JP2014533613A - マルチマテリアル・アディティブ・マニュファクチャリングを使用して身体部位モデルを作製するシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2011年11月17日に出願した米国仮特許出願第61/560,822号の優先権の利益を、米国特許法第119条(e)項に基づいて、主張するものであり、その内容は、参照により全体を本明細書に援用する。
Claims (32)
- マルチマテリアル・アディティブ・マニュファクチャリングを使用して身体部位を物理的に再構築するための方法であって、
前記身体部位の画像データをボクセルの配列の形態で受信するステップであり、ボクセルの各配列は前記身体部位の断面に関連する画像データを表す、ステップと、
ボクセルの前記配列内の前記画像データを、前記身体部位を再構築するためのモデリング材料の組み合わせを表す印刷可能なビットマップ画像に変換するステップと、
前記ビットマップ画像に応じてモデリング材料の前記組み合わせを層ごとに分注するステップと、
を含む、方法。 - 前記身体部位を再構築するためにボクセルの前記配列内のボクセル値と目標物理的特性との関係を定義するステップと、
モデリング材料の組み合わせと、それらの物理的特性との関係を定義するステップと、
前記ボクセル値と前記目標物理的特性との間で定義された前記関係およびモデリング材料の前記組み合わせとそれらの物理的特性との間で定義された前記関係に応じて、前記ボクセル値と前記材料組み合わせとの間の関係を定義するステップと、
を備える、請求項1に記載の方法。 - 前記関係は、1つまたは複数のルックアップ・テーブルによって定義される、請求項2に記載の方法。
- モデリング材料の前記組み合わせは、ボクセル単位で前記身体部位の機械的特性を模倣するように選択される、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- ボクセルの前記配列内の前記画像データはデジタル材料の配列に変換され、各デジタル材料は、少なくとも2つのモデリング材料の組み合わせで形成され、前記組み合わせは、前記少なくとも2つのモデリング材料の比率によって定義される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- ボクセルの前記配列内の前記画像データは、デジタル材料の配列に変換され、各デジタル材料は、モデリング材料ボクセルのパターンとして定義され、前記パターンは、少なくとも2つの異なるモデリング材料で形成される、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- デジタル材料の前記配列の前記デジタル材料の各々が、モデリング材料ボクセルの事前定義の数で定義される、請求項5または6に記載の方法。
- 前記事前定義の数は、10〜1000個のモデリング材料ボクセルの範囲から選択される、請求項7に記載の方法。
- デジタル材料の前記配列の異なるデジタル材料が、異なる機械的特性を有するように定義される、請求項5〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 異なるデジタル材料が、異なる弾性特性を有するように定義される、請求項9に記載の方法。
- 前記異なるデジタル材料が、0.01MPaから3GPaの範囲の弾性係数を有するように定義される、請求項9または10に記載の方法。
- 前記デジタル材料は、より固い材料に囲まれた液体またはゲルの体積部から形成される、請求項5〜11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記画像データは、CTスキャナ、MRI、および超音波デバイスのうちの1つまたは複数から受信される、請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記画像データはCTスキャナから受信され、モデリング材料の前記組み合わせは、前記CTスキャナから取得されたCT値によって表される密度の配列をシミュレートするように定義される、請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記配列内のモデリング材料の一部の物理的外観を変更するために、1つまたは複数の付加材料を使用する、請求項1〜14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記付加材料は、色素、金属、イオン、セラミック、および生体分子を含むグループから選択される、請求項15に記載の方法。
- 前記付加材料はユーザ入力に応答して適用される、請求項15または16に記載の方法。
- ユーザから入力を受信するステップと、
前記ユーザからの前記入力に基づいて前記身体部位を再構築するための前記モデリング材料の前記組み合わせを調整するステップと、
を含む、請求項1〜15のいずれか一項に記載の方法。 - マルチマテリアル・アディティブ・マニュファクチャリングを使用して身体部位を物理的に再構築するためのシステムであって、
前記身体部位の画像データをボクセルの配列の形態で受信するように動作可能なコントローラであり、ボクセルの各配列は前記身体部位の断面に関連する画像データを表す、コントローラと、
ボクセルの前記配列の前記画像データを、前記身体部位を再構築するためのモデリング材料の組み合わせを表す印刷可能なビットマップ画像に変換するように動作可能な処理ユニットと、
前記ビットマップ画像に応じてモデリング材料の前記組み合わせを層ごとに分注するためのマルチマテリアル付加材料デバイスと、
を備える、システム。 - 前記プロセッサは、前記身体部位を再構築するためにボクセルの前記配列内のボクセル値と目標物理的特性との関係を定義し、モデリング材料の組み合わせと、それらの物理的特性との関係を定義し、前記ボクセル値と前記目標物理的特性との間で定義された前記関係およびモデリング材料の前記組み合わせとそれらの物理的特性との間で定義された前記関係に応じて、前記ボクセル値と前記材料組み合わせとの間の関係を定義するように動作可能である、請求項19に記載のシステム。
- ボクセルの前記配列内のボクセル値と前記身体部位の機械的特性との関係を定義するように動作可能な、少なくとも1つのルックアップ・テーブル、データベース、または式を格納するためのメモリユニットを備える、請求項20に記載のシステム。
- ボクセルの前記配列内のボクセル値と前記身体部位の機械的特性を模倣するモデリング材料の組み合わせとの関係を定義するように動作可能な、少なくとも1つのルックアップ・テーブル、データベース、または式を格納するためのメモリユニットを備える、請求項20または21に記載のシステム。
- 前記処理ユニットは、ボクセル単位で前記身体部位の機械的特性を模倣するモデリング材料の組み合わせを選択するように動作可能である、請求項19〜22のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記処理ユニットは、ボクセルの前記配列内の前記画像データをデジタル材料の配列に変換するように動作可能であり、各デジタル材料は、少なくとも2つのモデリング材料の組み合わせで形成され、前記組み合わせは、前記少なくとも2つのモデリング材料の比率によって定義される、請求項19〜23のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記配列内の前記デジタル材料の各々が、モデリング材料ボクセルの事前定義の数で定義される、請求項24に記載のシステム。
- 前記事前定義の数は、10〜1000個のモデリング材料ボクセルの範囲から選択される、請求項25に記載のシステム。
- 前記配列内の異なるデジタル材料が、異なる機械的特性を有するように定義される、請求項24〜26のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記デジタル材料は、より固い材料に囲まれた液体またはゲルの体積部から形成される、請求項24〜27のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記デジタル材料は、ミリメートル未満のマクロボクセルの単位サイズを有するように定義される、請求項24〜28のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記画像データは、CTスキャナ、MRI、および超音波デバイスを含むグループから選択される1つまたは複数の撮像デバイスから受信される、請求項19〜29のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記印刷可能なビットマップ画像は、1つまたは複数の追加材料をモデリング材料の前記組み合わせに追加するためのデータを含む、請求項19〜30のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記追加材料は、色素、金属、イオン、セラミック、および生体分子を含むグループから選択される、請求項31に記載のシステム。
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