JPWO2020070952A1 - Orthosis, orthosis manufacturing equipment, orthosis surface treatment equipment, and orthosis manufacturing system - Google Patents

Orthosis, orthosis manufacturing equipment, orthosis surface treatment equipment, and orthosis manufacturing system Download PDF

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Abstract

人体に装着される装具であって、表面が15μm〜300μmの粗さを有している。かかる粗さは算術平均粗さ(Ra)である。装具において、人体に接触する部位の表面粗さの値は、人体に接触しない部位の表面粗さの値よりも小さい。装具は、樹脂を用いた短下肢装具であり、人体に接触する部位は、短下肢装具の内面である。It is an orthosis worn on the human body and has a surface roughness of 15 μm to 300 μm. Such roughness is the arithmetic mean roughness (Ra). In the orthosis, the value of the surface roughness of the part that comes into contact with the human body is smaller than the value of the surface roughness of the part that does not come into contact with the human body. The orthosis is an ankle foot orthosis using resin, and the part that comes into contact with the human body is the inner surface of the ankle foot orthosis.

Description

本発明は、装具、装具製造装置、装具表面処理装置、および装具製造システムに関する。 The present invention relates to an orthosis, an orthosis manufacturing apparatus, an orthosis surface treatment apparatus, and an orthosis manufacturing system.

人体の一部に装着し、当該人体の部位を矯正、支持または固定を行う「装具」が知られている。装具は、主に、病気または怪我等により、人体の一部の機能が低下した際に、人体の関節の動きを制限することで、低下した機能を補ったり、患部の保護やサポートをするために装着される。 There is known an "orthosis" that is attached to a part of the human body to correct, support or fix the part of the human body. Orthoses are mainly used to compensate for the reduced function and to protect and support the affected area by limiting the movement of the joints of the human body when the function of a part of the human body deteriorates due to illness or injury. It is attached to.

この種の装具は、一般に、人体の装着対象の部位(例えば、足、肘、手首、脚及び膝)(以下、「装具装着部位」と称する。)の形状にあわせて製造される。他方、この種の装具は、石膏等で形成されるギプスとは異なり、人体の関節の動きを制限しながらも、装具装着部位がある程度自由に動けるようにすることが求められるため、形状や伸縮性等の点で、患者の装具装着部位に対する高い適合状態が要求される。また、この種の装具は、日常的に装着されるため、着用快適性や強度等も求められる。 This type of orthosis is generally manufactured according to the shape of a part of the human body to be worn (for example, a foot, an elbow, a wrist, a leg, and a knee) (hereinafter, referred to as a “brace wearing part”). On the other hand, unlike a cast made of plaster or the like, this type of orthosis is required to allow the orthosis attachment part to move freely to some extent while limiting the movement of the joints of the human body, so that the shape and expansion and contraction are required. In terms of sex, etc., a high degree of compatibility with the patient's orthosis attachment site is required. In addition, since this type of orthosis is worn on a daily basis, comfort and strength are also required.

一方、患者の装具装着部位や患者の身体障害態様(例えば、骨折態様)等は、患者毎に異なっているため、各装具の完成形態は、個体差が大きい。 On the other hand, since the patient's orthosis wearing site and the patient's physical disability mode (for example, fracture mode) are different for each patient, the completed form of each orthosis varies greatly from individual to individual.

従来、装具は、医師や専門技師(以下、「装具士等」と称する)の手作りにより、各々の患者に適合するように製造されてきた。従来行われている短下肢装具(AFO:Ankle Foot Orthosis、「足底装具」とも呼ばれる)の具体的な製法の一例としては、以下の工程(1)〜(7)に記述するような、手作業のプロセスである。
(1)患者の足に保護膜を巻く。
(2)触診結果を保護膜上にマーキングする。
(3)ギブスを用いて足型の陰性モデルを作成する。
(4)足型の陰性モデルに石膏を流し込み、硬化することで足型の陽性モデルを作成する。
(5)石膏に転写されたマーキングを基に加工を行う。
(6)足型の陽性モデルに対して、熱可塑性樹脂のフィルム(またはシート)を押し当てて、当該フィルムを硬化させることによって足型に即した装具を造形する。
(7)上記で造形した装具に対して、装具士等が患者に合わせて後加工(例えば、図1に示すようなヒートガンを用いた形状調整)を行い、最終的な装具を作成する。
Conventionally, prosthetists have been manufactured by doctors and specialists (hereinafter referred to as "prosthetists") to suit each patient. As an example of a specific manufacturing method of a conventional ankle foot orthosis (AFO: Ankle Foot Orthosis, also called "sole orthosis"), a hand as described in the following steps (1) to (7). It is a process of work.
(1) Wrap a protective film around the patient's foot.
(2) Mark the palpation result on the protective film.
(3) Create a foot-shaped negative model using a cast.
(4) A positive model of the foot type is created by pouring plaster into the negative model of the foot type and hardening it.
(5) Processing is performed based on the marking transferred to gypsum.
(6) A thermoplastic resin film (or sheet) is pressed against a positive model of the foot shape, and the film is cured to form an orthosis suitable for the foot shape.
(7) The orthosis orthosis performs post-processing (for example, shape adjustment using a heat gun as shown in FIG. 1) according to the patient on the orthosis formed above, and prepares the final orthosis.

他方、近年の測定装置や立体造形装置の高精度化に伴って、3Dプリンター等の立体造形装置を用いて装具を立体造形する手法も検討されている(例えば、特許文献1を参照)。 On the other hand, with the recent increase in accuracy of measuring devices and three-dimensional modeling devices, a method of three-dimensionally modeling an orthosis using a three-dimensional modeling device such as a 3D printer has also been studied (see, for example, Patent Document 1).

特表2013−530757号公報Special Table 2013-530757

ところで、上記(1)〜(7)の工程による従来の手法では、装具士等の個々の経験に基づく知見や技術的な差異等に影響されやすく、品質のばらつきが生じやすい問題があった。また、従来の手法では、装具は、患者の具体的な症状等に応じて、その都度設計ないし再設計されており、かつ、詳細な設計図を用いて製作されることもなかった。このため、例えば、装具が破損してしまった場合、あるいは破損や紛失等に備えて装具のスペア品を追加的に所持したいような場合であっても、オリジナルの装具と同一のものを製造することが困難であった。 By the way, in the conventional method based on the above steps (1) to (7), there is a problem that the quality is liable to vary because it is easily influenced by the knowledge and technical differences based on the individual experience of the orthotist and the like. Further, in the conventional method, the orthosis is designed or redesigned each time according to the specific symptom of the patient and the like, and is not manufactured by using the detailed design drawing. Therefore, for example, even if the orthosis is damaged, or if you want to have an additional spare part of the orthosis in case of damage or loss, the same as the original orthosis is manufactured. Was difficult.

このような問題に鑑みて、本発明者らは、装具に対して、3Dスキャナーを用いてその形状(3次元空間の位置情報)を3Dスキャニングし、取得した立体形状のデジタルデータを記憶媒体に格納することで、装具のオリジナルの形状を保存することを試みた。すなわち、装具のオリジナルの立体形状のデジタルデータを保存し、かかるデジタルデータを例えば3Dプリンター等の立体造形装置に入力して装具を立体造形することにより、オリジナルの装具と略同一のものを製造(再現)できるものと考えられる。また、装具のオリジナルの形状を迅速かつ高い精度で再現する観点からは、3Dスキャニングの際に、被測定物(すなわち装具)にレーザー光を照射して立体形状を測定する、非接触式の3Dスキャナーを用いて測定を行うことが好ましいと考えられる。 In view of such a problem, the present inventors 3D scan the shape (position information in the three-dimensional space) of the orthosis using a 3D scanner, and use the acquired digital data of the three-dimensional shape as a storage medium. Attempts were made to preserve the original shape of the brace by storing it. That is, by storing the digital data of the original three-dimensional shape of the orthosis and inputting the digital data into a three-dimensional modeling device such as a 3D printer to form the orthosis in three dimensions, a substantially same one as the original orthosis is manufactured ( It is thought that it can be reproduced). In addition, from the viewpoint of reproducing the original shape of the orthosis quickly and with high accuracy, a non-contact type 3D that measures the three-dimensional shape by irradiating the object to be measured (that is, the orthosis) with laser light during 3D scanning. It is considered preferable to perform the measurement using a scanner.

しかしながら、非接触式の3Dスキャナーを用いて装具の立体形状を光学的に測定しようとすると、該スキャナーから照射されたレーザー光の反射状態が良好にならず、装具の立体形状データが上手く取得できないことが判明した。また、3Dスキャナーでの光学測定ができるように装具の表面を加工した場合、加工の程度によっては装具の被装着者(患者の皮膚等)に影響を及ぼすことも判明した。 However, when an attempt is made to optically measure the three-dimensional shape of the orthosis using a non-contact type 3D scanner, the reflection state of the laser beam emitted from the scanner is not good, and the three-dimensional shape data of the orthosis cannot be obtained well. It has been found. It was also found that when the surface of the orthosis is processed so that optical measurement with a 3D scanner can be performed, the wearer of the orthosis (patient's skin, etc.) is affected depending on the degree of processing.

本発明者らは、従来の装具を改良すべく種々の実験を行った末に、被装着者の装着性を確保しつつ、立体形状の光学測定ひいては複製品すなわち同一形状の装具の製造を支援可能な装具の新規な構成を見出すに至り、本発明を案出した。 After conducting various experiments to improve the conventional orthosis, the present inventors support the optical measurement of the three-dimensional shape and thus the production of a duplicate, that is, the orthosis of the same shape, while ensuring the wearability of the wearer. We have come up with a new configuration of possible orthoses and devised the present invention.

本発明の目的は、被装着者の装着性と、スキャナーによる立体形状の測定と、の両方を確保可能な装具、装具製造装置、装具表面処理装置、および装具製造システムを提供することである。 An object of the present invention is to provide an orthosis, an orthosis manufacturing apparatus, an orthosis surface treatment apparatus, and an orthosis manufacturing system capable of ensuring both wearability of a wearer and measurement of a three-dimensional shape by a scanner.

本発明に係る装具は、
人体に装着される装具であって、
表面が15μm〜300μmの粗さを有している。
The orthosis according to the present invention
An orthosis worn on the human body
The surface has a roughness of 15 μm to 300 μm.

本発明に係る装具製造装置は、
人体に装着される装具を製造する装具製造装置であって、
表面が15μm〜300μmの粗さとなるように前記装具を立体造形する立体造形部を備える。
The orthosis manufacturing apparatus according to the present invention
An orthosis manufacturing device that manufactures orthoses worn on the human body.
A three-dimensional modeling portion for three-dimensionally modeling the orthosis so that the surface has a roughness of 15 μm to 300 μm is provided.

本発明に係る装具表面処理装置は、
人体に装着される装具の表面を処理する装置であって、
表面が15μm〜300μmの粗さとなるように前記装具を表面処理する。
The brace surface treatment device according to the present invention is
A device that processes the surface of equipment worn on the human body.
The orthosis is surface-treated so that the surface has a roughness of 15 μm to 300 μm.

本発明に係る装具製造システムは、
人体に装着される装具の形状に関する造形形状データを生成する装具造形用データ生成部と、
前記造形形状データに基づいて、表面が15μm〜300μmの粗さとなるように前記装具を立体造形する装具造形部と、
を備える。
The orthosis manufacturing system according to the present invention
A data generator for orthosis modeling that generates modeling shape data related to the shape of the orthosis attached to the human body,
Based on the modeling shape data, the orthosis modeling portion that three-dimensionally models the orthosis so that the surface has a roughness of 15 μm to 300 μm,
To be equipped.

本発明によれば、被装着者の装着性と、スキャナーによる立体形状の測定と、の両方を確保することができる。 According to the present invention, both the wearability of the wearer and the measurement of the three-dimensional shape by the scanner can be ensured.

従来の手作業による装具製造時において装具士等が行う後加工の態様の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the mode of post-processing performed by a prosthetist or the like at the time of the conventional manual manufacturing of a prosthetist. 一実施形態に係る装具製造システムの全体構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the whole structure of the equipment manufacturing system which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る測定装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the measuring apparatus which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る装具造形用データ生成部が参照するデータの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the data which the data generation part for orthosis modeling which concerns on one Embodiment refers to. 一実施形態に係る装具造形用データ生成部の動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the operation of the data generation part for orthosis modeling which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る立体造形装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the three-dimensional modeling apparatus which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る装具造形部の動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the operation of the brace molding part which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る装具形状測定部の動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the operation of the brace shape measuring part which concerns on one Embodiment. 管理DBに記憶するデータ項目の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the data item stored in the management DB. 装具の表面粗さに関する実験結果の一覧を示す表である。It is a table which shows the list of the experimental results about the surface roughness of the brace.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the present specification and the drawings, components having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals, so that duplicate description will be omitted.

[装具製造システムの全体構成]
図2は、本実施形態に係る装具製造システムAの全体構成の一例を示す図である。
[Overall configuration of equipment manufacturing system]
FIG. 2 is a diagram showing an example of the overall configuration of the orthosis manufacturing system A according to the present embodiment.

本実施形態に係る装具製造システムAは、人体形状測定部1、装具造形用データ生成部2、装具造形部3、装具形状測定部4、管理DB5、および装具表面処理部6を備えている。以下、これら各部の概略(機能等)について説明する。 The orthosis manufacturing system A according to the present embodiment includes a human body shape measuring unit 1, an orthosis modeling data generation unit 2, an orthosis modeling unit 3, an orthosis shape measuring unit 4, a management DB 5, and an orthosis surface processing unit 6. The outline (function, etc.) of each of these parts will be described below.

人体形状測定部1は、測定装置を用いて、人体の装具装着部位の形状を測定し、人体の三次元形状データ(以下、「人体形状データ」ともいう)D1を生成する。 The human body shape measuring unit 1 measures the shape of the orthosis mounting portion of the human body using a measuring device, and generates three-dimensional shape data (hereinafter, also referred to as “human body shape data”) D1 of the human body.

装具造形用データ生成部2は、人体形状データD1と、装具のモデル形状データD2と、過去に製造された他の装具に係る製造履歴データD3と、に基づいて、装具の造形形状データD4を生成する。 The orthosis modeling data generation unit 2 generates the orthosis modeling shape data D4 based on the human body shape data D1, the orthosis model shape data D2, and the manufacturing history data D3 related to other orthoses manufactured in the past. Generate.

装具造形部3は、3Dプリンターなどの後述する立体造形装置を備え、造形形状データD4に基づいて、装具を立体造形する。 The orthosis modeling unit 3 is provided with a three-dimensional modeling device such as a 3D printer, which will be described later, and three-dimensionally models the orthosis based on the modeling shape data D4.

装具形状測定部4は、装具に光を照射して当該装具の三次元形状を測定(3Dスキャニング)し、該測定結果に基づく装具の三次元形状測定データ(以下、「装具形状測定データ」という)D5を生成し、生成された装具形状測定データD5を管理DB5に記憶させる。一具体例では、装具形状測定部4として、青色光や白色光を用いたプロジェクター方式の3Dスキャニング装置が用いられる。この3Dスキャニング装置では、各種光源を用いてレーザー光を生成し、生成したレーザー光を対象物(すなわち装具)に照射し、装具から反射するレーザー光をセンサーで識別して装具までの距離を計測することにより、装具形状測定データD5を生成する。 The orthosis shape measuring unit 4 irradiates the orthosis with light to measure the three-dimensional shape of the orthosis (3D scanning), and the three-dimensional shape measurement data of the orthosis based on the measurement result (hereinafter referred to as "orthosis shape measurement data"). ) D5 is generated, and the generated orthosis shape measurement data D5 is stored in the management DB5. In one specific example, a projector-type 3D scanning device using blue light or white light is used as the orthosis shape measuring unit 4. In this 3D scanning device, laser light is generated using various light sources, the generated laser light is irradiated to an object (that is, a device), the laser light reflected from the device is identified by a sensor, and the distance to the device is measured. By doing so, the orthosis shape measurement data D5 is generated.

管理DB5は、装具のベース形状を規定するモデル形状データD2と、過去に製造された装具の形状等を登録する製造履歴データD3と、を蓄積する。管理DB5は、装具形状測定部4から装具形状測定データD5を取得し、対応する装具の人体形状データD1や造形形状データD4等と関連付けて、製造履歴データD3として記憶する(後述する図4参照)。 The management DB 5 stores model shape data D2 that defines the base shape of the orthosis and manufacturing history data D3 that registers the shape and the like of the orthosis manufactured in the past. The management DB 5 acquires the orthosis shape measurement data D5 from the orthosis shape measurement unit 4, associates it with the human body shape data D1 and the modeling shape data D4 of the corresponding orthosis, and stores it as manufacturing history data D3 (see FIG. 4 described later). ).

装具表面処理部6は、主に、従来の手作業(上述した工程(1)〜(7)参照)により製造された装具(以下、「従来品」という。)の表面を、後述のような数値範囲の粗さとなるように処理を施す。また、装具表面処理部6は、装具形状測定部4による装具の三次元形状の測定時に装具形状測定データD5を生成できなかった場合に、当該装具の表面を、後述のような数値範囲の粗さとなるように処理を施す。 The brace surface treatment unit 6 mainly uses the surface of a brace (hereinafter referred to as “conventional product”) manufactured by conventional manual work (see steps (1) to (7) described above) as described later. Process so that the roughness of the numerical range is obtained. Further, when the orthosis surface processing unit 6 cannot generate the orthosis shape measurement data D5 when measuring the three-dimensional shape of the orthosis by the orthosis shape measuring unit 4, the surface of the orthosis is roughened in a numerical range as described later. Process so that it becomes.

なお、人体形状測定部1、装具造形用データ生成部2、装具造形部3、装具形状測定部4、管理DB5、および装具表面処理部6は、それぞれ、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、操作入力部(キーボードやマウスなど)、表示部(液晶ディスプレイなど)、入力ポート、及び出力ポート等を有して構成されるコンピューターを有する。人体形状測定部1、装具造形用データ生成部2、装具造形部3、装具形状測定部4、および装具表面処理部6の各機能は、例えば、CPUがROM、RAM等に記憶された制御プログラムや各種データを参照することによって実現される。 The human body shape measurement unit 1, the equipment modeling data generation unit 2, the equipment modeling unit 3, the equipment shape measurement unit 4, the management DB 5, and the equipment surface processing unit 6 are, for example, a CPU (Central Processing Unit) and a ROM, respectively. (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), operation input unit (keyboard, mouse, etc.), display unit (liquid crystal display, etc.), input port, output port, etc. Each function of the human body shape measuring unit 1, the orthosis modeling data generation unit 2, the orthosis modeling unit 3, the orthosis shape measuring unit 4, and the orthosis surface processing unit 6 is, for example, a control program in which the CPU is stored in a ROM, RAM, or the like. It is realized by referring to various data.

図2中において、矢印は、装具Mを製造する際の製造フローを示している。なお、装具製造システムAの製造フローでは、装具表面処理部6が行う表面処理の工程と並行して、装具士等が手作業で装具の後加工を行う工程(図2中にTで示す)を任意に加えてもよい。 In FIG. 2, the arrow indicates a manufacturing flow when manufacturing the orthosis M. In the manufacturing flow of the orthosis manufacturing system A, a step of manually post-processing the orthosis by an orthotist or the like in parallel with the surface treatment step performed by the orthosis surface treatment unit 6 (indicated by T in FIG. 2). May be added arbitrarily.

装具Mを製造する際の製造フローは、(01)新規の患者用に装具Mを製造する場合、(02)本システムで過去に製造した装具Mの複製品を製造する場合、(03)従来品の複製品を製造する場合、とで異なり得る。 The manufacturing flow when manufacturing the brace M is as follows: (01) when manufacturing the brace M for a new patient, (02) when manufacturing a duplicate of the brace M manufactured in the past by this system, (03) conventional When producing a duplicate of a product, it may differ from.

上記(01)の場合の製造フローは、人体形状測定部1により患者の装具装着部位の形状(人体形状データD1)を測定する工程、装具造形用データ生成部2により装具Mの造形形状データD4を生成する工程、装具造形部3により装具Mを造形する工程、装具形状測定部4により装具Mの装具形状測定データD5を取得する工程、が順に実行される。また、装具形状測定部4による装具Mの立体形状の測定に先立って、装具士等が手作業で装具の後加工を行う工程(図2中にTで示す)を任意に実行することができる。 The manufacturing flow in the case of the above (01) is a step of measuring the shape (human body shape data D1) of the orthosis wearing portion of the patient by the human body shape measuring unit 1, and the orthosis shape data D4 of the orthosis M by the orthosis modeling data generation unit 2. The step of forming the brace M by the brace modeling unit 3, the step of acquiring the brace shape measurement data D5 of the brace M by the brace shape measuring unit 4, and so on are executed in order. Further, prior to the measurement of the three-dimensional shape of the orthosis M by the orthosis shape measuring unit 4, a step of manually post-processing the orthosis (indicated by T in FIG. 2) can be arbitrarily executed by a prosthetist or the like. ..

上記(02)の場合の製造フローは、上記各工程のうち、人体形状測定部1による人体の装具装着部位の形状を測定する工程、および装具士等が手作業で装具の後加工を行う工程を省略することができる。 The manufacturing flow in the case of (02) is a step of measuring the shape of the orthosis mounting portion of the human body by the human body shape measuring unit 1 and a step of manually post-processing the orthosis by an orthotist or the like among the above steps. Can be omitted.

上記(03)の場合の製造フローは、装具表面処理部6により装具Mの表面が粗くされる工程、装具形状測定部4により装具Mの装具形状測定データD5を取得する工程、が順に実行されることになる。 In the manufacturing flow in the case of (03) above, the step of roughening the surface of the brace M by the brace surface treatment unit 6 and the step of acquiring the brace shape measurement data D5 of the brace M by the brace shape measuring unit 4 are executed in order. It will be.

なお、装具表面処理部6による装具の表面処理は、上記(01)〜(03)の各場合において、装具形状測定部4による立体形状の測定処理の結果によっては、すなわち装具Mの装具形状測定データD5が取得できるまでは、繰り返し実行され得る。 In each of the above cases (01) to (03), the surface treatment of the orthosis by the orthosis surface treatment unit 6 depends on the result of the three-dimensional shape measurement processing by the orthosis shape measurement unit 4, that is, the orthosis shape measurement of the orthosis M. It can be repeatedly executed until the data D5 can be acquired.

かかる製造フローによって、被装着者(患者)の装着性および立体形状の光学測定性を確保した一個の装具Mが完成すると共に、当該装具Mに係る製造履歴データD3が蓄積される。 By such a manufacturing flow, one orthosis M that secures the wearability of the wearer (patient) and the optical measurableness of the three-dimensional shape is completed, and the manufacturing history data D3 related to the orthosis M is accumulated.

本実施形態では、装具Mは、一の素材(例えば、熱可塑性樹脂)で一体的に形成される態様を示すが、装具Mの構成は、種々に変形され得る。 In the present embodiment, the brace M is integrally formed of one material (for example, a thermoplastic resin), but the structure of the brace M can be variously modified.

例えば、装具Mは、複数のパーツをつなぎ合わせて製造されてもよい。また、装具Mは、均質な一素材のみで形成される必要はなく、当該装具Mの部位に応じて素材の成分等が変化する構成としてもよい。また、装具Mは、骨の隆起部分を柔軟にしたりするためのパッド等を有していてもよい。また、装具Mは、通気性や柔軟性を高める目的として、所定領域に穴を有していてもよい。他方、装具士等による人手による作業、装具表面処理部6による表面加工、および装具形状測定部4による3Dスキャニングを簡略化ないし容易化する観点からは、出来るだけシンプルな構成(単純な形状等)とした方がよい。また、装具形状測定部4による3Dスキャニングの際や、装具表面処理部6による表面加工の際には、適宜、装具Mの付属品(図2に示す例ではバンドMt)を外しておくとよい。 For example, the orthosis M may be manufactured by connecting a plurality of parts. Further, the orthosis M does not have to be formed of only one homogeneous material, and the component of the material or the like may be changed according to the portion of the orthosis M. Further, the brace M may have a pad or the like for making the raised portion of the bone flexible. Further, the orthosis M may have a hole in a predetermined area for the purpose of enhancing breathability and flexibility. On the other hand, from the viewpoint of simplifying or facilitating manual work by an orthotist or the like, surface processing by the orthosis surface treatment unit 6, and 3D scanning by the orthosis shape measurement unit 4, the configuration is as simple as possible (simple shape, etc.). It is better to say. Further, when performing 3D scanning by the device shape measuring unit 4 or surface processing by the device surface treatment unit 6, it is preferable to remove the accessory of the device M (band Mt in the example shown in FIG. 2) as appropriate. ..

装具Mを構成する素材としては、より好適には、熱可塑性樹脂を用いる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、塩化ビニール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、ポリアミド樹脂(特に、ナイロン6、ナイロン11、ナイロン12)及びメタクリル樹脂等が特に有用である。熱可塑性樹脂は、軽量で且つ強度も高く、加えて、生体適合性もよい。また、熱可塑性樹脂を用いることによって、粉末焼結積層式の立体造形が可能である。 More preferably, a thermoplastic resin is used as the material constituting the brace M. As the thermoplastic resin, for example, polypropylene resin, polyethylene resin, vinyl chloride resin, polycarbonate resin, ABS resin, polyamide resin (particularly nylon 6, nylon 11, nylon 12), methacrylic resin and the like are particularly useful. The thermoplastic resin is lightweight and has high strength, and also has good biocompatibility. Further, by using a thermoplastic resin, powder sintering and lamination type three-dimensional modeling is possible.

なお、装具Mを構成する素材としては、上記熱可塑性樹脂に代えて、UV硬化性樹脂また、は熱硬化性樹脂を用いてもよい。当該UV硬化性樹脂また、は熱硬化性樹脂としては、例えば、ポロウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂またはアクリル樹脂等が有用である。 As the material constituting the brace M, a UV curable resin or a thermosetting resin may be used instead of the above-mentioned thermoplastic resin. As the UV curable resin or the thermosetting resin, for example, a polyurethane resin, an epoxy resin, a silicone resin, an acrylic resin, or the like is useful.

ところで、上述したように、従来の手法では、装具Mは、患者の具体的な症状等に応じて、その都度設計ないし再設計されており、かつ、詳細な設計図を用いて製作されることもなかった。このため、例えば、装具Mが破損してしまった場合、あるいは破損や紛失等に備えて装具Mのスペア品を用意したいような場合であっても、オリジナルの装具Mと同一のものを製造することが困難であった。 By the way, as described above, in the conventional method, the orthosis M is designed or redesigned each time according to the specific symptom of the patient, and is manufactured by using a detailed design drawing. There wasn't. Therefore, for example, even if the orthosis M is damaged, or if it is desired to prepare a spare part of the orthosis M in case of damage or loss, the same as the original orthosis M is manufactured. Was difficult.

また、一般に「プラスチック製装具」と呼ばれ上述のような種々の樹脂を用いた装具は、軽量で汚れにくく、使用時の雑音がない等の多くの利点を有することから広く普及しているが、反面、破損した場合は修理できないこと、金属支柱付きの装具よりも耐用年数が短い、等の弱点もある。このため、特に樹脂製の装具Mでは、予備の複製品を低コストで取得したいというユーザーの潜在的な需要が見込まれる。 In addition, generally called "plastic orthosis", orthosis using various resins as described above is widely used because it has many advantages such as light weight, stain resistance, and no noise during use. On the other hand, there are also weaknesses such as being unable to repair if damaged and having a shorter service life than equipment with metal columns. For this reason, especially in the case of the resin orthosis M, there is a potential demand for users who want to acquire spare replicas at low cost.

総じて、装具Mを製造するための従来の装置やシステムでは、完成したオリジナルの装具Mと同一形状のものを再現する(すなわち複製品を製造する)という視点ないし発想がなかった。かかる「同一形状の再現」の発想が生まれなかった背景には、患者の体型が経時的に変わり得ること、および、最終的に装具Mを完成させるためには人手による後加工の作業(図2中にTで示す工程)が不可避的に必要になること、等が少なからず影響しているとも考えられる。 In general, conventional devices and systems for manufacturing the orthosis M do not have the viewpoint or idea of reproducing the same shape as the completed original orthosis M (that is, manufacturing a replica). Behind the fact that the idea of "reproduction of the same shape" was not born, the body shape of the patient may change over time, and the post-processing work by hand in order to finally complete the orthosis M (Fig. 2). It is considered that the fact that the process (indicated by T) is inevitably required has a considerable influence.

このような従来の問題に鑑みて、本発明者らは、完成した装具Mに対して、非接触式の3Dスキャナーを用いてその形状(3次元空間の位置情報)を3Dスキャニングし、取得した形状データ(3Dのデジタルデータ)を記憶媒体に格納することで、かかる装具Mのオリジナルの立体形状を保存することを試みた。すなわち、装具Mのオリジナルの立体形状のデジタルデータを保存し、かかるデジタルデータを立体造形装置(装具造形部3)に入力して装具Mを立体造形することにより、オリジナルの装具Mと完全ないし略同一の形状の複製品を製造でき、この結果、人手による後加工の作業を省略ないし大幅に簡略化できるものと考えた。そして、かかる後加工作業の省略ないし簡略化が実現することで、装具士等の負担が大幅に軽減され、後加工作業における個々の装具士等の技量等の差が影響しにくくなるため、従来よりも品質のばらつきの発生が抑えられ、ひいては装具Mの複製品を低コストで製造できるものと考えられる。 In view of such a conventional problem, the present inventors have obtained the completed orthosis M by 3D scanning its shape (position information in three-dimensional space) using a non-contact type 3D scanner. By storing the shape data (3D digital data) in the storage medium, an attempt was made to save the original three-dimensional shape of the orthosis M. That is, by storing the digital data of the original three-dimensional shape of the orthosis M and inputting the digital data into the three-dimensional modeling device (orthosis modeling unit 3) to three-dimensionally model the orthosis M, it is completely or abbreviated as the original orthosis M. It was thought that it would be possible to manufacture duplicates of the same shape, and as a result, the manual post-processing work could be omitted or greatly simplified. By realizing the omission or simplification of the post-processing work, the burden on the prosthetist and the like is greatly reduced, and the difference in the skills of the individual prosthetists and the like in the post-processing work is less likely to be affected. It is considered that the occurrence of quality variation is suppressed as compared with the above, and by extension, a duplicate of the prosthetist M can be manufactured at low cost.

しかしながら、非接触式の3Dスキャナーを用いて装具Mの立体形状を測定しようとすると、該スキャナーから照射されたレーザー光の反射状態が良好にならず、目的とする立体形状のデータが上手く取得できないことが判明した。 However, when an attempt is made to measure the three-dimensional shape of the orthosis M using a non-contact type 3D scanner, the reflected state of the laser beam emitted from the scanner is not good, and the data of the target three-dimensional shape cannot be obtained well. It has been found.

本発明者らは、かかる原因を調査するとともに種々の実験を行った結果、以下のような知見を得るに至った。 As a result of investigating the cause and conducting various experiments, the present inventors have obtained the following findings.

非接触式の3Dスキャナーを用いて装具Mの立体形状を測定しようとすると、該スキャナーから照射されたレーザー光の内、装具Mを透過する光量が多くなり、反射光の光量が十分に得られず、取得されたデータに欠損部が多数発生し、データ取込みが出来なくなることが分かった。そして、本発明者の鋭意検討の結果、このような反射状態の不良が生じる主な原因は、装具Mの表面の粗さと密接な関係があることが確認された。 When an attempt is made to measure the three-dimensional shape of the device M using a non-contact type 3D scanner, the amount of light transmitted through the device M among the laser light emitted from the scanner increases, and a sufficient amount of reflected light can be obtained. However, it was found that many missing parts occurred in the acquired data, making it impossible to capture the data. As a result of diligent studies by the present inventor, it has been confirmed that the main cause of such poor reflection state is closely related to the surface roughness of the orthosis M.

具体的には、一般に、従来の装具Mの表面は、人体との摩擦を防止するために、できるだけ平坦(平滑な面)になるように形成される。本発明者らは、従来品としての装具(プラスチック製短下肢装具)の表面の粗さを測定したところ、算術平均粗さでRa1μの値が算出された。なお、算術平均粗さ(Ra)はJISのB0601(2001年)の定義に従ったものであり、この測定にあたっては、Veeco社製の白色干渉計(WYKOHD3000)を使用した。具体的には、測定対象物である装具Mの1cm×1cmの面積を任意に10カ所測定し、その平均値を算出した。 Specifically, in general, the surface of the conventional orthosis M is formed to be as flat (smooth surface) as possible in order to prevent friction with the human body. When the present inventors measured the surface roughness of the conventional orthosis (plastic ankle foot orthosis), the value of Ra 1μ was calculated by the arithmetic mean roughness. The arithmetic mean roughness (Ra) was in accordance with the definition of JIS B0601 (2001), and a white interferometer (WYKOHD3000) manufactured by Veeco was used for this measurement. Specifically, the area of 1 cm × 1 cm of the orthosis M, which is the object to be measured, was arbitrarily measured at 10 places, and the average value was calculated.

他方、このような平滑な面を有する従来の装具Mでは、上述のように、非接触式の3Dスキャナーを用いて装具Mの立体形状を測定する場合に、装具Mに照射されたレーザー光の反射状態が悪くなり、欠損部が多数発生してデータ取込みが出来なくなった。かかる現象に対し、本発明者らが従来の装具の表面に種々の加工を施して、非接触式の3Dスキャナーにより装具Mの立体形状を測定する実験を行った。その結果、装具Mの表面粗さを上述した通常の値(一般的な値)よりも粗くした場合に、装具Mに照射されたレーザー光の反射光の光量が多くなり、欠損部も発生しにくくなって、データ取込み出来るようになる、との知見を得るに至った。また、装具Mの表面粗さを上述した通常の値(一般的な値)よりも粗くするほど、欠損部が発生しにくくなり、かつデータ取込みに要する時間も短くなることが分かった。 On the other hand, in the conventional brace M having such a smooth surface, as described above, when measuring the three-dimensional shape of the brace M using a non-contact type 3D scanner, the laser beam emitted to the brace M The reflection state became worse, and many missing parts were generated, making it impossible to capture data. In response to this phenomenon, the present inventors conducted an experiment in which the surface of a conventional brace was subjected to various processing and the three-dimensional shape of the brace M was measured by a non-contact type 3D scanner. As a result, when the surface roughness of the brace M is made rougher than the above-mentioned normal value (general value), the amount of reflected light of the laser beam radiated to the brace M increases, and a defect portion also occurs. We have come to the knowledge that it will become difficult and data can be imported. Further, it was found that the rougher the surface roughness of the orthosis M is than the above-mentioned normal value (general value), the less likely it is that a defective portion is generated, and the shorter the time required for data acquisition.

他方、装具Mの表面粗さを上述した通常の値(一般的な値)よりも粗くするほど、かかる装具Mを装着する患者(人体)が皮膚の損傷などの怪我をしやすくなるデメリットがあることも判明した。 On the other hand, the rougher the surface roughness of the brace M than the above-mentioned normal value (general value), the more likely it is that the patient (human body) wearing the brace M will be injured such as skin damage. It turned out that.

付言すると、装具を装着する患者は、当該装具の装着部位の痛覚などの感覚が麻痺している場合も少なくない。例えば、短下肢装具は、主に中枢神経系疾患患者,特に脳卒中片麻痺患者に多く用いられる。このような場合、粗い表面を有する短下肢装具(装具M)を装着した患者は、かかる粗い表面により擦り傷などの怪我をしても気付かないおそれがあり、その後に怪我が大きくなって流血するような事態に至って初めて視覚的に気付く、といった事も生じ得る。 In addition, patients who wear the orthosis often have paralyzed sensations such as pain at the site where the orthosis is worn. For example, ankle foot orthoses are often used mainly in patients with central nervous system diseases, especially those with stroke hemiplegia. In such a case, the patient wearing the ankle foot orthosis (orthosis M) having a rough surface may not notice the injury such as an abrasion due to the rough surface, and then the injury becomes large and bleeding. It is possible that you will not notice it visually until such a situation occurs.

総じて、装具Mの表面の粗さは、非接触式の3Dスキャナー(レーザースキャニング)による測定のしやすさと、被装着者の安全確保、という観点からは、トレードオフの関係にあり、この両方を満たすように、好適な値を設定する必要があることが分かった。 In general, the surface roughness of the brace M is in a trade-off relationship from the viewpoint of ease of measurement by a non-contact 3D scanner (laser scanning) and ensuring the safety of the wearer. It turns out that it is necessary to set a suitable value to satisfy.

上記のような問題に鑑みて、本実施の形態では、装具Mの表面粗さを、15μm〜300μmの範囲に設計ないし設定する。ここで、15μm〜300μmの値は、算術平均粗さ(Ra)である。 In view of the above problems, in the present embodiment, the surface roughness of the orthosis M is designed or set in the range of 15 μm to 300 μm. Here, a value of 15 μm to 300 μm is the arithmetic mean roughness (Ra).

このような数値範囲の表面粗さを有する装具Mによれば、患者(装着される人体の皮膚等)を怪我等から保護すること、および非接触式のスキャナーによって照射された光の反射光を受光して立体形状の測定を行うこと、の両方を実現することが可能になる。言い換えると、表面の算術平均粗さがRa15μm未満の装具Mでは、非接触式の3Dスキャナーによるスキャニング(データ取り込み)が出来ない。他方、表面の算術平均粗さがRa300μmを超えた装具Mでは、患者の人体に怪我などが発生するおそれがある。したがって、装具Mの表面粗さの下限値はRa15μmであり、上限値は300μmである。 According to the orthosis M having a surface roughness in such a numerical range, the patient (the skin of the human body to be worn, etc.) is protected from injury, etc., and the reflected light of the light emitted by the non-contact scanner is transmitted. It is possible to realize both of receiving light and measuring the three-dimensional shape. In other words, the device M having an arithmetic mean roughness of the surface of less than Ra 15 μm cannot be scanned (data captured) by a non-contact 3D scanner. On the other hand, if the orthosis M has an arithmetic mean roughness of the surface exceeding Ra 300 μm, there is a risk of injury to the patient's human body. Therefore, the lower limit of the surface roughness of the orthosis M is Ra 15 μm, and the upper limit is 300 μm.

なお、上記の下限値および上限値に関するより詳細な内容(臨界的な意義等)については、本発明者らが行った実験結果の詳細とともに後述する。 More detailed contents (critical significance, etc.) regarding the above lower limit value and upper limit value will be described later together with the details of the experimental results conducted by the present inventors.

以下、本実施形態に係る装具製造システムAの各構成について説明する。以下では、一例として、装具製造システムAにより(或いは従来工法によって)プラスチック製短下肢装具(以下、単に装具Mという。)を製造し、その後、ユーザーの要求に応じて当該装具Mの複製品を製造する態様について説明する。なお、ここでは、装具Mを患者の足に固定するバンドMt(図2の完成形態を参照)は、汎用品が用いられ、本システムAでの製造の対象外となる。 Hereinafter, each configuration of the orthosis manufacturing system A according to the present embodiment will be described. In the following, as an example, a plastic ankle foot orthosis (hereinafter, simply referred to as an orthosis M) is manufactured by the orthosis manufacturing system A (or by a conventional method), and then a duplicate of the orthosis M is manufactured according to a user's request. A mode of manufacturing will be described. Here, the band Mt (see the completed form of FIG. 2) for fixing the orthosis M to the patient's foot is a general-purpose product and is not subject to manufacturing by this system A.

[人体形状測定部]
人体形状測定部1は、測定装置を用いて、人体の装具装着部位の形状を測定し、人体の三次元形状データD1を生成する。
[Human body shape measurement unit]
The human body shape measuring unit 1 measures the shape of the orthosis mounting portion of the human body using the measuring device, and generates the three-dimensional shape data D1 of the human body.

図3は、測定装置の一例を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing an example of a measuring device.

測定装置は、例えば、対象物体を互いに異なる方向から撮像できるように配置された複数台のカメラ装置11a〜11fを含んで構成される。 The measuring device includes, for example, a plurality of camera devices 11a to 11f arranged so that the target object can be imaged from different directions.

人体形状測定部1は、複数台のカメラ装置11a〜11fを用いて、人体の装具装着部位を撮像する。人体形状測定部1は、複数台のカメラ装置11a〜11fにより生成された複数のカメラ画像から、三角測量の原理(写真測量法とも称される)に従って、装具装着部位の三次元形状を推定する。なお、かかる三次元形状を推定する手法は、公知の手法と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。 The human body shape measuring unit 1 uses a plurality of camera devices 11a to 11f to take an image of a portion of the human body to which the brace is attached. The human body shape measuring unit 1 estimates the three-dimensional shape of the orthosis mounting portion from a plurality of camera images generated by the plurality of camera devices 11a to 11f according to the principle of triangulation (also referred to as photogrammetry). .. The method for estimating the three-dimensional shape is the same as the known method, and detailed description thereof will be omitted here.

なお、人体の装具装着部位を撮像する際には、より好適には、図3中の12mに示すようなマークを人体の表面に付した状態で撮像する。これによって、人体の表面輪郭を明確にでき、また、カメラ画像を繋ぎ合わせる際の位置合わせが可能となる。 When imaging the orthosis-mounted portion of the human body, more preferably, the image is taken with the mark as shown in 12 m in FIG. 3 attached to the surface of the human body. As a result, the surface contour of the human body can be clarified, and the alignment when joining the camera images becomes possible.

但し、人体形状測定部1は、測定装置として複数台のカメラ装置11a〜11fに代えて、複数台の3Dスキャナー装置を用いてもよい。この場合、カメラ装置11a〜11fの位置に、測定用のレーザー光を照射および受光する3Dスキャナー装置を配置すればよく、あるいは更に多くの3Dスキャナー装置を配置してもよい。 However, the human body shape measuring unit 1 may use a plurality of 3D scanner devices instead of the plurality of camera devices 11a to 11f as the measuring device. In this case, the 3D scanner device that irradiates and receives the laser beam for measurement may be arranged at the positions of the camera devices 11a to 11f, or more 3D scanner devices may be arranged.

[装具造形用データ生成部]
装具造形用データ生成部2は、人体の三次元形状データD1と、装具のモデル形状データD2と、過去に製造された他の装具に係る製造履歴データD3と、に基づいて、装具Mの造形形状データD4を生成する(図2参照)。
[Data generation unit for orthosis modeling]
The orthosis modeling data generation unit 2 models the orthosis M based on the three-dimensional shape data D1 of the human body, the model shape data D2 of the orthosis, and the manufacturing history data D3 related to other orthoses manufactured in the past. Shape data D4 is generated (see FIG. 2).

図4は、装具造形用データ生成部2が参照するデータの一例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing an example of data referred to by the orthosis modeling data generation unit 2.

「モデル形状データD2」は、装具Mのベース形状を規定するデータである。モデル形状データD2は、例えば、平均的な人体を基準として、当該人体の装具装着部位が有する領域(例えば、足の骨隆起領域、足の指の付け根領域等)毎に、装具を形成する材料の厚みや形状を規定する。モデル形状データD2は、例えば、管理DB5に格納されている。 The "model shape data D2" is data that defines the base shape of the orthosis M. The model shape data D2 is, for example, a material for forming an orthosis for each region (for example, a ridged region of the foot, a base region of the toes, etc.) of the orthosis wearing portion of the human body with reference to the average human body. Specifies the thickness and shape of. The model shape data D2 is stored in, for example, the management DB5.

「造形形状データD4」は、装具Mの各部の形状(厚みや表面粗さの値などを含む。)を規定する設計データ(例えば、CAD(computer-aided design)データ)である。造形形状データD4は、装具造形用データ生成部2によって生成される。なお、造形形状データD4は、装具造形部3が装具Mを立体造形する際に、参照データまたは入力データとして使用される。 The “modeling shape data D4” is design data (for example, CAD (computer-aided design) data) that defines the shape (including values of thickness and surface roughness) of each part of the orthosis M. The modeling shape data D4 is generated by the orthosis modeling data generation unit 2. The modeling shape data D4 is used as reference data or input data when the orthosis modeling unit 3 three-dimensionally models the orthosis M.

装具造形用データ生成部2は、モデル形状データD2に対して、装具装着対象(患者)の人体の三次元形状データD1を適用することによって、人体(個々の患者)の装具装着部位に適合する造形形状データD4を生成する。装具造形用データ生成部2は、例えば、公知のテンプレートマッチング等を用いて、三次元形状データD1から人体の装具装着部位の各領域の形状を認識し、当該人体の装具装着部位の各領域の形状をモデル形状データD2に対して適用することによって、装具Mの造形形状データD4を生成する。 The orthosis modeling data generation unit 2 adapts to the orthosis mounting site of the human body (individual patient) by applying the three-dimensional shape data D1 of the human body of the orthosis wearing target (patient) to the model shape data D2. The modeling shape data D4 is generated. The orthosis modeling data generation unit 2 recognizes the shape of each region of the orthosis mounting portion of the human body from the three-dimensional shape data D1 by using, for example, known template matching or the like, and the orthosis modeling data generation unit 2 recognizes the shape of each region of the orthosis mounting portion of the human body. By applying the shape to the model shape data D2, the modeling shape data D4 of the orthosis M is generated.

本実施の形態では、造形形状データD4中に含まれる表面粗さの値は、上述のように、15μm〜300μmの範囲の値が規定される。ここで、規定される表面粗さの値は、装具Mの全体にわたって一定である必要はなく、後述する3Dスキャニングでの立体形状測定および皮膚等の安全面の観点から、装具Mの部位に応じて適宜変えてもよい。一例では、装具Mにおける内面すなわち人体に接触される部位の表面粗さの値は、装具Mの外面すなわち人体に接触されない部位の表面粗さの値よりも小さい値とする。このような構成とすることにより、3Dスキャニングによる立体形状データの読み取り性を確保しつつ、擦り傷等の怪我発生のリスクをより一層低減することができる。 In the present embodiment, the surface roughness value included in the modeling shape data D4 is defined as a value in the range of 15 μm to 300 μm as described above. Here, the value of the surface roughness defined does not have to be constant over the entire device M, and depends on the part of the device M from the viewpoint of three-dimensional shape measurement by 3D scanning described later and safety aspects such as skin. May be changed as appropriate. In one example, the value of the surface roughness of the inner surface of the orthosis M, that is, the portion that is in contact with the human body is set to be smaller than the value of the surface roughness of the outer surface of the orthosis M, that is, the portion that is not in contact with the human body. With such a configuration, it is possible to further reduce the risk of injury such as scratches while ensuring the readability of the three-dimensional shape data by 3D scanning.

また、装具造形用データ生成部2は、過去に製造された装具M(以下、「製造済み装具Ma」とも称する)に係る製造履歴データD3(例えば、製造対象の装具Mに類似する製造済み装具Maの製造履歴データD3)を参考情報として用いることによって、装具士等により過去に行われた後加工の態様を造形形状データD4に反映させる。 Further, the orthosis modeling data generation unit 2 is a manufactured orthosis data D3 (for example, a manufactured orthosis similar to the orthosis M to be manufactured) related to the orthosis M manufactured in the past (hereinafter, also referred to as “manufactured orthosis Ma”). By using Ma's manufacturing history data D3) as reference information, the mode of post-processing performed in the past by a prosthetist or the like is reflected in the modeling shape data D4.

さらに、本実施の形態において、装具造形用データ生成部2は、「製造済み装具Ma」の複製品を製造する場合、当該製造済み装具Maの製造履歴データD3(装具形状測定データD5)をそのまま造形形状データD4として用いることができる。この場合、当該オリジナル品の各部位の表面の粗さ、および装具士等により過去に(すなわちオリジナル品に対して)行われた後加工の態様が、複製品の造形形状データD4に反映されることになる。 Further, in the present embodiment, when the orthosis modeling data generation unit 2 manufactures a duplicate of the "manufactured orthosis Ma", the orthosis modeling data generation unit 2 uses the manufacturing history data D3 (orthosis shape measurement data D5) of the manufactured orthosis Ma as it is. It can be used as modeling shape data D4. In this case, the roughness of the surface of each part of the original product and the mode of post-processing performed in the past (that is, with respect to the original product) by a prosthetist or the like are reflected in the modeling shape data D4 of the duplicate product. It will be.

「製造履歴データD3」は、管理DB5に蓄積された、製造済み装具Maに係る製造履歴のデータである。製造履歴データD3は、例えば、過去に製造された装具Ma毎に識別番号(図4中のA,B,C参照)を付して、当該製造済み装具Maを装着する患者の人体形状データD1,装具造形部3に入力した造形形状データD4,装具形状測定部4で測定された当該製造済み装具Maの最終的な完成形状を示す装具形状測定データD5などを関連付けて、記憶したデータである。 The “manufacturing history data D3” is the manufacturing history data related to the manufactured orthosis Ma accumulated in the management DB5. The manufacturing history data D3 is, for example, a human body shape data D1 of a patient who wears the manufactured orthosis Ma by assigning an identification number (see A, B, C in FIG. 4) to each orthosis Ma manufactured in the past. , Modeling shape data D4 input to the orthosis modeling unit 3, equipment shape measurement data D5 indicating the final completed shape of the manufactured orthosis Ma measured by the orthosis shape measuring unit 4, and the like are stored in association with each other. ..

製造履歴データD3のうち、装具Mの完成形状を示す装具形状測定データD5は、例えば、製造済み装具Maに対して行われた部位毎の加工量や、製造済み装具Maの後加工が行われる前後の形状の差分のデータ等が含まれていてもよい。例えば、短下肢装具の場合、足部外側、腓骨頭、外果、第5中足骨頭、第5指骨頭、足部内側内果、舟状骨頭、及び第1指骨等に対応する複数の部位に区分けし、これら部位毎に、形状(曲げ具合など)、表面粗さ(Ra)、厚みの変形の有無および変形量のデータを登録してもよい。 Among the manufacturing history data D3, the orthosis shape measurement data D5 indicating the completed shape of the orthosis M is, for example, the amount of processing for each part performed on the manufactured orthosis Ma and the post-processing of the manufactured orthosis Ma. Data such as the difference between the front and rear shapes may be included. For example, in the case of ankle foot equipment, a plurality of parts corresponding to the lateral foot, the fibula head, the lateral malleolus, the fifth metatarsal head, the fifth finger bone head, the medial medial malleolus of the foot, the boat-shaped head, and the first phalange. Data of shape (bending condition, etc.), surface roughness (Ra), presence / absence of deformation of thickness, and amount of deformation may be registered for each of these parts.

図5は、装具造形用データ生成部2の動作の一例を示すフローチャートである。なお、図5に示すフローチャートは、装具造形用データ生成部2のCPUが、例えば、コンピュータプログラムに従って実行する処理である。 FIG. 5 is a flowchart showing an example of the operation of the orthosis modeling data generation unit 2. The flowchart shown in FIG. 5 is a process executed by the CPU of the orthosis modeling data generation unit 2 according to, for example, a computer program.

ステップS1において、装具造形用データ生成部2は、まず、人体形状測定部1から、装具装着対象の人体の三次元形状データD1を取得する。 In step S1, the orthosis modeling data generation unit 2 first acquires the three-dimensional shape data D1 of the human body to which the orthosis is attached from the human body shape measurement unit 1.

ステップS2において、装具造形用データ生成部2は、管理DB5から、装具Mのモデル形状データD2を取得し、例えば、当該モデル形状データD2に対して、人体の三次元形状データD1を適用することで、装具Mの上述した造形形状データD4を生成する。 In step S2, the orthosis modeling data generation unit 2 acquires the model shape data D2 of the orthosis M from the management DB 5, and applies, for example, the three-dimensional shape data D1 of the human body to the model shape data D2. Then, the above-mentioned modeling shape data D4 of the orthosis M is generated.

ステップS3において、装具造形用データ生成部2は、管理DB5に蓄積された製造履歴データD3の中から、製造対象の装具Mと類似する製造済み装具Maの製造履歴データD3を抽出する。 In step S3, the orthosis modeling data generation unit 2 extracts the manufacturing history data D3 of the manufactured orthosis Ma similar to the manufacturing target orthosis M from the manufacturing history data D3 stored in the management DB 5.

なお、この類似度などを用いて抽出をする際に機械学習(ディープラーニング等)を用いて抽出作業を行っても良い。 In addition, when extracting using this similarity or the like, the extraction work may be performed using machine learning (deep learning or the like).

このステップS3において、装具造形用データ生成部2は、例えば、テンプレートマッチング等の公知の手法によって、ステップS2で生成した造形形状データD4と、製造済み装具Maの装具形状測定データD5とを比較して、形状の類似度が高い製造済み装具Maの製造履歴データD3(装具形状測定データD5)を抽出する。より好適には、装具造形用データ生成部2は、類似度が最も高い製造済み装具Maの装具形状測定データD5を抽出する。 In this step S3, the orthosis modeling data generation unit 2 compares the orthosis shape data D4 generated in step S2 with the orthosis shape measurement data D5 of the manufactured orthosis Ma by, for example, a known method such as template matching. Then, the manufacturing history data D3 (orthosis shape measurement data D5) of the manufactured orthosis Ma having a high degree of shape similarity is extracted. More preferably, the orthosis modeling data generation unit 2 extracts the orthosis shape measurement data D5 of the manufactured orthosis Ma having the highest degree of similarity.

ステップS4において、装具造形用データ生成部2は、ステップS3において抽出した製造履歴データD3の中の装具形状測定データD5に基づいて、製造対象の造形形状データD4を補正する。 In step S4, the orthosis modeling data generation unit 2 corrects the modeling shape data D4 to be manufactured based on the orthosis shape measurement data D5 in the manufacturing history data D3 extracted in step S3.

このステップS4において、装具造形用データ生成部2は、例えば、製造対象の造形形状データD4の各部位(例えば、短下肢装具(足底装具)の場合、製造対象の造形形状データD4の足部外側、腓骨頭、外果、第5中足骨頭、第5指骨頭、足部内側内果、舟状骨頭、及び第1指骨等に対応する部位)の形状や厚みから、製造済み装具Maに対して行われた後加工の加工量を加減算する。これらの箇所は、特に短下肢装具においては装具を装着する対象者において、違和感なく装着するためにより詳細な調整が必要な箇所であり装具士などが回数多く調整を行う箇所のため、加工を行うためにも重要な項目となる。またこれらを理由として機械学習(ディープラーニング等)を行う場合の重み付けとして利用されることもある。 In this step S4, the orthosis data generation unit 2 is, for example, in the case of each part of the orthosis data D4 to be manufactured (for example, in the case of the ankle foot orthosis (sole orthosis), the foot portion of the orthosis data D4 to be manufactured. From the shape and thickness of the lateral, peroneal head, lateral malleolus, 5th metatarsal head, 5th phalangeal head, medial foot medial malleolus, boat-shaped head, and 1st phalange, etc. On the other hand, the amount of post-processing performed is added or subtracted. These parts, especially in the ankle prosthetist, are the parts that require more detailed adjustments in order to be worn comfortably by the subject who wears the orthosis, and are the parts that the orthotist or the like makes many adjustments. It is also an important item for this. For these reasons, it may also be used as a weight when performing machine learning (deep learning, etc.).

かかる処理によって、立体造形する対象の造形形状データD4が生成される。装具造形用データ生成部2は、当該造形形状データD4を生成した後、管理DB5に対して、今回製造する装具Mの製造履歴データ(人体の三次元形状データD1、補正後の造形形状データD4)を送信し、装具Mの識別番号等を付してこれらのデータを管理DB5に記憶させる。なお、この時点では、今回製造する装具Mの形状測定データ(D5)は空欄状態である。 By such processing, the modeling shape data D4 of the object to be three-dimensionally modeled is generated. After the orthosis modeling data generation unit 2 generates the modeling shape data D4, the manufacturing history data of the orthosis M to be manufactured this time (three-dimensional shape data D1 of the human body, the corrected modeling shape data D4) is sent to the management DB 5. ) Is transmitted, and these data are stored in the management DB 5 with the identification number of the device M and the like. At this point, the shape measurement data (D5) of the orthosis M manufactured this time is blank.

装具造形用データ生成部2が製造履歴データD3を抽出する手法は、種々に変更可能である。例えば、装具造形用データ生成部2は、モデル形状データD2を使用せず、人体の三次元形状データD1に基づいて、形状の類似度が高い装具に係る製造履歴データD3を抽出してもよい。他方、この際、装具造形用データ生成部2は、ユーザーが任意に選択した製造履歴データD3を参照してもよい。 The method by which the orthosis modeling data generation unit 2 extracts the manufacturing history data D3 can be changed in various ways. For example, the orthosis modeling data generation unit 2 may extract the manufacturing history data D3 relating to the orthosis having a high degree of shape similarity based on the three-dimensional shape data D1 of the human body without using the model shape data D2. .. On the other hand, at this time, the orthosis modeling data generation unit 2 may refer to the manufacturing history data D3 arbitrarily selected by the user.

さらに、過去に製造した装具Maの複製品を製造する場合、装具造形用データ生成部2は、上述したステップS1〜ステップS4の処理を行わず、単に当該装具Maの製造履歴データD3(例えば装具形状測定データD5)を抽出し、該抽出されたデータを、装具造形部3が使用する造形形状データD4として登録すればよい。 Further, when manufacturing a duplicate of the orthosis Ma manufactured in the past, the orthosis modeling data generation unit 2 does not perform the above-mentioned processes of steps S1 to S4, and simply manufactures the orthosis Ma manufacturing history data D3 (for example, the orthosis). The shape measurement data D5) may be extracted, and the extracted data may be registered as the modeling shape data D4 used by the orthosis modeling unit 3.

[装具造形部]
装具造形部3は、装具造形用データ生成部2が生成した造形形状データD4に基づいて、立体造形装置30を用いて装具Mを立体造形する。
[Orthosis modeling department]
The orthosis modeling unit 3 three-dimensionally models the orthosis M using the three-dimensional modeling device 30 based on the modeling shape data D4 generated by the orthosis modeling data generation unit 2.

図6は、装具造形部3のコンピューターと接続された立体造形装置30の一例を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing an example of a three-dimensional modeling device 30 connected to a computer of the orthosis modeling unit 3.

図6に示す立体造形装置30は、粉末焼結積層式の立体造形装置である。粉末焼結積層式の立体造形装置30は、熱可塑性樹脂の立体造形が比較的容易であり、加えて、複雑な形状も比較的容易に形成することが可能である点で、好適である。 The three-dimensional modeling device 30 shown in FIG. 6 is a powder sintering laminated type three-dimensional modeling device. The powder sintering lamination type three-dimensional modeling apparatus 30 is suitable in that three-dimensional modeling of a thermoplastic resin is relatively easy, and in addition, a complicated shape can be relatively easily formed.

立体造形装置30は、開口内に配設された造形ステージ31、造形ステージ31上に粉末層を形成する粉末層形成部32、及び、粉末層の造形領域にレーザー光を照射して、当該造形領域の粉末材料を焼結または溶融固化して造形層を形成するレーザー照射部33等を備える。 The three-dimensional modeling apparatus 30 irradiates the modeling stage 31 arranged in the opening, the powder layer forming portion 32 for forming the powder layer on the modeling stage 31, and the modeling area of the powder layer with laser light to form the modeling. A laser irradiation unit 33 or the like for forming a modeling layer by sintering or melting and solidifying the powder material in the region is provided.

図7は、本実施形態に係る装具造形部3の動作の一例を示すフローチャートである。なお、図7に示すフローチャートは、装具造形部3のCPUが、例えば、コンピュータプログラムに従って実行する処理である。 FIG. 7 is a flowchart showing an example of the operation of the orthosis modeling unit 3 according to the present embodiment. The flowchart shown in FIG. 7 is a process executed by the CPU of the orthosis modeling unit 3 according to, for example, a computer program.

ステップS11において、装具造形部3は、装具造形用データ生成部2から入力された造形形状データD4から、各粉末層に形成する造形領域を設定するスライスデータを作成する。 In step S11, the orthosis modeling unit 3 creates slice data for setting the modeling area to be formed in each powder layer from the modeling shape data D4 input from the orthosis modeling data generation unit 2.

なお、装具造形部3は、スライスデータの作成にあたり、入力された造形形状データD4に含まれている上述した表面粗さの値が15μm〜300μmの範囲を外れている部位がある場合、スライスデータの作成を中止し、造形形状データD4を再入力すべき旨の警告を表示してもよい。この場合、装具造形部3のCPUおよび表示部等は、造形形状データD4に含まれている上述した表面粗さの値が15μm〜300μmの範囲を外れている場合に警告する警告部として機能する。 In addition, when the orthosis modeling unit 3 creates slice data, if there is a portion where the above-mentioned surface roughness value included in the input modeling shape data D4 is out of the range of 15 μm to 300 μm, the slice data You may stop the creation of and display a warning that the modeling shape data D4 should be re-entered. In this case, the CPU, the display unit, and the like of the orthosis modeling unit 3 function as a warning unit to warn when the above-mentioned surface roughness value included in the modeling shape data D4 is out of the range of 15 μm to 300 μm. ..

他方、装具造形部3は、造形形状データD4に規定された表面粗さの値が全ての部位で15μm〜300μmの範囲にあれば、スライスデータを作成してステップS12の処理を行う。 On the other hand, if the surface roughness value defined in the modeling shape data D4 is in the range of 15 μm to 300 μm in all the portions, the orthosis modeling unit 3 creates slice data and performs the process of step S12.

ステップS12において、装具造形部3は、立体造形装置30の粉末層形成部32を駆動して、造形ステージ31上に第n層目(スライスデータが規定する第n層(最下層)に対応する)の粉末層を形成する。このとき、装具造形部3は、後のレーザー光照射(ステップS13)によるレーザー溶融後の粉末層の表面粗さ(算術平均粗さ)が、造形形状データD4に規定された値(Ra15μm〜300μmの範囲)になることを見越した表面粗さの粉末層になるように、粉末層形成部32を駆動制御する。これは、粉末層にレーザー光が照射されることにより、粉末層に溶融が発生することを考慮したものである。 In step S12, the orthosis modeling unit 3 drives the powder layer forming unit 32 of the three-dimensional modeling device 30 to correspond to the nth layer (the nth layer (bottom layer) defined by the slice data) on the modeling stage 31. ) Form a powder layer. At this time, in the fixture molding unit 3, the surface roughness (arithmetic mean roughness) of the powder layer after the laser melting by the subsequent laser light irradiation (step S13) is a value (Ra 15 μm to 300 μm) specified in the modeling shape data D4. The powder layer forming portion 32 is driven and controlled so as to have a powder layer having a surface roughness in anticipation of becoming (range of). This is in consideration of the fact that the powder layer is melted when the powder layer is irradiated with the laser beam.

ステップS13において、装具造形部3は、レーザー照射部33を駆動して、ステップS12で形成された粉末層にレーザー光を照射することによって、造形領域の粉末を焼結または溶融固化させて造形層を形成する。 In step S13, the orthosis modeling unit 3 drives the laser irradiation unit 33 to irradiate the powder layer formed in step S12 with laser light to sinter or melt and solidify the powder in the modeling region to form the modeling layer. To form.

ステップS14において、装具造形部3は、形成した造形層が最終層か判定する。そして、形成した造形層が最終層でない場合(ステップS14:NO)、装具造形部3は、造形ステージ31を下降させて、再度、造形層の上に新たな粉末層を敷くステップS12の処理、及び、レーザーを照射して更に造形層を形成するステップS13の処理を実行する。装具造形部3は、かかる処理を繰り返して、三次元造形物を造形する。そして、形成した造形層が最終層の場合(ステップS14:YES)、装具造形部3は、フローチャートの一連の処理を終了する。 In step S14, the orthosis modeling unit 3 determines whether the formed modeling layer is the final layer. Then, when the formed modeling layer is not the final layer (step S14: NO), the orthosis modeling unit 3 lowers the modeling stage 31 and again lays a new powder layer on the modeling layer in the process of step S12. Then, the process of step S13 of irradiating the laser to further form the modeling layer is executed. The orthosis modeling unit 3 repeats such a process to model a three-dimensional modeled object. Then, when the formed modeling layer is the final layer (step S14: YES), the orthosis modeling unit 3 ends a series of processes in the flowchart.

かかるフローによって、表面(外面および人体に接触する内面)が15μm〜300μmの粗さを有する装具Mが立体造形される。 By such a flow, the orthosis M having a surface (outer surface and inner surface in contact with the human body) having a roughness of 15 μm to 300 μm is three-dimensionally formed.

なお、装具造形部3は、粉末焼結積層式の立体造形装置に代えて、紫外線を液体樹脂に照射して硬化させて順次積層する光造形式の立体造形装置、液化した材料を噴射して順次積層するインクジェット式の立体造形装置、熱可塑性樹脂を高温で溶かし順次積層する熱溶解積層式の立体造形装置、シートを積層させ、形状を作るシート積層式の立体造形装置等を用いてもよい。また、立体造形装置としては、積層方式に代えて、切削加工等の切り出し方式を用いてもよい。いずれの方式の立体造形装置であっても、立体造形された装具Mの表面粗さ(算術平均粗さ)がRa15μm〜300μmの範囲になるように、動作される。 In addition, the equipment modeling unit 3 is a stereolithography type three-dimensional modeling device that irradiates a liquid resin with ultraviolet rays to cure it and sequentially laminates it, instead of a powder sintering lamination type three-dimensional modeling device, and sequentially injects a liquefied material. An inkjet type three-dimensional modeling device for laminating, a heat-melting laminating type three-dimensional modeling device for melting a thermoplastic resin at a high temperature and sequentially laminating them, a sheet laminating type three-dimensional modeling device for laminating sheets to form a shape, and the like may be used. Further, as the three-dimensional modeling apparatus, a cutting method such as cutting may be used instead of the laminating method. In any of the three-dimensional modeling devices, the three-dimensional modeling device M is operated so that the surface roughness (arithmetic mean roughness) is in the range of Ra 15 μm to 300 μm.

[後加工]
装具造形部3によって立体造形された装具Mは、必要に応じて、装具士等によって後加工が行われる。従来の手法(工程(1)〜(7))による製法では、図1で上述したように、装具士等がヒートガンを用いて装具Mを塑性変形させて、装具Mの形状または厚みの後加工を行う場合が多かった。
[Post-processing]
The orthosis M, which has been three-dimensionally modeled by the orthosis modeling unit 3, is post-processed by a prosthetist or the like, if necessary. In the manufacturing method by the conventional method (steps (1) to (7)), as described above in FIG. 1, a prosthetist or the like plastically deforms the orthosis M using a heat gun to post-process the shape or thickness of the orthosis M. Was often done.

これに対して、本実施の形態では、装具造形用データ生成部2により生成され立体造形装置30に入力される形状データ(造形形状データD4)は、装具士等が手作業で行っていた後加工の変形量を予め含めることができる。したがって、本実施の形態によれば、必要な修正量を従来よりも小さくすることができる。このため、装具士等の負担および作業時間を減らすことができ、コストおよび品質のばらつきを抑えることができる。さらに、熟練した装具士等は、より微細ないし重要な部位の修正に注力することができる。 On the other hand, in the present embodiment, the shape data (modeling shape data D4) generated by the orthosis modeling data generation unit 2 and input to the three-dimensional modeling apparatus 30 is manually performed by an orthotist or the like. The amount of processing deformation can be included in advance. Therefore, according to the present embodiment, the required correction amount can be made smaller than before. Therefore, the burden on the orthotist and the like and the working time can be reduced, and the variation in cost and quality can be suppressed. In addition, skilled prosthetists and the like can focus on modifying finer or more important parts.

[装具表面処理部6]
また、上述した後加工の他の態様として、上述した従来の手法(工程(1)〜(7))で製作された装具(従来品)の複製品を作る場合、かかる従来品の表面を、装具表面処理部6によって上述した範囲の粗さとなるように加工する。
[Orthosis surface treatment unit 6]
Further, as another aspect of the post-processing described above, in the case of making a replica of the orthosis (conventional product) manufactured by the above-mentioned conventional methods (steps (1) to (7)), the surface of the conventional product is subjected to the above-mentioned surface. It is processed by the orthosis surface treatment unit 6 so that the roughness is within the above range.

装具表面処理部6における表面加工の方式(すなわち粗面化方法)は、機械的、物理的、電気化学的、化学的処理のいずれの方法を用いてもよい。機械的方法としてはブラスト処理や研磨処理があり、物理的方法としてはプラズマやレーザー処理などがある。また、電気化学的な方法としてはアルマイト処理があり、化学的な方法としては湿式エッチング法などがある。 As the surface treatment method (that is, the roughening method) in the orthosis surface treatment unit 6, any method of mechanical, physical, electrochemical, or chemical treatment may be used. Mechanical methods include blasting and polishing, and physical methods include plasma and laser treatment. Further, as an electrochemical method, there is an alumite treatment, and as a chemical method, there is a wet etching method and the like.

本実施の形態では、装具表面処理部6は、自動ブラスト機(図示せず)を用いる。自動ブラスト機には多種のものがあるが、一具体例では、ワーク(本実施の形態では「装具」)をバレルカゴに投入し、バレルカゴの回転でワークを混転させながら、固定したガンで研磨材をエアーと共に噴射してブラスト処理を行うバレルカゴ型のエアーブラスト装置を使用できる。従来品に対してこのような表面加工を施すことにより、一般的な装具の外形(立体形状)のデータを3Dスキャナーで取得できるようになり、ひいては従来品の複製品を低コストで製造することができる。 In the present embodiment, the brace surface treatment unit 6 uses an automatic blasting machine (not shown). There are various types of automatic blasting machines, but in one specific example, a work (“orthosis” in this embodiment) is put into a barrel basket, and the work is mixed by the rotation of the barrel basket and polished with a fixed gun. A barrel cage type air blasting device that injects material together with air to perform blasting can be used. By applying such surface processing to the conventional product, it becomes possible to acquire data on the outer shape (three-dimensional shape) of a general orthosis with a 3D scanner, and by extension, a replica of the conventional product can be manufactured at low cost. Can be done.

なお、上記のような自動ブラスト機を用いる場合、処理時間や噴射の強度等の設定(ユーザー設定)を変えることで、装具Mの表面の粗さの程度や状態等を種々に変えることができる。また、かかる処理時間や噴射の強度の好適値ないし最適値は、装具Mによって異なることが考えられる。このため、装具表面処理部6は、例えば表面処理の完了時に、処理時間や噴射の強度等の設定情報を、装具Mの識別番号と共に送信し、管理DB5に製造履歴データD3として格納させてもよい(後述する図9の「表面処理情報」参照)。このような構成とすることにより、後述する三次元形状データの取得ができなかった等の場合に、参照情報として使用することができる。 When using the automatic blasting machine as described above, the degree and state of the surface roughness of the brace M can be variously changed by changing the settings (user settings) such as the processing time and the injection intensity. .. Further, it is considered that the optimum value or the optimum value of the processing time and the injection intensity is different depending on the orthosis M. Therefore, for example, when the surface treatment is completed, the orthosis surface treatment unit 6 transmits setting information such as the treatment time and the injection intensity together with the identification number of the orthosis M, and stores the setting information as the manufacturing history data D3 in the management DB 5. Good (see "Surface Treatment Information" in FIG. 9 described later). With such a configuration, it can be used as reference information when the three-dimensional shape data described later cannot be acquired.

[装具形状測定部4]
装具形状測定部4は、測定装置(3Dスキャナー)を用いて、装具造形部3(立体造形装置30)により造形された装具Mまたは粗面化の加工が行われた従来品としての装具Mの形状を測定する。本実施の形態では、この工程で装具Mの表面状態を検査し、複製品が製造できる程度に立体形状の測定ができない場合(装具形状測定データD5が取得できない場合)には、上述した表面処理(粗面化)の工程を実行する(再度やり直す)ようにする。
[Brace shape measuring unit 4]
The orthosis shape measuring unit 4 is a conventional orthosis M formed by the orthosis modeling unit 3 (three-dimensional modeling apparatus 30) using a measuring device (3D scanner) or a conventional orthosis M that has been roughened. Measure the shape. In the present embodiment, the surface condition of the brace M is inspected in this step, and when the three-dimensional shape cannot be measured to the extent that a duplicate can be manufactured (when the brace shape measurement data D5 cannot be obtained), the above-mentioned surface treatment is performed. Try to execute the (roughening) process (redo).

また、本実施の形態では、装具形状測定部4による装具Mの立体形状の測定工程に基づいて、装具士等によって行われた後加工の加工量を測定することもできる。 Further, in the present embodiment, it is also possible to measure the amount of post-processing performed by a prosthetist or the like based on the step of measuring the three-dimensional shape of the prosthetist M by the prosthetist shape measuring unit 4.

図8は、装具形状測定部4の動作の一例を示すフローチャートである。なお、図8に示すフローチャートは、装具形状測定部4のCPUが、例えば、コンピュータプログラムに従って実行する処理である。また、図9は、装具形状測定部4の動作に伴って管理DB5に格納されるデータ項目の一例を説明する図である。 FIG. 8 is a flowchart showing an example of the operation of the orthosis shape measuring unit 4. The flowchart shown in FIG. 8 is a process executed by the CPU of the orthosis shape measuring unit 4 according to, for example, a computer program. Further, FIG. 9 is a diagram illustrating an example of data items stored in the management DB 5 as the device shape measuring unit 4 operates.

ステップS21において、装具形状測定部4は、測定装置を用いて、装具Mの三次元形状の測定を行う。本実施の形態では、装具形状測定部4が用いる測定装置は、図3を参照して上記した複数台の3Dスキャナーである。図示しないが、各々の3Dスキャナーは、レーザー光を生成して射出する光射出部、射出されたレーザー光の反射波を受信(受光)するセンサー部、センサー部で受信された光に基づいて、対象物までの距離を演算するCPUなどの演算部、などを備えている。一例では、かかる構成を備えた3Dスキャナーは、装具Mを囲むように複数台配置される(図3等を参照)。そして、各々の3Dスキャナーは、光射出部からのレーザー光を装具Mに照射し、装具Mから反射されるレーザー光をセンサー部で識別して、三角測量の原理に従って、対象物(装具Mの表面)までの距離を計測し、該計測された距離(以下、「計測距離」という)を装具形状測定部4に出力する。 In step S21, the orthosis shape measuring unit 4 measures the three-dimensional shape of the orthosis M by using the measuring device. In the present embodiment, the measuring device used by the orthosis shape measuring unit 4 is the plurality of 3D scanners described above with reference to FIG. Although not shown, each 3D scanner is based on a light emitting unit that generates and emits laser light, a sensor unit that receives (receives) reflected waves of the emitted laser light, and light received by the sensor unit. It is equipped with a calculation unit such as a CPU that calculates the distance to the object. In one example, a plurality of 3D scanners having such a configuration are arranged so as to surround the device M (see FIG. 3 and the like). Then, each 3D scanner irradiates the equipment M with the laser light from the light emitting unit, identifies the laser light reflected from the equipment M by the sensor unit, and follows the principle of triangular measurement, and follows the object (equipment M). The distance to the surface) is measured, and the measured distance (hereinafter referred to as “measurement distance”) is output to the orthosis shape measuring unit 4.

ステップS22において、装具形状測定部4は、欠損部が生じることなく装具Mの形状データの取得(取込み)ができたか否かを判定する。この判定は、一具体例では、全ての3Dスキャナーから計測距離(すなわち、各々の3Dスキャナーに割り当てられた装具Mの測定面を構成する点群の3次元上の位置データ)を受信したか否かを基準とする。 In step S22, the orthosis shape measuring unit 4 determines whether or not the shape data of the orthosis M can be acquired (acquired) without the occurrence of a defective portion. In one specific example, this determination is whether or not the measurement distance (that is, the three-dimensional position data of the point cloud constituting the measurement surface of the equipment M assigned to each 3D scanner) is received from all the 3D scanners. Is the standard.

ここで、装具形状測定部4は、装具Mの周りに配置された全ての3Dスキャナーから計測距離を受信した場合、欠損部が生じることなく装具Mの形状データ取込みができた(ステップS22、YES)と判定し、後述するステップS26の処理を実行する。 Here, when the brace shape measuring unit 4 receives the measurement distances from all the 3D scanners arranged around the brace M, the brace shape measuring unit 4 can capture the shape data of the brace M without causing a defect (step S22, YES). ), And the process of step S26 described later is executed.

他方、装具形状測定部4は、装具Mの周りに配置されたいずれか一つ以上の3Dスキャナーから計測距離が受信できない場合、欠損部が生じた(ステップS22、NO)と判定し、ステップS23の処理を実行する。 On the other hand, when the measurement distance cannot be received from any one or more 3D scanners arranged around the orthosis M, the orthosis shape measuring unit 4 determines that a defective part has occurred (steps S22, NO), and steps S23. Executes the processing of.

ステップS23において、装具形状測定部4は、欠損部が補間可能であるか否かを判定する。一具体例では、装具形状測定部4は、予め設定された補間プログラム(例えば、欠損部のあるポリゴンに対してサーフェスモデルおよびソリッドモデルを適用して当該欠損部分の3Dメッシュを作成するプログラム)を実行して、全ての欠損部が自動補間できたか否かを判定する。かかる補間プログラムの実行中、装具形状測定部4は、管理DB5における造形形状データD4、製造履歴データD3中の立体形状データ、あるいはモデル形状データD2を参照してもよい。 In step S23, the orthosis shape measuring unit 4 determines whether or not the defective portion can be interpolated. In one specific example, the orthosis shape measuring unit 4 applies a preset interpolation program (for example, a program that applies a surface model and a solid model to a polygon having a defective portion to create a 3D mesh of the defective portion). Execute to determine whether or not all the missing parts have been automatically interpolated. During execution of such an interpolation program, the orthosis shape measuring unit 4 may refer to the modeling shape data D4 in the management DB 5, the three-dimensional shape data in the manufacturing history data D3, or the model shape data D2.

ここで、装具形状測定部4は、全ての欠損部が自動補間できた場合(ステップS23、YES)、当該欠損部の形状データを補間した装具M全体の立体形状データを生成して(ステップS24)、ステップS26に移行する。この場合、装具形状測定部4(CPU)は、いずれかの3Dスキャナーの測定で欠損部が発生した場合、当該欠損部の形状を補間して装具M全体の立体形状データを生成するデータ補完部として機能する。 Here, when all the defective portions can be automatically interpolated (step S23, YES), the orthosis shape measuring unit 4 generates the three-dimensional shape data of the entire orthosis M by interpolating the shape data of the defective portions (step S24). ), The process proceeds to step S26. In this case, the equipment shape measuring unit 4 (CPU) is a data complementing unit that generates three-dimensional shape data of the entire equipment M by interpolating the shape of the defective portion when a defective portion is generated in the measurement of any of the 3D scanners. Functions as.

他方、装具形状測定部4は、いずれかの欠損部が補間できなかった場合(ステップS23、NO)、該当する3Dスキャナーおよび装具Mの該当部位を特定し、当該欠損部の部位で形状データが取得できなかった旨のエラーを表示して(ステップS25)、一連の処理を終了する。この場合、装具形状測定部4(CPUおよび表示部)は、欠損部が発生した場合に該欠損部に対応する装具Mの部位を特定して表示する表示部、および、欠損部の形状を補間できない場合にエラー表示するエラー表示部、として機能する。さらに、装具形状測定部4は、補間できなかった3Dスキャナーおよび装具Mの該当部位の情報を、装具Mの識別番号と共に送信し、管理DB5に製造履歴データD3として格納させてもよい(図9の「欠損部位情報」参照)。 On the other hand, when any of the defective parts cannot be interpolated (step S23, NO), the orthosis shape measuring unit 4 identifies the corresponding part of the corresponding 3D scanner and the equipment M, and the shape data is obtained at the part of the defective part. An error indicating that the data could not be obtained is displayed (step S25), and a series of processes is terminated. In this case, the orthosis shape measuring unit 4 (CPU and display unit) interpolates the shape of the display unit that identifies and displays the portion of the orthosis M corresponding to the defective portion when the defective portion occurs, and the shape of the defective portion. It functions as an error display unit that displays an error when it cannot be done. Further, the orthosis shape measuring unit 4 may transmit the information of the corresponding parts of the 3D scanner and the orthosis M that could not be interpolated together with the identification number of the orthosis M and store the information in the management DB 5 as the manufacturing history data D3 (FIG. 9). See "Missing Site Information").

上記のように欠損部が補間できなかった場合、装具Mは、上述した粗面化の工程に戻された後、再度、図8(ステップS21)の三次元形状の測定フローの対象に供される。なお、本実施の形態によれば、欠損部が補間できなかった装具Mの部位(一部分)が特定(表示)されることから、ここでの粗面化の工程は、上述したブラスト処理に代えて、装具の当該部位を、例えば図示しないグラインダーや紙ヤスリ等を用いて手作業で表面加工してもよい。 When the defective portion cannot be interpolated as described above, the brace M is returned to the above-described roughening step and then subjected to the measurement flow of the three-dimensional shape of FIG. 8 (step S21) again. NS. According to the present embodiment, since the portion (part) of the orthosis M whose defective portion could not be interpolated is specified (displayed), the roughening step here is replaced with the blasting process described above. Alternatively, the relevant portion of the brace may be manually surface-processed using, for example, a grinder or sandpaper (not shown).

ステップS26において、装具形状測定部4は、装具Mの全体の立体形状のデータ(装具形状測定データD5)を当該装具Mの識別番号と共に管理DB5に送信し、管理DB5に製造履歴データD3として格納させる(図4および図9参照)。 In step S26, the orthosis shape measuring unit 4 transmits the data of the entire three-dimensional shape of the orthosis M (orthosis shape measurement data D5) to the management DB 5 together with the identification number of the orthosis M, and stores it in the management DB 5 as manufacturing history data D3. (See FIGS. 4 and 9).

この後、管理DB5に格納された製造履歴データD3(上記の「装具形状測定データD5」)を造形形状データ(D4)として装具造形部3に入力し、立体造形装置30によって装具Mを立体造形することにより、オリジナルの装具Mの立体形状を可能な限り忠実に再現した複製品としての装具Mが製造される。ここで、装具造形部3(立体造形装置30)により製造された複製品としての装具Mは、装具士等により行われる後加工の作業を、バンドMt(図2参照)を取り付ける等の最小限に減らすことができ、迅速かつ低コストで製造することができる。 After that, the manufacturing history data D3 (the above-mentioned "equipment shape measurement data D5") stored in the management DB 5 is input to the orthosis modeling unit 3 as the modeling shape data (D4), and the orthosis M is three-dimensionally modeled by the three-dimensional modeling device 30. By doing so, the orthosis M as a reproduction product that reproduces the three-dimensional shape of the original orthosis M as faithfully as possible is manufactured. Here, the prosthetist M as a replica manufactured by the orthosis modeling unit 3 (three-dimensional modeling apparatus 30) is a minimum of post-processing work performed by an orthotist or the like, such as attaching a band Mt (see FIG. 2). It can be reduced to, and can be manufactured quickly and at low cost.

また、本実施の形態では、管理DB5にはオリジナルの装具Mの立体形状の情報が格納されていることから、複製品としての装具Mに対しては、装具形状測定部4による形状測定等の工程を実行しないこととしてもよく、この場合、装具Mの製造のさらなる迅速化および低コスト化を図ることができる。他方、複製品の形状再現の精度を確認する(場合により装具造形部3に入力する造形形状データ(D4)を補正する)等の観点から、複製品としての装具Mに対しても装具形状測定部4による形状測定等の工程を実行してもよい。 Further, in the present embodiment, since the management DB 5 stores the information on the three-dimensional shape of the original orthosis M, the orthosis M as a replica is measured by the orthosis shape measuring unit 4 or the like. The process may not be performed, and in this case, the production of the brace M can be further speeded up and the cost can be reduced. On the other hand, from the viewpoint of confirming the accuracy of shape reproduction of the duplicated product (correcting the shaped shape data (D4) input to the orthosis modeling unit 3 in some cases), the orthosis shape is measured for the orthosis M as the duplicated product. A step such as shape measurement by the part 4 may be executed.

また、人手(装具士等)による後加工で装具Mの形状の微修正(図1の従来の工程T参照)を行う場合、予め装具形状測定部4による立体形状測定(場合により上述した表面処理)を行った後に、人手による形状微修正の作業を行い、再度、装具形状測定部4による立体形状測定を行うとよい。この場合、装具形状測定部4は、最初の立体形状測定で取得された装具Mの立体形状データ(D5)と、2度目(すなわち形状微修正後)の立体形状測定で取得された装具Mの立体形状データと、を各々製造履歴データD3として登録する(図9中の「装具形状測定データD5」および「装具形状再測定データ(後加工済)」参照)。 Further, when the shape of the orthosis M is finely modified (see the conventional step T in FIG. 1) by post-processing by a manual (orthotist or the like), the three-dimensional shape measurement by the orthosis shape measuring unit 4 (in some cases, the surface treatment described above). ), Then, the work of finely modifying the shape by hand is performed, and the three-dimensional shape is measured again by the orthosis shape measuring unit 4. In this case, the equipment shape measuring unit 4 determines the three-dimensional shape data (D5) of the equipment M acquired in the first three-dimensional shape measurement and the equipment M acquired in the second three-dimensional shape measurement (that is, after the shape is slightly modified). The three-dimensional shape data and the three-dimensional shape data are registered as manufacturing history data D3, respectively (see "equipment shape measurement data D5" and "equipment shape remeasurement data (post-processed)" in FIG. 9).

さらに、装具形状測定部4は、後加工された後の装具Mの三次元形状のデータ(図9中の「装具形状再測定データ(後加工済)」)から、後加工される前の装具Mの三次元形状のデータ(同図中の「装具形状測定データD5」)を差し引くことにより、後加工における各部位に対する加工量を算出する。続いて、装具形状測定部4は、管理DB5に対して、当該加工量のデータを装具Mの識別番号と共に送信し、管理DB5に製造履歴データD3として格納させる(図9の「後加工データ」参照)。 Further, the orthosis shape measuring unit 4 is based on the three-dimensional shape data of the orthosis M after the post-processing (“equipment shape remeasurement data (post-processed)” in FIG. 9), and the orthosis before the post-processing. By subtracting the three-dimensional shape data of M (“orthosis shape measurement data D5” in the figure), the processing amount for each part in the post-processing is calculated. Subsequently, the orthosis shape measuring unit 4 transmits the data of the processing amount to the management DB 5 together with the identification number of the orthosis M, and stores the data in the management DB 5 as the manufacturing history data D3 (“post-processing data” in FIG. 9). reference).

このような処理を行うことにより、装具製造システムAでは、装具士等が装具Mを後加工した際の加工量の履歴を製造履歴データD3として逐次蓄積していくことができる。 By performing such processing, in the orthosis manufacturing system A, the history of the processing amount when the orthosis technician or the like post-processes the orthosis M can be sequentially accumulated as the manufacturing history data D3.

以上のように、表面粗さが所定数値内の装具Mを使用(製造、表面処理、形状測定等)する本実施形態の装具製造システムAによれば、被装着者の安全性および立体形状の光学測定性を確保し、複製品の製造を支援することができる。 As described above, according to the equipment manufacturing system A of the present embodiment in which the equipment M having a surface roughness within a predetermined value is used (manufacturing, surface treatment, shape measurement, etc.), the safety of the wearer and the three-dimensional shape can be determined. Optical measurableness can be ensured and the production of duplicates can be supported.

上述した実施の形態では、装具Mの大部分を自動で立体造形して製造する場合の例を説明した。他方、本実施の形態の装具Mは、他にも種々の方法で製造され得る。他の例としては、従来例の工程(6)で説明したように、足型の陽性モデルに対して、熱可塑性樹脂のフィルムまたはシート(以下、単に「樹脂板」という。)を押し当てて、かかる樹脂板を硬化させることによって足型に即した装具Mを造形する方法が挙げられる。この場合、樹脂板の表面を上述のような数値範囲の粗さに表面加工する工程を加えればよい。この表面加工の工程は、樹脂板を硬化させる前または後のいずれであってもよい。 In the above-described embodiment, an example in which most of the orthosis M is automatically three-dimensionally modeled and manufactured has been described. On the other hand, the brace M of the present embodiment can be manufactured by various other methods. As another example, as described in the step (6) of the conventional example, a film or sheet of a thermoplastic resin (hereinafter, simply referred to as “resin plate”) is pressed against the positive model of the foot type. A method of forming an orthosis M suitable for a foot shape by curing such a resin plate can be mentioned. In this case, a step of surface-processing the surface of the resin plate to a roughness in the numerical range as described above may be added. This surface processing step may be either before or after curing the resin plate.

本実施の形態の装具製造システムAによれば、ある患者の装具Mを製造する際に、製造済み装具Maの製造履歴データD3に基づいて、製造済み装具Maにおいてなされた後加工の態様を予め反映させるように、造形形状データD4を生成することができる。また、本実施形態の装具製造システムAによれば、当該患者の過去に製造された装具Mを再度製造(再現)する際に、装具士等が必要となる後加工の作業量を最小限化することができる。 According to the orthosis manufacturing system A of the present embodiment, when the orthosis M of a certain patient is manufactured, the mode of post-processing performed in the manufactured orthosis Ma based on the manufacturing history data D3 of the manufactured orthosis Ma is determined in advance. The modeling shape data D4 can be generated so as to be reflected. Further, according to the orthosis manufacturing system A of the present embodiment, the amount of post-processing work required by a prosthetist or the like when remanufacturing (reproducing) the orthosis M manufactured in the past of the patient is minimized. can do.

(その他の実施形態)
本発明は、上記実施形態に限らず、種々に変形態様が考えられる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be considered.

上記実施形態では、製造対象の装具Mの一例として、短下肢装具(足底装具)を示した。他方、本実施形態の装具製造システムAは、股装具、長下肢装具、膝装具、先天性股脱装具、肩装具、肘装具、長対立装具、短対立装具、把持装具、手背屈装具、MP伸展屈曲装具、指装具等、任意の種別の装具に適用し得るのは勿論である。 In the above embodiment, an ankle foot orthosis (sole orthosis) is shown as an example of the orthosis M to be manufactured. On the other hand, the orthosis manufacturing system A of the present embodiment includes a crotch orthosis, a long leg orthosis, a knee orthosis, a congenital orthosis, a shoulder orthosis, an elbow orthosis, a long confrontation orthosis, a short confrontation orthosis, a gripping orthosis, a dorsiflexion orthosis, and an MP. Of course, it can be applied to any kind of orthosis such as an extension flexion orthosis and a finger orthosis.

(実験結果)
本発明者らは、上述した各種の製造方法により、表面の粗さを様々な値にした装具(短下肢装具)の試験品1〜17を製作し、各試験品について、3Dスキャナー撮影時のデータ取得性および人体損傷が生じるか否かの実験を行った。この実験内容と結果を図10の表に示し、以下に補足説明する。
(Experimental result)
The present inventors have produced test products 1 to 17 of orthoses (orthoses with ankle foot limbs) having various surface roughness values by the various manufacturing methods described above, and for each test product, when taking a picture with a 3D scanner. We conducted experiments on data acquisition and whether or not human body damage would occur. The contents and results of this experiment are shown in the table of FIG. 10, and a supplementary explanation will be given below.

試験品1〜15は、上述した従来工法で製作され、このうちの試験品1のみは、表面を粗くする後加工が行われなかった。かかる後加工「無し」の試験品1の表面粗さ(算出平均値、以下同じ。)は1Raμmであった。他方、試験品2〜15は、上述したブラスト処理が行われ、表面粗さが10〜350Raμm(表参照)の値となるように後加工が施された。 The test products 1 to 15 were manufactured by the above-mentioned conventional method, and only the test product 1 was not subjected to post-processing for roughening the surface. The surface roughness (calculated average value, the same applies hereinafter) of the test product 1 without such post-processing was 1 Raμm. On the other hand, the test products 2 to 15 were subjected to the above-mentioned blast treatment and post-processed so that the surface roughness had a value of 10 to 350 Raμm (see the table).

試験品16は、上述した3D造形の製造方法が用いられ、3D造形時に表面粗さが200Raμm(表参照)の値となるように設定して製作された。 The test product 16 was manufactured by using the above-mentioned manufacturing method of 3D modeling and setting the surface roughness to a value of 200 Raμm (see the table) at the time of 3D modeling.

試験品17は、上述した樹脂板を硬化させ、硬化後の樹脂板を表面処理して足型に即した装具Mを製作した。製作された試験品17の表面粗さは200Raμmであった。 For the test product 17, the above-mentioned resin plate was cured, and the cured resin plate was surface-treated to produce an orthosis M suitable for the last shape. The surface roughness of the manufactured test product 17 was 200 Raμm.

(3Dスキャナー撮影の実験)
試験品1〜17に対する3Dスキャナー撮影の実験では、3D Systems社製の3Dスキャナー「iSense」を用いて撮影(3Dスキャニング)を行い、データ取り込みの可否および撮影に要する時間について試験した。
(Experiment of 3D scanner photography)
In the 3D scanner imaging experiment for the test products 1 to 17, imaging (3D scanning) was performed using a 3D scanner "iSense" manufactured by 3D Systems, and the possibility of data capture and the time required for imaging were tested.

表中、「データ取り込み」欄における「◎」は、十分なデータの取り込みができた事例であり、具体的には、測定部位全体(100%の面積)のうち、95%以上の面積のデータの取り込みが出来た事例を示す。同欄における「○」は、若干の欠損部が生じているが実用的に支障が無かった事例であり、測定部位全体のうち、90%以上、95%未満の面積のデータの取り込みが出来た事例を示す。同欄における「△」は、欠損部が生じており、画像処理を施して当該欠損を補間することによって、取り込みデータが使用可能となった事例を示す。具体的には、「△」は、測定部位全体のうち、80%以上、90%未満の面積のデータの取り込みが出来た事例を示す。また、同欄における「×」は、欠損部が多数発生し、欠陥部を補間できる程度のデータ取込みが出来なかったため、取り込みデータが使用できなかった事例である。具体的には、「×」は、測定部位全体のうち、80%未満の面積のデータ取り込みしかできなかった事例を示す。 In the table, "◎" in the "Data acquisition" column is an example in which sufficient data can be imported. Specifically, data of 95% or more of the entire measurement site (100% area). Here is an example of how we were able to capture. "○" in the same column is a case where there was a slight defect but there was no practical problem, and it was possible to capture data in an area of 90% or more and less than 95% of the entire measurement site. An example is shown. “Δ” in the same column indicates a case where a defective portion has occurred and the captured data can be used by performing image processing and interpolating the defective portion. Specifically, "Δ" indicates a case in which data in an area of 80% or more and less than 90% of the entire measurement site could be captured. Further, "x" in the same column is an example in which the captured data could not be used because a large number of defective portions were generated and data could not be captured to the extent that the defective portions could be interpolated. Specifically, "x" indicates a case where data can be captured in an area of less than 80% of the entire measurement site.

表中、「撮影時間」欄における「◎」は、撮影時間が3分未満であった事例を示す。同欄における「○」は、撮影時間が3分以上5分未満であった事例を示す。同欄における「△」は、撮影時間が5分以上であった事例を示す。同欄における「−」は、データ取り込みができなかった事例を示す。 In the table, "◎" in the "shooting time" column indicates a case where the shooting time was less than 3 minutes. “○” in the same column indicates a case where the shooting time was 3 minutes or more and less than 5 minutes. “Δ” in the same column indicates a case where the shooting time was 5 minutes or more. "-" In the same column indicates a case where data could not be imported.

表中に示すように、表面粗さが14Raμm以下である試験品1〜5では、3Dスキャニング時に取得されたデータに欠損部が多数発生し、データ取込みが出来なかった。他方、表面粗さが15Raμmの試験品6では、撮影時間が5分以上かかったが、撮影は可能であり、画像処理を施して当該欠損を補間することによって、取り込みデータが使用可能となった。また、表面粗さが50Raμmの試験品7では、撮影時間が5分以上かかったが、良好な取り込みデータが取得できた。表面粗さが100Raμmの試験品8では、ある程度の撮影時間で、良好な取り込みデータが取得できた。さらに、表面粗さが200Raμm以上の試験品9〜17では、十分なデータの取り込みが短時間で取得できた。総じて、試験品の表面状態が良好である(この場合は「粗い」)ほど、撮影時間を短縮することができることが判明した。また、3Dスキャニングで試験品の形状データを取得するためには、試験品の表面粗さを15Raμm(下限値)以上にする必要があることが判明した。 As shown in the table, in the test products 1 to 5 having a surface roughness of 14 Raμm or less, a large number of defective parts were generated in the data acquired during 3D scanning, and the data could not be captured. On the other hand, in the test product 6 having a surface roughness of 15 Raμm, it took 5 minutes or more to take a picture, but it was possible to take a picture, and by performing image processing and interpolating the defect, the captured data became usable. .. Further, in the test product 7 having a surface roughness of 50 Raμm, although the imaging time took 5 minutes or more, good capture data could be obtained. With the test product 8 having a surface roughness of 100 Raμm, good capture data could be obtained in a certain imaging time. Further, in the test products 9 to 17 having a surface roughness of 200 Raμm or more, sufficient data acquisition could be obtained in a short time. In general, it was found that the better the surface condition of the test product (in this case, "coarse"), the shorter the imaging time can be. Further, it was found that the surface roughness of the test product needs to be 15 Raμm (lower limit value) or more in order to acquire the shape data of the test product by 3D scanning.

(人体損傷に関する試験)
各試験品(1〜17)の人体損傷に関する試験は、以下のように行った。底背屈繰り返し試験機に試験品(足型モデル)を装着し、底屈と背屈でともに15°の角度に屈曲させ、かかる屈曲を、底屈および背屈で各々10000回ずつ行い、試験後の足型モデルへの損傷具合を評価した。表中、「人体損傷」欄における「◎」は、足型モデルに損傷がなく、人体への影響もないと考えられる事例を示す。同欄における「○」は、足型モデルに僅かな損傷が発生したが、人体への影響はないと考えられる事例を示す。同欄における「△」は、足型モデルに若干の損傷が発生したが、人体への影響はないと考えられる事例を示す。同欄における「×」は、人体への影響が発生すると考えられる程度に、足型モデルが大きく損傷した事例を示す。
(Test for human body damage)
The tests for human body damage of each test product (1 to 17) were carried out as follows. A test product (foot model) is attached to the plantar dorsiflexion repeat tester, and both plantar flexion and dorsiflexion are bent at an angle of 15 °, and such flexion is performed 10,000 times each for plantar flexion and dorsiflexion for testing. The degree of damage to the later foot model was evaluated. In the table, "◎" in the "human body injury" column indicates a case in which the foot model is not damaged and is considered to have no effect on the human body. "○" in the same column indicates a case in which the foot model was slightly damaged, but it is considered that there is no effect on the human body. “△” in the same column indicates a case in which the foot model was slightly damaged, but it is considered that there is no effect on the human body. The "x" in the same column indicates a case where the foot model is severely damaged to the extent that it is considered to have an effect on the human body.

表中に示すように、表面粗さが301Raμm以上である試験品14および15では、足型モデルの損傷の度合いが大きく、人体(患者)に装着した場合に怪我等の発生のおそれがあるレベルの損傷であった。他方、表面粗さが300Raμmである試験品13では、足型モデルに損傷が発生したが、人体に装着した場合に怪我等が発生するおそれは極めて少ないと考えられる程度の損傷であった。また、表面粗さが299Raμmである試験品11では、足型モデルに僅かに損傷が発生したが、人体に装着した場合に怪我等が発生するおそれは無いと考えられる程度の損傷であった。その他、表面粗さが1〜250Raμmである試験品1〜10では、足型モデルに損傷が認められず、良好な結果が得られた。 As shown in the table, in the test products 14 and 15 having a surface roughness of 301 Raμm or more, the degree of damage to the foot model is large, and there is a risk of injury when worn on the human body (patient). Was damaged. On the other hand, in the test product 13 having a surface roughness of 300 Raμm, the foot model was damaged, but the damage was such that the risk of injury or the like when worn on the human body is considered to be extremely small. Further, in the test product 11 having a surface roughness of 299 Raμm, the foot model was slightly damaged, but the damage was such that there is no possibility of injury or the like when the foot model is attached to the human body. In addition, in the test products 1 to 10 having a surface roughness of 1 to 250 Raμm, no damage was observed in the foot model, and good results were obtained.

上記のような実験結果から、装具の表面粗さの下限値は15Raμmであり、上限値は300Raμmであることが判明した。すなわち、表面粗さ15Raμm〜300Raμmの値を有する装具であれば、装具または係る装具の構成部品(完成前の状態含む、以下「装具等」という。)に光を照射して装具等の輪郭を規定するための3軸上の位置を測定する光学測定時において、照射された光の反射光を測定でき、かつ、係る装具が装着される人体の皮膚等に損傷を与えるおそれを最小限とすることができる。 From the above experimental results, it was found that the lower limit of the surface roughness of the orthosis is 15 Raμm and the upper limit is 300 Raμm. That is, in the case of an orthosis having a surface roughness of 15 Raμm to 300 Raμm, the orthosis or the component parts of the orthosis (including the state before completion, hereinafter referred to as “orthosis”) is irradiated with light to obtain the contour of the orthosis. At the time of optical measurement for measuring the position on the three axes for defining, the reflected light of the irradiated light can be measured, and the risk of damaging the skin of the human body to which the orthosis is attached is minimized. be able to.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of claims. The techniques described in the claims include various modifications and modifications of the specific examples illustrated above.

2018年10月3日出願の特願2018−188446号の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、全て本願に援用される。 The disclosures of the specifications, drawings and abstracts contained in the Japanese application of Japanese Patent Application No. 2018-188446 filed on October 3, 2018 are all incorporated herein by reference.

1 人体形状測定部
2 装具造形用データ生成部
3 装具造形部(警告部)
4 装具形状測定部(データ補完部、表示部、エラー表示部)
5 管理DB
6 装具表面処理部(装具表面処理装置)
30 立体造形装置
A 装具製造システム
M 装具(短下肢装具)
1 Human body shape measurement unit 2 Data generation unit for orthosis modeling 3 Orthosis modeling unit (warning unit)
4 Orthosis shape measurement unit (data complement unit, display unit, error display unit)
5 Management DB
6 Orthosis surface treatment unit (orthosis surface treatment device)
30 Three-dimensional modeling device A Orthosis manufacturing system M Orthosis (short leg orthosis)

Claims (15)

人体に装着される装具であって、
表面が15μm〜300μmの粗さを有している、
装具。
An orthosis worn on the human body
The surface has a roughness of 15 μm to 300 μm,
Orthosis.
前記粗さは、算術平均粗さ(Ra)である、
請求項1に記載の装具。
The roughness is an arithmetic mean roughness (Ra).
The orthosis according to claim 1.
前記装具において、前記人体に接触する部位の表面粗さの値は、前記人体に接触しない部位の表面粗さの値よりも小さい、
請求項1または2に記載の装具。
In the orthosis, the value of the surface roughness of the portion in contact with the human body is smaller than the value of the surface roughness of the portion in contact with the human body.
The orthosis according to claim 1 or 2.
前記装具は、樹脂を用いた短下肢装具であり、
前記人体に接触する部位は、前記短下肢装具の内面である、
請求項3に記載の装具。
The orthosis is an ankle foot orthosis using resin.
The part that comes into contact with the human body is the inner surface of the ankle foot orthosis.
The orthosis according to claim 3.
人体に装着される装具を製造する装具製造装置であって、
表面が15μm〜300μmの粗さとなるように前記装具を立体造形する立体造形部を備える、
装具製造装置。
An orthosis manufacturing device that manufactures orthoses worn on the human body.
A three-dimensional modeling portion for three-dimensionally modeling the orthosis so that the surface has a roughness of 15 μm to 300 μm is provided.
Orthosis manufacturing equipment.
前記立体造形部は、入力された造形形状データに基づいて前記装具を立体造形し、
前記造形形状データには、表面粗さの値が含まれる、
請求項5に記載の装具製造装置。
The three-dimensional modeling unit shapes the orthosis three-dimensionally based on the input modeling shape data.
The modeling shape data includes a value of surface roughness.
The orthosis manufacturing apparatus according to claim 5.
前記造形形状データに含まれている前記表面粗さの値が15μm〜300μmの範囲を外れている場合に警告する警告部を備える、
請求項6に記載の装具製造装置。
A warning unit is provided to warn when the surface roughness value included in the modeling shape data is out of the range of 15 μm to 300 μm.
The orthosis manufacturing apparatus according to claim 6.
人体に装着される装具の表面を処理する装置であって、
表面が15μm〜300μmの粗さとなるように前記装具を表面処理する、
装具表面処理装置。
A device that processes the surface of equipment worn on the human body.
The orthosis is surface-treated so that the surface has a roughness of 15 μm to 300 μm.
Orthosis surface treatment device.
前記表面処理は、ブラスト処理である、
請求項8に記載の装具表面処理装置。
The surface treatment is a blast treatment.
The brace surface treatment apparatus according to claim 8.
人体に装着される装具の形状に関する造形形状データを取得する造形形状データ取得部と、
前記造形形状データに基づいて、表面が15μm〜300μmの粗さとなるように前記装具を立体造形する装具造形部と、
を備える、
装具製造システム。
A modeling shape data acquisition unit that acquires modeling shape data related to the shape of the orthosis attached to the human body,
Based on the modeling shape data, the orthosis modeling portion that three-dimensionally models the orthosis so that the surface has a roughness of 15 μm to 300 μm,
To prepare
Orthosis manufacturing system.
立体造形された後に後加工が施された前記装具に光を照射して該装具の立体形状を測定し立体形状データを生成する装具形状測定部と、
前記造形形状データと前記立体形状データとを比較し両者の差分に関する加工量データを生成する加工量データ生成部と、
を更に備える
請求項10に記載の装具製造システム。
An orthosis shape measuring unit that irradiates the orthosis that has been three-dimensionally shaped and then subjected to post-processing with light to measure the three-dimensional shape of the orthosis and generate three-dimensional shape data.
A processing amount data generation unit that compares the modeling shape data with the three-dimensional shape data and generates processing amount data related to the difference between the two.
The orthosis manufacturing system according to claim 10.
前記装具形状測定部は、
測定対象となる前記装具の立体形状を測定する3Dスキャナーと、
前記3Dスキャナーの測定で欠損部が発生した場合、当該欠損部の形状を補間して立体形状データを生成するデータ補完部と、
を備える、
請求項11に記載の装具製造システム。
The orthosis shape measuring unit
A 3D scanner that measures the three-dimensional shape of the orthosis to be measured,
When a defect occurs in the measurement of the 3D scanner, a data complement unit that interpolates the shape of the defect and generates three-dimensional shape data.
To prepare
The orthosis manufacturing system according to claim 11.
前記欠損部が発生した場合に、該欠損部に対応する前記装具の部位を特定して表示する表示部を備える、
請求項12に記載の装具製造システム。
A display unit is provided that identifies and displays the portion of the orthosis corresponding to the defect when the defect occurs.
The orthosis manufacturing system according to claim 12.
前記データ補完部によって前記欠損部の形状を補間できない場合に、エラー表示するエラー表示部を備える、
請求項12または13に記載の装具製造システム。
An error display unit for displaying an error when the shape of the defective portion cannot be interpolated by the data complement unit is provided.
The brace manufacturing system according to claim 12 or 13.
前記15μm〜300μmの表面粗さとなるように装具の表面を処理する装具表面処理部を備える、
請求項10から14のいずれかに記載の装具製造システム。
The orthosis surface treatment portion for treating the surface of the orthosis so as to have a surface roughness of 15 μm to 300 μm is provided.
The brace manufacturing system according to any one of claims 10 to 14.
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