仿生固定裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種仿生固定裝置，且特別是涉及一種具有多個(gè)孔洞的撓性部的仿生 固定裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技與醫(yī)學(xué)的進(jìn)步，采用例如是骨釘?shù)戎踩胛飳?duì)人體內(nèi)的生物組織進(jìn)行固 定，以作為意外傷害或自然老化的修復(fù)等醫(yī)療用途。然而，現(xiàn)有的植入物因?yàn)閺椥阅?shù) (ModulusofElasticity)大于人體生物組織，當(dāng)承受的外力過(guò)大時(shí)容易產(chǎn)生組織凹陷、壞 死、磨損、松脫等問(wèn)題。
[0003] -般來(lái)說(shuō)，在骨釘?shù)戎踩胛锷显O(shè)置孔隙以降低彈性模數(shù)。然而，傳統(tǒng)的做法將植入 物進(jìn)行特殊燒結(jié)或表面涂布制作工藝，再以激光進(jìn)行開(kāi)孔，這樣的方式形成的孔隙，其孔隙 位置無(wú)法固定，孔隙彼此不相連且只能形成于植入物的表層，使得孔隙率無(wú)法確定。此外， 也難以形成形狀規(guī)則的孔隙。若形成的孔隙太大，剛體強(qiáng)度不足，植入后骨愈合前期或是長(zhǎng) 期使用容易產(chǎn)生固定裝置松脫、斷裂等問(wèn)題。相對(duì)地，若形成的孔隙太小，則無(wú)法解決上述 組織凹陷、壞死、磨損等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種具有多個(gè)孔洞的撓性部的仿生固定裝置，利用積層制 造（Additive Manufacturing, AM)制作工藝技術(shù)在植入物上產(chǎn)生許多不同的微小結(jié)構(gòu)，通 過(guò)這些微小結(jié)構(gòu)能有效降低植入物的剛體彈性模數(shù)，同時(shí)具有孔徑大小為50~500μm的 孔洞，以增進(jìn)生物組織的增生與結(jié)合。
[0005] 為達(dá)上述目的，本發(fā)明提出一種仿生固定裝置，包括一撓性部、一剛體部以及一支 撐件。撓性部具有多個(gè)孔洞，孔洞的孔徑大小為50~500i!m?？锥从啥嗑S度的線(xiàn)狀與平面 或曲面堆疊組合而成。剛體部連接撓性部，且剛體部與撓性部為一體成型。支撐件設(shè)置于 撓性部，且支撐件與撓性部為一體成型。
[0006] 為了對(duì)本發(fā)明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特舉實(shí)施例，并配合所附的 附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下：
【附圖說(shuō)明】
[0007] 圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的仿生固定裝置的示意圖；
[0008] 圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例的仿生固定裝置的示意圖；
[0009] 圖3為本發(fā)明第三實(shí)施例的仿生固定裝置的示意圖；
[0010] 圖4為本發(fā)明第四實(shí)施例的仿生固定裝置的示意圖；
[0011] 圖5為本發(fā)明第五實(shí)施例的仿生固定裝置的示意圖；
[0012] 圖6為本發(fā)明第六實(shí)施例的仿生固定裝置的示意圖；
[0013] 圖7為本發(fā)明第七實(shí)施例的仿生固定裝置的示意圖；
[0014] 圖8為本發(fā)明第八實(shí)施例的仿生固定裝置的示意圖；
[0015] 圖9為本發(fā)明第八實(shí)施例的仿生固定裝置與一第一比較例的仿生固定裝置進(jìn)行 一壓縮測(cè)試，將其結(jié)果繪示為重量對(duì)位移的示意圖；
[0016] 圖10A為本發(fā)明第九實(shí)施例的仿生固定裝置的示意圖；
[0017] 圖10B、圖10C分別為本發(fā)明第十、十一實(shí)施例的仿生固定裝置的部分放大示意 圖；
[0018] 圖11為一動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的對(duì)照組與第一至第四實(shí)驗(yàn)組量測(cè)的骨密度的結(jié)果；
[0019] 圖12為一動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的對(duì)照組與第一至第四實(shí)驗(yàn)組的力學(xué)測(cè)試結(jié)果。
[0020] 符號(hào)說(shuō)明
[0021] 1、2、3、4、5、6、7、7A、7B、7C、8 :仿生固定裝置
[0022] 11、21、31、41、51、61、71、81、91 :撓性部
[0023] 111、211、311、411、511、611、711、811、911 :孔洞
[0024] 1110 :平面
[0025] 3110:曲面
[0026] 12:剛體部
[0027] 121、122、123 :支撐件
[0028] 13 :螺紋部
[0029] L1、L2:曲線(xiàn)
[0030] 9 1 :第一夾角
[0031] 0 2:第二夾角
[0032] X、Y、Z:座標(biāo)軸
【具體實(shí)施方式】
[0033] 以下為參照所附的附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的實(shí)施例。附圖中相同的標(biāo)號(hào)用以標(biāo)示相 同或類(lèi)似的部分。需注意的是，附圖已簡(jiǎn)化以利清楚說(shuō)明實(shí)施例的內(nèi)容，附圖上的尺寸比例 并非按照實(shí)際產(chǎn)品等比例繪制，因此并非作為限縮本發(fā)明保護(hù)范圍之用。
[0034] 本發(fā)明實(shí)施例的仿生固定裝置，包括一撓性部，撓性部具有多個(gè)孔洞，孔洞的孔徑 大小為50~500i!m，且孔洞由多維度的線(xiàn)狀與平面或曲面堆疊組合而成。此外，在一些實(shí) 施例中，仿生固定裝置也可包括一剛體部，剛體部連接撓性部，且剛體部與撓性部為一體成 型。
[0035] 以下以第一至第四實(shí)施例，并配合附圖圖1~圖4說(shuō)明本發(fā)明的仿生固定裝 置。在這些實(shí)施例中，雖然其孔洞具有不同的形狀與排列方式，但孔洞的孔徑大小為50~ 200 ym。此處的孔徑大小定義為孔洞的最大寬度的大小。此外，在第一至第四實(shí)施例中，仿 生固定裝置的孔隙率為〇. 17~0. 36。
[0036] 第一實(shí)施例
[0037] 圖1繪示本發(fā)明第一實(shí)施例的仿生固定裝置1的示意圖。仿生固定裝置1包括一 撓性部11，撓性部11具有多個(gè)孔洞111。在本實(shí)施例中，多個(gè)孔洞111呈非規(guī)則性排列，且 孔洞111由多維度的線(xiàn)狀與平面1110堆疊組合而成，每一孔洞為一三角形，而孔洞111的 孔徑大?。锥?11的最大寬度的大小）不完全相同。此外，本發(fā)明第一實(shí)施例的仿生固 定裝置1的孔隙率為0. 34。
[0038] 在本實(shí)施例中，仿生固定裝置1可包括一剛體部12,剛體部12連接撓性部11，且 剛體部12與撓性部11為一體成型。剛體部12與撓性部11不同之處，在于剛體部12不具 有孔洞。
[0039] 此外，仿生固定裝置1也可包括一螺紋部13,螺紋部13環(huán)繞于撓性部11以及剛體 部12,且螺紋部13與撓性部11、剛體部12為一體成型。在一實(shí)施例中，螺紋部13可使仿 生固定裝置1更容易植入并固定于生物體中。
[0040] 第二實(shí)施例
[0041] 圖2繪示本發(fā)明第二實(shí)施例的仿生固定裝置2的示意圖。與第一實(shí)施例類(lèi)似，仿 生固定裝置2可包括一撓性部21，撓性部21具有多個(gè)孔洞211。在本實(shí)施例中，多個(gè)孔洞 211呈非規(guī)則性排列，但每一孔洞的形狀為一四邊形，而孔洞211的孔徑大?。锥?11的 最大寬度的大?。┎煌耆嗤?。要注意的是，此處的四邊形并未限制于平行四邊形或梯形， 孔洞211可包括矩形、菱形及不規(guī)則四邊形等其他四邊形或上述各種四邊形的混合。此外， 本發(fā)明第二實(shí)施例的仿生固定裝置2的孔隙率為0. 32。
[0042] 類(lèi)似地，仿生固定裝置2也可如第一實(shí)施例的仿生固定裝置1包括一剛體部12與 一螺紋部13,且剛體部12、螺紋部13與撓性部21為一體成型，在此不多加贅述。
[0043] 第三實(shí)施例
[0044] 圖3繪示本發(fā)明第三實(shí)施例的仿生固定裝置3的示意圖。與第一實(shí)施例類(lèi)似，仿 生固定裝置3可包括一撓性部31，撓性部31具有多個(gè)孔洞311。在本實(shí)施例中，多個(gè)孔洞 311呈非規(guī)則性排列，且孔洞311由多維度的線(xiàn)狀與曲面3110堆疊組合而成，孔洞所呈現(xiàn)的 形狀為一葉片形或放射狀，而孔洞311的孔徑大?。锥?11的最大寬度的大小）不完全 相同。此外，本發(fā)明第三實(shí)施例的仿生固定裝置3的孔隙率為0. 17。
[0045] 類(lèi)似地，仿生固定裝置3也可如第一實(shí)施例的仿生固定裝置1包括一剛體部12與 一螺紋部13,且剛體部12、螺紋部13與撓性部31為一體成型。
[0046] 第四實(shí)施例
[0047] 圖4繪示本發(fā)明第四實(shí)施例的仿生固定裝置4的示意圖。仿生固定裝置4可包括 一撓性部41，撓性部41具有多個(gè)孔洞411。與第一至第三實(shí)施例不同之處在于，本實(shí)施例 的多個(gè)孔洞411呈規(guī)則性排列，孔洞411的形狀為圓形，且孔洞411的孔徑大小（在此處即 為孔洞的直徑）都相同。此外，本發(fā)明第四實(shí)施例的仿生固定裝置4的孔隙率為0.36。
[0048] 類(lèi)似地，仿生固定裝置4也可如第一實(shí)施例的仿生固定裝置1包括一剛體部12與 一螺紋部13,且剛體部12、螺紋部13與撓性部41為一體成型。
[0049] 表一是將本發(fā)明第一至第四實(shí)施例的仿生固定裝置進(jìn)行三點(diǎn)彎曲測(cè)試（3-point bending test)的結(jié)果。三點(diǎn)彎曲測(cè)試主要通過(guò)靜態(tài)三點(diǎn)抗彎?rùn)C(jī)械性能測(cè)試，以求得仿生 固定裝置產(chǎn)生破壞的可承受的最大破壞強(qiáng)度。測(cè)試前，先將負(fù)載裝置放置于待測(cè)仿生固定 裝置上方中心處，并施予一 5N的力，其后施加向下負(fù)載速度0? 05mm/s的力，直到測(cè)試的仿 生固定裝置產(chǎn)生破壞或負(fù)載下降至最大負(fù)載的30%以下為止，各仿生固定裝置分別測(cè)試五 組，并通過(guò)測(cè)試過(guò)程所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)繪制出負(fù)載-位移曲線(xiàn)圖，并記錄最大負(fù)載值。
[0050]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種仿生固定裝置，包括： 撓性部，具有多個(gè)孔洞，其中該些孔洞的孔徑大小為50~500 μ m，且該些孔洞由多維 度的線(xiàn)狀與平面或曲面堆疊組合而成。
2. 如權(quán)利要求1所述的仿生固定裝置，還包括： 剛體部,連接該撓性部,且該剛體部與該撓性部為一體成型。
3. 如權(quán)利要求1所述的仿生固定裝置，還包括： 支撐件，設(shè)置于該撓性部，且該支撐件與該撓性部為一體成型。
4. 如權(quán)利要求3所述的仿生固定裝置，其中該支撐件為一條狀結(jié)構(gòu)、一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或兩 者的混合。
5. 如權(quán)利要求1所述的仿生固定裝置，其中該撓性部為一網(wǎng)格陣列結(jié)構(gòu)，該些孔洞為 多個(gè)網(wǎng)格。
6. 如權(quán)利要求5所述的仿生固定裝置，其中該網(wǎng)格陣列中的每一網(wǎng)格包括： 第一夾角，沿著該仿生固定裝置的受力方向排列；及 第二夾角，沿著垂直于該仿生固定裝置的受力方向排列，且該第二夾角小于90度。
7. 如權(quán)利要求1所述的仿生固定裝置，其中該些孔洞為三角形、四邊形或其他幾何多 邊形。
8. 如權(quán)利要求1所述的仿生固定裝置，其中該些孔洞為圓形或放射狀。
9. 如權(quán)利要求1所述的仿生固定裝置，其中該些孔洞的孔徑大小為50~200 μ m。
10. 如權(quán)利要求9所述的仿生固定裝置，其中該仿生固定裝置的孔隙率為0. 17~ 0. 36〇
11. 如權(quán)利要求1所述的仿生固定裝置，其中該些孔洞的孔徑大小為300~500 μ m。
12. 如權(quán)利要求11所述的仿生固定裝置，其中該仿生固定裝置的孔隙率為0. 31~ 0. 55〇
13. 如權(quán)利要求1所述的仿生固定裝置，其中該仿生固定裝置的材質(zhì)為金屬、合金、陶 瓷或高分子生醫(yī)材料。
14. 如權(quán)利要求1所述的仿生固定裝置，還包括 螺紋部，環(huán)繞于該撓性部，且該螺紋部與該撓性部為一體成型。
15. 如權(quán)利要求1所述的仿生固定裝置，其中該仿生固定裝置為一中空結(jié)構(gòu)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種仿生固定裝置，包括一撓性部、一剛體部以及一支撐件。撓性部具有多個(gè)孔洞，孔洞的孔徑大小為50～500μm，且孔洞由多維度的線(xiàn)狀與平面或曲面堆疊組合而成。剛體部連接撓性部，且剛體部與撓性部為一體成型。支撐件設(shè)置于撓性部，且支撐件與撓性部為一體成型。此仿生固定裝置的撓性部、剛體部以及支撐件以一積層制造制作工藝制造。
【IPC分類(lèi)】A61C8-00, A61B17-86, A61B17-68
【公開(kāi)號(hào)】CN104665906
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410406802
【發(fā)明人】蔡佩宜, 黃志杰, 溫奕泓, 沈欣欣, 林溢泓, 林得耀, 孫瑞升, 莊傳勝, 陳安利, 林敬智
【申請(qǐng)人】財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院
【公開(kāi)日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2014年8月18日
【公告號(hào)】US20150150614