医療業界ではさまざまな視点から3Dプリンターの活用が進んでおり、注目を集めています。活用の方向性としては、研究開発・教育の段階で使用するものの製作から、実際の治療で使用する医療器具の製作まで多種多様であり、どれも3Dプリンターの技術がなければ実現が困難だった内容です。
ここでは、医療業界で特に注目されている3Dプリンター活用事例として、シミュレーション用モデルの製作、インプラントの製作、オーダーメイドの医療器具の製作の三つをご紹介します。
シミュレーション用モデルの製作
3Dプリンターによって臓器や骨などのモデルを製作し、症状の診断や治療方法の検討、手術のシミュレーションを行うという用途です。人体は個人差が大きいため、MRIやCTなどの画像データだけでは医師が正確に患者の体内の状態を把握しきれないケースがあります。場合によっては、手術開始後に当初の計画を変更しなければならず、患者や医師の負担になっていました。
しかし、画像データから立体的なモデルを製作して患者の臓器や骨を再現すれば、より正確な診断や手術のシミュレーションを行えます。モデル製作用の3Dプリンターの中には、フルカラーでの着色や硬さを自由に調整できる機種があるため、より本物に近い質感の再現も可能です。
3Dプリンターで製作したモデルは、医師間の情報共有や教育、患者へのインフォームドコンセント（医療行為の十分な説明と同意）などにも活用されます。
インプラントの製作
患者の体内に埋め込む人工臓器や人工関節、人工骨、義歯、ペースメーカーといったインプラントを3Dプリンターで製作できます。特に歯科医療では実際の治療に採用されているケースが多く、歯型のデータを基に従来の半分以下のコストで高精度な入れ歯を製作している事例があります。
個々の患者に合わせたインプラントを従来の工法で製作すると、オーダーメイド品になり大きなコストがかかります。しかし、3Dプリンターで製作すればその課題を解消できます。
最新の研究では、生きた細胞でできた人工臓器や人工血管をバイオ3Dプリンターで製作し、再生医療に役立てる取り組みも進んでいます。この治療法が本格的に実用化されれば、病気やケガに悩んでいる多くの人が救われることになるかもしれません。
オーダーメイドの医療器具の製作
医療の現場では、医師や患者に合わせてカスタマイズした医療器具を作成することがよくありますが、そういった場合にも3Dプリンターが役立ちます。例えば、手術する医師が使いやすいオーダーメイドの手術器具や、個々の患者の要望に応えた義肢・リハビリ用具などを低コストかつ素早く製作することが可能です。
医療器具はどうしてもオーダーメイド性が強くなってしまうため、大きなコストがかかりやすくなります。また、義肢などは成長に合わせて何度も作り直さなくてはならない場合があり、患者の負担が大きくなりがちです。こういった課題を解消すべく、3Dプリンターの積極的な活用が進められています。
------------------------------------------------------------------------
PR
塗装ロボット導入にもデメリットがあります。順番に解説していきます。
①ティーチング作業が必要
ロボットを設置するだけでは動かせないので動作をプログラムする必要があります。塗装ロボット導入後、微調整が発生した場合などに技術者や責任者によるティーチングをしなければなりません。
ステッピングモーターブレーキ付き
ステッピングモーターブレーキ付き
②防爆の配慮が必要
垂直多関節ロボットをすでに導入している場合、そのロボットが使い回せるかどうか確認する必要があります。可燃性の塗料とロボットからでる火花で爆発する可能性があるからです。
③作業スペースをとる
塗装ロボットの導入には、ロボット本体だけでなく、周辺設備や他のロボットなどと干渉しないようなスペースを確保しないといけません、作業者が近くにいる環境では安全柵の設置が必要なケースもあります。
--------------------------------------------------------------
skysmotor.comはステッピングモータブレーキとPM型ステッピングモータなどを販売している専門的なオンラインサプライヤーです。お客様に競争力のある価格、または効率的なサービスを提供しております。
ハンドリングとは、製品や原材料などのワークを、現在の位置から所定の位置へ運ぶことを指します。この作業を担うのがハンドリングロボットです。
ハンドリングロボットには、用途ごとにいくつかの種類があります。ここでは、
ピック＆プレースロボット
梱包ロボット
パレタイジングロボット
について説明します。
（1）ピック＆プレースロボット
ピック＆プレースロボットとは、特定の位置にあるワークを摘み上げ、所定の位置へ運び、そこにワークを下すという一連の作業を行うロボットです。
（2）梱包ロボット
梱包ロボットとは、出荷される製品をダンボールや発泡スチロールなどの容器に詰める作業を行うロボットです。
従来、出荷前の梱包作業は人手に頼っていましたが、近年では双腕型スカラロボットや人型ロボットなどを用いた自動化が進められてきています。
（3）パレタイジングロボット
パレタイジングロボットとは、パレットに箱、袋、ケース、瓶、カートンなどの荷物を積み上げていく作業を行うロボットです。
人が持つには負担が大きい、または困難な重量物を積み上げる場合に多く使用されます。
主に垂直多関節ロボットが用いられます。
--------------------------------------------------------------------
skysmotor.comはユニポーラステッピングモータと一体型ステッピングモータなどを販売している専門的なオンラインサプライヤーです。お客様に競争力のある価格、または効率的なサービスを提供しております。
コミュニケーションロボットは、さまざまなシーンで活用されています。
ここでは、コミュニケーションロボットはどういった場面で活用されるのかを見ていきましょう。
介護予防に役立つ
心と体を活性化させて健康寿命を延ばす「介護予防」に、コミュニケーションロボットが役立っています。
たとえば、普段あまり喋らない人でも、つい話しかけたくなるような愛嬌のあるロボットとの会話を楽しみにしている高齢者がいるので、口腔機能の向上や認知機能低下予防に効果があるのです。
また、リズムに合わせてダンスを踊っているのを見て、一緒に体を動かしたり手拍子したりすることで、運動器の機能向上やうつ予防、閉じこもり予防にもつながります。
見守り支援
高齢者や子どもなどが自宅でどのように過ごしているか確認する見守り支援にもロボットは活用されています。
コミュニケーションロボットがおしゃべりやカメラで取得した映像をインターネットやクラウドを利用して、家族に送信します。離れた場所でも高齢者などの様子をコンスタントに知ることが可能。
富士ソフトが開発したPARLOは、音声認識技術を利用した会話によって前述の介護予防の役目を果たしたり、内蔵カメラで遠く離れたご家族にインターネット経由で映像を送って見守る機能が備わっています。
PARLOは、レンタルサービスを利用して一般家庭で利用が可能。
NECはコミュニケーションロボット「PaPeRo i（パペロアイ）」を使った見守り支援と生活サポートのサービスを兵庫県で提供しています。
生活支援
モノを拾ったり、運んだりといった生活の支援においても、コミュニケーションロボットは注目されています。
トヨタが実証実験を行っているHSR（Human Support Robot）は、生活における幅広いサポートを行うことが目標。
それだけでなく、健康管理や他のロボットとの連携による活用シーンの拡大も研究されています。
接客や受付役を担う
接客業をはじめとしたサービス業では、至るところでコミュニケーションロボットが使われています。
たとえば、H.I.Sグループが2015年にオープンした「変なホテル」では、接客や受付をする従業員の役割を、すべてロボットが代替。
あるいは、オフィスの受付。オフィスの受付で電話やタブレットで担当者を呼び出す場合に、コミュニケーションロボットが会話で応対をしてくれれば、とてもスムーズにご案内ができます。
コミュニケーションロボットが接客・案内・受付をこなし、当たり前になる時代が来ることも十分に考えられるでしょう。
心の癒やしになる
コミュニケーションロボットをペット代わりに家に置き、心の癒やしとして活用する人もいます。
寂しさを紛らわしてくれたり、話し相手としての役割を担ってくれたり、人によってそれぞれ用途を使い分けることができるのです。
基本的にコミュニケーションロボットは高級。まだまだペット代わりとして気軽に変える価格とは言えないでしょう。
しかし、価格帯が1万円を切るものなど、比較的低価格のものもあります。もちろん、機能面では限定される部分もありますが、コミュニケーションロボットを身近に感じる上では最適です。
ネモフのように、限定される機能をねぼけたようなかわいさとして生かしているコミュニケーションロボットもあります。
----------------------------------------------------------------------
一口に金属3Dプリンターと言っても、さまざまなタイプがあります。ここでは、代表的な造形方式2つと現在注目を集めている造形方式2つをピックアップしてご紹介します。
（1）パウダーベッド方式
2020年j時点で、金属3Dプリンターで最も採用されているのが、パウダーベッド方式です。
パウダーベッド方式とは、金属粉末を敷き詰めたところにレーザービームや電子ビームを照射し、造形部分の金属のみを溶かして固めていく造形方式です。レーザービームを使用する方式を、「SLM方式」や「SLS方式」と呼ぶこともあります。
パウダーベッド方式のメリットは、造形精度が高いこと。造形方式のメリットではないですが、パウダーベット方式の金属3Dプリンターは多くのメーカーがリリースしているため、製品の選択肢が多いというのもメリットの一つです。
一方、デメリットとしては、金属粉末を一層敷き詰めて、レーザービームや電子ビームを照射してという動作を繰り返すため、造形に時間がかかります。また完成時には、造形物の周囲に使用されなかった金属粉末が付着しているため、それを取り除く手間もかかります。この造形に使用されなかった金属粉末は再利用が可能です。
（2）メタルデポジッション方式
メタルデポジッション方式も、金属3Dプリンターの代表的な造形方式の1つです。指向性エネルギー堆積法と呼ぶこともあります。
メタルデポジッション方式とは、金属粉末の噴射とレーザービームの照射を同時に行い、造形部分に溶けた金属を積層、凝固させていく造形方式です。
メタルデポジッション方式のメリットは、パウダーベッド方式よりも造形スピードが速く、金属粉末の除去作業も必要ないこと。さらに、一から造形するだけでなく、レーザークラッディングという、摩耗部分を肉盛り修復する加工もできます。
一方、デメリットは、パウダーベッド方式よりも造形できる形状に制限があり、造形精度も劣ることです。
（3）ADAM方式
Markforged社の金属3Dプリンター「Metal X」で採用されているのが、ADAM方式です。
ADAM方式では、樹脂を使用する通常の3Dプリンターで用いられているのと同じFDM方式で、材料を押し出して積層していきます。
FDM方式の3Dプリンターと異なる点は、まず材料。ADAM方式の金属3Dプリンターでは、熱を加えることで柔らかくなる熱可塑性樹脂に、金属粉末を混ぜたものを使用します。
そして、FDM方式の3Dプリンターの場合は、造形が終わると完成ですが、ADAM方式の金属3Dプリンターの場合は、完成までにさらにいくつかの工程が必要です。
熱可塑性樹脂は、金属粉末を接合する役割を持つバインダーなので、造形物からこれを取り除く脱脂と呼ばれる作業を行います。
その後、造形物を炉に入れて焼結させることで、初めて完成した金属部品になるのです。焼結する際に造形物が収縮するため、ADAM方式の金属3Dプリンターでは、完成寸法よりも大きく造形されます。
ADAM方式のメリットは、高強度／高密度で精度も高い金属部品を、従来の金属3Dプリンターよりも大幅に短い時間で造形できること。また金属粉末が飛び散ることがないため、粉塵爆発の心配がなく、より安全に造形することができます。
そして、ADAM方式の最大のメリットは、導入費用が、従来の金属3Dプリンターの10分の1程度に抑えられることです。これまで導入コストの問題でなかなか金属3Dプリンターに手が出せなかった企業も、導入を検討することができるでしょう。
デメリットを挙げるとすれば、脱脂や焼結の工程が必要なため、完成までにやや手間がかかるという点です。
（4）バインダージェット方式
バインダージェット方式は、ADAM方式と共に現在注目を集めている方式の一つです。
金属粉末を敷き詰めたところに液体のバインダーを噴射し、金属粉末を固めていく造形方式で、パウダーベッド方式のレーザービームや電子ビームを、液体のバインダーにしたものと考えていただくとわかりやすいと思います。
バインダーを噴射するので、金属3Dプリンターの造形だけでは完成品にならず、ADAM方式と同じように、脱脂、焼結の工程を経てようやく完成した金属部品になります。
バインダージェット方式のメリットは、造形スピードが速いこと。また敷き詰めた金属粉末が上の層を支えてくれるため、サポート材が不要で、複雑な形状の造形も可能です。
一方、デメリットは、ADAM方式と同じく、脱脂や焼結の工程が必要でやや手間がかかるという点でしょう。
------------------------------------------------------------------------------
プロフィール
HN：
No Name Ninja
性別：
非公開
最新記事
(05/07)
(04/27)
(04/21)
(04/14)
(04/07)