3D СКАНЕР ДЛЯ СКАНИРОВАНИЯ КУЛЬТИ ВЕРХНИХ ИЛИ НИЖНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ

Полезная модель относится к медицинским устройствам, используемым в ортопедии, и предназначена для формирования 3D модели гильзы для культи верхних или нижних конечностей. Формирование 3D модели гильзы осуществляется за счет контактного сканирования культи верхних или нижних конечностей.
Известен портативный медицинский ультразвуковой сканер [патент RU на изобретение №2547959]. В общем корпусе сканера размещены разъем подключения ультразвукового датчика, блок приема-передачи, центральный компьютер, жидкокристаллическая сенсорная панель, узел управления, разъемы и твердотельное устройство хранения информации, на задней стенке которого имеются ручка-подставка, выполненная с возможностью переноса сканера и его установки при настольном расположении, и кронштейн для крепления на вертикальной стойке, а на передней стенке вертикально размещена жидкокристаллическая сенсорная панель и на наклонном консольном выступе установлен дополнительный узел управления в виде многофункционального устройства ввода, включающего энкодер с регулировочным кольцом, совмещенный с круглой сенсорной панелью, при этом центральный компьютер выполнен с возможностью дублирования сигналов управления на жидкокристаллическую сенсорную панель и узел управления. Главным недостатком данного сканера является отсутствие постоянного давления на объект в момент сканирования.
Так же известен 3D сканер для ног Cryscan 3D [интернет-ресурс: https://www.fabbaloo.com/blog/2016/6/7/3d-foot-scanning-now-reality-3d-printed-orthotics-to-follow?rq=Cryoscan3D]. Принцип работы данного сканера заключается в том, что ступню слегка вдавливают в специальную мембранную поверхность для осуществления сканирования, используя технологию нескольких вспышек, которая помогает запечатлеть трехмерную структуру стопы. Главный недостаток данного 3D сканера - узкий спектр применения (применяется только при сканировании ступней).
Ближайшим аналогом заявляемой полезной модели является устройство, получившее название FitSocket, которое по сути представляет собой кольцо из 14 выдвижных индикаторов, каждый из которых может давить на объект в их центре, тем самым снимая показания с поверхности культи для ее дальнейшего воссоздания в 3D пространстве [Газета The Boston Globe (Электронный ресурс) - Режим доступа: https://www.bostonglobe.com/business/2015/09/08/mit-lab-develops-next-generation-prosthetics-for-amputees/pOwbmPFThlP8Z9RfWlzPnO/story.html]. Одним из недостатка данного устройства является неподвижность сканирующей части. Пациенту приходится самостоятельно продвигать культю в устройство. Кроме этого, недостатком является долгий процесс сбора данных для формирования 3D макета гильзы.
Задачей заявляемой полезной модели является минимизация автоматизированного процесса снятия показателей во время сканирования культи верхних или нижних конечностей для последующего создания 3D макета гильзы.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что 3D сканер выполнен в виде закрытого корпуса с отверстием для установки культи. С торца корпус имеет магнитную крышку для быстрого и удобного доступа к культиприемному упору. Внутри корпуса расположено кольцо, имеющее от 36 до 32 точек прикрепления кронштейнов с щупами, расположенными по диаметру кольца. Щупы выполнены в виде элементов с осью вращения, которые имеют составную конструкцию, что позволяет изменять длину и геометрию щупа в зависимости от диаметра сканированной культи. Также на кольце расположены точки крепления для установки шагов-винтовой передачи и линейных направляющих валов, по котором будет осуществляться движение сканера в момент сканирования культи. Кроме этого, для калибровки и удобства установки культи верхних или нижних конечностей внутри корпуса установлено калиброванное кольцо с флажками для магнитной фиксации щупов.
Технический результат заявляемой полезной модели.
Выполнение 3D сканера согласно описанным выше конструктивным особенностям позволит создать автоматизированный процесс сканирования культи верхних или нижних конечностей. За счет непосредственного контакта сканирующего щупа с внешней поверхностью культи получить точные данные для построения 3D макета максимально удобной по геометрии гильзы за минимальное количество времени.
Заявляемая полезная модель поясняется с помощью фиг. 1 и 2, на которых изображен 3D сканер для сканирования культи верхних или нижних конечностей: на фиг. 1 - общий вид 3D сканера; на фиг. 2 - общий вид внутри корпуса 3D сканера. На фиг. 1 и 2 позициями 1-19 обозначены:
1 - корпус;
2 - отверстие для установки культи;
3 - магнитная крышка;
4 - рама:
5 - крепление для калиброванного вала;
6 - крепление для винта ШВП;
7 - калиброванный вал;
8 - крепление линейного подшипника;
9 - винт ШВП;
10 - крепление шаговой гайки;
11 - шаговый двигатель;
12 - кольцо;
13 - кронштейн для установки щупов;
14 - потенциометр (сенсор);
15 - щуп;
16 - калиброванное кольцо;
17 - культиприемный упор;
18 - кронштейн культиприемного упора;
19 - силиконовая накладка.
3D сканер для сканирования культи верхних и нижних конечностей выполнен в виде закрытого корпуса 1 с отверстием для установки культи 2. С торца имеющий магнитную крышку 3 для быстрого и удобного доступа к культиприемному упору 17. Каркас сканера формирует прямоугольная рама 4, на которой установлены крепления для калиброванного вала 5 и крепления для винта ШВП 6. На калиброванных валах 7 уставлены крепления линейного подшипника 8. На винте ШВП 9 установлено крепление шаговой гайки 10. Движение винта ШВП 9 осуществляется за счет работы шагового двигателя 11. Крепление шаговой гайки 10 и крепление линейного подшипника 8 закреплены на кольце 12, имеющем от 16 до 32 кронштейнов для установки щупов 13, расположенных по диаметру кольца 12. Потенциометры (сенсоры) 14, установленные на кронштейнах 13, фиксируют щупы 15. Для калибровки и удобства установки культи в сканере установлено калиброванное кольцо 16 с магнитной фиксацией щупов 15. Культеприемный упор 17 установлен на раме 4 при помощи кронштейна 18. На упор надета сменная силиконовая накладка 19.
3D сканер для сканирования культи верхних и нижних конечностей работает следующим образом. Перед запуском врач измеряет длину культи и выставляет упор культи в необходимое по длине положение, после чего происходит автоматическая калибровка устройства, согласно выбранной программы, конечной фазой калибровки является установка щупов на магнитные держатели. После чего культя помещается в сканер и начинается процесс сканирования. Щупы соскальзывают с магнитных держателей и попадают на внешнюю поверхность культи затем кольцо с щупами совершает движение вдоль культи и каждый из щупов (от 16 до 32) отслеживает угол поворота согласно изменения геометрии поверхности культи. За счет натяжения пружины на щупах можно имитировать постоянное давление на культю. При сканировании кольцо с щупами перемещается па расстояние от 1 до 3 см, дважды совершает сбор информации с датчиков, сначала в расслабленном, а затем в напряженном состоянии культи, повторяя этот процесс пока не достигнет конца культи, на основании этой информации формируется скан культи в покое и с сокращением мышц. Программное обеспечение позволяет совместитель два полученных результата сканирования в едино, тем самым подобрать максимально удобную по геометрии гильзу.