(57)【要約】【課題】顔部の３次元形状に合ったマスクユニットを容易に製造することができるマスクユニット製造方法、マスクユニット製造装置及びマスクユニットを提供する。【解決手段】顔部の３次元形状を計測して３次元形状計測情報（２２ａ）を取得する３次元計測部（３０）と、３次元形状計測情報（２２ａ）と基材となるマザーマスク（１１）のマスク開口形状情報（２２ｃ）とに基づいて顔部の凹凸形状に沿う開口断面の形状及び該マザーマスク（１１）のマスク開口形状に沿う開口断面の形状を両端に有するカスタム部品（１２Ａ）の形状情報を生成するカスタム部品形状生成部（２４）と、カスタム部品（１２Ａ）の形状情報に基づいてカスタム部品（１２Ａ）を製造するカスタム部品造形部（２５）と、マザーマスク（１１）とカスタム部品（１２Ａ）とを組み合わせてマスクユニットを製造するマスク組み立て部（２６）とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
顔部の３次元形状を計測して３次元計測情報を取得する３次元計測情報取得工程と、
上記３次元計測情報と基材となるマザーマスクのマスク開口形状情報とに基づいて、該顔部の凹凸形状に沿う開口断面の形状及び該マザーマスクのマスク開口形状に沿う開口断面の形状を両端に有するカスタム部品の形状情報を生成するカスタム部品形状情報生成工程と、
上記カスタム部品の形状情報に基づいてカスタム部品を製造するカスタム部品製造工程と、
上記マザーマスクとカスタム部品とを組み合わせてマスクユニットを製造するマスク組み立て工程とを含むことを特徴とするマスクユニット製造方法。
【請求項２】
前記カスタム部品形状情報生成工程は、
前記マザーマスクにおける少なくとも１つの基準位置に対応する３次元計測情報での対応位置の情報を生成する対応位置情報生成工程と、
上記マザーマスクにおける少なくとも１つの基準位置が３次元計測情報での対応位置に対して予め設定された位置関係となる状態において、上記マザーマスクのマスク開口形状を３次元計測情報に対して一方向に投影して得られた投影形状を、前記カスタム部品における顔部の凹凸形状に沿う開口断面の形状とする顔部凹凸形状情報生成工程とを含むことを特徴とする請求項１記載のマスクユニット製造方法。
【請求項３】
前記カスタム部品形状情報生成工程は、前記マザーマスクのマスク開口形状情報と、前記３次元計測情報における顔部の凹凸形状に沿う開口断面の形状情報との間を接続するようにカスタム部品の形状情報を生成することを特徴とする請求項１又は２記載のマスクユニット製造方法。
【請求項４】
前記３次元計測情報から複数の特徴箇所を抽出し、上記各特徴箇所における互いの間の距離に基づいて、予め記録された複数種類のマザーマスクの中から１種類のマザーマスクを選択するマザーマスク選択工程を含み、
前記カスタム部品形状情報生成工程は、上記選択されたマザーマスクのマスク開口形状情報に基づいてカスタム部品の形状情報を生成することを特徴とする請求項１，２又は３記載のマスクユニット製造方法。
【請求項５】
前記３次元計測情報取得工程では、顔部の３次元形状を計測する手段としてステレオ撮像装置を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のマスクユニット製造方法。
【請求項６】
前記カスタム部品製造工程では、カスタム部品を製造する方法として熱溶解積層法を用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のマスクユニット製造方法。
【請求項７】
顔部の３次元形状を計測して３次元計測情報を取得する３次元計測情報取得手段と、
上記３次元計測情報と基材となるマザーマスクのマスク開口形状情報とに基づいて、該顔部の凹凸形状に沿う開口断面の形状及び該マザーマスクのマスク開口形状に沿う開口断面の形状を両端に有するカスタム部品の形状情報を生成するカスタム部品形状情報生成手段と、
上記カスタム部品の形状情報に基づいてカスタム部品を製造するカスタム部品製造手段と、
上記マザーマスクとカスタム部品とを組み合わせてマスクユニットを製造するマスク組み立て手段とを含むことを特徴とするマスクユニット製造装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のマスクユニット製造方法によって製造されることを特徴とするマスクユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人の顔部分等に装着するマスクを作製及び提供するマスクユニット製造方法、マスクユニット製造装置及びマスクユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
慢性呼吸不全疾患の治療法又は人工呼吸療法として、マスクを用いる非侵襲的陽圧式人工呼吸療法（ＮＰＰＶ：Non-invasive Positive Pressure Ventilation）又は持続陽圧呼吸療法（ＣＰＡＰ：Continuous Positive Airway Pressure）がある。これらは、マスクから気道に圧力を加えた空気を送り込む方法を採用している。
【０００３】
しかし、これらの方法では、圧縮空気を漏れることなく確実に送り込むためにマスクを確実に装着する必要がある。一方、装着部である顔とのマスク接触部において褥瘡等の皮膚の不具合が起こらないように適切な荷重にてマスクを保持する必要がある。
【０００４】
このような課題に対して、現状では、空気圧力を調節したり、テープ部材にて漏洩部分を塞いだり、皮膚の不具合を予防するために薬剤を塗布したりする等の対応が行なわれている。また、使用マスクに関しては、顔との接触部材を柔軟かつ大型にしておき、大多数の患者の顔形状に適合させようとする設計思想の製品が多い。しかし、個人の顔形状は非常に多様であり、十分な装着が得られないケースがしばしば存在する。その場合は十分な治療効果が得られないことになる。
【０００５】
そこで、患者毎のカスタムマスクつまり特注マスクの作製に関して、例えば、特許文献１に開示された呼吸用マスクが知られている。この特許文献１には、顔部分トポグラフイーを非接触にて計測し、顔部分トポグラフイーに基づいてマスク材料に形を付与するマスク作製方法が記されている。また、非接触な頭部測定方法としてレーザー距離計をスキャンさせる方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００２−５４０８５９号公報（２００２年１２月３日公表）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記従来の特許文献１に開示された呼吸用マスクでは、カスタムマスクの造形方法としてレプリカをベースとして削り取り機械を用いて造形している。
【０００８】
しかしながら、この方法は中空部分の造形が難しい等、造形自由度が低く、造形形状によっては造形中の物体の位置を変えて設置し直して造形を継続する必要がある等により手間がかかるという問題を有している。また、マスク製作の基になったレプリカの大部分を最終的に捨てることになるので無駄が発生する。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、顔部の３次元形状に合ったマスクユニットを容易に製造することができるマスクユニット製造方法、マスクユニット製造装置及びマスクユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様におけるマスクユニット製造方法は、上記の課題を解決するために、顔部の３次元形状を計測して３次元計測情報を取得する３次元計測情報取得工程と、上記３次元計測情報と、基材となるマザーマスクのマスク開口形状情報とに基づいて、該顔部の凹凸形状及び該マザーマスクのマスク開口形状に沿う開口断面を両端に有するカスタム部品の形状情報を生成するカスタム部品形状情報生成工程と、上記カスタム部品の形状情報に基づいてカスタム部品を製造するカスタム部品製造工程と、上記マザーマスクとカスタム部品とを組み合わせてマスクユニットを製造するマスク組み立て工程とを含むことを特徴としている。
【００１１】
本発明の一態様におけるマスクユニット製造装置は、上記の課題を解決するために、顔部の３次元形状を計測して３次元計測情報を取得する３次元計測情報取得手段と、上記３次元計測情報と、基材となるマザーマスクのマスク開口形状情報とに基づいて、該顔部の凹凸形状及び該マザーマスクのマスク開口形状に沿う開口断面を両端に有するカスタム部品の形状情報を生成するカスタム部品形状情報生成手段と、上記カスタム部品の形状情報に基づいてカスタム部品を製造するカスタム部品製造手段と、上記マザーマスクとカスタム部品とを組み合わせてマスクユニットを製造するマスク組み立て手段とを含むことを特徴としている。
【００１２】
本発明の一態様におけるマスクユニットは、上記の課題を解決するために、上記マスクユニット製造方法によって製造されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一態様によれば、顔部の３次元形状に合ったマスクユニットを容易に製造することができるマスクユニット製造方法、マスクユニット製造装置及びマスクユニットを提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態１におけるマスクユニット製造装置の構成を示すブロック図である。
【図２】上記マスクユニット製造装置によって製造されるマスクユニットの構成を示す斜視図である。
【図３】上記マスクユニットにおけるマスクユニット本体の構成を示す分解斜視図である。
【図４】上記マスクユニット製造装置における３次元計測部の構成を示す斜視図である。
【図５】上記３次元計測部を用いて顔の凹凸形状を測定する状態を示す断面図である。
【図６】上記３次元計測部での３次元計測時におけるステレオカメラユニット、プロジェクタ及び頭部の配置関係を示す平面図である。
【図７】上記プロジェクタにて投影される照明光のテクスチャ（模様）を示す正面図である。
【図８】上記ステレオカメラユニットにて撮像した画像の処理を行う画像処理部の構成を示すブロック図である。
【図９】上記画像処理部における３次元処理部の構成を示すブロック図である。
【図１０】上記マスクユニット製造装置におけるマザーマスク選定部でのマザーマスクの種類を分ける基準を示す斜視図である。
【図１１】マザーマスクの種類を分ける基準となる顔縦長さの位置を示す正面図である。
【図１２】（ａ）は上記マスクユニット製造装置におけるカスタム部品造形部でのカスタム部品の顔側開口部の形状を求める方法を示す斜視図であり、（ｂ）は生成されたカスタム部品の形状を示す斜視図である。
【図１３】（ａ）は本発明の実施形態２におけるマスクユニットの構成を示す斜視図であり、（ｂ）は上記マスクユニットにおけるマスクユニット本体の構成を示す分解斜視図である。
【図１４】（ａ）は本発明の実施形態３におけるマスクユニット製造装置におけるカスタム部品造形部でのカスタム部品の顔側開口部の形状を求める方法を示す斜視図であり、（ｂ）は生成されたカスタム部品の形状を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１〜図１２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００１６】
本実施の形態のマスクユニットは、例えば、慢性呼吸不全疾患の治療法又は人工呼吸療法として、非侵襲的陽圧式人工呼吸療法（ＮＰＰＶ：Non-invasive Positive Pressure Ventilation）又は持続陽圧呼吸療法（ＣＰＡＰ：Continuous Positive Airway Pressure）に使用されるマスクである。上記非侵襲的陽圧式人工呼吸療法（ＮＰＰＶ）は、気管内挿管や気管切開をしない人工呼吸の方法であり、マスクを通して気道に陽圧を加え、肺の換気を補助する人工呼吸のことをいう。また、持続陽圧呼吸療法（ＣＰＡＰ）は、鼻マスクから気道に圧力を加えた空気を送り込み、気道の閉塞を防いで無呼吸をなくす治療法である。
【００１７】
本実施の形態のマスクユニット１Ａの構成について、図２及び図３に基づいて説明する。図２は、本実施の形態のマスクユニット１Ａの構成を示す斜視図である。図３は、本実施の形態のマスクユニット１Ａのマスクユニット本体１０Ａの構成を示す分解斜視図である。
【００１８】
本実施の形態のマスクユニット１Ａは、図２に示すように、マスクユニット本体１０Ａとヘッドギヤ２とからなっている。このマスクユニット１Ａは、本実施の形態では、後述する図１２に示すように、鼻と口とを一体的に覆うものとなっている。
【００１９】
ヘッドギヤ２は、マスクユニット本体１０Ａを人間の頭に取り付けるためものであり、本実施の形態では帯状にて形成されている。ただし、ヘッドギヤ２は、必ずしも帯状に限らず、人間の頭に取り付け可能な他の構成であってもよい。
【００２０】
上記マスクユニット本体１０Ａは、本実施の形態では、図３に示すように、マザーマスク１１と、カスタム部品１２Ａと、クッション部材１３と、カバー部材１４Ａとからなっている。
【００２１】
マザーマスク１１は、顔側にマザーマスク開口部１１ａを有する容器状となっている。そして、容器の前側には空気流通パイプ１１ｂが接続されており、この空気流通パイプ１１ｂは、図示しない酸素ボンベ又は圧縮空気に繋がっている。
【００２２】
また、マザーマスク１１は、本実施の形態では、大きさとして、例えばＬ・Ｍ・Ｓの３種類のサイズのものが用意されており、頭の大きさに応じて、随時選択可能となっている。
【００２３】
上記カスタム部品１２Ａは、マザーマスク１１側にマザーマスク側開口部１２ａを有すると共に、顔側に顔側開口部１２ｂを有する筒状に形成されたものとなっており、例えばＡＢＳ樹脂製品にてなっている。上記マザーマスク側開口部１２ａは、マザーマスク開口部１１ａに形状が一致しており、該マザーマスク側開口部１２ａとマザーマスク開口部１１ａとを合わせて両者を例えば接着することにより、両者を互いに固着できるようになっている。
【００２４】
上記カスタム部品１２Ａの顔側開口部１２ｂは、本実施の形態では、マスクユニット１Ａを使用するユーザーの顔形状に一致した形状となっており、後述する３次元計測部３０にて顔形状を測定し、その顔形状の測定値に基づいて、顔の凹凸形状に一致した凸凹形状を有している。
【００２５】
上記クッション部材１３は、環状の例えばスポンジ等の弾性部材からなっている。このため、マスクユニット１Ａを頭に装着したときに、カスタム部品１２Ａの顔側開口部１２ｂが顔に直接接触するのを防止してクッションとしての役割を果たすと共に、顔との密着性をよくするものとなっている。このクッション部材１３は、カスタム部品１２Ａの顔側開口部１２ｂの凹凸形状に関わらず、一種類の大きさ及び形状となっている。すなわち、クッション部材１３は、弾力性が高いので、顔形状に関わらず随時顔の凹凸形状に沿うものとなっている。このクッション部材１３は、カスタム部品１２Ａの顔側開口部１２ｂに例えば接着されるものとなっている。
【００２６】
上記カバー部材１４Ａは、例えばシリコンゴムにて筒状に形成されており、上記カスタム部品１２Ａ及びクッション部材１３を外側から覆うようになっている。カバー部材１４Ａのマザーマスク側縁１４ａ   は、マザーマスク１１のマザーマスク開口部１１ａの縁を外側から覆うと共に、カバー部材１４Ａの顔側開口１４ｂは顔に当接されるようになっている。尚、カバー部材１４Ａの顔側開口１４ｂの形状は一種類の形状であり、薄いシリコンゴムの弾力性によって、自在に顔の凹凸形状に沿うものとなっている。尚、カバー部材１４Ａの顔側開口１４ｂの縁部自体は、厚いシリコンゴムからなっており、マスクユニット１Ａに圧縮空気を送ったときに、圧縮空気が外部に漏れない厚さ及び強度を有している。
【００２７】
上記構成のマスクユニット１Ａを製造するための本実施の形態のマスクユニット製造装置２０の構成について、図１に基づいて説明する。図１は、本実施の形態のマスクユニット製造装置２０の構成を示すブロック図である。
【００２８】
本実施の形態のマスクユニット製造装置２０は、図１に示すように、３次元計測情報取得手段としての３次元計測部３０と、マザーマスク選定部２１と、情報保持部２２と、情報転送部２３と、カスタム部品形状情報生成手段としてのカスタム部品形状生成部２４と、カスタム部品製造手段としてのカスタム部品造形部２５と、マスク組み立て手段としてのマスク組み立て部２６とを備えている。
【００２９】
３次元計測部３０は、３次元計測過程において、マスク着用患者の顔部の３次元形状計測を行なう。具体的には、例えばステレオカメラによる２枚のマスク着用患者の顔部の画像から３次元形状を算出する。
【００３０】
マザーマスク選定部２１は、マザーマスク選定過程において、マスク着用患者の顔部の計測時の情報から、予め複数種類用意されているマザーマスク１１からマスク着用患者に最適な種類を選択する。
【００３１】
情報保持部２２は、３次元計測部３０にて得られたマスク着用患者の顔部の３次元形状計測情報２２ａと、選択されたマザーマスク種類情報２２ｂ及びマスク開口形状情報２２ｃと、マスク開口形状情報２２ｃと、マスク着用患者を特定する患者情報２２ｄとを例えば図示しないメモリに保持している。
【００３２】
情報転送部２３は、情報保持部２２にて保持されているマスク着用患者の顔部の３次元形状計測情報２２ａと選択されたマザーマスク種類情報２２ｂ及びそのマスク開口形状情報２２ｃとマスク開口形状情報２２ｃと患者情報２２ｄとを、カスタム部品形状生成部２４に転送する。
【００３３】
カスタム部品形状生成部２４は、マスク着用患者の顔部の３次元形状計測情報２２ａと選択されたマザーマスク種類情報２２ｂ及びそのマスク開口形状情報２２ｃとから、マスク着用患者用にカスタマイズされたカスタム部品１２Ａの形状を演算生成する。
【００３４】
カスタム部品造形部２５は、カスタム部品造形工程において、マスク着用患者用にカスタマイズされた形状のカスタム部品１２Ａを実際に物体として作製する。
【００３５】
マスク組み立て部２６は、マスク組み立て工程において、造形されたカスタム部品１２Ａと、選択されたマザーマスク１１の実物と、マスク着用患者の顔との間に配置されるクッション部材１３と、マスクユニット１Ａの全体或いは一部を空気漏れや汚れ等から守るカバー部材１４Ａと、マスクユニット１Ａ全体をマスク着用患者の頭部に固定するベルト等からなるヘッドギヤ２とからマスクユニット１Ａを組み立てて、完成とする。
【００３６】
上記マスクユニット製造装置２０における各製造工程の詳細について、図４〜図５に基づいて説明する。図４は、３次元計測部３０の構成を示す斜視図であり、図５は３次元計測部３０を用いて顔の凹凸形状を測定する状態を示す断面図である。
【００３７】
まず、本実施の形態の３次元計測部３０は、図４及び図５に示すように、フード３１ａを有する撮影ボックス３１の内部に、高さ調整ステージ３２が設けられており、この高さ調整ステージ３２には、ステレオカメラユニット３３とプロジェクタ３４とが取り付けられている。このステレオカメラユニット３３及びプロジェクタ３４は、撮影ボックス３１の内部に設置された電源／制御ボックス３５に接続されている。
【００３８】
ステレオカメラユニット３３は、２個のカメラから構成されており、これら２個のカメラは、撮影ボックス３１の外部に設けられた制御／計測ＰＣ３６にも接続されている。したがって、ステレオカメラユニット３３にて撮像された画像を制御／計測ＰＣ３６に取り込んで演算及び解析ができるようになっている。ステレオカメラユニット３３の２個のカメラは、マスク着用患者を撮影するためのカメラである。カメラの撮像素子としてはＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサを用いればよく、適切なレンズ等の光学系にて像を撮像素子に結像する。
【００３９】
プロジェクタ３４は、マスク着用患者の顔部撮影時に必要な照明装置である。
【００４０】
高さ調整ステージ３２は、マスク着用患者の頭部を略固定したときに、ステレオカメラユニット３３に対して上下位置を調整するための仕組みであり、基本的には計測担当者が操作する。
【００４１】
電源／制御ボックス３５は、ステレオカメラユニット３３及びプロジェクタ３４の電源を供給すると共に、これらステレオカメラユニット３３及びプロジェクタ３４の動作を制御する回路基板を内蔵している。制御／計測ＰＣ３６は、ステレオカメラユニット３３にて撮影された画像から、マスク着用患者の顔部の３次元形状を演算処理すると共に、ステレオカメラユニット３３の露光量やフォーカス制御を行なう。
【００４２】
上記撮影ボックス３１の前側には、頭部を支持する頭部支持部３７が設けられている。頭部支持部３７は、アゴ載置台３７ａと額当て３７ｂとを有している。
【００４３】
上記３次元計測部３０を用いた３次元計測工程での３次元計測方法について、図５〜図９に基づいて説明をする。図６は、３次元計測時におけるステレオカメラユニット３３、プロジェクタ３４及び頭部の配置関係を示す平面図である。図７は、プロジェクタ３４にて投影される照明光のテクスチャ（模様）を示す正面図である。図８は、ステレオカメラユニット３３にて撮像した画像の処理を行う画像処理部４０の構成を示すブロック図である。図９は、上記画像処理部４０における３次元処理部４４の構成を示すブロック図である。
【００４４】
まず、図５に示すように、マスク着用患者の顔部の３次元形状計測する。この場合、マスク着用患者の頭部を頭部支持部３７にて略固定する。具体的には、マスク着用患者の顔部は、頭部支持部３７におけるアゴ載置台３７ａと額当て３７ｂとで略固定される。この状態で、２個のカメラからなるステレオカメラユニット３３にて、マスク着用患者の顔部を撮影する。このとき、プロジェクタ３４にて、マスク着用患者の顔部を照明する。
【００４５】
ここで、２個のカメラＬ・Ｒからなるステレオカメラユニット３３においては、図６に示すように、各カメラＬ・Ｒの撮像範囲は共通の撮像部分が存在するように光軸配置されている。
【００４６】
上記プロジェクタ３４による投影範囲は、２個の各カメラＬ・Ｒの撮像範囲、又は各カメラＬ・Ｒの共通の撮像部分を含むように投影される。
【００４７】
また、プロジェクタ３４による照明光は、図７に示すように、テクスチャ（模様）を含む図形等が投影される。図７に示すテクスチャは、例えば、平面内のランダムな位置にドットを配置したものとなっている。
【００４８】
ここで、プロジェクタ３４により投影されるテクスチャの効果について説明する。すなわち、ステレオカメラユニット３３における左右のカメラＬ・Ｒの画像からステレオ計測する場合には、左右画像上の特徴点について計測する。この場合、画像内で特徴点が少ない場合は計測点が少なくなる。つまり、３次元計測点の平面解像度が粗くなる。そして、平面解像度が粗くなると、十分にワークの形状が計測されないことになる。そこで、十分な数の特徴点が得られるように外部から特徴点となり得るテクスチャを被写体に投影するのが好ましい。これを投影するのがプロジェクタ３４である。プロジェクタ３４の投影範囲は、ステレオカメラユニット３３における２個の各カメラＬ・Ｒの撮像範囲又は各カメラＬ・Ｒの共通の撮像部分を含むように投影する必要がある。
【００４９】
次に、カメラＬ・Ｒにて撮像された左右画像の各々は、図８に示すように、グレースケール化部４１に入力され、画像がグレースケール化される。グレースケール化により、カラー画像にて処理するよりも情報量を削減することができるので、処理負荷が軽くできる。また、３次元処理部４４の低コスト化や処理時間短縮が可能となる。尚、処理能力に問題なければ、グレースケール化部４１を省略してカラー画像にて以降の処理を行ってもよい。
【００５０】
次に、左右の各グレースケール画像は、平行化処理部４２にて、カメラレンズ歪み補正が行われると共に、ステレオマッチングし易い平行化画像に補正される。この補正された画像は、３次元処理部４４にて左平行化画像４３ａと右平行化画像４３ｂとから３次元計測処理が実行される。
【００５１】
上記３次元処理部４４での３次元計測処理について、図９に基づいて説明する。
【００５２】
３次元処理部４４は、図９に示すように、微分処理部４４ａと対応点探索処理部４４ｂと距離画像生成処理部４４ｃとを有している。
【００５３】
３次元処理部４４においては、図９に示すように、対応点探索処理部４４ｂにて、プロジェクタ３４によって投影されたテクスチャを特徴点として、左平行化画像４３ａと右平行化画像４３ｂとから同じ特徴点を探索する対応点探索処理を行う。この場合、必要であれば、対応点探索処理の前に微分処理部４４ａにて微分処理を実行することによって、特徴点となり易いエッジ情報を強調することができ、対応点探索処理の精度確保に効果的となる。
【００５４】
対応点探索処理は、左右画像上の同じ特徴点の座標を特定する処理であり、その方法としては相関ブロックマッチング法等がある。左右画像上の各特徴点の座標が特定されれば、カメラＬ・Ｒの光学的仕様からステレオ計測の原理により、各特徴点のカメラＬ・Ｒからの位置（一般的には、左右いずれかのカメラＬ・Ｒの光学中心を原点とした３次元座標）が計算され、３次元形状計測情報２２ａが得られる。
【００５５】
以上の計測を行うことにより、非接触かつ短時間（１秒以内程度）でマスク着用患者の顔部の３次元計測ができ、かつ撮影中はマスク着用患者に負担をかけない。また、頭部支持部３７により３次元計測のためのマスク着用患者の頭部を容易かつ確実に計測機に対して位置付けされると共に、頭部を物理的に拘束しないのでマスク着用患者に不安感を与えることがない。
【００５６】
次いで、３次元計測部３０にてマスク着用患者の顔部の３次元形状計測情報２２ａが得られると、図１に示すように、マザーマスク選定部２１にて、マザーマスク選定過程工程を行う。マザーマスク選定部２１におけるマザーマスク選定過程工程の動作について、図１、図１０及び図１１に基づいて以下に説明する。図１０は、マスクユニット製造装置２０におけるマザーマスク選定部２１でのマザーマスク１１の種類を分ける基準を示す斜視図である。図１１は、マザーマスク１１の種類を分ける基準となる顔縦長さの位置を示す正面図である。
【００５７】
本実施の形態では、マザーマスク１１は、マスク着用患者に合わせるべく、いくつかの種類が用意される。種類を分ける基準は、図１０に示すように、例えばマスクの縦の長さに応じてＳサイズ、Ｍサイズ、Ｌサイズの３つのサイズを用意する。ただし、必ずしもこれに限らず、マスクの横の長さを基準に、マザーマスク１１の各サイズを定めてもよい。
【００５８】
上記３次元計測時には、ステレオカメラユニット３３にて撮影された２次元情報と計測された３次元形状計測情報２２ａとが得られる。そこで、本実施の形態では、これらから、マザーマスク１１のマスクサイズを選択する方法として、例えば、カメラＬ・Ｒの２次元画像からマスクサイズを選択する方法を採用している。
【００５９】
この方法は、図１１に示すように、顔画像の目と口との間の距離からマスクサイズを選択する。この場合、目の位置は、ステレオカメラユニット３３にて撮影された２次元情報である画像を画像認識することによって検出する。すなわち、撮影時に、マスク着用患者に目を閉じてもらった状態にて撮影すれば、目は概略線分状となり、その長さは少なくとも顔幅の半分以下と考えられ、かつ顔部画像の上半分に存在する。また、口は、該口をつむった状態で撮影すれば、概略線分状となり、顔部画像の下半分に存在し、かつ画像縦中心線と交わっていると考えられる。
【００６０】
これらの条件から、顔画像内から左右の目及び口の位置を抽出することができる。撮影ボックス３１内のステレオカメラユニット３３とマスク着用患者の顔との間の距離の設計値と、顔画像から得られるマスク着用患者の目と口との位置関係とから目と口との間の距離を算出することができる。そして、その結果と、図１１に示すようなテーブルとからマスクサイズを自動的に選択することができる。本実施の形態では、図１１に示すように、マスク着用患者の目の位置が画像の上半分、口位置が下半分、マスク着用患者の口が画面中心縦線と交わる様に撮影する。
【００６１】
上述の処理により、マスク着用患者の顔の大きさに応じた種類のマザーマスク１１を選定することができる。そして、マザーマスク１１を使用することにより、カスタム部品１２Ａの作製時間を短縮化することができ、マスク着用患者に対して迅速な対応が図れる。
【００６２】
次に、図１に示す情報保持部２２での情報保持工程の動作について説明をする。
【００６３】
情報保持部２２では、マスク着用患者の顔部の３次元形状計測情報２２ａと、選定されたマザーマスク種類情報２２ｂ及びそのマスク開口形状情報２２ｃと、計測された人を特定する患者情報２２ｄとを、そのマスク着用患者の情報として記憶しておく。計測された人を特定する患者情報２２ｄは、その人の名前又は別途登録する登録番号等でよい。これらの情報を保持するには、半導体によるメモリ、ハードディスク、光ディスク等でよい。これにより、データの再利用が可能となる。
【００６４】
次に、図１に示す情報転送部２３での情報転送工程について説明をする。
【００６５】
情報保持されているマスク着用患者の顔部の３次元形状計測情報２２ａと、選定されたマザーマスク種類情報２２ｂ及びそのマスク開口形状情報２２ｃと、計測された人を特定する患者情報２２ｄとを、通信回線を使って次の過程であるカスタム部品形状生成部２４に転送する。例えば、インターネット回線、イントラネット回線等の一般的な通信手段でもよく、又は専用回線を設けても問題ない。これにより、上記情報を高速に別地点に転送、利用することができ、マスク着用患者の所在地とマスクユニット１Ａの作製所在地とが近傍になくてもマスクユニット１Ａの作製が可能となる。
【００６６】
次に、図１に示すカスタム部品造形部２５でのカスタム部品形状生成工程について説明する。
【００６７】
マスク着用患者の顔部の３次元形状計測情報２２ａと、選定されたマザーマスク種類情報２２ｂ及びそのマスク開口形状情報２２ｃとから、マスク着用患者用にカスタマイズされたカスタム部品１２Ａの形状を演算生成する。その方法を、図１２（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図１２（ａ）は、マスクユニット製造装置２０におけるカスタム部品造形部２５でのカスタム部品１２Ａの顔側開口部１２ｂの形状を求める方法を示す斜視図であり、（ｂ）は生成されたカスタム部品１２Ａの形状を示す斜視図である。
【００６８】
まず、選定されたマザーマスク種類情報２２ｂ及びそのマスク開口形状情報２２ｃから、マザーマスク開口部１１ａの形状つまりマザーマスク開口部１１ａの外形の輪郭が分かる。そして、図１２の（ａ）に示すように、例えば、マザーマスク開口部１１ａの形状の上下左右方向と顔の３次元画像の上下左右方向とを平面的に一致させる。
【００６９】
上記の位置の調整は、例えば下記の手順で実行する。
【００７０】
最初に、マザーマスク１１毎に基準位置Ｐ１の情報を予め設定しておき、予め設定された条件に基づいて基準位置Ｐ１に対応する３次元形状計測情報２２ａの位置を判定する。例えば、対応する３次元形状計測情報２２ａの位置が鼻の部分である場合は、３次元形状計測情報２２ａの平面座標における中心位置近傍であって、座標平面に対する高さが最も高い位置を鼻と判定する処理を行う。
【００７１】
次に、３次元画像のマスク着用患者の鼻の頂上位置Ｎ１とマザーマスク開口部１１ａの平面内の基準位置Ｐ１つまりマスク着用患者の鼻の頂上位置Ｎ１を想定する位置とがマスク着用患者の顔部前面方向から見て重なるように位置関係を調整する。
【００７２】
そして、マザーマスク開口部１１ａの形状をマスク着用患者の顔部の３次元画像の前後方向に投影したときに得られる投影形状Ｎが、マスク着用患者の顔にマスクユニット１Ａを装着したときのマスク着用患者とマスクユニット本体１０Ａとの接触部の形状となるようにする。この状態における、マザーマスク１１と、マザーマスク開口部１１ａの形状をマスク着用患者の顔部の３次元画像に投影したときに得られる投影形状Ｎとを繋ぐ、又は埋める筒状部１２ｃを有するカスタム部品１２Ａを作製する。これにより、図１２（ｂ）に示す形状のカスタム部品１２Ａを作製することができる。すなわち、筒状部１２ｃを有するカスタム部品１２Ａの顔側開口部１２ｂの形状は、マスク着用患者の顔の凹凸形状が反映されたものとなっている。尚、カスタム部品１２Ａのマザーマスク側開口部１２ａの形状は、マザーマスク開口部１１ａの平面と互いに突き合わせて接合できるように、平面形状となっていることが好ましい。
【００７３】
次に、図１に示すカスタム部品造形部２５でのカスタム部品造形工程について、図２及び図３に基づいて説明する。
【００７４】
生成されたカスタム部品１２Ａの形状を実際に造形する方法として、例えば、熱溶解積層法がある。この熱溶解積層法は、近年、３Ｄプリンタとして製品化されている３Ｄ造形方法の一種であり、熱可塑性樹脂をヒータノズルにて加熱して軟化させ、平面方向に樹脂を吐出して高さ方向に樹脂を積層して３次元造形する方法である。これを用いて、カスタム部品１２Ａの形状を実際に造形することができる。
【００７５】
次に、図１に示すマスク組み立て部２６でのマスク組み立て工程について説明する。
【００７６】
上述のようにして造形されたカスタム部品１２Ａと、マザーマスク１１と、クッション部材１３と、カバー部材１４Ａと、ヘッドギヤ２とによって、マスクユニット１Ａを組立てる。
【００７７】
具体的には、図３に示すように、マザーマスク開口部１１ａとカスタム部品１２Ａとを嵌合させ、カスタム部品１２Ａとクッション部材１３とを嵌合させる。さらに、カスタム部品１２Ａとクッション部材１３とを包むようにしてカバー部材１４Ａをマザーマスク１１と嵌合させる。最後に、ヘッドギヤ２をマスクユニット本体１０Ａに組み付ける。これにより、図２に示すマスクユニット１Ａが完成する。
【００７８】
この結果、本実施の形態では、マスク着用患者の顔部の３次元形状に合ったマスクユニット１Ａを容易に製造することができる。
【００７９】
このように、本実施の形態のマスクユニット製造方法は、顔部の３次元形状を計測して３次元形状計測情報２２ａを取得する３次元計測情報取得工程と、３次元形状計測情報２２ａと、基材となるマザーマスク１１のマスク開口形状情報２２ｃとに基づいて、該顔部の凹凸形状に沿う開口断面の形状である顔側開口部１２ｂ及び該マザーマスク１１のマザーマスク開口部１１ａの形状に沿う開口断面の形状であるマザーマスク側開口部１２ａを両端に有するカスタム部品１２Ａの形状情報を生成するカスタム部品形状情報生成工程と、上記カスタム部品１２Ａの形状情報に基づいてカスタム部品１２Ａを製造するカスタム部品製造工程と、上記マザーマスク１１とカスタム部品１２Ａとを組み合わせてマスクユニット１Ａを製造するマスク組み立て工程とを含む。
【００８０】
また、本実施の形態におけるマスクユニット製造装置２０は、顔部の３次元形状を計測して３次元形状計測情報２２ａを取得する３次元計測部３０と、３次元形状計測情報２２ａと、基材となるマザーマスク１１のマスク開口形状情報２２ｃとに基づいて、該顔部の凹凸形状に沿う開口断面の形状である顔側開口部１２ｂ及び該マザーマスク１１のマザーマスク開口部１１ａの形状に沿う開口断面の形状であるマザーマスク側開口部１２ａを両端に有するカスタム部品１２Ａの形状情報を生成するカスタム部品形状生成部２４と、上記カスタム部品１２Ａの形状情報に基づいてカスタム部品１２Ａを製造するカスタム部品造形部２５と、上記マザーマスク１１とカスタム部品１２Ａとを組み合わせてマスクユニット１Ａを製造するマスク組み立て部２６とを含む。
【００８１】
上記の構成によれば、マスクユニット１Ａは、共通の基材となるマザーマスク１１を予め準備しておき、個人毎に顔部の形状情報である３次元形状計測情報２２ａを取得し、個人の顔部の形状に合わせてマザーマスク１１と顔部の凹凸形状との間を繋ぐカスタム部品１２Ａを個人毎に作製し、最終的にマザーマスク１１とカスタム部品１２Ａとを組み合わせて一つのマスクユニット１Ａとして製造する。このため、特許文献１に開示された呼吸用マスクのような、１つのレプリカの大部分を削り取って形成するものでないので、材料が無駄になるということがない。
【００８２】
また、マスクユニット１Ａを少なくとも２つの部材で構成するので、カスタム部品１２Ａを作製するときには、個別の顔部の凹凸形状に沿う開口断面とマザーマスク１１のマザーマスク開口部１１ａの形状に沿う開口断面であるマザーマスク側開口部１２ａ及び顔側開口部１２ｂとをカスタム部品１２Ａの両端に有するように決めれば、後は、その両端を繋ぐ筒状部１２ｃを形成することによって、カスタム部品１２Ａを製造することができる。尚、マザーマスク１１のマスク開口形状情報２２ｃは、マザーマスク１１の開口縁の輪の形状部分であり、マザーマスク１１の種類に応じて決まっている既知の情報であることから、予め記録装置に記録されている。
【００８３】
そして、カスタム部品１２Ａの両端の開口形状であるマザーマスク側開口部１２ａ及び顔側開口部１２ｂについては、３次元計測部３０による３次元計測情報工程にて、顔部の３次元形状を計測して３次元形状計測情報２２ａを取得する。次いで、カスタム部品形状生成部２４によるカスタム部品形状情報生成工程にて、３次元形状計測情報２２ａと、基材となるマザーマスク１１のマスク開口形状情報２２ｃとに基づいて、該顔部の凹凸形状に沿う開口断面の形状である顔側開口部１２ｂ及び該マザーマスク１１のマザーマスク開口部１１ａの形状に沿う開口断面の形状であるマザーマスク側開口部１２ａを両端に有するカスタム部品１２Ａの形状情報を生成する。そして、カスタム部品造形部２５によるカスタム部品製造工程にて、カスタム部品１２Ａの形状情報に基づいてカスタム部品１２Ａを製造する。
【００８４】
この結果、これらの工程によって、カスタム部品１２Ａを容易に製造することができ、その後は、このカスタム部品１２Ａをマザーマスク１１に組み合わせれば、マスクユニット１Ａが完成する。
【００８５】
したがって、顔部の３次元形状に合ったマスクユニット１Ａを容易に製造することができるマスクユニット製造方法及びマスクユニット製造装置を提供することができる。
【００８６】
また、本実施の形態のマスクユニット製造方法では、前記カスタム部品形状情報生成工程は、マザーマスク１１における少なくとも１つの基準位置Ｐ１に対応する３次元形状計測情報２２ａでの対応位置である鼻の頂上位置Ｎ１の情報を生成する対応位置情報生成工程と、マザーマスク１１における少なくとも１つの基準位置Ｐ１が３次元形状計測情報２２ａでの対応位置である鼻の頂上位置Ｎ１に対して予め設定された位置関係となる状態において、上記マザーマスク１１のマザーマスク開口部１１ａの形状を３次元形状計測情報２２ａに対して一方向に投影して得られた投影形状Ｎを、前記カスタム部品１２Ａにおける顔部の凹凸形状に沿う開口断面である顔側開口部１２ｂの形状とする顔部凹凸形状情報生成工程とを含む。尚、対応位置情報生成工程は対応位置情報生成部２４ａが行い、顔部凹凸形状情報生成工程は顔部凹凸形状情報生成部２４ｂが行う。
【００８７】
これにより、カスタム部品１２Ａにおける顔部の凹凸形状に沿う開口断面である顔側開口部１２ｂの形状を求める場合には、対応位置情報生成工程にて、マザーマスク１１における少なくとも１つの基準位置Ｐ１に対応する３次元形状計測情報２２ａでの対応位置である鼻の頂上位置Ｎ１の情報を生成する。ここで、少なくとも１つの基準位置Ｐ１は、予め設定されているものであり、例えば、マザーマスク１１のマザーマスク開口部１１ａの平面における人間の鼻の頂上の法線上のポイントである。
【００８８】
次いで、顔部凹凸形状情報生成工程にて、マザーマスク１１における少なくとも１つの基準位置Ｐ１が３次元形状計測情報２２ａでの対応位置である鼻の頂上位置Ｎ１に対して予め設定された位置関係となる状態において、マザーマスク１１のマザーマスク開口部１１ａの形状を３次元形状計測情報２２ａに対して一方向に投影して得られた投影形状Ｎを、カスタム部品１２Ａにおける顔部の凹凸形状に沿う開口断面である顔側開口部１２ｂの形状とする。
【００８９】
詳細には。マザーマスク１１の基準位置Ｐ１に対応する３次元形状計測情報２２ａにおける対応位置である鼻の頂上位置Ｎ１を判定する。次に、基準位置Ｐ１と対応位置である鼻の頂上位置Ｎ１とが立体的に合致するように想定した場合に、一方向の射影をとる。具体的には、高さ方向つまり顔正面に対して垂直方向に落とした射影を取り、３次元形状計測情報２２ａと射影との重なる領域を、カスタム部品１２Ａにおける顔部の凹凸形状に沿う開口断面である顔側開口部１２ｂの形状とする。
【００９０】
この結果、カスタム部品１２Ａにおける顔部の凹凸形状に沿う開口断面である顔側開口部１２ｂの形状を容易に求めることができる。また、使い勝手のよいカスタム部品１２Ａの形状を作製することができる。
【００９１】
また、本実施の形態におけるマスクユニット製造方法では、カスタム部品形状情報生成工程は、マザーマスク１１のマスク開口形状情報２２ｃと、３次元形状計測情報２２ａにおける顔部の凹凸形状に沿う開口断面の形状情報との間を接続するようにカスタム部品１２Ａの形状情報を生成する。
【００９２】
これにより、マザーマスク１１のマザーマスク開口部１１ａの形状と３次元形状計測情報２２ａの投影形状Ｎとを筒状部１２ｃにて繋ぐようにすることによって、顔部の凹凸形状に沿う開口断面の形状である顔側開口部１２ｂ及び該マザーマスク１１のマザーマスク開口部１１ａの形状に沿う開口断面の形状であるマザーマスク側開口部１２ａを両端に有する筒状体からなるカスタム部品１２Ａを容易に製造することができる。
【００９３】
また、本実施の形態におけるマスクユニット製造方法では、３次元形状計測情報２２ａから複数の特徴箇所を抽出し、各特徴箇所における互いの間の距離に基づいて、予め記録された複数種類のマザーマスク１１の中から１種類のマザーマスク１１を選択するマザーマスク選択工程を含み、カスタム部品形状情報生成工程は、選択されたマザーマスク１１のマスク開口形状情報２２ｃに基づいてカスタム部品１２Ａの形状情報を生成する。
【００９４】
すなわち、本実施の形態では、基材となるマザーマスク１１は共通部品であるが、大人用又は子供用等、人それぞれに顔の大きさが異なるため、複数のサイズのマザーマスク１１を予め用意しておくことが好ましい。
【００９５】
そこで、本実施の形態では、３次元形状計測情報２２ａに基づいて、適切なサイズのマザーマスク１１を選択するようにする。
【００９６】
具体的には、３次元形状計測情報２２ａから複数の特徴箇所を抽出し、各特徴箇所における互いの間の距離に基づいて、予め記録された複数種類のマザーマスク１１の中から１種類のマザーマスク１１を選択するマザーマスク選択工程を含み、カスタム部品形状情報生成工程は、選択されたマザーマスク１１のマスク開口形状情報２２ｃに基づいてカスタム部品１２Ａの形状情報を生成する。
【００９７】
すなわち、マザーマスク１１の種類は、マザーマスク１１の所定部分の長さにて種類分けされる。例えば、顔部の３次元計測時に得られる２次元情報を利用して、例えば両目位置又は口の位置等の情報からマザーマスク１１を選択する。
【００９８】
これにより、患者の顔部の大きさに応じた種類のマザーマスク１１を選定することができ、選定されたマザーマスク１１を用いることにより、カスタムマスクであるマスクユニット１Ａの造形時間の短縮化を図ることができ、迅速な患者対応を図ることができる。
【００９９】
また、複数種類のマザーマスク１１におけるマザーマスク側開口部１２ａの形状は予め記録されているので、選択された種類のマザーマスク１１におけるマスク開口形状情報２２ｃを読み出して、マザーマスク１１を製造することができる。
【０１００】
また、本実施の形態におけるマスクユニット製造方法では、３次元計測情報取得工程では、顔部の３次元形状を計測する手段としてステレオ撮像装置としてのステレオカメラユニット３３を用いる。これにより、顔部の３次元形状を計測する手段としてステレオカメラユニット３３を用いるので、非接触かつ短時間（１秒以内程度）で計測を行うことができ、撮影中に患者に負担をかけることがない。
【０１０１】
また、本実施の形態におけるマスクユニット製造方法では、カスタム部品製造工程では、カスタム部品１２Ａを製造する方法として熱溶解積層法を用いる。これにより、カスタム部品１２Ａを、最小限の材料及び適切な材質にて、直接的に造形することができる。このため、レプリカ等の原型を使った造形に比べて手間が省け、無駄が省け、時間短縮が可能になる。
【０１０２】
また、本実施の形態におけるマスクユニットは、本実施の形態のマスクユニット製造方法によって製造される。これにより、顔部の３次元形状に合ったマスクユニット１Ａを容易に製造することができるマスクユニット１Ａを提供することができる．
また、本実施の形態のマスクユニット製造装置２０では、情報保持部２２は、３次元形状計測情報２２ａ及び選択されたマザーマスク種類情報２２ｂ及びそのマスク開口形状情報２２ｃを保存する手段として、情報記録媒体を使う。これにより、上記情報をハードディスク、光ディスク又は半導体メモリ等に格納して保存しておくことができ、データの再利用が可能となる。
【０１０３】
また、本実施の形態のマスクユニット製造装置２０では、情報転送部２３は、３次元形状計測情報２２ａ及び選択されたマザーマスク種類情報２２ｂ及びそのマスク開口形状情報２２ｃを転送する手段として、電気通信を利用した回線を使う。これにより、上記情報を高速に別地点に転送、利用することができ、患者所在地とマスクユニット１Ａの作製所在地とが近傍になくてもマスクユニット１Ａの製造が可能となる。
【０１０４】
また、本実施の形態のマスクユニット１Ａでは、マスクユニット本体１０Ａは、カスタム部品１２Ａ及びクッション部材１３等の複数の部材を外部から包むようなカバー部材１４Ａを含んでいる。これにより、製造したマスクユニット１Ａの信頼性を高め、装着使用時間の延長を図ることができる。
【０１０５】
また、本実施の形態のマスクユニット１Ａでは、マスクユニット本体１０Ａは、カスタム部品１２Ａと接合又は嵌合するクッション部材１３を含んでいる。これにより、カスタム部品１２Ａが顔部に直接的に接触した場合に比べて当たりが柔らかく心地よいマスクユニット１Ａを提供することができる。
【０１０６】
また、本実施の形態のマスクユニット１Ａでは、ヘッドギヤ２を含んでいる。これにより、製造したマスクユニット本体１０Ａは、確実に顔の所定部分に位置づけされる。
【０１０７】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図１３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０８】
前記情報保持部２２のマスクユニット１Ａでは、図３に示すように、カスタム部品１２Ａの顔側開口部１２ｂにクッション部材１３が設けられていた。しかし、本実施の形態のマスクユニット１Ｂでは、クッション部材１３が省略されている点で異なっている。尚、本実施の形態のマスクユニット１Ｂでは、実施の形態１のカバー部材１４Ａにクッション機能を持たせたクッション機能付カバー部材１４Ｂを備えている。
【０１０９】
本実施の形態のマスクユニット１Ｂの構成について、図１３の（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図１３の（ａ）は、本実施の形態のマスクユニット１Ｂの構成を示す斜視図であり、図１３の（ｂ）は、本実施の形態のマスクユニット１Ｂのマスクユニット本体１０Ｂの構成を示す分解斜視図である。
【０１１０】
本実施の形態のマスクユニット１Ｂは、図１３の（ａ）に示すように、マスクユニット本体１０Ｂを有している。そして、このマスクユニット本体１０Ｂは、図１３の（ｂ）に示すように、前記実施の形態１のマスクユニット本体１０Ａに設けられていたクッション部材１３がなくなり、その代わりに、カバー部材１４Ａに替えて、クッション機能を有するクッション機能付カバー部材１４Ｂとなっている。
【０１１１】
すなわち、本実施の形態のクッション機能付カバー部材１４Ｂは、実施の形態１にて設けられていたシリコンゴムからなっていたカバー部材１４Ａのシリコンゴムの厚さが顔側開口１４ｂにおいて厚くなっている。これにより、クッション機能付カバー部材１４Ｂの顔側開口１４ｂはクッション性を有しているので、クッション部材１３を省略できるものとなっている。
【０１１２】
この結果、本実施の形態のクッション機能付カバー部材１４Ｂは、クッション部材１３を設けなくてもマスクユニット本体１０Ｂの顔への当接時の接触圧を緩和できるようになっている。
【０１１３】
このように、本実施の形態のマスクユニット１Ｂでは、クッション部材１３とカバー部材１４Ａとを一体としたクッション機能付カバー部材１４Ｂを用いる。これにより、実施の形態１のマスクユニット本体１０Ａに存在したクッション部材１３をなくすことができる。その結果、部品点数を低減することができ、部材費削減を図ると共に、組み立ての容易性を図ることができる。
【０１１４】
〔実施の形態３〕
本発明の他の実施の形態について図１４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１及び実施の形態２と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１及び実施の形態２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１１５】
前記実施の形態１のマスクユニット１Ａでは、カスタム部品１２Ａの高さを変えることができないものであった。これに対して、本実施の形態のマスクユニット１Ｃでは、カスタム部品１２Ｂの高さを変えることができる点が異なっている。
【０１１６】
本実施の形態のマスクユニット１Ｃの構成について、図１４の（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図１４（ａ）は、本実施の形態におけるマスクユニット製造装置２０におけるカスタム部品造形部２５でのカスタム部品１２Ｂの顔側開口部１２ｂの形状を求める方法を示す斜視図であり、図１４（ｂ）は生成されたカスタム部品１２Ｂの形状を示す斜視図である。
【０１１７】
本実施の形態のマスクユニット製造装置２０では、カスタム部品形状生成部２４は、カスタム部品形状生成工程において、図１４の（ａ）に示すように、マザーマスク開口部１１ａの形状の上下左右方向と顔の３次元画像の上下左右方向とを平面的に一致させる。また、３次元画像におけるマスク着用患者の鼻の頂上位置Ｎ１から設定値だけ手前側つまりマザーマスク１１側の位置を患者側基準位置Ｎ２とし、この患者側基準位置Ｎ２とマザーマスク開口部１１ａの平面内の基準位置Ｐ１とが立体的に重なるようにする。そして、マザーマスク開口部１１ａの形状をマスク着用患者の顔部の３次元画像の前後方向に投影したときに得られる投影形状Ｎが、マスク着用患者の顔にマスクユニット１Ｃを装着したときの、マスク着用患者とマスクユニット本体１０Ｃとの接触部の形状となるようにする。
【０１１８】
この状態における、マザーマスク１１と、マザーマスク開口部１１ａの形状をマスク着用患者の顔部の３次元画像に投影したときに得られる投影形状Ｎとを繋ぐ、又は埋める筒状部１２ｃを有するカスタム部品１２Ｂを作製する。これにより、図１４（ｂ）に示す形状のカスタム部品１２Ｂを作製することができる。すなわち、筒状部１２ｃを有するカスタム部品１２Ａの顔側開口部１２ｂの形状は、マスク着用患者の顔の凹凸形状が反映されたものとなっている。尚、カスタム部品１２Ａのマザーマスク側開口部１２ａの形状は、マザーマスク開口部１１ａの平面と互いに突き合わせて接合できるように、平面形状となっていることが好ましい。
【０１１９】
この結果、本実施の形態では、前記実施の形態１のカスタム部品１２Ａに比べて、カスタム部品１２Ｂの筒状部１２ｃの前後方向の長さが増加する。このため、マスク着用患者の鼻先とマザーマスク１１との距離を離すことができ、マスクユニット１Ｃを装着したときの窮屈感を低減することができる。また、長時間装着した場合においても精神的に負担がかかり難くすることができる。尚、設定値は、マスク着用患者の要望に応じて変えることも可能である。
【０１２０】
このように、本実施の形態におけるマスクユニット製造方法では、カスタム部品形状情報生成工程は、マザーマスク１１における少なくとも１つの基準位置Ｐ１に対応する３次元形状計測情報２２ａでの対応位置である鼻の頂上位置Ｎ１の情報を生成する対応位置情報生成工程と、マザーマスク１１における少なくとも１つの基準位置Ｐ１が３次元形状計測情報２２ａでの鼻の頂上位置Ｎ１に対して予め設定された位置関係となる状態、つまり基準位置Ｐ１が、鼻の頂上位置Ｎ１から設定値だけ離れた患者側基準位置Ｎ２と立体的に重なる状態において、マザーマスク１１のマザーマスク開口部１１ａの形状を３次元形状計測情報２２ａに対して一方向に投影して得られた投影形状Ｎを、カスタム部品１２Ｂにおける顔部の凹凸形状に沿う開口断面つまり顔側開口部１２ｂ及びマザーマスク側開口部１２ａの形状とする顔部凹凸形状情報生成工程とを含む。
【０１２１】
これにより、設定値を変更することによって、カスタム部品１２Ｂの筒状部１２ｃの形状を任意に変えることができ、より適切なマスクユニット１Ｃの製造が可能となる。
【０１２２】
〔まとめ〕
本発明の態様１におけるマスクユニット製造方法は、顔部の３次元形状を計測して３次元計測情報（３次元形状計測情報２２ａ）を取得する３次元計測情報取得工程と、上記３次元計測情報（３次元形状計測情報２２ａ）と、基材となるマザーマスク１１のマスク開口形状情報２２ｃとに基づいて、該顔部の凹凸形状に沿う開口断面の形状（顔側開口部１２ｂの形状）及び該マザーマスク１１のマスク開口形状（マザーマスク開口部１１ａの形状）に沿う開口断面の形状（マザーマスク側開口部１２ａの形状）を両端に有するカスタム部品１２Ａ・１２Ｂの形状情報を生成するカスタム部品形状情報生成工程と、上記カスタム部品１２Ａ・１２Ｂの形状情報に基づいてカスタム部品１２Ａ・１２Ｂを製造するカスタム部品製造工程と、上記マザーマスク１１とカスタム部品１２Ａ・１２Ｂとを組み合わせてマスクユニット１Ａ・１Ｂ・１Ｃを製造するマスク組み立て工程とを含むことを特徴としている。
【０１２３】
本発明の態様７におけるマスクユニット製造装置２０は、顔部の３次元形状を計測して３次元計測情報（３次元形状計測情報２２ａ）を取得する３次元計測情報取得手段（３次元計測部３０）と、上記３次元計測情報（３次元形状計測情報２２ａ）と基材となるマザーマスク１１のマスク開口形状情報２２ｃとに基づいて、該顔部の凹凸形状に沿う開口断面の形状（顔側開口部１２ｂの形状）及び該マザーマスク１１のマスク開口形状（マザーマスク開口部１１ａの形状）に沿う開口断面の形状（マザーマスク側開口部１２ａの形状）を両端に有するカスタム部品１２Ａ・１２Ｂの形状情報を生成するカスタム部品形状情報生成手段（カスタム部品形状生成部２４）と、上記カスタム部品１２Ａ・１２Ｂの形状情報に基づいてカスタム部品１２Ａ・１２Ｂを製造するカスタム部品製造手段（カスタム部品造形部２５）と、上記マザーマスク１１とカスタム部品１２Ａ・１２Ｂとを組み合わせてマスクユニット１Ａ・１Ｂ・１Ｃを製造するマスク組み立て手段（マスク組み立て部２６）とを含むことを特徴としている。
【０１２４】
上記の発明によれば、マスクユニットは、共通の基材となるマザーマスクを予め準備しておき、個人毎に顔部の形状情報である３次元計測情報を取得し、個人の顔部の形状に合わせてマザーマスクと顔部の凹凸形状との間を繋ぐカスタム部品を個人毎に作製し、最終的にマザーマスクとカスタム部品とを組み合わせて一つのマスクユニットとして製造する。このため、特許文献１に開示された呼吸用マスクのような、１つのレプリカの大部分を削り取って形成するものでないので、材料が無駄になるということがない。
【０１２５】
また、マスクユニットを少なくとも２つの部材で構成するので、カスタム部品を作製するときには、個別の顔部の凹凸形状に沿う開口断面とマザーマスクのマスク開口形状に沿う開口断面とをカスタム部品の両端に有するように決めれば、後は、その両端を繋ぐ筒状部を形成することによって、カスタム部品を製造することができる。尚、マザーマスクのマスク開口形状情報は、マザーマスクの開口縁の輪の形状部分であり、マザーマスクの種類に応じて決まっている既知の情報であることから、予め記録装置に記録されている。
【０１２６】
そして、カスタム部品の両端の開口形状については、３次元計測情報取得手段による３次元計測情報工程にて、顔部の３次元形状を計測して３次元計測情報を取得する。次いで、カスタム部品形状情報生成手段によるカスタム部品形状情報生成工程にて、３次元計測情報と、基材となるマザーマスクのマスク開口形状情報とに基づいて、該顔部の凹凸形状に沿う開口断面の形状及び該マザーマスクのマスク開口形状に沿う開口断面の形状を両端に有するカスタム部品の形状情報を生成する。そして、カスタム部品製造手段によるカスタム部品製造工程にて、カスタム部品の形状情報に基づいてカスタム部品を製造する。
【０１２７】
この結果、これらの工程によって、カスタム部品を容易に製造することができ、その後は、このカスタム部品をマザーマスクに組み合わせれば、マスクユニットが完成する。
【０１２８】
したがって、顔部の３次元形状に合ったマスクユニットを容易に製造することができるマスクユニット製造方法及びマスクユニット製造装置を提供することができる。
【０１２９】
本発明の態様２におけるマスクユニット製造方法は、態様１におけるマスクユニット製造方法において、前記カスタム部品形状情報生成工程は、前記マザーマスク１１における少なくとも１つの基準位置Ｐ１に対応する３次元計測情報（３次元形状計測情報２２ａ）での対応位置（鼻の頂上位置Ｎ１）の情報を生成する対応位置情報生成工程と、上記マザーマスク１１における少なくとも１つの基準位置Ｐ１が３次元計測情報（３次元形状計測情報２２ａ）での対応位置（鼻の頂上位置Ｎ１）に対して予め設定された位置関係となる状態において、上記マザーマスク１１のマスク開口形状（マザーマスク開口部１１ａの形状）を３次元計測情報（３次元形状計測情報２２ａ）に対して一方向に投影して得られた投影形状Ｎを、前記カスタム部品１２Ａ・１２Ｂにおける顔部の凹凸形状に沿う開口断面（顔側開口部１２ｂ及びマザーマスク側開口部１２ａ）の形状とする顔部凹凸形状情報生成工程とを含むことが好ましい。
【０１３０】
これにより、カスタム部品における顔部の凹凸形状に沿う開口断面の形状を求める場合には、対応位置情報生成工程にて、前記マザーマスクにおける少なくとも１つの基準位置に対応する３次元計測情報での対応位置の情報を生成する。上記少なくとも１つの基準位置は、予め設定されているものであり、例えば、マザーマスクのマザーマスク開口部の平面における人間の鼻の頂上の法線上のポイントとすることができる。
【０１３１】
次いで、顔部凹凸形状情報生成工程にて、上記マザーマスクにおける少なくとも１つの基準位置が３次元計測情報での対応位置に対して予め設定された位置関係となる状態において、上記マザーマスクのマスク開口形状を３次元計測情報に対して一方向に投影して得られた投影形状を、前記カスタム部品における顔部の凹凸形状に沿う開口断面の形状とする。
【０１３２】
詳細には、マザーマスクの基準位置に対応する３次元計測情報における対応位置を判定する。この対応位置は、例えば鼻の頂上位置に該当する。次に、基準位置と、対応位置又は該対応位置から設定値だけマザーマスク側に離れた位置とが立体的に合致するように想定した場合に、一方向の射影をとる。具体的には、高さ方向つまり顔正面に対して垂直方向に落とした射影を取り、３次元計測情報と射影との重なる領域を、カスタム部品における顔部の凹凸形状に沿う開口断面の形状とする。
【０１３３】
この結果、カスタム部品における顔部の凹凸形状に沿う開口断面の形状を容易に求めることができる。
【０１３４】
本発明の態様３におけるマスクユニット製造方法は、態様１又は２におけるマスクユニット製造方法において、前記カスタム部品形状情報生成工程は、前記マザーマスク１１のマスク開口形状情報２２ｃと、前記３次元計測情報（３次元形状計測情報２２ａ）における顔部の凹凸形状に沿う開口断面の形状情報との間を接続するようにカスタム部品１２Ａ・１２Ｂの形状情報を生成することが好ましい。
【０１３５】
これにより、マザーマスクのマスク開口形状と３次元計測情報の投影形状とを筒状部にて繋ぐようにすることによって、該顔部の凹凸形状に沿う開口断面の形状及び該マザーマスクのマスク開口形状に沿う開口断面の形状を両端に有する筒状体からなるカスタム部品を容易に製造することができる。
【０１３６】
本発明の態様４におけるマスクユニット製造方法は、態様１，２又は３におけるマスクユニット製造方法において、前記３次元計測情報（３次元形状計測情報２２ａ）から複数の特徴箇所を抽出し、上記各特徴箇所における互いの間の距離に基づいて、予め記録された複数種類のマザーマスク１１の中から１種類のマザーマスク１１を選択するマザーマスク選択工程を含み、前記カスタム部品形状情報生成工程は、上記選択されたマザーマスク１１のマスク開口形状情報２２ｃに基づいてカスタム部品１２Ａ・１２Ｂの形状情報を生成することが好ましい。
【０１３７】
すなわち、本発明では、基材となるマザーマスクは共通部品であるが、大人用又は子供用等、人それぞれに顔の大きさが異なるため、複数のサイズのマザーマスクを予め用意しておくことが好ましい。
【０１３８】
そこで、本発明では、３次元計測情報に基づいて、適切なサイズのマザーマスクを選択するようにする。
【０１３９】
具体的には、前記３次元計測情報から複数の特徴箇所を抽出し、上記各特徴箇所における互いの間の距離に基づいて、予め記録された複数の前記マザーマスクのマスク開口形状情報の中から１つのマザーマスクを選択するマザーマスク選択工程を含み、前記カスタム部品形状情報生成工程は、上記選択されたマザーマスクのマスク開口形状情報に基づいてカスタム部品の形状情報を生成する。
【０１４０】
すなわち、マザーマスクの種類は、マザーマスクの所定部分の長さにて種類分けされる。例えば、顔部の３次元計測時に得られる２次元情報を利用して、例えば両目位置又は口の位置等の情報からマザーマスクを選択する。
【０１４１】
これにより、患者の顔部の大きさに応じた種類のマザーマスクを選定することができ、選定されたマザーマスクを用いることにより、カスタムマスクの造形時間の短縮化を図ることができ、迅速な患者対応を図ることができる。
【０１４２】
また、複数種類のマザーマスクにおけるマスク開口形状は予め記録されているので、選択された種類のマザーマスクにおけるマスク開口形状の情報を読み出して、マスクユニットを製造することができる。
【０１４３】
本発明の態様５におけるマスクユニット製造方法は、態様１〜４のいずれか１におけるマスクユニット製造方法において、前記３次元計測情報取得工程では、顔部の３次元形状を計測する手段としてステレオ撮像装置（ステレオカメラユニット３３）を用いることが好ましい。
【０１４４】
これにより、顔部の３次元形状を計測する手段としてステレオ撮像装置を用いるので、非接触かつ短時間（１秒以内程度）で計測を行うことができ、撮影中に患者に負担をかけることがない。すなわち、特許文献１に開示された呼吸用マスクでは、レーザー距離計をスキャンさせる方法が示されているが、この方法は、計測に時間がかかる。そのため、患者は測定期間中の動きを拘束されるので、患者は負担を強いられる。
【０１４５】
本発明の態様６におけるマスクユニット製造方法は、態様１〜５のいずれか１におけるマスクユニット製造方法において、前記カスタム部品製造工程では、カスタム部品１２Ａ・１２Ｂを製造する方法として熱溶解積層法を用いることが好ましい。
【０１４６】
これにより、カスタム部品を、最小限の材料及び適切な材質にて、直接的に造形することができる。このため、レプリカ等の原型を使った造形に比べて手間が省け、無駄が省け、時間短縮が可能になる。
【０１４７】
本発明の態様８におけるマスクユニット１Ａ・１Ｂ・１Ｃは、態様１〜６のいずれか１に記載マスクユニット製造方法によって製造されることを特徴としている。
【０１４８】
上記の発明によれば、顔部の３次元形状に合ったマスクユニットを容易に製造することができるマスクユニットを提供することができる。
【０１４９】
尚、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
本発明は、例えば、慢性呼吸不全疾患の治療法又は人工呼吸療法に利用される人の顔部分等に装着する呼吸用マスクを作製及び提供するマスクユニット製造方法、マスクユニット製造装置及びマスクユニットに適用することができる。
【符号の説明】
【０１５１】
１Ａ      マスクユニット
１Ｂ      マスクユニット
１Ｃ      マスクユニット
２        ヘッドギヤ
１０Ａ      マスクユニット本体
１０Ｂ      マスクユニット本体
１０Ｃ      マスクユニット本体
１１        マザーマスク
１１ａ      マザーマスク開口部
１１ｂ      空気流通パイプ
１２Ａ      カスタム部品
１２Ｂ      カスタム部品
１２ａ      マザーマスク側開口部（カスタム部品の両端の開口形状）
１２ｂ      顔側開口部（カスタム部品の両端の開口形状）
１２ｃ      筒状部
１３        クッション部材
１４Ａ      カバー部材
１４Ｂ      カバー部材
１４Ｂ      クッション機能付カバー部材
１４ａ      マザーマスク側縁
１４ｂ      顔側開口
２０        マスクユニット製造装置
２１        マザーマスク選定部
２２        情報保持部
２２ａ      ３次元形状計測情報（３次元計測情報）
２２ｂ      マザーマスク種類情報（マスク開口形状情報）
２２ｃ      マスク開口形状情報
２２ｄ      患者情報
２３        情報転送部
２４        カスタム部品形状生成部（カスタム部品形状情報生成手段）
２４ａ      対応位置情報生成部
２４ｂ      顔部凹凸形状情報生成部
２５        カスタム部品造形部（カスタム部品製造手段）
２６        マスク組み立て部（マスク組み立て手段）
３０        ３次元計測部（３次元計測情報取得手段）
３１        撮影ボックス
３１ａ      フード
３２        調整ステージ
３３        ステレオカメラユニット（ステレオ撮像装置）
３４        プロジェクタ
３５        電源／制御ボックス
３６        制御／計測ＰＣ
３７        頭部支持部
３７ａ      アゴ載置台
３７ｂ      額当て
４０        画像処理部
４１        グレースケール化部
４２        平行化処理部
４３ａ      左平行化画像
４３ｂ      右平行化画像
４４        ３次元処理部
４４ａ      微分処理部
４４ｂ      対応点探索処理部
４４ｃ      距離画像生成処理部
Ｎ        投影形状
Ｎ１      鼻の頂上位置（対応位置）
Ｎ２      患者側基準位置
Ｐ１      基準位置
Ｌ・Ｒ      カメラ
【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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