第二章 材料與方法
2.1 試片的製備
２．１－１材料的製作與選擇
本實驗所使用的材料有：右下第一大臼齒之金屬假牙，材料 分別為貴金屬與賤金屬各一種、右下第一大臼齒之金屬矯正器 (Tomy Micro-arch)、SuperBond C&B (4-META/MMA-TBB resin)、
V-primer(VBATDT)。
１． 右下第一大臼齒之金屬假牙（圖２－１）：本實驗選擇的 金屬假牙材質，為臨床上常用的金屬假牙種類
（１）貴金屬：Au-Pt alloy
（２）賤金屬：Ni-Cr alloy
兩種金屬假牙以同一個右下第一大臼齒模型，以翻模的方式 製作出各２５顆金屬假牙，以期每顆製作出來的金屬假牙皆為一 樣的大小形狀。
圖２－１ 右下第一大臼齒Ni-Cr alloy 金屬假牙
為了使每一個金屬矯正器黏著的位置一致，先於原始的牙齒 模型上，將矯正器放置於臨床上黏著的正確位置，再以鑽針刻出 金屬矯正器黏著位置的記號在上方兩個角落（圖２－２），因此每 一個製作出的金屬假牙模型，皆在相同位置有相同的記號。
圖２－２ 金屬假牙上的刻痕記號
２． 金屬矯正器（圖２－３）：Preadjusted Brackets,
Micro-arch, Roth type , 0.018 slot 金屬矯正器(Tomy company, Tokyo, Japan)，矯正器的底面積為 14.8564 mm2
圖２－３ 右下第一大臼齒矯正器
３． 矯正器黏著劑：SuperBond C&B(Sun Medical Company, Kyoto, Japan)（圖２－４），屬於 4-META/MMA-TBB system 樹脂。
其內容包含(圖２－５)：
a. 牙釉質酸蝕劑（enamel etchant）:其成分為磷酸（phosphoric acid）
b. 牙 本 質 酸 蝕 劑 (dentin activator solution) ： 其 成 分 為 citric acid/ferric chloride
c. 聚合單體（monomer）：成分含 4-META 以及 MMA 單體 d. 催化劑（catalyst）：成分為 tributyl borane （TBB）
e. 聚 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 粉 末 （ tooth colored and clear powders）：分成透明無色及齒質顏色兩類，其成分為 PMMA 粉末。
圖２－４ SuperBond C&B
圖２－５ SuperBond 內容物
４．V-primer（圖２－６）：主要成分為 VBATDT，以 acetone 為 其溶液
圖２－６ V-primer
２．１－２ 試片的處理
為了使金屬假牙能夠穩固地固定在材料試驗機上，必須將金 屬假牙包埋之後，才能在材料試驗機上進行測量，並且測得黏著 強度的數值。為了使包埋的金屬假牙位置及角度皆一致，先製作 一個包埋的 index，其步驟如下（圖２－７）：
１． 先將包埋用的模具內部以牙科用的石蠟(paraffin wax)填 至 2/3 滿。
２． 再將金屬假牙以石蠟固定，並且調整其位置於模具的中 央，角度則為頰側垂直於地面。
３． 使石蠟表面與模具頂端齊平，並且無凹凸不平的表面，以 酒精噴燈使表面平滑。
４． 準備一個塑膠圓罐，大小約為包埋模具直徑之 2 倍，高度 則約包埋模具之一半。
５． 在圓罐周圍鑽孔 3 個，並且鎖入 3 根螺絲，以固定印模材，
防止其脫出。
６． 將圓罐內以牙科印模材──silicone impression material 注入約 2/3 滿，再塗佈少許於固定好的假牙表面。
７． 接著將金屬假牙以及包埋模具置入灌了印模材的圓罐 內，然後放置 6 分鐘，待印模材硬化。
包埋用的模具 以石蠟固定假牙
塑膠罐鑽入螺絲 印模材灌入塑膠
取出模具, 即得 包埋用的index
８． 硬化後，將包埋模具取出，即完成包埋用的 index
９． 以此方式，再複製數個，以供使用。使用 index 來包埋，
可以使每個試片，其金屬假牙的位置與角度一致。
圖２－７ Index 製作步驟
接下來，便可以開始製作試片，操作步驟如下（圖２－８）：
1. 先將模具內部以分離劑塗抹均勻
2. 將金屬假牙放置於 index 中，再將模具放入
3. 環氧樹脂與硬化劑以 100:1 調置混合，並緩緩倒入 模具中
4. 環氧樹脂硬化後，即可將模具取出，再將模具與包 埋好的試片分離，便得到製作好的試片
圖２－８ 包埋好的試片
此包埋過程最主要為利用樹脂模擬人體口腔中牙齒固定 於齒槽骨中的真實情況，並且避免於實驗中因材料試驗機施力而 導致試片移動造成誤差。
金屬假牙包埋好之後，即可開始進行金屬矯正器黏著的 步驟，由於本實驗所使用的右下側第一大臼齒金屬矯正器其 hook
的部分會卡住包埋用的環氧樹脂，影響材料試驗機的測試，所以 在黏著前，需要先用矯正器械──pin cutter，將 hook 剪去（圖 ２－９），接下來便可以將剪好的矯正器依照正常的臨床程序黏 著，所有操作步驟皆由同一操作者，並且依照廠商說明指示進行，
其步驟如下：
１． 清潔金屬假牙表面（圖２－１０）：以慢速手機，接上毛 刷，再沾取適量研磨劑，將金屬假牙表面進行研磨的動作約 30 秒，然後以清水沖洗並吹乾。
２． 以 V-primer 處理金屬假牙表面：依照商品說明，在欲黏 著的區域，先以小棉球沾取適量(圖２－１１)，再均勻塗佈於金 屬假牙表面（圖２－１２）。本實驗有塗佈 V-primer 者分為兩組，
一組在 V-primer 塗佈後，待其自然乾燥１分鐘，另一組則在 V-primer 塗佈後立即使用 SuperBond C&B 進行黏著動作。
３． 使用 SuperBond C&B 的步驟如下：
a. 先將單聚體（monomer）與催化劑（catalyst）以 3:1 的比例 滴於瓷缽中混合（圖２－１３）。
b. 於瓷缽中倒入適量的 PMMA 粉末
c. 使用廠商所附的毛刷，以［筆積法］先沾取混合好的液體，
再沾取粉末（圖２－１４），然後塗在矯正器的底面（圖２－１５）。
d. 將塗好黏著劑的矯正器放在金屬假牙上已做好記號的區域，
並且將矯正器的上方兩個角落對齊記號（圖２－１６）。 e. 施力於矯正器上，使矯正器與金屬假牙表面貼合。
f. 以探針將溢出的多餘黏著劑移除乾淨，再以毛刷沾取混合液 體，在矯正器四周塗抹，進行＂密封＂（sealing）的動作。
g. 靜置 7 分鐘，使黏著劑完成硬化反應。
圖２－９ 使用 pin-cutter 將 矯正器的 hook 剪掉
圖２－１０ 清潔假牙表面所 使用的表面研磨劑及慢速手機
圖２－１１ 以小棉球沾取 V-primer
圖２－１２ 將 V-prime 塗抹 於假牙表面
圖
圖２－１３ 單聚體與催化劑 以３：１混合
圖２－１４以筆積法先沾取 液體再沾取 PMMA 粉末
圖２－１５ 將黏著劑塗在矯
正器底部
圖２－１６ 矯正器黏著定位
本實驗另外會探討到水浴的影響，水浴的處理程序如下：
１． 先將欲進行水浴的試片準備好
２． 使恆溫水槽（圖２－１７）的水溫維持於攝氏 37 度 ３． 將試片放置於水槽中，由於試片較輕，會隨著水的波動而 翻滾，所以需要將試片靠放在水槽的壁上（圖２－１８），以固定 試片的位置，避免因為試片移動而撞擊到矯正器，影響黏著強度 的實驗結果。
４． 水浴的時間為 24 小時
圖２－１７ 恆溫水槽
圖２－１８ 試片置於恆溫水槽中
２．２實驗設計與分組
本實驗要探討的部分為：金屬合金的種類、V-primer 的使用 與否、V-primer 的使用方式、及水浴的影響。以下個別說明：
１． 金屬合金的種類：在回顧以往的文獻之後，可以發現，
4-META/MMA-TBB 類型的樹脂對於賤金屬合金有良好的黏著強度，
而貴金屬合金則需要額外的處理才能得到良好的黏著強度，因此 就合金的種類，本實驗選擇了臨床上常用的貴金屬與賤金屬種類 來進行研究黏著強度的差異。
２． V-primer 的塗佈：V-primer 的使用說明書上提到，可以 增進貴金屬的黏著強度，並且可以搭配 4-META/MMA-TBB 或其它種 類的樹脂黏著劑。而 1987 年 Kojima 合成出 VBATDT 時，也提到其 可以增進貴金屬與樹脂的黏著強度。1997 年 Kojima 也提出 VBATDT 與黃金接觸時，會發生化學的反應。因此本實驗將貴金屬與賤金 屬都分別塗上 V-primer 來測試，觀察是否賤金屬亦有增加黏著強 度的效果。
３． V-primer 的使用方法：V-primer 的使用方法為塗佈後，
由於 V-primer 的揮發性極高，因此可以立即揮發完畢並且立即使 用樹脂黏著劑黏著。實際在臨床操作時，可以觀察到 V-primer 塗 抹後，會在數秒後金屬表面變成白色霧狀，而這個現象是否為
25個
圖 2-19 實驗流程圖
25個 Ni-Cr
假牙
沒有塗V-primer 直接黏著（第６組）
塗V-primer 立即黏著（第７組）
塗V-primer 等1分鐘再黏著（第８組）
沒有塗V-primer 直接黏著（第９組）
塗V-primer
等1分鐘再黏著（第１０組）
37度水浴 24小時
材料試驗機 測試黏著強度
２．３ 材料試驗機
本實驗所使用的材料試驗機型號為ＪＳＶ Ｈ１０００ 立式自動測試台(圖2-20)搭配HANDY FORCE GAUGE(HF-100) (表 2-1)，其最大荷重容量1000N，最小解析度達到 1/10000。這套 系統具簡易使用的簡單模式、可預先設定測試的試驗條件的詳細 模式，也可以設定保持時間、間隔時間，進行重複性的試驗。此 外，使用數位方式，可以正確且簡單的設定試驗速度、測試範 圍。可以即時看負荷的變化，不必擔心荷重元發生過負荷而損 壞。測試結果可以傳送到電腦，配合QCForce軟體進行數據分析 處理。
圖 2-20 JSV H1000 材料試驗機
表 2-1 JSV H100Y FORCE GAUGE 規格表 JSV H100Y FORCE GAUGE(HF-100)
夾治具的設計如圖(圖２－２１)（圖２－２２），其可以固定 在 JSV H1000 立式自動測試台上。將試片放置於夾治具上，並且 可以調整左右兩旁的調節鈕，以將試件緊緊夾住。材料試驗機的 施力裝置如圖，給予一個由上往下的推力。
圖２－２１ 施力裝置
圖２－２２ 夾治具設計圖
為了避免試片在受測時，施力裝置往下施力，而造成試片往 下方滑動，因此於試片底部放置一鐵塊，抵抗試片向下方移動而 造成實驗誤差（圖２－２３）。另外，為了標準化每一個試片於受 測時施力的方向與角度，因此每一次試片放置的位置角度皆需一 致，所以在夾治具的兩旁夾片上做記號，標記試片放置的位置（圖 ２－２４）。試片夾於夾治具上時的圖片如下：
矯正器
拆除裝置
圖２－２３ 鐵塊放置處
圖２－２４ 試片位置的記號
本研究以剪力（Shear force）來測試黏著強度，所使用的 crosshead speed 為 1mm/min，大部分的文獻中使用的 crosshead speed 為 1mm/min 或 2mm/min。施力裝置以 1mm/min 的速度往下，
施力於矯正器與金屬假牙表面的交接面（圖２－２５），直到矯正 器脫離金屬假牙便停止，然後由電腦軟體同步紀錄矯正器脫離 時，所施力的大小，此大小以牛頓（Ｎ）為單位，本實驗以此施 力的強度數值做為各組間黏著強度的比較。
圖２－２５ 施力裝置施力於假牙與矯正器的黏著層
２．４電腦軟體──QC Force
本實驗用來紀錄矯正器脫離時的力量所使用的軟體為 QC Force（圖２－２６），此軟體可以與 JCV H1000 搭配使用，能同 步紀錄施力大小，並且有統計及曲線分析的功能，方便實驗操作 與分析。
圖２－２６ QC Force 的操作介面
２．５ PIA 影像分析軟體
所有的樣本經過實驗後，將金屬假牙的表面以數位相機拍攝 下來，並且經由 PIA 影像分析軟體來計測殘留樹脂所占的面積百 分比。PIA 影像分析軟體的操作步驟如下：
１． 先拍攝拆除矯正器後的金屬假牙表面（圖２－２７）
２． 將矯正器黏著區域圈選出來（圖２－２８）
３． 去掉圈選區域以外的背影（圖２－２９）
４． 計算圈選區域的面積（圖２－３０）
５． 將樹脂的區域標示出來（圖２－３１）
６． 計算樹脂所占的面積（圖２－３２）
７． 計算樹脂所占的面積百分比
７． 計算樹脂所占的面積百分比