医療用シリコーンガイド

医療用シリコーンとは何ですか？

医療用シリコーン 一般的には、医療や医療機器用途向けに特別に製造、管理、文書化されたシリコーン材料を指します。.

これらの材料は、最終製品に応じて、液体シリコーンゴム、高粘度シリコーンゴム、ゲル、接着剤、シーラント、またはその他のシリコーン系製品として供給される場合があります。.

この用語は、「医療用グレード」と記載されたすべての材料が、あらゆる医療機器に適しているという意味として解釈されるべきではありません。皮膚と接触する外部部品に使用されるシリコーンと、長期の体内の埋め込みや循環血液との接触を目的としたシリコーンとでは、求められる要件が大きく異なる場合があります。.

したがって、材料の選定は、完成した医療機器の用途から始まります。これには、シリコーンが人体と接触する部位、接触の持続時間、および使用前にその材料が滅菌処理を受けるかどうかなどが含まれます。.

なぜ医療機器にシリコーンが使われるのか？

シリコーンは、さまざまな特性を持つため、医療分野の多くの用途に有用です。適切に選定された配合であれば、広い温度範囲で柔軟性を維持し、耐水性や耐環境老化性を備え、電気絶縁性を発揮し、さらに幅広い硬度レベルで製造することが可能です。.

また、シリコーンは、細部まで精巧な部品として成形したり、長いチューブとして押出成形したり、接着剤やシーラントとして使用したり、あるいは非常に柔らかいゲルとして調製したりすることもできます。.

こうした製造上の柔軟性により、シリコーンは、シールや呼吸器用部品から、チューブ、ウェアラブルデバイス、特殊な埋め込み型部品に至るまで、幅広い製品に使用されています。.

医療用シリコーンと一般用シリコーンの比較

基本的な高分子化学は類似しているかもしれませんが、医療用シリコーン材料に求められる要件は、一般的な工業用シリコーンのそれとは大きく異なる場合があります。.

汎用シリコーンコンパウンドは、主にコスト、機械的性能、あるいは加工のしやすさを重視して設計される場合があります。一方、医療用シリコーンのサプライヤーは、原材料の管理、配合の安定性、トレーサビリティ、生物学的評価、および変更管理手順をさらに重視する場合があります。.

「医療用グレード」は、必ずしも「インプラント用グレード」を意味するわけではありません

この区別は極めて重要です。.

短期間使用される体外用医療部品向けのシリコーン材料は、そのまま人体内に使用すべきではない。.

体内に埋め込む医療機器は、体内に埋め込まない用途に比べて、生物学的、化学的、製造上、および規制上の評価がはるかに広範囲に及ぶ必要がある場合があります。.

埋め込み型用途であっても、接触時間や組織との接触状況は異なる場合があります。一時的なデバイスと長期埋込型デバイスでは、必ずしも同じ材料認定戦略を採用すべきではありません。.

生体適合性とは何か？

生体適合性とは、完成した医療機器の意図された用途に関連する生物学的安全性を指す。.

これは、用途とは無関係に、未加工のシリコーンポリマーに付与できる単なる恒久的な特性というわけではない。.

同じシリコーン配合であっても、体との接触条件が異なるため、ある医療用途では適切であっても、別の用途では追加の評価が必要になる場合があります。.

したがって、生物学的評価では、接触の性質、接触時間、材料の組成、製造残留物、加工助剤、滅菌処理、および抽出物や溶出物の可能性といった要因が考慮される。.

ISO 10993 および医療用シリコーン

ISO 10993は、医療機器の生物学的評価において用いられる主要な国際規格群の一つである。.

生物学的評価戦略は、未加工のシリコーン材料を医療機器そのものとして扱うのではなく、実際の医療機器と結びつけて策定すべきである。.

機器やリスク評価に応じて、評価では細胞毒性、感作性、刺激性、その他の生物学的影響などのエンドポイントが検討される場合がある。.

化学的特性評価は、特に材料の成分、抽出物、または潜在的な溶出物に関する情報が必要な場合、生物学的評価戦略の一環となることもあります。.

一般的な生物学的評価分野

適切な評価エンドポイントは、医療機器の種類およびその想定される接触条件によって異なります。すべての医療機器に対して、考えられるあらゆる生物学的試験を実施することは、必要でも適切でもありません。.

USPクラスVIシリコーンとは何ですか？

USPクラスVIは、医療・製薬用途向けのシリコーンを調達する際によく目にする用語の一つです。.

シリコーンの供給業者は、特定の硬化エラストマーが、該当するUSPの生物学的試験手順に従って試験されたことを示す材料データを提供する場合がある。.

ただし、USPクラスVIは、医療機器の包括的な生物学的評価の代替として扱われるべきではない。.

USPクラスVIの試験データがある材料であっても、その材料から製造されたすべての完成品が、あらゆる種類の患者との接触に適しているとは限りません。.

医療用シリコーンの種類

医療用シリコーンには、いくつかの加工形態があります。最適な材料は、部品の形状、生産量、機械的特性、およびデバイスの要件によって異なります。.

液体シリコーンゴム

医療用グレードの液体シリコーンゴム, 、一般にLSRと呼ばれるこの材料は、液体射出成形に使用される、ポンプで移送可能な2液性材料である。.

LSRは、細部の複雑な金型キャビティにも充填が可能であり、精密部品の自動化生産に最適です。.

医療分野での応用例としては、シール、バルブ、膜、呼吸器用部品、ウェアラブルデバイスの部品、その他の成形医療製品などが挙げられます。.

高粘度シリコーンゴム

HCRまたはHTVの医療用シリコーンは、硬化前は硬めで、ガムのような粘り気があります。.

押出成形や成形加工により、チューブ、形材、シール、その他の部品に加工することができます。.

HCRは、連続押出成形や高粘度成形が必要な場合に特に有用です。.

シリコーンゲル

シリコーンゲルは、従来のシリコーンゴムに比べて柔らかく、架橋度も低い。.

これらは、非常に柔らかい接点や緩衝性、あるいは繊細な部品の保護が必要な場面で使用できます。.

医療用シリコーン接着剤

柔軟な接着が求められる場合には、専用のシリコーン系接着剤を使用することができます。具体的な配合は、基材、人体との接触、および滅菌要件に応じて選択する必要があります。.

医療用シリコーンチューブ用コンパウンド

押出成形用シリコーンコンパウンドは、流体管理、呼吸器、および実験室用途向けのフレキシブルチューブの製造に使用できます。.

LSR 対 HCR：医療用シリコーン

医療用シリコーンの特性

実際の特性は化合物ごとに異なります。したがって、医療用シリコーンを指定する際には、一般的なシリコーンの特性ではなく、グレードごとの技術データに基づいて行う必要があります。.

硬度

医療用シリコーンは、幅広い硬度範囲で配合が可能です。柔らかい配合物は柔軟性が必要なインターフェースやシールに適している一方、硬めの材料は形状保持性を高めることができます。.

引張強度

引張強度は、伸張、組立時の力、または圧力にさらされる部品にとって重要です。.

伸び

高い伸び率は、柔軟な医療用部品が破断することなく伸びるのに役立ちますが、伸び率については引裂き強度と併せて考慮する必要があります。.

耐引裂性

引裂強度は、薄い膜、チューブ、バルブ、および小さなエッジや開口部を含む成形部品にとって特に重要です。.

圧縮永久ひずみ

長期間にわたり接触圧力を維持しなければならないシールにおいては、圧縮永久ひずみが重要な要素となります。.

透明性

透明なシリコーン配合物は、液体や内部部品の目視検査が必要な場合に有用です。.

温度安定性

シリコーンは比較的広い使用温度範囲を有していますが、実際の限界値は化合物によって異なります。.

医療用シリコーンと滅菌

医療機器は使用前に滅菌処理が行われる場合があり、滅菌処理はポリマーの特性に影響を与える可能性があります。.

したがって、シリコーンコンパウンドおよび完成部品は、生産時に実際に使用される予定の滅菌プロセスを用いて評価すべきである。.

蒸気滅菌

特定のシリコーン材料は湿熱に耐えることができるため、シリコーンは一部の再利用可能な医療用部品の材料として有用です。.

繰り返し滅菌を行うと、硬度、色、機械的特性、あるいは接着界面に影響を及ぼす可能性があるため、再利用可能な製品については、想定されるサイクル数についてバリデーションを行う必要があります。.

エチレンオキシド滅菌

エチレンオキシドは、より低温の滅菌方法を必要とする医療機器に使用されます。.

EtOを使用する場合は、滅菌プロセス全体および残留量に関する要件を適切に管理しなければならない。.

放射線滅菌

一部のシリコーン含有医療機器については、ガンマ線照射または電子線照射による滅菌が用いられることがある。.

放射線はポリマーの架橋状態や機械的特性を変化させる可能性があるため、完成品において線量および材料との適合性を検証する必要がある。.

医療用シリコーンチューブ

医療用チューブは、シリコーンゴムの最も代表的な用途の一つです。.

シリコーンチューブは、柔軟性、透明性、滑らかな表面を兼ね備えており、さらに幅広いサイズ展開が特徴です。.

具体的な材料や機器の認定状況に応じて、呼吸器系、実験装置、排水システム、流体移送装置などへの応用が可能です。.

押出成形の品質は重要です。なぜなら、肉厚のばらつき、異物の混入、気泡、あるいは表面の欠陥などが、性能に影響を及ぼす可能性があるからです。.

チューブの仕様には、以下のようなものがあります：

• 内径
• 外径
• 肉厚
• 硬度
• 引張強度
• 伸び
• 透明性
• 耐圧性能
• 生物学的評価の要件
• 滅菌要件

医療用シリコーンシールおよびガスケット

シリコーンゴムは、医療機器のシール、ガスケット、ダイヤフラム、バルブ部品などに広く使用されています。.

こうした用途では、圧縮永久ひずみは引張強度と同様に重要となる場合があります。シールは、想定される耐用期間を通じて、相手面に対して圧力をかけ続けなければなりません。.

シールの設計においては、硬度、圧縮率、寸法公差、表面仕上げ、および滅菌処理への曝露を考慮に入れる必要がある。.

生体適合性の高い材料であっても、ガスケットの形状不良や圧縮不足を補うことはできません。.

呼吸器および体液管理用途

医療用シリコーンは、呼吸用マスク、呼吸系部品、フレキシブルコネクタ、バルブ、および一部の流体処理部品に使用できます。.

柔らかさと柔軟性により、部品は複雑な形状に順応しやすくなり、嵌合部品にかかる機械的応力を軽減することができます。.

材料の選定にあたっては、実際のガスや流体との接触状況、温度、洗浄剤、および滅菌要件に基づいて行う必要があります。.

ウェアラブル医療機器

ウェアラブル医療システムでは、センサー、電子部品、ストラップ、シール、および皮膚と接触する部分などにシリコーンが使用されることがあります。.

柔らかいシリコーンは、快適さを提供すると同時に、電子機器を湿気や振動から保護することができます。.

皮膚に接触する用途においても、材料の組成、接触時間、接着剤、着色剤、および最終製品に含まれるその他の物質について、依然として考慮する必要があります。.

シリコーンベースに生物学的試験データがあるという事実だけでは、すべてのコーティング、接着剤、顔料、あるいは組み立てられたウェアラブル製品が自動的に適合するとは限りません。.

電子機器用医療用シリコーン

現代の医療機器には、センサーやバッテリー、電子回路がますます多く搭載されるようになっている。.

シリコーンは、柔軟な電気絶縁、環境シール、ポッティング、および機械的保護を実現することができます。.

また、シリコーンゲルや封止材は、電子材料間の熱膨張率の違いに対応しつつ、敏感な部品を保護することもできます。.

患者と接触する機器については、電子部品周辺に使用されるシリコーンは、最終的な機器の構造および潜在的な曝露経路に基づいて評価すべきである。.

医療用シリコーンにおける色と顔料

医療用シリコーン部品には透明なものもあれば着色されたものもありますが、着色は配合全体の一部として扱う必要があります。.

顔料やカラーマスターバッチは、硬化、抽出物、機械的特性、および生物学的評価に影響を与える可能性があります。.

重要な用途においては、製造業者は、選定した医療用グレードについて、シリコーン材料の供給元から特に承認されたカラーシステムを使用すべきである。.

抽出物および溶出物

医療機器の評価にあたっては、ポリマー材料から溶出する可能性のある物質について検討が必要となる場合がある。.

抽出物 これらは、所定の実験室での抽出条件下で、材料から取り出すことができる物質である。.

溶出物 実際の使用条件または模擬使用条件下で、当該機器から移行するおそれのある物質です。.

考えられる発生源としては、低分子量のシリコーン類、加工時の残留物、触媒、顔料、添加剤、あるいは製造過程で混入した物質などが挙げられます。.

このため、医療用シリコーンの用途においては、清浄度や配合管理が特に重要となる場合があります。.

プラチナ硬化型医療用シリコーン

多くの医療用LSRおよびHCRシステムでは、白金触媒を用いた付加硬化法が採用されています。.

付加重合による硬化は、処理を制御しやすく、特定の過酸化物系に伴う分解生成物の一部を回避することができます。.

ただし、プラチナ硬化型シリコーンは、硬化阻害の影響を受けやすい。.

硫黄を含む物質、特定のアミン、スズ化合物、およびその他の相容れない化学物質は、硬化を妨げる可能性があります。.

したがって、プラチナ硬化型の医療用シリコーン部品を製造する際には、成形用金型、手袋、離型剤、および加工面を慎重に管理する必要があります。.

過酸化物硬化型医療用シリコーン

過酸化物硬化法は、特定の高粘度シリコーン用途にも用いられています。.

硬化システムは、材料の仕様、製造プロセス、および最終的な医療用途に応じて選択する必要があります。.

過酸化物硬化型シリコーン製品の中には、揮発性残留物を低減し、完成品の特性を安定させるために、後硬化処理を施すものがあります。.

後硬化が必要な場合は、時間、温度、気流、および部品の形状を、バリデーション済みの製造プロセスの一環として管理する必要があります。.

医療用シリコーンの製造管理

材料の選定は、医療用シリコーン部品の製造における一要素に過ぎません。たとえ使用されるシリコーンについて豊富な裏付けデータがあったとしても、製造工程において新たなリスクが生じる可能性があります。.

ほこり、油分、洗浄用化学薬品、離型剤、不適切な顔料、および異種のポリマーは、医療用シリコーン部品を汚染する可能性があります。.

したがって、製造管理には、原材料のトレーサビリティ、混合工程の管理、設備の洗浄手順、汚染防止、硬化記録、およびロット検査などが含まれる。.

医療用シリコーンの一般的な用途

医療用シリコーンの選び方

1. 医療機器の用途を具体的に定義してください。.
   完成したデバイスにおいて、シリコーン部品がどのような役割を果たすのかを特定する。.
2. 身体的な接触を特定する。.
   その構成部品が、皮膚、組織、血液、体液の経路に接触するか、あるいは患者と直接接触しないかを判断してください。.
3. 接触時間を定義する。.
   一時的な接触と長期的な接触では、異なる評価戦略が必要となる場合があります。.
4. 処理方法を選択してください。.
   LSR射出成形、HCR押出成形、圧縮成形、あるいはその他のプロセスのいずれが適切であるかを判断する。.
5. 機械的特性を指定してください。.
   硬度、引張強度、伸び、引裂強度、および圧縮永久ひずみを確認してください。.
6. 生物学的データを確認する。.
   その特定の材料グレードについて、どの試験がどのような条件下で実施されたかを確認してください。.
7. 化学的特性評価を確認する。.
   抽出物、溶出物、または材料組成情報のいずれが必要であるかを判断する。.
8. 「滅菌」を定義しなさい。.
   材料の最終承認を行う前に、蒸気、エトレン（EtO）、放射線、またはその他の滅菌処理が実施されていることを確認してください。.
9. 着色剤および添加剤を評価する。.
   顔料やその他の配合添加物を、材料全体の一部として扱う。.
10. サプライヤーの変更管理を見直す。.
    原材料や配合の変更について、どのように連絡が行われるかを理解しておく。.
11. 製造試験を実施する。.
    成形、押出、硬化、および寸法性能を確認する。.
12. 完成したデバイスを評価する。.
    最終的な生物学的および機能的適格性評価については、原材料のデータシートのみに依拠してはなりません。.

医療用シリコーンのサプライヤーに尋ねるべき質問

• 具体的なシリコーンのグレードは何ですか？
• その素材は、LSR、HCR、HTV、RTV、それともシリコーンゲルですか？
• このグレードは、どのような医療用途を想定していますか？
• どのような生物学的評価データが利用可能か？
• ISO 10993に基づくどのような試験または評価が実施されましたか？
• USPの生物学的試験情報は入手可能ですか？
• この材料は移植用ですか？
• インプラントの装着期間に制限はありますか？
• どのような滅菌方法が評価されてきたか？
• どのような後硬化条件が推奨されますか？
• どのような顔料や添加剤が認可されていますか？
• どのような材料のトレーサビリティが提供されていますか？
• 保存期間と保管条件はどのようになっていますか？
• 製剤の変更はどのように管理されているのでしょうか？
• サプライヤーはロットごとの証明書を発行できますか？

医療用シリコーンの選定でよくある間違い

「医療用グレード」であれば十分だと仮定する

「医療用グレード」という言葉は、あらゆる医療機器や接触形態に適していることを保証するものではありません。.

USPクラスVIを唯一の要件とする

USPの試験データは有用であるものの、それだけで機器固有の生物学的評価を自動的に置き換えるべきではありません。.

インプラントにインプラント用ではないグレードの材料を使用すること

体内に埋め込む用途では、実際の埋め込み条件に適した材料と評価が必要となる。.

滅菌を無視する

滅菌処理は、機械的特性、化学的特性、あるいは表面特性を変化させる可能性があるため、材料選定の際にはこの点を考慮すべきである。.

再認定なしで顔料を変更する

着色剤は配合成分の一部であり、化学的または生物学的特性を変化させる可能性があります。.

透明なシリコーンの方が清潔だと仮定する

透明性は視覚的な特性であり、医学的な適合性や生物学的安全性を証明するものではありません。.

製造時の汚染を無視すること

適格な材料であっても、加工の過程で汚染や制御不能な残留物が混入した場合、不適切な完成部品が製造される可能性があります。.

原材料のみの試験

完成した製品には、未加工のシリコーン試験片には含まれていない、加工残留物、接着剤、コーティング、インク、顔料、その他の物質が含まれている場合があります。.

医療用シリコーンの規格および参考資料

シリコーンを含む医療機器を開発する際には、いくつかの規格が関連してくる可能性があります。どの規格が適用されるかは、機器の種類、市場、および製造プロセスによって異なります。.

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