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新冠病毒大流行下的3D打印医疗设备
发布:深圳邦道 日期:2020-05-02 人气:180

随着新冠病毒肆虐,已经存在多年的3D打印技术也在医疗保健领域加速发展。实际上,在前50大医疗器械公司中,超过90%的公司已经并且正在使用3D打印技术。

甚至,跨行业的公司,例如HP、Ford、GM、GE等,也都在通过使用3D打印技术生产呼吸器、鼻拭子、口罩等来帮助世界各地的医院。

有位学者说过, “需求乃发明之母”,因为大量产品证明了人类在逆境中的创造力。目前,3D打印技术在医疗器械领域出现了许多创新,为防止 新冠病毒 传播做出贡献。

下面,我们来了解一下有哪些公司使用3D打印的设备制作防护面罩、防护用品零部件等疫情用品,以此支援医护人员及大众抗“疫”。

哪些公司生产了用于抗“疫”的3D打印医疗设备?

这段时间防护用品的需求量远远超出了供应商的生产能力。因此,当务之急是如何提供更多的防护用品。

首先,让我们看看有哪些公司提供3D打印用品来抗击新冠病毒。

Issinova

意大利小镇的布雷西亚工程公司Isinnova的首席执行官Cristian Fracassi公开讲话。

为了满足医院的需求,他的公司使用3D打印技术解决了用于连接患者与呼吸机的呼吸阀短缺问题,从而挽救了患者生命。

Issinova并不是独自做到的。该公司与FabLab的创始人物理学家Massimo Temporelli合作,在6小时内设计出呼吸阀,然后与本地制造公司Lonati联手批量生产呼吸阀。

后来,在构造紧急呼吸机面罩时,Favero博士提出了改造市面上已有的浮潜面罩的想法。不久之后,他们联系了作为Easybreath浮潜面罩的构思者、生产商和供应商的迪卡侬(Decathlon)。

“该公司很乐意与我们合作,并很快提供给我们浮潜面罩的CAD图。将浮潜面罩拆卸开,并评估要进行的更改。然后设计了一个新组件,以确保与呼吸机的连接。我们将其称为“夏洛特阀门”,并使用3D打印快速将其打印出来。”

Isinnova还宣布将对连接阀(“夏洛特阀门”)申请专利,并承诺该专利将保持免费使用。

另一个批量生产商Weerg拥有3D打印机,该打印机可以用Nylon PA11和Nylon PA12等热塑性材料制造多达5000件产品。该公司已与Issinova合作生产了浮潜面罩,用于治疗新冠肺炎患者。

Stratasys

3D打印的全球领导者Stratasys正在动员其所有资源,快速生产一次性面罩,并免费提供给医务人员。美敦力和总部位于明尼阿波利斯的邓伍德迪技术学院正在为面罩的塑料材料提供支持。

除生产面罩外,Stratasys还鼓励工程师和设计师帮助开发新的、可快速部署的呼吸机。

Carbon

加利福尼亚州红木市的Carbon公司已与Alphabets生命科学业务Verily合作设计面罩。

Carbon还与金属3D打印机制造商Markforged合作,通过开发鼻咽拭子采样工具来提高COVID-19测试能力。在不到一周的时间内,它至少生产了10种不同的拭子设计,其中一些已经过临床评估。

从3月24日开始,FDA表示这些拭子是1类豁免设备,因此不需要提交紧急使用文书。随着这一进展,Carbon正在与合作伙伴一起生产棉签,以进行第一阶段的生产。

Protolabs

最近几周,Protolabs改变了业务,以满足美国和欧洲的大量医疗产品订单。

此外,该公司还与明尼苏达大学的一个团队合作,在几天之内开发、测试和调整了低成本呼吸机的六个零件。研究人员已经公开发表了该设计,该设计依赖于电动机来泵送广泛可用的手动“Ambu”袋,以便医院在生死攸关的情况下能够自行生产(麻省理工学院的一个团队正在进行类似的项目。)

该公司还与英国的分子诊断专家AusDiagnostics合作,生产一系列用于新冠病毒测试套件的塑料盒。AusDiagnostics已经每天生产将近200个试剂盒,但若开始使用Protolabs零件,其还能提高产量。

Protolabs也正在为一家大型通风机制造商生产组件,但该公司目前尚未透露名称或提供任何详细信息。

Formlabs

目前,Formlabs正在打印并优化由 USF Health 和 Northwell Health 的医生协作完成的拭子设计,同时评估由其他一流医院提供的设计。整个拭子采用一件式整体打印技术。FDA 已将这类拭子认定为 I 类豁免设备。Formlabs 将在其位于美国的工厂生产拭子,这家工厂经 FDA 注册并且通过了 ISO 13485 认证。此外,FDA 建议但不要求拭子必须植绒。这意味着,可以整体上3D 打印一整个拭子。

除了打印测试套件拭子外,Formlabs还关注呼吸机分路器和呼吸面罩的设计。以下是Formlabs牵头的几个关键项目

  1. 3D打印的转换套件,用于将迪卡侬浮潜面罩转换为应急PPE(西班牙)

    • SolidPerfil 3D已经免费提供了800多个零件。

  2. 转换套件,即适配全脸呼吸管面罩,以适应已经用于呼吸回路和医院的可重复使用的过滤器。

  1. Formlabs还在评估呼吸机分路器的设计。Northwell 目前正在撰写临床方案,但已经进行了实验室测试,并指出该方案能够在生死攸关之际拆分呼吸机。

Materialise

在创新方面,Materialize一直是领先者。随着新冠肺炎疾病的增加,惠普合作伙伴不仅针对当前形势进行了创新,而且还针对未来进行了创新。

在抗击新冠病毒疫情的战斗中,医院急需大量呼吸机来治疗患者。为了应对呼吸机的短缺,来自比利时的3D打印领军企业Materialise开发了无创PEEP(NIP)连接器,这个装置可以将医院中的标准呼吸面罩转化为一个能在患者肺部产生正压力以促进呼吸的面罩。临床医师通过这些面罩可以缩短患者使用呼吸机的时间,从而降低呼吸机的供应压力。

除了NIP解决方案,Materialise的工程师还开发了帮助治疗和控制新冠病毒的其他创新方案,包括:3D打印的免手触开门器、3D打印的购物车把手和适配潜水面罩的3D打印连接器。

现在,让我们看看其他初创公司采取了哪些举措来应对新冠病毒疫情。

  • 与RPS和Carbon合作的Paragon Rapid Technologies为英格兰东北部医院的NHS一线员工提供3D打印面罩。

  • Mologic Ltd.,一家总部位于英国的诊断测试公司,以其为埃博拉开发快速测试套件的经验为基础,现在正使用Formlabs打印机创建一种新型手持式诊断设备来检测新冠病毒。这将使卫生官员可以在家中或社区中对病毒进行测试,从而在10分钟内提供结果,而无需通电或实验室。

  • 巴塞罗那Zona Franca财团(CZFB)与Home Electronics News HP,Leitat技术中心和SEAT联手生产了比重症监护室使用的呼吸机更简单的呼吸机,使患者能够在三到四天内恒定压力下呼吸空气。目前,它计划每天生产100台呼吸机,但每天最多可增加300台呼吸机。

世界上其他一些提供3D打印医疗用品的公司

Prusa

Original Prusa i3 MK3S 3D打印机的制造商Prusa对生产3D打印呼吸器零件存有疑问,并提出用3D打印医用防护面罩。在短短三天之内,其开发了数十个面罩原型,其中两个已获得捷克卫生部的验证。

该公司还在其电子商店中添加了用于PPE的Prusament PETG Orange。这是一种高质量的PETG材料,非常适合用于制造防护罩(头带和下巴零件)。Prusa通过反馈不断改进屏蔽设计。现在,福特汽车公司已与3M和GE Healthcare合作,也开始印刷Prusas防护罩设计!

Airwolf3D

AirWolf3D自愿提供其3D打印机机队来生产呼吸阀并定制医疗组件。该公司还为希望了解3D打印更多信息的医务人员提供远程技术支持。

该公司还与Scripps Health和加州大学尔湾分校合作,完成医疗设备的紧急订单。

Airwolf 3Ds南加州总部已决定开放,并为3D打印呼吸阀、定制医疗组件和材料的大规模AM制造以及将用于生产的3D打印耗材提供基本服务和技术支持。

  • 制造技术公司Fast Radius已开始生产可重复使用的面罩套件,其改进的设计使生产和使用更加经济实惠和可持续。

  • BCN3D提供了其内部的63台机器印刷场,以应对全球医疗设备短缺的情况。它扩展了Materialise发布的免提门把手开启器的使用。此外,公司还将从经过科学验证的安全项目中进行选择。

  • Neurophotometrics与Markforged合作生产3D打印的鼻拭子(NP)棉签Fiberflex Rayon,用于新冠病毒的诊断测试。新的3D打印拭子只需几分钟即可完成。在测试中,他们成功地在商业拭子报告为假阴性的所有患者中检测出病毒。该小组目前每天生产10000个棉签,并设置了GoFundMe页面以筹集资金以扩大其生产能力。

  • 与Materialise相似,Barcelonas CIM UPC发布了一个简单的家用可打印产品,可以帮助自动打开门。在这类设备中,CIM UPC版本是最方便的解决方案,只需要将电缆扎带连接到门把手即可。

  • 总部位于布鲁克林的Voodoo Manufacturing经营着两个拥有200台机器的3D打印工厂。该公司正在努力开发个人防护设备、呼吸机的替换零件和其他所需的设备。其计划每周至少打印2500个面罩。

  • 中国金华的一家不知名的安全设备制造商正在用其200台Flashforge Guider 2的3D打印机厂房为一线医务人员生产安全护目镜。迄今为止,已经向医院捐赠了约5000个3D打印的护目镜。

  • Resonance是由FirstMark Capital的创始人劳伦斯·莱尼汉(Lawrence Lenihan)创办的一家初创公司,这家总部位于纽约的风险运营公司使时装设计师能够开展业务,该公司正在利用其在多米尼加共和国的工厂为岛上及周边地区的消费者制作口罩。

  • INKSmith是另一家为孩子们提供设计和技术工具的初创公司,现在已经开始制造面罩,并正在招聘多达100名新员工以满足需求。

  • 3D打印公司Tinkerine Studios Ltd.已经开发了面罩和口罩耳塞以应对新冠病毒。此外,该公司计划生产护目镜,而其计划的呼吸机分路器正处于开发阶段。

  • 另一个品牌SmileDirectClub与医疗用品公司和健康组织合作,使用STL 3D打印技术生产医疗面罩和呼吸阀等用品。

  • 中国3D打印建筑公司Winsun在新冠疫情中为3D打印提供了另一个方向,其已向湖北省咸宁市中心医院派出了15个3D打印隔离室。

  • 通过试运行600台,Photocentric已证明其有能力生产用于呼吸器的3D打印呼吸阀的。虽然这些设计尚未获得批准用于呼吸机,但是该公司正在加紧准备。

该公司每天生产数以万计的面罩、呼吸器零件众多,并打印了两种不同设计的呼吸器面罩。

  • 3D制造商Roboze正在使用其Argo 500高温FDM/FFF 3D打印机打印可用于批量生产面罩的模具。该模具采用PEEK 3D打印,PEEK是一种可以承受热成型掩模所需温度的材料。

除模具外,Roboze每周7天每天24小时连续制造T型连接器。

  • 3D打印机经销商iMakr也一直在纽约的新3D打印厂房中全天候地生产PPE。但是在生产口罩之前,它与医护人员联系,以确保接受这些物品,这对任何尝试在3D打印活动中提供帮助的人来说都是值得注意的一步。

  • 3D Hubs正在利用其全球网络来协调和资助3D打印的工作。到目前为止,该公司已处理了20000多个面部防护罩要求。该公司与Make4Covid和科罗拉多大学丹佛分校(CU Denver)合作,为丹佛的医院生产了多达10000个防护面罩。

  • Azul3D是新冠病毒爆发期间成立的公司,其一直坚持不懈地生产面罩,目标是每周生产20000面罩。

  • CRP技术公司的快速原型设计部门正在使用HSS(高速烧结)和Windform P1各向同性材料来制造用于复苏设备的应急阀的功能原型以及用于辅助通气的应急呼吸面罩的相关组件。

  • 位于印度孟买的Boson Machines设计了一种防护面罩,该防护面罩由两部分组成:一个由PLA(聚乳酸)制成的塑料头盔和一个附有PVC(聚氯乙烯)制成的0.4毫米透明板。

  • 孟买的另一家初创公司Divide By Zero Technologies在危机时期加速生产口罩减压器和面罩。他们目前每天要制造8000副面罩,并向当地医院提供。

  • 3D打印初创公司Soch3D一直在打印面罩,供一线医疗人员使用。该公司还计划设计并制造消毒机,以对手套、口罩等进行紫外线处理。

  • 印度班加罗尔的Ethereal Machines创建了3D打印的呼吸机分配器。该分配器可将供气量分成50-50的比例,以从一个气源向两名患者提供氧气。如果一个病人的病情比另一个病人差,那么该公司还提供一个差动呼吸机分配器,可以将氧气供应量分配为30-70。

  • Agva Healthcare是另一家提供呼吸机的初创公司。该公司制造了世界上最便宜的呼吸机,并正努力提高产量以满足需求。

  • 其他创业公司,例如Farsoon、3D Systems、AON3D、Xometry、ZMorph、Superfeet等,都通过打印和捐赠尽可能多的面罩、头带和其他PPE并在其网站上提供想法和设计列表,为抗击疫情做出贡献 。

  • GCMI是与亚特兰大儿童医疗保健公司和佐治亚技术儿科技术中心合作进行的医疗创新试验场,它已为希望为医护人员生产面罩的人员发布了其首个设计文档。

  • 除此之外,纽约大学、IIT-G、捷克信息学学院、诺斯韦尔卫生学院、卢克斯大学等,也通过SFI形式与公司合作研究3D打印面罩、呼吸机零件和呼吸器面罩,例如CIIRC RP95 捷克信息学研究所开发的呼吸器。

最后,3D打印用品在挽救生命中所起的作用将取决于疾病的传播速度、以及全球制造商和供应商能够采取多快的时间来重组和扩大产能。

邦道集团

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