TWI536955B

TWI536955B - 仿生固定裝置

Info

Publication number: TWI536955B
Application number: TW103122817A
Authority: TW
Inventors: 蔡佩宜; 黃志傑; 溫奕泓; 沈欣欣; 林溢泓; 林得耀; 孫瑞昇; 莊傳勝; 陳安利; 林敬智
Original assignee: 財團法人工業技術研究院; 國立台灣大學醫學院附設醫院
Priority date: 2013-11-26
Filing date: 2014-07-02
Publication date: 2016-06-11
Also published as: TWI586313B; TW201519853A; TWI548390B; TW201519852A; TW201519854A

Description

仿生固定裝置

本發明是有關於一種仿生固定裝置，且特別是有關於一種具有複數個孔洞之撓性部的仿生固定裝置。

隨著科技與醫學的進步，係採用例如是骨釘等植入物對人體內的生物組織進行固定，以作為意外傷害或自然老化之修復等醫療用途。然而，習知的植入物因為彈性模數(Modulus of Elasticity)大於人體生物組織，當承受之外力過大時容易產生組織凹陷、壞死、磨損、鬆脫等問題。

一般來說，係於骨釘等植入物上設置孔隙以降低彈性模數。然而，傳統的做法將植入物進行特殊燒結或表面塗佈製程，再以雷射進行開孔，這樣的方式形成之孔隙，其孔隙位置無法固定，孔隙彼此不相連且只能形成於植入物的表層，使得孔隙率無法確定。此外，也難以形成形狀規則的孔隙。若形成的孔隙太大，剛體強度不足，植入後骨癒合前期或是長期使用容易產生固定裝置鬆脫、斷裂等問題。相對地，若形成的孔隙太小，則無法解決上述組織凹陷、壞死、磨損等問題。

本發明係有關於一種具有複數個孔洞之撓性部的仿生固定裝置，利用積層製造(Additive Manufacturing,AM)製程技術在植入物上產生許多不同的微小結構，透過這些微小結構能有效降低植入物的剛體彈性模數，同時具有孔徑大小為50~500μm的孔洞，以增進生物組織的增生與結合。

根據本發明，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。撓性部具有複數個孔洞，孔洞的孔徑大小為50~500μm。孔洞係由多維度之線狀與平面或曲面堆疊組合而成。剛體部連接撓性部，且剛體部與撓性部係為一體成型。支撐件設置於撓性部，且支撐件與撓性部係為一體成型。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

1、2、3、4、5、6、7、7A、7B、7C、8‧‧‧仿生固定裝置

11、21、31、41、51、61、71、81、91‧‧‧撓性部

111、211、311、411、511、611、711、811、911‧‧‧孔洞

1110‧‧‧平面

3110‧‧‧曲面

12‧‧‧剛體部

121、122、123‧‧‧支撐件

13‧‧‧螺紋部

L1、L2‧‧‧曲線

θ1‧‧‧第一夾角

θ2‧‧‧第二夾角

X、Y、Z‧‧‧座標軸

第1圖繪示本發明第一實施例之仿生固定裝置的示意圖。

第2圖繪示本發明第二實施例之仿生固定裝置的示意圖。

第3圖繪示本發明第三實施例之仿生固定裝置的示意圖。

第4圖繪示本發明第四實施例之仿生固定裝置的示意圖。

第5圖繪示本發明第五實施例之仿生固定裝置的示意圖。

第6圖繪示本發明第六實施例之仿生固定裝置的示意圖。

第7圖繪示本發明第七實施例之仿生固定裝置的示意圖。

第8圖繪示本發明第八實施例之仿生固定裝置的示意圖。

第9圖為本發明第八實施例之仿生固定裝置與一第一比較例之仿生固定裝置進行一壓縮測試，將其結果繪示為重量對位移的示意圖。

第10A圖繪示本發明第九實施例之仿生固定裝置的示意圖。

第10B、10C分別圖繪示本發明第十、十一實施例之仿生固定裝置的部分放大示意圖。

第11圖為一動物實驗之對照組與第一至第四實驗組量測之骨密度的結果。

第12圖為一動物實驗之對照組與第一至第四實驗組之力學測試結果。

以下係參照所附圖式詳細敘述本發明之實施例。圖式中相同的標號係用以標示相同或類似之部分。需注意的是，圖式係已簡化以利清楚說明實施例之內容，圖式上的尺寸比例並非按照實際產品等比例繪製，因此並非作為限縮本發明保護範圍之用。

本發明實施例之仿生固定裝置，包括一撓性部，撓性部具有複數個孔洞，孔洞的孔徑大小為50~500μm，且孔洞係由多維度之線狀與平面或曲面堆疊組合而成。此外，在一些實施例中，仿生固定裝置也可包括一剛體部，剛體部係連接撓性部，且剛體部與撓性部為一體成型。

以下係以第一至第四實施例，並配合圖式第1~4圖說明本發明之仿生固定裝置。在這些實施例中，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50~200μm。此處之孔徑大小係定義為孔洞之最大寬度的大小。此外，在第一至第四實施例中，仿生固定裝置的孔隙率為0.17~0.36。

第一實施例

第1圖繪示本發明第一實施例之仿生固定裝置1的示意圖。仿生固定裝置1包括一撓性部11，撓性部11具有複數個孔洞111。在本實施例中，複數個孔洞111係呈非規則性排列，且孔洞111係由多維度之線狀與平面1110堆疊組合而成，每一孔洞為一三角形，而孔洞111的孔徑大小(孔洞111之最大寬度的大小)不完全相同。此外，本發明第一實施例之仿生固定裝置1的孔隙率為0.34。

在本實施例中，仿生固定裝置1可包括一剛體部12，剛體部12係連接撓性部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，係在於剛體部12不具有孔洞。

此外，仿生固定裝置1也可包括一螺紋部13，螺紋部13環繞於撓性部11以及剛體部12，且螺紋部13與撓性部11、剛體部12係為一體成型。在一實施例中，螺紋部13可使仿生固定裝置1更容易植入並固定於生物體中。

第二實施例

第2圖繪示本發明第二實施例之仿生固定裝置2的示意圖。與第一實施例類似，仿生固定裝置2可包括一撓性部21，撓性部21具有複數個孔洞211。在本實施例中，複數個孔洞211係呈非規則性排列，但每一孔洞的形狀為一四邊形，而孔洞211的孔徑大小(孔洞211之最大寬度的大小)不完全相同。要注意的是，此處之四邊形並未限制於平行四邊形或梯形，孔洞211可包括矩形、菱形及不規則四邊形等其他四邊形或上述各種四邊形的混合。此外，本發明第二實施例之仿生固定裝置2的孔隙率為0.32。

類似地，仿生固定裝置2也可如第一實施例之仿生固定裝置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係為一體成型，在此不多加贅述。

第三實施例

第3圖繪示本發明第三實施例之仿生固定裝置3的示意圖。與第一實施例類似，仿生固定裝置3可包括一撓性部31，撓性部31具有複數個孔洞311。在本實施例中，複數個孔洞311係呈非規則性排列，且孔洞311係由多維度之線狀與曲面3110堆疊組合而成，孔洞所呈現的形狀係為一葉片形或放射狀，而孔洞311的孔徑大小(孔洞311之最大寬度的大小)不完全相同。此外，本發明第三實施例之仿生固定裝置3的孔隙率為0.17。

類似地，仿生固定裝置3也可如第一實施例之仿生固定裝置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係為一體成型。

第四實施例

第4圖繪示本發明第四實施例之仿生固定裝置4的示意圖。仿生固定裝置4可包括一撓性部41，撓性部41具有複數個孔洞411。與第一至第三實施例不同之處，係在於本實施例之複數個孔洞411係呈規則性排列，孔洞411之形狀係為圓形，且孔洞411的孔徑大小(在此處即為孔洞之直徑)皆相同。此外，本發明第四實施例之仿生固定裝置4的孔隙率為0.36。

類似地，仿生固定裝置4也可如第一實施例之仿生固定裝置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係為一體成型。

表一係將本發明第一至第四實施例之仿生固定裝置進行三點彎曲測試(3-point bending test)的結果。三點彎曲測試主要藉由靜態三點抗彎機械性能測試，以求得仿生固定裝置產生破壞之可承受的最大破壞強度。測試前，先將負載裝置放置於待測仿生固定裝置上方中心處，並施予一5N之力，其後施加向下負載速度0.05mm/s的力，直到測試的仿生固定裝置產生破壞或負載下降至最大負載之30%以下為止，各仿生固定裝置分別測試五組，並藉由測試過程所產生之數據繪製出負載-位移曲線圖，並記錄最大負載值。

接著，係以第五至第八實施例，並配合圖式第5~8圖說明本發明之仿生固定裝置。在這些實施例中，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300~500μm。此處之孔徑大小係定義為孔洞之最大寬度的大小。此外，在第五至第八實施例中，仿生固定裝置的孔隙率為0.31~0.55。

第五實施例

第5圖繪示本發明第五實施例之仿生固定裝置5的示意圖。與第一實施例類似，仿生固定裝置5包括一撓性部51，撓性部51具有複數個孔洞511。在本實施例中，複數個孔洞511係呈非規則性排列，且每一孔洞為一三角形，而孔洞511的孔徑大小(孔洞511之最大寬度的大小)不完全相同。此外，本發明第五實施例之仿生固定裝置5的孔隙率為0.34。

類似地，仿生固定裝置5也可如第一實施例之仿生固定裝置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51係為一體成型。

第六實施例

第6圖繪示本發明第六實施例之仿生固定裝置6的示意圖。與第二實施例類似，仿生固定裝置6可包括一撓性部61，撓性部61具有複數個孔洞611。在本實施例中，複數個孔洞611係呈非規則性排列，但每一孔洞的形狀為一四邊形，而孔洞611的孔徑大小(孔洞611之最大寬度的大小)不完全相同。要注意的是，此處之四邊形並未限制於平行四邊形或梯形，孔洞611可包括矩形、菱形及不規則四邊形等其他四邊形或上述各種四邊形的混合。此外，本發明第六實施例之仿生固定裝置6的孔隙率為0.31。

類似地，仿生固定裝置6也可如第二實施例之仿生固定裝置2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61係為一體成型。

第七實施例

第7圖繪示本發明第七實施例之仿生固定裝置7的示意圖。仿生固定裝置7可包括一撓性部71，撓性部71具有複數個孔洞711。複數個孔洞711係呈非規則性排列，且每一孔洞711的形狀與孔洞711的孔徑大小(孔洞711之最大寬度的大小)不完全相同。在本實施例中，孔洞711可例如為三角形、四邊形、其他幾何多邊形或不規則形之組合。此外，本發明第七實施例之仿生固定裝置7的孔隙率為0.55。

類似地，仿生固定裝置7也可如第一實施例之仿生固定裝置 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71係為一體成型。

第八實施例

第8圖繪示本發明第八實施例之仿生固定裝置8的示意圖。仿生固定裝置8可包括一撓性部81，撓性部81具有複數個孔洞811。與第五至第七實施例不同之處，係在於本實施例之複數個孔洞811係呈規則性排列。

在本實施例中，撓性部81係為一網格陣列結構，孔洞811為複數個網格。如圖所示，網格陣列(孔洞811)中的每一網格包括一第一夾角θ1及一第二夾角θ2。第一夾角θ1係沿著仿生固定裝置8之受力方向排列，舉例來說，在本實施例中例如是沿著X方向排列。第二夾角θ2係沿著垂直於仿生固定裝置8之受力方向排列，舉例來說，在本實施例中例如是沿著Y方向排列。此外，第二夾角θ2係小於90度。孔洞811之形狀係如第8圖所示為菱形，且孔洞811的孔徑大小皆相同。本發明第八實施例之仿生固定裝置8的孔隙率為0.47。

在一實施例中，第二夾角θ2係為40度，在此實施例中，孔隙率為0.52，且將網格陣列結構進行一壓縮測試時，壓縮重量可增加至約1931.2公斤，並產生3.6207mm之位移。

類似地，仿生固定裝置8也可如第一實施例之仿生固定裝置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81係為一體成型。

第9圖為本發明第八實施例之仿生固定裝置8與一第一比較例之仿生固定裝置進行一壓縮測試，將其結果繪示為重量對位移的示意圖。在此測試中，第一比較例之仿生固定裝置與本發明第八實施例之仿生固定裝置8的差異，係在於第一比較例之仿生固定裝置的第二夾角θ2係大於90度，其他結構條件均相同。此外，圖中之曲線L1係對應於本發明第八實施例之仿生固定裝置8的測試結果，而曲線L2係對應於第一比較例之仿生固定裝置的測試結果。

如第9圖所示，曲線L2所對應之第一比較例之仿生固定裝置，其第二夾角θ2大於90度，因此彈性模數較高，不容易產生位移。但在壓縮重量增加至約2,000公斤時，係發生斷裂。相對地，曲線L1所對應之本發明第八實施例之仿生固定裝置8，其第二夾角θ2小於90度，彈性模數較低，因此產生較大的位移，但在壓縮重量增加至約2,000公斤時，本發明第八實施例之仿生固定裝置8不會發生斷裂。

因此，由於第八實施例之仿生固定裝置8的第二夾角θ2小於90度，使得仿生固定裝置8的彈性模數較低，可增加應用(例如是植入生物體中)時的安全性。

表二係將本發明第五至第八實施例之仿生固定裝置進行三點彎曲測試的結果。

由表一與表二之結果可知，本發明各實施例之仿生固定裝置，會因為孔洞具有不同的形狀與排列方式，而具有不同的機械強度，例如具有不同的可承受之應力與壓力。但是大體而言，孔洞之孔徑較小(例如是第一至第四實施例，孔徑大小為50~200μm)的仿生固定裝置，其機械強度大於孔洞之孔徑較大(例如是第五至第八實施例，孔徑大小為300~500μm)的仿生固定裝置。

然而，雖然孔洞之孔徑較大的仿生固定裝置具有較低的機械強度，但卻能提供更好的生物生理微環境。也就是說，當孔徑較大的仿生固定裝置植入生物體中，生物體內的細胞或組織更容易遷入其中，加速組織之修復。因此，為了增加孔洞之孔徑較大的仿生固定裝置的機械強度，本發明也可具有如下第九、第十與第十一實施例之仿生固定裝置的結構。

第九至第十一實施例

第10A圖繪示本發明第九實施例之仿生固定裝置7A的示意圖。本發明第九實施例之仿生固定裝置7A類似於第七實施例之仿生固定裝置7，可包括一撓性部91，撓性部91具有複數個孔洞911。複數個孔洞911係呈非規則性排列，且每一孔洞911的形狀與孔洞911的孔徑大小(孔洞 911之最大寬度的大小)不完全相同。

與第七實施例之仿生固定裝置7不同之處，係在於仿生固定裝置7A更包括一支撐件121。支撐件121設置於撓性部91，且支撐件121與撓性部91係為一體成型。在本實施例中，支撐件121係為一條狀結構。

類似地，仿生固定裝置7A也可如第七實施例之仿生固定裝置7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91係為一體成型。

第10B、10C分別圖繪示本發明第十、十一實施例之仿生固定裝置7B、7C的部分放大示意圖。同樣地，本發明第十、十一實施例之仿生固定裝置7B、7C也具有類似於第七實施例之仿生固定裝置7的結構。

此外，與本發明第九實施例之仿生固定裝置7A之不同處，係在於支撐件的結構。如第10B、10C圖所示，本發明第十實施例之支撐件122與第十一實施例之支撐件123例如為一網狀或一網狀與條狀之混合結構。

在第九至第十一實施例中，支撐件121、122、123係用以增加仿生固定裝置7A、7B、7C之機械強度。表三係將本發明第九至第十一實施例之仿生固定裝置進行三點彎曲測試的結果。

由表三之結果可知，相較於本發明第七實施例之仿生固定裝置7(可承受之應力為107N，斷面可承受之最大壓力為1863MPa)，具有支撐件的第九至第十一實施例之仿生固定裝置7A、7B、7C，其機械強度有明顯的改善。舉例來說，第九至第十一實施例之仿生固定裝置7A、7B、7C可承受之應力，皆為仿生固定裝置7的三倍以上。

要注意的是，雖然第九至第十一實施例係以仿生固定裝置7加入支撐件進行說明，但本發明並未限定於此。支撐件亦可用於本發明的其他實施例中，以加強仿生固定裝置的機械強度。也就是說，具有較大孔洞(孔徑大小為300~500μm)之仿生固定裝置，可透過條狀、網狀或網狀與條狀之混合的支撐件，使其具有較高的機械強度，且兼具提供更好的生物生理微環境之優勢。

此外，本發明上述各實施例，皆可以積層製造(Additive Manufacturing,AM)製程，達到上述複雜的微結構。其中無論是剛體部、撓性部、螺紋部與支撐件皆為一體成型。再者，本發明實施例之各種不同的孔洞大小、形狀與排列方式，也可輕易以積層製造製程完成。相對地，傳統以特殊燒結或表面塗佈製程，再以雷射進行開孔之製程方法，不僅製程複雜，製造成本也較高，不適於用以生產本發明實施例之結構。

積層製造(AM)還具有快速原型(Rapid Prototyping,RP)、快速製造(Rapid Manufacturing,RM)或3D列印(3D Printing)等稱呼，2009年由美國材料試驗協會(American Society for Testing and Materials， ASTM)進行正名為積層製造。研究學者將積層製造分成七大類型，如下表四所示，包含：光聚合固化技術(Vat Photopolymerization)、材料噴塗成型技術(Material Jetting)、黏著劑噴塗成型技術(Binder Jetting)、材料擠製成型技術(Material Extrusion)、粉體熔化成型技術(Powder Bed Fusion)、疊層製造成型技術(Sheet Lamination與直接能量沉積技術(Directed Energy Deposition)。

積層製造的製造特色，係在於將三維(3D)圖檔切成二維(2D)斷面，再依二維斷面逐層加工並逐層堆疊成三維物件。相對於傳統的加工方式，積層製造製程可避免材料浪費，更適合高複雜形貌、客製化之中小量生產應用。

在製造本發明各實施例之仿生固定裝置時，係將這些仿生固定裝置的三維數位模型切層為20~50μm厚度的二維斷面，在低氧環境(O₂濃度小於10,000ppm)之密封建構區中，透過一供料單元將粒徑小於25μm之粉體材料(金屬、合金、陶瓷或高分子生醫材料)，進行厚度20~50μm的平面鋪層。

接著，再以光纖雷射光束(波長1070nm)，透過掃描振鏡導引聚焦光束(50~150μm)至鋪層之區域。聚焦光束依照所需之二維斷面移動(移動速度為500~1500mm/s)，使聚焦光束照射之粉體材料達到材料的熔點，進而反覆依二維斷面形狀堆疊成三維的仿生固定裝置。這樣的製程方式可達到傳統加工方式難以製作的複雜形貌、內流道與內結構。

在本發明實施例中，仿生固定裝置之材質可為金屬、合金、陶瓷或高分子生醫材料。在某些實施例中，仿生固定裝置也可為一中空結構。此中空結構可搭配撓性部的孔洞，製造出更適合生物細胞或組織生長的環境。此外，雖然本發明上述各實施例中，皆繪示具有螺紋部13圍繞於，剛體部12與撓性部，但本發明並未限定於此。相對地，在其他實施例中，仿生固定裝置也可不包括剛體部12與螺紋部13。

本發明實施例之仿生固定裝置可應用於生物體中各種不同部位之固定。舉例來說，可應用於人工牙根、人工椎間盤(Artificial Disc)或單純作為骨釘使用。由於本發明可以積層製造製程製造仿生固定裝置，因此可簡單地依據應用於生物體之不同部位，而有對應的結構設計。

以下係以本發明實施例之仿生固定裝置(實驗組)與一般市售的固定裝置(對照組)進行動物實驗。在此動物實驗中，仿生固定裝置係應用作為一骨釘，並以紐西蘭大白兔作為實驗對象，使用500mg/kg之氯胺酮(Ketamine)作為麻醉劑進行。

實驗分為五組：對照組為市售之骨釘；第一實驗組為一具有複數單一方向之孔洞的固定裝置；第二實驗組為第一實驗組之固定裝置再加入生長因子BMP-2；第三實驗組為本發明第一實施例之仿生固定裝置；第四實驗組為本發明第一實施例之仿生固定裝置再加入生長因子BMP-2。實驗中將此五組裝置分別植入大白兔股骨關節處，分別於六週及十二週後，利用過量麻醉的方式犧牲，並取出浸泡於福馬林後，進行生物相容性觀察以及力學測試。

從生物相容性觀察之結果可知，相較於對照組，第一至第四實驗組，於仿生固定裝置之孔洞處可看到較緻密的類新生骨組織，此外，第三、第四實驗組的類新生骨組織較第一、第二實驗組更為明顯。由此顯示本發明實施例之仿生固定裝置具有較佳之生物相容性，骨細胞較易生長並進入其中。根據測量之骨密度(bone volume)結果，可進一步得到更明顯的證據。

第11圖為本動物實驗之對照組與第一至第四實驗組量測之骨密度的結果。要注意的是，對照組(市售的骨釘)由於材料的散射影響太強，無法進行判斷，因此並未顯示於第11圖中。由第11圖可知，第三、第四實驗組的仿生固定裝置具有高於第一、第二實驗組的仿生固定裝置之骨密度。

此外，添加生長因子BMP-2的組別(即第二、第四實驗組)，經過十二週的培養後，相較於六週的結果，骨密度有較明顯的提升。相對地，無添加生長因子BMP-2的組別(即第一、第三實驗組)的組別，經過六週與十二週的培養則沒有明顯的差異。由此可知，本發明實施例之仿生固定裝置可具有攜帶生長因子BMP-2之能力，尤其以第一實施例之仿生固定裝置攜帶生長因子BMP-2的組別得到最明顯的骨密度增加(但未到達統計上顯著差異)。

要注意的是，雖然加入生長因子可對生物體內之骨骼增生有所幫助，但生長因子本身對於生物體之影響仍有疑慮，舉例來說，目前仍無法排除生長因子可能造成生物細胞病變甚至是致癌的可能性。比較第一實驗組與第二實驗組(或第三實驗組與第四實驗組)之測量結果，會發現加入生長因子BMP-2後，對於骨密度之增長並未到達統計上顯著差異，也就是說，使用本發明實施例之仿生固定裝置，即可達到增進生物組織(例如是骨骼)的增生與結合，不需要再加入生長因子。

力學測試採用MTS(Mechanical Testing & Simulation)測試系統進行測試。首先，將樣品利用石膏(石膏：水=8：2)固定於南亞PVC W200水管中(外徑21.6cm)一天。待石膏固化後於骨釘尾端塞入塑鋼土(冠偉智慧型塑鋼土)，內封入一小段(約5mm)的六角板手截斷碎片以強化骨釘之強度。將樣品連著水管模具置於測試平台上，骨釘尾端夾上工研院所提供之夾具，鎖緊到無法自行鬆脫之地步(無法鎖到完全不能轉動，因為骨釘會變形)，將夾具尾端懸吊於測試機台上。以5mm/min的速率，拉至完全鬆脫(骨釘鬆脫於樣品或者夾具鬆脫於骨釘)後，結束實驗。

第12圖為本動物實驗之對照組與第一至第四實驗組之力學測試結果。由圖可知，對照組較容易拔出，只需約120N的力量即可鬆動。相較之下，第一、第二實驗組具有較高的力學強度(約190N)。

較為可惜是，第三、第四實驗組雖有較高的力學強度(約300N)，然而在實驗過程中，材料本身強度無法維持(即便實驗中亦曾測試於骨釘尾端添加骨水泥、塑鋼土、不銹鋼六角板手碎片等材料加強骨釘的強度)，產生形變導致夾具鬆脫，無法測得完整的實驗結果。

承上述實施例與實驗說明，本發明實施例之仿生固定裝置，相較於習知例如是骨釘等固定結構具有更好的生物相容性以及力學強度。此外，本發明實施例可利用積層製造製程技術在植入物(仿生固定裝置)上產生許多不同的微小結構，透過這些微小結構能兼具植入物的力學強度，同時增進生物組織的增生與結合。

綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧仿生固定裝置

11‧‧‧撓性部

111‧‧‧孔洞

1110‧‧‧平面

12‧‧‧剛體部

13‧‧‧螺紋部

X、Y、Z‧‧‧座標軸

Claims

一種仿生固定裝置，包括：一撓性部，具有複數個孔洞，其中該些孔洞的孔徑大小為50~500μm，且該些孔洞係由多維度之線狀與平面或曲面堆疊組合而成，其中該撓性部為一網格陣列結構，該些孔洞為複數個網格，且該網格陣列結構中的每一網格包括：一第一夾角，沿著該仿生固定裝置之受力方向排列；及一第二夾角，沿著垂直於該仿生固定裝置之受力方向排列，且該第二夾角小於90度。
如申請專利範圍第1項所述之仿生固定裝置，更包括：一剛體部，連接該撓性部，且該剛體部與該撓性部係為一體成型。
如申請專利範圍第1項所述之仿生固定裝置，更包括：一支撐件，設置於該撓性部，且該支撐件與該撓性部係為一體成型。
如申請專利範圍第3項所述之仿生固定裝置，其中該支撐件係為一條狀結構、一網狀結構或兩者之混合。
如申請專利範圍第1項所述之仿生固定裝置，其中該些孔洞係為三角形、四邊形或其他幾何多邊形。
如申請專利範圍第1項所述之仿生固定裝置，其中該些孔洞係為圓形或放射狀。
如申請專利範圍第1項所述之仿生固定裝置，其中該些孔洞的孔徑大小為50~200μm。
如申請專利範圍第7項所述之仿生固定裝置，其中該仿生固定裝置的孔隙率為0.17~0.36。
如申請專利範圍第1項所述之仿生固定裝置，其中該些孔洞的孔徑大小為300~500μm。
如申請專利範圍第9項所述之仿生固定裝置，其中該仿生固定裝置的孔隙率為0.31~0.55。
如申請專利範圍第1項所述之仿生固定裝置，其中該仿生固定裝置之材質為金屬、合金、陶瓷或高分子生醫材料。
如申請專利範圍第1項所述之仿生固定裝置，更包括一螺紋部，環繞於該撓性部，且該螺紋部與該撓性部係為一體成型。
如申請專利範圍第1項所述之仿生固定裝置，其中該仿生固定裝置係為一中空結構。