Mittel zur Herstellung einer orthopädischen Stützvorrichtung an einem Körperteil
Man hat erkannt, dass man orthopädische Stützvorrichtun- gen, z.B. Formstücke zur Behandlung von Knochenbrüchen oder anderer Leiden, die eine Ruhigstellung von Körperteilen verlangen, von Vorteil aus Kunststoff oder verstärktem Kunststoff herstellt. Die Vorteile solcher Formstücke aus Kunststoff gegenüber denjenigen aus herkömmlichem Material, wie beispielsweise Gips, sind mannigfaltig. Im allgemeinen sind Kunststoff-Formstücke wasserundurchlässig, leicht, zeichnen sich durch ein gutes Verhältnis von Festigkeit/ Gewicht aus und sind vor allem für Röntgenstrahlen durchläs- sig, so dass man nach Anlegen eines Kunststoff-Formstückes noch Röntgenuntersuchungen des gestützten Körperteiles vornehmen kann.
Bis jetzt war jedoch die Verwendung von Kunststoffmaterialien für orthopädische Formstücke begrenzt, da es mit Schwierigkeiten verbunden war, das Kunststoffmaterial an den Körperteil zu applizieren. Man ist bisher so vorgegangen, dass man ein mit Kunststoffmaterial getränk- tes Gewebe oder Tuch auf dem Glied angebracht hat, wobei das Kunststoffmaterial entweder in flüssigem oder halbflüssigem Zustand war.
Eine vorgeschlagene Herstellungsweise für Kunststoff Formstücke an Ort und Stelle ist die Anwendung der Vernetzungstechnik bei Zimmertemperatur, wobei man Polyester-, Acrylsäure-, Epoxy- oder Urethanharzsysteme verwendet, die man durch Hinzufügen oder Vermischen gewisser Katalysatoren oder Copolymersubstanzen katalysiert.
Mit dem katalysierten Harz kann man dann das zu versteifende Gewebe imprägnieren. Jedoch muss das versteifte Gewebe innerhalb weniger Minuten am Körperteil angelegt sein, da die Gelierung rasch eintritt. So praktisch dieses Verfahren auch in manchen Fällen sein mag, verlangt es doch beträchtliche Erfahrung und Zeit zur Dosierung und Mischung der Zutaten, sowie Geschick im Auftragen des klebrigen Harzes auf das zu verstärkende Gewebe. Ebenso ist das Anlegen der nassen Masse auf den Körper zur Bildung des Formstückes schwierig und unbequem. Noch dazu sind viele harzbildende Stoffe in flüssigem Zustand giftig. Deshalb ist ihre Verwendung nicht günstig und zur medizinischen Anwendung tatsächlich völlig unannehmbar.
Ein anderes vorgeschlagenes Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Formstücken sieht die Vorkatalysierung und die Herstellung eines Harzes im sogenannten B -Stadium vor, wobei das Harz in einenZustand gebracht wird, in dem es eine annehmbare Lagerfähigkeit aufweist. Durch Wärmeanwendung kann man dann schliesslich die Reaktion und Polymerisation zu Ende führen. So kann man also ein Textil, welches mit einem trockenen Harz im B -Stadium imprägniert ist, direkt um einen Körperteil wickeln. Jedoch machen die zur Härtung erforderliche Wärme und der Zeitaufwand das Verfahren unannehmbar, ganz besonders bei empfindlichen Patienten.
Zweck der Erfindung ist es, obige Nachteile zu beseitigen und ein Mittel zur Herstellung einer orthopädischen Stützvorrichtung an einem Körperteil anzugeben, das die Vorteile von Kunststoff-Stützvorrichtungen erbringt und ohne Anwendung von Wärme oder den Erfordernissen der Nassauftragstechniken angelegt wird.
Dies wird bei dem erfindungsgemässen Mittel zur Herstellung einer orthopädischen Stützvorrichtung an einem Körperteil dadurch erreicht, dass es mindestens annähernd trocken ist und einen textilen Träger aufweist, welcher mit einem durch ultraviolette Bestrahlung härtbaren Kunstharzmaterial imprägniert ist.
Man kann mit dem Mittel sowohl einfache orthopädische Formstücke als auch komplizierte orthopädische Stützvorrichtungen, wie beispielsweise Stützkorsetts, herstellen.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Mittels werden nachfolgend näher beschrieben.
Zur Herstellung des Mittels kann man das mittels UV Strahlen härtbare Kunstharzmaterial auf verschiedene Weise auf den textilen Träger auftragen. Man kann den Träger beispielsweise einfach in eine Polymerlösung tauchen und ihn danach trocknen, bevor man ihn auf einen Körperteil bringt.
Anderseits kann man den Träger imprägnieren und ihn in geeigneten Behältern bis zur Verwendung lagern.
Als textiler Träger kann jedes Fasermaterial in Betracht kommen, das sich durch Polymere imprägnieren lässt. In dieser Beziehung soll die Bezeichnung imprägniert einen Zustand beschreiben, wobei das Polymer völlig in den textilen Träger eingedrungen ist und die Fasern oder Fäden praktisch umgibt. Das soll jedoch nicht heissen, dass in jedem Fall eine Absorption des Kunstharzmateiials durch die Fasern oder Fäden selbst auftritt. Der textile Träger kann entweder verwoben oder einverwoben sein, aber er soll möglichst eine lose, gewirkartige Struktur haben, so dass beispielsweise eine Polymerlösung in die Zwischenräume zwischen den einzelnen Fasern des textilen Trägers dringen kann und nach der Härtung durch UV-Licht-Bestrahlung fest mit dem Träger verbunden ist.
Der textile Träger besteht vorzugsweise aus Baumwolle, einer synthetischen Faser oder aus Fiberglas. Jedoch wird die Wahl des Textiles meist von der speziellen Verwendung abhängen.
Das vorliegende Mittel ist nicht auf die Verwendung eines speziellen, durch UV-Licht härtbaren Kunstharzmaterials beschränkt. Die zu verwendenden Kunstharzmaterialien haben den Vorteil, dass man keinen zusätzlichen chemischen Katalysator benötigt und dass der Beginn der Härtung nicht von einer erhöhten Temperatur abhängt. So kann man beispielsweise jetzt eine Reihe von Substanzen verwenden, die früher zur Herstellung von orthopädischen Stützvorrichtungen ungeeignet waren. Während normalerweise die Verwendung von Härtern und/oder Katalysatoren nicht nötig ist, kann man diese Substanzen jedoch bei bestimmten Zusammensetzungen verwenden, um die Härtung beispielsweise eines Kunstharzes mittels UV-Bestrahlung zu beschleunigen.
Auf jeden Fall bilden alle vorzugsweise zur Anwendung gelangenden, durch UV-Licht härtbaren Kunstharze bei Zimmertemperatur rasch ein starres und/oder hartes, leichtes Material, wobei man eine Wärmeanwendung völlig vermeiden kann und demzufolge ohne hohe, die Körperfunktion störende Temperaturen auskommt.
Für das vorliegende Mittel eignen sich als durch UV-Licht härtbare Kunstharzmaterialien beispielsweise Stoffe, die der photokatalytischen Polymerisation unterliegen, wie beispielsweise ungesättigte Äthylene, die durch Photokatalyse polymerisiert werden können. Bei diesen Stoffen beruht die Primärreaktion auf der Aktivierung der Doppelbindung, worauf alle endständigen Doppelbindungen fortlaufend aktiviert werden. Normalerweise ist die Initialreaktion proportional der Konzentration des Monomers und zur Quadratwurzel der Lichtintensität.
Für das vorliegende Mittel verwendet man vorzugsweise solche Kunstharze, die als Monomer ungesättigte Äthylene enthalten, welche kleine Mengen eines Photoinitiators lösen können, der bei UV-Licht aktiv wird. Die Verwendung von reinen Monomeren, wie beispielsweise Styrol, ist deshalb nicht vorteilhaft, weil sie eine niedere Viskosität, hohe Schrumpfung nach der Polymerisation, widerwärtigen Geruch und ungenügende Festigkeit aufweisen. Aus diesen und anderen Gründen kombiniert man vorzugsweise ein höherpolymeres Kunstharz, wie beispielsweise ein verträgliches Polyesterharz, mit dem Monomer in einer Lösung und man erhält entweder einen festen Stoff oder eine viskose Flüssigkeit.
Geeignete, durch UV-Bestrahlung härtbare Kunstharzmaterialien enthalten beispielsweise einen ungesättigten, nicht katalysierten Polyester vom Nicht-Anilintyp (d.h.
ein Polyester, der im wesentlichen frei von aromatischen Aminobenzolen ist) zusammen mit einem verträglichen Monomer mit endständigen, ungesättigten Äthylengruppen (einschliesslich Vinyl-, Acryl- und Allylgruppen), wie beispielsweise Styrol, Methylmethacrylat und Triallylcyanurat als monomeres Reaktionsmittel. Vorzugsweise verwendet man das Monomer in einer Menge von 5 bis 50 Gewichtsprozent, bezogen auf den Polyester, mit einem Zusatz von 0,002 bis 5 Gewichtsprozent eines Photoinitiators.
Beispielsweise seien als organische Kunstharzmaterialien, die durch UV-Bestrahlung härtbar sind, besonders a) ein Harz erwähnt, das ein Methacrylpolymer gelöst in einem monomeren Methacrylat und einen Photoinitiator enthält und b) ein Harz, das einen ungesättigten Polyester, ungefähr 30 Gewichtsprozent Styrol und ungefähr 1 Gewichtsprozent Benzoeharz enthält.
Als Photoinitiatoren, manchmal auch als Photokatalysatoren bezeichnet, eignen sich für die durch UV-Bestrahlung härtbaren Harzmischungen beispielsweise Benzoeharz, Azo bisisobutyronitril, 2,2-Dihydroxy-4,4'-dimethoxybenzophenon und 2,4-Dihydrodioxybenzophenon. Beispielsweise beeinflusst aber eine Zugabe von nur 0,5% Benzoeharz zum monomeren Styrol die Lagerbeständigkeit nicht wesentlich, wenn man das Gemisch vor Licht geschützt aufbewahrt. Sobald man es jedoch einer gemässigten Intensität des UV Lichtes aussetzt, steigt die Polymerisationsrate um das lOfache im Vergleich zu einem Styrol ohne Zusatz eines Photoinitiators.
Andere verwendbare, durch UV-Licht härtbare Kunstharzmaterialien sind beispielsweise jodoformsensibilisierte, härtbare Colloide nach der US-Patentschrift Nr. 1 587 274, ebenso die metallcarbonylsensibilisierten aliphatischen dienungesättigten, langkettigen Ölsysteme nach der US-Patentschrift Nr. 1 891 203.
Die Materialien, die Jodoform oder andere Bakterizide enthalten, haben den zusätzlichen Vorteil, das imprägnierte Gewebe noch antiseptisch zu machen. Ausser den erwähnten kennt man noch viele andere Polymersysteme, die durch UV-Licht härtbar sind und die sich für das vorliegende Verfahren eignen.
Jedes Licht mit einem genügend hohen Energiequantum oder mit genügend kurzer Wellenlänge kann die Polymerisation direkt einleiten. Aus praktischen Gründen hinsichtlich der verfügbaren Energiequellen und um eine rasche Polymerisation zu bewirken, nachdem das imprägnierte Textil auf einem Körperteil angebracht ist, verwendet man vorzugsweise einen Photoinitiator, der als Absorptionsmittel wirkt und unter Einwirkung von UV-Licht im Bereich von 3600 Ä Radikale in Freiheit setzt. Gebräuchliche Lichtquellen, die Strahlen von 3600 Ä liefern, sind Quecksilberdampflampen, Höhensonnen, Fluoreszenzlampen mit speziellem Phosphorgehalt und Sonnenlicht.
Das Textil, das man mit dem härtbaren Kunstharzmaterial imprägniert, kann die Form eines fortlaufenden Bandes haben oder in Form von kurzen oder langen Streifen vorliegen. Beispielsweise kann das unimprägnierte Textil, vorzugsweise ein Gewebe, 5 cm breit sein, und kann nach der Imprägnierung aufgerollt und aufbewahrt werden, bis man es zum Verbinden eines Körperteiles benötigt. Sobald man ein solches aufgerolltes Mittel für einen Körperteil benötigt, wickelt man den Streifen derart um den Körperteil, dass die Streifen einander überdecken und man pro Tour um ungefähr 2,5 cm fortschreitet. Sobald der Körperteil fertig eingebunden ist, setzt man ihn für kurze Zeit, d. h. 5 bis 30 Minuten lang der Bestrahlung durch UV-Licht aus.
Anderseits wird der Körperteil vorzugsweise vor dem Verbinden mit einem imprägnierten Textil mit einem Trikotgewebe und/oder mit einer Plastikfolie bedeckt. Danach kann man, sobald das Kunstharzmaterial gehärtet ist, das Trikotgewebe entweder an seinem Platz belassen oder aber vorzugsweise aus dem Formstück herausziehen, so dass man ein Formstück frei von jeglichen Materialien erhält, die entweder ständig Feuchtigkeit auf der Haut bewirken und somit Hautinfektionen und/oder Irritationen der Haut hervorrufen. Das Entfernen des Trikotgewebes kann man durch eine Zwischenschicht aus einer Plastikfolie erleichtern, so dass ein Ankleben des Formstückes an dem Trikotgewebe verhindert wird.
In den nachfolgenden Beispielen sind die Teile und Pro zente, sofern nichts anderes angegeben, Gewichtsteile und Gewichtsprozente.
Beispiel 1
Harz A
Man stellte einen starren Mehrzweckpolyester auf folgende Weise her:
Man beschickte einen Alkyd-Kessel, der mit Heizelementen, einem turbinenähnlichen Rührwerk, einer Gas-Sprinkler- öffnung, einem Rückflusskühler und Temperaturmessvorrichtungen ausgestattet war, mit 35,07 Teilen Phthalsäureanhydrid und 41,71 Teilen Propylenglycol. Es wurde dann auf 2300 C erhitzt, bis eine Säurezahl von 15 erreicht war. Sodann fügte man in kleinen Mengen 23,22 Teile Maleinsäureanhydrid hinzu, kühlte auf 2000 C ab und hielt diese Temperatur 4 Stunden lang. Darauf senkte man die Temperatur auf 950 C.
Nun gab man unter kräftigem Rühren zum Kessel- inhalt eine Mischung aus 45,74 Teilen eines Styrolmonomers und 0,13 Teile teriäres p-Butylbrenzkatechin hinzu. Dann löste man noch 1,0 Teil Benzoeharz in obigem Gemisch auf.
Sodann wurde der ganze Kesselinhalt abgekühlt und in einen Metallbehälter abgefüllt.
Beispiel 2
Harz B
Auf ähnliche Weise wie in Beispiel 1 stellte man eine biegsame Polyesterart her, wobei folgende Substanzen verwendet wurden:
Phthalsäureanhydrid 23,65 Teile
Adipinsäure 5,81 Teile
Maleinsäureanhydrid 19,64 Teile
Diäthylenglykol 50,90 Teile Nach abgeschlossener Reaktion kühlte man ab und fügte hinzu:
Tryallylcyanurat-Monomer 46,50 Teile
Hydrochinon 0,04 Teile
Es wurde gut durchgemischt und daraufhin noch 0,5 Teile Azobisisobutyronitril hinzugefügt. Der Kesselinhalt wurde in einen Metallvorratsbehälter umgefüllt.
Beispiel 3
Man kombinierte den Polyester Laminac 4123 (American Cyanamid) mit 1 Gewichtsprozent UV 50 Sunlight , Katalysator von der U.S. Peroxygen und bewahrte das Gemisch in einem dunklen Behälter auf.
Beispiel 4
Man kombinierte den Polyester Plaskon 942 (Allied Chemical Co.) mit 0,5 Gewichtsprozent 2,4-Dihydroxybenzophenon und bewahrte das Gemisch in einem Metallbehälter auf.
Beispiel 5
Man mischte Polyester Polylite 3100 (Reichhold Chemical) mit 0,5 Gewichtsprozent in Styrol gelöstem Benzoeharz und bewahrte die Mischung vor Licht geschützt in einem verschlossenen Behälter auf.
Beispiel 6
Man goss ein nach Beispiel 1 hergestelltes Harz A in eine offene Gussform für Stäbchen zur Zugfestigkeitsuntersuchung, und zwar in einer Höhe von 0,3 cm. Nun liess man das Licht einer Quecksilberdampflampe AH4 von der General Electric aus einer Entfernung von 30 cm auf den flüssigen Inhalt der Gussform einwirken. Der Inhalt der Form verfestigte sich innerhalb von 30 Minuten aufgrund der ultravioletten Bestrahlung. Ein gleicher Test, jedoch ohne UV Bestrahlung, zeigte sogar nach 24 Stunden noch keine Polymerisation.
Man erhielt folgende Festigkeitswerte der Gussproben:
Zugfestigkeit 460 kp/cm2
Biegefestigkeit 1130 kp/cm2
Längung in Prozent 1,5
Beispiel 7
Eine Mischung aus 50% des nach Beispiel 1 hergestellten Harzes A und 50% des nach Beispiel 2 hergestellten Harzes B goss man in Formen für Proben zur Festigkeitsbestimmung und härtete sie durch Bestrahlung mit einer Quecksilberdampflampe. Man erhielt die nachfolgenden Messwerte der Gussproben:
Zugfestigkeit 290 kp/cm2
Biegefestigkeit 560 kp/cm2
Längung in Prozent 6,8
Beispiel 8
180 g eines Streifens aus Fiberglasgewebe mit einem Aufbau 57 x 30 und einer Dicke von 0,014 cm wurde mit Harz A gesättigt und durch Walzen geschickt, um das überschüssige Harz zu entfernen. Das Harzauftragsgewicht betrug 40 Gewichtsprozent.
Man wickelte das imprägnierte Gewebe um eine zusammenlegbare Mandrill und setzte es mit 30 cm Abstand dem Licht einer UA-2 UV-Lampe von 250 Watt der General Electric aus. Nach 20 Minuten entfernte man die Lampe und prüfte das mit Harz imprägnierte Glasgewebe. Man stellte fest, dass es eine starre selbsttragende Struktur erlangt hatte, ohne bemerkenswerte Wärmestörung. Man stelle kein Anhaften fest und nach Entfernen der Mandrill konnte die Röhre trotz ihres eigenen leichten Gewichtes ein beträchtliches Gewicht tragen.
Beispiel 9
125 g eines 5 cm breiten gewobenen Fiberglasstreifens imprägnierte man mit einer Lösung des Harzes aus Beispiel 3 in Aceton. Man schickte das Band durch Walzen und durch ein Heissluftbad, um das Lösungsmittel zu entfernen. Die Harzkkonzentration auf dem Gewebe betrug nun 34 Gewichtsprozent. Das leicht klebrige Band wurde dann um einen zylindrischen Kern gewickelt, wobei man zur Trennung zwischen jede Schicht ein Polyäthylenband legte. Der umwundene Kern wurde dann in einem undurchlässigen Kunststoffsack bei etwa 0 C 2 Monate lang gelagert. Sodann brachte man den Streifen auf Zimmertemperatur und wikkelte ihn spiralförmig um eine biegsame Mandrill.
Durch Bestrahlen mit UV-Licht mit einer Höhensonne aus einer Entfernung von 20 cm erreichte man eine starre Struktur, welche der biegsamen Form angepasst war. Die Prüfung ergab, dass der Kunststoffkörper starr, klebefrei, von leichtem Gewicht und sehr widerstandsfähig war.
Beispiel 10
Eine Rolle von 1,2 bis 2,5 cm Durchmesser und einer Breite von 0,13 cm aus geschmeidigem Nylonschrägband wurde entrollt und fortlaufend durch einen Behälter und über versenkte Rollen geschickt. Der Behälter war mit einer
85prozentigen Harzlösung nach Beispiel 4 in Dimethylketon gefüllt. Über dem Behälter befanden sich Quetschwalzen, welche bei dem durchlaufenden Schrägband überschüssige
Harzlösung entfernten. Man trocknete das Band sodann in einem senkrechten Heissluftturm und rollte es um Kerne, wobei man zur Trennung der einzelnen Schichten einen Sili constreifen einschob.
Die umwundenen Kerne verpackte man in Polyäthylen säcke, bei denen man vor dem Zuschweissen die Luft durch trockenen Stickstoff austauschte. Sodann wurden die Säcke in verriegelte, lichtundurchlässige Behälter gepackt, und man bewahrte die Hälfte unter Kühlung bei ungefähr 20 C, die andere Hälfte bei ungefähr 200 C auf. Man öffnete in Zeitabständen von wenigen Wochen die Behälter und setzte einen Streifen des aufgerollten Bandes ultravioletter Bestrahlung aus, um die Verpackungsstabilität des Systems zu prüfen.
Man stellte fest, dass man bei Lagerung bei Zimmertemperatur für einen Zeitraum von gut 3 Monaten, bei kühler Lagerung sogar für mindestens 9 Monate gute Ergebnisse erzielte.
Beispiel 11
Man imprägnierte verschiedene schräggewebte Baumwollbandagen mit der Harzkombination aus Beispiel 5 auf gleiche Weise wie in Beispiel 10.
Man wählte ein orthopädisches Testobjekt und bereitete den Unterarm derart vor, dass man über ihn eine Trikothülle zog. Darüber brachte man als Kissen einen 1,2 cm dicken, weichen und flexiblen Urethanschaum auf. Sodann bedeckte man den Schaum mit einer 0,5 mm dünnen Polyäthylenfolie.
Sodann wurde der bedeckte Teil des Armes mit der vorher imprägnierten Baumwollbandage umwickelt, um eine Umhüllung von einer ungefähren Dicke von 0,25 cm zu bilden.
Sodann bestrahlte man die Oberfläche des Verbandes mit einer medizinischen W-Lampe aus einer Entfernung von 30 cm. Innerhalb von 30 Minuten war die Oberfläche hart, starr und von sehr leichtem Gewicht. Die Testperson beklagte sich über keinerlei Unannehmlichkeit, weder durch Hitze noch durch Gerüche. Eine Röntgenaufnahme des Armes zeigte, dass durch das Formstück den Röntgenstrahlen keinerlei Widerstand entgegengebracht wurde und man deshalb Röntgenuntersuchungen trotz des angebrachten Formstückes vornehmen kann.
Mit dem vorliegenden Mittel lassen sich orthopädische Stützvorrichtungen herstellen, an denen man beispielsweise Bolzen, Klammern oder andere Befestigungs- oder Haltevorrichtungen, welche verzahnt oder nicht verzahnt sein können, anbringen kann. Diese Befestigungsvorrichtungen kann man zum Ziehen, Heben oder Unterstützen verwenden, wie beispielsweise zum Strecken oder für andere therapeutische Zwecke. Das vorliegende Mittel lässt sich nicht nur für Stützvorrichtungen bei Menschen, sondern auch für tierische Körperteile verwenden.
Die Stützvorrichtungen lassen sich mit den herkömmlichen Einrichtungen, die man bereits zur Entfernung von Gipsformstücken verwendet, wie beispielsweise einer Vibrationssäge, entfernen.
Means for manufacturing an orthopedic support device on a body part
It has been recognized that orthopedic support devices, e.g. Moldings for the treatment of broken bones or other ailments that require immobilization of body parts, advantageously made of plastic or reinforced plastic. The advantages of such molded pieces made of plastic over those made of conventional material, such as plaster of paris, are manifold. In general, molded plastic pieces are water-impermeable, light, have a good strength / weight ratio and are especially permeable to X-rays, so that after applying a molded plastic piece, X-ray examinations of the supported body part can be carried out.
Until now, however, the use of plastic materials for orthopedic moldings has been limited because of difficulties in applying the plastic material to the body part. The previous approach was to apply a tissue or cloth soaked with plastic material to the limb, the plastic material being either in a liquid or semi-liquid state.
One proposed on-site manufacture of plastic fittings is to use the crosslinking technique at room temperature using polyester, acrylic acid, epoxy or urethane resin systems which are catalyzed by adding or mixing certain catalysts or copolymer substances.
The fabric to be stiffened can then be impregnated with the catalyzed resin. However, the stiffened tissue must be applied to the body part within a few minutes, since gelation occurs quickly. As practical as this process may be in some cases, it requires considerable experience and time in dosing and mixing the ingredients, as well as skill in applying the sticky resin to the fabric to be reinforced. It is also difficult and inconvenient to apply the wet mass to the body to form the molding. In addition, many resin-forming substances are poisonous in their liquid state. Therefore, their use is not cheap and, in fact, completely unacceptable for medical application.
Another proposed method for the production of plastic moldings provides for the precatalyst and the production of a resin in the so-called B stage, the resin being brought into a state in which it has an acceptable shelf life. The reaction and polymerization can then be brought to an end by applying heat. So you can wrap a textile, which is impregnated with a dry resin in the B stage, directly around a part of the body. However, the heat and time required to cure the procedure make the procedure unacceptable, especially with sensitive patients.
The purpose of the invention is to eliminate the above disadvantages and to provide a means of manufacturing an orthopedic support device on a body part which provides the advantages of plastic support devices and is applied without the use of heat or the requirements of wet application techniques.
This is achieved in the inventive means for producing an orthopedic support device on a body part in that it is at least approximately dry and has a textile carrier which is impregnated with a synthetic resin material which can be hardened by ultraviolet radiation.
The means can be used to produce both simple orthopedic molded pieces and complicated orthopedic support devices, such as support corsets.
Exemplary embodiments of the means according to the invention are described in more detail below.
To produce the agent, the synthetic resin material curable by means of UV rays can be applied to the textile carrier in various ways. For example, you can simply dip the carrier in a polymer solution and then dry it before applying it to any part of the body.
On the other hand, the carrier can be impregnated and stored in suitable containers until use.
Any fiber material that can be impregnated with polymers can be used as a textile carrier. In this regard, the term impregnated is intended to describe a state in which the polymer has completely penetrated the textile carrier and practically surrounds the fibers or threads. However, this does not mean that the synthetic resin material is always absorbed by the fibers or threads themselves. The textile carrier can either be woven or interwoven, but it should have a loose, knitted structure, so that, for example, a polymer solution can penetrate into the spaces between the individual fibers of the textile carrier and after curing by UV light irradiation firmly with it is connected to the carrier.
The textile carrier is preferably made of cotton, a synthetic fiber or fiberglass. However, the choice of textile will mostly depend on the specific use.
The present agent is not limited to the use of a specific UV-curable synthetic resin material. The synthetic resin materials to be used have the advantage that no additional chemical catalyst is required and that the start of curing does not depend on an elevated temperature. For example, a number of substances can now be used that were previously unsuitable for making orthopedic braces. While the use of hardeners and / or catalysts is not normally necessary, these substances can, however, be used in certain compositions in order to accelerate the hardening of, for example, a synthetic resin by means of UV radiation.
In any case, all preferably used, UV-light-curable synthetic resins quickly form a rigid and / or hard, light material at room temperature, whereby the application of heat can be completely avoided and consequently without high temperatures which interfere with bodily function.
For the present agent, as UV light-curable synthetic resin materials, for example, substances that are subject to photocatalytic polymerization, such as, for example, unsaturated ethylene, which can be polymerized by photocatalysis. With these substances, the primary reaction is based on the activation of the double bond, whereupon all terminal double bonds are activated continuously. Usually the initial reaction is proportional to the concentration of the monomer and the square root of the light intensity.
For the present agent, synthetic resins are preferably used which contain, as monomers, unsaturated ethylene which can dissolve small amounts of a photoinitiator which becomes active under UV light. The use of pure monomers such as styrene is not advantageous because they have low viscosity, high post-polymerization shrinkage, offensive odor and insufficient strength. For these and other reasons, it is preferred to combine a higher polymer synthetic resin, such as a compatible polyester resin, with the monomer in a solution and either a solid or a viscous liquid is obtained.
Suitable UV curable resin materials include, for example, an unsaturated, non-catalyzed polyester of the non-aniline type (i.e.
a polyester which is essentially free of aromatic aminobenzenes) together with a compatible monomer with terminal, unsaturated ethylene groups (including vinyl, acrylic and allyl groups) such as styrene, methyl methacrylate and triallyl cyanurate as a monomeric reactant. The monomer is preferably used in an amount of 5 to 50 percent by weight, based on the polyester, with an addition of 0.002 to 5 percent by weight of a photoinitiator.
For example, as organic synthetic resin materials which are curable by UV irradiation, particularly a) a resin containing a methacrylic polymer dissolved in a monomeric methacrylate and a photoinitiator and b) a resin containing an unsaturated polyester, about 30 percent by weight of styrene and about Contains 1 percent by weight benzoin.
Suitable photoinitiators, sometimes also referred to as photocatalysts, for the resin mixtures curable by UV radiation are, for example, benzoin, azo bisisobutyronitrile, 2,2-dihydroxy-4,4'-dimethoxybenzophenone and 2,4-dihydrodioxybenzophenone. For example, an addition of only 0.5% benzoin to the monomeric styrene does not significantly affect the shelf life if the mixture is stored away from light. However, as soon as it is exposed to a moderate intensity of UV light, the polymerization rate increases tenfold compared to a styrene without the addition of a photoinitiator.
Other usable, UV-curable synthetic resin materials are, for example, iodoform-sensitized, curable colloids according to US Pat. No. 1,587,274, as well as the metal carbonyl-sensitized aliphatic diene-unsaturated, long-chain oil systems according to US Pat. No. 1,891,203.
The materials that contain iodoform or other bactericides have the added benefit of making the impregnated fabric even more antiseptic. In addition to those mentioned, many other polymer systems are known which are curable by UV light and which are suitable for the present process.
Any light with a sufficiently high energy quantum or with a sufficiently short wavelength can initiate the polymerization directly. For practical reasons with regard to the available energy sources and to bring about rapid polymerization after the impregnated textile has been applied to a part of the body, it is preferred to use a photoinitiator which acts as an absorbent and releases free radicals under the action of UV light in the range of 3600 Å puts. Common light sources that deliver rays of 3600 Å are mercury vapor lamps, sun lamps, fluorescent lamps with a special phosphorus content and sunlight.
The textile that is impregnated with the curable synthetic resin material may be in the form of a continuous ribbon or in the form of short or long strips. For example, the unimpregnated textile, preferably a woven fabric, can be 5 cm wide and, after the impregnation, can be rolled up and stored until it is needed to connect a body part. As soon as one needs such a rolled-up means for a part of the body, the strip is wrapped around the part of the body in such a way that the strips overlap and one progresses by approximately 2.5 cm per tour. As soon as the body part is fully integrated, it is placed in place for a short time, i. H. 5 to 30 minutes of exposure to UV light.
On the other hand, the body part is preferably covered with a tricot fabric and / or with a plastic film before it is connected to an impregnated textile. After that, as soon as the synthetic resin material has hardened, the tricot fabric can either be left in place or, preferably, pulled out of the molded piece so that a molded piece is obtained free of any materials that either constantly cause moisture on the skin and thus skin infections and / or Cause skin irritation. The removal of the tricot fabric can be facilitated by an intermediate layer made of a plastic film, so that the molded piece is prevented from sticking to the tricot fabric.
In the examples below, the parts and percentages are parts by weight and percentages by weight, unless otherwise specified.
example 1
Resin A
A rigid, multipurpose polyester was made in the following way:
An alkyd kettle equipped with heating elements, a turbine-like stirrer, a gas sprinkler opening, a reflux condenser and temperature measuring devices was charged with 35.07 parts of phthalic anhydride and 41.71 parts of propylene glycol. It was then heated to 2300 ° C. until an acid number of 15 was reached. Then 23.22 parts of maleic anhydride were added in small amounts, and the mixture was cooled to 2000 ° C. and this temperature was maintained for 4 hours. The temperature was then lowered to 950 C.
A mixture of 45.74 parts of a styrene monomer and 0.13 part of tertiary p-butyl catechol was then added to the kettle contents with vigorous stirring. Then 1.0 part of benzoin was dissolved in the above mixture.
The entire contents of the kettle were then cooled and poured into a metal container.
Example 2
Resin B
A flexible type of polyester was produced in a similar manner to Example 1, using the following substances:
Phthalic anhydride 23.65 parts
Adipic acid 5.81 parts
Maleic anhydride 19.64 parts
Diethylene glycol 50.90 parts After the reaction was complete, the mixture was cooled and added:
Tryallyl cyanurate monomer 46.50 parts
Hydroquinone 0.04 parts
It was mixed well and then 0.5 part of azobisisobutyronitrile was added. The contents of the kettle were transferred to a metal storage container.
Example 3
The polyester Laminac 4123 (American Cyanamid) was combined with 1 weight percent UV 50 Sunlight, a catalyst from U.S. Peroxygen and kept the mixture in a dark container.
Example 4
The polyester Plaskon 942 (Allied Chemical Co.) was combined with 0.5 weight percent 2,4-dihydroxybenzophenone and the mixture was stored in a metal container.
Example 5
Polyester Polylite 3100 (Reichhold Chemical) was mixed with 0.5 percent by weight benzoin dissolved in styrene and the mixture was stored in a sealed container, protected from light.
Example 6
A resin A produced according to Example 1 was poured into an open mold for small rods for tensile strength testing, at a height of 0.3 cm. The light from an AH4 mercury vapor lamp from General Electric was then allowed to act on the liquid content of the mold from a distance of 30 cm. The contents of the mold solidified within 30 minutes due to the ultraviolet radiation. A similar test, but without UV irradiation, showed no polymerization even after 24 hours.
The following strength values of the cast samples were obtained:
Tensile strength 460 kp / cm2
Flexural strength 1130 kp / cm2
Elongation in percent 1.5
Example 7
A mixture of 50% of the resin A produced according to Example 1 and 50% of the resin B produced according to Example 2 was poured into molds for specimens to determine strength and cured by irradiation with a mercury vapor lamp. The following measured values for the casting samples were obtained:
Tensile strength 290 kp / cm2
Flexural strength 560 kp / cm2
Elongation in percent 6.8
Example 8
One hundred eighty grams of a strip of fiberglass cloth measuring 57 x 30 cm and 0.014 cm thick was saturated with Resin A and passed through rollers to remove the excess resin. The resin coating weight was 40 percent by weight.
The impregnated fabric was wrapped around a collapsible mandrill and exposed to the light of a UA-2 UV lamp of 250 watts from General Electric at a distance of 30 cm. After 20 minutes, the lamp was removed and the resin-impregnated glass fabric was tested. It was found that it had become a rigid self-supporting structure with no noticeable thermal disturbance. No sticking was observed, and after removing the mandrill, the tube was able to support considerable weight despite its own light weight.
Example 9
125 g of a 5 cm wide woven fiberglass strip was impregnated with a solution of the resin from Example 3 in acetone. The tape was passed through rollers and a hot air bath to remove the solvent. The resin concentration on the fabric was now 34 percent by weight. The slightly tacky tape was then wrapped around a cylindrical core with a polyethylene tape placed between each layer to separate it. The wrapped core was then stored in an impermeable plastic bag at about 0 C for 2 months. The strip was then brought to room temperature and wrapped in a spiral around a flexible mandrill.
By irradiating with UV light with a sunlamp from a distance of 20 cm, a rigid structure was achieved which was adapted to the flexible shape. The test showed that the plastic body was rigid, tack-free, light in weight and very resistant.
Example 10
A roll 1.2 to 2.5 cm in diameter and 0.13 cm wide of pliable nylon bias tape was unrolled and passed continuously through a container and over recessed rollers. The container came with a
85 percent resin solution according to Example 4 filled in dimethyl ketone. There were squeegee rollers above the container, which were excess when the bias belt ran through
Removed resin solution. The tape was then dried in a vertical hot-air tower and rolled around cores, a silicon strip being inserted to separate the individual layers.
The wrapped cores were packed in polyethylene bags, in which the air was exchanged for dry nitrogen before welding. The bags were then packed in locked, opaque containers and half kept refrigerated at about 20 ° C and the other half kept at about 200 ° C. The containers were opened at intervals of a few weeks and a strip of the rolled-up tape was exposed to ultraviolet radiation in order to test the packaging stability of the system.
It was found that good results were achieved when stored at room temperature for a period of a good 3 months, and even for at least 9 months when stored in a cool place.
Example 11
Various bias-woven cotton bandages were impregnated with the resin combination from Example 5 in the same way as in Example 10.
An orthopedic test object was selected and the forearm was prepared in such a way that a jersey cover was pulled over it. A 1.2 cm thick, soft and flexible urethane foam was placed on top as a cushion. The foam was then covered with a 0.5 mm thin polyethylene film.
The covered portion of the arm was then wrapped with the previously impregnated cotton bandage to form an envelope approximately 0.25 cm thick.
The surface of the dressing was then irradiated with a medical UV lamp from a distance of 30 cm. Within 30 minutes the surface was hard, rigid, and very light in weight. The test person did not complain of any discomfort, either heat or smell. An x-ray of the arm showed that the shaped piece did not offer any resistance to the X-rays and that you can therefore carry out x-ray examinations despite the shaped piece being attached.
The present means can be used to produce orthopedic support devices to which, for example, bolts, clamps or other fastening or holding devices, which may or may not be toothed, can be attached. These fastening devices can be used for pulling, lifting or supporting, such as stretching or other therapeutic purposes. The present means can be used not only for supporting devices in humans, but also for animal body parts.
The supports can be removed with the conventional equipment already used to remove plaster moldings, such as a vibrating saw.