TW477690B - Dental implant system, method of increasing the preloading of a screw used to assemble components of a dental implant system, and method of assembling components of dental implants - Google Patents

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A7 五 、發明説明（ B7 —發明之背景 ------------------------------------------- 本發明係關於牙科内植器方面，具體言之，係關於用在 牙2内植器系統之構件’及更具體言之，係關於用以組合 此等系統之螺釘。 =科内植益爲甚多患者及甚多文獻主題。將人造齒根植 入患者韻骨及用以支承替代假牙。牙可直接連接於齒根， 或可連接於稱爲座之中間部份。大多數系統中，用小螺釘 連接各零件。用於連接座於植入齒根之螺釘一般具有約 〇·055-0·059叶（1.4-1.5 mm)之小直徑。固定牙齒於座部份 心扣夹螺釘可具有約0.0419_0 0453切〇6 i 15叫之小 ^ °此等螺針用各種金屬及合金製成，尤其具有生物相 谷性及牙科用途所接受之麵、鈇及金合金。 經 濟 部 中 標 準 員 X 消 f 合 作 社 印 褽 將明瞭，此等内植假牙用於咬嗓（吸幻食物時，遭受明 顯力。此等力加負载於固定牙齒及任何產於内植齒根之螺 .丁。此寺螺針係用以阻止内植系統之各構件分離，但㈣ f載可導致-或多個螺釘彎曲而使構件之接觸表面在内植 系統〈-侧略張開。此舉產生本説明中所謂之"微隙"，— 般係發生在座與植入齒根之相對表面間之界面。口 可::：隙=内植系統内部而致發生感染。各内植器二 針鬆動或損壤，因螺針被重複拉伸及彎 父；Li統上力不在内植器設計師或安裝内植器牙 二:：二：而’設計師及牙醫能使螺舞發生預拉力而 …導致内植系統之各單獨構件分離。 …丁凡王疋入-預設螺紋鎚孔時，螺舒在接合之螺釘 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4ΦΜΛ ( 210^297^ 477690 A7 B7 五、發明説明（2 螺紋表面與骨之間及螺紋頭部接靠表面與環繞镟孔之固定 坐靠表面之間遭受拉力。螺釘頭部抵靠在一固定表面上後 ，、螺釘上拉力在螺釘進一步旋入骨内時增加。此項螺釘上 拉力產生一般稱爲螺釘"預負載”之力。 古典螺釘理論藉下式關聯一螺釘之轉度（角）與預負載 夾緊力、： F = (ΡΘ/360)Κ 其中 F二藉螺釘固定在一起之二部份（例如座與内植器）之 負載或夾緊力， > ρ =座螺釘之螺距（例如典型座螺釘爲8 4 ， Θ -螺釘頭邵壓养相對表面後（亦即座/内植器表面（靠 在一起））量計之轉度（角），及 3 κ =螺針及接頭之彈性常數。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 如果轉度（Θ)增加，所產生之夾緊力（F)亦增加。夾緊力、 增加產生較緊密座/内植器接頭。較緊密接頭產生對螺釘= 動之較大阻力，及增加撬開座/内植器接頭所f之負載 胷產生之側邊負載產生趨向撬開座/内植器接頭之力。 撬開與疲勞強直接相關聯，因此撬開接頭所需之力僉2 導致螺釘疲勞損壞所需之力亦愈大。 心 ’ -般言之，預負載増加時，螺釘之疲勞強度亦增加， 螺釘在遭受各種負載時保持較穩定。螺釘頭部坐定 因 釘旋入镟孔内愈深，螺釘上預負載愈大，亦即螺釘毐轉 彈性（彈性復原）加於產生螺釘拉力之相對表面之力愈^因 -5- /〇yv A7 五、發明説明（3 螺舒進入骨之前移運動部吩1翁力、、 表面間之摩擦力抗阻，前又…7 t旋锋表裔與相對固定 擦力。藉》減少螺舒之旋隸^累針所加之扭矩必須克服此摩 ^ , '4 ^ 表面與相對固定表面間摩擦力， 任何她加〈扭矩均能増加 衣 “丁、力， 釘進-步前移至錄孔内。 I载’ 扭鉅將使螺 發明之概要 本發明之主要目的爲楹 ，菸以故* 馬^供增加螺釘上預負載之改良方式 精以改艮牙科内植器總成 ^ 报沪太菰βΗ 风及女裝於其上假牙之穩定度。 很據本發明，上述目的葬、 ^ 0 ^ ^ ^ °猎^供改艮之牙科内植系統而達 成。牙科内植系統包括一人 運 造齒根之一鍍全螺針广、㈣根，一厘，及扣連座於人 加扭矩之預自恭’、 明螺钉上嫂金明顯增加任何所 之預自明顯增加料之製造成本。由於增加 植系統之穩定度明顚改善，因而增加内植系 、'无 < 有效哥命及改善對疲勞損壞之抗阻。 圖式之簡單説明 圖圖1 Α根據本發明〈牙科内植器座系統之部份斷面側視 圖2爲圖1所示總成之分解圖。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 θ爲根據本發明之第二種牙科内植器座系統之部份斷 面側視圖。 圖4爲圖3所示之總成之分解圖。 圖5爲沿圖4中線5-5之平面圖。 圖6爲根據本發明之第三種牙科内植器座系統之部份斷 面側視圖。 -6- 才，氏張尺度制中關家襟準（⑽）Α视格獻π公釐） 477690 第87105883號專利屮請案 八7 中文說明書修正頁(89不8月） B7 五、發明説明（4 ) 圖7為爾6所7ΪΓ缴7¾之^。-------------------------- 圖8為沿圖7中線8-8之平面圆。 圖9為根據本發明之弟四種牙科内植為座系統之部份斷 面侧視圖。 圖1 0為圖9所示總成之分解圖。 圖1 1為沿圖9中線1 1 - Π之平面圖。 元件編號說明 10 假牙 11 座 12 内植齒根 13 螺釘 14 接頭 20 座 21 粘膜段 23 通道 24 凸肩 30 座 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 3 1 粘膜段 32 通道 3 3 凸肩 40 座 41 内部通道 42 凸肩 例示性具體實例之說明 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 477690 弟871 〇5883 $虎專利申請案 中文說明書修^^(89年&曰)五、發明説明（知） A7 B7 用假牙哑’食物時，加在牙上之力並非全部對準組合牙 之垂直轴線上。力以偏離垂直軸線之各種不同角度施加， 在固足内植系統在一起之螺釘產生對應之壓力。如果所加 之力超過螺釘強度，螺釘能彎曲及在内植齒根與座相交或 座與牙相父處張開一微隙。螺釘重複彎曲能導致斷裂。口 中流體亦不能進入微隙及導致感染。 研％圖1所示内植系統可明暸潛在問題。圖1顯示設製 在座11上及藉螺釘13安裝於内植齒根12之假牙10。螺 釘之累、·文部伤接合内植齒根1 2内镟孔之對應螺紋。备 旋緊螺2、13 #，施加預定驅動扭矩於螺釘使其處於張二 下。如可又所說明，此舉在螺釘上產生預負載。 咀脅中所加之力@過螺釘上預負㉟時，科將彎曲及六 許張開-微隙。圖1 +，此微隙能張開在座u : 12之頂部之相交處之接頭14。圖丨顯示偏二 "嚼力I及顯示此力可分解成垂直分力= Fh。在接頭14加於螺釘13之彎曲力可如下表示 刀 (Fh) (Lcb) f請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁j .罐4 、^τ f 經濟部中央標準局員工消費合作社印製

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其中t c b爲貪矛頂爺至____________________________________ 螺釘13之預負載所加之拉力Fs可如下表示 (Fs) (W/2) 其中w爲齒根12之螺紋部份之小直徑。如果二力Fh與Fs 相等，故螺釘開始彎曲時，則 (Fs) (W/2)= (Fh)(Lcb) 及 F s = ( F h) ( L c b ) / ( W / 2) · 自此方程式可獲得之結論爲藉使螺釘13具有較大預拉 力而增加拉力F s，將容許在螺釘13彎曲及張開一微隙之前 施加較高咀嚼力Fm於牙上。 示於圖1及2之特定座11係用於單齒用途。圖3 -11顯示 使用相同人造齒根12與螺釘13及三種不同座20，30及 40。示於圖3-5之座30爲具有寬大喇η八口形越過粘膜段 (transmucosal section)21之癒合座。此座形成供螺釘13通 過及使螺釘頭部坐定於座内之中心通道23及凸肩24。 經滴部中央標準局負工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · 示於圖6-8之座30爲具有不同形狀之越過粘膜段31之另 一種癒合座。座30之中心部份製有接納螺釘13之縱向通 运32，及使螺釘13之頭部坐定於座内之凸肩33。如圖8 所不’座30具有近似所裝牙之形狀之非圓形斷面。 圖9-11顯示業界稱爲"UCLA”座40之標準座。座40設製 有供螺釘13通過之内部通道41，及使螺釘13之頭部坐定 於座内之凸肩42。 本紙張尺度適用中國標準（CNS ) A4規;釐）— —-—- η//〇yu Α7 Β7 五、發明説明（6 用以、、且口牙科内植系統之螺釘—般係用預定扭矩旋緊， 預疋扭矩大致足以在螺釘產生實際預負載，但不大致有使 金屬碎裂之危險。所加扭矩必須克服與螺紋接合及螺針頭 邵抵靠其坐定表面轉動相關聯之摩擦力，且亦必須使螺針 主體發生張力。 如則又所対淪，用於組合牙科内植器之螺釘極小，及能 ::其上之負載受限制。雖然螺釘一般均足以使牙科内植 态提供令人滿意之使用情況，但有利之情況爲能施加更大 扭矩而知咀玎過程中張開微隙之可能性減至最小。較強螺 釘爲有利者，但螺釘強度主要由使用之金屬決定，但並非 所有金屬均爲生物相容性及牙科用途可接受。一般言之， 如果一種金屬或合金爲生物相容性及具有充份強度，此金 屬或合金可用於製造牙科内植系統之螺釘。最普通者爲鈦 及其合金如Ti Al6 v4(含6¾鋁及4%釩之鈦）及Ti 1313(含 13/〇錐及13〇/0鈮之鈦）。亦可使用具有充分強度之鈀合金， 如趣奋至8010(含9.5_10.5%鎵，6.5-7.5%銅，1.8-2.2%金 及微量鋅、敏及釕之鈀含有銥之白金合金亦可用於牙科 内植器螺釘。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 . •裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 用於牙科内植系統之人造齒根及座一般均用鈦或鈦合金 製成。本發明減少與目前用於此等系統之螺釘之相關問題 ’及可施加較高預負載於螺釘。結果爲較穩定内植器總成 ’例如對張開微隙及相關問題之較大抗阻性，及具有對疲 勞損壞之減低抗阻性。 用於本發明之螺釘必須具有與所取代之螺釘相同之尺度 .—1 I I- - - 本紙張尺度適用巾關家縣（CNS )八4規格（2ωχ297公 477690 A7 B7 五、發明説明（ 輕濟部中央榡準局員工消費合作衽印製 "矣而，鍍金之情況下，組合過程中加於螺釘之較大部份 扭矩應用於螺釘主體之預拉力及較小部份克服摩捧力。^ 力二預拉力增加採用鍍金螺釘之牙科内植系統中張開微： 所需<力，減少微隙開始張開之臨界位準與破碎位準間之 力所張開之微隙尺度。此項改良可藉較佳者以電鍍塗佈螺 釘一薄層金而達成。相信金塗層作用成潤滑劑或⑽小 gauling agent，故所加扭矩在螺釘本體上產生較大拉應力 。此外，金提供改進之抗腐蝕性。 /螺釘螺紋可機器製成，或金屬原料可滚製螺紋。製螺紋 後，螺釘用實質上純金塗佈。金厚度受螺紋間空間限制， 因此應相當薄，-般爲0.5」μηι。因金屬螺紋將具有固有 <表面粗糙度，鍍金層應足以明顯減少表面粗糙度產生之 摩擦力。 鍍金層可加於前文説明之任何標準合金。然而，螺釘爲 鈦或鈦合金製成時，螺釘在鍍金之前應鍍有如白金之中間 材料，以達成金與鈦或鈦合金之良好結合。金直接鍍在鈦 或鈦合金時，鍍金屬碎片在使用螺釘過程中能自基質脱落 。生物相容性材料如白金之中間"平展層，，（，，strike，，）使鍍金 層車父永久性結合於效或处合金。 ’ 實例1 進行模擬一牙科内植器座總成對Dn於其上之力之反應 之實驗。此一實驗中，用自8010鈀合金製成之螺釘扣連座 於牙科内植器。若干螺釘就製成之情況（”8〇1〇”）使用，其 他螺釘鍍金達〇·5·1 μηι厚度（”8010PL”）。驅動螺釘至螺釘 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣.

、1T -10 桃國國家標準（CNS 2】〇><297公趁） 五、發明説明（8 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 頭部與坐定表面初步接觸爲止。然後施加45、38及32牛 =-公分（Ν·_扭矩旋緊螺釘，使螺釘發生預負載。利用 衣、疋内植Α配置〈36G°模板，量計並記錄與坐定表面接觸 =每-螺釘被所施加之扭矩轉動之角纟。亦記錄張開Ο ” 密米微隙所需之偏離軸線力（以牛頓計）。 —以與座及内植器之中心軸線成3〇。之角施加壓縮力，以 模擬吸嚼中加於螺釘之偏離軸線力，如前文所討論。壓縮 力係將内植器/座總成在一標準拉伸/壓縮試驗裝置中配置 成與垂直軸線成30。角而施加。一光學顯微照相機瞄準座 與内植器間之接頭，故在接頭之任何微隙寬度均能放大 350X量計。所加之力逐漸增加，直至張開〇 25密米之微隙 。當微隙到達0.25密米時，記錄所加力之大小。 螺釘之疲勞強度以相同方式量計。將一鈦内植器固定於 模擬骨材料中，及用一座螺釘將模擬17 mm高大臼齒之一 鈥合金（Ti Α1δ V4)座安裝於内植器。所產生之組合件模擬 一單齒代替件。將組合件與垂線成30。角固定於壓縮試驗 裝置之基座。一不銹鋼探針接觸座之頂部，及施加模擬牙 齒遭受之咀嚼力之負載。施加在最大負載之1〇-1 〇〇〇/0間循 環之預定負載。下列資料提供在五百萬次循環無損壞之情 況可施加之最大負載。 結果示於表Α。 I i ^ -- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 ·· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 477690 ΑΊ Β7 發明説明（9 ) 表A 各種不同驅動扭矩之赭動角，間 1無鍍層80/l〇|| UCLA 1 80/10 UCLA 驅動扭矩 ---- 轉動角 30°間隙撬開 1負載 1疲勞強度 轉動角 [3(^間隙撬開 1負载 •-===== 疲勞強度 32 N cm 19° 240 N 275 N* 28° 345 N 325 N* 38 N cm 23° 290 N 36° 390 N 45 N cm 25° 310N 40° 411N J 所示負載5百萬次循環後無損壞 ----.--h----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 自以上資料 過較無鍍層螺 產生較大預負 力張開微隙。 釘抗阻較大咀 種螺釘之資料 差爲101 N或 較穩定之内植 阻力亦愈大。 減少之螺釘鬆 中所遭受之循 可明瞭，任何 釘爲大之角度 載或拉力，因 此一情況表示 α爵負載。例如 ，螺釘在張開 大於30%之改 系統。座螺釘 受限制之間隙 動直接相關聯 環負载之一函數。 既定扭矩均轉動有鍍層螺針通 。較大角度位移在有鍍層螺针 事實上顯示需要較大偏離軸線 鍍金螺釘將較習用之無鍍層螺 ，比較以45 N_cm扭矩旋緊二 0.25密米微隙前能接受之負載 良。因此，有鍍層螺釘可獲得 上拉力愈大，對發生間隙之抗 發生情況與增加之疲勞強度及 。疲勞損壞及螺针鬆動爲P且資 、-=6

Claims (1)

1. 477690 第87105883號專利申請案 八8 中文申請專利範圍修正本(89年8月）S 補充I 申請專利範圍 人造 !·:種牙科—_ ㈣根及一座，螺釘具有生物相容性材料製成之/本體及 f體上之鍍金層，因而與無鍍層之相同螺釘相較，可增 加螺釘之拉力。 ，其中該生物 ，其中該生物 ，其中該生物 其中該生物 其中.該塗層 其中該塗層 其中該塗層 2. 根據申請專利範圍第丨項之牙科内植系統 相容性材料為鈦或鈦合金。 3. 根據申請專利範園第1項之牙科内植系統 相容性材料為鈦合金Ti Ai6 v4。 4·根據中請專利範圍第1項之牙科内植系統 相么性材料為免合金。 5.根據申請專利範圍第1項之牙科内植系統 相容性材料為鈀合金8 0 1 〇。 訂 6·:據中請專利範圍第1項之牙科内植系統3 為貫質純金。 據中請專利範圍第1項之牙科内植系統， 係電鍍於本體上。 8·::申請專利範圍第1項之牙科内植系統， /、有自約0.5至1 μιη範圍之厚度。 9. 種增加用於組合一牙科内植系#、# & 載 Η植系統之構件之一螺釘預負 戰足万法，包括下列步騾： 將具有一内部通道之第一構 螺紋部份之第二構件； 置成接觸具有一内部 將一螺紋穿過第一構件之内… 内部螺紋部份，螺釘通及接合第二構件之 釘具有生物㈣性材料製成之-本體 本纸張尺度適 B8 C8 D8 申請專利範固 旋緊螺釘而使螺釘預爲載。 10.根據申請專利範圓第9項> 一預定扭矩。 万法，其中該螺釘係旋緊至 科内植器之構件之方法，其中將第-構件配 一昂—梅件，及二構件藉穿過第一構件並接合第 部份之，扣連在一起，其特徵在於包 ^生物相卷性及牙科用途可接受之金屬製造螺釘並 鍍金，以增加螺釘之與無金或金合金鍍層之螺釘相較之 有效拉力。 根據申叫專利靶圍第1 〇項之方法，其中該螺釘為鈦或鈦 合金。 13.根據申請專利範圍第12項之方法，其中該螺釘為鈦合金 Ti Al6 V4。 14·根據申請專利範圍第10項之方法，其中該螺釘為鈀合金。 15·根據申請專利範圍第14項之方法，其中該螺釘為鈀合金 8010 〇 I-_ 看|丨 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1T Φ. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 適 I度 一尺 |張 一紙 本 準 I標 |家 S N |釐 公