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, имеющим полость, образованную внутренними стенками и внешней поверхностью, закрепленной по его вертикальной оси трубкой, отличающееся тем, что поверх вкладыша надет эластичный воздухонепроницаемый чехол, герметично закрепленный по наружной поверхности вкладыша на уровне, выше уровня заливки модельного материала, при этом внутренняя полость вкладыша сообщена с устройством подачи рабочего тела под давлением и через отверстия, выполненные в стенках вкладыша, с герметичным объемом, образуемым эластичным воздухонепроницаемым чехлом вокруг вкладыша, при этом эластичный воздухонепроницаемый чехол имеет отверстие в нижней части, через которое в трубке вкладыша установлен стержень с закрепленной на нижнем конце пластиной, максимальный размер которой в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси стержня, больше максимального размера нижней части эластичного воздухонепроницаемого чехла, а между пластиной и нижним торцом вкладыша установлены элементы герметизации эластичного воздухонепроницаемого чехла, кроме того, на верхнем конце стержня имеется резьба с гайкой и надетой шайбой, диаметр которой больше диаметра трубки вкладыша, а также элемент, препятствующий вращению стержня.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области протезирования, в частности 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.

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.

Извлечение позитива с вкладышем за трубку вкладыша приводит при наличии больших поднутрений к разделению вкладыша и позитива, последующей повторной заливке вкладыша в позитиве расплавом модельного материала, что усложняет процесс разделения негатива и позитива, повышает трудоемкость и снижает качество позитива.

Задачей изобретения является снижение трудоемкости получения анатомических моделей, в частности при извлечении их из негатива, и повышение качества анатомических моделей.

Поставленная задача достигается 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 полость, образованную внутренними стенками и внешней поверхностью, закрепленной по его вертикальной оси трубкой, кроме того, поверх вкладыша надет эластичный воздухонепроницаемый чехол, герметично закрепленный по наружной поверхности вкладыша на уровне, выше уровня заливки модельного материала, при этом внутренняя полость вкладыша сообщена с устройством подачи рабочего тела под давлением и через отверстия, выполненные в стенках вкладыша, с герметичным объемом, образуемым эластичным воздухонепроницаемым чехлом вокруг вкладыша, при этом эластичный воздухонепроницаемый чехол имеет отверстие в нижней части, через которое в трубке вкладыша установлен стержень с закрепленной на нижнем конце пластиной, максимальный размер которой в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси стержня, больше максимального размера нижней части эластичного воздухонепроницаемого чехла, а между пластиной и нижним торцом вкладыша установлены элементы герметизации воздухонепроницаемого чехла, кроме того, на верхнем конце стержня имеется резьба с гайкой и надетой шайбой, диаметр которой больше диаметра трубки вкладыша, а также фиксирующий элемент.

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 - эластичный воздухонепроницаемый чехол;

11 - хомут;

12 - штуцер;

13 - устройство подачи рабочего тела;

14 - отверстия;

15 - стержень;

16 - гайка;

17 - шайба;

18 - элемент, препятствующий вращению стержня;

19 - пластина;

20 - позитив;

21 - нижний герметизирующий элемент;

22 - верхний герметизирующий элемент;

23 - устройство подачи теплоносителя;

24 - теплоноситель;

25 - регулятор расхода теплоносителя;

26 - вентиль.

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 расположена на уровне слива теплоносителя.

Внутри негатива 7 в его центральной части для уменьшения объема заливаемого модельного материала установлен металлический сварной вкладыш 8 в виде, например, полого цилиндра или усеченного конуса, заполняющего внутреннюю полость негатива на 60-80%.

Вкладыш предназначен для уменьшения объема заливаемого модельного материала и обеспечения удобства крепления при дальнейших работах с позитивом. В верхнее и нижнее основания вкладыша 8 вварена трубка 9.

На внешнюю поверхность вкладыша надет эластичный воздухонепроницаемый чехол 10, изготовленный, например, из латекса. Чехол герметично обжат хомутом 11 по верхней цилиндрической поверхности вкладыша на уровне, соответствующем заданному уровню заливки модельного материала. Внутренняя полость вкладыша через штуцер 12 сообщена с устройством подачи рабочего тела 13, например баллона со сжатым газом. В стенках вкладыша выполнены отверстия 14, сообщающие внутреннюю полость вкладыша с объемом между вкладышем и воздухонепроницаемым чехлом. Рабочее тело (газ или жидкость) подается под давлением в эластичный объем между вкладышем и воздухонепроницаемым чехлом для компенсации объемной усадки модельного материала в процессе охлаждения.

В трубку 9 через специальное отверстие в воздухонепроницаемом чехле вставлен стержень 15 с нарезанной на верхнем конце резьбой, на которую навинчена гайка 16, предназначенная для крепления стержня во вкладыше 8. При завинчивании гайка 16 упирается в верхний торец трубки 9 через шайбу 17 надетую на стержень и имеющую диаметр, больший диаметра трубки вкладыша, для ее надежного упора в торец трубки. Кроме того, в верхней части стержня установлен элемент 18, препятствующий вращению стержня 15 относительно трубки 9 вкладыша при завинчивании гайки 16.

На нижнем конце стержня 15 закреплена пластина 19, предназначенная для надежного крепления стержня в материале позитива, что позволяет облегчить и ускорить процесс извлечения вкладыша с позитивом 20 после отвердевания, вытягиванием его из негатива 7 за стержень 15. Извлечение вкладыша с позитивом за трубку вкладыша, как это осуществляется в прототипе невозможно, так как при наличии воздухонепроницаемого чехла вкладыш не имеет контакта с модельным материалом позитива. Пластину 19 подбирают таким образом, чтобы ее максимальный размер в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси стержня 15, был больше диаметра нижней части воздухонепроницаемого чехла. Соблюдение этого условия обеспечивает более прочное крепление стержня 15 в материале позитива 20, при извлечении его из негатива, так как при максимальном размере пластины 19 меньше диаметра нижнего части воздухонепроницаемого чехла может разрушиться перегородка из модельного материала, отделяющая ее от нижнего торца вкладыша 8. Для создания между нижней частью воздухонепроницаемого чехла и пластиной 19 перегородки из модельного материала оптимальной толщины, обеспечивающей более надежное ее крепление в позитиве 20, на стержень 15 соосно установлен нижний герметизирующий элемент 21 требуемой высоты. Между нижним торцом вкладыша 8 и нижней частью воздухонепроницаемого чехла 10 на стержне 15 соосно установлен верхний герметизирующий элемент 22. Нижний и верхний герметизирующие элементы 21 и 22, в нижней части осуществляют герметизацию отверстия воздухонепроницаемого чехла 10 и могут быть изготовлены, например, в виде пластин требуемой толщины, причем одна с полутороидальным выступом, а вторая - с полутороидальной выемкой. Воздухонепроницаемый чехол герметизируется в нижней части при завинчивании гайки 16 путем его сжатия между полутороидальными выступом и выемкой. Для предотвращения истирания и задиров воздухонепроницаемого чехла в процессе его сжатия при герметизации, в верхней части стержня 15 установлен элемент, препятствующий его вращению относительно трубки вкладыша 9 при завинчивании гайки 16. Этот элемент может быть выполнен, например, в виде штифта 18, проходящего через сквозное отверстие, просверленное в стержне 15, перпендикулярно его оси и через пазы профрезерованные в стенках трубки вкладыша 9 вдоль ее оси.

Для сокращения времени охлаждения позитива 20 внешняя поверхность негатива 7 охлаждается путем прокачки теплоносителя 24 при помощи устройства подачи теплоносителя 23 через емкость для размещения негатива 4. Для регулировки расхода теплоносителя 23 предусмотрен регулятор расхода 25. Регулировка давления рабочего тела внутри эластичной герметичной полости осуществляется при помощи вентиля 26.

Устройство работает следующим образом.

По одной из известных в протезном производстве технологий изготавливают негатив, по которому изготавливают позитив и затем 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 (негатив) 7 закрепляют на подставке 6 и размещают в емкости для размещения негатива 4.

Модельный материал 2 нагревают до температуры пастообразного состояния в плавильной камере 1. В зависимости от размера негатива 7 подбирают вкладыш 8, пластину 19 и нижний герметизирующий элемент 21. На внешнюю поверхность вкладыша 8 надевают эластичный воздухонепроницаемый чехол 10 и закрепляют его хомутом 11 на цилиндрической поверхности вкладыша 8 на уровне, соответствующем заданному уровню заливки модельного материала, предварительно поместив внутрь чехла верхний герметизирующий элемент 22.

Через отверстие в нижней части воздухонепроницаемого чехла 10 устанавливают стержень 15 в трубке вкладыша 9, надев на стержень с обеих сторон воздухонепроницаемого чехла нижний и верхний и герметизирующие элементы 21 и 22. Стягивают стержень с вкладышем гайкой 16 через шайбу 17. В результате на наружной поверхности вкладыша создают эластичный герметичный объем, сообщенный через штуцер 12 с устройством подачи рабочего тела 13.

Устанавливают вкладыш 8 в центральной части негатива 7, предварительно смазав внутреннюю поверхность негатива антиадгезионной смазкой с целью уменьшения сцепления с модельным материалом при последующем разделении с позитивом. Модельный материал 2, нагретый до температуры пастообразного состояния, заливают через заливочное приспособление 3 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 емкость 4 накрывают теплоизолирующей крышкой 5.

Для ускорения отвердевания позитива в процессе его охлаждения подают в емкость 4 от устройства подачи теплоносителя 23, например циркулярного насоса, теплоноситель 24, например воду, которая заполняет пространство между стенками негатива и емкости 4 до уровня слива. В отличие от прототипа охлаждение позитива со стороны вкладыша не производится, так как расположенный вокруг вкладыша эластичный герметичный объем, заполненный рабочим телом, создает большое термическое сопротивление, что делает это охлаждение неэффективным. Сразу после заливки до полного отвердения модельного материала от устройства подачи 13 через вентиль 26, штуцер 12 и внутреннюю полость вкладыша подают под давлением в эластичный герметичный объем рабочее тело (жидкость или газ). Поджимая рабочим телом через воздухонепроницаемый чехол, усаживающийся в процессе остывания, модельный материал создают на внутренней поверхности негатива условия отвердевания, при которых на рабочей поверхности позитива не образуются усадочные раковины и трещины. Это позволяет повысить качество изготавливаемого позитива, а следовательно, и конечного изделия - приемной гильзы протеза.

После полного отвердевания модельного материала позитив 20 извлекают из примерочной гильзы (негатива) 7 путем приложения вытягивающего усилия к стержню 15, предварительно закрепив негатив в специальном устройстве. При необходимости, в случае больших поднутрений, производят нагрев наружной поверхности примерочной гильзы. Пластина 19, надежно закрепленная, внутри модельного материала, позволяет быстро, без повреждения извлечь позитив вместе с вкладышем из примерочной гильзы. Закрепив в специальном приспособлении позитив 20 за трубку вкладыша 9, получают из него путем ручной индивидуальной доработки поверхностей анатомическую модель культи конкретного инвалида. Используя полученную анатомическую модель, 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 15 с пластиной 19. После извлечения анатомической модели от нее отделяют вкладыш, отвернув гайку 16 и сняв шайбу 17. Модельный материал 2 анатомической модели измельчают сначала на крупные куски, извлекают стержень 15 с пластиной 19, а затем модельный материал 2 измельчают до мелкой фракции на специальном приспособлении. Измельченный модельный материал снова помещают в плавильную камеру и используют для изготовления новых позитивов, обеспечивая этим полностью безотходность технологии изготовления анатомических моделей.

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.