一部分不同。因此,在第四实施方式中,以与第二实施方式不同的点为中心进行说明,对具有与在第二实施方式中说明的构成相同的功能的点省略说明。
图32是表示第四实施方式的信息处理装置10的动作例的流程图。在图32所示的处理顺序中,步骤S401的处理与图25所示的步骤S201的处理相同所以省略说明。另外,步骤S404~步骤S409的各处理与图25所示的步骤S204~步骤S209的各处理相同所以省略说明。
另外,在以下的说明中,参照图33进行说明。图33是用于说明第四实施方式的生成部103的处理的图。此外,在图33的负荷-位移特性的图表中,位移对应于X方向,负荷对应于Y方向。
如图32所示,受理部102按照鞋垫的每个区域,受理物性信息的输入(步骤S402)。
如图33所示,受理部102在负荷-位移特性的图表上受理“斜率”以及“积分值的差分”的输入。例如,操作者通过使点P31的位置在负荷-位移特性的图表上移动到任意的位置,来指定负荷-位移特性中的“斜率”。例如,操作者在想要设定较硬的区域的情况下,使点P31的位置向上方(或者左方)移动。另一方面,操作者在想要设定柔软的区域的情况下,使点P31的位置向下方(或者右方)移动。
另外,例如,操作者通过使拐点P32的位置在负荷-位移特性的图表上移动到任意的位置,来指定负荷-位移特性中的“积分值的差分”。例如,操作者在想要设定较强的合身感的区域的情况下,使拐点P32的位置向上方(或者左方)移动。另一方面,操作者在想要设定较弱的合身感的区域的情况下,使点P31的位置向下方(或者右方)移动。
这样,受理部102受理连接原点O与点P31的线的“斜率”。另外,受理部102受理连接原点O、点P31、以及拐点P32的三角形的面积作为“积分值的差分”。
然后,生成部103基于物性信息,决定鞋垫的形状参数(步骤S403)。此外,步骤S403的处理与图32所示的步骤S304的处理相同所以省略说明。
如上述那样,第四实施方式的受理部102能够使用负荷-位移特性的图表受理识别信息的输入。由此,操作者能够直观地输入物性信息,所以能够期待使用更适当的物性的材料设计矫形器。
(第五实施方式)
另外,例如,在能够通过医用图像诊断装置拍摄被检体的身体的一部分(矫形器的佩戴部位)的图像数据的情况下,能够使根据该图像数据得到的信息反映于模型数据。
图34是表示第五实施方式的系统1的概略结构的一个例子的图。如图34所示,第五实施方式的系统1包含医用图像诊断装置30、信息处理装置40、以及造型装置20。图34所例示的各装置成为能够通过LAN(Local Area Network:局域网)或者WAN(Wide AreaNetwork:广域网)等网络直接或者间接地相互进行通信的状态。此外,图34的造型装置20的构成与图11所示的造型装置20的构成相同所以省略说明。
医用图像诊断装置30是以不对人体造成损伤的方式,生成将通常不能够目视的部分图像化的图像数据的装置。具体而言,图34所示的医用图像诊断装置30是能够生成至少描出了被检体的拍摄部位的体表的轮廓、和存在于拍摄部位内的骨的三维的图像数据(体积数据)的装置。例如,医用图像诊断装置30是X射线CT(Computed Tomography:计算机断层扫描)装置、MRI(Magnetic Resonance Imaging:磁共振成像)装置等。以下,简单地对作为医用图像诊断装置10的一个例子的X射线CT装置进行的拍摄进行说明。
X射线CT装置通过支架装置进行拍摄,上述支架装置具有将照射X射线的X射线管球和检测透过了被检体的X射线的X射线检测器支承到对置的位置且能够旋转的旋转框架。X射线CT装置通过使X射线从X射线管球照射并且使旋转框架旋转,而收集投影数据,并根据投影数据重构X射线CT图像数据。X射线CT图像数据例如成为X射线管球与X射线检测器的旋转面(轴向面)上的断层像(二维的X射线CT图像数据)。
X射线检测器沿着旋转框架的旋转轴向排列多列的排列在信道方向的X射线检测元件亦即检测元件列。例如,具有排列了十六列的检测元件列的X射线检测器的X射线CT装置根据通过使旋转框架旋转一圈收集到的投影数据,重构沿着被检体的体轴向的多个(例如十六个)断层像。另外,X射线CT装置能够通过使旋转框架旋转,并且使被检体或者支架装置移动的螺旋扫描,例如重构覆盖心脏整体的五百个断层像作为三维的X射线CT图像数据。
这里,作为图34所示的医用图像诊断装置30的X射线CT装置是能够拍摄立位,坐位或者卧位的状态的被检体的装置。这样的X射线CT装置例如拍摄坐在以X射线透过性较高的材质制成的椅子上的状态的被检体,生成三维的X射线CT图像数据。
此外,MRI装置能够根据MR信号,重构任意的一个剖面的MRI图像,或者任意的多个剖面的MRI图像(体积数据),上述MR信号通过使相位编码用倾斜磁场、切片选择用倾斜磁场以及频率编码用倾斜磁场变化而收集到。
在第五实施方式中,医用图像诊断装置30生成拍摄了包含被检体的脚的区域的三维的X射线CT图像数据作为图像数据。然后,医用图像诊断装置30将生成的图像数据发送给信息处理装置40。
具体而言,医用图像诊断装置30使图像数据成为依照DICOM(Digital Imagingand Communications in Medicine:医学数字成像和通信)标准的格式的DICOM数据,并发送给信息处理装置40。此外,医用图像诊断装置30创建对图像数据赋予附带信息的DICOM数据。在附带信息包含有能够唯一地识别被检体的患者ID、患者信息(姓名、性别、年龄等)、进行了图像的拍摄的检查的种类、检查部位(拍摄部位)、拍摄时的患者的体位、图像尺寸相关的信息等。与图像尺寸相关的信息作为将图像空间上的长度转换为实际空间上的长度的信息来使用。此外,即使在医用图像诊断装置30将包含立位,坐位或者卧位的状态的被检体的脚拍摄到的三维的X射线CT图像数据作为图像数据发送给信息处理装置20的情况下,也能够应用第五实施方式。
图35是表示第五实施方式的信息处理装置40具有的功能的一个例子的图。如图35所示,信息处理装置40具有存储部401、受理部402、生成部403、输出控制部404、以及获取部405。信息处理装置40具有与图12所示的信息处理装置10相同的硬件构成。此外,图35所示的存储部401、受理部402、生成部403、以及输出控制部404具有与图11所示的存储部101、受理部102、生成部103、以及输出控制部104相同的功能所以省略说明。
获取部405基于图像数据,获取包含被检体的身体的至少一部分的部位的外形数据的部位信息。例如,获取部405经由外部I/F17将与患者ID对应的图像数据的发送请求发送给医用图像诊断装置30。外部I/F17将从医用图像诊断装置30接收的图像数据储存于存储部401。然后,获取部405从存储部401获取图像数据。
然后,获取部405基于图像数据,获取包含被检体的脚的外形数据的部位信息。例如,获取部405对三维的X射线CT图像数据进行边缘检测处理等公知的图像处理,提取脚的轮廓(体表面)。由此,获取部203根据图像数据获取以三维的方式表示被检体的脚的表面形状的外形数据。然后,获取部405将获取的部位信息送至生成部403。
然后,生成部403基于部位信息,生成模型数据。例如,生成部403基于通过获取部405获取的部位信息,生成模型数据。例如,生成部403与脚的外形数据配合地,调整鞋垫的外形数据。生成部403生成包含进行了调整的鞋垫的外形数据的模型数据。
另外,输出控制部404使模型数据以及部位信息同时显示。然后,受理部402在同时显示了模型数据以及部位信息的图像上,受理修正模型数据的操作。然后,生成部403根据由受理部402受理的操作来修正模型数据。
图36是用于说明第五实施方式的模型数据的修正处理的图。如图36所示,输出控制部404使模型数据所包含的鞋垫的外形数据与部位信息所包含的脚的外形数据一起显示于显示装置16。这里,输出控制部404使鞋垫的外形数据的位置与脚的外形数据的位置建立对应关系进行显示。
然后,受理部402在图36的显示画面上受理修正模型数据的操作。然后,生成部403根据由受理部402受理的操作修正模型数据。由此,操作者能够在画面上确认实际的脚的外形数据的同时,修正鞋垫的外形数据。
(第二~第五实施方式相关的其它的实施方式)
除了上述的实施方式以外,也可以以各种不同的方式实施。
(矫形器的制造方法)
实施方式的造型装置20能够通过以下的制造方法制造矫形器。
例如,造型装置20能够通过材料挤出方式、储液槽光聚合方式、粉末烧结层叠方式等各种附加造型技术(三维造型技术),对矫形器进行造型(成形)。
图37是表示实施方式的制造方法的一个例子的流程图。通过能够执行基于储液槽光聚合方式的三维造型技术的造型装置20执行图37所例示的制造方法。造型装置20(造型部21)具有用于填充成为矫形器的材料的感光性树脂的储液槽(储液罐)、和用于通过光聚合反应使储液槽内的感光性树脂在位置上选择性地固化的激光器。此外,作为造型装置20,能够任意地应用公知的造型装置。
如图37所示,造型部21读出模型数据(步骤S501)。该模型数据是成为在造型装置20进行造型时的基础的信息。模型数据例如由制造者预先创建,并预先存储于造型装置具有的存储装置。此外,存储装置例如与HDD(Hard Disc Drive:硬盘驱动器)、SSD(SolidState Drive:固盘)等对应。
接着,造型部21将指定的感光性树脂填充于储液罐(步骤S502)。这里,感光性树脂既可以通过模型数据预先指定,也可以每当执行造型方法则由操作者指定。
然后,造型部21使用激光器使基于模型数据规定的储液罐内的各位置选择性地固化(步骤S503)。例如,造型部21依次对模型数据中存在结构柱的位置所对应的储液罐内的位置照射激光。换句话说,造型部21依次使矫形器的各区域各自的单位格子结构所对应的储液罐内的位置固化。由此,造型部21能够制造适当的物性的矫形器。
此外,作为矫形器的材料,只要是能够利用于造型技术的材料则能够应用任意的材料,例如能够适当地选择能够通过附加制造技术进行造型的任意的感光性树脂。
(系统1的矫形器的制造方法)
如上述那样,实施方式的系统1具备信息处理装置10以及造型装置20。换句话说,系统1能够通过信息处理装置10以及造型装置20的功能,制造矫形器。
即,在系统1中,信息处理装置10受理识别赋予给矫形器的利用者的感觉的识别信息的输入。然后,信息处理装置10基于受理的识别信息,生成用于设计矫形器的模型数据。然后,在系统1中,造型装置20基于模型数据对矫形器进行造型。
例如,在系统1中,信息处理装置10通过图25所示的步骤S201~步骤S209的处理生成模型数据。然后,信息处理装置10将模型数据送至造型装置20。例如,信息处理装置10的输出控制部104将模型数据转换为造型装置20能够利用的数据格式,并将转换后的模型数据送至造型装置20。
然后,在系统1中,造型装置20通过图37所示的步骤S501~步骤S503的处理,基于从信息处理装置10受理的模型数据,对矫形器进行造型。
据此,系统1能够制造适当的物性的矫形器。此外,可以在任何的装置具备信息处理装置10以及造型装置20具有的各处理部。例如,在造型装置20具备生成部103的情况下,也可以造型装置20基于识别信息生成模型数据。该情况下,信息处理装置10的输出控制部104将通过受理部102受理的识别信息送至造型装置20。
(负荷方向)
在上述的实施方式中,例如如图23所示对负荷方向与图中的垂直下方向对应的情况进行了说明,但实施方式并不限定于此。例如,能够通过制造者任意地适当地设定矫形器内的单位格子结构的方向。例如,若为佩戴于手的矫形器,则也可以将手与矫形器的接触点上的法线方向定义为负荷方向。该情况下,在矫形器内将图18的单位格子结构排列为图中的垂直下方向与和人体的接点上的法线方向对应。
根据以上说明的实施方式,能够提供能够使用适当的物性的材料设计矫形器的信息处理装置、系统、信息处理方法、以及程序。
上述的实施方式能够与以上的变形例任意地组合,也可以将以上的变形例彼此任意地组合。
另外,上述的实施方式的信息处理装置10、40所执行的程序既可以构成为以能够安装的形式或者能够执行的格式的文件记录于CD-ROM、软盘(FD)、CD-R、DVD、USB(Universal Serial Bus:通用串行总线)等计算机能够读取的记录介质来提供,也可以构成为经由因特网等网络提供或者分发。另外,也可以构成为将各种程序例如预先设置于ROM等非易失性的存储介质来提供。
(第六实施方式)
在以往的技术中,矫形器的设计花费时间以及成本,另外,也产生质量的偏差。例如,在以往的鞋垫制造中,义肢装具师手工进行的工序较多,所以矫形器的设计花费时间以及成本,另外,由于义肢装具师的感觉也产生质量的偏差。
第六实施方式的目的在于提供能够容易地设计矫形器,并且使质量稳定化的信息处理装置、系统、矫形器的制造方法、信息处理方法、以及程序。
图38是表示第六实施方式的系统2的概略结构的一个例子的图。如图38所示,第六实施方式的系统2包含医用图像诊断装置50、信息处理装置60、以及造型装置70。图38所例示的各装置成为能够通过LAN(Local Area Network:局域网)或者WAN(Wide AreaNetwork:广域网)等网络直接或者间接地相互进行通信的状态。
医用图像诊断装置50是以不对人体造成损伤的方式,生成将通常不能够目视的部分图像化的图像数据的装置。具体而言,图38所示的医用图像诊断装置50是能够生成至少描出了被检体的拍摄部位的体表的轮廓、和存在于拍摄部位内的骨的三维的图像数据(体积数据)的装置。例如,医用图像诊断装置50是X射线CT(Computed Tomography:计算机断层扫描)装置、MRI(Magnetic Resonance Imaging:磁共振成像)装置等。以下,简单地对作为医用图像诊断装置50的一个例子的X射线CT装置进行的拍摄进行说明。
X射线CT装置通过支架装置进行拍摄,上述支架装置具有将照射X射线的X射线管球、和检测透过了被检体的X射线的X射线检测器支承到对置的位置且能够旋转的旋转框架。X射线CT装置通过使X射线从X射线管球照射并且使旋转框架旋转,而收集投影数据,并根据投影数据重构X射线CT图像数据。X射线CT图像数据例如成为X射线管球与X射线检测器的旋转面(轴向面)上的断层像(二维的X射线CT图像数据)。
X射线检测器沿着旋转框架的旋转轴向排列多列的排列在信道方向的X射线检测元件亦即检测元件列。例如,具有排列了十六列的检测元件列的X射线检测器的X射线CT装置根据通过使旋转框架旋转一圈收集到的投影数据,重构沿着被检体的体轴向的多个(例如十六个)断层像。另外,X射线CT装置能够通过使旋转框架旋转,并且使被检体或者支架装置移动的螺旋扫描,例如重构覆盖心脏整体的五百个断层像作为三维的X射线CT图像数据。
这里,作为图38所示的医用图像诊断装置50的X射线CT装置是能够拍摄立位,坐位或者卧位的状态的被检体的装置。这样的X射线CT装置例如拍摄坐在以X射线透过性较高的材质制成的椅子上的状态的被检体,生成三维的X射线CT图像数据。
此外,MRI装置能够根据MR信号,重构任意的一个剖面的MRI图像,或者任意的多个剖面的MRI图像(体积数据),上述MR信号通过使相位编码用倾斜磁场、切片选择用倾斜磁场以及频率编码用倾斜磁场变化而收集到。
在本实施方式中,医用图像诊断装置50生成拍摄到包含被检体的脚的区域的三维的X射线CT图像数据作为图像数据。然后,医用图像诊断装置50将生成的图像数据发送至信息处理装置60。
具体而言,医用图像诊断装置50使图像数据成为依照DICOM(Digital Imagingand Communications in Medicine:医学数字成像和通信)标准的格式的DICOM数据,并发送给信息处理装置60。此外,医用图像诊断装置50创建对图像数据赋予附带信息的DICOM数据。在附带信息包含有能够唯一地识别被检体的患者ID、患者信息(姓名、性别、年龄等)、进行了图像的拍摄的检查的种类、检查部位(拍摄部位)、拍摄时的患者的体位、图像尺寸相关的信息等。与图像尺寸相关的信息作为将图像空间上的长度转换为实际空间上的长度的信息来使用。此外,即使在医用图像诊断装置50将包含立位,坐位或者卧位的状态的被检体的脚拍摄到的三维的X射线CT图像数据作为图像数据发送给信息处理装置60的情况下,也能够应用本实施方式。
信息处理装置60从医用图像诊断装置50获取佩戴矫形器的被检体(佩戴者)的图像数据。例如,信息处理装置60的操作者(义肢装具师等)进行使用了被检体的患者ID的检索。由此,信息处理装置60从医用图像诊断装置50获取以包含被检体的脚的方式拍摄到的三维的X射线CT图像数据。
然后,信息处理装置60使用根据被检体的图像数据获取的各种信息,生成用于设计被检体佩戴的矫形器的模型数据。模型数据是成为利用造型装置70对由被检体(矫形器的佩戴者)佩戴的矫形器进行造型时的基础的信息。后述生成模型数据的处理内容。然后,信息处理装置60将生成的模型数据送至造型装置70。
此外,在以下的实施方式中,作为矫形器的一个例子对医疗用的鞋垫进行说明。但是,实施方式并不限定于鞋垫,例如能够广泛地应用于紧贴于手、肘、膝盖、肩、头部等人体的各部位来利用的矫形器。另外,实施方式并不限定于医疗用的矫形器,例如能够广泛地应用于用于运动或者日常生活中的身体功能的辅助、保护的矫形器。此外,鞋垫也被称为内底、中底等。另外,以下的实施方式的鞋垫与在第一实施方式中说明的鞋垫100对应。
造型装置70具备基于从信息处理装置60接受的模型数据,对被检体佩戴的矫形器进行造型的造型部71。在本实施方式中,造型部71由提供三维打印机的功能的硬件要素组构成。
例如,造型部71具有用于填充成为鞋垫的材料的感光性树脂的储液槽(储液罐)、和用于通过光聚合反应使储液槽内的感光性树脂固化的激光器。造型部71通过使用激光器使基于模型数据规定的储液槽内的位置选择性地固化,来对与模型数据对应的三维结构体进行造型。
接下来,对本实施方式的信息处理装置60进行说明。图39是表示第六实施方式的信息处理装置60的硬件构成的一个例子的图。如图39所示,信息处理装置60具备CPU(Central Processing Unit:中央处理器)61、ROM(Read Only Memory:只读存储器)62、RAM(Random Access Memory:随机存储器)63、辅助存储装置64、输入装置65、显示装置66、以及外部I/F(Interface:接口)67。
CPU61是通过执行程序,统一地控制信息处理装置60的动作,实现信息处理装置60具有的各种功能的处理器(处理电路)。后述信息处理装置60具有的各种功能。
ROM62是非易失性的存储器,存储包含用于使信息处理装置60启动的程序的各种数据(在信息处理装置60的制造阶段写入的信息)。RAM63是具有CPU61的工作区的易失性的存储器。辅助存储装置64存储CPU61执行的程序等各种数据。辅助存储装置64例如由HDD(Hard Disc Drive:硬盘驱动器)、SSD(Solid State Drive:固盘)等构成。
输入装置65是用于由使用信息处理装置60的操作者进行各种操作的设备。输入装置65例如由鼠标,键盘,触摸面板或者硬件键构成。此外,操作者例如对应于制成矫形器的义肢装具师、医师或者理疗师等医疗相关人员、以及佩戴矫形器的被检体等。
显示装置66显示各种信息。例如,显示装置66显示图像数据、模型数据、用于从操作者受理各种操作的GUI(Graphical User Interface:图形用户界面)、医用图像等。显示装置66例如由液晶显示器、有机EL(Electro Luminescence:电致发光)显示器或者显像管显示器构成。此外,例如也可以以触摸面板的形态,一体地构成输入装置65和显示装置66。
外部I/F67是用于与医用图像诊断装置50、造型装置70等外部装置进行连接(通信)的接口。
图40是表示第六实施方式的信息处理装置60具有的功能的一个例子的图。此外,虽然在图40的例子中,仅例示与本实施方式相关的功能,但信息处理装置60具有的功能并不限定于这些功能。如图40所示,信息处理装置60具有存储部601、用户界面部602、学习部603、获取部604、生成部605、以及输出控制部606。例如通过图39所示的辅助存储装置64(例如HDD)实现存储部601的功能。例如通过输入装置65以及显示装置66实现用户界面部602的功能。例如通过CPU61实现学习部603、获取部604、生成部605、以及输出控制部606的各功能。
这里,第六实施方式的信息处理装置60具备学习完毕模型,通过使用学习完毕模型,能够容易地设计矫形器并且使质量稳定化。此外,虽然在以下的实施方式中,对信息处理装置60生成学习完毕模型的情况进行说明,但并不限定于此。例如,信息处理装置60能够使用通过与信息处理装置60不同的信息处理装置生成的学习完毕模型,容易地设计矫形器并且使质量稳定化。
图41是表示通过第六实施方式的信息处理装置60进行的学习时以及运用时的处理的图。如图41的上段所示,在学习时,信息处理装置60例如使用被检体S-1、被检体S-2、···以及被检体S-N(以下,简写为“被检体S-1~S-N”)各自的脚信息、模型数据、以及评价信息进行机械学习。这里,各被检体S-1~S-N的脚信息是包含各被检体S-1~S-N的脚的外形数据的信息。另外,各被检体S-1~S-N的模型数据是用于设计佩戴于被检体S-1~S-N的脚的鞋垫的信息。另外,各被检体S-1~S-N的评价信息是各被检体S-1~S-N的鞋垫的评价相关的信息。信息处理装置60通过使用了各被检体S-1~S-N的脚信息、模型数据、以及评价信息的机械学习,构建能够通过脚信息的输入来输出模型数据的学习完毕模型。该学习完毕模型例如储存于信息处理装置60的存储部601。
而且,如图41的下段所示,在运用时,信息处理装置60通过对学习完毕模型输入作为鞋垫的制成对象的被检体S-X的脚信息,使被检体S-X的模型数据从学习完毕模型输出。然后,信息处理装置60将从学习完毕模型输出的被检体S-X的模型数据提示给操作者(设计鞋垫的人)。由此,信息处理装置60能够容易地设计矫形器并且使质量稳定化。
此外,虽然在图41中,例示了能够通过脚信息的输入来输出模型数据的学习完毕模型,但实施方式并不限定于此。例如,信息处理装置60进行使用了包含手的外形数据的信息(手信息)、和用于设计佩戴于手的手用矫形器的模型数据的机械学习。由此,信息处理装置60能够构建能够通过手信息的输入来输出用于设计手用矫形器的模型数据的学习完毕模型。即,信息处理装置60进行使用了包含被检体的部位的外形数据的部位信息、和用于设计佩戴于该部位的矫形器的模型数据的机械学习。由此,信息处理装置60能够构建能够通过部位信息的输入来输出佩戴于该部位的矫形器的模型数据的学习完毕模型。
返回到图40的说明,对信息处理装置60具有的存储部601、用户界面部602、学习部603、获取部604、生成部605、以及输出控制部606的各功能进行详细说明。
存储部601存储用于机械学习的各种信息、用于进行机械学习的机械学习用程序等。另外,存储部601存储通过机械学习构建的学习完毕模型。另外,存储部601也能够存储通过医用图像诊断装置拍摄到的图像数据(DICOM数据)。
用户界面部602具有受理操作者的输入的功能、以及输出各种信息的功能。例如,用户界面部602受理操作者经由输入装置15进行的输入操作,并将受理的输入操作转换为电信号送至信息处理装置60内的各部。另外,用户界面部602从信息处理装置60内的各部接受各种信息,并将接受的信息储存到存储部101,或者使其显示于显示装置16。另外,用户界面部602经由外部I/F67将由操作者指定的信息送至外部装置。
学习部603通过对多个被检体S-1~S-N的部位进行机械学习,生成学习完毕模型,上述机械学习使用了包含各被检体S-1~S-N的部位的外形数据的部位信息、用于设计佩戴于各被检体S-1~S-N的部位的矫形器模型数据、以及与矫形器的评价相关的评价信息。
例如,用户界面部602若受理学习完毕模型的生成请求,则将该生成请求送至学习部603。学习部603若受理学习完毕模型的生成请求,则从存储电路204读出各被检体S-1~S-N的脚信息、各被检体S-1~S-N的鞋垫的模型数据、各被检体S-1~S-N的鞋垫的评价信息。然后,学习部603使用读出的各被检体S-1~S-N的脚信息、各被检体S-1~S-N的鞋垫的模型数据、以及各被检体S-1~S-N的鞋垫的评价信息,进行机械学习。
以下,依次对机械学习所使用的“脚信息”、“模型数据”、以及“评价信息”进行说明。
首先,对“脚信息”进行说明。脚信息是包含各被检体S-1~S-N的脚的外形数据的信息。例如,从拍摄到各被检体S-1~S-N的脚的图像数据获取脚的外形数据。
图42是表示第六实施方式的脚信息的一个例子的图。在图42,作为一个例子,例示被检体S-1的脚信息。如图42所示,被检体S-1的脚信息包含脚的外形数据。这里,脚的外形数据是表示被检体S-1的脚的三维的表面形状的信息。例如根据拍摄到被检体S-1的脚的三维的X射线CT图像数据获取脚的外形数据。此外,用于获取脚的外形数据的处理与后述的获取部604中的处理相同,所以这里省略说明。
这样,各被检体S-1~S-N的脚信息例如包含脚的外形数据。各被检体S-1~S-N的脚信息通过信息处理装置60,或者,与信息处理装置60不同的其它的信息处理装置从各被检体S-1~S-N的图像数据获取,并预先存储于存储部601。此外,虽然在图42中,对部位信息包含部位的外形数据的情况进行了说明,但并不限定于此。例如,部位信息除了外形数据以外,也能够包含能够根据X射线CT图像数据获取的各种特征信息。
接下来,对“模型数据”进行说明。模型数据是用于设计佩戴于各被检体S-1~S-N的脚的鞋垫的信息,是成为利用造型装置70对鞋垫进行造型时的基础的信息。模型数据例如是包含鞋垫的外形数据、和规定鞋垫的物性的形状参数的信息。
图43是表示第六实施方式的鞋垫的外形数据的一个例子的图。在图43的左图例示从与人体的各部位直接或者间接地接触的抵接面侧观察右脚用的鞋垫的俯视图。在图43的右图例示左图的侧视图。此外,在图43的上侧示出鞋垫的脚尖侧,在图43的下侧示出鞋垫的脚跟侧。
如图43所示,例如,鞋垫的外形数据包含区域R1、区域R2、以及区域R3的信息。其中,区域R1是构成鞋垫的整体的外形的区域。区域R2是脚跟骨附近的部位接触的区域。区域R3是母指中脚趾关节附近的部位接触的区域。
这里,鞋垫的外形数据对各区域R1、区域R2、以及区域R3,包含各区域的形状、各区域的大小、各区域的厚度、各区域的位置相关的信息。另外,鞋垫的外形数据包含表示相对于区域R1的区域R2的位置的信息、和表示相对于区域R1的区域R3的位置的信息。
另外,鞋垫的形状参数包含构成单位格子结构的多个结构柱的数目、结构柱的方向、结构柱的粗度、结构柱交叉的交叉部的容积、单位格子结构的形状、以及单位格子结构的大小中至少一个。
这里,单位格子结构是构成鞋垫的各区域的构成单位,将多棱柱形状的空间作为一个单位。单位格子结构由多个结构柱构成,能够通过分别设定各种形状参数来实现各种物性。
图44是表示第六实施方式的鞋垫的形状参数的一个例子的图。如图44所示,例如形状参数与鞋垫的各区域建立对应关系。在图44中,“单位格子结构的形状”、“单位格子结构的各边的长度”、“单位格子模型”、“结构柱的粗度”、以及“交叉部的容积”是形状参数的一个例子。
在图44所示的例子中,例如,在区域R1规定单位格子结构的形状“立方体形状”、单位格子结构的各边的长度“S1”、单位格子模型“模型C”、结构柱的粗度“W1”以及交叉部的容积“V1”。这表示区域R1由模型C的单位格子模型构成,其结构柱的粗度为“W1”,其交叉部的容积为“V1”。
另外,在区域R2规定单位格子结构的形状“立方体形状”、单位格子结构的各边的长度“S2”、单位格子模型“模型A”、结构柱的粗度“W2”以及交叉部的容积“V2”。这表示区域R2由模型A的单位格子模型构成,其结构柱的粗度为“W2”,其交叉部的容积为“V2”。
另外,在区域R3规定单位格子结构的形状“立方体形状”、单位格子结构的各边的长度“S3”、单位格子模型“模型A”、结构柱的粗度“W3”以及交叉部的容积“V3”。这表示区域R3由模型A的单位格子模型构成,其结构柱的粗度为“W3”,其交叉部的容积为“V3”。
这样,对于各区域R1~区域R3来说,单位格子结构的形状、单位格子结构的各边的长度、结构柱的数目、结构柱的方向、结构柱的粗度、以及交叉部的容积中至少一个形状参数不同。由此,各区域R1~区域R3具有相互不同的物性。另外,优选区域R1的单位格子结构、区域R2的单位格子结构、以及区域R3的单位格子结构将具有相互相同的形状以及相同的大小(这里是各边的长度)的空间作为一个单位。
以下,使用图45~图51,对单位格子结构的形状、单位格子结构的各边的长度、模型、结构柱的粗度、以及交叉部的容积的各种形状参数进行说明。
首先,对图44的“单位格子结构的形状”以及“单位格子结构的各边的长度”进行说明。“单位格子结构的形状”是单位格子结构作为一个单位的空间的形状。“单位格子结构的各边的长度”与单位格子结构作为一个单位的空间的大小对应。
图45是用于说明第六实施方式的单位格子结构的形状以及单位格子结构的各边的长度的图。如图45所示,“单位格子结构的形状”与由六个正方形的面构成的立方体形状对应。该立方体形状的空间具有与顶点对应的八个点P1~点P8。另外,在图45的例子中,该空间为立方体形状,所以任意的边的长度都相等。例如以点P1与点P2的距离表示图45的空间的各边的长度。
这里,对单位格子结构中的线以及面的表述方法进行说明。在本实施方式中,在表述线以及面的情况下,对构成该线或者面的顶点附加括号来进行表示。例如,“线(P1,P2)”这样的表述表示连接点P1与点P2的线。另外,“线(P1,P7)”这样的表述表示连接点P1与点P7的线(对角线)。另外,“面(P1、P2、P3、P4)”这样的表述表示将点P1、点P2、点P3、以及点P4作为顶点的面(底面)。此外,与线的表述方法相同地表述结构柱。
第六实施方式的单位格子结构具备多个将多个点P1~点P8中两个点连接的结构柱。换句话说,图45的空间形状与单位格子结构的形状对应。例如通过单位格子模型预先规定结构柱的数以及方向(配置方向)。
此外,图45所示的内容仅为一个例子,并不限定于图示的内容。例如,图45所示的立方体形状的空间仅为一个例子,单位格子结构作为一个单位的空间形状也可以是多棱柱形状。该情况下,优选单位格子结构例如将三棱柱形状、四棱柱形状、以及六棱柱形状中任意一个形状的空间作为一个单位。作为三棱柱形状优选为正三棱柱形状。另外,作为四棱柱形状除了上述的立方体形状以外优选为长方体形状。另外,作为六棱柱形状优选为正六棱柱形状。但是,优选构成矫形器的各区域R1~区域R3的单位格子结构为相同的空间形状。另外,结构柱为多棱柱形状或者圆柱形状等柱状。另外,结构柱的短边方向是指与结构柱的轴向正交的方向。
接下来,对图44的“单位格子模型”进行说明。单位格子模型表示单位格子结构的基本的骨架形状。
图46是用于说明第六实施方式的单位格子模型的图。在图46中,虚线表示相当于一个单位的立方体形状的空间(图45的空间)。另外,实线表示结构柱的存在。此外,优选图46所例示的单位格子模型在鞋垫的各区域配置为其配置方向与在图46的垂直下方向施加给矫形器的负荷方向一致。此外,施加给矫形器的负荷方向是指从人体的各部位受到的负荷施加的方向。
如图46所示,例如单位格子模型包含模型A、模型B、模型C、模型D、以及模型E。这里,模型A、模型B、以及模型C在立方体形状的空间的中心具有结构柱的交叉部。另外,模型D以及模型E在构成立方体形状的多个面中至少一个面的中心具有结构柱的交叉部。
型A是具备沿着立方体形状的对角线配置的四个结构柱的单位格子模型。具体而言,模型A具有结构柱(P1,P7)、结构柱(P2,P8)、结构柱(P3,P5)、以及结构柱(P4,P6)。
模型B是除了与模型A相同的四个结构柱,还具备沿着包围构成立方体形状的底面以及上表面的多个边配置的八个结构柱的单位格子模型。具体而言,模型B具有模型A具有的四个结构柱。并且,模型B具有包围底面(P1,P2,P3,P4)的四个结构柱(P1,P2)、结构柱(P2,P3)、结构柱(P3,P4)、以及结构柱(P4,P1)。另外,模型B具有包围上表面(P5,P6,P7,P8)的四个结构柱(P5,P6)、结构柱(P6,P7)、结构柱(P7,P8)、以及结构柱(P8,P5)。
模型C是除了与模型B相同的十二个结构柱之外,还具备沿着负荷方向配置的四个结构柱的单位格子模型。具体而言,模型C具有模型B具有的十二个结构柱。并且,模型C具有沿着施加给鞋垫的负荷方向配置的四个结构柱(P1,P5)、结构柱(P2,P6)、结构柱(P3,P7)、以及结构柱(P4,P8)。
换句话说,模型B与模型C的差异在于是否具有沿着负荷方向配置的四个结构柱(P1,P5)、结构柱(P2,P6)、结构柱(P3,P7)、以及结构柱(P4,P8)。
模型D是具备沿着六个面各自的对角线配置的十二个结构柱的单位格子模型。具体而言,模型D具有沿着底面(P1,P2,P3,P4)的对角线的两个结构柱(P1,P3)以及结构柱(P2,P4)。另外,模型D具有沿着上表面(P5,P6,P7,P8)的对角线的两个结构柱(P5,P7)以及结构柱(P6,P8)。另外,模型D具有沿着侧面(P1,P2,P5,P6)的对角线的两个结构柱(P1,P6)以及结构柱(P2,P5)。另外,模型D具有沿着侧面(P2,P3,P6,P7)的对角线的两个结构柱(P2,P7)以及结构柱(P3,P6)。另外,模型D具有沿着侧面(P3,P4,P7,P8)的对角线的两个结构柱(P3,P8)以及结构柱(P4,P7)。另外,模型D具有沿着侧面(P1,P4,P5,P8)的对角线的两个结构柱(P1,P8)以及结构柱(P4,P5)。
模型E是与模型D相比较不具备沿着底面以及上表面的对角线的结构柱,且进一步具备沿着包围底面以及上表面的多个边配置的八个结构柱的单位格子模型。具体而言,模型E具有沿着侧面(P1,P2,P5,P6)的对角线的两个结构柱(P1,P6)以及结构柱(P2,P5)。另外,模型E具有沿着侧面(P2,P3,P6,P7)的对角线的两个结构柱(P2,P7)以及结构柱(P3,P6)。另外,模型E具有沿着侧面(P3,P4,P7,P8)的对角线的两个结构柱(P3,P8)以及结构柱(P4,P7)。另外,模型E具有沿着侧面(P1,P4,P5,P8)的对角线的两个结构柱(P1,P8)以及结构柱(P4,P5)。另外,模型E具有包围底面(P1,P2,P3,P4)的四个结构柱(P1,P2)、结构柱(P2,P3)、结构柱(P3,P4)、以及结构柱(P4,P1)。另外,模型E具有包围上表面(P5,P6,P7,P8)的四个结构柱(P5,P6)、结构柱(P6,P7)、结构柱(P7,P8)、以及结构柱(P8,P5)。
换句话说,模型D以及模型E的差异在于配置在底面以及上表面的结构柱的有无。具体而言,具有沿着底面以及上表面的对角线的四个结构柱(P1,P3)、结构柱(P2,P4)、结构柱(P5,P7)、以及结构柱(P6,P8)的模型是模型D。另外,具有包围底面以及上表面的八个结构柱(P1,P2)、结构柱(P2,P3)、结构柱(P3,P4)、结构柱(P4,P1)、结构柱(P5,P6)、结构柱(P6,P7)、结构柱(P7,P8)、以及结构柱(P8,P5)的模型是模型E。
此外,虽然在图6中,通过两种粗度的实线图示模型D以及模型E的结构柱,但这并不表示实际的结构柱的粗度,而是为了使图示清晰化。换句话说,较粗的一方的实线表示在将立方体形状的空间视为箱的情况下,包含于“在箱的近前侧能够看到的面”的结构柱。另外,较细的一方的实线表示在将立方体形状的空间视为箱的情况下,仅包含于“在箱的里侧能够看到的面”的结构柱。此外,在“箱的近前侧能够看到的面”是指上表面(P5,P6,P7,P8)、侧面(P1,P2,P5,P6)、以及侧面(P1,P4,P5,P8)。另外,“在箱的里侧能够看到的面”是指底面(P1,P2,P3,P4)、侧面(P2,P3,P6,P7)、以及侧面(P3,P4,P7,P8)。
换句话说,本实施方式的鞋垫的各区域是反复连续地排列了多个单位格子模型的结构。具体而言,鞋垫的各区域具有至少一个在同一平面上排列了多个单位格子结构的层,层叠该层构成该各区域。此外,结构柱的剖面形状能够应用四边形、五边形、六边形等多边形、圆形、椭圆形等任意的形状。
此外,图46所示的内容仅为一个例子,并不限定于图示的内容。例如,图46所示的模型仅为一个例子,单位格子模型也可以在任意的位置具备结构柱。但是,优选单位格子结构具备多个结构柱以使任意一个结构柱通过构成多棱柱形状的空间的全部的顶点。
单位格子结构并不限定于在立方体形状的空间的中心具有结构柱的交叉部的结构、以及在构成立方体形状的多个面中至少一个面的中心具有结构柱的交叉部的结构。但是,优选单位格子结构在与多个顶点不同的位置具有至少两个结构柱交叉的交叉部。
图47是表示第六实施方式的单位格子模型的种类与负荷-位移特性的关系的图。这里,负荷-位移特性表示施加给物体的负荷[N]与该负荷所带来的物体的位移[mm]的关系,作为表示物体的硬度、紧贴性的物理指标来利用。在本实施方式中,通过对由单位格子结构构成的物体施加负荷来测量负荷-位移特性。在负荷-位移特性的图表中,图表的纵轴对应于负荷[N],图表的横轴对应于位移[mm]。换句话说,对于负荷-位移特性的图表来说,越是较硬的物体越能够得到陡峭的图表,越是柔软的物体越能够得到平缓的图表。此外,虽然通常作为曲线得到图表的情况较多,但在以下的各图中为了简化说明而以直线示出。
在图47中,使用由图46所示的模型A、模型B、以及模型C的单位格子模型构成的物体的负荷-位移特性进行说明。此外,在图47中,模型A、模型B、以及模型C的结构柱的粗度以及交叉部的容积恒定。
根据图47所示的负荷-位移特性可以看出,各模型所包含的结构柱的数目越多,物体越硬。另外,根据图47所示的负荷-位移特性可以看出,结构柱的方向越接近负荷方向,物体越硬。因此,通过以不同种类的单位格子模型构成各区域,能够设置具有不同的物性的多个区域。
接下来,对图44的“结构柱的粗度”进行说明。结构柱的粗度是单位格子模型中的各结构柱的粗度,例如通过结构柱的粗度(L)与单位空间的一边的长度(S)的比率进行表示。
图48是表示第六实施方式的L/S与负荷-位移特性的关系的图。在图48中,使用在图46的模型A中具有不同的粗度的结构柱的物体的负荷-位移特性进行说明。此外,在图48中,各物体的交叉部的容积恒定。
另外,在图48中,作为结构柱的粗度的一个例子,对结构柱的粗度(L)与单位空间的一边的长度(S)的比率不同的情况进行说明。在图48的例子中,“L/S:1/3”与结构柱最粗的情况对应,“L/S:1/5”以及“L/S:1/8”依次与结构柱变细的情况对应。此外,结构柱的粗度例如能够为结构柱的短边方向的剖面中通过重心的直线中最长的直线的长度。
根据图48所示的负荷-位移特性可以看出,L/S越大(粗),物体越硬。另外,可以看出L/S越小(细),物体越柔软。因此,通过构成具有不同粗度的结构柱的多个区域,能够设置具有不同的物性的多个区域。
接下来,对图44的“交叉部的容积”进行说明。交叉部的容积是单位空间中至少两个结构柱交叉的部位(交叉部)的容积。
图49是表示通过第六实施方式生成的单位格子模型的结构柱的交叉部的容积与负荷-位移特性的关系的图。在图49例示在负荷施加时,交叉部的容积与负荷-位移特性的关系。在图49中,使用在图46的模型A中,具有不同的容积的交叉部的物体的负荷-位移特性进行说明。在图49中,各物体的结构柱的粗度(L)恒定。此外,在图49所示的负荷施加时的负荷-位移特性中,表示与负荷对应的位移的图表上的点(位置)朝向图表中的箭头的方向移动。
在图49所示的负荷-位移特性中,在交叉部的容积较大的情况下,在图表确认到拐点P11。换句话说,交叉部的容积越大的物体,在施加了负荷的情况下,从原点O到拐点P1的期间表现为如较硬的物质,在拐点P11以后表现为如柔软的物质。该负荷-位移特性中的物性的变化(图表的斜率的变化)被感受为利用矫形器的人对鞋垫施加了负荷时的紧贴性。另外,交叉部的容积为中等程度的物体表现为与柔软的物体相同。因此,通过设置具有不同的容积的交叉部的多个区域,能够设置具有不同的物性的多个区域。
图50是表示第六实施方式的交叉部的容积与负荷-位移特性的关系的图。在图50例示在负荷释放时,交叉部的容积与负荷-位移特性的关系。在图50中,使用在图46的模型A中,具有不同的容积的交叉部的物体的负荷-位移特性进行说明。在图50中,各物体的结构柱的粗度(L)恒定。此外,在图50所示的负荷释放时的负荷-位移特性中,表示与负荷对应的位移的图表上的点(位置)朝向图表中的箭头的方向移动。另外,图50所示的虚线的图表与负荷施加时的图表对应。
在图50所示的负荷-位移特性中,在交叉部的容积较大的情况下,形状恢复速度较快,得到比较接近线性的斜率。换句话说,交叉部的容积较大的物体在释放了负荷的情况下的位移的返回较快。该物性被感受为利用矫形器的人从鞋垫释放负荷时的紧贴性。另一方面,在图50所示的负荷-位移特性中,在交叉部的容积较小的情况下,形状恢复速度较慢,确认到拐点P12。换句话说,交叉部的容积较小的物体在释放负荷的情况下,到拐点P12为止位移的变化量较小,在从拐点P12到原点O的期间形状返回到原来的形状。因此,通过构成具有不同的容积的交叉部的多个区域,能够设置具有不同的物性的多个区域。
图51是用于说明与第六实施方式的交叉部的容积对应的形状恢复速度的差异的图。在图51中,对在从图46的模型A的单位格子结构的上表面朝向底面施加了加重的情况下,与交叉部的容积对应的形状恢复速度的差异进行说明。在图51示出从负荷施加时移至负荷释放时时的交叉部的形状的变化、和该变化中的形状恢复速度的速度。在图51的上段示出交叉部的容积较大的情况,在中段示出交叉部的容积为中等程度的情况,在下段示出交叉部的容积较小的情况。此外,表示形状恢复速度的箭头的长度与形状恢复速度的速度对应。
在图51中,对交叉部的形状进行说明。在不特别进行容积的调整的情况下,交叉部成为图51的中段(负荷释放时)所示那样的形状。在本实施方式中,将该形状作为交叉部的容积为中等程度的状态进行说明。
在交叉部的容积较大的情况下,交叉部如图51的上段(负荷释放时)所示,具有大致将交叉部作为中心的球形状或者多面体形状。换句话说,交叉部与仅使多个结构柱交叉的状态相比较具有积极地隆起的形状。该情况下,交叉部具有比结构柱的短边方向的剖面大的剖面。具体而言,优选交叉部的剖面的面积与结构柱的短边方向的剖面相比较为1.1倍以上20倍以下的剖面,更优选为1.2倍以上10倍以下的面积,特别是进一步优选1.5倍以上5倍以下的面积。此外,这里交叉部的剖面的面积以通过交叉部的重心的面中面积最大的面为基准。
另一方面,在交叉部的容积较小的情况下,交叉部如图51的下段(负荷释放时)所示,具有使交叉部附近的结构柱变细的形状。该情况下,交叉部具有比结构柱的短边方向的剖面小的剖面。具体而言,优选交叉部的剖面的面积与结构柱的短边方向的剖面相比较为0.05倍以上0.9倍以下的剖面,更优选为0.1倍以上0.8倍以下的面积,特别是优选为0.2倍以上0.7倍以下的面积。此外,这里交叉部的剖面的面积以通过交叉部的重心的面中面积最大的面为基准。
这里,如图51所示,考虑在负荷施加时,在交叉部积蓄用于恢复形状的能量。例如,在从图51的上侧朝向下侧施加了负荷的情况下,交叉部的位于区域R13的两侧的两个结构柱被扩张,其结果在区域R13积蓄用于使其复原的复原力。另外,交叉部的位于区域R14的两侧的两个结构柱被缩窄,其结果在区域R14积蓄用于使其复原的反作用力。
在交叉部的容积较大的情况下,作为较大的能量积蓄复原力以及反作用力。因此,区域R11的复原力比区域R13的复原力大,区域R12的反作用力比区域R14的反作用力大。其结果,认为交叉部的容积越大形状恢复速度越快。
另外,在交叉部的容积较小的情况下,作为较小的能量积蓄复原力以及反作用力。因此,区域R15的复原力比区域R13的复原力小,区域R16的反作用力比区域R14的反作用力小。其结果,认为交叉部的容积越小形状恢复速度越慢。
这样,各被检体S-1~S-N的模型数据例如包含鞋垫的外形数据以及鞋垫的形状参数。此外,各被检体S-1~S-N的模型数据是成为在通过造型装置70对各被检体S-1~S-N的鞋垫进行造型时的基础的信息。换句话说,各被检体S-1~S-N的模型数据由制造各被检体S-1~S-N的鞋垫的人员预先生成,并预先存储于存储部601。
此外,图45~图51所示的内容仅为一个例子,并不限定于图示的内容。例如,虽然在图51中,以三个阶段示出交叉部的容积,但并不限定于三个阶段,能够制造为所希望的容积。
接下来,对“评价信息”进行说明。评价信息是与各被检体S-1~S-N的鞋垫的评价相关的信息。例如,评价信息包含各被检体S-1~S-N的鞋垫的佩戴感相关的佩戴感评价信息、以及各被检体S-1~S-N的症状相关的症状评价信息中至少一方。
佩戴感评价信息例如是基于鞋垫的佩戴的容易度、鞋垫佩戴时的松紧情况、支撑感、透气性、佩戴所需要的时间、以及外观设计等评价项目,由各被检体S-1~S-N进行评价的信息。例如,以“1”~“3”三个阶段的数值(得分)表示佩戴感评价信息。该数值例如数值越高表示评价越高。
症状评价信息例如是基于鞋垫佩戴时的姿势的保持情况、鞋垫的利用前后的姿势的变化、以及鞋垫的利用前后的骨架等的变形的改善状况等评价项目进行评价的信息。例如,由各被检体S-1~S-N、在各被检体S-1~S-N的周围的人(家人等),或者对各被检体S-1~S-N的症状、治疗情况进行评价的医师、理疗师等医务人员评价症状评价信息。例如,以“1”~“3”三个阶段的数值(整数)表示症状评价信息。该数值例如数值越高表示评价越高。
这样,评价信息包含佩戴感评价信息以及症状评价信息中至少一方。此外,评价信息由构建学习完毕模型的人收集,并预先存储于存储部601。例如,构建学习完毕模型的人对被检体、家人、医疗相关人员等进行问卷调查等来收集评价信息。此外,上述的说明仅为一个例子,并不限定于上述的例子。例如,用于得到评价信息的评价项目能够由构建学习完毕模型的人任意地设定。
返回到图40的说明。学习部603从存储部601读出各被检体S-1~S-N的脚信息、各被检体S-1~S-N的鞋垫的模型数据、各被检体S-1~S-N的鞋垫的评价信息。然后,学习部603通过将读出的各被检体S-1~S-N的脚信息、各被检体S-1~S-N的鞋垫的模型数据、各被检体S-1~S-N的鞋垫的评价信息作为学习用数据输入到机械学习引擎,进行机械学习。
这里,能够通过公知的机械学习引擎实现学习部603中的机械学习。例如,作为机械学习引擎,能够应用深度学习(Deep Learning)、神经网络(Neural Network)、逻辑(Logistic)回归分析、非线性辨别分析、支持向量机(Support Vector Machine:SVM)、随机森林(Random Forest)、朴素贝叶斯(Bayes)等各种算法。
另外,在该机械学习中,利用鞋垫的模型数据作为正解数据。另外,脚信息与在学习完毕模型的运用时成为输入数据的信息对应。另外,评价信息是用于进行作为正解数据的模型数据的加权的信息。
例如,学习部603对各被检体S-1~S-N的脚信息,构建脚信息彼此的相关矩阵。学习部603通过使用了相关矩阵的主成分分析,决定对模型数据贡献度较大的上位k个本征向量空间内的边界平面(超平面)。此时,对各被检体S-1~S-N的模型数据赋予基于各被检体S-1~S-N的评价信息决定的权重。
这样,学习部603进行机械学习,生成针对脚信息的输入输出最佳的模型数据的学习完毕模型。学习部603将生成的学习完毕模型储存于存储部601。
此外,虽然在上述的说明中,对使用评价信息进行各被检体S-1~S-N的模型数据的加权的情况下的机械学习进行了说明,但实施方式并不限定于此。例如,学习部603即使不使用评价信息也能够进行机械学习。该情况下,学习部603通过将各被检体S-1~S-N的脚信息、和各被检体S-1~S-N的鞋垫的模型数据作为学习用数据输入到机械学习引擎,进行机械学习。
另外,虽然在上述的说明中,对与疾病、症状无关地,将多个被检体S-1~S-N的脚信息以及模型数据作为学习用数据的情况进行了说明,但实施方式并不限定于此。例如,学习部603也可以根据特定的疾病、症状限定学习用数据。例如,学习部603将拇外翻的被检体的脚信息、和为了治疗或者改善该被检体的拇外翻而制造的鞋垫的模型数据作为学习用数据进行机械学习。由此,学习部603能够构建专用于拇外翻的学习完毕模型。
获取部604基于拍摄到被检体S-X的部位的图像数据,获取包含被检体S-X的部位的外形数据的部位信息。例如,获取部604使用拍摄到作为鞋垫的制成对象的被检体S-X的脚的三维的X射线CT图像数据作为图像数据,获取脚信息。
例如,若用户界面部602受理模型数据的生成请求,则将该生成请求送至获取部604。这里,在模型数据的生成请求例如包含有用于识别作为新的鞋垫的制成对象的被检体S-X的识别信息(患者ID等)。获取部604若受理模型数据的生成请求,则从存储于存储部601的各种信息中读出根据患者ID识别出的被检体S-X的图像数据(三维的X射线CT图像数据)。
然后,获取部604对三维的X射线CT图像数据进行边缘检测处理等公知的图像处理,提取脚的轮廓(体表面)。由此,获取部604根据图像数据获取表示被检体的脚的三维的表面形状的脚的外形数据。
这样,获取部604获取包含外形数据的脚信息(参照图5)。此外,虽然在上述的说明中,对部位信息包含外形数据的情况进行了说明,但并不限定于此。例如,部位信息除了外形数据以外,也能够包含能够通过使用分割处理、图案匹配处理等从X射线CT图像数据获取的各种特征信息。另外,虽然在上述的说明中,对图像数据为三维的X射线CT图像数据的情况进行了说明,但并不限定于此。例如,图像数据即使是通过3D扫描仪拍摄到的图像也能够应用。例如,3D扫描仪拍摄3D扫描数据作为图像数据。3D扫描数据包含脚的外形数据作为脚信息。
生成部605通过对学习完毕模型输入被检体S-X的部位信息,生成用于设计佩戴于被检体S-X的部位的矫形器的模型数据。此外,学习完毕模型是对多个被检体S-1~S-N的部位,使用包含各被检体S-1~S-N的部位的外形数据的部位信息、用于设计佩戴于各被检体S-1~S-N的部位的矫形器的模型数据、以及矫形器的评价相关的评价信息进行了学习的模型。
例如,生成部605从存储部601读出通过学习部603生成的学习完毕模型。然后,生成部605通过对读出的学习完毕模型输入由获取部604获取的被检体S-X的部位信息,使学习完毕模型输出用于设计佩戴于被检体S-X的部位的矫形器的模型数据。然后,生成部605将从学习完毕模型输出的模型数据送至输出控制部606。
此外,从学习完毕模型输出的模型数据包含与学习完毕模型的构建所使用的模型数据相同种类的信息。换句话说,在机械学习所使用的模型数据包含单位格子结构的形状、单位格子结构的各边的长度、模型、结构柱的粗度、以及交叉部的容积的形状参数的情况下,从学习完毕模型输出的模型数据也包含相同种类的形状参数。
另外,生成部605在同时显示了模型数据以及部位信息的图像上受理修正模型数据的操作,并根据受理的操作修正模型数据。
图52是用于说明第六实施方式的模型数据的修正处理的图。如图52所示,显示装置66显示模型数据以及脚信息。这里,使鞋垫的外形数据的位置与脚的外形数据的位置相对应地进行显示。
例如,操作者参照显示于显示装置66的模型数据以及脚信息,使用输入装置65进行修正模型数据的操作。用户界面部602若从操作者受理修正模型数据的操作,则将受理的操作通知给生成部605。生成部605对模型数据进行与用户界面部602受理的操作对应的修正。由此,操作者能够在画面上确认实际的脚的外形数据的同时修正鞋垫的外形数据。
输出控制部606输出由生成部605生成的模型数据。例如,输出控制部104将通过生成部605生成的被检体S-X的模型数据储存于存储部101。另外,输出控制部606将被检体S-X的模型数据送至造型装置70。
另外,输出控制部606使被检体S-X的模型数据显示于显示装置16。例如,输出控制部606使被检体S-X的模型数据以及部位信息同时显示。由此,操作者能够在参照同时显示于显示装置66的模型数据以及脚信息的同时,进行修正模型数据的操作。
图53以及图54是表示第六实施方式的信息处理装置60的动作例的流程图。在图53例示学习时的信息处理装置60的处理。另外,在图54例示学习完毕模型的运用时的信息处理装置60的处理。此外,各步骤的具体的内容如上述那样,所以适当地省略详细的说明。
如图53所示,用户界面部602受理学习完毕模型的生成请求(步骤S601)。用户界面部602将受理的生成请求送至学习部603。
学习部603从存储部601读出被检体S-1~S-N各自的脚信息、模型数据、以及评价信息(步骤S602)。学习部603通过将脚信息、模型数据、以及评价信息作为学习用数据的机械学习生成学习完毕模型(步骤S603)。然后,学习部603将学习完毕模型储存于存储部601。
如图54所示,用户界面部602受理模型数据的生成请求(步骤S701)。用户界面部602将受理的模型数据的生成请求送至获取部604。获取部604读出被检体S-X的图像数据(步骤S702)。然后,获取部604根据读出的图像数据获取脚信息(步骤S703)。
然后,生成部605通过将脚信息输入到学习完毕模型,生成模型数据(步骤S704)。然后,输出控制部606使生成的模型数据显示(步骤S705)。
接下来,用户界面部602判定是否受理了模型数据的输出请求(步骤S706)。在受理了模型数据的输出请求的情况下(步骤S706,是),输出控制部606输出模型数据(步骤S707),并结束处理。
另一方面,在未受理模型数据的输出请求的情况下(步骤S706,否),用户界面部602判定是否受理了模型数据的修正请求(步骤S708)。在受理了模型数据的修正请求的情况下(步骤S708,是),生成部605根据模型数据的修正请求修正模型数据(步骤S709)。
另一方面,在未受理模型数据的修正请求的情况下(步骤S708,否),或者,在步骤S709之后,用户界面部602返回到步骤S706,判定是否受理了模型数据的输出请求。在步骤S709之后,在步骤S706中受理了模型数据的输出请求的情况下(步骤S706,是),输出控制部606输出修正后的模型数据(步骤S707),并结束处理。
此外,图53以及图54所示的处理顺序仅为一个例子,并不限定于图示的内容。例如,能够在处理内容不产生矛盾的范围,追加(插入)其它的处理顺序,或者调换各处理的顺序。另外,也可以并不一定执行各处理顺序。
如上述那样,第六实施方式的信息处理装置60基于拍摄到第一被检体的部位的图像数据,获取包含第一被检体的部位的外形数据的第一部位信息。然后,信息处理装置60通过对学习完毕模型输入第一部位信息,生成用于设计佩戴于第一被检体的部位的第一矫形器的第一模型数据,该学习完毕模型是对多个第二被检体的部位,使用包含各第二被检体的部位的外形数据的第二部位信息、用于设计佩戴于各第二被检体的部位的第二矫形器的第二模型数据、以及第二矫形器的评价相关的评价信息进行学习后的模型。然后,信息处理装置60输出第一模型数据。据此,第六实施方式的信息处理装置60能够容易地设计矫形器,并且使质量稳定化。
例如,信息处理装置60通过对学习完毕模型输入脚信息来生成模型数据,所以能够使矫形器的设计所花费的时间以及成本降低。另外,信息处理装置60基于学习完毕模型生成模型数据,所以能够使质量的偏差降低。
此外,虽然在本实施方式中,对在一个信息处理装置60内执行学习时的处理和运用时的处理的情况进行了说明,但能够在不同的信息处理装置内执行这些各处理。
例如,负责学习时的处理的信息处理装置60至少具备学习部603。该情况下,在与信息处理装置60不同的其它装置(其它的信息处理装置)利用通过学习部603生成的学习完毕模型。因此,通过信息处理装置60生成的学习完毕模型交接给其它装置,并储存于其它装置的内部的存储部。此外,信息处理装置60与其它装置之间的信息的交接既可以经由网络进行,也可以经由记录介质进行。
另外,例如,负责运用时的处理的信息处理装置60至少具备获取部604、生成部605、以及输出控制部606的各功能。该情况下,信息处理装置60使用通过与信息处理装置60不同的其它装置(其它的信息处理装置)构建的学习完毕模型,生成模型数据。此外,该学习完毕模型从其它装置交接而来,并预先存储于存储部601。
(第六实施方式相关的其它的实施方式)
除了上述的实施方式以外,也可以以各种不同的方式实施。
(矫形器的制造方法)
第六实施方式的造型装置70能够通过以下的制造方法制造矫形器。
例如,造型装置70能够通过材料挤出方式、储液槽光聚合方式、粉末烧结层叠方式等各种附加造型技术(三维造型技术),对矫形器进行造型(成形)。
图55是表示实施方式的制造方法的一个例子的流程图。通过能够执行基于储液槽光聚合方式的三维造型技术的造型装置70执行图55所例示的制造方法。造型装置70(造型部31)具有用于填充成为矫形器的材料的感光性树脂的储液槽(储液罐)、和用于通过光聚合反应使储液槽内的感光性树脂在位置上选择性地固化的激光器。此外,能够任意地应用公知的造型装置作为造型装置70。
如图55所示,造型部31读出模型数据(步骤S801)。该模型数据是成为在造型装置70进行造型时的基础的信息。模型数据例如由制造者预先制成,并预先存储于造型装置具有的存储装置。此外,存储装置例如于HDD(Hard Disc Drive:硬盘驱动器)、SSD(SolidState Drive:固盘)等对应。
接着,造型部31将指定的感光性树脂填充到储液罐(步骤S802)。这里,感光性树脂既可以通过模型数据预先指定,也可以每当执行造型方法则由操作者指定。
然后,造型部31使用激光器使基于模型数据规定的储液罐内的各位置选择性地固化(步骤S803)。例如,造型部31依次对模型数据中存在结构柱的位置所对应的储液罐内的位置照射激光。换句话说,造型部31依次使矫形器的各区域各自的单位格子结构所对应的储液罐内的位置固化。由此,造型部31能够制造适当的物性的矫形器。
此外,作为矫形器的材料,只要是能够利用于造型技术的材料则能够应用任意的材料,例如能够适当地选择能够通过附加制造技术进行造型的任意的感光性树脂。
(系统2的矫形器的制造方法)
如上述那样,实施方式的系统2具备信息处理装置60以及造型装置70。换句话说,系统2能够通过信息处理装置60以及造型装置70的功能,制造矫形器。
即,在系统2中,信息处理装置60基于拍摄到第一被检体的部位的图像数据,获取包含第一被检体的部位的外形数据的第一部位信息。然后,信息处理装置60通过对学习完毕模型输入第一部位信息,生成用于设计佩戴于第一被检体的部位的第一矫形器的第一模型数据,该学习完毕模型是对多个第二被检体的部位,使用包含各第二被检体的部位的外形数据的第二部位信息、用于设计佩戴于各第二被检体的部位的第二矫形器的第二模型数据、以及第二矫形器的评价相关的评价信息进行学习后的模型。然后,在系统2中,造型装置70基于第一模型数据,对第一矫形器进行造型。
例如,在系统2中,信息处理装置60通过图54所示的步骤S701~步骤S709的处理生成模型数据。然后,信息处理装置60将模型数据送至造型装置70。例如,信息处理装置60的输出控制部606将模型数据转换为能够在造型装置70利用的数据格式,并将转换后的模型数据送至造型装置70。
然后,在系统2中,造型装置70通过图55所示的步骤S801~步骤S803的处理,基于从信息处理装置60受理的模型数据,对矫形器进行造型。
据此,系统2能够容易地设计矫形器,并且使质量稳定化。此外,信息处理装置60以及造型装置70具有的各处理部可以在任何的装置具备。例如,在造型装置70具备生成部605的情况下,也可以造型装置70使用学习完毕模型生成模型数据。该情况下,信息处理装置60的输出控制部606将通过获取部604获取的部位信息送至造型装置70。
(负荷方向)
虽然在上述的实施方式中,例如对图51所示负荷方向与图中的垂直下方向对应的情况进行了说明,但实施方式并不限定于此。例如,能够通过制造者任意地适当地设定矫形器内的单位格子结构的方向。例如,若为佩戴于手的矫形器,则也可以将手与矫形器的接触点上的法线方向定义为负荷方向。该情况下,在矫形器内将图46的单位格子结构排列为图中的垂直下方向与和人体的接触点上的法线方向对应。
根据以上说明的实施方式,能够提供能够容易地设计矫形器,并且使质量稳定化的信息处理装置、系统、信息处理方法、以及程序。
上述的实施方式能够与以上的变形例任意地组合,也可以将以上的变形例彼此任意地组合。
另外,在上述的实施方式的信息处理装置60执行的程序既可以构成为以能够安装的形式或者能够执行的格式的文件记录于CD-ROM、软盘(FD)、CD-R、DVD、USB(UniversalSerial Bus:通用串行总线)等计算机能够读取的记录介质来提供,也可以构成为经由因特网等网络提供或者分发。另外,也可以构成为将各种程序例如预先设置于ROM等非易失性的存储介质来提供。
[实施例]
以下,基于实施例对本发明进行更详细的说明,但本发明并不限定于此。
(Architected Material:架构材料的力学特性)
作为实施例,对Architected Material的力学特性进行说明。以下,依次对网格立方体结构体的制成和评价、网格立方体结构体的压入举动、与现有3D打印机结构体的比较、以及与现有鞋垫材料的比较进行说明。此外,在以下的说明中,将组合单位格子结构制成的物体表述为“结构体”。
(网格立方体结构体的制成和评价)
作为Architected Material,利用OpenSCAD对具有5×5×5的周期结构的网格立方体结构体(组合网格结构而成的立方体的结构体。仅表述为“网格立方体”)进行外观设计。单位格子结构使用图3所示的立方格子系的结构图案(体心立方格子模型:模型A~C、面心立方格子:模型D、E)、和简单立方格子模型F。此外,模型F是在图2所示的立方体形状的空间的各边具有结构柱的结构图案。
基于STL(Standard Triangulated Language:标准三角化语言)结构使用光固化性聚氨酯弹性体EPU40(Carbon社制),利用Carbon社制CLIP造型机M2对进行了外观设计的网格立方体结构体(图56)进行造型。各网格立方体样本利用精密万能试验机(instron5967)对压入时的负荷位移曲线进行评价。此外,图56是表示利用OpenSCAD进行外观设计的网格立方体的图。
(网格立方体结构体的压入举动)
通过改变单位格子的结构,如图57所示可以确认负荷位移曲线的概略形状较大地变化。仅在模型F的情况下,观察到如在位移1mm(立方体尺寸对比5%)的时刻看到的那样的认为是由于立方体结构体的压弯所引起的负荷位移曲线的折弯(图58左图)。在模型A~模型E的情况下,初期的变形由于伴随结构体的折叠的变形,确认了到压缩上下的单位格子彼此接触为止外观的泊松比成为0那样的变形(图58右图)。另外,进行试验的网格立方体全部示出若在50%的压缩后进行除荷则复原至原来结构的弹性工作的举动。此外,图57是表示改变了单位格子的网格立方体的负荷位移曲线的图。图58是表示立方体压缩时的举动的图。在图58中,左图示出模型F的压缩时举动,右图示出模型A的压缩时举动。
(与现有3D打印机结构体的比较)
作为比较例进行基于现有的3D打印机的造型结构体的评价。有通过控制填充密度实现柔软的结构的事例(非专利文献1:J.Li,H.Tanaka:The flexibility controllingstudy for 3D printed splint,Nanosensors,Biosensors,Info-Tech Sensors and 3DSystems,101671A,(2017))。利用使用热塑性弹性体材料制造的长丝FABRIAL(注册商标)-R(JSR(株)制),并利用作为3D打印机的通用的方式的FDM(Fused Deposition Modeling:熔融沉积成型)法,设计与在图56进行了造型的网格立方体相同的大小的立方体形状。通过切片器的设定变更内部填充图案(图59)和填充率(若增加设定值,则造型平面内的L/S:线-空间比增加,图案致密化),进行造型的样本利用精密万能试验机(instron 5967)评价压入时的负荷位移曲线。此外,图59是表示利用FDM方式对立方体进行造型时的基于切片器的填充图案的图。图59的左图示出直线的(Rectilinear)形状,右图示出蜂巢状的(Honeycomb)形状。
如图60以及图61所示,即使变更填充率、填充图案,初始的负荷位移曲线的斜率也不变化。这表示初始的压入应力不改变。另外,在填充率较低时,与图57的模型F相同能够观察到推测为由于压弯所引起的负荷位移曲线的折弯。如图62所示FDM造型样本全部示出在压缩时外观的泊松比成为正的压缩举动。若观察压缩、除荷后的样本,则虽然没有层叠界面的剥离,但产生作为立方体形状的屈服,不能确认形状的复原。这些结果被认为是在FDM造型的情况下,需要堆积壁以形成形状,所以没有压缩时的力的释放空间而导致压弯变形和屈服。此外,图60是表示使填充图案为直线的(Rectilinear)形状并将填充率作为变量的立方体的负荷位移曲线的图。图61是表示将填充率固定为20%并变更填充图案的立方体的负荷位移曲线的图。图62是表示FDM造型样本的压缩举动的图。
在图57以及图58进行评价的使用了EPU40的Architected Material并不由壁维持结构,而由柱维持结构,在网格的结构上,考虑如图59的模型A那样通过结构的折叠,能够实现更宽的物理特性的表现。
(与现有鞋垫材料的比较)
另一方面,如图63所示,示出了在使单位格子固定(模型A),并改变柱的粗度(L/S)和格子尺寸比的情况下能够控制负荷位移曲线的斜率。另外,确认了该控制范围与评价对现有的矫形器用材料进行压缩时的负荷位移曲线的图64相比较,覆盖了足够的范围。由此,基于由EPU40制成的网格结构(单位格子结构)的Architected Material与散装(Balk)材料相比较能够自由地控制压弯以及压缩的举动、负荷位移曲线,确认了不仅对整体形状的外观设计有效对物性的控制也有效。此外,图63是表示固定单位格子,并改变柱粗度(L/S)和格子尺寸比的情况下的网格立方体的负荷位移曲线的图。图64是表示现有医疗用鞋垫材料的负荷位移曲线的图。
附图标记说明
1、2…系统,10、40、60…信息处理装置,11、61…CPU,12、62…ROM,13、63…RAM,14、64…辅助存储装置,15、65…输入装置,16、66…显示装置,17、67…外部I/F,20、70…造型装置,21、71…造型部,30、50…医用图像诊断装置,100…鞋垫,101、401…存储部,102、402…受理部,103、403…生成部,104、404…输出控制部,405…获取部,601…存储部,602…用户界面部,603…学习部,604…获取部,605…生成部,606…输出控制部。
Claims (39)
1.一种矫形器,具有:
第一区域,由第一单位格子结构构成,该第一单位格子结构是将多棱柱形状的空间作为一个单位的单位格子结构,该第一单位格子结构具备多个结构柱,该结构柱连接形成上述多棱柱形状的多个顶点中的两个点;以及
第二区域,由与上述第一单位格子结构不同的第二单位格子结构构成,
上述第一单位格子结构以及上述第二单位格子结构具有至少一个将上述多个顶点中的任意的顶点和与包含该顶点的边上的顶点不同的顶点连接的结构柱。
2.根据权利要求1所述的矫形器,其中,
上述第一单位格子结构以及上述第二单位格子结构分别在与上述多个顶点不同的位置具有至少两个上述结构柱交叉的交叉部,将彼此具有相同的形状以及相同的大小的上述空间作为一个单位,且规定物性的形状参数相互不同。
3.根据权利要求2所述的矫形器,其中,
上述形状参数包含上述单位格子结构的形状、上述单位格子结构的各边的长度、上述结构柱的数目、上述结构柱的方向、上述结构柱的粗度、以及上述交叉部的容积中至少一个。
4.根据权利要求3所述的矫形器,其中,
上述交叉部具有比上述结构柱的短边方向的剖面大的剖面。
5.根据权利要求2~4中任意一项所述的矫形器,其中,
上述交叉部具有球形形状或者多面体形状。
6.根据权利要求2~4中任意一项所述的矫形器,其中,
上述第一单位格子结构以及上述第二单位格子结构中至少一方在上述空间的中心具有上述交叉部。
7.根据权利要求6所述的矫形器,其中,
上述第一单位格子结构以及上述第二单位格子结构中至少一方具有:沿着上述多棱柱形状的对角线配置,且在上述交叉部相互交叉的至少两个结构柱。
8.根据权利要求7所述的矫形器,其中,
上述多棱柱形状为四棱柱形状,
上述第一单位格子结构以及上述第二单位格子结构中至少一方具有:沿着上述四棱柱形状的对角线配置,且在上述交叉部相互交叉的四个结构柱。
9.根据权利要求2~4中任意一项所述的矫形器,其中,
上述第一单位格子结构以及上述第二单位格子结构中至少一方在构成上述多棱柱形状的多个面中至少一个面的中心具有上述交叉部。
10.根据权利要求9所述的矫形器,其中,
上述第一单位格子结构以及上述第二单位格子结构中至少一方具有:沿着构成上述多棱柱形状的底面、上表面、以及侧面中至少一个面的对角线配置,且在上述交叉部相互交叉的至少两个结构柱。
11.根据权利要求1~4中任意一项所述的矫形器,其中,
上述第一单位格子结构以及上述第二单位格子结构中至少一方具有:分别沿着包围构成上述多棱柱形状的底面以及上表面中至少一个面的多个边配置的多个结构柱。
12.根据权利要求1~4中任意一项所述的矫形器,其中,
上述第一单位格子结构以及上述第二单位格子结构中至少一方具有:沿着施加给上述矫形器的负荷方向配置的多个结构柱。
13.根据权利要求1~4中任意一项所述的矫形器,其中,
上述第一单位格子结构以及上述第二单位格子结构分别为将三棱柱形状、四棱柱形状、以及六棱柱形状中任意一个形状的空间作为一个单位的单位格子结构。
14.根据权利要求1~4中任意一项所述的矫形器,其中,
上述第一区域是反复连续地排列多个上述第一单位格子结构的结构,
上述第二区域是反复连续地排列多个上述第二单位格子结构的结构。
15.根据权利要求1~4中任意一项所述的矫形器,其中,
上述第一区域具有至少一个在同一平面上排列了多个上述第一单位格子结构的层,
上述第二区域具有至少一个在同一平面上排列了多个上述第二单位格子结构的层。
16.根据权利要求1~4中任意一项所述的矫形器,其中,
上述第一区域以及上述第二区域具有相互不同的物性。
17.根据权利要求1~4中任意一项所述的矫形器,其中,
上述第一区域以及上述第二区域由相互相同的材料形成。
18.根据权利要求1~4中任意一项所述的矫形器,其中,
上述矫形器是鞋垫。
19.一种信息处理装置,具备:
受理部,受理与通过负荷的变化和位移量的变化的关系表示的物性信息相关的输入;
生成部,基于通过上述受理部受理的上述物性信息,决定规定矫形器的物性的形状参数,并生成包含决定出的上述形状参数的用于设计上述矫形器的模型数据;以及
输出控制部,输出通过上述生成部生成的上述模型数据。
20.根据权利要求19所述的信息处理装置,其中,
上述生成部决定包含构成单位格子结构的多个结构柱的数目、上述结构柱的方向、上述结构柱的粗度、上述结构柱交叉的交叉部的容积、上述单位格子结构的形状、以及上述单位格子结构的大小中至少一个,作为上述形状参数,上述单位格子结构将多棱柱形状的空间作为一个单位。
21.根据权利要求20所述的信息处理装置,其中,
上述生成部通过决定单位格子模型,来决定上述结构柱的数目以及上述结构柱的方向,上述单位格子模型表示构成上述单位格子结构的多个结构柱的配置图案。
22.根据权利要求19~21中任意一项所述的信息处理装置,其中,
上述受理部分别对上述矫形器中的多个区域受理上述物性信息的输入,
上述生成部分别对上述多个区域决定规定上述矫形器的物性的形状参数。
23.根据权利要求19~21中任意一项所述的信息处理装置,其中,
上述输出控制部对上述模型数据,显示通过负荷的变化和位移量的变化的关系表示的物性信息的图表。
24.根据权利要求19~21中任意一项所述的信息处理装置,其中,
还具备获取部,上述获取部基于图像数据,获取包含被检体的身体的至少一部分的部位的外形数据的部位信息,
上述生成部基于上述部位信息,生成上述模型数据。
25.根据权利要求24所述的信息处理装置,其中,
上述输出控制部使上述模型数据以及上述部位信息同时显示,
上述受理部在同时显示了上述模型数据以及上述部位信息的图像上,受理修正上述模型数据的操作,
上述生成部根据通过上述受理部受理的上述操作来修正上述模型数据。
26.一种信息处理装置,具备:
获取部,基于拍摄到第一被检体的部位的图像数据,获取包含上述第一被检体的部位的外形数据的第一部位信息;
生成部,通过对学习完毕模型输入上述第一部位信息,生成用于设计佩戴于上述第一被检体的部位的第一矫形器的第一模型数据,上述学习完毕模型是针对多个第二被检体的部位,使用包含各第二被检体的部位的外形数据的第二部位信息、用于设计佩戴于各第二被检体的部位的第二矫形器的第二模型数据、以及上述第二矫形器的评价相关的评价信息进行学习的模型;以及
输出控制部,输出上述第一模型数据。
27.根据权利要求26所述的信息处理装置,其中,
上述生成部生成包含规定上述第一矫形器的物性的形状参数的上述第一模型数据。
28.根据权利要求27所述的信息处理装置,其中,
上述生成部生成上述第一模型数据,作为上述形状参数,上述第一模型数据包含构成单位格子结构的多个结构柱的数目、上述结构柱的方向、上述结构柱的粗度、上述结构柱交叉的交叉部的容积、上述单位格子结构的形状、以及上述单位格子结构的大小中至少一个,上述单位格子结构将多棱柱形状的空间作为一个单位。
29.根据权利要求26~28中任意一项所述的信息处理装置,其中,
上述获取部使用拍摄到上述第一被检体的部位的三维的X射线CT图像数据,获取上述第一部位信息,作为上述图像数据。
30.根据权利要求26~28中任意一项所述的信息处理装置,其中,
上述输出控制部使上述第一模型数据以及上述第一部位信息同时显示,
上述生成部在同时显示了上述第一模型数据以及上述第一部位信息的图像上受理修正上述第一模型数据的操作,并根据受理的上述操作来修正上述第一模型数据。
31.根据权利要求26~28中任意一项所述的信息处理装置,其中,
还具备学习部,上述学习部通过对上述多个第二被检体的部位进行使用了上述第二部位信息、上述第二模型数据、以及上述评价信息的机械学习,生成上述学习完毕模型。
32.根据权利要求31所述的信息处理装置,其中,
上述学习部使用与上述第二被检体佩戴上述第二矫形器的佩戴感相关的佩戴感评价信息、以及与上述第二被检体的症状相关的症状评价信息中至少一方作为上述评价信息,来进行上述机械学习。
33.一种系统,是至少具备信息处理装置和造型装置的系统,具备:
获取部,基于拍摄到第一被检体的部位的图像数据,获取包含上述第一被检体的部位的外形数据的第一部位信息;
生成部,通过对学习完毕模型输入上述第一部位信息,生成用于设计佩戴于上述第一被检体的部位的第一矫形器的第一模型数据,上述学习完毕模型是针对多个第二被检体的部位,使用包含各第二被检体的部位的外形数据的第二部位信息、用于设计佩戴于各第二被检体的部位的第二矫形器的第二模型数据、以及上述第二矫形器的评价相关的评价信息进行学习的模型;以及
造型部,基于上述第一模型数据,对上述第一矫形器进行造型。
34.一种矫形器的制造方法,包含:
基于拍摄到第一被检体的部位的图像数据,获取包含上述第一被检体的部位的外形数据的第一部位信息的获取步骤;
通过对学习完毕模型输入上述第一部位信息,生成用于设计佩戴于上述第一被检体的部位的第一矫形器的第一模型数据的生成步骤,上述学习完毕模型是针对多个第二被检体的部位,使用包含各第二被检体的部位的外形数据的第二部位信息、用于设计佩戴于各第二被检体的部位的第二矫形器的第二模型数据、以及上述第二矫形器的评价相关的评价信息进行学习的模型;以及
基于上述第一模型数据,对上述第一矫形器进行造型的造型步骤。
35.一种信息处理方法,包含:
基于拍摄到第一被检体的部位的图像数据,获取包含上述第一被检体的部位的外形数据的第一部位信息的获取步骤;
通过对学习完毕模型输入上述第一部位信息,生成用于设计佩戴于上述第一被检体的部位的第一矫形器的第一模型数据的生成步骤,上述学习完毕模型是针对多个第二被检体的部位,使用包含各第二被检体的部位的外形数据的第二部位信息、用于设计佩戴于各第二被检体的部位的第二矫形器的第二模型数据、以及上述第二矫形器的评价相关的评价信息进行学习的模型;以及
输出上述第一模型数据的输出控制步骤。
36.一种程序,是用于使计算机执行以下各处理的程序,各处理包含:
基于拍摄到第一被检体的部位的图像数据,获取包含上述第一被检体的部位的外形数据的第一部位信息;
通过对学习完毕模型输入上述第一部位信息,生成用于设计佩戴于上述第一被检体的部位的第一矫形器的第一模型数据,上述学习完毕模型是针对多个第二被检体的部位,使用包含各第二被检体的部位的外形数据的第二部位信息、用于设计佩戴于各第二被检体的部位的第二矫形器的第二模型数据、以及上述第二矫形器的评价相关的评价信息进行学习的模型;
以及输出上述第一模型数据。
37.一种信息处理装置,具备:
学习部,通过对多个被检体的部位进行机械学习,生成学习完毕模型,上述机械学习使用了包含各被检体的部位的外形数据的部位信息、用于设计佩戴于各被检体的部位的矫形器的模型数据、以及上述矫形器的评价相关的评价信息;以及
输出控制部,输出上述学习完毕模型。
38.一种信息处理方法,具备:
通过对多个被检体的部位进行机械学习,生成学习完毕模型的学习步骤,上述机械学习使用了包含各被检体的部位的外形数据的部位信息、用于设计佩戴于各被检体的部位的矫形器的模型数据、以及上述矫形器的评价相关的评价信息;以及
输出上述学习完毕模型的输出控制步骤。
39.一种程序,是用于使计算机执行以下各处理的程序,各处理包含:
通过对多个被检体的部位进行机械学习,生成学习完毕模型,上述机械学习使用了包含各被检体的部位的外形数据的部位信息、用于设计佩戴于各被检体的部位的矫形器的模型数据、以及上述矫形器的评价相关的评价信息;以及
输出上述学习完毕模型。
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