способ получения анатомических моделей и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ получения анатомических моделей, включающий изготовление негатива анатомической модели, заливку негатива модельным материалом в виде термопластичной композиции при температуре пастообразного состояния, охлаждение модельного материала, извлечение образовавшегося позитива из негатива после отверждения модельного материала, отличающийся тем, что до заливки модельного материала внутри негатива создают эластичный герметичный объем, сообщенный с устройством подачи рабочего тела под давлением, в который сразу после заливки в течение всего процесса отвердения модельного материала подают рабочее тело под давлением

P= P_атм+GH,

где Р_атм - атмосферное давление, кг/см²;

G - удельный вес модельного материала, кг/см³;

Н - высота позитива, см.

2. Устройство для получения анатомических моделей, включающее плавильную камеру, расположенную перед заливочным приспособлением для модельного материала, емкость для размещения негатива, негатив с размещенным внутри него вкладышем, имеющим герметичную полость, образованную внутренними стенками и внешней поверхностью, закрепленной по его вертикальной оси трубкой, при этом герметичная полость вкладыша и свободный объем емкости для размещения негатива между ее внутренней поверхностью и наружной поверхностью негатива сообщены с устройством подачи теплоносителя, отличающееся тем, что на внешнюю поверхность вкладыша установлен слой упругого, пористого воздухопроницаемого материала, поверх которого надет эластичный воздухонепроницаемый чехол, герметично закрепленный по наружной поверхности вкладыша выше уровня заливки модельного материала, при этом верхний конец трубки вкладыша соединен с устройством подачи рабочего тела, а нижний - с объемом, образуемым эластичным воздухонепроницаемым чехлом.

Описание изобретения к патенту

Данное изобретение относится к области протезирования, в частности к способам и устройствам для получения приемных гильз протезов нижних и верхних конечностей по сложным анатомическим моделям, имеющим поднутрения и поверхности с разнонаправленными уклонами.

Известна вакуумно-порошковая технология изготовления негативов и позитивов, которая включает изготовление негативов в воздухонепроницаемых чехлах с порошковым наполнителем, который, упрочняясь, сохраняет форму под вакуумом. Примером такой технологии является способ получения анатомических моделей (авт. св. 1318228 МПК 5 А 61 F 2/60), включающий формование предварительного негатива из сыпучего формовочного материала, герметизацию формовочного материала предварительного негатива, отсасывание газа из формовочного материала с получением окончательного негатива, наполнение окончательного негатива сыпучим формовочным материалом, герметизацию и отсасывание газа из формовочного материала с получением позитива.

Недостатками данного способа являются необходимость изготовления воздухонепроницаемых чехлов в соответствии с размерами культей, появление заминов и складок при формовании, трудности формирования положения мягких тканей в области тазобедренного сустава и посадочного кольца приемной гильзы бедра при вакуумном обжатии культи, трудности при извлечении из негатива культи, имеющей поднутрения и поверхности с разнонаправленными уклонами.

В связи с этими недостатками, несмотря на кажущуюся простоту, данный способ не получил широкого применения на протезных предприятиях.

Известно устройство (авт. св. 1318228 МПК 5 А 61 F 2/60) для получения анатомических моделей, включающее опоку с размещенным внутри нее негативом, внутри которого вставлена труба с отверстиями, соединенная с вакуумным насосом, сыпучий модельный материал, отделенный от негатива воздухонепроницаемым чехлом.

Недостатками данного устройства являются необходимость изготовления воздухонепроницаемых чехлов в соответствии с размерами культей, появление заминов и складок при формовании, трудности формирования положения мягких тканей в области тазобедренного сустава и посадочного кольца приемной гильзы бедра при вакуумном обжатии культи, трудности при извлечении из негатива культи, имеющей поднутрения и поверхности с разнонаправленными уклонами.

При изготовлении анатомических моделей, в частности позитивов нижних конечностей сложной формы, имеющих поднутрения и поверхности с разнонаправленными уклонами, известны способ получения анатомических моделей и устройство для его осуществления, наиболее близкие по реализации и принятые за прототип (патент RU 2120259 МПК 5 А 61 F 2/60).

Способ получения анатомических моделей, включает изготовление негатива анатомической модели, заливку негатива модельным материалом в виде термопластичной низкоплавкой композиции при температуре пастообразного состояния, охлаждение модельного материала, извлечение образовавшейся анатомической модели из негатива после отвердения модельного материала.

Устройство для получения анатомических моделей содержит плавильную камеру, расположенную перед заливочным приспособлением для модельного материала, негатив с размещенным внутри него вкладышем, емкость для размещения негатива, свободный объем которой между ее внутренней поверхностью и наружной поверхностью негатива сообщен с устройством подачи теплоносителя.

Недостатком данных способа и устройства для его реализации является снижение качества рабочей поверхности позитива при сокращении времени охлаждения отливки, а также необходимость точного поддержании температурного режима охлаждения с использованием терморегулирующего устройства.

Задачей изобретения является повышение качества анатомических моделей при сокращении времени их изготовления и упрощении технологии изготовления и конструкции устройства.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения анатомических моделей, включающем изготовление негатива анатомической модели, заливку негатива модельным материалом в виде термопластичной композиции при температуре пастообразного состояния, охлаждение модельного материала, извлечение образовавшегося позитива из негатива после отвердения модельного материала, при этом до заливки модельного материала внутри негатива создают эластичный герметичный объем, сообщенный с устройством подачи рабочего тела под давлением, в который сразу после заливки в течение всего процесса отвердения модельного материала подают рабочее тело под давлением

P=P_атм+G*H,

где Р_атм - атмосферное давление в кг/см²,

G - удельный вес модельного материала в кг/см³,

Н - высота позитива в см.

В качестве рабочего тела используют газ или жидкость.

Поставленная задача решается также и тем, что в устройстве для получения анатомических моделей, включающем плавильную камеру, расположенную перед заливочным приспособлением для модельного материала, емкость для размещения негатива, негатив с размещенным внутри него вкладышем, имеющим герметичную полость, образованную внутренними стенками и внешней поверхностью закрепленной по его вертикальной оси трубкой, при этом герметичная полость вкладыша и свободный объем емкости между ее внутренней поверхностью и наружной поверхностью негатива сообщены с устройством подачи теплоносителя, на внешнюю поверхность вкладыша установлен слой упругого пористого воздухопроницаемого материала, поверх которого надет эластичный воздухонепроницаемый чехол, герметично закрепленный по наружной поверхности вкладыша выше уровня заливки модельного материала, при этом верхний конец трубки вкладыша соединен с устройством подачи рабочего тела, а нижний - с объемом, образуемым эластичным воздухонепроницаемым чехлом.

Предложенное устройство изображено на фиг.1, где:

1 - регулятор расхода для внутреннего охлаждения анатомической модели;

2 - подставка для крепления негатива;

3 - негатив;

4 - анатомическая модель (позитив);

5 - емкость для размещения негатива;

6 - теплоноситель;

7 - эластичный воздухонепроницаемый чехол;

8 - слой упругого пористого воздухопроницаемого материала;

9 - вкладыш;

10 - теплоизолирующая крышка;

11 - входной штуцер;

12 - заливочное приспособление;

13 - плавильная камера;

14 - модельный материал;

15 - трубка;

16 - шланг;

17 - выходной штуцер;

18 - хомут;

19 - регулятор давления рабочего тела;

20 - устройство подачи рабочего тела;

21 - штуцер слива теплоносителя;

22 - устройство подачи теплоносителя;

23 - цилиндрическая часть вкладыша;

24 - регулятор расхода для внешнего охлаждения анатомической модели.

Устройство для получения анатомических моделей содержит плавильную камеру 13, заполненную расплавом модельного материала 14 и оборудованную заливочным приспособлением 12. В емкости для размещения негатива 5, снабженной теплоизолирующей крышкой 10, на подставке 2 закреплен негатив 3 таким образом, что уровень слива теплоносителя 6 равен высоте рабочей части отливаемой анатомической модели 4.

Внутри негатива в его центральной части установлен вкладыш 9, изготовленный в виде, например, полого усеченного конуса или цилиндра, заполняющего внутреннюю полость негатива на 60-80%. Вкладыш предназначен для уменьшения объема заливаемого модельного материала и для обеспечения возможности охлаждения анатомической модели изнутри. Оба этих фактора ускоряют процесс охлаждения отливки, а следовательно, сокращают время изготовления анатомической модели.

В емкость для размещения негатива 5 подается от устройства подачи 22, например циркулярного насоса, охлаждающий теплоноситель 6, например водопроводная вода, которая, заполнив пространство между стенками негатива и емкости 5 до определенного уровня, сливается через штуцер слива 21. Скорость охлаждения может регулироваться регулятором расхода 24.

В верхнее и нижнее основания вкладыша 9 вварена трубка 15. Для охлаждения анатомической модели 4 изнутри в полость вкладыша 9, образованную его внутренней поверхностью и наружной поверхностью трубки 15, от устройства подачи теплоносителя 22 через регулятор расхода 1 и входной штуцер 11 подается теплоноситель 6, который сливается через выходной штуцер 17.

На внешней поверхности вкладыша 9 установлен слой упругого пористого воздухопроницаемого материала 8, например поролона, поверх которого надет эластичный воздухонепроницаемый чехол 7, изготовленный, например, из полиэтиленовой пленки. Чехол обжат хомутом 18 по верхней цилиндрической поверхности 23 вкладыша 9 выше верхнего уровня заливки модельного материала 14.

На верхний конец трубки 15 надет шланг 16, связанный через регулятор 19 с устройством подачи рабочего тела 20.

Предлагаемый способ реализуются при помощи представленного выше устройства следующим образом.

Модельный материал 14 нагревают до температуры пастообразного состояния в плавильной камере 13. Изготовленный по одной из известных технологий, например из гипсобинтов (см. "Технология протезно-ортопедических изделий" под ред. А. П.Кружекина. - М.: Легпромбытиздат, 1985, с. 91-94), негатив 3 закрепляют на подставке 2 и размещают в емкости для охлаждения отливок 5.

На внешнюю поверхность вкладыша 9 устанавливают слой упругого пористого воздухопроницаемого материала 8, поверх которого надевают эластичный воздухонепроницаемый чехол 7 и закрепляют его хомутом 18 на наружной поверхности вкладыша 9 выше верхнего уровня заливки модельного материала. При этом на внешней поверхности вкладыша 9 создается эластичный герметичный объем, сообщенный через нижний конец трубки 15 с устройством подачи рабочего тела 20.

Устанавливают вкладыш 9 внутри негатива 3 по его центру. Модельный материал 14, нагретый до температуры пастообразного состояния в плавильной камере 13, заливают через заливочное приспособление 12 в полость между внутренней поверхностью негатива 3 и вкладышем 9. После заполнения полости до требуемого уровня подачу модельного материала прекращают. Для предотвращения образования корки на поверхности расплава емкость для размещения негатива 5 накрывают теплоизолирующей крышкой 10.

Для ускорения процесса отвердения в емкость 5 от устройства подачи теплоносителя 22, например циркулярного насоса, подают теплоноситель 6, например водопроводную воду, которая заполняет пространство между стенками негатива и емкости 5 до уровня, на котором установлен штуцер слива теплоносителя 21.

При необходимости охлаждения отливки изнутри подают теплоноситель во внутреннюю полость вкладыша 9.

В процессе охлаждения от устройства 20 через шланг 16 и трубку 15 подают в герметичный эластичный объем рабочее тело (жидкость или газ) под давлением

Р= Р_атм+G*H равным гидростатическому давлению столба расплава модельного материала. Подача давления в герметичный эластичный объем необходима для того, чтобы за счет его расширения скомпенсировать объемную усадку модельного материала в процессе охлаждения. Поджимая давлением модельный материал от центра к поверхности негатива, на которой формируется рабочая поверхность анатомической модели, создают условия отвердевания, при которых на ее рабочей поверхности и внутри не образуются усадочные раковины и трещины и тем самым повышается качество изготавливаемой анатомической модели, а следовательно, и конечного изделия приемной гильзы протеза. В прототипе эта проблема решается путем медленного охлаждения с заданным и поддерживаемым при помощи специального терморегулирующего устройства перепадом температур между центром и периферией анатомической модели.

Использование предложенного способа позволяет по сравнению с прототипом сократить время охлаждения и отказаться от применения сложного терморегулирующего устройства.

Как показали проведенные эксперименты, подача рабочего тела при вышеуказанном давлении является оптимальной, т.к. повышение давления выше указанного приводит к выдавливанию расплава модельного материала из негатива выше допустимого уровня, а подача более низкого давления не гарантирует от образования раковин в гистальной части отливки.

После полного отвердевания модельного материала анатомическую модель извлекают из негатива. Путем индивидуальной доработки ее поверхности получают позитив культи конкретного инвалида. На полученном позитиве методом, например, вакуумного формования или глубокой вытяжки под вакуумом нагретого термопластичного материала изготавливают готовое изделие - приемную гильзу протеза. После изготовления приемной гильзы позитив извлекают из гильзы путем нагрева вкладыша проточной водой из термостата до температуры 85-90^oС c приложением механической нагрузки.

Модельный материал измельчают до мелкой фракции на специальном приспособлении. Измельченную фракцию модельного материала снова помещают в плавильную камеру и используют для изготовления новых позитивов, обеспечивая этим полностью безотходную безгипсовую технологию изготовления позитива и соответственно улучшение санитарно-гигиенических условий работы.