(57)【要約】  支持具の設計方法及びシステムであって、当該方法は、Ｓ１）支持具を必要とする対象を固定するステップと、Ｓ２）前記対象の骨格画像情報を取得するステップと、Ｓ３）前記対象を調整するための調整案及び最終的に達成すべき目標状態を決定するステップと、Ｓ４）前記対象の骨格構造が変化するよう前記対象を調整するステップと、Ｓ５）前記対象の調整後の骨格画像情報を取得するステップと、Ｓ６）前記対象の骨格が前記目標状態まで調整されたか否かを判断し、調整された場合には調整を終了してステップＳ７に進み、調整されていない場合にはステップＳ４に戻るステップと、Ｓ７）前記対象が目標状態に達した後の体表の３次元形態を取得するとともに、調整ヘッドから前記対象に加えられた力の情報を記録して相応の支持具の製作に適用するステップ、を含む。これにより、良好な矯正効果を保証しつつ皮膚に対する継続的な圧迫も回避可能な支持具を効率的に設計可能となる。【選択図】図１
2019528811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持具を必要とする対象を調整装置で固定するステップであって、前記調整装置が１又は複数の調整ヘッドを備え、前記調整ヘッドにはフォースセンサが設けられているステップＳ１と、
前記対象を走査して、前記対象の骨格画像情報を取得するステップＳ２と、
前記骨格画像情報に基づいて、前記対象を調整するための調整案及び最終的に達成すべき目標状態を決定するステップＳ３と、
前記調整案に基づき、前記対象の骨格構造が変化するよう、前記調整ヘッドを用いて前記対象を調整するとともに、前記調整ヘッドから前記対象に加えられた力の大きさ、方向及び分布を前記フォースセンサで検出するステップＳ４と、
一定の時間間隔の後に前記対象を走査して、前記対象の調整後の骨格画像情報を取得するステップＳ５と、
調整後の前記骨格画像情報から前記対象の骨格が前記目標状態まで調整されたか否かを判断し、調整された場合には調整を終了してステップＳ７に進み、調整されていない場合にはステップＳ４に戻るステップＳ６と、
前記対象が目標状態に達した後の体表の３次元形態を取得するとともに、前記フォースセンサが検出した前記調整ヘッドから前記対象に加えられた力の大きさ、方向及び分布の情報を記録して相応の支持具の製作に適用するステップＳ７、を含むことを特徴とする支持具の設計方法。
【請求項２】
ステップＳ４とＳ５の間に、更に、前記フォースセンサが検出した前記調整ヘッドから前記対象に加えられた力の大きさが限界値を超過したか否かを判断し、超過した場合にはステップＳ７を実行し、超過していない場合にはステップＳ５を実行するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の支持具の設計方法。
【請求項３】
ステップＳ２における前記骨格画像情報は、ステップＳ３で参照されるようリアルタイム表示されることを特徴とする請求項１に記載の支持具の設計方法。
【請求項４】
支持具を必要とする対象を固定するために用いられる調整装置であって、前記対象を調整する１又は複数の調整ヘッドを備え、前記調整ヘッドには、前記調整ヘッドから前記対象に加えられた力の大きさ、方向及び分布を検出するフォースセンサが設けられている調整装置と、
前記対象を走査して、前記対象の骨格画像情報を取得する走査イメージング装置と、
前記骨格画像情報を読み取って数量化し、前記対象に対応する現時点のパラメータと目標パラメータを演算する第１演算ユニットと、
前記現時点のパラメータ、目標パラメータ及び前記フォースセンサにより検出された前記調整ヘッドから前記対象に加えられた力の大きさ、方向及び分布の情報に基づいて、オペレータが前記調整ヘッドを用いて前記対象を調整するよう誘導するための前記調整ヘッドの調整案を演算する第２演算ユニットと、
前記現時点のパラメータと前記目標パラメータが一致したか否かを監視し、一致した場合には、オペレータが調整を終えて体表３次元形態取得装置を用い、前記対象における体表の３次元形態を取得するよう通知する終了信号を出力し、一致していない場合には、オペレータが調整を継続するよう通知する作業信号を出力する監視モジュール、を含むことを特徴とする支持具の設計システム。
【請求項５】
警報装置を更に含み、前記警報装置は、前記フォースセンサが検出した前記調整ヘッドから前記対象に加えられた力の大きさの情報を読み取って、前記調整ヘッドから前記対象に加えられた力の大きさが安全値を超過している場合、オペレータが調整を終了するよう通知する警告信号を出力することを特徴とする請求項４に記載の支持具の設計システム。
【請求項６】
前記調整ヘッドは第１機械装置によって制御され、前記第１機械装置は前記警告信号を受信する制動モジュールを備え、前記制動モジュールが前記警告信号を受信すると、前記第１機械装置は運転を停止することを特徴とする請求項５に記載の支持具の設計システム。
【請求項７】
前記第１機械装置は、前記監視モジュールから出力された信号を受信する第１数値制御モジュールを備え、前記第１数値制御モジュールが前記終了信号を受信すると前記第１機械装置は運転を停止し、前記第１数値制御モジュールが前記作業信号を受信すると、前記第１機械装置が前記第２演算ユニットにより演算された前記調整案を読み取り、前記調整案に基づいて、前記調整ヘッドが前記対象を調整するよう制御することを特徴とする請求項６に記載の支持具の設計システム。
【請求項８】
前記走査イメージング装置は第２機械装置によって制御され、前記第２機械装置は、前記監視モジュールから出力された信号を受信する第２数値制御モジュールを備え、前記第２数値制御モジュールが前記終了信号を受信すると前記第２機械装置は運転を停止し、前記第２数値制御モジュールが前記作業信号を受信すると、前記第２機械装置は、前記走査イメージング装置が前記対象を走査して前記対象の骨格画像情報を取得するよう制御することを特徴とする請求項４に記載の支持具の設計システム。
【請求項９】
前記体表３次元形態取得装置は、前記対象の断面図及び各断面図の空間位置を取得することで、前記対象の骨格画像情報を取得することを特徴とする請求項４に記載の支持具の設計システム。
【請求項１０】
前記走査イメージング装置は、前記対象の体表に密着する可撓性のイメージングプローブを含むことを特徴とする請求項４に記載の支持具の設計システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は医療機器の技術分野に関し、具体的には、医療機器の設計方法及びシステムに関し、より具体的には、支持具の設計方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
身体の骨格に部分的な畸形や損傷がある場合には、体外からの介入や治療過程において支持具の使用を要することが多い。例えば、青少年に多い畸形である脊柱側湾は、直ちに治療しなければ脊柱側湾の度合が発育に伴って深刻化し、重大な体躯の畸形につながってしまう。結果、患者の心肺機能に影響が及ぶだけでなく、精神面の健康を大きく損なうこともある。大部分の脊柱側湾患者には、側弯の悪化を回避するために体外から支持具による治療を行う必要がある。側弯を矯正しようとすると、支持具は異なる点で脊柱に対し矯正力を発揮せねばならず、一般的に、脊柱側弯の支持具は１日あたり２３時間の装着を要する。長時間に及ぶ継続的な皮膚の圧迫は褥瘡を誘発し得るが、矯正力を軽減して圧迫を回避した場合には矯正効果に支障が出てしまう。そのため、患者の違いに応じ、如何にして良好な矯正効果を保証しつつ、継続的な皮膚の圧迫も回避可能な支持具を設計するかとの点が一貫して当業者を悩ます課題となっている。
【０００３】
現在、世界には多数の脊柱支持具の設計案が存在するが、いずれも大同小異であり、通常は次のようなステップを含む。
１．脊柱の側弯状況について、調整可能度合を把握する（患者に身体を左右に曲げさせて、Ｘ線写真上で調整可能度数を検出する）。
２．装置を用いて体外から脊柱を調整し、外観から調整度合を判断する（患者は臥位でも立位でもよい。通常、装置は胴体の両側を支持する複数の調整可能ロッドを有している）。
３．調整状態における胴体の３次元形状を取得する（石膏ギプスを用いる方法で取得してもよいし、体表の３次元走査を利用する方法で取得してもよい）。
４．取得した胴体の３次元形状と経験に基づいて支持具を調整及び製作する。
５．最良の効果が得られるよう、患者に支持具を装着させて微調整する（支持具の部分形状の変更、部分的なパッドの装入、或いは締め付け具合の変更）。
また、良好な調整効果を達成すべく、支持具の調整過程でＸ線イメージングにより複数のＸ線画像を取得することもあるが、この方法では患者が大量の有害放射線を受け受けることになる。上記から明らかなように、従来の設計方法では、外観から調整度合を判断するとの手段において不確定要素があまりに多く、取得される支持具が良好な矯正効果を保証しつつ、継続的な皮膚の圧迫も回避可能であるとの理想的な治療効果を達成しにくい。また、後段における支持具の微調整過程も非常に煩雑である。そこで、上記の課題を解消すべく、新たな支持具の設計方法及びシステムを設計することが求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、従来技術では不確定要素があまりに多いことから、良好な矯正効果を保証しつつ継続的な皮膚の圧迫も回避可能な支持具を設計困難であり、且つ、後段における支持具の微調整過程も非常に煩雑であるとの課題に対し、良好な矯正効果を保証しつつ継続的な皮膚の圧迫も回避可能な支持具を効率よく設計可能な支持具の設計方法及びシステムを提供することをが解決すべき技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明が課題を解決するために採用する技術方案は、支持具を必要とする対象を調整装置で固定するステップであって、前記調整装置が１又は複数の調整ヘッドを備え、前記調整ヘッドにはフォースセンサが設けられているステップＳ１と、前記対象を走査して、前記対象の骨格画像情報を取得するステップＳ２と、前記骨格画像情報に基づいて、前記対象を調整するための調整案及び最終的に達成すべき目標状態を決定するステップＳ３と、前記調整案に基づき、前記対象の骨格構造が変化するよう、前記調整ヘッドを用いて前記対象を調整するとともに、前記調整ヘッドから前記対象に加えられた力の大きさ、方向及び分布を前記フォースセンサで検出するステップＳ４と、一定の時間間隔の後に前記対象を走査して、前記対象の調整後の骨格画像情報を取得するステップＳ５と、調整後の前記骨格画像情報から前記対象の骨格が前記目標状態まで調整されたか否かを判断し、調整された場合には調整を終了してステップＳ７に進み、調整されていない場合にはステップＳ４に戻るステップＳ６と、前記対象が目標状態に達した後の体表の３次元形態を取得するとともに、前記フォースセンサが検出した前記調整ヘッドから前記対象に加えられた力の大きさ、方向及び分布の情報を記録して相応の支持具の製作に適用するステップＳ７、を含む支持具の設計方法を提供する。
【０００６】
本発明における前記支持具の設計方法では、ステップＳ４とＳ５の間に、更に、前記フォースセンサが検出した前記調整ヘッドから前記対象に加えられた力の大きさが限界値を超過したか否かを判断し、超過した場合にはステップＳ７を実行し、超過していない場合にはステップＳ５を実行するステップＳＡを含む。
【０００７】
本発明における前記支持具の設計方法では、ステップＳ２における前記骨格画像情報が、ステップＳ３で参照されるようリアルタイム表示される。
【０００８】
本発明は、更に、支持具を必要とする対象を固定するために用いられる調整装置であって、前記対象を調整する１又は複数の調整ヘッドを備え、前記調整ヘッドには、前記調整ヘッドから前記対象に加えられた力の大きさ、方向及び分布を検出するフォースセンサが設けられている調整装置と、前記対象を走査して、前記対象の骨格画像情報を取得する走査イメージング装置と、前記骨格画像情報を読み取って数量化し、前記対象に対応する現時点のパラメータと目標パラメータを演算する第１演算ユニットと、前記現時点のパラメータ、目標パラメータ及び前記フォースセンサにより検出された前記調整ヘッドから前記対象に加えられた力の大きさ、方向及び分布の情報に基づいて、オペレータが前記調整ヘッドを用いて前記対象を調整するよう誘導するための前記調整ヘッドの調整案を演算する第２演算ユニットと、前記現時点のパラメータと前記目標パラメータが一致したか否かを監視し、一致した場合には、オペレータが調整を終えて体表３次元形態取得装置を用い、前記対象における体表の３次元形態を取得するよう通知する終了信号を出力し、一致していない場合には、オペレータが調整を継続するよう通知する作業信号を出力する監視モジュール、を含む支持具の設計システムを提供する。
【０００９】
本発明における前記支持具の設計システムにおいて、警報装置を更に含み、前記警報装置は、前記フォースセンサが検出した前記調整ヘッドから前記対象に加えられた力の大きさの情報を読み取って、前記調整ヘッドから前記対象に加えられた力の大きさが安全値を超過している場合、オペレータが調整を終了するよう通知する警告信号を出力する。
【００１０】
本発明における前記支持具の設計システムにおいて、前記調整ヘッドは第１機械装置によって制御され、前記第１機械装置は前記警告信号を受信する制動モジュールを備え、前記制動モジュールが前記警告信号を受信すると、前記第１機械装置は運転を停止する。
【００１１】
本発明における前記支持具の設計システムにおいて、前記第１機械装置は、前記監視モジュールから出力された信号を受信する第１数値制御モジュールを備え、前記第１数値制御モジュールが前記終了信号を受信すると前記第１機械装置は運転を停止し、前記第１数値制御モジュールが前記作業信号を受信すると、前記第１機械装置が前記第２演算ユニットにより演算された前記調整案を読み取り、前記調整案に基づいて、前記調整ヘッドが前記対象を調整するよう制御する。
【００１２】
本発明における前記支持具の設計システムにおいて、前記走査イメージング装置は第２機械装置によって制御され、前記第２機械装置は、前記監視モジュールから出力された信号を受信する第２数値制御モジュールを備え、前記第２数値制御モジュールが前記終了信号を受信すると前記第２機械装置は運転を停止し、前記第２数値制御モジュールが前記作業信号を受信すると、前記第２機械装置は、前記走査イメージング装置が前記対象を走査して前記対象の骨格画像情報を取得するよう制御する。
【００１３】
本発明における前記支持具の設計システムにおいて、前記体表３次元形態取得装置は、前記対象の断面図及び各断面図の空間位置を取得することで、前記対象の骨格画像情報を取得する。
【００１４】
本発明における前記支持具の設計システムにおいて、前記走査イメージング装置は、前記対象の体表に密着する可撓性のイメージングプローブを含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明における支持具の設計方法及びシステムを実施することで、以下の有益な効果が得られる。即ち、対象の違いに応じて、対象に適した支持具が効率的且つスマートに設計される。且つ、設計された支持具は良好な矯正効果を保証しつつ、皮膚に対する不要な継続的圧迫も回避可能なため、患者に対し貴重な治療時間と理想的な治療効果を提供可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明で提供する支持具の設計方法の好ましい実施例におけるフローチャートである。
【図２】図２は、本発明で提供する支持具の設計システムの好ましい実施例を示す図である。
【図３】図３は、本発明で提供する支持具の設計システムにおける調整装置の構造を示す図である。
【図４】図４は、本発明で提供する支持具の設計システムの好ましい実施例を対象の調整に応用する場合を示す図である。
【図５】図５は、本発明で提供する支持具の設計システムの好ましい実施例を対象の調整に応用した後を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の技術的特徴、目的及び効果がより明確に理解されるよう、図面を参照して本発明の具体的実施形態につき詳細に説明する。
【００１８】
図１に示すように、本発明で提供する支持具の設計方法の好ましい実施例は以下のステップを順に含む。
【００１９】
Ｓ１：支持具を必要とする対象２を調整装置１で固定する。前記対象２は、支持具を設計・製作して脊柱側弯を制御したい側弯を有する脊柱としてもよいし、支持具を設計・製作して、折れた又は変形した長骨を固定することで整復及び癒合したい骨折した長骨としてもよいし、支持具を設計・製作して相応に支持することで疼痛を緩和したい痛みを伴う膝関節としてもよい。前記調整装置１は、複数の調整ヘッド１２を備える。且つ、各前記調整ヘッド１２には、前記対象２に前記調整ヘッド１２から加えられた力の大きさ、方向及び分布を検出するフォースセンサ１３が設けられている。
【００２０】
Ｓ２：前記対象２を走査して、前記対象２の骨格画像情報を取得する。本実施例では、放射線を伴わない超音波イメージング方法を利用するとともに、マニピュレータで前記対象２を走査して（他の実施例では、オペレータが走査ヘッドを手で持って手動で走査してもよいし、機械で走査してもよい。また、可撓性の超音波プローブを対象２の体表に密着させて走査してもよい）骨格画像情報を取得する。通常、前記骨格画像情報とは、前記対象２の骨格の２次元画像又は３次元画像のことをいう。なお、言うまでもなく、他の実施例において、オペレータは、例えば光干渉断層（ＯＣＴ）イメージング方法、光音響イメージング方法、テラヘルツ（ＴＨｚ）イメージング方法といった放射線を伴わないその他の既知のイメージング方法を用いてもよいし、超低放射線のＸ線イメージング方法を用いてもよい。
【００２１】
Ｓ３：前記骨格画像情報に基づいて、前記対象２を調整するための調整案及び最終的に達成すべき目標状態を決定する。前記対象２の骨格の２次元画像又は３次元画像を取得した後、オペレータは、前記２次元画像又は３次元画像から、前記対象２の骨格構造について、例えば側弯の角度、骨格の回転角度等の定量パラメータを取得可能となる。詳細な分析及び測定によって、前記対象２の骨格について現時点の構造をパラメータ化するとともに、最終的な調整後に達成すべき目標状態に対応するパラメータを分析及び演算する。これにより、調整すべき位置及び対応する調整量を含む相応の調整案を制定可能となる。なお、前記対象２が側弯脊柱の場合には、脊柱を例えば真っ直ぐな状態といった理想の状態まで調整することを調整後の目標状態とすればよい（言うまでもなく、全ての脊柱側弯患者の脊柱を真っ直ぐに調整できるわけではない。多くの患者は完全に真っ直ぐな状態ではなく、最適な状態への調整にとどまる）。また、前記対象２が骨折した長骨の場合には、折れた骨を癒合して可能な限り骨折前と同様の状態とすることが調整後の目標状態となる。また、前記対象２が膝関節の場合には、膝関節痛の部位にかかる力をできるだけ小さくすることが調整後の目標状態となる。
【００２２】
Ｓ４：前記調整案に基づき、前記対象２の骨格構造が変化するよう、前記調整ヘッド１２を用いて前記対象２を調整するとともに、前記調整ヘッド１２から前記対象２に加えられた力の大きさ、方向及び分布を前記フォースセンサ１３で検出する。オペレータは、前記対象２の骨格構造を変化させて、設定した目標状態に前記対象２の骨格構造を近付けるよう、前記調整案に基づいて前記複数の調整ヘッド１２を操作し、前記対象２を相応に調整すればよい。調整過程において、前記調整ヘッド１２は一般的に１つの点で前記対象２と接触するのではなく、体表の対応部位に密着する１つの面で前記対象２に接触する。前記調整ヘッド１２が前記対象２に接触すると、前記フォースセンサ１３は前記調整ヘッド１２によって前記対象２に生じた応力の大きさ、方向及び分布を取得し始める。これらのデータは、最終的な支持具の設計にとって極めて重要となる。
【００２３】
ＳＡ：前記フォースセンサ１３は、前記調整ヘッド１２から前記対象２に加えられた力の大きさが限界値を超過したか否か、或いは、力の分布が異常か否かを検出する。そして、ＹＥＳの場合（即ち、力の大きさが限界値を超過しているか、力の分布が異常な場合）にはステップＳ７を実行し、ＮＯの場合（即ち、力の大きさが限界値を超過しておらず、且つ、力の分布が正常な場合）にはステップＳ５を実行する。前記調整ヘッド１２の前記フォースセンサ１３が、前記対象２の体表に加えられた力が某設定値を超過するほど大きいか、或いは、接触面上の応力分布が異常であると検出した場合には、安全面又は設計面を考慮して調整を停止し、ステップＳ７に進むが、逆の場合にはステップＳ５を実行する。
【００２４】
Ｓ５：前記対象２を走査して、前記対象２の調整後の骨格画像情報を取得する。前記対象２の調整が一定の時間間隔を経た後、オペレータは再び前記対象２を走査して、調整後の前記対象２の骨格について３次元画像又は２次元画像を取得する。なお、前記時間間隔はオペレータが経験的に決定すればよく、３０ｍｉｎ、１０ｍｉｎ、５ｍｉｎ、或いは数秒としてもよい。
【００２５】
Ｓ６：調整後の前記骨格画像情報から前記対象２の骨格が前記目標状態まで調整されたか否かを判断する。そして、ＹＥＳの場合には調整を終了してステップＳ７に進み、ＮＯの場合にはステップＳ４に戻る。オペレータは、調整後の前記対象２の骨格における３次元画像又は２次元画像から、調整後の前記対象２の骨格構造について定量パラメータを取得するとともに、これを前記目標状態に対応するパラメータと比較する。そして、両者が一致している場合には所定の位置まで調整されたことを意味するため、調整を終了してステップＳ７に進む。また、一致していない場合には所定の位置への調整が済んでいないことを意味しており、引き続き調整が必要なため、ステップＳ４に戻る。
【００２６】
Ｓ７：前記対象２が目標状態に達した後の体表の３次元形態を取得するとともに、前記フォースセンサ１３が検出した前記調整ヘッド１２から前記対象２に加えられた力の大きさ、方向及び分布の情報を記録して、相応の支持具の製作に適用する。なお、対象２の体表の３次元形態は、従来のギプス包帯を用いて取得してもよいし、光学的な体表３次元イメージング、超音波３次元イメージング、光干渉断層３次元イメージング、テラヘルツ３次元イメージング、光音響３次元イメージング等の方式を用いてもよい。
【００２７】
図２に示すように、本発明で提供する支持具の設計システムの好ましい実施例は以下を含む。
【００２８】
調整装置１：図３、図４及び図５を参照して、前記調整装置１は、支持具を必要とする対象２を固定するために用いられる。前記対象２は、支持具を設計・製作して脊柱側弯を制御するとともに、側弯脊柱を真っ直ぐな状態に調整したい側弯を有する脊柱としてもよいし、支持具を設計・製作して、折れた又は変形した長骨を固定することで整復及び癒合したい骨折した長骨としてもよいし、支持具を設計・製作して相応に支持することで疼痛を緩和したい痛みを伴う膝関節としてもよい。前記調整装置１は、対向して設けられる２つの固定フレーム１４と、２つの前記固定フレーム１４にそれぞれ装着される複数の調整ヘッド１２を備える。前記調整ヘッド１２は、上下、左右、前後及び各回転角度に運動可能であり、第１機械装置１１により制御される。前記第１機械装置１１は、第１数値制御モジュールと制動モジュールを備える。各前記調整ヘッド１２には、前記調整ヘッド１２から前記対象２に加えられた力の大きさ、方向及び分布を検出するフォースセンサ１３が設けられている。
【００２９】
警報装置：前記警報装置は、前記フォースセンサ１３が検出した前記調整ヘッド１２から前記対象２に加えられた力の大きさ、方向及び分布の情報を読み取って、前記調整ヘッド１２から前記対象２に加えられた力の大きさが安全値を超過している場合、或いは分布が正常でない場合に警告信号を出力する。前記第１機械装置１１の制動モジュールは前記警告信号を受信すると、前記第１機械装置１１の運転を停止させるよう終了命令を発する。
【００３０】
走査イメージング装置３：前記対象２をリアルタイムで走査して、前記対象２の骨格のリアルタイムの２次元画像又は３次元画像を取得する。本実施例で用いられる走査イメージング装置３は、放射線を伴わない超音波イメージング装置である。前記超音波イメージング装置は第２機械装置３１により制御される（他の実施例において、オペレータは走査ヘッドを手で持って手動で走査してもよいし、機械で走査してもよい）。また、前記第２機械装置３１は第２数値制御モジュールを備える。なお、言うまでもなく、他の実施例においては、例えば光干渉断層（ＯＣＴ）イメージング装置、光音響イメージング装置、テラヘルツ（ＴＨｚ）イメージング装置といった放射線を伴わないその他の既知のイメージング装置を用いてもよいし、超低放射線のＸ線イメージング装置を用いてもよい。
【００３１】
第１演算ユニット４：前記対象２の骨格の２次元画像又は３次元画像を読み取った後、前記対象２の骨格構造における側弯の角度、骨格の回転角度といった現時点のパラメータを演算するとともに、最終的な調整後に前記対象２の骨格が達成すべき目標状態に対応する目標パラメータを演算する。なお、前記対象２が側弯脊柱の場合には、脊柱を例えば真っ直ぐな状態といった理想の状態まで調整することを調整後の目標状態とすればよい（言うまでもなく、全ての脊柱側弯患者の脊柱を真っ直ぐに調整できるわけではない。多くの患者は完全に真っ直ぐな状態ではなく、最適な状態への調整にとどまる）。また、前記対象２が骨折した長骨の場合には、折れた骨を癒合して可能な限り骨折前と同様の状態とすることが調整後の目標状態となる。また、前記対象２が膝関節の場合には、膝関節痛の部位にかかる力をできるだけ小さくすることが調整後の目標状態となる。
【００３２】
第２演算ユニット５：前記現時点のパラメータ、目標パラメータ及び前記フォースセンサ１３により検出された前記調整ヘッド１２から前記対象２に加えられた力の大きさ、方向及び分布の情報を読み取り、前記情報に基づいて前記対象２に適した調整案を演算する。前記調整案は、調整を要する位置及び相応の調整量を含む。
【００３３】
監視モジュール６：前記現時点のパラメータと前記目標パラメータが一致したか否かを監視し、一致した場合には終了信号を出力する一方、一致していない場合には作業信号を出力する。
【００３４】
前記監視モジュール６から作業信号が出力されると、前記第１数値制御モジュールが前記作業信号を受信する。すると、前記第１機械装置１１が前記第２演算ユニット５により演算された前記調整案を読み取り、前記調整案に基づいて、前記調整ヘッド１２が前記対象２を調整するよう制御する。また、前記第２数値制御モジュールが前記作業信号を受信すると、前記第２機械装置３１は、前記走査イメージング装置が前記対象２を走査して前記対象２の骨格の２次元画像又は３次元画像を取得するよう制御する。
【００３５】
前記監視モジュール６が終了信号を出力すると、前記第１機械装置１１の第１数値制御モジュールが前記終了信号を受信して、前記第１機械装置１１が運転を停止する。また、前記第２機械装置３１の第２数値制御モジュールが前記終了信号を受信して、前記第２機械装置３１が運転を停止する。その後、オペレータは体表３次元形態取得装置７を用い、この時点における前記対象２の体表の３次元形態を取得可能となる。前記体表３次元形態取得装置７は、前記対象２の断面図及び各断面図の空間位置を取得することで、前記対象２の体表の３次元形態を取得する。他の実施例において、前記体表３次元形態取得装置７には、前記監視モジュール６から出力された信号を受信するための第３数値制御モジュールを設けてもよい。前記第３数値制御モジュールが前記監視モジュール６から出力された終了信号を受信すると、前記体表３次元形態取得装置７は運転を開始する。また、前記第３数値制御モジュールが前記監視モジュール６から出力された作業信号を受信すると、前記体表３次元形態取得装置７は運転を停止する。
【００３６】
以上により、前記対象２の調整を閉ループの自動調整プロセスとすることができる。即ち、前記対象２の骨格の２次元画像又は３次元画像を常に取得して現時点のパラメータを演算し、前記現時点のパラメータが目標パラメータと一致するまで、現時点のパラメータを目標パラメータに近付けるよう複数の調整ヘッド１２が相応の調整を実行する。これにより、調整プロセス全体を完全に自動的に完了させられる。
【００３７】
他の実施例では、機械装置を原因とする安全面への配慮から、前記支持具設計システムの好ましい実施例において、電力スイッチ及び機械スイッチを有する緊急制動装置を更に含む。前記電力スイッチは全ての調整ヘッド１２を制御するために用いられる。緊急事態では、前記電力スイッチを起動することで全ての調整ヘッド１２を停止させられるため、前記対象２の身体の安全が保証される。また、前記機械スイッチは、機械制御によって全ての調整ヘッド１２を瞬時にロックするか、前記対象２から一定距離だけ離間させられるため、前記電力スイッチが機能を喪失した場合であっても前記対象２の身体の安全を確保可能である。なお、前記電力スイッチと機械スイッチは、オペレータ又は患者自身で制御可能とする。
【００３８】
他の実施例では、より効果的な調整のために、個別案件ごとの調整案を蓄積する記憶ユニットを前記第１機械装置１１に更に設ける。前記第２演算ユニット５は、記憶ユニットにおける以前の個別案件の調整案を読み取って参照することで、より迅速且つ良好に現時点における対象２の調整案を演算し、最適化することが可能となる。個別案件が増えるほど、調整案の演算と最適化はより容易となる。
【００３９】
本発明における支持具の設計方法及びシステムを実施することで、以下の有益な効果が得られる。
【００４０】
１．対象２の違いに応じて、対象２に適した支持具が効率的且つスマートに設計される。且つ、設計された支持具は良好な矯正効果を保証しつつ、皮膚に対する不要な継続的圧迫も回避可能なため、患者に対し貴重な治療時間と理想的な治療効果を提供可能となる。
【００４１】
２．支持具の設計過程全体を通じて、前記対象２に対する放射線はほぼ存在しないため、前記対象２の身体の安全を保証可能である。
【００４２】
以上、図面を組み合わせて本発明の実施例につき記載したが、本発明は上記の具体的実施形態に限定されない。上記の具体的実施形態は例示にすぎず、限定を意図していない。当業者であれば、本発明から示唆を得て、本発明の主旨及び請求項による保護の範囲を逸脱しないことを前提に多くの形式を実施可能であり、これらはいずれも本発明による保護の範囲に属する。
【符号の説明】
【００４３】
１    調整装置
２    対象
３    走査イメージング装置
４    第１演算ユニット
５    第２演算ユニット
６    監視モジュール
７    体表３次元形態取得装置
８    警報装置
１１  第１機械装置
１２  調整ヘッド
１３  フォースセンサ
１４  固定フレーム
３１  第２機械装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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