通過增材制造制備的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及通過增材制造制備的自由成型結(jié)構(gòu)，以及其制造方法。剛性的自由成型結(jié)構(gòu)包含由聚合材料或其它材料浸漬的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。所述的剛性自由成型結(jié)構(gòu)可被用于傷口治療，例如作為面罩。
【專利說明】通過增材制造制備的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通過增材制造制備的自由成型結(jié)構(gòu)，以及其制造方法。所述自由成型結(jié)構(gòu)可用于傷口治療、加壓療法、矯形學(xué)和修復(fù)學(xué)。
【背景技術(shù)】
[0002]傷疤為受傷之后替代正常皮膚的纖維組織區(qū)域。特別地，傷疤組織在受傷之后通過替代正常柔軟的功能組織的結(jié)締組織(非彈性膠原纖維)而形成。由此，結(jié)疤為愈合過程的天然部分。然而，傷疤可能會(huì)導(dǎo)致功能問題并影響病人的自尊，特別是在燒傷的情況下。治療面部燒傷具有特別的挑戰(zhàn)。因?yàn)樗鼈冟徑谘劬?、鼻子、耳朵和鼻道，所以面部燒傷?huì)存在嚴(yán)重的視覺和肺部并發(fā)癥。使用定制的燒傷面罩來促進(jìn)愈合過程并最小化結(jié)疤是已知的。定制的燒傷面罩為根據(jù)病人面部的模型來設(shè)計(jì)并與皮膚相適配的透明塑料矯形器。面罩直接接觸皮膚或者通過一般由聚硅氧烷或其它聚合材料而構(gòu)成的襯墊接觸皮膚。面罩被用于直接將壓力施加在傷口位置上，從而幫助防止顯著的膠原纖維的累積并以更加正常的形態(tài)重新排列它們。這將降低產(chǎn)生肥厚性瘢痕的幾率。面罩進(jìn)一步保護(hù)傷口位置免于遭受不期望的可能會(huì)損害愈合過程的剪切力，并提供對(duì)于潛在刺激物的阻隔。
[0003]本領(lǐng)域中已知的面罩通常由具有恒定厚度的殼構(gòu)成，因?yàn)檫@樣的面罩更易于制造。然而，均一的厚度意味著面罩不同區(qū)域的勁度并無法被良好地控制。這可能會(huì)導(dǎo)致在特定的傷口位置區(qū) 域施加錯(cuò)誤的壓力值。雖然增材制造(additive manufacturing)方法原則上可能制造各種結(jié)構(gòu)，但是這些方法目前并不允許使用用于面罩中的充分耐久且透明的材料。此外，目前工藝水平的制造方法可能會(huì)導(dǎo)致在大約三分之一的情況中產(chǎn)生不良的配合，其致使病人感到不適和/或降低面罩的有效性。面罩應(yīng)當(dāng)在每天穿戴高達(dá)18小時(shí)，良好的配合對(duì)于其舒適性以及保持在恰當(dāng)位置都是重要的。
[0004]據(jù)此，就存在對(duì)于能夠緩解至少一個(gè)如上所述問題的定制面罩和其它自由成型結(jié)構(gòu)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明涉及配合在身體部位表面上的自由成型結(jié)構(gòu)。在特定的實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的自由成型結(jié)構(gòu)為定制面罩，但本發(fā)明并不限于這樣的應(yīng)用。
[0006]本發(fā)明提供了配合在身體部位表面上的自由成型結(jié)構(gòu)，其至少部分地由增材制造法來制造。所述的自由成型結(jié)構(gòu)包含基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其包含剛性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和提供在其上的涂覆材料。在特定的實(shí)施方式中，所述的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被浸潰在涂覆材料內(nèi)和/或由其包圍，所述的涂覆材料選自聚合材料、陶瓷材料和/或金屬。在一些實(shí)施方式中，聚合物選自聚硅氧烷、聚氨酯、聚環(huán)氧烷、聚酰胺或其混合物。在特定的實(shí)施方式中，所述的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被浸潰在發(fā)泡固體中和/或由其包圍。在一些實(shí)施方式中，所述的自由成型結(jié)構(gòu)包含厚度變化的聚合物層。
[0007]在一些實(shí)施方式中，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)由多個(gè)尺寸為I至20_的單胞來限定。在特定的實(shí)施方式中，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)具有變化的單胞幾何構(gòu)型，變化的單胞尺寸和/或變化的結(jié)構(gòu)密度。在特定的實(shí)施方式中，所述的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)包含至少兩個(gè)單獨(dú)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)部分，其可移動(dòng)地相互連接并整合為所述結(jié)構(gòu)。
[0008]在一些實(shí)施方式中，所述的自由成型結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包含一個(gè)或多個(gè)外部傳感器和/或內(nèi)部傳感器(例如壓力和/或溫度傳感器)。
[0009]在特定的實(shí)施方式中，所述的自由成型結(jié)構(gòu)為傷口敷料裝置。在特定的實(shí)施方式中，所述的自由成型結(jié)構(gòu)為面罩，矯形外科裝置，防護(hù)頭盔，假肢裝置或假肢接受腔。
[0010]此外，提供了用于制造自由成型結(jié)構(gòu)的方法。本發(fā)明的方法包含如下步驟:
[0011]a)提供受試者的身體部位的三維表示(three dimentional representation)；
[0012]b)基于所述的三維表示設(shè)計(jì)包含與所述身體部位表面的至少一部分相配合的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的自由成型結(jié)構(gòu)；
[0013]所述方法可以進(jìn)一步包含步驟:
[0014]c)通過增材制造制備所述設(shè)計(jì)的自由成型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；和
[0015]d)利用聚合物浸潰或覆蓋自由成型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的至少一部分。
[0016]在其它的實(shí)施方式中，本發(fā)明方法的步驟d)為包覆成型過程。
[0017]還提供了根據(jù)本發(fā)明的自由成型結(jié)構(gòu)作為面罩、優(yōu)選燒傷面罩的用途。還提供了如本文所描述的自由成型結(jié)構(gòu)用于將治療劑遞送至皮膚的用途。還提供了如本文所描述的自由成型結(jié)構(gòu)用于美容目的的用途。
[0018]本申請(qǐng)進(jìn)一步提供了用于傷口治療的包含由增材制造制備的剛性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的自由成型復(fù)合材料，所述的剛性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)至少部分地由聚合材料覆蓋、浸潰在其中和/或由其包圍。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的自由成型結(jié)構(gòu)可以在結(jié)構(gòu)的不同部分中具有不同的勁度，并且可被制成為透明的，但是它們被至少部分地通過增材制造來制備。根據(jù)本發(fā)明的自由成型結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步被制成為單獨(dú)的部件，并且可以進(jìn)一步包含內(nèi)部傳感器或外部傳感器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下文對(duì)本發(fā)明特定實(shí)施方式附圖的說明在實(shí)質(zhì)上僅為示例性的，并且不用于限制本發(fā)明，它們的應(yīng)用或用途?？v觀附圖，相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相同的或相應(yīng)的部分和特征。
[0021]圖1描述了根據(jù)本發(fā)明特定實(shí)施方式用作為面罩的包含剛性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(I)和涂層
(5)的自由成型結(jié)構(gòu)。
[0022]圖2為根據(jù)本發(fā)明特定實(shí)施方式在包覆成型過程中使用的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，包含網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(2)、模具的下半部(3)和上半部(3’)。
[0023]圖3為根據(jù)本發(fā)明特定實(shí)施方式的合適的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的分解圖(Wadley H N, Phil.Trans.R.Soc.A2006; 364:31-68)。
[0024]附圖中使用下述的附圖標(biāo)記:
[0025]1-自由成型結(jié)構(gòu)
[0026]2-剛性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)
[0027]3,3’ -模具
[0028]4 -單胞[0029]5 -聚合材料
[0030]6 -孔
[0031]發(fā)明詳述
[0032]本發(fā)明將對(duì)特定的實(shí)施方式進(jìn)行描述，但是本發(fā)明并不限于此，而是通過權(quán)利要求來限定。權(quán)利要求中任何的附圖標(biāo)記不應(yīng)被理解為對(duì)范圍的限定。
[0033]如本文所使用的，單數(shù)形式“ 一 ”、“ 一個(gè)”和“該”包括單數(shù)和復(fù)數(shù)指代物，在本文中另有所指的除外。
[0034]如本文所使用的術(shù)語“包含”與“包括”為同義的，并且其為包括在內(nèi)的或者開放式的，并且不會(huì)排除其他的、未引述的成員、要素或方法步驟。術(shù)語“包含”在涉及所表述的成員、要素或方法步驟的時(shí)候，還包括“由所述的所表述的成員、要素或方法步驟構(gòu)成”的實(shí)施方式。
[0035]此外，說明書和權(quán)利要求書中的術(shù)語第一、第二、第三等被用于在相類似的要素之間進(jìn)行區(qū)分，并且不必然用于描述相繼的或者依時(shí)間前后排列而記載的次序，除非特別指出。應(yīng)當(dāng)理解如此使用的術(shù)語在恰當(dāng)?shù)沫h(huán)境下為可互換的，并且本文所描述的本發(fā)明實(shí)施方式能夠以不是本文描述的或說明的其它次序來操作。
[0036]本文所使用的術(shù)語“約”當(dāng)涉及諸如為參數(shù)、用量、時(shí)距等的可測(cè)值時(shí)，是指囊括給定數(shù)值的+/-10%或更小，優(yōu)選+/-5%或更小，更優(yōu)選+/-1%或更小，并且還更優(yōu)選+/-0.1%或更小的變化量，只要這樣的變化量范圍對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施是合適的。應(yīng)當(dāng)理解修飾語“約”所指的數(shù)值自身也特別地并且優(yōu)選地被公開。
[0037]由端點(diǎn)表示的數(shù)值范圍包括被包含在各范圍內(nèi)的所有的數(shù)值和部分，以及所表述的端點(diǎn)。
[0038]在本發(fā)明說明書中所引用的所有文獻(xiàn)據(jù)此通過參引而被全文引入。
[0039]除非另有所指，在本發(fā)明公開中所使用的所有術(shù)語，包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語，均具有本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所通常理解的含義。通過進(jìn)一步教導(dǎo)的方式，對(duì)在本發(fā)明中所使用的術(shù)語的定義被包括以更好地理解本發(fā)明的教導(dǎo)。本文所使用的術(shù)語或定義被單獨(dú)地提供以幫助理解本發(fā)明。
[0040]在本說明書中提及的“一種實(shí)施方式”或“一個(gè)實(shí)施方式”是指針對(duì)該實(shí)施方式描述的特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性被包括在本發(fā)明的至少一種實(shí)施方式中。由此，在本說明書的多個(gè)地方出現(xiàn)的短語“在一種實(shí)施方式中”或者“在一個(gè)實(shí)施方式中”并不必然全部指同一個(gè)實(shí)施方式，但是也可以這樣。此外，在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以以任何恰當(dāng)?shù)姆绞浇M合，這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說根據(jù)本公開是明確的。此外，雖然本文描述的某些實(shí)施方式包括某些特征而未包括在其它實(shí)施方式中包括的其它特征，但是如本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解的，不同實(shí)施方式 的特征組合屬于本發(fā)明范圍內(nèi)，并形成不同的實(shí)施方式。例如，在所附的權(quán)利要求中，任何所要求保護(hù)的實(shí)施方式可以以任意組合方式使用。
[0041]本發(fā)明提供了自由成型結(jié)構(gòu)，其與表面、即身體部位的外部輪廓的至少一部分相配合。所述自由成型結(jié)構(gòu)至少部分地由增材制造來制備，并包含基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其包含網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或由其構(gòu)成。所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以具有一個(gè)或多個(gè)如下的優(yōu)點(diǎn):網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以確保和/或有助于自由成型結(jié)構(gòu)具有所定義剛性，并且網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以確保涂層的最優(yōu)化覆蓋。在特定的實(shí)施方式中，所述的網(wǎng)狀 結(jié)構(gòu)有助于結(jié)構(gòu)透明性。在可能的自由成型結(jié)構(gòu)的特定實(shí)施方式中，涂覆材料被提供在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上。在特定的實(shí)施方式中，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)至少部分地由涂覆材料所覆蓋、浸潰在其中和/或由其包圍。這將在下文中更加詳細(xì)地描述。
[0042]本發(fā)明提供了自由成型結(jié)構(gòu)。本文所使用的“自由成型結(jié)構(gòu)”是指具有不規(guī)則和/或不對(duì)稱流線形狀或輪廓的結(jié)構(gòu)，更特別地其配合一個(gè)或多個(gè)身體部位輪廓的至少一部分。由此，在特定的實(shí)施方式中，所述自由成型結(jié)構(gòu)為自由成型表面。自由成型表面是指包含在三維幾何空間內(nèi)的(基本上)二維的形狀。確實(shí)，如將在下文詳細(xì)描述的，這樣的表面可被認(rèn)為是基本上二維的，因?yàn)槠渚哂杏邢薜暮穸龋窃谀撤N程度上可以具有變化的厚度。因?yàn)槠浒瑒傂栽O(shè)定來模仿特定形狀的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以其形成三維結(jié)構(gòu)。通常，自由成型結(jié)構(gòu)或表面的特征在于不存在相應(yīng)的徑向尺寸，不像諸如平面、柱面和錐面的規(guī)則表面。自由成型表面為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的并被廣泛用于工程設(shè)計(jì)規(guī)程中。通常，非均勻有理B樣條(NURBS)運(yùn)算被用于描述表面形狀；然而，還存在其它的方法，例如Gorden表面或Coons表面。所述自由成型表面的形狀不以多項(xiàng)式方程的形式來表征和定義，而是通過它們的極、度數(shù)和片數(shù)(具有樣條函數(shù)曲線的片段)。自由成型表面還可被定義為三角化表面，其中三角形被用于近似成3D表面。三角化表面被用于STL (標(biāo)準(zhǔn)三角語言)文件中，其是CAD設(shè)計(jì)領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的。根據(jù)本發(fā)明的自由成型結(jié)構(gòu)配合于身體部位的表面，作為在其中存在剛性基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的結(jié)果，其為所述結(jié)構(gòu)提供了它們自由成型的特性。
[0043]術(shù)語“剛性”在涉及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和/或在其中包含它們的自由成型結(jié)構(gòu)的時(shí)候是指顯示出有限程度彈性的結(jié)構(gòu)，更特別地，剛性確保了所述結(jié)構(gòu)在使用之前、期間和之后形成并保持預(yù)設(shè)定的三維空間形狀，并且該整體形狀能夠機(jī)械地和/或物理地抵抗施加于其上的壓力。在特定的實(shí)施方式中，所述結(jié)構(gòu)在不基本上喪失其機(jī)械完整性的情況下是自身不可折疊的，無論是手動(dòng)地還是機(jī)械地。盡管可行結(jié)構(gòu)的形狀具有整體剛性，但所述結(jié)構(gòu)的特定勁度可以通過網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和/或材料來確定。事實(shí)上，所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和/或自由成型結(jié)構(gòu)雖然保持它們的三維空間整體形狀，但是其可以具有便于操作的某些(局部)柔韌性。如將在下文詳細(xì)描述的，(局部)變化可以通過網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的圖樣性質(zhì)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的厚度和材料性質(zhì)而確保。此外，如將在下文詳細(xì)描述的，本文中考慮的自由成型結(jié)構(gòu)包含相互連接(即通過鉸接或通過涂覆材料區(qū)域)的獨(dú)立部分(例如非連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu))，形狀的剛性可被限制至包含網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的每個(gè)區(qū)域。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的自由成型結(jié)構(gòu)包含至少一個(gè)剛性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，即由開放式架構(gòu)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，例如由帶、條、梁、柱等制造，其以規(guī)則的圖樣接觸、交叉或重疊。所述的帶、條、梁、柱等可以具有直線形狀，但是也可以具有彎曲形狀。網(wǎng)狀并不必須由縱梁等構(gòu)成，并且可以例如由相互連接的球、金字塔形等構(gòu)成。
[0045]由此，所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)通常為包含有規(guī)則的重復(fù)圖樣的框架，其中所述圖樣可以通過特定的單胞來定義。單胞為圖樣的最簡(jiǎn)單的重復(fù)單元。由此，所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)由多個(gè)單胞來限定。單胞形狀可以取決于所需要的勁度，并且例如可以是三斜的、單斜的、正交的、四角形的、斜方六面體的、六邊形的或立方體的。通常，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的單胞所具有的體積范圍為I至8000mm3、優(yōu)選8至3375mm3、更優(yōu)選64至3375mm3、最優(yōu)選64至1728mm3。單胞尺寸與諸如材料選擇和單胞幾何構(gòu)型的其它因素共同確定了自由成型結(jié)構(gòu)的剛性(勁度)和透明性。更大的單胞通常會(huì)降低剛性并提高透明性，同時(shí)更小的單胞通常會(huì)提高剛性并降低透明性。單胞幾何構(gòu)型和/或單胞尺寸可能會(huì)有局部變化，從而提供具有特定勁度(參見進(jìn)一步描述)的區(qū)域。因此，網(wǎng)格可以包含一個(gè)或多個(gè)重復(fù)的單胞以及一個(gè)或多個(gè)獨(dú)特的單胞。
[0046]為了確保網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，所述帶、條、梁、柱等優(yōu)選具有的厚度或直徑為0.1mm或更大。在特定的實(shí)施方式中，所述帶、條、梁、柱等優(yōu)選具有的厚度或直徑為0.2mm、0.4mm、
0.6mm、0.8mm、1mm、1.5mm、2mm、3mm、5mm或更大。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的主要功能在于確保自由成型結(jié)構(gòu)的特定勁度。所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)由于其為開放式框架而可以進(jìn)一步提高或確保透明性。所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)優(yōu)選地可被認(rèn)為是具有網(wǎng)格或柵格形狀和/或外觀的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。
[0047]網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的勁度取決于這樣的因素，即依賴于單胞幾何構(gòu)型的結(jié)構(gòu)密度、單胞尺寸以及所述框架的帶、條、梁、柱等的尺寸。一個(gè)重要因素為條帶等之間的距離，或者換句話說，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)開口的尺寸。事實(shí)上，所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為開放式框架并且因此包含開口。在特定的實(shí)施方式中，所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的開口尺寸為I至20mm、優(yōu)選為2至15mm,或者為4至15mm。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述開口尺寸為4至12mm。開口的尺寸可以等于或者小于單胞尺寸。 [0048]在特定的實(shí)施方式中，本發(fā)明的自由成型結(jié)構(gòu)包含網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其包含一個(gè)或多個(gè)互聯(lián)的網(wǎng)格層。優(yōu)選地，所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)包含一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或更多個(gè)網(wǎng)格層，即所述結(jié)構(gòu)在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)包含不同的至少部分地疊加的和互聯(lián)的層。通過網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)提供的勁度程度隨著在其中所提供的網(wǎng)格層的數(shù)量而提高。在另一種特定的實(shí)施方式中，如在下文所描述的，本發(fā)明的自由成型結(jié)構(gòu)包含多于一個(gè)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
[0049]對(duì)于特定的應(yīng)用來說，所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步包含一個(gè)或多個(gè)孔，其具有比如在上文所描述的開口或單胞更大的尺寸。另外地或者可替換地，所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)并不會(huì)延伸超出自由成型結(jié)構(gòu)的整體形狀，從而形成結(jié)構(gòu)內(nèi)的開口、用于操作的區(qū)域(突出部或脊)和/或未支撐涂覆材料的區(qū)域。這樣的應(yīng)用的一個(gè)例子為面罩，其中孔被提供在眼睛、嘴和/或鼻孔的位置。通常，所述的這些孔也不會(huì)被涂覆材料填充。據(jù)此，在特定的實(shí)施方式中，浸潰在襯里材料內(nèi)和/或由其包圍的開口的尺寸范圍為I至20mm。如本文所描述的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(相應(yīng)于自由成型結(jié)構(gòu)內(nèi)的孔)還將通常具有比單胞更大的尺寸。據(jù)此，在特定的實(shí)施方式中，單胞尺寸范圍為I至20mm。
[0050]根據(jù)特定的實(shí)施方式，所考慮自由成型結(jié)構(gòu)包含這樣的區(qū)域，其僅包含涂覆材料。這對(duì)于需要極其彈性的自由成型結(jié)構(gòu)的區(qū)域是感興趣的。
[0051]在特定的實(shí)施方式中，所考慮的自由成型結(jié)構(gòu)包含基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其除了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)還包含一個(gè)或多個(gè)不包含網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)但為均勻的表面的限制區(qū)域。通常，它們形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的具有對(duì)稱形狀(例如矩形、半圓形)的延展。然而，這樣的區(qū)域通常涵蓋小于50%、更特別是小于30%、最特別是小于20%的整個(gè)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。通常，它們被用作為用于操作(手動(dòng)突出部)所述結(jié)構(gòu)和/或放置附屬結(jié)構(gòu)(夾子、彈力繩等)的區(qū)域。在特定的實(shí)施方式中，所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)基本上僅由網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成(例如在圖1中所示的)。
[0052]現(xiàn)有技術(shù)已知的面罩通常具有均勻的厚度。這樣的面罩的平均勁度通常通過厚度和材料的選擇來控制，從而使得面罩不同區(qū)域之間的勁度不存在差別。然而，在許多情況中，令特定的區(qū)域具有不同的勁度對(duì)于結(jié)構(gòu)可能是有利的。在本發(fā)明中，這可以通過提供這樣的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，即其具有局部上變化的單胞幾何構(gòu)型，變化的單胞尺寸和/或變化的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)密度和/或變化的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)厚度(通過提高網(wǎng)格層的數(shù)量)。據(jù)此，在特定的實(shí)施方式中，使所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)具有變化的單胞幾何構(gòu)型，變化的單胞尺寸，變化的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)厚度和/或變化的密度。另外地或者可替換地，如將在下文所詳細(xì)描述的，涂覆材料的厚度也可以變化。由此，在特定的實(shí)施方式中，所述的自由成型結(jié)構(gòu)具有變化的厚度。在另一種特定的實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的自由成型結(jié)構(gòu)具有勁度不同的區(qū)域，同時(shí)它們保持相同的體積和外部尺寸。
[0053]根據(jù)本發(fā)明的自由成型結(jié)構(gòu)至少部分由增材制造(AM)來制造。更特別地，考慮至少是由根據(jù)本發(fā)明的自由成型結(jié)構(gòu)所包含的包含網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)由增材制造制備。增材制造可被定義為用于通常使用物體的三維(3D)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)數(shù)據(jù)來制造可觸知物體模型的一組技術(shù)。目前，可提供大量的增材制造技術(shù)，包括立體平版印刷、選擇性激光燒結(jié)、熔融沉積成型、基于襯托(foil-based)的技術(shù)等。
[0054]選擇性激光燒結(jié)使用高能激光或另一種聚焦的熱源來將小顆粒的塑料、金屬或陶瓷粉末燒結(jié)或熔融成表示待成型的三維物體的物質(zhì)。
[0055]熔融沉積成型和相關(guān)技術(shù)通常由于加熱而令固體材料臨時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w狀態(tài)。所述材料通過擠出噴嘴以可控的方式而被驅(qū)動(dòng)并沉積在所需要的位置，如美國專利US5.141.680所描述的。
[0056]基于襯托的技術(shù)通過膠合或光聚合或其它技術(shù)而令涂層相互固定，并從這些涂層切割出相應(yīng)物體或者聚合所述物體。這樣的技術(shù)描述于美國專利US5.192.539。
[0057]通常，AM技術(shù)開始于待成型的3D物體的數(shù)字表示。通常地，所述數(shù)字表示被切割成為一系列截面層，其可被層疊以形成一個(gè)整體的物體。所述的AM裝置使用該數(shù)據(jù)來一層一層地構(gòu)建所述物體。表示3D物體層數(shù)據(jù)的截面數(shù)據(jù)可以使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造(CAD/CAM)軟件來產(chǎn)生。
[0058]包含網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或由網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)由此可以由適用于增材制造的任何材料制成，并且其能夠使自由成型結(jié)構(gòu)內(nèi)包含網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的剛性形狀區(qū)域或者整個(gè)自由成型結(jié)構(gòu)具有足夠的勁度。合適的材料包括但不限于聚氨酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂(ABS)、聚碳酸酯(PC)、PC-ABS、聚酰胺、含有例如玻璃或金屬顆粒的添加劑的聚酰胺、甲基丙烯酸甲酯丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物等。市售材料的例子為:獲自DSM Somos的DSIl Somos? 系列材料 7100、8100、9100、9420、10100，、11100、12110、14120 和 15100 ;獲自 Stratasys 的 ABSplus_P430、ABS1、ABS-ESD7、ABS-M30、ABS_M301、PC-ABS、PC-1SO、PC、ULTEM9085、PPSF 和 PPSU 材料；獲自 3-Systems 的 Accura Plastic、DuraForm> CastForm、Laserform和VisiJet系列材料；招、鈷鉻合金和不銹鋼材料；馬氏體時(shí)效鋼；鎳合金；鈦；PA 系列材料，PrimeCast 和 PrimePart 材料以及 EOS GmbH 的 Alumide 和 CarbonMide。
[0059]在本發(fā)明自由成型結(jié)構(gòu)的特定實(shí)施方式中，如在上文描述的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或包含于其中的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)至少部分地覆蓋有涂覆材料，其優(yōu)選不同于用于制造網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)所使用的材料。在特定的實(shí)施方式中，所述的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)至少部分地嵌入涂覆材料內(nèi)或由其包圍(并任選地用其浸潰)。在另一種實(shí)施方式中，所述的涂覆材料被提供在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的一面或兩面上。在特定的實(shí)施方式中，僅自由成型結(jié)構(gòu)內(nèi)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和/或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的特定表面區(qū)域具有涂覆材料。在特定的實(shí)施方式中，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和/或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)表面被涂覆至少50%、更特別至少80%。在另一種實(shí)施方式中，具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的所有區(qū)域在至少一面上被完全涂覆有涂覆材料。在另一種特定的實(shí)施方式中，所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)被完全嵌入至涂覆材料，除了提供用于操作的突出部以外。[0060]在其它的實(shí)施方式中，所述自由成型結(jié)構(gòu)除了涂覆的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)還包含未由基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和/或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)支撐的涂覆材料區(qū)域。
[0061]據(jù)此，在特定的實(shí)施方式中，本發(fā)明的自由成型結(jié)構(gòu)包含至少兩種具有不同結(jié)構(gòu)或組成的材料。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的自由成型結(jié)構(gòu)為復(fù)合結(jié)構(gòu)，即由至少兩種不同的組合物和/或材料構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。
[0062]所述的涂覆材料可以是聚合材料、陶瓷材料和/或金屬。在特定的實(shí)施方式中，所述涂覆材料為聚合材料。合適的聚合材料包含但不限于聚硅氧烷、天然或合成橡膠或乳膠、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚環(huán)氧烷、芳綸、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯醋酸乙烯酯或其混合物。在特定的實(shí)施方式中，聚合材料包含聚硅氧烷、聚氨酯、聚環(huán)氧烷、聚酰胺或其混合物。在特定的實(shí)施方式中，所述自由成型結(jié)構(gòu)包含多于一種的涂覆材料或者不同涂覆材料的組合。
[0063]在特定的實(shí)施方式中，所述涂覆材料為聚硅氧烷。聚硅氧烷通常為惰性的，其促進(jìn)自由成型結(jié)構(gòu)的清潔。
[0064]在特定的實(shí)施方式中，所述涂覆材料為光學(xué)透明的聚合材料。本文所使用的術(shù)語“光學(xué)透明的”是指5mm厚度的這種材料的層可以基于未受協(xié)助的目測(cè)來看穿。優(yōu)選地，這樣的層具有傳遞至少70%入射可見光(具有400至760nm之間波長的電磁輻射)而不擴(kuò)散其的能力?？梢姽獾膫鬟f以及由此的透明性可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的紫外-可見分光光度計(jì)來測(cè)量。當(dāng)自由成型結(jié)構(gòu)被用于傷口治療的時(shí)候(參見其它內(nèi)容)，透明材料為特別有用的。所述聚合物可以源自一種類型的單體、低聚物或預(yù)聚物以及任選的其它添加劑，或者可以源自單體、低聚物、預(yù)聚物以及任選的其它添加劑的混合物。任選的添加劑可以包含發(fā)泡劑和/或一種或多種能夠產(chǎn)生發(fā)泡劑的化合物。發(fā)泡劑通常被用于泡沫的產(chǎn)生。
[0065]據(jù)此，在特定的實(shí)施方式中，涂覆材料以泡沫的形式、優(yōu)選以發(fā)泡固體的形式存在于自由成型結(jié)構(gòu)中。由此，在特定的實(shí)施方式中，所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)涂覆有發(fā)泡固體。發(fā)泡材料比固體材料具有某些優(yōu)勢(shì):發(fā)泡材料比固體材料具有更低的密度，需要更少的材料，并且具有更好的絕緣特性。發(fā)泡固體還是極佳的沖擊能量吸收材料，并由此特別適用于制造作為保護(hù)元件(參見其它內(nèi)容)的自由成型結(jié)構(gòu)。發(fā)泡固體可以包含聚合材料、陶瓷材料或金屬。優(yōu)選地，發(fā)泡固體包含一種或多種聚合材料。
[0066]泡沫可以是開孔結(jié)構(gòu)性泡沫(還被稱為網(wǎng)狀泡沫)或者閉孔泡沫。開孔結(jié)構(gòu)性泡沫包含相互連接并形成相當(dāng)柔軟的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的孔。閉孔泡沫并不具有互連的孔，并且通常比開孔結(jié)構(gòu)性泡沫的密度更大并且更硬。在特定的實(shí)施方式中，所述泡沫為“連皮泡沫”，其還被稱為“自結(jié)皮泡沫”，即具有高密度表皮和低密度核的泡沫類型。
[0067]由此，在特定的實(shí)施方式中，自由成型結(jié)構(gòu)包含的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包含網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其至少部分地涂覆有如上所述的聚合材料或其它材料。對(duì)于某些應(yīng)用來說，涂層的厚度和涂層厚度均一性并不是重要的。然而，對(duì)于特定的 應(yīng)用來說，在自由成型結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)位置處提供具有層厚度經(jīng)調(diào)節(jié)的涂覆材料層是有用的，其例如用以提高自由成型結(jié)構(gòu)配合在身體部位上的適應(yīng)性。這樣應(yīng)用的一個(gè)例子是用于治療燒傷的壓力手套。在這樣的手套中，連接點(diǎn)周圍區(qū)域可被提供涂覆材料的薄層以增強(qiáng)手指的靈活性。據(jù)此，在特定的實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的自由成型結(jié)構(gòu)被提供有變化厚度的涂層。
[0068]根據(jù)本發(fā)明的自由成型結(jié)構(gòu)的形狀通常與一個(gè)或多個(gè)身體部位的表面互補(bǔ)。這就允許自由成型結(jié)構(gòu)在人或動(dòng)物身體部位上的定位，由此將相等的壓力施加至由所述結(jié)構(gòu)覆蓋的身體部位的基本上整個(gè)區(qū)域。這可以幫助防止顯著的膠原纖維的構(gòu)建并幫助它們以所需要的形狀重新排列。
[0069]在本文中所描述的結(jié)構(gòu)可被設(shè)計(jì)用于其的身體部位可以是人或動(dòng)物身體的任意部位，例如頭部、面部、腿部(或其一部分)、臂部(或其一部分)、手部(或其一部分)等。特定的身體部位依賴于所考慮的自由成型結(jié)構(gòu)的具體功能。
[0070]在特定的實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的自由成型結(jié)構(gòu)被用作為傷口敷料裝置。例如，在特定的實(shí)施方式中，所述的自由成型結(jié)構(gòu)通過對(duì)傷口提供一致的壓力并任選地通過確保治療劑遞送至皮膚而可被用于促進(jìn)愈合和最小化結(jié)疤。在其它的實(shí)施方式中，所述的自由成型結(jié)構(gòu)用于對(duì)燒傷敷料。自由成型結(jié)構(gòu)可被制成為透明的這一事實(shí)對(duì)于傷口治療是特別有用的。由此，所述自由成型結(jié)構(gòu)可以保護(hù)傷口，同時(shí)還允許醫(yī)師目測(cè)傷口部位，例如觀察表面循環(huán)的變化。在特定的實(shí)施方式中，所述自由成型結(jié)構(gòu)為面罩，其例如用于治療面部(灼燒)傷口。在其它的實(shí)施方式中，所述自由成型結(jié)構(gòu)為燒傷面罩。[0071]在特定的實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的自由成型結(jié)構(gòu)被用作為美容裝置。在特定的實(shí)施方式中，所述的自由成型結(jié)構(gòu)為面罩，例如美容面膜。所述的美容裝置可以將均勻的壓力提供至面部皮膚，和/或可以用于將治療劑遞送至皮膚。治療劑可被施加至自由成型結(jié)構(gòu)表面，可以通過如上所述的開孔結(jié)構(gòu)性泡沫而被包含，或者可以通過通道(參見其它內(nèi)容)而被遞送。所述的美容裝置還可以進(jìn)一步加熱或冷卻皮膚，例如經(jīng)由內(nèi)部通道內(nèi)循環(huán)的流體(參見其它內(nèi)容)。
[0072]在特定的實(shí)施方式中，自由成型結(jié)構(gòu)被用作為保護(hù)元件，其保護(hù)一個(gè)或多個(gè)身體部位。在特定的實(shí)施方式中，所述的自由成型結(jié)構(gòu)為保護(hù)頭盔。
[0073]在特定的實(shí)施方式中，所述的自由成型結(jié)構(gòu)被用作為矯形外科裝置，其包括可被用于治療或修復(fù)肌肉/骨骼系統(tǒng)中有缺陷的、患病的或者損傷的組織的裝置。在特定的實(shí)施方式中，所述自由成型結(jié)構(gòu)為假肢裝置，例如用于手、腳、手指，或者假肢裝置的部件，例如假肢器官的插口。
[0074]據(jù)此，在特定的實(shí)施方式中，所述的自由成型結(jié)構(gòu)被用于或者被設(shè)計(jì)用作面罩、矯形外科裝置或保護(hù)頭盔。
[0075]本文所考慮的自由成型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)可被制成為單獨(dú)的剛性自由成型部件，其不需要單獨(dú)的襯墊或其它元件。獨(dú)立于其之外還可以考慮本發(fā)明的自由成型結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步具有其它組件，例如傳感器、皮帶或者用于將所述結(jié)構(gòu)保持在身體恰當(dāng)位置處的其它機(jī)構(gòu)，或者在使用本發(fā)明結(jié)構(gòu)的中感興趣的任何其它特征。
[0076]在特定的實(shí)施方式中，所述的自由成型結(jié)構(gòu)包含單獨(dú)的剛性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(任選地包含不同的網(wǎng)格材料互連層)。然而，這樣的結(jié)構(gòu)通常僅允許有限的彈性，其可能會(huì)導(dǎo)致穿戴所述自由成型結(jié)構(gòu)的人或動(dòng)物感到不舒適。如果所述的自由成型結(jié)構(gòu)包含可相對(duì)于彼此可移動(dòng)的兩個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的剛性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，那么就可以獲得顯著增強(qiáng)的彈性。這些兩個(gè)或多個(gè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)隨后由如上所述的材料包圍，從而使得所獲得的自由成型結(jié)構(gòu)被制成為或作為單獨(dú)的部件提供。自由成型結(jié)構(gòu)形狀的剛性通過每個(gè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而被局部地確保，同時(shí)額外的彈性在放置過程中通過網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)相互之間(有限的)移動(dòng)被確保。事實(shí)上，在這些實(shí)施方式中，涂覆材料和/或更加有限的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)將通常確保網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)保持為相互附連的。[0077]在特 定的實(shí)施方式中，所述的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為部分地或者完全地疊加的。然而，在特定的實(shí)施方式中，不同的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為非疊加的。在其它特定的實(shí)施方式中，所述的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)例如通過鉸接而可移動(dòng)地相互連接。在特定的實(shí)施方式中，所述連接通過網(wǎng)狀材料而被確保。在其它特定的實(shí)施方式中，所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以通過形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)延伸的一個(gè)或多個(gè)柱而互聯(lián)。在其它特定的實(shí)施方式中，所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在自由成型結(jié)構(gòu)內(nèi)通過涂覆材料而被保持在一起。這樣的自由成型結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子為具有顎結(jié)構(gòu)的面罩，所述的顎結(jié)構(gòu)可相對(duì)于面罩的其它部分移動(dòng)。據(jù)此，在特定的實(shí)施方式中，所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)包含相互之間可移動(dòng)地連接的至少兩個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由此所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被整合成為自由成型結(jié)構(gòu)。
[0078]根據(jù)本發(fā)明的自由成型結(jié)構(gòu)可被用于如上所述的傷口治療。為獲得最優(yōu)化的愈合，自由成型結(jié)構(gòu)提供與傷口部位或者傷口部位的特定位置均勻的接觸和/或壓力是重要的。對(duì)于傷口治療的傳統(tǒng)裝置、例如面罩，壓力監(jiān)測(cè)并不是容易進(jìn)行。而根據(jù)本發(fā)明，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使得壓力傳感器容易被結(jié)合自由成型結(jié)構(gòu)內(nèi)。所述的傳感器可以是外部傳感器，但是還可以是內(nèi)部傳感器。事實(shí)上，所述的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以被設(shè)計(jì)以使得其允許在精確的位置安裝多種傳感器，然后再用聚合物或其它材料浸潰和/或包圍網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
[0079]另外地或者可替換地，自由成型結(jié)構(gòu)可以包含一種或多種其它傳感器，例如溫度傳感器、濕度傳感器、光學(xué)傳感器、應(yīng)變儀、加速計(jì)、陀螺儀、GPS傳感器、計(jì)步器等。加速計(jì)、陀螺儀、GPS傳感器和/或計(jì)步器例如可被用作為活動(dòng)監(jiān)測(cè)器。溫度傳感器、濕度傳感器、應(yīng)變儀和/或光學(xué)傳感器可被用于監(jiān)測(cè)傷口治療期間的愈合過程。特別地，光學(xué)傳感器可被用于確定膠原纖維結(jié)構(gòu)，如在美國專利申請(qǐng)2011/0015591中所闡述的，其通過參考而被引入本文。
[0080]據(jù)此，在特定的實(shí)施方式中，所述自由成型結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包含一個(gè)或多個(gè)外部和/或內(nèi)部傳感器。在特定的實(shí)施方式中，所述自由成型結(jié)構(gòu)包含一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部傳感器。在特定的實(shí)施方式中，所述自由成型結(jié)構(gòu)包含一個(gè)或多個(gè)壓力和/或溫度傳感器。
[0081]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解除了所述傳感器，還可將電源和/或用于將信號(hào)由傳感器傳遞至接收裝置的機(jī)構(gòu)結(jié)合至自由成型結(jié)構(gòu)內(nèi)，例如配線、無線電發(fā)射器、紅外發(fā)射器
坐寸ο
[0082]在特定的實(shí)施方式中，至少一種傳感器包含“微型電子機(jī)械系統(tǒng)”(MEMS)技術(shù)，即整合機(jī)械系統(tǒng)和微型電子的技術(shù)?；贛EMS技術(shù)的傳感器也被稱作“MEMS傳感器”。這樣的傳感器是小型的和輕便的，并且耗能較少。合適的MEMS傳感器的非限制性例子為STTS751溫度傳感器和LIS302DL加速計(jì)意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics)。
[0083]網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)還允許提供具有一個(gè)或多個(gè)(內(nèi)部)通道的自由成型結(jié)構(gòu)。這些通道可被用于將治療劑遞送至皮膚。所述通道還可被用于流體的循環(huán)，例如加熱或冷卻流體。據(jù)此，在特定的實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的自由成型結(jié)構(gòu)被提供有一個(gè)或多個(gè)(內(nèi)部)通道。
[0084]本文還提供了用于制造自由成型結(jié)構(gòu)、特別是如上所述的自由成型結(jié)構(gòu)的方法。在特定的實(shí)施方式中，本發(fā)明的自由成型結(jié)構(gòu)通過基于身體部位的三維表達(dá)使用增材制造來提供包含網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的剛性自由成型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)并在所述的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上提供涂覆材料從而獲得自由成型結(jié)構(gòu)來制造。
[0085]在特定的實(shí)施方式中，本發(fā)明的自由成型結(jié)構(gòu)為病人特異性的，即它們被制成為特別地配合特定(動(dòng)物或人)解剖學(xué)身體部位上。據(jù)此，在特定的實(shí)施方式中，用于制造自由成型結(jié)構(gòu)、特別是如上所描述的自由成型結(jié)構(gòu)的方法包含如下步驟:
[0086]a)提供目標(biāo)身體部位的三維表示。通常，這意味著提供三維圖像。為此目的，可以使用3D掃描儀，例如手持式激光掃描儀來掃描受試者。所收集的數(shù)據(jù)隨后可被用于構(gòu)建所述受試者身體部位的數(shù)字三維模型。
[0087]b)基于所述身體部位的所述三維表示來設(shè)計(jì)自由成型結(jié)構(gòu)，從而使得所述結(jié)構(gòu)與所述身體部位的至少一部分基本上互補(bǔ)，并且包含網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或由網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成。在所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)，可以根據(jù)受試者狀況、所需要的自由成型結(jié)構(gòu)勁度等而選擇一種或多種類型和/或尺寸的單胞。在自由成型結(jié)構(gòu)內(nèi)可以設(shè)計(jì)不同的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以配合在身體部位的不同位置上。不同的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以提供有鉸接以使得它們可被連接在一起和/或數(shù)字混合在一起，或者通過基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)內(nèi)的柱而被連接從而形成單獨(dú)的部件。
[0088]在特定的實(shí)施方式中，用于提供自由成型結(jié)構(gòu)的方法進(jìn)一步包含如下步驟:
[0089]c)通過增材制造制備所述的經(jīng)設(shè)計(jì)的自由成型結(jié)構(gòu)。
[0090]在其它特定的實(shí)施方式中，考慮所述方法包含如下步驟:
[0091]d)在所述基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)上提供涂覆材料，其中涂覆材料優(yōu)選為聚合物。在特定的實(shí)施方式中，所述材料為發(fā)泡固體。
[0092]這些不同的 步驟不需要在相同的地點(diǎn)或者由相同的人來實(shí)施。事實(shí)上，自由成型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、制造和涂覆通常在不同的地點(diǎn)由不同的人來確保。此外，考慮其它的步驟可在如上所述的步驟之間執(zhí)行。
[0093]在特定的實(shí)施方式中，本文所考慮的方法的步驟d)為包覆成型方法。所述的包覆成型方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法，并且通常包含如下步驟:設(shè)計(jì)將要被自由成型結(jié)構(gòu)覆蓋的身體部位區(qū)域的模具，制造所述的模具，以及在其中提供(一個(gè)或多個(gè))網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，和在所述模具中提供涂覆材料從而形成自由成型結(jié)構(gòu)。所述的包覆成型方法例如可以包含如下步驟:設(shè)計(jì)圍繞網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的模具，制造所述模具，將所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)放置在所述模具之內(nèi)，利用聚合物材料填充所述模具，允許所述聚合物圍繞固化并浸潰所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以及移除所述模具，由此提供自由成型復(fù)合結(jié)構(gòu)。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述模具通過增材制造制備。在特定的實(shí)施方式中，所述涂覆材料為泡沫并且所述泡沫被提供在所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上。
[0094]更特別地，根據(jù)本發(fā)明方法的步驟(a)提供了原始材料，即病人定制圖像。所述圖像可以由技術(shù)人員或醫(yī)師通過掃描受試者或其部位而提供。這樣的圖像隨后可被用作為或者轉(zhuǎn)化為受試者或其部位的三維表示。還可以包括操作并例如清除掃描的圖像的其它步驟。
[0095]本文所考慮的方法的步驟(b )提供了基于所述目標(biāo)或其部位的三維表示來設(shè)計(jì)自由成型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，由此所述的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包括網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或由網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成。該步驟包括一般的設(shè)計(jì)步驟，例如設(shè)計(jì)用于具有眼睛、嘴和鼻子開口的面罩的前緣線，并執(zhí)行其它的所需要的設(shè)計(jì)操作。該步驟還包括需要用于設(shè)計(jì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的步驟，其例如包括限定需要不同特性、不同胞體尺寸和/或開口的面罩正像圖上的表面，產(chǎn)生具有所期望的幾何構(gòu)型的胞體并根據(jù)需要在所限定的表面上仿造它們以覆蓋所述的表面，并將單獨(dú)的胞體圖樣結(jié)合成單獨(dú)的固體部分。應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是對(duì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的要求在設(shè)計(jì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的時(shí)候就應(yīng)當(dāng)為技術(shù)人員所清楚的。所述的技術(shù)人員由此將使用根據(jù)其自身的經(jīng)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)和根據(jù)數(shù)值模擬系統(tǒng)、例如FE和/或CFD模型的數(shù)據(jù)。[0096]本文所考慮的方法的步驟(C)提供了通過增材制造制備所述的經(jīng)設(shè)計(jì)的自由成型結(jié)構(gòu)。通常，該步驟可以進(jìn)一步包括制造模具部件并將模具部件與網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)組裝在一起。所述的模具部件可以通過已知的常規(guī)技術(shù)來制造，但是它們還可以通過增材制造制備。
[0097]本文所考慮的方法的步驟(d)提供了涂覆或浸潰所述的包含具有特定材料、優(yōu)選聚合物的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的自由成型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，由此產(chǎn)生自由成型結(jié)構(gòu)。該步驟還包括在將聚合材料或其它材料添加至模具中之后，固化浸潰網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的材料和拆卸模具的步驟。
[0098]在制造自由成型結(jié)構(gòu)之后，所述結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行數(shù)個(gè)后處理步驟，包括例如清潔和修整自由成型結(jié)構(gòu)。
[0099]進(jìn)一步提供了如本文所描述的剛性自由成型結(jié)構(gòu)的不同應(yīng)用。如上所述的，本文所描述的自由成型結(jié)構(gòu)可具有不同應(yīng)用，例如但不限于治療、美容和保護(hù)應(yīng)用。
[0100]據(jù)此，可以將本文所描述的自由成型結(jié)構(gòu)用于護(hù)理和治療損壞的皮膚表面、例如燒傷。在其它的實(shí)施方式中，可將本文所描述的自由成型結(jié)構(gòu)用于護(hù)理、保護(hù)和治療未損壞的皮膚表面。根據(jù)其它特定的實(shí)施方式，可將本文所描述的自由成型結(jié)構(gòu)用于美容目的。在其它的實(shí)施方式中，可將本文所描述的自由成型結(jié)構(gòu)用于將治療劑遞送至皮膚。在特定的實(shí)施方式中，所述結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包含一種或多種治療組合物。所述的治療組合物可被嵌入在涂覆材料中。在其它的實(shí)施方式中，可將本文所描述的結(jié)構(gòu)作為假肢裝置，即用以替代身體部位。在這些實(shí)施方式中，可將自由成型結(jié)構(gòu)制成與缺失的身體部位相同。
[0101]還在其它的實(shí)施方式中，本文所描述的結(jié)構(gòu)的用途可以是用于防止損壞一個(gè)或多個(gè)身體部位的方法中。這樣的實(shí)施方式的例子是提供例如作為頭盔或者用于其它身體部位的防護(hù)服的自由成型結(jié)構(gòu)。本文所描述的方法包括將已被調(diào)整從而與身體部分相配合的根據(jù)本發(fā)明的自由成型結(jié)構(gòu)定位在所述的身體部位上。
[0102]在特定的實(shí)施方式中，所述的自由成型結(jié)構(gòu)被用作為面罩。所述的面罩可被用于(灼燒)傷口治療、美容目的或者其它目的。
[0103]剛性自由成型材料還可被提供用于醫(yī)學(xué)中，并且優(yōu)選用于傷口治療。剛性自由成型復(fù)合材料包括基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其包含網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或由其構(gòu)成。所述材料由增材制造來制備，或者至少部分地由增材制造制備，并且具有剛性自由形狀。在特定的實(shí)施方式中，包含網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或由其構(gòu)成的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)涂覆有聚合材料、浸潰在聚合材料中和/或由聚合材料包圍。
[0104]本發(fā)明將通過下述非限制性的實(shí)施方式而被描述。
實(shí)施例
[0105]a)面罩
[0106]圖1示出根據(jù)本發(fā)明特定實(shí)施方式的自由成型結(jié)構(gòu)(I)。所述的自由成型結(jié)構(gòu)配合人面部的表面。特別地，所述的自由成型結(jié)構(gòu)為可被用于(灼燒)傷口治療的面罩。圖1示出的自由成型結(jié)構(gòu)包含被浸潰在聚合材料(5)中的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(2)。開口網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和聚合物的透明性確保了自由成型結(jié)構(gòu)為透明的。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)由尺寸介于I至20mm之間的單胞(4)來限定。所述的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被提供有變化的單胞幾何構(gòu)型和尺寸，從而控制自由成型結(jié)構(gòu)的勁度。所述的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包含未被浸潰的孔(6)，用于眼睛、鼻子和嘴。
[0107]b)包覆成型過程
[0108]本文提供的用于制造自由成型結(jié)構(gòu)的方法涉及利用特定的材料、優(yōu)選聚合物來浸潰包含剛性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或由其構(gòu)成的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的步驟。在特定的實(shí)施方式中，這通過包覆成型過程而獲得。圖2A示出示例性模具(3，3 ’)的兩個(gè)部分和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(2 )，其可被用于包覆成型過程中用來制造如在圖1中所示的面罩。在包覆成型過程中，所述的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(2)被首先放置在模具中(即半模(3，3’ )之間)。隨后，包含網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的模具利用浸潰材料(聚合物)來填充。在浸潰材料固化之后，半模(3，3’)被移除，產(chǎn)生涂覆結(jié)構(gòu)。
[0109]c)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)
[0110]圖3 (A、B和C)示出根據(jù)本發(fā)明特定實(shí)施方式的合適的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的分解圖。所述的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)具有開放面并 被分層。所示的結(jié)構(gòu)可被認(rèn)為是兩個(gè)互連的網(wǎng)格層，但是也可以是僅包含一層或者多于兩層的結(jié)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.配合身體部位表面的自由成型結(jié)構(gòu)，至少部分地由增材制造制備，其包含基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包含剛性自由成型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和提供在其上的涂覆材料或由剛性自由成型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和提供在其上的涂覆材料構(gòu)成，所述涂覆材料選自包括聚合材料、陶瓷材料和金屬的組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，其中，所述的涂覆材料為發(fā)泡固體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，其中，所述涂覆材料為聚合物，例如聚硅氧烷、聚氨酯、聚環(huán)氧烷、聚酰胺或其混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)的結(jié)構(gòu)，其中，所述的剛性自由成型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)由多個(gè)尺寸介于I至20mm之間的單胞來限定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)的結(jié)構(gòu)，包含至少兩個(gè)單獨(dú)的剛性自由成型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其可移動(dòng)地相互連接并整合成為所述結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)的結(jié)構(gòu)，其中，所述結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包含一個(gè)或多個(gè)外部和/或內(nèi)部傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)的結(jié)構(gòu)，其中，所述的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)具有變化的單胞幾何構(gòu)型、變化的單胞尺寸和/或變化的結(jié)構(gòu)密度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)的結(jié)構(gòu)，其中，所述的涂覆材料具有變化的厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)的結(jié)構(gòu)，其中，所述的身體部位為面部。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)的結(jié)構(gòu)，其中，所述的結(jié)構(gòu)為矯形外科裝置或假肢裝置。
11.用于制造自由成型結(jié)構(gòu)的方法，包含步驟: a)提供受試者身體部位的三維表示； b)基于所述受試者的所述三維表示來設(shè)計(jì)包含剛性自由成型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)； c)通過增材制造制備所述經(jīng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)；和 任選地 d)為所述的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)提供涂覆材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中，步驟d)為包覆成型過程。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至9的自由成型結(jié)構(gòu)作為面罩或者保護(hù)裝置的用途。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至10的自由成型結(jié)構(gòu)用于將治療劑遞送至皮膚的用途。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至9的自由成型結(jié)構(gòu)用于美容目的的應(yīng)用。
16.自由成型復(fù)合材料,包含基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包含通過增材制造制備的至少部分覆蓋有聚合材料的剛性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或由其構(gòu)成，用于傷口治療。
【文檔編號(hào)】A61L15/42GK103917215SQ201280049054
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月5日
【發(fā)明者】J·H·P·帕拉里, M·L·J·德布瑞金 申請(qǐng)人:物化股份有限公司