ES2786423A1

ES2786423A1 - Methodology for obtaining a personalized positive foot mold useful for thermoforming of orthotics (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Info

Publication number: ES2786423A1
Application number: ES201930321A
Authority: ES
Inventors: Orellana Luis Carlos Cáceres; Cáceres Orellana Diego Pablo De; PICO ANA Mª PÉREZ; Tejedor Félix Marcos; Acevedo Raquel Mayordomo
Original assignee: Davonde 3d Sl
Current assignee: Davonde 3d Sl
Priority date: 2019-04-09
Filing date: 2019-04-09
Publication date: 2020-10-09

Abstract

Method and apparatus for manufacturing an orthotic device and orthosis thermoforming device. Manufacturing process of orthotic devices by collecting data that can include a 3D representation of a part of the body of a user obtained from the capture of photographs or video, as well as processing the data through photogrammetry to provide a 3D representation of a part of the body of a user, through which the digital fabrication trajectories of the orthotic device or thermoformed orthotic device are designed for subsequent digital fabrication. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Método y aparato para fabricar un dispositivo ortésico y dispositivo de termoconformado de ortesisMethod and apparatus for fabricating an orthotic device and orthosis thermoforming device

SECTOR DE LA TÉCNICATECHNICAL SECTOR

La presente invención se refiere a un método para fabricar un dispositivo ortésico y se refiere particularmente, pero no exclusivamente, a un método para fabricar dispositivo de termoconformado de ortesis de pieThe present invention relates to a method for manufacturing an orthotic device and relates particularly, but not exclusively, to a method for manufacturing foot orthotic thermoforming device.

El objeto principal de la presente invención es una metodología de fabricación de un dispositivo ortésico y dispositivo de termoconformado de ortesis mediante la toma de datos que pueden comprender una representación en 3D de una parte del cuerpo de un usuario obtenidos a partir de la captura de fotografías o video de forma rápida, fácil y económica.The main object of the present invention is a methodology for manufacturing an orthotic device and thermoforming device for orthoses by collecting data that may comprise a 3D representation of a part of the body of a user obtained from the capture of photographs. or video quickly, easily and economically.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION

Atendiendo a la definición de la Organización Internacional de Normalización (ISO), se entiende por ortesis u órtesis a aquel apoyo y otro dispositivo externo (aparato) aplicado al cuerpo para modificar los aspectos funcionales o estructurales del sistema neuromusculoesquelético.Following the definition of the International Organization for Standardization (ISO), an orthosis or orthosis is understood to be that support and another external device (apparatus) applied to the body to modify the functional or structural aspects of the neuromusculoskeletal system.

El termino se usa para denominar aparatos o dispositivos, férulas técnicas y soportes usados por los pacientes que corrigen o facilitan la ejecución de una acción, actividad o desplazamiento, procurando ahorro de energía y mayor seguridad. Sirven para sostener, alinear o corregir deformidades y para mejorar la función del aparato locomotor.The term is used to refer to appliances or devices, technical splints and supports used by patients that correct or facilitate the execution of an action, activity or movement, seeking energy savings and greater safety. They serve to support, align or correct deformities and to improve musculoskeletal function.

Mas concretamente, la ortesis de pie, también conocida como plantillas ortopédicas, son dispositivos médicos correctivos que se colocan en el zapato de un usuario con el fin de realinear el sistema musculoesquelético del usuario, mientras el usuario está andando o para redistribuir la presión sobre la superficie plantar del pie del usuario. More specifically, foot orthoses, also known as orthotics, are corrective medical devices that are placed on a user's shoe in order to realign the user's musculoskeletal system, while the user is walking or to redistribute pressure on the foot. plantar surface of the user's foot.

Existen muchos tipos de plantillas ortopédicas diferentes y de técnicas de fabricación. Dependiendo de la patología a tratar, se utiliza unos dispositivos u otros, aunque la clasificación conste de plantillas rígidas, blandas o flexibles.There are many different types of orthotic insoles and manufacturing techniques. Depending on the pathology to be treated, some devices or others are used, although the classification consists of rigid, soft or flexible templates.

El proceso de fabricación tradicional de plantillas se realiza mediante el relleno de escayola del molde del pie, una posterior modificación del molde y una serie de operaciones posteriores de termoconformado y lijado de materiales.The traditional manufacturing process of insoles is carried out by filling the foot mold with plaster, a subsequent modification of the mold and a series of subsequent operations of thermoforming and sanding of materials.

Los procesos de fabricación de ortesis mediante CAD/CAM permiten producir plantillas a partir de la geometría del pie y otros parámetros complementarios, obteniendo la geometría 3D deseada del producto que posteriormente será fabricada mediante mecanizados o fabricación aditiva.The CAD / CAM orthosis manufacturing processes allow the production of templates from the geometry of the foot and other complementary parameters, obtaining the desired 3D geometry of the product that will later be manufactured by machining or additive manufacturing.

En el caso de fabricar mediante CAD/CAM, los parámetros de la geometría del pie se obtienen mediante la digitalización de dichos parámetros a través de un escáner plantar. Dicho escáner plantar, es un escáner 3D, normalmente de haz de laser sin contacto, diseñado específicamente para obtener una malla poligonal de la superficie plantar.In the case of CAD / CAM manufacturing, the foot geometry parameters are obtained by digitizing these parameters through a plantar scanner. Said plantar scanner is a 3D scanner, usually with a non-contact laser beam, specifically designed to obtain a polygonal mesh of the plantar surface.

Alguno ejemplos de lo expresado en este punto, es la patente 2336 533 que describe una metodología de captación de la imagen plantar a través de un dispositivo de medios de sujeción y tensión de la membrana elástica, así como el mecanizado a doble cara de la plantilla obtenida en dicho proceso, caracterizado porque comprende las siguientes etapas:Some examples of what is expressed at this point, is patent 2336 533 that describes a methodology for capturing the plantar image through a device of clamping and tensioning means of the elastic membrane, as well as double-sided machining of the template obtained in said process, characterized in that it comprises the following stages:

a) Posicionamiento de los medios de sujeción y tensión, materializados en dos barras horizontales regulables, sobre el escáner,a) Positioning of the clamping and tension means, materialized in two adjustable horizontal bars, on the scanner,

b) Regulación de dichas barras horizontales tanto en altura como en distancia entre las mismas,b) Regulation of said horizontal bars both in height and in distance between them,

c) Colocación de la membrana sobre los medios de sujeción;c) Placing the membrane on the fastening means;

d) Sujeción de la membrana a través de unas pletinas en T adheridas a las barras horizontales;d) Fastening of the membrane through T-bars attached to the horizontal bars;

e) Regulación de la tensión de la membrana a través de la manivela colocada en el lateral de una de las barras horizontales;e) Regulation of the membrane tension through the crank placed on the side of one of the horizontal bars;

f) Colocación del pie sobre la membrana y captación de la imagen,f) Placing the foot on the membrane and capturing the image,

g) Mecanizado de la plantilla a dos caras a través de la imagen de la superficie dada en formato STL. g) Machining of the template on both sides through the image of the surface given in STL format.

El problema de este tipo de metodología de fabricación es, que la captación de la imagen plantar a través de medios de sujeción y tensión de una membrana elástica y escáner plantar requiere elevados conocimientos técnicos, además resulta ser un sistema de elevado coste.The problem with this type of manufacturing methodology is that the capture of the plantar image through clamping and tensioning means of an elastic membrane and plantar scanner requires high technical knowledge, and it also turns out to be a high cost system.

Otro ejemplo es la patente ES 2624240, cuya figura 1 es una vista esquemática de un aparato útil en relación con llevar a cabo el método para fabricar un dispositivo ortésico. Haciendo referencia a la figura 1, un aparato 2 para fabricar un dispositivo 4 ortésico (figura 2) tal como una ortesis de pie incluye un escáner 6 óptico para obtener datos referentes a las dimensiones del pie 8 de un usuario, y un ordenador 10 para recibir y procesar los datos para proporcionar una representación en 3D del pie 8 del usuario, para diseñar una representación digital del dispositivo 4 ortésico y enviarlo digitalmente por medio de una conexión 11 a un aparato 12 para depositar polvo 14 de plástico sobre una plataforma 16 móvil pro medio de un rodillo 17 bajo el control del ordenador 10. Por ejemplo, el aparato 12 puede ser una máquina de sinterización laser selectiva. Un dispositivo 18 laser funde selectivamente el polvo 14 de plástico para producir capas sucesivas de un cuerpo 24 (figura 2) del dispositivo 4 ortésico, de modo que el cuerpo defina uno o más rebajes 20 (figura 3) para alojar una carga 22 (figura 4) de material elastómero tal como un polímero de silicona. Los expertos en la técnica apreciaran que en vez de realizar un escáner directo del pie usuario, también puede capturarse la forma del pie escaneando una impresión en espuma del pie o escaneando un "molde de escayola” del pie. Además, pueden usarse otras técnicas de fabricación aditiva familiares para los expertos en la técnica, tal como un procedimiento de modelado por deposición fundida, estereolitografía, procesamiento de luz digital, fabricación con filamento fundido, fabricación por objeto laminado, el procedimiento Polyjet o procedimientos que usan un lecho de polvo e impresión 3D con cabezal de chorro de tinta.Another example is patent ES 2624240, of which figure 1 is a schematic view of an apparatus useful in connection with carrying out the method for manufacturing an orthotic device. Referring to Figure 1, an apparatus 2 for manufacturing an orthotic device 4 (Figure 2) such as a foot orthosis includes an optical scanner 6 for obtaining data regarding the dimensions of a user's foot 8, and a computer 10 for receive and process the data to provide a 3D representation of the user's foot 8, to design a digital representation of the orthotic device 4 and send it digitally via a connection 11 to an apparatus 12 for depositing plastic powder 14 on a mobile platform 16 by means of a roller 17 under the control of the computer 10. For example, the apparatus 12 may be a selective laser sintering machine. A laser device 18 selectively melts the plastic powder 14 to produce successive layers of a body 24 (Figure 2) of the orthotic device 4, so that the body defines one or more recesses 20 (Figure 3) to accommodate a load 22 (Figure 4) of elastomeric material such as a silicone polymer. Those skilled in the art will appreciate that instead of performing a direct scan of the wearer's foot, the shape of the foot can also be captured by scanning a foam impression of the foot or by scanning a "cast cast" of the foot. In addition, other techniques can be used. additive manufacturing familiar to those skilled in the art, such as a fused deposition modeling process, stereolithography, digital light processing, fused filament manufacturing, laminated object manufacturing, the Polyjet process, or processes using a powder bed and printing 3D with inkjet head.

Esta última metodología presenta el inconveniente de tener un sistema de entrada de datos a través de escáner ópticos con limitaciones de funcionales y tecnológicas, además de ser un proceso de elevado coste.This last methodology has the disadvantage of having a data entry system through optical scanners with functional and technological limitations, in addition to being a high cost process.

Ninguno de los documentos anteriormente descrito soluciona la problemática en el proceso de fabricación de dispositivos ortesicos de lograr una toma de datos que pueden comprender una representación en 3D de una parte del cuerpo de un usuario obtenidos a partir de la captura de fotografías o video de forma rápida, fácil y económica sin limitaciones funcionales y tecnológicas.None of the documents described above solves the problem in the manufacturing process of orthotic devices to achieve a data collection that can understand a 3D representation of a part of the body of a user obtained from the capture of photographs or video quickly, easily and economically without functional and technological limitations.

.EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN . EXPLANATION OF THE INVENTION

Con el fin de alcanzar los objetivos y evitar los inconvenientes mencionados en los apartados anteriores, la invención propone una metodología de fabricación de dispositivos ortesicos, el cual permite la toma de datos que pueden comprender una representación en 3D de una parte del cuerpo de un usuario obtenidos a partir de la captura de fotografías o video de forma rápida, fácil y económica.In order to achieve the objectives and avoid the drawbacks mentioned in the previous sections, the invention proposes a methodology for manufacturing orthotic devices, which allows the collection of data that can comprise a 3D representation of a part of the body of a user obtained from the capture of photographs or video quickly, easily and economically.

Con esta invención, no se requiere dispositivos de toma de datos de elevado coste ni conocimientos técnicos. Cualquier dispositivo de captura fotográfica o video, a citar un Smartphone, podrá obtener los datos en cualquier lugar y momento. Además, de esta manera se eliminan las limitaciones técnicas y funcionales, lo cual resulta de gran importancia, porque de esta forma cualquier persona con mínimos conocimientos podrá tomar los datos a través de su dispositivo de captura fotográfica o video.With this invention, no expensive data collection devices or technical knowledge are required. Any photographic or video capture device, to mention a Smartphone, will be able to obtain the data anywhere and at any time. In addition, in this way technical and functional limitations are eliminated, which is of great importance, because in this way anyone with minimal knowledge will be able to take the data through their photographic or video capture device.

El método de fabricación de ortesis aquí descrito transforma las capturas fotográficas o video de una parte del cuerpo de un usuario en modelos 3D mediante técnicas de fotogrametría, además, una vez procesado estos datos, se consigue de forma automática la fabricación del dispositivo ortésico a través de maquinaria de mecanizado o fabricación aditiva.The orthosis manufacturing method described here transforms the photographic or video captures of a part of the body of a user into 3D models using photogrammetry techniques, in addition, once these data are processed, the manufacture of the orthotic device is automatically achieved through of machining machinery or additive manufacturing.

A lo largo de la descripción y las reivindicaciones, la palabra "comprende” y sus variantes no pretende excluir características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos de la materia, otras ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la practica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos que se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretenden que restrinjan la presente invención.Throughout the description and claims, the word "comprise" and its variants are not intended to exclude technical characteristics, additives, components or steps. For those skilled in the art, other advantages and characteristics of the invention will be derived in part from the DESCRIPTION AND PART OF THE PRACTICE OF THE INVENTION The following examples and drawings are provided by way of illustration, and are not intended to restrict the present invention.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Para completar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejora comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de la realización practica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado la siguiente,To complete the description that is being made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to a preferred example of the practical embodiment thereof, a set of drawings is attached as an integral part of said description where with an illustrative and non-limiting character the following has been represented,

La figura 1.- es una vista esquemática de un aparato útil en relación con llevar a cabo el método para fabricar un dispositivo ortésico y dispositivo de termoconformado de ortesis según la presente invención;Figure 1.- is a schematic view of an apparatus useful in relation to carrying out the method for manufacturing an orthotic device and an orthotic thermoforming device according to the present invention;

La figura 2.- es una vista en perspectiva de la parte frontal y superior de las trayectorias de fabricación digital de un dispositivo de termoconformado de ortesis de pie por medio del aparato de la figura 1.Figure 2.- is a perspective view of the front and upper part of the digital manufacturing trajectories of a thermoforming device for foot orthoses by means of the apparatus of figure 1.

La figura 3.- es una vista en perspectiva de la parte frontal y superior de las trayectorias de fabricación digital de un dispositivo de ortesis de pie por medio del aparato de la figura 1.Figure 3.- is a perspective view of the front and upper part of the digital manufacturing trajectories of a foot orthosis device by means of the apparatus of Figure 1.

Ahora se describirá una realización preferida del método según la presenten invención se describirá, a modo ejemplo únicamente y en ningún sentido limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos. El aparato para fabricar, el dispositivo de termoconformado de ortesis y el dispositivo ortésico descrito en relación con las figuras no forman parte del alcance de las reivindicaciones de la presente invenciónA preferred embodiment of the method according to the present invention will now be described, by way of example only and in no limiting sense, with reference to the accompanying drawings. The manufacturing apparatus, the orthosis thermoforming device and the orthotic device described in connection with the figures do not form part of the scope of the claims of the present invention.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓNPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION

Haciendo referencia a la figura 1, un aparato para fabricar un dispositivo (6) de confección de ortesis plantar (figura 2) tal como “dispositivo de termoconformado de ortesis de pie" incluye un dispositivo de captura fotográfica o video (1) para obtener datos referentes a las dimensiones del pie (2) de un usuario, un proceso digital (3) para recibir y procesar los datos para proporcionar una representación 3D del pie (2) de un usuario, y un ordenador (4) para diseñar las trayectorias de fabricación digital que definen el dispositivo (6) de termoconformado de ortesis de pie y enviarlo a un aparato (5) de fabricación digital. Los expertos de la técnica apreciarán que, en vez de realizar una captura directa sobre el pie del usuario, también puede capturarse la forma del pie sobre una espuma del pie o capturando un "molde de escayola” del pie. Además, pueden usarse otras técnicas de fabricación digital familiares para los expertos en la técnica, tal como aparatos de fabricación por mecanizado o técnicas de fabricación aditiva.Referring to Figure 1, an apparatus for manufacturing a plantar orthosis making device (6) (Figure 2) such as "foot orthosis thermoforming device" includes a photographic or video capture device (1) to obtain data relating to the dimensions of the foot (2) of a user, a digital process (3) to receive and process the data to provide a 3D representation of the foot (2) of a user, and a computer (4) to design the trajectories of digital fabrication defining the foot orthosis thermoforming device (6) and sending it to a digital fabrication apparatus (5.) Those skilled in the art will appreciate that, instead of performing a direct capture on the wearer's foot, the shape of the foot can also be captured on a foam of the foot or by capturing a "cast cast" of the foot. In addition, other digital fabrication techniques familiar to those skilled in the art may be used, such as such as machining manufacturing devices or additive manufacturing techniques.

Los expertos en la técnica apreciarán que las realizaciones anteriores se han descrito a modo de ejemplo únicamente y en ningún sentido limitativo, y que son posibles diversas alteraciones y modificaciones sin apartarse del alcance de la invención tal como se define por las reivindicaciones adjuntas. Those skilled in the art will appreciate that the foregoing embodiments have been described by way of example only and in no limiting sense, and that various alterations and modifications are possible without departing from the scope of the invention as defined by the appended claims.

Claims

1. Method of manufacturing an orthotic device and orthotic thermoforming device, comprising:

obtain data referring to the dimensions of a part (2) of a user's body and a digital process (3) to receive and process the data to provide a 3D representation of a part (2) of a user's body, and a computer (4) to design the digital fabrication trajectories that define the orthotic thermoforming device (6) or the orthotic device (7) and send it to a digital fabrication apparatus (5).

2. Plantar orthosis manufacturing device obtained according to the method of claim 1, characterized in that the digital manufacturing trajectories define a personalized foot orthosis thermoforming device (6).

3. Orthotic device obtained according to the method of claim 1 characterized in that the digital manufacturing trajectories define a personalized foot orthosis device (7).