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3Dプリントで人工呼吸器バルブ設計を検証:緊急医療デバイス開発の実録

COVID-19緊急事態下、3Dプリントでバルブ試作→CNC量産への最短ルート

2020年初頭、人工呼吸器不足懸念の中、Protocase R&Dチームが医療従事者と連携し、機能するポータブル呼吸器の開発に着手。バルブ3種(逆止弁、可変圧力逆止弁、電磁弁)を内製する過程で、3Dプリントが設計検証に不可欠だった実例を紹介。

課題:市販バルブが入手不能

サプライチェーン寸断で必要なバルブが調達不可に。→ **「手持ちの設備で今すぐ作れるバージョンを自作」** する判断へ。

開発プロセス

  1. 医師/呼吸療法士から機能要件(圧力・流量・動作原理)をヒアリング
  2. 空気圧回路全体設計から各バルブの必要スペックを逆算
  3. **3Dプリントで初期プロトタイプ作成** → 寸法/圧力/流量/シール性を実機確認
  4. 問題箇所(サポート材跡、シール不良、スプリング選定)を数回イテレーションで修正
  5. 電磁弁のみ内部構造複雑・シャフトシール必要なため**最初からCNC削り出し**で製作
  6. 全バルブ検証完了後、量産見据え**CNC加工で最終版製作**(あえてシンプル/ロバストな設計に)

3Dプリントファーストの価値

教訓と今後への示唆

Protocase R&Dチームは現在も医療/航空宇宙/防衛等の先端プロジェクトを支援中。ご相談:info@protocase.com

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