3Dプリンターは医療機器にも活用されています。医療機器の分野では、試作にとどまらず、3Dプリンターで製作したものをそのまま医療に取り入れているケースも少なくありません。医療機器の試作で3Dプリンターが活用される理由や事例を紹介します。
医療機器の試作において3Dプリンターが注目されている理由は、コスト効率とニーズに合わせられる柔軟性にあります。
3Dプリンターを使用することで、試作品の製作時間とコストを大幅に削減可能です。従来、複雑な形状の医療機器の試作には、時間とコストがかかっていました。3Dプリンターを使えば迅速かつ低コストで製作できます。製品開発のサイクルを大幅に短縮でき、スピーディに必要な医療機器を製造できるようになります。
3Dプリンターは設計の自由度が高く、複雑な形状や微細な構造を実現するのが簡単です。特に人体の臓器や骨格のような複雑な形状を再現する際に、3Dプリンターの強みが発揮されます。患者個々のニーズに合わせたオーダーメイドの医療機器の試作も可能です。より効果的な治療や患者のQOL向上につながります。
加えて、医療機関内での即時製作を実現できるメリットも見逃せません。緊急時や欠品時にも迅速に必要なパーツを造形できます。複雑な形状の正確性とスピードが求められる医療において、3Dプリンターの活用は不可欠です。
医療分野ではインプラントや義肢、自助具などを製作するだけでなく、再生医療など様々な目的で使用されています。ここでは、3Dプリンターの医療分野での使用方法について、主なものを紹介します。
患者のCTスキャンや3Dスキャンデータに基づいて設計する、カスタムメイドのインプラントや人口骨を製作することができます。生体適合性の良いチタン合金やコバルトクロムを用いる金属3Dプリンターで製作したインプラントや人口骨は、複雑な骨欠損部の形状や輪郭にミリ単位でフィットしますし、多孔質構造や調整能力によって骨と結合しやすくするなどことも可能です。複雑な形状を金属を削りだして加工する従来の方法と比べると、製造時間が短縮できます。
また、歯のインプラント治療においては骨に人口歯根を正確に埋入するため、患者の歯列や骨格データを3Dプリンターで製作して術前のシミュレーションを実物大モデルで行い、治療計画に活かされています。フィット感や埋入の位置・角度を事前にチェックすることで治療精度を高めます。
患者の腕や足の形を3Dスキャナーで計測し、体にフィットする義手、義足、コルセットを完全オーダーメイドで製作することができます。一度作成したデータが残るため、破損時の再製作が容易であるだけでなく、成長に伴うスケールアップもスムーズに行うことができます。内部をハニカム構造などにすることで強度を保ちながら軽量化することも可能です。
また握力が弱い人でも持ちやすいスプーンの柄・ホルダー、片手でボタンを留められる具などの自助具も3Dプリンターで用意に製作が可能です。その人の手の形や行いたい動作に合わせてオーダーメイドで多品種・少量生産が可能です。
3Dプリンターで製作する医療機器は人工物がメインですが、将来的には細胞や人口タンパク質を含むバイオタンクを使用して再生医療に活かすことが期待されています。細胞そのものをインクとして使い、生体組織を印刷するものであり、拒絶反応を抑えた移植治療が可能となります。人間の皮膚や血管、心臓や肝臓などの臓器をプリントすることを目標としており、世界中で研究が進んでいます。
株式会社アイプラスプラスでは、視覚障害者のための視覚補助装置の制作に3Dプリンターを活用しています。額にヘッドバンドを装着して、情景の輪郭を伝える装置です。ヘッドバンドの形状が一人ひとりのユーザーの額に合わせる必要があることが課題でした。3Dプリンターを導入したことで、オーダーメイドでの製造が可能になりました。
リッツ美容外科では、高難度の骨切りによる美容外科手術のリスクを抑えるために3Dプリント模型を活用しています。口腔内の数センチ程度の小さな切開部から施術対象部位にアプローチしなければならないため、繊細な手術です。重要な神経や血管が集まっている箇所にもかかわらず視界が狭いことを補うため、3Dプリント模型を活用するようになりました。下歯槽神経損傷のリスクを大幅に低減しています。
内視鏡カメラをカバーする精密部品である内視鏡ハウジング。患者の痛みや不快感を軽減するため小型化が進んでいますが、3Dプリンターの活用によってより小型化に成功しました。凹凸が組み合わさる複雑な構造体を結合なしで一度に造形することが可能です。内視鏡ハウジングが小型化したことで、内視鏡自体も小型化でき、患者負担を軽減できます。
義肢装具総合メーカーである小原工業が個別性の高い義肢装具のパーツを製作するため、金属3Dプリンターを導入しました。製造した部品はそのまま実用できるレベルであり、人体に装着することができます。義肢装具の部品としてはもちろん、義歯製作所で使用する機械工具の部品の製造、供給にも対応しており、多種多彩なオーダーに対応。金属3Dプリンターを導入したことで複雑な形状のもｍのでも簡単にスピーディーに製作できるようになり、コストメリットが得られました。
心臓病や高血圧など循環器病の高度医療を提供している国立循環器病研究センターで3Dプリンターを利用して人工心臓弁を製作する研究が進められています。ひな形となるシリコンの造形が課題となっていましたが、3Dプリンターでひな形をを製作することに成功。患者の心臓弁の形状を3D撮影してオーダーメイドの人工心臓弁を製作できることが期待されています。
医療事業を専門とするクロスメディカル。軟質樹脂材料をもとに3Dプリンティング技術で製作した軟質実物大3D心臓モデルが日本初のクラスⅡ医療機器（管理医療機器）として承認されました。立体構造が複雑な子供の心臓形状をリアルに再現できるようになるなど、オーダーメイドの心臓モデルが製作できることで画像診断では難しかった術式決定や心臓構造診断が可能となります。
【目的別】商品開発・
製造を加速する
おすすめ産業用（業務用）
3Dプリンター3選を見る
外注待ちの長さ、ブレによるスピードの上げづらさ、大型・耐熱部品の作りにくさは、現場の生産性を下げます。 産業用（業務用）3Dプリンターを選ぶ際には、各課題解決に適した機能特徴を持つ製品を選ぶようにするとよいでしょう。ここでは、主な製造現場の課題別に、おすすめの製品を紹介します。
