機械加工からMIMへ：精度向上とコスト削減

よりスマートな製造による脊椎手術の進化

脊椎手術は本質的に複雑であり、手術器具の正確な配置と卓越した器用さが求められます。合併症を回避できた場合でも、従来の方法では強い操作が必要になることが多く、患者の回復期間が長くなり、痛みも増す可能性があります。

2001年に設立されたコネチカット州拠点の医療機器企業Spine Wave, Inc.は、脊椎治療向けに特別に設計された革新的な手術ソリューションを開発することで、これらの課題に取り組んでいます。

エンジニアリングの革新：Velocity® Expandable Interbody Device

Spine Waveの特筆すべき革新の一つが、画期的な拡張型インプラント技術を採用するVelocity® Expandable Interbody Deviceです。このデバイスは、脊椎内に挿入され、所定の位置で拡張する小型スペーサーを備え、安定性とアライメントの向上を可能にします。

Velocity®は、インプラントを収めたカートリッジを装填した手持ち式ガンを使用して配置されます。外科医はトリガーを作動させて内容物を手術部位に挿入し、1回の処置で複数のカートリッジを装填できます。これにより、単一の手術内で複数のインプラント拡張をシームレスに完了できます。

しかし、製造エンジニアのZachary Sniffen氏とシニア品質エンジニアのJohn Kapp氏が強調するように、手技の成功を確実にするためには、インプラントの配置に至るすべての工程が同様に正確でなければなりません。

輸送および組立における課題の解決

Spine Waveは脊椎技術におけるイノベーションで知られていますが、次世代の器具を安全かつ効率的に外科医へ届けることは、コストのかかる物流上の課題でした。手術前のずれや損傷を防ぐため、部品には輸送中に特別な配慮が必要でした。

これを克服するため、Spine WaveのエンジニアはOptiMIMに、開封直後から円滑な供給を確保できる、より費用対効果が高く信頼性に優れたソリューションを求めました。

Velocity®デバイスを手術用に準備する際は、滅菌包装からカートリッジを取り出し、デリバリーガンにスナップ固定します。Sniffen氏は次のように説明します。「輸送中に内部部品の位置がずれた場合、外科医はガンとカートリッジを正しく接続できない可能性がありました。」

この問題を解決するため、Spine Waveは輸送ロックを開発しました。これは輸送中に部品を確実に所定位置へ保持する、コンパクトなクリップ状の部品です。カートリッジをガンに装填すると機構が自動的に解除され、手術室での円滑かつ中断のない組立が可能になります。

機械加工部品からMIM部品への移行

当初、輸送ロックは棒材から機械加工されていました。この工程は精度を実現できる一方で、高コストでした。Kapp氏は次のように述べています。「プロセスを変更する必要があり、金属粉末射出成形によってコストを削減できると分かっていました。」そこでチームはOptiMIMに連絡しました。

OptiMIMは次のように説明します。「複雑な形状と精巧な形状要素を持つ医療機器は、MIMプロセスに非常に適しています。Spine Waveは、この部品をMIMで製造する場合と比べ、機械加工では6～7倍の費用がかかった可能性があります。」

OptiMIMはSpine Waveのエンジニアと緊密に連携し、製造性を最適化し、より厳しい公差を達成するとともに、量産で一貫した品質を提供しました。Sniffen氏は次のように述べています。「高品質な部品を得る最善の機会はOptiMIMにあると考えました。また、当社の設計意図に沿って協力してくれる姿勢も評価しました。」

最終的に、MIMへの切り替えはコストを削減しただけでなく、生産効率と拡張性の向上への道も開きました。実際にSpine Waveは後に、この輸送ロックの用途を2つ目の製品にも拡大しました。Sniffen氏は次のように述べています。「比較的短期間で投資を回収できました。当社にとっては、ほぼ迷う余地のない選択でした。」

OptiMIMとのパートナーシップ：経験、専門知識、協働

MIMへの移行には、特有のエンジニアリング課題がありました。Kapp氏は次のように述べています。「輸送ロックのポストのような突出形状では、射出成形プロセスにおいて冷却、たわみ、反りが常に課題となります。」

これに対応するため、Spine Waveは製造性設計（DFM）のアプローチを通じてOptiMIMの専門家と提携し、部品をMIM生産向けに最適化するとともに、オレゴン州ポートランドのOptiMIM施設で実地に協働しました。

開発中、Spine WaveのエンジニアはOptiMIMが社内で培ってきた1世紀にわたるMIMの専門知識を知ることとなりました。Kapp氏は、同社が以前Kineticsという社名だった頃に勤務したことを振り返り、次のように述べています。「同社は技術的に非常に困難な仕事を手がけてきました。このプロジェクトにとって正しい選択でした。」

この協働により、測定可能な成功を達成しました。

• 目標期日の達成
• 大幅なコスト削減
• 機械加工部品からMIMへのシームレスな移行

Kapp氏は次のように述べています。「品質エンジニアにとって、報告すべきことが何もないということは、これ以上ない推奨です。」

精密製造における信頼できるパートナー

Kapp氏はさらに次のように述べています。「OptiMIMのエンジニアは、開発中には現れなかった、影響を受けやすい部品の潜在的な問題を予見する先見性を持っていました。彼らの専門知識により、この問題を回避し、在庫の遅延を防ぐことができました。」

深いMIM経験、協働的なエンジニアリング、設計最適化を組み合わせることで、OptiMIMはSpine Waveが費用対効果に優れた高性能な成果を実現することを支援しました。これは、機械加工からMIMへの移行が、医療機器業界全体において精度を高め、コストを削減し、製造性を向上できることを示しています。