本發(fā)明涉及一種全成型3d打印定制半剛性踝護(hù)具及其制備方法，屬于運(yùn)動(dòng)防護(hù)器具領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

高空著陸很容易對(duì)人體關(guān)節(jié)、韌帶和肌肉造成損傷。在所有損傷中，踝關(guān)節(jié)扭傷最為常見。而在踝關(guān)節(jié)扭傷病例中，以踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻扭傷占主要比例。例如，空降兵、跳高運(yùn)動(dòng)員、高空跳傘愛好者、滑翔機(jī)教練、雜技演員等，在高空著陸過程中發(fā)生踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻損傷最為多見。即使在日常生活中，踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻扭傷也是臨床外科常見病例。因此，對(duì)踝關(guān)節(jié)扭傷的防護(hù)顯得異常重要和迫切。據(jù)調(diào)查，佩戴踝護(hù)具對(duì)踝扭傷具有明顯的防護(hù)作用，可顯著減少踝扭傷發(fā)生幾率。研究結(jié)果表明，與柔性踝護(hù)具相比，非對(duì)稱半剛性踝護(hù)具的防護(hù)效果更好。

然而，目前市場(chǎng)上最常見的踝護(hù)具包括，防護(hù)型對(duì)稱結(jié)構(gòu)的柔性護(hù)具、康復(fù)型對(duì)稱結(jié)構(gòu)及非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的剛性護(hù)具，還有少數(shù)非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的、簡(jiǎn)單復(fù)合的防護(hù)型護(hù)具。這些踝護(hù)具尺碼單一(均碼)或只有極少的尺碼可供選擇。一方面，這不能滿足大眾個(gè)性化防護(hù)需求，因?yàn)閹缀趺總€(gè)人的踝關(guān)節(jié)解剖都有其個(gè)性化的特征。另一方面，尺寸不合適的踝護(hù)具也達(dá)不到有效防護(hù)之目的。經(jīng)過調(diào)查，以上踝護(hù)具最常采用的制造方式是針織、注塑及紡織材料與注塑材料的簡(jiǎn)單復(fù)合。由此可見，專門針對(duì)踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻的防護(hù)型非對(duì)稱半剛性踝護(hù)具目前并不多見，針對(duì)這種踝護(hù)具的個(gè)性化、快速制備工藝，也未見報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種防護(hù)踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻的全成型3d打印定制半剛性踝護(hù)具及其制備方法，該踝護(hù)具依據(jù)使用者踝關(guān)節(jié)個(gè)體解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)及一體化成型，符合踝關(guān)節(jié)非對(duì)稱解剖結(jié)構(gòu)，屬于防護(hù)性踝護(hù)具，為半剛性非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，可有效防止運(yùn)動(dòng)中高空著陸時(shí)的踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種全成型3d打印定制半剛性踝護(hù)具，其特征在于，包括底部區(qū)域，底部區(qū)域的兩端各連接一側(cè)區(qū)域，所述的側(cè)區(qū)域包括全成型3d打印半剛性基層，兩個(gè)側(cè)區(qū)域的內(nèi)表面分別貼合使用者踝關(guān)節(jié)的內(nèi)側(cè)和外側(cè)。

優(yōu)選地，所述的全成型3d打印半剛性基層是基于個(gè)體踝關(guān)節(jié)形態(tài)，通過3d掃描及打印技術(shù)一體化加工而成，由芯層鎳鈦合金編織金屬網(wǎng)與外層高性能彈性樹脂組成。

進(jìn)一步地，所述的3d掃描技術(shù)為win3d腳型掃描技術(shù)、3dcamega光學(xué)三維掃描技術(shù)、kinect技術(shù)或smap3dscantocad技術(shù)。

進(jìn)一步地，所述的3d打印技術(shù)為立體光固化成型技術(shù)、三維打印材料噴射技術(shù)、三維打印粘結(jié)劑噴射技術(shù)、熔融沉積成型技術(shù)、選擇性激光燒結(jié)/熔化技術(shù)或疊層織造技術(shù)。

進(jìn)一步地，所述的高性能彈性樹脂為高性能彈性樹脂elasto、橡膠材料或聚氨酯材料。

優(yōu)選地，所述的全成型3d打印半剛性基層的外側(cè)包覆有彈性紡織材料。

更優(yōu)選地，所述側(cè)區(qū)域的彈性紡織材料長(zhǎng)度l2為8-40cm，最大寬度w2為5-10cm，厚度為1-3mm，附有2-4對(duì)自粘扣，用于粘合及固定兩個(gè)側(cè)區(qū)域的內(nèi)側(cè)及外側(cè)。

優(yōu)選地，所述底部區(qū)域由彈性紡織材料組成。

更優(yōu)選地，所述底部區(qū)域的彈性紡織材料長(zhǎng)度l0為6-16cm，最大寬度w0為5-10cm，厚度為1-3mm。

優(yōu)選地，所述側(cè)區(qū)域的全成型3d打印半剛性基層的長(zhǎng)度l1為8-40cm，最大寬度w1為5-10cm，厚度為3-10mm。

更優(yōu)選地，所述的彈性紡織材料為針織、機(jī)織或編織的氨綸材料。

本發(fā)明還提供了上述的全成型3d打印定制半剛性踝護(hù)具的制備方法，其特征在于，包括：

第一步：3d掃描使用者踝關(guān)節(jié)外形結(jié)構(gòu)，建立非對(duì)稱結(jié)構(gòu)踝護(hù)具數(shù)字模型；

第二步：基于踝護(hù)具數(shù)字模型，制備可分別包裹踝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)和外側(cè)的兩片鎳鈦合金編織金屬網(wǎng)，通過全成型3d打印技術(shù)，將高性能彈性樹脂分別在兩片鎳鈦合金編織金屬網(wǎng)的正面打印出踝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)和外側(cè)形態(tài)，形成側(cè)區(qū)域的內(nèi)表面；

第三步：通過全成型3d打印技術(shù)，將高性能彈性樹脂在鎳鈦合金編織金屬網(wǎng)的反面打印出側(cè)區(qū)域的外表面，完成全成型3d打印半剛性基層制備；

第四步：基于踝護(hù)具數(shù)字模型，將立體剪裁的帶有自粘扣的彈性紡織材料套在全成型3d打印半剛性基層外，并進(jìn)行無縫鎖邊，形成兩個(gè)側(cè)區(qū)域，將兩個(gè)側(cè)區(qū)域分別與底部區(qū)域的兩端連接，得到全成型3d打印定制半剛性踝護(hù)具。

優(yōu)選地，所述的鎳鈦合金編織金屬網(wǎng)通過編織工藝進(jìn)行制備，其結(jié)構(gòu)為規(guī)則編織結(jié)構(gòu)、菱形編織結(jié)構(gòu)或赫格利斯編織結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明針對(duì)用于防護(hù)踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻產(chǎn)品稀少、個(gè)性化快速制備工藝缺如之關(guān)鍵問題，提出一種全成型3d打印定制半剛性踝護(hù)具及其制備方法?；谑褂谜啧钻P(guān)節(jié)個(gè)體解剖結(jié)構(gòu)，通過3d打印技術(shù)一體化加工成型，快速定制化的工藝，可以提供尺寸精準(zhǔn)、貼服舒適、滿足個(gè)性化需求的產(chǎn)品。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

(1)本發(fā)明涉及一種全成型3d打印定制半剛性踝護(hù)具，可根據(jù)個(gè)體踝關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行個(gè)性化定制，半剛性材料的運(yùn)用和非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，可以針對(duì)性很強(qiáng)地防止運(yùn)動(dòng)中高空著陸時(shí)踝關(guān)節(jié)的內(nèi)翻扭傷。

(2)本發(fā)明涉及一種全成型3d打印定制半剛性踝護(hù)具，一體化加工、快速成型、尺寸精準(zhǔn)、貼服舒適，且滿足個(gè)性化需求。

(3)本發(fā)明涉及一種全成型3d打印定制半剛性踝護(hù)具及制備方法，使用者可通過網(wǎng)絡(luò)在臨床醫(yī)學(xué)中心進(jìn)行個(gè)性化、精準(zhǔn)化、遠(yuǎn)程化加工，從而進(jìn)行資源優(yōu)化配置，控制成本。

(4)該全成型3d打印定制半剛性踝護(hù)具，可有效防止踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻，可根據(jù)個(gè)體差異進(jìn)行快速一體化加工，尺寸精準(zhǔn)、貼服舒適，且滿足個(gè)性化需求。

附圖說明

圖1a是全成型3d打印定制半剛性踝護(hù)具穿戴及材料結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1b為圖1a中a處截面放大圖；

圖2是全成型3d打印定制半剛性踝護(hù)具整體平面結(jié)構(gòu)剖面圖。

圖3為全成型3d打印定制半剛性踝護(hù)具平面結(jié)構(gòu)俯視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

實(shí)施例1

為女性業(yè)余高空跳傘愛好者全成型3d打印定制半剛性踝護(hù)具，以防止其在跳傘著陸瞬間發(fā)生的踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻損傷。

如圖2所示，所述的全成型3d打印定制半剛性踝護(hù)具，包括底部區(qū)域1，所述底部區(qū)域1由彈性紡織材料23組成。底部區(qū)域1的兩端各連接一側(cè)區(qū)域2，所述的側(cè)區(qū)域2由全成型3d打印半剛性基層以及包覆在全成型3d打印半剛性基層的外側(cè)的彈性紡織材料23組成，兩個(gè)側(cè)區(qū)域2的內(nèi)表面分別貼合使用者踝關(guān)節(jié)的內(nèi)側(cè)和外側(cè)。兩個(gè)側(cè)區(qū)域2是不對(duì)稱的。

所述的全成型3d打印半剛性基層是基于個(gè)體踝關(guān)節(jié)形態(tài)，通過3d掃描及打印技術(shù)一體化加工而成，由芯層鎳鈦合金編織金屬網(wǎng)21與外層高性能彈性樹脂22組成。所述的3d掃描技術(shù)為常規(guī)的win3d腳型掃描技術(shù)，所述的3d打印技術(shù)為常規(guī)的立體光固化成型技術(shù)。所述的高性能彈性樹脂22為高性能彈性樹脂elasto(美國(guó)shapeways公司，型號(hào)：elasto)。

如圖3所示，所述底部區(qū)域1的彈性紡織材料23為針織氨綸材料，其長(zhǎng)度l0為6em，最大寬度w0為6cm，厚度為1mm。

所述側(cè)區(qū)域2的全成型3d打印半剛性基層的長(zhǎng)度l1為8cm，最大寬度w1為5cm，厚度為3mm。

所述側(cè)區(qū)域2的彈性紡織材料23為針織氨綸材料，其長(zhǎng)度l2為8cm，最大寬度w2為5cm，厚度為1mm，附有2對(duì)自粘扣3，用于粘合及固定兩個(gè)側(cè)區(qū)域2的內(nèi)側(cè)及外側(cè)。

所述的全成型3d打印定制半剛性踝護(hù)具的制備方法為：

第一步：3d掃描使用者踝關(guān)節(jié)外形結(jié)構(gòu)，建立非對(duì)稱結(jié)構(gòu)踝護(hù)具數(shù)字模型；

第二步：基于踝護(hù)具數(shù)字模型，選擇規(guī)則編織結(jié)構(gòu)通過常規(guī)編織工藝制備可分別包裹踝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)和外側(cè)的兩片鎳鈦合金編織金屬網(wǎng)21，通過全成型3d打印技術(shù)，將高性能彈性樹脂22分別在兩片鎳鈦合金編織金屬網(wǎng)21的正面打印出踝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)和外側(cè)形態(tài)，形成側(cè)區(qū)域2的內(nèi)表面；

第三步：通過全成型3d打印技術(shù)，將高性能彈性樹脂22在鎳鈦合金編織金屬網(wǎng)21的反面打印出側(cè)區(qū)域2的外表面，完成全成型3d打印半剛性基層制備：

第四步：基于踝護(hù)具數(shù)字模型，將立體剪裁的帶有自粘扣3的彈性紡織材料23套在全成型3d打印半剛性基層外，并進(jìn)行無縫鎖邊，形成兩個(gè)側(cè)區(qū)域2，將兩個(gè)側(cè)區(qū)域2分別與底部區(qū)域1的兩端縫合連接，得到全成型3d打印定制半剛性踝護(hù)具。

使用時(shí)，如圖1a和1b所示，將底部區(qū)域1踩在腳底，側(cè)區(qū)域2置于踝關(guān)節(jié)內(nèi)、外側(cè)，并通過自粘扣3將兩個(gè)側(cè)區(qū)域2連接。

所獲得的全成型3d打印定制半剛性踝護(hù)具精確匹配該女性業(yè)余高空跳傘愛好者的踝關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)，非對(duì)稱結(jié)構(gòu)可有效防護(hù)其在著陸瞬間發(fā)生的踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻損傷。

實(shí)施例2

為女跳高運(yùn)動(dòng)員全成型3d打印定制半剛性踝護(hù)具，以防止其在跳高著陸瞬間發(fā)生的踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻損傷。

如圖2所示，所述的全成型3d打印定制半剛性踝護(hù)具，包括底部區(qū)域1，所述底部區(qū)域1由彈性紡織材料23組成。底部區(qū)域1的兩端各連接一側(cè)區(qū)域2，所述的側(cè)區(qū)域2由全成型3d打印半剛性基層以及包覆在全成型3d打印半剛性基層的外側(cè)的彈性紡織材料23組成，兩個(gè)側(cè)區(qū)域2的內(nèi)表面分別貼合使用者踝關(guān)節(jié)的內(nèi)側(cè)和外側(cè)。兩個(gè)側(cè)區(qū)域2是不對(duì)稱的。

所述的全成型3d打印半剛性基層是基于個(gè)體踝關(guān)節(jié)形態(tài)，通過3d掃描及打印技術(shù)一體化加工而成，由芯層鎳鈦合金編織金屬網(wǎng)21與外層高性能彈性樹脂22組成。所述的3d掃描技術(shù)為常規(guī)的kinect技術(shù)，所述的3d打印技術(shù)為常規(guī)的熔融沉積成型技術(shù)。所述的高性能彈性樹脂22為橡膠材料，易購(gòu)安(北京)科技有限公司，型號(hào)：a93-6-1018-01。

如圖3所示，所述底部區(qū)域1的彈性紡織材料23為編織氨綸材料，其長(zhǎng)度l0為8cm，最大寬度w0為7cm，厚度為1.5mm。

所述側(cè)區(qū)域2的全成型3d打印半剛性基層的長(zhǎng)度l1為10cm，最大寬度w1為7cm，厚度為5mm。

所述側(cè)區(qū)域2的彈性紡織材料23為針織氨綸材料，其長(zhǎng)度l2為10cm，最大寬度w2為7cm，厚度為1.5mm，附有4對(duì)自粘扣3，用于粘合及固定兩個(gè)側(cè)區(qū)域2的內(nèi)側(cè)及外側(cè)。

所述的全成型3d打印定制半剛性踝護(hù)具的制備方法為：

第一步：3d掃描使用者踝關(guān)節(jié)外形結(jié)構(gòu)，建立非對(duì)稱結(jié)構(gòu)踝護(hù)具數(shù)字模型；

第二步：基于踝護(hù)具數(shù)字模型，選擇菱形編織結(jié)構(gòu)通過常規(guī)編織工藝制備可分別包裹踝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)和外側(cè)的兩片鎳鈦合金編織金屬網(wǎng)21，通過全成型3d打印技術(shù)，將高性能彈性樹脂22分別在兩片鎳鈦合金編織金屬網(wǎng)21的正面打印出踝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)和外側(cè)形態(tài)，形成側(cè)區(qū)域2的內(nèi)表面；

第三步：通過全成型3d打印技術(shù)，將高性能彈性樹脂22在鎳鈦合金編織金屬網(wǎng)21的反面打印出側(cè)區(qū)域2的外表面，完成全成型3d打印半剛性基層制備；

第四步：基于踝護(hù)具數(shù)字模型，將立體剪裁的帶有自粘扣3的彈性紡織材料23套在全成型3d打印半剛性基層外，并進(jìn)行無縫鎖邊，形成兩個(gè)側(cè)區(qū)域2，將兩個(gè)側(cè)區(qū)域2分別與底部區(qū)域1的兩端縫合連接，得到全成型3d打印定制半剛性踝護(hù)具。

使用時(shí)，如圖1a和1b所示，將底部區(qū)域1踩在腳底，側(cè)區(qū)域2置于踝關(guān)節(jié)內(nèi)、外側(cè)，并通過自粘扣3將兩個(gè)側(cè)區(qū)域2連接。

所獲得的全成型3d打印定制半剛性踝護(hù)具精確匹配該女性女跳高運(yùn)動(dòng)員的踝關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)，非對(duì)稱結(jié)構(gòu)可有效防護(hù)其在著陸瞬間發(fā)生的踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻損傷。

實(shí)施例3

為男性傘兵全成型3d打印定制半剛性踝護(hù)具，以防止其在高空著陸瞬間發(fā)生的踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻損傷。

如圖2所示，所述的全成型3d打印定制半剛性踝護(hù)具，包括底部區(qū)域1，所述底部區(qū)域1由彈性紡織材料23組成。底部區(qū)域1的兩端各連接一側(cè)區(qū)域2，所述的側(cè)區(qū)域2由全成型3d打印半剛性基層以及包覆在全成型3d打印半剛性基層的外側(cè)的彈性紡織材料23組成，兩個(gè)側(cè)區(qū)域2的內(nèi)表面分別貼合使用者踝關(guān)節(jié)的內(nèi)側(cè)和外側(cè)。兩個(gè)側(cè)區(qū)域2是不對(duì)稱的。

所述的全成型3d打印半剛性基層是基于個(gè)體踝關(guān)節(jié)形態(tài)，通過3d掃描及打印技術(shù)一體化加工而成，由芯層鎳鈦合金編織金屬網(wǎng)21與外層高性能彈性樹脂22組成。所述的3d掃描技術(shù)為常規(guī)的3dcamega光學(xué)三維掃描技術(shù)，所述的3d打印技術(shù)為常規(guī)的選擇性激光燒結(jié)/熔化技術(shù)。所述的高性能彈性樹脂22為聚氨酯材料，深圳市榮業(yè)塑膠有限公司，型號(hào)：015。

如圖3所示，所述底部區(qū)域1的彈性紡織材料23為機(jī)織氨綸材料，其長(zhǎng)度l0為12cm，最大寬度w0為8cm，厚度為2mm。

所述側(cè)區(qū)域2的全成型3d打印半剛性基層的長(zhǎng)度l1為15cm，最大寬度w1為9cm，厚度為7mm。

所述側(cè)區(qū)域2的彈性紡織材料23為針織氨綸材料，其長(zhǎng)度l2為15cm，最大寬度w2為9cm，厚度為2mm，附有3對(duì)自粘扣3，用于粘合及固定兩個(gè)側(cè)區(qū)域2的內(nèi)側(cè)及外側(cè)。

所述的全成型3d打印定制半剛性踝護(hù)具的制備方法為：

第一步：3d掃描使用者踝關(guān)節(jié)外形結(jié)構(gòu)，建立非對(duì)稱結(jié)構(gòu)踝護(hù)具數(shù)字模型；

第二步：基于踝護(hù)具數(shù)字模型，選擇赫格利斯編織結(jié)構(gòu)通過常規(guī)編織工藝制備可分別包裹踝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)和外側(cè)的兩片鎳鈦合金編織金屬網(wǎng)21，通過全成型3d打印技術(shù)，將高性能彈性樹脂22分別在兩片鎳鈦合金編織金屬網(wǎng)21的正面打印出踝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)和外側(cè)形態(tài)，形成側(cè)區(qū)域2的內(nèi)表面；

第三步：通過全成型3d打印技術(shù)，將高性能彈性樹脂22在鎳鈦合金編織金屬網(wǎng)21的反面打印出側(cè)區(qū)域2的外表面，完成全成型3d打印半剛性基層制備；

第四步：基于踝護(hù)具數(shù)字模型，將立體剪裁的帶有自粘扣3的彈性紡織材料23套在全成型3d打印半剛性基層外，并進(jìn)行無縫鎖邊，形成兩個(gè)側(cè)區(qū)域2，將兩個(gè)側(cè)區(qū)域2分別與底部區(qū)域1的兩端縫合連接，得到全成型3d打印定制半剛性踝護(hù)具。

使用時(shí)，如圖1a和1b所示，將底部區(qū)域1踩在腳底，側(cè)區(qū)域2置于踝關(guān)節(jié)內(nèi)、外側(cè)，并通過自粘扣3將兩個(gè)側(cè)區(qū)域2連接。

所獲得的全成型3d打印定制半剛性踝護(hù)具精確匹配該男性傘兵的踝關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)，非對(duì)稱結(jié)構(gòu)可有效防護(hù)其在著陸瞬間發(fā)生的踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻損傷。