TWI780911B

TWI780911B - 植入物切削器與植入物成形方法

Info

Publication number: TWI780911B
Application number: TW110134413A
Authority: TW
Inventors: 王躍鈞; 曾俊傑; 蔡東霖
Original assignee: 財團法人金屬工業研究發展中心
Priority date: 2021-09-15
Filing date: 2021-09-15
Publication date: 2022-10-11
Also published as: TW202312947A

Abstract

一種植入物切削器與植入物成形方法，用以解決習知刀具及植入物塑形方法較費時且容易造成誤差的問題。係包含：一基座，具有相連通的一第一容室及一第二容室，該第一容室具有一入口，該第二容室具有一出口；及一切削件，容置於該第二容室中，該切削件由一驅動件驅動旋轉，該切削件具有數個切削刃，該數個切削刃位於同一半徑的圓周上，且接近於與該第一容室相連通的部位旋轉。該植入物成形方法，包含以下步驟：建立一植入物外形的一數據資料；依據該數據資料製造一塑形模具；及以該塑形模具塑造該植入物的外形。

Description

植入物切削器與植入物成形方法

本發明係關於一種切削器與物體成形方法，尤其是一種植入物切削器與植入物成形方法。

目前在醫療上使用的人體植入物中，自體軟骨植入物具有避免組織排斥、感染率低、觸感自然等優點，因此，已被整型外科廣泛的使用。軟骨在植入人體之前，需經切碎成顆粒狀後，再用生物組織膠將該軟骨的顆粒凝集、塑形。

由於將該軟骨切碎成顆粒狀時，需要仰賴醫師以習知的刀具手工逐刀切削，因而增加了手術時間，導致手術的過程費時費力。且該軟骨所形成的植入物須由醫師在手術中憑經驗手工塑形，因此，人為因素導致該植入物外形的誤差的機率仍然很高。

有鑑於此，習知切削軟骨的刀具及植入物成形方法確實仍有加以改善之必要。

為解決上述問題，本發明的目的是提供一種植入物切削器，係可以節省植入物切削時間者。

本發明的次一目的是提供一種植入物成形方法，係可以避免人為因素導致植入物外形不符者。

本發明全文所述方向性或其近似用語，例如「前」、「後」、「左」、「右」、「上(頂)」、「下(底)」、「內」、「外」、「側面」等，主要係參考附加圖式的方向，各方向性或其近似用語僅用以輔助說明及理解本發明的各實施例，非用以限制本發明。

本發明全文所記載的元件及構件使用「一」或「一個」之量詞，僅是為了方便使用且提供本發明範圍的通常意義；於本發明中應被解讀為包括一個或至少一個，且單一的概念也包括複數的情況，除非其明顯意指其他意思。

本發明全文所述「結合」、「組合」或「組裝」等近似用語，主要包含連接後仍可不破壞構件地分離，或是連接後使構件不可分離等型態，係本領域中具有通常知識者可以依據欲相連之構件材質或組裝需求予以選擇者。

本發明的切削器，包含一基座，具有相連通的一第一容室及一第二容室，該第一容室具有一入口，該第二容室具有一出口，該出口具有一結合部，該結合部供一蓋體結合；及一切削件，容置於該第二容室中，該切削件由一驅動件驅動旋轉，該切削件具有數個切削刃，該數個切削刃位於同一半徑的圓周上，且接近於與該第一容室相連通的部位旋轉。

本發明的植入物成形方法，係利用上述之植入物切削器，包含以下步驟：建立一植入物外形的一數據資料；依據該數據資料製造一塑形模具；及以該植入物切削器切削一待加工物，將切削後的該待加工物混合一生物組織膠，注入該塑形模具，形成該植入物。

據此，本發明的植入物切削器，係可以藉由該驅動件帶動該數個切削刃轉動，使該待加工物可以同時由數個切削刃切削，因此，該待加工物可以快速且省力的被切碎成顆粒狀，係具有節省切削時間的功效。本發明的植入物成形方法，係可以藉由該塑形模具預先確定該植入物的外形，以使醫師可以準確且快速的塑形該植入物，係可以避免人為因素所導致植入物外形不符的功效。此外，該蓋體可以限制該切削件容置於該第二容室中旋轉，具有防止該切削件由該第二容室中脫出的功效。

其中，該第二容室的斷面形狀可以為圓形，該數個切削刃沿形成圓形的該第二容室的殼壁旋轉。如此，係具有便利組裝該基座與該切削件的功效。

其中，該基座可以具有至少一持拿部，該至少一持拿部由該基座外表面向外延伸。如此，工者係可以便利持拿該植入物切削器，以將該待加工物進行加工的功效。

其中，該至少一持拿部的數量可以為二個，該二持拿部分別位於該基座的二相對面。如此，使用者係可以分別以二手指成穩定的托持該基座的功效。

其中，該基座可以具有一抵壓件，該抵壓件在該第一容室中移動。如此，該抵壓件可以頂推該待加工物與該切削件的數個切削刃接觸，以使該待加工物充分切削的功效。

該植入物切削器可以另包含一容器，該容器具有一第三容室，該容器藉由該結合部及該蓋體而連接於該基座的出口。如此，使該待加工物被切碎成顆粒狀後，係可以容置於該第三容室及方便被取出的功效。

其中，該容器可以具有一注射口，該注射口連通該第三容室。如此，容置於該第三容室中且被切碎成顆粒狀的該待加工物係可以方便地被填充至該塑型模具，係具有使用便利性的功效。

其中，該驅動件可以成L形，該驅動件由一端結合於該切削件的一端面。如此，係可以藉由該驅動件直接驅動該切削件的功效。

其中，該驅動件的另一端可以具有一握持部，該握持部用以驅動該切削件旋轉。如此，係可以藉由持拿該握持部以驅動該切削件的功效。

其中，該數個切削刃與該握持部係共同環繞於相同的一軸心旋轉，該數個切削刃與該軸心相距有一第一旋轉半徑，該握持部與該軸心相距有一第二旋轉半徑，該第二旋轉半徑可以為該第一旋轉半徑的4倍以上。如此，該驅動件係可以利用較大的力矩以帶動該切削件旋轉及進行切削，係具有省力的功效。

其中，該切削件可以圍成中空的一圓筒，該形成圓筒的切削件環周面具有數個貫孔，該數個切削刃各位於該貫孔的局部周緣，且各該切削刃突出於該切削件的環周面。如此該數個切削刃係可以位於同一半徑的圓周上進行切削的功效。

其中，各該貫孔的孔徑可以為0.7~1.5mm。如此，該待加工物係可以被切削成適當的粒徑，係具有較佳的成型性及定型性的功效。

其中，該數個貫孔可以形成相同的孔徑。如此，該待加工物係可以被切碎成相同粒徑顆粒的功效。

其中，該切削件具有軸向相對的二端，該切削件的其中一端可以具有一連接部，該連接部供由該基座的一穿孔通過的該驅動件的一端結合。如此，該驅動件係可以直接與該切削件相結合的功效。

其中，該數據資料可以利用微型電腦斷層掃瞄建立。如此，係具有準確估算該植入物的外形條件的功效。

其中，該植入物外形的數據資料可以儲存於一雲端資料庫。如此，該雲端資料庫的容量大、可靠度高及存取便利，係具有妥善保存該數據資料的功效。

其中，該塑形模具可以藉由3D列印、電腦數值控制加工或射出成形方式製作。如此，係具有便利製作該塑形模具的功效。

其中，該塑形模具的材質可以為聚乳酸、聚麩胺酸、聚己內酯、不鏽鋼或鈦合金。如此，該聚乳酸、聚麩胺酸及聚己內酯為可生物分解材料，係具有避免環境污染的功效；該不鏽鋼及鈦合金有較高的機械強度，係具有避免該塑形模具變形的功效。

其中，該塑形模具可以具有至少一注入孔及至少一排氣孔，該至少一注入孔及該至少一排氣孔連通該塑形模具的模穴。如此，被切碎成顆粒狀的該待加工物係可以由該至少一注入孔填充該塑形模具的模穴，及可以由該至少一排氣孔將該模穴剩餘的空氣排出的功效。

〔本發明〕

1:基座

1a:入口

1b:出口

11:第一容室

12:第二容室

13:持拿部

14:抵壓件

15:結合部

16:蓋體

17:穿孔

2:切削件

21:切削刃

22:驅動件

23:握持部

24:貫孔

25:連接部

3:容器

31:第三容室

32:注射口

33:推擠件

4:塑形模具

41:注入孔

42:排氣孔

B:待加工物

C:原料

P:軸心

R1:第一旋轉半徑

R2:第二旋轉半徑

S:螺件

T1:建立外形資料步驟

T11:雲端存取步驟

T2:模具製造步驟

T3:植入物成形步驟

〔第1圖〕本發明一較佳實施例的分解立體圖。

〔第2圖〕本發明一較佳實施例的組合剖視圖。

〔第3圖〕沿第2圖的A-A線剖面圖。

〔第4圖〕本發明植入物成形方法的方法流程圖。

〔第5圖〕本發明以塑形模具塑造植入物外形的動作情形圖。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：請參照第1圖所示，其係本發明植入物切削器的一較佳實施例，係包含一基座1及一切削件2，該切削件2結合於該基座1。

該基座1具有相連通的一第一容室11及一第二容室12，該第一容室11的斷面形狀本發明不限制，該第二容室12的斷面形狀較佳為圓形。該第一容室11具有一入口1a，該第二容室12具有一出口1b。該基座1較佳具有至少一持拿部13，該至少一持拿部13由該基座1外表面向外延伸，該至少一持拿部13的數量較佳為二個，該二持拿部13可以分別位於該基座1的二相對面。另外，該基座1可以具有一抵壓件14，該抵壓件14可以在該第一容室11中移動。

該切削件2可以容置於該第二容室12中，該切削件2可以被一驅動件22驅動旋轉，該出口1b較佳具有一結合部15，該結合部15可供一蓋體16結合，以限制該切削件2容置於該第二容室12中旋轉，該結合可以為習知的螺合。該切削件2具有數個切削刃21，該數個切削刃21位於同一半徑的圓周上，使該數個切削刃21可以接近於與該第一容室11相連通的部位旋轉，或沿斷面形狀形成圓形的該第二容室12的殼壁旋轉。該驅動件22可以為一旋鈕或一曲柄等驅動機構，在本實施例中，該驅動件22為成L形的一曲柄，該驅動件22可以由一端結合於該切削件2的一端面，該驅動件22的另一端可以具有一握持部23，該握持部23可用以驅動該切削件2旋轉，該握持部23可以被固定於該驅動件22，或者，該握持部23可以由習知的螺件S結合於該驅動件22，使該握持部23可以相對於該驅動件22旋轉。

請參照第1、2圖所示，在本實施例中，容置於該第二容室12中之該切削件2可以為成中空的一圓筒，該形成圓筒的切削件2環周面具有數個貫孔24，各該貫孔24的孔徑可以為0.7~1.5mm，該數個貫孔24可以形成相同或不同的孔徑。該數個切削刃21各可位於該貫孔24的局部周緣，且各該切削刃21突出於該切削件2的環周面，使該切削件2旋轉時，各該切削刃21可以對由該第一容室11下落的軟骨等待加工物B進行細化。該切削件 2具有軸向相對的二端，該切削件2的其中一端可以具有一連接部25，該連接部25可以供由該基座1的一穿孔17通過的該驅動件22的一端結合，較佳地，該穿孔17可以為一軸孔。

請參照第2圖所示，該數個切削刃21與該握持部23係共同環繞於相同的一軸心P旋轉，該數個切削刃21與該軸心P相距有一第一旋轉半徑R1，該握持部23與該軸心P相距有一第二旋轉半徑R2，較佳地，該第二旋轉半徑R2為該第一旋轉半徑R1的4倍以上。

本發明的植入物切削器可以另包含一容器3，該容器3可以為一注射器的針筒，該容器3具有一第三容室31，該容器3可以藉由該結合部15及該蓋體16而連接於該基座1的出口1b，使被該數個切削刃21切削下落於該切削件2內的顆粒狀待加工物B可以進入至該第三容室31，該容器3還可以具有一注射口32，該注射口32連通該第三容室31。

請參照第3圖所示，該植入物切削器係可用於切削該待加工物B，該待加工物B可以為一軟骨，詳言之，使用者係可以將該待加工物B由該基座1的入口1a置入於該第一容室11，並藉由該驅動件22驅動該切削件2旋轉，使該數個切削刃21切削該待加工物B，將該待加工物B切碎成顆粒狀並落於該切削件2內，當該切削件2的數個貫孔24具有相同的孔徑時，該待加工物B可以被切碎成相同粒徑的顆粒。

必要時，可以藉由該抵壓件14頂推該待加工物B，且更可以藉由該二持拿部13供使用者分別以二手指托持該基座1，及再以拇指按壓該抵壓件14以頂推該待加工物B與該切削件2的數個切削刃21接觸，如此，係可以供使用者方便使用該植入物切削器，使用者可以藉由該驅動件22驅動該切削件2旋轉，使該數個切削刃21可以切削該待加工物B。由於該待加工物B可以同時由數個切削刃21切削，因此，使用者可以快速且省力的將該待加工物B切碎成顆粒狀，當該切削件2的數個貫孔24具有相同的孔徑時，該待加工物B係可以被切碎成粒徑一致的顆粒。此外，當該驅動件22的第二旋轉半徑R2為該數個切削刃21的第一旋轉半徑R1的4倍以上時，係便利使用者利用較大的力矩切削該待加工物B。

經切碎成顆粒狀的該待加工物B落入於該容器3之該第三容室31時，該容器3收集該待加工物B的顆粒後，該容器3可以與該基座1分離，藉此，使用者係可以便利地直接加入生物相容、可吸收之一塑形劑，該塑形劑可以是生物組織膠，係可以凝集該待加工物B的顆粒。

請參照第4、5圖所示，該待加工物B的顆粒混和該塑形劑後可形成一原料C，該原料C可以透過一種植入物成形方法而形成一植入物，該植入物成形方法係包含以下步驟：一建立外形資料步驟T1、一模具製造步驟T2及一植入物成形步驟T3。

詳言之，該建立外形資料步驟T1係建立該植入物外形的一數據資料。該建立外形資料步驟T1可以由醫師進行，醫師可以針對病患的患部評估該植入物的形狀、尺寸及角度等外形條件，並將該外形條件轉換成該數據資料。例如，該數據資料可以由醫師利用微型電腦斷層掃瞄(Micro-CT)對病患的患部進行掃描而建立，藉此可以準確估算該植入物的外形條件。

較佳地，完成該建立外形資料步驟T1後可以執行一雲端存取步驟T11，該雲端存取步驟T11係可以將該數據資料儲存於一雲端資料庫，係具有容量大、可靠度高及便利存取等優點，使該數據資料可以妥善的保存。

該模具製造步驟T2係依據該數據資料製造一塑形模具。例如，醫師可以直接或透過該雲端資料庫，將該植入物外形的數據資料提供給模具製造廠。該模具製造廠可以依據該數據資料，並藉由電腦運算翻模以建置模具加工圖檔，該塑形模具可以藉由例如3D列印、電腦數值控制(CNC)加工或射出成形等方式製作。該塑形模具的材質可以為無生物毒性之高分子材料，例如聚乳酸(PLA)、聚麩胺酸(PGA)、聚己內酯(PCL)等，亦可以為不鏽鋼或鈦合金等，本發明不予以限制。

請參照第5圖所示，該植入物成形步驟T3係將由該植入物切削器切削後的該待加工物(原料C)，以該塑形模具4塑形成該植入物。該塑形模具4可以具有至少一注入孔41及至少一排氣孔42，該至少一注入孔41及該至少一排氣孔42連通該塑形模具4的模穴。該容器3的注射口32可以連接該至少一注入孔41，該容器3另可以結合一推擠件33，該推擠件33可以為注射器的一活塞。該推擠件33可以將該第三容室31中的原料C推擠至該注射口32，該原料C再由該至少一注入孔41進入該塑形模具4的模穴。藉此，該原料C可以填充於該塑形模具4的模穴中，在填充的過程中，該至少一排氣孔42可用以將模穴剩餘的空氣排出，以避免該原料C填充不完全。該原料C填充完成後可以靜置一預定時間，待該植入物成形後即可取出使用。由於醫師可以藉由該塑形模具4預先確定該植入物的外形，如此，係可以便利且快速的使該植入物成形。在其他實施例中，該原料C亦可以先填入該塑形模具4的母模，再由該塑形模具4的公模擠壓成形，係本領域中具有通常知識者可以理解。

綜上所述，本發明的植入物切削器，係可以藉由該驅動件帶動該數個切削刃轉動，使該待加工物可以同時由數個切削刃切削，因此，該待加工物可以快速且省力的被切碎成顆粒狀，係具有節省切削時間的功效。本發明的植入物成形方法，係可以藉由該塑形模具預先確定該植入物的外形，以使醫師可以準確且快速的塑形該植入物，係可以避免人為因素所導致植入物外形不符的功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，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。