アディティブ・マニュファクチャリングが喉頭鏡に与える変革 ― 現代医療における柔軟性の向上

2026年3月8日 | 読了時間：3分

喉頭鏡は、臨床および前臨床における気管挿管において最も重要な器具の一つである。喉頭鏡はハンドルとブレードで構成されており、ブレードには直線型（ミラー型）と湾曲型（マッキントッシュ型）があり、現在では主に金属またはポリマーで製造されている。日常の臨床現場では喉頭鏡は消毒して再利用されるが、救急医療の現場では使い捨てタイプが頻繁に用いられる。通常の臨床現場では、これらの器具は、大多数の患者に対応できるよう設計された、限られた範囲の標準化されたブレードサイズで一般的に利用可能である。

AMによる現代医療の柔軟性

まさにここに、積層造形（AM）の決定的な利点が現れます。多くの場合、標準サイズで十分ですが、小児用や患者ごとに異なる形状の製品は、従来のサプライチェーンでは製造が困難でコストもかかります。一方、AMであれば、極めて少量のロットでも経済的に製造が可能であり、子どもの解剖学的要件に正確に合わせた極小サイズのブレード形状なども含め、効率的な生産を実現できます。

プロセスチェーンの代わりに機能統合

社内イノベーションプロジェクトの一環として、EOSの専門家チームは、積層造形技術を用いて喉頭鏡を根本から再考する方法を検討しました。開発の初期段階から、積層造形技術（AM）により、反復設計のスピードが向上するだけでなく、複雑な工程や追加の組立・加工工程を必要とせずに、新しい機能や人間工学に基づいた設計要素を部品に直接組み込むことができることが明らかになりました。

その一例が、光学用統合チャネルです。従来の製造方法では、光学光源が金属やプラスチック製のブレード内に完全に封入されているため、こうした部品の製造には複数のフライス加工や溶接工程が必要となります。しかし、AM（アディティブ・マニュファクチャリング）であれば、追加の製造工程は不要です。光学チャネルを設計に組み込むことで、部品本体と同時に製造することが可能です。その結果、使用材料を削減した設計が可能となり、材料費の削減と設計の簡素化を同時に実現できます。

機能統合のもう一つの顕著な例が、ロック機構です。従来、刃と柄を確実に固定するためには、複数の部品と組み立て工程が必要でした。しかし、積層造形技術を用いれば、ロック機構の主要な要素を刃の形状そのものに直接組み込むことが可能です。これにより、製造工程の複雑さが軽減され、別途の組み立て工程が不要となり、より合理化され、堅牢な全体設計が実現します。

最適な素材：EOS Titanium

喉頭鏡のAMプロトタイプには、医療工学分野で最も広く使用されているチタン合金EOS Titanium 採用されています。この合金は、優れた機械的特性、高い耐食性、低い比重、そして生体適合性を特徴としています。

この組み合わせにより、Ti64は軽量かつ堅牢で、患者との接触においても安全性が求められる医療機器に最適です。これは、一般的に重量が重い従来の金属製モデルに比べて大きな利点となります。

アイデアから完成品まで：AM開発プロセス

初期の開発段階では、EOS M 290（直接金属レーザー焼結）により、Ti64製の初期プロトタイプを直接製作しました。造形効率を最適化することで、1回の造形ジョブあたり最大93個の喉頭鏡ブレードを生産することが可能であり、これは、中程度の生産量を持つ機能性金属部品においても、AM（アディティブ・マニュファクチャリング）が有効な選択肢であることを明確に示しています。

本研究では、AM（アディティブ・マニュファクチャリング）向けに最適化されたバージョンと、業界標準の設計から機能的に導出されたモデルの両方が製作された。いずれのバリエーションも、寸法や性能に関するISO 7376をはじめ、その他の適用される規格を含む、規制環境の主要な要件を満たすように設計されている。こうした背景のもと、本プロジェクトは、再現性のあるプロセス、検証済みの材料、および規制要件に準拠した製造コンセプトを実現することで、外科用器具からインプラントに至るまで、医療機器の認定プロセス全般において顧客を支援するというEOSの幅広い役割を体現するものである。

設計の反復プロセスにおいて、チームは、積層造形されたベース構造における滅菌処理や 残留応力に関連する重要な課題を特定しました。これらの課題に関する具体的な技術的詳細は内部開発作業の一部でしたが、プロセスの早い段階でこれらに対処したことは、設計を効率的かつ安全に洗練させる上で、積層造形がいかに不可欠であるかを示しました。この反復的なアプローチにより、チームはさまざまな形状を評価し、選定した材料が造形中および造形後にどのように振る舞うかを理解し、信頼性の高い量産化に向けて不可欠な知見を取り入れることができました。特に、精度、安全性、堅牢性が基本となる用途においては、その重要性が際立っています。

「このようなプロジェクトは、多くの医療分野のお客様が求めているもの、すなわち開発サイクルの短縮、設計の自由度の向上、そして実際の臨床ニーズに応えるソリューションを浮き彫りにしています。EOSは、新しいアプリケーションの開発を加速させるだけでなく、製品のバリデーションを支援し、バリデーションプロセスの短縮につながる専門知識を提供します。」
アンナ・セイラー（医療分野エキスパート、Additive Minds Consultant Metal）

積層造形技術は、医療分野における幅広い応用可能性を切り拓く

患者ごとに、また用途ごとに異なる形状
開発サイクルの短縮
小ロット生産の経済的な実現
追加の工程を必要としない機能統合
柔軟なサプライチェーンを実現する分散型生産

このイノベーションの事例は、医療分野におけるイノベーションが偶然に生まれるものではなく、技術と専門知識が融合したときに初めて生まれることを如実に示しています。そして、まさにそこに喉頭鏡プロジェクトの意義があります。このプロジェクトは、AM（アディティブ・マニュファクチャリング）が、現代の医療技術をいかにしてより軽量で、機能的で、汎用性の高いものにするかを示す好例なのです。

_{AM GlobalとEOSによる共同イノベーションプロジェクト。}