(57)【要約】  注文仕様の矯正装具を構成するシステム及び方法が説明される。システムの幾つかの実施形態はセンサーパッドを使用して、患者の足底面の形状又はトポグラフィに関する静的及び動的な３次元情報を取得する。情報は、選択された基本の矯正用シェルから注文仕様の矯正装具を構成する際に有用な情報を取得するために解析される。一旦、構成されると、矯正装具は、患者の歩行を修正することができる。本発明の一実施形態は、コンピュータに接続されたセンサーパッドを含むユーザ端末、センサーパッドにより獲得された３次元情報を解析するように構成されたサーバ、サーバによる３次元情報解析の結果を表示するように構成された製造端末、及びユーザ端末をサーバに接続しサーバを製造端末に接続するネットワークを含む。【選択図】  図１
2007526028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
注文仕様の矯正装具を製造するシステムであって、
コンピュータに接続されたセンサーパッドを含むユーザ端末と、
センサーパッドにより獲得された３次元情報を解析するように構成されたサーバと、
サーバによる３次元情報解析の結果を表示するように構成された製造端末と、
ユーザ端末をサーバに接続しサーバを製造端末に接続するネットワークと
を備えるシステム。
【請求項２】
サーバが、３次元情報からバランスの中心を決定するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
サーバが、３次元情報から歩行線を決定するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
サーバが、３次元情報からアーチ高を決定するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
３次元情報が、患者の足底部のトポグラフィを記述する単一のデータ配列を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
３次元情報が、動的運動中にセンサーパッドと接触する患者の下足部のトポグラフィを記述する複数のデータ配列を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
サーバが、複数の配列を使用して歩行周期における接地期、立脚中期、及び推進期に費やされた時間を識別する、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
注文仕様の矯正装具を製造するシステムであって、
患者の足底部のトポグラフィに関する情報を獲得する手段と、
トポグラフィ情報をサーバへ通信する手段と、
トポグラフィ情報を解析するサーバと、
トポグラフィ情報及びその解析を表示する手段と
を備えるシステム。
【請求項９】
注文仕様の矯正装具を製造する方法であって、
患者の下足部の形状に関する３次元情報を獲得するステップと、
３次元情報を解析するステップと、
３次元情報及び解析を表示するステップと
を備える方法。
【請求項１０】
患者が静止している間に獲得された情報、及び患者が運動している間に獲得された情報を３次元情報が含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
解析により、患者のバランスの中心に関する情報を取得する、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
解析により、患者の歩行線に関する情報を取得する、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
解析により、患者のアーチに関する情報を取得する、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
解析により、歩行周期における接地期、立脚中期、及び推進期に費やされた時間割合を取得する、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
表示が、印字された情報シート形式である、請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
表示が、コンピュータ・スクリーン上のグラフィック表示形式である、請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
３次元情報が、複数の異なった手法により表示可能である、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景】
【０００１】
本発明は、一般的に、情報捕捉の分野に関し、更に具体的には、人の下足部の３次元的形状の捕捉、及び捕捉された３次元的形状情報を使用して矯正装具を製作することに関する。
【０００２】
矯正装具は、異常又は不規則な歩行パターンの矯正を意図した靴への挿入物となる。矯正装具は、下足部が装具の表面に当たる角度を少しだけ変えることにより、直立、歩行、及び走行を快適かつ効率的に行う機能をもたらす。矯正装具は様々な形態を取り、様々な材料から構成される。矯正装具は、一般的に、下足部の機能を改善し、終局的に下足部の変形及び痛みを生じる圧迫力を最小限に抑えることに関係する。
【０００３】
剛性の矯正装具は、下足部の機能をコントロールするように設計され、堅い材料、例えばプラスチック又はカーボンファイバから作成可能である。剛性の矯正装具は、多くの場合、踝関節の直下にある２つの主要な足関節の運動をコントロールするように設計される。このタイプの矯正装具は、通常、医師により推奨され、脚部、大腿部、及び腰部の緊張、鈍痛、及び激痛に対応するためのものである。剛性の矯正装具は、一般的に、個々の下足部の石膏型から作られる。完成した矯正装具は、通常、踵の裏に沿って下足部の膨らみ又は爪先まで伸びる。
【０００４】
軟性の矯正装具はショックを吸収し、バランスを向上させ、疼痛箇所での圧迫を軽減するために使用できる。軟性の矯正装具は、典型的には、柔らかい圧縮可能な材料から構成され、歩行時の下足部の動きにより成型されるか、下足部の石膏圧痕の上で作られる。軟性矯正装具の有用なトポグラフィは、変化する体荷重に応じて容易に調整することができる。しかし、材料の摩耗により頻繁な取り替えを必要とする。柔性矯正装具の使用は、関節炎患者、下足部に変形がある患者、及び糖尿病足病変患者の治療に有効であることが判っている。柔性矯正装具は、典型的には、足底部に当てて着用され、踵から下足部の膨らみを超えて爪先までを覆うように延びる。
【０００５】
半剛性の矯正装具は、歩行時又はスポーツ時における下足部の動的なバランスを提供する。スポーツでの使用を目的とするとき、スポーツの性質が矯正装具のデザインに大きく影響する。半剛性矯正装具の目的は、下足部が適切に機能するように補助し、それにより筋肉及び腱が効率的に働くようにすることである。基本的な半剛性矯正装具は軟性材料の層より構成され、より剛性の高い材料で補強される。
【０００６】
矯正装具は、典型的には、対象となる下足部の型を取るため成型材料を使用することにより構成される。次に、型を使用して、対象となる下足部の基部と一致する矯正装具が構成される。靴、例えば、スキー靴、アイススケート靴、又はインラインスケート靴に下足部を入れることにより、様々な他の矯正装具が多方向性のスポーツ又はエッジコントロール・スポーツ（スキー、スケート等）のために使用される。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の実施形態は、センサーパッドを有するユーザ端末を含む。センサーパッドは、患者の下足部の形状に関する３次元情報を獲得するように構成される。３次元情報は、情報を解析するサーバへ提供可能であり、解析された情報は、製造端末へ提供可能である。製造端末では、技術者が情報を使用して矯正用シェルを選択及び整形する。もう1つの方法としては、情報により、注文仕様の矯正装具の製造の自動化を図る。本発明の１つの態様では、患者の歩行を修正する注文仕様の矯正装具を構成することができる。
【０００８】
本発明の一実施形態は、コンピュータに接続されたセンサーパッドを含むユーザ端末、センサーパッドにより獲得された３次元情報を解析するように構成されたサーバ、サーバによる３次元情報解析の結果を表示するように構成された製造端末、及びユーザ端末をサーバに接続しサーバを製造端末に接続するネットワークを含む。
【０００９】
他の実施形態では、サーバは、３次元情報からバランスの中心を決定するように構成される。
【００１０】
更なる実施形態では、サーバは、３次元情報から歩行線を決定するように構成される。
【００１１】
更に他の実施形態では、サーバは、３次元情報からアーチ高を決定するように構成される。
【００１２】
更なる実施形態では、３次元情報は、患者の下足部の裏面のトポグラフィを記述する単一のデータ配列を含む。
【００１３】
更に、他の実施形態では、３次元情報は、動的な運動中にフットパッドと接触する患者の下足部のトポグラフィを記述する複数のデータ配列を含む。更なる実施形態では、サーバは複数の配列を使用して歩行周期における接地期、立脚中期、及び推進期に費やされる時間を識別する。
【００１４】
本発明の方法の実施形態は、患者の下足部の形状に関する３次元情報を獲得し、３次元情報を解析し、３次元情報及び解析を表示することを含む。
【００１５】
本発明の方法の更なる実施形態では、３次元情報は、患者が静止している間に獲得された情報、及び患者の歩行時において獲得された情報を含む。
【００１６】
本発明の方法の他の実施形態では、解析は患者のバランスの中心に関する情報を取得する。
【００１７】
本発明の方法の更なる実施形態では、解析は患者の歩行線に関する情報を取得する。
【００１８】
本発明の方法の更に他の実施形態では、解析は患者のアーチに関する情報を取得する。
【００１９】
本発明の方法の更なる実施形態では、解析は、歩行周期における接地期、立脚中期、及び推進期に費やされた時間割合を取得する。
【００２０】
本発明の方法の他の実施形態では、表示は、印字された情報シート形式である。
【００２１】
更に追加の実施形態では、表示は、コンピュータ・スクリーン上のグラフィック表示形式である。
【００２２】
更に他の追加の実施形態では、３次元情報は、複数の異なった仕方で表示可能である。
【発明の詳細説明】
【００２３】
ここで図面を参照すると、矯正装具の製造に有用な情報を取得するシステムが示される。本発明の１つの態様は、患者の下足部の形状に関する３次元情報を収集し、その情報を製造施設へ送信するネットワークを含む。患者の情報は、フットパッドを使用して収集され、次に処理されて、電話線又はインターネットを介して送信される。製造施設は、送信された情報を受け取り、情報は矯正装具を製造するために使用される。
【００２４】
患者の下足部の形状に関する３次元情報を収集し、その情報を使用して矯正装具を製造する本発明の実施形態に従ったシステムを、図１で示す。システム１０は、フットパッド１４を含む多数のユーザ端末１２を含む。ユーザ端末はネットワーク１６に接続される。製造端末１６もネットワークに接続される。
【００２５】
ユーザ端末は、フットパッドを使用して患者の下足部に関する情報を収集する。その情報はユーザ端末で処理され、次にネットワークを介してサーバへ送られる。サーバは、その情報を受信、処理、及び記憶してから、その情報を製造端末へ提供する。製造所の技術者は製造端末を使用して、矯正装具の適切な構成を決定することができる。
【００２６】
本発明の実施形態に従ったユーザ端末を、図２に示す。ユーザ端末１２はコンピュータ３０を含む。コンピュータはフットパッド１４及びモデム３２に接続される。モデムは電話線３４に接続される。一実施形態では、ユーザ端末は小売店の自動化されたキオスクである。他の実施形態では、ユーザ端末は診療施設に置かれたステーションである。診療施設に置かれたステーションは、本発明に従ったシステムの他のコンポーネント、例えばサーバ及び／又は製造端末に帰属する機能の幾つかを含んでよい（下記の説明を参照）。
【００２７】
幾つかの実施形態では、端末はフットパッドを使用して、患者の下足部の形状に関する３次元情報を捕捉する。捕捉された情報は端末上で表示されるか、モデムを使用して電話線上を他のコンピュータへ転送される。他の実施形態では、端末はネットワーク・インタフェース・カード、ケーブル・モデム、又は類似のネットワーク・インタフェース・デバイスを介してネットワークに接続される。
【００２８】
本発明の実施形態に従ったフットパッドを、図３に示す。フットパッドは、トレーを形成する基部４２及び一連の側壁４４を有するフレーム４０を含む。基部及び側壁により形成されるトレーの底面に、電極セル４６のアレーが置かれる。セルのアレーは、導電性の発泡材層４８により被覆され、各々の電極セルが、アナログ・デジタルコンバータ５０に接続される。アナログ・デジタルコンバータは出力５２を有する。導電性の発泡材は非導電性材料の層５４によりカバーされる。
【００２９】
一実施形態では、セルは１ｃｍの辺の長さを有する正方形の２４カラット金メッキ電極であり、導電性発泡材は導電性ウレタン発泡材である。非導電性材料の層を構成するためには、柔軟性、耐摩耗性、及び非導電性を有する任意の材料を使用することができる。幾つかの実施形態では、１８．５インチ×１２インチの感知領域を形成するため、１７００個のセルが使用される。更に、導電性発泡材の層は１インチの厚さを有する。
【００３０】
他の実施形態では、電極セルを構成するため、他の金属又は圧電材料を使用することができる。他の実施形態では、導電性発泡材の層を構成するため、他の導電性発泡材を使用することができる。更に、より大きい、或いはより小さい感知領域及び／又は、より高い、又はより低い解像度を有するフットパッドの作成は、より多い、或いはより少ない数のセルを使用することで可能となる。
【００３１】
動作において、患者は片方又は両方の下足部を非導電性材料の層の上に置き、下足部で発泡材を圧縮する。発泡材を通して局所電気放電が起こる。この放電は患者の下足部により生じた圧縮量に依存する。局所放電は、隣接した電極セルにより検出される。電極各々を流れる電流を測定することにより、患者の下足部の基部が、電極セル上の領域の各所において発泡材を圧縮した範囲を示すことができる。アナログ・デジタルコンバータは、測定された電流をデジタル信号へ変換することができ、デジタル信号はコンピュータと交信される。
【００３２】
幾つかの実施形態では、多数のフットパッドが使用される。この構成において、ユーザ端末は、患者が１つのフットパッドから次ぎのフットパッドへ踏み出すときの測定値を記録することができる。
【００３３】
本発明の一実施形態では、製造施設に置くことのできる機器が図４に示す。製造施設は、ネットワークに接続されるサーバ１８を含むことができる。一実施形態では、ネットワークは電話ネットワークであり、サーバは、電話線６２に接続されたモデム６０を介してネットワークに接続される。他の実施形態では、ネットワークは、デジタル情報を転送することができるイーサネット、インターネット、又は他のタイプのネットワークであり、サーバは適切なネットワーク・インタフェースを介してネットワークに接続される。製造端末２０も、電話線６６に接続されたモデム６４を介してネットワークに接続される。製造端末はコンピュータ６８及びプリンタ２２を含む。サーバは製造施設に存在するように示されているが、他の実施形態では、サーバを製造施設からリモートに置くことができる。
【００３４】
サーバは、患者の下足部の形状に関する３次元情報を受け取り、この情報を解析して、製造プロセスで有用なパラメータを生成する。次に、情報及びパラメータはネットワークを介して製造端末へ転送される。製造端末では、技術者が情報を見て、生成されたパラメータに基づいて矯正用シェルを選択することができる。矯正用シェルは、患者の下足部の形状に適合した矯正装具を作成するために修正可能である。システムの一実施形態では、技術者は注文仕様の矯正装具を作成するために使用できる多数の異なったタイプの矯正用シェルを有し、患者の下足部の３次元情報からサーバにおいて決定されたパラメータにより、最も適切なシェルが指示される。
【００３５】
本発明の実施形態に従った例示的な矯正用シェルを、図５に示す。矯正用シェルのアーチ高を増加又は低減するか、他の態様を修正するため、ヒートガン又は類似のデバイスを使用してシェルを修正することができる。
【００３６】
前述したハードウェアは、ソフトウェアと組み合わせて作動させる。下記で、前述したハードウェアを作動するために本発明の実施形態に従って使用される様々なソフトウェア・ルーチンについて説明する。
【００３７】
ユーザ端末１２は、患者の下足部の形状に関する３次元情報を捕捉する。一実施形態では、ソフトウェアは、ハードウェアが、この情報を静的及び動的に捕捉することを可能にする。前述したハードウェア、及び本発明の実施形態に従って患者の下足部の形状の３次元情報を捕捉するソフトウェアを使用して実現できるプロセスを示すフローチャートを、図６に示す。プロセス７０は、患者がフットパッド上に位置する場合の検出（７２）を含む。次に、アナログ・デジタルコンバータが飽和しない最高感度レベルを求めてアナログ・デジタルコンバータの感度範囲をサーチするため、アナログ・デジタルコンバータを二分探索法により正規化させる（７４）。一旦、アナログ・デジタルコンバータが正規化されると、全ての電極セルのサンプルが取られる（７６）。サンプルはメモリ内で配列として記憶される（７８）。次に、アナログ・デジタルコンバータが最大レベルに達するまで（８０）、アナログ・デジタルコンバータのレベルを上昇させて（８２）、プロセスが繰り返される。一実施形態では、アナログ・デジタルコンバータの正規化レベルよりも上の感度範囲は６で割り算され、割り算の結果を前の測定の感度に加算することにより６つの測定値が得られる。一旦、最大レベルに達すると、測定は完了する（８４）。
【００３８】
アナログ・デジタルコンバータの正規化は、各々の患者について最大量の情報を提供する感度レベルをシステムに選択させる。体重の重い人はアナログ・デジタルコンバータの高レベルの感度で多数の電極セルを飽和させ、体重の軽い人はアナログ・デジタルコンバータの低レベルの感度で均一に現れる電流を生成する。二分探索法を使用し、アナログ・デジタルコンバータの最大感度を決定することにより、飽和を有しない有意な値の範囲を有するデータ・セットを取得することができる。
【００３９】
下足部が運動しているの、患者の下足部の形状に関する３次元情報を捕捉させるプロセスを示すフローチャートを、図７に示す。プロセス１００は、前述したようにアナログ・デジタルコンバータを正規化し、次に電極セルをスキャニングする（１０２）ことを含む。もし圧力が検出されなければ、プロセスは休止し（１０３）、圧力が検出されるまで新たにスキャニングを行う。一旦、圧力が検出されると（１０４）、スキャニングされたデータが記憶され（１０６）、タイマがスタートし、電極セルを再びスキャニングする（１０８）前にプロセスは休止する（１０７）。もし圧力が検出される場合は（１１０）、スキャニングは記憶される。フットパッド上で圧力が、もはや検出されないか（１１０）タイマが時間切れになるまで、プロセスはスキャニングを継続してデータを記憶する。
【００４０】
フットパッドを使用して情報を捕捉することに加えて、本発明の実施形態に従ったユーザ端末は、捕捉された情報を表示することができる。情報は多くの様式の１つで表示可能である。一実施形態では、患者の下足部の形状に関する３次元情報は、２次元の高さ情報表示、２次元の補間高さ情報表示、又は３次元の輪郭マップとして表示可能である。
【００４１】
本発明の実施形態に従って生成された２次元の高さ情報表示の例を、図８に示す。表示はセルのグリッド１２０を含む。各々のセルはフットパッド内の電極セルにより収集された情報に対応する。セルの大半は、患者の下足部の形状に関する情報を含まず、１６×３３セル・グリッドが選択されて、患者の下足部により生成された圧力情報の全てを含む。患者の下足部に関する圧力情報を含むグリッド・スクェアは、数字１２２及びドット１２４により示される。数字は、その点における患者の下足部の高さを示し、その高さは患者の下足部の最低点に対して測定される。ドットのサイズ及び色は、高さ情報に基づいて割り当てられる。小さい数字には、赤色を有する大きなドットが割り当てられる。数字が増加するにつれて、赤から、黄、緑、青へと色が変わってゆくドットが割り当てられる。患者の下足部から圧力が検出されなかったセル１２６は、空のままに残される。
【００４２】
本発明の実施形態に従って２次元の高さ情報の表示を生成するプロセスを、図９に示す。プロセス１３０は、表示するため適切なデータ配列を検索する（１３２）ことを含む。コンピュータ・スクリーン上で表示されることのできるグリッドが生成される（１３４）。次に、患者の下足部の形状に関する情報を含むデータ配列記憶部分が、検索されたデータ配列から決定される（１３６）。次に、このデータは、データが記憶された電極セルに対応するグリッド位置へ数値及びカラー・スポットを割り当てる（１３８）ために使用される。次に、情報がコンピュータ・スクリーン上に表示される（１４０）。情報は、更に、プリンタにより印字されるフォーマットへ変換可能である。一実施形態では、Ｓｔｅｅｍａ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ  ｏｆ  Ｃａｔａｌｏｎｉａ，  Ｓｐａｉｎから市販されているソフトウェアＴｅｅＣｈａｒｔを使用して、表示を生成することができる。
【００４３】
本発明の実施形態に従って生成された２次元の補間高さ情報の表示の例を、図１０に示す。画像１５０は、呈示された情報のスケールを示すグリッド１５２を含む。任意の基準面よりも上にある患者の下足部の裏面の高さを示すカラー・ピクセルが、グリッドの上に重ねられる。表示された情報は、フットパッドを使用して収集された情報よりも高い解像度を有する。解像度は、生のデータを補間することにより上昇する。下足部のバランスの中心を示すため、黒のドット１５６が画像の上に重ねられる。
【００４４】
本発明の実施形態に従った２次元の補間高さ情報の表示を生成するプロセスを、図１１に示す。プロセス１７０は、関連したデータ配列を検索する（１７２）ことを含む。次に、データは、補間されたデータ・セットを生成するために平滑化される（１７４）。市販のソフトウェア・ルーチン、例えばＴｅｅＣｈａｒｔを使用して、補間されたデータ・セットを生成することができる。一旦、補間されたデータ・セットが生成されると、フットパッドの基部より上にある点の相対的高さに基づいて、補間されたデータの各々の点へ色を割り当てる（１７６）ことができる。次に、グリッドが生成され（１７８）、補間されたデータを含むグリッドのセルが識別される（１８０）。次に、グリッドの関連スクェアの上にデータを重ねることにより、データを表示する（１８２）ことができる。
【００４５】
本発明の実施形態に従って生成された３次元輪郭マップの例を、図１２に示す。画像１９０は各々の下足部の３次元輪郭マップ１９２を含む。輪郭マップは、輪郭線１９４及び色１９６の組み合わせを使用して、２次元コンピュータ・スクリーン上に３次元表面の幻影を作り出す。輪郭線及び色は、患者の下足部の表面に対応する３次元形状を表すように選択される。
【００４６】
本発明の実施形態に従って３次元輪郭マップを生成するプロセスを、図１３に示す。本発明に従ったプロセス２００は、スキャニング情報を検索し（２０２）、隣接したデータ点を使用して輪郭マップを生成する（２０４）ことを含む。一実施形態では、市販の輪郭マッピング・エンジン、例えばＴｅｅＣｈａｒｔを使用して、輪郭マップを生成することができる。検索された情報を、図１１に関して説明した場合と同様に、補間されたデータ・セットを生成する（２０６）場合にも使用可能である。一旦、補間されたデータ・セットに色が割り当てられ、各々のデータ点の相対的高さが表されると、補間されたデータ・セットが輪郭マップの上に重ねられる（２１０）。次に、輪郭マップ及び重ねられた補間データ・セットが表示される（２１２）。
【００４７】
図１０へ戻ると、バランスの中心１５６は、患者の下足部の画像に重ねられた黒色のドットとして示されている。フットパッド上に加えられた患者の下足部による力の質量の中心位置を計算するため本発明の一実施形態に従って使用されるプロセスを、図１４に示す。プロセス２２０は、データ点のグリッド座標の荷重平均を得る（２２２）ことを含む。各々のグリッド位置では、患者の下足部によりそのグリッド・セル上に加えられた圧力量に従って秤量される。圧力量は、フットパッドを使用して収集された高さデータを使用して決定される。荷重平均はバランスの中心である。バランスの中心のグリッド位置が決定され（２２４）、高さ情報表示の上に重ねられる（２２６）。フットパッドにより収集された高さ情報を表示する場合、いずれの表示モードが使用されていても、その上にバランスの中心を重ねることができる。
【００４８】
前述したように、本発明の実施形態に従ったユーザ端末は、情報を動的に捕捉することができる。患者が歩くか走るとき、患者の下足部の裏面が形状を変化させる様子の情報を取得するため、ダイナック情報の捕捉を使用することができる。
【００４９】
運動中の患者の下足部の形状に関する情報を取得するプロセスの実施形態は、図７について先に説明した。運動中の患者の下足部の形状に関する情報を表示するため本発明の実施形態に従ったプロセスを、図１５に示す。プロセス２４０は、記憶されたデータの最初のフレームを検索する（２４２）ことを含む。次に、そのデータ・フレームが処理されて、所望のフォーマットの画像が生成される。典型的には、所望のフォーマットは、２次元補間高さ情報表示又は３次元輪郭マップである。２次元補間高さ情報表示又は３次元輪郭マップは、前述した説明に従って生成可能である。次に、画像のフレームが記憶され（２４６）、追加のデータ・フレームが捕捉されたか否かに関して決定が行われる（２４８）。もし追加のデータ・フレームが存在すれば、これらのフレームの各々が検索され、所望のフォーマットの画像が生成及び記憶される。プロセスは、追加のデータ・フレームが残らなくなるまで繰り返される。一旦、各々のデータ・フレームから画像が生成されると、コンピュータ・スクリーン上に画像フレームのシーケンスを表示することができる（２５０）。もし十分な処理能力が存在する場合は、後のデータ・フレームについて画像の生成と同時に画像フレームを表示させることができる。
【００５０】
患者の下足部の形状に関する情報を表示することに加えて、本発明に従ったユーザ端末は、患者の歩行を解析することができる。動的情報の表示中に、ユーザ端末は、各々のフレームにおけるバランスの中心位置を示し、歩行周期の３つの重要な段階（即ち、接地期、立脚中期、及び推進期）に費やされた時間の割合及び持続時間、及び／又は「歩行線」を表示することができる。「歩行線」は、動的情報の各々のフレームについて、バランスの中心の全てを合成したものである。
【００５１】
一実施形態では、各々のフレームのバランスの中心は、図１４において先に説明したプロセスを使用して計算される。「歩行線」は、単純に、患者の下足部がフットパッドに接触し、次にフットパッドから上がるときのバランスの中心位置変化に対応する線である。フットパッドを使用して捕捉されたフレーム・データから「歩行線」を生成する本発明のプロセスの実施形態を、図１６に示す。プロセス２６０は、最初のデータ・フレームを検索する（２６２）ことを含む。検索されたデータは、図１５について先に説明した場合と同様に、所望のフォーマットの画像フレームを生成する（２６４）ために使用される。次に、フレームのバランスの中心は、図１４について先に説明した場合と同様に、検索されたデータを使用して計算される。次に、バランスの中心位置が使用されて、「歩行線」が形成される。「歩行線」は、最初のフレームにおけるバランスの中心位置からスタートし、前のフレームの質量中心から現在のフレームの質量中心へ外挿することにより形成される（２６８）。次に、「歩行線」が画像フレームの上に重ねられ（２７０）、結果が記憶される（２７２）。もし追加のデータ・フレームが存在する場合は（２７４）、プロセスが繰り返される。そうでない場合、コンピュータ・スクリーン上で画像フレームのシーケンスを順次に表示することができる（２７６）。
【００５２】
他の実施形態では、類似のプロセスを使用して、画像フレーム情報を生成することなく「歩行線」を簡単に生成することができる。次に、患者の下足部の静的画像の上に「歩行線」を重ねることができる。
【００５３】
歩行周期における接地期、立脚中期、及び推進期の各々において費やされる時間の割合を計算する本発明のプロセスの実施形態を、図１７に示す。プロセス２９０は、記憶されたデータのフレームを検索し（２９２）、患者の歩行の接地期を示すように初期化された「フェーズタグ」で各々のフレームをタグづけする（２９４）ことを含む。一旦、各々の「フェーズタグ」が初期化されると、最初のフレームが検査され（２９６）、データを含み患者の下足部の先端部（即ち、爪先の末端）に最も近いセルの行の行番号が決定される（２９８）。次に、フレーム・シーケンスの次のフレームが検査され（２９６）、データを含み下足部の先端部に最も近いセルの行の行番号が決定される。２つの行番号が比較され（３００）、もしそれらに４以上の差があれば、フレーム・シーケンスの第２のフレームが、歩行周期の立脚中期段階部分としてタグづけされる（３０２）。もしフレームの行番号に４以上の差がなければ、フレーム・シーケンスの次のフレームが検査され（２９６）、そのフレームが前のフレームと比較される（３００）。その比較は、フレームが存在しなくなるか、行番号の差が４以上になるまで続く。一旦、立脚中期フレームが識別されてしまうと、フレームを検査するプロセス（３０４、３０６、３０８）、及びフレームを前のフレームと比較するプロセスが継続する。しかし、比較（３０８）は、下足部の後部（即ち、踵）に最も近い行の行番号が、前のフレームの同等の行番号よりも２以上大きいか否かを決定する観点において行われる。一旦、データを含み下足部の後部に最も近いセルの行の行番号が、前のフレームよりも２以上大きい場合のフレームの位置が特定されると、そのフレーム及び全ての後続フレームが、歩行周期の推進期部分としてタグづけされる（３１０）。各フェーズにおいて費やされた歩行周期の割合は、各々の段階部分としてタグづけされたフレームの数を、歩行周期におけるフレームの数の部分として決定することにより計算される（３１２）。
【００５４】
前述したように、ユーザ端末はフットパッドから取得された生の情報をデータベースに記憶し、次にその情報をサーバへ送信することができる。情報を記憶し、次にその情報をサーバへ転送する本発明のプロセスの実施形態を、図１８に示す。プロセス３２０は、サーバへ送られる記憶情報を検索する（３２２）ことを含む。検索された情報が圧縮され（３２４）、サーバとの接続が確立され、圧縮された情報はファイル転送プロトコルを使用してサーバへ転送される（３２６）。
【００５５】
他の実施形態では、デジタル情報の転送を含む他の手法を使用して、患者の下足部の形状に関する３次元情報をサーバへ転送することができる。他の実施形態では、コンピュータを使用して表示できる追加情報、例えば画像情報も転送される。
【００５６】
前述したように、サーバはユーザ端末により送信された情報を受信し、その情報をデータベースに記憶し、注文仕様のフィッティングパラメータを取得する動作を実行し、情報及び注文仕様のフィッティングパラメータを製造端末へ転送する。
【００５７】
ネットワークを介してユーザ端末から送信された情報を受信及び記憶する本発明のプロセスの実施形態を、図１９に示す。プロセス３４０は、ファイル転送を開始する要求を受け取る（３４２）ことを含む。ファイル転送プロトコルを使用して転送されたファイルを受け取る（３４４）。患者の下足部に関する３次元情報を生成するためファイルを解凍し（３４６）、その情報をデータベースに記憶する（３４８）。
【００５８】
図１８及び図１９に例示された方法と類似の方法を使用して、サーバと製造端末との間でデータを転送することができる。
【００５９】
本発明の実施形態に従ったサーバは、ユーザ端末により提供された患者の下足部の形状に関する３次元情報を解析することができる。一実施形態では、サーバは３次元情報を解析して、注文仕様のフィッティングパラメータ、例えば患者の下足部のアーチ高、下足部の左右バランスの中心、及び患者のバランスの中心を取得する。幾つかの実施形態では、３次元情報のバッチ処理が実行される。他の実施形態では、３次元情報は、バッチが受け取られたときに解析される。
【００６０】
ユーザ端末により提供された３次元情報から患者の下足部のアーチ高を取得する本発明のプロセスの実施形態を、図２０に示す。プロセス３６０は、患者の下足部の形状に関する３次元情報を検索する（３６２）ことを含む。次に、患者の下足部のアーチの位置が特定される（３６４）。アーチは、下足部のアーチ側の第１欄のデータを無視し、最高の平均の高さを有する１５セルの台形（９セルの欄、それに隣接した７セルの欄、それに隣接した５セルの欄）の位置を特定することにより確定可能である。次に、アーチ高は、１５セルを補間する（３６６）ことにより決定可能である。補間は、１５セルの各々に関して得られた情報を曲線でフィッティングさせることにより決定可能である。次に、補間されたデータが平滑化される（３６８）。次に、アーチ高は、平滑化された補間アーチ・データの最高点として決定される（３７６）。患者が過可動足、直足、又は凹足を有するか否かに依存して、アーチ高の値は調整因数を乗ずる（３７４）。調整因数は、患者の下足部の歩行時における動きに関連した問題を矯正するために役立つ。一実施形態では、過可動足でのアーチ高の計算値は、２．５ずつ調整される。直足のアーチ高は１．５ずつ調整され、凹足のアーチ高は０．５ずつ調整される。他の実施形態では、歩行の異常を矯正するための他の調整因数を使用することができる。
【００６１】
幾つかの実施形態では、製造端末又はユーザ端末上に表示された患者の下足部の画像上に、位置矢印が表示される。これらの位置矢印は、患者の下足部の左右バランスの中心、及び患者の全身のバランスの中心を示す。位置矢印のロケーションは、前述したように荷重平均を取ることにより決定可能である。位置矢印は、様々なバランスの中心位置について値の「正常」範囲を示す情報で補足可能である。
【００６２】
前述したように、サーバはネットワークを介して患者の下足部の形状に関する３次元情報及び注文仕様のフィッティングパラメータを製造端末へ提供する。この情報は患者の下足部に適合した矯正装具の製造に使用される。矯正用シェルを選択して、それから注文仕様のフィッティング矯正装具を作るため、本発明を実施する技術者により使用されるプロセスを、図２１に示す。プロセス３８０は、患者の下足部の推定による左右のアーチ高（前述のように決定される）を含む情報シートを取得する（３８２）ことを含む。次に、技術者は２次元高さ情報の表示及び患者の歩行のビデオを検証することにより患者の下足部のタイプを決定し（３８４）、下足部のタイプに従って、前述したようにアーチ高を修正する（３８６）。他の実施形態では、患者の下足部のタイプは医師により指定され、修正は自動的に行われ、技術者へ提供される。次に、下足部のサイズ及び修正されたアーチ高を用いて、必要とされる形状に最も近い形状を有する矯正用シェル、即ち、図５で例示されたシェルと類似したシェルが選択される（３８８）。次に、ヒートガンを使用して矯正用シェルのアーチ高を調整し（３９０）、所望の形状を得ることができる。他の実施形態では、ソフトウェアを使用して１つ又は複数の機械ツールを制御し、矯正装具の製造プロセスを自動化することができる。
【００６３】
上記の実施形態は典型的なものとして開示されたが、本発明の範囲から逸脱しない限り、開示されたシステムへの追加の変形、代用、及び修正が可能であることが理解されるであろう。例えば、システムの様々な要素に亘ってシステム機能の他の分散を使用して、情報を取得し、情報を処理し、処理された情報を使用して矯正装具を製造することができる。したがって、本発明の範囲は、例示された実施形態ではなく、添付のクレーム及びそれに等しいものにより決定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施形態に従ったネットワークの概略図である。
【図２】本発明の実施形態に従ったユーザ端末の概略図である。
【図３】本発明の実施形態に従ったフットパッドの概略断面図である。
【図４】本発明の実施形態に従った製造施設に置かれた機器の概略図である。
【図５】本発明の方法の実施形態と一緒に使用できる矯正用シェルの写真である。
【図６】本発明の方法の実施形態に従って下足部の形状に関する３次元情報を捕捉する方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の方法の実施形態に従って運動中の下足部の形状に関する３次元情報を動的に捕捉する方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態に従ったシステムにより生成された足底面のトポグラフィのグラフィック表示の概略図である。
【図９】本発明の方法の実施形態に従って２次元高さ情報の表示を生成するプロセスを示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態に従って生成された２次元補間高さグラフィック表示の概略図である。
【図１１】本発明の方法の実施形態に従って２次元補間高さ情報表示を生成するプロセスを示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施形態に従って生成された３次元輪郭マップの概略図である。
【図１３】本発明の実施形態に従って３次元輪郭マップを生成するプロセスを示すフローチャートである。
【図１４】患者の下足部によりフットパッド上に加えられた力の質量の中心位置を計算するプロセスを示すフローチャートである。
【図１５】本発明の方法の実施形態に従って感知面と動的に接触する際の下足部の形状に関する情報を表示するプロセスを示すフローチャートである。
【図１６】本発明の方法の実施形態に従って「歩行線」を生成するプロセスを示すフローチャートである。
【図１７】本発明の方法の実施形態に従って歩行周期における接地期、立脚中期、及び推進期の各々において費やされた時間の割合を計算するプロセスを示すフローチャートである。
【図１８】本発明の方法の実施形態に従って患者情報を記憶し、その情報をサーバへ転送するプロセスを示すフローチャートである。
【図１９】本発明の方法の実施形態に従ってユーザ端末からネットワーク上を送信された患者情報を受信及び記憶する本発明のプロセスを示すフローチャートである。
【図２０】本発明の方法の実施形態に従って、ユーザ端末により提供された３次元情報から患者の下足部のアーチ高を取得するプロセスのフローチャートである。
【図２１】本発明の方法の実施形態に従って矯正用シェルを選択するプロセスのフローチャートである。
【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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【図６】
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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１２】
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【図１３】
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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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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