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3次元形状の計測装置およびその計測データによる義肢のソケット形状設計装置

シーズコード S110007113
掲載日 2011年12月20日
研究者
  • 尾田 雅文
  • 花房 昭彦
技術名称 3次元形状の計測装置およびその計測データによる義肢のソケット形状設計装置
技術概要 義肢の使用者が快適に使用できるようなソケットを製造するには、超音波を使って、使用者の断端の形状を測定する。次に、測定したデータを時間-周波数の2次元解析により、それぞれ水と皮膚、皮膚と脂肪、脂肪と筋肉、筋肉と骨の境界の位置座標を求める。求めた位置座標を連結して、有限要素モデルを構築する。得られた3次元位置座標と、予め用意した当該箇所の標準ヒト型有限要素モデル、具体的には、ビジブルヒューマン画像のデータを使用して、皮膚の有限要素モデル10、脂肪の有限要素モデル11、筋肉の有限要素モデル12、骨の有限要素モデル13などを作成する。その外形からソケットの有限要素モデル14を生成する。さらに、義肢の使用者の生活環境による境界条件で有限要素モデルを修正する。例えば、生活環境が坂や階段を頻繁に通る場所なのか、立っている時間が長いのか、などの条件で、使用者の断端の形状が変化する。これらのことを考慮して有限要素モデルを修正する。
画像

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thum_2005-077834.GIF
研究分野
  • 生体代行装置
展開可能なシーズ 超音波により、人体の外部形状だけでなく生体組織としての骨、筋肉、脂肪形状等内部組織形状も併せて計測し、三次元モデルを作成する。さらに、義肢使用時において断端部周辺に作用する荷重を考慮して、義肢使用者が快適に使用できるようなソケットを提供するための3次元形状測定装置、義肢用ソケット形状設計装置などを提供する。
3次元形状計測装置で作成された有限要素モデルのデータと義肢の使用者の生活環境を考慮した境界条件、例えば、通常の生活パターンでの四肢の動きや体の動かし方から、ソケットの装着部位にかかる負荷などのデータを入力して、有限要素応力解析を行うことにより、ソケット形状を最適化して、ソケットの装着部位によく適合した快適なソケットを作ることができる。このデータを使って正確な有限要素モデルが作成でき、義肢の使用者の生活環境に応じた形状修正を行ったソケットの設計ができる。さらに、その設計データを数値制御の工作機械に適合するデータに変換して出力することにより、設計通りのソケットを再現性よく製造でき、ソケットの装着部位によく適合した快適なソケットを作ることができる。
用途利用分野 義肢用ソケット、装着装具、歩行補助具
出願特許   特許 国際特許分類(IPC)
( 1 ) 学校法人新潟大学, . 尾田 雅文, 花房 昭彦, . 3次元形状の計測装置およびその計測データによる義肢のソケット形状設計装置. 特開2006-255199. 2006-09-28
  • A61F   2/54     
  • A61B   5/107    
  • A61F   2/60     
  • G06F  17/50     

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