医療産業にとって最も重要な金属

今日、医療機器の受託製造は活況を呈している業界です。医療機器は、患者の回復に影響を与える可能性があるため、腐食のリスクや周囲の環境の影響を受けることなく、機器が長期間適切に機能することを保証するために、特定の金属で作られています。

ヘルスケア環境で使用される医療製品またはその他の機器の開発者は、製造材料を慎重に選択する必要があります。一般に、最高の強度と耐久性を必要とする用途では、特に大きな機械的応力に耐えるツールや交換用ジョイントとして使用する場合、プラスチックやその他の材料よりも金属が選択されます。

さらに、純粋な機械的特性に加えて、医療環境で使用される金属は、他のほとんどの製品が満たすことができない特定の基準も満たさなければなりません。たとえば、人体の組織や体液が存在する場合、それらは無毒である必要があります。または、洗剤やアルコールなどの洗浄剤に抵抗する必要があるかもしれません。インプラントに使用される金属は、非毒性であるだけでなく、非磁性で非腐食性でなければなりません。

これらの材料の違いと各金属が提供する多くの可能性を理解することで、設計者は用途に適したグレードまたは合金を選択する際にある程度の自由度が得られます。今日の医療機器および埋め込み型機器のメーカーは、さまざまな効果的な金属から選択できます。

この記事では、医療機器の製造に適した材料を検討します。いくつかの一般的な金属と金属合金が不可欠になっています.

ステンレス鋼

金属部品を医療機器の設計に統合する指示を出す場合、通常は 300 シリーズのステンレス鋼が選択されます。

これらの合金は実際には非腐食性です。反射からマットまで、さまざまな表面仕上げを製造できます。優れた機械的および物理的特性を提供します。また、さまざまな部品への冷間成形または加工が容易です。

ステンレス鋼合金は、17% から 25% のクロムと 8% から 25% のニッケルで構成されています。クロムの存在は、合金の表面に研究、接着、および目に見えないクロム酸化膜を形成することにより、ステンレス鋼の耐食性を提供します。

ステンレス鋼は、多くの種類の医療機器にとって理想的な素材です。非毒性、非腐食性、耐久性があり、非常に細かい表面に研磨して簡単にクリーニングできます。

医療用インプラントやボディピアスに使用される最も一般的なタイプのステンレス鋼は、高い耐食性を持つ 316 および 316L です。血液中の腐食は感染症や場合によっては死に至る可能性があるため、これは重要です.また、ニッケルに対してアレルギー反応を起こす人も多くいます。したがって、低ニッケル ステンレス鋼の代替品として使用できます。

ほとんどの手術器具は 440 ステンレス鋼でできています。 316 ほどの耐食性はありませんが、炭素含有量が高いため、切削工具の非常に鋭い刃先を作成するために熱処理することができます。

また、ピンセット、ピンセット、止血剤、その他の外科用ツールにも使用できます。これらは、耐久性があり、洗浄と消毒が容易でなければなりません。また、血管内ステントにステンレス鋼メッシュが使用されることもあります。

チタン

一般的に使用される金属材料の中で、チタンは医療機器の製造に使用される最も一般的な金属の 1 つです。内用の医療機器のほか、手術器具、歯科用機器、整形外科用機器などの外用機器の製造にも使用されています。純チタンは最も不活性であり、最も高価です。通常、超高信頼性の部品または手術後に患者に残された部品に使用されます。チタンは現在、ステンレス鋼の一般的な代替品であり、骨支持体や代用骨の製造に使用できます.ステンレス並みの強度と耐久性を持ちながら、軽量で生体適合性にも優れています。これらには、置換関節、ペースメーカーの缶、その他の金属インプラントが含まれます。

医療機器の製造に特に使用される医療グレードのチタン合金があります。チタン 6AL4V ELI およびチタン 6AL4V は、バナジウム 4% とアルミニウム 6% で構成される合金です。チタン合金は人体と調和するため、医療機器の製造に非常に適しています。チタン合金が多くの穿孔を作ることもできるのは驚くべきことではありません.

医療機器に使用される他のタイプのチタンには、特定の医療機器メーカーが使用する特別なグレードである Gr.23 と Gr.5 があります。 Ti-6AL-4V ELI と Ti-6AL-4V は、主に高い耐破壊性のために、歯科インプラントや歯科用機器の製造に一般的に使用されています。

銅チタンは細菌にも強く、細菌にさらされても汚染の心配がなく、放射線を出す器具でも安全に使用できるため、手術器具に最適です

アルミニウム

身体に直接触れることはほとんどありませんが、軽さ、強さ、耐食性が求められる各種補助具にはアルミが多く使われています。例としては、ベッド フレーム、車椅子、ステッキ、整形外科用ステント、静脈ステントなどがあります。生のアルミニウムは錆びたり酸化したりしやすいため、通常、アルミニウム部品は耐久性を向上させるために塗装または陽極酸化する必要があります。

ニオブ

ニオブは、今日の医療機器に使用される高融点特殊金属の 1 つです。ニオブは非常に不活性で生体適合性があります。高い熱伝導率や高い電気伝導率などの貴重な特性に加えて、ペースメーカーの小さな部品の製造によく使用されます。タンタルは、骨の成長を促進し、骨に付着する高多孔性耐火金属であるため、タンタルは骨の存在下でインプラントに使用できます。この材料は、診断マーカー テープにも使用されます。しかし、元素のコストと希少性から、タンタルはしばしば複合材料として使用されます.

タングステン

タングステンは、低侵襲の腹腔鏡検査や内視鏡処置を行うために使用されるチューブなど、医療機器の一部としても使用されることがよくあります。機械的強度を提供することに加えて、タングステンは放射線不透過性が必要な場所、主に蛍光検査アプリケーションで使用することもでき、タングステンの密度は鉛の密度よりも大きく、放射線遮蔽の環境に無害な鉛の代替品としても使用できます。

ニチノール

ニチノールは、ニッケルとチタンを組み合わせた合金です。この金属は、その超弾性特性により、応力が加えられると可逆的に反応します。形状記憶とは、ニチノールが特定の温度で変形し、変態温度を超える温度にさらされると元の形状を回復する能力を表すために使用される用語です。

大きな歪みに耐える能力があるため、ニチノールは医療機器の設計とエンジニアリングに理想的な材料として広く使用されています。この金属を使用して作られた一部の医療機器には、生検装置や小さな把持ツールなどのツールが含まれます。拡張が容易で広範囲に拡張できる医療器具の製造に最適です。

独自の性能と軽量特性により、ニチノールは、ステープル、心臓弁ツール、複雑なスペーサー装置、骨アンカー、心臓弁装置、およびさまざまなインプラントなどの生物医学用途の製造に非常に適しています。

また、乳房腫瘍の局在化のためのローカライズ可能なマーカーと診断ラインを作成するためにも使用できます。これらのデバイスは、乳がんの診断と治療において侵襲性が低いため、好まれています。