医療用チタン:耐久性、安全性、生体適合性

チタンは、その優れた耐食性、高強度、低弾性率、生体適合性、耐疲労性により、歯科および整形外科インプラント、脊椎固定、および外傷修復に最適な材料です。

医療用チタン合金グレード

Biomedical チタン合金s can be classified into pure titanium, α-type, α+β-type, and β-type based on their material structure. Currently, commercially pure titanium and Ti-6Al-4V Grade 5 are the most widely used materials in clinical practice.

最も人気のあるチタン合金グレード

ニッケルチタン合金 - 形状記憶合金

一般にニチノールとして知られているニッケルチタン合金は、そのユニークな形状記憶効果、超弾性、高い生体適合性、および耐食性で有名です。

• 合金:Ti-55.8Ni
• 利点:形状記憶効果、超弾性、高い生体適合性、優れた耐食性
• アプリケーション:神経血管ステント、心臓弁、骨ネジおよび固定装置、歯列矯正アーチワイヤー、および歯科用ルートピン
• 規格:ASTM F 2063、T7404、ASTM F2066

その他の医療グレードの合金

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医療分野におけるチタンの幅広い用途

整形外科用インプラント、歯科修復物、心臓血管用ステントなど、医療用のさまざまなチタン材料を提供しています。優れた生体適合性、耐食性、高強度を備えたチタンは、医療用途に適した材料です。

整形外科用関節

チタンとその合金は、高強度、軽量、優れた生体適合性、耐食性で知られています。

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合金と用途

• Ti-6Al-4V:股関節および膝関節インプラント用の重量負荷部品。
• Ti-6Al-7Nb:ボーンプレート、ネジ、その他の部品に一般的に使用されます。
• Ti-13Nb-13Zr:脊椎インプラント、骨プレート。
• Ti-15Mo:脊椎固定装置、骨ネジ。
• 市販の純チタン(CP Ti):固定ネジ、ワイヤー。
• ニッケルチタン合金:縫合および軟部組織固定装置。

利点

• 高い強度対重量比:チタン製インプラントは軽量で、患者にとってより快適な履き心地を提供します。
• 骨とのシームレスな統合:チタンは、優れた生体適合性とオッセオインテグレーション特性を備えています。
• 低弾性率:チタンの弾性率は人間の骨の弾性率に近い(チタン:100-110 GPa;Bone: 30 GPa)により、ストレスシールド効果が軽減され、骨吸収のリスクが低減されます。
• 耐食性:チタニウムの優れた耐食性は、体液中での耐腐食性に優れており、材料の長期的な安定性と寿命の延長を保証します。

チタン表面処理

• 表面粗面化:チタン合金と骨組織との接触面を増加させ、骨芽細胞の接着と増殖を促進します。
• ナノコーティング:ナノテクノロジーを使用して、チタン合金の表面の生物学的活性を改善し、骨組織の再生を促進します。
• ハイドロキシアパタイトコーティング(HAコーティング):オッセオインテグレーションを加速します。
• 生体活性ガラスセラミックコーティング:チタン合金の生体適合性を向上させ、骨の成長を促進し、腐食を減らします。
• 真珠のようなコーティング:優れた生体適合性と骨を誘発する特性を提供します。

トラウマ器具

チタンとその合金は、骨プレート、ネジ、髄内釘などの外傷器具に使用され、体内の機械的ストレスに耐えるように設計されています。

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一般的なチタン合金

• Ti-6Al-4V:外傷固定装置で広く使用されている外傷器具のネジと骨プレート。
• Ti-6Al-7Nb:弾性率が低く、生体適合性が必要な外傷装置に適しています。
• 商業的に純粋なチタン:固定ネジなど、負荷要件が低い外傷器具に使用されます。

外傷器具におけるチタンの利点

• 優れた生体適合性:チタンは免疫反応や感染リスクが低いため、長期の移植に適しています。
• アレルギーリスクが低い:チタンはアレルギー反応を引き起こす可能性が低くなります。
• 優れた安定性:チタンは長持ちする安定したサポートを提供します。

心臓血管デバイス

チタンとその合金は、心臓血管医療機器、特にステント、心臓弁、ペースメーカーハウジング、その他の機器に広く使用されています。

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• Ti-6Al-4V:高強度と耐食性を提供し、ステントや機械式心臓弁など、長期の負荷に耐える心臓血管デバイスに適しています。
• 市販の純チタン(グレード2):優れた耐食性と生体適合性を提供し、ペースメーカーハウジングや人工心臓ポンプなどのデバイスに最適です。
• ニッケルチタン合金:形状記憶効果と超弾性を特長とし、特に低侵襲治療の血管ステントや大静脈フィルターに適しており、体内の形状を自動的に回復して正確な治療を行います。

口頭での応用

チタンとその合金は、その優れた生体適合性、機械的特性、および耐食性により、現代の歯科修復物に理想的な材料と見なされています。

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合金と用途

• 市販の純チタン(ASTMグレード1-4):グレード2(ASTM GR2)は、275MPaの降伏強度を持つ歯科インプラント用の最も一般的な材料です。
• Ti-6Al-4VおよびTi-6Al-4V ELI:歯科インプラントアバットメントなど、高い機械的強度と低い間質要素を必要とするアプリケーションに適しています。
• Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr:特に義歯、義歯ベース、人工歯根において、弾性率が低く、生体適合性に優れ、耐食性があるため、歯科修復物やインプラントに広く使用されています。
• ニッケルチタン合金:歯科用アーチワイヤーやスプリングデバイスなどの歯科矯正用途に特に適しており、穏やかな力の伝達と患者の快適性の向上を提供します。

利点

• チタンはヒト組織との親和性に優れているため、修復装置への長期移植に最適です。
• チタンは、酸性またはアルカリ性の口腔環境で優れた耐食性を示します。
• チタンの密度は天然歯に近いため、入れ歯は軽量で快適です。
• 高い強度と耐疲労性により、より長い耐用年数が保証されます。
• チタンは他の金属よりもはるかに低い熱伝導率を持っているため、歯髄を効果的に保護し、熱い刺激や冷たい刺激による不快感を防ぎます。
• チタン材料は精密鋳造されており、表面は滑らかで気泡がなく、歯科修復の高精度要件を満たしています。

当社の製品は、ASTM F67、F136、ISO 5832などの国際規格に準拠しており、個々の顧客のニーズに合わせてカスタマイズされたサービスを提供しています。

手術器具

チタンとその合金は、メス、鉗子、ピンセット、胸部エキスパンダー、縫合針、縫合糸などのさまざまなツールをカバーし、手術器具に広く使用されています。

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• この器具は軽量で、手術中の血管、筋肉、臓器への損傷を軽減し、外科医の疲労を軽減します。チタン製の器具は、デリケートな顕微手術に特に適しています。
• 優れた耐食性と非毒性により、機器が錆びず、感染のリスクを減らし、創傷治癒を早めます。
• チタンの適度な弾力性は、鉗子、ピンセット、顕微手術用ナイフ、その他の器具の製造に最適です。
• 手術用ライトの下では、チタンの反射率が低いため、ステンレス鋼よりも適しています。

医療機器

チタンは、CTやMRI装置などの画像診断装置に構造的支持と放射線遮蔽を提供し、敏感な部品を保護し、患者の安全を確保します。

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製薬機器

製薬プロセスでは、酸、アルカリ、塩などの腐食性物質に機器が頻繁にさらされるため、チタンを使用すると、機器の腐食問題を効果的に解決できます。

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• ビタミンB1製造設備:塩酸塩チアミンの強い腐食性のため、ステンレス鋼の設備は腐食しがちでした。チタン製スクリューフィーダー、サイクロンセパレーター、ホッパーの採用により、生産歩留まりが大幅に向上しました。
• ビタミンCの製造:チタン製のチューブ式熱交換器とチタン製のバタフライ型遠心分離機は、腐食の問題なしに長年にわたって使用されてきました。
• 抗生物質の生産:クロラムフェニコールの化学合成では、腐食の問題を避けるために、チタン機器が鋼製機器に取って代わりました。
• 麻酔薬の製造:塩酸プロカインの製造における腐食の問題は、チタン-鋼複合インナーシリンダーとチタンバブリングチューブで解決されました。
• 農薬およびその他の医薬品の製造: チタンは、駆虫剤やニトロクロロフェノールなどの製品を製造するための機器に使用され、従来のステンレス鋼機器によって引き起こされる腐食や製品汚染の問題を排除します。

人気の医療グレードのチタン製品

チタンロッド、ワイヤー、プレート、チューブ、ブロックなど、医療グレードのチタンおよびチタン合金製品を幅広く提供しています。標準サイズとカスタムサイズの両方が、お客様の要件に応じてご利用いただけます。クイッククォート

医療グレードのチタンプレート

Width: 100-1000mm

Thickness: 0.3-4.5mm

Length: 200-1500mm

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• 合金:Ti-6Al-4V、Ti-6Al-4V ELI
• スタンダード:ASTM F67、ASTM F136

医療グレードのチタンロッド

Outer diameter: 10-150mm

Length: 300-3000mm

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• 合金:グレード1、グレード2、グレード5(Ti-6Al-4V)、グレード23(Ti-6Al-4V ELI)、GR9(Ti-3Al-2.5V)
• 規格:ASTM F67、ASTM F136、ASTM B13810、GB / T 13810-2017、GB17168-2013

医療グレードのチタンチューブ

Diameter: 4-100mm

Length: 100-1000mm

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標準:ASTM 337、ASTM 338、ASTM 3624、ASTM 3625

医療グレードのチタンディスク

Thickness: 10-25mm

Diameter: 98mm (customizable)

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• 合金:グレード1、グレード2、グレード5(Ti-6Al-4V)、グレード23(Ti-6Al-4V ELI)、GR9(Ti-3Al-2.5V)
• 仕様:ASTM F67、ASTM F136、GB / T13810-2017、GB / 13810-2017、GB17168-2013、GB17168-2013

医療グレードのチタンブロック

Size: 20mm, 25mm, 30mm, 35mm, 40mm

Alloy: Grade 1, Grade 2

Standard: ASTM F67, GB/T 13810-2017, GB17168-2013

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医療グレードのチタンワイヤー

Alloy: Ti-6AL-4V, Ti-6AL-4V ELI

Diameter: 0.08-5mm

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• スタンダード:ASTM F1341
• 標準番号:UNS R50250、UNS R50400、UNS R50550、UNS R50700

医療グレードのチタンホイル

Thickness: 0.02-0.5mm

Width: 10-300mm

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マルチプロセス医療グレードのチタンカスタマイズソリューション

鍛造チタン部品

鍛造チタンとその合金は、その優れた特性により、特に医療分野で広く使用されています。

• 合金:Ti-6Al-4V ELI、Ti-6Al-4V、Ti-6Al-7Nb、Ti-13Nb-13Zr、Ti-12Mo-6Zr-2Fe、Ti-5Al-2.5Fe
• 規格:ASTM F136、ASTM F1472、ASTM F1295、ASTM F1713、ASTM F1813、ASTM F620
• 最大±0.1mmの鍛造精度
• ISO 13485規格に準拠した完全な追跡と正確な監視

精密鋳造部品

精密鋳造は、特に整形外科インプラントや歯科分野での複雑な形状の部品の製造に適しています。

• 合金:Ti-6Al-4V
• 規格:ASTM F1108、ISO 5832-4
• カスタム生産:要件に基づいて特定のサイズと形状を製造できます

粉末冶金

粉末冶金は、金属粉末を調製して成形し、焼結(加熱して粒子を結合)して緻密な成分を形成するプロセスです。

• 合金:Ti-6Al-4V SG
• スタンダード:F1580

3Dプリント部品

3Dプリンティングは、材料を層ごとに積み上げて3次元オブジェクトを作成する技術であり、積層造形とも呼ばれます。これは、チタン合金インプラント、整形外科、および歯科用器具の製造に一般的に使用されます。

医療用チタン材料の物性

骨の弾性率に近いチタン合金材料を選択することで、医療用インプラントの機械的特性を最適化し、長期的な合併症を減らし、患者の満足度を向上させることができます。

医療グレードのチタン材料の表面処理

医療用チタン材料の表面処理技術は、生体適合性、耐久性、および臨床結果に直接影響します。

パッシベーション/酸化/陽極酸化

表面酸化物層の厚さと化学組成を制御することにより、チタン材料の化学的安定性が向上します。

• 耐食性の向上:チタン基板を体液による腐食から保護します。
• 骨の統合を促進:酸化層はタンパク質の吸着と骨芽細胞の成長を促進し、骨の結合を改善します。
• 機能化:陽極酸化は、薬物送達および抗菌コーティングのためのナノチューブ構造を作り出すことができます。

生体活性コーティング

酸化チタン、カルシウム化合物(ハイドロキシアパタイトなど)、またはバイオガラスがチタン表面に堆積します。

• 骨の統合を促進する:骨組織のミネラル組成に類似しており、骨の再生を促進します。
• 生物学的相互作用の改善:インプラントと周辺組織との接着性能を向上させます。
• 幅広い適用性:整形外科用インプラントや歯科修復材料に特に適しています。

ハードコーティング

TiNやTiCなどの硬質材料は、CVDまたはPVD技術を使用してコーティングされ、表面硬度が向上します。

• 耐摩耗性の向上:関節インプラントなどの高摩擦および高負荷環境に適しています。
• 細胞接着の減少:心血管デバイスの再狭窄を効果的に防止します。
• 寿命の延長:ハードコーティングは摩擦摩耗を減らし、デバイスの耐久性を向上させます。

拡散治療

窒化や浸炭などの技術を使用して、チタン表面に窒素または炭素を導入します。

• 表面硬度の向上:硬化した表面層を形成し、摩耗を低減します。
• 耐疲労性の向上:股関節や膝関節の部品など、高応力の医療用インプラントに適しています。
• 摩擦の軽減:体内のインプラントの摩耗率を下げます。

物理的および化学的吸着

成長因子または生体分子は、物理的または化学的手段によってチタン表面に固定されます。表面の生理活性は、お客様の要件に応じて最適化できます。

医療グレードのチタン加工ソリューション

• 放電加工(EDM):物理的な接触なしに放電によって材料が除去されます。複雑な形状、薄肉部品、硬化表面に特に適しています。熱損傷や変形がないため、高融点チタン合金に最適です。
• 砥粒ウォータージェット加工(AWJM):砥粒を混合した高速水流により、熱影響部のない材料を切断します。
• レーザー加工(LM):高エネルギーのレーザービームが材料を正確に溶融または気化するため、細部や複雑なカットに適しています。
• 超音波加工(UM):超音波振動と研磨剤スラリーの組み合わせで、硬い材料の形成に最適です。従来の方法では処理が困難な複雑な医療用インプラントに適用されます。

医療グレードのチタン熱処理

生物医学用チタン合金の熱処理方法は、顧客の製造技術、化学組成、および特定のアプリケーション要件によって異なります。

たとえば、鍛造部品(大腿骨ステムなど)は通常、さらに加工する前に応力緩和が必要です。

ニッケルチタン合金は通常、高温で焼鈍して沈殿物や不純物を溶解し、形状記憶効果と超弾性を高めます。

• 真空熱処理:チタンと酸素または窒素との反応を防ぎ、有害なα殻の形成を防ぎます。
• 応力緩和:加工中に発生する残留応力を低減し、疲労性能を向上させます。
• アニーリング:破壊靭性、延性、熱安定性、耐クリープ性を向上させます。
• 溶体化処理と時効:位相バランスにより合金を強化し、強度、硬度、耐疲労性を向上させます。

医療分野におけるチタン合金、ステンレス鋼合金、コバルトクロム合金の性能比較

研究によると、チタンはその表面に自己修復性酸化物層を形成でき、シミュレートされた人体環境での腐食速度は0.0005 mm /年で、ステンレス鋼やコバルトクロム合金よりもはるかに優れています。

同時に、そのイオン浸出は安全性の閾値を下回っており、拒絶反応を防ぎながら、細胞増殖と骨統合を促進し、最大99.8%の生体適合性を備えています。

これらの特性により、チタンはインプラントや医療機器の製造に理想的な選択肢となり、長期的な安定性と安全性を確保しています。

最新鋭の設備で、生産力を発揮

• 直径130、30のセンターレス研削盤をはじめ、超音波探傷ステーション、大理石検査台などを装備し、チタン棒やワイヤーなどの加工精度と表面品質を確保しています。
• 真空焼鈍炉と4.5mの大気圧焼鈍炉は、均一な熱処理を行い、材料の安定性と耐久性を向上させます。
• 3300mm幅の板圧延機と日本から輸入した1200mmの4本ロールリバーシブル冷間熱間圧延機を保有し、チタン板の高品質と寸法安定性を確保しています。
• 当社の自己設計の連続圧延機とマルチロール矯正機は、ロッドの生産効率と品質を大幅に向上させます。
• 高度な鋳造装置(真空シェル炉、自己消費型電気アーク炉など)により、複雑な部品の高精度な成形が可能です。

優れたサービスの利点

• 高度にカスタマイズされたサービス:私たちは包括的なカスタマイズされたサービスを提供し、設計から生産までクライアントと緊密に協力して、製品が顧客のニーズを正確に満たすようにします。
• 包括的なアプリケーションカバレッジ:インプラント、手術器具、診断機器のいずれであっても、適切なソリューションを提供できます。
• 権威ある認証:ISO 13485やISO 9001:2015などの品質マネジメントシステムの認証を受けており、国際的なCEおよびFDA認証とともに、国内医療機器製造ライセンスを保持しています。
• 厳格なQAプロセス:原材料の調達から完成品の出荷まで、すべてのステップで生体適合性と製品の信頼性を確保するために厳格なテストが実施されます。
• 高度な機器試験:最先端の試験ツールと技術を使用して、各製品の高精度な品質データと完全な技術文書サポートを提供します。

プロフェッショナルな梱包と効率的な輸送保証

• 各医療用チタン製品には、合金のグレード、仕様、バッチ番号、製造日を示す明確なタグが付けられており、迅速な識別と品質のトレーサビリティを確保しています。
• 湿気防止:プラスチックフィルムまたは真空パック包装は、酸化と湿気を防ぐために使用されます。
• 衝突クッション性:輸送中の衝撃や傷を避けるために、フォームパッド、EVA保護層、およびその他の材料が追加されています。
• 厚い木枠、金属フレーム、またはカスタムパレットを使用して、頑丈な外部保護を提供します。
• 航空輸送、陸上輸送、海上輸送など、お客様のニーズに基づいて納期とコストを最適化した複数の輸送オプションが利用可能です。
• リアルタイムの追跡サービスが提供されているため、顧客は配送状況を常に把握できます。

すべての医療用チタン合金グレード表