устройство для получения анатомических моделей

Формула изобретения

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, с установленной по его вертикальной оси трубкой, отличающееся тем, что поверх вкладыша надет эластичный воздухонепроницаемый чехол, а вкладыш состоит из ряда элементов, надетых с зазором на внешнюю поверхность трубки, смонтированной из разъемных составляющих так, что длина трубки больше суммарной длины элементов вкладыша, при этом внутренняя полость трубки с нижнего торца закрыта заглушкой, а с верхнего соединена с устройством подачи рабочего тела под давлением и через отверстия, выполненные в стенке трубки, - с внутренним объемом, образуемым воздухонепроницаемым чехлом, при этом воздухонепроницаемый чехол в верхней части герметично закреплен по наружной поверхности трубки, а в нижней части имеет отверстие, через которое пропущен стержень, соосный трубке вкладыша и жестко закрепленный верхним концом к заглушке и имеющий резьбу с гайкой на нижнем конце, при этом на стержень выше гайки надета пластина, имеющая максимальный размер в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси стержня, больше максимального размера дна воздухонепроницаемого чехла, а между пластиной и заглушкой с двух сторон воздухонепроницаемого чехла установлены элементы его герметизации.

Описание изобретения к патенту

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

Известно устройство (а. с. 1318228, МПК⁵: 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.

Недостатком данного устройства является большая трудоемкость получения анатомических моделей и извлечения их из негативов, сложная конструкция вкладыша и необходимость большой номенклатуры на разные типоразмеры негативов.

При изготовлении анатомических моделей, в частности, позитивов нижних конечностей сложной формы, имеющих поднутрения и поверхности с разнонаправленными уклонами известно устройство для получения анатомических моделей, наиболее близкое по реализации и принятое за прототип (патент RU 2120259, МПК⁵: А 61 F 2/60).

Устройство для получения анатомических моделей включает 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.

Задачей изобретения является удешевление и упрощение процесса производства анатомических моделей за счет унификации и упрощения конструкции вкладыша при изготовлении анатомических моделей, повышение качества анатомических моделей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для получения анатомических моделей, включающее плавильную камеру, расположенную перед заливочным приспособлением для модельного материала, емкость для размещения негатива, негатив с размещенным внутри него вкладышем, с установленной по его вертикальной оси трубкой, при этом поверх вкладыша надет эластичный воздухонепроницаемый чехол, а вкладыш состоит из ряда элементов, надетых с зазором на внешнюю поверхность трубки, смонтированной из разъемных составляющих так, что длина трубки больше суммарной длины элементов вкладыша, при этом внутренняя полость трубки с нижнего торца закрыта заглушкой, а с верхнего соединена с устройством подачи рабочего тела под давлением и через отверстия, выполненные в стенке трубки, - с внутренним объемом, образуемым воздухонепроницаемым чехлом, при этом воздухонепроницаемый чехол в верхней части герметично закреплен по наружной поверхности трубки, а в нижней части имеет отверстие, через которое пропущен стержень, соосный трубке жестко закрепленный верхним концом в заглушке и имеющий резьбу с гайкой на нижнем конце, при этом на стержень выше гайки надета пластина, имеющая максимальный размер в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси стержня, больше максимального размера дна воздухонепроницаемого чехла, а между пластиной и заглушкой с двух сторон воздухонепроницаемого чехла установлены элементы его герметизации.

Предложенное устройство изображено на чертеже, где:

1 - плавильная камера;

2 - модельный материал;

3 - заливочное приспособление;

4 - емкость для размещения негатива;

5 - теплоизолирующая крышка;

6 - подставка для крепления негатива;

7 - негатив;

8 - вкладыш;

9 - трубка вкладыша;

10 - резьбовая втулка;

11 - штифт;

12 - устройство подачи рабочего тела;

13 - штуцер;

14 - отверстия;

15 - эластичный воздухонепроницаемый чехол;

16 - хомут;

17 - стержень;

18 - заглушка;

19 - пластина;

20 - анатомическая модель;

21 - нижний элемент герметизации;

22 - верхний элемент герметизации;

23 - гайка;

24 - теплоноситель;

25 - устройство подачи теплоносителя;

26 - регулятор расхода теплоносителя;

27 - вентиль;

28 - зазор;

29 - разъемные составляющие;

30 - элемент вкладыша;

31 - отверстие.

Устройство для получения анатомических моделей содержит плавильную камеру 1, заполненную расплавом модельного материала 2 и оборудованную заливочным приспособлением 3. В емкости для размещения негатива 4, закрытой теплоизолирующей крышкой 5, на подставке 6 размещен негатив 7 таким образом, что высота рабочей части негатива 7 расположена на уровне слива теплоносителя.

Внутри негатива 7 в его центральной части установлен вкладыш 8, заполняющий внутреннюю полость негатива на 60-80% и предназначенный для уменьшения объема заливаемого модельного материала 2, а также для удобства крепления анатомической модели 20 при дальнейших работах с ней. Вкладыш 8 состоит из ряда элементов 30, надетых с зазором 28 на внешнюю поверхность трубки 9. Элементы вкладыша 30 представляют собой, например, набор цилиндров или усеченных конусов, изготовленных из легкого, дешевого и легкообрабатываемого материала, например, дерева или пенопласта. Из таких образующих элементов можно набрать вкладыш 8 любой высоты в зависимости от размеров и формы негатива 7.

Для унификации под разную высоту негатива 7 трубку 9 монтируют из разъемных составляющих 29, собираемых, например, при помощи резьбовых соединений следующей конструкции: резьбовая втулка 10 крепится штифтом 11 в одной составляющей, и на нее навинчивается другая составляющая трубки 9, внутри которой нарезана резьба. Элементы вкладыша 30 надевают на трубку 9 с зазором 28, обеспечивающим прохождение рабочего тела. Рабочее тело, например газ, поступает под давлением от устройства подачи рабочего тела 12, например, баллона со сжатым газом через штуцер 13 во внутреннюю полость трубки 9 и через отверстия 14, выполненные в стенке трубки 9, заполняет объем, образуемый эластичным воздухонепроницаемым чехлом 15 вокруг вкладыша 8.

Рабочее тело (газ или жидкость) подается под давлением в эластичный объем между вкладышем и воздухонепроницаемым чехлом для компенсации в процессе охлаждения объемной усадки, составляющей для используемого модельного материала до 17%.

Эластичный воздухонепроницаемый чехол 15, изготовленный, например, из латекса, герметично закреплен в верхней части хомутом 16 по наружной поверхности трубки 9. В нижней части он имеет отверстие 31, через которое пропущен стержень 17, имеющий резьбу на нижнем конце. После отвердевания анатомической модели 20 для облегчения и ускорения процесса ее извлечения путем вытягивания анатомической модели 20 из негатива 7 за трубку вкладыша 9 предусмотрено следующее:

- в нижней части трубки вкладыша к заглушке 18 закрепляют (приваривают) верхним концом стержень 17 вдоль вертикальной оси трубки вкладыша 9;

- на нижнем конце стержня закреплена пластина 19, при этом пластину 19 подбирают таким образом, чтобы ее максимальный размер в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси стержня 17, был больше максимального размера дна эластичного воздухонепроницаемого чехла 15.

Для создания между эластичным воздухонепроницаемым чехлом 15 и пластиной 19 оптимальной толщины модельного материала 2, обеспечивающей более надежное крепление пластины 19 в позитиве (анатомической модели 20), на стержень 17 соосно установлен нижний герметизирующий элемент 21 требуемой высоты. Между нижним торцом трубки вкладыша 9 и нижней частью эластичного воздухонепроницаемого чехла 15 на стержне 17 соосно установлен верхний герметизирующий элемент 22. Нижний и верхний герметизирующие элементы 21 и 22 осуществляют герметизацию отверстия 31 эластичного воздухонепроницаемого чехла 15 и могут быть изготовлены, например, в виде пластин требуемой толщины из металла или эластичного материала определенной формы. Герметизация эластичного воздухонепроницаемого чехла 15 в нижней части осуществляется путем его сжатия между герметизирующими элементами при завинчивании гайки 23 на нижнем конце стержня.

Для сокращения времени охлаждения позитива (анатомической модели 20) внешняя поверхность негатива 7 охлаждается путем прокачки теплоносителя 24 при помощи устройства подачи теплоносителя 25 через емкость для размещения негатива 4. Для регулировки расхода теплоносителя 24 предусмотрен регулятор расхода теплоносителя 26. Регулировка давления рабочего тела внутри герметичной полости, образуемой эластичным воздухонепроницаемым чехлом 15, осуществляется при помощи вентиля 27.

Устройство работает следующим образом.

По одной из известных в протезном производстве технологий, например, из гипсобинтов изготавливают по культе инвалида негатив. Используя негатив по описываемой безотходной технологии, изготавливают первый вариант анатомической модели, а по ней примерочную гильзу. Примерочную гильзу дорабатывают по культе пациента и используют в качестве негатива для изготовления анатомической модели, на которой изготавливают приемную гильзу протеза. Доработанную примерочную гильзу, используемую в качестве негатива 7, закрепляют на подставке 6 и устанавливают в емкости для размещения негатива 4.

Модельный материал 2 нагревают до температуры пастообразного состояния в плавильной камере 1. В зависимости от высоты негатива 7 монтируют трубку 9 определенной длины из разъемных составляющих 29, а в зависимости от диаметра и формы негатива 7 собирают на ней вкладыш 8 из элементов вкладыша 30 и подбирают пластину 19 и нижний элемент герметизации 21. Надевают на стержень 17 верхний элемент герметизации 22. На внешнюю поверхность вкладыша 8 надевают эластичный воздухонепроницаемый чехол 15 и герметично закрепляют его в верхней части по наружной поверхности трубки вкладыша 9, например, хомутом 16, предварительно продев стержень 17 через отверстие 31 в нижней части эластичного воздухонепроницаемого чехла 15. Надевают на стержень 17 нижний элемент герметизации 21, пластину 19 и завинчивают гайку 23 до полной герметизации эластичного воздухонепроницаемого чехла 15 герметизирующими элементами 21 и 22. В результате на наружной поверхности вкладыша 8 создают эластичный герметичный объем, сообщенный через штуцер 13 с устройством подачи рабочего тела 12.

Устанавливают вкладыш 8 в центральной части негатива 7, предварительно смазав внутреннюю поверхность негатива антиадгезионной смазкой с целью уменьшения сцепления с модельным материалом 2 для последующего разделения с позитивом (анатомической моделью 20). Модельный материал 2, нагретый до температуры пастообразного состояния, заливают через заливочное приспособление 3, например, через одетую на заливочное приспособление 3 гибкую пластиковую трубку в полость между внутренней поверхностью негатива 7 и вкладыша 8. После заполнения полости до требуемого уровня подачу модельного материала прекращают. Для предотвращения преждевременного образования корки на поверхности расплава (модельного материала 2) емкость 4 накрывают теплоизолирующей крышкой 5.

Для ускорения отвердевания позитива (анатомической модели 20) в процессе его охлаждения подают в емкость 4 от устройства подачи теплоносителя 25, например, циркулярного насоса теплоноситель 24, например, воду, которая заполняет пространство между стенками негатива 7 и емкости для размещения негатива 4 до уровня слива. Сразу после заливки до полного отвердения модельного материала 2 от устройства подачи рабочего тела 12 через вентиль 27 и штуцер 13 подают под давлением в эластичный герметичный объем рабочее тело (жидкость или газ). При остывании модельного материала, имеющего усадку до 17%, образуется полость, заполняемая воздухонепроницаемым чехлом, поджимаемым давлением рабочего тела. Модельный материал 2 плотно прижимается к внутренней поверхности негатива 7 и на рабочей поверхности отливки не образуются усадочные раковины и трещины. Это позволяет повысить качество изготавливаемой анатомической модели 20, а следовательно, и конечного изделия - приемной гильзы протеза.

После полного отвердевания модельного материала 2 позитив (анатомическую модель 20) извлекают из примерочной гильзы (негатива 7) путем приложения вытягивающего усилия к трубке 9, предварительно закрепив негатив 7 в разделительном устройстве. При необходимости, в случае больших поднутрений, производят нагрев наружной поверхности примерочной гильзы (негатива 7). Пластина 19, надежно закрепленная внутри модельного материала 2, позволяет быстро и без повреждения извлечь позитив (анатомическую модель 20) вместе с вкладышем 8 из примерочной гильзы (негатива 7). Позитив (анатомическая модель 20) закрепляют в специальном приспособлении за трубку вкладыша 9 и путем индивидуальной ручной доработки поверхностей получают из него анатомическую модель культи конкретного инвалида. На полученной анатомической модели изготавливают по известным технологиям, например, методом вакуумного формования или глубокой вытяжки под вакуумом нагретого термопластичного материала готовое изделие - приемную гильзу протеза для конкретного инвалида. После изготовления приемной гильзы из нее извлекают анатомическую модель таким же образом, как и из примерочной гильзы (негатива), для чего также применяется предложенная конструкция, включающая стержень 17 с пластиной 19. Модельный материал 2 анатомической модели 20 измельчают сначала на крупные куски, извлекают трубку 9 с пластиной 19, а затем модельный материал 2 измельчают до мелкой фракции на специальном приспособлении. Измельченный модельный материал 2 снова помещают в плавильную камеру 1 и используют для изготовления новых анатомических моделей, обеспечивая этим безотходную технологию изготовления анатомических моделей.

Изготовление вкладыша из образующих элементов позволяет по сравнению с металлическими сварными вкладышами существенно упростить и удешевить конструкцию вкладышей и уменьшить их номенклатуру на разные типоразмеры негативов. Кроме того, при использовании воздухонепроницаемого чехла, надеваемого на металлический сварной вкладыш, положительный эффект от охлаждения отливки анатомической модели изнутри резко снижается за счет большого термического сопротивления воздушного зазора вокруг вкладыша. Затраты, связанные с увеличением времени охлаждения отливки при использовании вкладыша с воздухонепроницаемым чехлом, компенсируются существенным упрощением управления режимом охлаждения и повышением качества рабочей поверхности анатомической модели.

Комплектующие для данного устройства могут быть изготовлены по известной технологии. Например, плавильная камера может быть выполнена в виде металлической емкости. Заливочное приспособление, устройство подачи теплоносителя, регулятор расхода теплоносителя, а также и другие элементы освоены в промышленности и являются типовыми.