DE102016004017A1

DE102016004017A1 - Lösbare Segment-Körperschalung und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102016004017A1
Application number: DE102016004017.3A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-04-02
Filing date: 2016-04-02
Publication date: 2017-10-05

Abstract

An den Körper angepasste Schalung aus zusammenpassenden Segmente, die vorgefertigt oder mittels einer Anlage aus 3D Scannerund 3D Drucker oder CNC Fräser hergestellt werden, insbesondere zur Verwendung als Steifverband.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine lösbare Körperschalung aus Segmenten.
Zweck ist die Stützung und der Schutz einzelner Körperteile oder des ganzen Körpers Dazu gehört ein Vollform-Steifverband zu Anwendung am Menschen und Tieren.
Damit kann der ganze Körper und einzelne Teile versorgt werden. Dies betrifft insbesondere die Extremitäten.
Im Nachstehenden wird der Begriff Körper auch für Teile des Körpers und Gliedmaßen verwendet.
Bisherige technische Lösungen:
Bisher werden Brüche und Verstauchungen durch Steifverbände, Schienen und Bandagen versorgt. Dies ist bei Cast-Verbänden personal- und zeitaufwändig. Es gibt solche Verbände aus Gips und aus Polyurethan. Beide haben vor- und Nachteile. Zur Anwendung kann nur besonders geschultes qualifiziertes Personal eingesetzt werden. Solche Verbände werden um das zu versorgende Glied gewickelt und härten dann aus. Sie umfassen das ganze Objekt (Fuß, Bein, Oberkörper usw. usw.) Sie können nicht ohne Zerstörung entfernt werden. Deshalb verbleiben sie mehrere Tage, oft Wochen am Körper Es kommt dadurch zu Hautentzündungen. Wunden können nicht versorgt werden, der Patient leidet an Jucken und Kälte- und/oder Hitze-Gefühlen. Wenn eine Wurde versorgt werden soll, muss der Verband aufgeschnittene werden. Auch das ist zeit-material und personalaufwändig.
Das gleiche gilt für vorgefertigte Schienen, die oft nicht passgenau sind, und für Orthesen. Bandagen haben den Nachteil, dass sie nicht genügend steif sind, nicht genau passen und Druckstellen verursachen
Bekannt ist auch ein Hartverband aus dem 3D-Drucker des neuseeländischen Designer Jake Evill. Er hat einen Hartverband in Gitterstruktur mit einem 3D-Drucker produziert. Evill setzt hierbei sein Hauptaugenmerk auf die Präzision beim Erstellen des 3D-Drucks. Mit einer zuvor aufgenommenen Röntgenaufnahme des gebrochenen Knochens fertigt er den dazu passenden Scan an. Als Hilfsmittel dient ihm dabei spezielle CAD-Software, die aus den Aufnahmen zunächst ein dreidimensionales Objekt erstellt und anschließend druckfertig aufbereitet. Die individuelle Form und Anordnung der einzelnen Waben sollen hierbei entscheidend sein für die optimale Stützung der Fraktur. Nach einer Röntgen- und 3D-Aufnahme der verletzten Extremität wird mit einer speziellen Software das Exoskelett „Cortex”, wie er seine Erfindung nennt, passgenau für den Patienten berechnet und mit recycelbarem Nylon-Material mit einer wabenartigen Struktur ausgedrückt.
Der Verband ist nicht gepolstert. Diese fehlende Polsterung ist gerade der entscheidende Nachteil. Druckstellen sind abzusehen, besonders dort, wo Knochen direkt unter der Haut liegen und an der Nahtstelle, wo der Cortex-Verband zusammengesteckt wird.
Zum Einscannen des Körperteils wird eine Fachkraft benötigt, die den Scanner um das Körperteil herum scannt. Liegende Patienten können nicht versorgt werden, wie es nicht möglich ist, den Körper auch von unten zu scannen Der Verband ist so kompliziert konstruiert, dass der Druck 17 Stunden dauert,
Die Erfindung:
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, einen leicht und schnell anlegebaren und entfernbaren Steifverband zu schaffen, der in kurzer Zeit ohne besondere Fachkenntnisse hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Steifverband aus Segmenten.
Dabei kommen Segmente wie Halbschalen für Extremitäten wie Beine, Füße, Arme, Hände, Brustkorb und Hüfte in Betracht, die ein verschiedenen Größen vorgefertigt werden, so dass sie leicht an den Patienten angepasst werden können, ähnlich wie Schuhe, die es auch in verschieden Großen, Weiten, Längen, Spannhöhe usw. gibt. Etwaige Differenzen können mit aushärtendem Schaumstoff oder Gel ausgeglichen werden. Kritische Stellen, wie Hautstellen in Knochennähe und die Stellen, wo später die Nahtstellen der Segmente liegen, werden mit geeignetem Polstermaterial vor dem Scannen abgepolstert
Solche Segmente können aus dem Fachmann bekannten geeigneten Material, Kunststoffen oder Metallen, im Spritzgussverfahren, durch CNC Fräsen oder im Prägeverfahren, insbesondere Blechprägeverfahren und Tiefziehverahren hergestellt werden.
Die Segmente können zur Verbesserung der Hautatmung und zur Material- und Gewichtserparnis mit Löchern versehen werden.
Segmente können auch aus Kompositmaterial hergestellt werden.
Es können auch für die Verwendung als Geh-Steifverband auch entsprechende zusätzliche Elemente wie ein Absatz vorgesehen werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Segmente unter Verwendung einer virtuellen Form mittels einer Anlage, bestehend aus einer 3D Scanner-Anlage und einem oder mehreren 3 D Druckern oder CNC-Fräsern hergestellt werden
Auch diese Segmente können zur Verbesserung der Hautatmung und zur Material- und Gewichtserparnis mit Löchern versehen werden.
Sie können auch unter Verwendung von Schaumstoffen hergestellt werden Es können auch für die Verwendung als Geh-Steifverband auch entsprechende zusätzliche Elemente wie ein Absatz vorgesehen werden.
In dieser bevorzugten Ausführung wird der Fuß durch geeignete erfindungsgemäße 3D Scanner-Anlage gescannt und eine virtuelle Form hergestellt.
Diese Form bietet dann die Grundlage für eine Negativform in Form eines Segmentes der Körperschalung. Dieses wird mit Hilfe eines oder mehreren dem Fachmann bekannten 3D-Drucker und/oder eines CNC-Fräsers hergestellt.
Die Verwendung von Scanner zur Erfassung des Körpers ist bekannt. So stellt die Firma Go!SCAN 3D scanners entsprechende mobile Scanner her. Diese bedürfen jedoch der Handhabung durch einen Fachmann, der das Objekt von verschiedenen Seiten einscannt.
Nicht bekannt sind erfindungsgemäße automatische 3-D-Scanneranlagen, bei denen der Patient in Ruhe auf eine Unterlage gelegt und das Objekt automatisch eingescannt wird.
Mit Hilfe der so gewonnenen Daten werden die passenden Segmente, z. B. zwei Halbschalen über einen oder vorzugsweise (auch zur Zeitersparnis) durch mehrere 3-D Drucker hergestellt. Auf der Basis der Scannerdaten können die Segmente in genau der gleichen Hautfarbe wie der Patient gestaltet werden. Innen wird eine Polsterung an den Nahtstellen und den Knochenauflagen angebracht, bevorzugt in geeignete Aussparungen der Innenseite. Als Filament wird ein dem Fachmann gekanntes Material, z. B ABS Kunststoff verwendet. Es können auch Schaumstoffe eingesetzt werden. Die Außenform der Segmente wird genormt, so dass außen genormte Stützschalungen aufgebracht werden können. Dadurch wird der Druckvorgang entscheidend verkürzt, weil die Segmente nicht voll gedruckt werden müssen.
Das Segment kann auch durch einen geeignetes anderes Außen-Segment verstärkt werden, z. B. durch eingebrachten oder aufgespritzten Schaumstoff, durch Polyester mit Glasfaser oder Kohlefaser und/oder aufgeklebte Schalungen usw.
Die Körperschalen-Segmente in Form von Halbschalen werden mit einem Scharnier (auch flexible Kunststoff- oder Gummistreifen oder -platten, Klebebänder usw.), verbunden und/oder um das Körperteil herum zusammengesteckt und mit Schnallen, Klettbändern o. ä. fixiert. Die Kanten der Halbschalen können durch ein entsprechendes Druckerprogramm mit Nut und Feder, bzw. mit Nocken und Vertiefungen oder mit ähnlichen Eigenschaften versehen werden, so dass Sie passgenau zusammengesteckt werden können. Es können auch H-förmige Gummileisten verwendet werden. Diese Gummileisten können auch innen gepolstert sein.
So können auch Körper-Steifverbände aus Segment-Komponenten hergestellt werden zur Versorgung von Brust und Hüfte.
Patienten, die an Osteogenesis Imperfecta (Glasknochenkrankheit) leiden, können durch solche Verschalungen geschützt werden.
Auch passgenaue Komponenten für Körperpanzerungen und Exoskelette sind herstellbar Auf diese Weise kann man auch passgenaue Skistiefel, Sportstiefel aller Art, Tieftaucherschuhe oder Schutzschuhe herstellen.
Das Einscannen von Füßen und die Herstellung von Schuhen mit Hilfe durch 3D Scannen gewonnenen Form ist bekannt.
Neu ist die Verwendung von Segmenten wie Halbschalen zur Fertigung des Schuhes. Dabei wird der Fuß eingescannt und die Form für die Herstellung des Fußteils, bestehend aus mindestens zwei einzusetzenden Segmenten verwendet
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Patient in eine 3D Scanneranlage auf eine transparente Unterlage, z. B. Glas, Plexiglas oder Acrylglas gelegt, so dass der Körper in liegendem Zustand auch von unten gescannt werden kann. Es kann auch eine transparente Schiene oder transparente Vakuummatratze bei der Repositionierung und anschließendem Einscannen verwendet werden.
Zu Anwendung:
Das zu versorgende Glied wird repositioniert und fixiert.
Dann wird eine schützende Schicht direkt auf die Haut gelegt. Sie besteht aus einem Unterzug aus elastischem Baumwollmaterial und einer darüber liegenden Schicht aus Polsterwatte. Stellen, die viel Druck aushalten müssen, können mit einer zusätzlichen Watteschicht abgepolstert werden.
Dann wird die Form des Gliedes samt der schützenden Schicht durch eine 3D Scanneranlage eingescannt.
Bevorzugt wird eine Scaneinrichtungen, bei der das Einscannen durch mehrere Scanvorrichtungen erfolgt, z. B. von unten, oben, rechts und links sowie von vom, um den Scanvorgang kurz zu halten und Redundanzen zu gewährleisten. Die Ergebnisse werden gestitcht und durch eine geeignete Programmierung zu zueinander passenden Segmenten in geeigneter Stärke und Dicke modifiziert.
Das Scannen kann auch durch eine oder mehrere ganz oder teilweise um den Körper kreisenden Scanvorrichtungen erfolgen.
Das Scannen kann auch durch eine Kombination aus kreisenden und stationären Scaneinrichtungen erfolgen.
Die gewonnenen Daten werden durch ein dem Fachmann bekanntes EDV-Programm zusammengeführt.
Dann erfolgt der Druck in einem oder mehreren 3D Druckern oder durch einen CNC-Fräser Als Filament können alle bekannten Stoffe verwendet werden, insbesondere ABS In einer bevorzugten Ausführung wird die Halbschale hohl hergestellt und mit einem schnell aushärtenden Schaumstoff zu. B. Polyurethan-Schaum wie Bauschaum gefüllt. Dadurch kann die Druckzeit entscheidend verkürzt und Material gespart werden. Bekannt ist die Herstellung von Objekten aus einem schaumstoffähnlichen Material für die Herstellung eines Kunstherzes. Ein Wissenschaftlerteam der Cornell University in New York hat ein neuartiges Polymer entwickelt, welches bezogen auf seine Beschaffenheit mit Schaumstoff verglichen werden kann. Mit einem 3D-Drucker fertigten sie ein künstliches Herz aus Schaumstoff.
Im Vorfeld wurde eine Herzform gedruckt und diese dann mit dem flüssigen Polymer befüllt. Danach kann die Form nur noch mittels Luft verändert werden. In Bezug auf den flüssigen Schaumstoff verfolgen die Wissenschaftler das Ziel, das Objekt direkt per 3D-Drucker fertigen. zu können anstatt es erst in eine Form füllen und aushärten lassen zu müssen.
Auf diese Weise könnten auch die Körperschalen-Segmente hergestellt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Halbschalen unter Verwendung der virtuellen Form mit mobilen CNC-Geräten aus einem geeigneten Material, insbesondere Schaumstoff, hergestellt.
In Betracht kommt das Einscannen und die Herstellung mit einem Desktop-Multifunktionsgerät wie dem Fabtotum Personal Fabricator (ein 3-in-1-Herstellungsgerät). Dieses druckt 3D-Objekte aus Kunststoff mit der Schmelzschichtungs-(Fused-Filament-Fabrication)Technologie, auf der die meisten 3D-Drucker im unteren Preissegment basieren. Wer Gegenstände aus anderen Materialien herstellen möchte, nutzt den CNC-Modus. Mit einem Fraswerkzeug kann der Fabtotum fräsen, schneiden und gravieren. Er verarbeitet Schaumstoffe, Holz, Aluminium oder Messing. Außerdem kann das Gerät 3D-Objekte scannen.
Mit Hilfe eines solchen modifizierten Gerätes können auch erfindungsgemäße Segmente hergestellt werden.

Claims

Körperschalung, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus mindestens zwei lösbaren innen an den Nahtstellen und an den Knochenauflagen gepolsterten der Körperform angepassten Segmenten besteht.
Körperschalung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung erfolgt, indem a) zunächst eine virtuelle Form des Körpers durch einen oder mehrere 3D Scanner gefertigt wird, und dass b) die Körperschalen-Segmente mithilfe der gewonnenen Daten durch den Druck aus einem oder mehreren 3D Druckern gedruckt werden
3D Scanner-Anlage, dadurch gekennzeichnet, dass sie a) aus einer Auflagefläche für das Körperteil und b) einem oder mehreren 3D Scannern zur Herstellung einer virtuellen Form von Segmenten einer Körperschalung gem. Anspruch 1 besteht.
3D Scanner-Anlage gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche für den Körper transparent ist.
3D Scanner-Anlage gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass einem oder mehreren ganz oder teilweise um den Körper kreisenden 3D Scannern besteht
3D Scanner-Anlage gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie der mehreren ganz oder teilweise um den Körper positionierten 3D Scannern besteht
3D Scanner-Anlage gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie der mehreren ganz oder teilweise um den Körper positionierten 3D Scannern in Kombination mit einem oder mehreren Scannern besteht.
Anlage zur Herstellung von Körpersegmenten, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus a) einer 3-D Scanner-Anlage gem. Anspruch 3 oder sowie b) mindestens einer auf diese abgestimmten 3D Druckanlage mit mindestens einem 3D-Druckern besteht
Körperschalung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung erfolgt, indem a) zunächst eine virtuelle Form des Körpers durch einen oder mehrere 3D Scanner gefertigt wird, und dass b) die Körperschalen-Segmente mithilfe der gewonnenen Daten unter Verwendung eines CNC Fräsers hergestellt wird.
Körperschalung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung unter Verwendung von Schaumstoff erfolgt.