(57)【要約】【課題】個々の生体に適した理想的な接触圧力分布を有するマスクの形状を決定できるようにする。【解決手段】個別モデル生成手段７は、表面形状計測装置１で得られる人体顔部Ｆの表面形状のデータと、内部組織計測装置２で得られる内部組織境界面上の特徴点位置のデータを考慮してＦＦＤ法を適用し、人体顔部Ｆに個々のパーソナルモデルを作成する。また鼻マスク最適形状決定手段９は、前記パーソナルモデルから人体顔部Ｆに鼻マスクＭを装着した状態のＦＥモデルを生成して、このＦＥモデルから人体顔部Ｆに対して理想的な接触圧力分布を有する鼻マスクＭの最適形状を決定する。【選択図】図１
2010131091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体形態計測装置で得られる生体の表面形状と内部組織境界面上の特徴点位置のデータを考慮してＦＦＤ法を適用し、それにより前記生体形態計測装置で計測が困難な領域を補間することで、前記生体毎に個々のパーソナルモデルを作成する個別モデル生成手段と、
前記パーソナルモデルから前記生体にマスクを装着した状態のＦＥモデルを生成して、このＦＥモデルから前記生体に対して理想的な接触圧力分布を有するマスクの最適形状を決定するマスク最適形状決定手段とを備えたことを特徴とするマスク形状決定支援システム。
【請求項２】
前記パーソナルモデルに対して、理想的な分布荷重となる荷重条件を適用してＦＥＭ解析を行なうことで、その荷重条件での変形した前記生体の表面形状を算出し、この変形した前記生体の表面形状に沿った前記マスクの初期形状をモデル化するマスク初期形状決定手段をさらに備え、
前記マスク最適形状決定手段は、前記変形した生体の表面形状に前記マスクの初期形状を装着した状態の前記ＦＥモデルを作成するものであることを特徴とする請求項１記載のマスク形状決定支援システム。
【請求項３】
前記生体の表面形状および内部組織の厚さに関して、前記生体の基準となる標準モデルを作成する標準モデル作成手段をさらに備え、
前記個別モデル生成手段は、前記標準モデルに前記ＦＦＤ法を適用し、それにより前記標準モデルを写像変形して、前記生体毎に個々のパーソナルモデルを作成するものであることを特徴とする請求項１または２記載のマスク形状決定支援システム。
【請求項４】
生体形態計測装置で得られる生体の表面形状と内部組織境界面上の特徴点位置のデータを考慮してＦＦＤ法を適用し、それにより前記生体形態計測装置で計測が困難な領域を補間することで、前記生体毎に個々のパーソナルモデルを作成する個別モデル生成ステップと、
前記パーソナルモデルから前記生体にマスクを装着した状態のＦＥモデルを生成し、前記ＦＥモデルから前記生体に対して理想的な接触圧力分布を有するマスクの最適形状を決定するマスク最適形状決定ステップと、からなることを特徴とするマスク形状決定支援方法。
【請求項５】
前記パーソナルモデルに対して、理想的な分布荷重となる荷重条件を適用してＦＥＭ解析を行なうことで、その荷重条件での変形した前記生体の表面形状を算出し、この変形した前記生体の表面形状に沿った前記マスクの初期形状をモデル化するマスク初期形状決定ステップをさらに備え、
前記個別モデル生成ステップで、前記変形した生体の表面形状に前記マスクの初期形状を装着した状態の前記ＦＥモデルを作成することを特徴とする請求項４記載のマスク形状決定支援方法。
【請求項６】
前記生体の表面形状および内部組織の厚さに関して、前記生体の基準となる標準モデルを作成する標準モデル作成ステップをさらに備え、
前記個別モデル生成ステップは、前記標準モデルに前記ＦＦＤ法を適用し、それにより前記標準モデルを写像変形して、前記生体毎に個々のパーソナルモデルを作成することを特徴とする請求項４または５記載のマスク形状決定支援方法。
【請求項７】
コンピュータを、
生体形態計測装置で得られる生体の表面形状と内部組織境界面上の特徴点位置のデータを考慮してＦＦＤ法を適用し、それにより前記生体形態計測装置で計測が困難な領域を補間することで、前記生体毎に個々のパーソナルモデルを作成する個別モデル生成手段と、
前記パーソナルモデルから前記生体にマスクを装着した状態のＦＥモデルを生成して、このＦＥモデルから前記生体に対して理想的な接触圧力分布を有するマスクの最適形状を決定するマスク最適形状決定手段として機能させることを特徴とするマスク形状決定支援プログラム。
【請求項８】
前記コンピュータを、
前記パーソナルモデルに対して、理想的な分布荷重となる荷重条件を適用してＦＥＭ解析を行なうことで、その荷重条件での変形した前記生体の表面形状を算出し、この変形した前記生体の表面形状に沿った前記マスクの初期形状をモデル化するマスク初期形状決定手段としてさらに機能させ、
前記マスク最適形状決定手段は、前記変形した生体の表面形状に前記マスクの初期形状を装着した状態の前記ＦＥモデルを作成するものであることを特徴とする請求項７記載のマスク形状決定支援プログラム。
【請求項９】
前記コンピュータを、
前記生体の表面形状および内部組織の厚さに関して、前記生体の基準となる標準モデルを作成する標準モデル作成手段としてさらに機能させ、
前記個別モデル生成手段は、前記標準モデルに前記ＦＦＤ法を適用し、それにより前記標準モデルを写像変形して、前記生体毎に個々のパーソナルモデルを作成するものであることを特徴とする請求項７または８記載のマスク形状決定支援プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体などの被装着体に対して、個々の被装着体形状を考慮して、理想的な応力状態となるマスクを提供するマスク形状決定支援システム，マスク形状支援方法およびマスク形状支援プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
慢性閉塞性肺炎（ＣＯＰＤ）や睡眠時無呼吸症候群（ＳＡＳ）などの慢性呼吸不全疾患が比較的重度である場合、その治療法として、人工呼吸療法が考慮される。例えば在宅医療患者に適用される人工呼吸療法については、近年、挿管下または気管切開下で行なう侵襲的人工呼吸療法（ＴＰＰＶ）に代わり、鼻マスクを用いる非侵襲的陽圧式人工呼吸療法（ＮＰＰＶ）の適用数が顕著に増加している。これは、ＴＰＰＶ療法に比べてＮＰＰＶ療法は会話や食事の制限が極めて少なく、簡便かつ早期の導入が容易である特長を有していること、並びにこうした利点から、患者のみならず介助者に対しても生活の質（ＱＯＬ）向上に大きく寄与することが原因と考えられる。
【０００３】
しかし、上記ＮＰＰＶ療法では、送気漏れ無く確実に圧縮空気を肺に送り込むために、鼻マスクを適確に装着する必要がある一方で、装着部位であるパット接触部で圧迫壊死や褥瘡などの皮膚障害が発生しないように、適切なストラップ荷重を保持する必要がある。こうした問題に対して医療現場では、鼻マスクを適確に装着するために、送気圧力の自動補正機能を利用する他、チンストラップやテープ材を用いて開口部を封じる処置を行なう一方で、装着部位における皮膚障害を発生させないために、鼻マスクの圧迫による痛みの軽減や皮膚損傷予防を目的として、ドレッシング材の塗布や保護用のビニルテープを貼付すること等で対応している。
【０００４】
一方近年は、生体力学的手法に基づいて、人体の形態計測結果を生活器具設計に生かすための研究が盛んに行われている。例えば非特許文献１には、日本人の足部を対象としてレーザ測長技術を適用し、多数作成した３次元ＣＡＤモデルに基づいて、足型を４タイプに分類し、それにより最適形状の靴の提供を最小限の開発費用で可能とするカスタム・メイド・システムが提案されている。
【非特許文献１】矢原  弘樹，水野  一徳，他４名、「ＦＦＤ法を用いた３次元足部モデルの解剖学的特徴点の位置推定における誤差要因の分析」、芸術科学会論文誌、第４巻第４号（Vol.４，No.４）、168〜175頁（p．168〜175），２００５年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、現在日本国内では、欧米人の顔形状に基づいて開発された海外製の鼻マスクや、それを規範とした製品が多く用いられている。したがって、前述の鼻マスクに関する問題点を解決するべく、日本人を含む東洋人の顔形状を考慮して最適化した鼻マスクの実用化が望まれている。その理由は、一般に欧米人と比較して鼻根部の発達程度が小さいといわれる東洋人の顔形状の特徴を考慮して、鼻マスクと皮膚との間で機密性を保持しつつ、その間に作用する接触圧力の最適化が図られる形状の鼻マスクを提供できれば、前述した皮膚障害に関する諸問題の根本的解決を図る上で、極めて有益と考えられるからである。しかし、最適な鼻マスク形状を決定する手法に関する研究は見当たらず、未だ汎用性を有する解決方法について、提案されていないのが現状である。
【０００６】
そこで本発明は、個々の生体に適した理想的な接触圧力分布を有するマスクの形状を決定できるマスク形状決定支援システム，マスク形状決定支援方法およびマスク形状決定支援プログラムを提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、生体形態計測装置で得られる生体の表面形状と内部組織境界面上の特徴点位置のデータを考慮してＦＦＤ法を適用し、それにより前記生体形態計測装置で計測が困難な領域を補間することで、前記生体毎に個々のパーソナルモデルを作成する個別モデル生成手段と、前記パーソナルモデルから前記生体にマスクを装着した状態のＦＥモデルを生成して、このＦＥモデルから前記生体に対して理想的な接触圧力分布を有するマスクの最適形状を決定するマスク最適形状決定手段とを備えたマスク形状決定支援システムを提供する。
【０００８】
この場合、前記パーソナルモデルに対して、理想的な分布荷重となる荷重条件を適用してＦＥＭ解析を行なうことで、その荷重条件での変形した前記生体の表面形状を算出し、この変形した前記生体の表面形状に沿った前記マスクの初期形状をモデル化するマスク初期形状決定手段をさらに備え、前記マスク最適形状決定手段は、前記変形した生体の表面形状に前記マスクの初期形状を装着した状態の前記ＦＥモデルを作成する構成とするのが好ましい。
【０００９】
また、前記生体の表面形状および内部組織の厚さに関して、前記生体の基準となる標準モデルを作成する標準モデル作成手段をさらに備え、前記個別モデル生成手段は、前記標準モデルに前記ＦＦＤ法を適用し、それにより前記標準モデルを写像変形して、前記生体毎に個々のパーソナルモデルを作成する構成とするのが好ましい。
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するために、生体形態計測装置で得られる生体の表面形状と内部組織境界面上の特徴点位置のデータを考慮してＦＦＤ法を適用し、それにより前記生体形態計測装置で計測が困難な領域を補間することで、前記生体毎に個々のパーソナルモデルを作成する個別モデル生成ステップと、前記パーソナルモデルから前記生体にマスクを装着した状態のＦＥモデルを生成し、前記ＦＥモデルから前記生体に対して理想的な接触圧力分布を有するマスクの最適形状を決定するマスク最適形状決定ステップと、からなるマスク形状決定支援方法を提供する。
【００１１】
この場合、前記パーソナルモデルに対して、理想的な分布荷重となる荷重条件を適用してＦＥＭ解析を行なうことで、その荷重条件での変形した前記生体の表面形状を算出し、この変形した前記生体の表面形状に沿った前記マスクの初期形状をモデル化するマスク初期形状決定ステップをさらに備え、前記個別モデル生成ステップで、前記変形した生体の表面形状に前記マスクの初期形状を装着した状態の前記ＦＥモデルを作成するのが好ましい。
【００１２】
また、前記生体の表面形状および内部組織の厚さに関して、前記生体の基準となる標準モデルを作成する標準モデル作成ステップをさらに備え、
前記個別モデル生成ステップは、前記標準モデルに前記ＦＦＤ法を適用し、それにより前記標準モデルを写像変形して、前記生体毎に個々のパーソナルモデルを作成するのが好ましい。
【００１３】
本発明は、上記目的を達成するために、コンピュータを、生体形態計測装置で得られる生体の表面形状と内部組織境界面上の特徴点位置のデータを考慮してＦＦＤ法を適用し、それにより前記生体形態計測装置で計測が困難な領域を補間することで、前記生体毎に個々のパーソナルモデルを作成する個別モデル生成手段と、前記パーソナルモデルから前記生体にマスクを装着した状態のＦＥモデルを生成して、このＦＥモデルから前記生体に対して理想的な接触圧力分布を有するマスクの最適形状を決定するマスク最適形状決定手段として機能させるマスク形状決定支援プログラムを提供する。
【００１４】
この場合、前記コンピュータを、前記パーソナルモデルに対して、理想的な分布荷重となる荷重条件を適用してＦＥＭ解析を行なうことで、その荷重条件での変形した前記生体の表面形状を算出し、この変形した前記生体の表面形状に沿った前記マスクの初期形状をモデル化するマスク初期形状決定手段としてさらに機能させ、前記マスク最適形状決定手段は、前記変形した生体の表面形状に前記マスクの初期形状を装着した状態の前記ＦＥモデルを作成するのが好ましい。
【００１５】
また、前記コンピュータを、前記生体の表面形状および内部組織の厚さに関して、前記生体の基準となる標準モデルを作成する標準モデル作成手段としてさらに機能させ、前記個別モデル生成手段は、前記標準モデルに前記ＦＦＤ法を適用し、それにより前記標準モデルを写像変形して、前記生体毎に個々のパーソナルモデルを作成するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１，４および７の発明によれば、マスクの装着部位における生体の表面形状のみならず、生体の内部組織境界面上の特徴点位置から得られる内部組織の厚さをも考慮して、生体毎に個々のパーソナルモデルを作成することができる。しかも、このようなパーソナルモデルから生体にマスクを装着した状態のＦＥモデルを生成すれば、当該ＦＥモデルから生体の各組織に作用する応力状態を明らかにすることができ、それにより圧迫壊死や褥瘡などの皮膚障害を発生させないような、個々の生体に適した理想的な接触圧力分布を有するマスクの形状を決定できる。
【００１７】
請求項２，５および８の発明によれば、予め理想的な分布荷重となる荷重条件を生体に負荷した状態を想定して、その荷重条件によって変形した生体の表面形状に、マスクの初期形状を装着した状態のＦＥモデルを得ることが可能になる。
【００１８】
請求項３，６および９の発明によれば、予め生体の基準となる標準モデルを作成しているため、この標準モデルを利用すれば、ＦＦＤ法によって生体毎に異なる独自のパーソナルモデルを得ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明におけるマスク形状決定支援システムの好ましい実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施例において同一箇所には同一符号を付し、共通する部分の説明は重複するため極力省略する。また、実施例ではマスク形状決定支援システムについて主に説明するが、本発明のマスク形状決定支援プログラムは、インストールされたコンピュータを、本実施例におけるシステムの各構成部と同等に機能させるものであるため、その説明を省略する。
【００２０】
図１は、本実施例で提案するマスク形状決定支援システムの概略的な構成を示したものである。同図において、１は鼻マスクＭが装着される人体顔部Ｆの表面形状を計測する表面形状計測装置であり、２は前記人体顔部Ｆの内部組織を計測する内部組織計測装置である。ここでの表面形状計測装置１は、好ましくはレーザ光による光切断方式を採用した非接触の三次元形状計測器で、計測した三次元の形状データは、各種の演算処理機能を有するコンピュータ４に取り込まれる。また内部組織計測装置２は、超音波によって人体顔部Ｆの内部組織（脂肪，筋肉，骨）境界面上の特徴点位置を計測するもので、ここで得られた位置データも、同様にコンピュータ４に取り込まれるようになっている。
【００２１】
なお、人体顔部Ｆのような生体の形態を計測する手法としては、例えば臨床の場で広く用いられているComputer Tomography（ＣＴ）や、Magnetic Resonance Imaging（ＭＲＩ）などを利用することも考えられる。しかし、被曝に対するリスクや計測に要するコストを考慮し、本実施例では比較的安価にシステム構築が可能なレーザ光による顔面形状計測器を表面形状計測装置１として用い、さらに超音波による脂肪や筋などの軟部組織の境界面位置計測器を内部組織計測装置２として用い、計測した個人毎に形状データや位置データを得るようにしている。
【００２２】
本実施例におけるコンピュータ４は、実質的に本発明でいうマスク形状決定支援システムを実現するもので、当該コンピュータ４にインストールされたプログラムによって実現される機能的な構成として、標準モデル生成手段６と、個別モデル生成手段７と、鼻マスク初期形状決定手段８と、鼻マスク最適形状決定手段９とを備えている。勿論、これらの各機能構成を一つのコンピュータ４に集中して設ける必要はなく、状況に応じて複数のコンピュータ４に分散して設けてもよい。また図示しないが、コンピュータ４は周知のように、ＣＰＵ（主制御部），記憶装置，入出力制御部，入力装置，表示装置，出力装置などを、ハードウェア構成として備えている。
【００２３】
標準モデル生成手段６は、人体の横断面画像データを複数取り込むことにより、人体顔部Ｆの表面形状や内部組織の厚さに関して、基準となる三次元の標準モデルを自動的に作成するものである。この標準モデルは、コンピュータ４の記憶装置に書込みおよび読出し可能に保存される。
【００２４】
個別モデル生成手段７は、前記表面形状計測装置１からの形状データと、内部組織計測装置２からの位置データを考慮して、前記標準モデルにFree Form Deformation法（ＦＦＤ法：自由形状変形操作手法）を適用し、それにより標準モデルを写像変形して、個人毎に異なる独自の顔部ＣＡＤモデルをパーソナルモデルとして生成するもので、当該パーソナルモデルはコンピュータ４の記憶装置に書込みおよび読出し可能に保存される。
【００２５】
鼻マスク初期形状決定手段８は、個人顔モデルに相当する前記パーソナルモデルに対して、理想的な分布荷重を荷重条件として適用してＦＥＭ（Finite Element Method：有限要素法）解析を行なうことで、その場合の変形した人体顔部Ｆの表面形状を取得し、この変形した人体顔部Ｆの表面形状に沿った鼻マスクＭの初期形状をＣＡＤモデル化するものである。この鼻マスクＭの初期形状は、コンピュータ４の記憶装置に書込みおよび読出し可能に保存される。
【００２６】
鼻マスク最適形状決定手段９は、前記変形した人体顔部Ｆの表面形状に前記鼻マスクＭの初期形状を装着した状態のＦＥ（Finite Element：有限要素）モデルを生成し、このＦＥモデルから理想的な接触圧力分布を有する鼻マスクＭの最適形状を、上述したシミュレーション環境を駆使することで決定するものである。ここで得られた鼻マスクＭの最適形状は、コンピュータ４の記憶装置に書込みおよび読出し可能に保存されると共に、必要に応じて表示装置に表示させたり、出力装置に印刷出力させたりすることができる。
【００２７】
以上のシステム構成によって、本実施例におけるコンピュータ４は、レーザ光計測技術による人体顔部Ｆの表面形状の計測結果と、超音波計測技術による脂肪や筋肉などの軟部組織の厚さ計測結果をそれぞれ考慮し、さらに人体横断面画像に基づく顔部ＣＡＤモデル（すなわち標準モデル）を写像変形することで、個人の顔部ＣＡＤモデルをパーソナルモデルとして作成可能にしている。また、コンピュータ４の鼻マスク最適形状決定手段９は、前記パーソナルモデルに基づいて作成したＦＥモデルに基づいて、鼻マスクＭを装着した際に作用する応力をＦＥＭ解析により求め、最終的に鼻マスクＭの最適形状を求める機能を有している。
【００２８】
次に、図１に示すシステムの動作手順を説明するに先立って、実際に鼻マスクＭを装着したときの接触圧力の計測方法と計測結果について、その実験例を説明する。
【００２９】
図２は、本実験例で使用する鼻マスクＭの正面図，側面図および背面図を左から順に示している。同図において、１１は硬質プラスチック材料からなるフレームで、このフレーム１１の上部一側には、鼻マスクＭの装着時に人体顔部Ｆの額に接触するゲルパッド１２が配設されると共に、フレーム１１の中央部から下部の一側にかけては、鼻マスクＭの装着時に人体顔部Ｆの鼻を囲むように、頬などに接触するシリコーンパッド１３が配設される。また、フレーム１１の他側には、ドーム状のカバー１４が設けられており、このカバー１４とシリコーンパッド１３とにより囲まれたチャンバー１５内に、所定圧力の圧縮空気が送り込まれるようになっている。フレーム１１の上部には、図示しない上部ストラップを掛装するためのクリップ１７が左右一対に開口形成される一方で、フレーム１１の下部には、同様に図示しない下部ストラップを掛装するためのクリップ１８が左右一対に開口形成される。なお、ここに開示される鼻マスクＭの外形寸法の実測値は、鼻マスク初期形状決定手段８でＣＡＤモデル化される鼻マスクＭの初期形状の基準となる。
【００３０】
そして、図２に示す鼻マスクＭを医療の現場で導入する場合、看護師などは患者の後頭部に回したストラップの張力を調整して、送気漏れや痛みなど不具合がないことを確認する。なお一般的には、クリップ１７に取付けられる上部ストラップを、別なクリップ１８に取付けられる下部ストラップよりも強く締め、より大きな張力が作用するよう装着方法を指導している。この実験例では、ＦＥＭを用いて鼻マスクＭの装着部位における人体顔部Ｆの応力解析を行なうに際し、ＦＥＭ解析結果の妥当性を評価するためのデータを取得すると共に、上下ストラップの張力と鼻マスクＭの装着部位に作用する接触圧力の関係を明らかにするために、後述する感圧導電ゴムセンサを用いて、鼻マスクＭの接触領域に作用する接触圧力を測定した。
【００３１】
前記鼻マスクＭは、人体の額部と接触する部位に、ブロック形状のゲルを膜で覆う２層構造を有するゲルパッド１２が設置される一方、頬などに接触する部位に、所定厚さのシリコーンパッド１３が内側に折り曲げた状態で設置されており、それぞれのパッド１２，１３が装着時において接触圧力分布の偏りを緩和する機能を備えている。ここでは図３に示すように、仰向けの体位を保持した被験者の人体顔部Ｆに対し、囲み丸数字１で示す額と、囲み丸数字２で示す鼻根と、囲み丸数字３，４で示す左右頬と、囲み丸数字５で示す人中の各部位に、感圧導電ゴムセンサをそれぞれ設置した上で、鼻マスクＭを装着する。そして、鼻マスクＭを固定するための上下ストラップ張力と同等の押付け荷重Ｗを、図示しない錘によってそれぞれ鼻マスクＭの上方から人体顔部Ｆに向けて負荷した。
【００３２】
荷重条件については、以下に示す２通りについて設定した。すなわち、第１の実験では、上部ストラップおよび下部ストラップ用のクリップ１７，１８に対して、1.6Ｎから2.6Ｎまで0.2Ｎ間隔で等しく負荷した。また別な第２の実験では、上部ストラップ荷重を2.4Ｎに保持し、この状態で下部ストラップ荷重について、1.8Ｎから2.6Ｎまで0.2Ｎ間隔で変化させ、それぞれの接触圧力を測定した。なお、何れの荷重条件においても、鼻マスクＭのチャンバー１５内に約４ｋＰａの圧縮空気を送気し、鼻マスクＭと顔面の接触部からの空気漏れが無いことを確認している。
【００３３】
図４および図５は、上記計測方法により得られた計測結果であり、第１の実験および第２の実験について、それぞれ感圧導電ゴムセンサによって得られた接触圧力の計測値を示している。図４は、第１の実験すなわち上部ストラップおよび下部ストラップの荷重を等しく増加させた場合の計測結果である。この計測結果では、何れの荷重値においても、人体顔部Ｆに対する接触圧力は額部における値が最も大きく、その一方で鼻根部ならびに人中部は小さいことが判る。また、ストラップ荷重が増加するに従い，人中部を除く各領域において、接触圧力値も顕著に増加する一方で、人中部における接触圧力値の増加傾向は小さい。これは、額部における軟部組織の厚さが他の領域に比べて薄い他に、鼻マスクＭの弾性体であるゲルパッド１２ならびにシリコーンパッド１３などによる接触圧力分布の偏りを緩和する効果が、人体顔部Ｆの各部位によって異なるためと推測される。
【００３４】
これに対して、図５に示す第２の実験の計測結果では、下部ストラップ荷重の増加が、主に左右頬部における接触圧力値に影響を及ぼすことが判る。すなわち、下部ストラップを支持するクリップ１８に最も近い人中部の領域では、荷重増加による影響が小さいことから、各クリップ１７，１８への荷重の配分は、適切な鼻マスクＭの接触圧力分布を得る上で極めて重要である。以上の計測結果から、本実験例では上部ストラップに対する荷重が2.4Ｎであり、下部ストラップ荷重に対する荷重が2.2Ｎである場合を標準として考慮し、これを後述するＦＥＭにおける荷重条件として適用する。
【００３５】
次に、図６のフローチャートを参照しながら、個人対応ＮＰＰＶ用の上記鼻マスク形状決定支援システムにおける動作手順を説明する。
【００３６】
本システムでは、最終的に送気漏れがなく、かつ皮膚障害を発生しにくい鼻マスクＭの形状を決定するが、その場合に人体顔部Ｆの表面形状のみならず、脂肪や筋などの軟部組織および骨の内部形状をそれぞれ計測し、軟部組織に作用する応力を検討することが有益である。このような生体形態を計測する手法として、先ずステップＳ１では、表面形状計測装置１を用いてレーザ光による顔面形状の計測を行ない、またステップＳ２では、内部組織計測装置２を用いて超音波による内部組織の境界面における特徴点位置の計測を行なう。これらの計測で得られた個々人の形状データや位置データは、その都度コンピュータ４に取り込まれる。
【００３７】
図７は、表面形状計測装置１によって得られた人体顔部Ｆの表面形状の計測結果と、解剖学的な特徴点に基づいて設定され、内部組織計測装置２からの位置データに基づき、個別モデル生成手段７によって算出される脂肪や筋などの軟部組織の厚さ測定位置を、それぞれ示している。
【００３８】
前記内部組織計測装置２の測定位置は、以下の手順に従って決定した。すなわち、鼻根，鼻頂点，左右目頭，左右こめかみの位置に基づいて、顔の中心軸を決定した。ここで、鼻根を座標軸原点とおき、さらに、前記鼻マスクＭにおけるシリコーンパッド１３の寸法に基づき、額，左右頬，人中の各領域における接触位置に計測位置を設定した。また、これらの特徴点を結ぶ直線との交点を含めて、図７の丸印に示す計１６箇所を人体顔部Ｆに対する内部組織計測装置２の測定位置とした。
【００３９】
図８は、内部組織計測装置２のシステムを示しており、当該システムは計測に用いた超音波装置（図示せず）と、超音波プローブ２１(公称周波数２ＭＨｚ，振動子直径12.5ｍｍ)に取付けたゴニオメータ２２とにより構成される。ここで、超音波プローブ２１から発する超音波の測定範囲は０〜100μs、サンプリングタイムは0.01μｓである。なお、超音波プローブ２１の測定力すなわち超音波プローブ２１を顔表面に設置することによる軟部組織の変形を出来るだけ最小にするために、人体顔部Ｆの表面と超音波プローブ２１との間には水Ｗを封入したビニル袋２３を介在させると共に、超音波が効率よく伝播するように、ビニル袋２３の表面にはグリセリン溶液を塗布する。ここで、水，皮膚，脂肪および筋の音速を1540ｍ／ｓ，1519ｍ／ｓ，1478ｍ／ｓ、および1552ｍ／ｓとそれぞれおき、各境界面からの超音波反射波を超音波プローブ２１で捕捉することで得られるエコーの遅延時間よって、人体顔部Ｆにおける各組織の厚さを算出すると共に、ゴニオメータ２２より得られる超音波プローブ２１の位置ならびに向きに基づいて、各測定位置における境界部の座標を算出する。これらの各組織の厚さや境界部の座標は、上述した個別モデル生成手段７によって算出可能である。
【００４０】
次にステップＳ３では、コンピュータ４に組み込まれた標準モデル生成手段６が、図９に示すような人体顔部Ｆの横断面画像データを利用して、基準となる三次元の標準モデルを作成する。ここでは、人体顔部Ｆの左右蝶形骨最前部を結ぶ中心位置を基準とし、図９の丸印で示すように、骨と筋との境界面と、筋と脂肪との境界面における座標点を、7.5度間隔にそれぞれ取得する。なお、標準モデル構築の際に用いた横断面画像のスライス幅は、鼻マスクＭの接触領域からの距離に応じて変え、鼻マスクＭの接触領域近傍においては例えば５ｍｍとする一方で、その他の領域においては、鼻マスクＭの接触領域近傍よりも広い例えば10ｍｍとする。
【００４１】
図１０は、人体横断面画像データに基づく筋と骨の標準モデルである。本実施例の個別モデル生成手段７は、標準モデル生成手段６で得られた標準モデルに対して、前述のようにして超音波計測により得られた各組織境界点の三次元座標をターゲットポイントとして考慮し、ＦＦＤ法を適用することで、図１１に示すような、パーソナルモデルの脂肪と筋との境界面ならびに筋と骨との境界面をそれぞれ作成する。さらに、レーザ三次元計測により得られた顔表面と、皮膚の厚さを所定の例えば２ｍｍと仮定して作成した皮膚と脂肪との境界面を組み合わせることで、最終的には図１２に示すように、（ａ）皮膚，（ｂ）脂肪，（ｃ）筋，（ｄ）骨の各表面におけるパーソナルモデルを作成できる（図６に示すステップＳ４の「個人顔モデル」）。
【００４２】
ここで、標準モデルにＦＦＤ法を適用し、パーソナルモデルを作成するまでの過程について、さらに詳しく説明する。
【００４３】
図１３は、皮膚と脂肪との境界面において、ＶＨ（Virtual Human）モデルすなわち標準モデルから、パーソナルモデルへのモデル変形操作の過程を示すものである。同図に示すように、ＦＦＤ法では変形させるモデルの周辺に制御格子と呼ばれるパラメータ空間を設定し、その格子の歪みを抑えながら、対象モデルが目標モデルに一致するように、制御点を移動してモデルの相同変形を行なうものである。こうしたＦＦＤ法を利用することで、前記表面形状計測装置による人体顔部Ｆの表面形状の計測と、内部組織計測装置２による内部組織境界面上の特徴点位置の計測が困難な領域を補間することができる。
【００４４】
従って本実施例の個別モデル生成手段７は、超音波計測により得られた各組織の境界点を三次元座標データ化し、これをＦＦＤ法におけるターゲット指標（Target Landmark）とする。一方で、基本となる標準モデルから、前記各ターゲット指標に対応する同点数のオリジナル指標（Original Landmark）を選定すると共に、全ての点を含む制御格子を設定し、オリジナル指標がターゲット指標に一致するように、ＦＦＤ法を適用して変形格子を得る。図１３に示すように、各組織について得られた変形格子を利用して、基本となるＶＨモデル全体を変形し、その結果を前記レーザ三次元計測により得られた顔表面の形状データと重ね合わせることで、図１２に示すような個々の顔面形状を考慮した個別対応のパーソナルモデルを得ることができる。
【００４５】
こうして、図６に示すステップＳ５で、個人顔モデルすなわちパーソナルモデルが作成されると、次にコンピュータ４の鼻マスク初期形状決定手段８は、ステップＳ５において鼻マスクＭの初期形状を決定する。ここでは、鼻マスクＭの初期形状を得るに際して、第１の手順として理想負荷条件下での顔表面の変形を行ない、第２の手順として鼻マスクＭの初期形状の決定を行なう。
【００４６】
先ず第１の手順では、前記ステップＳ４で得られた個人顔モデルに対して、理想的な分布荷重を荷重条件として適用してＦＥＭ解析を行ない、その際の人体顔部Ｆにおける表面形状を得る。なお、理想的な分布荷重の設定には、以下の点を考慮する。
【００４７】
第１の点として、ここでは人体顔部Ｆの各部位（例えば額，鼻根，頬，人中など）において、血流が阻害されるそれぞれの荷重を超えないようにする。一般に血流速度は、圧迫荷重が作用すると、その荷重値が比較的小さい場合は、荷重の増加に従い、血流速度も増加する。これは、圧迫荷重により血管断面積が小さくなる一方で、血液の流量を一定に保つためと考えられる。一方、荷重値が比較的大きくなると、血管断面積の減少を補うことが困難となり、血流速度が減少する。よって、血流速度が最大値となる圧迫荷重値よりも、鼻マスクＭの接触部に作用させる接触圧力が超えない範囲が、最終的に皮膚障害を発生しにくい鼻マスクＭを設計する上でポイントと考えられる。よって、前述の「血流が阻害される荷重」とは、血流速度が最大となる荷重を考慮する。
【００４８】
第２の点として、鼻マスクＭの接触部に作用する接触圧力が、各部位でそれぞれ「血流が阻害される荷重」を超えない範囲で、かつできるだけ一様となる分布荷重を境界条件（荷重条件）として考慮し、顔モデル（パーソナルモデル）に対して条件設定し、この時の人体顔部Ｆにおける表面の変形状態をＦＥＭ解析によりシミュレーションする。なお、ここで分布荷重の積分値が、空気漏れを起こさない程度の値であることが必要である。
【００４９】
こうして、人体顔部Ｆにおける表面の変形状態をシミュレーション解析したら、次の第２の手順では、そのシミュレーションによって得られた顔の形状に沿った形状を有する鼻マスクＭを、初期形状として設定する。前記図２にも示すように、鼻マスクＭは一般には硬質プラスチックで形成されるフレーム１１と、このフレーム１１と人体顔部Ｆ顔との間に存在し、作用応力の分散に寄与するシリコーンパッド１３とを有して構成される。ここでは、鼻マスクＭの応力分散部であるシリコーンパッド１３の厚さを一定として、鼻マスクＭの初期形状を決定する。
【００５０】
次にステップＳ６では、コンピュータ４の鼻マスク最適形状決定手段９が、ステップＳ４で得られた個人顔モデルと、ステップＳ５で得られた初期形状の鼻マスクモデルとを併せた解析モデル（ＦＥモデル）を作成する。続くステップＳ７では、同じく鼻マスク最適形状決定手段９が、ＦＥモデル化された鼻マスクＭを、同じくＦＥモデル化された個人顔モデルに対して押し付けた場合の応力状態を、ＦＥＭによりシミュレーションする応力解析を行ない、その結果に基づき、前記応力分布ならびにそれに伴う血流状態を予測して、「血流が阻害する荷重」以上の応力が作用する領域が存在するか否かを、適合評価として判断する（ステップＳ８）。このステップＳ８で、「血流が阻害する荷重」以上の応力が作用する領域が存在し、不適合であると判断された場合は、ステップＳ９に移行して、その領域に対して応力を緩和するための形状修正を鼻マスクＭのモデルに施し、前述のステップＳ６〜ステップＳ８の各手順を再度実行する。そして、「血流が阻害する荷重」以上の応力が作用する領域が存在しなくなれば、ステップＳ８において適合と判断して、最終的なマスクＭの最適形状を決定する（ステップＳ１０）。
【００５１】
ここで、ステップＳ６〜ステップＳ１０の手順を更に詳しく説明すると、前記圧力測定の実験で使用した鼻マスクＭを、実測値に基づいてＣＡＤモデル化すると共に、鼻マスク最適形状決定手段９によって、この鼻マスクＭの初期形状モデルを、実験時と同様の位置にパーソナルモデルに対して設置する。モデルの座標系は人体の横断面画像データに基づき設定しており、解剖学的正位に対して、左右方向をＸ軸、前後方向をＹ軸、上下方向をＺ軸としてそれぞれ置いている。また、メッシュサイズを概ね４ｍｍに設定して四面体要素に自動分割し、それによりステップＳ６において、図１４および図１５に示すようなＦＥモデルを作成できる。
【００５２】
表１は、前記ステップＳ６で得られたＦＥモデルを構成する各組織ならびに部材の要素数，節点数，物性値をそれぞれ示している。
【００５３】
【表１】
2010131091.tif 000003
【００５４】
鼻マスクＭについて、マスクのクッション機能であるゲルパッド１２やシリコーンパッド１３は、変形量が特に大きいことから、ここでは超弾性体として定義する。なお、超弾性体に関しては、簡略のため粘性項を省略し、線形近似した多項式モデルを使用している。一方、鼻マスクＭのフレーム１１は前記ゲルパッド１２やシリコーンパッド１３に比して剛性が比較的高いことから剛体として扱う。一方、皮質骨の弾性係数は14ＧＰａから18ＧＰａの範囲として解析した例が多く報告されており、軟部組織での値に比べてこの値は極めて大きい。よって、軟部組織に作用する応力解析を主たる目的とした場合、骨を剛体に準ずるものとして見なすことが可能であると考えられる。すなわち、本実施例の目的は、軟部組織の応力状態ならびに、鼻マスクＭの装着部の接触圧力を明らかにすることであるから、解析の簡単化ならびに計算負荷の軽減の観点から、図１５に示すように骨部のモデリングは行なわず、骨との境界面に位置する要素節点のＸ，Ｙ，Ｚ方向の移動をそれぞれ拘束するような境界条件を与える。他方、医療の現場において、看護師等は患者に対して鼻マスクＭの下部に取付けるストラップに比べて、上部に取付けるストラップを強く締めるように指導を行なっていることから、図１４に示すように、上部ストラップを保持するクリップ１７には2.4Ｎを、また下部ストラップを保持するクリップ１８には2.2Ｎの垂直荷重が一様に作用するように荷重条件を設定した。さらに、人体顔部Ｆと鼻マスクＭとの間に作用する摩擦係数をμ＝0.5と設定して滑りを許した他、その他の各組織間については固着と設定し、弾性接触問題としてＦＥＭ解析を行っている。
【００５５】
したがって上記実験例から、鼻マスクＭが接触する人体顔部Ｆの部位に複数の感圧センサを配設し、鼻マスクＭから人体顔部Ｆに向けた負荷を段階的若しくは連続的に変化させた時に、前記感圧センサで感知される接触圧力の変化から、鼻マスクＭを人体顔部Ｆに装着した時の最適な荷重条件（本実施例では、鼻マスクＭの上部において2.2Ｎ，鼻マスクＭの下部において2.4Ｎ）を算出し、これを鼻マスク最適形状決定手段９に出力する荷重条件算出手段を、コンピュータ４の機能的構成として備えてもよい。こうすれば、鼻マスク最適形状決定手段９は荷重条件算出手段で得られた個人毎の最適な荷重条件を取り込んで、適切なＦＥＭによる応力解析を行なうことが可能になる。
【００５６】
図１６〜図１８は、ステップＳ７で鼻マスク最適形状決定手段９が実行したＦＥＭ応力解析の結果であり、ここではその一例としてミーゼス（Mises）応力分布を示している。図１６は、顔正面におけるミーゼ応力分布を、応力値に応じた色の濃淡で示している。ここでは、額，鼻根および左右頬にそれぞれ応力値の比較的大きな領域が存在し、特に額部における応力値は大きく、最大で5.7ｋＰａのミーゼス応力が作用している。これは、臨床を考慮して、下部ストラップを保持するクリップ１８よりも大きな押付け荷重を、上部ストラップを保持するクリップ１７に与えたこと、ならびに額部の軟部組織の厚さが他の領域に比べて小さく、接触圧力分布の偏りを緩和する作用が、他の領域に比べて小さいことに起因するものと考えられる。
【００５７】
図１７は、図１６に示すＡ−Ａ線断面におけるミーゼス応力分布を示している。ここでは、２層構造を有する鼻マスクＭのゲルパッド１２やシリコーンパッド１３が大きく変形することで、人体顔部Ｆに対する接触圧力分布の偏りを緩和している。また、人体顔部Ｆにおける脂肪の弾性係数は、皮膚や筋に比べ小さいことから、図１８に示すように、皮膚における応力分布の偏りよりも脂肪領域においては小さくなる。一方、これよりも深部に存在する筋領域においては、接触域周辺におけるミーゼス応力が他の領域に比べて大きいことが判る。すなわち、ステップＳ７における応用解析の結果、褥瘡発生を考慮する上で、鼻マスクＭの装着部の接触圧力のみならず、深部に作用する応力についても併せて検討し、鼻マスクＭ形状の最適化を図る必要があることが示唆される。
【００５８】
図１９は、前述の実験例で計測した接触圧力の実測値と、鼻マスク最適形状決定手段９のＦＥＭ解析により得られた結果とを、比較のために併記して示している。実験例の実測値とＦＥＭ解析による値は、定性的かつ定量的にほぼ一致しており、本実施例で提案するパーソナルモデルの作成システムならびに応力解析手法により得られた解析結果が、実際の接触状態を正しく再現していることが判る。
【００５９】
一方、本システムはＦＥＭ解析を適用することから、図２０に示すように鼻マスクＭの装着部において、皮膚に作用する接触圧力σnのみならず、接線方向応力σtを併せて評価することが可能である。よって、当該ＦＥＭ解析の結果から、人体顔部Ｆが如何なる応力状態にあるかを詳細に知ることが可能になり、鼻マスクＭの最適形状を得る上で、考慮すべき主たる荷重が圧迫荷重であるのか、あるいはトラクション荷重であるのかなど、個人に適した鼻マスクＭの最適形状を得る上で有効となる。さらに本システムでは、褥瘡発生の主たる要因とされる血行と応力状態の関係をも、定量的に評価することが可能になり、人体顔部Ｆに対する皮膚障害の発生を正確に予測する上で、有益な情報が得られる。
【００６０】
このように本実施例では、個々の患者に対して最適な鼻マスク形状の決定を支援する上記のようなシステムを構築して、レーザ測長および超音波測長の各技術要素から構成される三次元生体形態計測装置で得た形状データや厚さデータから、個人対応の顔モデル（パーソナルモデル）を作成できる。また、このパーソナルモデルに対して、鼻マスクＭを装着した際に作用する応力状態をＦＥＭにより求めることができる。このＦＥＭ解析により得た値と実測値とを比較検討した結果、次の知見が得られた。
【００６１】
先ず、鼻マスクＭの装着部の接触圧力について、感圧導電ゴムセンサによる実測値と、ＦＥＭ応力解析の結果とを比較して、両者がほぼ定性的かつ定量的に一致したことを見出した。よって、本実施例で提案する個人用顔モデルの構築システムおよび応力解析手法を適用することで、実際に鼻マスクＭを装着した際の接触部領域の応力状態を再現することが可能である。
【００６２】
また、実際に人体顔部Ｆに装着する鼻マスクＭのシリコンラバー部であるシリコーンパッド１３や、ゲルパッド部であるゲルパッド１２は、人体顔部Ｆの表面に作用する接触圧力分布の偏りを減少するように複雑に変形はするものの、その効果は十分とはいえず、特に額部において大きなMises応力が作用する（図１６を参照）。一方、人体顔部Ｆにおける脂肪組織の弾性係数は小さいことから、この領域においても作用応力の偏りを小さくする効果が見受けられるものの、これよりも深部に存在する筋組織領域においては、作用応力が集中する領域が存在する（図１７を参照）。よって褥瘡予防の観点から、本実施例における鼻マスク最適形状決定手段９は、接触表面のみならず深部における応力状態を考慮して、適切な鼻マスク形状を決定するのが好ましい。
【００６３】
また、本実施例におけるマスク形状決定支援システムは、個人対応の三次元化されたＦＥモデルを用いることで、個人毎の人体顔部Ｆの形状を考慮して、個々に最適な形状の鼻マスクＭを提供することが可能となる、すなわち、ここでの鼻マスク最適形状決定手段９は、理想的な応力状態となる鼻マスク形状をコンピュータシミュレーションで求める機能を有し、具体的には片当たりしない理想的な応力状態を定義する手順と、前記応力状態を境界条件として、鼻マスクＭなしの顔モデルを用いてシミュレーションを実施する手順と、この時の荷重作用領域における人体顔部Ｆの表面変形状態を評価する手順と、前記体顔部Ｆの表面変形を考慮して、鼻マスクＭの形状を決定する手順を順に実行することで達成される。
【００６４】
以上のように、本実施例のマスク形状決定支援システムは、生体形態計測装置としての表面形状計測装置１で得られる生体すなわち人体顔部Ｆの表面形状のデータと、同じく生体形態計測装置としての内部組織計測装置２で得られる内部組織境界面上の特徴点位置のデータを考慮してＦＦＤ法を適用し、それにより表面形状計測装置１や内部組織計測装置２で計測が困難な領域を補間することで、人体顔部Ｆに個々のパーソナルモデルを作成する個別モデル生成手段７と、前記パーソナルモデルから人体顔部Ｆに鼻マスクＭを装着した状態のＦＥモデルを生成して、このＦＥモデルから人体顔部Ｆに対して理想的な接触圧力分布を有する鼻マスクＭの最適形状を決定する鼻マスク最適形状決定手段９とを備えている。
【００６５】
こうすると、鼻マスクＭの装着部位における人体顔部Ｆの表面形状のみならず、人体顔部Ｆの内部組織境界面上の特徴点位置から得られる内部組織の厚さをも考慮して、人体顔部Ｆ毎に個々のパーソナルモデルを作成することができる。しかも、このようなパーソナルモデルから人体顔部Ｆに鼻マスクを装着した状態のＦＥモデルを生成すれば、当該ＦＥモデルから人体顔部Ｆの各組織に作用する応力状態を明らかにすることができ、それにより圧迫壊死や褥瘡などの皮膚障害を発生させないような、個々の人体顔部Ｆに適した理想的な接触圧力分布を有する鼻マスクＭの形状を決定できる。
【００６６】
そしてこれは、上記個別モデル生成手段７が実行する個別モデル生成ステップと、鼻マスク最適形状決定手段９が実行する鼻マスク最適形状決定ステップを備えたマスク形状決定支援方法でも実現するし、上記個別モデル生成手段７および鼻マスク最適形状決定手段９を、任意のコンピュータ４に機能させるマスク形状決定支援プログラムでも実現する。
【００６７】
また、本実施例のマスク形状決定支援システムは、前記パーソナルモデルに対して、理想的な分布荷重となる荷重条件を適用してＦＥＭ解析を行なうことで、その荷重条件での変形した人体顔部Ｆの表面形状を算出し、この変形した人体顔部Ｆの表面形状に沿った鼻マスクＭの初期形状をモデル化する鼻マスク初期形状決定手段８をさらに備え、前記マスク最適形状決定手段９は、変形した人体顔部Ｆの表面形状に鼻マスクＭの初期形状を装着した状態のＦＥモデルを作成する構成となっている。
【００６８】
こうすると、予め理想的な分布荷重となる荷重条件を人体顔部Ｆに負荷した状態を想定して、その荷重条件によって変形した人体顔部Ｆの表面形状に、鼻マスクＭの初期形状を装着した状態のＦＥモデルを得ることが可能になる。
【００６９】
そしてこれは、上記鼻マスク初期形状決定手段８が実行する鼻マスク初期形状決定ステップをさらに備え、マスク最適形状決定ステップで、変形した人体顔部Ｆの表面形状に鼻マスクＭの初期形状を装着した状態のＦＥモデルを作成するようなマスク形状決定支援方法でも実現するし、上記鼻マスク初期形状決定手段８をコンピュータ４にさらに機能させ、前記マスク最適形状決定手段９が、変形した人体顔部Ｆの表面形状に鼻マスクＭの初期形状を装着した状態のＦＥモデルを作成するようなマスク形状決定支援プログラムでも実現する。
【００７０】
さらに、本実施例のマスク形状決定支援システムは、人体顔部Ｆの表面形状および内部組織の厚さに関して、人体顔部Ｆの基準となる標準モデルを作成する標準モデル作成手段６をさらに備え、前記個別モデル生成手段７は、この標準モデルに前記ＦＦＤ法を適用し、それにより標準モデルを写像変形して、人体顔部Ｆ毎に個々のパーソナルモデルを作成する構成となっている。
【００７１】
こうすると、予め人体顔部Ｆの基準となる標準モデルを作成しているため、この標準モデルを利用すれば、ＦＦＤ法によって人体顔部Ｆ毎に異なる独自のパーソナルモデルを得ることが可能になる。
【００７２】
そしてこれは、上記標準モデル作成手段６が実行する標準モデル作成ステップをさらに備え、個別モデル生成ステップで、この標準モデルにＦＦＤ法を適用し、それにより標準モデルを写像変形して、人体顔部Ｆ毎に個々のパーソナルモデルを作成するようなマスク形状決定支援方法でも実現するし、上記標準モデル作成手段６をコンピュータ４にさらに機能させ、前記個別モデル生成手段７で、標準モデルに前記ＦＦＤ法を適用し、それにより標準モデルを写像変形して、人体顔部Ｆ毎に個々のパーソナルモデルを作成するようなマスク形状決定支援プログラムでも実現する。
【００７３】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲において種々の変形実施が可能である。例えば、実施例では人体顔部Ｆに装着する鼻マスクを対象としているが、他の生体部位に装着するあらゆるマスクをも、対象とすることができる。従って、その場合は上記実施例の中で、鼻マスクをマスクとし、人体顔部Ｆをマスクの装着する生体部位に置き換えればよい。また、ここでいうマスクも、単なる医療用の装着具に限らず、他のあらゆる用途の装着具に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の好ましい一実施例を示すマスク形状決定支援システムのブロック構成図である。
【図２】同上、実験例で使用する鼻マスクの正面図，側面図および背面図である。
【図３】同上、実験例における人体顔部への荷重条件と、センサ位置とを示す概略説明図である。
【図４】同上、第１の実験において、人体顔部の各部位と接触圧力との関係を示すグラフである。
【図５】同上、第２の実験において、人体顔部の各部位と接触圧力との関係を示すグラフである。
【図６】同上、図１に示すシステムの動作手順を示すフローチャートである。
【図７】同上、顔面形状の計測結果と、軟部組織の厚さ測定位置とを示す説明図である。
【図８】同上、内部組織計測装置のシステム構成と、超音波反射波のエコー振幅と時間との関係を示す説明図である。
【図９】同上、人体横断面画像データを示す平面図である。
【図１０】同上、人体横断面画像データに基づく筋と骨の標準モデルを示す斜視図である。
【図１１】同上、筋と骨のパーソナルモデルを示す斜視図である。
【図１２】同上、皮膚，脂肪，筋および骨のパーソナルモデルを示す斜視図である。
【図１３】同上、皮膚と脂肪との境界面において、ＶＨモデルからパーソナルモデルへのモデル変形操作の過程を示す説明図である。
【図１４】同上、鼻マスクモデルを顔モデルに装着した状態の斜め正面方向から見たＦＥモデルを示す説明図である。
【図１５】同上、鼻マスクモデルを顔モデルに装着した状態の境界条件におけるＦＥモデルを示す説明図である。
【図１６】同上、応力解析結果により得られた顔正面におけるフォンミーゼス分布を示す説明図である。
【図１７】同上、図１６のＡ−Ａ線断面を示す説明図である。
【図１８】同上、図１７のＢ部を拡大した説明図である。
【図１９】同上、人体顔部の各部位と接触圧力との関係について、実験例に基づく実測値と、ＦＥＭ解析により得られた結果とを比較して示すグラフである。
【図２０】同上、ＦＥＭ解析により得られた人体顔部の各部位と接触圧力および接線方向応力との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７５】
１  表面形状計測装置（生体形態計測装置）
２  内部組織計測装置（生体形態計測装置）
４  コンピュータ
６  標準モデル作成手段
７  個別モデル生成手段
８  鼻マスク初期形状決定手段（マスク初期形状決定手段）
９  鼻マスク最適形状決定手段（マスク最適形状決定手段）
【図１】
2010131091.tif 000004
【図２】
2010131091.tif 000005
【図６】
2010131091.tif 000006
【図１２】
2010131091.tif 000007
【図１３】
2010131091.tif 000008
【図１９】
2010131091.tif 000009
【図２０】
2010131091.tif 000010
【図３】
2010131091.tif 000011
【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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