医療用3Dプリンティングプラスチック市場規模と展望, 2023年~2031年

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世界の医療用3Dプリンティングプラスチック市場に関する詳細な市場調査レポートによると、同市場は2022年に3億3,531万米ドルの規模と推定され、2031年までに26億4,512万米ドルに達すると予測されており、予測期間(2023年~2031年)中に25.8%という顕著な年平均成長率(CAGR)で成長すると見込まれています。この目覚ましい成長は、主にポリプロピレンベースの3Dプリント義肢に対する需要の増加によって牽引されています。
**市場概要**
医療用3Dプリンティングプラスチックとは、医療機器の3Dモデル製造に特化して使用される3Dプリンティング用プラスチック材料を指します。これらの材料には、ABS、PEEK、PETG、ポリ乳酸、ポリアミド、光重合体などの熱可塑性プラスチックが一般的に利用されています。3Dプリンティング技術は、医療分野において三次元の固体オブジェクトを製造するために用いられ、しばしば積層造形(Additive Manufacturing)とも称されます。この積層造形プロセスでは、材料が一度に一層ずつ追加され、最終的な形状が構築されます。各層はオブジェクトの狭い断面を形成し、これにより医療分野向けの専門的な医療品や機器が製造されます。
3Dプリンティング技術は、個々の患者に合わせて特別に作られた医療機器を製造することで、個別化された医療に対する高まる需要に応える重要な手段となっています。また、従来の再建手術と比較して、複雑な手術に伴うリスクの低減、感染症のリスクの軽減、麻酔への曝露時間の短縮といった大きな利点を提供します。医療機器産業は、医療用プラスチックにおける技術開発を急速に活用しており、3Dプリンティング(積層造形)が様々な医療用途において付加価値をもたらすことを認識しています。積層造形は、新しい整形外科用インプラント、手術用切断・ドリルガイド、義肢の開発、さらには骨、臓器、血管のレプリカ設計に利用されています。
**市場の推進要因**
医療用3Dプリンティングプラスチック市場の成長を推進する要因は多岐にわたります。
1. **医療費の増加と高齢化社会の進展**: ヘルスケア支出の増加、在宅医療部門の拡大、特に北米や欧州における高齢者人口の増加、および心血管疾患の発生率の上昇は、医療機器全体の需要を押し上げています。これに伴い、高度な医療機器を製造するための医療用3Dプリンティングプラスチックの需要も高まっています。
2. **政府の支援と有利な政策**: 国連タスクフォースによる子宮頸がんの予防と管理プログラム、長期介護施設の建設、償還範囲などの有利な政策といった、疾患の早期診断を支援する政府のイニシアチブは、医療機器市場を牽引すると予想されます。さらに、インドや中国などの国々における有利な規制や地方インセンティブも、今後数年間の医療機器需要を促進するでしょう。例えば、中国政府は、「第13次5カ年計画」「健康中国2030」「中国製造2025」といった複数のイニシアチブを打ち出し、ヘルスケア提供における長期的な成長とイノベーションを支援しており、これが医療機器の需要を刺激し、ひいては予測期間中の医療用3Dプリンティングプラスチック市場の成長を促進すると期待されています。
3. **COVID-19パンデミックの影響**: COVID-19パンデミックの発生は、世界中で医療機器の需要を大幅に押し上げる上で大きな役割を果たしました。米国、中国、ブラジル、インド、ロシア、スペインなどの国々は、侵襲的および非侵襲的人工呼吸器、人工呼吸器用フィルター、口腔咽頭気道デバイス、カテーテル、カニューレなどの医療機器の製造に多額の投資を行っており、これにより医療用3Dプリンティングプラスチック市場に有利な成長機会が生まれています。
4. **義肢製造における3Dプリンティングの革新**: 3Dプリンティング技術は、製造時間が短く、カスタマイズが容易で、労働集約的であるため、義肢製造において革命的になりつつあります。この技術は、四肢切断者のための義肢製造に広く使用されています。代替手術に関する患者の知識の向上に加え、特にドイツ、米国、日本、カナダなどの国々における高齢者人口の増加は、今後数年間の四肢切断手術の需要を促進すると予想されます。近年、身体活動に従事し、スポーツをキャリアとして選択する人が増えており、スポーツ傷害の増加につながると見られています。米国国家安全保障評議会によると、2019年には米国でスポーツ・レクリエーション分野で約468,000件の傷害が発生しました。さらに、交通事故の頻度が alarming に増加しており、世界的に四肢切断手術の需要を促進しています。2019年には米国で約440万件の交通事故による負傷が発生し、義肢の需要に大きく貢献しています。骨肉腫や関節がんによる切断数の増加、特に青年層での増加も、義肢産業を活性化させ、医療用3Dプリンティングプラスチックの需要を押し上げています。
5. **ポリプロピレンベースの3Dプリント義肢の需要**: 四肢切断率の増加は、人工肢や義肢の需要を促進し、ポリプロピレンを使用した3Dプリント義肢の開発につながっています。これは製造が迅速で、患者の要件に合わせて容易にカスタマイズできるため、最終製品のコストを削減できます。アメリカ装具義肢協会によると、平均的な義肢の費用は1,500ドルから8,000ドルですが、3Dプリンティングを使用すると50ドルにまで削減できる可能性があります。したがって、ポリプロピレンベースの3Dプリント義肢に対する需要の増加が、医療用3Dプリンティングプラスチック市場の成長を増大させています。
6. **積層造形の効率性**: 3Dプリンティング、すなわち積層造形は、ブロー成形、射出成形、押出成形などの従来の製造方法と比較して非常に効率的であるため、世界市場で需要が急増しています。積層造形は、従来の生産では達成できない形状に対するツーリング関連の制約を回避します。また、低い生産率で製品を効率的に製造できるため、メーカーは購入者のニーズに合わせてカスタマイズされた単一ユニットを、高い差別化とともに生産することを可能にします。
**市場の抑制要因**
医療用3Dプリンティングプラスチック市場は大きな成長を遂げている一方で、いくつかの抑制要因に直面しています。
1. **高コスト**: 3Dプリントされたプラスチック部品の製造コストが高いことが、市場成長の障壁となっています。このため、3Dプリンティングは主に製品モデルのプロトタイプ作成に限定されています。また、3Dプリンティング機器の初期調達コストも高額であり、商業グレードの機器は資本集約型です。さらに、医療業界の3Dプリンティング用途向けに特別に設計されたプレミアムグレードの材料である医療用プラスチックのコストも高価です。
2. **厳格な規制と基準**: 医療機器メーカーが患者ケアのために高品質で安全なデバイスを製造することは重要な懸念事項です。医療機器に関する規制は広範で急速に増加しており、法的技術によって複雑化しています。機能的で効果的な医療機器は、適切に管理された生産プロセスから生まれます。医療機器、生物学的製剤、医薬品は、GMP(Good Manufacturing Practice)、時には「製造における品質システム」と呼ばれる厳格な規制と基準の対象となります。これらの規制への準拠は、開発コストと時間を増加させる可能性があります。
3. **医療機器のアウトソーシング**: 多くの医療機器企業は、事業リスクを最小限に抑え、製品の市場投入を加速し、コストを削減するためにR&Dをアウトソーシングしています。これにより支出レベルが大幅に上昇するため、医療機器のOEMは費用抑制の有効な手段の一つとしてアウトソーシングに急速に傾倒しています。さらに、患者の医療転帰を改善するために、埋め込み型医療機器(IMD)の使用が増加しています。埋め込み型医療機器の設計は、複雑さ、信頼性、消費電力、コストのバランスを取る必要があります。企業は、成功する製品を発売するために、非中核活動よりもイノベーションに重点を置いています。これらの要因は、医療機器アウトソーシング市場を押し上げると予想されます。これは、必ずしも医療用3Dプリンティングプラスチック市場全体の抑制要因となるわけではありませんが、OEMが自社内で3Dプリンティングの能力を構築するのではなく、専門のアウトソーシングプロバイダーに依存する傾向を強める可能性があり、市場の構造に影響を与える可能性があります。
**市場機会**
抑制要因に対処し、市場の潜在力を最大限に引き出すための機会も存在します。
1. **低コスト3Dプリンターの開発**: 高い生産コストに対処するため、3Dプリンターメーカーは、インクジェットプリンティング技術を利用した低コストの粉末ベース3Dプリンターの開発に集中的な研究開発活動を行っています。このプリンターは、市販されている既製の部品を利用することで、さらなるコスト削減を目指しています。これにより、3Dプリンティング技術のアクセシビリティが向上し、より広範な医療機関での採用が促進される可能性があります。
2. **医療機器アウトソーシング市場の成長**: 医療機器アウトソーシング市場の成長は、専門的な3Dプリンティングサービスを提供する企業にとって新たな機会を生み出します。規制遵守の専門知識とコスト効率の高い製造ソリューションを提供できるアウトソーシングパートナーは、OEMのニーズを満たし、市場の需要に応えることができます。
3. **個別化医療と精密医療の進展**: 患者固有の解剖学的構造に合わせたカスタムメイドのインプラント、義肢、手術ガイドの需要は、3Dプリンティングの独自の強みであり、今後も大きな成長機会を提供します。この技術は、個別化医療の進展と密接に結びついています。
4. **材料科学の革新**: 光重合体やPEEKなどの材料における継続的な研究開発は、より優れた生体適合性、機械的特性、機能性を持つ新しい医療用3Dプリンティングプラスチックの開発につながり、アプリケーションの範囲を拡大します。
5. **環境意識の高まりとリサイクル材料の採用**: 環境意識の高まりにより、リサイクルプラスチック製のフィラメントに対する需要が高まっています。Reflowのような企業がリサイクルプラスチック製の3Dプリンティング用フィラメントを生産・販売していることは、持続可能な製造へのシフトを示しており、環境に配慮した製品を求める市場セグメントにとって新たな機会となります。
**セグメント分析**
グローバルな医療用3Dプリンティングプラスチック市場は、タイプ別と形態別にセグメント化されています。
**タイプ別分析:**
1. **光重合体 (Photopolymer)**:
* このセグメントが世界市場を支配しており、予測期間中に25.6%のCAGRを示すと推定されています。
* 光重合体は、モノマー、ポリマーベース、オリゴマー、および光開始剤の可溶性液体混合物です。これらは光に敏感な高分子材料であり、その物理的および化学的特性は光によって変化します。紫外線が反応を開始し、光重合体の特性を改変します。
* 3Dプリンティング、ポリジェット、インクジェットプリンティングなどのいくつかのプリンティングプロセスで重要な役割を果たします。
* 3Dプリント製品のバインダー、添加剤、着色剤、可塑剤、化学剤として機能するため、いくつかの応用産業で広く使用されています。また、画像の鮮明さ、インク付着の向上、高い耐久性など、いくつかの利点を提供します。
* 歯の義歯は、3Dプリンティングを介して製造される光重合体の一般的な医療用途です。例えば、韓国を拠点とする3Dプリント可能な光重合体樹脂メーカーであるGraphy, Inc.は、歯科用途向け3Dプリンティング材料であるTera Harzを提供しています。
2. **ポリエーテルエーテルケトン (PEEK)**:
* 半結晶性のポリアロマティック熱可塑性ポリマーであるPEEKは、外科用途での使用を可能にする多くの好ましい機械的特性を有しています。
* 整形外科、脊椎、顎顔面手術で使用されるPEEKの形態には、PEEK-LTI、PEEK-LT2、PEEK-LT3があります。
* PEEK複合材料の組み合わせ使用は、抗菌および骨誘導能力を高めます。PEEKから作られた複合材料は、医療分野での広範な応用においてますます影響力のある生体材料グループになりつつあります。
* 歯科では、PEEKインプラントは機械的特性が人体骨に近いため、チタンインプラントと比較して低応力遮蔽を示します。PEEKは固定義歯にとっても優れた材料です。
* 主に非融合のために、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)材料を使用して椎弓根ベースのロッドシステムが構築されますが、特定の状況では融合手術の取り付けとしても機能します。
3. **ポリ乳酸 (Polylactic acid)**: フィラメントとして一般的に利用されています。
4. **ABS**: フィラメントとして一般的に利用されています。
5. **ポリアミド (Polyamide)**: 粉末形態で3Dモデルを構築するのに一般的に使用され、選択的レーザー焼結(SLS)技術と相性が良いです。
6. **PETG**: 一般的な熱可塑性プラスチックとして言及されています。
**形態別分析:**
1. **フィラメント (Filament)**:
* このセグメントが医療用3Dプリンティングプラスチック市場で最高のシェアを占め、予測期間中に26.2%のCAGRで成長すると推定されています。
* 3Dプラスチックフィラメントは熱可塑性プラスチックであり、加熱すると柔軟性を持つため、世界の3Dプリンティング市場で広く使用されています。ポリ乳酸フィラメントとABSフィラメントは、世界中のプリンティング産業で一般的に利用されています。
* これらは、3Dプリンターでの溶融堆積モデリング(FDM)に使用される熱可塑性原料として使用されます。
* 環境意識の高まりにより、顧客はリサイクルプラスチックから作られたプラスチックフィラメントをますます採用しています。Reflowは、リサイクルプラスチックから作られた3Dプリンティング用プラスチックフィラメントを製造・販売している企業の一つです。
2. **粉末 (Powder)**:
* 粉末セグメントは2番目に大きな市場シェアを占めています。
* 3Dプリンティング用プラスチックの粉末の特性には、柔軟性、高い剛性、耐熱性などがあります。また、鮮やかな色オプションも利用可能です。
* ただし、その高い多孔性のため、世界的な3Dプリンティングプラスチック市場での需要は抑制される可能性があります。
* ハイエンドの3Dプリンターでは粉末ベースのプラスチックが使用されます。ポリアミド/ナイロンやアルミニドは、粉末形態で3Dモデルを構築するのに一般的に使用されます。
* 選択的レーザー焼結(SLS)は、ポリアミド粉末から3Dプリント部品を製造する最も好ましい技術の一つです。
3. **インク (Ink)**: 言及はされていますが、詳細な説明は提供されていません。
**地域分析**
グローバルな医療用3Dプリンティングプラスチック市場は、欧州、北米、アジア太平洋、LAMEA(ラテンアメリカ、中東、アフリカ)にセグメント化されています。
1. **北米**:
* グローバルな医療用3Dプリンティングプラスチック市場で最も重要な市場シェアを占めており、予測期間中に25.6%のCAGRを示すと推定されています。
* 医療分野、特にインプラント、義肢、手術器具の製造における3Dプリンティング技術の使用増加が、医療用3Dプリンティングプラスチックの需要の大部分を占めています。
* PLAフィラメントの利点には、使いやすさ、印刷物の優れた品質、ヘルスケアを含む多くの分野での幅広い応用が含まれます。
* 北米の市場成長を牽引する主要因の一つは、米国における健康保険の形での一人当たりのヘルスケア支出の増加です。
* さらに、義肢、装具、手術プランナー、プロトタイプ、歯科機器の需要が今後数年間で増加すると予想されており、これにより予測期間中の北米の医療用3Dプリンティングプラスチック市場が牽引されるでしょう。
* 医療産業全体での3Dプラスチックプリンティングの高い採用率が市場成長を押し上げると考えられます。また、主要メーカーの存在も、この地域の医療用3Dプリンティングプラスチックの需要を促進すると予想されます。
* 合併・買収の増加、R&D投資の拡大、事業統合、拠点の移転が、主に北米における医療用3Dプリンティングプラスチックの需要を牽引しています。
2. **欧州**:
* 予測期間中に26.1%のCAGRで成長すると予想されています。
* 欧州の医療用3Dプリンティングプラスチック市場は、製造基盤を拡大するために継続的に集中的な研究開発活動を行っています。
* 医療機器メーカーは、製造コストと在庫コストを削減できるため、3Dプリンティング技術をますます活用しており、規模の経済を達成するのに役立っています。
* また、主要な市場プレーヤーと多数の欧州生産ユニットが、予測期間中の市場成長を牽引すると考えられます。
* 大量カスタマイズ、新しい機能、リードタイムの短縮、高速性が、欧州の医療用3Dプリンティングプラスチック市場の成長を促進すると予想されます。
* 欧州は2020年には量と収益の両面で2番目に大きな地域市場であり、予測期間中もその地位を維持すると予想されています。
* さらに、この地域の高齢者人口の増加と慢性疾患の有病率の増加が医療機器の需要を押し上げ、市場の成長を促進しています。
* 医療産業全体での3Dプリンティングプラスチックの高い採用率と、ヘルスケア部門への政府投資の増加が、予測期間中の欧州の医療用3Dプリンティングプラスチック市場にプラスの影響を与えると予想されます。
3. **アジア太平洋**:
* 予測期間中に大幅な拡大が予想されています。
* 量と収益の両面で、日本が2022年のアジア太平洋医療用3Dプリンティングプラスチック市場を支配しました。
* この地域は、整形外科用インプラントや骨折固定を含む様々な用途における製品需要の増加によって牽引されています。
* 日本や中国などの国々における高齢者人口比率の高さに起因する骨粗鬆症や変形性関節症の症例増加が、今後数年間でこの地域の市場成長を促進すると予想されます。日本の総務省統計局によると、2019年には国内の高齢者人口(65歳以上)が前年から1%増加し、3,589万人に達し、総人口の28%を占めました。
* この傾向は、低骨密度状態、中年患者における整形外科用インプラントの採用増加、生分解性インプラントおよび体内固定装置の導入と相まって、予測期間中の医療用3Dプリンティングプラスチックの必要性を促進すると予想されます。
4. **LAMEA**: ラテンアメリカ、中東、アフリカ地域も市場の一部として言及されていますが、具体的なデータや詳細な分析は提供されていません。
**結論**
医療用3Dプリンティングプラスチック市場は、個別化医療への需要、技術革新、そして世界的な人口動態の変化によって、今後も力強い成長が期待される分野です。高コストや規制上の課題は存在するものの、継続的な研究開発と効率的なアウトソーシング戦略を通じて、これらの障壁を克服し、新たな市場機会を開拓していくことが可能と見られます。特に、光重合体やPEEKなどの高性能材料、フィラメント形態の利用拡大、そして主要地域における医療インフラへの投資が、市場の持続的な成長を支えるでしょう。


Report Coverage & Structure
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- コロンビア
- その他のラテンアメリカ
- 競合情勢
- 医療用3Dプリンティングプラスチック市場のプレイヤー別シェア
- M&A契約と提携分析
- 市場プレイヤー評価
- 3D Systems Inc.
- 概要
- 事業情報
- 収益
- 平均販売価格 (ASP)
- SWOT分析
- 最近の動向
- DSM
- Arkema
- Evonik Industries AG
- SABIC
- Stratasys Ltd
- EnvisionTEC Inc
- Solvay
- Apium Additive Technologies GmbH
- 調査方法論
- 調査データ
- 二次データ
- 主要な二次情報源
- 二次情報源からの主要データ
- 一次データ
- 一次情報源からの主要データ
- 一次情報の内訳
- 二次および一次調査
- 主要な業界インサイト
- 市場規模推定
- ボトムアップアプローチ
- トップダウンアプローチ
- 市場予測
- 調査の前提
- 前提
- 制限
- リスク評価
- 付録
- 議論ガイド
- カスタマイズオプション
- 関連レポート
- 免責事項
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医療用3Dプリンティングプラスチックとは、3Dプリンティング技術を用いて医療分野における様々な製品を製造するために特別に設計された高分子材料を指します。これらの材料は、一般的な3Dプリンティング用プラスチックとは異なり、生体適合性、滅菌性、特定の機械的特性、そして法規制への適合性といった厳格な要件を満たす必要があります。患者の安全と治療効果に直結するため、その開発と選定には極めて慎重なアプローチが求められるのです。この特殊なプラスチックは、医療機器、インプラント、手術ガイド、解剖学的モデル、義肢装具など、多岐にわたる用途でその可能性を広げています。
医療用3Dプリンティングプラスチックには様々な種類が存在し、それぞれが異なる特性と用途を持っています。例えば、熱可塑性プラスチックとしては、生分解性があり、主に手術計画用の解剖学的モデルや一時的な生体内部デバイスの作成に用いられるポリ乳酸(PLA)が挙げられます。また、優れた強度と耐熱性、そして生体適合性を持つポリエーテルエーテルケトン(PEEK)は、頭蓋骨や顔面骨の再建術における患者固有のインプラントや、歯科インプラント、脊椎インプラントなどの高機能な用途に利用されています。ナイロン(ポリアミド)は、その柔軟性と強度から、義肢装具や装具の部品、医療機器の筐体などに使われることがあります。さらに、光硬化性樹脂(フォトポリマー)も重要なカテゴリであり、ステレオリソグラフィー(SLA)やデジタルライトプロセッシング(DLP)などの技術で用いられます。これらの中には、歯科用モデル、サージカルガイド、補聴器シェルなどに特化した生体適合性樹脂があり、微細なディテールと滑らかな表面精度を実現します。熱可塑性ポリウレタン(TPU)のようなエラストマー材料は、その柔軟性と弾性から、軟部組織のモデルや、特定の柔軟性が求められる医療部品の製造に適しています。
これらの医療用3Dプリンティングプラスチックは、多岐にわたる医療分野でその活用が進められています。最も一般的な用途の一つは、手術前の計画を支援するための患者固有の解剖学的モデルの作成です。CTやMRIスキャンから得られたデータをもとに、患者の臓器や骨格を高精度に再現することで、外科医は手術のリスクを低減し、より効果的なアプローチを事前に検討できます。また、手術中に正確な切開やドリル作業を可能にするサージカルガイドは、特に歯科インプラント手術や整形外科手術において、その精度と安全性を大きく向上させます。義肢装具分野では、患者一人ひとりの身体に完璧にフィットするカスタムメイドの義足ソケットや装具が、これらのプラスチックを用いて製造されており、装着感の向上と機能性の最適化に貢献しています。さらに、生体適合性の高いプラスチックは、人工股関節のカップや脊椎ケージなどの埋め込み型インプラントの製造にも使用され、従来の金属製インプラントにはない柔軟性やX線透過性といった利点を提供することもあります。研究開発段階では、薬物送達システムや組織工学のための足場材料としても、これらのプラスチックが検討されています。
医療用3Dプリンティングプラスチックの活用を支えるのは、高度な関連技術群です。まず、患者の体内の詳細なデータを取得するための医用画像診断技術、例えばCT(コンピュータ断層撮影)やMRI(磁気共鳴画像法)が不可欠です。これらの画像データは、CAD(コンピュータ支援設計)ソフトウェアによって3Dモデルに変換され、さらにCAM(コンピュータ支援製造)ソフトウェアを用いて3Dプリンターが理解できる形式に処理されます。3Dプリンティング技術自体も多岐にわたり、FDM(熱溶解積層法)はフィラメント状のプラスチックを溶融・積層する方式で、主にモデルやプロトタイピングに用いられます。SLAやDLPは液体樹脂を光で硬化させる方式で、高い精度と滑らかな表面が特徴です。SLS(選択的レーザー焼結)は粉末状のプラスチックをレーザーで焼結させる方式で、複雑な形状の部品製造に適しています。PolyJet(マルチジェットモデリング)は、複数の材料を同時に噴射・硬化させることで、異なる物性を持つ部品を一度に作成できる技術です。プリント後には、滅菌処理(高圧蒸気滅菌、エチレンオキサイドガス滅菌、ガンマ線滅菌など)や表面処理、品質管理といった厳格な後処理工程が必須となります。さらに、これらの材料や製品が医療用途として承認されるためには、ISO 10993などの生体適合性評価基準や、各国の医療機器規制(日本のPMDA、米国のFDA、欧州のCEマーキングなど)に準拠し、厳しい試験と審査をクリアする必要があります。これらの技術と規制の枠組みが一体となって、医療用3Dプリンティングプラスチックの安全で効果的な利用を可能にしているのです。