DE102022110514A1

DE102022110514A1 - Handgerät-Abformungsvorrichtung und Abformungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102022110514A1
Application number: DE102022110514.8A
Authority: DE
Inventors: Uwe Teicher; Anas Ben Anchour; Steffen Ihlenfehldt; Tom Alexander Schröder; Günter Lauer
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Technische Universitaet Dresden
Priority date: 2022-04-29
Filing date: 2022-04-29
Publication date: 2023-11-02

Abstract

Handgerät-Abformungsvorrichtung zum Einbringen in eine Zielregion, die Handgerät-Abformungsvorrichtung aufweisend: mehrere beweglich gelagerte Elemente (110), welche in einer Matrixanordnung angeordnet sind zum dreidimensionalen Abformen der Zielregion; eine Positioniervorrichtung (120), die eingerichtet ist zum Positionieren der mehreren beweglich gelagerten Elemente (110) derart, dass ein dreidimensionales Abbild der Zielregion mittels jeweiliger Positionen der mehreren beweglich gelagerten Elemente (110) erzeugt wird.

Description

Verschiedene Ausführungsformen betreffen eine Handgerät-Abformungsvorrichtung und eine Abformungsvorrichtung.
Im Allgemeinen können verschiedene Vorrichtungen und Verfahren zur Abbildung (z.B. Abformung) einer Zielregion eines Menschen oder eines Tiers (z.B. eines Mundraums und seiner umliegenden anatomischen Strukturen) verwendet werden, wie beispielsweise zur Abbildung von pathologischen Veränderungen von Weichgewebe und Hartgewebe innerhalb dieser Region. Üblicherweise werden dazu klassische Bildgebungsverfahren (z.B. Zahnfilm, OPG, DVT, CT und MRT) verwendet.
Viele der gebräuchlichen Verfahren basieren auf Röntgenstrahlung und gehen mit einer zusätzlichen Strahlenbelastung für den Patienten einher. Sie werden daher bei der Diagnostik (z.B.im Kindesalter) eher zurückhaltend eingesetzt und finden hauptsächlich dann statt, wenn die Aufnahmen zur Behandlung zwingend erforderlich sind. Beispielsweise wird auf eine Darstellung und/oder eine Vermessung von einer jeweiligen Zielregion (z.B. einer Kieferspalte) unter anderem aufgrund der Strahlenbelastung verzichtet, obwohl durch die Darstellung und/oder die Vermessung der jeweiligen Zielregion ein bedeutender Mehrwert für die Operation erzielt werden könnte. Diese Vorteile könnten sich sowohl im Vorfeld der Operation (beispielsweise durch eine bessere Planbarkeit), während der Operation (beispielsweise durch eine kürzere Operationsdauer), als auch nach der Operation (beispielsweise durch eine schnellere Regenerationszeit) positiv für den Behandler als auch den Patienten auswirken. Beispielsweise können zum Verschluss einer Kiefer-Gaumen-Spalte Transplantate, Scaffolds und/oder Implantate verwendet werden. Diese können üblicherweise basierend auf der Bildgebung bzw. der Vermessung - sofern dies durchgeführt wurde - grob angepasst werden. Üblicherweise kann eine (Fein-)Anpassung der Transplantate, Scaffolds und/oder Implantate während der Operation nochmals anhand des realen Defekts im Rahmen des Ermessens des operierenden Chirurgen durchgeführt werden. Dadurch kann es passieren, dass ein optimaler Verschluss der Kiefer-Gaumen-Spalte nicht gewährleistet ist.
Für die bisher gängigen Verfahren sind verschiedene Nachteile ersichtlich. Bildgebungsverfahren, die auf ionisierender Strahlung basieren, können beispielsweise in ihrer Anwendung limitiert sein (z.B. aufgrund von Schwangerschaft, Klaustrophobie), nur eine selektive Detaildarstellung ermöglichen (z.B. hauptsächlich Hartgewebsdarstellung), und/oder mit einer Strahlenbelastung (bzw. Strahlendosis-Belastung) für den Patienten verbunden sein. Bildgebungsverfahren, die auf Magnetresonanztomographie basieren, können in ihrer Anwendung limitiert sein (z.B. aufgrund von Schrittmacher(n), Klaustrophobie) und beispielsweise nur eine selektive Detaildarstellung ermöglichen (z.B. hauptsächlich Weichgewebsdarstellung), und/oder sehr zeitaufwendig sein. Bei der Anfertigung eines mechanischen Zahnabdrucks kann eine Genauigkeit der Abformung durch ein Material und/oder durch einen Behandler limitiert sein. Ferner kann eine derartige Abformung mit einem hohen Ressourcenverbrauch einhergehen und aufgrund der Invasivität unangenehm für einen Patienten sein (z.B. aufgrund von individuellen Abhärtungszeiten der Abformmaterialien). Die Güte einer laseroptischen Vermessung einer Zahnstellung (z.B. eine Abbildegenauigkeit) kann durch Oberflächenverunreinigungen und/oder Oberflächenbenetzungen limitiert sein und Messabweichungen aufweisen. Zusätzlich können die herkömmlicherweise verwendeten Materialien zum Erstellen von Abdrücken nicht dazu geeignet sein, intraoperativ bzw. in Wunden verwendet zu werden (z.B. aufgrund fehlender Sterilität und/oder aufgrund von Materialrückständen innerhalb der Zielregion). Beispielsweise kann daher eine Abbildungsgüte von intraoperativen Zielgebieten ungenügend sein. Beispielsweise kann daher auch eine schnelle direkte Messung am Original nicht durchführbar sein.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann eine Vorrichtung (z.B. ein Abformwerkzeug) bereitgestellt werden, die eine nicht-invasive Vermessung von großvolumigen anatomischen Defekten (z.B. 3D-Defekten im Bereich der Mundhöhle) ermöglicht. Die Vorrichtung kann eine einfache Handhabung ermöglichen.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann eine Vorrichtung bereitgestellt werden, deren Abbildungsauflösung eingestellt werden kann (z.B. auf eine Zielregion angepasst werden kann). Die Vorrichtung kann eine erhöhte Resistenz gegenüber Abbildungsartefakten aufweisen, verglichen mit herkömmlichen Abbildungssystemen.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann die bereitgestellte Vorrichtung geeignet sein, Kieferspalten und/oder Gaumenspalten dreidimensional darzustellen und/oder diese zu vermessen. Beispielsweise kann die Vorrichtung ermöglichen, die zum Teil sehr komplexe Geometrie (z.B. Abmaße) einer Kieferspalte umfänglich darzustellen, sodass eine optimale Abformung (z.B. Anpassung) von Augmentaten an die Geometrie der Kieferspalte bei einer Spaltosteoplastik ermöglicht werden kann. Beispielsweise kann die Vorrichtung allgemein verwendet werden, um eine Rekonstruktionsgenauigkeit bei der Anpassung von Augmentaten in verschiedenen medizinischen Bereichen zu erhöhen (z.B. in der Orthopädie, der Handchirurgie und der Fußchirurgie, etc.), wodurch ein Heilungsprozess verbessert und beschleunigt werden kann (z.B. aufgrund einer verbesserten knöchernen Durchbauung).
Gemäß verschiedenen Aspekten wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die einen modularen Aufbau aufweist. Mittels eines Abformmechanismus (z.B. einem stiftbasierten Stellmechanismus) kann eine dreidimensionale Abbildung in mehreren Detaillierungsgraden ermöglicht werden, ohne dass Elemente der Vorrichtung (z.B. Kontaktstifte) in das Knochengewebe eintreten. Dabei kann beispielsweise ausgenutzt werden, dass Knochen eine vergleichsweise hohe Oberflächenhärte aufweisen.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann eine Materialauswahl des Abformmechanismus (z.B. von den Materialien, die in körperlichen Kontakt mit der Zielregion kommen) angepasst werden, so dass Materialunverträglichkeiten und/oder allergische Reaktionen verhindert werden können.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann die Vorrichtung eingerichtet sein, den Abformmechanismus (z.B. mehrere bewegliche Elemente) aktiv zu bewegen. Beispielsweise können die mehreren beweglichen Elemente unter Verwendung von ein oder mehreren physikalischen Kräften in Richtung einer abzuformenden (bzw. abzubildenden) Region/Zielregion bewegt (z.B. verschoben) werden (z.B. einer Knochenoberfläche), bis sie die Region taktil (z.B. körperlich) berühren. Somit kann beispielsweise ein Abdruck der Zielregion erstellt werden.
Beispielsweise können die ein oder mehreren physikalischen Kräfte ein oder mehrere der folgenden Kräfte sein: eine magnetische Kraft, eine elektrische Kraft, eine mechanische Kraft oder die Schwerkraft. Beispielsweise können die ein oder mehreren physikalischen Kräfte durch ein mit Druck beaufschlagtes Medium (z.B. ein Fluid (z.B. einer Flüssigkeit, einem Gas, einem Gas-Flüssigkeits-Gemisch, ein Gas-Festkörper-Gemisch, ein Flüssigkeits-Festkörper-Gemisch)) bereitgestellt werden. Beispielsweise kann das Medium in einem speziellen Einschub (z.B. einer Zuführung) zugeführt werden und/oder darin eingekapselt sein.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann die Vorrichtung eingerichtet sein, den Abformmechanismus zu fixieren, sobald dieser vollständig in körperlichen Kontakt mit der Zielregion ist. Beispielsweise kann der Abformmechanismus durch einen Klemmmechanismus fixiert bzw. arretiert werden. Somit kann anschaulich ein Inversmodell der Zielregion erzeugt werden. Beispielsweise kann das Inversmodel in Form eines digitalen Inversmodells bereitgestellt werden (z.B. für einen 3D-Druck). Das Inversmodell kann für die Erzeugung von Schnittschablonen und/oder zu einer manuellen Formanpassung von Augmentaten, Scaffolds, Osteosyntheseplatten und/oder Implantaten verwendet werden.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann ein taktiles Abformwerkzeug bereitgestellt werden, das in einer kompakten und/oder anwendungsspezifischen Bauweise hergestellt werden kann.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann das Abformwerkzeug ein oder mehrere Elemente aufweisen, die in körperlichen Kontakt zu einem Gewebe kommen können bzw. sollen (z.B. dem Gaumen, (intraoperative) Wunden etc.). Beispielsweise können die ein oder mehreren Elemente im Wesentlichen aus einem Material bestehen und/oder mit einem Material beschichtet (z.B. überzogen) sein, das biokompatibel und nicht-allergen ist.
Gemäß verschiedenen Aspekten wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die eine taktile dreidimensionale Abformung ohne Kontaminationsgefahr in einer Zielregion (z.B. im Bereich der Mundhöhle) ermöglicht. Beispielsweise kann die Vorrichtung wiederverwendbar und/oder in ihrer Abformungsgüte (z.B. einem Detailgrad, einer Auflösung) auf einen konkreten Anwendungsfall anpassbar sein.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann die Vorrichtung als eine Einweg-Komponenten aufweisen (z.B. als eine Einweg-Vorrichtung gestaltet sein. Beispielsweise kann die Vorrichtung Einweg-Komponenten aufweisen, die Kunststoff (z.B. ABS etc.) und/oder ein organisches Material (z.B. Naturstoffe) aufweisen (z.B. daraus bestehen).
Gemäß verschiedenen Aspekten wird eine Handgerät-Abformungsvorrichtung zum Einbringen in eine Zielregion bereitgestellt, die Handgerät-Abformungsvorrichtung aufweisend: mehrere beweglich gelagerte Elemente (z.B. linear verschiebbare Stifte), welche in einer Matrixanordnung angeordnet sind zum dreidimensionalen Abformen der Zielregion (z.B. eines Abschnitts der Zielregion); und eine Positioniervorrichtung, die eingerichtet ist zum Positionieren der mehreren beweglich gelagerten Elemente derart, dass ein dreidimensionales Abbild der Zielregion mittels jeweiliger Positionen der mehreren beweglich gelagerten Elemente erzeugt wird.
Somit wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die eine (vergleichsweise einfache) schnelle, intraoperative und taktile Abformtechnik mit einem hohen Informationsgehalt für die Zielregion (z.B. einen Mundraum und/oder daran angrenzende anatomische Strukturen etc.) ermöglicht. Ferner ermöglicht die Vorrichtung eine minimal-invasive dreidimensionale Vermessung von Objekten innerhalb der Zielregion (z.B. innerhalb einer Mundhöhle). Ein Auflösevermögen der Vorrichtung kann an eine notwendige Auflösung angepasst werden. Aufgrund der Matrixanordnung kann jedes der mehreren Elemente eineindeutig zu einer Position innerhalb der Matrix zugeordnet werden. Ferner kann die Vorrichtung widerverwendet werden, wodurch ein ressourcenschonendes und nachhaltiges Vermessungsverfahren ermöglicht wird.
Das Abformwerkzeug ermöglicht eine intraoperative Abbildung und eine unmittelbare Erstellung eines Inversmodells der Region (z.B. eines Defekts) mit vergleichsweise geringer (z.B. keiner) Kontaminationen in der Zielregion. Basierend auf dem Inversmodell kann eine (schnelle) in-situ Anpassung von Transplantaten und/oder Implantaten, die in die Region eingesetzt werden sollen (wie z.B. Scaffolds, Osteosyntheseplatten oder Implantate), ermöglicht werden. Beispielsweise könnte die Vorrichtung verwendet werden zur Darstellung und/oder Vermessung von: Alveolarknochen, Kieferspalten, Hohlräumen bei Zysten, nach/für Osteotomien und/oder Oberflächen bei einer Anpassung von Osteosyntheseplatten.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Abformungsvorrichtung zum Abformen einer anatomischen Struktur bereitgestellt, die Abformungsvorrichtung aufweisend: mehrere Elemente, die beweglich gelagert sind und die in einer Matrixanordnung angeordnet sind zum dreidimensionalen Abformen einer anatomischen Struktur; und eine Positioniervorrichtung, die eingerichtet ist zum Positionieren der mehreren Elemente derart, dass ein dreidimensionales Abbild der anatomischen Struktur mittels jeweiliger Positionen der mehreren Elemente erzeugt wird, wobei die Positioniervorrichtung eingerichtet ist, jedes der mehreren Elemente unabhängig von den anderen der mehreren Elemente zu positionieren. Anschaulich kann jedes der mehreren Elemente individuell positioniert werden.
Ausführungsformen sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen 1A bis 5 jeweils eine Abformvorrichtung gemäß verschiedenen Aspekten.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Gemäß verschiedenen Aspekten wird eine Abformungsvorrichtung zum Abformen einer Zielregion bereitgestellt. Die Abformungsvorrichtung kann dazu eingerichtet sein, in einen körperlichen Kontakt mit der Zielregion gebracht zu werden, um diese Zielregion abzuformen. Die Zielregion kann beispielsweise eine beliebige Körperregion sein, wie beispielsweise eine Region innerhalb und/oder außerhalb eines menschlichen oder tierischen Körpers. Beispielsweise kann die Zielregion innerhalb eines Mundraums, innerhalb einer Wunde oder innerhalb eines Operationsbereiches liegen. Eine Zielregion kann beispielsweise eine andere Region des Körpers (z.B. ein Armstumpf, ein Beinstumpf, eine Nase etc.) sein. Es versteht sich, dass die Abformungsvorrichtung nicht zwingend dazu geeignet sein muss, in einen Mundraum eingebracht zu werden, wenn die angestrebte Zielregion nicht innerhalb des Mundraums liegt. Beispielsweise kann die Zielregion größer (oder kleiner) sein (bezogen auf eine Fläche und/oder ein Volumen) als ein Mundraum. In einem solchen Fall kann auch die jeweilige Abformungsvorrichtung größer (bzw. kleiner) ihren jeweiligen Dimensionen sein.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann die Abformungsvorrichtung zum Einbringen in einen Mundraum geeignet sein, d.h. dass die Abformungsvorrichtung in ihren Dimensionen (z.B. äußeren Abmaßen) so ausgestaltet ist, dass sie durch den geöffneten Mund in die Mundhöhle passt, ohne diese (z.B. die Lippen, das Zahnfleisch, den Gaumen etc.) zu verletzen. Ferner kann ein Gewicht der Handgerät-Abformungsvorrichtung so angepasst sein, dass die Handgerät-Abformungsvorrichtung mit einer oder mit zwei Händen geführt werden kann. Eine Abformungsvorrichtung im Allgemeinen kann beispielsweise auf einer Führungsschiene oder einem Stativ positioniert sein/werden, mittels der/dem es in den Mundraum eingeführt werden kann.
Eine Abformungsvorrichtung kann gemäß verschiedenen Aspekten eingerichtet sein, sterilisiert zu werden, z.B. thermisch und/oder mittels Strahlung (z.B. UV-Strahlung, ionisierender Strahlung etc.). Es versteht sich, dass die Abformungsvorrichtung so ausgestaltet ist, dass sie aufgrund eines Sterilisationsprozesses nicht in ihrer Funktion beeinträchtigt wird. Demnach kann die Abformungsvorrichtung beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass sie infolge eines Sterilisationsprozesses nicht wesentlich verformt wird/ist. Aufgrund einer wesentlichen Verformung wird eine Abformungsqualität derart verschlechtert, dass sie nicht mehr für die beabsichtigte Anwendung ausreichend ist. Beispielsweise können durch eine wesentliche Verformung Abbildungsfehler auftreten, die auf die Verformung zurückzuführen sind.
Beispielsweise kann die Abformungsvorrichtung einen chirurgischen Werkstoff (z.B. chirurgischen Stahl, und/oder einen geeigneten Kunststoff) aufweisen (z.B. im Wesentlichen daraus bestehen). Beispielsweise können alle Bestandteile der Abformvorrichtung, die in Kontakt mit der Zielregion (z.B. der Wunde, dem operativen Zielbereich) kommen, können einen chirurgischen Werkstoff aufweisen (z.B. daraus bestehen). Beispielsweise können die Bestandteile mit einem (z.B. sterilen) Einmal-Überzug versehen werden, der im Anschluss an eine Abformung ausgetauscht werden kann.
1A veranschaulicht schematisch eine Abformungsvorrichtung 100 gemäß verschiedenen Aspekten in einer seitlichen Schnittansicht. Die Abformungsvorrichtung kann mehrere bewegliche Elemente 110 und eine Positioniervorrichtung 120 zum Positionieren der mehreren beweglichen Elemente 110 aufweisen. Die Positioniervorrichtung 120 kann eingerichtet sein, die mehreren beweglichen Elemente 110 bezüglich einer Zielregion (z.B. einer Körperregion) derart zu positionieren, dass die mehreren beweglichen Elemente 110 der einen dreidimensionalen Abdruck der Zielregion erzeugen (z.B. bilden). Gemäß verschiedenen Aspekten können die mehreren beweglichen Elemente 110 jeweils eine Oberfläche aufweisen. Anschaulich können die Oberflächen aller mehreren beweglichen Elemente 110 den Abdruck der Zielregion erzeugen. Der Abdruck der Zielregion kann auch als Inversmodell bezeichnet werden. Gemäß verschiedenen Aspekten können die mehreren beweglichen Elemente 110 beweglich gelagert sein. Beispielsweise können die mehreren beweglich gelagerten Elemente 110 eingerichtet sein, von der Positionierungsvorrichtung 120 bewegt (z.B. verschoben) werden zu können.
Die mehreren beweglichen Elemente 110 können beispielsweise bewegliche Stifte aufweisen (z.B. sein). Es versteht sich, dass die mehreren beweglichen Elemente 110 auch andere Elemente als Stifte aufweisen (z.B. sein) können, wie beispielsweise Haken, Federn, Schrauben oder dergleichen.
Beispielsweise können die mehreren beweglichen Elemente 110 derart ausgestaltet sein, dass sie aus der Vorrichtung heraus und/oder in die Vorrichtung hineingeschoben werden können. Beispielsweise können die mehreren beweglichen Elemente 110 linear verschiebbare Elemente sein. Anschaulich können die mehreren beweglichen Elemente 110 beispielsweise nach oben (in 1A in z-Richtung) und/oder nach unten (in 1A entgegen der z-Richtung) verschiebbar sein. Ferner versteht es sich, dass die Bewegung der mehreren Elemente 110 auch eine andere Bewegung als eine lineare Bewegung sein kann. Beispielsweise kann ein schraubenartiges Element auch rotiert werden, um aus der bzw. in die Vorrichtung bewegt zu werden. Anschaulich kann ein schraubenartiges Element aus der Vorrichtung heraus bzw. in diese hineingedreht werden. Beispielsweise können die mehreren beweglichen Elemente 110 bezüglich einer z-Richtung (vgl. 1A) gekippt sein. Dies kann beispielsweise von Vorteil sein, um schwer von oben bzw. von der Seite zugängliche Zielregionen mittels der Abformungsvorrichtung 100 abzuformen.
Gemäß verschiedenen Aspekten können die mehreren beweglichen Elemente 110 jeweils eingerichtet sein, unabhängig voneinander bewegt zu werden. Dies kann beispielsweise vorteilhaft zum Abbilden von großen Gradienten (anschaulich z.B. steile Kanten) sein.
Gemäß verschiedenen Aspekten können die mehreren beweglichen Elemente 110 zu mehreren funktionellen Gruppen zusammengefasst werden. Jede der mehreren funktionellen Gruppen kann ein oder mehrere (aber nicht alle) der mehreren beweglichen Elemente 110 aufweisen. Beispielsweise kann eine funktionelle Gruppe der mehreren funktionellen Gruppen direkt benachbarte Elemente der mehreren beweglichen Elemente 110 aufweisen. Die mehreren Elemente einer jeweiligen funktionellen Gruppe können eingerichtet sein, zusammen bewegt zu werden. Die mehreren Elemente einer jeweiligen funktionellen Gruppe können eingerichtet sein, unabhängig von den Elementen der anderen funktionellen Gruppen bewegt zu werden. Beispielsweise können die Elemente einer funktionellen Gruppe miteinander gekuppelt sein (z.B. mechanisch). Beispielsweise können die mehreren Elemente einer funktionellen Gruppe durch einen Kuppelmechanismus (z.B. eine Verbindung) miteinander verbunden werden. Somit kann eine effiziente Abbildung (z.B. schneller, mit weniger Kraftaufwendung) ermöglicht werden, z.B. von Flächen mit geringen (z.B. vernachlässigbar kleinen) Gradienten.
Anschaulich können die mehreren beweglichen Elemente 110 mehrere Stifte sein, die beweglich gelagert sind. Die mehreren Stifte können in mehrere funktionelle Gruppen zusammengefasst werden, wobei jede der mehreren funktionellen Gruppen mindestens einen der mehreren Stifte aufweist. Eine erste funktionelle Gruppe der mehreren funktionellen Gruppen kann eine erste Menge beweglicher Stifte aufweisen, die miteinander gekuppelt sind. Eine zweite, dritte, und vierte Gruppe der der mehreren funktionellen Gruppen kann jeweils einen der mehreren Stiften aufweisen, die da sie in voneinander verschiedenen Gruppen sind, sich unabhängig voneinander zu bewegen. Somit können die Stifte der ersten funktionellen Gruppe dazu geeignet sein, größere Flächen als die zweite, dritte bzw. vierte Gruppe abzubilden. Ferner können die zweite, die dritte und die vierte Gruppe dazu geeignet sein, Kanten besser abzubilden. Dies kann beispielsweise vorteilhaft sein, wenn ein Bereich innerhalb der Zielregion von der Untersuchung ausgeschlossen ist.
1B veranschaulicht schematisch die Abformungsvorrichtung 100 aus 1A gemäß verschiedenen Aspekten in einer Draufsicht. Gemäß verschiedenen Aspekten können die mehreren beweglichen Elemente 110 in einer Matrixanordnung angeordnet sein. Beispielsweise können die mehreren beweglichen Elemente 110 in N Zeilen und M Spalten angeordnet sein, wobei N und M jeweils natürliche Zahlen größer gleich 1 sind. Die mehreren beweglichen Elemente 110 können jeweils dazu eingerichtet sein, mittels der Positionierungsvorrichtung 120 aus der Abformungsvorrichtung 100 heraus und/oder in die Abformungsvorrichtung 100 hinein bewegt zu werden.
Somit kann jedem der mehreren Elemente ein Ort innerhalb der Matrix und eine Element-Höhe zugeordnet werden. Anschaulich kann unter der Element-Höhe eine Strecke verstanden werden, die repräsentiert wie weit ein jeweiliges Element der mehreren beweglichen Elemente 110 aus der bzw. in die Abformungsvorrichtung 100 heraus/hinein bewegt wurde. Dies wird im Folgenden beispielsweise in 4 veranschaulicht. Eine jeweilige Position von jedem der mehreren beweglichen Elemente 110 kann aus der jeweiligen Element-Höhe und dem jeweiligen Ort innerhalb der Matrix bestehen. Es versteht sich, dass wenn die Matrixanordnung fix ist, eine Position im Wesentlichen durch eine Variation der Element-Höhe variiert werden kann.
Es versteht sich ferner, dass eine Element-Flächendichte der mehreren beweglichen Elemente 110, d.h. eine Anzahl der Elemente pro Flächeneinheit, auf eine Zielregion angepasst sein kann. Beispielsweise kann eine flächenmäßig sehr kleine Zielregion und/oder eine Zielregion mit vielen Gradienten, eine größere Element-Flächendichte erfordern als eine flächenmäßig größere Zielregion und/oder eine Zielregion mit weniger Gradienten. Beispielsweise kann die Element-Flächendichte durch das Bilden von funktionalen Gruppen reduziert werden, z.B. indem die Elemente der mehreren beweglichen Elemente 110 einer funktionellen Gruppe miteinander gekuppelt werden. Somit wird anschaulich eine Menge der einzeln bewegbaren (z.B. beweglich gelagerten) Elemente reduziert. Beispielsweise kann die Element-Flächendichte durch das Auflösen von bestehenden funktionellen Gruppen erhöht werden, z.B. in dem die miteinander gekuppelten Elemente einer funktionellen Gruppe entkuppelt werden.
2A bis 2E veranschaulichen schematisch mögliche Funktionsweisen einer Abformungsvorrichtung 100 gemäß verschiedenen Aspekten in einer Seitenansicht. Gemäß verschiedenen Aspekten kann die Abformungsvorrichtung 100 eingerichtet sein, eine Oberflächenstruktur (z.B. Erhebungen, Vertiefungen etc.) einer Zielregion 210 abzuformen. Dazu kann die Abformungsvorrichtung 100 in körperlichen Kontakt mit der Zielregion 210 gebracht werden, wie im Folgenden beschrieben wird.
Gemäß verschiedenen Aspekten können die mehreren beweglichen Elemente 110 der Abformungsvorrichtung 100 vor einem Abformen ausgefahren sein (z.B. teilweise oder vollständig ausgefahren), wie in 2A schematisch dargestellt ist. Anschließend kann die Abformungsvorrichtung 100 in körperlichen Kontakt mit der Zielregion 210 gebracht werden. Dies ist beispielhaft in 2B dargestellt. Die Abformungsvorrichtung 100 kann an die Zielregion 210 angedrückt werden, dargestellt durch einen Pfeil 221. Aufgrund des Andrückens können die mehreren beweglichen Elemente 110 in Richtung der Abformungsvorrichtung 100 verschoben werden, wenn ihre jeweilige Oberfläche 111 in körperlichen Kontakt mit der Zielregion 210 ist. Dies ist durch die Pfeile 222 dargestellt. Sobald der Abformungsvorgang beendet ist, kann eine jeweilige Position der mehreren beweglichen Elemente 110 mittels der Positionierungsvorrichtung 120 arretiert werden. Somit entsteht ein Abdruck (bzw. ein Inversmodell) der Zielregion 210 das durch die Oberflächen 111 der mehreren beweglichen Elemente 110 repräsentiert wird. Dies ist beispielhaft in 2E dargestellt.
Gemäß verschiedenen Aspekten können die mehreren beweglichen Elemente 110 der Abformungsvorrichtung 100 vor einem Abformen eingefahren sein (z.B. teilweise oder vollständig eingefahren), wie in 2C schematisch dargestellt ist. Anschließend kann die Abformungsvorrichtung 100 in die Nähe der Zielregion 210 - aber noch nicht in körperlichen Kontakt mit der Zielregion 210 - gebracht werden. Gemäß verschiedenen Aspekten kann die Positionierungsvorrichtung 120 eingerichtet sein, eine Kraft auf die mehreren beweglichen Elemente 110 auszuüben (z.B. an diese anzulegen), wie in 2D. Beispielsweise kann individuell auf jedes der mehreren beweglichen Elemente 110 eine jeweils vorbestimmte Kraft ausgeübt werden. Aufgrund der Kraft, die auf die mehreren beweglichen Elemente 110 ausgeübt wird, können sich die mehreren beweglichen Elemente 110 aus der Abformungsvorrichtung 100 heraus bewegen. Dies ist beispielhaft in 2D durch die Pfeile 223 dargestellt. Die Bewegung eines jeweiligen Elements der mehreren beweglichen Elemente 110 kann stoppen, wenn eine Oberfläche 111 des jeweiligen Elements der mehreren beweglichen Elemente 110 in körperlichen Kontakt mit der Zielregion 210 ist. Sobald alle der mehreren beweglichen Elemente 110 in körperlichen Kontakt mit der Zielregion 210 sind und/oder komplett ausgefahren sind, ist der Abformungsvorgang beendet. Dann kann eine jeweilige Position (insbesondere eine jeweilige Element-Höhe) der mehreren beweglichen Elemente 110 mittels der Positionierungsvorrichtung 120 arretiert werden. Es versteht sich, dass eine Arretierung sowohl durch zusätzliche Arretierungseinheiten als auch durch ein Anpassen der auf ein jeweiliges Element wirkenden Kraft durchgeführt werden kann. Somit entsteht ein Abdruck (bzw. ein Inversmodell) der Zielregion 210 das durch die Oberflächen 111 der mehreren beweglichen Elemente 110 repräsentiert wird. Dies ist beispielhaft in 2E dargestellt.
Es versteht sich, dass die beiden zuvor beschriebenen Prinzipien auch miteinander kombiniert werden können: Beispielsweise können die mehreren beweglichen Elemente 110 vor dem Abformungsvorgang in einer Mittelposition sein, d.h. teilweise ausgefahren bzw. eingefahren sein. Anschließend kann die Abformungsvorrichtung 100 an die Zielregion 210 angepresst werden, wodurch eine erste Menge (z.B. eins, mehrere, alle) der mehreren beweglichen Elemente 110 in körperlichen Kontakt mit der Zielregion 210 gebracht wird. Anschließend kann eine Kraft angelegt werden, wodurch auch die restlichen mehreren beweglichen Elemente 110 in körperlichen Kontakt mit der Zielregion 210 gebracht werden können und/oder vollständig aus der Abformungsvorrichtung 100 herausbewegt werden. Alternativ dazu kann auch zuerst eine Kraft angelegt werden, um eine Menge der mehreren Elemente in einen körperlichen Kontakt mit der Zielregion 210 zu bringen und anschließend kann die Abformungsvorrichtung mittels eines Anpressdruck an die Zielregion 210 angepresst werden. Somit kann beispielsweise die Abformungsvorrichtung 100 durch einen kleineren Durchgang (z.B. den Mund) in einen größeren Hohlraum (z.B. die Mundhöhle) gebracht werden. In dem Hohlraum können, mittels der angelegten Kraft, die beweglichen Elemente teilweise oder vollständig aus der Abformungsvorrichtung 100 herausbewegt werden. Dann kann die Abformungsvorrichtung 100, wie zuvor beschrieben, an die Zielregion 210 angepresst werden. Es versteht sich, dass auch hiernach wieder eine Kraft an die mehreren beweglichen Elemente 100 angelegt werden kann, um sicherzustellen, dass jedes der mehreren beweglichen Elemente 100 in körperlichem Kontakt mit der Zielregion 210 ist und/oder vollständig ausgefahren ist.
Gemäß verschiedenen Aspekten können an die mehreren beweglichen Elemente 110 eine oder mehrere Kräfte angelegt werden. Beispielsweise kann an ein oder mehrere Elemente der mehreren beweglichen Elemente 110 eine erste Kraft der mehreren Kräfte und an ein oder mehrere andere Elemente der mehreren beweglichen Elemente 110 eine zweite Kraft der mehreren Kräfte angelegt werden, die von der ersten Kraft verschieden ist. Beispielsweise kann an jedes der mehreren beweglichen Elemente 110 eine vorbestimmte Kraft (z.B. eine jeweils individuell vorbestimmte) angelegt werden. Somit können beispielsweise verschiedene Festigkeiten einer Oberfläche der Zielregion 210 beachtet werden. Beispielsweise kann bei einer weniger festen Region (z.B. Weichgewebe) eine geringere Kraft als an einer festeren Region (z.B. Knochen) angelegt werden, um diese nicht zu verletzen. Beispielsweise kann eine an einem beweglichen Element der mehreren beweglichen Elemente 110 angelegte Kraft reduziert werden, wenn dieses eine Oberfläche der Zielregion 210 körperlich berührt. Somit können beispielsweise Verletzungen reduziert oder vermieden werden.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann zum Anlegen der Kraft von der Positionierungsvorrichtung 120 an die mehreren beweglichen Elemente 110 die Positioniervorrichtung ein oder mehrere Kraftübertragungseinheiten aufweisen.
3A zeigt schematisch eine Abformungsvorrichtung 100, deren Positioniervorrichtung 120 mehrere Kraftübertragungseinheiten 310 aufweist. Beispielsweise kann jedem der mehreren Elemente (mindestens) eine der mehreren Kraftübertragungseinheiten 310 zugeordnet sein. Es versteht sich, dass die jeweiligen Kraftübertragungseinheiten 310 an die zu übertragende Kraft angepasst sein können (z.B. an eine Stärke der Kraft, eine Art der Kraft etc.). Beispielsweise kann jede der mehreren Kraftübertragungseinheiten 310 einer funktionellen Gruppe der mehreren beweglichen Elemente 110 zugeordnet sein.
Beispielsweise kann eine magnetische Kraft an die mehreren beweglichen Elemente 110 angelegt werden. Dazu müssen die ein oder mehreren Kraftübertragungseinheiten 310 magnetische Elemente aufweisen (z.B. sein). Die magnetischen Elemente können beispielsweise derart angeordnet sein, um sich gegenseitig abzustoßen. Beispielsweise können die magnetischen Elemente derart eingerichtet sein, dass eine Magnetfeldstärke gesteuert werden kann (z.B. Elektromagneten). Somit kann beispielsweise durch ein Verstärken des Magnetfeldes eine erhöhte Kraftwirkung auf ein zugehöriges Element der mehreren beweglichen Elemente 110 erzeugt werden.
Beispielsweise kann eine körperliche Kraft an die mehreren beweglichen Elemente 110 angelegt werden. Beispielsweise können die ein oder mehreren Kraftübertragungseinheiten 310 mechanische Elemente aufweisen (z.B. sein). Ein mechanisches Element kann beispielsweise eine mechanische Feder, ein Hebel, ein Hubelement etc. sein, die jeweils dazu eingerichtet sind, die mehreren Elemente zu bewegen (z.B. einzeln zu bewegen).
Gemäß verschiedenen Aspekten kann eine Kraftübertragungseinheit 310 zu mehreren oder zu allen der mehreren beweglichen Elemente 110 zugeordnet sein. Beispielsweise kann eine Kraftübertragungseinheit zu einer funktionellen Gruppe der mehreren beweglichen Elemente 110 zugeordnet sein. Beispielsweise kann von der Kraftübertragungseinheit 310 eine Kraft auf alle Elemente, die dieser Kraftübertragungseinheit 310 zugeordnet sind, übertragen werden, so dass diese sich bewegen, bis jedes dieser Elemente in körperlichen Kontakt mit der Zielregion 210 steht oder vollständig ausgefahren ist. Anschließend können mehreren beweglichen Elemente 110 fixiert werden, wie hierin beschrieben.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann den ein oder mehreren Kraftübertragungseinheiten 310 eine Energie und/oder ein Medium zugeführt werden, aufgrund der/dessen eine Kraft bereitgestellt werden kann, die auf die mehreren beweglichen Elemente 110 übertragen werden kann (bzw. an diese angelegt werden kann). Beispielsweise können die ein oder mehreren Kraftübertragungseinheiten 310 eingerichtet sein, die zugeführte Energie und/oder das zugeführte Medium in eine Kraft zum Bewegen der mehreren beweglichen Elemente 110 umzuwandeln. Beispielsweise kann eine Energie in Form einer elektrischen Energie zugeführt werden (z.B. in Form einer elektrischen Spannung und/oder eines elektrischen Stroms). Beispielsweise können die ein oder mehreren Kraftübertragungseinheiten 310 ein oder mehrere Elektromotoren aufweisen (z.B. sein). Beispielsweise kann eine Energie in Form einer thermischen Energie zugeführt werden. Beispielsweise können die ein oder mehreren Kraftübertragungseinheiten 310 thermisch aktivierbare Aktoren aufweisen (z.B. sein), die eingerichtet sind, eine Dimension (z.B. äußere Abmaße) aufgrund der thermischen Energie zu verändern und dadurch die Kraft zu erzeugen. Anschaulich können beispielsweise die thermisch aktivierbaren Aktoren eingerichtet sein, sich aufgrund einer Temperaturveränderung auszudehnen und/oder zusammenzuziehen und infolgedessen die mehreren beweglichen Elemente 110 bewegen. Beispielsweise können die ein oder mehreren Kraftübertragungseinheiten 310 chemisch aktivierbare Aktoren aufweisen (z.B. sein), die eingerichtet sind, eine Dimension (z.B. äußere Abmaße) aufgrund eines chemischen Prozesses zu verändern und dadurch die Kraft zu erzeugen. Beispielsweise können die ein oder mehreren Kraftübertragungseinheiten 310 ein oder mehrere Hydrogel-Elemente aufweisen, die eingerichtet sind, ihr Volumen zu verändern (z.B. aufgrund eines optischen Stimulus und/oder aufgrund eines Vorhandenseins bzw. einer Abwesenheit von einer Flüssigkeit). Beispielsweise kann ein Medium (z.B. ein Fluid, wie eine Flüssigkeit und/oder ein Gas) mit einem bestimmten Druck bereitgestellt werden. Aufgrund des Drucks können die mehreren beweglichen Elemente 110 bewegt werden. Beispielsweise kann das Medium eingeschlossen sein und ein zusätzlicher Druck wird lediglich von außen angelegt, z.B. indem das Medium komprimiert wird.
Beispielsweise kann eine auf einem Druck basierende Kraft, an die mehreren beweglichen Elemente 110 angelegt werden. Dazu können die ein oder mehreren Kraftübertragungseinheiten 310 beispielsweise mit einer Zuführeinheit verbunden sein. In 3B ist eine Abformungsvorrichtung 100 gemäß verschiedenen Aspekten dargestellt. Eine Positionierungsvorrichtung 120 der Abformungsvorrichtung 100 kann eine Zuführeinheit 320 und ein oder mehrere Kraftübertragungseinheiten 310 aufweisen.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann die Zuführeinheit 320 eingerichtet sein, eine Energie und/oder ein Medium zu den mehreren Elementen 110 zuzuführen, wie zuvor beschrieben. Aufgrund der zugeführten Energie und/oder des zugeführten Mediums kann durch die mehreren beweglichen Elemente 110 eine Kraft auf die mehreren beweglichen Elemente 110 übertragen werden (bzw. an diese angelegt werden). Die zugeführte Energie und/oder das zugeführte Medium kann mittels der Zuführeinheit 320 auf die ein oder mehreren Kraftübertragungseinheiten 310 verteilt werden. Beispielsweise kann das Medium ein Fluid (z.B. eine Flüssigkeit und/oder ein Gas) aufweisen (z.B. sein). Beispielsweise kann in der Zuführeinheit 320 das Medium mit einem vorbestimmten Druck bereitgestellt werden. Das Medium kann über die Zuführeinheit 320 den ein oder mehreren Kraftübertragungseinheiten 310 zugeführt werden. Beispielsweise kann somit eine funktionelle Gruppe der mehreren beweglichen Elemente 110 gleichzeitig bewegt werden, wenn das Medium den ein oder mehreren Kraftübertragungseinheiten 310, die zu der funktionellen Gruppe der mehreren beweglichen Elemente 110 korrespondieren, gleichzeitig zugeführt wird.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann die Zuführeinheit 320 eingerichtet sein die Energie und/oder das Medium den mehreren Kraftübertragungseinheiten 310 einzeln zuzuführen (z.B. mittels mehrerer Ventile und/oder mehrerer Schalter). Beispielsweise können somit, wenn der Abformungsvorgang abgeschlossen ist, die jeweiligen Kraftübertragungseinheiten 310 von der Zuführeinheit 320 getrennt werden. Dadurch können die jeweils dazu korrespondierenden Elemente der mehreren beweglichen Elemente 110 in ihrer jeweiligen Position arretiert werden und somit fixiert werden. Dadurch kann die Zuführeinheit 320 eine Arretierungsfunktion übernehmen. Die dazu verwendeten Bauteile (z.B. die mehreren Ventile und/oder die mehreren Schalter) können als Arretierungseinheiten verstanden werden. Beispielsweise können die mehreren beweglichen Elemente 110 (zusätzlich oder alternativ) mittels ein oder mehrerer (zusätzlicher) Arretierungseinheiten arretiert werden.
In analogerweise kann auch das oben beschriebene Anpressverfahren realisiert werden, wie nachfolgend kurz beschrieben wird. Ein Medium kann sich in der Zuführeinheit 320 und den Kraftübertragungseinheiten 310 befinden. Infolge eines Anpressens der Abformungsvorrichtung 100 an die Zielregion 210 und dem damit verbundenen körperlichen Kontakt der mehreren beweglichen Elemente 110 mit der Zielregion 210, kann ein höherer Druck in den jeweiligen Kraftübertragungseinheiten 310 entstehen. Dieser überschüssige Druck kann, z.B. über Druckventile, der Zuführeinheit 320 zugeführt werden. Beispielsweise kann der somit entstehende erhöhte Druck durch eine Reduktion einer Menge des Mediums ausgeglichen werden. Nachdem die mehreren beweglichen Elemente 110, wie zuvor beschrieben, in körperlichen Kontakt mit der Zielregion stehen, können die mehreren Elemente in ihrer jeweiligen Position arretiert werden.
Beispielsweise kann, wenn der Abformungsvorgang abgeschlossen ist, in den Kraftübertragungseinheiten 310 ein Kräftegleichgewicht entstehen. Das Kräftegleichgewicht kann aus der Gewichtskraft eines jeweiligen Elements der mehreren beweglichen Elemente 110 und dem Druck des in der jeweiligen Kraftübertragungseinheit verbleibenden Fluids entstehen. Aufgrund dieses Gleichgewichts kann die Position des jeweiligen Elements der mehreren beweglichen Elemente 110 fixiert sein. Beispielsweise können die mehreren beweglichen Elemente 110 (zusätzlich oder alternativ) mittels ein oder mehrerer Arretierungseinheiten arretiert werden.
In 3C ist schematisch eine Abformungsvorrichtung 100 gemäß verschiedenen Aspekten dargestellt, die mehrere bewegliche Elemente 110 und eine Positionierungsvorrichtung 120 aufweist. Ferner kann die Positionierungsvorrichtung 120 ein oder mehrere Arretierungseinheiten 330 zum Arretieren der mehreren Elemente in einer jeweiligen Position aufweisen. Es versteht sich, dass, wie zuvor beschrieben, die Funktion der Arretierungseinheiten 330 durch die Kraftübertragungseinheiten 310 unterstützt oder vollständig übernommen werden kann.
Gemäß verschiedenen Aspekten können die ein oder mehreren Arretierungseinheiten 330 eingerichtet sein, die mehreren Elemente an einer jeweiligen Position zu arretieren. Die ein oder mehreren Arretierungseinheiten 330 können mechanische Klemmen aufweisen (z.B. sein), die eingerichtet sind, die mehreren Elemente an einer jeweiligen Position festzuklemmen. Beispielsweise können die ein oder mehreren Arretierungseinheiten 330 Haftelemente aufweisen (z.B. sein), die eingerichtet sind, an den mehreren Elementen 110 zu haften, so dass die mehreren beweglichen Elemente 110 an einer jeweiligen Position fixiert sind. Beispielsweise kann ein Haftelement ein magnetisches (z.B. elektromagnetisches) Element sein, das ein jeweiliges Element aufgrund einer magnetischen Kraft fixiert.
Beispielsweise können die mehreren Arretierungseinheiten 330 zwei relativ zueinander verschiebbare Platten sein, durch welche sich die mehreren Elemente hindurch erstrecken. Es versteht sich, dass nur eine der beiden Platten bezüglich der Abformungsvorrichtung 100 verschiebbar sein muss, aber auch beide Platten verschiebbar sein können. Beispielsweise können die beiden Platten derart zueinander verschoben werden, dass die mehreren beweglichen Elemente 110 eingeklemmt sind und somit an ihrer jeweiligen Position fixiert sind. Beispielsweise kann dieses Verschieben über einen Mechanismus (z.B. einen Hebel) gesteuert (z.B. aktiviert und/oder deaktiviert) werden.
Gemäß verschiedenen Aspekten können die mehreren beweglichen Elemente 110 in einer Element-Höhe aus der Abformungsvorrichtung 100 heraus bzw. in die Abformungsvorrichtung 100 hinein bewegt werden. Diese Element-Höhe kann beispielsweise mittels ein oder mehrere Sensoren erfasst werden.
4 zeigt schematisch eine Abformungsvorrichtung 100, die gemäß verschiedenen Aspekten mehrere bewegliche Elemente 110, eine Positionierungsvorrichtung 120 und mehrere Sensoren 410 aufweist. Die mehreren Sensoren 410 können eingerichtet sein, eine jeweilige Element-Höhe 411 zu ermitteln, die ein jeweiliges Element der mehreren beweglichen Elemente 110 von einer Basislinie 120a der Positioniervorrichtung 120 entfernt ist. Beispielsweise kann jedem der mehreren beweglichen Elemente 110 einer der mehreren Sensoren 410 zugeordnet sein. Der jeweils zugeordnete Sensor kann eingerichtet sein, die Element-Höhe 411 zu erfassen, die eine Strecke repräsentiert, in der das jeweilige Element von der Basislinie 120a entfernt ist. Es versteht sich, dass dargestellte Positionen der mehreren Sensoren 410 sowie die dargestellte Basislinie 120a nur beispielhaft zu verstehen sind und auch andere Orte gewählt werden können.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann die Abformungsvorrichtung 100 zum Erzeugen und Ausgeben eines Ausgabe-Steuersignals eingerichtet sein, das die erfassten Element-Höhen repräsentiert. Ferner kann die Abformungsvorrichtung 100 eingerichtet sein, ein Eingabe-Steuersignal zu empfangen, welches eine Fixierung und/oder ein Lösen der Fixierung der mehreren beweglichen Elemente 110 auslöst. Das Eingabe-Steuersignal kann beispielsweise ein elektrisches Signal sein, ein optisches Signal oder ein mechanisches Signal (z.B. ein Auslösen eines Schalters etc.) sein.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann die Abformungsvorrichtung 100 mit einer Steuervorrichtung verbunden sein, die eingerichtet ist ein Ausgabe-Steuersignal von der Abformungsvorrichtung 100 zu empfangen und ein Eingabe-Steuersignal an die Abformungsvorrichtung zu übermitteln. Somit kann die Abformungsvorrichtung eingerichtet sein, eine Position der mehreren beweglichen Elemente 110 zu steuern. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung eingerichtet sein, eine an die Abformungsvorrichtung 100 angelegte Kraft (z.B. die an die einzelnen Elemente der mehreren Elemente angelegte Kraft, einen angelegten Druck (z.B. den des Fluids) etc.) zu steuern.
Die Steuervorrichtung kann eingerichtet sein, basierend auf dem empfangenen Ausgabe-Steuersignal der Abformungsvorrichtung 100 eine Kraft an der Abformungsvorrichtung 100 zum Bewegen der beweglichen Elemente 110 und ein Eingabe-Steuersignal bereitzustellen, durch das eine Position der mehreren beweglichen Elemente 110 verändert und/oder fixiert werden kann. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung eingerichtet sein, die angelegte Kraft (z.B. einen angelegten Druck) korrespondierend zu dem Ausgabe-Steuersignal anzupassen (z.B. zu erhöhen, zu verringern), beispielsweise individuell für jedes der mehreren beweglichen Elemente 110. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung eingerichtet sein, mittels eines Eingabe-Steuersignals die Arretierungseinheiten 330 der Abformungsvorrichtung 100 zu aktivieren und/oder zu deaktivieren, um somit die mehreren Elemente zu fixieren bzw. zu lösen. Gemäß verschiedenen Aspekten kann das Eingabe-Steuersignal eingerichtet sein, die mehreren Kraftübertragungseinheiten 310 zu steuern (z.B. individuell). Beispielsweise kann das Eingabe-Steuersignal eine Kraft repräsentieren, welche die mehreren Kraftübertragungseinheiten 310 an die mehreren beweglichen Elemente 110 übertragen. Beispielsweise kann das Eingabe-Steuersignal eine Position (z.B. eine Element-Höhe) der mehreren beweglichen Elemente 110 repräsentieren, die mittels der mehreren Kraftübertragungseinheiten 310 eingestellt werden kann.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann die Steuervorrichtung einen Speicher aufweisen zum Speichern des Ausgabe-Signals der Abformungsvorrichtung 100, welches die Positionen der mehreren beweglichen Elemente 110 und somit eines bestimmten Inversmodells. Ferner kann die Steuerungsvorrichtung eingerichtet sein, die gespeicherten Positionen zu laden. Basierend auf den geladenen Positionen kann eine korrespondierende Kraft an die einzelnen Elemente der mehreren Elemente angelegt werden und ein Eingabe-Steuersignal erzeugt werden. Somit kann das aus dem Speicher geladene Inversmodell auf der Abformungsvorrichtung 100 erzeugt werden. Beispielsweise können die gespeicherten Daten auch verwendet werden, um mittels eines 3D-Druckers eine zum Inversmodell korrespondierende Struktur zu erstellen.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann eine Abformungsvorrichtung als eine Handgerät-Abformungsvorrichtung ausgestaltet sein. Hierin kann unter einem Handgerät eine Vorrichtung verstanden werden, die geeignet ist, händisch verwendet (z.B. geführt) zu werden, d.h. mit einer Hand (vorzugsweise) oder mit zwei Händen. Beispielsweise kann ein Handgerät ein oder mehrere Griffe aufweisen, an denen das Handgerät gegriffen werden kann. Beispielsweise kann das Handgerät derart ausgestaltet sein (z.B. ein Gewicht und/oder eine Dimension (z.B. äußere Abmaße) aufweisen), dass es geeignet ist, um mit der Hand (z.B. von einem Menschen) geführt und verwendet zu werden. Beispielsweise kann ein Handgerät so ausgestaltet sein, dass bis auf eine Hand oder zwei Hände (z.B. von einem Menschen) keine weiteren Hilfsmittel zur Führung des Handgeräts notwendig sind. Es versteht sich, dass ein Handgerät auch von einer mechanischen Hand (z.B. einer Roboterhand bzw. einem Roboterarm) geführt werden kann.
5 zeigt beispielhaft eine Handgerät-Abformungsvorrichtung 500 gemäß verschiedenen Aspekten. Zusätzlich zu den genannten Bestandteilen einer Abformungsvorrichtung 100 gemäß verschiedenen Aspekten kann eine Handgerät-Abformungsvorrichtung 500 einen Handgriff 510 aufweisen. Dieser kann verwendet werden, um die Handgerät-Abformungsvorrichtung 500 händisch zu positionieren. Ferner kann die Handgerät-Abformungsvorrichtung 500 mehrere bewegliche Elemente 110 aufweisen. Beispielhaft sind die mehreren beweglichen Elemente 110 mit voneinander verschiedenen Element-Höhen dargestellt.
Beispielsweise kann die Handgerät-Abformungsvorrichtung 500 eine erste Platte 331 und eine zweite Platte 332 als Arretierungseinheiten aufweisen. Wie zuvor beschrieben, können sich die mehreren beweglichen Elemente 110 durch die erste und die zweite Platte 331, 332 hindurch erstrecken. Ferner können die erste und die zweite Platte 331, 332 derart gegeneinander verschoben werden, dass die mehreren beweglichen Elemente 110 eingeklemmt (z.B. verkeilt) und dadurch fixiert werden können. Beispielsweise kann das Fixieren durch ein Umlegen eines Hebels 333 ausgelöst bzw. zurückgenommen werden. Die mehreren beweglichen Elemente 110 können durch ein oder mehrere Kraftübertragungseinheiten (nicht dargestellt) bewegt werden. Zum Einleiten einer Kraft an die Kraftübertragungseinheiten kann die Handgerät-Abformungsvorrichtung 500 eine Zuführeinheit 320 aufweisen. Durch diese kann, wie oben beschrieben, ein Fluid, eine elektrische Spannung, ein elektrischer Strom etc. zugeführt werden.
Im Folgenden werden einige Beispiele beschrieben, die sich auf das hierin Beschriebene und in den Figuren Dargestellte beziehen.
Beispiel 1 ist eine Abformungsvorrichtung, z.B. eine Handgerät-Abformungsvorrichtung, zum Einbringen in eine Zielregion (z.B. einen Mundraum), die Abformungsvorrichtung kann aufweisen: mehrere beweglich gelagerte Elemente (e.g., linear verschiebbare Stifte), welche in einer Matrixanordnung angeordnet sind zum dreidimensionalen Abformen der Zielregion (z.B. eines Abschnitts der Zielregion, z.B. einer Region des Mundraums); und eine Positioniervorrichtung, die eingerichtet ist zum Positionieren der mehreren beweglich gelagerten Elemente derart, dass ein dreidimensionales Abbild der Zielregion (z.B. eines Abschnitts der Zielregion, z.B. einer Region des Mundraums) mittels jeweiliger Positionen der mehreren beweglich gelagerten Elemente erzeugt wird.
Beispiel 2 ist eine Abformungsvorrichtung gemäß Beispiel 1, wobei die Matrixanordnung eine Element-Flächendichte von mindesten einem Element pro 1 mm² aufweist. Somit kann eine hohe Abformungsgenauigkeit eines dreidimensionalen Defekts innerhalb der Zielregion (z.B. innerhalb des Mundraums) gewährleistet sein. Ferner können dadurch auch steile Gradienten innerhalb des dreidimensionalen Defekts dargestellt werden.
Beispiel 3 ist eine Abformungsvorrichtung gemäß Beispiel 1 oder 2, wobei die mehreren beweglich gelagerten Elemente mehrere linear (z.B. geradlinig) bewegliche Stiftelemente sind.
Beispiel 4 ist eine Abformungsvorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 3, wobei die mehreren beweglich gelagerten Elemente eingerichtet sind, miteinander gekuppelt zu werden, um mehrere funktionelle Gruppen zu bilden, wobei die beweglich gelagerten Elemente von voneinander verschiedenen funktionellen Gruppen separat voneinander bewegt werden können, und wobei die beweglich gelagerten Elemente von einer Gruppe nur zusammen bewegt werden können (z.B. gleichförmig).
Beispiel 5 ist eine Abformungsvorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 4, wobei die Positioniervorrichtung eingerichtet ist, eine Kraft auf die mehreren beweglich gelagerten Elemente zu übertragen, um diese entlang einer ersten Richtung zu bewegen. Beispielsweise kann die erste Richtung, eine Richtung sein, die zur der Zielregion hin gerichtet ist.
Beispiel 6 ist eine Abformungsvorrichtung gemäß Beispiel 5, wobei die Positioniervorrichtung eine oder mehrere Kraftübertragungseinheiten aufweist, die jeweils zum Übertragen der Kraft auf die mehreren beweglich gelagerten Elemente eingerichtet sind. Beispielsweise können die Kraftübertragungseinheiten eingerichtet sein eine magnetische Kraft, eine elektrische (z.B. eine elektrostatische), eine elektromagnetische Kraft, eine mechanische Kraft (z.B. einen Druck (pneumatischen Druck, Flüssigkeitsdruck, etc., eine Federkraft etc.)) zu übertragen.
Beispiel 7 ist eine Abformungsvorrichtung gemäß Beispiel 6, wobei jedem der mehreren beweglich gelagerten Elemente eine der mehreren Kraftübertragungseinheiten zugeordnet ist.
Beispiel 8 ist eine Abformungsvorrichtung gemäß Beispiel 6 oder 7, wobei jedem der mehreren beweglich gelagerten Elemente genau eine der mehreren Kraftübertragungseinheiten zugeordnet ist, und jeder der mehreren Kraftübertragungseinheiten genau eins der mehreren beweglich gelagerten Elemente zugeordnet ist. Somit kann eins zu eins Zuordnung zwischen den mehreren Kraftübertragungseinheiten und den mehreren beweglich gelagerten Elementen erzeugt werden. Somit kann beispielsweise jedes der mehreren beweglich gelagerten Elemente individuell angesteuert werden.
Beispiel 9 ist eine Abformungsvorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 8, wobei die Abformungsvorrichtung eingerichtet ist, ein Eingabe-Steuersignal zu Empfangen zum gesteuerten Bewegen der beweglich gelagerten Elemente. Beispielsweise kann das Steuersignal eine Kraft gemäß Beispiel 5 repräsentieren (z.B. sein). Beispielsweise kann das Eingabe-Steuersignal ein elektrisches Steuersignal, ein thermisches Steuersignal (z.B. ein Erhitzen und/oder ein Abkühlen), ein mechanisches Steuersignal, und/oder ein optisches Steuersignal etc. sein. Beispielsweise kann das Eingabe-Steuersignal von einem Computer oder dergleichen bereitgestellt werden. Beispielsweise kann das Eingabe-Steuersignal von einem internen oder externen (elektronischen) Controller bereitgestellt sein. Beispielsweise kann das Eingabe-Steuersignal durch Handgesteuert sein (z.B. durch einen Schalter, eine Handpumpe, etc.).
Beispiel 10 ist eine Abformungsvorrichtung gemäß Beispiel 9, wobei das Steuersignal Informationen aufweist, die Zielpositionen der beweglich gelagerten Elemente repräsentieren, und wobei die Positioniervorrichtung eingerichtet ist, die beweglich gelagerten Elemente korrespondierend zu den Informationen des Steuersignals zu positionieren.
Beispiel 11 ist eine Abformungsvorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 10, wobei die Positioniervorrichtung eingerichtet ist, jedes der mehreren beweglich gelagerten Elemente individuell zu positionieren (z.B. zu bewegen).
Beispiel 12 ist eine Abformungsvorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 11, wobei die Positioniervorrichtung eingerichtet ist, jedes der mehreren beweglich gelagerten Elemente unabhängig von den anderen mehreren beweglich gelagerten Elementen zu bewegen.
Beispiels 13 ist eine Abformungsvorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 12, wobei die mehreren beweglich gelagerten Elemente mechanisch voneinander entkoppelt (z.B. voneinander entkuppelt) sind.
Beispiel 14 ist eine Abformungsvorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 13, wobei die mehreren beweglich gelagerten Elemente eingerichtet sind, dass Oberflächen von direkt benachbarten Elementen um mehr als 1 cm gegeneinander verschiebbar sind. Es versteht sich, dass dabei die Oberflächen der mehreren beweglich gelagerten Elemente gemeint sind, die in körperlichen Kontakt mit der Zielregion treten.
Beispiel 15 ist eine Abformungsvorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 14, wobei direkt benachbarten Elemente der mehreren beweglich gelagerten Elemente unabhängig voneinander verschiebbar sind. Somit kann beispielsweise eine hohe Auflösungsgüte (z.B. ein hoher Detailgrad) für Gradienten bzw. Kanten ermöglicht werden.
Beispiel 16 ist eine Abformungsvorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 15, wobei die Abformungsvorrichtung derart eingerichtet ist, dass sie beschädigungsfrei (d.h. ohne dauerhafte Verformung und/oder ohne eine Beeinträchtigung der Abbildungs-Funktion) bis zu einer Temperatur von 80°C, z.B. vorzugsweise von 100°C, z.B. weiter vorzugsweise von 135°C erwärmt werden kann zum Sterilisieren der Abformungsvorrichtung. Die gewählte Temperatur kann von einem erforderlichen Grad der Sterilität abhängig sein. Beispielsweise kann mit steigender Temperatur der Grad der Sterilität steigen. Beispielsweise kann die Abformungsvorrichtung optional ferner derart eingerichtet sein, dass sie beschädigungsfrei einem Druck von bis zu 1500 hPa, z.B. vorzugsweise von bis zu 2000 hPa, z.B. weiter vorzugsweise von bis zu 2500 hPa ausgesetzt werden kann zum Sterilisieren der Abformungsvorrichtung. Beispielsweise kann aufgrund eines höheren Drucks ein höherer Grad an Sterilität erreicht werden.
Beispiel 17 ist eine Abformungsvorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 16, wobei die Abformungsvorrichtung chirurgischen Werkstoffe (z.B., (chirurgischem) Stahl, Kunststoff) aufweist (z.B. vorzugsweise im Wesentlichen daraus besteht).
Beispiel 18 ist eine Abformungsvorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 17, wobei die Positioniervorrichtung ein oder mehrere Arretierungseinheiten aufweist, die eingerichtet sind, die mehreren beweglich gelagerten Elemente zu arretieren.
Es versteht sich, dass die mehreren beweglich gelagerten Elemente in jeder beliebigen Position arretiert werden können.
Beispiel 19 ist eine Abformungsvorrichtung gemäß Beispiel 18, wobei die ein oder mehreren Arretierungseinheiten ein oder mehrere mechanische Klemmen aufweisen (z.B. sind).
Es versteht sich, dass die ein oder mehreren Arretierungseinheiten mit den ein oder mehreren Kraftübertragungseinheiten (funktionell) gekoppelt sein können oder diese sein können. Beispielsweise kann das Arretierungseinheit eingerichtet sein ein Kraftgleichgeweicht einzustellen bzw. zu halten, infolgedessen eine Bewegung der beweglichen Elemente verhindert und diese somit arretiert werden. Beispielsweise kann für eine pneumatische Kraftübertragung ein Arretierungseinheit ein Gas-Ventil sein, durch dessen Schließen ein Gasdruck festgelegt wird. Beispielsweise kann bei einer elektromagnetischen Kraftübertragung das Magnetfeld auf eine bestimmte Feldstärke eingestellt werden.
Es versteht sich ferner, dass die die ein oder mehreren Arretierungseinheiten unabhängig von den Kraftübertragungseinheiten sein können.
Beispiel 20 ist eine Abformungsvorrichtung gemäß Beispiel 18 oder 19, wobei die mehreren Arretierungseinheiten mehrere gegenläufig zueinander verschiebbarer Lochplatten aufweisen (z.B. sind), und wobei sich die mehreren verschiebbar gelagerten Elemente durch die Löcher der Lochplatten erstrecken.
Beispiel 21 ist eine Abformungsvorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 20, die optional ferner ein oder mehrere Sensoren zum Erfassen einer jeweiligen (absolute, relativ) Position der mehreren beweglich gelagerten Elemente aufweist.
Beispiel 22 ist eine Abformungsvorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 21, wobei die Abformungsvorrichtung eingerichtet ist, ein Ausgangs-Steuersignal zu erzeugen, welche ein Abbild bzw. Positionen der Elemente repräsentiert. Beispielsweise kann das Ausgangs-Steuersignal auf den jeweiligen die Positionen der mehreren beweglich gelagerten Elemente, die durch die ein oder mehreren Sensoren gemäß Beispiel 21 erfasst wurden, basieren.
Somit kann beispielsweise ein mechanisches und gleichzeitig ein digitales Modell der Zielregion (z.B. einem Abschnitt der Zielregion, z.B. von einer Region des Mundraums) erstellt werden.
Beispiel 23 ist eine Abformungsvorrichtung, z.B. eine Handgerät-Abformungsvorrichtung, zum Abformen einer anatomischen Struktur, die Abformungsvorrichtung aufweisend: mehrere Elemente, die beweglich gelagert sind und die in einer Matrixanordnung angeordnet sind zum dreidimensionalen Abformen einer anatomischen Struktur; und eine Positioniervorrichtung, die eingerichtet ist zum Positionieren der mehreren Elemente derart, dass ein dreidimensionales Abbild der anatomischen Struktur mittels jeweiliger Positionen der mehreren Elemente erzeugt wird, wobei die Positioniervorrichtung eingerichtet ist, jedes der mehreren Elemente unabhängig von den anderen der mehreren Elemente zu positionieren.
Es versteht sich, dass die vorangehenden Beispiele der Abformungsvorrichtungen gemäß Beispielen 1 bis 22 auch auf die Abformungsvorrichtung gemäß Beispiel 22 in analoger Weise übertragen werden können.

Claims

Handgerät-Abformungsvorrichtung (500) zum Einbringen in eine Zielregion eines Körpers, die Handgerät-Abformungsvorrichtung (500) aufweisend: • mehrere beweglich gelagerte Elemente (110), welche in einer Matrixanordnung angeordnet sind zum dreidimensionalen Abformen der Zielregion; • eine Positioniervorrichtung (120), die eingerichtet ist zum Positionieren der mehreren beweglich gelagerten Elemente (110) derart, dass ein dreidimensionales Abbild der Zielregion mittels jeweiliger Positionen der mehreren beweglich gelagerten Elemente (110) erzeugt wird.
Handgerät-Abformungsvorrichtung (500) gemäß Anspruch 1, wobei die Matrixanordnung eine Element-Flächendichte von mindesten einem Element pro 1 mm² aufweist.
Handgerät-Abformungsvorrichtung (500) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei jedes der mehreren beweglich gelagerten Elemente (110) jeweils ein linear bewegliches Stiftelement ist.
Handgerät-Abformungsvorrichtung (500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Positioniervorrichtung (120) eingerichtet ist, eine Kraft auf die mehreren beweglich gelagerten Elemente (110) zu übertragen, um diese entlang einer ersten Richtung zu bewegen.
Handgerät-Abformungsvorrichtung (500) gemäß Anspruch 4, wobei die Positioniervorrichtung (120) eine oder mehrere Kraftübertragungseinheiten aufweist, die jeweils zum Übertragen der Kraft auf die mehreren beweglich gelagerten Elemente (110) eingerichtet sind.
Handgerät-Abformungsvorrichtung (500) gemäß Anspruch 5, wobei jedem der mehreren beweglich gelagerten Elemente (110) eine der mehreren Kraftübertragungseinheiten zugeordnet ist.
Handgerät-Abformungsvorrichtung (500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Handgerät-Abformungsvorrichtung (500) eingerichtet ist, ein Eingabe-Steuersignal zu Empfangen zum gesteuerten Bewegen der beweglich gelagerten Elemente (110).
Handgerät-Abformungsvorrichtung (500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Positioniervorrichtung (120) eingerichtet ist, jedes der mehreren beweglich gelagerten Elemente (110) individuell zu positionieren.
Handgerät-Abformungsvorrichtung (500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Positioniervorrichtung (120) eingerichtet ist, jedes der mehreren beweglich gelagerten Elemente (110) unabhängig von den anderen mehreren beweglich gelagerten Elementen (110) zu bewegen.
Handgerät-Abformungsvorrichtung (500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei direkt benachbarten Elemente (110) der mehreren beweglich gelagerten Elemente (110) unabhängig voneinander verschiebbar sind.
Handgerät-Abformungsvorrichtung (500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Handgerät-Abformungsvorrichtung (500) derart eingerichtet ist, dass dieses beschädigungsfrei bis zu einer Temperatur von 80°C, oder vorzugsweise 100°C, oder weiter vorzugsweise 135°C erwärmt werden kann zum Sterilisieren der Handgerät-Abformungsvorrichtung (500).
Handgerät-Abformungsvorrichtung (500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Positioniervorrichtung (120) ein oder mehrere Arretierungseinheiten (330) aufweist, die eingerichtet sind die mehreren beweglich gelagerten Elemente (110) zu arretieren.
Handgerät-Abformungsvorrichtung (500) gemäß Anspruch 12, wobei die ein oder mehreren Arretierungseinheiten (330) ein oder mehrere mechanische Klemmen aufweisen.
Handgerät-Abformungsvorrichtung (500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, ferner aufweisend ein oder mehrere Sensoren (410) zum Erfassen einer jeweiligen Position der beweglich gelagerten Elemente (110).
Abformungsvorrichtung (100) zum Abformen einer anatomischen Struktur, die Abformungsvorrichtung (100) aufweisend: mehrere Elemente (110), die beweglich gelagert sind und die in einer Matrixanordnung angeordnet sind zum dreidimensionalen Abformen einer anatomischen Struktur; eine Positioniervorrichtung (120), die eingerichtet ist zum Positionieren der mehreren Elemente (110) derart, dass ein dreidimensionales Abbild der anatomischen Struktur mittels jeweiliger Positionen der mehreren Elemente (110) erzeugt wird, wobei die Positioniervorrichtung (120) eingerichtet ist, jedes der mehreren Elemente (110) unabhängig von den anderen der mehreren Elemente (110) zu positionieren.