用於製造身體部分的支撐或保護裝置的方法

2023-05-29 17:13:56 2

專利名稱：用於製造身體部分的支撐或保護裝置的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於製造身體部分的支撐或保護裝置的方法，該支撐或保護裝置具有至少一個形狀與身體部分適配的支撐或保護部件，該支撐或保護部件藉助固定裝置固定在身體部分上。
背景技術：
為了例如在骨折、扭傷、擦傷的情況下或在做腱撕裂或韌帶撕裂或骨折的外科手術之後外部機械地固定/支撐，公知的是提供一種在相關身體部分上的石膏繃帶作為該身體部分的支撐或保護裝置。但這種石膏繃帶具有很多缺點，例如硬化時間較長，重量大、(主、要在邊緣區域內)抗斷裂的強度小，並且安裝起來困難(在受多重外傷時)。此外，這一種石膏繃帶是不衛生的，患者不能夠清洗相關的身體部分，該石膏繃帶引起發癢並且在較長的佩戴期之後還導致異味，並且因為相關的身體部分隱藏在石膏繃帶的下方，所以治療過程是不可控的。還建議所謂的鑄模繃帶(Castverbande)作為固定繃帶，其中，有可伸縮性的承載織物以玻璃纖維為基材。這種鑄模繃帶在約30分鐘之後時效硬化，並且在該時間之後已經可以完全承載。該鑄模繃帶相比石膏繃帶也更輕，提供對空氣和水蒸汽(汗水)更好的可穿透性，除了較高的強度外，這導致在實踐中即使在較長的佩戴期也不需要維護。此外，該材料對水不敏感，並且(佩戴者)藉助特別的敷層或墊層材料甚至可以淋浴或洗盆浴。但在此不利的是，皮膚幾乎不可能幹燥，成本相對較高並且支撐能力差，此外，清除能力相比之下成問題並且表面粗糙，這會對位於其上的衣物造成損害。此外，這種鑄模繃帶可能包含引起過敏的材料。作為受傷的或在恢復治療階段的身體部分，尤其在折斷或扭傷情況下的身體部分的支撐裝置，也多次使用支具，該支具考慮到良好的匹配必須也因此以很多尺寸存在或製造，以及由於耗費的模具製造而成本較耗費。此外，視受傷的身體部分和受傷員大小和質量而定，就待支撐的重量而言需要不同的材料厚度。因此，這些因素還導致醫院中的貯藏問題。由專利申請公開文本EP162692A2已知一種尤其用於手指的支撐繃帶，其中，從一個環形的基礎部件伸出多根分布在圓周上的杆條，所述杆條朝指尖延伸並且其上安裝有環形的固定裝置。該環形的固定裝置可以由一些圍繞杆條設置並且閉合成環的箍圈構成；在此，還已知，在一些箍圈上布設在杆條之間突出並因此保持杆條相互相隔一個預先設定的距離的間隔元件。但該支撐裝置僅適合於簡單的構造，而在給出更複雜的身體部分形狀時不可使用，例如在小腿的情況下，由於小腿肚而造成了沿小腿的很大橫截面變化。在英國專利申請公開文本GB2375486A中還描述一種支撐裝置，其中，設計一種帶有材料塗層的金屬的縱支架，該材料塗層可以藉助粘扣-連接綁帶以期望的距離固定。在此，如在先前提到的手指支撐裝置中，存在的缺點是，與更複雜的身體部分適配即使能也只是很難。
此外，在專利申請公開文獻WO 89/00036A中公開一種支架的固定裝置，該支架藉助固定箍圈相互間以可選擇的間距固定。固定箍圈具有活結以便可以將支架插入期望的位置中。在此，固定箍圈由紡織材料製成。此外，該已知的支撐裝置主要是指支架與帳篷杆相似地設計成摺疊元件，以便為存放較不笨重的單元而存在。與本發明相關聯地，從上面的實施方案中已得知，概念「固定裝置」理解為這種器件，它承載支撐或保護部件或將該支撐或保護部件固定在身體部分上和/或尤其是彼此以一定的關係定位在該位置中，並且這也適用於本發明。由WO 2004/028417A已知一種由織物構成的、其上粘有塑料肋的平面支撐元件，其中，該肋條具有一些帶有用於連接或固定綁帶的孔的孔眼。塑料肋用於加固圍繞各身體部分設置的織物。在此，由於彼此平行的肋，可能也難以保障造型更複雜的身體部分。除此之外，該織物還影響空氣進入身體部分，並且還妨礙淋浴或盆浴。在所有先前已知的支撐裝置中主要的缺點是，大多數不可能個別地與各式各樣的 身體部分適配。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是，建議一種開頭所述類型的方法，通過該方法可以簡單並且廉價地製造與各身體部分有效適配的支撐或保護裝置；此外，支撐或保護裝置在此應當設計成，使得它允許空氣流通，是衛生的並且不溶於水並且能夠簡單地操作或佩戴，並且使得必要時可檢查治療過程，例如必要時腫脹消退程度、皮膚和受傷區域、手術疤痕等的狀態；除此外，應當能夠使用於待支撐或保護的儘可能多的不同身體部分，其中，還不用從一開始就考慮到不同身高和體重。為了解決該技術問題，本發明規定一種如權利要求I定義的方法。各有利的實施形式和擴展方案在各從屬權利要求中給出。在本發明的方法中，從多個側面給尤其在待固定或保護姿勢中的各身體部分，也就是例如前臂、上臂、腳部、小腿、頸部區域、臀部和頭部等拍照(或一般採集身體部分的圖像數據)，並且藉助本身已知的圖像處理技術由此通過計算算出包含身體部分輪廓且可以生成用於支撐或保護裝置或其支撐或保護部件的「導航輪廓」的3D模型。因此，圖像處理技術所到達的是，例如名稱為「運動推斷結構技術」(「Struktur aus Bewegung」)的這種方法眾所周知，並且應用在多種領域中(也參見網址http://en. wikipedia. otr/wiki/structure from motion)。這種圖像處理技術用於從數字圖像中重建或描繪物體，例如建築物，參見例如 Arnold Irschara、Christopher Zach 和 Horst Bischof 的文章「Towards ffiki-based Dense City Modeling」，Computer Vision, ICCV, 2007, IEEEllthInternational Conference, 14-21 October 2007, p. 1-8,ISSN:1550-5499(Rio deJaneiro)(也參見網址 http://www.icg.tugraz.at/pub/Members/irschara/pub_irschara/wikibasedcitymodeling. pdf)。從美國專利申請公開文本US 2002/0006217A1中已知一種相似的用於製作可視的三維模型，尤其是牙齒模型的圖像處理技術。一般存在的問題，即，基於相應圖像數據的輪廓發現是支撐或保護裝置應當適配的身體部分形狀採集的基礎，與在先前提到的已知技術中一樣。然後，藉助獲得的3D模型可以通過數控或計算機數控系統(NC裝置或CNC裝置)以同樣已知的方法實現對用於自動製造支撐或保護裝置的機器的控制。以相似的方式，在美國專利申請公開文本US 6，725，118B中，公開一種用於通過使用圖像掃描(3D掃描)集中製造軌道的方法，以便能夠精確地測量各身體部分的輪廓；但不詳細研究軌道原來的製造。從EP1044648B1中另一方面已知一種用於藉助攝像機測量身體區域的方法，但其中設有參照物，以便藉助該參照物以及根據輪廓線分別測量各個模型。在本發明的方法中分別推導出通過驅動器控制相應機器的控制數據，以便這樣完成一個或各支撐或保護部件的形狀適配。此處，「形狀適配」既理解為長度默認值，也理解為特殊的形狀或曲率和在各支撐或保護裝置內部的位置默認值。尤其在形狀適配的過程中必要時還可以從用於固定裝置與身體部分適配的3D模 型中推導出相應的控制數據。例如可以使用形狀或長度適配並且優選配有相互間隔的間隔元件的箍圈作為固定裝置，在這些間隔元件之間嵌入至少一個支撐或保護部件。例如在用於人小腿，必要時連同腳部的支撐或保護裝置的情況下，一般將多個這種箍圈設計為保持、支撐、固定或連接元件，那麼其中，例如三個箍圈可以定位在腳部區域內，三到四個箍圈可以固定在小腿區域內。這些間隔元件的尺寸和相互間的距離可以藉助獲得的控制數據確定，並且這些間隔元件例如以一個預先給的距離固定(例如粘和/或夾)在箍圈上。作為其備選，這些間隔元件例如還可以通過鋸削或銑削以期望的尺寸和距離製造在箍圈上。優選使用一種適合的塑料作為箍圈的材料。箍圈本身可以在其兩端部區域內具有傳統的搭扣元件以使箍圈閉合成一個環形；在此，尤其可以使用搭扣鉤和類似物，還可以使用粘扣。為形成固定裝置，還可以製作與身體部分適配的平面織物，例如紡織物，還可以製作塑料襯墊等。也可以形成這種直接用於支撐一個或一些支撐或保護部件的平面織物，但也可行的是，與在先提到的箍圈結合地使用這種平面織物，然後將該平面織物例如用作面朝身體部分的層面；因此，若是僅在要短時間和暫時佩戴的保護裝置，其中平面織物也可以是減震的泡沫塑料層或類似物，那麼則主要考慮後者。因此，平面織物可以製作成用於一個或一些支撐或保護部件的襯墊，必要時連同固定箍圈。在一種有利的實施形式中，其中，一般不需要固定箍圈，平面織物配有一個或多個支撐或保護部件插入的插袋。插袋的位置在此又自動地，與在使用箍圈時支撐或保護部件在箍圈上的位置相似，必要時在由間隔元件分隔的情況下確定。因此，支撐或保護部件可以與現存的例如編號或其它的標誌的對應關係相應用手插入分別對應的插袋中，但這在理論上同樣可以自動地發生。此外，固定裝置可以配備單獨的固定綁帶或其它連接件，如搭扣鉤，橡膠箍圈或類似物，以便將支撐或保護裝置固定在各身體部分上。在採集圖像數據時，也可以拍攝有關身體部分的X光照片，這尤其在骨折和類似損傷時是有利的，其中，從該X光照片中獲得的數據可以附加地在支撐裝置的構造方面加以利用，例如怎樣設計各部件的尺寸、支撐件布置的密度。作為支撐或保護部件可以使用本身也是碗形的，必要時配有缺口(為了通風或局部的控制可能性)的支撐或保護元件，但尤其優選使用棒形或板條形、塑性變形的支撐或保護元件，該支撐或保護元件基於推導出的控制數據或驅動信號用機械、自動地變形，以便進行計算機輔助地與各身體部分的外形(輪廓)相應適配。支撐或保護元件可以基於(例如擠塑的)棒材的控制數據用機械切割成各自要求的長度，之後變形或之前變形。此外，例如由相應的塑料材料，由層壓塑料或由金屬組成的支撐或保護元件可以簡單地通過熱和壓力的應用，必要時也藉助鋸削裝置或銑削裝置基於控制數據機械地變形。所有切削和成型過程可以完全自動地，不用人工參與地進行，但其中會適宜的是，附加地允許(例如由醫生)直接(在推導出控制數據期間)可能的個別輸入，以便能夠有針對性地設置默認值，如用於(表面修正過的)傷口或傷疤的凹處和支撐或保護元件(下文中還簡稱為配合元件)圍繞身體部分的數量在按本發明的機器自動控制過程中，基於通過圖像處理獲得的數據或驅動信號，可以通過計算機計算確定參數，如加熱過程的溫度和時長，與所使用的塑料材料有關地，還確定冷卻溫度和冷卻時間，以及用於切削、鋸削或銑削過程的位置。在此還有利的是，為了固定配合元件相對固定裝置的位置，該配合元件基於控制數據自動地，例如通過衝制、印刷或貼標籤來標記。在各成型過程之後，支撐或保護元件例如可以在箍圈上分別固定在各間隔元件之 間；為此，在支撐或保護元件以及箍圈上並且在間隔元件之間例如可以具有(之前例如機械地並且位置準確安裝的)搭鎖連接元件，以便這樣將支撐或保護元件在朝身體部分的一側面上扣緊或夾緊在箍圈上。固定的另一個(或補充的)可能性當然是粘貼，必要時也是超聲波焊接等。在平面襯墊的情況下，配合元件如提及的那樣還可以插入插袋或夾板中。為了使(剛性的)配合元件變形，例如可以使用成型輥，該成型輥通過由控制數據預先給的可調節的壓力，使配合件或配合元件既在橫截面形狀又在曲率等方面成型。配合元件可以以這種方式分別精確地與相關身體部分的輪廓匹配地成型；為此目的，配合元件優選由熱塑性塑料製成。配合件、必要時還有固定箍圈和間隔元件的表面，可以優選設計具有蓮花效應的納米結構，以使灰塵難以粘附。為了採集圖像數據，可以使用數位相機，也可以使用如本身已知的相位相機和/或雷射掃描儀，並且3D模型也可以通過使用同樣本身已知的輪廓線法(英文「visual hull」，可視外殼)製作，也參考Aldo Laurentini: The Visual HullConcept for Silhouette-Based Image Understanding. IEEE Trans. Pattern Anal. Mach.Intell.16 (2):150-162 (1994)。在尤其優選的實施形式中，在本發明的步驟中有利的是，需要僅兩個不同的基本部件(用於支撐或保護部件的塑料杆和用於固定裝置的箍圈)，此外，3D模型的製作和切肖IJ、成型、銑削過程等自動的控制過程可以為所有的任何身體部分使用。X射線檢驗結果可以如提及的那樣作為附加的信息源集為一體。因此，機械的變形所指的是，該裝置可以為此較簡單地設計具有例如僅三個成型輥、前述的加熱裝置和壓力裝置。成型遠離身體部分進行並因此不需要部件在身體部分上的硬化時間。製成的支撐或保護裝置是輕便的、穩定的、衛生的、耐洗的、殺菌的，並且還可與繃帶集成為一體。此外，給出一個具有相應通風可能性的開放式構造。在用於腳部和小腿的支撐或保護裝置的情況下，也可以設計一種具有滾壓功能的「行走部件」，由此使藉助支撐或保護裝置的行走變得更舒適和緩和。


以下根據優選的實施例(但本發明範圍並不限定於此)並且參照附圖還進一步闡述本發明。在附圖中詳細描述圖I是按本發明製造的用於小腿連同腳部的支撐裝置的示意圖；圖2是在製造帶有按本發明的個別適配的這種支撐裝置時的工藝流程示意圖；圖3是用於使支撐元件變形的設備的簡略視圖，該設備由棒材以所需的長度並且在成型輥之間以預先規定的方式成形、切削、鋸削或銑削、配設並且標記有連接件(例如夾子或粘結劑)；圖4是設計成固定裝置的、帶有截錐型間隔元件的箍圈一部分的圖示； 圖5是在按圖4的箍圈上的兩個間隔元件之間夾入如按圖3所獲得的杆形支撐元件的圖示；圖6是按圖5的實施方式的變型，其中，在箍圈上的兩個相對按圖5的定向轉動的、截錐型間隔元件之間設置橫截面配設三角形的側面切口的剛性支撐元件；圖7是與圖5和圖6相似的、僅部分示出杆形支撐元件的另一個實施形式的圖形，在此支撐元件具有與箍圈上間隔元件的凹槽匹配的外部肋或榫舌；圖8是採用按本發明的方法製造的例如用於足球運動員的護腿板形式的保護裝置與圖I相似的視圖；圖9是與圖I和圖8相似的作為保護裝置的例如用於摩託車駕駛員的腿保護器的視圖；圖10是另一個用於自行車駕駛員或輪滑者肘保護器形式的保護裝置的視圖；圖11是例如用於摩託車駕駛員、冰球運動員或橄欖球運動員的頭盔形式的保護
裝置；圖IlA是圖11的細節圖，以便說明圖11的頭盔的各個適配的保護部件如何裝入設置在內層上的插袋中；圖12是與圖11相似的例如用於冰球守門員的防護面具的視圖；圖13是例如用於足球運動員的身體保護部件的視圖；圖13A是圖13的細節圖，以便說明適配的杆形保護部件如何插入縫製在平面織物，例如紡織物上的插袋中；圖14是在作為工作者或運動員保護服裝的保護褲上的保護部件；圖14A是圖14的細節圖，以便說明適配的杆形保護部件如何插入織物插袋中；圖15是緊身胸衣或塑身衣(Miederteil)形式的支撐裝置，後側具有傳統的連接件；以及圖15A是圖5的細節圖，以便說明適配的杆形支撐元件如何裝入縫在緊身胸衣或塑身衣織物上的插袋中。
具體實施例方式在圖I中，例示性並且簡略地示出用於使用在人小腿和腳部上的支撐裝置1，其中，支撐裝置I作為原來的支撐件2包含多個在小腿和腳部四周分布的長條形、棒形或板條形的相應拱曲的支撐元件3。該支撐元件3藉助固定裝置4彼此靠近地定位在小腿或腳部上(下列也簡稱「身體部分」)，其中，該固定裝置4在所示的實施例中具有多個環形地圍繞身體部分閉合併且其上固定有支撐元件3的箍圈5，如下列進一步闡述那樣。儘管在圖I中長形的支撐元件3表現為支撐裝置I的主要部件，但應當這樣理解，也可以考慮條形或碗形的、通過緊密貼靠分別覆蓋該身體部分的局部的支撐件2。還可行的是，在碗形的支撐部件中並且在不必支撐地與身體部分貼靠的部位處設置缺口以便能夠通風。在圖I中，對長形支撐元件3進行補充，以分解圖形式將腳板6表示為附加的支撐件，該支撐件在所示的實施例中應當支撐並且保護腳部，並且允許行走。該腳板可以配有本身常見的柱塞形的鞋跟7 (或其它常見的有益於滾壓運動的部件)，這如本身由例如石膏繃帶完全已知的那樣。

如還從圖I中可見，腳板6在其前側具有與支撐裝置I的支撐元件3的下端部匹配的凹口或切口 8，但這在圖I中未進一步表示。支撐件2或支撐元件3在本發明的方法中個別地與身體部分，也就是例如小腿和腳部的形狀(輪廓)適配。這基於身體部分輪廓或形狀的採集結果在得出相應的用於造型、確定長度和位置的機器控制數據的情況下在很大程度上自動地進行。相似地也適用於優選在支撐元件3之間支撐間隔元件或止擋元件9的箍圈5，這如僅完全分別通過圖I中的這種間隔元件9簡略地在各箍圈5中例示性表示那樣。下面就間隔元件而言，尤其根據圖4和圖7，還進行進一步闡述。在圖I中也不出橫截面例如為U形的閉合箍圈5』，該閉合箍圈5』是優選柔軟的、可彎曲的並且安裝或推套並且例如粘或夾到支撐件2的上端部上；必要時也可以將這種閉合箍圈安裝在下端部上。該閉合箍圈5』例如可以由帶有間隔元件9以及適於皮膚的柔韌貼邊構成，該貼邊向上突起並且圍繞支撐件2的端部(朝身體部分的內部方向)安裝。在圖2中，以圖表的形式直接闡明例示性的、製造支撐裝置工藝的流程，其中，基於按步驟11的藉助相機10的圖像採集結果在其校準12之後，以本身已知的方式藉助計算工具確定出3D模型13。在此，採集的圖形數據在步驟14中自動地校準，之後在步驟15中進行多畫面分割。通過其它的處理步驟，如3D重建16、厚度匹配17和體積積分18實現期望的3D模型13。然後，基於該3D模型13，通過數控或計算機數控(NC或CNC控制)，原則上通過一個計算機19產生一組用於不同驅動級的控制信號，該控制信號在圖2中整體上用20標明。然後，該驅動級20通過相應的驅動信號控制各式各樣不同的成型工具21，其中，不僅包括支撐件2，必要時和帶有間隔元件9的設計用於固定的箍圈5的原來的變形，還包括其它的工序，如切割成所需的長度、在變形之前加熱，在變形之後冷卻，在合適地設計箍圈5上的間隔件的尺寸的情況下銑削，還將標記設置在支撐件2上。例如在圖2中，相應的機械器件直接用21. I (切削裝置)、21· 2 (加熱裝置)、21· 3 (成型裝置)、21· 4 (冷卻裝置)、21· 5 (鋸削裝置、雷射和/或銑削裝置)或21.6(用於將標記設置在支撐件2上的裝置)或21.7(用於設置連接元件，例如夾子的裝置)表示，其中，根據需求和目標還可能是另外的或其它的用於匹配支撐件、間隔件、箍圈、腳板等的裝置。相應的配屬於裝置21的驅動級在圖2中分別用20. I, 20. 2至20. 7標明。還使用其它的技術來代替數位相機10，以便獲得各身體部分，例如小腿連同腳部的圖像數據並且隨後算出3D模型13，以便得到3D模型13。因此，在圖2中用方框22表明，通過各身體部分的輪廓線方法製作3D模型13。另外，按方框23，藉助相位相機獲得相應的用於製作3D模型13的數據，以相應的方式，按方框24還可以使用雷射掃描儀，以便通過掃描過程獲得各身體部分的數據並且通過該數據製作3D模型13。計算工具19，其中在NC或CNC控制期間推導出用於驅動級20的控制信號，還可以配有為醫生，足科醫師等個別地輸入所用的輸入裝置25 ;以這種方式還可以例如為計算支撐件2或支撐元件3輸入參數，如患者的質量(重量)和身高、患者的年齡、可能缺陷的修正，輸入(用於傷痕控制/治療控制)創傷或手術區域等的可接近性或位置，以便在檢測用於驅動器20的控制信號時考慮這種參數並因此考慮成型裝置21的控制。此外，在圖2中還示出資料庫26，在該資料庫中例如還可以存儲例如與支撐件在特定身體部分上的相應默認位置有關的經驗參數或數據。、最後，在圖2中以方框27還圖示地直接闡明，計算機斷層掃描技術(CT)的X光相片或數據同樣在檢測用於各成型裝置的控制數據時可以包括在內。基於這種X射線或CT拍攝圖像或數據，在製造按圖I的長形支撐元件3時，與基於按方框25的個別輸入一樣還可以選擇適合於支撐件2或支撐元件3的材料，也就是例如相應堅硬的或相應設計尺寸的原始材料，尤其如棒材30 (參見圖3)。因此，用於支撐件2 (或保護部件)的材料分別所指的是，這些材料應當足夠堅硬或剛性的和柔韌的並且這樣程度地熱穩定的，使得這些材料可在熱蒸汽下(在134° C)殺菌，此外是抗化學腐蝕的。此外，考慮到直接與身體部分貼靠，支撐或保護部件2應當是生物相容的並且耐汗的。在醫療支撐裝置下，材料儘可能性應當相對X射線是透明的或半透明的和/或MRT透明的或抗MRT的。其它的要求是耐磨性、不褪色、尺寸穩定性和耐應力龜裂性。據此，從塑料，例如無定形熱塑性塑料，如聚碳酸酯中或者作為高溫塑料，PES、PPSU、PEI、PSU和PPE考慮。作為半結晶熱塑性塑料例如可以使用PP或在期望適宜更高溫度時，使用PET、PBT、P0M、PVDF和PEEK。為熱變形，必須加熱這種半結晶的熱塑性塑料略超過結晶熔化溫度；為變形，無定形熱塑性塑料加熱超過玻璃態轉變溫度。所需的溫度對熱塑性塑料來說是不同的並且一般在100° C到350° C之間。為殺菌的支撐裝置使用高溫塑料。若使用金屬，則考慮鉬和鉬合金、鉭和鉭合金、鈦和鈦合金、不鏽鋼和NiCr合金等，必要時還考慮招合金。剪切成各支撐或保護元件2的棒材也可以是薄板或共擠出型材，其中，在面朝身體的一側可以存在柔韌的、親膚的材料，相反在薄板中位於後面的(外面的)材料將是剛性的熱塑性材料，作為可熱變形的支撐材料。最後，作為這些材料還可以考慮記憶材料，也就是具有形狀記憶，例如單程記憶效果、雙程記憶效果、在輸入能量(例如以電流的形式)或溫度差時形狀變化的材料。有利地也可以是所謂的激勵器材料(Aktorwerkstoff),該材料可能具有與人的肌肉相似的特性並且通過其使用例如可以代替支撐或保護裝置的區域內的機械關節。在圖3中，僅完全簡略地闡明，如基於適合的，亦即與應用情形相應選擇的棒材或帶狀材料或連續材料30，尤其由熱塑性的塑料藉助不同的成型裝置21 (見圖2)製造按圖I的支撐元件3。在此，棒材30在加熱之後藉助帶有成型輥31. 1,31. 2和31. 3的成型裝置21. 3的加熱裝置21. 2輸送，其中，僅簡略表示的壓力調節單元32設計用於上部成型輥31. 1，以便上部成型輥通過各自的壓力和調節相對兩個下部成型輥31. 2,31. 3移動並因此在棒材30中設置相應的曲率、彎曲、凹處或類似物。當然，在此還可行的是，將下部成型輥
31.2、31. 3的一個或兩個相對上部成型輥31. I移動，並且尤其是三個(或更多的)成型輥31還可以移動地支撐在機座中以及調節並且可以加載相應的壓力。在通過該帶有成型輥31的成形站之後，杆材或棒材30藉助冷卻裝置21. 4，例如鼓風機冷卻，然後在鋸削單元、雷射單元和/或銑削單元21. 5中通過鋸削或銑削進行側面加工；最後，在切割單元21. I中分開各杆形支撐元件3。然後，該支撐元件3還藉助標記裝置21. 6標記，以便固定在它相對身體部分或箍圈5的所需位置。此外，在圖3中簡略地示出用於將配合的連接元件36，例如例如搭鎖元件或夾緊元件設置在支撐元件3上和箍圈5上的裝置21. 7。在圖3中，簡略地直接闡明，如基於適合的亦即與各應用情形相應地選擇的材料可以成型、切削、銑削等間隔元件。
在圖4中以圖形示出其上設計有間隔元件9的箍圈5的一部分，其中，在箍圈端部處還可看見粘扣段35，該粘扣段與圖4中未示出的另一端的相應區段共同作用，以便圍繞身體部分，例如按圖I的小腿或腳部閉合箍圈5。如由圖5可見，各自的支撐元件3形狀配合式連接地嵌入並且固定，例如粘貼在圖4中可見的兩個間隔元件9之間(當然在按圖I的支撐裝置I的實施例的情況下，其它的間隔元件9布置在每一箍圈5上)。但在箍圈5並且同樣在支撐元件3的內側(按圖5的下側)，可以在箍圈5或支撐元件3上設計相應的例如按鈕型的夾緊元件、鉚釘元件或搭鎖元件36，也參考圖2和3中的裝置21. 7，以便支撐元件3通過夾或搭鎖在箍圈5上也簡單，必要時自動地固定在正確的位置。在按圖4和圖5的圖示中，在此，箍圈5面朝支撐元件3並且支撐間隔元件9的上側是箍圈背對相應身體部分的外側；但箍圈的上側也可以是內側，也參考圖I中的圖示。間隔元件9可以以相同的距離，但也可以以不同的距離設計在箍圈5上，該間隔元件9沿箍圈5縱向的尺寸還可以與支撐元件3在各箍圈5上需要的距離對應設計得更大或更小，這在圖4中用虛線9『表示。為此的理由是，在其橫截面形狀變化的身體部分，例如小腿(參見圖I)中，支撐元件3視在身體部分，也就是給出例子中的小腿上的位置而定，進一步遠離(在圖I的上部小腿肚區域內)或相互靠近(在按圖I的圖示中腳踝區域的上方)地設置。支撐元件3相應的成型與間隔元件9在箍圈5上的成型一樣可以自動地藉助裝置21進行。例如計算並且選擇具有相應尺寸的間隔元件9，隨後將之固定，例如夾或粘貼在箍圈5上，其中相應的機器藉助控制信號自動地定位並且固定間隔元件9。但作為其備選還可行的是，通過從起初相應厚的箍圈5中銑出間隔元件9之間的拍攝區域，將間隔元件9或原來測量過大(過長)的、固定地設置或成型在箍圈上的間隔元件9銑削到正確的大小。按圖6，為加強支撐元件3與間隔榫舌之間的形狀連接，支撐元件3在側壁中具有橫截面例如為三角形的缺口或切口 37，該缺口或切口 37例如可以在銑削過程(銑削裝置
21.5)中獲得，並且與相對圖4和圖5轉動例如45°布置的間隔榫舌9的側邊稜38共同作用。作為備選，按圖7可以在間隔榫舌9中分別設置一個與前述的在支撐元件側壁上相應成型的肋條38』或榫舌共同作用的切口 37』以實現加強的形狀連接。此外，作為備選的在圖7中的連接可能性，形象地說明一個在朝向支撐元件3的內側施加的用於通過粘貼與支撐元件3連接的粘接層36』，其中，該粘接層可以通過裝置21. 7(圖3)安設。當然前面闡述的並且在附圖中示出的具體實施形式僅理解為舉例，並且在本發明的框架內可能存在其它的變型和修改。因此，例如可以考慮，在支撐元件3與箍圈5之間足夠牢固連接的情況下通過夾緊和/或粘貼在期望位置上簡單地去掉間隔元件9。支撐元件3還可以具有其它形狀，尤其是與所示的梯形不同的橫截面。此外，在按圖3的步驟的變型中，支撐元件棒材30在已經輸送給成型裝置時切割為相應的長度，如這簡略地在圖3中用切削單元21. I』表示的那樣。支撐元件3的標記還可以通過標記的粘貼與通過銑削過程或擠壓過程一樣地進行。在具有可變形成碗形的平面的條帶形狀的支撐件2的情況下，可以設計相應的其它本身已知的變形裝置代替所示的成型輥31。作為支撐件2的材料，如所提及那樣，可以與各應用目的適配地使用優選熱塑性的塑料，金屬，必要時還可以使用其它具有相應強度的材料；例如用於受傷手指的支撐件2 可以由比在脛骨骨折中支撐件2的情況下更不堅硬的材料組成，其中，這時支撐件在小腿和大腿上延伸。現在根據圖8至圖15，應當闡述可以通過本發明以有利的方式製造的支撐和保護裝置的其它實施例，其中，前面所描述的基本原理與前述材料一樣可以應用在製造中。因此，圖8示出例如用於足球運動員的脛骨保護器形式的支撐或保護裝置1，該支撐或保護裝置I按與圖I的支撐裝置I相同的原理構造或製造。相同類型的結構在與圖I和圖8簡單比較時已獲得。按圖I的支撐裝置與按圖8的保護裝置之間的區別僅在於應用，由於通過按圖I的支撐裝置1，身體部分在受傷之後整體受到保護(並且分別也受到保護)，以便這樣減輕該身體部分的負擔或保護該身體部分，而在按圖8的保護裝置I情況下通過壓力分布在支撐或保護部件2上應當實現保護各身體部分(此處小腿)不受外部可能的碰撞和撞擊。與圖I相似地，在圖8中也存在按所描述的方法個別地與攜帶者或其脛骨適配的支撐或保護部件2，方式是通過採集有關的身體部分的圖像數據並且加工成3D模型13 (參見圖2和圖3)，其中，所得到的數據然後用於推導出用於配合件2的形狀適配的控制數據。固定裝置4在按圖8的保護裝置I中，在箍圈5的外面，這些箍圈5以與前述相應的方式存在並且尤其可以配有按圖8僅在小腿四周的部分延伸的間隔元件，如圖4至圖7所示，例如在保護裝置2的上端部和下端部具有固定或保持綁帶40，該固定或保持綁帶40連接到例如此處的箍圈5上，並且例如由寬度較大的紡織材料組成並且允許固定裝置4圍繞小腿固定或閉合。為此，該固定或保持綁帶40配有圖8中未詳細示出的傳統連接件，例如粘扣，但必要時還配有掛鈎或扣環。在保護裝置I的下端部處，按圖8作為過渡到腳部區域的過渡件還可以設計紡織的、例如由可拉伸的織物(彈性織物)組成的套墊41。按圖8的裝置本身也可以用作與圖I中裝置相似的支撐裝置，例如在脛骨瘀傷的情況下，其中，也可以考慮，支撐件2向下延長超過前腳部的腳背。圖I和圖8的裝置之間的區別還在於，在圖I的裝置中箍圈5布置在支撐件2的外部，而按圖8，箍圈5布置在支撐件2的內部，也就是說更接近小腿。這在初級的保護功能中，即比脛骨保護器可能更輕並且更有利，而在主要支撐功能中，如按圖I，支撐件2儘可能緊地設置在待支撐的身體部分上。
在圖9中，可見與圖8相似的按本發明技術的應用，即作為例如摩託車駕駛員的保護裝置的護腿板。在此保護裝置I的個別成型為基礎，如前面所闡述，其中，尤其是支撐或保護部件2，一般是配合件2根據通過計算機計算的3D模型個別匹配。配合件2又與圖8相似或與圖I相似地通過橫向走向的箍圈5相互連接並且固定在其位置中，以便這樣形成固定裝置4。該固定裝置4還配屬有作為固定綁帶40的下部和上部環繞箍圈。上部固定綁帶40在此設置在單獨的小腿保護區域lo，該小腿保護區域Io與小腿保護區域Iu通過關節42以傳統的方式連接。此外，在膝蓋前部區域內的小腿保護區域Iu中設有膝蓋板43，該膝蓋板43同樣個別地成型並因此一般可以形成碗形的支撐或保護部件或配合件2。圖10以圖形展示個別成型的作為支撐或保護裝置I的手肘保護器，其中，設有前臂部件Iu和足夠到上臂的關節保護部件Io ;這兩個保護裝置lu、lo按前述的技術製造，其中，又存在按一個通過拍照等以及通過計算機計算獲得的3D模型個別熱塑性變形的支撐或保護部件或配合件2，該支撐或保護部件或配合件2通過橫向於它延伸的箍圈連接並且固定。此外，還設計固定綁帶40。除此之外，在手肘關節區域內設置紡織層44作為支撐裝置lu，lo，更準確的說其配合件2的一種延續；該紡織層44可以與按圖8的41相似設計成 用於裝置I的終端，但該紡織層44還可以作為平面織物或襯墊45在原來的支撐或保護裝置I與身體部分之間。該平面織物45與身體部分適配並因此連同箍圈5以及固定綁帶40是固定裝置4的一部分。在圖11和IlA中，表示按本發明的技術的另一種應用，即按本發明製造的、例如用於冰球或橄欖球運動員或摩託車駕駛員的頭盔形式的保護裝置I。該頭盔同樣根據與各攜帶者個別匹配成型的配合件2製造，配合件2現在固定在面朝攜帶者頭部的泡沫材料襯墊46上。該泡沫材料襯墊46又形成平面織物45並且它尤其如由圖IlA可見，由較厚的泡沫材料層或橡膠層組成，例如由已知名為氯丁橡膠的氯丁二烯材料組成。在該平面織物45上，例如藉助平面地固定於其上的紡織物形成配合件2插入的插袋48。由此，在該實施形式中，平面織物45與氯丁二烯層46和插袋織物47、與插袋48 —起構成用於保護裝置I的固定裝置4。按圖11所示的頭盔在面部區域內還具有觀察口 49，該觀察口 49例如以本身傳統的方式用護柵50封閉，該護柵50充分確保視線，其中，另一方面通過護柵50保護不受外部力的影響，這如本身已知那樣。若有可能，通過配合件2還可以以本身已知的方式設置外部頭盔，例如硬殼。在圖12中表示按本發明製造的、例如用於冰球守門員的防護面具形式的保護裝置1，其中，該防護面具如圖11所示也可以必要時與頭盔組合。在此也存在個別匹配的、適宜人體解剖結構成型的配合件2，該配合件藉助一些箍圈5(該箍圈5可能也配備間隔元件9)定位並且固定。此外，整個面罩，亦即，保護裝置I藉助用作固定綁帶40的織物箍圈固定在頭部上。在圖13和圖13A中，示出防護服形式的例如用於(美式)足球運動員的保護裝置1，其中，按圖13的保護裝置I具有上部Io以及必要時與其通過箍圈51連接的下部lu。固定裝置4在此與設計成襯墊的平面織物45，即紡織物一起形成；形成平面織物45的、例如由人造纖維構成的紡織物，與按圖IlA的襯墊45-47相似地具有插袋48，在此通過縫紉形成的插袋，見圖13A，又與攜帶者的身體部分個別的形狀匹配的配合件2插入該插袋中(當然例如與按圖2和圖3中單元21. 6的標記相應地插入正確的位置)。附加地，適配成型的肩部件52還可以與平面織物45連接。在圖14和圖14A中，以相似圖示的方式，示出防護褲形式的保護裝置I，其中，在待保護身體區域內還存在自動個別成型的、插入褲子的紡織平面織物的插袋48中的配合件2。以相應的方式還可以獲得在圖15和圖15A中所示的、在此形成緊身胸衣、瘦身衣或類似物的支撐裝置。還存在個別匹配的、如前面根據圖2和圖3所闡述，與通過計算機獲得的3D模型相應地變形的支撐或配合件2。該配合件2還插入平面織物45上縫製的插袋48中。平面織物45在此與設計具有傳統掛鈎53的連接件共同形成該支撐裝置I的固定裝置4。與按圖I的支撐件2或按圖8或圖9的配合件2大致相反，配合件2在按圖15和圖15A的支撐裝置I的情況下設計成相當平坦的、板條形的支撐件。
當然，對於按本發明的技術還存在其它的應用可能性；例如還可以考慮，以所描述的方式通過個別地與用戶體形適配，製造支撐裝置如鞍座，例如自行車鞍座，或還有馬鞍(在其成型時不僅可以拍攝騎馬者，還可以採集馬背上的圖像數據，以便實現重量均勻地並且在解剖學上有利地分布在馬背上的優點)或根據人體解剖形狀成型的汽車座椅。
權利要求
1.一種用於製造身體部分的支撐或保護裝置(I)的方法，該支撐或保護裝置(I)具有至少一個形狀與所述身體部分適配的、能夠藉助固定裝置(4)固定在身體部分上的支撐或保護部件(2)，其特徵在於，從該身體部分採集圖像數據並且為確定3D模型(13)而藉助計算工具(19)分析該身體部分的圖像數據，並且由所述3D模型推導出用於所述支撐或保護部件(2)的形狀適配的控制數據。
2.按權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述圖像數據的採集包括例如在骨折、殘廢或畸形的情況下製作X光照片。
3.按權利要求I或2所述的方法，其特徵在於，由所述3D模型還推導出用於將所述固定裝置(4)與所述身體部分適配的控制數據。
4.按權利要求I至3之一所述的方法，其特徵在於，製造至少一個形狀或長度適配的箍圈(5)，該箍圈(5)優選具有彼此間隔的間隔元件(9)，所述至少一個支撐件(2)嵌入所述 間隔元件(9)之間，以便形成所述固定裝置(4)。
5.按權利要求4所述的方法，其特徵在於，以一段由所述控制數據預先給定的距離將所述間隔元件固定，例如粘貼和/或夾在所述箍圈(5)上。
6.按權利要求4所述的方法，其特徵在於，通過銑削製造所述以一段由所述控制數據預先給定的距離固定在所述箍圈(5)上的間隔元件。
7.按權利要求I至6之一所述的方法，其特徵在於，製造與所述身體部分適配的平面織物(45)，例如紡織物，以便形成所述固定裝置(4)。
8.按權利要求7所述的方法，其特徵在於，將所述平面織物(45)作為用於所述支撐或保護部件(2)的襯墊，必要時連同固定箍圈(5) —起製造。
9.按權利要求7或8所述的方法，其特徵在於，給所述平面織物(45)配設一個或多個由所述支撐或保護部件(2)插入的插袋(48)。
10.按權利要求I至9之一所述的方法，其特徵在於，給所述固定裝置(4)配備單獨的固定綁帶(40)、掛鈎(53)或類似的用於將所述支撐或保護裝置(I)固定在所述身體部分上的連接件。
11.按權利要求I至10之一所述的方法，其特徵在於，將棒形或板條形的、可塑性變形的支撐元件(3)設計成支撐或保護部件(2)，該支撐元件(3)基於所推導出的控制數據機械地變形。
12.按權利要求11所述的方法，其特徵在於，基於所述控制數據將所述支撐或保護元件(3)從一根棒材機械地切割成所需的長度，之後使它變形。
13.按權利要求I至12之一所述的方法，其特徵在於，基於所述控制數據通過使用熱和壓力、冷、鋸削裝置、雷射裝置和/或銑削裝置(21. 5)機械地使所述由塑料製成的支撐或保護部件(2)，必要時還有間隔元件(9)變形。
14.按權利要求I至13之一所述的方法，其特徵在於，基於所述控制數據自動地標記所述支撐或保護部件(2)，以確定所述支撐或保護部件(2)在所述固定裝置(4)上的位置。
15.按權利要求4至8和10至14之一和權利要求4至6之一所述的方法，其特徵在於，將所述支撐或保護部件(2)在成型之後固定，例如夾緊在所述箍圈(5)上。
16.按權利要求I至15之一所述的方法，其特徵在於，所述支撐或保護部件(2)和/或箍圈(5)和所述間隔元件(9)的表面設計具有蓮花效應的納米結構。
17.按權利要求I至16之一所述的方法，其特徵在於，使用數位相機(10)用於圖像數據米集。
18.按權利要求I至16之一所述的方法，其特徵在於，使用相位相機用於圖像數據採集。
19.按權利要求I至16之一所述的方法，其特徵在於，使用雷射掃描儀用於圖像數據採集。
20.按權利要求I至19之一所述的方法，其特徵在於，通過採用本身已知的輪廓線法製作所述3D模型。
全文摘要
本發明涉及一種用於製造身體部分的支撐或保護裝置(1)的方法，該支撐或保護裝置(1)具有至少一個形狀與該身體部分適配的支撐或保護部件(2)，該支撐或保護部件(2)能夠藉助固定裝置(4)固定在身體部分上，為製造該用於身體部分的支撐或保護裝置(1)，採集並且藉助計算工具(19)分析身體部分的圖像數據以便確定3D模型(13)，並且由3D模型推導出用於支撐或保護部件(2)的形狀適配的控制數據。
文檔編號A61F5/00GK102740808SQ201080057556
公開日2012年10月17日 申請日期2010年8月27日 優先權日2009年10月16日
發明者魯道夫.斯託納夫斯基 申請人:喬治.斯託納夫斯基, 魯道夫.斯託納夫斯基