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技術 螺旋装具

出願人 スリーディーシステムズインコーポレーテッド
発明者 サミット,スコットトラウナー,ケネスビー
出願日 2013年10月25日 (7年2ヶ月経過) 出願番号 2015-539872
公開日 2015年11月16日 (5年1ヶ月経過) 公開番号 2015-532885
状態 拒絶査定
技術分野 整形外科、看護、避妊
主要キーワード 共通中心点 赤外線光ビーム 仮想ボックス インク線 積層製造 赤外線レーザダイオード 赤外線写真 写真測定
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題・解決手段

螺旋装具は、損傷した肢のデジタル表現に対応する内面を有する。螺旋装具は、肢の長さに亘って螺旋状に巻き付けることができる。螺旋装具の本体は、損傷した肢に対して空気が循環されるように開口が設けられた単一構造とすることができる。

概要

背景

概要

螺旋装具は、損傷した肢のデジタル表現に対応する内面を有する。螺旋装具は、肢の長さに亘って螺旋状に巻き付けることができる。螺旋装具の本体は、損傷した肢に対して空気が循環されるように開口が設けられた単一構造とすることができる。

目的

好ましい写真測量プロセスでは、2枚の写真が、3次元物体を完全に再構築するのに十分な情報を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

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請求項1

患者の肢を支持する装具において、前記患者の前記肢の周りに1周を超えて巻き付く螺旋形状を有する装具本体と、前記患者の前記肢のデジタル表現に対応する前記装具本体の内面と、を備えることを特徴とする、装具。

請求項2

前記装具本体の近位部分が、前記肢の前腕部分の周りに適合し、前記装具本体の遠位部分が、前記肢の手部分の周りに適合することを特徴とする、請求項1に記載の装具。

請求項3

前記装具の遠位部分が、前記肢の母指部分を取り囲むことを特徴とする、請求項2に記載の装具。

請求項4

前記近位端部分における前記装具本体の幅が、0.5インチ(12.7mm)より大きく、2インチ(50.8mm)未満であることを特徴とする、請求項2に記載の装具。

請求項5

前記装具本体の遠位部分が、前記手部分のを支持する掌セクション、及び前記手部分の背側に適合する背側セクションを有することを特徴とする、請求項2に記載の装具。

請求項6

前記遠位部分の前記掌セクションにおける前記装具本体の内面が凸面を有することを特徴とする、請求項5に記載の装具。

請求項7

前記装具本体の細長い螺旋形状の厚さが、0.05インチ(1.27mm)より大きく、0.50インチ(12.7mm)未満であることを特徴とする、請求項1に記載の装具。

請求項8

前記細長い螺旋形状のピッチが、2インチ(50.8mm)より大きく、6インチ(152.4mm)未満であることを特徴とする、請求項1に記載の装具。

請求項9

前記装具本体が、互いに平行な複数の融着された平面層から製造されることを特徴とする、請求項1に記載の装具。

請求項10

前記装具本体の螺旋形状が中心軸画成し、前記複数の融着された平面層が、前記中心軸に概ね平行であることを特徴とする、請求項9に記載の装具。

請求項11

前記装具本体が単一螺旋構造を有することを特徴とする、請求項1に記載の装具。

請求項12

指、手、手首、及び前腕を含む患者の腕を支持する装具において、前記患者の前記腕の周りに1周を超えて巻き付くことにより前記患者の前記腕を少なくとも部分的に固定する螺旋構造を有する装具本体と、前記患者の前記腕のデジタル表現に対応する前記装具本体の内面と、を備えることを特徴とする、装具。

請求項13

前記装具の遠位端部における遠位肢支持部をさらに備え、該遠位肢支持部が、前記手を少なくとも部分的に取り囲み、前記指の動きが、前記遠位肢支持部によって制限されないことを特徴とする、請求項12に記載の装具。

請求項14

前記遠位肢支持部の縁が、前記手の掌の指皺に近接することを特徴とする、請求項13に記載の装具。

請求項15

前記遠位肢支持部の縁が、前記指の基節骨セグメントの上に延在しないことを特徴とする、請求項13に記載の装具。

請求項16

前記遠位肢支持部の縁が、前記手の母指球部分の上に延在せず、前記手の母指が自由に動くことを可能にすることを特徴とする、請求項13に記載の装具。

請求項17

前記遠位肢支持部における前記装具の内面が、前記手の掌面に近接する凸面を有することを特徴とする、請求項13に記載の装具。

請求項18

前記手の掌屈運動を防止することを特徴とする、請求項13に記載の装具。

請求項19

前記前腕に対する前記装具の中心軸を中心とする前記手の回動許容することを特徴とする、請求項13に記載の装具。

請求項20

前記装具本体が、前記手の掌面に近接する遠位肢支持部、前記手首の後面に近接する中間セクション、及び前記装具の近位端部の近位肢支持部を備え、該近位肢支持部が前記前腕の前面に近接することを特徴とする、請求項12に記載の装具。

請求項21

前記装具本体が、単一螺旋構造を有することを特徴とする、請求項12に記載の装具。

技術分野

0001

関連出願の相互参照
本出願は、2013年3月14日出願の米国仮特許出願第61/785,903号明細書(「Spiral Brace And Method For Designing AndFabricating」)、2013年3月8日出願の米国特許出願第13/791,687号明細書(「Spiral Brace」)、及び2012年10月31日出願の米国仮特許出願第61/720,861号明細書(「Spiral Brace」)の優先権を主張するものである。これらの米国特許出願第61/785,903号、第13/791,687号、及び第61/720,861号の開示内容は、それぞれ参照によりその全体が本明細書に組み入れられるものとする。

発明が解決しようとする課題

0002

装具の問題は、患者の体への固定が困難であり、着け心地が不快であり、かつ見栄えが悪い場合があることである。多くの装具は、損傷した肢の周りに固定される厚いパッド、及び肢を固定する装具がずれるのを防止する剛性構造を有する。これらの問題のため、多くの患者は、医師によって患者に合わせられた装具を装着しない傾向にある。患者の体への装着が容易で薄くて軽量であり、装着が快適であり、かつ既存の装具よりも魅力的な改善された簡易装具が求められている。

課題を解決するための手段

0003

本発明は、損傷した肢の周りに配置されてこの肢を支持し、かつこの肢の動きを防止又は制限する単一螺旋構造を有することができる装具に関する。損傷した肢を完全に取り囲むのではなく、螺旋装具は、損傷した肢の周りに螺旋状に1周以上巻き付けることができる。螺旋構造は、装具の中心軸画成することができる。装具本体は、装具によって覆われた肢の部分の周りで空気を循環させることができる開口を有することもできる。

0004

螺旋装具は、装具を肢に配置する、又は肢から装具を取り外すために弾性変形することができる材料、例えば、プラスチックの単一ストリップとすることができる。しかしながら、装具は、全ての必要な肢の支持及び固定を可能にするために十分に硬くすることもできる。装具は、その中心軸が肢の一部に交差するように肢の一部を装具の開口部分に挿入することによって肢に配置することができる。螺旋装具は、弾性材料から形成することができ、装具の遠位部分及び近位部分は、装具全体を肢の周りに再配置して巻き付けることができるように弾性変形することができる。装具が肢に適切に配置されると、装具は、肢の軸方向の回動許容することができるが、肢の屈曲運動を防止するために十分に硬く、かつ強くすることもできる。例えば、装具が腕用装具である場合は、前腕に対する装具の中心軸を中心とする回動を許容することができると共に、手首曲げ、例えば、手首及び手の屈強運動を防止することができる。

0005

装具の装着を快適にする様々な特徴が存在する。装具は、損傷した肢のデジタル表現に対応し得る平滑な内面を有する強いプラスチック材料から形成することができ、これにより、装具が、患者の肢に対する厳密な特注個人的な適合を実現する。装具は薄いため、服の下に容易に装着することができる。装具はまた、軽量であり、肢が外気にさらされてが装具によって閉じ込められずに肢から蒸発できるように開口が設けられている。螺旋腕用装具は、0.05インチ〜0.50インチ(1.27mm〜12.7mm)の厚さを有することができる。螺旋装具のピッチは、2インチ(50.8mm)を超え、6インチ(152.4mm)未満とすることができる。装具の近位部分は、約0.5インチ〜2インチ(約12.7mm〜50.8mm)の幅を有することができる。装具は、薄くて軽量であり、医療器具というよりも装飾品のように見え得るため、患者が、本発明の螺旋装具を装着する可能性が高い。装具は、外面に形成された装飾的な開口及びトポグラフィ設計も有することができる。

0006

一実施形態では、螺旋装具は、腕用装具として使用することができる。装具は、肢の前腕部分の周りに適合する装具本体の近位部分、及び肢の手部分の周りに適合する装具本体の遠位部分を有することができる。装具の遠位手部分は、手部分のを支持する下部又は掌セクション、及び手部分の背側に適合する上部又は背側セクションを有することができる。この構造は、螺旋装具が腕に適切に整合した状態に維持することができる。手の掌の表面が通常は凹状であるため、遠位部分の下部掌セクションにおける装具本体の内面は、掌の凹状面又は肢の他の凹状面に対応する凸状面を備える。装具は、手に対して特定の種類の支持を提供するように構成することもできる。例えば、一実施形態では、装具の遠位端部の遠位肢支持部は、手を部分的にしか取り囲まないようにすることができ、装具の遠位縁は、手の掌の指皺に近接することができる。装具の遠位縁は、指の基節骨セグメントの上に延在しないようにして、指の動きが制限されないようにすることもできる。一実施形態では、装具の遠位肢支持部が、手の母指球部分の上に延在せず、手の母指を自由に動かすことができるようにすることができる。

0007

装具が、手根管症候群を防止するために手首の動きを防止するように使用される場合、螺旋装具は、特定の方式で腕の周りに巻き付けることができる。例えば、螺旋装具は、手の掌面に近接する遠位肢支持部、手首の後面に近接する中間セクション、及び装具の近位端部における近位肢支持部を備えることができ、近位肢支持部は、前腕の前面に近接する。患者が、掌を下方に動かそうとすると、この下方への力により、中間セクションが手首の後面に押し付けられ、近位肢支持部が、前腕の前面に押し付けられることになる。装具は、ある程度の動きは許容し得るが、損傷、例えば、正中神経絞扼又は手根管症候群を防止するためにこの動きを抑えるように機能する。

0008

特注の螺旋装具を設計するためには、まず損傷した肢の写真を撮ることができる。1つ以上のカラーステッカーを患者の肢に貼り付けることができ、可視光又はIR光の複数のマーキング又は点を患者の肢に当てることができる。光源は、光点パターンを肢に当てることができる。肢は、複数の赤外線(IR)カメラ及び/又は可視光カメラ間の位置決めスタンドに配置することができる。医師は、ペン、ステッカー、又は患者の皮膚に対して適切な対比となるその他の適切なマーカーもしくはマーキングで肢の損傷領域マークすることができる。マーカー又はマーキングの一部は、位置検出又は解剖学的特徴、例えば、関節、指関節、骨の特定の領域などに使用することができる。マーカー又はマーキングは、患者が損傷した領域、例えば、骨折部、又は腫れた部分などを示すことができる。他のマーカー又はマーキングは、装具の望ましい縁又は継ぎ目を示すことができる。これらのマーカー又はマーキングは、デジタル写真画像によって捉えることができ、マーキングの位置を使用して調整可能な装具を設計することができる。

0009

写真から、肢の3次元デジタル表現を、写真測量法、画像相関、深さマッピング、又はその他の適切なIR及び/もしくは可視光写真をベースとする表面トポグラフィ検出法によって作成することができる。肢の表面トポグラフィの3次元表現から、螺旋装具を、患者の肢の3次元デジタル表現に対応する内面を有するように設計することができる。写真からのマーカー又はマーキングの測定は、患者における他の表面の点の測定よりも正確であり得る。マーカーは、より正確な位置の測定を可能にすることができるため、肢のデジタル表現及び螺旋装具の設計の重要な設計データ点に使用することができる。

0010

一実施形態では、装具又はギプスは、肢のスキャンされた表面のデジタル表現に適合し、かつ患者の体の表面の測定値に厳密に一致する平滑な内面を有する。装具の内面が患者に正確に適合して非常に厳密な適合を可能にするため、肢の表面が装具の内面に一致し、パッドを一切用いずに患者が装具を装着することができる。装具は、肢を支持する構造強度を付与する硬いプラスチック材料から形成することができる。快適にするために、硬いプラスチック装具の内面も非常に平滑にするべきである。一実施形態では、内面は、500マイクロインチRa(0.0127mmRa)未満の表面仕上げを有することができる。一実施形態では、装具の構造層の最も内側の表面は、均質なプラスチック材料から形成することができる。他の実施形態では、装具全体を、均質なプラスチック材料から形成することができる。内面パッドを用いずに患者が装着できる装具又はギプスは:簡単な装具の設計及び構造、少ない製造材料、軽量、厚さが薄い、優れた換気、水を吸収しない、清掃が容易などを含め、いくつかの利点を有する。従来の装具の内面パッドは、圧縮可能なパッド材料を含み得る柔らかい布とすることができる。この内面パッドは、本発明の装具から完全に排除することができる。

0011

本発明の特注の設計プロセスは、実際の装置を製造する前に患者に装具を仮想的に適合させるためユニークである。装具の最も内側の表面を患者に非常に厳密に適合するように設計することができるため、追加のパッドは必要ないであろう。特注の調整可能な装具を仮想的に設計する能力を実現する既知のシステムは他に存在しない。特に、本発明のプロセスは、体に配置されたマーカー及び/又はマーキングを検出し、この情報を利用してマークの位置に基づいて調整可能な装具を設計することができる。

図面の簡単な説明

0012

図1は、螺旋装具の一実施形態を例示している。
図2は、螺旋装具の一実施形態を例示している。
図3は、螺旋装具の一実施形態を例示している。
図4は、腕に装着された螺旋装具の一実施形態の側面図を例示している。
図5は、腕に装着された螺旋装具の一実施形態の側面図を例示している。
図6は、腕に装着された螺旋装具の一実施形態の側面図を例示している。
図7は、腕に装着された螺旋装具の一実施形態の側面図を例示している。
図8は、手に装着された螺旋装具の図を例示している。
図9は、手に装着された螺旋装具の図を例示している。
図10は、手の掌の図を例示している。
図11は、手の背側の図を例示している。
図12は、母指の動きを制限する螺旋装具の図を例示している。
図13は、母指の動きを制限する螺旋装具の図を例示している。
図14は、母指及び指の動きを制限する螺旋装具の図を例示している。
図15は、母指及び指の動きを制限する螺旋装具の図を例示している。
図16は、患者の表面を検出するためのIR及び可視光写真システムを例示している。
図17は、患者の表面を検出するためのIR及び可視光写真システムを例示している。
図18は、患者の表面を検出するためのIR及び可視光写真システムを例示している。
図19は、患者の表面を検出するためのIR及び可視光写真システムを例示している。
図20は、写真検出システムによって検出されるようにマークされた患者を例示している。
図21は、装具を製造するためのフローチャートを例示している。
図22は、3次元プリンタで製造される前の螺旋装具の設計データの一実施形態を例示している。
図23は、3次元プリンタで製造される前の複数の螺旋装具の設計データの一実施形態を例示している。

実施例

0013

本発明は、注文設計の螺旋装具である。「螺旋」という語は、概ね螺旋形状に肢の軸の周りに少なくとも1周巻き付ける装具の3次元曲線を指す。螺旋装具は、患者の光学スキャン又は写真から得ることができる患者の体の一部のデジタル表現に厳密に対応する内面も有することができる。患者が肢を損傷したときに、その肢の周りに厳密に適合するように螺旋装具を設計することができる。肢の周りに厳密に適合させるために、内面は、患者の体の一部のデジタル表現よりも僅かに大きくすることができる。従って、内面は、患者の体のデジタル表現に完全には一致しないが対応する。本発明の螺旋装具は、特定の種類の動きを抑えるように設計することができる。例えば、螺旋装具は、患者が品物を掴んだり、キーボードでタイプしたり、ドアノブを回してドアを開けることができるように、指及び母指の動き並びに手の軸方向の回動を可能にする腕用装具とすることができる。しかしながら、螺旋装具は、手首の曲げを防止することもできる。これは、症状、例えば、手根管症候群の治療に役立ち得る。

0014

手及び前腕の異なる可能な動きには:屈曲伸展、橈屈、尺屈回内、及び回外が含まれる。屈曲とは、腕が水平位置にある状態での、手首を中心とする手の下方への回動のことである。伸展とは、手首を中心とする手の上方への回動のことである。橈屈とは、手首を中心とする手の母指方向に向かう動きのことである。尺屈とは、手首を中心とする手の小指に向かう回動のことである。回内とは、前を向いた位置から、掌が下を向く後ろを向いた位置に掌を動かす前腕の回動のことである。回外とは、掌が前に向く又は掌が上を向く前腕の回動のことである。回外の回動は、回内の反対である。

0015

図1及び図2はそれぞれ、螺旋腕用装具100の一実施形態の上面図及び底面図を例示している。螺旋腕用装具100は、前腕の周りに適合する近位部分111、手首の周りに適合する中間部分113、及び手の周りに適合する遠位部分115を備えることができる。遠位部分115は、手の掌部分を支持する下部掌セクション117、及び手の背側に適合する上部背側セクション119を有することができる。装具の内面103は、腕のデジタル表現に対応する。手の掌の表面は、通常は凹状であるため、遠位部分115の下部掌セクション117における装具100の内面103は、掌の凹状面に対応する凸状面を備えることができる。手の背側の表面は、通常は凸状であるため、遠位部分115の上部背側セクション119における装具100の内面103は、背側の凸状面に対応する凹状面を備えることができる。

0016

図3は、近位部分111からの装具100の端面図を例示している。螺旋装具100は、中心軸121を画成することができる。螺旋装具100が腕に装着された場合、螺旋装具は、回内及び回外での中心軸121を中心とする手の回動を許容し得る。上部背側セクション119及び下部掌セクション117は、手の周り及び手に対して厳密に適合することができる。従って、遠位部分115は、手に対して固定されたままにすることができる。しかしながら、中間部分113及び近位部分111は、手首が中心軸121を中心に軸回動すると、患者の前腕の周りを回動することができる。

0017

本発明の装具の装着を快適にする様々な特徴が存在する。装具100の内面103は、損傷した肢のデジタル表現に対応することができ、これにより、装具100は、患者の肢に対する特注の個人的な適合を可能にする。装具100は、薄い単一構造とすることができるため、服の下に容易に装着することができる。装具100は、軽量でもあり、従来技術の装具又はギプスよりも大幅に軽くすることができる。装具100は、肢が外気にさらされるように開口を設けることができる。この換気は、汗が肢と装具100との間に閉じ込められるのではなく、汗が肢から蒸発することを可能にし得る。一実施形態では、螺旋腕用装具100は、約0.05インチ〜0.50インチ(約1.27mm〜12.7mm)の厚さを有することができる。一実施形態では、螺旋装具100の本体の巻き間の軸に沿ったピッチ又は間隔は、約2インチ(約50.8mm)を超え、約6インチ(約152.4mm)未満である。装具の近位部分は、約0.5インチ〜2インチ(約12.7mm〜50.8mm)の本体の幅を有することができる。螺旋装具100は、薄くて軽量であり、かつ医療器具というよりも装飾品のように見え得るため、患者が、本発明の螺旋装具100を装着する可能性が高い。図面を見やすくするために、装具の図には開口が例示されていない。しかしながら、実施形態では、開口は、装具100の厚さを貫通して延在し、肢の装具100によって覆われた部分の空気の循環を可能にする任意の断面形状の小さい又は大きい孔のパターンとすることができる。装具の開口の例は、参照によりその全容が本明細書に組み入れられる米国特許出願第12/823,512号に示されている。

0018

図4及び図5は、螺旋装具100の一実施形態における腕137の側面図を例示している。上述のように、遠位部分115は手135の周りに適合し、中間部分113は手首133の周りに配置され、近位部分111は前腕131の周りに適合している。患者が、掌屈で手135を手首133を中心に回動させようとすると、装具100はこの動きを抑える。より具体的には、掌屈で手を下方に回動させようとすると、手135の掌が、遠位部分113の下部(掌)セクション117を押圧し、これにより、中間セクション115が、手首133を押し下げる。これらの力は、装具100も回動させるため、近位部分111が、前腕131の下面を押し上げる。

0019

図6及び図7を参照すると、腕137の別の側面図が例示されている。この実施形態では、患者は、背屈で手を手首133を中心に動かそうとしている。装具100は、この動きも抑える。手135を上部背側セクション119に押し付けると、中間セクション115が手首133を押し上げ、遠位部分113が前腕137を押し下げることができる。

0020

図8を参照すると、手135に装着された装具100の一実施形態の掌側の図が例示されている。図9は、手135に装着された装具100の一実施形態の掌側の図を例示している。橈屈での手135の動きは、装具100によって抑えられる。遠位部分115が手135を押し付け、これにより、中間部分113が手首133を押し付け、近位部分111が前腕137を押し付けることができる。対照的に、尺屈では、例示されている装具100は手135の動きを抑えることができない。遠位部分115は、手135の母指側を取り囲むことができない。従って、手135は、尺屈で自由に回動することができる。他の実施形態では、装具は、手135を取り囲んで尺屈での回動を防止又は制限することができる。

0021

装具100の剛性は、曲がる程度及び可能な腕の動きの種類を決定する。装具100が非常に硬い構造を有する場合は、装具100は、中心軸を中心に腕137の周りを回動することはできるが、この装具100により、手135を手首を中心に曲げることができない。しかしながら、装具100が弾性構造を有する場合は、腕137の手首を中心とするある程度の曲げが可能となり得る。使用される材料の機械的特性並びに装具の設計寸法及び形状を知ることにより、曲げ特性を装具の設計に含めることができる。従って、装具100は、軸の剛性が患者の要求に基づいた特定の範囲内となるように製造することができる。例えば、成人用の装具は、要求される肢の動きに対する抑制を可能にするために、幼児用に形成される装具よりも高い剛性を必要とし得る。曲げ特性は、曲げ1度当たりトルクを単位として、又はその他の適切な測定単位で定量することができる。例えば、装具100は、手首での曲げ1度当たり10ポンド・インチ(1.13N・m)の剛性を有することができる。従って、装具を4度曲げるには約40ポンド・インチ(4.52N・m)のトルクを必要とし得る。装具の材料の物理特性を知ることにより、装具100は、所望の物理特性を有するように設計することができる。図4図8は、掌屈、背屈、及び尺屈での手首の動きに対する装具100の物理抵抗を例示し、他の実施形態では、装具は、その他の種類の肢の動きを抑える、又は動きを制限するように設計することができる。本発明の利点の1つは、制限する必要のない関節の動きを可能にするように設計できることである。

0022

図10及び図11を参照すると、手及び特定の解剖学的構造が例示されている。図10は、手の掌側を例示し、図11は、手135の背側を例示している。解剖学的構造には:指の基節骨セグメント221、掌の指皺231、掌の遠位皺223、掌の近位皺225、母指球皺227、及び手首の皺229が含まれる。指は、手135の掌側に向かって曲がるため、これらの皺は、手135の掌側にしか見られない。手135は、解剖学的点も有することができ、これらの点は、これらの点についての測定の精度を改善することができるステッカー又はその他の種類のマーキングでマークを付けることができる。これらのマークが付けられた解剖学的点には:指関節部224、母指関節部226、橈骨茎状突起228、及び尺骨茎状突起230が含まれ得る。指関節点及び茎状点は、手の両側でマークを付けることができる。一実施形態では、指関節点及び茎状点は、手135の一側でマークを付けることができ、システムが、手の反対側でこれらの指関節点及び茎状点をこれらの解剖学的特徴として特定することができる。例えば、指関節点及び茎状点が、背側の表面で特定された場合、システムは、この情報を処理して、手135の反対の掌側の表面における指関節点及び茎状点の位置を特定することもできる。このシステムは、逆の要領でも機能することができ、手の掌側でのマーキングに基づいて手の背側のマークが付けられる点を特定する。一実施形態では、システムは、位置情報を用いて装具の一部又は全てを設計することができる。システムは、装具の設計者からの追加の入力を用いるか、又は完全に自動で装具を設計することができる。

0023

設計プロセス中に手のこれらの目に見える解剖学的特徴を特定して基準にすることにより、螺旋装具は、特定の種類の動きを防止するために手の特定の領域を覆うように、又は手又は肢の特定の関節もしくは一部の動きを可能にするために手の特定の領域を覆わないように設計することができる。一実施形態では、体のデジタル表現を作成するために使用される写真処理は、これらの特徴を特定して、設計コンピュータに接続されたディスプレイにこれらの特徴のグラフィック識別を表示することができる。次いで、装具を、手の特定の領域の動きを制限又は許容するように設計することができる。

0024

図8図9及び図12図15を参照すると、図示されている螺旋装具100は、手に装着されて示されている。装具100の遠位部分115の下部掌セクション117は、手の掌部分に対応する内面を有することができる。この下部掌セクション117は、掌の遠位皺223、掌の近位皺225、又は基節骨セグメント221を覆わないようにすることができる。従って、指の動きは、螺旋装具100によって制限されない。同様に、下部掌セクション117が母指又は母指球皺227まで延びていないため、母指の動きも制限されない。この実施形態では、装具100は、手首の皺を覆い、図4及び図5に例示されているように手首を中心とする手の回動を制限又は防止することができる。

0025

図12及び図13を参照すると、母指、指、及び手の動きを制限する母指セクション131を備える螺旋腕用装具200の一実施形態が例示されている。図12は、螺旋装具200の底面又は掌の図を例示し、図13は、装具300の上面又は背側の図を例示している。この実施形態では、螺旋装具300の遠位部分115は、少なくとも母指の一部を取り囲む母指セクション131を備える。母指セクション131は、下部掌セクション117及び上部背側セクション119の両方から延びている。母指が母指セクション131によって取り囲まれているため、螺旋装具200は、母指の手に対する動きを制限する。装具200は、手のデジタル表現に対応する内面を有することができるため、母指セクション131は、快適な母指との極めて厳密な適合が可能である。母指と母指セクション131の内面との間に殆ど空間が存在し得ないため、装具200は、母指の動きを部分的に又は完全に制限することができる。この実施形態では、遠位セクション115は、母指球皺227も覆うことができ、これにより、母指の動きをさらに制限することができる。装具200を腕に配置するために、まず手を遠位部分115の中に入れ、母指を母指孔135の中に通し、掌を下部掌セクション117の内面に接触させることができる。次いで、中間セクション113及び近位セクション111を腕の周りに弾性的に巻き付けて、適切な位置にすることができる。母指が、装具200の母指孔136に通して配置されるため、装具200は、掌屈、背屈、橈屈、及び尺屈において手135の動きを制限することができる。

0026

図14及び図15を参照すると、手及び下部母指の動きを防止し、かつ指の動きも制限することができる螺旋腕用装具300の一実施形態が例示されている。この実施形態では、遠位部分115は、手の周囲に延在することができ、母指セクション131及び母指孔135を備える。下部表面117は、指の基節骨セグメントに近接した下部指セクション141も備えることができる。上部背側セクション119は、手の指関節の上に延在する上部指セクション139を備えることができる。母指球皺227は、遠位部分115の1又は複数の孔によって部分的に露出させることができるが、手の動きは、装具300の遠位部分115によって制限することができる。装具300を腕に配置するために、まず手を遠位部分115の中に入れ、母指を母指孔135の中に通し、指を下部指セクション141と上部指セクション139との間に配置することができる。次いで、中間セクション113及び近位セクション111を腕の周りに弾性的に動かして、適切な装具位置にすることができる。代替の実施形態では、装具300は、上部指セクション139と下部指セクション141との間に各指用の個々の孔を有することができる。母指が、装具200の母指孔136に通されて配置され、指が、下部指セクション141と上部指セクション139との間に配置されるため、装具300は、掌屈、背屈、橈屈、及び尺屈において手135の動きを制限することができる。

0027

一実施形態では、本出願で開示される螺旋装具は、単一の一体構造として3D印刷機で製造される。手用及び前腕用装具が示されているが、他の実施形態では、本発明の装具は、、足、脚、足首、背中、首、肩、及び他の体の部分を含む患者の体のその他の部分についても設計し、使用することができる。

0028

装具は、患者の体に厳密に対応する平滑な内面を有することができ、かつ一体構造を有することもできる。ギプス又は装具は、コンピュータ支援設計CADコンピュータプログラムを用いて工業デザイナが設計することができる。患者の機械的データは、患者の体又は肢の可視光又は赤外線(IR)光写真から得ることができる。この体のトポグラフィは、写真から決定することができ、次いで、このトポグラフィデータが、デジタル化されて、ギプス又は装具を設計する際に参照されるCADプログラムに入力される。適切なCADプログラムの一例として、Parametric Technology CorporationのPro/Engineerが挙げられる。他のCADソフトウェアとして:Dassault Systemes, S. A.の子会社であるSolidWorks CorporationによるSolidWorksが挙げられる。単純にするために、本発明の特注の装具、ギプス、又は他の装置は、脚用装具として説明されるが、同じプロセスを使用して腕用もしくは背中用装具、又はその他の体用の装具、ギプス、もしくは他の装置を形成することができる。装具は、体又は肢の損傷した部分を取り囲んで支持するように設計された硬くて強い構造にすることができる。

0029

例えば、脚用装具は、CADシステムを用いて患者のために形成される。脚用装具は、上腿用装具、膝用装具下腿用装具、及び足用装具を含み、患者の脚の機械的な寸法及び表面形状に一致する内面を有することができる。患者の脚に一致する内面を正確に形成するために、使用者の脚の表面形状が測定される。脚の外面の測定値は、いくつかの異なる方法で得ることができる。好ましい一実施形態では、写真測量法、深さマッピング、画像相関技術、又は他の種類の写真表面検出方法を用いて、患者の脚又はその他の体の部分の外面を画成する3次元座標のセットとすることができる外面測定値が得られる。

0030

写真測量は、その最も広い意味では、物体の平面2次元画像を実際の3次元物体表面に変換することによって写真プロセスを逆にする。3次元物体を再構築するためには、2枚以上の異なる写真を必要とし得る。好ましい写真測量プロセスでは、2枚の写真が、3次元物体を完全に再構築するのに十分な情報を提供することができる。残念ながら、写真プロセス及び測定プロセスは、一般に完全ではないため、2枚の写真に基づく3次元物体の再構築には欠点もある。写真測量法の物体測定プロセスは、より多くの写真を撮って、追加の情報を用いて精度を向上させることによって改善することができる。写真測量プロセスは、複数の写真から得た測定値から物体の表面を表す3次元座標のセットを作成する。

0031

写真測量法は、三角測量の原理を使用し、空間における交差する線を用いて、XYZの全3次元における点の位置を計算する。一実施形態では、複数のカメラを使用して、同時に脚又は体の部分を写真に撮る。他の実施形態では、カメラから既知の距離にある光源からの光が、患者に当てられて、患者の写真が撮られる。光の各点を三角測量することにより、カメラから各光点までの距離を決定することができる。点のセットを三角測量するためには、カメラの位置、及びこのセットにおける全ての写真の「方位」とも呼ばれる照準角を知らなければならない。後方交会法と呼ばれるプロセスを用いて、カメラの位置、及び各カメラの照準角の計算を決定する。カメラはまた、その誤差を決定して除去するために校正するべきである。

0032

三角測量は、3次元の点の測定値を生成するために写真測量法によって使用される原理である。収束する線を空間において数学的に交差させることにより、点の正確な位置を決定することができる。写真測量法は、同時に三角測量される点の数が事実上無制限で、複数の点を同時に測定することができる。少なくとも2つ以上の異なる位置から写真を撮り、各写真における同じ標的を測定することにより、各カメラの位置から標的までの「視線」が得られる。カメラの位置及び照準方向が既知であるため、各標的点XYZ座標を得るために線を数学的に交差させることができる。IR光又は可視光の点のパターンが、患者に当てられる場合は、三角測量を用いて、光源とカメラとの間の距離及び点の検出された角度に基づいてこれらの点の位置を決定することもできる。

0033

後方交会法は、カメラの位置及びカメラの方位としても知られる照準方向に基づいて写真データから物体の座標を決定するために使用される方法である。典型的には、画像におけるXYZ座標に見られる既知の全ての点を使用してこの方位を決定する。正確な後方交会法のためには、各写真に12以上の十分に分散した点を有すると良い。物体における点のXYZ座標が既知である場合は、カメラの方位を計算することができる。カメラの位置及び照準方向の両方が後方交会法に必要であることを理解することが重要である。カメラが同じ場所に位置してもあらゆる方向に向けることができるため、カメラの位置だけが分かっても十分ではない。結果として、3つの座標によって画成されるカメラの位置、及び3つの角座標によって画成される、カメラがどこを向いているかが、既知でなければならない。従って、標的点のX、Y、及びZ座標を画成するために3つの値が必要であるが、写真における点を画成するためには、位置のXYZ座標と照準方向のXYZ角の6つの値が必要であり得る。

0034

写真が撮られる表面は、正確な表面の測定のために、各写真に現れる最少数の十分に分散した基準点も有するべきである。基準点は、写真ではっきり示される目に見える対比を示す、物体に配置される可使マークとすることができる。各写真における少なくとも12の十分に分散した基準点と、物体の全表面の少なくとも20の点が存在するべきである。基準点は、物体及び写真全体に均等に分布するべきである。物体の表面は、基準点の数が多ければ多いほど正確に測定することができる。

0035

一実施形態では、患者の自然の特徴には:そばかす吹き出物、皺、毛穴、及び基準点として使用できる他の特徴が含まれる。あるいは、IR光又は可視光が患者に当てられて、多数の当てられた光点のパターン又はランダムな分布が患者に形成され、次いで、これらのパターン又はランダムな分布が写真に撮られて、表面トポグラフィ測定の基準点となる。これらのタイプの点はいずれも、単独で、又は組み合わせて使用することができる。例えば、表面検出方法は、複数のIR光点を患者に当てて、患者に1つ以上のステッカーを貼るステップを含み得る。患者の写真は、光点及びステッカーの位置及び/又は配置の両方を検出することができる。ステッカーは、患者との対比を強めることができ、ステッカーで行われる測定は、より正確な位置測定となり得る。従って、ステッカーは、肢における1つ以上の重要な位置に使用することができる。また、インクマーカー及びステッカーなどで患者の皮膚をマークすることも可能であり、一実施形態では、患者又は患者の肢を、体にぴったり合う材料、例えば、弾性コットンチューブストッキネットレオタード、又はボディスーツで覆うことができる。

0036

一実施形態では、コンピュータプログラムは、写真測定値を処理して全ての測定された点の最終的なXYZ座標を得る。こうするために、このプログラムは、標的点を三角測量して、写真に対して後方交会法を行う。このプログラムはまた、カメラを校正することもできる。3次元測定の典型的な精度は、理想的な動作条件下では非常に高くなり得る。例えば、測定は、50〜100μm(0.002インチ〜0.004インチ)の精度であり得る。しかしながら、写真測量法の測定精度は、精度がいくつかの相互関連因子に依存するため、大きく変動し得る。重要な精度因子には:カメラの解像度及び品質、測定される物体のサイズ、撮影される写真の数、並びに物体及び互いに対する写真の幾何学的レイアウトが含まれる。

0037

写真測量測定値は、無次元であり得る。写真測量測定値を基準化すためには、少なくとも1つの既知の距離が必要である。既知の距離は、物体にマークがつけられた距離、カメラ間の既知の距離、又は光源とカメラとの間の既知の距離とすることができる。例えば、いくつかの標的点の実座標が既知であれば、これらの点の間の距離を決定することができ、これらの点を使用して測定値を基準化することができる。別の可能性は、標的が設けられた固定具を使用して、物体と共に固定具を測定することである。固定具上の標的間の距離は既知であるため、これを用いて、物体上の基準点間の他の測定値を基準化することができる。そのような固定具は、一般にスケールバーと呼ばれる。患者のトポグラフィ寸法も、2つのカメラ間の距離及びカメラと患者における点とを結ぶ線の角度を得ることによって決定することができる。この情報から、カメラと患者における点との間の距離を三角測量によって決定することができる。同様に、患者のトポグラフィ寸法は、光ビーム源とカメラとの間の距離、光源からの光ビームの角度、及びカメラによって検出される光点の角度を得ることによっても決定することができる。この情報から、カメラと患者における光点との間の距離を三角測量によって決定することができる。光は赤外線とすることができ、カメラは赤外線写真を撮る赤外線カメラとすることができる。写真から得られた表面測定情報を用いて、患者の少なくとも一部のデジタル表現を作成することができる。

0038

一実施形態では、本発明の方法を使用して、損傷した肢のためのギプス又は装具を製造する。損傷した肢の一連の写真が撮られる。骨折している場合は、写真を撮る前に骨折を整復するべきである。次いで、上記の写真測量処理方法を用いて、損傷した肢の表面の座標を得る。肢における共通の表面の点を画成するために、基準点を肢に設けることができる。基準点は、単純に、任意の対比色の点、パターン、形状、物体、シンボル、又は容易に目で見えるその他の光学表示とすることができる。基準点は、ペンで体に書かれる、黒色インク又はカラーインクのマークとすることができる。他の実施形態では、基準点は、光、例えば、可視光、赤外光、点もしくは格子、ステッカーもしくは物体、又はその他の目に見える基準点とすることができる。例えば、対比色を有する円形粘着ステッカーを患者に貼って写真を撮ることができる。ステッカーは、患者の肢及び/又は体のデジタル表現を作成するために使用できる正確な基準点となり得る。好ましい実施形態では、基準点は、装具を形成するべき肢全体又は体の一部の周りに均等に分散して配置される。

0039

図16を参照すると、一実施形態では、患者の3次元表面データを、信号プロセッサに接続されたカラー画像カメラ551、赤外線(IR)カメラ553、及び赤外線(IR)光源555を備える光学装置を用いて得ることができる。IR光源555、IRカメラ553、及びカラー画像カメラ551は全て、カラーカメラ551とIRカメラ553が実質的に同じ視野を有し、かつIR光源551がこの同じ視野内に光を当てるように、光学装置550の一側に取り付けることができる。IR光源555、IRカメラ553、及びカラー画像カメラ551は、光学装置550における互いに対して既知の固定された距離で取り付けることができる。カラー画像カメラ551は、その視野領域内の患者の肢560又は患者の一部についてのカラー情報を提供することができる。IRカメラ553及びIR光源555は、IRカメラ553の視野領域内にある、IR光源555にさらされる患者の肢560の各領域についての距離情報を提供することができる。赤外線光源555は、赤外線レーザダイオード及びディフューザを備えることができる。このレーザダイオードは、赤外線光ビームをディフューザに向けて、疑似ランダムスペックル光パターン又は構造化光パターンを患者の肢560に当てることができる。ディフューザは、回折格子とすることができ、この回折格子は、特定の周期構造を有するコンピュータ生成ホログラムCGH)とすることができる。IRカメラ553のセンサは、IRレーザ波長中心波長とするバンドパスフィルタを有するCMOS検出器とすることができる。一実施形態では、カラー画像カメラ551は、患者の肢560に当てられるIR光を検出することもできる。

0040

図17を参照すると、赤外線カメラ553が赤外線光源555とは異なる角度で患者の肢を捉えて、赤外線光源555とIRカメラ553との間の距離が画成されるため、光学装置550は、赤外線カメラ553と患者におけるIR光との間の距離を検出することができる。構造化された光の距離検出の原理は、患者の肢における各光点に対してIR光源555とIRセンサ553との間の特定の角度が与えられると、物体とIR光源555、IRカメラ553、又はカラーカメラ551との間の距離が三角測量によって決定できるということである。IRカメラ553及びカラーカメラ551によって検出される患者の肢における光点の角度は、光学装置550からの患者の距離によって変化することになる。一実施形態では、校正プロセスを用いて、光学装置550から様々な距離にある平面上の各光点の角度を決定することができる。IR光の各点の角度及び対応する距離を知ることにより、光学装置550からの光点の距離を決定することができる。物体についてのこれらの距離計算は、3次元マッピングとしても知られ得る。各光点の距離値可視カラー画像データと一致させることもでき、これにより、患者の画像の各ピクセルの色及び距離の情報を決定して保存することができる。

0041

定位置にいる患者を1枚の写真で捉えることができるため、IR光源555が患者にIR光を当てることができ、IRカメラ553が患者560の1枚の写真を撮ることができる。同時にカラーカメラ551も、患者の肢560の1枚の写真を撮ることができる。他の実施形態では、異なる位置にいる患者の肢560の複数のIR写真画像又はカラー写真画像を撮ることができ、対応する画像シフトは、カメラからの距離に直接関連する。各連続写真画像は、次のフレーム計算のための規準写真として役立ち、これにより、患者の動きを検出することができ、かつ3次元マッピングにおける変化を記録することができる。

0042

既に述べたように、IRカメラは、患者の肢に当てられた光パターンを検出することができ、三角測量によって、IRカメラ及びカラーカメラと患者における光パターンの各点との間の距離を決定することができる。しかしながら、これらの点についての距離情報では、IRカメラ553又はカラーカメラ551によって検出される患者の肢又は患者の肢の一部の3次元表面しか決定することができない。図18を参照すると、患者の肢の周囲の3次元表面を決定するために、複数の光学装置550を患者の周りに配置することができ、これらの各カメラからの3次元表面の情報を組み合わせて、患者の肢のデジタル表現とすることができる患者の肢の周囲の3次元表面を決定することができる。一実施形態では、各IR光源555から、IR光を同時に放射することができ、IRカメラ553及びカラーカメラ551の全てが同時に写真を撮ることができる。他の実施形態では、IR光源555は、同じ光学系550の一部ではないIRカメラ553と干渉し得る。全てのIR光源555からIR光を同時に当てるのではなく、光学系550は、IR光を患者の肢560に順次照射して写真を撮るように構成することができる。第1の光学系550は、IR光を放射して患者の肢560のIR写真及びカラー写真を撮る。次いで、第1の光学系550が、患者の肢560へのIR光の放射を停止することができ、次いで、第2の光学系550が、IR光を放射して患者の肢560のIR写真及びカラー写真を撮ることができる。次いで、第2の光学系550が、患者の肢560へのIR光の放射を停止することができる。残りの光学系550についても、この説明されたプロセスを順次繰り返すことができる。

0043

IR写真を撮った後、光学系550からの患者の肢560の異なる側面についての表面データを、様々な方法で組み合わせることができる。例えば、複数のIRカメラ553が、写真に撮られた患者の肢560の距離情報を生成することができ、この距離情報を、写真測量プロセスを用いて組み合わせて、患者の肢560の全周囲又は周囲の一部の3次元表現を決定することができる。光学系550からの表面データは、少なくとも2つの隣接する光学系550によって捉えられた患者の肢560の同じ表面領域の一部を含む。3次元形状のデータが同じであるため、光学系は、これらの一致する表面形状を識別し、表面データを組み合わせて、患者の肢560の写真に撮られた部分についての連続表面データを得ることができる。一実施形態では、光学系550は、IRカメラ553が平面的に径方向に整合し、患者の肢560の断面内の中心点559に向くように、患者560の周りに整合させることができる。光学系550はそれぞれ、患者の肢560の一部についての表面データを生成することができる。IR写真が共通の平面で撮られるため、中心点559からの表面データの距離を決定することによって異なる光学系550からの表面データを結合することができる。一実施形態では、患者の肢560が存在しない状態で、第1のセットの較正IR写真及び/又はカラー写真を、物理的中心点マーカー559の光学系550で撮ることができる。次いで、患者560のIR写真及び/又はカラー写真を撮ることができる。この情報から、患者560の表面データ又はデジタル表現に対する中心点559の位置を決定することができる。共通中心点559に対する表面データの距離及び整合を知ることによって、異なる光学系550からの表面データを組み合わせることができる。一実施形態では、光学系550は、患者の肢560の相反する両側に配置することができる。4つの光学系550が示されているが、他の実施形態では、2つ以上の光学系550を用いて、患者の肢560の表面データを得ることができる。患者の肢560のいくつかの重複表面データを得るためには3つの光学系550が必要であり得る。

0044

図19を参照すると、他の実施形態では、患者の肢560における整合マーキング557を用いることによって、光学系550からの表面データを組み合わせることができる。患者の肢560を材料で覆うことができ、可視光又はIRのマーキング557を、2つ以上の光学系550の視野内の位置にある位置に患者の肢560に当てることができる。カラーカメラ551は、可視光マーキング及びIRマーキングの両方を検出することができ、IRカメラ553は、IRマーキングのみを検出することができる。IRマーキング557の形状をより大きくすることができる、又はRマーキング557が異なる形状を有することができるため、光学系は、IR光とIRマーキングを区別することができる。隣接する光学系550からの表面データを、写真測量法を用いて、又は両方の光学系550で写真撮影されたマーキング557の位置を一致させる画像相関プロセスを用いて組み合わせることができる。

0045

基準点に加えて、装具の縁、モジュラー装具の継ぎ目、又はその他の特徴を明確にするため、患者にマークを付けることもできる。図20を参照すると、マーカーの位置を明確にする、装具の縁の位置を明確にする、又はその他の重要な特徴を特定してその位置を求めるのを容易にするために、医師は、ペン105又はステッカー104で患者の腕103にマークを付けることができる。縁のマーキングは、患者の腕103の周りに延在する1つ以上の連続したインク線107又はステッカー104とすることができる。他の実施形態では、縁又は他の特徴は、装具の設計の際に接続される一連のインクマーク又はステッカー104によって明確にすることができる。インク線107、ステッカー104、又は他のマーキングを患者に設けて目に見える基準点を作成し、患者における目的の領域又は装具の設計点を示すこともできる。

0046

例えば、患者は、縫合糸で閉じられた、手術による外傷部を有することがあり、このような外傷部は、硬い装具に接触させるべきではない。装具に開口を設けることにより、患者の縫合部が、装具構造に押圧されなくなる。図20では、上記のように物理的な位置を検出するために使用することができる1つ以上のステッカー104が腕103に配置されている。円106又はステッカー104を、患者の体の外傷部分の周りに配置することができ、これにより、外傷部分及び位置情報を装具設計システムによって確認することができ、装具を、全ての外傷表面領域の周りに正確に設計することができる。患者の腕103にメモ又は記号を配置することもできる。例えば、医師は、外傷の位置を示す情報や、骨、関節、、及び靱帯の位置を示す情報も書くことができる。これらの解剖学的位置は、装具の設計において重要であり、従って、患者の腕103にマークが付けられる。写真測量法は写真を使用するため、デジタル画像は、全てのステッカー104、インク線107、及びその他のインクマーキング、並びに全ての目に見える外傷又は腕103に映される光パターンを記録する。

0047

適切な寸法であることに加えて、装具はまた、要求される使用のために十分に強くなければならない。足首用装具又は歩行用装具は、走っている又は跳ねているときの使用者の体重及び衝撃を支える必要があり得、腕用装具は、通常の使用での力に耐えることができなければならない。一実施形態では、装具の強度は、装具のジオメトリ及び装具の製造に使用される材料によって決定される。適切な材料として、高強度プラスチック、例えば、高強度ポリアミド、又は金属、合金、及び複合材、例えば、エポキシ結合剤中の炭素繊維が挙げられる。

0048

図21を参照すると、装具を製造するためのプロセスステップのフローチャートが例示されている。上記説明されたように、写真に撮ることができる任意のタイプのマーキング装置、例えば、ステッカー又はインクで患者の肢をマークすることができる661。マーキングは、表面の位置、外傷の位置、装具の縁、モジュラー装具の継ぎ目、装具部品の継ぎ目、敏感な領域、縫合の位置、及びその他の体の特徴を示すことができる。患者の肢に、ドット、線、格子、又はその他の複数の光点のようなパターンのIR又は可視光を照射することができる663。IRカメラ及び/又は可視光カメラで肢の写真を撮ることができる665。写真データから、患者の肢の表面データを得ることができる667。他の実施形態では、肢は、IR又は可視光のパターンで照射しなくても良く、表面データは、患者の皮膚の自然のマーキングによって得ることができる。この表面データを使用して、患者の肢のデジタル表現を作成することができる。

0049

患者の肢の表面データ又はデジタル表現を用いて、装具の内面を設計することができる669。肢の表面データ及び肢の外傷についての追加の情報を用いて、肢の特定の種類の動きを防止し、肢の特定の領域との接触を回避するように螺旋装具を設計することができる670。快適な適合が得られるようにするために、装具の内面は、患者の肢の表面データよりも僅かに大きく設計することができ、装具の全ての露出した縁は、全ての鋭利な表面をなくすために大きい半径を有することができる。従って、内面は、表面に正確に一致するのではなく、患者の肢のデジタル表現に対応することができる。肢の大きさが変化しても外傷が残っている場合は、必要な支持及び制限された動きを実現にするためには新しい装具を製造する必要があり得る。上記のプロセスを繰り返して、患者の肢の新しい写真に基づいた新しい装具を製造することができる。

0050

装具又が設計されると、装具の設計データが、装具を製造する3次元製造装置に送られる。一実施形態では、3次元製造装置は、高速試作高速製造積層製造、3Dプリントレーザ焼結、及び電子ビーム溶融(EBM)、溶融物堆積FDM)、CNCなどである。製造装置は、既に形成された平面断面層上に平面断面層の構造を形成することによって、プラスチック、金属、又は異なる材料の混合物とすることができる単一もしくは多体の3次元構造を製造する。この積層製造プロセスは、構造が完全に製造されるまで構造の一端から他端まで続けられる。

0051

上記の装置を効率的に製造するためには、可能な限り多くの構成部品を同時に製造することが望ましいであろう。多くの製造装置は、所定の時間内で特定の体積の範囲内で部品を製造することができる。例えば、装具は、患者の胴回りに適合させることができ、中心に大きな空間を有することができる。この装具を製造することはできるが、1つの装置しか製造しない。効率を改善するために、装具を、後に互いに結合又は融着される複数の部品として設計することができる。中心部が大きく開口した1つの装具を製造するのではなく、説明された製造方法を用いて、単一部品の装具と同じ特定の体積を占める2つ以上の装具の構成部品を同時に製造することができる。3次元製造装置を用いる製造コストは、原材料コストよりもむしろ構成部品のプリントに必要な時間に比例し得る。プリント時間は、可能な限り多くの構成部品の断面をプリント領域に入れることで最短にすることができる。背中用装具又は肢用装具が、大きく開口した中心領域を普通に有する場合は、プリントのコスト効率が低くなり得る。しかしながら、装具がモジュラー設計である場合は、モジュラーセクションの部品をより効率的に製造することができる。例えば、第1のセクションの部品の凸面を別のセクションの部品の凹面に隣接させて、複数のモジュラーセクションの部品を同時に製造することができる。材料追加型装置によって製造にとって効率的な製造方式で構成部品を配置することにより、製造コストをかなり削減することができる。次いで、構成部品を組み立て、互いに結合又は融着して装具を形成することができる。一実施形態では、装具の内面は、極めて平滑となるように高分解能で製造することができる。

0052

装具が3次元プリント装置で製造される場合は、装具は、複数の平行な平面の材料層を堆積させて各層を隣接した層に融着することで形成される。装具の形成に使用される各材料層は、所定の均一な厚さを有することができる。装具の製造効率を最適化するためには、装具の製造に使用される平行な平面層の数を最小限にすることが望ましいであろう。これにより、装具を製造するために形成される層の数が最小限となり、製造効率が最適化される。一実施形態では、装具の設計情報を、角が直角の仮想ボックスに配置することができる。装具を製造するために形成される平行な平面層は、ボックスの厚さであり得る装具の最も小さい寸法に対して垂直とすることができる。

0053

例えば、図22を参照すると、螺旋装具440が、直角の角及び平面の側面を有する仮想ボックス480内に例示されている。装具440は、前腕から手まで延びて長手方向軸を画成する細長い構造とすることができる。ボックス480の長さXは、装具440の最も長い寸法とすることができ、ボックス480の厚さZは、装具440の最も短い寸法とすることができる。一実施形態では、装具440を形成するために融着される平行な平面層は、長さの軸Xに対して平行とすることができる。一実施形態では、装具440を形成するために融着される平行な平面層は、装具の最小の全体寸法であり得る厚さの軸Zに対して実質的に垂直である。別の実施形態では、装具440を形成するために融着される平行な平面層は、幅の軸Yに対して実質的に平行である。

0054

他の実施形態では、製造効率をさらに改善することが可能である。図23を参照すると、第1の螺旋装具440及び第2の螺旋装具441の両方が、仮想ボックス480内に例示されている。この実施形態では、第1の螺旋装具440を第1の患者用とし、第2の螺旋装具441を第2の患者用とすることができる。第1の螺旋装具440及び第2の螺旋装具は、仮想ボックス480内に入れ子状に配置することができる。製造効率は、一定の体積内で形成できる螺旋装具の数に比例し得る。従って、2つの装具を同じ仮想ボックスの体積内で形成できると、製造効率は事実上2倍である。他の実施形態では、仮想ボックス480よりもそれほど大きくない仮想ボックスの体積内に3つ以上の装具を含めることも可能であろう。

0055

螺旋装具が形成されたら、内面に追加の処理を施して平滑性を高めることができる。内面は、バレル磨きする、紙やすり磨く、もしくは研磨することができる、又は他のプロセスを使用して装具の平滑な内面を形成することができる。これらのプロセスは、手作業又は機械で行うことができる。他の実施形態では、充填材を装具のシェルの内面に堆積させて、平滑な表面を形成することができる。例えば、内面は塗装することができ、この塗料は、表面の凸凹を埋めることができ、乾燥すると平滑な表面が得られる。あるいは、内面を加熱して装具の材料をリフローさせ、平滑な内面を形成することができる。

0056

写真プロセスの使用は、他の表面走査技術、例えば、レーザ走査に優る多くの利点を有する。特徴の位置を患者から装具又は装置に置き換えるプロセスは、医師が患者に直接又はぴったり合うカバー位置マークを付けることができるため単純である。従って、特徴の位置が、最終製品に正確に配置される可能性がかなり高い。デジタルカメラコンピュータ、及び電子メモリが安価であるため、機器のコストも削減される。写真機器は、持ち運び可能でもあるため、患者の居る場所に容易に運搬することができる。次いで、デジタルデータを、ギルドに配置された製造装置に電子的に送信することができる。あるいは、デジタルデバイスのデータは、ディスクに記録して製造装置に送信することができる。

0057

本開示は、様々な実施形態では、様々な実施形態、部分的な組み合わせ、及びそれらのサブセットを含め、実質的に本明細書に示され説明された構成要素、方法、プロセス、システム、及び/又は装置を含む。当業者であれば、本開示を理解すれば、本開示をどのように実施し、使用するかを理解するであろう。本開示は、様々な実施形態では、例えば、性能を向上させる、実施を容易にする、かつ/又は実施の費用を削減するために、以前の装置又はプロセスでは使用された可能性のあるアイテムがないこと含め、本明細書又はその様々な実施形態に記載及び/又は説明されていないアイテムを含まない装置及びプロセスを提供することを含む。むしろ、添付の特許請求の範囲に反映されるように、本発明の態様は、前記開示された全ての実施形態の全ての特徴に存するものではない。

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