ヘルスケア分野の付加製造市場 サイズと展望 2025-2033

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市場ダイナミクス

世界のヘルスケア分野における積層造形市場の推進要因

カスタマイズ型積層造形への需要

積層造形（3Dプリンティング）の最も有望な用途の一つは医療分野です。組織、臓器、整形外科用および頭蓋インプラント、歯科補綴物、その他低コストで複雑な医療部品やコンポーネントの製造に活用されています。外科手術件数の増加と慢性疾患の蔓延は、ヘルスケア分野における高い需要と未充足ニーズを促進する要因として特定されており、予測期間中の成長に寄与すると期待されています。

付加製造は、外科手術件数の増加に伴うカスタマイズサービスへの需要の高まりに対応するでしょう。さらに、技術の進歩、採用の増加、そして高度なアプリケーションに関する消費者の意識の高まりにより、バイオエンジニアリングによるヘルスケア製品の範囲が拡大し、付加製造の成長を促進すると予想されます。例えば、2017年には、ストライカーなどの医療技術企業が、3Dプリント技術を用いて開発されたチタン製の前頸椎ケージと後頸椎ケージの精密医療部品を開発しました。

付加製造の利点と高齢化人口の増加

付加製造の普及拡大は、従来の製造方法に対する利点に起因しています。最新技術の活用、設計の自由度、寸法精度、金属、プラスチック、ポリマーなど幅広い材料の使用、造形速度、冷却チャネルやハニカム構造といった複雑な部品／形状の作製能力などは、積層造形の利点の一部です。しかしながら、ヘルスケア業界における積層造形の主な用途は、インプラントや人工関節の製造です。

さらに、高齢化人口の急増により、膝関節や股関節の置換手術といった整形外科手術が増加し、インプラントや人工関節の需要が高まり、より迅速な生産が求められています。その結果、積層造形はこうした需要を満たす上で重要な役割を果たし、市場の成長をさらに促進しています。

世界のヘルスケア積層造形市場の抑制

熟練した専門家の不足

積層造形技術と材料の革新には、管理面と技術面の両方で新たな能力とスキルが求められます。この業界におけるイノベーションのスピードは、製造業の労働力の適応能力を上回っています。熟練労働力の不足は、成長、イノベーション、品質、そして生産能力に影響を及ぼしています。さらに、アディティブマニュファクチャリング（付加製造）を成功させるために必要なエンジニアリングスキルと技術スキルは、データ管理や材料技術から装置設計まで多岐にわたります。絶えず進化・発展を続けるこの業界において、成功するエンジニアは機転と創造性を発揮しなければなりません。このスキルギャップは、市場の成長を阻害する重要な要因となることが予想されます。

世界のヘルスケア付加製造市場機会

特許失効

特許失効により、付加製造業界の先駆者による独占的支配が緩和されます。例えば、2009年には熱溶解積層法（FDM）印刷技術の特許が失効しました。特許失効によりFDMプリンターの価格が大幅に下落し、UltimakerやMakerBotなどの企業は消費者に優しい3Dプリンターを開発しました。特許失効に伴い、積層造形市場におけるプレーヤー数が増加しています。

さらに、新興プレーヤーは、同じ技術を様々な用途で、はるかに低価格で提供しています。この影響を受けた上位3つの技術は、液体ベース（液体ベース光造形）、粉末ベース（選択的レーザー焼結法 - 2014年）、材料ベース（直接金属レーザー焼結法および選択的レーザー溶融法 - 2016年）です。したがって、特許失効は市場成長の機会を生み出すと期待されます。

セグメント分析

世界のヘルスケア分野における積層造形市場は、技術、用途、および材料によってセグメント化されています。

技術に基づいて、世界のヘルスケア分野における積層造形市場は、光造形法、堆積造形法、電子ビーム溶融法、レーザー焼結法、ジェッティング技術、積層造形物製造法、その他に分類されています。

レーザー焼結分野は最大の市場シェアを占めており、予測期間中に20.3%のCAGR（年平均成長率）を示すと予測されています。レーザー焼結法では、材料を液化させることなく高出力レーザーで加熱することで、複雑で高解像度の造形物を作成します。レーザー焼結法には、選択的レーザー焼結法（SLS）と直接金属レーザー焼結法（DMLS）の2種類があります。SLSはSLAに似ており、レーザーを用いてプラスチック、金属、セラミック、ガラスなどの粉末材料を焼結し、固体構造を形成します。レーザーは、3Dデザインの各断面のパターンをパウダーベッド上にトレースします。最初の層が完成すると、ベッドが下がり、既存の層に2層目が追加されます。さらに、すべての層が構築され、モデルが完成するまでベッドは下がり続けます。他の技術とは異なり、SLSの主な利点は、製品の構築に支持構造を必要としないことです。

さらに、DMLSは金属専用で、レーザーを使用して金属粉末の極薄層を溶融し、3D製品を製造します。使用可能な金属には、ステンレス鋼、チタン、コバルトクロムなどがあります。DMLSは、医療用インプラントの製造によく利用されています。

光造形法（SLAまたはSL）は、紫外線に敏感な液体樹脂を使用するレーザーベースの技術です。感光性液体樹脂を紫外線レーザービームで固め、層ごとに3Dオブジェクトを造形します。これにより、感光性樹脂から正確なプロトタイプや複雑な形状を製造することができます。さらに、SLAは精密なディテールと滑らかな表面を持つ精密なモデルを作成できるため、矯正器具や補綴器具の部品製造に最適です。医療機器業界におけるこの技術の一般的な用途は、患者固有の外科用切断ガイドの作成です。

用途別では、世界のヘルスケア向け積層造形市場は、医療用インプラント、補綴物、ウェアラブルデバイス、組織工学、その他に分類されます。

医療用インプラント分野は市場への最大の貢献者であり、予測期間中に21.3%のCAGR（年平均成長率）を示すと予測されています。医療用インプラントとは、欠損した臓器を置換するために用いられるデバイスです。その他のインプラントは、組織や臓器を支えたり、身体機能をモニタリングしたり、薬剤を投与したりします。この文脈における「医療用インプラント」には、歯科用インプラントと整形外科用インプラントが含まれます。さらに、医療用インプラントには、生産性の向上、コスト効率の向上、スキャフォールドの組み込み、インプラントのカスタマイズなど、様々な利点があります。AMプリンティングは、特に小型の歯科インプラントや脊椎インプラントにおいて費用対効果に優れています。

組織工学には、組織製造におけるAMの応用が含まれます。例えば、スキャフォールドや組織は、創薬、薬物送達、再生工学などに使用されます。NCBIが2018年に発表した記事によると、2000年以降、組織工学における積層造形は急速に成長しています。また、損傷した臓器や組織の再生のための代替技術としても注目されています。 SLSやFDMなどの積層造形技術は、組織工学や足場において生体材料を用いて制御された多孔質構造を製造するのに適しています。

材料ベースでは、世界のヘルスケア積層造形市場は、金属・合金、ポリマー、生体細胞などで構成されています。

ポリマーセグメントは世界市場の大部分を占めており、予測期間中に21.4%のCAGR（年平均成長率）を示すと予測されています。ポリマーベースのAMは、医療機器、義肢、関連アクセサリーの製造に数十年にわたって使用されてきました。ポリマーベースのモデルは、医療教育にも使用されています。このようなモデルは、術前計画、インプラントの設計、診断に役立ちます。さらに、医療機器やインプラントのAMには、固体、液体、粉末の形態のポリマー材料が使用されてきました。高密度ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリカプロラクトン、ポリエーテルエーテルケトン、ナイロン（PA6、PA12、PA66）といった幅広い高分子材料は、選択的レーザー焼結法（SLS）を用いて、脊椎、股関節、膝関節インプラントなどの医療機器やインプラントの製造に使用できます。

積層造形（AM）では、チタン、ステンレス鋼、コバルトなど、様々な金属や金属合金が使用されます。外科用インプラントに最も一般的に使用される金属は、チタン合金Ti-6Al-4V、コバルト基合金、ステンレス鋼316Lです。最も一般的に使用されるチタン合金はTi-6Al-4V（Ti64）で、コバルト基合金やステンレス鋼に比べて耐腐食性に優れています。さらに、チタン融合インプラントには複雑な多孔質構造を組み込むことができるため、脊椎インプラントにもチタンが使用されています。チタン融合インプラントは強度が高く、インプラントの側壁にある検査窓からインプラントと宿主組織の統合を評価できます。

地域分析

地域別では、世界のヘルスケア向け積層造形市場は、北米、ヨーロッパ、アジア太平洋、ラテンアメリカ、中東・アフリカの4つに分かれています。

北米が世界市場を席巻

北米のヘルスケア向け積層造形市場シェアは、世界市場において最大のシェアを占めており、予測期間中は19.7%のCAGR（年平均成長率）で成長すると予想されています。市場拡大の主な要因は、高齢化、高い購買力、質の高い医療に対する政府の強力な支援、そして米国とカナダにおける有利な医療費償還政策です。例えば、米国では、患者保護・医療費負担適正化法（PPACA）、通称オバマケアが、国民に手頃な価格で質の高い医療保険制度を提供しています。さらに、関連市場における研究開発を支援する政府の積極的な取り組みも、積層造形を用いたデバイスの採用を促進し、市場の成長を後押ししています。

さらに、米国は、多科医療の病院やクリニックなど、最も高度な医療インフラを有しており、一人当たりの所得が高く、消費者の新興技術に対する意識も高いことから、医療製品やサービスの採用率も高くなっています。また、米国には、強固な流通ネットワークを持つ積層造形関連企業が数多く存在します。これらの企業は、国立衛生研究所（NIH）やその他の政府出資機関と連携して研究開発に携わり、革新的な技術を医療積層造形市場に投入することで、市場の成長機会を創出しています。

欧州の医療積層造形市場は、予測期間中に年平均成長率（CAGR）19.1%で成長すると予測されています。強力な政府支援、先進的な医療システム、高齢化人口の増加、出生率の低下、そして充実した医療保険制度が、この地域の市場の大幅な成長につながっています。さらに、政府機関や著名な地域機関による活発な研究開発活動も市場の成長を支えています。例えば、英国に拠点を置くラピッドプロトタイピング＆マニュファクチャリング協会（RPMA）は、積層造形を促進するためのイベントを開催しており、大学の研究者や主要な業界関係者などが参加しています。同様に、アディティブマニュファクチャリング協会（AMA）は、製品開発とプロトタイピングの導入を促進し、3Dプリンティング業界に貴重な情報を提供しています。こうした要因が、さらなる市場成長を後押しすると期待されています。

アジア太平洋地域は、一人当たり所得の増加、経済発展、そして中国とインドの大規模な人口プールにおける未充足の医療ニーズの高さにより、予測期間中に最も高いCAGRを記録すると予想されています。歯の置換手術を受ける人の増加により、歯科用3Dプリンティングの需要は大きくなっています。さらに、整形外科手術におけるインプラントの使用増加、関節炎の有病率の上昇、そして医療インフラの急速な改善も市場の成長を支えています。さらに、発展途上国におけるヘルスケア問題や技術開発に対する消費者の意識の高まりも、市場拡大を後押しするでしょう。