TWI624250B - 生物活性玻璃纖維牙植體 - Google Patents

Abstract

一種具有纖維材料與結構的生物活性玻璃纖維牙植體，包括一固定件及一周邊接合件，固定件設置用於與頜骨或顱骨進行骨整合，周邊接合件連接至固定件並且設置用於連接一支撐一牙科贗復物的牙墩，固定件及周邊接合件為強化纖維樹脂所製成，強化纖維樹脂中的纖維形成一纖維編織結構，其包括筆直地穿過纖維編織結構的一中央纖維軸及多數個交錯環繞中央纖維軸的辮狀纖維軸，強化纖維樹脂中的每一纖維為具有一或多層。

Description

生物活性玻璃纖維牙植體

本發明係關於一種牙植體，特別是關於一種生物活性玻璃纖維牙植體。

牙植體(也可以稱之為骨內植入體或固定物)是一種與頜骨或顱骨接合以支撐牙科贗復物，例如牙冠、牙橋、義齒、臉部贗復物的外科組件，或是作為一種牙齒矯正固定器。現今植牙基礎是一種稱為骨整合的生物過程，其材料例如鈦，形成與骨頭的密切結合。植牙固定物為首先被置放而可能進行骨整合，然後再附加牙科贗復物。而在牙科贗復物(牙齒、牙橋、義齒)接觸植入體前，或是支撐牙科贗復物的牙墩置入前，需要不定的痊癒時間。

牙植體主要是用來支撐牙科贗復物。現今牙植體使用骨整合以及骨緊固融合至例如鈦或陶瓷等特定材料之生物過程。牙植體和骨頭的整合可以在十年內支撐物理負載而不會損壞。

對於個別的牙齒置換，首先以一牙墩螺釘將一植入牙墩固定至牙植體。然後，以牙科用黏固劑、小螺釘而將一牙冠(牙科贗復物)連接至牙墩，或於牙冠製造時與牙墩熔合。同樣地，牙植體也可以固定牙橋或活動式假牙的方式而被使用來維持多數個牙科贗復物。

部份來說，牙植體的長期成功是以其可以支撐的力量來定義。當牙植體沒有牙周韌帶，在咬合時沒有壓力感，所以產生的力量會較高。為了抵銷這些力量，牙植體的位置必須平均地分佈力量於其所支撐的 贗復物。應力集中可能造成假牙架子及植牙構件的斷裂，或是造成相鄰於牙植體的骨頭的損失。牙植體的根本位置是根據於生物因素(骨類型、生命結構、健康)以及力學因素。

因此，牙植體的設計必須提供高張力強度以及相似於自然齒的齒質彈性，以應付人類口腔現實生活中的使用。鈦或氧化鋯(陶瓷)由於其高張力強度而被廣泛地使用來做為牙植體。然而，鈦或氧化鋯(陶瓷)材料缺乏齒質彈性且容易於撞擊時破碎。

緣此，需要牙植體的創新設計，以提供現實生活使用的生命周期維持性。

依照本發明的示例實施例，提出了具有纖維材料及結構的生物活性玻璃纖維牙植體，以解決上述問題。

本發明的內容是對於生物活性玻璃纖維牙植體提供強健的結構。本發明開發纖維力學以及使用纖維編織方法以提供所述結構。建議的纖維可為加強張力的以及具有一或多層。以此方式，所提供的結構可以改善骨整合過程。

根據本發明的第一態樣，揭露了一種示例的具有纖維材料及結構的生物活性玻璃纖維牙植體。生物活性玻璃纖維牙植體包括一固定件及一周邊接合件。固定件設置用於與頜骨或顱骨進行骨整合。周邊接合件連接至固定件並且設置用於連接一支撐一牙科贗復物的牙墩。固定件及周邊接合件為強化纖維樹脂所製成。強化纖維樹脂中的纖維形成一纖維編織結構，以致於生物活性玻璃纖維牙植體可同時具有高張力強度以及齒質彈性。也就是說，關於在牙植體上的集中應力，纖維編織結構比傳統的單片結構更佳，並且藉由使用 纖維編織結構可因此避免斷裂。

在較佳的實施例中，纖維編織結構包括一中央纖維軸及多數個辮狀纖維軸。中央纖維軸筆直地穿過纖維編織結構，而辮狀纖維軸交錯環繞中央纖維軸。中央纖維軸做為支撐構件而對於辮狀纖維軸提供額外的固定力。因此藉由這樣的中央加強機制，相較於傳統的交叉編織機制，中央纖維軸在此方向上的張力強度為較高。除了圓形纖維，每一纖維可為六角形以提供更高的張力強度。在一特定實施例中，每一纖維只有一層，其可為生物活性纖維所形成，諸如生物活性玻璃纖維、膠原蛋白、氫氧基磷灰石、或磷酸鈣。或者是，纖維也可為具X光不透性的生物惰性玻璃纖維或生物惰性材料所製成。當植入生物活性玻璃纖維牙植體，骨整合過程可開始於生物活性玻璃纖維牙植體與骨頭之間。換句話說，骨整合過程可開始於生物活性玻璃纖維牙植體的纖維與骨頭之間。因為生物活性玻璃纖維牙植體的纖維包含生物活性材料，相較於傳統的塗覆方法，藉由纖維編織方法可以提供更緊密的骨整合。

在較佳的實施例中，強化纖維樹脂中的纖維可為一多層纖維，且多層纖維的各層的熱膨脹數由內層往外層為逐層降低。例如，每一纖維包括有一核心層及一殼體層。殼體層圍繞於核心層的一周圍表面，且具有低於核心層的熱膨脹係數。由於纖維力學的自然性質，如此設置對於纖維軸的好處為可以承擔高張力，因此而可提供高張力強度的生物活性玻璃纖維牙植體。高張力強度對於生物活性玻璃纖維牙植體是重要的，因為生物活性玻璃纖維牙植體為經常性地使用，並且施加於其上的外力為方向不一致的。多層纖維的每一層可為一圓形長纖維、一六邊形長纖維、或一條形長纖維所形成。在本實施例中，核心層可以一圓形長纖 維或一六邊形長纖維所形成，而殼體層以一圓形長纖維、一六邊形長纖、或一條形長纖維所形成，以加強纖維編織結構的強度。多層纖維的其中至少一層為生物惰性材料所製成，且多層纖維的其中至少一層為生物活性材料所製成。一特定實施例的殼體層為生物活性材料所製成，諸如生物活性玻璃、膠原蛋白、氫氧基磷灰石、或磷酸鈣。當殼體層與骨頭接觸，生物活性材料可自殼體層釋放出而與骨頭中之成骨細胞接觸，而進行骨整合。而本實施例的核心層可為生物惰性材料所製成，以維持生物活性玻璃纖維牙植體的結構。

在較佳的實施例中，每一纖維可包括一核心層、一中間層、及一殼體層。中間層圍繞於核心層的一周圍表面，而殼體層圍繞於中間層的一周圍表面。殼體層的熱膨脹係數低於中間層的熱膨脹係數，且中間層的熱膨脹係數低於核心層的熱膨脹係數。如此三層結構的好處是，當殼體層與骨頭骨整合，由其餘的核心層及中間層所建構的兩層結構仍然維持著，因此相較於單層結構可以提供更大的張力強度。多層纖維的其中至少一層為生物惰性材料所製成，且多層纖維的其中至少一層為生物活性材料所製成。例如，在一特定實施例中，核心層及/或中間層可為具X光不透性的生物惰性玻璃纖維或生物惰性材料所製成，而殼體層為生物活性材料所製成，諸如生物活性玻璃、膠原蛋白、氫氧基磷灰石、或磷酸鈣。在一特定實施例中，核心層及/或中間層可為生物活性材料所製成，諸如生物活性玻璃、膠原蛋白、氫氧基磷灰石、或磷酸鈣，而殼體層可為具X光不透性的生物惰性玻璃纖維或生物惰性材料所製成。在一特定的實施例中，核心層及/或中間層可以一圓形長纖維、或一六邊形長纖維所形成，而殼體層可以一圓形長纖維、一 六邊形長纖維、或一條形長纖維所形成，以加強纖維編織結構的強度。

凡精於此技藝者當可經由閱讀以下各圖式所敘述的較佳實施例的詳細描述明白本發明的物件。

1‧‧‧殼體層

11‧‧‧點狀塗層

2‧‧‧核心層

3‧‧‧中間層

10‧‧‧中央纖維軸

20‧‧‧辮狀纖維軸

100‧‧‧生物活性玻璃纖維牙植體

110‧‧‧固定件

120‧‧‧周邊接合件

F‧‧‧纖維

R‧‧‧樹脂

第1圖係為本發明之一概括實施例之生物活性玻璃纖維牙植體之示意圖。

第2A圖及第2B圖係為本發明之第一實施例及第二實施例之使用於生物活性玻璃纖維牙植體之一纖維之示意圖。

第3A圖及第3B圖係為本發明之第三實施例及第四實施例之使用於生物活性玻璃纖維牙植體之一纖維之示意圖。

第4A圖及第4B圖係為本發明之第五實施例及第六實施例之使用於生物活性玻璃纖維牙植體之一纖維之示意圖。

第5A圖及第5B圖係為本發明之第七實施例及第八實施例之使用於生物活性玻璃纖維牙植體之一纖維之示意圖。

第6A圖及第6B圖係為本發明之第九實施例及第十實施例之使用於生物活性玻璃纖維牙植體之一纖維之示意圖。

第7A圖及第7B圖係為本發明之第十一實施例及第十二實施例之使用於生物活性玻璃纖維牙植體之一纖維之示意圖。

第8圖係為本發明之第十三實施例之使用於生物活性玻璃纖維牙植體之一纖維之示意圖。

第9圖係為本發明之另一概括實施例之生物活性玻璃纖維牙植體之示意圖。

某些用語經由實施方式以及以下的專利範圍使用以參照特定的構件。熟知此技藝者當知，製造者可用不同的命名參照構件。本文件並不意欲分別名稱不同而非功能不同的構件。在以下實施方式及專利範圍中，用語「包括」及「包含」為開放式使用，而因此應被解釋為意指「包括，而不是限定於」。

請參閱第1圖所示，其係為本發明之一概括實施例之生物活性玻璃纖維牙植體100之示意圖。生物活性玻璃纖維牙植體100包括一固定件110及一周邊接合件120。固定件110設置用於在生物活性玻璃纖維牙植體100植入後與頜骨或顱骨進行骨整合。周邊接合件120連接至固定件110，並且設置用於連接一支撐一牙科贗復物(圖未示，例如牙冠)的牙墩(圖未示)。固定件110及周邊接合件120皆為強化纖維樹脂所製成，強化纖維樹脂係指一種纖維提供於樹脂中的材料。請參閱第1圖的子圖示A所示，其係為生物活性玻璃纖維牙植體100的上視圖。在子圖示A中，可見纖維F為固定於樹脂R中而因此為提供於生物活性玻璃纖維牙植體100之中。繼續參閱第1圖的子圖示B所示，可見纖維F被編織而形成纖維編織結構。纖維編織結構有利於生物活性玻璃纖維牙植體100可同時具有高張力強度以及齒質彈性。

子圖示B顯示纖維編織結構包括一中央纖維軸10及多數個辮狀纖維軸20。中央纖維軸10筆直地穿過纖維編織結構，而多數個辮狀纖維軸20交錯環繞中央纖維軸。子圖示B之圖案「＊」提供對於辮狀纖維軸20的額外固定以及垂直方向的高張力強度，而因此產生比傳統的圖案「x」更強健的結構。

樹脂R可為生物惰性或生物分解性材料所製成以促 進骨整合過程，並且依照實際實施而定，樹脂R可為熱固性或熱可塑性。纖維F可為單層纖維或多層纖維，並且可能為生物惰性或生物活性材料所製成。以下將進一步詳細敘述。

參閱第2A圖及第2B圖所示，其係分別為本發明之第一實施例及第二實施例之使用於生物活性玻璃纖維牙植體100之一纖維之示意圖。由第2A圖及第2B圖可見，使用於生物活性玻璃纖維牙植體100的纖維為單層纖維。然而，纖維可形成為圓形或六邊形。形成六邊形纖維的目的是提供生物活性玻璃纖維牙植體100的纖維編織結構高張力強度。在這些實施例中，纖維可為生物活性材料所製成，諸如生物活性玻璃纖維、膠原蛋白、氫氧基磷灰石、或磷酸鈣。所以當生物活性玻璃纖維牙植體100植入，纖維可開始骨整合於骨頭。由於使用於在本實施例的纖維是具生物活性的，樹脂應該以生物惰性材料製成，以維持生物活性玻璃纖維牙植體100的結構。然而，本發明不限於此，纖維也可為具X光不透性的生物惰性玻璃纖維或生物惰性材料所製成。

參閱第3A圖及第3B圖所示，其係分別為本發明之第三實施例及第四實施例之使用於生物活性玻璃纖維牙植體100之一纖維之示意圖。在這些實施例中，生物活性玻璃纖維牙植體100之強化纖維樹脂中的纖維為一多層纖維，且多層纖維的各層的熱膨脹數由內層往外層為逐層降低。由第3A圖及第3B圖可見，使用於生物活性玻璃纖維牙植體100的纖維為雙層纖維。在這些實施例中，多層纖維包括一核心層2及一殼體層1，殼體層1圍繞於核心層2的一周圍表面，並且具有低於核心層2的熱膨脹係數。雙層纖維的設置的好處為可以提供高張力強度，因此而可對於生物活性玻璃纖維牙植體100提供高張力強度。多層纖維的每一層分別為一圓形長 纖維、一六邊形長纖維、或一條形長纖維所形成。在這些實施例中，核心層2以一圓形長纖維或一六邊形長纖維所形成，而殼體層1以一圓形長纖維所形成。多層纖維的其中至少一層為生物惰性材料所製成，且多層纖維的其中至少一層為生物活性材料所製成。本實施例的殼體層1為生物活性材料所製成，諸如生物活性玻璃、膠原蛋白、氫氧基磷灰石、或磷酸鈣。當殼體層1與骨頭接觸，生物活性材料可自殼體層1釋放出而與骨頭中之成骨細胞接觸，而進行骨整合。而本實施例的核心層2可為生物惰性材料所製成，例如生物惰性玻璃纖維，以維持生物活性玻璃纖維牙植體100的結構。

參閱第4A圖及第4B圖所示，其係分別為本發明之第五實施例及第六實施例之使用於生物活性玻璃纖維牙植體100之一纖維之示意圖。由第4A圖及第4B圖可見，核心層2及殼體層1的設置與第三實施例及第四實施例相似。在第五實施例及第六實施例中，殼體層1是以一條形長纖維所形成。條形設置的功能是為提供纖維間更多的固定力。參閱第5A圖及第5B圖所示，其係分別為本發明之第七實施例及第八實施例之使用於生物活性玻璃纖維牙植體100之一纖維之示意圖。由第5A圖及第5B圖可見，核心層2及殼體層1的設置與第三實施例及第四實施例相似。在第七實施例及第八實施例中，殼體層1的外表面具有額外的一點狀塗層11。點狀塗層11的功能也是提供纖維間更多的固定力。

參閱第6A圖及第6B圖所示，其係分別為本發明之第九實施例及第十實施例之使用於生物活性玻璃纖維牙植體100之一纖維之示意圖。在這些實施例中，生物活性玻璃纖維牙植體100之強化纖維樹脂中的纖維為一多層纖維，且多層纖維的各層的熱膨脹數由內層往外層為逐層降低。由第6A圖及第6B圖可見，使用於生物 活性玻璃纖維牙植體100的纖維為三層纖維。在這些實施例中，多層纖維包括一核心層2、一中間層3、及一殼體層1，中間層3圍繞於核心層2的一周圍表面，而殼體層1圍繞於中間層3的一周圍表面。殼體層1的熱膨脹係數低於中間層3的熱膨脹係數，且中間層3的熱膨脹係數低於核心層1的熱膨脹係數。多層纖維的其中至少一層為生物惰性材料所製成，且多層纖維的其中至少一層為生物活性材料所製成。在這些實施例中，核心層2及/或中間層3可為具X光不透性的生物惰性玻璃纖維或生物惰性材料所製成，而殼體層1為生物活性材料所製成，諸如生物活性玻璃、膠原蛋白、氫氧基磷灰石、或磷酸鈣。如此三層設置的目的是，當殼體層1與骨頭骨整合，由其餘的核心層2及中間層3所建構的兩層結構仍然維持著。此外，比起兩層設置，三層設置可當然地承擔更大的張力。在本實施例中，核心層2可以一圓形長纖維或一六邊形長纖維所形成，而中間層3及殼體層1可以圓形長纖維所形成。當然，本發明不限於此，在其他實施例中，核心層2及/或中間層3可為生物活性材料所製成，諸如生物活性玻璃、膠原蛋白、氫氧基磷灰石、或磷酸鈣，而殼體層1可為具X光不透性的生物惰性玻璃纖維或生物惰性材料所製成，如此，使生物活性材料為自核心層2或中間層3釋放出而與骨頭中之成骨細胞接觸，而進行骨整合。

參閱第7A圖、第7B圖、及第8圖所示，其分別係為本發明之第十一實施例、第十二實施例、及第十三實施例之使用於生物活性玻璃纖維牙植體100之一纖維之示意圖。由第7A圖及第7B圖可見，核心層2、中間層3、及殼體層1的設置與第九實施例及第十實施例相似。在第十一實施例及第十二實施例中，殼體層為以條形長纖維所形成。在第8圖中，核心層2、中間層3、及殼體層1的設置與 第十一實施例及第十二實施例相似。在第十三實施例中，中間層3是以六邊形長纖維所形成。殼體層1以條形設置的功能是為提供纖維間更多的固定力。在本實施例中，殼體層1及中間層3為生物惰性材料所製成，且核心層2為生物活性玻璃、膠原蛋白、氫氧基磷灰石、或磷酸鈣所製成。

參閱第9圖所示，生物活性玻璃纖維牙植體100根據實際實施，可製造為雙螺紋設置。在子圖示C中，可見纖維F為固定於樹脂R中而因此為提供於雙螺紋設置之生物活性玻璃纖維牙植體100之中。繼續參閱第9圖的子圖示D所示，可見纖維F被編織而形成纖維編織結構。在子圖示E中，其係顯示纖維編織結構的斷面圖。此外，至少一核心層及殼體層可由具X光不透光性的材料所製成，如此使得生物活性玻璃纖維牙植體100可於X光掃描中顯現。請注意上述實施例僅以描述為目的，而不是限制本發明。在其他實施例中，生物活性玻璃纖維牙植體100可為三層以上的結構，而每一層可為各種形狀以及各種材料所製成，只要其中一層以生物惰性材料製成即可，以維持生物活性玻璃纖維牙植體100的結構，而只要其中一層以生物活性材料所製成即可，以促進骨整合。舉例來說，使用於生物活性玻璃纖維牙植體100的纖維為十層纖維，其各層形狀可分別為圓形長纖維、六邊形長纖維、或條形長纖維所形成，而其各層材料可分別為生物活性材料(生物活性玻璃、膠原蛋白、氫氧基磷灰石、磷酸鈣)、具X光不透光性的材料、或生物惰性材料所製成，其中至少一層以生物惰性材料所製成，而至少一層以生物活性材料所製成。

熟知此技藝者當可觀察出維持本發明之教示之裝置及方法的種種修改與改良。因此，以上揭露應被解釋為只是專利範圍的邊界及範 圍內的限定。

Claims (12)

1. 一種具有纖維材料與結構的生物活性玻璃纖維牙植體，包含：一固定件，用於與頜骨或顱骨進行骨整合；以及一周邊接合件，連接至該固定件，該周邊接合件用於連接一支撐一牙科贗復物的牙墩，其中該固定件及該周邊接合件係為強化纖維樹脂所製成，該強化纖維樹脂中的纖維形成有一纖維編織結構；該纖維編織結構包含：一中央纖維軸，筆直地穿過該纖維編織結構；以及多數個辮狀纖維軸交錯環繞該中央纖維軸；其中該多層纖維的各層的熱膨脹係數係由內層往外層為逐層降低。
2. 如申請專利範圍第1項所述之生物活性玻璃纖維牙植體，其中該強化纖維樹脂中的纖維係為一多層纖維。
3. 如申請專利範圍第2項所述之生物活性玻璃纖維牙植體，其中該多層纖維包括一核心層及一殼體層，該殼體層圍繞於該核心層的一周圍表面，或該多層纖維包括一核心層、一中間層、及一殼體層，該中間層圍繞於該核心層的一周圍表面，該殼體層圍繞於該中間層的一周圍表面。
4. 如申請專利範圍第3項所述之生物活性玻璃纖維牙植體，其中該殼體層的外表面具有一點狀塗層。
5. 如申請專利範圍第2項所述之生物活性玻璃纖維牙植體，其中該多層纖維的其中至少一層係為生物惰性材料所製成，且該多層纖維的其中至少一層係為生物活性材料所製成。
6. 如申請專利範圍第5項所述之生物活性玻璃纖維牙植體，其中 該生物惰性材料係為生物惰性玻璃纖維。
7. 如申請專利範圍第5項所述之生物活性玻璃纖維牙植體，其中該生物活性材料係為生物活性玻璃、膠原蛋白、氫氧基磷灰石、或磷酸鈣。
8. 如申請專利範圍第2項所述之生物活性玻璃纖維牙植體，其中該多層纖維的每一層係為一圓形長纖維、一六邊形長纖維、或一條形長纖維所形成。
9. 如申請專利範圍第1項所述之生物活性玻璃纖維牙植體，其中該強化纖維樹脂係為具生物惰性。
10. 如申請專利範圍第1項所述之生物活性玻璃纖維牙植體，其中該強化纖維樹脂係為具生物分解性。
11. 如申請專利範圍第1項所述之生物活性玻璃纖維牙植體，其中該強化纖維樹脂係為熱固性。
12. 如申請專利範圍第1項所述之生物活性玻璃纖維牙植體，其中該強化纖維樹脂係為熱可塑性。