KR101630097B1 - 조정가능한 브레이스 - Google Patents

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스콧 서미트
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3디 시스템즈 인코오퍼레이티드
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Abstract

조정가능한 브레이스가 환자의 하나의 표면을 지지하기 위한 지지 표면 및 상기 브레이스의 횡단면이 조정될 수 있게 허용하는 조정가능한 부분을 포함한다. 사지가 부상당했을 때, 환자가 부어오른 사지를 가질 수 있고 그리고 조정가능한 브레이스가 큰 횡단면에 대해서 셋팅될 수 있다. 사지가 치유됨에 따라, 부어오름이 감소되고 그리고 또한 위축으로 인해서 사지 횡단면이 감소된다. 조정가능한 커플링을 이용하여 횡단면을 감소시킴으로써, 치유 프로세스 중에 환자의 사지를 적절하게 피팅할 수 있다.

Description

조정가능한 브레이스{ADJUSTABLE BRACE}
본 출원은 2011년 8월 19일자로 출원된 조정가능한 브레이스라는 명칭의 미국 특허출원 제13/214,096호를 기초로 우선권을 주장하고, 상기 출원의 전체가 여기에서 참조로서 포함된다.
강성 캐스트(cast)가 가진 문제점은 그 캐스트의 크기를 조정할 수 없다는 것이다. 환자가 캐스트를 착용할 때, 위축(atrophy) 또는 부기(swelling) 감소로 인해서, 환자의 사지(limb)의 크기가 빈번하게 변화될 것이다. 이러한 변화가 발생될 때, 캐스트는 감소된 크기를 보상하기 위해서 조정될 수 없다. 브레이스 또는 캐스트의 개별적인 영역을 환자의 신체에 맞춰 조정할 수 있도록 조정될 수 있는 조정가능한 브레이스가 요구되고 있다.
관련 배경 기술은 미국 특허 공보 제2,318,864호(1943.5.11.) 및 제5,662,594호(1997.9.2.)에 개시되어 있다.
본 발명은 독립적으로 조정가능하고 브레이스의 길이를 따라서 연장될 수 있는 영역을 가질 수 있는 조정가능한 브레이스에 관한 것이다. 환자의 부상당한 사지가 적절하게 지지되도록, 이러한 개별적인 영역이 적절한 크기로 조정될 수 있다. 예를 들어, 부상당한 영역이 부상으로 인해서 부어오를 수 있다. 하나 이상의 채색된 스티커가 환자의 사지에 적용될 수 있고 그리고 가시적인 광 또는 IR 광의 복수의 마킹 또는 포인트가 환자의 사지로 투사될(project) 수 있다. 이어서, 사지가 복수의 적외선(IR) 광 또는 가시적인 광 카메라에 의해서 사진화될 수 있다. 사진으로부터, 사지의 3차원 디지털 표현이, 사진측량법(photogrammetry), 이미지 교정, 깊이 맵핑 또는 표면 지형도(topography) 검출 방법을 기초로 하는 임의의 다른 적합한 IR 광 및/또는 가시적인 광 사진에 의해서 생성될 수 있다. 사지 표면 지형도의 3차원 표현으로부터, 환자의 사지의 3차원 디지털 표현에 상응하는 내측 표면을 가지는 조정가능한 브레이스가 디자인될 수 있다.
의사가 펜, 스티커 또는 임의의 다른 적합한 마커로 환자의 부상당한 영역을 마크할 수 있을 것이다. 마킹의 일부가, 골절 또는 부어오른 영역 등과 같은, 환자가 부상당한 영역을 나타낼 수 있다. 다른 마킹이 브레이스의 엣지 또는 이음매(seam)를 나타낼 수 있다. 이러한 마킹이 디지털 사진 이미지에 의해서 캡쳐될 수 있고, 그리고 마킹 위치가 조정가능한 브레이스를 디자인하기 위해서 이용될 수 있다.
일 실시예에서, 브레이스가 환자의 사지의 일 측부를 지지하는 제1 섹션 및 상기 브레이스의 제1 섹션을 사지에 고정하는 하나 이상의 조정가능한 섹션을 포함할 수 있을 것이다. 하나 이상의 조정가능한 섹션이 사지의 대향 측부 주위를 랩핑(wrap)할 수 있다. 조정가능한 섹션이 힌지 및/또는 조정가능한 그리고 해제가능한 커플링에 의해서 제1 섹션에 부착될 수 있다. 해제가능한 커플링을 해제함으로써, 조정가능한 섹션이 개방될 수 있고 그리고 환자가 브레이스 내외로 사지를 삽입 또는 제거할 수 있다. 브레이스를 사지에 고정하기 위해서, 사지가 브레이스의 제1 섹션 내에 배치되고 그리고 하나 이상의 조정가능한 부재가 사지 주위로 랩핑되고 그리고 하나 이상의 해제가능한 커플링이 폐쇄 위치에서 고정될 수 있다. 하나 이상의 커플링이 폐쇄 위치에 있는 상태에서, 브레이스가 사지에 고정적으로 부착되고 그리고 통상적인 브레이스 또는 캐스트와 같이 환자의 사지의 일 측부에 대한 보호를 제공한다. 부기, 치유, 및 위축으로 인해서 사지 횡단면 형상이 변화됨에 따라, 하나 이상의 조정가능한 섹션이 조정되어 치유가 완료될 때까지 환자에 대한 적절한 피팅(fit)을 제공할 수 있다.
조정가능한 브레이스가 여러 가지 상이한 구성을 가질 수 있다. 실시예에서, 제1 섹션이 하나의 엣지를 따른 하나 이상의 조정가능한 부재 및 대향 엣지 상의 또는 대향 엣지에 인접한 하나 이상의 조정가능한 체결부에 커플링될 수 있다. 환자의 표면이 시간 경과로 변화됨에 따라, 하나 이상의 조정가능한 부재는 조정가능한 부재의 회전에 의해서 이동될 수 있고 그리고 조정가능한 부재의 일부가 조정가능한 체결부 내로 삽입될 수 있다. 이는, 하나 이상의 조정가능한 섹션 부재가 특정 횡단면 크기에서 셋팅될 수 있게 하고 그리고 횡단면이 팽창되지 않게 방지한다. 일 실시예에서, 조정가능한 섹션이 적절한 위치에 있을 때, 조정가능한 체결부가 록킹될 수 있다. 위축 또는 감소된 부기로 인해서 환자의 사지의 횡단면이 변화될 때 조정가능한 브레이스를 환자의 사지에 대해서 고정적으로 유지하기 위해서 필요한 만큼의 많은 횟수로 브레이스가 조정될 수 있다. 폐쇄형 피팅이 환자의 회복을 돕는다.
다른 실시예에서, 조정가능한 브레이스가 조정가능한 체결부 측부 및 힌지 측부를 포함할 수 있다. 조정가능한 체결부 측부 및 힌지 측부 모두가 조정가능한 브레이스의 횡단면 변화에 대해서 조정될 수 있다. 측부 중 하나에서 또는 양 측부에서 브레이스를 조정하는 것에 의해서, 환자를 위한 보다 양호한 피팅을 제공하도록 횡단면이 조정될 수 있다. 이러한 실시예에서, 조정 메커니즘이, 힌지에 인접한 브레이스의 제1 부분의 엣지에 부착될 수 있다. 록킹 메커니즘을 이용하여 조정 메커니즘을 제 위치에서 고정할 수 있다. 양 측부들 상의 조정가능한 메커니즘이 제 위치에서 록킹된 상태에서, 브레이스는 횡단면에서 팽창 또는 압축될 수 없다. 다른 실시예에서, 힌지, 조정가능한 메커니즘 및 록킹 메커니즘의 여러 가지 다른 조합이 조정가능한 브레이스에서 이용될 수 있다.
다른 실시예에서, 브레이스는, 외측 브레이스 구조물에 제거가능하게 커플링될 수 있는 복수의 패드의 세트를 포함할 수 있다. 외측 브레이스 구조물이 환기를 위한 그리고 브레이스 중량 감소를 위한 천공부(fenestration)를 가질 수 있다. 천공부와 결합하는 커플링을 패딩 세트가 포함할 수 있다. 실시예에서, 패딩이, 환자의 사지를 지지하고 환기를 제공하는 많은 수의 매끄러운 가요성 표면을 가질 수 있다. 환자의 부상 사지의 표면에 상응하는 내부 표면을 가지도록, 제1 패딩 세트가 디자인될 수 있다. 부가적인 패딩 세트가, 부상부의 부기가 가라앉은 후에 또는 위축 또는 다른 예상되는 표면 변화로 인해서 사지의 횡단면이 변화된 후에 부상당한 사지에 상응하는 상이한 내부 표면을 가지도록 디자인될 수 있다. 다른 실시예에서, 환자의 사지가 브레이스로부터 제거될 수 있고 그리고 다시 사진화되어 종래 패딩을 대체할 수 있는 새로운 패딩 세트를 생성하기 위해서 이용될 수 있는 현재의 표면 데이터를 획득할 수 있다. 이러한 실시예에서, 고정된(fixed) 또는 조정가능한 브레이스 쉘(shell)이 복수의 패드의 세트와 함께 이용되어, 시간에 걸쳐 그리고 환자의 해부학적 조직에 대한 변화에 걸쳐 환자에 대한 적절한 피팅을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 맞춤형(custom) 디자인 프로세스는 독특한 것인데, 이는 그러한 프로세스가 실제 장치의 제조에 앞서서 환자에 대한 브레이스의 가상적인 피팅을 제공하기 때문이다. 다른 공지된 시스템은 가상 방식으로 맞춤형의 조정가능한 브레이스를 디자인할 수 있는 능력을 제공하지 못한다. 특히, 본 발명에 따른 프로세스는 신체 상에 위치된 마킹을 검출할 수 있고 그리고 이러한 정보를 이용하여 마크의 위치를 기초로 조정가능한 브레이스를 디자인할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 복수의 접근가능한 영역을 가지는 브레이스 또는 캐스트가 디자인될 수 있다. 각각의 영역이 힌지 또는 다른 해제 가능한 체결부에 부착될 수 있고, 이는 브레이스의 일부가 환자에 대한 접근을 허용한다. 이는 특정 관심 영역에 걸쳐서, 예를 들어 청결화 또는 주기적인 체크가 필요하고 이어서 다시 보호가 필요한 상처 영역에 걸쳐서 디자인될 수 있다. 많은 수의 이러한 접근가능 영역들을 서로 인접하여 배치하는 것에 의해서, 신체의 나머지를 장치 내에서 유지하면서 각각의 영역을 개별적으로 개방함으로써, 신체가 청결화될 수 있다. 본 발명에 따른 브레이스는, 치유 프로세스 중에 환자를 여전히 보호하면서, 안락함 및 위생을 개선할 수 있다. 예를 들어, 의료적인 처치(procedure)는 환자에 핀 또는 다른 물체를 배치하는 것을 필요로 할 수 있다. 접촉을 피하는 것이 필요하고 이러한 영역을 검사할 수 있게 허용할 필요가 있을 수 있을 것이다. 이러한 영역에 걸친 접근 영역을 이용함으로써, 환자가 적절하게 치유되고 있는지를 확인하기 위해서 의사가 이러한 영역을 검사할 수 있을 것이다. 접근가능 영역 특징은 또한 규칙적으로 청결화할 필요가 있는 유아의 경우에 특히 유용할 수 있다. 어린이에 대해서 청결화를 실시할 수 있게 허용하는 하부 몸통 영역에 대한 접근로를 가지는 본 발명에 따른 브레이스가 디자인될 수 있다. 그러한 영역은 청결화를 위해서 개방될 수 있고 이어서 청결화가 완료된 후에 폐쇄될 수 있다. 이러한 디자인은, 청결화를 위해서 어린이에 대한 접근을 위해서 반드시 부분적으로 톱작업되어야 하는 캐스트에 대비한 상당한 개선이 된다.
실시예에서, 브레이스 또는 캐스트는, 사지의 스캐닝된 표면의 디지털 표현과 일치하는 매끄러운 내측 표면을 가진다. 브레이스의 내측 표면이 환자에 대해서 정확하게 일치되어 매우 밀접한 피팅을 제공하기 때문에, 사지의 표면이 브레이스의 내측 표면과 매칭되고(match) 그리고 브레이스가 임의의 패딩이 없는 상태에서 환자에 의해서 착용될 수 있다. 브레이스는 경질 플라스틱 재료로 제조될 수 있고 그리고 브레이스의 내측 표면이 또한 매우 매끄러워야 한다. 안락함을 위해서, 내측 표면이 500 Raμ 인치 미만의 표면 마감(finish)을 가질 수 있다. 패딩 없이 환자가 착용할 수 있는 브레이스 또는 캐스트는 이하를 포함하는 몇 가지 장점을 가진다: 단순화된 브레이스 디자인 및 구성, 적은 중량, 낮은 프로파일, 보다 양호한 환기, 물의 비 흡착, 용이한 청결화, 등.
인간을 위한 조정가능한 브레이스 또는 캐스트로서 장치를 설명하였지만, 다른 실시예에서, 조정가능한 맞춤형 의자, 좌석, 안장, 운동 장비, 신발, 패딩, 헬멧, 모터사이클 및 자전거 안장, 핸들바아 및 핸드 그립, 등을 포함하는, 인간이 사용하는 다른 제품을 위해서 본 발명을 이용할 수 있을 것이다. 설명된 장치 및 방법은 또한 동물용 브레이스 및 캐스트 그리고 말 및 기수용 맞춤형 안장을 위해서 이용될 수 있다.
도 1 내지 3은 조정가능한 브레이스의 실시예를 도시한다.
도 4는 얇은 조정가능한 부분을 가지는 조정가능한 브레이스의 실시예를 도시한다.
도 5 및 6은 브레이스의 대향 측부들 상에서 조정가능한 커플링을 가지는 조정가능한 브레이스의 실시예를 도시한다.
도 7 및 8은 조정가능한 커플링 록킹 메커니즘의 실시예를 도시한다.
도 9는 조정가능한 커플링 록킹 메커니즘의 실시예를 도시한다.
도 10 내지 13은 환자의 표면을 검출하기 위한 IR 광 및 가시적인 광 사진 시스템(들)을 도시한다.
도 14는 사진 검출 시스템에 의한 검출을 위해서 마킹된 환자를 도시한다.
도 15 및 16은 접근가능한 영역을 가지는 브레이스를 도시한다.
도 17 내지 22는 모듈형 브레이스를 도시한다.
도 23 내지 36은 이음매를 따라서 모듈형 브레이스의 상이한 섹션을 연결하기 위해서 이용되는 조정가능한 체결부의 실시예를 도시한다.
도 37 내지 39는 브레이스의 제거가능한 내부 표면이 될 수 있는 패딩 구조물의 실시예를 도시한다.
도 40은 브레이스를 위한 심(shim) 또는 패딩 디자인 및 제조의 흐름도이다.
도 41 및 42는 조정가능한 브레이스의 실시예의 측면도를 도시한다.
도 43은 조정가능한 손 브레이스의 실시예의 평면도를 도시한다.
도 44 및 45는 조정가능한 체결부의 측면도를 도시한다.
도 46 및 47은 조정가능한 손 브레이스의 실시예의 측면도를 도시한다.
도 48은 조정가능한 아암 브레이스의 실시예의 평면도를 도시한다.
도 49는 조정가능한 아암 브레이스의 실시예의 저면도이다.
도 50은 조정가능한 브레이스에 커플링된 조정가능한 부재의 실시예의 측면도이다.
도 51은 3차원 프린터로 제조하기 전의 조정가능한 브레이스 디자인의 실시예를 도시한다.
본 발명은, 환자의 광학적 스캔으로부터 유래될 수 있는 환자의 신체의 일부의 디지털 표현에 근접하게 상응하는 내부 표면들을 가지는 맞춤형으로 디자인된 그리고 조정가능한 캐스트 또는 브레이스이다. 환자가 골절과 같이 사지에 부상을 당했을 때, 부상 주위에 부어오른 영역이 존재할 수 있다. 초기에 부상당했을 때, 조정가능한 브레이스가 사지 주위로 밀접하게 피팅되도록 디자인될 수 있다. 부상당한 사지가 치유됨에 따라, 부어오른 것이 가라앉을 수 있고, 이는 사지와 캐스트 또는 브레이스 사이에 개방 부피를 초래한다. 이러한 개방 부피는 뼈 및 사지에 대한 지지를 감소시킨다. 개방 공간이 검출될 때, 조정가능한 브레이스를 조정하여, 이제 크기가 작아진 사지의 부분 또는 부분들을 둘러싸는 영역에서 브레이스의 횡단면을 감소시킬 수 있다. 그에 따라, 표면이 변화됨에 따라, 조정가능한 브레이스가 환자의 해부학적 조직에 정확하게 피팅되도록 조정될 수 있다.
도 43을 참조하면, 조정가능한 손 브레이스(400)의 실시예의 평면도가 도시되어 있다. 조정가능한 손 브레이스(400)가, 광학적 사진으로부터 획득될 수 있는 환자의 손의 디지털 표현에 상응하는 내측 표면(403) 및 엄지 홀(407)을 포함할 수 있다. 일반적으로, 내측 표면(403)은 손의 측부를 둘러싸는 영역과 같은 오목한 영역뿐만 아니라 손바닥과 같은 신체의 오목한 부분에 상응할 수 있는 약간 볼록한 표면 모두를 가질 것이다. 조정가능한 브레이스(400)가 또한, 환자의 손 주위를 공기가 순환할 수 있도록 허용하는 복수의 환기 홀(405)을 가질 수 있다. 조정 부재(417)가 손 브레이스(400)의 하나의 엣지(409)에 부착될 수 있고 그리고 하나 이상의 조정가능한 체결부 홀(415)이 브레이스(400)의 대향 측부 상의 제2 엣지(411)에 인접하여 브레이스(400)에 부착되거나 브레이스(400) 내에 형성될 수 있다. 실시예에서, 하나 이상의 조정가능한 체결부 홀(415)이, 브레이스(400)의 다른 영역의 일부 또는 전부보다 더 두꺼운 브레이스(400)의 상승된 부분(413) 내에 형성될 수 있다. 이러한 두꺼운 부분(413)이 부가적인 물리적 강도를 제공할 수 있고 그리고 조정가능한 체결부를 환자의 손으로부터 멀리 유지하는데 도움을 줄 수 있다. 브레이스(400)가 환자 상부에 배치될 때, 엄지가 엄지 홀(407)을 통해서 배치되고 그리고 손바닥이 내측 표면(403)에 대해서 배치된다. 조정가능한 부재(417)가, 넓은 범위의 상이한 위치를 통해서 이동될 수 있는 가요성 구조물이 된다.
도 44 및 45를 참조하면, 조정 부재(417) 및 조정가능한 체결부 홀(415)의 실시예의 측면도가 도시되어 있다. 브레이스(400)를 손 주위에 고정하기 위해서, 조정가능한 부재(417)의 단부에서의 후크(419)가 희망하는 장력으로 수동으로 당겨질 수 있고 그리고 도 44에 도시된 바와 같이 상응하는 홀(415) 위에 배치될 수 있다. 이어서, 후크(419)가 도 45에 도시된 바와 같이 홀(415) 내로 배치되고 그리고 조정가능한 부재(417)가 해제될 수 있다. 조정가능한 부재(417) 상에서의 장력으로 인해서, 후크(419)가 홀(415) 내의 상응하는 각도형 표면(421)과 결합할 것이고 그리고 조정가능한 부재(417)를 홀(415)에 대해서 유지할 것이다. 또한, 환자는, 조정가능한 부재(417)의 단부를 위쪽으로 당김으로써, 후크(419)를 홀(415)로부터 해제할 수 있다.
실시예에서, 도 43에 도시된 바와 같이, 조정가능한 부재(417)가 브레이스(400)의 횡단면을 제어할 수 있게 허용하기 위해서, 복수의 체결부 홀(415)이 제2 엣지(411)로부터 상이한 거리에서 구성될 수 있다. 따라서, 후크(419)가 희망하는 장력을 제공하는 적절한 홀(415) 위에 배치될 때까지, 조정가능한 부재(417)가 홀(415) 위에서 수평으로 이동될 수 있다. 이어서, 조정가능한 부재(417)가 제 위치에서 고정될 수 있도록, 후크(419)가 홀(415) 내에 배치될 수 있다. 이러한 경우에, 브레이스(400)의 손가락 단부를 향한 홀(415)은 제2 엣지(411)에 보다 근접하고 그리고 보다 느슨한 피팅을 제공할 것이고, 그리고 브레이스(400)의 손목 섹션을 향한 홀(415)은 제2 엣지(411)로부터 보다 멀고 그리고 보다 타이트한(tighter) 피팅을 생성할 것이다. 다른 실시예에서, 복수의 조정가능한 부재(417) 셋팅을 제공하는 임의의 다른 구성으로 홀(415)이 배열될 수 있다. 부상으로 인한 온도, 위축, 부기의 변화로 인해서 손이 팽창 및 수축함에 따라, 환자가 브레이스(400)를 조정할 수 있다.
도 46 및 47을 참조하면, 브레이스(400)의 측면도는, 조정가능한 부재(417)의 배치를 변경함으로써 횡단면적을 어떻게 변화시키는지를 설명한다. 도 46을 참조하면, 느슨한 피팅을 생성하는 제2 엣지(411)에 근접한 복수의 홀(415) 중 하나의 홀 내에 조정가능한 부재(417)의 후크(419)가 위치되는 팽창된 위치에서, 환자가 브레이스(400)의 작용을 시작할 수 있을 것이다. 시간이 경과하면, 감소된 부기 및/또는 위축으로 인해서 환자의 손의 크기가 감소될 수 있을 것이고 그리고 브레이스(400)가 적절한 피팅을 제공하도록 수축될 필요가 있을 수 있을 것이다. 도 46을 참조하면, 손의 크기가 줄어듬에 따라 환자의 손에 대한 보다 양호한 피팅을 생성하기 위해서 후크(419)를 제2 엣지(411)로부터 보다 먼 홀(415)로 이동시킴으로써, 브레이스(400)의 횡단면적이 감소될 수 있다. 환자는 손의 크기가 변화됨에 따라 최적의 피팅을 획득하도록 조정가능한 부재(417)를 계속적으로 조정할 수 있다.
다른 실시예에서, 조정가능한 브레이스가 다른 사지를 위해서 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 48은 손 및 팔뚝 브레이스(440) 실시예의 평면도를 도시하고 그리고 도 49는 손 및 팔뚝 브레이스(440)의 저면도를 도시한다. 손 및 팔뚝 브레이스(440)는, 환자의 손목을 고정된 미리 결정된 위치에서 유지함으로써, 환자의 아암과 손 사이의 이동을 방지하기 위해서 이용될 수 있다. 환자의 손 및 팔뚝의 디지털 표현을 이용함으로써, 브레이스(440)가 디자인될 수 있다. 브레이스(440)의 내측 표면(443)이 환자의 손 및 팔뚝의 디지털 표현에 상응하도록 디자인될 수 있다. 손 부분의 내측 표면(443)이 오목한 영역뿐만 아니라 볼록한 영역을 가질 수 있다. 브레이스(440)가 손 부분(442) 및 팔뚝 부분(444)을 가질 수 있고, 상기 팔뚝 부분이 브레이스(440)의 길이를 따라서 연장하는 상부 세장형 부분(452) 및 하부 세장형 부분(454)을 포함한다. 상부 세장형 부분(452) 및 하부 세장형 부분(454)이 브레이스(440)의 단부 부분(466) 및 손 부분(442) 모두에 연결될 수 있다. 상부 세장형 부분(452) 및 하부 세장형 부분(454)은, 손 부분(442)이 팔뚝 부분(444)에 대해서 이동하는 것을 방지하기 위한 지지 및 강성도(rigidity)를 제공한다. 상부 세장형 부분(452), 하부 세장형 부분(454), 및 단부 부분(466)의 내부 표면이 환자 팔뚝의 디지털 표현에 상응할 수 있다.
도시된 실시예에서, 손 부분(442)이 고정된 디자인을 가지고 그리고 조정가능하지 않을 수 있을 것이다. 이러한 비-조정가능 손 섹션(442)은, 환자에 배치되기 위해서 브레이스가 손에서 개방될 필요가 없는 경우에 유용할 수 있다. 조정가능성은 중요하지 않을 수 있는데, 이는 브레이스가 환자의 손의 디지털 표현에 정밀하게 매칭되기 때문이다. 이러한 실시예에서, 환자가 손을 손 섹션(442) 내에 배치할 수 있고 이어서 팔뚝을 상부 세장형 부분(452)과 하부 세장형 부분(454) 사이에 위치시킬 수 있다. 이어서, 브레이스(440)의 단부 부분(466)을 팔뚝에 대해서 고정하기 위해서, 환자가 조정가능한 부재(457)를 팔뚝 주위에 부착할 수 있다. 팔목이 브레이스(440)에 의해서 부동화되기 때문에, 팔뚝 내의 근육 크기가 위축으로 인해서 감소될 수 있고 그리고 조정가능한 부재(457)를 이용하여 브레이스(440)의 횡단면적을 조정하여 팔뚝 횡단면이 변화됨에 따라 피팅을 최적화할 수 있다. 브레이스(440)가, 서로에 대해서 인접하고 그리고 브레이스(440)의 두꺼운 부분(453) 내에 형성되는 복수의 슬롯 또는 홀(415)을 가질 수 있다. 복수의 슬롯 또는 홀(415) 각각이 브레이스(440)의 엣지(451)로부터 상이한 거리에 배치될 수 있다. 도 44 및 45를 참조하여 전술한 내용과 유사하게, 브레이스(440)의 엣지에 보다 근접한 홀(415) 내에 후크(419)를 배치함으로써, 조정가능한 부재(457)가 보다 큰 크기로 셋팅될 수 있다.
실시예에서, 조정가능한 부재(457)가 브레이스(440)의 통합된 부분으로서 생성될 수 있다(예를 들어, 도 43의 조정가능한 부재(417)가 브레이스(400)의 통합된 부분이 된다). 예를 들어, 브레이스(440)가 3D 프린팅 기계를 이용하여 제조된다면, 조정가능한 부재(457)가 단일의 통합된 구조물로서 브레이스(440)와 함께 형성된다. 그러나, 다른 실시예에서, 조정가능한 부재(457)가, 브레이스(440)에 부착되나 브레이스 구조물의 일체형 부분이 되지 않을 수 있는 분리된 성분일 수 있다. 도 50을 참조하면, 브레이스(440)의 실시예의 일부의 횡단면도가 도시되어 있다. 조정가능한 부재(457)가, 펼쳐진 선단부(458)를 가지고 브레이스(440) 내의 홀(460)을 통해서 배치되는 하나 이상의 체결 핀(456)을 포함하는 분리된 구조물일 수 있다. 핀(456)의 직경은 홀(460)의 직경보다 작을 수 있으나, 선단부(458)의 외경은 홀(560)의 직경보다 클 수 있다. 펼쳐진 선단부(458)를 홀(460)을 통해서 누름으로써, 조정가능한 부재(457)가 브레이스(440)에 고정된다. 선단부(458)가 브레이스(440)의 내측 표면 위에 위치되도록, 브레이스(440)가 리세스형 부분(462)을 가질 수 있다. 이러한 디자인은 또한, 필요한 경우에, 조정가능한 부재가 교체될 수 있게 한다. 예를 들어, 조정가능한 부재(457)가 파괴될 수 있거나, 또는 상이한 길이의 조정가능한 부재가 환자에서의 보다 양호한 피팅을 제공하기 위해서 이용될 수 있다. 실시예에서, 조정가능한 부재가 여러 길이로 구비될 수 있고 그리고 브레이스의 제조 후에 브레이스(440)에 부착될 수 있다.
설명된 브레이스는, 모든 불필요한 구조적 성분을 최소화하면서, 환자에 대한 필요 지지 및 보호를 제공한다. 이러한 최소화된 디자인은 환자의 해부학적 조직과 매칭되고 그리고 보다 안락한 피팅을 제공한다. 이러한 브레이스는 또한 통상적인 브레이스보다 중량이 가볍고 그리고 보다 큰 환기를 제공한다. 비록, 브레이스가 손 및 팔뚝에 대해서 도시되었지만, 다른 실시예에서, 본 발명에 따른 브레이스가 또한 팔꿈치, 발, 다리, 발목, 무릎, 등, 목, 어깨, 및 신체의 다른 부분을 포함하는 환자의 신체의 임의의 다른 부분을 위해서 이용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 제1 하부 부분(503) 및 제1 상부 조정가능 부분(505) 및 제2 상부 조정가능 부분(507)을 가지는 다른 조정가능한 브레이스(500)의 실시예가 도시되어 있다. 하부 강성 부분(503)이 힌지(509)에 의해서 제1 상부 조정가능 부분(505) 및 제2 상부 조정가능 부분(507)에 커플링되고, 상기 힌지는 조정가능한 브레이스(500)가 개방되어 사용자가 사지를 삽입 또는 제거할 수 있게 허용한다. 힌지(509)는 또한 사지를 지지하기 위해서 조정가능한 브레이스(500)가 폐쇄될 수 있게 한다. 조정가능한 브레이스(500)는 또한, 제1 상부 조정가능 부분(505) 및 제2 상부 조정가능 부분(507)이 환자의 사지 주위의 적절한 위치로 조정될 수 있게 허용하고 그리고 희망 위치에서 고정되는 복수의 조정가능한 커플링(511)을 포함한다. 실시예에서, 조정가능한 커플링(511)이, 복수의 인접한 슬롯(513)을 가지는 복수의 핑거(514)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 조정가능한 브레이스(500)의 횡단면이 실질적으로 균일한 상태에서, 조정가능한 브레이스(500)가 폐쇄된 위치에서 도시되어 있다. 조정가능한 커플링(511)의 슬롯(513)이 정렬될 수 있고 그리고 세장형 구조물(515)이 정렬된 슬롯(513)을 통해서 배치될 수 있다. 조정가능한 부분(505, 507)의 핑거(514)가 하부 부분(503)의 핑거(514)로부터 오프셋될 수 있고, 그에 따라, 브레이스(500)가 폐쇄될 때, 핑거들(514)이 서로 중첩될 것이다. 핑거(514)의 중첩량을 변화시키는 것에 의해서, 브레이스(500)의 내부 횡단면을 조정하여, 환자의 사지를 적절하기 지지 및 보호할 수 있다. 적절한 정렬을 보장하기 위해서, 슬롯(513)의 일부 또는 전부가 힌지(509)로부터 동일한 거리가 될 수 있을 것이다. 따라서, 브레이스 부분(503, 505, 507)의 상대적인 위치와 관계없이, 핑거들(514) 사이에 중첩이 존재하는 경우에, 슬롯(513)이 적절하게 정렬될 것이다.
실시예에서, 세장형 구조물(515)의 단부(516)가 슬롯(513)보다 클 수 있고, 그에 따라 단부(516)가 슬롯(513)을 통과할 수 없다. 세장형 구조물(515)이 완전히 삽입되었을 때, 록킹 메커니즘(517)이 세장형 구조물(515)의 단부에 고정되어 세장형 구조물(515)을 제 위치에서 유지할 수 있다. 세장형 구조물(515)이 정렬된 슬롯(513)을 통해서 배치되고 그리고 록킹 메커니즘(517)이 세장형 구조물(515)의 단부 상에 배치되면, 조정가능한 커플링(511)이 위치로 록킹될 수 있다. 조정가능한 커플링(511)이 록킹된 상태에서, 조정가능한 브레이스(500)가 환자의 사지를 보호하는 강성 구조물이 될 수 있다.
도 3을 참조하면, 핑거(514)의 중첩을 변경함으로써, 제1 상부 조정가능 부분(505)에서 제2 상부 조정가능 부분(507)보다 더 큰 횡단면을 가지도록 조정가능한 브레이스(500)가 조정될 수 있다. 이러한 예에서, 제1 및 제2 조정가능 부분(505, 507)의 전방 단부에서의 핑거(514)의 중첩이 후방 단부에 보다 작다. 또한, 제1 조정가능 부분(505)보다 제2 조정가능 부분(507)의 핑거(514)의 중첩이 더 큰데, 이는 복수의 슬롯(513)이 정렬되고 그리고 세장형 구조물(515)이 임의의 슬롯(513)을 통해서 배치되어 조정가능한 브레이스(500)를 희망 위치에서 유지할 수 있기 때문이다. 이러한 실시예에서, 제1 상부 조정가능 부분(505) 및 제2 상부 조정가능 부분(507)이 횡단면의 변화를 수용하기 위해서 벤딩 또는 트위스트될 수 있도록, 제1 상부 조정가능 부분(505) 및 제2 상부 조정가능 부분(507)이 약간 가요성을 가질 수 있다.
도 4를 참조하면, 다른 실시예에서, 조정가능한 브레이스(502)가, 복수의 힌지(519)에 의해서 하부 섹션(522)에 커플링되는 개별적으로 각각 조정가능한 많은 좁은 폭의 조정가능한 섹션(521)을 가질 수 있다. 보다 좁은 폭의 조정가능한 섹션(521)을 가지는 것에 의해서, 조정가능한 브레이스(502)가 환자의 부상 사지 주위로 피팅되도록 보다 정확하게 조정될 수 있다. 예를 들어, 환자의 적게 부어오른 영역이 존재하고; 하나 이상의 더 얇은 조정가능한 섹션(521)이 적게 부어오른 영역의 표면 형태(topography)에 매칭되도록 조정될 수 있다. 부어오른 영역이 감소됨에 따라, 이러한 하나 이상의 조정가능한 섹션(521)을 조정하여 브레이스 횡단면을 감소시킬 수 있다. 브레이스(502)가, 복수의 인접한 슬롯(513)을 각각 구비하는 오프셋 핑거(524)를 포함할 수 있다. 세장형 구조물(515)이 정렬된 슬롯(513)의 일부를 통해서 배치될 수 있고 그리고 록킹 메커니즘(517)이 세장형 구조물(515)을 제 위치에서 유지하기 위해서 이용될 수 있다.
다른 실시예에서, 상이한 폭의 조정가능한 섹션이 조합될 수 있다. 예를 들어, 조정가능한 브레이스가 사지의 부상 부분 위에서 더 얇은 조정가능한 섹션을 그리고 브레이스의 단부에서 더 넓은 조정가능한 섹션을 가질 수 있다. 더 얇은 조정가능한 섹션을 부상 부분 위에 배치함으로써, 부상 영역이 치유됨에 따라, 사지를 적절하게 지지 및 보호하도록 브레이스가 정확하게 조정될 수 있다.
비록 도 1 내지 4에 도시된 조정가능한 브레이스가 환자의 변화되는 표면 형태에 대략적으로 매칭되도록 조정될 수 있지만, 횡단면의 변화가 일정하지 않다. 강성 및 조정가능한 부분이 힌지에 의해서 연결되기 때문에, 만약 횡단면이 상당히 변화된다면, 브레이스의 횡단면이 원형 형상으로부터 힌지에서 약간의 각도를 가지는 타원 형상으로 변화될 수 있다. 브레이스를 더 정확하게 조정하기 위해서, 조정가능한 커넥터가 조정가능한 브레이스의 대향 측부에 부착될 수 있을 것이다.
도 5 및 6을 참조하면, 대향 측부 상에서 조정가능한 커플링(531)으로 서로 부착된 하부 부분(534) 및 상부 부분(536)을 가지는 조정가능한 브레이스(530)의 실시예가 도시되어 있다. 도 5는 개방 위치에서 브레이스(530)를 도시하고 그리고 도 6은 폐쇄된 위치에서 브레이스(530)의 이러한 실시예를 도시한다. 브레이스(530)의 어느 한 측부 상의 조정가능한 커플링(531)은, 브레이스(530)가 환자의 부상 부위의 변화하는 표면 형태에 대해서 더 정확하게 조정될 수 있게 한다. 실시예에서, 조정가능한 커플링(531)이 도 1 내지 4를 참조하여 설명되고 기술된 조정가능한 커플링과 유사할 수 있다. 조정가능한 커플링(531)이 오프셋 핑거(532) 내에 형성된 복수의 슬롯(539)을 포함할 수 있다. 브레이스(530)의 횡단면이 핑거(532)의 중첩에 의해서 조정될 수 있다. 횡단면은, 핑거(532)가 더 중첩되는 경우에 감소되고 그리고 덜 중첩될 때 증가된다. 환자의 사지의 횡단면의 변환가 균일한 경우에 브레이스(530)가 양 측부 상에서 균일하게 조정될 수 있고, 또는 표면 형태의 변화가 일 측부에서 더 큰 경우에 불균일하게 조정될 수 있다. 조정가능한 커플링(531)에 더하여, 브레이스(530)가, 도 6에 도시된 바와 같이 브레이스(530)의 개방을 허용하는 힌지(533)를 가질 수 있다. 세장형 구조물(515)을 정렬된 슬롯(539)의 일부를 통해서 삽입함으로써, 브레이스(530)가 세트 위치로 록킹될 수 있을 것이다.
도 7을 참조하면, 실시예에서, 세장형 구조물(515)이, 도 1 내지 4에 도시된 조정가능한 커플링의 핑거(514)의 슬롯(513) 내로 피팅되는 "집 타이(zip tie)"일 수 있다. 세장형 구조물(515)의 일 측부가, 세장형 구조물(515)의 일 측부의 폭을 가로질러 연장하는 복수의 홈(512)을 포함할 수 있다. 도 8을 참조하면, 록킹 메커니즘(517)이, 일 방향만으로 록킹 메커니즘(517)을 통해서 홈이 슬라이딩할 수 있도록 허용하는 랫쳇(ratchet) 메커니즘(518)을 포함할 수 있다. 조정가능한 브레이스(500)는, 록킹 메커니즘(517)의 랫쳇의 파괴 또는 해제에 의해서만 조정될 수 있다. 다른 실시예에서, 세장형 구조물(515)을 슬롯(513) 내에서 유지하는 임의의 다른 록킹 메커니즘이 이용될 수 있다. 비록 집 타이가 일반적인 소비자 제품이지만, 맞춤형 생산 작업(run)으로, 소비자가 이용할 수 없을 수 있는 특별하게 조절된 색채 또는 로고를 생성할 수 있을 것이다. 만약 원래의 맞춤형 집 타이가 제거된다면, 환자가 용이하게 교체할 수 없을 것이고 이러한 분실된 성분은 브레이스의 손상(tampering)의 증거를 제공할 수 있다.
도 9를 참조하면, 실시예에서, 브레이스의 일 부분을 위한 핑거(514)가 연결된 슬롯(540)을 포함할 수 있을 것이고 그리고 브레이스의 대향 부분을 위한 다른 핑거(514)가 정상(normal) 슬롯(539)을 포함할 수 있을 것이다. 균일한 폭을 가지는 세장형 구조물을 이용하는 대신에, 이러한 실시예는 좁은 섹션(508)을 가지는 세장형 구조물(510)을 이용할 수 있을 것이다. 록킹된 위치에서, 좁은 섹션(508)이 정상 슬롯(539)을 통해서 배치되고 그리고 넓은 섹션(506)이 연결된 슬롯(540) 내에 배치된다. 만약 브레이스를 조정할 필요가 있다면, 좁은 섹션(508)이 연결된 슬롯(540) 내에 배치되도록 그리고 넓은 섹션(506)이 정상 슬롯(539) 내에 배치되도록, 세장형 구조물(510)이 이동될 수 있다. 좁은 섹션(508)은 연결된 슬롯(540)을 연결하는 개구부(527)보다 폭이 좁을 수 있을 것이다. 이러한 조정 프로세스는, 조정이 필요한 경우에, 세장형 부재를 브레이스로부터 완전히 제거하는 것보다 달성하기가 용이할 수 있을 것이다.
캐스트 또는 브레이스가 환자의 신체에 밀접하게 상응하는 매끄러운 내측 표면을 가질 수 있고 그리고 또한 통합된 구성을 가질 수 있을 것이다. 캐스트 또는 브레이스가 CAD(Computer Aided Design) 컴퓨터 프로그램을 이용하여 산업적인 디자이너에 의해서 디자인될 수 있다. 환자에 대한 기계적인 데이터가 환자의 신체 또는 사지의 가시적인 광 또는 적외선(IR) 광 사진으로부터 획득될 수 있다. 이러한 신체 표면 형태는 사진으로부터 결정될 수 있고 이어서 표면 형태 데이터가 디지털화되고 그리고 CAD 프로그램으로 입력되고, 그러한 입력은 캐스트 또는 브레이스를 디자인하기 위해서 참조된다. 적합한 CAD 프로그램의 예로서, Parametric Technology Corporation의 Pro/Engineer가 있다. 다른 CAD 소프트웨어에는: Dassault Systemes, S. A.의 자회사인 SolidWorks Corporation의 SolidWorks가 포함된다. 간결함을 위해서, 본 발명에 따른 맞춤형 브레이스, 캐스트, 또는 장치가 다리 브레이스로서 설명될 것이나, 아암 또는 등 브레이스 또는 임의의 다른 신체 브레이스, 캐스트, 또는 장치를 형성하기 위해서 동일한 프로세스가 이용될 수 있다. 브레이스가, 신체 또는 사지의 부상 부분을 둘러싸고 지지하도록 디자인된 경질의 강한 구조물일 수 있다.
예를 들어, 다리 브레이스가 CAD 시스템을 이용하여 환자를 위해서 생성된다. 다리 브레이스는 상부 다리, 무릎, 하부 다리, 및 발을 포함할 수 있고 그리고 환자의 다리의 표면 윤곽 및 기계적인 치수와 매칭되는 내부 표면을 가질 수 있다. 환자의 다리와 매칭되는 내부 표면을 정확하게 생성하기 위해서, 사용자의 다리의 표면 윤곽이 측정된다. 다리의 외측 표면의 측정은 몇 가지 상이한 방식으로 얻어질 수 있다. 바람직한 실시예에서, 사진측량법, 깊이 맵핑 또는 이미지 교정 기술 또는 다른 타입의 사진 표면 검출 방법을 이용하여, 환자의 다리 또는 임의의 다른 신체 부분의 외측 표면을 규정하는 3차원 좌표의 세트일 수 있는 외측 표면 측정을 획득한다.
사진측량법은, 그 가장 넓은 의미에서, 객체의 편평한 2차원 이미지를 실제의 3차원 객체 표면으로 다시 변환함으로써, 사진 프로세스를 반전(reverse)시킨다. 3차원 객체를 재구축하기 위해서 둘 이상의 상이한 사진이 필요하다. 완벽한 사진측량법 프로세스에서, 2개의 사진이 3차원 객체를 완벽하게 재구축하기 위한 충분한 정보를 제공할 수 있을 것이다. 불행하게도, 사진 및 측정 프로세스가 일반적으로 완벽하지 않으며, 그에 따라 2개의 사진을 기초로 3차원 객체를 재구축하는 것이 또한 결함을 가질 것이다. 보다 많은 사진을 취함으로써 그리고 정확도를 개선하기 위해서 여분의 정보를 이용함으로써, 사진측량법 객체 측정 프로세스가 개선될 수 있다. 사진측량법 프로세스는, 복수의 사진으로부터 획득된 측정으로부터 객체의 표면을 나타내는 3차원 좌표의 세트를 생성할 것이다.
사진측량법은 삼각측량 원리를 이용하고, 그에 의해서 공간 내에서 교차하는 라인을 이용하여 모든 3개의 XYZ 차원으로 위치를 연산한다. 실시예에서, 복수의 카메라를 이용하여 다리 또는 신체 부분을 동시에 사진촬영한다. 다른 실시예에서, 카메라로부터의 거리를 알고 있는 광 공급원으로부터의 광을 환자에게로 투사하고 그리고 환자의 사진을 취한다. 각각의 광의 지점을 삼각측량함으로써, 카메라로부터 각각의 광의 지점까지의 거리가 결정될 수 있다. 지점의 세트를 삼각측량하기 위해서, 세트 내의 모든 사진에 대해서 카메라 위치 및 "배향"이라고도 지칭되는 조준(aiming) 각도를 알고 있어야 한다. 리섹션(resection)이라고 지칭되는 프로세스를 이용하여 각각의 카메라에 대한 카메라 위치 및 조준 각도 계산을 결정한다. 카메라의 오류가 규정되고 제거될 수 있도록, 카메라는 또한 영점교정(calibrate)되어야 할 것이다.
삼각측량은 3차원 지점 측정을 생성하기 위해서 사진측량법에 의해서 이용되는 원리이다. 공간 내에서 수렴하는 라인을 수학적으로 교차시킴으로써, 지점의 정밀한 위치가 결정될 수 있다. 동시적으로 삼각측량되는 지점의 수에 대한 실질적인 제한 없이, 사진측량법은 복수 지점을 동시에 측정할 수 있다. 적어도 2개의 상이한 위치로부터 사진을 취하고 그리고 각각의 사진 내에서 동일한 표적을 측정함으로써, 각각의 카메라 위치로부터 표적까지 "시선(line of sight)"이 얻어진다. 카메라 위치 및 조준 방향이 알려져 있기 때문에, 각각의 표적화된 지점의 XYZ 좌표를 생성하기 위해서 라인이 수학적으로 교차될 수 있다. IR 또는 가시적인 광 지점의 패턴이 환자에게로 투사될 때, 또한 삼각측량을 이용하여, 광 공급원과 카메라 사이의 거리 및 지점의 검출된 각도를 기초로 이러한 지점의 위치를 결정할 수 있다.
리섹션은, 카메라의 배향으로 또한 알려져 있는, 조준 방향 및 카메라 위치를 기초로, 사진 데이터로부터 객체의 좌표를 결정하기 위해서 이용되는 과정이다. 전형적으로, 이미지 내의 XYZ 좌표 내에서 가시적으로 확인되고 알고 있는 모든 지점이 이러한 배향을 결정하기 위해서 이용된다. 정확한 리섹션을 위해서, 각각의 사진 내에서 12개 이상의 잘-분포된 지점을 가질 수 있을 것이다. 객체 상의 지점의 XYZ 좌표가 알려져 있다면, 카메라의 배향이 연산될 수 있다. 카메라의 위치 및 조준 방향 모두가 리섹션에서 필요하다는 것을 깨닫는 것이 중요하다. 카메라의 위치만을 아는 것으로 충분하지 않은데, 이는 카메라가 동일한 장소에 배치되나 임의의 방향을 조준할 수 있기 때문이다. 결과적으로, 3개의 좌표에 의해서 규정되고, 그리고 3개의 각도 좌표에 의해서 규정되고 조준되는 카메라의 위치를 반드시 알아야 한다. 따라서, 비록 표적 지점의 X, Y 및 Z 좌표를 규정하기 위해서 3개의 값이 필요하지만, 사진 상의 지점, 위치에 대한 XYZ 좌표, 및 조준 방향에 대한 XYZ 각도를 규정하기 위해서 6개의 값이 필요할 수 있을 것이다.
또한, 사진촬영되는 표면이, 각각의 사진 상에서 나타나는 그리고 정확한 표면 측정을 위한 최소 수의 잘-분포된 기준 지점을 가져야 한다. 기준 지점은, 사진에서 명료하게 보여질 가시적인 콘트라스트를 제공하는 객체 상에 배치된 가시적인 마크일 수 있다. 각각의 사진 상의 적어도 12개의 잘-분포된 지점 및 객체의 전체 표면에 대한 적어도 20개의 지점이 존재하여야 한다. 기준 지점은 객체 상에 그리고 사진 전체를 통해서 균일하게 분포되어야 한다. 기준 지점의 수가 많을수록 객체의 표면이 보다 정확하게 측정될 수 있다.
실시예에서, 주근깨(freckle), 점(spot), 주름, 모공 및 다른 특징부(feature)를 포함하는 환자의 자연적인 특징부가 기준 지점으로서 이용될 수 있다. 대안적으로, IR 또는 가시적인 광이 환자에게로 투사되어 사진 측정을 위한 기준 지점을 제공할 수 있다. 또한, 잉크 마커로 환자의 피부에 마킹할 수 있고 그리고 실시예에서, 환자 또는 환자의 사지가 탄성 면 튜브, 관상붕대(stockinette), 레오타드(leotard), 바디수트(body suit)와 같은 폼 피팅(form fitting) 재료로 커버될 수 있다.
실시예에서, 컴퓨터 프로그램이 사진 측정을 프로세스하여, 모든 측정된 지점의 최종 XYZ 좌표를 생성한다. 이를 위해서, 프로그램은 표적 지점을 삼각측량하고 그리고 그림을 리섹트한다. 또한, 프로그램은 카메라를 영점교정할 수 있을 것이다. 3차원 측정의 전형적인 정확도가 이상적인 동작 조건 하에서 매우 높을 수 있다. 예를 들어, 측정이 50 내지 100 미크론(0.002" 내지 0.004")까지 정확할 수 있다. 그러나, 사진 측정의 정확도는 상당히 변동적일 수 있는데, 이는 정확도가 몇몇 상호-관련된 인자에 의존하기 때문이다. 중요한 정확도 인자에는, 카메라의 해상도 및 품질, 측정되는 객체의 크기, 취해진 사진의 수, 및 객체에 대한 그리고 서로에 대한 그림의 기하형태적 레이아웃이 포함된다.
사진측량법적 측정이 무차원적일 수 있다. 사진측량법적 측정을 스케일링(scale)하기 위해서, 적어도 하나의 공지된 거리가 필요하다. 공지된 거리는 객체 상에 마킹된 거리, 카메라들 사이의 공지된 거리 또는 광 공급원과 카메라 사이의 공지된 거리일 수 있다. 예를 들어, 만약 일부 표적화된 지점에 대한 실제 좌표를 알고 있다면, 이러한 지점들 사이의 거리가 결정될 수 있고 그리고 지점을 이용하여 측정을 스케일링할 수 있다. 다른 가능성은, 상부에 표적을 가지는 고정물(fixture)을 이용하고 그리고 객체와 함께 고정물을 측정하는 것이다. 고정물 상의 표적들 사이의 거리를 알고 있기 때문에, 이는 객체 상의 기준 지점들 사이의 다른 측정을 스케일링하기 위해서 이용될 수 있다. 그러한 고정물은 일반적으로 스케일 바아로서 지칭된다. 2개의 카메라 사이의 거리 및 카메라 및 환자 상의 지점 사이의 라인의 각도를 아는 것에 의해서, 환자 표면 형태 치수가 또한 결정될 수 있다. 이러한 정보로부터, 카메라와 환자 상의 지점 사이의 거리가 삼각측량에 의해서 결정될 수 있다. 유사하게, 광 비임 공급원과 카메라 사이의 거리, 공급원으로부터의 광 비임의 각도 및 카메라에 의해서 검출된 광 지점의 각도를 아는 것에 의해서, 환자 표면 형태 치수가 또한 결정될 수 있다. 이러한 정보로부터, 카메라와 환자 상의 광 지점 사이의 거리가 삼각측량에 의해서 결정될 수 있다. 광은 적외선일 수 있고 그리고 카메라가 적외선 사진을 생성하는 적외선 카메라일 수 있다.
실시예에서, 본 발명에 따른 방법을 이용하여 부상당한 사지를 위한 캐스트 또는 브레이스를 만든다. 부상당한 사지에 대한 일련의 사진이 취해진다. 만약 골절이 있다면, 사진을 취하기 전에 갈라진 틈(fracture)이 감소되어야 한다. 이어서 전술한 사진측량법적 프로세싱 방법을 이용하여 부상당한 사지의 표면 좌표를 획득한다. 사지 상의 공통 표면 지점을 규정하기 위해서, 기준 지점이 사지 상에 배치될 수 있다. 기준 지점은 단순하게 임의의 콘트라스팅(contrasting) 색채 지점, 패턴, 형상, 객체, 심볼 또는 용이하게 육안으로 확인될 수 있는 다른 광학적 표시부일 수 있다. 기준 지점은 펜으로 신체 상에 위치시킨 흑색 또는 채색된 잉크 마크일 수 있다. 다른 실시예에서, 기준 지점은 가시적인 광, 적외선 광과 같은 광, 지점 또는 그리드, 스티커 또는 객체 또는 임의의 다른 가시적인 기준 지점일 수 있다. 예를 들어, 콘트라스팅 색채를 가지는 원형의 접착 스티커가 환자에 배치되고 사진촬영될 수 있다. 스티커가, 환자의 사지 및/또는 본체의 디지털 표현을 생성하기 위해서 이용될 수 있는 정확한 기준 지점을 제공할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 기준 지점이, 브레이스 구축을 위한 신체의 일부 또는 전체 사지 주위로 배치되고 균일하게 분포된다.
도 10을 참조하면, 실시예에서, 신호 프로세서에 커플링된 컬러 이미지 카메라(551), 적외선(IR) 카메라(553), 및 적외선(IR) 광 공급원(555)을 포함하는 광학적 장치를 이용하여 환자의 3차원 표면 데이터가 얻어질 수 있다. IR 광 공급원(555), IR 카메라(553) 및 컬러 이미지 카메라(551)가 모두 광학적 장치(550)의 일 측부 상에 장착될 수 있고, 그에 따라 컬러 카메라(551) 및 IR 카메라(553)가 실질적으로 동일한 시야를 가지고 그리고 IR 광 공급원(555)이 이러한 동일한 시야 내에서 광을 투사한다. IR 광 공급원(555), IR 카메라(553) 및 컬러 이미지 카메라(551)가 광학적 장치(550) 상에서 고정되어 그리고 서로로부터 공지된 거리에 장착될 수 있다. 컬러 이미지 카메라(551)가 카메라(551)의 관찰 영역 내의 환자의 사지(560) 또는 환자의 일부에 대한 색채 정보를 제공할 수 있다. IR 카메라(553) 및 IR 광 공급원(555)이, IR 카메라(553)의 관찰 영역 내에 있는 IR 광 공급원(555)에 노출된 환자의 사지(560)의 각각의 영역에 대한 거리 정보를 제공할 수 있다. 적외선 광 공급원(555)이 적외선 레이저 다이오드 및 확산기를 포함할 수 있다. 레이저 다이오드가 적외선 광 비임을 확산기로 지향시켜, 의사(pseudo) 무작위적 간섭무늬(speckle) 또는 구조화된 광 패턴이 환자의 사지(560)로 투사되게 한다. 확산기는, 특정의 주기적인 구조를 가지는 컴퓨터-생성된 홀로그램(CGH)일 수 있는 회절 격자일 수 있다. IR 카메라(553) 센서가, IR 레이저 파장에 센터링된 밴드-통과 필터를 가지는 CMOS 검출기일 수 있다. 실시예에서, 컬러 이미지 카메라(551)가 또한 환자의 사지(560)로 투사된 IR 광을 검출할 수 있다.
도 12를 참조하면, 광학적 장치(550)가 적외선 카메라(553)와 환자 상의 IR 광 사이의 거리를 검출할 수 있는데, 이는 카메라(553)가 IR 광 공급원(555)과 상이한 각도에서 환자의 사지를 관찰하고 그리고 IR 광 공급원(555)과 IR 카메라(553) 사이의 거리가 규정되기 때문이다. 구조화된 광 거리 감지의 원리는, 환자의 사지 상의 각각의 광의 지점에 대한 IR 광 공급원(555)과 IR 센서(553) 사이의 특정 각도 및 객체와 IR 광 공급원(555) 또는 IR 카메라(553) 또는 컬러 이미지 카메라(551) 사이의 거리가 주어지면, 삼각측량에 의해서 결정될 수 있다는 것이다. IR 카메라(553) 및 컬러 카메라(551)에 의해서 검출되는 환자의 사지 상의 광 지점의 각도가 광학적 장치(550)로부터의 환자의 거리에 의존하여 변화될 것이다. 실시예에서, 영점교정 프로세스를 이용하여, 광학적 장치(550)로부터의 상이한 거리에서 평면 상의 각각의 광 지점의 각도를 결정할 수 있다. IR 광의 각각의 지점에 대한 각도 및 상응하는 거리를 아는 것에 의해서 광학적 장치(550)로부터의 광의 지점의 거리가 결정될 수 있다. 객체에 대한 이러한 거리 계산이 또한 3차원 맵핑으로서 알려질 수 있다. 각각의 광 지점에 대한 거리 값이 또한 가시적인 색채 이미지 데이터와 매칭될 수 있고, 그에 따라 환자 이미지의 각각의 픽셀에 대한 색채 및 거리 정보가 결정 및 저장될 수 있다.
단일 그림이 고정된 위치에서 환자를 캡쳐할 수 있기 때문에, IR 광 공급원(555)이 환자 상으로 IR 광을 투사할 수 있고 그리고 IR 카메라(553)가 환자(560)의 단일 사진을 취할 수 있다. 컬러 카메라(551)가 또한 동시에 환자의 사지(560)의 단일 사진을 취할 수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 복수의 IR 또는 컬러 사진 이미지가 상이한 위치에서 환자의 사지(560)를 촬영할 수 있고 그리고 상응하는 이미지 천이(shift)가 카메라로부터의 거리에 직접적으로 관련된다. 각각의 연속적인 사진 이미지가 다음 프레임 계산을 위한 기준 사진으로서의 역할을 하고, 그에 따라 환자의 이동이 검출될 수 있고 그리고 3차원 맵핑에서의 변화가 기록될 수 있다.
전술한 바와 같이, IR 카메라가 환자의 사지 상으로 투사된 광 패턴을 검출할 수 있고 그리고 삼각측량을 통해서, IR 카메라와 컬러 카메라 사이의 거리 및 환자 상의 광 패턴의 각각의 지점이 결정될 수 있다. 그러나, 지점에 대한 거리 정보가, IR 카메라(553) 또는 컬러 카메라(551)에 의해서 검출되는 환자의 사지 또는 환자의 사지의 일부의 3차원 표면 만을 결정할 수 있다. 도 45를 참조하면, 환자 사지 주위의 3차원 표면을 결정하기 위해서, 복수의 광학적 장치(550)가 환자 주위로 배치될 수 있고 그리고 이러한 각각의 카메라로부터의 3차원 정보를 조합하여 환자의 사지의 외주 주위의 3차원 표면을 결정할 수 있다. 실시예에서, 각각의 IR 광 공급원(555)으로부터의 IR 광이 동시에 방출될 수 있고 그리고 모든 IR 카메라(553) 및 컬러 카메라(551)로부터의 사진이 동시에 취해질 수 있다. 다른 실시예에서, IR 광 공급원(555)이 동일한 광학 시스템(550)의 부분이 아닌 IR 카메라(553)와 간섭할 수 있다. 모든 IR 광 공급원(555)으로부터 동시에 IR 광을 투사하는 대신에, 광학 시스템(550)이 IR 광으로 순차적으로 조명하도록 그리고 환자의 사지(560)를 사진촬영하도록 구성될 수 있다. 제1 광학 시스템(550)이 IR 광을 방출할 것이고 그리고 환자의 사지(560)의 IR 및 컬러 사진을 취할 것이다. 이어서, 제1 광학 시스템(550)이 환자의 사지(560)로 IR 광을 투사하는 것을 중단하고, 그리고 이어서 제2 광학 시스템(550)이 IR 광을 방출하고, 환자의 사지(560)의 IR 및 컬러 사진을 취할 수 있다. 이어서, 제2 광학 시스템(550)이 환자의 사지(560)에 대한 IR 광의 투사를 중단할 수 있다. 이러한 프로세스가 나머지 광학 시스템(550)에 대해서 순차적으로 반복될 수 있다.
IR 사진을 취한 후에, 환자의 사지(560)의 상이한 측부에 대한 표면 데이터가 광학 시스템(550)으로부터 다양한 방식으로 조합될 수 있다. 예를 들어, 복수의 IR 카메라(553)가, 환자의 사지(560)의 전체적인 또는 부분적인 외주 방향 3차원 표현을 결정하기 위해서 사진측량법 프로세스를 이용하여 조합될 수 있는 사진촬영된 환자의 사지(560)에 대한 거리 정보를 생성할 수 있다. 광학 시스템(550)으로부터의 표면 데이터가, 적어도 2개의 인접한 광학 시스템(550)에 의해서 또한 캡쳐된 환자의 사지(560)의 동일한 표면 영역의 일부를 포함할 것이다. 3차원 형상 데이터가 동일하기 때문에, 시스템은 이러한 매칭되는 표면 형상을 식별할 수 있고 그리고 표면 데이터를 조합하여 환자의 사지(560)의 사진촬영된 부분에 대한 연속적인 표면 데이터를 획득할 수 있다. 실시예에서, 광학 시스템(550)이 평면 방식으로 방사상으로 정렬되고 환자의 사지(560)의 횡단면 내의 중심 지점(559)을 향해서 지향된 IR 카메라(553)와 함께 환자(560) 주위로 정렬될 수 있다. 광학 시스템(550) 각각은 환자의 사지(560)의 일부에 대한 표면 데이터를 생성할 수 있다. IR 사진이 공통 평면 상에서 취해지기 때문에, 중심 지점(559)으로부터의 표면 데이터의 거리를 결정함으로써, 상이한 광학 시스템(550)으로부터의 표면 데이터가 조합될 수 있다. 실시예에서, 영점교정 IR 및/또는 컬러 사진의 제1 세트가, 환자의 사지(560)가 없는 상태에서, 물리적인 중심 지점 마커(559)의 광학 시스템(550)에 의해서 취해질 수 있다. 이어서, 환자(560)의 IR 및/또는 컬러 사진이 취해질 수 있다. 이러한 정보로부터, 환자(560)의 표면 데이터에 대한 중심 지점(559)의 위치가 결정될 수 있다. 공통 중심 지점(559)에 대한 거리 및 표면 데이터의 정렬을 아는 것에 의해서, 상이한 광학 시스템(550)으로부터의 표면 데이터가 조합될 수 있다. 실시예에서, 광학 시스템(550)이 환자의 사지(560)의 직접적인 대향 측부 상에 배열될 수 있다. 비록 4개의 광학 시스템(550)이 도시되어 있지만, 다른 실시예에서, 2 이상의 광학 시스템(550)을 이용하여 환자의 사지(560)로부터 표면 데이터를 획득할 수 있다. 환자의 사지(560)에 대한 일부 중첩되는 표면 데이터를 가지기 위해서는 3개의 광학 시스템(550)이 필요할 수 있을 것이다.
도 13을 참조하면, 다른 실시예에서, 광학 시스템(550)으로부터의 표면 데이터가 환자의 사지(560) 상의 정렬 마킹(557)을 이용하여 조합될 수 있다. 환자의 사지(560)가 재료로 커버될 수 있고 그리고 둘 이상의 광학 시스템(550)의 시야 내에 있는 위치에서 가시적인 또는 IR 마킹(557)이 환자의 사지(560)로 투사될 수 있다. 컬러 카메라(551)가 가시적인 및 IR 마킹 모두를 검출할 수 있고 그리고 IR 카메라(553)가 IR 마킹만을 검출할 수 있을 것이다. 광학 시스템은 또한 IR 광을 IR 마킹으로부터 구분할 수 있을 것인데, 이는 IR 마킹(557)의 형상이 더 크거나 상이한 형상을 가질 수 있기 때문이다. 양 광학 시스템(550)에 의해서 사진촬영된 마킹(557)의 위치와 매칭되는 사진측정법 또는 이미지 영점교정 프로세스를 이용함으로써, 인접한 광학 시스템(550)으로부터의 표면 데이터가 조합될 수 있다.
기준 지점에 더하여, 브레이스의 엣지, 모듈형 브레이스의 이음매 또는 다른 특징부를 규정하기 위해서 환자가 또한 마킹될 수 있다. 도 14를 참조하면, 의사가 환자의 아암(103)을 펜(105)으로 마킹하여 브레이스의 엣지 또는 모듈형 브레이스의 이음매의 위치를 규정할 수 있다. 엣지 또는 이음매 마킹이, 환자의 아암(103) 주위에서 연장하는 하나 이상의 연속적인 잉크 라인(107)일 수 있다. 다른 실시예에서, 엣지 또는 이음매가, 브레이스의 엣지를 규정하고 브레이스 디자인 중에 연결되는 일련의 잉크 마크에 의해서 규정될 수 있다. 부가적인 잉크 라인(109)이 또한 환자 상에 마킹되어 브레이스 피스에 대한 엣지를 생성할 수 있다. 다른 실시예에서, 환자 상의 관심 영역 또는 브레이스 디자인을 나타내기 위해서, 잉크 대신에, 스티커와 같은 다른 마킹 장치가 환자 상에 배치될 수 있다.
예를 들어, 봉합으로 폐쇄되었고 그리고 강성 브레이스와 접촉하지 않아야 하는 수술로 인한 부상 영역을 환자가 가질 수 있을 것이다. 브레이스 내에 개구부를 제공함으로써, 환자의 봉합부가 브레이스 구조물에 대해서 가압되지 않을 것이다. 도 1에서, 의사가 환자의 신체의 이러한 부분 주위로 원을 그리고, 그에 따라 브레이스가 이러한 지역에서 절개되어 디자인될 수 있다. 의사가 또한 환자의 아암(103) 상에 메모(note)를 할 수 있다. 예를 들어, 부상부의 위치를 나타내는 정보뿐만 아니라 뼈, 접합부, 힘줄, 및 인대를 나타내는 정보를 의사가 기록할 수 있다. 이러한 해부학적 위치는 브레이스의 디자인에 있어서 중요하고 그에 따라 환자의 아암(103)에 마킹된다. 사진측량법이 사진을 이용하기 때문에, 디지털 그림이 스티커, 잉크 라인, 다른 잉크 마킹의 모두를 기록할 것이다.
도 15를 참조하면, 실시예에서, 브레이스(901)가 복수의 접근가능 영역(902, 904, 906)을 가질 수 있다. 접근 영역(902, 904, 906)은 부상 및 환자에 따라서 크거나 작을 수 있다. 사진 촬영에 앞서서, 상이한 영역(902, 904, 906)이 환자 상에 마킹될 수 있을 것이다. 각각의 접근 영역(902, 904, 906)이, 브레이스(901)에 의해서 커버된 환자의 개별적인 부분으로 접근할 수 있게 허용하는 힌지(912) 또는 다른 해제가능한 체결부에 부착될 수 있다. 접근 영역(902, 904, 906)은 특정의 관심 영역 위에, 예를 들어 청결화 또는 주기적인 체크가 필요한 상처 영역 위에 전략적으로 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 접근 영역(902, 904, 906)이 또한 브레이스(901)의 전체 길이를 따라서 연장할 수 있다. 사지 또는 신체의 나머지가 브레이스(901)에 의해서 보호되고 부동화되는 동안 각각의 영역(902, 904, 906)을 개별적으로 개방함으로써, 브레이스(901)에 의해서 커버된 전체 사지 또는 신체 지역이 청결화, 검사, 봉합사(951)의 제거 또는 다른 이유를 위해서 접근될 수 있다. 도 16을 참조하면, 다른 실시예에서, 브레이스(920)가 개별적인 접근 영역(922)을 가질 수 있고 그리고 브레이스의 상부 부분(924)의 나머지가 함께 커플링될 수 있다. 접근 영역(902, 904, 906)이 폐쇄될 때 브레이스(901)를 폐쇄 위치에서 고정하기 위해서, 해제가능한 그리고 조정가능한 커플링이 접근 영역(902, 904, 906)에 부착될 수 있다.
도 17 내지 22를 참조하면, 실시예에서, 브레이스(930)가, 브레이스(911)로부터 완전히 제거될 수 있는 모듈형 섹션을 가지는 모듈형 구성을 가질 수 있는 모듈형 디자인일 수 있다. 이러한 디자인은 팔뚝과 같은 골절된 사지 뼈들에 대해서 유용할 수 있다. 캐스트가 의료 분야에서 잘 알려져 있다. 뼈가 골절되었을 때, 갈라진 틈의 크기를 감소시키도록 뼈가 셋팅될 수 있고 그리고 캐스트가 손, 하부 아암 및 상부 아암 주위로 배치된다. 아암이 치유됨에 따라, 캐스트가 제거되고 그리고 보다 작은 캐스트로 대체된다. 골절 타입에 따라서, 환자가 몇 차례의 캐스트 교체를 할 수 있다. 이는 많은 시간을 필요로 할 수 있는데, 이는 각각의 캐스트가 톱작업되어 제거되어야 하고 그리고 새로운 짧은 캐스트가 아암 또는 다리 위에 구축되어야 하기 때문이다. 또한 전술한 바와 같이, 캐스트의 적용 및 캐스트 톱작업에 의한 제거는, 그러한 처치 중에 진정될 필요가 있을 수 있는 어린이에게 매우 트라우마가 될 수 있다.
실시예에서, 상부 아암(940), 손목 윗부분(cuff)(942), 팔꿈치(938), 하부 팔뚝(932), 상부 팔뚝(934), 및 엄지 스피카(spica)(936)를 포함하는 몇 개의 모듈형의 조정가능한 브레이스 섹션을 가지는 모듈형 브레이스(930)가 환자를 위해서 디자인될 수 있다. 섹션은 임의의 전술한 해제가능한 체결부 또는 임의의 다른 적합한 체결부로 함께 커플링될 수 있다. 환자가 치유됨에 따라, 섹션이 모듈형 브레이스(930)로부터 순차적으로 제거될 수 있다. 도 14와 관련하여 전술한 바와 같이, 환자가 상이한 모듈과 조정가능한 섹션 사이의 접합부에서 마킹될 수 있다. 그러한 마킹은 사진 표면 검출 프로세스에 의해서 검출되고 그리고 상이한 모듈 섹션이 브레이스(930)로 디자인된다. 일반적으로 x-레이가 골절된 뼈를 촬영하기 때문에, 이러한 x-레이 데이터가 사진 이미지로 관찰될 수 있고 그리고 손상된 신체 지역에서 아암을 보호하기 위해서 필요한 구조적 무결성(integrity)을 가지는 브레이스(930)가 디자인될 수 있다. 브레이스(930)가 전술한 바와 같이 디자인되고 그리고, 전술한 제거가능한 체결부 또는 나사(915)와 같이 모듈형 섹션에 부착되는 또는 브레이스 내에 형성되는 임의의 다른 타입의 커플링에 의해서 조정가능한 그리고 모듈형의 섹션이 각각의 인접한 섹션에 대해서 고정될 수 있다.
도 17을 참조하면, 만약 환자의 팔이 골절되었다면, 손가락으로부터 어깨까지 연장하는 브레이스(930)를 이용하여 전체 아암이 초기에 부동화될 수 있을 것이다. 도 18을 참조하면, 제1 기간 후에, 손목 윗부분(942)이 상부 아암 모듈(940)로부터 제거될 수 있다. 이는, 격리 기간 후에 팔꿈치를 움직일 수 있게 허용한다. 만약 손목 윗부분(942)이 상부 아암 모듈(940)에 힌지 연결된다면, 커플링이 개방될 수 있다. 그 대신에, 손목 윗부분(942)을 제거하기 위해서 전술한 조정가능한 해제가능 체결부 중 임의의 것을 이용하여 손목 윗부분(942)을 상부 아암 모듈(940)에 커플링할 수 있다. 도 19를 참조하면, 제2 기간 후에, 팔꿈치 굽힘을 허용하도록 적절히 치료되었을 때, 전체 상부 아암 모듈(940)이 제거될 수 있다. 팔꿈치를 둘러싸는 팔꿈치 모듈(938)이 여전히 존재하고 그리고 굽힘을 허용하나, 회전을 허용하지 않는다.
도 20을 참조하면, 팔꿈치 모듈(938)이 제거되어, 나머지 치료를 위한 '짧은 아암' 캐스트를 남긴다. 이러한 상부 팔뚝(934)이 힌지(912)로 하부 팔뚝(932)에 커플링될 수 있고 그리고 피부의 청결화 및 검사를 위해서 일시적으로 개방될 수 있을 것이나, 치료 중에 아암 안정화를 위해서 유지될 수 있도록 폐쇄될 수 있을 것이다. 도 21을 참조하면, '엄지 스피카'(936)가 치료 중에 임의 시간에 제거되어, 엄지의 운동을 허용할 수 있을 것이다. 마지막으로, 도 22를 참조하면, 브레이스(930)의 하부 팔뚝 모듈(932)이 '부목(splint)'으로서 유지될 수 있을 것이고, 부가적인 안정 및 안전을 위해서 치료 후에 요구되는 경우에, 그러한 부목이 벨크로 스트랩과 같은 제거가능한 스트랩에 의해서 제 위치에서 유지될 수 있을 것이다.
다른 실시예에서, 유사한 브레이스가 부상당한 손, 발 또는 다리를 위해서 제조될 수 있다. 예를 들어, 환자가 손에 부상을 당하였을 때, 전체 손이 초기에 모듈형 브레이스 내에 위치될 필요가 있을 수 있고, 그러한 모듈형 브레이스는 손목, 손바닥, 손가락 및 엄지를 위한 상이한 모듈을 포함한다. 브레이스가 또한 접근 부분을 포함할 수 있을 것이다. 부상된 영역뿐만 아니라 모듈 이음매 및 접근 위치의 각각을 위한 희망 위치를 의사가 마킹할 수 있다. 이어서, 브레이스가 디자인되고 제조된다. 이어서, 브레이스가 모든 모듈 및 임의의 필요한 패드로 조립된다. 손이 치유됨에 따라, 개별적인 모듈이 브레이스로부터 제거될 수 있고 그리고 환자가 손을 다시 사용할 수 있게 된다. 최종적으로, 환자가 완전히 회복할 때까지, 손상을 입은 손가락만이 브레이스 내에서 유지될 필요가 있을 수 있다. 손이 많은 작은 성분을 가지기 때문에, 전통적인 손 캐스트를 제조 및 제거하는 것이 어려울 수 있을 것이다. 본 발명에 따른 프로세스는 회복 프로세스를 크게 단순화하였는데, 이는 단지 하나의 브레이스가 요구되기 때문이고 그리고 환자가 치유됨에 따라 모듈이 단순히 제거될 수 있기 때문이다.
지정된 시간 기간에 모듈을 제거하는 것이 치유 프로세스에 있어서 매우 중요할 수 있다. 연장된 시간 기간 동안 부동화되어 유지되는 접합부가 매우 경직적(stiff)일 수 있다. 따라서, 접합부를 가능한 한 활성적으로 만드는 것이 중요하다. 부상당한 뼈가 완전히 치유될 때까지 환자의 아암을 지지하기 위해서 하부 아암 모듈(925)이 계속적으로 착용될 수 있다. 본 발명에 따른 브레이스가 전통적인 경우보다 유리한 많은 장점을 가진다. 모듈이 제거되기 때문에, 새로운 브레이스가 필요치 않다. 브레이스 모듈이 제거될 수 있기 때문에, 필요한 경우에, 의사가 사지를 검사할 수 있고 그리고 환자가 사지를 청결화할 수 있다. 부상당한 사지가 마킹되고 사진촬영된 후에 환자가 병원에 머무를 필요가 없다. 캐스트를 주기적으로 제거하고 교체하여야 하는 것에 대비하여, 각각의 섹션이 제거될 때 상당한 시간이 절약된다. 크기가 변화됨에 따라, 브레이스의 각각의 모듈형 성분의 횡단면을 희망에 따라서 조정하여 환자의 사지에 피팅할 수 있다. 특히, 위축으로 인해서 사지가 축소되는 경우에, 횡단면이 피팅 개선을 위해서 감소될 수 있다.
적절한 치수가 되는 것에 더하여, 브레이스 또는 캐스트가 요구되는 이용을 위한 충분한 강도를 가져야 한다. 발목 브레이스 또는 보행(walking) 캐스트가 달리기 또는 점핑 중에 사용자의 중량을 지지하여야 할 필요가 있을 수 있고 그리고 아암 브레이스 또는 캐스트가 정상적인 사용 힘을 견딜 수 있어야 한다. 실시예에서, 브레이스 또는 캐스트의 강도가 성분을 제조하기 위해서 이용되는 브레이스 또는 캐스트 성분 및 재료의 기하형태에 의해서 결정된다. 적합한 재료에는, 고강도 폴리아미드 금속, 합금 및 에폭시 결합제 내의 탄소 섬유와 같은 복합체와 같은 고강도 플라스틱이 포함된다.
다른 실시예에서, 피부 상의 마킹이 뼈 윤곽의 패딩을 위한 영역 또는 윤곽을 유지하기 위해서 시간 경과에 따라 부가적인 패딩을 부가하기 위한 영역을 결정할 수 있다. 이러한 시스템을 이용하여, 일치하는(conforming) 패드가 동일한 프로세스에 의해서 프린트되어(printed) 캐스트의 내측 벽 내부의 "피팅된 영역"의 한정 내에 피팅될 수 있다. 점진적인 두께의 일치되는 표면 패드의 어레이가 생성될 수 있고 그리고 초기 캐스트와 함께 건강 용품 제공자에게 제공될 수 있다. 내측의 일치하는 패드가, 부가적인 제조 기술에 의해서 생산될 수 있는 보다 연성의 가요성 재료로 제조될 수 있다.
내측 패드가, 환기 개선을 위해서 외측 외골격의 환기 홀과 매칭되는 홀 및 다공도를 가질 수 있다. 내측 패드가 또한 패드 내로 제조된 록킹 장치를 가질 수 있고, 그에 따라 내측 패드가 정확한 배향으로 정확한 위치에 스냅(snap)된다. 대안적으로, 접착제를 이용하여 패드를 브레이스에 부착할 수 있다.
패드 및 브레이스 모두가 맞춤형으로 제조되기 때문에, 패드 및 브레이스가 서로에 대해서 부착되어야 하는 곳 및 부착 가능한 방법을 나타내는 문구, 컬러 코딩, 또는 심볼일 수 있는 위치 표시부로 패드 및 브레이스가 마킹될 수 있을 것이다. 예를 들어, 패드 상의 문구가 "커넥터를 패드 내의 홀(A)로 부착시킴으로써 이 패드를 브레이스의 상부 후방 섹션에 부착하시오"라고 기술할 수 있을 것이다.
신체가 치유됨에 따라, 운동 부족이 위축을 초래할 수 있고, 그러한 위축은 신체의 수축을 유발한다. 따라서, 패드의 제1 세트가 얇아질 수 있을 것이다. 원래의 얇기를 가지는 브레이스 또는 캐스트가 더 이상 적절하게 피팅되지 않을 때, 얇은 패드를 제거하고 그리고 더 두꺼운 패드로 대체한다. 일치하는 패드의 상이한 세트가, 이러한 표면 기하형태가 시간 경과로 변화됨에 따라 환자의 사지와 매칭되는 것으로 예측되는 내부 표면을 가질 수 있는 상이한 두께를 가질 수 있다. 이러한 패드의 복수의 세트가 동시에 제조될 수 있고 또는 그 대신에, 패드에 대한 디지털 디자인이 저장된 후에, 부가적인 패드가 저장된 패드 디자인으로부터 임의 시간에 제조될 수 있다. 패드가 조정가능한 횡단면 브레이스와 함께 조합되어 사용될 때, 패드의 압축이 제어될 수 있다. 브레이스가 사지를 더 이상 적절하게 지지하지 못할 때, 패드가 제거되고 더 두꺼운 패드로 교체될 수 있다.
도 40을 참조하면, 브레이스를 위한 패드를 제조하기 위한 프로세스 단계의 흐름도가 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 환자의 사지가, 사진촬영될 수 있는 마킹 장치의 임의 타입으로 마킹될(661) 수 있다. 마킹이 부상 위치, 브레이스의 엣지, 모듈형 브레이스의 이음매, 브레이스 피스의 이음매, 민감한 영역, 봉합부의 위치, 및 다른 신체 특징부를 나타낼 수 있다. 환자의 사지가 점, 라인, 격자 또는 임의의 다른 복수의 광 지점과 같은 패턴의 IR 또는 가시적인 광으로 조명될 수 있다(663). 사지가 전술한 바와 같이 IR 및/또는 가시적인 광 카메라로 사진촬영될 수 있다(665). 사진 데이터로부터, 환자의 사지에 대한 표면 데이터가 얻어질 수 있다(667). 다른 실시예에서, 사지가 IR 또는 가시적인 광 패턴으로 조명되지 않을 수 있고 그리고 표면 데이터가 환자의 피부 상의 자연적인 마킹에 의해서 얻어질 수 있다.
표면 데이터를 이용하여 브레이스에 대한 패드의 세트의 내부 표면을 디자인할 수 있다(669). 실시예에서, 패드가 3차원 프린팅을 통해서 제조될 수 있고 그리고 패딩이 브레이스 쉘 내에 배치될 수 있다. 브레이스가 브레이스 쉘 및 패드와 조립되면, 브레이스가 사지 보호를 위해서 환자에게 착용될 수 있다(673). 치유 및/또는 위축으로 인해서 사지가 변화됨에 따라, 사지의 표면이 변화될 수 있다(675). 전술한 바와 같이, 보다 양호한 피팅을 제공하기 위해서, 브레이스 쉘이 조정가능하고 타이트하게 조여질 수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 브레이스 쉘이 조정 불가능하고 그리고 사지의 크기가 작아지는 경우에, 브레이스의 피팅을 조정할 필요가 있을 수 있을 것이다. 환자의 사지의 새로운 사진을 기초로 새로운 세트의 패드를 제조하기 위해서, 전술한 프로세스가 반복될 수 있다. 환자는 브레이스 쉘로부터 이전의 패드 세트를 단순히 제거하고 그리고 새로운 패드를 설치할 수 있다. 환자가 브레이스를 더 이상 필요로 하지 않을 때까지, 이러한 프로세스가 반복될 수 있다.
도 37 내지 39를 참조하면, 브레이스 내로 디자인될 수 있는 다른 특징이 개별적으로 현수되는 접촉 패드(611)의 조밀한 격자(grid)이고, 상기 각각의 패드(611)가 구불구불한 형상을 부여하는 "중공형"이다. 이는, 접촉 '링'(615)이 피부와 접촉할 수 있게 하고, 각각의 링이 중심에서 환기 홀(619)을 가진다. 이는 피부에 대한 개선된 공기 유동을 제공한다. 그러한 것의 '도넛' 형상은 부종(edema) 가능성을 낮추는 윈도우를 만드는데, 이는 피부를 가압하여 혈액 유동을 방해하는 경질 엣지가 존재하지 않기 때문이다. 그리고 비교적 큰 접촉 패드(611)가 피부에 대한 안락함을 높일 수 있을 것이다. 또한, 공기가 접촉 패드(611)의 각각의 주위로 유동할 것이고, 그리고 외측 벽을 통한 천공 패턴을 통해서 배기될 수 있다. 이는, 사용자에 대한 안락함을 증대시킬 것이고 그리고 표면 피부 온도를 낮출 것이다.
접촉 패드(611)의 각각이 개별적으로 회전된 '셀'로서 생성될 수 있기 때문에, 패드의 '스톡(stock)'의 각각 주위에 '웰(well)'이 존재하도록 패드가 생성될 수 있다. '웰'을 지나서, 벽 두께가 성장되는데, 이는 셀의 두꺼운 부분이 인접한 셀과 교차하기 때문이다. 이는, 희망하는 곳(각각의 패드의 스톡 주위)에서 가요성을 가지면서도 희망하는 곳(각각의 스톡 사이)에서는 여전히 강한 비교적 강한 구조물을 생성할 수 있게 한다. 강도 및 순응성(compliance) 모두가 단일 표면에서 충족된다.
동적 브레이스의 경우에, 이러한 접촉 패드(611) 구성이 부착되는 구조물의 결부된(coherent) 부피로서 생성될 수 있고, 또는 보다 동적인 브레이스의 경우에, 접촉 패드(611)가 외골격 및 환기 패턴과의 연속성에서 구분되는 요소로서 프린트될 수 있을 것이나, 그에 의해서 외골격을 배제한 지지 구조 및 접촉 패드(611)가 접촉하지 않는다. 그러한 구성은, 접촉 패드로 인한 기계적인 성질에 어떠한 영향도 미치지 않고, 브레이스의 선택 영역 내의 상이한 운동을 허용할 수 있다.
도 37 내지 39에 도시된 패드(611)가 브레이스의 내측 표면의 일부이다. 각각의 패드(611)가 가요성을 가지고 그리고 수평 이동뿐만 아니라 압축 이동될 수 있다. 실시예에서, 패드(611) 각각이 접촉 부분(615) 및 프레임에 커플링되는 스템(621)을 구비한다. 패드(611)가 환자의 신체의 부분에 대해서 압축될 때, 예를 들어 브레이스를 환자가 착용하였을 때, 접촉 부분(615)이 프레임(629)에 대해서 압축된 스템(621)에 대해서 압축된다. 스템(621)이 접촉 부분보다 상당히 더 얇을 수 있고 그리고 벤딩될 수 있다. 패드(611)의 접촉 부분(615)이 수평으로 이동될 때, 스템(621)은 패드(611)의 이동에 응답하여 벤딩될 것이다. 스템(621)이 프레임(629)의 평면에 대해서 수직한 방향으로 이동될 수 있는 방식으로, 스템(621)은 또한 프레임(629)에 대해서 커플링된다. 따라서, 패드(611)가 브레이스의 프레임에 대한 패드(611)의 임의의 수직 압축에 응답하여 이동할 수 있다. 실시예에서, 브레이스의 일부 또는 전부의 내부 표면이 전술한 패드(611)를 포함할 수 있다. 브레이스 내에서 이용되는 패드(611)가 모두 동일할 수 있고 또는 각각이 상이한 디자인 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 피부 아래의 뼈와 같은 더 경질인 표면 위에 위치된 패드(611)가, 뼈 및/또는 접합부의 안락한 이동을 허용하는 가요성 패드(611)를 가질 수 있다. 대조적으로, 신체의 더 연성인 영역 위에 위치되는 패드(611)가 더 큰 경직성을 가질 수 있는데, 이는 연성 영역이 많은 패딩을 필요로 하지 않을 수 있기 때문이다. 도 37은 단일 패드(611) 요소의 예의 횡단면을 도시한다. 도 38은 직접적으로 압축된 패드(611)를 도시하고 그리고 도 39는 대각선 방향으로 압축된 패드(611)를 도시한다. 이러한 압축된 도면에서, 스템(621)이 패드(611)로 인가된 압력에 응답하여 벤딩된다.
다른 실시예에서, 비-원형 표면, 상이한 스프링 스템 및 상이한 환기 메커니즘을 포함하는 상이한 가요성 패드 디자인이 이용될 수 있다. 패드의 경성 및 연성이 패드의 접촉 영역 및 프레임에 대한 스템의 스프링 레이트(rate)에 의해서 정량화될 수 있다. 큰 접촉 영역 및 작은 스프링 레이트를 가지는 패드가 매우 연성적일 것이다. 대조적으로, 작은 접촉 영역 및 큰 스프링 레이트를 가지는 패드가 더 경질인 패드일 것이다. 패드의 경성 및 연성을 정량화하는 식은 (패드 표면적) x (스템 스프링 레이트) = X 이다. 예를 들어, 만약 패드 영역이 1 제곱 인치이고 스프링 레이트가 인치당 10 lb라면, 패드가 프레임 내로 1/4 인치 압축될 때, 힘은 제곱 인치당 2.5 lb가 될 것이다. 만약 패드가 프레임 내로 1/2 인치 압축된다면, 힘은 제곱 인치당 5 lb가 될 것이다. 각각의 패드의 동적 경성/연성 특성이 브레이스로 개별적으로 디자인될 수 있다. 패드 영역은 약 1/4 제곱 인치 내지 약 5 제곱 인치 범위가 될 수 있고 그리고 스템의 스프링 레이트가 약 .01 lb/in 내지 약 100 lb/in 범위가 될 수 있다.
도 23 및 24를 참조하면, 이음매(997)를 따라서 브레이스의 제1 섹션(991)을 제2 섹션(992)에 연결하고 브레이스의 횡단면을 변경하기 위해서 이용될 수 있는 조정가능한 체결부(990)의 평면도 및 저면도가 도시되어 있다. 이러한 예에서, 이음매(997)가 직선형 라인인 것으로 도시되어 있다. 다른 실시예에서, 이음매(997)가 곡선형일 수 있다. 실시예에서, 이음매(997)가 제1 섹션(991)의 내측 및 외측 표면에 수직일 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 섹션(991)의 이음매 엣지가 오목한 곡선일 수 있고 그리고 제2 섹션(992)의 이음매 엣지가 볼록한 곡선일 수 있고, 그에 따라, 제1 섹션(991)과 제2 섹션(992)의 정렬 천이 없이, 압축력이 이음매(997)를 가로질러 전달될 수 있다.
실시예에서, 조정가능한 체결부(990)가, 제2 섹션(992)으로부터 연장하는 복수의 탭(993, 994) 및 제1 섹션(991) 내에 형성되는 홈(995, 996)을 포함할 수 있다. 탭(993, 994)의 실시예에 관한 상세 부분이 도 25 내지 27에 도시되어 있다. 도 25는 도 23 및 24에 도시된 바와 같은 탭(993)의 횡단면 측면도 A-A를 도시한다. 탭(993)의 전방 단부가 테이퍼링되고 그리고 하단 표면이 브레이스의 내부 또는 외부 표면이 될 수 있다. 도 26은, 테이퍼링되는 전방 단부 및 조정가능한 체결부(990)와 함께 록킹되는 래치(998)를 가지는 탭(994)의 횡단면도 B-B를 도시한다. 탭(994)의 상단 표면이 브레이스의 내부 또는 외부 표면일 수 있다.
도 27을 참조하면, 탭(993 및 994)의 정면도가 도시되어 있다. 제2 섹션(992)의 횡단면이 곡선형일 수 있고 탭(993)의 하부 표면이 제2 섹션(992)의 하부 표면의 곡률과 매칭될 수 있고 그리고 상부 표면이 볼록한 표면일 수 있다. 또한, 탭(994)이, 제2 섹션(992)의 상부 표면과 매칭되는 곡선형 상부 표면을 가질 수 있다. 탭(998)이, 홈(996)을 가로질러 형성된 하나의 또는 복수의 리세스(980)와 결합하는 록킹 돌출부일 수 있다. 홈(995, 996)의 상세 부분이 도 28 내지 30을 참조하여 설명된다. 도 28은 도 23 및 24에 도시된 바와 같은 홈(995)의 횡단면 측면도 A-A를 도시한다. 제1 섹션(991) 내의 홈(995)이, 이음매(997)로부터 내측으로 연장하는 제1 섹션(991)의 하부 표면 내에 형성된 오목한 표면을 포함한다. 도 29는 도 23 및 24에 도시된 바와 같은 홈(996)의 횡단면 측면도 B-B의 실시예를 도시한다. 홈(996)이 제1 섹션(991)의 상부 표면 내에 형성될 수 있고 이음매(997)로부터 내측으로 연장할 수 있다. 홈(996)이 상기 홈(996)을 가로질러 연장하는 복수의 리세스(980)를 포함할 수 있고, 그리고 홈(996)이, 제1 섹션(991)의 상부 표면과 하부 표면 사이에서 연장하는 관통 홀 섹션(999)에 연결될 수 있을 것이다. 도 30은, 제1 섹션(991)의 곡률을 보여주는, 홈(995, 996)의 정면도이다.
도 31 내지 36을 참조하면, 브레이스의 제1 섹션(991)과 제2 섹션(992)을 연결하기 위해서 홈(995, 996) 내로 삽입된 탭(993, 994)의 횡단면 측면도가 도시되어 있다. 도 31은 홈(995)으로 진입하는 탭(993)을 도시한다. 도 32는 부분적으로 홈(995) 내에 있는 탭(993)을 도시하고 도 33은 홈(995) 내로 완전히 삽입된 탭(993)을 도시한다. 탭(993)의 하단이 제1 섹션(991)의 하단과 동일한 높이로 유지된다. 완전히 삽입될 때, 제1 섹션(991)이 이음매(997)를 따라서 제2 섹션(992)과 커플링된다. 도 34는 홈(996) 내로 진입하는 탭(994)을 도시한다. 도 35는 홈(996) 내로 부분적으로 삽입되고 상향 편향된 탭(994)을 도시한다. 도 36은 홈(996) 내로 완전히 삽입된 탭(994)을 도시하고, 이때 탭을 제 위치에서 록킹하기 위해서 돌출부(998)가 리세스(980) 중 하나 내에 위치된다. 이러한 실시예에서, 제1 섹션(991) 및 제2 섹션(992)은, 돌출부(998)를 리세스(980)로부터 제거하기 위해서 탭(994)을 편향시키는 것에 의해서만 분리될 수 있다. 도 23 내지 36에 도시된 커넥터가 환자의 표면 형태의 임의의 곡선형 표면과 일치하는 통합된 곡선형 디자인일 수 있고 그리고 제1 섹션(991)과 제2 섹션(992) 사이에 강성의 연결을 제공할 수 있다.
일부 실시예에서 설명한 바와 같이, 브레이스가 브레이스 쉘 내에 배치될 수 있는 복수의 패드의 세트를 가질 수 있다. 사지의 표면이 변화됨에 따라 초기 패드가 제거될 수 있고 다른 패드 세트가 설치될 수 있으며, 그에 따라 브레이스가 사지를 적절하게 지지할 수 있다. 도 41 및 42를 참조하면, 상이한 내부 패딩 세트를 가지는 브레이스의 횡단면이 도시되어 있다. 브레이스가, 하나의 엣지 상의 힌지(533) 및 대향 엣지 상의 조정가능한 커플링(531)에 의해서 하부 부분(534)에 커플링되는 상부 부분(536)을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 브레이스가 또한 조정가능한 체결부 대신에 조정 불가능한 체결부를 포함할 수 있다. 도 41에서, 패딩 세트(682, 684)의 두께가 도 42에 도시된 패딩 세트보다 얇다. 환자가 그의 사지에 부상을 당했을 때, 사지의 초기 횡단면이 부기로 인해서 커질 수 있다. 따라서, 도 41의 브레이스의 내부 횡단면이 초기의 더 큰 횡단면 표면에 상응할 수 있다. 대조적으로, 도 42에서, 패딩 세트(686, 688)가 더 두껍기 때문에, 내부 부피가 더 작다.
실시예에서, 패딩 세트(682, 684, 686, 688)의 내부 표면이, 도 37 내지 39에 도시된 패드와 동일 또는 유사할 수 있는 압축가능한 패드(611)를 포함한다. 이러한 패드(611)는, 환자의 사지의 표면 데이터에 상응하는 표면으로 형성될 수 있다. 패드(611)가 패딩 세트(682, 684, 686, 688)의 각각과 함께 형성될 수 있고 또는 그 각각이 부착될 수 있다. 도 37 내지 39를 참조하여 전술한 바와 같이, 패드(611)가 환기를 제공할 수 있고, 그에 따라 패드들(611) 사이의 개방 공간을 통해서 뿐만 아니라 패드(611) 내의 홀을 통해서 환자의 사지가 주위 공기에 노출된다. 실시예에서, 패딩 세트(682, 684, 686, 688)가 또한 환기 개선을 위한 부가적인 천공부를 포함할 수 있다. 실시예에서, 브레이스가, 패딩 세트(682, 684, 686, 688)를 브레이스의 상부 부분(536) 및 하부 부분(534)의 천공부에 또는 다른 특징부에 해제가능하게 연결하는 커넥터(687)를 포함할 수 있다. 커넥터가, 브레이스의 외측 부분으로부터 패드(611)를 통해서 환자의 사지로 공기를 통과시킬 수 있는 튜브형 구조물일 수 있다. 실시예에서, 개방 공간(689)이 환자 패딩 세트(686, 688)와 브레이스의 상부 부분(536) 및 하부 부분(534) 사이에 존재할 수 있다. 이러한 개방 공간(689)은, 패딩 세트(686, 688) 내의 천공부를 그리고 브레이스의 상부 부분(536) 및 하부 부분(534)을 통해서 공기가 유동할 수 있게 허용하는 환기를 제공할 수 있다.
통합된 조정가능한 커플링과 함께 브레이스 또는 장치가 디자인된 후에, 브레이스 디자인 데이터가 브레이스를 구성하는 3차원 제조 기계로 전송된다. 실시예에서, 3차원 제조 기계가, 신속 제조(rapid manufacturing), 층상형 제조(layered manufacturing), 3D 프린팅, 레이저 소결(laser sintering), 및 전자 비임 용융(electron beam melting; EBM), 융합 재료 침착(fused material deposition; FDM), CNC, 등이다. 제조 기계는, 이전에 형성된 평면형 횡단면 층 상에 구조물의 평면형 횡단면 층을 형성함으로써, 플라스틱, 금속 또는 상이한 재료의 혼합일 수 있는 3차원 단일의 또는 복수의 피스 구조물을 생산한다. 이러한 층상형 제조 프로세스는, 구조물이 완전히 제조될 때까지, 구조물의 하나의 단부로부터 대향 단부까지 계속된다.
설명된 장치를 효과적으로 생산하기 위해서, 가능한 한 많은 부분을 동시에 생산하는 것이 바람직할 수 있다. 많은 제조 기계가 미리 결정된 시간 내에 특정 부피 내로 피팅되는 부분을 생산할 수 있다. 예를 들어, 브레이스가 환자의 몸통 주위로 피팅될 수 있고 그리고 중심에 큰 공간을 가질 수 있다. 이러한 브레이스가 제조될 수 있으나, 이는 하나의 장치만을 만들 것이다. 효율을 개선하기 위해서, 브레이스가 추후에 함께 커플링되거나 융합되는 복수의 피스로서 디자인될 수 있다. 큰 개방 중심 영역을 가지는 단일 브레이스를 제조하는 대신에, 설명된 제조 방법이, 단일 피스 브레이스와 동일한 특정 부피를 점유하는 둘 이상의 브레이스를 위한 성분을 동시에 제조하기 위해서 이용될 수 있다. 3차원 제조 기계를 이용하는 것의 제조 비용은 원료 재료비보다 성분을 프린트하기 위해서 필요한 시간의 양에 비례할 수 있다. 가능한 한 많은 성분 횡단면을 프린트 지역 내로 배치함으로써, 프린트 시간을 최소화할 수 있다. 만약 등 또는 사지 브레이스가 통상적으로 큰 개방 중심 영역을 가진다면, 프린트 비용 효율이 낮을 수 있다. 그러나, 만약 브레이스가 모듈형 디자인이라면, 모듈형 섹션 피스가 더욱 효과적인 방식으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 복수의 모듈형 섹션 피스는 다른 섹션 피스의 오목한 표면에 인접한 제1 섹션 피스의 볼록한 표면과 동시적으로 제조될 수 있다. 부가적인 재료 기계에 의한 제조를 위한 효율적인 생산 방식으로 성분을 레이 아웃함으로서, 제조 비용이 상당히 절감될 수 있다. 이어서, 성분이 조립되고 함께 커플링 또는 융합되어 브레이스를 형성할 수 있다. 실시예에서, 브레이스의 내부 표면이 높은 해상도로 제조될 수 있고, 그에 따라 내측 표면이 매우 매끄러울 수 있다.
브레이스가 3차원 프린팅 기계를 이용하여 제조될 때, 각각의 층이 인접한 층에 융합되는 재료의 복수의 평행한 평면형 층을 침착함으로써, 브레이스가 형성된다. 브레이스를 형성하기 위해서 이용되는 재료의 각각의 층이 미리 결정된 그리고 균일한 두께를 가질 수 있다. 브레이스 제조의 효율을 최적화하기 위해서, 브레이스를 생성하기 위해서 이용되는 평행한 평면형 층의 수를 최소화하는 것이 바람직할 수 있다. 이는, 브레이스를 생성하기 위해서 형성되는 층의 수를 최소화하고 그리고 제조 효율을 최적화한다. 실시예에서, 브레이스 디자인 정보가 정사각형 모서리를 가지는 가상 박스 내에 배치될 수 있다. 브레이스를 생성하기 위해서 형성되는 평행한 평면형 층이, 박스의 두께일 수 있는 브레이스의 가장 짧은 치수에 대해서 수직일 수 있다.
예를 들어, 도 51을 참조하여, 브레이스(440)가 정사각형 모서리 및 평면형 측부를 가지는 가상 박스(480) 내에 도시되어 있다. 아암 브레이스(440)가, 팔꿈치로부터 손까지 연장하고 길이 축을 규정하는 세장형 구조물일 수 있다. 박스(480 X)의 길이가 브레이스(440)의 가장 긴 치수일 수 있고 그리고 박스(480 Z)의 두께가 브레이스(440)의 가장 짧은 치수일 수 있다. 실시예에서, 브레이스(440)를 형성하기 위해서 융합되는 평행한 평면형 층이 길이 축(X)에 평행할 수 있다. 실시예에서, 브레이스(440)를 형성하기 위해서 융합되는 평행한 평면형 층이, 브레이스의 가장 작은 전체 치수일 수 있는 두께 축(Z)에 실질적으로 수직이다. 다른 실시예에서, 브레이스(440)를 형성하기 위해서 융합되는 평행한 평면형 층이 폭 축(Y)에 대해서 실질적으로 평행하다.
브레이스 쉘이 형성된 후에, 평활도를 높이기 위해서 내측 표면에 대해서 부가적인 프로세싱이 실시될 수 있다. 내측 표면이 텀블링 가공(tumbled), 샌딩 가공, 폴리싱될 수 있고, 또는 다른 프로세스를 이용하여 브레이스의 매끄러운 내측 표면을 생성할 수 있다. 이러한 프로세스는 수작업으로 또는 기계로 실시될 수 있다. 다른 실시예에서, 충진재 재료가 브레이스 쉘의 내측 표면 상에 침착되어 매끄러운 표면을 생성할 수 있다. 예를 들어, 내측 표면이 프린트될 수 있고 그리고 페인트가 불균일한 표면을 충진할 수 있고 그리고 건조되어 매끄러운 표면이 될 수 있다. 그 대신에, 브레이스 재료의 리플로우(reflow)시키고 매끄러운 내측 표면을 생성하기 위해서, 내측 표면이 가열될 수 있다.
사진 프로세스의 이용은 레이저 스캐닝과 같은 다른 표면 스캐닝 기술보다 우수한 많은 장점을 가진다. 환자로부터 브레이스 또는 장치로 특징부의 위치를 전송하는 프로세스가 단순한데, 이는 의사가 환자에 대해서 직접적으로 또는 폼 피팅 커버링으로 위치 마크를 적용할 수 있기 때문이다. 따라서, 특징부의 위치가 최종 제품 상에 정확하게 배치될 가능성이 상당히 높다. 또한, 장비 비용이 감소되는데, 이는 디지털 카메라, 컴퓨터 및 전자 메모리가 저렴하기 때문이다. 사진 장비는 또한 휴대가 가능하고, 그에 따라 환자의 위치로 용이하게 운반될 수 있다. 이어서, 디지털 데이터가 공장(guild)에 위치된 제조 기계로 전자적으로 전달될 수 있다. 그 대신에, 디지털 장치 데이터가 디스크 상에 기록되고 제조 기계로 전달될 수 있다.
본 개시 내용은, 여러 실시예에서, 여러 실시예, 실시예의 하위조합 및 하위세트를 포함하여, 실질적으로 여기에서 도시되고 설명된 바와 같은 성분, 방법, 프로세스, 시스템 및/또는 장치를 포함한다. 당업자는, 본 개시 내용을 이해한 후에, 본 개시 내용을 어떻게 제조 및 이용하는지를 이해할 것이다. 본 개시 내용은, 여러 실시예에서, 예를 들어 성능 개선, 용이하고 비용이 감소된 구현을 달성하기 위해서, 이전의 장치 또는 프로세스에서 사용되었던 것과 같은, 여기에서 또는 여러 실시예에서 도시 및/또는 개시되지 않은 항목이 없는 것을 포함하여, 여기에서 또는 여러 실시예에서 도시 및/또는 개시되지 않은 항목이 없이 장치 및 프로세스를 제공하는 것을 포함한다. 오히려, 이하의 청구항이 반영하는 바와 같이, 본 발명에 따른 양태가 임의의 하나의 전술한 개시된 실시예의 모든 특징보다 적은 특징에도 적용된다.

Claims (20)

  1. 조정가능한 브레이스(brace)로서,
    사지(limb)의 제1 표면을 지지하기 위한 제1 부분;
    사지의 제1 표면에 대향하는 사지의 제2 표면을 지지하기 위하여 제1 부분에 커플링되는 조정가능한 부분; 및
    조정가능한 부분 및 제1 부분의 제1 엣지에 부착된 조정가능한 커플링
    을 포함하고,
    제1 부분은 사지의 제1 표면의 디지털 표현(digital representation)에 상응하는 제1 형상으로 제1 부분의 내부 표면을 유지하고, 조정가능한 부분은 사지의 제2 표면의 디지털 표현에 상응하는 제2 형상으로 조정가능한 부분의 내부 표면을 유지하고, 제1 부분 및 조정가능한 부분은 전적으로 플라스틱 재료로 제조되고,
    조정가능한 커플링이 복수의 슬롯 또는 홀을 포함하고,
    조정가능한 커플링의 복수의 슬롯 또는 홀 중 하나 이상에 삽입된 세장형 구조물을 더 포함하는, 조정가능한 브레이스.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 부분의 제2 엣지를 조정가능한 부분에 커플링하기 위하여 제1 엣지에 대향하는 제1 부분의 제2 엣지에 부착된 힌지를 더 포함하는, 조정가능한 브레이스.
  3. 제1항에 있어서,
    조정가능한 부분이 브레이스의 횡단면을 변경하도록 조정될 수 있는, 조정가능한 브레이스.
  4. 제1항에 있어서,
    조정가능한 부분이 가요성이어서, 조정가능한 부분이 조정가능한 브레이스의 횡단면에서의 변화에 협조하도록 벤딩 또는 트위스트될 수 있는, 조정가능한 브레이스.
  5. 제1항에 있어서,
    조정가능한 커플링을 위하여, 힌지와 복수의 슬롯 또는 홀 각각 사이의 거리가 실질적으로 동일한, 조정가능한 브레이스.
  6. 제1항에 있어서,
    복수의 슬롯 또는 홀 내에 세장형 구조물을 고정하여 환자가 브레이스를 조정하는 것을 방지하기 위한 록킹 메커니즘을 더 포함하는, 조정가능한 브레이스.
  7. 제6항에 있어서,
    록킹 메커니즘은 래치 메커니즘을 포함하는, 조정가능한 브레이스.
  8. 조정가능한 브레이스로서,
    사지의 제1 표면을 지지하기 위한 제1 부분;
    사지의 제1 표면에 대향하는 사지의 부상당한 부분을 지지하기 위하여 제1 부분에 커플링되는 조정가능한 부분; 및
    조정가능한 부분 및 제1 부분의 제1 엣지에 부착된 조정가능한 커플링
    을 포함하고,
    제1 부분은 사지의 제1 표면의 디지털 표현에 상응하는 제1 형상으로 제1 부분의 내부 표면을 유지하고, 조정가능한 부분의 내부 표면은 부어오른 상태인 사지의 제2 표면에 대하여 밀접하게 피팅되도록 그리고 정상적으로 붓기가 가라앉은 상태인 사지의 제2 표면에 대하여 밀접하게 피팅되도록 조정될 수 있고, 제1 부분 및 조정가능한 부분은 전적으로 플라스틱 재료로 제조되고,
    조정가능한 커플링이 복수의 슬롯 또는 홀을 포함하고,
    조정가능한 커플링의 복수의 슬롯 또는 홀 중 하나 이상에 삽입된 세장형 구조물을 더 포함하는, 조정가능한 브레이스.
  9. 제8항에 있어서,
    조정가능한 커플링이 조정가능한 브레이스의 횡단면을 변경하도록 조정될 수 있는, 조정가능한 브레이스.
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서,
    복수의 슬롯 또는 홀이 서로 인접하는, 조정가능한 브레이스.
  12. 삭제
  13. 제8항에 있어서,
    조정가능한 커플링이 복수의 슬롯 또는 홀 중 하나 이상으로부터 제거되는 것을 방지하는 래치 메커니즘을 더 포함하는, 조정가능한 브레이스.
  14. 제8항에 있어서,
    가변 횡단면을 갖는, 조정가능한 브레이스.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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