はじめまして！Yukiと申します。 
義肢は、元の手や足の機能と形を復元するために装着され、使用される人工の手足です。3Dプリンタの普及により、義肢装具を安価かつ短時間で作成する可能性が高まっています。しかし、実際の運用では不具合が発生することもあり、フィッティングの重要性がますます高まっています。つまり、いい義足を作るのに必要なのは技術ではなくコミュニケーション理想とするのは「血が通う義足」ということです。
そこで、3Dスキャナーを使用することで、よりフィットする理想的な義足を作成することができるというYoutuberオーウェン様のお話をご紹介します。 
助けを求めて い るフォロワー
オーウェン様はDIY系のインフルエンサーとして、いつも３Dプリンタに関する動画を共有しています。4ヶ月前、あるファンからのDM（ダイレクトメール）が届きました。
「数年前にお父さんは事故で左足のつま先までを切断しました。しかし、高価な義足を装着しても完全にフィットせず、長時間の使用によって損傷した部位が痛みを引き起こし、不快感を感じています。」と述べました。そのため、彼はオーウェンに、カスタムメイドの義足を作ることを手伝ってほしいと望んでいます。
快適な義肢を作るためには、患者の一般的な歩行スタイルや日常生活の環境、様々な路面状況などを考慮する必要があります。また、痛みを生じる部位も確認しなければならない。以上の課題を抱えて、オーウェン様はそのファンの家を訪れました。
義肢装具の制約
おじいさんは、1992年に何万円もかけて作られた義肢をわずか1年で壊してしまいました。黒い部分は、32年間に何度も修理した、残ってしまう痕跡です。修理には即効性があるように見えますが、根本的な問題解決にはなっていません。
義肢を装着するためには、3つの部分で固定する必要があります。これにより、装着した足は特に大きく見えます。
義肢を履くために、おじいさんは通常のサイズよりも大きなハイカットシューズを選ばなければなりません。さらに、義肢を靴の内部と上部に固定するために多くの靴紐を使用します。
また、義肢を固定するためにはソックスの外側から巻きつけて、歩行中にしっかりと固定する必要があります。
おじいさんは、より快適な装着感を得るために、義肢にスポンジパッドを巻き付けて緩衝材として使用しています。しかし、長期間の使用により接触面が摩耗し、痛みが生じて動きが滑らかでなくなります。
オーウェンはおじいさんの義肢の厚さが2.5cmになっていることに気づきました。それにより左右の足の高さ差が大きくなり、着地や姿勢の変化によって膝への負担が増えました。
試作品第一号
おじいさんの要望は、軽量で柔軟な素材で作られ、痛みを軽減することです。オーウェンさんは義肢のフィッティングには、Revopoint MIRACO 3Dスキャナが採用されました。
患肢にマーカーポイントを貼り付けて正確な位置情報を捕捉します。また、新しい義肢が元のサイズと形状にできるだけ近づくようにするため、おじいさんの右足もスキャンしました。
スキャンが完了した後、付属のRevo Scanというソフトウェアを使用してモデルを詳細に処理しました。これにより、 1/1サイズの義肢が作成されました。
でも、次の問題が生じました。よりスムーズで自然な歩行を実現するためには、どのようにすれば良いでしょうか？足裏のない患者にとって、足裏の転がりを再現することが非常に重要であることがわかりました。
おじいさんの歩行パターンを観察すると、作られた義肢がこの動作をうまく実現しておらず、ただ引き上げられるだけで力を発揮していないことが分かりました。足首と踵しかない状態で、義肢を使って自然な歩行を実現するにはどうすれば良いでしょうか？
これらの問題に悩んだオーウェンさんは、自身のために義肢の設計とプリントを行い、実際に試すことにしました。彼は自分の足の裏とつま先部分を固定し、それを義肢の一部として取り付け、脛と踵部分を結びつけて歩行を始めました。
オーウェンは歩行中に脛が前に曲がり、踵が後ろに押し出されることに気づきました。これにより、義肢は自然に転がるようになり、脛の上部と踵が主な作用点となります。しかし、数回歩いてみた後、オーウェンは転がりの動作がまだ連続していないことに気づきました。比較実験の結果、足指の部分が主な違いであることに気づきましたが、足指が転がり動作に必ずしも関与する必要はないことも分かりました。
そのため、オーウェンは足指のない義肢を再び3Dプリントすることにしました。予想通り、新しい義肢を使用した歩行体験はより自然でスムーズであり、足指が転がり動作に関与しない方が歩行の連続性と快適さが向上することがわかりました。
オーウェンは設計思想を実現するため、患肢のモデルと設計図をVRでモデリングしました。このモデリングでは、義肢の外形だけでなく、内部構造が患肢に適合し、包まれることが保証され、血液循環が維持されることが最も重要です。
3Dプリントが完了した後、オーウェンは患肢のモデルを使用して装着の実験を行いました。装着や脱着には問題はなかったものの、TPU素材でプリントされた義肢の内部空間がまだ硬く、快適さに欠けると感じました。また、シュータンの強度も不十分でした。
オーウェンは義肢を固定するために回転バンドを試しました。また、異なる内部構造と密度を持つ同じ材料で異なるモデルを3Dプリントし、柔軟性と強度の関係を調査しました。
オーウェンは義肢の各部位の負荷状況、柔軟性、および強度に関する理解が推測に基づいているため、異なる密度分布や材料の組み合わせを持つ2つの義肢をプリントすることにしました。これにより、おじいさんは自身の好みに応じて体験し、一定期間使用した後のフィードバックを提供することができます。
3Dプリント義肢の改善が必要
オーウェンは義肢の制作を完了し、再びおじさんの家を訪れました。彼の目的は、おじさんに実際に3Dプリントされた義肢1.0を試してもらい、問題点と利点を指摘してもらうことです。これにより、次世代の製品を調整し改良することができます。
新しいバージョンの3Dプリント義肢は、以前のものと比べて小型かつ軽量になりました。重量は496gから151gに減少し、厚さは2.5cmから8mmになりました。オーウェンは驚くべきことに、義肢の装着体験が予想以上にスムーズで便利であり、快適性が向上し、ツマミを回すだけで直接歩行できると感じました。また、以前心配していた足の踵の転がりも自然であり、義肢を履いていることをほとんど感じさせませんでした。
おじさんの4日間の着用体験から、いくつかの問題が浮かび上がりました。3Dプリント素材はタイルとの接触時に滑りやすく、義肢の前足部の設計が狭くて安定性に欠けています。さらに、右側の靴ひもが足首を締め付けて快適さが損なわれます。義肢の素材も硬すぎて長時間の着用が痛みを引き起こすことがあり、外部構造も既に崩れて負荷に耐えられません。
第一世代の3Dプリント義肢には問題がありますが、オーウェンは「最初の試行を通じて具体的な負荷ポイントを把握し、次の段階でデザインの調整や印刷パラメータの微調整が可能である」と述べています。
第二次の制作
オーウェンは初めの経験から学び、より柔軟で快適な素材と、義肢の各部分には異なる強度と材料密度を採用しました。黒い部分は高い強度を持ち、密度は50％となります。このデザインは高い強度だけでなく、一定の弾性とクッション特性も備えています。白い部分は患肢と接触するため、密度は10％です。また、かかとと靴底は徐々に変化するグラデーション強度を持ち、柔軟な感触を保ちつつ高い強度要件も満たしています。
靴ひもが足を締めつける問題を解決するため、オーウェンは外部に調整可能なツマミ式の靴ひもを取り付けました。これにより、義肢を固定し、足の違和感を解消することができます。最後に、靴底に滑り止めシートを貼り付けることで、3Dプリント義肢2.0が完成しました!
オーウェンは義肢2.0を持って3回目の訪問をしました。従来の義肢と比べて大幅に軽量かつコンパクトになりました。おじさんの靴のサイズも40から39に変更されました。この改善により、義肢の装着体験はより快適になり、歩行と活動もより自由になりました。
このケースでは、義肢の製作における3Dプリント技術にかかる材料コストは約1000-1246円程度であり、全体のプリントプロセスの完了には約5000円かかります。しかし、より重要なのは、3Dスキャンと3Dプリント技術を用いて、患者がより個別化され、自身の状況に合ったカスタム義肢を手に入れることができ、適合性と快適性も大幅に向上させます。
ビデオが公開された後、このファンはコメント欄で「父親は足の問題のために30年間家族と一緒に旅行に行っていませんが、新しい義肢ができたので、今年は一緒に旅行する計画があります」と書き込みました。科学技術の進歩は、産業を発展させるとともに、国民生活を豊かで便利なものにしてきた。
これはRevopoint3Dスキャナ―に関するストーリーを皆さんと共有する初めての試みです。もし興味がありましたら、ぜひお知らせください。 
また、皆さん自身の3Dスキャナとのエピソードも大歓迎ですので、ぜひ共有してください。 
MIRACOに興味がある場合は、このリンクをクリックしてください。 
MIRACO ：https://revo.ink/3OpqkTo (Amazon）
MIRACOの割引コード(5%OFF）：MQRPUP43