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JP2016001267A - Model, production system, information processing apparatus, production method, information processing method, program, recording medium - Google Patents

Model, production system, information processing apparatus, production method, information processing method, program, recording medium Download PDF

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JP2016001267A
JP2016001267A JP2014121481A JP2014121481A JP2016001267A JP 2016001267 A JP2016001267 A JP 2016001267A JP 2014121481 A JP2014121481 A JP 2014121481A JP 2014121481 A JP2014121481 A JP 2014121481A JP 2016001267 A JP2016001267 A JP 2016001267A
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living body
shape data
body part
dimensional shape
model
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卓治 林
Takuji Hayashi
卓治 林
良幸 本間
Yoshiyuki Homma
良幸 本間
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structurally reinforced model.SOLUTION: An organ model 3 includes an organ part 31 and a blood vessel part 32 that projects from the inside of the organ part 31 to the outside. The organ model 3 is manufactured by using a 3-D printer 7. The organ part 31 is formed of a model material 71, and blood vessel parts 32a and 32b inside and outside of the organ part 31 are formed of a support material 72. The blood vessel part 32b outside the organ is covered with a reinforcement part 34 formed of the model material 71. The reinforcement part 34 is connected with the organ part 31 and reinforces the blood vessel part 32b.

Description

本発明は、模型並びにその製作システム、情報処理装置、製作方法、情報処理方法、プログラム、及び記録媒体に関する。   The present invention relates to a model, a manufacturing system thereof, an information processing apparatus, a manufacturing method, an information processing method, a program, and a recording medium.

近年、3Dプリンタにより様々な物品を製作する試みが行われている。医療現場においても例外でなく、特許文献1には、手術や教育等に用いる臓器模型を3Dプリンタを用いて製作することが記載されている。   In recent years, attempts have been made to produce various articles using a 3D printer. There is no exception in the medical field, and Patent Document 1 describes that an organ model used for surgery, education, and the like is manufactured using a 3D printer.

特許第5239037号Japanese Patent No. 5239037

臓器には様々な血管が通っており、これらの血管は臓器内外に延びている。臓器模型でこのような血管を表現しようとする場合、臓器外の部分が構造的に弱くなる。特許文献1には、質感等を向上させた臓器模型が開示されているが、このような血管等の臓器外の部分を考慮したものではなかった。   Various blood vessels pass through the organ, and these blood vessels extend into and out of the organ. When such a blood vessel is expressed by an organ model, the part outside the organ is structurally weak. Patent Document 1 discloses an organ model with improved texture and the like, but does not take into account such a portion outside the organ such as a blood vessel.

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、構造的に補強された臓器等の生体部位の模型やその製作システム等を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a model of a biological part such as a structurally reinforced organ, a production system thereof, and the like.

前述した課題を解決するための第1の発明は、生体部位を模した模型であって、第1の素材により形成された生体部位と、前記生体部位の内部から外部へと突出する生体構造部位と、を有し、前記生体部位の内部の前記生体構造部位は第2の素材により形成され、前記生体部位の外部に突出した前記生体構造部位が、前記生体部位と接続される前記第1の素材からなる補強部によって補強されたことを特徴とする模型である。   1st invention for solving the subject mentioned above is a model imitating a living body part, a living body part formed with the 1st material, and a living body structure part projected from the inside of the living body part to the outside The anatomical part inside the living body part is formed of a second material, and the anatomical part protruding outside the living body part is connected to the living body part. It is a model characterized by being reinforced by a reinforcing portion made of a material.

前記第1の素材が、3Dプリンタによる成形時に造形材料として用いるモデル材であり、前記第2の素材が、3Dプリンタによる成形時に前記モデル材を支えるために用いられるサポート材であることが望ましい。また、前記生体部位は例えば臓器であり、前記生体構造部位は例えば血管である。   It is desirable that the first material is a model material used as a modeling material when molding by a 3D printer, and the second material is a support material used to support the model material when molding by a 3D printer. The biological part is, for example, an organ, and the biological part is, for example, a blood vessel.

第1の発明の模型では、前記生体部位の外部に突出した前記生体構造部位が前記第2の素材により形成され、前記補強部が、前記生体部位の外部に突出した前記生体構造部位を覆うように設けられることが望ましい。あるいは、前記生体部位の外部に突出した前記生体構造部位が前記第1の素材により形成され、前記補強部が、前記生体部位の外部に突出した前記生体構造部位の根元部分と前記生体部位とを接続することも望ましい。また、第1の発明の模型は、前記模型を複数に分割した分割体から成り、各分割体の分割面が前記第1の素材によるカバー部で覆われることも望ましい。   In the model of the first invention, the anatomical part protruding outside the living body part is formed of the second material, and the reinforcing portion covers the anatomical part protruding outside the living body part. It is desirable to be provided. Alternatively, the anatomical part protruding outside the living body part is formed of the first material, and the reinforcing portion includes a base part of the living body part protruding outside the living body part and the living body part. It is also desirable to connect. Moreover, the model of 1st invention consists of the division body which divided | segmented the said model into plurality, and it is also desirable that the division surface of each division body is covered with the cover part by the said 1st raw material.

第2の発明は、情報処理装置と3Dプリンタを含む、生体部位を模した模型の製作システムであって、前記情報処理装置は、生体部位の3次元形状データと、前記生体部位の内部から外部へと突出する生体構造部位の3次元形状データから、前記生体部位の外部に突出する前記生体構造部位の3次元形状データを生成し、前記生体部位の外部に突出する前記生体構造部位を補強するための、前記生体部位と接続する補強部の3次元形状データを生成し、前記3Dプリンタは、前記生体部位、前記生体構造部位および前記補強部を含む前記模型の3次元形状データに基づいて、前記生体部位および前記補強部を第1の素材により形成し、前記生体部位の内部の前記生体構造部位を第2の素材により形成することを特徴とする製作システムである。   A second invention is a system for manufacturing a model simulating a living body part, including an information processing apparatus and a 3D printer, wherein the information processing apparatus includes three-dimensional shape data of the living body part and the outside from the inside of the living body part. 3D shape data of the anatomical part protruding outside the living body part is generated from the 3D shape data of the anatomical part protruding to the side, and the anatomical part protruding outside the living body part is reinforced For generating the three-dimensional shape data of the reinforcing part connected to the living body part, the 3D printer based on the three-dimensional shape data of the model including the living body part, the living body structure part and the reinforcing part, In the manufacturing system, the living body part and the reinforcing portion are formed of a first material, and the living body structure part inside the living body part is formed of a second material.

前記第1の素材が、3Dプリンタによる成形時に造形材料として用いるモデル材であり、前記第2の素材が、3Dプリンタによる成形時に前記モデル材を支えるために用いられるサポート材であることが望ましい。また、前記生体部位は例えば臓器であり、前記生体構造部位は例えば血管である。   It is desirable that the first material is a model material used as a modeling material when molding by a 3D printer, and the second material is a support material used to support the model material when molding by a 3D printer. The biological part is, for example, an organ, and the biological part is, for example, a blood vessel.

前記情報処理装置は、前記生体部位の外部に突出した前記生体構造部位を覆う前記補強部の3次元形状データを生成し、前記3Dプリンタは、前記生体部位の外部に突出した前記生体構造部位を前記第2の素材により形成することが望ましい。あるいは、前記情報処理装置は、前記生体部位の外部に突出した前記生体構造部位の根元部分と前記生体部位とを接続する前記補強部の3次元形状データを生成し、前記3Dプリンタは、前記生体部位の外部に突出した前記生体構造部位を前記第1の素材により形成することも望ましい。また、前記情報処理装置は、前記模型を複数に分割した分割体の分割面をカバー部で覆った3次元形状データを生成し、前記3Dプリンタは、当該3次元形状データに基づき、前記生体部位および前記補強部並びに前記カバー部を第1の素材により形成し、前記生体部位の内部の前記生体構造部位を第2の素材により形成することで、各分割体を形成することも望ましい。   The information processing device generates three-dimensional shape data of the reinforcing portion that covers the anatomical part protruding outside the living body part, and the 3D printer uses the anatomical part protruding outside the living body part. It is desirable to form the second material. Alternatively, the information processing apparatus generates three-dimensional shape data of the reinforcing portion that connects the base portion of the anatomical structure part protruding outside the living body part and the living body part, and the 3D printer It is also desirable to form the anatomical site protruding out of the site from the first material. The information processing apparatus generates three-dimensional shape data in which a divided surface of the divided body obtained by dividing the model into a plurality of covers is covered with a cover unit, and the 3D printer generates the biological part based on the three-dimensional shape data. It is also desirable to form each divided body by forming the reinforcing part and the cover part from a first material, and forming the anatomical part inside the living body part from a second material.

第3の発明は、生体部位を模した模型の3Dプリンタによる製作に用いる3次元形状データを生成する情報処理装置であって、生体部位の3次元形状データと、前記生体部位の内部から外部へと突出する生体構造部位の3次元形状データから、前記生体部位の外部に突出する前記生体構造部位の3次元形状データを生成し、前記生体部位の外部に突出する前記生体構造部位を補強するための、前記生体部位と接続する補強部の3次元形状データを生成することを特徴とする情報処理装置である。前記生体部位は例えば臓器であり、前記生体構造部位は例えば血管である。   A third invention is an information processing apparatus for generating three-dimensional shape data used for production of a model imitating a living body part by a 3D printer, the three-dimensional shape data of the living body part, and from the inside of the living body part to the outside And 3D shape data of the anatomical part protruding outside the living body part from the 3D shape data of the protruding anatomical part, and reinforcing the anatomical part protruding outside the living body part This is an information processing apparatus for generating three-dimensional shape data of a reinforcing part connected to the living body part. The living body part is, for example, an organ, and the living body structure part is, for example, a blood vessel.

第3の発明の情報処理装置は、前記生体部位の外部に突出した前記生体構造部位を覆う前記補強部の3次元形状データを生成することが望ましい。あるいは、前記生体部位の外部に突出した前記生体構造部位の根元部分と前記生体部位とを接続する前記補強部の3次元形状データを生成することも望ましい。また、前記生体部位、前記生体構造部位および前記補強部を含む前記模型を複数に分割した分割体の分割面をカバー部で覆った3次元形状データを生成することも望ましい。   It is desirable that the information processing apparatus of the third invention generates three-dimensional shape data of the reinforcing part that covers the anatomical part protruding outside the anatomical part. Alternatively, it is also desirable to generate the three-dimensional shape data of the reinforcing portion that connects the base portion of the anatomical site protruding outside the biological site and the biological site. It is also desirable to generate three-dimensional shape data in which a divided surface of a divided body obtained by dividing the model including the living body part, the living body structure part, and the reinforcing part is covered with a cover part.

第4の発明は、情報処理装置と3Dプリンタを用いた、生体部位を模した模型の製作方法であって、前記情報処理装置が、生体部位の3次元形状データと、前記生体部位の内部から外部へと突出する生体構造部位の3次元形状データから、前記生体部位の外部に突出する前記生体構造部位の3次元形状データを生成し、前記生体部位の外部に突出する前記生体構造部位を補強するための、前記生体部位と接続する補強部の3次元形状データを生成し、前記3Dプリンタが、前記生体部位、前記生体構造部位および前記補強部を含む模型の3次元形状データに基づいて、前記生体部位および前記補強部を第1の素材により形成し、前記生体部位の内部の前記生体構造部位を第2の素材により形成することを特徴とする製作方法である。   A fourth invention is a method of manufacturing a model simulating a living body part using an information processing apparatus and a 3D printer, wherein the information processing apparatus includes three-dimensional shape data of the living body part and the inside of the living body part. From the three-dimensional shape data of the anatomical part protruding outward, the three-dimensional shape data of the anatomical part protruding outside the biological part is generated, and the anatomical part protruding outside the biological part is reinforced. For generating the three-dimensional shape data of the reinforcing part connected to the living body part, the 3D printer based on the three-dimensional shape data of the model including the living body part, the living body structure part and the reinforcing part, In the manufacturing method, the living body part and the reinforcing portion are formed of a first material, and the living body structure part inside the living body part is formed of a second material.

第5の発明は、生体部位を模した模型の3Dプリンタによる製作に用いる3次元形状データを生成する情報処理方法であって、情報処理装置が、生体部位の3次元形状データと、前記生体部位の内部から外部へと突出する生体構造部位の3次元形状データから、前記生体部位の外部に突出する前記生体構造部位の3次元形状データを生成し、前記生体部位の外部に突出する前記生体構造部位を補強するための、前記生体部位と接続する補強部の3次元形状データを生成することを特徴とする情報処理方法である。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an information processing method for generating three-dimensional shape data used for production of a model imitating a biological part by a 3D printer, wherein the information processing apparatus includes the three-dimensional shape data of the biological part and the biological part The three-dimensional shape data of the anatomical part protruding outside the living body part is generated from the three-dimensional shape data of the anatomical part protruding from the inside of the living body, and the living body structure protruding outside the living body part An information processing method for generating three-dimensional shape data of a reinforcing part connected to the living body part for reinforcing the part.

第6の発明は、コンピュータを、生体部位を模した模型の3Dプリンタによる製作に用いる3次元形状データを生成する情報処理装置であって、生体部位の3次元形状データと、前記生体部位の内部から外部へと突出する生体構造部位の3次元形状データから、前記生体部位の外部に突出する前記生体構造部位の3次元形状データを生成し、前記生体部位の外部に突出する前記生体構造部位を補強するための、前記生体部位と接続する補強部の3次元形状データを生成する情報処理装置として機能させるためのプログラムである。   A sixth aspect of the invention is an information processing apparatus for generating three-dimensional shape data to be used for manufacturing a model imitating a biological part by a 3D printer, the three-dimensional shape data of the biological part and the inside of the biological part 3D shape data of the anatomical part protruding outside the living body part is generated from the 3D shape data of the anatomical part protruding outside from the living body part, and the anatomical part protruding outside the living body part is generated. It is a program for functioning as an information processing device for generating three-dimensional shape data of a reinforcing part connected to the living body part for reinforcement.

第7の発明は、コンピュータを、生体部位を模した模型の3Dプリンタによる製作に用いる3次元形状データを生成する情報処理装置であって、生体部位の3次元形状データと、前記生体部位の内部から外部へと突出する生体構造部位の3次元形状データから、前記生体部位の外部に突出する前記生体構造部位の3次元形状データを生成し、前記生体部位の外部に突出する前記生体構造部位を補強するための、前記生体部位と接続する補強部の3次元形状データを生成する情報処理装置として機能させるためのプログラムを記録した記録媒体である。   A seventh aspect of the invention is an information processing apparatus for generating three-dimensional shape data used for manufacturing a model imitating a living body part by a 3D printer, the three-dimensional shape data of the living body part and the inside of the living body part 3D shape data of the anatomical part protruding outside the living body part is generated from the 3D shape data of the anatomical part protruding outside from the living body part, and the anatomical part protruding outside the living body part is generated. A recording medium recording a program for functioning as an information processing device for generating three-dimensional shape data of a reinforcing part connected to the living body part for reinforcement.

本発明では、臓器等の生体部位と血管等の生体構造部位に2つの異なる素材を用いて模型が製作され、かつ臓器外の血管など生体部位外の生体構造部位も表現することで、手術や患者へのインフォームドコンセントの際に参照したり、教育等に用いたりするのに好適となる。なお、生体部位は臓器の他筋肉など人や動物の体の部分を広く指すものとする。生体構造部位は、血管や神経など生体部位に付随する構造部位を広く指すものとし、ここでは生体部位の内部から外部に突出する。   In the present invention, a model is manufactured using two different materials for a living body part such as an organ and a living body structure part such as a blood vessel, and a living body structure part outside the living body part such as a blood vessel outside the organ is also expressed. It is suitable for referring to informed consent to a patient or for use in education or the like. It should be noted that the body part broadly refers to a part of a human or animal body such as a muscle other than an organ. The anatomical part widely refers to a structural part associated with the anatomical part such as a blood vessel or a nerve, and here protrudes from the inside of the anatomical part to the outside.

生体部位にはモデル材などの強度の高い素材を用いるが、生体部位内の生体構造部位にはサポート材などの強度の低い素材も用いることができ、特にモデル材とサポート材を用いる場合は既存の3Dプリンタにて模型を容易に製作できる。さらに、模型において強度の問題が生じやすいと考えられる、生体部位外に突出する生体構造部位を補強部によって補強することで丈夫な模型とできる。   High-strength materials such as model materials are used for living body parts, but low-strength materials such as support materials can also be used for anatomical parts in living body parts, especially when model materials and support materials are used. The model can be easily manufactured with the 3D printer. Furthermore, a strong model can be obtained by reinforcing a anatomical part protruding out of the living body part, which is considered to cause a problem of strength in the model, with a reinforcing portion.

生体部位外の生体構造部位は、生体部位内の生体構造部位と同素材、例えばサポート材を用いて製作することもできるし、生体部位と同素材、例えばモデル材を用いて製作することもできる。前者の場合は生体部位外の生体構造部位を覆うように補強を行い、内外に連続する生体構造部位を同素材により好適に表現できる。後者の場合は生体部位外の生体構造部位の根元部分と生体部位とを接続するように補強を行い、全体の強度も高い。さらに、模型を分割体により構成する場合には、各分割体の分割面をカバー部で覆って保護することが有効である。   The anatomical part outside the living body part can be manufactured using the same material as the living body structure part inside the living body part, such as a support material, or can be manufactured using the same material as the living body part, such as a model material. . In the former case, reinforcement is performed so as to cover the anatomical part outside the living body part, and the anatomical part that continues inside and outside can be suitably expressed by the same material. In the latter case, reinforcement is performed so as to connect the base part of the anatomical part outside the living body part and the living body part, and the overall strength is also high. Further, when the model is constituted by divided bodies, it is effective to protect the divided surfaces of the divided bodies by covering them with a cover portion.

本発明により、構造的に補強された模型やその製作システム等を提供することができる。   According to the present invention, a structurally reinforced model, a manufacturing system thereof, and the like can be provided.

製作システム1を示す図Diagram showing production system 1 情報処理装置5のハードウェア構成を示す図The figure which shows the hardware constitutions of the information processing apparatus 5 臓器部31と血管部32の形状を示す図The figure which shows the shape of the organ part 31 and the blood vessel part 32 3次元形状データを生成する手順を示すフローチャートFlow chart showing a procedure for generating three-dimensional shape data 3次元形状データの生成について説明する図The figure explaining generation of three-dimensional shape data 3次元形状データの生成について説明する図The figure explaining generation of three-dimensional shape data 3Dプリンタ7による臓器模型3の製作について示す図The figure which shows about manufacture of the organ model 3 by 3D printer 7 臓器模型3を示す図Diagram showing organ model 3 3次元形状データの生成について説明する図The figure explaining generation of three-dimensional shape data 臓器模型3’を示す図Diagram showing organ model 3 ' 臓器模型3aを示す図The figure which shows the organ model 3a 3次元形状データの生成について説明する図The figure explaining generation of three-dimensional shape data 3次元形状データの生成について説明する図The figure explaining generation of three-dimensional shape data

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[第1の実施形態]
(1.製作システム1)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る製作システム1を示す図である。この製作システム1は臓器模型3を製作するものであり、情報処理装置5、3Dプリンタ7等を有する。
[First Embodiment]
(1. Production system 1)
FIG. 1 is a diagram showing a production system 1 according to the first embodiment of the present invention. The production system 1 produces an organ model 3 and includes an information processing device 5, a 3D printer 7, and the like.

情報処理装置5は、臓器模型3を3Dプリンタ7によって製作するための3次元形状データを生成するものである。   The information processing device 5 generates three-dimensional shape data for manufacturing the organ model 3 by the 3D printer 7.

図2に情報処理装置5のハードウェア構成を示す。図に示すように、情報処理装置5は、制御部51、記憶部52、入力部53、表示部54、通信部55等がバス56を介して接続されたコンピュータで実現できる。ただし、情報処理装置5の構成がこれに限ることはない。   FIG. 2 shows a hardware configuration of the information processing apparatus 5. As shown in the figure, the information processing apparatus 5 can be realized by a computer in which a control unit 51, a storage unit 52, an input unit 53, a display unit 54, a communication unit 55, and the like are connected via a bus 56. However, the configuration of the information processing apparatus 5 is not limited to this.

制御部51は、CPU、ROM、RAM等で構成される。CPUは、記憶部52、ROM、記録媒体等に格納された、情報処理装置5が行う後述する処理に係るプログラム等をRAM上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス56を介して接続された各部を駆動制御し処理を実現する。ROMは、不揮発性メモリであり、プログラムやデータ等を恒久的に保持している。RAMは、揮発性メモリであり、記憶部52、ROM、記録媒体等からロードしたプログラム、データ等を一時的に保持するとともに、制御部51が各種処理を行う為に使用するワークエリアを備える。   The control unit 51 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The CPU calls a program or the like, which is stored in the storage unit 52, ROM, recording medium, or the like, related to processing to be described later performed by the information processing apparatus 5 to the work memory area on the RAM, and is connected via the bus 56. Each part is driven and controlled to realize processing. The ROM is a non-volatile memory and permanently stores programs, data, and the like. The RAM is a volatile memory, and temporarily stores a program, data, and the like loaded from the storage unit 52, ROM, recording medium, and the like, and includes a work area used by the control unit 51 for performing various processes.

記憶部52は、ハードディスクドライブ等であり、制御部51が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ等が格納される。
入力部53は、コンピュータに対して操作指示、動作指示、データ入力等を行うためのもので、例えば、タッチパネル、キー等の入力装置を有する。
The storage unit 52 is a hard disk drive or the like, and stores a program executed by the control unit 51, data necessary for program execution, and the like.
The input unit 53 is for performing operation instructions, operation instructions, data input, and the like for the computer, and includes input devices such as a touch panel and keys.

表示部54は、液晶パネル等のディスプレイ装置、およびディスプレイ装置と連携して表示機能を実現するための論理回路等を有する。
通信部55は、ネットワーク等を介した通信を媒介する通信インタフェースである。
バス56は、各部間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。
The display unit 54 includes a display device such as a liquid crystal panel, and a logic circuit for realizing a display function in cooperation with the display device.
The communication unit 55 is a communication interface that mediates communication via a network or the like.
The bus 56 is a path that mediates transmission / reception of control signals, data signals, and the like between the units.

3Dプリンタ7は、3次元形状データに基づいて臓器模型3の製作を行うものである。3Dプリンタ7には、例えば、臓器模型3の3次元形状データを上下複数層に輪切りしたスライスデータに基づいて、ノズルヘッドから溶融樹脂を塗布する工程を下層から上層へと繰り返し樹脂を積層させるFDM方式(熱溶解積層法)によるものを用いることができる。   The 3D printer 7 manufactures the organ model 3 based on the three-dimensional shape data. In the 3D printer 7, for example, based on slice data obtained by cutting the three-dimensional shape data of the organ model 3 into a plurality of upper and lower layers, the process of applying the molten resin from the nozzle head is repeatedly performed from the lower layer to the upper layer to laminate the resin. A system (heat melting lamination method) can be used.

臓器模型3の成形時には、モデル材とサポート材の2種類の樹脂が用いられる。モデル材は造形材料として用いる樹脂であり、サポート材はモデル材を下方から支えるために用いる樹脂である。モデル材の硬化により臓器模型3が製作され、サポート材は、臓器模型3から取り除かれる。サポート材には、洗浄等により容易に取り除くことができるものが用いられる。   At the time of molding the organ model 3, two types of resins, a model material and a support material, are used. The model material is a resin used as a modeling material, and the support material is a resin used to support the model material from below. The organ model 3 is manufactured by hardening the model material, and the support material is removed from the organ model 3. A support material that can be easily removed by washing or the like is used.

モデル材としては、例えばアクリロニトリル、ブタジエン、スチレンを含むABS樹脂を用いることができる。サポート材としては、有色の樹脂、例えば乳白色のPLA(ポリ乳酸)樹脂を用いることができる。この場合、水酸化ナトリウム水溶液に浸すことでサポート材を除去できる。   As the model material, for example, an ABS resin containing acrylonitrile, butadiene, or styrene can be used. As the support material, a colored resin, for example, milky white PLA (polylactic acid) resin can be used. In this case, the support material can be removed by dipping in an aqueous sodium hydroxide solution.

なお、3Dプリンタ7は、上記の他、モデル材およびサポート材を噴射により塗布し、UV(Ultra
Violet)ランプによってモデル材の樹脂を硬化させる工程を下層から上層へと繰り返し、樹脂を積層させるインクジェット方式によるものも利用可能である。
In addition to the above, the 3D printer 7 applies a model material and a support material by jetting, and UV (Ultra
Violet) It is also possible to use an ink jet method in which the process of curing the resin of the model material is repeated from the lower layer to the upper layer and the resin is laminated.

この場合、モデル材としてはUV硬化性を有する各種のアクリル樹脂等を用いることができ、サポート材としては各種の有色の樹脂、例えばウォータージェットにより除去可能なゲル状樹脂や、加熱により除去可能な低融点のワックス材、あるいは水に浸けることで除去できる水溶性樹脂を用いることができる。   In this case, various acrylic resins having UV curable properties can be used as the model material, and various colored resins such as a gel-like resin that can be removed by a water jet or a heating material that can be removed by heating. A low melting point wax material or a water-soluble resin that can be removed by immersing in water can be used.

(2.臓器模型3の製作方法)
次に、図3〜7を参照して臓器模型3の製作方法について説明する。
(2. Manufacturing method of organ model 3)
Next, a method for manufacturing the organ model 3 will be described with reference to FIGS.

本実施形態では臓器模型3が肝臓を模した模型であるものとする。肝臓の形状を模式的に示すのが図3(a)であり、生体部位としての臓器の本体外形部分である臓器部31と、臓器部31以外の血管等の生体構造部位を含む。図の32は、生体構造部位の一例としての血管部であり、代表的に肝臓の門脈を示したものである。血管部32は、臓器部31の内部から外部へと突出する。肝臓には、肝動脈や肝静脈、また場合により腫瘍等も含まれるが、ここでは説明を省略する。   In the present embodiment, it is assumed that the organ model 3 is a model simulating the liver. FIG. 3A schematically shows the shape of the liver, which includes an organ part 31 which is an external body part of an organ as a living body part, and a biological structure part such as a blood vessel other than the organ part 31. Reference numeral 32 in the figure denotes a blood vessel portion as an example of a anatomical site, and typically shows a portal vein of the liver. The blood vessel portion 32 protrudes from the inside of the organ portion 31 to the outside. The liver includes hepatic arteries, hepatic veins, and sometimes tumors, but the description thereof is omitted here.

本実施形態では、臓器模型3を製作するための3次元形状データを生成するに際し、臓器部31や血管部32等の3次元形状データがCADデータなどとして情報処理装置5に予め入力される。これらの3次元形状データは、CT(Computed Tomography)やMRI(Magnetic Resonanse
Imaging)などで患者等の肝臓をスキャンして得られたDICOM(Digital Imaging and
Communications in Medicine)データから生成される。その手法については既知である(一例が特許文献1に記載されている)ので説明を省略する。
In the present embodiment, when generating the three-dimensional shape data for manufacturing the organ model 3, the three-dimensional shape data of the organ part 31, the blood vessel part 32, etc. is input to the information processing apparatus 5 in advance as CAD data or the like. These three-dimensional shape data are CT (Computed Tomography) and MRI (Magnetic Resonanse).
DICOM (Digital Imaging and) obtained by scanning the liver of patients etc.
Communications from Medicine) data. Since the method is known (an example is described in Patent Document 1), description thereof is omitted.

図3(b)の実線は臓器部31の3次元形状データの例、図3(c)の実線は血管部32の3次元形状データの例である。これらの3次元形状データは所定の原点を基準として定められ、相対的な位置関係が維持される。図3(b)の点線は臓器部31に対する血管部32の位置を示し、図3(c)の点線は血管部32に対する臓器部31の位置を示す。情報処理装置5は、上記のような臓器部31や血管部32の3次元形状データを用い、臓器模型3を3Dプリンタ7で製作するための3次元形状データを生成する。   The solid line in FIG. 3B is an example of the three-dimensional shape data of the organ part 31, and the solid line in FIG. 3C is an example of the three-dimensional shape data of the blood vessel part 32. These three-dimensional shape data are determined with a predetermined origin as a reference, and the relative positional relationship is maintained. The dotted line in FIG. 3B indicates the position of the blood vessel part 32 with respect to the organ part 31, and the dotted line in FIG. 3C indicates the position of the organ part 31 with respect to the blood vessel part 32. The information processing apparatus 5 uses the 3D shape data of the organ part 31 and the blood vessel part 32 as described above to generate 3D shape data for manufacturing the organ model 3 by the 3D printer 7.

図4は臓器模型3を製作するための3次元形状データを生成する手順を示すフローチャートである。図の各ステップは、ユーザの入力等に応じて情報処理装置5の制御部51が実行する処理である。   FIG. 4 is a flowchart showing a procedure for generating three-dimensional shape data for producing the organ model 3. Each step in the figure is a process executed by the control unit 51 of the information processing apparatus 5 in accordance with a user input or the like.

情報処理装置5は、まず、集合演算にて臓器部31の3次元形状から血管部32の3次元形状を引いて差をとり、3次元形状Aを生成する(S1)。この3次元形状Aを図5(a)に示す。図の32aは臓器部31の内部の血管部に相当し、3次元形状Aは臓器部31から当該血管部32aを取り除いたものになる。   The information processing apparatus 5 first generates a three-dimensional shape A by subtracting the three-dimensional shape of the blood vessel portion 32 from the three-dimensional shape of the organ portion 31 and performing a set operation (S1). This three-dimensional shape A is shown in FIG. 32a corresponds to a blood vessel portion inside the organ portion 31, and the three-dimensional shape A is obtained by removing the blood vessel portion 32a from the organ portion 31.

また、情報処理装置5は、集合演算にて臓器部31の3次元形状と血管部32の3次元形状の和をとり、3次元形状Bを生成する(S2)。この3次元形状Bを図5(b)に示す。図の32bは臓器部31の外部に突出した血管部に相当し、3次元形状Bは臓器部31に当該血管部32bを加えたものになる。   Further, the information processing apparatus 5 generates the three-dimensional shape B by taking the sum of the three-dimensional shape of the organ part 31 and the three-dimensional shape of the blood vessel part 32 by a set operation (S2). This three-dimensional shape B is shown in FIG. 32 b in the figure corresponds to a blood vessel portion protruding outside the organ portion 31, and the three-dimensional shape B is obtained by adding the blood vessel portion 32 b to the organ portion 31.

次に、情報処理装置5は、集合演算にて上記の3次元形状Bから臓器部31の3次元形状を引いて差をとり、血管部32bの3次元形状Cを生成する(S3)。血管部32bの3次元形状Cを図5(c)に示す。点線は臓器部31に当たる部分である。   Next, the information processing apparatus 5 subtracts the three-dimensional shape of the organ part 31 from the three-dimensional shape B by the set operation to obtain a difference, and generates the three-dimensional shape C of the blood vessel part 32b (S3). The three-dimensional shape C of the blood vessel portion 32b is shown in FIG. A dotted line is a portion corresponding to the organ part 31.

そして、情報処理装置5は3次元形状Aと3次元形状Cを合成し、この際、血管部32bの補強を目的としたデータ加工を行い、臓器模型3の3次元形状データを生成する(S4)。   Then, the information processing apparatus 5 synthesizes the three-dimensional shape A and the three-dimensional shape C, and at this time, performs data processing for the purpose of reinforcing the blood vessel portion 32b to generate the three-dimensional shape data of the organ model 3 (S4). ).

すなわち、図5(d)は3次元形状Aと3次元形状Cを合成した形状を示しているが、この場合、血管部32bが、血管部32a、32bの境界面320の外周線でしか臓器部31と接しない。本実施形態では後述するように低強度のサポート材で血管部32aを形成するので境界面320での強度も期待できず、血管部32bが構造的に弱くなる恐れがある。   That is, FIG. 5D shows a shape obtained by synthesizing the three-dimensional shape A and the three-dimensional shape C, but in this case, the blood vessel portion 32b is an organ only at the outer peripheral line of the boundary surface 320 of the blood vessel portions 32a and 32b. It does not contact part 31. In the present embodiment, as described later, since the blood vessel portion 32a is formed of a low-strength support material, the strength at the boundary surface 320 cannot be expected, and the blood vessel portion 32b may be structurally weak.

そこで、本実施形態では、S4において、血管部32bの補強のためデータの加工を行い補強部を生成し、当該補強部を図5(d)の3次元形状に更に合成した臓器模型3の3次元形状データを生成する。   Therefore, in this embodiment, in S4, the data is processed to reinforce the blood vessel portion 32b to generate a reinforcing portion, and the reinforcing portion is further synthesized into the three-dimensional shape of FIG. Generate dimensional shape data.

補強部の生成について示すのが図6(a)であり、図5(d)の血管部32a、32bの境界面320の近傍を模式的に示したものである。図6(a)に示すように、本実施形態では、臓器外の血管部32bを覆い、かつ臓器部31と接する3次元形状を生成し、これを補強部34とする。   FIG. 6A shows the generation of the reinforcing portion, and schematically shows the vicinity of the boundary surface 320 of the blood vessel portions 32a and 32b in FIG. 5D. As shown in FIG. 6A, in the present embodiment, a three-dimensional shape that covers the blood vessel portion 32 b outside the organ and is in contact with the organ portion 31 is generated, and this is used as the reinforcing portion 34.

補強部34の生成方法は特に限定されない。例えば、図6(b)に示すように血管部32bの外面を法線方向外側に所定幅オフセットして拡張した3次元形状aを生成し、集合演算にて当該3次元形状aから3次元形状B(図5(b)参照)を引いて差を取れば、補強部34が生成できる。   A method for generating the reinforcing portion 34 is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 6B, a three-dimensional shape a is generated by expanding the outer surface of the blood vessel portion 32b by offsetting the outer side in the normal direction by a predetermined width, and the three-dimensional shape is generated from the three-dimensional shape a by a set operation. If the difference is obtained by subtracting B (see FIG. 5B), the reinforcing portion 34 can be generated.

以上のようにして、臓器部31、血管部32a、32b、補強部34を含む臓器模型3の3次元形状データが生成される。この3次元形状データを図5(e)に示す。この後、当該3次元形状データを用いて、3Dプリンタ7により臓器模型3を製作する。   As described above, the three-dimensional shape data of the organ model 3 including the organ part 31, the blood vessel parts 32a and 32b, and the reinforcing part 34 is generated. This three-dimensional shape data is shown in FIG. Thereafter, the organ model 3 is manufactured by the 3D printer 7 using the three-dimensional shape data.

図7は3Dプリンタ7による臓器模型3の製作について示す図である。本実施形態では、前記の臓器部31と補強部34(図5(e)参照)がモデル材71(第1の素材)で形成され、血管部32a、32b(図5(e)参照)がサポート材72(第2の素材)で形成される。   FIG. 7 is a diagram showing the production of the organ model 3 by the 3D printer 7. In the present embodiment, the organ part 31 and the reinforcing part 34 (see FIG. 5E) are formed of the model material 71 (first material), and the blood vessel parts 32a and 32b (see FIG. 5E) are formed. It is formed of a support material 72 (second material).

図の例では、臓器外に突出した血管部32bが下方となるように3次元形状データの配置を定め、ステージ74上で当該3次元形状データに従ってノズルヘッド73からモデル材71およびサポート材72を塗布する。サポート材72は、血管部32a、32b以外に、モデル材71を支える位置にも塗布される。モデル材71の硬化後、モデル材71を支える位置のサポート材72を除去すると、図8に示す臓器模型3が製作される。   In the example shown in the figure, the arrangement of the three-dimensional shape data is determined so that the blood vessel portion 32b protruding outside the organ is located downward, and the model material 71 and the support material 72 are transferred from the nozzle head 73 on the stage 74 according to the three-dimensional shape data. Apply. The support material 72 is applied to a position for supporting the model material 71 in addition to the blood vessel portions 32a and 32b. After the model material 71 is cured, when the support material 72 at a position where the model material 71 is supported is removed, the organ model 3 shown in FIG. 8 is manufactured.

(3.臓器模型3)
図8に示すように、本実施形態では臓器部31がモデル材71にて形成され、臓器内の血管部32aがサポート材72で形成される。また、臓器外に突出する血管部32bもサポート材72で形成され、この血管部32bを覆うようにモデル材71による補強部34が設けられる。当該補強部34は臓器部31と接触し連続する。
(3. Organ model 3)
As shown in FIG. 8, in this embodiment, the organ part 31 is formed of the model material 71, and the blood vessel part 32 a in the organ is formed of the support material 72. In addition, the blood vessel portion 32b protruding outside the organ is also formed by the support material 72, and the reinforcing portion 34 by the model material 71 is provided so as to cover the blood vessel portion 32b. The reinforcing part 34 is in contact with the organ part 31 and is continuous.

例えばインクジェット方式の3Dプリンタ7を用いると、臓器模型3の製作時に透明な(透光性を有する)樹脂をモデル材71として用いることができ、臓器部31の内部で、サポート材72による血管部32aがどのように配置されているのかを視認できる。さらに、臓器内外の血管部32a、32bが連続し、臓器外の血管部32bも血管部32aと同様識別可能であり、これらの血管部32a、32bを好適に表現できる。なお、FDM方式の3Dプリンタ7においても、モデル材71として透明の樹脂を用いることは可能である。   For example, when an inkjet 3D printer 7 is used, a transparent (translucent) resin can be used as the model material 71 when the organ model 3 is manufactured, and the blood vessel portion by the support material 72 is provided inside the organ portion 31. It can be visually recognized how 32a is arranged. Furthermore, blood vessel portions 32a and 32b inside and outside the organ are continuous, and the blood vessel portion 32b outside the organ can be identified in the same manner as the blood vessel portion 32a, and these blood vessel portions 32a and 32b can be suitably expressed. In the FDM 3D printer 7, it is possible to use a transparent resin as the model material 71.

また、サポート材72はモデル材71に比べ低強度であり、容易に除去され得ることから、臓器外に突出する血管部32bをモデル材71による補強部34で覆い補強することで、当該血管部32bの強度が向上する。なお、図示は省略したが、前記した肝動脈や肝静脈、腫瘍等もサポート材で形成される。   Further, since the support material 72 has a lower strength than the model material 71 and can be easily removed, the blood vessel portion 32b protruding outside the organ is covered and reinforced by the reinforcement portion 34 made of the model material 71, thereby the blood vessel portion. The strength of 32b is improved. Although illustration is omitted, the aforementioned hepatic artery, hepatic vein, tumor, and the like are also formed of a support material.

以上説明したように、本実施形態によれば、臓器部31と臓器内の血管部32aにモデル材71とサポート材72を用いて臓器模型3が製作され、かつ臓器外の血管部32bも表現することで、手術や患者へのインフォームドコンセントの際に参照したり、教育等に用いたりするのに好適となる。さらに、臓器模型3において強度の問題が生じやすいと考えられる、臓器外に突出する血管部32bを、モデル材71を用いた補強部34で覆って補強し、当該補強部34が臓器部31と接続することで丈夫な臓器模型3が得られる。加えて、臓器模型3を既存の3Dプリンタで簡易に製作できる。   As described above, according to the present embodiment, the organ model 3 is manufactured using the model material 71 and the support material 72 for the organ part 31 and the blood vessel part 32a in the organ, and the blood vessel part 32b outside the organ is also expressed. This makes it suitable for reference during surgery and informed consent to patients, and for use in education and the like. Furthermore, the blood vessel portion 32b protruding outside the organ, which is considered to be likely to cause strength problems in the organ model 3, is covered and reinforced with the reinforcing portion 34 using the model material 71, and the reinforcing portion 34 is connected to the organ portion 31. A strong organ model 3 can be obtained by connection. In addition, the organ model 3 can be easily manufactured with an existing 3D printer.

しかしながら、本発明はこれに限ることはない。例えば、臓器模型3は臓器を一体として成形するものに限らず、複数の分割体に分割した状態で成形することもできる。この場合は、図9(a)に示すように情報処理装置5によって臓器模型3の3次元形状データを複数層に分割し、各層ごとに3Dプリンタ7による成形を行い、各分割体を製作すればよい。   However, the present invention is not limited to this. For example, the organ model 3 is not limited to one in which the organ is molded as a single body, but can be molded in a state of being divided into a plurality of divided bodies. In this case, as shown in FIG. 9 (a), the information processing device 5 divides the three-dimensional shape data of the organ model 3 into a plurality of layers and performs molding by the 3D printer 7 for each layer to produce each divided body. That's fine.

ただし、単に臓器模型3の3次元形状データを分割すると、分割面に血管部32a等が露出し、血管部32aのサポート材72が流失する等の問題がある。これを防ぐためには、例えば図9(b)に示すように、情報処理装置5によって各分割体の分割面を覆うカバー部33の3次元形状データを生成し、当該カバー部33の3次元形状データを各分割体の3次元形状データに合成した3次元形状データを生成する。そして、当該3次元形状データにより各分割体の製作を行えばよい。カバー部33の3次元形状データとしては、例えば分割面と同じ外周部を有する板状のデータを生成すればよい。   However, if the three-dimensional shape data of the organ model 3 is simply divided, the blood vessel portion 32a and the like are exposed on the division surface, and the support material 72 of the blood vessel portion 32a is lost. In order to prevent this, for example, as shown in FIG. 9B, the information processing device 5 generates the three-dimensional shape data of the cover portion 33 that covers the dividing surface of each divided body, and the three-dimensional shape of the cover portion 33. Three-dimensional shape data is generated by combining the data with the three-dimensional shape data of each divided body. Then, each divided body may be manufactured based on the three-dimensional shape data. As the three-dimensional shape data of the cover portion 33, for example, plate-like data having the same outer peripheral portion as the dividing surface may be generated.

図10は各分割体からなる臓器模型3’を示す図である。上記のカバー部33をモデル材71で形成することで分割面を保護でき、血管部32aのサポート材72の流失を防ぐことが可能である。なお、分割面における血管部32a等の露出を防ぐためには、露出箇所をモデル材71によるパーツで塞いでもよい。例えば、血管部32aの露出箇所の平面形状に対応する所定厚さのパーツの3次元形状データを新規に生成し、このパーツで露出箇所を蓋して塞ぐように、パーツの3次元形状データを分割体の3次元形状データに合成する。そして、合成後の3次元形状データにより分割体の製作を行う。この時、上記のパーツはモデル材71により形成する。   FIG. 10 is a diagram showing an organ model 3 ′ composed of each divided body. By forming the cover part 33 with the model material 71, it is possible to protect the dividing surface and to prevent the support material 72 of the blood vessel part 32a from being lost. In order to prevent exposure of the blood vessel portion 32a and the like on the dividing surface, the exposed portion may be blocked with parts made of the model material 71. For example, the three-dimensional shape data of a part having a predetermined thickness corresponding to the planar shape of the exposed portion of the blood vessel part 32a is newly generated, and the three-dimensional shape data of the part is covered and covered with this part. This is combined with the three-dimensional shape data of the divided body. And a division body is manufactured with the three-dimensional shape data after a synthesis | combination. At this time, the above parts are formed by the model material 71.

その他、本実施形態ではモデル材71とサポート材72を臓器模型3の製作に用いたが、これらの代わりに各種の樹脂等の素材を用いて臓器模型3を製作することも可能である。血管部32a等の生体構造部位の素材は臓器部31に比べ低強度でよいので、比較的幅広い素材を利用可能である。   In addition, although the model material 71 and the support material 72 are used for manufacturing the organ model 3 in this embodiment, it is also possible to manufacture the organ model 3 using materials such as various resins instead of these. Since the material of the anatomical site such as the blood vessel portion 32a may be lower in strength than the organ portion 31, a relatively wide range of materials can be used.

また、本実施形態は、生体部位の例として肝臓の臓器の例を挙げ、生体構造部位の例として血管を挙げて説明した。臓器模型は手術等で利用機会が多く、また血管は複雑に配置されるので本発明を利用するのに特に有効である。しかしながら、生体部位は人や動物の体の部分であればよく、肝臓のほか心臓や脳等の臓器をはじめ、各部分の筋肉、目等の器官であってもよい。また生体構造部位についても、生体部位に付随し、その内部から外部に突出するものであれば特に限定されず、血管の他、神経や骨等であってもよい。   In the present embodiment, an example of a liver organ is given as an example of a living body part, and a blood vessel is given as an example of a living body structure part. The organ model has many opportunities for use in surgery and the like, and the blood vessels are arranged in a complicated manner, which is particularly effective for using the present invention. However, the living body part may be a part of a human or animal body, and may be organs such as the heart and brain as well as the muscles of each part and organs such as the eyes. The anatomical site is not particularly limited as long as it is attached to the anatomical site and protrudes from the inside to the outside, and may be a nerve, bone, or the like in addition to blood vessels.

[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態は第1の実施形態と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment will be described with respect to differences from the first embodiment, and description of similar points will be omitted.

(1.臓器模型3a)
図11は、第2の実施形態に係る臓器模型3aを示す図である。この臓器模型3aは、臓器外に突出する血管部32bがモデル材71により形成される点、および補強部36の3次元形状の点で第1の実施形態と異なる。
(1. Organ model 3a)
FIG. 11 is a diagram showing an organ model 3a according to the second embodiment. This organ model 3a is different from the first embodiment in that the blood vessel portion 32b protruding outside the organ is formed by the model material 71 and the three-dimensional shape of the reinforcing portion 36.

(2.臓器模型3aの製作方法)
臓器模型3aの製作方法は前記したものと略同様であるが、S4における補強部36の生成の点で異なるので、これを図12を参照して説明する。図12は、前記の図6と同じく、血管部32a、32bの境界面320の近傍を模式的に示す図である。
(2. Manufacturing method of organ model 3a)
The method of manufacturing the organ model 3a is substantially the same as that described above, but differs in the point of generation of the reinforcing portion 36 in S4, and this will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a diagram schematically showing the vicinity of the boundary surface 320 of the blood vessel portions 32a and 32b, similar to FIG.

本実施形態では、情報処理装置5により、図12(a)に示すように、血管部32bの根元部分を拡幅するように、血管部32bの根元部分と臓器部31を接続する補強部36が生成される。   In the present embodiment, as shown in FIG. 12A, the information processing device 5 includes a reinforcing portion 36 that connects the root portion of the blood vessel portion 32b and the organ portion 31 so as to widen the root portion of the blood vessel portion 32b. Generated.

補強部36の生成方法は特に限定されない。例えば図12(b)の左図および右図に示すように、境界面320の外周線321を断面中心とするリング状の3次元形状cを生成し、集合演算にて当該3次元形状cから3次元形状B(図5(b)参照)を引いて差をとれば、補強部36の3次元形状が生成できる。   A method for generating the reinforcing portion 36 is not particularly limited. For example, as shown in the left and right diagrams of FIG. 12B, a ring-shaped three-dimensional shape c having the cross-sectional center at the outer peripheral line 321 of the boundary surface 320 is generated, and the set operation is used to generate the ring-shaped three-dimensional shape c. If the difference is obtained by subtracting the three-dimensional shape B (see FIG. 5B), the three-dimensional shape of the reinforcing portion 36 can be generated.

3Dプリンタ7により、臓器部31と補強部36、血管部32bをモデル材71で形成し、血管部32aをサポート材72で形成すれば、図11に示す臓器模型3aが製作できる。なお、補強部としては、図12(c)の36’に示すように、境界面320上で臓器内の血管部32aの内周に沿った3次元形状を生成してもよい。これによっても血管部32bの根元部分と臓器部31が補強部36’により接続される。   If the 3D printer 7 forms the organ part 31, the reinforcing part 36, and the blood vessel part 32b with the model material 71 and the blood vessel part 32a with the support material 72, the organ model 3a shown in FIG. 11 can be manufactured. In addition, as a reinforcement part, as shown to 36 'of FIG.12 (c), you may produce | generate the three-dimensional shape along the inner periphery of the blood vessel part 32a in an organ on the boundary surface 320. FIG. Also by this, the root part of the blood vessel part 32b and the organ part 31 are connected by the reinforcing part 36 '.

その他、図13(a)に示すように血管部32aの境界面320側を蓋するように補強部37を生成してもよい。この場合も、血管部32bの根元部分と臓器部31を補強部37で接続できる。   In addition, as shown in FIG. 13A, the reinforcing portion 37 may be generated so as to cover the boundary surface 320 side of the blood vessel portion 32a. Also in this case, the root portion of the blood vessel portion 32 b and the organ portion 31 can be connected by the reinforcing portion 37.

この補強部37の生成方法も特に限定されない。例えば、境界面320を血管部32a側に向かって所定幅オフセットし、オフセット前後の境界面320の位置を両端面とする3次元形状を生成する。これを図13(b)の矢印に示す各方向について行い、生成された各3次元形状の論理和による3次元形状dを算出する。集合演算にて3次元形状dから前記の3次元形状A(図5(a)参照)を引いて差をとると、補強部37が生成できる。   The method for generating the reinforcing portion 37 is not particularly limited. For example, the boundary surface 320 is offset by a predetermined width toward the blood vessel portion 32a, and a three-dimensional shape having both end surfaces at the positions of the boundary surface 320 before and after the offset is generated. This is performed for each direction indicated by the arrow in FIG. 13B, and a three-dimensional shape d is calculated by a logical sum of the generated three-dimensional shapes. If the difference is obtained by subtracting the three-dimensional shape A (see FIG. 5A) from the three-dimensional shape d by the set operation, the reinforcing portion 37 can be generated.

以上説明した第2の実施形態でも、第1の実施形態と同様の効果が得られる。また血管部32bがモデル材71で形成されるので、臓器模型3aの全体の強度が高くなる利点がある。   Also in the second embodiment described above, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Further, since the blood vessel portion 32b is formed of the model material 71, there is an advantage that the strength of the whole organ model 3a is increased.

以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea disclosed in the present application, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.

1;製作システム
3、3’、3a;臓器模型
5;情報処理装置
7;3Dプリンタ
31;臓器部
32、32a、32b;血管部
33;カバー部
34、36、36’、37;補強部
71;モデル材
72;サポート材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Production system 3, 3 ', 3a; Organ model 5; Information processing apparatus 7; 3D printer 31; Organ part 32, 32a, 32b; Blood vessel part 33: Cover part 34, 36, 36', 37; Model material 72; Support material

Claims (21)

生体部位を模した模型であって、
第1の素材により形成された生体部位と、
前記生体部位の内部から外部へと突出する生体構造部位と、
を有し、
前記生体部位の内部の前記生体構造部位は第2の素材により形成され、
前記生体部位の外部に突出した前記生体構造部位が、前記生体部位と接続される前記第1の素材からなる補強部によって補強されたことを特徴とする模型。
A model that mimics a living body part,
A living body part formed of the first material;
A anatomical part projecting from the inside of the living body part to the outside; and
Have
The anatomical site inside the biological site is formed of a second material,
The model characterized in that the anatomical structure part protruding to the outside of the biological part is reinforced by a reinforcing part made of the first material connected to the biological part.
前記第1の素材が、3Dプリンタによる成形時に造形材料として用いるモデル材であり、
前記第2の素材が、3Dプリンタによる成形時に前記モデル材を支えるために用いられるサポート材であることを特徴とする請求項1に記載の模型。
The first material is a model material used as a modeling material at the time of molding by a 3D printer,
The model according to claim 1, wherein the second material is a support material used to support the model material during molding by a 3D printer.
前記生体部位が臓器であり、前記生体構造部位が血管であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の模型。   The model according to claim 1 or 2, wherein the living body part is an organ and the living body structure part is a blood vessel. 前記生体部位の外部に突出した前記生体構造部位が前記第2の素材により形成され、
前記補強部が、前記生体部位の外部に突出した前記生体構造部位を覆うように設けられることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の模型。
The anatomical part protruding outside the living body part is formed of the second material,
The model according to any one of claims 1 to 3, wherein the reinforcing portion is provided so as to cover the anatomical site protruding outside the anatomical site.
前記生体部位の外部に突出した前記生体構造部位が前記第1の素材により形成され、
前記補強部が、前記生体部位の外部に突出した前記生体構造部位の根元部分と前記生体部位とを接続することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の模型。
The anatomical part protruding outside the biological part is formed of the first material,
The model according to any one of claims 1 to 3, wherein the reinforcing portion connects a base portion of the living body structure portion protruding outside the living body portion and the living body portion.
前記模型を複数に分割した分割体から成り、
各分割体の分割面が前記第1の素材によるカバー部で覆われたことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の模型。
It consists of a divided body obtained by dividing the model into a plurality of parts,
The model according to any one of claims 1 to 5, wherein a divided surface of each divided body is covered with a cover portion made of the first material.
情報処理装置と3Dプリンタを含む、生体部位を模した模型の製作システムであって、
前記情報処理装置は、
生体部位の3次元形状データと、前記生体部位の内部から外部へと突出する生体構造部位の3次元形状データから、前記生体部位の外部に突出する前記生体構造部位の3次元形状データを生成し、
前記生体部位の外部に突出する前記生体構造部位を補強するための、前記生体部位と接続する補強部の3次元形状データを生成し、
前記3Dプリンタは、
前記生体部位、前記生体構造部位および前記補強部を含む前記模型の3次元形状データに基づいて、前記生体部位および前記補強部を第1の素材により形成し、前記生体部位の内部の前記生体構造部位を第2の素材により形成することを特徴とする製作システム。
A production system of a model simulating a living body part, including an information processing device and a 3D printer,
The information processing apparatus includes:
From the three-dimensional shape data of the living body part and the three-dimensional shape data of the living body structure part protruding from the inside of the living body part to the outside, the 3D shape data of the living body part protruding outside the living body part is generated. ,
Generating three-dimensional shape data of a reinforcing part connected to the living body part for reinforcing the living body structure part protruding outside the living body part;
The 3D printer
Based on the three-dimensional shape data of the model including the living body part, the living body structure part, and the reinforcing part, the living body part and the reinforcing part are formed of a first material, and the living body structure inside the living body part A production system characterized in that the part is formed of a second material.
前記第1の素材が、3Dプリンタによる成形時に造形材料として用いるモデル材であり、
前記第2の素材が、3Dプリンタによる成形時に前記モデル材を支えるために用いられるサポート材であることを特徴とする請求項7に記載の製作システム。
The first material is a model material used as a modeling material at the time of molding by a 3D printer,
The manufacturing system according to claim 7, wherein the second material is a support material used to support the model material during molding by a 3D printer.
前記生体部位が臓器であり、前記生体構造部位が血管であることを特徴とする請求項7または請求項8に記載の製作システム。   The manufacturing system according to claim 7 or 8, wherein the living body part is an organ and the living body structure part is a blood vessel. 前記情報処理装置は、
前記生体部位の外部に突出した前記生体構造部位を覆う前記補強部の3次元形状データを生成し、
前記3Dプリンタは、
前記生体部位の外部に突出した前記生体構造部位を前記第2の素材により形成することを特徴とする請求項7から請求項9のいずれかに記載の製作システム。
The information processing apparatus includes:
Generating three-dimensional shape data of the reinforcing portion covering the anatomical site protruding outside the anatomy,
The 3D printer
The manufacturing system according to any one of claims 7 to 9, wherein the anatomical structure part protruding to the outside of the anatomical part is formed of the second material.
前記情報処理装置は、
前記生体部位の外部に突出した前記生体構造部位の根元部分と前記生体部位とを接続する前記補強部の3次元形状データを生成し、
前記3Dプリンタは、
前記生体部位の外部に突出した前記生体構造部位を前記第1の素材により形成することを特徴とする請求項7から請求項9のいずれかに記載の製作システム。
The information processing apparatus includes:
Generating the three-dimensional shape data of the reinforcing part that connects the base part of the anatomical part protruding outside the biological part and the biological part;
The 3D printer
The manufacturing system according to any one of claims 7 to 9, wherein the anatomical part protruding outside the anatomical part is formed of the first material.
前記情報処理装置は、
前記模型を複数に分割した分割体の分割面をカバー部で覆った3次元形状データを生成し、
前記3Dプリンタは、
当該3次元形状データに基づき、前記生体部位および前記補強部並びに前記カバー部を第1の素材により形成し、前記生体部位の内部の前記生体構造部位を第2の素材により形成することで、各分割体を形成することを特徴とする請求項7から請求項11のいずれかに記載の製作システム。
The information processing apparatus includes:
Generating a three-dimensional shape data in which a divided surface of a divided body obtained by dividing the model into a plurality of parts is covered with a cover;
The 3D printer
Based on the three-dimensional shape data, the living body part, the reinforcing part, and the cover part are formed of a first material, and the living body structure part inside the living body part is formed of a second material, The production system according to claim 7, wherein a divided body is formed.
生体部位を模した模型の3Dプリンタによる製作に用いる3次元形状データを生成する情報処理装置であって、
生体部位の3次元形状データと、前記生体部位の内部から外部へと突出する生体構造部位の3次元形状データから、前記生体部位の外部に突出する前記生体構造部位の3次元形状データを生成し、
前記生体部位の外部に突出する前記生体構造部位を補強するための、前記生体部位と接続する補強部の3次元形状データを生成することを特徴とする情報処理装置。
An information processing apparatus for generating three-dimensional shape data used for production by a 3D printer of a model imitating a living body part,
From the three-dimensional shape data of the living body part and the three-dimensional shape data of the living body structure part protruding from the inside of the living body part to the outside, the 3D shape data of the living body part protruding outside the living body part is generated. ,
An information processing apparatus for generating three-dimensional shape data of a reinforcing part connected to the living body part for reinforcing the living body structure part protruding outside the living body part.
前記生体部位が臓器であり、前記生体構造部位が血管であることを特徴とする請求項13に記載の情報処理装置。   The information processing apparatus according to claim 13, wherein the living body part is an organ and the living body structure part is a blood vessel. 前記生体部位の外部に突出した前記生体構造部位を覆う前記補強部の3次元形状データを生成することを特徴とする請求項13または請求項14に記載の情報処理装置。   15. The information processing apparatus according to claim 13, wherein the three-dimensional shape data of the reinforcing portion that covers the anatomical site protruding outside the anatomical site is generated. 前記生体部位の外部に突出した前記生体構造部位の根元部分と前記生体部位とを接続する前記補強部の3次元形状データを生成することを特徴とする請求項13または請求項14に記載の情報処理装置。   15. The information according to claim 13, wherein the three-dimensional shape data of the reinforcing portion that connects the base portion of the anatomical site projecting outside the living body site and the living body site is generated. Processing equipment. 前記生体部位、前記生体構造部位および前記補強部を含む前記模型を複数に分割した分割体の分割面をカバー部で覆った3次元形状データを生成することを特徴とする請求項13から請求項16のいずれかに記載の情報処理装置。   The three-dimensional shape data in which a divided surface of a divided body obtained by dividing the model including the living body part, the living body structure part, and the reinforcing part is covered with a cover part is generated. The information processing apparatus according to any one of 16. 情報処理装置と3Dプリンタを用いた、生体部位を模した模型の製作方法であって、
前記情報処理装置が、
生体部位の3次元形状データと、前記生体部位の内部から外部へと突出する生体構造部位の3次元形状データから、前記生体部位の外部に突出する前記生体構造部位の3次元形状データを生成し、
前記生体部位の外部に突出する前記生体構造部位を補強するための、前記生体部位と接続する補強部の3次元形状データを生成し、
前記3Dプリンタが、
前記生体部位、前記生体構造部位および前記補強部を含む模型の3次元形状データに基づいて、前記生体部位および前記補強部を第1の素材により形成し、前記生体部位の内部の前記生体構造部位を第2の素材により形成することを特徴とする製作方法。
A method of manufacturing a model simulating a living body part using an information processing device and a 3D printer,
The information processing apparatus is
From the three-dimensional shape data of the living body part and the three-dimensional shape data of the living body structure part protruding from the inside of the living body part to the outside, the 3D shape data of the living body part protruding outside the living body part is generated. ,
Generating three-dimensional shape data of a reinforcing part connected to the living body part for reinforcing the living body structure part protruding outside the living body part;
The 3D printer is
Based on the three-dimensional shape data of the model including the living body part, the living body structure part, and the reinforcing part, the living body part and the reinforcing part are formed of a first material, and the living body structure part inside the living body part Is made of a second material.
生体部位を模した模型の3Dプリンタによる製作に用いる3次元形状データを生成する情報処理方法であって、
情報処理装置が、
生体部位の3次元形状データと、前記生体部位の内部から外部へと突出する生体構造部位の3次元形状データから、前記生体部位の外部に突出する前記生体構造部位の3次元形状データを生成し、
前記生体部位の外部に突出する前記生体構造部位を補強するための、前記生体部位と接続する補強部の3次元形状データを生成することを特徴とする情報処理方法。
An information processing method for generating three-dimensional shape data used for production of a model imitating a living body by a 3D printer,
Information processing device
From the three-dimensional shape data of the living body part and the three-dimensional shape data of the living body structure part protruding from the inside of the living body part to the outside, the 3D shape data of the living body part protruding outside the living body part is generated. ,
An information processing method for generating three-dimensional shape data of a reinforcing part connected to the living body part for reinforcing the living body part protruding outside the living body part.
コンピュータを、
生体部位を模した模型の3Dプリンタによる製作に用いる3次元形状データを生成する情報処理装置であって、
生体部位の3次元形状データと、前記生体部位の内部から外部へと突出する生体構造部位の3次元形状データから、前記生体部位の外部に突出する前記生体構造部位の3次元形状データを生成し、
前記生体部位の外部に突出する前記生体構造部位を補強するための、前記生体部位と接続する補強部の3次元形状データを生成する情報処理装置として機能させるためのプログラム。
Computer
An information processing apparatus for generating three-dimensional shape data used for production by a 3D printer of a model imitating a living body part,
From the three-dimensional shape data of the living body part and the three-dimensional shape data of the living body structure part protruding from the inside of the living body part to the outside, the 3D shape data of the living body part protruding outside the living body part is generated. ,
A program for functioning as an information processing device for generating three-dimensional shape data of a reinforcing part connected to the living body part for reinforcing the living body structure part protruding outside the living body part.
コンピュータを、
生体部位を模した模型の3Dプリンタによる製作に用いる3次元形状データを生成する情報処理装置であって、
生体部位の3次元形状データと、前記生体部位の内部から外部へと突出する生体構造部位の3次元形状データから、前記生体部位の外部に突出する前記生体構造部位の3次元形状データを生成し、
前記生体部位の外部に突出する前記生体構造部位を補強するための、前記生体部位と接続する補強部の3次元形状データを生成する情報処理装置として機能させるためのプログラムを記録した記録媒体。
Computer
An information processing apparatus for generating three-dimensional shape data used for production by a 3D printer of a model imitating a living body part,
From the three-dimensional shape data of the living body part and the three-dimensional shape data of the living body structure part protruding from the inside of the living body part to the outside, the 3D shape data of the living body part protruding outside the living body part is generated. ,
A recording medium on which a program for functioning as an information processing device for generating three-dimensional shape data of a reinforcing part connected to the living body part for reinforcing the living body part protruding outside the living body part is recorded.
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