JP5291264B1 - 巻き爪矯正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
巻き爪， 陥入爪等の変形爪に容易に装着でき、しかも不測の脱落がなく、生体機能と整合する安定した矯正力で爪の変形を解消する矯正具を製作する。
【解決手段】
足の爪や手の爪の部位をスリット状の半導体レーザ光による光切断方式でスキャンして固体撮像素子で爪部位の三元形状を計測する三次元非接触デジタイザと電子的に連動した三次元造形装置で作製される巻き爪矯正具は、爪の成長に伴い生じる巻き爪補正ファクターであるケラチン（たんぱく質）を生体部位に整合するように積層状に射出して最適巻き爪矯正層を造形する巻き爪矯正システムを構成する。
【効果】
以上のとおり、本発明は生体部位に整合するケラチン（たんぱく質）の爪矯正層を造形する巻き爪矯正装置であり、その工業的価値は極めて高い。
【選択図】 図１

Description

本発明は、巻き爪， 陥入爪等の変形爪に容易に装着できるが不測の脱落がなく、安定した矯正力で爪の変形を解消する矯正具に関する。

巻き爪， 陥入爪等を矯正するため、従来から種々の変形爪矯正具が提案されている。しかしながら、これまでの巻き爪矯正具は爪の生体機能変化に充分対応できているとはいいがたい。

特開２００１−３７５３５号公報 特開２００３−２６５５０８号公報 特開２００１−２７６１０４号公報 特開２００７−２４４８７７号公報

積層造形システム 編者中川威雄、丸山洋二 工業調査会 １９９６年１１月１５日 高速３次元成型の基礎 ポールＦ.ジェイコブス、日経ＢＰ出版センター、１９９３年１２月１０日 三次元画像計測 井口征士、佐藤宏介 昭晃堂１９９０年１１月２０日 ＵＶ・ＥＢ硬化技術４ 市村国宏 シーエムシー出版 ２００２年１２月２７日

今まで出願された特許文献には、適度な復元力をもつ小片を巻き爪表面に貼り付け、巻き爪を徐々に正常な形態に矯正する巻き爪矯正具(特許文献１)、変形爪の幅方向端部にかけた一対の折返し端に弾性力を付与して引っ張る巻き爪矯正具(特許文献２)、変形方向と反対方向の引張り力を爪の両側端縁に加える矯正具(特許文献３)、結晶方位が揃った実質的にβ 単相からなる再結晶組織を有する冷間加工により作製されたＣｕ -Ａ ｌ -Ｍ ｎ 系形状記憶合金材の加工方向に長手方向を揃えて切り出され、長手方向に関する形状記憶能が大きく幅方向に関する変形応力が高いほぼ短冊状の弾性金属片を素材としている(特許文献４)がある。

非特許文献１は、新製品開発における試作品を、迅速かつ安価に製造するニーズが高まり、三次元ＣＡＤデータより求められた薄い層状物を積み重ね接合して立体創生する積層もので、米国を中心に開発され発展してきたものである。その後、図２に示すような光造形法以外の方法が開発されてきて積層造形法となっている。この積層造形法の特徴は、
（１） 切削加工では、加工条件の選択、ＣＡＤ／ＣＡＭデータ作成に熟練を要し、ワークの持ち換えを含め、かなり長時間の加工を要する。しかし、積層造形では、３次元ＣＡＤデータが存在しさえすれば、多くの作業が自動化され、簡単な訓練により使いこなせるばかりでなく、比較的短時間に自動造形可能となる。
（２） 切削加工では、部品分割をしない限り複雑な内部形状は加工できない。外部形状でも工具が入らない形状のものは加工できない。しかし、積層造形法では、どんな複雑形状でも、造形可能であり、しかも寸法形状もかなり高い。
（３） 切削加工機は、環境上や使用電力の問題によりオフイス内では使用できない。積層造形機は一部の例外を除いて、切削も発生せずまた騒音も発生しないので、オフイス環境で十分使用できる。工作機械に比較すると機械は小型であり、デスクトップ機も存在する。
（４） 設計変更や精度不足に対しても、ＣＡＤデータを修正しさえすれば、造形品の変更や修正が極めて容易である。実際の造形自体が切削加工に比較して非常に簡単であるために、修正後の再造形が容易でありこの利点が生かされている。

非特許文献２は、積層加工法で生じるカール（curl,そり）のメカニズムを図３で示すように図解で説明している。カールとは、液体樹脂の体積の収縮にともなって発生する不均等な応力が原因で生じるひずみである。積層状にピコドット粒子で射出するインクジェットでも同じ現象が見られる。液体樹脂は、重合反応を起こして、硬化すると体積の収縮を起こす。最上層の液体樹脂を、すでに硬化しているすぐ下の層よりも大きく硬化させると、下に支えのないカンチバレーの第１層目ができる。２層目を、すでに硬化収縮している１層目の上に硬化させると、まず１層目の樹脂に接着する。接着後も２層目の樹脂の体積の収縮が続くので、下の１層目との間に不均一な応力が発生して曲げモーメントが生じる。しかし、何層か積層を続けると自己補正効果が現れ、カールが無くなり平坦になる。

非特許文献３は、三次元位置を非接触で計測する画像計測技術がまとめられている。１９７０年代に人体の形状計測にモアレトポグラフィが誕生した。しかしながら、このモアレトポグラフィの測定精度は数ｍｍ程度であり、高速で三次元計測できる技術の登場が望まれていた。非接触三次元デジタイザは、ＣＣＤカメラで測定物を撮影し、その三次元空間上の一点一点の位置を三角測量の理論により計算し、測定物の三次元形状の寸法を決定する。三次元非接触デジタイザは、非接触式三次元測定機で計測するよりも測定時間が短
く、測定密度も非常に高く人体のような曲面測定に優れ、面データであるポリゴンデータで出力されるので、ＣＡＤデータにも変換できる。

非特許文献４は、アクリレートの皮膚刺激性の評価法が書かれている。歯科用接着樹脂としても使われるＵＶ硬化樹脂にアクリレートがある。このアクリレートの皮膚刺激性の評価法として用いられているのは白ウサギの病変の評価方法である。紅斑の状態と浮腫の大きさを０〜４の５段階で評価し、２つの合計値で示すＤｒａｉｚｅ法が一般的に用いられる。この値をP.I.I.(Primary Irritation Index:皮膚一次刺激性指数）とよび０〜８の指数で表している。アクリレートの分子量とP.I.I.との関係を図４に示す。皮膚刺激性は個人差もあり、最近では２以下を目標値とする企業が増えている。

爪は、皮膚の角質が変化して、硬くなってできているものである。皮膚が新陳代謝でどんどん新しくなっていくように、ツメもどんどん伸びていく。健康な足の爪や手の爪は、薄いピンクで、１日におよそ0.1mm伸びる。爪が「黄色」「赤色」「白色」「黒色」等に変色している場合は様々な病気の可能性が考えられる。この成長は全身の健康と密接に関係していて、体に異常やトラブルがあるとそれが爪の病気として現れてくることがある。

巻き爪， 陥入爪等の変形爪に容易に装着でき、しかも不測の脱落がなく、生体機能と整合する安定した矯正力で爪の変形を解消する矯正具に関する。

本発明は、足の爪や手の爪の部位をスリット状の半導体レーザ光による光切断方式でスキャンして固体撮像素子で爪部位の三次元形状を計測する三次元非接触デジタイザから三次元造形装置にデータ伝送を行って作製される巻き爪矯正具において、この三次元造形装置は爪の成長に伴い生じる巻き爪補正ファクターとしてケラチン（たんぱく質）を生体部位に整合するように積層状に射出して最適巻き爪矯正層を造形する巻きシステムを構成する巻き爪矯正装置である。
また本発明は、三次元造型装置で作製される巻き爪矯正具において、この三次元造型装置は爪の成長に伴い生じる巻き爪補正ファクターとして積層リン酸カルシウムにより最適巻き爪矯正人工骨を形成する巻き爪矯正装置でもある。
また本発明は、三次元造型装置で作製される巻き爪矯正具において、この三次元造型装置は爪の成長に伴い生じる巻き爪補正ファクターとして皮膚一次刺激性指数値１以下の積層高分子ＵＶ硬化樹脂により最適巻き爪矯正樹脂を形成する巻き爪矯正装置でもある。

本発明を適用することで、足の爪や手の爪の部位をスリット状の半導体レーザ光による光切断方式でスキャンして固体撮像素子で爪の部位の三次元形状を計測する三次元非接触デジタイザと電子的に連動した三次元造形装置で作製される巻き爪矯正具において、この三次元造形装置は爪の成長に伴い生じる巻き爪補正ファクターとしてケラチン（たんぱく質）、リン酸カルシウム、Ｐ．Ｉ．Ｉ．値が１以下の生体部位に刺激が少ないＵＶ硬化樹脂を積層状に射出して生体部位に整合するように最適巻き爪矯正層を造形する巻き爪矯正装置であり、その工業的価値は極めて高い。

本発明は、足の爪や手の爪の部位にスリット状の半導体レーザ光による光切断方式でスキャンして固体撮像素子で爪部位の三次元形状を計測する三次元非接触デジタイザから三次元造形装置にデータ伝送を行って作製される巻き爪矯正具において、この三次元造形装置は爪の成長に伴い生じる巻き爪補正ファクターによりケラチン（たんぱく質）を生体部位に整合するように積層状に射出して最適巻き爪矯正層を造形する巻き爪矯正装置である。また本発明の爪の成長に伴い生じる巻き爪補正ファクターにより積層リン酸カルシウムを生体部位に整合するように最適巻き爪矯正人工骨を形成した巻き爪矯正装置でもある。また本発明の爪の成長に伴い生じる巻き爪補正ファクターにより皮膚一次刺激性指数値１以下の積層高分子ＵＶ硬化樹脂により生体部位に整合するように最適巻き爪矯正樹脂を形成した巻き爪矯正装置でもある。

本発明の巻き爪矯正装置について詳細に説明する。図１は、巻き爪矯正装置の動作原理をプロセスフローチャートでＰ００１〜Ｐ００５に示したものである。
Ｐ００１は、三次元非接触デジタイザで爪の部位（足の爪または手の爪）にスリット状の半導体レーザ光による光切断方式で一次元スキャンして、ＣＭＯＳセンサーで検出し、得られた三次元データを三次元造形装置にデータ転送する。
Ｐ００２は、計測データから爪の成長に応じた部位を予測し、有限要素法で最適形状を決定する。
Ｐ００３は、インクジェット射出口から、爪の成分であるケラチン（たんぱく質）を爪の患部に積層させる。
Ｐ００４は、足の爪や指の爪に爪矯正具を装着する。
Ｐ００５は、患者の健康状態により、爪の成長が阻害されたりして不測の事態が生じる恐れがあれば、再度ケラチン（たんぱく質）を爪の部位に積層補正させる。
本発明の図１の中部左図には、三次元非接触デジタイザ１０６が示されている。半導体レーザ１０２からのレーザ光１０１は、光切断方式で対象部位（ここでは、足の爪や手の爪の巻き爪を含む生体部位）を高速で一次元スキャンするためシリンドリカルレンズ１０３で開口を広げる。対象部位からの反射光はＣＭＯＳセンサー１０５で三次元データとしてメモリーに蓄積され、三次元造形装置に送られる。１３９２×１０２４×８bitでＸ軸計測長７６ｍｍ、Ｘ軸解像度は０．０６〜０．１ｍｍ、Ｚ軸計測範囲１２０ｍｍ、Ｚ軸精度０．０５ｍｍである。足の爪や手の爪は、カラー映像として取り込め、高速画像処理回路で約２秒のリアルタイムで計測できる。本発明の図１の中部右図は、三次元造形装置１１０である。１１０の内部には、インクジェットプリンタヘッド部１０８が内蔵されている。インク液１０７としては、生ケラチン・加水分解ケラチンを含有し、分散させた、エタノール液を使用している。駆動ピエゾ素子で射出口からピコ重量のケラチン粒子１０９が高速で射出され、積層状に巻き爪矯正層が元の爪に堆積される。
この三次元インクジェットプリンタは、駆動ピエゾ素子で射出口からピコ重量の骨の成分のリン酸カルシウム粒子が高速で射出されることで、骨の成分のリン酸カルシウムが積層状に元の爪に堆積され巻き爪矯正層ができる。さらに、この三次元インクジェットプリンタは、エタノール中にＵＶ高分子樹脂を分散させ、三次元インクジェットプリンタで元の足や手の爪に射出させ、ＵＶ光を照射し硬化させ形状記憶機能を有する樹脂で巻き爪矯正具が製作できる。
本発明は、もとの爪と新たに造られた積層ケラチンとの接着性が弱い場合は、計測された三次元データを元にアクリレートＵＶ硬化層を追加することもできる。本発明の図１の下部は、巻き爪矯正部１１１に積層させるかもしくは取付けられた爪矯正具１１２である。
本発明は、爪の生体部位における成長を、ＣＭＯＳセンサーで検出して得られた三次元データを元に爪の成長に応じた部位を予測でき、有限要素法で最適形状を決定することが出来るので、その工業価値は極めて高い。なお本発明は、形状記憶合金と比較し、安価で形状変化が大きい形状記憶機能を有するポリアクリレートを用いて爪矯正具を作製することも可能である。

本発明の巻き爪矯正装置である。 従来の各種積層造形法である。 従来の積層造形法で起こるカール発生のメカニズムである。 従来のＵＶ高分子樹脂の分子量と一次皮膚刺激性の関係である。

１００ 測定対象物
１０１ レーザ光
１０２ 半導体レーザ
１０３ シリンドリカルレンズ
１０４ 反射光
１０５ ＣＭＯＳセンサ
１０６ 三次元非計測デジタイザ
１０７ インク
１０８ インクジェットプリンタヘッド部
１０９ インク射出口
１１０ 三次元造形装置
１１１ 爪矯正部
１１２ 爪矯正具

Claims (3)

1. スリット状の半導体レーザ光による光切断方式で足や手の爪の部位をスキャンして固体撮像素子で爪部位の三次元形状を計測する三次元非接触デジタイザから三次元造形装置にデータ伝送を行って作製される巻き爪矯正具において、該三次元造形装置は爪の成長に伴い生じる巻き爪補正ファクターとしてケラチンを生体部位に整合するように積層状に射出して最適巻き爪矯正層を造形するシステムであることを特徴とする巻き爪矯正装置。
2. 三次元造型装置で作製される巻き爪矯正具において、該三次元造型装置は爪の成長に伴い生じる巻き爪補正ファクターとして積層リン酸カルシウムを生体部位に整合するように積層状に射出して最適巻き爪矯正人工骨を形成するシステムであることを特徴とする請求項１に記載された巻き爪矯正装置。
3. 三次元造型装置で作製される巻き爪矯正具において、該三次元造型装置は爪の成長に伴い生じる巻き爪補正ファクターとして皮膚一次刺激性指数値１以下の積層高分子ＵＶ硬化樹脂を生体部位に整合するように積層状に射出して最適巻き爪矯正樹脂を形成するシステムであることを特徴とする請求項１に記載された巻き爪矯正装置。