WO2022078801A1 - Nasenriemenpolster - Google Patents

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WO2022078801A1
WO2022078801A1 PCT/EP2021/077296 EP2021077296W WO2022078801A1 WO 2022078801 A1 WO2022078801 A1 WO 2022078801A1 EP 2021077296 W EP2021077296 W EP 2021077296W WO 2022078801 A1 WO2022078801 A1 WO 2022078801A1
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WO
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noseband
base body
data
pad according
manufacturing
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/077296
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English (en)
French (fr)
Inventor
Marc KOENE
Klaus Roeser
Mike KOENE
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R3Volution D Ag
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Publication date
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Priority to EP21786902.3A priority patent/EP4003903B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B68—SADDLERY; UPHOLSTERY
    • B68B—HARNESS; DEVICES USED IN CONNECTION THEREWITH; WHIPS OR THE LIKE
    • B68B1/00—Devices in connection with harness, for hitching, reining, training, breaking or quietening horses or other traction animals
    • B68B1/02—Halters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B68—SADDLERY; UPHOLSTERY
    • B68B—HARNESS; DEVICES USED IN CONNECTION THEREWITH; WHIPS OR THE LIKE
    • B68B1/00—Devices in connection with harness, for hitching, reining, training, breaking or quietening horses or other traction animals
    • B68B1/04—Bridles; Reins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B68—SADDLERY; UPHOLSTERY
    • B68B—HARNESS; DEVICES USED IN CONNECTION THEREWITH; WHIPS OR THE LIKE
    • B68B5/00—Details or accessories; Fastening devices for bridles, reins, harnesses, or the like
    • B68B5/06—Devices for fastening special articles on harnesses, bridles, or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B68—SADDLERY; UPHOLSTERY
    • B68B—HARNESS; DEVICES USED IN CONNECTION THEREWITH; WHIPS OR THE LIKE
    • B68B7/00—Horse protectors, e.g. resilient attachments

Definitions

  • the invention relates to a noseband pad according to claim 1 and a system for its production according to claim 12.
  • Nosebands are known to be part of snaffles and/or double bridles.
  • a bridle is used for riding and draft animals and has a noseband that leads over the animal's row of teeth in the area of the nasal bone.
  • the noseband can have relief elements, such as padding (cf. DE 102016212 102 A1), which ensure that the noseband exerts less pressure on the nasal bone.
  • Bridles and/or double bridles are available in a very large number of different designs, in different materials, which are suitable for different purposes and races or skull shapes.
  • All snaffles and/or double bridles and bridles have in common that they are tied or strapped around the animal's head and lie directly on the animal's skin in order to exert more or less strong pressure in order to guide or steer and brake the animals be able.
  • This method is subjective and imprecisely vulnerable and possibly dangerous for the steward, since on the one hand every person has different sized fingers and an animal that is tense after the competition could react unexpectedly and thus injure the steward.
  • the object of the invention is to create a possibility with which the noseband pressure can be set or determined in a reproducible manner but tailored to the animal, which in turn allows better adjustment thereof. Further tasks are pressure reduction and measurability.
  • a noseband pad is designed for attachment to the noseband on the side facing the animal, in particular a horse, comprising an elongate, flexible base body with a first end area, a second end area and a middle area lying in between, the middle area on the nasal bone is arranged on top, whereby it has a sandwich construction of the middle part with an inner lattice structure of interlaced lattice bars between the upper and lower side to generate elastic flexibility, it is possible to adjust the pressure of the noseband on the nasal bone via the design of the lattice structure, to distribute it evenly and dampen at the same time.
  • the cushion is adapted to the shape of the skull and, in order to distribute the pressure, has a load-optimized design of lattice structures on the inside according to the bionic principle of the flow of forces.
  • the design of the lattice structure is suitable for additive manufacturing.
  • a pressure sensor system is arranged in the central area, in particular a sensor that changes its electrical resistance under the action of force or pressure or deformation, and the pressure sensor system is electrically connected to a controller for control and data transmission and power supply , so that it is possible to continuously determine the pressure of the noseband on the nasal bone and thus to determine or correct an improper adjustment of the noseband.
  • the pressure sensor system is equipped with a central circular sensor.
  • a circular load cell equipped with at least one DMS (strain gauge) sensor is particularly preferably used.
  • the pressure sensor system could have a strip shape with several measuring points, so that it is possible to determine the pressure distribution over the length and/or width of the noseband.
  • Round and/or strip-shaped sensors can be used as sensors. These can also be FSR (Force Sensing Resistor) sensors.
  • the sensor (or the sensors) of the pressure sensor system is arranged on the underside of the base body towards the nasal bone or embedded in it.
  • the senor is preferably a circular DMS sensor (strain gauge) or alternatively a flat, strip-shaped, or point-shaped FSR (Force Sensing Resistor) sensor.
  • the sensor can be arranged in the form of a load cell on the underside of the cushion and connected to the electronics.
  • the controller can have at least one further sensor system for determining a parameter selected from temperature, movement, acceleration, location (GPS).
  • a parameter selected from temperature, movement, acceleration, location (GPS).
  • the controller preferably includes a radio module for external data exchange, in particular a Bluetooth or WLAN module.
  • a (possibly removable) data memory e.g. SD card, on-chip memory
  • the controller has an integrated, readable memory.
  • the base body prefferably has a receptacle in the second end area for the power supply.
  • This is preferably a battery or a rechargeable accumulator.
  • the electrical connection to the controller is made by means of a cable harness either through the edge of the base body or preferably through an external bracket or bridge, which therefore does not affect the damping capacity and therefore the pressure measurement.
  • holder For temporary attachment to the noseband, several holders can be arranged distributed over the length on the upper side (of the base body), each consisting of opposing projections, the legs of which stand up laterally and face each other or protrude inwards.
  • the base body is produced in one piece by means of additive manufacturing, preferably made of thermoplastic polyurethane, tailored to the dimensions of the respective skull shape.
  • additive manufacturing preferably made of thermoplastic polyurethane, tailored to the dimensions of the respective skull shape.
  • TPC thermoplastic copolyester elastomers
  • it is a custom made pad, preferably 3D printed in TPU (Thermoplastic Polyutheran) that is used as a Clip-on is fastened under the horse's noseband in order to distribute the pressure that is currently acting on the horse's nasal bone more evenly over the shape of the product and thus over the horse's nose and to continuously determine it using sensors.
  • TPU Thermoplastic Polyutheran
  • the electronics include a computer chip and a Bluetooth radio.
  • the data from the sensor indicate the forces or pressure that affects the nasal bone and is continuously measured and read out with a smartphone app via the Bluetooth interface.
  • the raw data from the sensor which is in volts, is converted into grams.
  • the computer chip contains a temperature sensor, a movement sensor and a gyroscope as an acceleration sensor, the data from which can also be continuously measured and read out with the app via the Bluetooth interface and displayed in a simplified way.
  • the invention also includes a system for manufacturing the described custom noseband pads, comprising an input unit for feeding the system with data from the animal's skull; with an automated determination unit for determining the optimized geometric dimensions of the base body of the noseband pad using the data fed in and checking the base body using the adapted base body; with a calculation unit for calculating manufacturing data from the optimized geometric dimensions of the base body; with a manufacturing unit for manufacturing the base body using the manufacturing data by additive manufacturing.
  • Photos of the skull from different perspectives or 3D scans from a 3D scanner are suitable as data from the head or skull of the animal.
  • the noseband pad thus comprises at least the input unit, the determination unit, the calculation unit and the production unit as system components.
  • the input unit serves to feed the system with imaging data of the animal's skull.
  • the imaging data or digital data can be generated as photos via smartphone or camera or 3D scan data in order to create a 3-dimensional data model.
  • This imaging data can B. be read into the system via a website form.
  • the determination unit can now calculate optimized geometric dimensions of the base body based on the skull data that has been fed in.
  • the determination unit can generate an optimized geometry of the noseband fully automated, partially automated or completely manually with the help of the customer, which flows into the calculation unit.
  • the dimensioning can be controlled digitally or, alternatively, determined or changed by the user and the production data for the 3D printing can thus be defined indirectly.
  • the system can therefore have a visualization and control unit for the simultaneous visualization of the imaging data (e.g. augmented reality) and a base body image based on the optimized geometric dimensions of the base body for visual control.
  • a visualization and control unit for the simultaneous visualization of the imaging data (e.g. augmented reality) and a base body image based on the optimized geometric dimensions of the base body for visual control.
  • the calculation unit can manufacture data from the optimized calculate the geometric dimensions of the base body and the system passes them on to the manufacturing unit. In this way, the calculation unit can generate so-called STL files for additive manufacturing from the optimized 3D model of the base body.
  • the production unit is then used to produce the base body using the production data by additive manufacturing.
  • Manufacturing data for the individual base body are calculated from the individually generated data and processed accordingly to form a 3-dimensional image, and this is then manufactured using the additive process.
  • the system may include a suitably configured computer or a smartphone app, and one or more servers programmed to provide the input unit, the determination unit and the calculation unit and via a suitable interface with the manufacturing unit to transmit the manufacturing data connect to.
  • the input unit could also be used as a user interface in the form of an input mask, such as B. a website form, be designed in which the data is selected and released for uploading.
  • the digital data is continuously evaluated and identified using a medical image classifier based on a deep convolutional neural network (cnn) in order to identify stressed anatomical regions (pressure points or points) of the nasal bone or skull.
  • cnn deep convolutional neural network
  • This model consists of a classification branch and an attention branch.
  • the classification branch acts as a unified feature extraction classification network, and the classification branch exploits the correlation between class labels and the areas of pathological irregularities and allows the model to focus on the pathologically abnormal regions.
  • the system according to the invention allows a completely digital method (process chain) for producing the individualized base body for the perform noseband pads.
  • the determination unit e.g. neural network
  • the system can optionally check the specified dimensioning for plausibility using suitable algorithms.
  • At least one check is carried out via a scaled visual representation of the optimized base body with its measurements and dimensions on a screen.
  • this can also be done via augmented reality.
  • the manufacturing data is calculated on the basis of the data released in this way, and the manufacturing process is thus started after it has been transmitted to the manufacturing unit.
  • the production on a 3D printer can be decentralized or locally closer to the order.
  • FIG. 1 shows different views of a noseband pad according to the invention
  • FIG. 2 further views of the noseband pad from FIG. 1;
  • FIG. 3A, B views of two variants of the noseband pad from FIG. 1 without electronics
  • Fig. 4 is a schematic view of a system for manufacturing the noseband pad of Figure 1;
  • FIG. 5 is a schematic view of the electronic components of the noseband pad of FIGS. 1 and 2.
  • Figure 6 shows an illustration of the use of the noseband pad of Figure 1 on the horse.
  • FIGS. 1 and 2 a noseband pad designated as a whole by 1 is shown in different views.
  • the noseband padding 1 for attachment to the noseband on the side facing a horse consists essentially of a base body 2 and includes electronic components 100 accommodated therein (cf. FIG. a pressure sensor 101, a controller 102 and a power supply 103 include.
  • the base body 2 is an elongated, flexible, one-piece body made of 3D-printed TPU, which describes an arcuate shape when viewed from the side, so that it can be placed on the animal's skull from above, encompassing it.
  • the base body 2 is provided with a first end area 3, a second end area 4 and a middle area 5 lying in between, the middle area 5 being arranged lying on the nose bone in the use position (on the adjacent noseband).
  • the pressure sensor system 101 is arranged in the central area 5 .
  • a circular strain gauge is used as the sensor, which is arranged on the underside towards the nasal bone, for which purpose a receiving pocket 7 is provided.
  • the senor In the position of use, the sensor thus rests directly on the nasal bone.
  • a cover could also be provided.
  • Another receptacle 8 behind a flap 9 is provided in the first end area 3 for the controller 102 .
  • a third receptacle 10 behind a corresponding flap 11 is provided in the second end area 4 for the power supply 103 .
  • Flaps 9 and 11 are designed in one piece with the base body 2 .
  • the two receptacles 8 and 10 are connected via an external bridge 12 in which a cable connection (not shown) runs between the controller 102 and the power supply 103 .
  • the middle part 5 has a sandwich construction 13 with an inner lattice structure 14 made up of crossed lattice bars between the upper side 17 and the lower side 16 in order to produce elastic flexibility between the nose bone and the strap.
  • the lattice structure 14 has a load-optimized design according to the bionic principle of the design appropriate to the flow of forces and is also optimized for 3D printing. It enables elastic flexibility in the heavily stressed middle part, which leads to an even distribution of pressure and damping on the nasal bone.
  • the base body 2 can be hung on the noseband via the brackets 18.
  • the electronic components 100 include, as mentioned, the pressure sensor system 101, a controller 102 and a power supply 103.
  • the power supply 103 is connected to the controller 102 via a cable connection 104 and the controller 102 in turn is connected to the pressure sensor system 101 via a cable connection 105 .
  • the controller 102 includes a further sensor system 106 for determining the Temperature, a sensor 107 for determining the movement and a sensor 108 for determining the acceleration.
  • the controller 102 has a radio module for external data exchange, which is embodied as a Bluetooth module 109 .
  • a USB interface 110 is also provided for reading out the internal data memory, which is in the form of an SD card 111 .
  • the base body 2* or 2** is in principle the same as that described above, but without electronics, so that the receptacles 7, 8 or 10 are unnecessary and therefore consist of an elastic grid . It is therefore the simplest form of the noseband pad according to the invention without "electronics”.
  • FIG. 4 shows a schematic view of the system, denoted as a whole by 200, for the production of tailor-made basic bodies.
  • the system 200 includes an input unit 202 for feeding the system with imaging data of the horse's skull.
  • these are photos or a 3D scan 203, with which several photos are generated from the horse in the area of the skull, which can be sent via a suitable interface 204, e.g. B. website on the Internet, are uploaded to an appropriately programmed server 205.
  • An automated determination unit for determining the optimized geometric dimensions of the base body based on the photos or 3D scans fed in and for checking the base body based on the adapted base body is set up on the server 205 .
  • All areas of the base body are optimized.
  • the imported photos or 3D scans are first measured 206 in the determination unit and the geometric dimensions of the base body are optimized 207.
  • the customer can use a scaled visualization 208 z. B. on the corresponding website on his end device, check the optimized geometric dimensions of the base body based on the photos and 3D scans, adjust them if necessary and release them 209. This also applies to the sub-areas.
  • Consultation unit 210 are calculated from the optimized geometric dimensions of the base body manufacturing data.
  • This production data is then sent to a 3D printer 211 as a production unit and is used to control it in order to ultimately produce the one-piece base body from TPU with the optimized geometric dimensions by additive manufacturing.
  • the 3D printer can work according to the SLS process.
  • a digital process chain for producing a base body 2 looks as follows:
  • the imaging data of the horse's head are generated by the customer 203 .
  • the photos or 3D scans are then digitally uploaded to the system 200 via the website on the server 205 (step II).
  • the system uses suitable algorithms to check the specified dimensioning for plausibility.
  • step V the scaled visual representation of the optimized base body with its measurements and dimensions is checked on a screen (step V) and then the customer must release the data (step VI).
  • step VI The production data is calculated in step VII on the basis of the data released in this way and finally the production process is started after it has been transmitted to the 3D printer 211 (step VIII).
  • the base body 2 as indicated schematically in Figure 6, is attached to the noseband of the horse P, so that the holders 18 grip the strap and the base body 2 of the noseband padding 1 rests against the horse's skull when the strap was buckled.
  • the controller 102 records the data via the sensors 101 - 108 and transmits this via Bluetooth to a suitable mobile device, such as a smartphone S, on which an evaluation and display app is running.
  • a suitable mobile device such as a smartphone S, on which an evaluation and display app is running.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
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  • Orthopedics, Nursing, And Contraception (AREA)

Abstract

Nasenriemenpolster für die Anbringung am Nasenriemen an der dem Tier, insbesondere Pferd, zugewandten Seite umfassend einen länglichen flexiblen Grundkörper mit einem ersten Endbereich, einem zweiten Endbereich und einem dazwischenliegenden Mittenbereich, wobei der Mittenbereich am Nasenbein aufliegend angeordnet ist, wobei es eine Sandwichbauweise des Mittenteils mit innerer Gitterstruktur aus verschränkten Gitterholmen zwischen Ober- und Unterseite zur Erzeugung einer elastischen Flexibilität aufweist.

Description

Nasenriemenpolster
Die Erfindung betrifft ein Nasenriemenpolster nach Anspruch 1 und ein System zu dessen Herstellung nach Anspruch 12.
Nasenriemen sind bekannt als Teil von Trensen und/oder Kandaren (Zaumzeug).
Eine Trense dient für Reit- und Zugtiere und weist einen Nasenriemen auf, der über die Zahnreihe des Tieres im Bereich des Nasenbeins führt. Dabei kann der Nasenriemen Entlastungselemente aufweisen, wie Polster (vgl. DE 102016212 102 A1), die gewährleisten, dass über den Nasenriemen vermindert Druck auf das Nasenbein ausgeübt wird.
Trensen und/oder Kandaren gibt es in einer sehr großen Zahl verschiedenster Ausführungen, in verschiedenen Materialien, die sich für unterschiedliche Zwecke und Rassen bzw. Schädelformen eignen.
Bei den allermeisten Trensen und/oder Kandaren bzw. Zaumzeugen findet man Stirnriemen, Genickstück, Nasenriemen sowie Backenriemen.
Diese Grundelemente lassen sich durch eine Vielzahl weiterer Elemente wie z. B. zusätzliche Riemen, Gurte, Schlaufen, Schnallen, Metallringe oder -ketten in unterschiedlichster Weise ergänzen oder verbinden und können durch weitere Führungselemente (z. B. Gebisse, Zügel, u. a.) je nach Verwendungszweck erweitert oder modifiziert werden.
Allen Trensen und/oder Kandaren und Zaumzeugen ist es gemeinsam, dass sie um den Kopf des Tieres gebunden oder geschnallt werden und direkt auf der Haut des Tieres aufliegen, um einen mehr oder weniger starken Druck auszuüben, um die Tiere führen oder lenken und bremsen zu können.
Allerdings ist es für das Tier schmerzhaft und sogar schädlich, wenn der Druck zu groß wird, durch z. B. zu enges Festziehen des Nasenriemens, da dort im Bereich des Nasenbeins unter anderem viele Nerven verlaufen und die Tiere dort vor allem am seitlichen Nasenbein sehr empfindlich sind. So ist es im Turniersport üblich, dass ein Steward nach dem Wettkampf die Festigkeit der Verschnallung des Nasenriemens prüft. Dazu wird meist mittels der Zwei-Finger-Methode, Prüfung ob zwei vertikal übereinander liegende Finger zwischen Riemen und seitliches Nasenbein (zwischen Nasenbein und Gesichtsleiste) passen, geprüft, ob die Verschnallung des Nasenriemens regelkonform eingestellt ist. Ist der Druck zu hoch, d. h. passen die Finger nicht, liegt ein Regelverstoß gegen das nationale und internationale Reglement vor.
Diese Methode ist subjektiv und nicht präzise angreifbar sowie ggf. für den Steward gefährlich, da einerseits jeder Mensch unterschiedliche große Finger aufweist und ein nach dem Wettkampf angespanntes Tier unerwartet reagieren und so den Steward verletzen könnte.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Möglichkeit zu schaffen, mit der reproduzierbar, aber auf das Tier abgestimmt, eine Einstellung bzw. Bestimmung des Nasenriemendrucks möglich ist, die wiederum eine bessere Justierung dessen erlaubt. Weitere Aufgaben sind Druckminderung und Messbarkeit.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Nasenriemenpolster nach Anspruch 1 vorgeschlagen. Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass, wenn ein Nasenriemenpolster für die Anbringung am Nasenriemen an der dem Tier, insbesondere Pferd, zugewandten Seite umfassend einen länglichen flexiblen Grundkörper mit einem ersten Endbereich, einem zweiten Endbereich und einem dazwischenliegenden Mittenbereich ausgestaltet ist, wobei der Mittenbereich am Nasenbein aufliegend angeordnet ist, wobei es eine Sandwichbauweise des Mittenteils mit innerer Gitterstruktur aus verschränkten Gitterholmen zwischen Ober- und Unterseite zur Erzeugung einer elastischen Flexibilität aufweist, es möglich wird, den Druck des Nasenriemens auf das Nasenbein über die Ausführung der Gitterstruktur einzustellen, vergleichmäßigt zu verteilen und gleichzeitig zu dämpfen.
Mit andere Worten, das Polster ist der Form des Schädels angepasst und weist, um den Druck zu verteilen, im Inneren ein belastungsoptimiertes Design von Gitterstrukturen nach dem bionischen Prinzip der kraftflussgerechten Gestaltung auf. Insbesondere eignet sich die Ausgestaltung der Gitterstruktur für die additive Fertigung.
In einer bevorzugten Ausführungsform, die auch eigenständig erfinderisch ist, ist im Mittenbereich eine Drucksensorik angeordnet, insbesondere ein unter Einwirkung von Kraft bzw. Druck oder Verformung seinen elektrischen Widerstand ändernder Sensor, und die Drucksensorik mit einer Steuerung zur Ansteuerung und Datenübertragung und Stromversorgung elektrisch verbunden ist, sodass es möglich wird, den Druck des Nasenriemens auf das Nasenbein laufend zu bestimmen und so eine unsachgemäße Einstellung des Nasenriemens festzustellen bzw. zu korrigieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Drucksensorik mit einem zentralen kreisförmigen Sensor ausgerüstet.
Besonders bevorzugt wird eine mit mindestens einem DMS(Dehnungsmessstreifen)-Sensor ausgestattete kreisförmige Wägezelle eingesetzt.
Alternativ könnte die Drucksensorik eine Streifenform mit mehreren Messstellen aufweisen, sodass ist es möglich die Druckverteilung über die Länge und/oder Breite des Nasenriemens zu bestimmen.
Als Sensoren können runde und/oder streifenförmige Sensoren eingesetzt werden. Dabei kann es sich auch um FSR(Force Sensing Resistor)-Sensoren handeln.
Zur Erhöhung der Genauigkeit ist der Sensor (oder die Sensoren) der Drucksensorik an der Unterseite des Grundkörpers zum Nasenbein hin angeordnet bzw. in diese eingebettet.
Mit anderen Worten, der Sensor ist vorzugsweise ein kreisrunder DMS-Sensor (Dehnungsmessstreifen) oder alternativ ein flacher, streifenförmiger, oder punktförmiger FSR(Force Sensing Resistor)-Sensor. Der Sensor kann in Gestalt einer Wägezelle an der Unterseite des Polsters angeordnet und an die Elektronik angeschlossen sein.
Sinnvollerweise weist der Grundkörper eine Aufnahme im ersten Endbereich für die Steuerung auf. So kann das Polster ohne externe Verkabelung beim normalen Gebrauch eingesetzt werden.
Um weitere Daten vom Tier zu erhalten, kann die Steuerung mindestens eine weitere Sensorik zur Bestimmung eines Parameters ausgewählt aus Temperatur, Bewegung, Beschleunigung, Standort (GPS) aufweisen.
Vorzugsweise umfasst die Steuerung ein Funkmodul zum externen Datenaustausch, insbesondere ein Bluetooth- oder WLAN-Modul.
Somit ist es möglich, die Daten mittels mobilen Geräts, wie Laptop oder Smartphone, auszulesen und weiter zu bearbeiten. Zudem kann ein (ggf. entnehmbarer) Datenspeicher (z. B. SD-Karte, On-Chip-Speicher) enthalten sein, der zusätzlich zur Bluetooth-Verbindung die Daten speichert. Auch denkbar ist, dass die Steuerung einen integrierten auslesbaren Speicher aufweist.
Sinnvollerweise weist der Grundkörper eine Aufnahme im zweiten Endbereich für die Stromversorgung auf. Diese ist vorzugsweise eine Batterie oder ein wiederaufladbarer Akkumulator. Die elektrische Verbindung zur Steuerung erfolgt mittels Kabelstrang entweder durch den Rand des Grundkörpers oder bevorzugt durch eine außenliegende Lasche oder Brücke, die somit die Dämpfungsfähigkeit und von daher die Druckmessung nicht beeinflusst.
Zum temporären Anbringen an dem Nasenriemen, können an der Oberseite (des Grundkörpers) mehrere Halter über die Länge verteilt angeordnet sein, die jeweils aus gegenüberliegenden Vorsprüngen bestehen, deren Schenkel seitlich hochstehen und gegenüberliegend aufeinander zuweisen bzw. nach Innen hervorkragen.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Grundkörper einstückig mittels additiver Fertigung, vorzugsweise aus thermoplastischem Polyurethan, maßgeschneidert, nach Maßen der jeweiligen Schädelform, hergestellt wird. Auch denkbar ist die Verwendung anderer flexibler Materialien, wie TPC (Thermoplastische Copolyesterelastomere).
Mit anderen Worten, es handelt sich um ein vorzugsweise 3D-gedrucktes maßgeschneidertes Polster aus TPU (Thermoplastisches Polyutheran), das als Clip-on unter dem Nasenriemen des Pferdes befestigt wird, um den Druck, der momentan punktuell auf das Nasenbein des Pferdes einwirkt, gleichmäßiger über die Form des Produktes, und somit über die Nase des Pferdes zu verteilen und mittels Sensorik laufend zu bestimmen.
Zudem ist an beiden endständigen Seiten des Polsters eine Tasche eingebaut, die die Elektronik auf der einen und die Batterie auf der anderen Seite aufnimmt.
Die Elektronik weist u. a. einen Computerchip und eine Bluetooth-Funkeinheit auf. Die Daten von dem Sensor geben die Kräfte bzw. den Druck an, der sich auf das Nasenbein auswirkt und werden mit einer Smartphone-App über die Bluetooth- Schnittstelle laufend gemessen und ausgelesen. Um den Druck zu bestimmen, werden die Rohdaten des Sensors, die in Volt vorliegen, in Gramm umgerechnet. Zusätzlich befinden sich auf dem Computerchip ein Temperatur-Sensor, ein Bewegungssensor und ein Gyroskop als Beschleunigungssensor, deren Daten ebenfalls über die Bluetooth-Schnittstelle mit der App laufend gemessen und ausgelesen und vereinfacht dargestellt werden können.
Die Erfindung umfasst auch ein System zur Herstellung der beschriebenen maßgeschneiderten Nasenriemenpolster, mit einer Eingabeeinheit zum Speisen des Systems mit Daten vom Schädel des Tieres; mit einer automatisierten Ermittlungseinheit zur Ermittlung der optimierten geometrischen Dimensionen des Grundkörpers des Nasenriemenpolsters anhand der eingespeisten Daten und einer Kontrolle des Grundkörpers anhand des angepassten Grundkörpers; mit einer Berechnungseinheit zur Berechnung von Herstellungsdaten aus den optimierten geometrischen Dimensionen des Grundkörpers; mit einer Herstellungseinheit zur Herstellung des Grundkörpers mittels der Herstellungsdaten durch additive Fertigung.
Als Daten vom Kopf bzw. Schädel des Tieres eignen sich Fotos vom Schädel aus verschiedenen Perspektiven oder auch 3D-Scans aus einem 3D-Scanner.
So ist es möglich, für jedes Tier bzw. Pferd ein maßgeschneidertes, also individuell angepasstes, und von daher optimiert sitzendes Nasenriemenpolster bereitzustellen, da nun die Grundkörper auf Maß durch die additive Fertigung (3D-Druck) hergestellt werden. Mit anderen Worten, es werden individuell anpassbare Grundkörper für die Nasenriemenpolster auf Basis der Tierdaten im 3D-Druckverfahren hergestellt.
Es ist also eine optimale Nutzung ohne Lagerhaltung möglich.
Das System zur Herstellung maßgeschneiderter Grundkörper bzw.
Nasenriemenpolster umfasst also als Systemkomponenten zumindest die Eingabeeinheit, die Ermittlungseinheit, die Berechnungseinheit und die Herstellungseinheit.
Die Eingabeeinheit dient zum Speisen des Systems mit bildgebenden Daten des Schädels des Tiers. Die bildgebenden Daten bzw. digitalen Daten können als Fotos via Smartphone oder Kamera oder 3D-Scan-Daten erzeugt werden, um so ein 3-dimensionales Datenmodell zu erschaffen.
Diese bildgebenden Daten können z. B. über ein Webseitenformular in das System eingelesen werden.
Nun kann die Ermittlungseinheit optimierte geometrische Dimensionen des Grundkörpers anhand der eingespeisten Daten des Schädels berechnen.
Die Ermittlungseinheit kann voll-automatisiert, teil- automatisiert oder komplett manuell mit Hilfe des Kunden, eine optimierte Geometrie des Nasenriemens erzeugen, die in die Berechnungseinheit einfließt.
Mittels einer Visualisierung der betroffenen Körperstelle kann auf digitalem Weg die Dimensionierung kontrolliert oder alternativ selbst festgelegt bzw. geändert und so indirekt die Herstellungsdaten für den 3D-Druck definiert werden.
Das System kann also eine Visualisierungs- und Kontrolleinheit zur gleichzeitigen Visualisierung der bildgebenden Daten (z. B. Augmented Reality) und eines Grundkörperabbilds anhand der optimierten geometrischen Dimensionen des Grundkörpers zur visuellen Kontrolle aufweisen.
Dann kann die Berechnungseinheit Herstellungsdaten aus den optimierten geometrischen Dimensionen des Grundkörpers berechnen und das System diese an die Herstellungseinheit weitergeben. So kann die Berechnungseinheit aus dem optimierten 3D-Modell des Grundkörpers sogenannte STL-Dateien für die additive Fertigung erzeugen.
Die Herstellungseinheit dient dann zur Herstellung des Grundkörpers mittels der Herstellungsdaten durch additive Fertigung.
Aus den individuell generierten und entsprechend zu einem 3-dimensionalen Bild aufbereiteten Daten werden also Herstellungsdaten für den individuellen Grundkörper berechnet und dieser dann im additiven Verfahren hergestellt.
Das System kann einen entsprechend eingerichteten Computer oder eine Smartphone-App umfassen, sowie einen oder mehrere Server, der/die programmiert ist/sind, um die Eingabeeinheit, die Ermittlungseinheit und die Berechnungseinheit bereitzustellen und über eine geeignete Schnittstelle mit der Herstellungseinheit zur Übermittlung der Herstellungsdaten zu verbinden.
Auch könnte die Eingabeeinheit als Userinterface in Gestalt einer Eingabemaske, wie z. B. eines Webseitenformulars, ausgestaltet sein, in dem die Daten ausgewählt und zum Hochladen freigegeben werden.
Auch der Einsatz von künstlicher Intelligenz ist denkbar. Dazu werden die digitalen Daten laufend ausgewertet und über ein auf ein deep convolutional neural network (cnn) basierendes medical image classifier identifiziert, um beanspruchte anatomische Regionen (Druckpunkte bzw. -stellen) des Nasenbeins bzw. Schädels zu identifizieren.
Dieses Modell besteht aus einem classification branch und einem attention branch.
Der Classification branch fungiert als einheitliches Merkmalsextraktions- Klassifikationsnetzwerk und der classification branch nutzt die Korrelation zwischen Klassenbezeichnungen und den Bereichen pathologischer Unregelmäßigkeiten aus und ermöglicht es dem Modell, sich auf die pathologisch abnormen Regionen zu konzentrieren.
Das erfindungsgemäße System erlaubt ein vollständig digitales Verfahren (Prozesskette) zur Herstellung der individualisierten Grundkörper für die Nasenriemenpolster durchzuführen.
In einem solchen Verfahren können die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden:
1. Erzeugung der bildgebenden Daten durch den Kunden.
2. Einspeisen bzw. Hochladen der entsprechenden Fotos oder Scan- Daten in das System in der Eingabeeinheit; dabei kann eine Skalierung bzw. /Maßstabsanpassung der Daten erfolgen.
3. Dimensionierung der geometrischen Dimensionen des Grundkörpers durch die Ermittlungseinheit (z. B. neuronales Netzwerk).
4. Das System kann durch geeignete Algorithmen optional die festgelegte Dimensionierung auf Plausibilität prüfen.
5. Es erfolgt im Rahmen einer Visualisierung zumindest eine Kontrolle über eine skalierte visuelle Darstellung des optimierten Grundkörpers mit seinen Abmessungen und Dimensionen auf einem Bildschirm. Optional kann dies auch via Augmented Reality erfolgen.
6. Anhand der so freigegebenen Daten werden die Herstellungsdaten berechnet und somit der Herstellungsvorgang nach deren Übermittlung an die Herstellungseinheit gestartet.
7. Je nach Verfügbarkeit, kann die Herstellung auf einem 3D-Drucker dezentral bzw. örtlich näher an der Bestellung erfolgen.
Weitere Details der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung, in der
Fig. 1 unterschiedliche Ansichten eines Nasenriemenpolsters gemäß der Erfindung;
Fig. 2 weitere Ansichten des Nasenriemenpolsters aus Figur 1 ;
Fig. 3A, B Ansichten zweier Varianten des Nasenriemenpolsters aus Figur 1 ohne Elektronik;
Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Systems zur Herstellung des Nasenriemenpolsters aus Figur 1;
Fig. 5 eine schematische Ansicht der elektronischen Komponenten des Nasenriemenpolsters aus Figur 1 und
Fig. 6 eine Veranschaulichung des Einsatzes des Nasenriemenpolsters aus Figur 1 am Pferd zeigen.
In den Figuren 1 und 2 ist ein als Ganzes mit 1 bezeichnetes Nasenriemenpolster in unterschiedlichen Ansichten dargestellt.
Das Nasenriemenpolster 1 für die Anbringung am Nasenriemen an der einem Pferd zugewandten Seite besteht im Wesentlichen aus einem Grundkörper 2 und umfasst darin aufgenommene Elektronikkomponenten 100 (vgl. Figur 5), die u. a. eine Drucksensorik 101, eine Steuerung 102 und eine Stromversorgung 103 umfassen.
Der Grundkörper 2 ist ein länglicher, flexibler einstückiger Körper aus 3D-gedrucktem TPU, der seitlich gesehen eine bogenförmige Form beschreibt, so dass er auf den Schädel des Tieres von oben umgreifend auflegbar ist.
Der Grundkörper 2 ist versehen mit einem ersten Endbereich 3, einem zweiten Endbereich 4 und einem dazwischenliegenden Mittenbereich 5, wobei der Mittenbereich 5 in der Benutzungsstellung (am anliegenden Nasenriemen) am Nasenbein aufliegend angeordnet ist.
Im Mittenbereich 5 ist die Drucksensorik 101 angeordnet. Verwendet wird ein kreisförmiger Dehnungsmessstreifen als Sensor, der an der Unterseite zum Nasenbein hin angeordnet ist, wozu eine Aufnahmetasche 7 vorgesehen ist.
In der Benutzungsstellung liegt somit der Sensor direkt am Nasenbein auf. Zusätzlich könnte auch ein Deckel vorgesehen sein.
Eine weitere Aufnahme 8 hinter einer Klappe 9 ist im ersten Endbereich 3 für die Steuerung 102 vorgesehen. Eine dritte Aufnahme 10 hinter einer entsprechenden Klappe 11 ist im zweiten Endbereich 4 für die Stromversorgung 103 vorgesehen.
Klappen 9 und 11 sind einstückig mit dem Grundkörper 2 ausgeführt.
Die beiden Aufnahmen 8 bzw. 10 sind über eine externe Brücke 12 verbunden, in der eine nicht gezeigte Kabelverbindung zwischen Steuerung 102 und Stromversorgung 103 verläuft.
Der Mittenteil 5 weist eine Sandwichbauweise 13 mit innerer Gitterstruktur 14 aus verschränkten Gitterholmen zwischen Oberseite 17 und Unterseite 16 zur Erzeugung einer elastischen Flexibilität zwischen Nasenbein und Riemen auf.
Die Gitterstruktur 14 weist ein belastungsoptimiertes Design nach dem bionischen Prinzip der kraftflussgerechten Gestaltung auf und ist zudem für den 3D-Druck optimiert. Sie ermöglicht eine elastische Nachgiebigkeit im stark beanspruchten Mittenteil, was zu einer vergleichmäßigten Druckverteilung und Dämpfung am Nasenbein führt.
An der Oberseite 17 sind mehrere Halter 18 über die Länge verteilt angeordnet, die jeweils aus gegenüberliegenden Vorsprüngen 19 bestehen, deren erste Schenkel 20 seitlich hochstehen und deren zweite Schenkel 21 gegenüberliegend aufeinander zuweisen bzw. nach Innen hervorkragen.
Da die Halter 18, wie der gesamte Grundkörper 2, aus dem flexiblen TPU bestehen, kann der Grundkörper 2 über die Halterungen 18 am Nasenriemen eingehängt werden.
Die Elektronikkomponenten 100 (vgl. Figur 5) umfassen wie erwähnt die Drucksensorik 101 , eine Steuerung 102 und eine Stromversorgung 103. Die Stromversorgung 103 ist über eine Kabelverbindung 104 mit der Steuerung 102 und die Steuerung 102 wiederrum über eine Kabelverbindung 105 mit der Drucksensorik 101 verbunden.
Die Steuerung 102 umfasst eine weitere Sensorik 106 zur Bestimmung der Temperatur, eine Sensorik 107 zur Bestimmung der Bewegung und eine Sensorik 108 zur Bestimmung der Beschleunigung.
Ferner weist die Steuerung 102 ein Funkmodul zum externen Datenaustausch auf, das als Bluetooth-Modul 109 ausgebildet ist. Zum Auslesen des internen Datenspeichers, der als SD-Karte 111 ausgebildet ist, ist zusätzlich eine USB-Schnittstelle 110 vorhanden.
In den in Figur 3A, B gezeigten Varianten ist der Grundkörper 2* bzw. 2** im Prinzip gleich zu der oben beschriebenen, jedoch ohne Elektronik ausgestattet, so dass die Aufnahmen 7, 8 bzw. 10 unnötig sind und daher aus elastischem Gitter bestehen. Es handelt sich also um die einfachste Form des erfindungsgemäßen Nasenriemenpolsters ohne „Elektronik“.
Zusätzlich kann auch wie bei der Variante 2** auf alle Klappen und Aufnahmen bzw. Sensorik- und Elektronik-bedingten Ausgestaltungen verzichtet werden.
In Figur 4 ist eine schematische Ansicht des als Ganzes mit 200 bezeichneten Systems zur Herstellung maßgeschneiderter Grundkörper dargestellt.
Das System 200 umfasst eine Eingabeeinheit 202 zum Speisen des Systems mit bildgebenden Daten des Pferdeschädels. Im vorliegenden Fall sind dies Fotos oder ein 3D-Scan 203, mit dem von dem Pferd im Bereich des Schädels mehrere Fotos erzeugt werden, die über eine geeignete Schnittstelle 204, z. B. Webseite im Internet, auf einen entsprechend programmierten Server 205 hochgeladen werden.
Auf dem Server 205 ist eine automatisierte Ermittlungseinheit zur Ermittlung der optimierten geometrischen Dimensionen des Grundkörpers anhand der eingespeisten Fotos oder 3D-Scans und einer Kontrolle des Grundkörpers anhand des angepassten Grundkörpers eingerichtet.
Dabei werden alle Bereiche des Grundkörpers optimiert. Dazu werden zunächst die eingespielten Fotos oder 3D-Scans in der Ermittlungseinheit vermessen 206 und die geometrischen Dimensionen des Grundkörpers optimiert 207. Der Kunde kann über eine skalierte Visualisierung 208 z. B. auf der entsprechenden Webseite auf seinem Endgerät die optimierten geometrischen Dimensionen des Grundkörpers anhand der Fotos und 3D-Scans kontrollieren, ggf. anpassen und freigeben 209. Dies betrifft auch die Teilbereiche.
Mit einer über das Internet 212 mit dem Server 205 verbundenen
Beratungseinheit 210 werden aus den optimierten geometrischen Dimensionen des Grundkörpers Herstellungsdaten berechnet.
Diese Herstellungsdaten werden dann an einen 3D-Drucker 211 als Herstellungseinheit gesendet und dienen zu dessen Steuerung, um den einstückigen Grundkörper letztendlich aus TPU mit den optimierten geometrischen Dimensionen durch additive Fertigung herzustellen. Der 3D-Drucker kann nach dem SLS Verfahren arbeiten.
Eine digitale Prozesskette zur Herstellung eines Grundkörpers 2 sieht wie folgt aus:
Im ersten Schritt I werden die bildgebenden Daten des Pferdekopfs durch den Kunden 203 erzeugt.
Anschließend werden die Fotos oder 3D-Scans in das System 200 über die Webseite digital auf den Server 205 hochgeladen (Schritt II).
Dann erfolgt eine visualisierte und skalierte Darstellung der Körperstelle sowie eine Dimensionierung der geometrischen Dimensionen des Grundkörpers durch die Ermittlungseinheit und Kontrolle bzw. Anpassung basierend auf den Erfahrungen des Arztes (Schritt III).
Im vierten Schritt IV überprüft das System durch geeignete Algorithmen die festgelegte Dimensionierung auf Plausibilität.
Danach erfolgt im Rahmen der Visualisierung 208 eine Kontrolle über die skalierte visuelle Darstellung des optimierten Grundkörpers mit seinen Abmessungen und Dimensionen auf einem Bildschirm (Schritt V) und anschließend muss der Kunde die Daten freigeben (Schritt VI). Anhand der so freigegebenen Daten werden die Herstellungsdaten im Schritt VII berechnet und abschließend der Herstellungsvorgang nach deren Übermittlung an den 3D-Drucker 211 gestartet (Schritt VIII). Im Gebrauch der Variante nach Figur 1 und 2 wird der Grundkörper 2, wie schematisch in Figur 6 angedeutet, am Nasenriemen des Pferdes P befestigt, so dass die Halter 18 den Riemen umgreifen und der Grundkörper 2 des Nasenriemenpolsters 1 am Pferdeschädel anliegt, wenn der Riemen verschnallt wurde.
Über die Sensoren 101 - 108 zeichnet die Steuerung 102 die Daten auf und funkt diese per Bluetooth an ein entsprechendes Mobilgerät, wie Smartphone S, auf dem eine Auswertungs- und Anzeigeapp läuft. Somit können Druckdaten, Bewegungsdaten, Positionsdaten sowie Temperaturdaten nachverfolgt werden.

Claims

Ansprüche
1 . Nasenriemenpolster für die Anbringung am Nasenriemen an der dem Tier, insbesondere Pferd, zugewandten Seite umfassend einen länglichen flexiblen Grundkörper mit einem ersten Endbereich, einem zweiten Endbereich und einem dazwischenliegenden Mittenbereich, wobei der Mittenbereich am Nasenbein aufliegend angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Sandwichbauweise des Mittenteils mit innerer Gitterstruktur aus verschränkten Gitterholmen zwischen Ober- und Unterseite zur Erzeugung einer elastischen Flexibilität aufweist.
2. Nasenriemenpolster nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Mittenbereich eine Drucksensorik angeordnet ist, insbesondere einen unter Einwirkung von Kraft bzw. Druck oder Verformung seinen elektrischen Widerstand ändernder Sensor, und die Drucksensorik mit einer Steuerung zur Ansteuerung und Datenübertragung und Stromversorgung elektrisch verbunden ist.
3. Nasenriemenpolster nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucksensorik einen kreisförmigen zentral angebrachten DMS-Sensor aufweist.
4. Nasenriemenpolster nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor an der Unterseite zum Nasenbein hin angeordnet ist.
5. Nasenriemenpolster nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufnahme im ersten Endbereich für die Steuerung vorgesehen ist.
6. Nasenriemenpolster nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung mindestens eine weitere Sensorik zur Bestimmung eines Parameters ausgewählt aus Temperatur, Bewegung, Beschleunigung, Standort aufweist.
7. Nasenriemenpolster nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung ein Funkmodul zum externen Datenaustausch aufweist, insbesondere ein Bluetooth- oder WLAN-Modul.
8. Nasenriemenpolster nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung einen Datenspeicher aufweist.
9. Nasenriemenpolster nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufnahme im zweiten Endbereich für die Stromversorgung vorgesehen ist.
10. Nasenriemenpolster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberseite mehrere Halter über die Länge verteilt angeordnet sind, die jeweils aus gegenüberliegenden Vorsprüngen bestehen, deren Schenkel seitlich hochstehen und gegenüberliegend aufeinander zuweisen bzw. nach Innen hervorkragen.
11. Nasenriemenpolster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper einstückig mittels additiver Fertigung, vorzugsweise aus thermoplastischem Polyurethan, maßgeschneidert hergestellt wird.
12. System zur Herstellung maßgeschneiderter Nasenriemenpolster, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Eingabeeinheit zum Speisen des Systems mit bildgebenden Daten des Schädels des Tiers; mit einer automatisierten Ermittlungseinheit zur Ermittlung der optimierten geometrischen Dimensionen des Grundkörpers des Nasenriemenpolsters anhand der eingespeisten Daten und einer Kontrolle des Grundkörpers anhand des angepassten Grundkörpers; mit einer Berechnungseinheit zur Berechnung von Herstellungsdaten aus den optimierten geometrischen Dimensionen des Grundkörpers; mit einer Herstellungseinheit zur Herstellung des Grundkörpers mittels der Herstellungsdaten durch additive Fertigung.
13. System nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass das System eine Visualisierungs- und Kontrolleinheit zur gleichzeitigen Visualisierung der bildgebenden Daten und eines Grundkörperabbilds anhand der optimierten geometrischen Dimensionen des Grundkörpers zur visuellen Kontrolle aufweist.
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