導入する
金属材料は長い間人々の生活に取り入れられてきました。 現代の生物医学機能材料は1930年代に始まりました。 当初、ステンレス鋼はインプラントおよび医療用途向けに開発されました。 2番目の材料はコバルトベースの合金です。 1960年代頃、チタンとその合金が最新世代の金属生体材料として登場しました。 チタンは創業以来、奇跡の金属として知られており、広く注目されています。
チタンが特別な理由は何ですか？
チタンは遷移金属として低密度・高強度という特徴があります。 さまざまな条件で耐食性があります。 最も重要なことは、チタンは不活性であり、体液や組織の影響を受けないことです。 これらは、いわゆる生体適合性と耐食性です。 これらは、医療アプリケーションの重要な要件です。
表1に、チタン、ステンレス鋼、コバルト合金の基本的な特性を示します。 チタンの最小密度は4.51g/ cm -3ですが、ステンレス鋼の密度は8 g /cm-3です。 同等の引張強度で、チタンは76 kN m/kgのより高い強度対密度比で終わります。 ステンレス鋼よりも20パーセント高い（強度/密度63 kN m / kg）。 チタンの弾性率の値は、従来のステンレス鋼やコバルト合金の半分にすぎません。 人間の骨格に近いです。 チタンも非強磁性であり、熱膨張と電気伝導率が低くなっています。
チタンとその合金は、整形外科、インプラント、手術器具で大成功を収めた最も有用な特性のいくつかを備えています。 Standard Titanium Co.は、チタンおよび銅ニッケル金属圧延機および完成品の製造業者および供給業者であり、幅広い圧延機製品、グレード、およびサイズをカバーしています。
Standard Titanium Co.は中国のチタン生産センターにあり、最低価格と最高の金属工学基準を市場にもたらしています。 価格と品質に勝るものはないと確信しており、価格約束保証を開始しました。 世界中の顧客は、チタンおよび銅ニッケルミルと完成品の信頼できる信頼できるサプライヤーとして標準チタンを選択しています。
人工関節および医療用インプラント
世界の人口は高齢化しています。 私たちは今、非常に活発な生活を送っており、長生きしたいと望んでいます。 激しい運動、道路交通、その他の事故による怪我はたくさんあります。 明らかに、人工関節の需要が高まっています。 チタンとその合金は、人工ヒップ、人工膝、骨プレート、骨折固定ネジ、心臓弁プロテーゼ、ペースメーカー、人工心臓などの埋め込み型デバイスの製造に一般的に使用されています。 世界中で、毎年1億人以上の患者が補充療法を受けており、1、000トン以上のチタンが患者に移植されています。
機械的には、これらの金属製インプラントは形を取り、使用中も機能し続ける必要があります。 私たちの日常の活動には、曲げたり、ねじったり、絞ったり、筋肉を収縮させたりすることが含まれます。 これらの人工部品は、疲労、摩耗、衝撃荷重を受けても劣化してはなりません。 チタンはステンレス鋼より50％軽量で、強度/密度比が20％高くなっています。 軽くて強いです。 人体に移植すると、体への負担が軽減されます。 患者はより柔軟で活発に感じるでしょう。 人工部分と人体の間に圧力がかかります。 いわゆる界面応力は、弾性率の不一致によって引き起こされます。 表1からわかるように、チタンの弾性率は3つの材料の中で最も低くなっています。 チタンインプラントと人間の骨との機械的適合性ははるかに優れています。
生理学的に、体は異物を拒絶します。 ステンレス鋼と合金を生体材料として使用する場合、移植手術後に炎症、発赤、かゆみが臨床的に見られることがよくあります。 チタンおよびチタン合金は、生物学的に不活性な金属材料としてよく知られています。 それらは人間の血液の浸漬環境で優れた耐食性を持っています。 人間の血液や組織に対して非常に耐性があり、良好な適合性を保証します。 汚染やアレルギー反応はほとんどなく、患者の回復を大幅に改善します。 これがチタンの普及の基礎です。
一般に、純チタンは生体適合性が最も高いため、市販の純チタン（Cp Ti）が最良の候補と見なされます。 ただし、Ti -6 Al -7 Nb、Ti -13 Nb -13 Zr、Ti -12 Mo -6 Zr、およびTi -6 Al -4 V ELI合金は、医療用インプラントにも広く使用されています。 当社のウェブサイトをチェックして、当社の多様な製品についてお問い合わせください！
整形外科用機器
整形外科の主な仕事は、骨格の変形を調整することです。 ねじれた体は、通常の位置に戻るために外力が必要です。 整形外科用デバイスは強力なサポートを提供し、正しい体型を覚えておく必要があります。 耐摩耗性と耐食性に加えて、ここで必要とされる独自の特性は形状記憶です。 チタンニッケル形状記憶合金は、強力な強度と記憶特性を兼ね備えています。 現在、一般的な骨プレート、髄内釘、下顎内固定、脊柱側弯症の矯正はすべてチタンニッケル合金で作られています。
歯科インプラント
歯科インプラントは少し異なります。 歯科インプラントには、オッセオインテグレーション、歯列矯正用のミニインプラント、頬骨の3種類があります。 チタンは、歯科用クラウン、クラウンピン、固定ブリッジ、ポーセレンブリッジ、ボンドブリッジ、義歯止め輪、ベース、接続装置、補強装置として使用されてきました。 義歯のほとんどすべての金属部分はチタンで覆われています。
典型的なオッセオインテグレーションから始めましょう。 まず、医師は「根」または「種」を顎骨に配置します。 それが落ち着いた後、歯の上部構造がインプラントに加わります。 その後、新しい歯がその上に成長します。 これが医療用インプラントと歯科用インプラントの違いです。 医療用インプラントは、壊れた硬組織の代替品、または壊れた硬組織を接続するための「接着剤」または「ネジ」です。 しかし、歯科インプラントは新しい構造の成長を助けます。 なんて魅力的！
この「簡単な」手順には、優れた生体適合性と熱特性が必要です。 スープを飲んでアイスクリームを食べると、人は暑くて寒く感じることがありますが、これらの感情は歯ではなく口から来ます。 健康な歯は刺激を受けません。
チタンの熱膨張は非常に小さいです。 チタンベースのインプラントを「根」として使用すると、人の口の中で伸縮することはありません。 新しく形成された歯は、本来あるべき場所に留まります。 チタンの熱伝導率は非常に低く、ステンレス鋼の1/5、アルミニウムの1/3、銅の1/2にすぎません。 クラウンとして使用すると、実際の歯の構造に移行しません。 チタンはパルプを熱と寒さから保護します。
歯科分野では、精密鋳造チタンは、気泡や収縮空洞がなく、寸法精度が高いという特徴があります。 現在、4種類の市販の純チタン（Cp Ti）が歯科インプラント専用に使用されています。 それらはすべてASTMグレード1から4です。これらはすべて、低レベルの電子伝導性、高耐食性、生理学的pHでの熱力学的状態、水性環境でイオンを形成する傾向が低く、酸化物の等電点が5-6です。
レベル1から4になると、純度が低下し、強度が増加します。 グレード2のチタンは、インプラント用途で最も人気のあるスターです。 275 MPaの最小降伏強度は、焼きなましオーステナイト系ステンレス鋼のそれに匹敵します。 より高い強度が必要な場合は、チタン合金も使用できます。 Ti -6 Al-4Vなどの合金もさまざまな場面で使用されます。
手術器具
手術器具の開発では、第一世代は炭素鋼であり、その性能は電気めっき後の臨床使用の要件をもはや満たすことができません。 多くの場合、感染を引き起こします。 第二世代はオーステナイト系ステンレス鋼ですが、クロム含有量は有毒であり、人体に一定の影響を及ぼします。
手術器具の製造では、機械的特性と延性が最初に考慮すべき問題です。 金属は、欠陥なしに所望の形状を保持するためにある程度の延性を持たなければならない。 メス、鉗子、はさみなど、いくつかの基本的な手術器具は長くて薄いです。 安全な操作を保証するために、機器には一定の強度が必要です。 それらは十分に強く、手術中に壊れないようにする必要があります。 手術器具に必要な最小弾性率は100GPaです。 チタンの弾性率は116GPaです。
外科的処置の間、器具は生体組織に直接さらされます。 耐食性、生体適合性、磁気特性が必要です。 チタンは人体組織に毒性がありません。 免疫応答を引き起こしません。 手術室は時々磁場にさらされます。 たとえば、MRIは約1.5テスラの磁場を生成します。 この磁場は、磁場の相互作用（すなわちミサイル効果）によって引き起こされる望ましくない動き、無線周波数（RF）電力の蓄積による器具の加熱、器具の使用に関連する写真撮影など、さまざまな方法で外科用器具に影響を与える可能性があります。 チタンは安全な操作を保証するために非磁性です。 その非磁性特性はまた、小さくて敏感な埋め込まれた電子機器への損傷の脅威を排除します。
手術後、高温のホットスチームジェットの下で滅菌プロセスが実行されます。 バクテリアや感染症をきれいにするために、さまざまなクリーナーが使用されています。 繰り返し洗浄しても、器具の大きさは変わらず、表面品質にも影響はありません。 摩耗も最小限に抑える必要があります。 外科医は、使用するたびに機能する器具を必要としています。 チタンおよびチタン合金は、優れた耐食性を備えています。 動作温度範囲は150°Cから500°Cです。
最後になりましたが、チタンは軽量であるため、顕微手術に特に適しています。 軽量の手術器具は、特に長期手術中の外科医の倦怠感を軽減することができます。
医療機器の分野では、医療用チタンやチタン合金は高品質の金属材料であり、広く使用されています。 レーザー電極、ドリル、鉗子は通常チタン製です。
