3D プリンティング医療機器市場 - 2018 年～ 2028 年の世界産業規模、シェア、トレンド、機会、予測、コンポーネント別 (3D プリンター、3D バイオプリンター、材料、ソフトウェア、サービス)、アプリケーション別 (手術ガイド、補綴物、インプラント)、地域別、競合状況 2018 年～ 2028 年

市場概要

世界の3Dプリンティング医療機器市場は、2022年に25億4,000万米ドルと評価されており、2028年までの予測期間中に8.91％のCAGRで堅調な成長が見込まれています。世界の3Dプリンティング医療機器市場は、医療業界内で変革の原動力として浮上し、医療機器の設計、製造、利用方法に革命をもたらしています。この市場の急成長は、3Dプリンティングや医学などの先進技術の融合によって推進されており、画期的なイノベーションと患者ケアのためのカスタマイズされたソリューションをもたらしています。この市場を推進する主な原動力の 1 つは、3D プリントが複雑で精巧な構造を高精度で生成し、患者固有のインプラント、補綴物、解剖モデルの製造を可能にすることです。この市場には、整形外科用インプラント、歯科用デバイス、外科用器具、組織工学、薬物送達システムなど、さまざまな用途があります。パーソナライズされたヘルスケア ソリューションの需要と慢性疾患の増加は、医療分野での 3D プリントの採用を推進する重要な要因です。さらに、この技術は製造コストを削減し、材料の無駄を最小限に抑え、生産スケジュールを加速できるため、広く受け入れられています。

整形外科用インプラントは、世界の 3D プリント医療機器市場の大きなシェアを占めており、この技術は個々の解剖学的構造に合わせた患者固有のインプラントの作成に役立つことが証明されています。これにより、治療の効果が向上するだけでなく、合併症のリスクも軽減されます。クラウン、ブリッジ、義歯などの歯科用途は、市場内のもう 1 つの主要なセグメントであり、3D プリントによって実現される精度とカスタマイズの恩恵を受けています。さらに、3D プリント プロセスに生体適合性材料を統合することで、人体内での医療機器の安全性と適合性が確保されます。

市場は、医療機関、技術開発者、規制機関の間で活発な研究開発活動、コラボレーション、パートナーシップが行われることを特徴としています。規制の枠組みは、医療分野での 3D プリントによってもたらされる独自の課題と機会に対応するために進化しており、これらの革新的なデバイスの安全性と有効性を確保しています。

主要な市場推進要因

慢性疾患の有病率の増加

世界中で慢性疾患の有病率が高まっていることは、グローバル 3D プリント医療機器市場の堅調な成長を促進する重要な触媒となっています。心血管疾患、整形外科疾患、さまざまな形態の癌などの慢性疾患が蔓延するにつれて、革新的でカスタマイズされた医療ソリューションの需要が高まっています。従来の製造方法では、これらの疾患に伴う複雑で個別の要件を満たすのに苦労することがよくあります。しかし、3D プリント技術は、この課題に対処するための変革の力として浮上しています。カスタマイズされたインプラント、補綴物、医療機器の作成を可能にすることで、3D プリントは個々の患者の独自の解剖学的特徴に正確に適合するソリューションを提供します。このレベルのパーソナライズは、治療の有効性を高めるだけでなく、慢性疾患の管理において重要な要素である合併症のリスクを最小限に抑えます。

慢性疾患の発生率の増加は、座りがちな生活、不適切な食習慣、人口の高齢化などの要因と特に関連しています。個人の寿命が長くなるにつれて、慢性疾患を発症する可能性が高まり、高度な医療介入が必要になります。患者固有のインプラントやデバイスを製造できる 3D プリントの能力は、より効果的で的を絞った治療を提供する上で極めて重要な役割を果たします。たとえば、整形外科では、3D プリントにより患者の骨構造を模倣したインプラントを作成できるため、正確なフィット感と既存の解剖学的構造とのより良好な統合が保証されます。心臓血管の健康の分野では、患者固有のステントと心臓弁を作成できるため、合併症のリスクが軽減され、全体的な治療結果が向上します。

さらに、3D プリントによるカスタマイズはインプラントだけに限定されず、義肢や手術器具など、さまざまな医療機器にまで及びます。四肢喪失などの慢性疾患を持つ人の場合、3D プリントにより、機能的であるだけでなく患者の体の独特な輪郭に合わせた義肢を製造できます。これにより、快適性が向上するだけでなく、可動性と生活の質の向上にも貢献します。

材料科学の進歩

材料科学の進歩は、世界の 3D プリント医療機器市場の前例のない成長の原動力となり、ヘルスケア製造の状況を一変させています。材料科学の分野が限界を押し広げ、革新的で生体適合性のある材料を導入し続けるにつれて、3D 印刷技術は、性能、耐久性、患者の安全性を強化した医療機器を生産する能力を獲得しています。従来の製造方法では、複雑な構造を作成したり、医療用途に必要な特定の材料特性を組み込んだりする際に制限に直面することがよくあります。しかし、3D 印刷と互換性のある材料が継続的に進化することで、インプラントから手術器具に至るまで、複雑で患者固有のデバイスを製造できるようになります。

生分解性ポリマー、セラミック、さまざまな金属など、さまざまな材料を利用できることで、医療分野での 3D 印刷の用途が広がります。これらの材料は、自然組織の機械的および化学的特性を模倣するように調整できるため、患者自身の解剖学的構造に非常によく似たインプラントの作成を促進します。たとえば、生体吸収性材料を使用すると、組織が治癒するにつれて体内で徐々に溶解する一時的なインプラントの開発が可能になり、インプラント除去のための追加の手術が不要になります。これにより、患者の回復プロセスが効率化されるだけでなく、合併症のリスクも軽減されます。

さらに、材料科学の進歩は、生体組織や臓器の作成に焦点を当てた 3D 印刷の専門分野であるバイオプリンティング分野にも貢献しています。細胞と生体材料を含むバイオインク配合は進化を続けており、生存能力と機能性が向上した複雑な組織構造の製造を可能にしています。本格的な臓器バイオプリンティングは長期的な目標のままですが、材料の進歩により、薬物試験、疾患研究、個別化医療用の組織モデルの作成がすでに促進されています。

ナノ材料とスマート材料の探究により、医療分野での 3D 印刷の機能がさらに向上します。ナノ材料は、強度や表面相互作用の向上などの独自の特性を示し、高度な医療機器の開発において貴重なコンポーネントとなっています。外部刺激に反応するスマート材料は、特定の生理学的条件に反応して治療薬を放出する薬物送達システムなど、動的な機能を備えたデバイスの作成への道を開きます。

研究開発の増加

世界の 3D プリント医療機器市場は、ヘルスケア製造の状況を一変させている研究開発 (R&D) 活動の急増に後押しされ、力強い上昇傾向にあります。テクノロジーと医療のダイナミックな交差点は、前例のないイノベーションの時代を推進しており、R&D の取り組みはこの変革の波の最前線にあります。研究者や業界関係者は、医療用途における 3D プリント技術の可能性を最大限に引き出すことに多額の投資を行っており、材料、プロセス、アプリケーションの進歩につながっています。

研究者は、人体とシームレスに統合されるインプラントやデバイスを作成することを目的として、生分解性ポリマー、セラミック、金属など、さまざまな材料を研究しています。これらの材料は、自然組織の機械的特性を模倣するだけでなく、生体適合性を促進し、拒絶反応や副作用のリスクを軽減するように設計されています。このような進歩は、機能を最適化し、医療介入の全体的な成功を高める患者固有のインプラントの製造に不可欠です。

さらに、R&D の取り組みにより、3D プリント医療機器のカスタマイズにおけるイノベーションが推進されています。インプラント、補綴物、手術器具を個々の患者の独自の解剖学的特徴に合わせて調整できることは、3D プリントの革新的な側面です。研究者たちは、CT スキャンや MRI などの高度な画像技術を研究して、正確な患者データを取得し、それを詳細な 3D モデルに変換して印刷できるようにしています。この患者中心のアプローチは、治療の有効性を向上させるだけでなく、回復時間の短縮や術後合併症の軽減にも貢献します。

研究機関、医療提供者、業界関係者のコラボレーションにより、3D プリント医療機器のイノベーションのペースが加速しています。これらのパートナーシップにより、医療の専門知識と技術的なノウハウを組み合わせて複雑な医療の課題に対処する学際的なアプローチが促進されます。このようなコラボレーションにより、生体組織のバイオプリントから、手順の精度を高める精巧な手術ガイドの作成に至るまで、最先端のソリューションの開発が促進されます。

規制の枠組みが 3D プリント医療機器の進化する環境に適応するにつれて、研究開発活動は安全性と有効性の基準への準拠を確保する上で重要な役割を果たします。研究者たちは、3D プリントされたインプラントの長期的な影響と性能の研究に積極的に取り組んでおり、規制当局に貴重なデータを提供し、これらの技術のより広範な受け入れと採用への道を開いています。

主要な市場の課題

複雑な規制環境

世界の 3D プリント医療機器市場は、そのシームレスな成長と採用を妨げる複雑な規制環境という大きな課題に直面しています。高度にカスタマイズされた患者固有の医療機器を製造できる 3D プリント技術の複雑な性質は、従来の規制承認プロセスにさらに複雑さを加えています。

世界中の規制機関は、医療機器の安全性、有効性、一貫性を確保することを任務としており、3D プリントされたデバイスも例外ではありません。ただし、材料、印刷技術、カスタマイズ オプションの変動性など、3D プリントの独自の特性により、標準化された評価基準を確立することが困難になっています。その結果、規制当局は未知の領域を進み、イノベーションの促進と患者の健康の保護との間で微妙なバランスを取ろうとしています。

課題の 1 つは、3D プリントの特定の考慮事項に対処する明確で包括的なガイドラインを定義することです。整形外科から歯科まで、さまざまな医療分野への技術の適応性により、微妙な規制アプローチを必要とする複雑さが増しています。メーカーは、3D プリント医療機器の安全性と有効性だけでなく、3D プリント プロセス自体の信頼性と一貫性の証拠も提供する必要があります。

規制承認プロセスに時間がかかるため、革新的な 3D プリント医療ソリューションを市場にタイムリーに導入することが妨げられる可能性があります。規制当局が 3D 印刷技術の斬新な側面を徹底的に理解し評価する必要性は、技術自体の進化の性質と相まって、メーカーと規制当局の両方にとって困難な環境を生み出しています。

材料の制限

材料の制限は、グローバル 3D 印刷医療機器市場のシームレスな進歩に対する大きな障害となっています。3D 印刷の分野は目覚ましい進歩を遂げていますが、医療用途に適した材料の選択は依然として課題です。生体適合性、強度、耐久性は、特にインプラントを目的とした医療機器に求められる厳格な基準を満たすために調整する必要がある重要な要素です。

3D 印刷の分野では、生分解性ポリマー、セラミック、さまざまな金属を含む材料の範囲が拡大しています。ただし、これらの材料特性間の微妙なバランスを実現することは、研究者とメーカーにとって依然として焦点です。材料が人体と安全に相互作用し、有害な反応を引き起こさない生体適合性を確保することが最も重要です。これは、材料が自然組織とシームレスに統合する必要がある長期インプラントの場合、特に困難です。

強度と耐久性は、整形外科用インプラントなどの耐荷重医療機器の場合、同様に重要です。研究者は、体内の機械的ストレスに耐えながら、長期間にわたって構造的完全性を維持できる材料の開発に取り組んでいます。製造プロセスのコスト効率を維持しながらこれらの材料特性のバランスをとることは、材料選択の課題にさらに複雑さを加えます。

さらに、規制の状況により、材料の制限に別の側面が加わります。規制の承認には、3D プリント医療機器に使用される材料の広範なテストと文書化が必要になることがよくあります。このため、メーカーは、機器の性能と有効性だけでなく、使用する材料の信頼性と安全性も実証する必要があります。

主要な市場動向

患者固有のインプラントと補綴物の台頭

患者固有のインプラントと補綴物の台頭は、世界の 3D 印刷医療機器市場をイノベーションの新たな領域へと推進する原動力となっています。従来の製造方法では、個人間の独自の解剖学的差異に対応するのが困難な場合が多く、インプラントと補綴物のフィット感と機能性に妥協が生じます。しかし、3D 印刷技術がゲームチェンジャーとして登場し、各患者の特定の解剖学的構造に合わせて正確に調整された特注の医療機器の作成を可能にしています。このレベルのパーソナライゼーションは、治療の有効性を高めるだけでなく、患者の転帰と満足度の向上にも貢献します。

特に整形外科用インプラントは、3D プリントの登場により目覚ましい変化を遂げました。外科医は、患者の詳細なスキャン画像を利用して、個人の骨の輪郭にぴったり合うインプラントを設計できるようになりました。このカスタマイズにより、合併症のリスクが最小限に抑えられ、治癒プロセスが加速され、インプラントの全体的なパフォーマンスが向上します。同様に、義肢の分野では、3D プリントにより、ユーザーの要件を正確に反映したパーソナライズされた手足や部品の製造が可能になります。これは、機能的な義肢だけでなく、独自の生理機能にシームレスにフィットするデバイスを提供し、可動性と快適性を向上させるため、切断患者に大きな影響を与えます。

患者固有のインプラントと義肢の採用は、パーソナライズされた医療の利点に対する認識の高まりと、そのような介入を必要とする病状の増加によって推進されています。さらに、生体適合性材料や生体吸収性材料などの材料科学の進歩も、3D プリント医療機器の成功に寄与しています。この傾向が勢いを増すにつれ、世界の 3D プリント医療機器市場は持続的な成長を遂げる態勢が整っており、整形外科や義肢だけでなく、カスタマイズの力を活用して患者ケアを改善しようとしている他の医療専門分野にも影響を与えています。

バイオプリンティングの台頭

バイオプリンティングの台頭は、世界の 3D プリント医療機器市場を前例のない高さに押し上げる変革要因です。バイオプリンティングは、3D プリント技術と再生医療の革新的な交差点であり、生きた細胞、生体材料、成長因子を層ごとに正確に堆積させて、機能的な組織や臓器全体を作成することができます。この革新的なアプローチは、移植用臓器の深刻な不足に対処する上で大きな可能性を秘めており、個別化医療への新たな道を切り開きました。複雑な血管網を持つ組織を作製する能力は画期的な進歩であり、組織工学における大きな課題の 1 つを克服しました。

医療機器の分野では、バイオプリンティングが特に患者固有のインプラントや人工組織の作成において大きな進歩を遂げています。これには、3D プリントされた皮膚移植片、軟骨置換物、さらには肝臓や腎臓などの複雑な臓器の開発が含まれます。特に先天異常のある患者や複雑な組織再建を必要とする患者に対する再建手術におけるカスタマイズされたソリューションの需要により、バイオプリンティング技術が主流のヘルスケアに統合されるようになりました。

バイオプリンティングの影響は構造部品を超えて創薬にまで及び、3D プリントされた組織モデルを使用して医薬品をより正確にテストできます。これにより、医薬品開発プロセスの効率が向上するだけでなく、動物実験への依存も軽減されます。バイオプリンティング技術が成熟するにつれて、世界の3Dプリンティング医療機器市場では研究と投資が増加し、より高度で臨床的に実行可能なソリューションの開発につながっています。ただし、スケーラビリティ、標準化、倫理的配慮などの課題は、引き続き活発な調査と議論の領域です。

セグメント別インサイト

コンポーネント別インサイト

コンポーネントに基づいて、3Dプリンターは、グローバル

アプリケーション別インサイト

アプリケーションに基づいて、インプラントは、2022年のグローバル3Dプリンティング医療機器市場におけるグローバル市場の主要なセグメントとして浮上しました

地域別インサイト

北米は、2022年にグローバル3Dプリンティング医療機器市場の主要プレーヤーとして浮上し、最大の市場シェアを保持しました。北米では、医療技術と3Dプリンティングの分野で活発な研究開発（R＆D）活動が盛んに行われています。研究機関、医療提供者、業界関係者のコラボレーションにより大きな進歩がもたらされ、3Dプリンティング医療機器市場の成長が促進されています。

最近の開発

• 2023年3月、リコーUSAとポリマー3Dプリンティングソリューションサプライヤーのストラタシスは、臨床アプリケーション向けにオンデマンドの3Dプリント解剖モデルを提供する契約を締結しました。このコラボレーションでは、ストラタシスの患者固有の3Dソリューションを統合し、リコーの精密な積層造形サービスを活用し、Axial3Dのクラウドベースのセグメンテーション・アズ・ア・サービス・ソリューションを組み込んでいます。統合されたサービスにより、3Dプリンティング技術が包括的なソリューションに合理化されます。 3Dプリントされた医療モデルへのアクセス性を高めるために設計されたこの新設サービスは、StratasysとRicoh 3Dのヘルスケア向け既存パートナーシップを基盤としています。
• 2023年7月、Desktop Metalの医療用3Dプリント部門であるDesktop Healthは、3D-Bioplotterバイオプリントシステム用に設計された革新的な回転ビルドプラットフォームであるPrintRollを発表しました。このプラットフォームは、体の血管、消化管、呼吸器、生殖器官用のインテリジェントな管状ソリューションを製造する機能を備えています。

主要市場プレーヤー

• 3D Systems,Inc.
• 3T AdditiveManufacturing Ltd
• Carbon、 Inc
• CyfuseBiomedical KK
• EnvisionTEC
• EOS GmbHElectro Optical Systems
• FabRx Ltd
• ProdwaysGroup
• Renishawplc
• Stratasys Ltd