소개하다
금속 재료는 오랫동안 사람들의 삶에 도입되었습니다. 현대의 의약용 기능성 소재는 1930년대에 시작되었습니다. 처음에 스테인리스 스틸은 임플란트 및 의료용으로 개발되었습니다. 두 번째 재료는 코발트 기반 합금입니다. 1960년대 즈음에는 티타늄과 그 합금이 최신 금속 생체 재료로 등장했습니다. 티타늄은 탄생 초기부터 기적의 금속으로 알려지며 많은 관심을 받아왔습니다.
티타늄이 특별한 이유는 무엇입니까?
티타늄은 전이금속으로 밀도가 낮고 강도가 높은 특성을 가지고 있습니다. 다양한 조건에서 부식에 강합니다. 가장 중요한 것은 티타늄은 불활성이며 체액과 조직의 영향을 받지 않습니다. 이들은 소위 생체 적합성 및 내식성입니다. 이는 의료 응용 분야의 핵심 요구 사항입니다.
표 1은 티타늄, 스테인리스강 및 코발트 합금의 기본 특성을 설명합니다. 티타늄의 최소 밀도는 4.51g/cm-3인 반면 스테인리스강의 밀도는 8g/cm-3입니다. 비슷한 인장 강도로 티타늄은 76kN m/kg의 더 높은 강도 대 밀도 비율로 끝납니다. 스테인리스강보다 20% 더 높습니다(강도/밀도 63kN·m/kg). 티타늄의 탄성 계수 값은 기존 스테인리스 스틸 및 코발트 합금의 절반에 불과합니다. 그것은 인간의 골격에 더 가깝습니다. 티타늄은 또한 비 강자성이며 열팽창 및 전기 전도성이 낮습니다.
티타늄과 그 합금은 정형외과, 임플란트, 수술 기구에서 큰 성공을 거둔 가장 유용한 특성을 갖고 있습니다. Standard Titanium Co.는 티타늄 및 구리-니켈 금속 압연기 및 완제품을 제조 및 공급하는 업체로서 가장 광범위한 압연기 제품, 등급 및 크기를 망라합니다.
Standard Titanium Co.는 중국의 티타늄 생산 센터에 위치하여 최저 가격과 최고 금속 엔지니어링 표준을 시장에 선보입니다. 우리는 가격과 품질면에서 이길 수 없다고 확신하고 가격 약속 보장을 시작했습니다. 전 세계 고객은 티타늄 및 구리-니켈 공장 및 완제품의 신뢰할 수 있고 신뢰할 수 있는 공급업체로 Standard Titanium을 선택합니다.
인공관절 및 의료용 임플란트
세계 인구가 고령화되고 있습니다. 우리는 지금 매우 활동적인 삶을 살고 있으며 더 오래 살기를 원합니다. 격렬한 운동, 도로 교통 및 기타 사고로 인한 부상이 많습니다. 분명히 인공 관절에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 티타늄 및 그 합금은 일반적으로 인공 고관절, 인공 무릎, 뼈 플레이트, 골절 고정 나사, 심장 판막 보철물, 심박 조율기 및 인공 심장과 같은 이식 가능한 장치의 제조에 사용됩니다. 전 세계적으로 매년 1억 명 이상의 환자가 대체 요법을 받고 있으며 1,{2}}톤 이상의 티타늄이 환자에게 이식됩니다.
기계적으로 이러한 금속 임플란트는 사용하는 동안 모양을 유지하고 기능을 유지해야 합니다. 우리의 일상 활동에는 구부리기, 비틀기, 쥐기 및 근육 수축이 포함됩니다. 이러한 인공 부품은 피로, 마모 및 충격 하중을 받을 때 성능이 저하되지 않아야 합니다. 티타늄은 스테인리스 스틸보다 50% 가볍고 강도/밀도 비율이 20% 높습니다. 더 가볍고 강합니다. 인체에 이식 시 인체에 가해지는 부하를 줄여줍니다. 환자는 더 유연하고 활동적이라고 느낄 것입니다. 인공 부분과 인체 사이에 압력이 가해집니다. 소위 계면 응력은 탄성 계수 불일치로 인해 발생합니다. 표 1에서 알 수 있듯이 티타늄의 탄성계수는 3가지 재료 중 가장 낮다. 인간의 뼈와 티타늄 임플란트의 기계적 호환성은 훨씬 더 좋습니다.
생리학적으로 신체는 이물질을 거부합니다. 스테인리스강과 합동합금을 생체재료로 사용하는 경우 임상적으로 임플란트 수술 후 염증, 발적, 가려움증이 흔히 나타납니다. 티타늄 및 티타늄 합금은 생물학적으로 불활성인 금속 재료로 잘 알려져 있습니다. 그들은 인간 혈액의 침지 환경에서 우수한 내식성을 가지고 있습니다. 인간의 혈액과 조직에 대한 내성이 매우 강하여 우수한 호환성을 보장합니다. 오염 및 알레르기 반응이 거의 없어 환자의 회복을 크게 향상시킵니다. 이것은 티타늄의 광범위한 적용을 위한 기초입니다.
일반적으로 순수한 티타늄은 생체 적합성이 가장 좋기 때문에 상업적으로 순수한 티타늄(Cp Ti)이 가장 좋은 후보로 간주됩니다. 그러나 Ti-6Al-7Nb, Ti{2}}Nb-13Zr, Ti-12Mo-6Zr 및 Ti-6 Al-4V ELI 합금은 의료용 임플란트에도 널리 사용됩니다. 당사의 다양한 제안에 대해 문의하려면 당사 웹사이트를 확인하십시오!
정형외과 장비
정형 외과의 주요 임무는 골격 변형을 조정하는 것입니다. 비틀린 몸은 정상 위치로 돌아가기 위해 외력이 필요합니다. 정형외과용 장치는 강력한 지지력을 제공하고 정확한 신체 형태를 기억해야 합니다. 내마모성 및 내식성 외에도 여기서 요구되는 고유한 특성은 형상 기억입니다. 티타늄-니켈 형상 기억 합금은 강한 강도와 기억 특성을 결합합니다. 현재 일반적인 골판, 골수강내 손톱, 하악골 내부고정, 척추측만증 교정은 모두 티타늄-니켈 합금으로 만들어집니다.
치과 임플란트
임플란트는 조금 다릅니다. 치과용 임플란트에는 골융합, 교정 고정용 미니 임플란트, 광대뼈의 세 가지 유형이 있습니다. 티타늄은 치과용 크라운, 크라운 핀, 고정 브릿지, 도자기 브릿지, 접합 브릿지, 의치 유지 링, 베이스, 연결 장치 및 보강 장치로 사용되었습니다. 틀니의 거의 모든 금속 부품은 티타늄으로 덮여 있습니다.
전형적인 골유착부터 시작합시다. 먼저 의사는 "뿌리" 또는 "씨앗"을 턱뼈에 삽입합니다. 고정된 후 치아의 상부 구조가 임플란트에 결합됩니다. 그러면 그 위에 새로운 치아가 자랄 것입니다. 이것이 의료용 임플란트와 치과용 임플란트의 차이점입니다. 의료용 임플란트는 손상된 경조직을 대체하거나 부러진 경조직을 연결하기 위한 "접착제" 또는 "나사"입니다. 그러나 치과 임플란트는 새로운 구조의 성장을 돕습니다. 얼마나 매력적인가!
이 "쉬운" 절차에는 우수한 생체 적합성과 열적 특성이 필요합니다. 수프를 먹고 아이스크림을 먹을 때 사람들은 뜨겁고 차갑게 느낄 수 있지만 이러한 감정은 치아가 아니라 입에서 나옵니다. 건강한 치아는 자극을 경험하지 않습니다.
티타늄은 열팽창이 매우 낮습니다. 티타늄 기반 임플란트를 "뿌리"로 사용하면 사람의 입 안에서 팽창하거나 수축하지 않습니다. 새로 형성된 치아는 원래 있어야 할 위치에 유지됩니다. 티타늄의 열전도율은 스테인리스 스틸의 1/5, 알루미늄의 1/3, 구리의 1/2로 매우 낮습니다. 크라운으로 사용할 경우 실제 치아 구조로 전달되지 않습니다. 티타늄은 열과 추위로부터 펄프를 보호합니다.
치과 분야에서 정밀 주조 티타늄은 높은 치수 정확도, 기포 및 수축 구멍이 없는 특성을 가지고 있습니다. 현재 4가지 종류의 상업용 순수 티타늄(Cp Ti)이 치과용 임플란트에만 사용됩니다. ASTM 등급 1~4입니다. 모두 낮은 수준의 전자 전도도, 높은 내식성, 생리학적 pH에서의 열역학적 상태, 수성 환경에서 이온 형성 경향이 낮고 산화물의 등전점이 5-6입니다.
1레벨에서 4레벨로 갈수록 순도가 낮아지고 강도가 높아집니다. 2등급 티타늄은 임플란트 분야에서 가장 인기 있는 별입니다. 275 MPa의 최소 항복 강도는 어닐링된 오스테나이트 스테인리스강과 비슷합니다. 더 높은 강도가 필요한 경우 티타늄 합금도 사용할 수 있습니다. Ti-6Al-4V와 같은 합금도 다양한 경우에 사용됩니다.
수술 도구
수술 도구 개발에서 1세대는 탄소강이며 성능은 전기 도금 후 더 이상 임상 사용 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 종종 감염을 일으킵니다. 2세대는 오스테나이트계 스테인리스강이지만 크롬 함량은 유독하며 인체에 일정한 영향을 미칩니다.
수술 기구의 제조에서 기계적 특성과 연성은 가장 먼저 고려되는 문제입니다. 금속은 결함 없이 원하는 모양을 유지하기 위해 약간의 연성을 가져야 합니다. 메스, 집게, 가위와 같은 일부 기본 수술 도구는 길고 가늘습니다. 안전한 작동을 위해 기기는 일정한 강도가 필요합니다. 그들은 충분히 강해야 하고 수술 중에 부러지지 않아야 합니다. 수술 기구에 필요한 최소 계수는 100GPa입니다. 티타늄의 모듈러스는 116GPa입니다.
수술 중 기구는 살아있는 조직에 직접 노출됩니다. 내식성, 생체 적합성 및 자기 특성이 필요합니다. 티타늄은 인체 조직에 독성이 없습니다. 면역 반응을 일으키지 않습니다. 수술실은 때때로 자기장에 노출됩니다. 예를 들어, MRI는 약 1.5테슬라의 자기장을 생성합니다. 이 자기장은 자기장 상호작용(예: 미사일 효과)으로 인한 원치 않는 움직임, 무선 주파수(RF) 전력 증착으로 인한 기구 가열, 기구 사용과 관련된 사진을 비롯한 여러 가지 방법으로 수술 기구에 영향을 줄 수 있습니다. 티타늄은 안전한 작동을 보장하기 위해 비자성입니다. 비자성 특성은 또한 작고 민감한 이식된 전자 장치에 대한 손상 위협을 제거합니다.
수술 후에는 고온의 고온 증기 분사로 멸균 과정을 진행합니다. 다양한 세정제가 박테리아와 감염을 청소하는 데 사용됩니다. 청소를 반복해도 기기의 크기가 변하지 않고 표면 품질에 영향을 미치지 않습니다. 마모도 최소화해야 합니다. 외과 의사는 사용할 때마다 작동하는 도구가 필요합니다. 티타늄 및 티타늄 합금은 내식성이 우수합니다. 작동 온도 범위는 150 o C ~ 500 o C입니다.
마지막으로 티타늄의 가벼운 무게는 미세 수술에 특히 적합합니다. 경량 수술 기구는 특히 장기간의 절차 동안 외과 의사의 피로를 줄일 수 있습니다.
의료기기 분야에서 의료용 티타늄 및 티타늄 합금은 고품질 금속 소재로 널리 사용됩니다. 레이저 전극, 드릴 및 집게는 일반적으로 티타늄으로 만들어집니다.
