SK722020U1

SK722020U1 - 3D printed shapeable fixation aid for upper limb and method for thereof

Info

Publication number: SK722020U1
Application number: SK72-2020U
Authority: SK
Inventors: Ivan Molnár; Dávid Michal
Original assignee: Molnar Ivan Ing; Michal David Ing
Priority date: 2020-05-03
Filing date: 2020-05-03
Publication date: 2021-05-12
Also published as: SK9305Y1

Abstract

3D tlačená tvarovateľná fixačná pomôcka na hornú končatinu je tvorená telom (1) vo vnútornej ploche obsahujúcom otvory (3) s pravidelným rozstupom a otvor (4) na palec, pričom telo (1) je po dvoch protiľahlých stranách vybavené úchytmi (2) na zaistenie na zápästí pomocou gumičiek, má hrúbku 2 mm a je vytvorené z termoplastického materiálu polylactic acid – PLA (kyselina polymliečna). Opísaný je tiež spôsob výroby pomôcky.The 3D printed formable fixation device for the upper limb is formed by a body (1) in an inner surface containing openings (3) at regular intervals and an opening (4) per inch, the body (1) being provided on two opposite sides with handles (2) to secure on the wrist with rubber bands, has a thickness of 2 mm and is made of thermoplastic material polylactic acid - PLA (polylactic acid). A method of manufacturing the device is also described.

Description

Oblasť technikyTechnical field

Technické riešenie sa týka 3D tlačenej tvarovateľnej fixačnej pomôcky hornej končatiny (ďalej aj len „fixačná pomôcka“) využiteľnej v oblasti zdravotníctva v odbore ortopédie a spôsobu jej výroby 3D tlačou.The technical solution relates to a 3D printed formable fixation device for the upper limb (hereinafter also referred to as a "fixation device") usable in the field of healthcare in the field of orthopedics and to a method for its production by 3D printing.

Doterajší stav technikyPrior art

Sú známe tvarovateľné fixačné pomôcky v oblasti zdravotníctva vyrábané na mieru pre konkrétneho pacienta z termoplastických materiálov vo forme platní rôznych hrúbok, z ktoiých sa vyrezáva požadovaný tvar a rozmer. Termoplastický materiál vplyvom tepla zmäkne a stáva sa tvarovateľný na určitý čas, počas ktorého sa priloží na požadované miesto pacienta a tvaruje sa na požadovanú fixačnú pomôcku. Po vytvarovaní a vytvrdnutí spôsobenom ochladnutím termoplastického materiálu sa fixačná pomôcka orezáva do konečného požadovaného tvaru a rozmeru.Formable fixation aids in the field of healthcare are known which are tailor-made for a specific patient from thermoplastic materials in the form of plates of various thicknesses, from which the desired shape and size are cut. The thermoplastic material softens under the influence of heat and becomes formable for a certain time, during which it is applied to the desired location of the patient and formed into the desired fixation aid. After shaping and curing due to cooling of the thermoplastic material, the fixing device is cut to the final desired shape and size.

Ďalej sú známe textilné a elastické fixačné pomôcky v oblasti zdravotníctva upevnené na končatinu pacienta pomocou suchých zipsov.Furthermore, textile and elastic fixation devices are known in the medical field, fastened to the patient's limb by means of Velcro.

Ďalej sú známe fixačné pomôcky v oblasti zdravotníctva, ktoré sa vyrábajú technológiou 3D tlače, a to individuálnym návrhom a výrobou na mieru pre konkrétneho pacienta. Optickým skenovaním pacientovej končatiny sa vytvorí počítačový 3D digitálny model, podľa ktorého sa vytlačí fixačná pomôcka, ktorá pozostáva z dvoch častí spájaných určitými spojovacími prvkami.Furthermore, fixation aids in the field of healthcare are known, which are produced by 3D printing technology, namely by individual design and production tailored to a specific patient. Optical scanning of the patient's limb creates a computer 3D digital model, according to which a fixation device is printed, which consists of two parts connected by certain connecting elements.

V rámci vykonanej rešerše neboli nájdené rovnaké ani podobné technické riešenia s prihlasovaným technickým riešením.The same or similar technical solutions with the submitted technical solution were not found within the performed search.

Najbližšie známe technické riešenie: 3D PRINTED SPLINT AND CAST, United States, Patent Application Publication, Pub. No.: US 2017/0216078 Al, Pub. Dáte: Aug. 3, 2017. Fixačná dlaha slúži na účely znehybnenia určitej časti tela, na ktorú je aplikovaná. Dlaha sa skladá z dvoch častí, ktoré sú spojené spojovacím mechanizmom. Dlaha môže obsahovať otvory rôznych tvarov a veľkostí na zabezpečenie vzdušnosti. Dlaha môže byť vyhotovená vo viaceíých variantoch na ruku alebo nohu konkrétneho pacienta.The closest known technical solution: 3D PRINTED SPLINT AND CAST, United States, Patent Application Publication, Pub. No .: US 2017/0216078 Al, Pub. You give: Aug. 3, 2017. The fixation plate is used for the purpose of immobilizing a certain part of the body to which it is applied. The plate consists of two parts, which are connected by a connecting mechanism. The plate can contain openings of various shapes and sizes to ensure airiness. The splint can be made in several variants for the arm or leg of a particular patient.

Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution

Fixačná pomôcka je tvorená telom vybaveným po dvoch protiľahlých stranách úchytmi na zaistenie na zápästí pomocou gumičiek, telo vo vnútornej ploche obsahuje otvory s pravidelným rozstupom a otvor na palec, má hrúbku 2 milimetre a je vytvorené z termoplastického materiálu Polylactic Acid - PLA(kyselina poly mliečna).The fixation device consists of a body equipped on two opposite sides with handles for securing the wrist with rubber bands, the body in the inner surface contains holes with regular spacing and a hole for an inch, is 2 millimeters thick and is made of thermoplastic material Polylactic Acid - PLA (polylactic acid). ).

Fixačná pomôcka sa môže vyrobiť vo viaceíých veľkostiach (XS, S, M, L). V každej veľkosti sa môže vyrobiť dlhá verzia (OSI) a krátka verzia (OS2). V každej veľkosti a v oboch verziách sa môže vyrobiť široký typ (W) alebo úzky typ (N). Technické riešenie fixačnej pomôcky sa môže vyrobiť vo dvoch variantoch na pravú a ľavú hornú končatinu. Technické riešenie fixačnej pomôcky sa môže vyrobiť v akejkoľvek farbe. Prehľad veľkostí, verzií, typov a variantov technického riešenia je uvedený v tabuľke 1.The fixing aid can be manufactured in several sizes (XS, S, M, L). A long version (OSI) and a short version (OS2) can be produced in any size. In each size and in both versions, a wide type (W) or a narrow type (N) can be produced. The technical solution of the fixation device can be produced in two variants for the right and left upper limb. The technical solution of the fixing device can be made in any color. An overview of sizes, versions, types and variants of the technical solution is given in Table 1.

Tabuľka 1Table 1

Veľkosť Size Verzia Version Typ Type Variant Variant XS XS OS1/OS2 OS1 / OS2 W/N W / N R/L R / L S WITH OS1/OS2 OS1 / OS2 W/N W / N R/L R / L M M OS1/OS2 OS1 / OS2 W/N W / N R/L R / L L L OS1/OS2 OS1 / OS2 W/N W / N R/L R / L

Legenda:The legend:

Veľkosť: XS - extra malá, S - malá, M - stredná, L - veľkáSize: XS - extra small, S - small, M - medium, L - large

Verzia: OSI - dlhá, OS2 - krátkaVersion: OSI - long, OS2 - short

Typ: W - široká, N - úzkaType: W - wide, N - narrow

Variant: R - pravá, L - ľaváVariant: R - right, L - left

Fixačná pomôcka sa vyrába vytlačením (technológiou 3D tlače na princípe Fused Filament Fabrication FFF (iné označenie technológie je aj Fused Deposition Modeling - FDM)) vo forme platne postupným pridávaním vrstiev termoplastického materiálu Polylactic Acid - PLA, ktoiý sa pretláča vo forme cievky cez vyhrievanú dýzu, ktorá tento materiál natavuje pri teplote 190 až 215 °C a ukladá ho podľa softvérom definovaných dráh na platformu 3D tlačiarne. Termoplastický materiál Polylactic Acid - PLA sa vyrába z obnoviteľných prírodných zdrojov a je zdravotne neškodný.The fixing device is produced by extrusion (3D printing technology based on the principle of Fused Filament Fabrication FFF (another designation of the technology is also Fused Deposition Modeling - FDM)) in the form of a plate by gradual addition of layers of thermoplastic material Polylactic Acid - PLA, which is extruded in the form of a coil through a heated nozzle. , which melts this material at a temperature of 190 to 215 ° C and stores it according to software-defined paths on a 3D printer platform. Thermoplastic material Polylactic Acid - PLA is produced from renewable natural resources and is harmless to health.

Fixačná pomôcka sa pri následnej aplikácii na zápästí tvaruje podľa zápästia po ohriatí v teplej vodeThe fixation aid is shaped according to the wrist after heating in warm water during subsequent application on the wrist

SK 72-2020 U1 pri teplote 60 až 90 °C. Po vychladnutí si fixačná pomôcka zachová požadovaný tvar. Tvarovanie fixačnej pomôcky sa môže v prípade potreby opakovať. Na zaistenie požadovanej polohy fixačnej pomôcky na zápästí sa na úchyty po vytvarovaní a vychladnutí aplikujú gumičky.SK 72-2020 U1 at a temperature of 60 to 90 ° C. After cooling, the fixing aid retains its desired shape. The shaping of the fixing device can be repeated if necessary. To secure the desired position of the fixation device on the wrist, rubber bands are applied to the handles after shaping and cooling.

Výhody technického riešenia fixačnej pomôcky sú pevnosť, vzdušnosť, nízka hmotnosť, tvarovateľnosť po ohriatí, odolnosť voči tekutinám, bez zápachu, rýchla a nenáročná aplikácia, bez vzniku odpadového materiálu, automatizovaný spôsob výroby, výroba s minimálnym množstvom odpadu, zdravotná neškodnosť, biodegradovateľnosť, kompostovateľnosť, výroba z obnoviteľných prírodných zdrojov, recyklovateľnosť, výroba bez podperného materiálu.The advantages of the technical solution of the fixing device are strength, airiness, low weight, formability after heating, resistance to liquids, odorless, fast and undemanding application, without waste material, automated production method, production with minimal waste, health safety, biodegradability, compostability , production from renewable natural resources, recyclability, production without supporting material.

Prehľad obrázkov na výkresochOverview of figures in the drawings

Technické riešenie fixačnej pomôcky je bližšie objasnené pomocou výkresov, kde na obrázku 1 je znázornené a označené jeho telo, po dvoch protiľahlých stranách majúce úchyty na zaistenie na zápästí pomocou gumičiek, ďalej má vo vnútornej ploche otvory s pravidelným rozstupom a otvor na palec. Na obr. 2 a 3 sú znázornené rôzne možné verzie a typy technického riešenia fixačnej pomôcky podľa tabuľky 1.The technical solution of the fixing device is further elucidated by means of the drawings, where Figure 1 shows and marks its body, on two opposite sides having handles for securing the wrist with rubber bands, further has holes at regular intervals in the inner surface and a thumb hole. In FIG. 2 and 3 show different possible versions and types of technical solution of the fixing device according to Table 1.

Príklady uskutočneniaExamples of embodiments

Technické riešenie fixačnej pomôcky je bližšie objasnené pomocou výkresov, kde na obrázku 1 je znázornené a označené jeho telo (1), po dvoch protiľahlých stranách majúce úchyty (2) na zaistenie na zápästí pomocou gumičiek, ďalej má vo vnútornej ploche otvory (3) s pravidelným rozstupom a otvor (4) na palec. Ďalej sú na obr. 2-3 znázornené rôzne možné verzie a typy technického riešenia fixačnej pomôcky podľa tabuľky č. 1 zobrazujúce pravý a ľavý variant širokého typu W dlhej verzie OSI (5, 6), širokého typu W krátkej verzie OS2 (7, 8), úzkeho typu N dlhej verzie OSI (9, 10) a úzkeho typu N krátkej verzie OS2 (11, 12).The technical solution of the fixing device is further elucidated by means of the drawings, where Figure 1 shows and marks its body (1), on two opposite sides having handles (2) for securing the wrist with rubber bands, further has holes (3) in the inner surface with at regular intervals and an opening (4) per inch. Next, in FIG. 2-3 shows various possible versions and types of technical solution of fixing aid according to table no. 1 showing the right and left variants of the wide type W of the long version of OSI (5, 6), the wide type W of the short version of OS2 (7, 8), the narrow type N of the long version of OSI (9, 10) and the narrow type N of the short version of OS2 (11 , 12).

Technické riešenie fixačnej pomôcky je uskutočniteľné výrobou technológiu 3D tlače metódou Fused Filament Fabrication - FFF (iné označenie technológie je aj Fused Deposition Modeling - FDM) na 3D tlačiarni. Po zadaní potrebných vstupných parametrov do softvéru 3D tlačiarne prebieha plne automatizovaný proces 3D tlače technického riešenia, kedy fixačná pomôcka vzniká postupným pridávaním vrstiev termoplastického materiálu Polylactic Acid - PLA (kyselina polymliečna), ktorá sa pretláča vo forme cievky cez vyhrievanú dýzu, ktorá tento materiál natavuje pri teplote 190 až 215 °C a ukladá ho podľa softvérom definovaných dráh na platformu 3D tlačiarne. Po vytvorení jednej vrstvy tela fixačnej pomôcky s definovanou hrúbkou sa vytvára ďalšia vrstva tela, ktorá je dýzou nanášaná na predošlú vrstvu tela až do vytvorenia kompletného modelu fixačnej pomôcky v požadovanej hrúbke 2 milimetre. Výsledkom tohto výrobného procesu je 3D tlačená tvarovateľná fixačná pomôcka hornej končatiny vo forme platne pripravená na ohriatie v teplej vode pri teplote 60 až 90 °C. Fixačná pomôcka sa po ohriatí nasadí na zápästie, pričom palec sa vloží do otvoru na palec. Po vytvarovaní a vychladnutí pre zabezpečenie požadovanej polohy na zápästí sa na úchyty aplikujú gumičky.The technical solution of the fixing device is feasible by the production of 3D printing technology using the Fused Filament Fabrication - FFF method (another designation of the technology is also Fused Deposition Modeling - FDM) on a 3D printer. After entering the necessary input parameters into the 3D printer software, a fully automated 3D printing process of the technical solution takes place, where the fixing device is created by gradual addition of layers of thermoplastic material Polylactic Acid - PLA (polylactic acid), which is pushed in the form of a coil through a heated nozzle. at a temperature of 190 to 215 ° C and stores it according to software-defined paths on the 3D printer platform. After forming one body layer of the fixation device with a defined thickness, another body layer is formed, which is applied by a nozzle to the previous body layer until a complete model of the fixation device is formed in the required thickness of 2 millimeters. The result of this manufacturing process is a 3D printed formable upper limb fixation device in the form of a plate ready to be heated in warm water at a temperature of 60 to 90 ° C. After heating, the fixation device is placed on the wrist, while the thumb is inserted into the thumb hole. After shaping and cooling to ensure the desired position on the wrist, rubber bands are applied to the handles.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial applicability

Fixačná pomôcka je využiteľná v oblasti zdravotníctva v odbore ortopédie na znehybnenie a fixáciu zápästia a predlaktia po úrazových stavoch ako zlomeniny, vyvrtnutie, vykĺbenie, natiahnutia väzov a kĺbov a podobne.The fixation device can be used in the field of healthcare in the field of orthopedics for immobilization and fixation of the wrist and forearm after injuries such as fractures, sprains, dislocations, stretching of ligaments and joints and the like.

Claims

CLAIMS FOR PROTECTION

A 3D printed formable fixation device for the upper limb, characterized in that it is formed by a body (1) in an inner surface comprising openings (3) at regular intervals and an opening (4) 5 per inch, the body (1) being two equipped on the opposite sides with handles (2) for securing on the wrist with rubber bands, has a thickness of 2 millimeters and is made of thermoplastic material Polylactic Acid - PLA.

A method of manufacturing a 3D printed formable upper limb fixation device according to claim 1, characterized in that the body is extruded in the form of a plate by successively adding layers of thermoplastic material Polylactic Acid - PLA, which is extruded in the form of a coil through a heated nozzle and tuned. according to software-defined paths to the 3D printer platform.