JP2023032686A - Three-dimensional structure body - Google Patents

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Abstract

To provide a three-dimensional structure body having an appropriate physical property according to an application.SOLUTION: There is provided a three-dimensional structure body, in which a plurality of unit structures each having a space of n-prismatic shape (n is an integer of 3 or greater) as one unit is arranged, and at least one of the plurality of unit structures includes: a center point of the space; and p pieces of structural pillars (p is an integer satisfying 2≤p≤(2n-1)) connecting p pieces of vertices in 2n pieces of vertices forming the n-prismatic shape.SELECTED DRAWING: Figure 5A

Description

本発明の実施形態は、三次元構造体に関する。 Embodiments of the present invention relate to three-dimensional structures.

従来、物体(三次元構造体)には、耐久性、硬さ、反発性、衝撃吸収性、フィット性など、様々な力学物性(以下、単に「物性」とも記載する)がある。物体に求められる物性は、例えば、医療用製品、建築用資材等、その用途に応じて多種多様である。このため、特定用途の物体を製造する場合、例えば、その用途に応じて様々な物性の材料を組み合わせることが行われる。 BACKGROUND ART Conventionally, objects (three-dimensional structures) have various mechanical physical properties (hereinafter also simply referred to as "physical properties") such as durability, hardness, resilience, impact absorption, and fit. Objects are required to have various physical properties depending on their uses, such as medical products and construction materials. Therefore, when manufacturing an object for a specific use, for example, materials with various physical properties are combined according to the use.

例えば、医療分野では、病気や怪我等により身体機能が低下したり失われたりした際に、その機能を補ったり患部を保護したりするために、対象者(患者)の身体に装着される装具が利用されている。医療用の装具の一例としては、対象者の足裏と靴の中底との間に敷かれるインソール(医療用インソール)がある。インソールは、患部の位置や症状に応じて様々な物性を有する材料を組み合わせることで、患者一人一人に合わせて製造される。なお、装具は、医療目的に限らず、スポーツや日常生活における身体機能の補助や保護のためにも利用される。 For example, in the medical field, when a person's physical function is reduced or lost due to illness or injury, it is a device worn on the body of a subject (patient) to compensate for that function or protect the affected area. is used. An example of medical equipment is an insole (medical insole) that is laid between the sole of a subject's foot and the insole of a shoe. Insoles are manufactured for each individual patient by combining materials with various physical properties depending on the location and symptoms of the affected area. In addition, braces are used not only for medical purposes but also for assisting and protecting bodily functions in sports and daily life.

特開2017-012751号公報JP 2017-012751 A

しかしながら、従来の技術では、用途に応じた物性を実現することが難しい場合があった。例えば、医療用製品、建築用資材等、その用途に応じて外形が規定される場合には、その外形を変えずに所望の物性を実現する必要がある。また、物体を3次元プリンタ(3D-Printer)等、製造方法によって材料の選択肢が限られる場合には、その限られた材料の中で所望の物性を実現する必要がある。このように、外形や材料に制約がある場合には、用途に応じた物性を実現することが難しい場合があった。 However, with the conventional techniques, it was sometimes difficult to achieve physical properties suitable for the intended use. For example, when the external shape is specified according to the application, such as medical products and construction materials, it is necessary to realize desired physical properties without changing the external shape. In addition, when the choice of materials is limited depending on the manufacturing method, such as a three-dimensional printer (3D-Printer), it is necessary to realize the desired physical properties in the limited materials. As described above, when there are restrictions on the external shape and materials, it is sometimes difficult to achieve physical properties suitable for the intended use.

本発明は、用途に応じた適切な物性を有する三次元構造体を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a three-dimensional structure having physical properties appropriate for its use.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、n(nは3以上の整数)角柱形状の空間を一単位とする単位構造が複数配列され、複数の前記単位構造のうち少なくとも一つは、前記空間の中心と、前記n角柱形状を形成する2n個の頂点のうちp(pは2≦p≦(2n-1)を充たす整数)個の頂点とを接続するp本の構造柱を有する、三次元構造体である。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a plurality of unit structures having n (n is an integer of 3 or more) prismatic space as one unit, and among the plurality of unit structures, At least one is p vertices connecting the center of the space and p (p is an integer satisfying 2≦p≦(2n−1)) out of 2n vertices forming the n-prism shape. It is a three-dimensional structure having structural columns of

図1は、実施形態のインソールの構造の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of the structure of an insole according to an embodiment. 図2は、実施形態の単位構造について説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the unit structure of the embodiment. 図3は、実施形態の単位構造について説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the unit structure of the embodiment. 図4は、実施形態に係る荷重方向における単位構造の非対称化について説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the asymmetry of the unit structure in the load direction according to the embodiment. 図5Aは、実施形態に係る荷重方向における単位構造の非対称化について説明するための図である。FIG. 5A is a diagram for explaining the asymmetry of the unit structure in the load direction according to the embodiment; 図5Bは、実施形態に係る荷重方向における単位構造の非対称化について説明するための図である。FIG. 5B is a diagram for explaining the asymmetry of the unit structure in the load direction according to the embodiment; 図5Cは、実施形態に係る荷重方向における単位構造の非対称化について説明するための図である。FIG. 5C is a diagram for explaining the asymmetry of the unit structure in the load direction according to the embodiment; 図5Dは、実施形態に係る荷重方向における単位構造の非対称化について説明するための図である。FIG. 5D is a diagram for explaining the asymmetry of the unit structure in the load direction according to the embodiment; 図5Eは、実施形態に係る荷重方向における単位構造の非対称化について説明するための図である。FIG. 5E is a diagram for explaining the asymmetry of the unit structure in the load direction according to the embodiment; 図6は、実施形態に係る荷重方向における単位構造の非対称化と物性の関係について説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the asymmetry of the unit structure in the load direction and physical properties according to the embodiment.

以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る三次元構造体の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of a three-dimensional structure according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(実施形態)
本実施形態では、三次元構造体の一例として医療用のインソールについて説明する。ただし、実施形態はインソールに限定されるものではなく、例えば、手、肘、膝、肩、頭部等、人体の各部位に当てて利用される装具に広く適用可能である。また、実施形態は医療用の装具に限定されるものではなく、例えば、スポーツや日常生活における身体機能の補助や保護のために利用される装具に広く適用可能である。なお、インソールは、中敷き、中底等とも呼ばれる。また、実施形態は装具に限定されるものではなく、例えば、建築用資材等、用途に応じて多種多様な形状の三次元構造体(物体)を製造することができる。
(embodiment)
In this embodiment, a medical insole will be described as an example of a three-dimensional structure. However, the embodiments are not limited to insoles, and can be widely applied to braces that are applied to various parts of the human body, such as hands, elbows, knees, shoulders, and head. Moreover, the embodiments are not limited to medical equipment, but are widely applicable to equipment used for assisting or protecting physical functions in sports or daily life, for example. The insole is also called an insole, an insole, or the like. In addition, the embodiments are not limited to braces, and three-dimensional structures (objects) with various shapes can be manufactured, such as construction materials, depending on the application.

図1は、実施形態のインソール10の構造の一例を示す図である。図1の左図には、右足用のインソール10を人体の各部位と直接的または間接的に接触する当接面側から見た平面図を例示する。図1の右図には、左図の側面図を例示する。なお、図1の上側にインソール10のつま先側を示し、図1の下側にインソール10の踵側を示す。 FIG. 1 is a diagram showing an example of the structure of the insole 10 of the embodiment. The left diagram of FIG. 1 illustrates a plan view of the insole 10 for the right foot viewed from the contact surface side that comes into direct or indirect contact with each part of the human body. The right figure of FIG. 1 illustrates the side view of the left figure. The upper side of FIG. 1 shows the toe side of the insole 10, and the lower side of FIG. 1 shows the heel side of the insole 10. As shown in FIG.

図1に示すように、実施形態のインソール10は、領域R1、領域R2、及び領域R3を有する。領域R1は、インソール10の全体的な外形を構成する領域である。領域R2は、踵骨付近の部位が接する領域である。領域R3は、母指の中足指関節付近の部位が接する領域である。 As shown in FIG. 1, the insole 10 of the embodiment has a region R1, a region R2, and a region R3. Region R1 is a region that forms the overall contour of insole 10 . A region R2 is a region in contact with a portion near the calcaneus. A region R3 is a region in contact with a site near the metatarsal joint of the thumb.

実施形態に係る領域R1、領域R2、及び領域R3は、互いに異なる単位構造により構成される。すなわち、インソール10は、互いに異なる単位構造により構成される領域を少なくとも2つ有するのが好適である。 Region R1, region R2, and region R3 according to the embodiment are configured by different unit structures. That is, it is preferable that the insole 10 has at least two regions composed of unit structures different from each other.

なお、図1に示した内容はあくまで一例であり、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、インソール10を構成する各領域の数、位置、大きさ、形状、及び厚みについては、装着する人の使用目的や症状に応じて任意に変更可能である。また、インソール10は、個別の領域を有さず、全体として均一な物性で製造されても良い。 Note that the content shown in FIG. 1 is merely an example, and the embodiment is not limited to this. For example, the number, position, size, shape, and thickness of each region constituting the insole 10 can be arbitrarily changed according to the purpose of use and symptoms of the wearer. Also, the insole 10 may be manufactured with uniform physical properties as a whole without having individual regions.

図2及び図3を用いて、単位構造について説明する。図2及び図3は、実施形態の単位構造について説明するための図である。 The unit structure will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 and 3 are diagrams for explaining the unit structure of the embodiment.

図2には、単位構造が一単位とする空間形状を例示する。図2に示すように、単位構造は、6つの正方形の面により構成される立方体形状の空間(単位空間)を一単位とする。単位構造は、頂点に対応する8つの点P1~点P8を有する。 FIG. 2 exemplifies a spatial shape in which the unit structure is one unit. As shown in FIG. 2, one unit of the unit structure is a cubic space (unit space) composed of six square faces. The unit structure has eight points P1 to P8 corresponding to vertices.

ここで、単位構造における線及び面の表記方法について説明する。本実施形態では、線及び面を表記する場合、その線又は面を構成する頂点を括弧書きで示す。例えば、「線(P1,P2)」という表記は、点P1と点P2とを結ぶ線を表す。また、「線(P1,P7)」という表記は、点P1と点P7とを結ぶ線(対角線)を表す。また、「面(P1,P2,P3,P4)」という表記は、点P1、点P2、点P3、及び点P4を頂点とする面(底面)を表す。 Here, a method of notating lines and planes in the unit structure will be described. In this embodiment, when describing a line and a plane, vertices forming the line or plane are shown in parentheses. For example, the notation "line (P1, P2)" represents a line connecting point P1 and point P2. Also, the notation "line (P1, P7)" represents a line (diagonal line) connecting the point P1 and the point P7. Also, the notation "surface (P1, P2, P3, P4)" represents a surface (bottom surface) having points P1, P2, P3, and P4 as vertices.

実施形態に係る単位構造は、複数の点P1~点P8のうち2点を接続する構造柱を複数備える。つまり、図2の空間形状は、単位構造の形状に対応する。構造柱の数及び方向(配置方向)については、例えば、単位格子モデルにより予め規定されている。なお、単位格子モデルにより規定される単位構造を、単位格子構造とも記載する。 A unit structure according to the embodiment includes a plurality of structural columns that connect two of the plurality of points P1 to P8. That is, the spatial shape of FIG. 2 corresponds to the shape of the unit structure. The number and direction (arrangement direction) of the structural pillars are defined in advance by, for example, the unit cell model. A unit structure defined by a unit cell model is also referred to as a unit cell structure.

図3には、単位構造の基本的な骨格形状を示す単位格子モデルを例示する。図3において、破線は、一単位に相当する立方体形状の空間(図2の空間)を示す。また、実線は、構造柱の存在を示す。なお、図3に例示の単位格子モデルは、その配置方向が図3の鉛直下方向に装具にかかる荷重方向と一致するようにインソール10の各領域に配置されるのが好適である。なお、装具にかかる荷重方向とは人体の各部位から受けた荷重が加わる方向である。 FIG. 3 illustrates a unit cell model showing the basic skeleton shape of the unit structure. In FIG. 3, the dashed line indicates a cubic space (the space in FIG. 2) corresponding to one unit. Solid lines also indicate the presence of structural columns. The unit cell model illustrated in FIG. 3 is preferably arranged in each region of the insole 10 so that the arrangement direction thereof coincides with the load direction applied to the brace in the vertically downward direction in FIG. The load direction applied to the brace is the direction in which the load received from each part of the human body is applied.

図3に示すように、例えば、単位格子モデルは、モデルA、モデルB、モデルC、モデルD、モデルE、及びモデルFを含む。ここで、モデルA、モデルB、及びモデルCは、立方体形状の空間の中心に構造柱の交差部を有する。また、モデルD及びモデルEは、立方体形状を構成する複数の面のうち少なくとも1つの面の中心に構造柱の交差部を有する。 For example, the unit cell models include model A, model B, model C, model D, model E, and model F, as shown in FIG. Here, model A, model B, and model C have the intersection of the structural columns at the center of the cuboidal space. Moreover, model D and model E each have an intersection of structural columns at the center of at least one of a plurality of surfaces forming a cubic shape.

モデルAは、立方体形状の対角線に沿って配置される4本の構造柱を備える単位格子モデルである。具体的には、モデルAは、線(P1,P7)、線(P2,P8)、線(P3,P5)、及び線(P4,P6)上に、それぞれ構造柱を有する。 Model A is a unit cell model with four structural columns arranged along diagonals of a cubic shape. Specifically, model A has structural columns on line (P1, P7), line (P2, P8), line (P3, P5), and line (P4, P6), respectively.

モデルBは、モデルAと同様の4本の線に加えて、立方体形状を構成する底面及び上面を囲む複数の辺に沿って配置される8本の線上に更に構造柱を備える単位格子モデルである。具体的には、モデルBは、モデルAが有する4本の線上に構造柱を有する。更に、モデルBは、底面(P1,P2,P3,P4)を囲む4本の線(P1,P2)、線(P2,P3)、線(P3,P4)、及び線(P4,P1)上に、それぞれ構造柱を有する。また、モデルBは、上面(P5,P6,P7,P8)を囲む4本の線(P5,P6)、線(P6,P7)、線(P7,P8)、及び線(P8,P5)上に、それぞれ構造柱を有する。 Model B is a unit cell model with structural columns on eight lines arranged along multiple sides surrounding the bottom and top surfaces of the cube, in addition to the four lines of model A. be. Specifically, model B has structural columns on the four lines that model A has. Furthermore, model B has four lines surrounding the bottom surface (P1, P2, P3, P4): lines (P1, P2), lines (P2, P3), lines (P3, P4), and lines (P4, P1). , each has a structural column. In addition, model B has four lines (P5, P6) surrounding the top surface (P5, P6, P7, P8), lines (P6, P7), lines (P7, P8), and lines (P8, P5). , each has a structural column.

モデルCは、モデルBと同様の12本の線に加えて、荷重方向に沿って配置される4本の線上に更に構造柱を備える単位格子モデルである。具体的には、モデルCは、モデルBが有する12本の線上に構造柱を有する。更に、モデルCは、インソールにかかる荷重方向に沿って配置される4本の線(P1,P5)、線(P2,P6)、線(P3,P7)、及び線(P4,P8)上に、それぞれ構造柱を有する。 Model C is a unit cell model with 12 lines similar to Model B, plus additional structural columns on 4 lines arranged along the load direction. Specifically, model C has structural columns on the 12 lines that model B has. Furthermore, model C is plotted on four lines (P1, P5), lines (P2, P6), lines (P3, P7), and lines (P4, P8) arranged along the direction of load applied to the insole. , each with a structural column.

つまり、モデルBとモデルCとの差異は、荷重方向に沿って配置される4本の線(P1,P5)、線(P2,P6)、線(P3,P7)、及び線(P4,P8)上に、構造柱を有するか否かである。 That is, the difference between model B and model C is the four lines (P1, P5), (P2, P6), (P3, P7), and (P4, P8) arranged along the load direction. ), whether or not it has a structural column.

モデルDは、6つの面それぞれの対角線に沿って配置される12本の線上に構造柱を備える単位格子モデルである。具体的には、モデルDは、底面(P1,P2,P3,P4)の対角線に対応する2本の線(P1,P3)及び線(P2,P4)上に、それぞれ構造柱を有する。また、モデルDは、上面(P5,P6,P7,P8)の対角線に対応する2本の線(P5,P7)及び線(P6,P8)上に、それぞれ構造柱を有する。また、モデルDは、側面(P1,P2,P5,P6)の対角線に対応する2本の線(P1,P6)及び線(P2,P5)を有する。また、モデルDは、側面(P2,P3,P6,P7)の対角線に対応する2本の線(P2,P7)及び線(P3,P6)上に、それぞれ構造柱を有する。また、モデルDは、側面(P3,P4,P7,P8)の対角線に対応する2本の線(P3,P8)及び線(P4,P7)上に、それぞれ構造柱を有する。また、モデルDは、側面(P1,P4,P5,P8)の対角線に対応する2本の線(P1,P8)及び線(P4,P5)上に、それぞれ構造柱を有する。 Model D is a unit cell model with structural columns on 12 lines placed along the diagonal of each of the 6 faces. Specifically, model D has structural posts on two lines (P1, P3) and lines (P2, P4) corresponding to the diagonals of the bottom surface (P1, P2, P3, P4), respectively. Model D also has structural columns on two lines (P5, P7) and lines (P6, P8) corresponding to the diagonals of the top surface (P5, P6, P7, P8), respectively. Model D also has two lines (P1, P6) and lines (P2, P5) corresponding to the diagonals of the sides (P1, P2, P5, P6). Model D also has structural columns on two lines (P2, P7) and lines (P3, P6) corresponding to diagonals of sides (P2, P3, P6, P7), respectively. Model D also has structural columns on two lines (P3, P8) and lines (P4, P7) corresponding to diagonals of sides (P3, P4, P7, P8), respectively. Model D also has structural columns on two lines (P1, P8) and lines (P4, P5) corresponding to diagonals of sides (P1, P4, P5, P8), respectively.

モデルEは、モデルDと比較して底面及び上面の対角線上に構造柱を備えず、底面及び上面を囲む複数の辺に対応する8本の線上に更に構造柱を備える単位格子モデルである。具体的には、モデルEは、側面(P1,P2,P5,P6)の対角線に対応する2本の線(P1,P6)及び線(P2,P5)上に、それぞれ構造柱を有する。また、モデルEは、側面(P2,P3,P6,P7)の対角線に対応する2本の線(P2,P7)及び線(P3,P6)上に、それぞれ構造柱を有する。また、モデルEは、側面(P3,P4,P7,P8)の対角線に対応する2本の線(P3,P8)及び線(P4,P7)上に、それぞれ構造柱を有する。また、モデルEは、側面(P1,P4,P5,P8)の対角線に対応する2本の線(P1,P8)及び線(P4,P5)上に、それぞれ構造柱を有する。また、モデルEは、底面(P1,P2,P3,P4)を囲む4本の線(P1,P2)、線(P2,P3)、線(P3,P4)、及び線(P4,P1)上に、それぞれ構造柱を有する。また、モデルEは、上面(P5,P6,P7,P8)を囲む4本の線(P5,P6)、線(P6,P7)、線(P7,P8)、及び線(P8,P5)上に、それぞれ構造柱を有する。 Model E is a unit cell model that does not have structural columns on the diagonals of the bottom and top surfaces compared to model D, and has additional structural columns on eight lines corresponding to multiple sides surrounding the bottom and top surfaces. Specifically, model E has structural columns on two lines (P1, P6) and lines (P2, P5) corresponding to the diagonals of sides (P1, P2, P5, P6), respectively. Model E also has structural columns on the two lines (P2, P7) and lines (P3, P6) corresponding to the diagonals of the sides (P2, P3, P6, P7), respectively. Model E also has structural columns on the two lines (P3, P8) and (P4, P7) corresponding to the diagonals of the sides (P3, P4, P7, P8), respectively. Model E also has structural columns on two lines (P1, P8) and lines (P4, P5) corresponding to diagonals of sides (P1, P4, P5, P8), respectively. In addition, model E has four lines (P1, P2) surrounding the bottom surface (P1, P2, P3, P4), lines (P2, P3), lines (P3, P4), and lines (P4, P1). , each has a structural column. In addition, model E has four lines (P5, P6) surrounding the top surface (P5, P6, P7, P8), lines (P6, P7), lines (P7, P8), and lines (P8, P5). , each has a structural column.

つまり、モデルD及びモデルEの差異は、底面及び上面に配置された線上の構造柱の有無である。具体的には、底面及び上面の対角線に沿った4本の線(P1,P3)、線(P2,P4)、線(P5,P7)、及び線(P6,P8)上に構造柱を有するのが、モデルDである。また、底面及び上面を囲む8本の線(P1,P2)、線(P2,P3)、線(P3,P4)、線(P4,P1)、線(P5,P6)、線(P6,P7)、線(P7,P8)、及び線(P8,P5)上に構造柱を有するのが、モデルEである。 That is, the difference between model D and model E is the presence or absence of linear structural columns arranged on the bottom and top surfaces. Specifically, it has structural pillars on four lines (P1, P3), lines (P2, P4), lines (P5, P7), and lines (P6, P8) along the diagonals of the bottom and top surfaces. is model D. Also, eight lines surrounding the bottom and top surfaces (P1, P2), lines (P2, P3), lines (P3, P4), lines (P4, P1), lines (P5, P6), lines (P6, P7) ), lines (P7, P8), and structural columns on lines (P8, P5) is Model E.

なお、図3では、モデルD及びモデルEの構造柱を2種類の太さの実線によって図示したが、これは実際の構造柱の太さを示すものではなく、図示の明瞭化を意図したものである。つまり、太い方の実線は、立方体形状の空間を箱に見立てた場合に、「箱の手前側に見える面」に含まれる構造柱を示す。また、細い方の実線は、立方体形状の空間を箱に見立てた場合に、「箱の奥側に見える面」にのみ含まれる構造柱を示す。なお、「箱の手前側に見える面」とは、上面(P5,P6,P7,P8)、側面(P1,P2,P5,P6)、及び側面(P1,P4,P5,P8)である。また、「箱の奥側に見える面」とは、底面(P1,P2,P3,P4)、側面(P2,P3,P6,P7)、及び側面(P3,P4,P7,P8)である。 In FIG. 3, the structural columns of model D and model E are illustrated by solid lines of two different thicknesses, but this does not indicate the actual thickness of the structural columns, but is intended to clarify the illustration. is. In other words, the thicker solid line indicates the structural pillar included in the "surface seen on the front side of the box" when the cubic space is likened to a box. In addition, the thin solid line indicates a structural column that is included only in the "surface visible on the back side of the box" when the cubic space is likened to a box. It should be noted that the "surfaces visible on the front side of the box" are the top surface (P5, P6, P7, P8), the side surfaces (P1, P2, P5, P6), and the side surfaces (P1, P4, P5, P8). Also, the "faces visible on the back side of the box" are the bottom (P1, P2, P3, P4), the side (P2, P3, P6, P7), and the side (P3, P4, P7, P8).

モデルFは、図2に示した単位構造が一単位とする空間形状の各辺に対応する12本の線上に構造柱を備える単位格子モデルである。具体的には、モデルFは、底面(P1,P2,P3,P4)を囲む4本の線(P1,P2)、線(P2,P3)、線(P3,P4)、及び線(P4,P1)上に、それぞれ構造柱を有する。また、モデルFは、上面(P5,P6,P7,P8)を囲む4本の線(P5,P6)、線(P6,P7)、線(P7,P8)、及び線(P8,P5)上に、それぞれ構造柱を有する。また、モデルFは、インソールにかかる荷重方向に沿って配置される4本の線(P1,P5)、線(P2,P6)、線(P3,P7)、及び線(P4,P8)上に、それぞれ構造柱を有する。 The model F is a unit cell model having structural pillars on 12 lines corresponding to each side of the spatial shape of which the unit structure shown in FIG. 2 is one unit. Specifically, the model F has four lines (P1, P2), lines (P2, P3), lines (P3, P4), and lines (P4, P4) surrounding the bottom surface (P1, P2, P3, P4). P1) each has a structural column on it. In addition, model F has four lines (P5, P6) surrounding the top surface (P5, P6, P7, P8), lines (P6, P7), lines (P7, P8), and lines (P8, P5). , each has a structural column. In addition, the model F is plotted on four lines (P1, P5), lines (P2, P6), lines (P3, P7), and lines (P4, P8) arranged along the direction of load applied to the insole. , each with a structural column.

このように、領域R1、領域R2、及び領域R3は、互いに異なる単位構造により構成される。すなわち、インソール10の各領域は、複数の単位構造が繰り返し連続して配列された構造である。具体的には、インソール10の各領域は、複数の単位構造が同一平面上に配列された層を少なくとも1つ有し、この層が積層されて構成される。なお、構造柱の断面形状は、四角形、五角形、六角形等の多角形、円形、楕円形等、任意の形状が適用可能である。 Thus, the region R1, the region R2, and the region R3 are configured by different unit structures. That is, each region of the insole 10 has a structure in which a plurality of unit structures are repeatedly and continuously arranged. Specifically, each region of the insole 10 has at least one layer in which a plurality of unit structures are arranged on the same plane, and this layer is laminated. The cross-sectional shape of the structural column can be any shape such as a polygon such as a quadrangle, a pentagon, or a hexagon, a circle, an ellipse, or the like.

なお、図2及び図3に示した内容はあくまで一例であり、図示の内容に限定されるものではない。例えば、図2に示した立方体形状の空間はあくまで一例であり、単位構造が一単位とする空間形状は、多角柱形状であっても良い。この場合、単位構造は、例えば、三角柱形状、四角柱形状、及び六角柱形状のうちいずれか1つの形状の空間を一単位とすることが好適である。三角柱形状としては正三角柱形状が好適である。また、四角柱形状としては上述した立方体形状以外に直方体形状が好適である。また、六角柱形状としては正六角柱形状が好適である。また、構造柱は、多角柱形状又は円柱形状等の柱状である。また、構造柱の短手方向とは、構造柱の軸方向に直交する方向である。 Note that the contents shown in FIGS. 2 and 3 are merely examples, and the contents shown in the drawings are not restrictive. For example, the cubic space shown in FIG. 2 is merely an example, and the spatial shape of each unit structure may be a polygonal prism shape. In this case, for the unit structure, it is preferable that a space having any one shape of, for example, a triangular prism shape, a square prism shape, and a hexagonal prism shape is used as one unit. As the triangular prism shape, an equilateral triangular prism shape is suitable. Moreover, as the quadrangular prism shape, a rectangular parallelepiped shape is preferable in addition to the above-described cubic shape. Moreover, as the hexagonal prism shape, a regular hexagonal prism shape is suitable. Also, the structural column has a columnar shape such as a polygonal columnar shape or a cylindrical columnar shape. Further, the lateral direction of the structural column is a direction orthogonal to the axial direction of the structural column.

また、領域R1~領域R3それぞれを構成する単位構造は、一定の空間形状であるのが好適である。例えば、領域R1を構成する単位構造は三角柱形状で統一され、領域R2を構成する単位構造は四角柱形状で統一され、領域R3を構成する単位構造は六角柱形状で統一される。 Further, it is preferable that the unit structures forming each of the regions R1 to R3 have a constant spatial shape. For example, the unit structures forming the region R1 have a uniform triangular prism shape, the unit structures forming the region R2 have a uniform square prism shape, and the unit structures forming the region R3 have a uniform hexagonal prism shape.

また、各領域R1~領域R3を構成する単位構造は、境界部では一部が欠けた(切除された)構造となる場合がある。ここで、境界部とは、インソール10の輪郭面、領域R1と領域R2との間の境界面、及び領域R1と領域R3との間の境界面などに対応する。このような境界部は、単位構造の外面とは必ずしも一致しないため、境界部の形状に合わせて単位構造を一部切除した構造にすることとなる。なお、境界部は、単位構造(又は切除された単位構造)が露出していても良いし、任意の厚みの膜などで覆われていても良い。 In addition, the unit structure forming each of the regions R1 to R3 may have a partially missing (cut off) structure at the boundary. Here, the boundary portion corresponds to the contour surface of the insole 10, the boundary surface between the regions R1 and R2, the boundary surface between the regions R1 and R3, and the like. Since such a boundary portion does not necessarily coincide with the outer surface of the unit structure, the unit structure is partially cut to match the shape of the boundary portion. In addition, the unit structure (or the excised unit structure) may be exposed, or the boundary may be covered with a film or the like having an arbitrary thickness.

また、図3に示したモデルはあくまで一例であり、単位格子モデルは任意の位置に構造柱を備えていても良い。ただし、単位構造は、多角柱形状の空間を構成する全ての頂点をいずれかの構造柱が通るように、複数の構造柱を備えるのが好適である。 The model shown in FIG. 3 is merely an example, and the unit cell model may have structural columns at arbitrary positions. However, it is preferable that the unit structure has a plurality of structural columns such that one of the structural columns passes through all the vertices forming the polygonal columnar space.

ここで、本実施形態に係るインソール10は、構造柱の欠失(deletion)による荷重方向における単位構造の非対称化を導入したことにより、用途に応じた適切な物性を有する。すなわち、インソール10は、n(nは3以上の整数)角柱形状の空間を一単位とする単位構造が複数配列される。また、インソール10において、複数の単位構造のうち少なくとも一つは、空間の中心と、n角柱形状を形成する2n個の頂点のうちp(pは2≦p≦(2n-1)を充たす整数)個の頂点とを接続するp本の構造柱を有する。なお、n角柱形状は、四角柱形状又は六角柱形状であるのが好適である。 Here, the insole 10 according to the present embodiment has appropriate physical properties according to the application by introducing the asymmetry of the unit structure in the load direction by the deletion of the structural pillars. That is, in the insole 10, a plurality of unit structures each having a unit of n (n is an integer equal to or greater than 3) prismatic space are arranged. In addition, in the insole 10, at least one of the plurality of unit structures is positioned between the center of the space and p (p is an integer satisfying 2≤p≤(2n-1)) among the 2n vertices forming the n-prism shape. ) vertices and p structural pillars. It should be noted that the n-prism shape is preferably a quadrangular prism shape or a hexagonal prism shape.

図4、図5A、図5B、図5C、図5D、及び図5Eを用いて、実施形態に係る荷重方向における単位構造の非対称化について説明する。図4~図5Eは、実施形態に係る荷重方向における単位構造の非対称化について説明するための図である。なお、図4~図5Eでは、図3のモデルAの単位構造に構造柱の欠失を導入した場合を例示して説明する。図4~図5Eにおいて、点P1~点P8は、図2に示した点P1~点P8にそれぞれ対応する。点P9は、単位構造が一単位とする空間の中心点(モデルAの交差部)に対応する。また、図4~図5Eにおいて、Y軸は荷重方向の逆方向に対応し、X軸はY軸に直交し、Z軸はX軸及びY軸に直交する。つまり、インソール10において、単位構造は、n角柱形状の空間の上面に対して荷重がかかるように配置される。 4, 5A, 5B, 5C, 5D, and 5E, the asymmetry of the unit structure in the load direction according to the embodiment will be described. 4 to 5E are diagrams for explaining the asymmetry of the unit structure in the load direction according to the embodiment. 4 to 5E, description will be given by exemplifying the case where the deletion of the structural pillar is introduced into the unit structure of the model A in FIG. 4 to 5E, points P1 to P8 correspond to points P1 to P8 shown in FIG. 2, respectively. A point P9 corresponds to the center point (the intersection of the model A) of the space in which the unit structure is one unit. 4 to 5E, the Y-axis corresponds to the opposite direction of the load direction, the X-axis is orthogonal to the Y-axis, and the Z-axis is orthogonal to the X-axis and the Y-axis. That is, in the insole 10, the unit structures are arranged so that a load is applied to the upper surface of the n-prism-shaped space.

図4には、欠失が無いモデルAの単位構造(対称な単位構造)において、欠失対象となり得る各構造柱について説明する。図4において、構造柱L1は、点P1と点P9とを結ぶ線上に配置された構造柱である。構造柱L2は、点P2と点P9とを結ぶ線上に配置された構造柱である。構造柱L3は、点P3と点P9とを結ぶ線上に配置された構造柱である。構造柱L4は、点P4と点P9とを結ぶ線上に配置された構造柱である。構造柱L5は、点P5と点P9とを結ぶ線上に配置された構造柱である。構造柱L6は、点P6と点P9とを結ぶ線上に配置された構造柱である。構造柱L7は、点P7と点P9とを結ぶ線上に配置された構造柱である。構造柱L8は、点P8と点P9とを結ぶ線上に配置された構造柱である。 FIG. 4 illustrates each structural pillar that can be deleted in the unit structure of model A (symmetrical unit structure) without deletion. In FIG. 4, structural pillar L1 is a structural pillar arranged on a line connecting point P1 and point P9. The structural column L2 is a structural column arranged on a line connecting the points P2 and P9. The structural column L3 is a structural column arranged on a line connecting the points P3 and P9. The structural column L4 is a structural column arranged on a line connecting the points P4 and P9. The structural column L5 is a structural column arranged on a line connecting the points P5 and P9. The structural column L6 is a structural column arranged on a line connecting the points P6 and P9. Structural pillar L7 is a structural pillar arranged on a line connecting point P7 and point P9. The structural pillar L8 is a structural pillar arranged on a line connecting the points P8 and P9.

図5Aでは、1本の構造柱の欠失による非対称化について説明する。図5Aに例示の単位構造「D1」は、構造柱L1が欠失した構造である。つまり、単位構造「D1」は、構造柱L2、構造柱L3、構造柱L4、構造柱L5、構造柱L6、構造柱L7、及び構造柱L8を有する構造である。 FIG. 5A illustrates the asymmetry due to the deletion of one structural pillar. The unit structure “D1” illustrated in FIG. 5A is a structure lacking the structural column L1. That is, the unit structure "D1" is a structure having a structural column L2, a structural column L3, a structural column L4, a structural column L5, a structural column L6, a structural column L7, and a structural column L8.

図5B~図5Dでは、2本の構造柱の欠失による非対称化について説明する。図5Bに例示の単位構造「D2A」は、構造柱L1及び構造柱L7が欠失した構造である。つまり、単位構造「D2A」は、構造柱L2、構造柱L3、構造柱L4、構造柱L5、構造柱L6、及び構造柱L8を有する構造である。図5Cに例示の単位構造「D2B」は、構造柱L1及び構造柱L2が欠失した構造である。つまり、単位構造「D2B」は、構造柱L3、構造柱L4、構造柱L5、構造柱L6、構造柱L7、及び構造柱L8を有する構造である。図5Cに例示の単位構造「D2C」は、構造柱L1及び構造柱L3が欠失した構造である。つまり、単位構造「D2C」は、構造柱L2、構造柱L4、構造柱L5、構造柱L6、構造柱L7、及び構造柱L8を有する構造である。 Figures 5B-5D illustrate the asymmetry due to the deletion of two structural pillars. The unit structure “D2A” illustrated in FIG. 5B is a structure lacking the structural pillar L1 and the structural pillar L7. That is, the unit structure "D2A" is a structure having structural column L2, structural column L3, structural column L4, structural column L5, structural column L6, and structural column L8. A unit structure “D2B” illustrated in FIG. 5C is a structure in which structural pillars L1 and structural pillars L2 are deleted. That is, the unit structure "D2B" is a structure having structural column L3, structural column L4, structural column L5, structural column L6, structural column L7, and structural column L8. The unit structure “D2C” illustrated in FIG. 5C is a structure lacking the structural pillar L1 and the structural pillar L3. That is, the unit structure "D2C" is a structure having structural column L2, structural column L4, structural column L5, structural column L6, structural column L7, and structural column L8.

図5Eでは、4本の構造柱の欠失による非対称化について説明する。図5Eに例示の単位構造「D4」は、構造柱L1、構造柱L3、構造柱L6、及び構造柱L8が欠失した構造である。つまり、単位構造「D4」は、構造柱L2、構造柱L4、構造柱L5、及び構造柱L7を有する構造である。 FIG. 5E illustrates the asymmetry due to the deletion of four structural pillars. A unit structure “D4” illustrated in FIG. 5E is a structure lacking the structural column L1, the structural column L3, the structural column L6, and the structural column L8. That is, the unit structure "D4" is a structure having the structural column L2, the structural column L4, the structural column L5, and the structural column L7.

なお、単位構造のうちいずれかの構造柱を欠失させたとしても、各単位構造が3次元的に配列されると、各頂点にはいずれかの単位構造の構造柱が存在することになるので、各頂点には構造物が残存することになる。このため、例えば図5Aに示したように、構造柱L1が欠失した場合にも、点P1には球状の構造物が残存することとなる。なお、図5Bの点P1及び点P7、図5Cの点P1及び点P2、図5Dの点P1及び点P3、図5Eの点P1、点P3、点P6、及び点P8の各点の球状の構造物についても同様である。 Even if one of the structural pillars is deleted from the unit structure, if each unit structure is arranged three-dimensionally, there will be a structural pillar of one of the unit structures at each vertex. Therefore, a structure remains at each vertex. Therefore, as shown in FIG. 5A, for example, even if the structural pillar L1 is deleted, the spherical structure remains at the point P1. 5B, points P1 and P2 in FIG. 5C, points P1 and P3 in FIG. 5D, points P1, P3, P6, and P8 in FIG. 5E. The same is true for structures.

このように、図5A~図5Eに示したモデルAの単位構造は、8本の構造柱L1~構造柱L8のうち、少なくとも1本の構造柱が欠失した非対称な構造を有する。そして、この非対称な単位構造がX軸、Y軸、及びZ軸方向に複数配列されることにより、用途に応じた適切な物性を有するインソール10が造形可能となる。 Thus, the unit structure of model A shown in FIGS. 5A to 5E has an asymmetric structure in which at least one of the eight structural columns L1 to L8 is deleted. By arranging a plurality of such asymmetric unit structures in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, the insole 10 having appropriate physical properties according to the application can be formed.

なお、図4~図5Eに示した内容はあくまで一例であり、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、欠失させる構造柱の本数は、欠失の無い単位構造における構造柱の総数のうち半数以下であれば任意に欠失可能である。つまり、モデルAの単位構造では、8本の構造柱L1~構造柱L8のうち4本以下であれば構造柱を欠失させることが可能である。言い換えると、単位構造は、(n/2)本以上の構造柱を有するのが好適である。 Note that the contents shown in FIGS. 4 to 5E are merely examples, and the embodiment is not limited to these. For example, the number of structural pillars to be deleted can be arbitrarily deleted as long as it is half or less of the total number of structural pillars in a unit structure without deletion. In other words, in the unit structure of the model A, it is possible to delete four or fewer of the eight structural columns L1 to L8. In other words, the unit structure preferably has (n/2) or more structural pillars.

また、欠失させる構造柱の位置は、任意に設定可能である。例えば、1本の構造柱を欠失させる場合には、8本の構造柱L1~構造柱L8のうち任意の1本を欠失させることが可能である。 Moreover, the position of the structural pillar to be deleted can be set arbitrarily. For example, when deleting one structural pillar, it is possible to delete any one of the eight structural pillars L1 to L8.

また、図4~図5Eでは、構造柱が円柱形状である場合を示したが、多角柱形状であっても良い。つまり、構造柱は、円柱形状又は多角柱形状であるのが好適である。 Further, although FIGS. 4 to 5E show the case where the structural column has a columnar shape, it may have a polygonal columnar shape. In other words, the structural column is preferably cylindrical or polygonal.

次に、図6を用いて、実施形態に係る荷重方向における単位構造の非対称化と物性の関係について説明する。図6は、実施形態に係る荷重方向における単位構造の非対称化と物性の関係について説明するための図である。図6には、物体の圧縮特性を例示する。圧縮特性とは、物体に印加された応力[MPa]と、その応力による物体の圧縮比率[%](変位)との関係を表した曲線(グラフ)である。図6では、各単位構造により造形された物体に対して重力方向に平面圧縮することにより圧縮特性を計測した。 Next, the relationship between the asymmetry of the unit structure in the load direction and the physical properties according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the asymmetry of the unit structure in the load direction and physical properties according to the embodiment. FIG. 6 illustrates the compressive properties of an object. The compression characteristic is a curve (graph) representing the relationship between the stress [MPa] applied to an object and the compression ratio [%] (displacement) of the object due to the stress. In FIG. 6, compression characteristics were measured by planarly compressing an object formed by each unit structure in the direction of gravity.

図6において、グラフの縦軸は応力[MPa]に対応し、グラフの横軸は圧縮比率[%]に対応する。「D4 100-15」は、単位空間の一辺の長さを「100」とした場合の構造柱の太さが「15」である単位構造「D4」(図5E)の圧縮時の曲線を示す。「D2A 100-12」は、単位空間の一辺の長さを「100」とした場合の構造柱の太さが「12」である単位構造「D2A」(図5B)の圧縮時の曲線を示す。「D2B 100-12」は、単位空間の一辺の長さを「100」とした場合の構造柱の太さが「12」である単位構造「D2B」(図5C)の圧縮時の曲線を示す。「100-7」は、単位空間の一辺の長さを「100」とした場合の構造柱の太さが「7」であるモデルAの単位構造(欠失無し)の圧縮時の曲線を示す。「100-10」は、単位空間の一辺の長さを「100」とした場合の構造柱の太さが「10」であるモデルAの単位構造(欠失無し)の圧縮時の曲線を示す。「100-12」は、単位空間の一辺の長さを「100」とした場合の構造柱の太さが「12」であるモデルAの単位構造(欠失無し)の圧縮時の曲線を示す。 In FIG. 6, the vertical axis of the graph corresponds to stress [MPa], and the horizontal axis of the graph corresponds to compression ratio [%]. "D4 100-15" indicates the curve when compressed for the unit structure "D4" (Fig. 5E), where the thickness of the structural column is "15" when the length of one side of the unit space is "100". . "D2A 100-12" indicates a curve at the time of compression of the unit structure "D2A" (Fig. 5B), in which the thickness of the structural column is "12" when the length of one side of the unit space is "100". . "D2B 100-12" indicates a curve when compressed for the unit structure "D2B" (Fig. 5C), where the thickness of the structural column is "12" when the length of one side of the unit space is "100". . "100-7" indicates a curve when compressing the unit structure (no deletion) of model A, where the thickness of the structural column is "7" when the length of one side of the unit space is "100". . "100-10" indicates a curve when compressing the unit structure (no deletion) of model A, where the thickness of the structural column is "10" when the length of one side of the unit space is "100". . "100-12" indicates a curve when compressing the unit structure (no deletion) of model A, where the thickness of the structural column is "12" when the length of one side of the unit space is "100". .

図6に示すように、構造柱の欠失の無いモデルAの単位構造では、構造柱の太さに応じて圧縮初期(圧縮比率0~10%程度)の傾きや、圧縮後期(圧縮比率50%以上)のグラフ形状、グラフの面積(積分値)などが大きく異なっていた。ここで、圧縮初期の傾きは、インソール10の「フィット感」に寄与する。また、圧縮後期のグラフ形状は、インソール10の「応力(硬さ)」に寄与する。また、グラフの面積は、インソール10の「衝撃吸収性」に寄与する。このことから、構造柱の欠失の無いモデルAの単位構造では、構造柱の太さを変更しただけで、フィット感、応力(硬さ)、衝撃吸収性などの物性がともに大きく変化することが示唆された。 As shown in FIG. 6, in the unit structure of model A, which has no structural pillars, the slope at the early stage of compression (compression ratio of about 0 to 10%) and the slope at the end of compression (compression ratio of 50 % or more), the area of the graph (integrated value), etc. differed greatly. Here, the inclination at the initial stage of compression contributes to the "fitness" of the insole 10 . Also, the graph shape in the latter half of compression contributes to the “stress (hardness)” of the insole 10 . Also, the area of the graph contributes to the “shock absorption” of the insole 10 . From this, it can be concluded that in the unit structure of Model A, which does not have structural columns, physical properties such as fit, stress (hardness), and shock absorption change significantly simply by changing the thickness of the structural columns. was suggested.

例えば「100-10」と比較した場合、「100-12」では構造柱を太くすることで応力(硬さ)及び衝撃吸収性が向上する一方、圧縮初期の傾きも大きく変化しており、フィット感が損なわれる可能性を示唆している。一方、構造柱を細くすると「100-7」のグラフが示すように応力(硬さ)及び衝撃吸収性が低下する。このことから、モデルAの単位構造で構造柱の太さを変更しただけでは、フィット感、応力(硬さ)、衝撃吸収性などの物性が連動して変化してしまうことが示唆された。すなわち、モデルAの単位構造で構造柱の太さを変更しただけでは、フィット感、応力(硬さ)、及び衝撃吸収性などの物性を個別に所望の範囲にコントロールすることは難しいことが示唆された。 For example, when compared to "100-10", the stress (hardness) and impact absorption of "100-12" are improved by making the structural columns thicker, while the slope at the initial stage of compression also changes significantly, resulting in a better fit. It suggests that you may lose your senses. On the other hand, if the structural columns are thinned, the stress (hardness) and impact absorption will decrease as shown in the graph of "100-7". From this, it was suggested that physical properties such as fit, stress (hardness), and impact absorption would change in conjunction with simply changing the thickness of the structural columns in the unit structure of model A. In other words, it is suggested that it is difficult to individually control physical properties such as fit, stress (hardness), and impact absorption within the desired range simply by changing the thickness of the structural columns in the unit structure of Model A. was done.

これに対し、実施形態に係る単位構造「D4」、単位構造「D2A」及び単位構造「D2B」では、圧縮初期の傾きは概ね一致していたのに対し、圧縮後期の傾きやグラフの面積は異なっていた。このことから、構造柱が欠失した単位構造で構造柱の太さを変更することで、フィット感をほぼ一定に保ったまま、一定変位時の応力(硬さ)及び衝撃吸収性を所望の範囲にコントロールできることが示唆された。したがって、構造柱の欠失の無い単位構造のみを用いた場合に比べ、構造柱の欠失を含む単位構造を併用する場合には、フィット感、応力(硬さ)、衝撃吸収性をより柔軟にコントロールでき、設計の自由度が向上することが示唆された。 On the other hand, in the unit structure “D4”, the unit structure “D2A”, and the unit structure “D2B” according to the embodiment, the slopes at the early stage of compression were generally the same, but the slopes at the late stage of compression and the area of the graph were was different. Based on this, by changing the thickness of the structural column in the unit structure without the structural column, the stress (hardness) and impact absorption at a constant displacement can be adjusted to the desired level while maintaining the fit feeling almost constant. It was suggested that the range can be controlled. Therefore, compared to the case of using only the unit structure without the deletion of the structural column, when using the unit structure including the deletion of the structural column, the fit, stress (hardness), and shock absorption are more flexible. Therefore, it was suggested that the degree of freedom in design can be improved.

上述してきたように、実施形態のインソール10は、n(nは3以上の整数)角柱形状の空間を一単位とする単位構造が複数配列される。また、インソール10において、複数の単位構造のうち少なくとも一つは、空間の中心と、n角柱形状を形成する2n個の頂点のうちp(pは2≦p≦(2n-1)を充たす整数)個の頂点とを接続するp本の構造柱を有する。これにより、実施形態のインソール10は、用途に応じた適切な物性を有する。例えば、インソール10は、外形や材料に制約がある場合にも、単位構造に構造柱の欠失を導入したことにより、用途に応じた適切な物性を有する。つまり、本実施形態によれば、用途に応じた外形と物性を兼ね備える三次元構造体を提供することができる。 As described above, in the insole 10 of the embodiment, a plurality of unit structures each having a unit of n (n is an integer equal to or greater than 3) prismatic space are arranged. In addition, in the insole 10, at least one of the plurality of unit structures is positioned between the center of the space and p (p is an integer satisfying 2≤p≤(2n-1)) among the 2n vertices forming the n-prism shape. ) vertices and p structural pillars. As a result, the insole 10 of the embodiment has appropriate physical properties according to the application. For example, the insole 10 has appropriate physical properties according to the application even when there are restrictions on the external shape and materials due to the lack of structural pillars in the unit structure. In other words, according to this embodiment, it is possible to provide a three-dimensional structure having both an outer shape and physical properties suitable for the application.

なお、図6において、単位構造「D4」及び単位構造「D2A」は、単位構造「D2B」と比較してグラフ形状に歪みが少なかった。単位構造「D4」及び単位構造「D2A」は、構造柱L1が欠失した頂点P1に隣接する3つの頂点P2、頂点P4、及び頂点P5に構造柱が接続される構造である。つまり、2n個の頂点のうち構造柱が接続されない頂点に隣接する頂点は、構造柱が接続されるのが好適である。 In FIG. 6, the unit structure "D4" and the unit structure "D2A" had less distortion in the graph shape than the unit structure "D2B". The unit structure “D4” and the unit structure “D2A” are structures in which structural columns are connected to three vertices P2, P4, and P5 adjacent to the vertex P1 from which the structural column L1 is deleted. That is, it is preferable that structural columns are connected to vertices adjacent to vertices to which structural columns are not connected among the 2n vertices.

また、単位構造「D2C」及び単位構造「D4」は、構造柱L1が欠失した頂点P1に対して中心点(点P9)を挟んで対向する頂点P7は、構造柱L7が接続される。つまり、2n個の頂点のうち構造柱が接続されない頂点に対して中心を挟んで対向する頂点は、構造柱が接続されるのが好適である。 Further, in the unit structure "D2C" and the unit structure "D4", the structural column L7 is connected to the vertex P7 facing the vertex P1 from which the structural column L1 is deleted across the center point (point P9). That is, it is preferable that structural columns are connected to the vertices facing each other across the center from the 2n vertices to which the structural columns are not connected.

また、インソール10は、1種類の単位構造によって造形されても良いし、複数種類の単位構造(対称な単位構造及び非対称な単位構造を含む)によって造形されても良い。例えば、インソール10の全体が単位構造「D1」によって造形されても良い。また、全体が単位構造「D1」によって造形されたインソール10において、領域Aが他の単位構造(例えば、単位構造「D2A」)によって造形されても良い。 In addition, the insole 10 may be formed with one type of unit structure, or may be formed with a plurality of types of unit structures (including symmetrical unit structures and asymmetrical unit structures). For example, the entire insole 10 may be shaped by the unit structure "D1". In addition, in the insole 10 that is entirely formed by the unit structure "D1", the region A may be formed by another unit structure (for example, the unit structure "D2A").

なお、本実施形態にて記載した「欠失」は、例えば、「欠陥」、及び「欠損」などと言い換え可能である。なお、「欠失」、「欠陥」、及び「欠損」などの記載は、元の単位格子モデルと比較して一部の構造柱が除外された構造であることを表す意図であり、最終製品としての装具の機能が劣っているという意図ではない。 Note that the "deletion" described in this embodiment can be replaced with, for example, "defect" and "missing". The descriptions such as "deleted", "defective", and "defective" are intended to indicate that some structural pillars are excluded compared to the original unit cell model, and the final product It is not the intention that the function of the orthosis is inferior.

(装具の製造方法)
上記の実施形態で説明した物体(インソール10)は、3次元プリンタ(3D-Printer)によって造形(製造)されるのが好適である。3次元プリンタによるインソール10の造形方法としては、光造形方式や粉末造形方式が適用可能である。
(Orthosis manufacturing method)
The object (insole 10) described in the above embodiment is preferably modeled (manufactured) by a three-dimensional printer (3D-Printer). As a method for forming the insole 10 by a three-dimensional printer, an optical forming method or a powder forming method can be applied.

光造形方式としては、例えば、SLA(Stereolithography)方式やDLP(Digital Light Projector)方式、LCD(Liquid Crystal Display)方式が適用可能である。SLA方式は、液体状の光硬化性樹脂に対して選択的にレーザーを照射して造形部位を一層ずつ光硬化させて積層していく造形方法である。また、DLP方式は、液体状の光硬化性樹脂に対してプロジェクタを用いて平面的に露光して高速に造形する造形方法である。また、LCD方式は、液体状の光硬化性樹脂に対して、紫外光をバックライトにして液晶パネル(LCD)に表示させた画像を投影させる造形方法である。 As the stereolithography method, for example, an SLA (Stereolithography) method, a DLP (Digital Light Projector) method, and an LCD (Liquid Crystal Display) method can be applied. The SLA method is a modeling method in which a liquid photocurable resin is selectively irradiated with a laser to photocure a modeling portion layer by layer, and the layers are laminated. Further, the DLP method is a modeling method in which a liquid photo-curable resin is planarly exposed using a projector and shaped at high speed. The LCD method is a molding method in which an image displayed on a liquid crystal panel (LCD) is projected onto a liquid photocurable resin using ultraviolet light as a backlight.

また、粉末造形方式としては、例えば、粉末焼結積層造形方式や粉末樹脂の熱融合による方式が適用可能である。粉末焼結積層造形方式は、粉末状の樹脂に対して選択的にレーザーを照射して造形部位を焼結させる造形方法である。また、粉末樹脂の熱融合による方式は、粉末状の樹脂に対して選択的に溶融促進剤を噴射し、次いで加熱することで造形部位を融着させて積層していく造形方式である。 As the powder molding method, for example, a powder sintering layered molding method or a method using thermal fusion of powder resin can be applied. The powder sintering additive manufacturing method is a modeling method in which a powdered resin is selectively irradiated with a laser to sinter a modeled part. In addition, the method of thermally fusing powdered resin is a modeling method in which a melting accelerator is selectively sprayed onto the powdered resin, and then heated to fuse and laminate the parts to be shaped.

ここで、光造形方式では光硬化性樹脂が利用され、粉末造形方式では熱可塑性樹脂が利用される。つまり、上記の実施形態で説明した単位構造は、光硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂により造形される。 Here, a photo-curing resin is used in the optical molding method, and a thermoplastic resin is used in the powder molding method. In other words, the unit structure described in the above embodiment is shaped with photocurable resin or thermoplastic resin.

なお、上述した製造方法はあくまで一例であり、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、物体(三次元構造体)に要求される物性を有する材料を、単位構造の形成に要求される位置精度で造形可能な方法であれば、任意の造形方法が適用可能である。 Note that the manufacturing method described above is merely an example, and the embodiments are not limited to this. For example, any modeling method can be applied as long as it can model a material having physical properties required for an object (three-dimensional structure) with the positional accuracy required for forming a unit structure.

(荷重方向)
上記の実施形態では、例えば図3に示すように荷重方向が図中の鉛直下方向に対応する場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、装具内での単位構造の方向は、製造者の任意により適宜設定可能である。例えば、手に装着する装具であれば、手と装具との接点における法線方向を荷重方向として定義してもよい。この場合、図3の単位構造は、図中の鉛直下方向が人体との接点における法線方向に対応するように装具内に配列される。
(load direction)
In the above embodiment, for example, as shown in FIG. 3, the load direction corresponds to the vertically downward direction in the drawing, but the embodiment is not limited to this. For example, the direction of the unit structure within the brace can be appropriately set by the manufacturer. For example, in the case of a device worn on the hand, the normal direction at the point of contact between the hand and the device may be defined as the load direction. In this case, the unit structures in FIG. 3 are arranged in the brace so that the vertically downward direction in the figure corresponds to the normal direction at the point of contact with the human body.

以上説明した実施形態によれば、用途に応じた適切な物性を有する三次元構造体を提供することができる。例えば、本実施形態に係る三次元構造体は、例えば、弾性構造体、衝撃吸収材、及び緩衝材のうちいずれかに用いられる。弾性構造体、衝撃吸収材、及び緩衝材のそれぞれは、例えば、パラスポーツ(障害者スポーツ)を含むスポーツ分野全般において使用されるスポーツギア、看護、介護などのコメディカル分野において使用されるコメディカル用器具(コメディカル用補助具)、各種モビリティに使用されるモビリティ用パーツ(座面、背もたれ、ハンドルなど)、及び建築用資材のうちいずれかに用いられる。 According to the embodiments described above, it is possible to provide a three-dimensional structure having physical properties appropriate for the application. For example, the three-dimensional structure according to this embodiment is used as one of an elastic structure, a shock absorbing material, and a cushioning material. Each of the elastic structure, the shock absorbing material, and the cushioning material is, for example, sports gear used in the general sports field including parasports (sports for the disabled), and medical equipment used in the medical field such as nursing and nursing care. equipment (comedical aids), mobility parts used for various mobility (seat, backrest, handle, etc.), and construction materials.

10 インソール 10 Insole

Claims (12)

n(nは3以上の整数)角柱形状の空間を一単位とする単位構造が複数配列され、
複数の前記単位構造のうち少なくとも一つは、前記空間の中心と、前記n角柱形状を形成する2n個の頂点のうちp(pは2≦p≦(2n-1)を充たす整数)個の頂点とを接続するp本の構造柱を有する、
三次元構造体。
A plurality of unit structures are arranged in which n (n is an integer of 3 or more) prismatic space is arranged as a unit,
At least one of the plurality of unit structures is positioned between the center of the space and p (p is an integer satisfying 2≦p≦(2n−1)) out of 2n vertices forming the n-prism shape. having p structural pillars connecting the vertices,
three-dimensional structure.
前記2n個の頂点のうち前記構造柱が接続されない頂点に隣接する頂点は、前記構造柱が接続される、
請求項1に記載の三次元構造体。
Among the 2n vertices, a vertex adjacent to a vertex to which the structural column is not connected is connected to the structural column.
The three-dimensional structure according to claim 1.
前記2n個の頂点のうち前記構造柱が接続されない頂点に対して前記中心を挟んで対向する頂点は、前記構造柱が接続される、
請求項1に記載の三次元構造体。
Among the 2n vertices, the structural column is connected to a vertex that is opposite to the vertex that is not connected to the structural column across the center.
The three-dimensional structure according to claim 1.
前記単位構造は、(n/2)本以上の構造柱を有する、
請求項1~3のいずれか一つに記載の三次元構造体。
The unit structure has (n/2) or more structural pillars,
The three-dimensional structure according to any one of claims 1-3.
前記単位構造は、荷重方向において非対称性を有する、
請求項1~4のいずれか一つに記載の三次元構造体。
The unit structure has asymmetry in the load direction,
The three-dimensional structure according to any one of claims 1-4.
前記n角柱形状は、四角柱形状又は六角柱形状である、
請求項1~5のいずれか一つに記載の三次元構造体。
The n-prism shape is a quadrangular prism shape or a hexagonal prism shape,
The three-dimensional structure according to any one of claims 1-5.
前記構造柱は、円柱形状又は多角柱形状である、
請求項1~6のいずれか一つに記載の三次元構造体。
The structural column has a cylindrical shape or a polygonal column shape,
The three-dimensional structure according to any one of claims 1-6.
前記単位構造は、光硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂により造形される、
請求項1~7のいずれか一つに記載の三次元構造体。
The unit structure is shaped with a photocurable resin or a thermoplastic resin,
The three-dimensional structure according to any one of claims 1-7.
用途に応じた適切な物性を有する、
請求項1~8のいずれか一つに記載の三次元構造体。
Having appropriate physical properties according to the application,
The three-dimensional structure according to any one of claims 1-8.
用途に応じた外形と物性を兼ね備える、
請求項1~8のいずれか一つに記載の三次元構造体。
Combining external shape and physical properties according to the application,
The three-dimensional structure according to any one of claims 1-8.
弾性構造体、衝撃吸収材、及び緩衝材のうちいずれかに用いられる、
請求項1~10のいずれか一つに記載の三次元構造体。
Used for either elastic structure, shock absorbing material, or cushioning material,
The three-dimensional structure according to any one of claims 1-10.
前記弾性構造体、前記衝撃吸収材、及び前記緩衝材のそれぞれは、スポーツギア、コメディカル用器具、モビリティ用パーツ、及び建築用資材のうちいずれかに用いられる、
請求項11に記載の三次元構造体。
Each of the elastic structure, the shock absorbing material, and the cushioning material is used for sports gear, co-medical equipment, mobility parts, and construction materials.
The three-dimensional structure according to claim 11.
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