CN108652794A - 3d打印假肢接受腔的设计结构及生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种3D打印假肢接受腔设计结构及生产工艺，其特征在于：3D打印假肢接受腔设计结构由：避开骨骼末端的凸起部分和需要均匀受力的凹陷部分、假肢接受腔口型、底部外壁配合五金爪件的固定模板、底部留出的硅胶套锁件通过的孔洞和表面浮雕或镂空图案组成。3D打印假肢接受腔加工生产使用手持式扫描仪获得腿部三维数据采集；在计算机中用GEOMAGIC和MAGICS软件完成假肢接受腔外形模型设计；将设计完成品的数据导入尼龙3D打印设备中打印加工完成生产制作。本发明采用计算机辅助设计配合三维扫描和3D打印技术，缩短了接受腔的取型时间，使修型的尺寸调整更为灵活准确、受力更加均匀，增加了患者的舒适度，节约了材料和人力。

Description

3D打印假肢接受腔的设计结构及生产工艺
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，涉及一种假肢接受腔设计结构及生产工艺，特别涉及一种3D打印假肢接受腔的设计结构及生产工艺。
背景技术
接受腔是能将残肢舒服地收纳在其中，并能将相关的力有效地传递到假肢远端的部位的医疗器械。在国内的传统假肢行业，接受腔的制作过程因过于依赖假肢技师的经验、手法、技巧等因素：比如难以保证接受腔贴合的准确性，导致患者长期穿戴穿戴后损伤皮肤，交付成品的周期过长，操作人员的体力工作繁重，工作环境差。加工中使用的石膏会造成粉尘污染、使用的树脂有刺鼻气味会对劳动者呼吸道造成伤害、取石膏模和石膏回收工作对体力要求较高等问题。此外，还存在制作工艺落后：现场的工作大多是传统手工艺活，使用的多是钳工工具和一些机加工设备，材料以石膏粉末为主，采集模具时需要患者接受石膏混合物的贴身取模和清洗，用树脂抽模前的PVC包裹物均是手工剪裁，工作繁琐。达不到绿色环保要求: 现有的制作工艺中使用的石膏，会对工作环境产生粉尘污染。使用的树脂会产生刺鼻气味，严重影响工作人员的健康。受力不均匀：传统接受腔穿戴时间过久会让残肢皮肤发黑坏死，夏季不够透气，由于手工制作不能保证接受腔完全贴合腿部，以至受力不够均匀，长期穿戴对患者腿部有一定伤害，有二次截肢的风险。
发明内容
本发明克服了上述存在的缺陷，目的是为提高工作效率、采用三维扫描作为代替传统假肢行业依赖于技师的经验和手法，提供一种3D打印假肢接受腔的设计结构及生产工艺。
本发明3D打印假肢接受腔的设计结构及生产工艺内容简述：
3D打印假肢接受腔设计结构，是由：局部偏移避开怕碰的骨骼末端、假肢接受腔口型、底部外壁配合五金爪件的固定模板、底部留出的硅胶套锁件通过的孔洞和表面浮雕或镂空图案组成，假肢接受腔口型即是在假肢接受腔顶部一圈的结构，用于配合五金爪件的固定模板在接受腔底部、留出的硅胶套锁件通过的孔洞也同样设置在假肢接受腔整体结构的底部，在假肢接受腔口型的下面设有局部偏移避开怕碰的骨骼末端，表面浮雕或镂空图案设置在接受腔表面的相对平整区域。
3D打印假肢接受腔加工生产，使用手持式扫描仪获得腿部三维数据采集；在计算机中用GEOMAGIC和MAGICS软件完成假肢接受腔外形模型设计；将设计完成品的数据导入到尼龙3D打印设备中打印加工完成生产制作，采用下述工艺步骤：
（1）、数据采集：通过三维扫描仪采集患者腿部数据：先给患者穿上按腿长围长定做的硅胶套，然后用双面胶在硅胶套上做出骨骼末端标记，在设计时对该部位做出适当偏移的处理；让患者穿戴好硅胶套后保持站立或静坐的姿势，使用手持式三维扫描仪对患者残肢做数据采集，仅须几十秒采集完毕的偏移功能进行缩放；
（2）、扫描文件修复：使用扫描仪自带软件或者GEOMAGIC和MAGICS等STL模型修复软件均可对扫描文件进行补洞或缝合修复，软件也会自行识别一些破碎面和小模型进行一键自动修复；
（3）、接受腔设计：在软件中导入STL模型完成传统石膏修模步骤：通过MAGICS合并功能进行接受腔底部固定模板的粘接；底部的钻孔处理，通过GEOMAGIC的雕刻刀功能进行假肢接受腔的整体形状设计；网格医生和三角片面减少等功能进行平滑处理，填补孔洞功能用以修复模型破碎面；
（4）、数据对比：在软件中确认尺寸的准确性，利用GEOMAGIC的切割功能和补洞功能相配合以测量横截面的围长，进而确定接受腔的准确程度，以达到与患者腿部完全贴合，使残肢受力均衡；
（5）、3D打印：使用3D打印机打印尼龙接受腔，采用红外激光器，对尼龙、尼龙玻纤、尼龙碳纤维等纳米粉末进行逐层烧结，制造出任何形状的立体产品；
（6）、完成：装配金属件和假腿并交付使用，使用五金件和碳纤脚板与接受腔连接，装配成为假肢成品。
本发明3D打印假肢接受腔的设计结构及生产工艺，提高了工作效率，采用计算机辅助设计配合三维扫描技术和3D打印技术，大大缩短了接受腔的取型时间，使修型的尺寸调整更为灵活准确。通过3D打印接受腔的受力更加均匀，不会对患者残肢部位造成局部挤压，增加了患者的舒适度，并可以在设计软件中进行调整，节约了材料和人力；使用3D打印更加绿色环保，充分的保证了假肢技师的健康。
附图说明
图1是3D打印假肢接受腔的设计结构示意图；
图2是3D打印假肢接受腔加工生产工艺流程图；
图中：1是局部偏移避开怕碰的骨骼末端、2是假肢接受腔口型、3是底部外壁配合五金爪件的固定模板、4是底部留出的硅胶套锁件通过的孔洞、5是表面浮雕或镂空图案。
具体实施方式
本发明3D打印假肢接受腔的设计结构及生产工艺是这样实现的，下面结合附图作具体的说明。
见图1，3D打印假肢接受腔的设计结构，是由：避开骨骼末端的凸起部分和需要均匀受力的凹陷部分1、假肢接受腔口型2、底部外壁配合五金爪件的固定模板3、底部留出的硅胶套锁件通过的孔洞4和表面浮雕或镂空图案5组成，假肢接受腔口型2设置在假肢接受腔整体结构的顶部，底部外壁配合五金爪件的固定模板3、底部留出的硅胶套锁件通过的孔洞4设置在假肢接受腔整体结构的底部，起到受力和保护作用，膝盖处的凹陷卡在患者膝盖已达到夹紧患者腿部的功用，口型一般会向外翻出一定角度，以保护患者腿部。假肢接受腔口型2的下面设有避开骨骼末端的凸起部分和需要均匀受力的凹陷部分1，患者的残肢末端不宜受力，神经末梢发达，因而需要预留一定的空间保护末端。在肌肉组织多的部位，可以稍微受力，一般会将该部位磨平并向内收缩，以达到夹紧固定的目的。底部连接处通过底部留出的硅胶套锁件通过的孔洞4采用螺丝和工业胶水配合固定在30-35MM之间，能将锁键***。 5表面浮雕或镂空图案，也可以在表面对应的穴位处增加凹陷而不改变内部结构，在凹陷处增加磁铁，以达到磁疗目的。
见图2，3D打印假肢接受腔加工生产先选购合适尺寸的硅胶套及锁具，用双面胶在硅胶套外面做一些特定受力位置标记，通过三维扫描仪采集患者穿戴硅胶套时的腿部数据。使用软件将扫描文件的破洞和褶皱纹理进行修复，得到一个光滑的残肢三维模型。先用软件通过整体缩放和分段缩放对三维模型做出初步的处理，再对三维模型进行更为细致设计，如：调整先前标记过的受力位置的凹凸，在怕受力的骨骼处用偏移功能留出余量，在需要受力的地方用雕刻刀进行凹陷平滑。之后在软件中切割出口型轮廓，补偿外翻边缘，底部则需要打一定尺寸的通孔，便于硅胶套的锁件穿入。在软件中将事先制作好的五金件连接端的模型和接受腔模型进行缝合，此时亦可在接受腔外表面做一些外观上的设计，任意图案和文字均可使用3D打印工具软件浮雕在接受腔上，图案可选择任意图片格式，也可以通过三维设计软件做出镂空结构。在软件中分别测得接受腔的几段围长，确定尺寸的准确性。若尺寸准确，进行加厚和边缘的光滑处理，得到最终的三维模型。然后把三维模型通过切片软件一键生成出打印文件，导入到打印设备中，使用3D打印机自动逐层烧结粉末耗材，制作出尼龙或增强尼龙类的接受腔。最后装配金属件和假腿并交付使用，采用下述工艺步骤完成：
1、数据采集：通过三维扫描仪采集患者腿部数据：先给患者穿上按腿长围长定做的硅胶套，然后用双面胶在硅胶套上做出骨骼末端标记，在设计时对该部位做出适当偏移的处理；让患者穿戴好硅胶套后保持站立或静坐的姿势，使用手持式三维扫描仪对患者残肢做数据采集，仅须几十秒采集完毕的偏移功能进行缩放；
2、扫描文件修复：使用扫描仪自带软件或者GEOMAGIC和MAGICS等STL模型修复软件均可对扫描文件进行补洞或缝合修复，软件也会自行识别一些破碎面和小模型进行一键自动修复；
3、接受腔设计：在软件中导入STL模型完成传统石膏修模步骤：通过MAGICS合并功能进行接受腔底部固定模板的粘接；底部的钻孔处理等。通过GEOMAGIC的雕刻刀功能进行假肢接受腔的整体形状设计；网格医生和三角片面减少等功能进行平滑处理；填补孔洞功能用以修复模型破碎面；
4、数据对比：在软件中确认尺寸的准确性，利用GEOMAGIC的切割功能和补洞功能相配合以测量横截面的围长，进而确定接受腔的准确程度，以达到与患者腿部完全贴合，使残肢受力均衡的目的；
5、3D打印：使用3D打印机打印尼龙接受腔，采用红外激光器，对尼龙、尼龙玻纤、尼龙碳纤维等纳米粉末进行逐层烧结，从而制造出任何形状的立体产品；
6、完成：装配金属件和假腿并交付使用，使用五金件和碳纤脚板与接受腔连接，装配成为假肢成品。
本发明3D打印假肢接受腔的设计结构及生产工艺，提高了工作效率，采用计算机辅助设计配合三维扫描技术和3D打印技术，大大缩短了接受腔的取型时间，使修型的尺寸调整更为灵活准确。通过3D打印接受腔的受力更加均匀，不会对患者残肢部位造成局部挤压，增加了患者的舒适度，并可以在设计软件中进行调整，节约了材料和人力；使用3D打印更加绿色环保，充分的保证了假肢技师的健康。

Claims (2)

1.一种3D打印假肢接受腔设计结构，其特征在于：3D打印假肢接受腔设计结构由：避开骨骼末端的凸起部分和需要均匀受力的凹陷部分（1）、假肢接受腔口型（2）、底部外壁配合五金爪件的固定模板（3）、底部留出的硅胶套锁件通过的孔洞（4）和表面浮雕或镂空图案（5）组成，假肢接受腔口型（2）设置在假肢接受腔整体结构的顶部，底部外壁配合五金爪件的固定模板（3）、底部留出的硅胶套锁件通过的孔洞（4）设置在假肢接受腔整体结构的底部，在假肢接受腔口型（2）的下面设有避开骨骼末端的凸起部分和需要均匀受力的凹陷部分（1），表面浮雕或镂空图案（5）设置在表面相应的平整区域。
2.一种3D打印假肢接受腔设计结构的生产工艺，其特征在于：3D打印假肢接受腔加工生产使用手持式扫描仪获得腿部三维数据采集；在计算机中用GEOMAGIC和MAGICS软件完成假肢接受腔外形模型设计；将设计完成品的数据导入到尼龙3D打印设备中打印加工完成生产制作，采用下述工艺步骤：
（1）、数据采集：通过三维扫描仪采集患者腿部数据：先给患者穿上按腿长围长定做的硅胶套，然后用双面胶在硅胶套上做出骨骼末端标记，在设计时对该部位做出适当偏移的处理；让患者穿戴好硅胶套后保持站立或静坐的姿势，使用手持式三维扫描仪对患者残肢做数据采集，将采集的偏移功能进行缩放；
（2）、扫描文件修复：使用扫描仪自带软件或者GEOMAGIC和MAGICS等STL模型修复软件均可对扫描文件进行补洞或缝合修复，软件自行识别破碎面和小模型进行一键自动修复；
（3）、接受腔设计：在软件中导入STL模型完成传统石膏修模步骤：通过MAGICS合并功能进行接受腔底部固定模板的粘接；底部的钻孔处理，通过GEOMAGIC的雕刻刀功能进行假肢接受腔的整体形状设计；网格医生和三角片面减少等功能进行平滑处理，填补孔洞功能用以修复模型破碎面；
（4）、数据对比：在软件中确认尺寸的准确性，利用GEOMAGIC的切割功能和补洞功能相配合以测量横截面的围长，进而确定接受腔的准确程度，以达到与患者腿部完全贴合，使残肢受力均衡；
（5）、3D打印：使用3D打印机打印尼龙接受腔，采用红外激光器，对尼龙、尼龙玻纤、尼龙碳纤维等纳米粉末进行逐层烧结，制造出任何形状的立体产品；
（6）、完成：装配金属件和假腿并交付使用，使用五金件和碳纤脚板与接受腔连接，装配成为假肢成品。
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