CN104665905A - 仿生固定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种仿生固定装置，包括一挠性部。挠性部包括至少一沟槽，沟槽位于挠性部的表面，且具有一第一端与一第二端。第一端与第二端之间具有一间距。沟槽分散施加于仿生固定装置的应力，避免应力集中或应力遮蔽。

Description

仿生固定装置
技术领域
本发明涉及一种仿生固定装置，且特别是涉及一种具有挠性部的仿生固定装置。
背景技术
随着科技与医学的进步，采用例如是骨钉等植入物对人体内的生物组织进行固定，以作为意外伤害或自然老化的修复等医疗用途。
然而，已知的植入物的弹性模数(Modulus of Elasticity)(约100Gpa)远大于人体生物组织的弹性模数(小于1Gpa)，当承受的外力过大时容易使生物体产生组织凹陷、坏死、磨损等问题，且植入物也可能因而发生松脱。一般来说，传统的做法将植入物进行特殊烧结或表面涂布制作工艺，再以激光对植入物的表面进行处理，以加强骨整合。但此方式对于改善植入物的应力遮蔽效应有限，加上植入物本身体积较小，更增加了在制作工艺上的困难程度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有挠性部的仿生固定装置，利用积层制造制作工艺技术在植入物的表面形成至少一沟槽，通过沟槽结构能有效降低植入物的弹性模数，避免因承受的外力过大使生物体产生组织凹陷、坏死、磨损，或植入物发生松脱的情况。
为达上述目的，本发明提出一种仿生固定装置，包括一挠性部。挠性部包括至少一沟槽，沟槽位于挠性部的表面，且具有一第一端与一第二端。第一端与第二端之间具有一间距。沟槽分散施加于仿生固定装置的受力。
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：
附图说明
图1A为本发明第一实施例的仿生固定装置的示意图；
图1B为本发明第一实施例的仿生固定装置(在Y-Z平面)的侧视图；
图1C为本发明第一实施例的仿生固定装置的沟槽(在X-Y平面)的示意图；
图1D～图1F为本发明其他实施例的仿生固定装置的沟槽(在X-Y平面)的示意图；
图2A为本发明第二实施例的仿生固定装置的示意图。
图2B为本发明第二实施例的仿生固定装置(在Y-Z平面)的侧视图；
图3A为本发明第三实施例的仿生固定装置的示意图；
图3B为本发明第三实施例的仿生固定装置(在Y-Z平面)的侧视图；
图4A为本发明第四实施例的仿生固定装置的示意图；
图4B为本发明第四实施例的仿生固定装置(在Y-Z平面)的侧视图；
图5A为本发明第五实施例的仿生固定装置的示意图；
图5B为本发明第五实施例的仿生固定装置(在Y-Z平面)的侧视图；
图6为本发明第六实施例的仿生固定装置的示意图；
图7为本发明第七实施例的仿生固定装置的示意图。
符号说明
1、2、3、4、5、6、7：仿生固定装置
10、20、30、40、50、60、70：挠性部
11、21、22、31、32、33、34、41、42、43、44、51、52、53、54、61、62、63、64、65、66、71：沟槽
111、611、621、631、641：第一端
112、612、622、632、642：第二端
72、73、74：孔洞
75：外力承受区
751：第一子区域
752：第二子区域
91：螺纹部
D1：第一方向
D2：第二方向
D3：第三方向
D4：第四方向
S：间距
T1、T2、T3、T4：轨迹
θ1：第一夹角
X、Y、Z：座标轴
具体实施方式
以下参照所附附图详细叙述本创作的实施例。附图中相同的标号用以标示相同或类似的部分。需注意的是，附图已简化以利清楚说明实施例的内容，附图上的尺寸比例并非按照实际产品等比例绘制，因此并非作为限缩本发明保护范围之用。
本发明实施例的仿生固定装置，包括一挠性部，挠性部包括至少一沟槽，沟槽位于挠性部的表面，且具有一第一端与一第二端。第一端与第二端之间具有一间距，也就是说，第一端与第二端彼此不相连，沟槽不会形成为一封闭区域。在本发明实施例中，沟槽可用以分散施加于仿生固定装置的受力。
以下以第一至第七实施例，并配合图1A～图7说明本发明的仿生固定装置。在这些实施例中，将通过立体示意图，或仿生固定装置在不同平面上，其沟槽的轨迹进行说明。
第一实施例
图1A绘示本发明第一实施例的仿生固定装置1的示意图。仿生固定装置1包括一挠性部10，挠性部10包括一沟槽11，沟槽11位于挠性部10的表面，且沟槽11具有一第一端111与一第二端112，第一端111与第二端112之间具有一间距，也就是说，第一端111与第二端112彼此不相连，沟槽11不会形成为一封闭区域。
图1B绘示本发明第一实施例的仿生固定装置1(在Y-Z平面)的侧视图。如图1B所示，本发明第一实施例的仿生固定装置1的沟槽11，在Y-Z平面上沿着一第一方向D1，在挠性部10的表面延伸。在本实施例中，第一方向D1垂直于仿生固定装置1的一受力方向。在一实施例中，仿生固定装置1的受力方向例如是平行于Z方向。
图1C绘示本发明第一实施例的仿生固定装置1的沟槽11(在X-Y平面)的示意图。图1C自另一角度(另一平面)观察仿生固定装置1的沟槽11的结构。在本实施例中，仿生固定装置1的沟槽11在一第一平面(X-Y平面)上沿着一轨迹，在挠性部10的表面延伸。此处，第一平面垂直于仿生固定装置1的受力方向(Z方向)。举例来说，如图1C所示，沟槽11在X-Y平面上沿着轨迹T1，在挠性部10的表面延伸。
在本发明实施例中，轨迹为一弧度小于2π的弧线，例如图1C中所绘示的轨迹T1，为一沿着弧度0至π的弧线。但本发明并未限定于此，在不同实施例中，轨迹也可为沿着其他的弧度所形成的弧线。
图1D～图1F绘示本发明其他实施例的仿生固定装置1的沟槽11(在X-Y平面)的示意图。在图1D中，轨迹T2例如是一沿着弧度π/2至3π/2的弧线；在图1E中，轨迹T3例如是一沿着弧度π至2π的弧线；在图1F中，轨迹T4例如是一沿着弧度-π/2至π/2的弧线。
要注意的是，虽然本发明图1C所绘示的轨迹T1、图1D所绘示的轨迹T2、图1E所绘示的轨迹T3与图1F所绘示的轨迹T4皆为弧度为π的弧线，但本发明并未限定于此。相对地，本发明实施例的轨迹为一弧度小于2π的弧线，也就是说，使仿生固定装置1的沟槽11的第一端111与第二端112彼此不相连，即可作为本发明实施例的沟槽11。
上述藉由第一平面(即X-Y平面)与第二平面(即Y-Z平面)观察本发明第一实施例的沟槽11，将本发明第一实施例的仿生固定装置1简化并以一圆柱、圆锥或类似的形状表示，也就是说，沟槽11可大致上沿着例如是平行于圆柱或圆锥的圆周方向，在挠性部10的表面延伸。
由于本发明第一实施例的仿生固定装置1具有沟槽11，可利用沟槽11所形成的微小空间作为承受外力时的缓冲。举例来说，在本实施例中，假设对仿生固定装置1施加平行于Z方向、大小为100N的外力，仿生固定装置1会产生大约4.998×10-2mm的位移，此位移可作为承受外力时的缓冲，防止应力集中及应力遮蔽，有效降低仿生固定装置1的弹性模数，避免松脱，或者让生物体产生组织凹陷、坏死、磨损的情况。
第二实施例
图2A绘示本发明第二实施例的仿生固定装置2的示意图。与第一实施例类似，仿生固定装置2同样包括一挠性部20。与第一实施例不同之处，在于仿生固定装置2包括一第一沟槽21与一第二沟槽22。第一沟槽21与第二沟槽22皆位挠性部20的表面，且具有一第一端与一第二端(未绘示)。同样地，第一沟槽21与第二沟槽22个别的第一端与第二端之间具有一间距，也就是说，第一端与第二端彼此不相连，第一沟槽21与第二沟槽22皆不会形成为一封闭区域。
图2B绘示本发明第二实施例的仿生固定装置2(在Y-Z平面)的侧视图。如图2B所示，本发明第二实施例的仿生固定装置2的第一沟槽21，在Y-Z平面上沿着一第一方向D1，在挠性部20的表面延伸。本发明第二实施例的仿生固定装置2的第二沟槽22，在Y-Z平面上沿着一第二方向D2，在挠性部20的表面延伸。在本实施例中，第一方向D1与第二方向D2垂直于仿生固定装置2的一受力方向(受力方向例如是平行于Z方向)，而第二方向D2与第一方向D1相反。
以下自另一角度(另一平面)观察仿生固定装置2的第一沟槽21与第二沟槽22的结构。在本实施例中，仿生固定装置2的第一沟槽21在X-Y平面上沿着如图1C所示的轨迹T1，在挠性部20的表面延伸，也就是说，第一沟槽21沿着弧度0至π的弧线，在挠性部20的表面延伸。仿生固定装置2的第二沟槽22在X-Y平面上沿着如第1E图所示的轨迹T3，在挠性部20的表面延伸，也就是说，第二沟槽22沿着弧度π至2π的弧线，在挠性部20的表面延伸。
本发明第二实施例并未限定第一沟槽21与第二沟槽22皆为弧度为π的弧线。相对地，本发明实施例的轨迹为一弧度小于2π的弧线，也就是说，使仿生固定装置2的第一沟槽21与第二沟槽22个别的第一端与第二端彼此不相连，即可作为本实施例的沟槽。
在本实施例中，假设对仿生固定装置2施加平行于Z方向、大小为100N的外力，仿生固定装置2会产生大约3.647×10-2mm的位移；假设外力大小增加为137N，仿生固定装置2会产生大约4.996×10-2mm的位移。同样地，这些位移可作为承受外力时的缓冲，有效降低仿生固定装置2的弹性模数。
第三实施例
图3A绘示本发明第三实施例的仿生固定装置3的示意图。与第二实施例类似，仿生固定装置3同样包括一挠性部30。与第二实施例不同之处在于，仿生固定装置3除了包括一第一沟槽31、一第二沟槽32以外，还包括一第三沟槽33与一第四沟槽34。第一沟槽31、第二沟槽32、第三沟槽33与第四沟槽34皆位于挠性部30的表面。
图3B绘示本发明第三实施例的仿生固定装置3(在Y-Z平面)的侧视图。本发明第三实施例的第一沟槽31与第三沟槽33类似于本发明第二实施例的第一沟槽21；本发明第三实施例的第二沟槽32与第四沟槽34类似于本发明第二实施例的第二沟槽22。此外，如第3A、3B图所示，第一沟槽31、第二沟槽32、第三沟槽33与第四沟槽34依序由上而下形成于挠性部30的表面。但本发明并未限定于此，第一沟槽31、第二沟槽32、第三沟槽33与第四沟槽34在挠性部30的表面的顺序也可与图3A、图3B所绘示的结构不同。
如图3B所示，本发明第三实施例的仿生固定装置3的第一沟槽31与第三沟槽33，在Y-Z平面上沿着一第一方向D1，在挠性部30的表面延伸。本发明第三实施例的仿生固定装置3的第二沟槽32与第四沟槽34，在Y-Z平面上沿着一第二方向D2，在挠性部30的表面延伸。在本实施例中，第一方向D1与第二方向D2垂直于仿生固定装置3的一受力方向(受力方向例如是平行于Z方向)，而第二方向D2与第一方向D1相反。
以下自另一角度(另一平面)观察仿生固定装置3的第一沟槽31、第二沟槽32、第三沟槽33与第四沟槽34的结构。在本实施例中，仿生固定装置3的第一沟槽31与第三沟槽33在X-Y平面上沿着如图1C所示的轨迹T1，在挠性部30的表面延伸，也就是说，第一沟槽31与第三沟槽33沿着弧度0至π的弧线，在挠性部30的表面延伸。仿生固定装置3的第二沟槽32与第四沟槽34在X-Y平面上沿着如图1E所示的轨迹T3，在挠性部30的表面延伸，也就是说，第二沟槽32与第四沟槽34沿着弧度π至2π的弧线，在挠性部30的表面延伸。
本发明第三实施例并未限定第一沟槽31、第二沟槽32、第三沟槽33与第四沟槽34皆为弧度为π的弧线。相对地，本发明实施例的轨迹为一弧度小于2π的弧线，也就是说，使仿生固定装置3的第一沟槽31、第二沟槽32、第三沟槽33与第四沟槽34个别的第一端与第二端(未绘示)彼此不相连，即可作为本实施例的沟槽。
在本实施例中，假设对仿生固定装置3施加平行于Z方向、大小为100N的外力，仿生固定装置3会产生大约7.731×10-2mm的位移，此位移可作为承受外力时的缓冲，有效降低仿生固定装置3的弹性模数。
第四实施例
图4A绘示本发明第四实施例的仿生固定装置4的示意图。仿生固定装置4同样包括一挠性部40，且具有一第一沟槽41、一第二沟槽42、一第三沟槽43与一第四沟槽44位于挠性部40的表面。
图4B绘示本发明第四实施例的仿生固定装置4(在Y-Z平面)的侧视图。本发明第四实施例的第三沟槽43类似于本发明第三实施例的第二沟槽32；本发明第四实施例的第四沟槽44类似于本发明第三实施例的第一沟槽31。此外，如第4A、4B图所示，第一沟槽41、第二沟槽42、第三沟槽43与第四沟槽44依序由上而下形成于挠性部40的表面。但本发明并未限定于此，第一沟槽41、第二沟槽42、第三沟槽43与第四沟槽44在挠性部40的表面的顺序也可与第4A、4B图所绘示的结构不同。
如图4B所示，本发明第四实施例的仿生固定装置4的第一沟槽41，在Y-Z平面上可沿着一第一方向D1或一第二方向D2，在挠性部40的表面延伸。本发明第四实施例的仿生固定装置4的第二沟槽42，在Y-Z平面上沿着一第三方向D3，在挠性部40的表面延伸。本发明第四实施例的仿生固定装置4的第三沟槽43，在Y-Z平面上沿着一第二方向D2，在挠性部40的表面延伸。本发明第四实施例的仿生固定装置4的第四沟槽44，在Y-Z平面上沿着一第一方向D1，在挠性部40的表面延伸。在本实施例中，第一方向D1、第二方向D2与第三方向D3垂直于仿生固定装置4的一受力方向(例如是平行于Z方向)，第二方向D2与第一方向D1相反，且第三方向D3垂直于第一方向D1与第二方向D2。
以下自另一角度(另一平面)观察仿生固定装置4的第一沟槽41、第二沟槽42、第三沟槽43与第四沟槽44的结构。在本实施例中，仿生固定装置4的第一沟槽41在X-Y平面上沿着如图1D所示的轨迹T2，在挠性部40的表面延伸，也就是说，第一沟槽41沿着弧度π/2至3π/2的弧线，在挠性部40的表面延伸。仿生固定装置4的第二沟槽42在X-Y平面上沿着如图1F所示的轨迹T4，在挠性部40的表面延伸，也就是说，第二沟槽42沿着弧度-π/2至π/2的弧线，在挠性部40的表面延伸。仿生固定装置4的第三沟槽43在X-Y平面上沿着如第1E图所示的轨迹T3，在挠性部40的表面延伸，也就是说，第三沟槽43沿着弧度π至2π的弧线，在挠性部40的表面延伸。仿生固定装置4的第四沟槽44在X-Y平面上沿着如图1C所示的轨迹T1，在挠性部40的表面延伸，也就是说，第四沟槽44沿着弧度0至π的弧线，在挠性部40的表面延伸。
本发明第四实施例并未限定第一沟槽41、第二沟槽42、第三沟槽43与第四沟槽44皆为弧度为π的弧线。相对地，本发明实施例的轨迹为一弧度小于2π的弧线，也就是说，使仿生固定装置4的第一沟槽41、第二沟槽42、第三沟槽43与第四沟槽44个别的第一端与第二端(未绘示)彼此不相连，即可作为本实施例的沟槽。
在本实施例中，假设对仿生固定装置4施加平行于Z方向、大小为100N的外力，仿生固定装置4会产生大约9.533×10-2mm的位移，此位移可作为承受外力时的缓冲，有效降低仿生固定装置4的弹性模数。
第五实施例
图5A绘示本发明第五实施例的仿生固定装置5的示意图。仿生固定装置5同样包括一挠性部50，且具有一第一沟槽51、一第二沟槽52、一第三沟槽53与一第四沟槽54位于挠性部50的表面。
图5B绘示本发明第五实施例的仿生固定装置5(在Y-Z平面)的侧视图。如图5A、图5B所示，第一沟槽51、第二沟槽52、第三沟槽53与第四沟槽54依序由上而下形成于挠性部50的表面。但本发明并未限定于此，第一沟槽51、第二沟槽52、第三沟槽53与第四沟槽54在挠性部50的表面的顺序也可与第5A、5B图所绘示的结构不同。
本发明第五实施例的仿生固定装置5与第四实施例的仿生固定装置4的不同之处，在于仿生固定装置5第二沟槽52与第三沟槽53的顺序与仿生固定装置4第二沟槽42与第三沟槽43的顺序相反。如图5B所示，本发明第五实施例的仿生固定装置5的第二沟槽52类似于第四实施例的仿生固定结构4的第三沟槽43，在Y-Z平面上沿着一第二方向D2，在挠性部50的表面延伸。本发明第五实施例的仿生固定装置5的第三沟槽53类似于第四实施例的仿生固定结构4的第二沟槽42，在Y-Z平面上沿着一第三方向D3，在挠性部50的表面延伸。
自另一角度(另一平面)观察仿生固定装置5的结构，在本实施例中，仿生固定装置5的第二沟槽52在X-Y平面上沿着如图1E所示的轨迹T3，在挠性部50的表面延伸，也就是说，第二沟槽52沿着弧度π至2π的弧线，在挠性部50的表面延伸。仿生固定装置5的的第三沟槽53在X-Y平面上沿着如图1F所示的轨迹T4，在挠性部50的表面延伸，也就是说，第三沟槽53沿着弧度-π/2至π/2的弧线，在挠性部50的表面延伸。其它和第四实施例相同之处，在此不多加赘述。
本发明第五实施例的第一沟槽51、第二沟槽52、第三沟槽53与第四沟槽54以弧度为π的弧线为例说明，但本发明并未限定于此。
在本实施例中，假设对仿生固定装置5施加平行于Z方向、大小为100N的外力，仿生固定装置5会产生大约1.087×10-1mm的位移，此位移可作为承受外力时的缓冲，有效降低仿生固定装置5的弹性模数。
在上述第一至第五实施例中，皆对仿生固定装置施加平行于Z方向、大小为100N的外力，并测定其产生的位移。同样地，以一比较例进行受力测试，并比较此比较例与上述第一至第五实施例的差异。在此，比较例为一无挠性部的仿生固定装置，也就是说，仿生固定装置的表面不具有任何的沟槽与孔洞。
对比较例的仿生固定装置施加平行于Z方向、大小为100N的外力，比较例的仿生固定装置会产生大约9.023×10-4mm的位移，此位移量明显少于上述各实施例的位移量。也就是说，比较例的结构，作为承受外力时的缓冲的效果，明显低于本发明各实施例的仿生固定装置，容易产生松脱，或者让生物体产生组织凹陷、坏死、磨损的情况。
第六实施例
图6绘示本发明第六实施例的仿生固定装置6的示意图。仿生固定装置6包括一挠性部60，挠性部60包括一第一沟槽61、一第二沟槽62、一第三沟槽63与一第四沟槽64。第一沟槽61、第二沟槽62、第三沟槽63与第四沟槽64位于挠性部60的表面，且各沟槽皆具有一第一端与一第二端。
举例来说，第一沟槽61具有第一端611与第二端612、第二沟槽62具有第一端621与第二端622、第三沟槽63具有第一端631与第二端632、第四沟槽64具有第一端641与第二端642，且第一端611、621、631、641与第二端612、622、632、642之间具有一间距S，也就是说，第一端611与第二端612彼此不相连、第一端621与第二端622彼此不相连、第一端631与第二端632彼此不相连、第一端641与第二端642彼此不相连，使第一沟槽61、第二沟槽62、第三沟槽63与第四沟槽64皆不会形成为一封闭区域。
本发明第六实施例的第一沟槽61、第二沟槽62、第三沟槽63与第四沟槽64类似于第一实施例的沟槽11，在此不多加赘述，但要注意的是，由图6所示，第一沟槽61、第二沟槽62、第三沟槽63与第四沟槽64沿着一弧度大于π且小于2π的弧线，形成于挠性部60的表面。
在本实施例中，仿生固定装置6还包括一第五沟槽65与一第六沟槽66。第五沟槽65与第六沟槽66在挠性部的表面上呈ㄇ字型，且彼此的开口相对。如图所示，第五沟槽65与第六沟槽66可设置于第一端611、621、631、641与第二端612、622、632、642之间的间距S内，但第五沟槽65与第六沟槽66与第一沟槽61、第二沟槽62、第三沟槽63与第四沟槽64皆不相连。
此外，本发明第六实施例的仿生固定装置6也可包括一螺纹部91。螺纹部91环绕于仿生固定装置6的表面，且螺纹部91与挠性部60为一体成型。螺纹部91可使仿生固定装置6在植入生物体后，与植入的周边的生物组织固定。
第七实施例
图7绘示本发明第七实施例的仿生固定装置7的示意图。仿生固定装置7包括一挠性部70，挠性部70包括沟槽71。沟槽71在Y-Z平面上沿着一第四方向D4，在挠性部70的表面延伸。在本实施例中，第四方向平行于仿生固定装置7的一受力方向。
在本发明第七实施例中，仿生固定装置7还可包括多个孔洞72、73、74。在本实施例中，孔洞72可例如是三角形，孔洞73可例如是梯形，孔洞74可例如是由三角形(或梯形)与矩形所组合成的几何形状。这些孔洞与沟槽71使挠性部70的表面形成多个外力承受区75。
在本实施例中，这些外力承受区75包括一第一子区域751与一第二子区域752。第一子区域751于第一方向D1上延伸，第二子区域752与第一子区域751的夹角为第一夹角θ1，第一夹角θ1可例如介于0至45度，此外，第一方向D1垂直于仿生固定装置7的一受力方向。由于本发明第七实施例的仿生固定装置7具有沟槽71与多个孔洞72、73、74，使挠性部70的表面形成上述外力承受区，这样的结构可使仿生固定装置7吸收更大的外力，防止应力集中及应力遮蔽，能有降低升固定装置7的弹性模数，避免在承受外力时发生松脱情况。
要注意的是，虽然本发明第七实施例以孔洞72为三角形、孔洞73为梯形且孔洞74为由三角形(或梯形)与矩形所组合成的几何形状为例进行说明，但本发明并未限定于此。相对地，本发明实施例的孔洞的形状与沟槽71配合，以形成多个外力承受区75，这些外力承受区75须包括一第一子区域751于第一方向D1上延伸，且包括一第二子区域752与第一子区域751的夹角介于0至45度。若夹角(第一夹角θ1)大于45度，则仿生固定装置7的弹性模数将明显增加。
此外，本发明第七实施例的仿生固定装置7也可包括一螺纹部91。螺纹部91环绕于仿生固定装置7的表面，且螺纹部91与挠性部70为一体成型。
本发明上述各实施例，皆可以积层制造(Additive Manufacturing,AM)制作工艺，达到上述复杂的微结构。其中无论是挠性部的沟槽，或在某些实施例中所具有的外力承受区、螺纹部皆为一体成型。再者，本发明实施例的各种不同的形状与排列方式，也可轻易以积层制造制作工艺完成。相对地，传统以特殊烧结或表面涂布制作工艺，再以激光进行表面处理的制作工艺方法，不仅制作工艺复杂，制造成本也较高，不适于用以生产本发明实施例的结构。
在本发明实施例中，仿生固定装置的材质可为金属、合金、陶瓷或高分子生医材料。在某些实施例中，仿生固定装置也可为一中空结构。此中空结构可搭配挠性部的沟槽，制造出更适合生物细胞或组织生长的环境。
要注意的是，在上述实施例中，并未限定沟槽的深度，当仿生固定装置也为一中空结构，沟槽可直接深入至仿生固定装置的中空部分。也就是说，沟槽也可形成为条状的贯孔，自挠性部的表面贯穿至中空部分。但本发明并未限定于此，沟槽与中空部分也可具有一间距，使沟槽与中空部分彼此不相连。
本发明实施例的仿生固定装置可应用于生物体中各种不同部位的固定。举例来说，可应用于人工牙根、椎体钉、人工椎间盘(Artificial Disc)、骨髓内钉或单纯作为骨钉使用。由于本发明可以积层制造制作工艺制造仿生固定装置，因此可简单地依据应用于生物体的不同部位，而有对应的结构设计。
承上述实施例与实验说明，本发明实施例的仿生固定装置，相较于已知例如是骨钉等固定结构具有高弹性模数，通过形成于挠性部上的沟槽，可防止应力集中及应力遮蔽，能有效避免因承受的外力过大使生物体产生组织凹陷、坏死、磨损，或植入物发生松脱情况。
此外，本发明上述各实施例，皆可以积层制造(Additive Manufacturing,AM)制作工艺，达到上述复杂的微结构。其中无论是仿生固定装置的挠性部、螺纹部与外力承受区等结构皆为一体成型。再者，本发明实施例的各种不同的孔洞大小、形状与排列方式，也可轻易以积层制造制作工艺完成。相对地，传统以特殊烧结或表面涂布制作工艺，再以激光进行开孔的制作工艺方法，不仅制作工艺复杂，制造成本也较高，不适于用以生产本发明实施例的结构。
积层制造(AM)还具有快速原型(Rapid Prototyping,RP)、快速制造(Rapid Manufacturing,RM)或3D打印(3D Printing)等称呼，2009年由美国材料试验协会(American Society for Testing and Materials，ASTM)进行正名为积层制造。研究学者将积层制造分成七大类型，如下表一所示，包含：光聚合固化技术(Vat Photopolymerization)、材料喷涂成型技术(MaterialJetting)、黏着剂喷涂成型技术(Binder Jetting)、材料挤制成型技术(MaterialExtrusion)、粉体熔化成型技术(Powder Bed Fusion)、叠层制造成型技术(Sheet Lamination与直接能量沉积技术(Directed Energy Deposition)。
表一
积层制造的制造特色，在于将三维(3D)图档切成二维(2D)断面，再依二维断面逐层加工并逐层堆叠成三维物件。相对于传统的加工方式，积层制造制作工艺可避免材料浪费，更适合高复杂形貌、客制化的中小量生产应用。
在制造本发明各实施例的仿生固定装置时，将这些仿生固定装置的三维数位模型切层为20～50μm厚度的二维断面，在低氧环境(O2浓度小于10,000ppm)的密封建构区中，通过一供料单元将粒径小于25μm的粉体材料(金属、合金、陶瓷或高分子生医材料)，进行厚度20～50μm的平面铺层。
接着，再以光纤激光光束(波长1070nm)，通过扫描振镜导引聚焦光束(50～150μm)至铺层的区域。聚焦光束依照所需的二维断面移动(移动速度为500～1500mm/s)，使聚焦光束照射的粉体材料达到材料的熔点，进而反复依二维断面形状堆叠成三维的仿生固定装置。这样的制作工艺方式可达到传统加工方式难以制作的复杂形貌、内流道与内结构。
综上所述，虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (18)

1.一种仿生固定装置，包括：
挠性部，包括至少一沟槽，该沟槽位于该挠性部的表面，且具有第一端与第二端，该第一端与该第二端之间具有一间距，其中该沟槽分散施加于该仿生固定装置的外力。
2.如权利要求1所述的仿生固定装置，其中该沟槽在一第一平面上沿着一轨迹，在该挠性部的表面延伸，该第一平面垂直于该仿生固定装置的一受力方向。
3.如权利要求2所述的仿生固定装置，其中该轨迹为一弧度小于2π的弧线。
4.如权利要求2所述的仿生固定装置，其中该轨迹为一沿着弧度0至π的弧线。
5.如权利要求2所述的仿生固定装置，其中该轨迹为一沿着弧度π/2至3π/2的弧线。
6.如权利要求2所述的仿生固定装置，其中该轨迹为一沿着弧度π至2π的弧线。
7.如权利要求2所述的仿生固定装置，其中该轨迹为一沿着弧度-π/2至π/2的弧线。
8.如权利要求2所述的仿生固定装置，其中该沟槽在一第二平面上沿着一第一方向，在该挠性部的表面延伸，该第二平面垂直于该第一平面，且该第一方向垂直于该受力方向。
9.如权利要求8所述的仿生固定装置，还包括多个该沟槽，其中至少一该沟槽在该第二平面上沿着一第二方向，在该挠性部的表面延伸，该第二方向垂直于该受力方向且与该第一方向相反。
10.如权利要求9所述的仿生固定装置，还包括至少一该沟槽在该第二平面上沿着一第三方向，在该挠性部的表面延伸，该第三方向垂直于该受力方向、该第一方向与该第二方向。
11.如权利要求8所述的仿生固定装置，还包括多个该沟槽，其中至少一该沟槽在该挠性部的表面上呈ㄇ字型。
12.如权利要求2所述的仿生固定装置，其中该沟槽在一第二平面上沿着一第四方向，在该挠性部的表面延伸，该第二平面垂直于该第一平面，且该第四方向平行于该受力方向。
13.如权利要求12所述的仿生固定装置，还包括多个孔洞，该些孔洞与该沟槽使该挠性部的表面形成多个外力承受区。
14.如权利要求13所述的仿生固定装置，其中该些外力承受区包括第一子区域与第二子区域，该第一子区域于一第一方向上延伸，该第一方向垂直于该受力方向，该第二子区域与该第一子区域的夹角为一第一夹角，该第一夹角介于0至45度。
15.如权利要求1所述的仿生固定装置，其中该仿生固定装置的材质为金属、合金、陶瓷或高分子生医材料。
16.如权利要求1所述的仿生固定装置，还包括：
螺纹部，环绕于该仿生固定装置的表面，且该螺纹部与该挠性部为一体成型。
17.如权利要求1所述的仿生固定装置，其中该仿生固定装置为一中空结构。
18.如权利要求1所述的仿生固定装置，应用于人工牙根、椎体钉、人工椎间盘、骨髓内钉或骨钉。
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