皮膚接触用および医療機器部品向けの生体適合性シリコーンの選定

シリコーンエラストマーは、ウェアラブル製品、患者と接触する付属品、診断機器、医療用コネクタ、チューブ、シール、バルブ、その他の医療用部品など、幅広い用途で採用されています。その柔軟性、耐熱性、そして複雑な形状を形成できる特性により、医療分野や皮膚に接触する用途において幅広く活用されています。.

しかし、医療用部品に使用するシリコーン材料を選定する際には、「医療用グレード」と記載された製品を選ぶだけでは不十分です。“

生体適合性は、デバイス全体、その使用目的、生体との接触の種類および期間、材料の組成、製造残留物、加工条件、洗浄手順、および滅菌方法によって左右されます。試験データが裏付けられているシリコーン原料があったとしても、それを使って製造されたすべての完成部品が生物学的に安全であるとは、必ずしも言えません。.

ISO 10993-1:2025では、生物学的評価を、すべての医療機器に一律に適用される固定的なチェックリストではなく、リスク管理プロセスとして位置づけています。FDAのガイダンスも同様に、完成した医療機器について、その意図された接触条件および入手可能な生物学的リスク情報に基づいて評価を行うことを強調しています。.

本ガイドでは、皮膚接触用および医療機器の部品に使用するシリコーンを選定する際、メーカーや製品開発者が評価すべき主な要素について解説します。.

「生体適合性シリコーン」とはどういう意味ですか？

生体適合性とは、材料または完成した医療機器が、実際の使用条件下において、許容できない生物学的リスクを生じさせることなく、その意図された機能を果たせるかどうかを示すものである。.

これを普遍的な材料特性として解釈すべきではありません。.

同じシリコーン配合でも、ある用途には適していても、別の用途には不適切な場合があります。例えば、体外で数分間使用されるシリコーン成分と、損傷した組織、循環血液、または移植組織に長期間接触する成分とでは、生物学的リスクのプロファイルが異なります。.

したがって、生体適合性の評価は、次のような要因に左右されます：

解剖学的接触部位
直接的または間接的な身体接触
無傷の皮膚、粘膜、組織、または血液との接触
接触時間
利用頻度
対象患者群
デバイスの形状と表面積
化学薬品および残留物の処理
洗浄および滅菌方法
使用中の材料劣化の可能性

FDAは、どの生物学的エンドポイントを評価する必要があるかを判断する上で、身体との接触の性質および持続時間が重要な要素であると指摘している。.

「医療用グレード」は、完成品の生体適合性とは異なります

「医療用シリコーン」という用語は、製品の説明文で頻繁に使われていますが、その意味については慎重に解釈する必要があります。.

材料サプライヤーは、次のような情報を提供する場合があります：

原材料の配合管理
ロットの追跡可能性
代表的な物理的性質
生体適合性試験報告書
規制関連の補足資料
抽出データ
変更通知ポリシー
製造品質に関する情報

これらの記録は生物学的評価の根拠となり得ますが、通常、完成品の評価に代わるものではありません。.

最終的な構成部品は、以下の理由により、サプライヤーが試験を行った材料とは異なる場合があります：

顔料またはカラーマスターバッチ
離型剤
接着プライマー
印刷用インク
プラスチック製または金属製のインサート
後硬化条件
洗浄用化学薬品
組立用潤滑剤
包装資材
滅菌処理への曝露
製造工程における汚染

シリコーンの生体適合性に関するFDAが認めた情報によると、生体適合性は最終的にはその使用目的に照らして評価されなければならないこと、また、完成した医療機器から得られたデータが一般的に最も関連性が高いことが指摘されている。.

したがって、メーカーは、シリコーン原料の供給業者が特定の試験を実施したという理由だけで、その部品が自動的に「ISO 10993認証を取得している」と主張することは避けるべきである。.

ISOは規格を策定しますが、個々の製品に対して自ら認証を行うことはありません。生物学的評価については、医療機器メーカーのリスク管理および規制対応プロセスの中で文書化されるべきです。.

素材を選択する前に、連絡先カテゴリを定義してください

材料の選定は、用途を明確に定義することから始めるべきである。.

開発チームは、以下の事項を文書化すべきである：

このコンポーネントの機能
患者と接触するかどうか
どの組織と接触するか
接触が直接的か間接的か
各接触期間の継続期間
使用が繰り返されるかどうか
そのデバイスが再利用可能かどうか
その部品が医薬品や生体液と接触するかどうか
その製品を洗浄するか、あるいは滅菌するか
当該製品が参入する市場はどれか

無傷の皮膚に接触する構成部品については、体内に間接的に物質を移送する流路構成部品とは異なる評価が必要となる場合がある。.

同様に、繰り返し蒸気滅菌にさらされる再利用可能な医療用シールは、一度しか使用しない使い捨ての外部付属品とは異なるものを選定する必要があります。.

使用目的は、資料の作成、製造管理、バリデーション活動、および想定される試験費用に影響を与えるため、できるだけ早期に確定させる必要があります。.

無傷の皮膚との接触におけるシリコーンの選定

皮膚に直接塗布する用途には、次のようなものがあります：

ウェアラブルセンサーの筐体
医療用モニタリングストラップ
スキンコンタクトパッド
リハビリ用補助具
呼吸用マスクのクッション
患者の体位調整用部品
外部デバイス用グリップ
保護カバー
医療用接着界面
ソフトタッチ仕上げの機器表面

こうした用途において、開発者は一般的に以下の点を考慮します：

皮膚感作および刺激のリスク

懸念されるのは、ベースとなるシリコーンポリマーだけではないかもしれません。顔料、触媒、加工時の残留物、洗浄用化学薬品なども、完成した部品に影響を与える可能性があります。.

特に、長時間着用する製品や、健康状態がデリケートな患者層が使用する製品については、色体系を慎重に選定する必要があります。.

表面の快適性

硬度と表面仕上げは、着け心地、圧力分布、および肌との摩擦に影響を与えます。.

非常に柔らかい素材はクッション性を高める一方で、次のような課題を引き起こす可能性もあります：

ほこりの付着
表面の粘着性
引き裂き
寸法安定性
アセンブリ
掃除
圧縮変形

したがって、材料は生物学的要件と機械的要件の両方に基づいて選定すべきである。.

湿気と繰り返し着用

ウェアラブル製品では、シリコーンと皮膚の間に汗が溜まることがあります。製品の形状は、適切に洗浄・乾燥ができるように設計すべきであり、鋭いエッジや圧力が集中する狭い箇所は避ける必要があります。.

耐洗浄性

再利用可能な皮膚接触部品は、石鹸、アルコール系洗浄剤、または消毒剤に繰り返しさらされる可能性があります。試験により、洗浄によって膨潤、ひび割れ、変色、べたつき、または表面劣化が生じないことを確認する必要があります。.

医療機器部品用シリコーンの選定

医療用シリコーン部品は、シール、流体制御、絶縁、保護、および接続の機能を果たすことができます。.

代表的な例としては、次のようなものがあります：

シリコーン製バルブ
ダイヤフラム
シールリング
チューブ
カテーテル関連部品
医療用ケーブルのオーバーモールド
コネクタ用シール
ポンプの構成部品
呼吸用機器の部品
薬物送達用コンポーネント
診断機器用シール
無針アクセス用コンポーネント
プラスチックおよびシリコーン製アセンブリ
金属インサート入りシリコーン部品

これらの製品については、材料は生物学的要件と工学的要件の両方を満たす必要があります。.

重要なパフォーマンス要因としては、以下のようなものが挙げられます：

引張強度
耐引裂性
伸び
圧縮永久ひずみ
硬度
耐疲労性
透明性
流動特性
寸法安定性
電気絶縁
耐薬品性
ガス透過性
滅菌耐性

生体適合性が最も高い材料が、必ずしも機能的に最良の材料であるとは限りません。適切な生物学的データを備えた製剤であっても、想定される医療機器の耐用期間を通じて、シール圧力、寸法精度、あるいは機械的強度を維持できなければ、失敗に終わる可能性があります。.

したがって、材料の選定にあたっては、単に購買仕様に頼るのではなく、設計、品質、規制、製造の各チームが関与すべきである。.

液体シリコーンゴムと高粘度シリコーンの比較

医療用シリコーン部品は、一般的に液体シリコーンゴムまたは高粘度シリコーンゴムを用いて製造されます。.

液体シリコーンゴム

液体シリコーンゴム（LSR）は、通常、射出成形によって加工されます。以下の用途に適しています：

大量生産
薄肉部品
小型精密部品
複雑な形状
自動成形
多キャビティ金型
プラスチックまたは金属のオーバーモールド
一貫した再現性が求められる用途

LSRは2液式で供給され、加工時に混合されます。混合、射出、硬化、および金型温度を正確に制御することが重要です。.

高粘度シリコーンゴム

高粘度ゴム（HCRまたは固体シリコーンゴムとも呼ばれる）は、圧縮成形、トランスファー成形、あるいは押出成形によって加工することができます。.

次のような場合に適しているかもしれません：

パイプおよび形鋼
大型の成形部品
小ロット生産
基本的なシール部品
比較的単純な構造を持つ部品
圧縮成形金型が経済的に有利なプロジェクト

LSRとHCRのどちらを選ぶかは、製品の形状、公差、生産量、自動化の程度、および規制・管理上の要件に応じて決定すべきである。.

どちらのプロセスも、自動的に生体適合性が高いというわけではありません。生体安全性は、選択された製剤および製造プロセス全体によって決まります。.

添加物、着色剤、副資材に注意を払う

シリコーンベースの配合物は、完成した部品のほんの一部に過ぎない場合があります。.

その他の資料としては、次のようなものが挙げられます：

着色顔料
造影剤
導電性充填剤
潤滑添加剤
接着促進剤
プライマー
インク
表面コーティング
プラスチック製インサート
金属インサート
接着剤

添加される各材料は、最終製品の化学的および生物学的特性を変化させる可能性があります。.

透明または天然色のシリコーンは、着色度の高いものよりも配合が単純である場合がありますが、安全性は色だけで決まるものではありません。配合全体を精査する必要があります。.

オーバーモールド部品の場合、生物学的評価では、シリコーンだけでなく、基材、プライマー、および材料間の界面についても考慮する必要がある場合があります。.

例としては、次のようなものがあります：

LSRオーバーモールド加工を施した医療用コネクタ
シリコーンオーバーモールド加工された電源ケーブル
プラスチック製支持体付きバルブ部品
金属インサート付きシール部品
ソフトタッチ仕様の医療機器用ハンドル

サプライヤーは、生産に使用されるすべての重要材料について、明確な識別とトレーサビリティを確保しなければならない。.

化学的特性評価および抽出物

化学的特性評価は、医療機器から移行、溶出、または放出される可能性のある物質を特定するのに役立ちます。.

ISO 10993-18は、生物学的リスク評価の一環として、医療機器の構成成分を特定し、必要に応じて定量化するための枠組みを規定している。このプロセスには、構成材料の文書化や、段階的なアプローチによる化学的構成成分の評価が含まれる場合がある。.

シリコーン部品に含まれる抽出性物質の潜在的な発生源としては、以下が挙げられます：

残留触媒
低分子量シロキサン
顔料成分
加工助剤
離型剤の残留物
洗浄剤の残留物
接着プライマー
インクまたはコーティング成分
滅菌に関連する分解生成物
包装材または組立用材料に含まれる物質

化学的特性評価は、デバイス、接触の種類、期間、曝露経路、および規制戦略に応じて設計すべきである。.

サプライヤーが提供する原材料データは、既知の成分を特定するのに役立ちますが、成形、後硬化、洗浄、組み立て、滅菌といった工程によって化学的特性が変化する可能性があるため、完成した部品については、さらに詳細な評価が必要になる場合があります。.

なぜ後硬化が重要なのか

一部のシリコーン部品は、最初の成形後に後硬化処理が行われます。.

後硬化は、以下の目的で使用されることがあります：

材料の完全な硬化
特定の揮発性残留物を低減する
物理的特性を安定させる
圧縮性能の向上
その用途に合わせて部品を準備する

ただし、ポストキュアは万能の解決策ではなく、検証を行わずに導入すべきではありません。.

重要なプロセスパラメータには、以下のものが含まれます：

温度
時間
空気の循環
オーブンの清潔さ
部品の配置
冷却条件
一括読み込み
汚染管理

過度な後硬化は、色、寸法、硬度、または表面特性に影響を与える可能性があります。後硬化が不十分な場合、部品に許容できない残留物質が残ったり、性能が不安定になったりすることがあります。.

選定された材料サプライヤーの加工に関する推奨事項は考慮すべきですが、最終的な加工プロセスは、実際の部品に対して検証を行う必要があります。.

滅菌との適合性を確認する

無菌医療機器に使用されるシリコーン部品は、次のような処理を受ける場合があります：

エチレンオキシド
Steam
ガンマ線
電子ビーム照射
X線放射
気化した過酸化水素
その他の検証済みの滅菌プロセス

シリコーンは過酷な環境にも耐えられるため、よく選ばれますが、試験を行わずに、どの材料もあらゆる滅菌方法に耐えられると決めつけてはなりません。.

不妊手術は、以下の点に影響を及ぼす可能性があります：

硬度
引張強度
伸び
耐引裂性
透明性
色
圧縮永久ひずみ
表面の状態
化学的抽出物
オーバーモールド部品の接着強度

再利用可能な医療機器の場合、繰り返し滅菌を行うことが特に重要となる場合があります。.

FDAが承認した滅菌適合性に関するガイダンスでは、放射線、エチレンオキシド、湿熱、過酸化水素蒸気など、複数の滅菌方法におけるポリマーおよびその他の材料の適合性評価について規定しています。.

試験では、想定される滅菌プロセスを用いるとともに、必要に応じて、予想される最大サイクル数を実施すべきである。.

完成した製造プロセスを評価する

生体適合性は材料の選定から始まりますが、製造工程を通じて維持されなければなりません。.

重要な管理措置には、次のようなものがあります：

認定原材料サプライヤー
ロットの追跡可能性
材料の保管条件
制御された混合
カラーバッチ識別
金型の清浄度
検証済みの硬化パラメータ
制御された後硬化
交差汚染の防止
洗浄バリデーション
取り扱い上の要件
包装管理
変更管理
生産記録

工場では、一般的な工業用シリコーンの生産と、医療機器の製造要件とを区別すべきである。.

工業用および医療用部品の両方を製造する施設では、意図しない材料の混入や汚染を防ぐための管理措置を講じるべきである。.

汚染源となり得るものには、次のようなものがあります：

潤滑剤
防錆油
カビ取り剤
ほこり
繊維
ラテックス
その他のエラストマー
使用が許可されていない顔料
オペレーターの取り扱い
共同で使用するトリミング・検査機器

必要な製造環境は、部品やその用途によって異なります。皮膚に接触する部品すべてにクリーンルームでの製造が求められるわけではありませんが、環境管理は特定されたリスクに見合ったものでなければなりません。.

シリコーンサプライヤーに依頼すべき情報

シリコーン配合物を承認する前に、医療機器メーカーは、その用途に関連する情報を求めるべきである。.

有用な記録としては、次のようなものが挙げられます：

技術データシート
安全データシート
材料の特定
ロットの追跡可能性に関する情報
代表的な物理的性質
入手可能な生物学的試験情報
抽出または化学的特性に関する情報
推奨される処理条件
推奨される後硬化条件
滅菌対応に関する情報
保存期間および保管条件
顔料に関する資料
規制対応に関する声明
変更通知に関する方針
製造拠点情報

その文書が本件に関連しているかどうかを確認する必要があります。.

例えば、サプライヤーの標準的な透明スラブに対して実施された試験は、着色・オーバーモールド加工・洗浄・滅菌が施された完成品の医療用部品を完全に反映しているとは限らない。.

開発者は以下を確認する必要があります：

具体的にどの配合が試験されたのか
試験対象の材料に同じ顔料が含まれているかどうか
試験片の養生方法
後硬化だったかどうかはともかく
どのような抽出条件が用いられたか
データが最新の状態を維持しているかどうか
製造上の変更があったかどうか

シリコーン選定におけるよくある間違い

用途を定義する前の材料の選定

連絡の形態や期間について明確な情報がなければ、チームはどのような補足情報や評価が必要になるかを判断できません。.

「医療用グレード」を完全な承認とみなすこと

サプライヤーの指定は、完成品のリスク評価に代わるものではありません。.

顔料および加工助剤を無視する

着色剤、プライマー、インク、離型剤は、完成した部品の化学的特性に影響を与える可能性があります。.

原材料のみの試験

成形、洗浄、組み立て、滅菌を経て完成した最終製品は、通常、患者が実際に受ける被ばく状況をよりよく反映しています。.

生物学的リスク評価を行わずに供給業者を変更すること

硬度や外観が類似している2種類のシリコーン材料であっても、使用される触媒や添加剤、あるいは加工上の推奨事項が異なる場合があります。.

滅菌・熟成工程の見落とし

ある部品は、滅菌前は正常に機能していても、放射線、蒸気、あるいは繰り返しの処理によって性能が変化する場合があります。.

手触りだけで硬度を選ぶ

硬度は快適性に影響を与えるだけでなく、シール力、組み立て、引裂き強度、寸法安定性にも影響を及ぼします。.

根拠のない規制上の主張を行うこと

「FDA承認のシリコーン」、「完全な生体適合性」、「ISO認証取得済み素材」といった表現は、入手可能な証拠や規制上の状況を正確に反映している場合を除き、使用すべきではありません。.

FDAは医療機器およびその裏付けとなる情報を審査しますが、特定のシリコーン原料から製造されたすべての製品に対して一律に承認を与えることはありません。.

実用的なシリコーンの選定プロセス

体系的な選定プロセスを導入することで、技術的および規制上のリスクを低減することができます。.

ステップ 1：デバイスの定義

使用目的、利用者、設置場所、設置期間、および機器の耐用年数を記録してください。.

ステップ2：性能要件の策定

硬度、寸法、使用温度範囲、機械的負荷、シール要件、透明性、および化学物質への曝露条件を明確にしてください。.

ステップ3：規制対象市場を特定する

当該機器が米国、欧州連合（EU）、またはその他の市場に投入されるかどうかを判断してください。.

ステップ4：候補となる材料を比較する

技術的性能、生物学的サポートデータ、トレーサビリティ、およびサプライヤー変更の管理について確認する。.

ステップ5：製造工程の確認

成形、着色、後硬化、洗浄、組み立て、および梱包について評価する。.

ステップ6：代表サンプルの作成

サンプルは、実際の製品に使用される予定の材料、顔料、成形プロセス、および仕上げ条件を用いて作成する必要があります。.

ステップ7：生物学的リスクの評価

当該医療機器に応じて、既存のデータ、化学的特性評価および試験を活用すること。.

ステップ8：滅菌および熟成の検証

当該材料が、所定の加工および保存期間を経た後も、要求される性能を維持していることを確認してください。.

ステップ 9: 承認済み構成を固定する

材料のグレード、色調、サプライヤー、工程パラメータ、および副資材を管理する。.

ステップ10：今後の変更を管理する

実施に先立ち、材料、サプライヤー、工程、および滅菌方法の変更内容を確認すること。.

FDAは、生物学的評価においてリスクベースのアプローチを採用することを推奨しており、製造業者に対し、ISO 10993-1の原則に加え、該当する医療機器固有のガイダンスも考慮するよう求めています。.

シリコーン製品の受注生産メーカーに尋ねるべき質問

医療用または皮膚接触用のシリコーン製品に関するプロジェクトに着手する前に、購入担当者は以下の点を確認する必要があります：

シリコーン素材について、完全なトレーサビリティを確保できますか？
具体的にどのグレードのシリコーンをお勧めしますか？
その製剤について、どのような生物学的試験データが利用可能ですか？
顔料については、関連する文書による裏付けがありますか？
離型剤はお使いですか？
後硬化は必要ですか？
後硬化のパラメータはどのように制御されるのですか？
その部品は、工業用材料からの交差汚染なしに製造することは可能ですか？
どのような洗浄工程が採用されていますか？
評価用の代表的なサンプルを製造していただけますか？
その材料は、予定されている滅菌プロセスに耐えることができますか？
材料や工程の変更は、どのように伝達されるのでしょうか？
プラスチック、金属、ケーブル、またはコネクタのインサートはオーバーモールド加工が可能ですか？
どのような寸法検査や目視検査が行われますか？
バッチ生産記録は保存できますか？

明確な回答があれば、一般的なシリコーン成形業者と、管理された医療機器の生産をサポートできるサプライヤーとを区別するのに役立ちます。.

結論

皮膚に接触する部品や医療機器の部品に使用する生体適合性シリコーンを選定するには、その機器に特化したリスクベースのアプローチが必要となります。.

このプロセスでは、以下の点を考慮すべきである：

使用目的
接触の内容および期間
材料の配合
顔料および添加剤
成形と硬化
後硬化
掃除
滅菌
パッケージ
完成品の評価
サプライヤーおよび工程管理

「医療用グレード」と記載された材料は、有用な出発点となり得ますが、それだけでは完成した医療機器の生物学的安全性を単独で立証するものではありません。.

最も信頼性の高い戦略は、まず用途を明確にし、関連する裏付け情報を備えたトレーサビリティのある材料を選定し、代表的な完成品サンプルを製造した上で、当該デバイスの生物学的リスク管理プロセスにおいて、その部品全体を評価することです。.

医療機器の開発者、シリコーンメーカー、材料サプライヤー、試験機関、および規制対応チームが早い段階から連携することで、設計変更を減らし、根拠のない主張を回避し、試作から検証済みの量産に至るまでのプロセスをより効率的に進めることができます。.

よくある質問

医療用シリコーンはすべて生体適合性があるのでしょうか？

必ずしもそうとは限りません。医療用グレードの材料に関する文書は評価の根拠となり得ますが、生体適合性は、完成した医療機器、想定される接触部位、製造工程、および使用されるその他の材料によって異なります。.

ISO 10993はシリコーン材料を認証していますか？

ISO 10993は、生物学的評価に関する規格を定めています。ISO自体は、個々のシリコーン材料や完成部品に対して認証を行うことはありません。.

生物学的試験は、未加工のシリコーンに対して行うべきか、それとも完成部品に対して行うべきか？

既存の原材料データも参考になるかもしれませんが、成形、着色、洗浄、組み立て、滅菌といった工程によって生物学的特性が変化する可能性があるため、一般的には完成した部品の方がより代表的なデータとなります。.

顔料は生体適合性に影響を与えることがありますか？

はい。顔料には追加の物質が含まれるため、材料に関する文書および生物学的リスク評価に含める必要があります。.

生体適合性のあるシリコーンは滅菌できますか？

多くのシリコーン配合物は一般的な滅菌方法に耐えることができますが、選定した材料、部品の設計、および滅菌サイクルの回数について、適合性を確認する必要があります。.

食品用シリコーンは医療機器に適していますか？

食品接触に関する規制への適合が、必ずしも医療機器としての適合性を保証するものではありません。食品用途と医療用途では、曝露経路、接触時間、評価要件が異なる場合があります。.

シリコーン製の医療用部品の特注見積もりには、どのような情報が必要ですか？

有用な情報としては、図面、使用目的、接触の種類、接触時間、材料要件、硬度、色、滅菌方法、推定容量、公差、および文書化要件などが挙げられます。.

LSRは、医療用ケーブルやプラスチック製コネクタにオーバーモールド加工できますか？

はい。LSRは、適切なケーブル、プラスチック、および金属インサートにオーバーモールド加工が可能です。基材、プライマー、接着設計、および製造プロセス全体については、完成部品の一部として評価を行う必要があります。.