【3Dプリンティング応用】医療の飛躍的進歩！Ultimakerで筋萎縮症患者を支援？
Ultimakerは筋ジストロフィーの患者をどのように支援できるのでしょうか？ マシュー博士と地元の学生クリスティナさんの革新的な研究をご覧ください！ 英国セントラル・ランカシャー大学（UCLan）のマシュー・ディキンソ博士は、ここ数年、工学イノベーション分野における優れた創造的な問題解決者に贈られるマクロバート・メダル・フォー・ジュニア・エンジニア賞を受賞しています。この賞を通じて、ディキンソ博士は地元の学生と共同でUltimaker S5を用いた研究を行い、その成果は国連COP26会議で表彰されました。
クリスティーナのいとこは脊髄性筋萎縮症（SMA）を患っており、彼女は外骨格のコンセプトに基づいたSMAジャケットを考案し、「エクソスケルトン」と名付けました。このジャケットは、患者の背筋と脊椎を支え、強度を高めます。彼女の発明は金メダルを獲得した3つの発明のうちの1つで、英国全体でもこのような発明はわずか6つしかありません。
クリスティナと外骨格モデル
当初のアイデアはアルミニウムで外骨格を製造することでしたが、子供の成長速度とそれに応じた外骨格の調整の必要性を考慮すると、コストが高すぎて実現できませんでした。そこでマシューは、 3Dプリントを活用できることに気付きました。低コストの3Dプリント部品を製造できるこの技術は、高度なカスタマイズと再現性を提供し、外骨格ジャケットを怪我の予防とリハビリテーションのためのソリューションとしています。
マシューは当初、 Ultimaker 2+プリンターを用いて第一世代の外骨格を設計し、PLAで試作を開始しました。結果は有望で、更なる開発への意欲を高めましたが、設計・印刷可能な形状は単一のプリントヘッドでは限界がありました。
マシューは当初、 Ultimaker 2+プリンターを用いて第一世代の外骨格を設計し、PLAで試作を開始しました。結果は有望で、更なる開発への意欲を高めましたが、設計・印刷可能な形状は単一のプリントヘッドでは限界がありました。
この制限を克服するため、 Ultimaker S5はデュアルノズル設計を採用するように改良されました。これにより、新たな材料の組み合わせと可能性が開拓されただけでなく、プロジェクトの前進にも貢献しました。第2世代の外骨格では、 S5のPLAコアを用いてナイロンとTPUのシェル材料をテストし、外側は柔らかく、内側は硬くすることで剛性を高めた、人体にフィットするコンポーネントを製造するのに最適な材料を見つけました。
マシューはUltimakerのシステムを活用し、 Ultimaker Digital Factoryソフトウェアでプロセスを最適化しました。このソフトウェアは、リモートプリントと進捗状況の監視が可能で、どこからでも作業が可能でした。CuraとDigital Factoryソフトウェアに組み込まれた分析機能により、材料費とプリント時間を計算できるため、外骨格の生産スケジュールを計画し、次世代におけるコスト削減策を検討することができました。
マシューはUltimakerのシステムを活用し、 Ultimaker Digital Factoryソフトウェアでプロセスを最適化しました。このソフトウェアは、リモートプリントと進捗状況の監視が可能で、どこからでも作業が可能でした。CuraとDigital Factoryソフトウェアに組み込まれた分析機能により、材料費とプリント時間を計算できるため、外骨格の生産スケジュールを計画し、次世代におけるコスト削減策を検討することができました。
外骨格は、動きを補助したり怪我を防ぐために外部に装着する補助機械装置です。
クリスティーナさんは、 Ultimaker S5を使用することで、いとこの生活を改善したいというアイデアを、構想と設計から試作、製造までわずか6ヶ月で実現しました。マシューさんは、 Ultimaker S5とUltimaker Digital Factoryソフトウェアの組み合わせによる信頼性と再現性がなければ、これほど短期間でプロジェクトを完了することはできなかったと述べています。プロジェクト完了後、彼は2021年度のMacRobertジュニアエンジニアメダルの初代受賞者に選ばれました。
マシューは、米国材料試験協会（ASTM）の小委員会の委員長も務めており、人体用外骨格の安全な製造を確保するための国際的な外骨格規格に関する助言を行っています。ASTMへの関与により、フォード、ボーイング、NASA、英国宇宙機関といった国際機関との連携も可能となっています。ASTMとの協力を通して、マシューは近い将来、外骨格へのアクセスが飛躍的に向上することを期待しています。誰もが3Dプリンターを使って家庭内の部品を交換できるようになり、メーカーによる製造を待つ必要がなくなることを夢見ています。
この共有セッションはいかがでしたか？ 3Dプリントは医療分野でも活躍の場を広げ、学生のアイデアを解き放ち、価値あるイノベーションを実現します。産業技術も身近なものとなり、デスクトップ型から産業用まで、幅広い用途に合わせてお選びいただけます。3Dプリントは単なる3Dプリント以上の価値を提供します。活用事例の詳細については、今すぐお問い合わせください。
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参考文献
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