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ソフトマテリアル

医療に革新を起こすソフトマテリアル3D造形技術

背景

現在、プラスチックやゴムのような材料を利用しての3D造形は普及していますが、医療やヘルスケアの分野では、より軟らかい材料(=ソフトマテリアル)が求められています。
ソフトマテリアルの中でも、物質の中に水分を含む率が高いハイドロゲルは、その質感および物理的性質が、人体や人の器官に非常に類似しており、更に、生体親和性が高く、副作用が少ない素材として有望なため、人工臓器モデル(各種器官、血管など)への応用に大きな期待が寄せられています。

画像:背景

こんな事を解決

医師の手術前シミュレーションやトレーニングが気軽にできます

・リアルな質感の人工臓器モデルを提供できます

3D造形技術により、細部まで精巧な臓器のソフトマテリアル立体造形物を作製することができます。
また、軟らかさを自由自在に調整することができるため、ソフトマテリアルの臓器モデルは、本物に近い質感を再現することが可能です。医療機関での手術前のシミュレーションや研修医のトレーニングに使われ、メス等による腫瘍切除や摘出部縫合の際の触感まで、リアルな感覚を実感することができます。これにより、動物実験の代替法としても期待されています。

画像:リアルな質感の人工臓器モデルを提供できます

*腎臓モデル写真提供元:横浜市立大学医学部 槙山和秀(准教授)

拡大

・X線を利用しない血管モデルで医師を被ばくから防ぐことができます

血管モデルは、マイクロカテーテルの細さ(0.5mm以下)まで中空構造の再現ができます。透明性があるため、内部構造を目視で確認しながら、カテーテル操作のシミュレーションが可能です。X線撮影による内部構造の確認が不要になるため、医師の被ばくを防ぐことができます。

画像:X線を利用しない血管モデルで医師を被ばくから防ぐことができます

*血管モデル写真提供元:
名古屋大医学部 加茂前健(特任教授)
名古屋大医学部 駒田智大(助教)

技術の特徴

1. 独自技術によりナノコンポジットハイドロゲル(NCゲル)のインク化を実現

ハイドロゲルの中でも、人工臓器モデルとして最適な材料「NCゲル」を採用し、分散技術獲得により、NCゲル前駆体のインク化に成功しました。水分や無機材料、有機高分子をナノ(十億分の一)レベルで混ぜ合わせることで、硬度分布、濃度分布、機能材料局所配置など、複雑なモデル再現が可能です。

画像:1.独自技術によりナノコンポジットハイドロゲル(NCゲル)のインク化を実現

2. 3Dプリンターで人工臓器モデルを作る、マテリアルジェッティング方式を確立

3Dプリンターは造形モデル自体の素材であるモデル材と、形状を保持するサポート材の2種類の材料を用いて造形します。 NCゲル材料(モデル材)にマッチしたサポート材(相変化型)を独自開発し、両者の組み合わせにより、3Dプリンターでの直接積層造形を可能としました。
マテリアルジェッティングは吐出した液滴をUV照射により硬化させ、一層を形成します。その工程を繰り返して積層していく方式です。この方式の応用により、従来難しかった微細中空構造を有する血管モデルの作製に成功しました。

リコーの想い

独自の材料開発技術とインクジェットによる3D造形技術の強みを活かし、医療分野への貢献を目指します。

*本技術開発の一部は横浜市立大学医学部、名古屋大学医学部の協力を得て実施しています