3D打印在歐美國家的疫情下是如何應用的?

前言:



  • 3D打印(3DP)即快速成型技術的一種,又稱為增材製造,它是一種以數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構造物體的技術。


本月初,一家意大利3D打印初創公司的CEO瞭解到,在新型冠狀病毒確診數量較多的一家醫院的一個小而關鍵的部件出現短缺:一個將呼吸器與氧氣面罩相連的閥門。


製造閥門的公司無法滿足需求,醫生們正在尋找解決方案。


該公司首席執行官Cristian Fracassi說:“當我們聽到短缺的消息時,立即與醫院取得了聯繫。我們打印了一些原型,醫院隨後對它們進行了測試,並告訴我們是有效的。所以我們打印了100個閥門,我親自送貨上門。”


世界各地都在進行類似的努力。在紐約利物浦,Isaac Budmen和Stephanie Keefe本週在雪城的一個冠狀病毒測試點為工作人員打印了300多個面罩。Budmen和Keefe是一家名為Budmen Industries的公司經營者,他們在家中出售定製的3D打印機。


由於冠狀病毒疫情導致醫療用品供應緊張,醫護專業人員和技術人員開始在網上進行眾包維修和重要的醫療設備的供應。


3D打印在歐美國家的疫情下是如何應用的?


醫生、醫院技術人員和3D打印專家也正在使用Google Docs,WhatsApp群組和在線數據庫來交流關於建造,修復和改造呼吸機等機器的技巧,以幫助治療越來越多的新冠病毒患者。


與此同時,供應短缺已經成為全球醫療系統面臨的最大挑戰之一。


波士頓麻省總醫院院長Peter Slavin博士說:“我們在這個國家擁有數百萬醫務工作者,他們準備與這種病毒作鬥爭,但我擔心他們需要在一些供應領域獲得充足的資源以便有效地對抗這種病毒。”他指出包括外科口罩和眼罩在內的防護設備是處於供不應求的狀態。


他說:“我們不想讓士兵在沒有頭盔和盔甲的情況下參戰,我們不想對我們的醫護人員做同樣的事情。”


美國醫院協會(The American Hospital Association)表示,新型冠狀病毒可能會有480萬名患者住院,其中有96萬名患者需要呼吸機。由於對設備的需求激增,及時維修對挽救生命至關重要。


3D打印是一種相對較新的技術,可以用原材料創造出從房屋到微小而複雜的結構等所有東西,但它基本上仍停留在製造業和醫療保健行業的邊緣。


但是新型冠狀病毒的到來使得3D打印機突然間成為了一種重要的資源。Slavin開始呼籲人們用3D打印機為醫護人員製作防護口罩。


一家名為Copper3D的公司開發了一種3D打印的N95口罩,用於過濾空氣中可能攜帶病毒的顆粒。該公司在網上免費發佈了這款名為NanoHack的面具。捷克的一家名為Prusa Research的3D打印公司在其博客中稱,該公司已向該國衛生部提交了3D打印面罩的原型進行驗證。


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其他幾項舉措的重點是修理或建造呼吸設備。


麻省總醫院的實習醫生正計劃在網上舉辦一場虛擬的公開“登月競賽”,目的是在90天內開發出一種可快速開展工作的機械呼吸機。


他們邀請工程師、設計師和技術人員與醫學專家和呼吸技術專家合作製造一種設備,該設備可以使一個現有的醫院呼吸機同時治療多名患者,也可以製造一種新型的低成本呼吸機,可以快速生產和分發。


醫院麻醉醫師Sarah Low博士說:“我們正在尋找一種解決方案來快速擴展我們的能力,但是又不想在世界上製造出疫情後就沒有價值的呼吸機。”


Low說,就獲得食品藥品監督管理局的批准而言,最簡單的解決方案可能是將其連接到現有的呼吸機上,並且可以控制其壓力、體積和氧氣輸送給多名患者。


該團隊已經召集了一個國際專家小組來打造呼吸機的發展,並將在未來一週正式啟動比賽,邀請所有人參加。


她說:“這是一場全球性的黑客馬拉松。最好的想法並不侷限於你的認知領域。答案將來自那些通常不考慮換氣的人。”


總部位於英國的非營利組織Newspeak House創建了《冠狀病毒技術手冊》,這是一份應對疫情的在線指南。


Newspeak House創始人Edward Saperia說:“這是關於如何以複雜而細微的方式使用人們熟悉的簡單技術。”該手冊是一份Google文檔,合作者正在通過WhatsApp進行聯繫。


該指南中有一節介紹了十幾個使用廉價硬件建造緊急呼吸機的開源項目。Saperia還成立了WhatsApp群組,專家們在其中討論修改,維修或建造呼吸機的問題。


這些努力(及其在醫療機構中的廣泛支持)凸顯了醫療專業人員需求的緊迫性。


斯坦福大學醫學院研究醫療設備3D打印的臨床學生Kevin Cyr表示,眾包解決方案仍然存在挑戰。


Cyr說:“令人擔憂的是其質量和大規模生產的能力,以及醫療設備所需的滅菌和防護措施。這確實是我在醫療界和FDA所看到的仍在努力解決的課題,他們正在努力確保本地的生產工廠的質量。意大利的這個案例是一個很好的例子,表明醫生可以把具體的需求給到創新者並最終找到解決方案。”


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其他努力方向的重點是確保如何修理醫療設備的信息可以隨時可用。設備維修公司iFixit正在建立一個包含數十本呼吸機和麻醉機服務手冊的數字圖書館,這些手冊可以作為備用呼吸機使用,以確保機器能儘快得到修復。


iFixit的首席執行官Kyle Wiens表示,醫療專業人士面臨的挑戰,部分原因在於有多少不同的醫療設備正在使用。


他說:“設備種類繁多,這意味著很難找到有維修各種類型呼吸機經驗的技術人員。我希望通過建立一個關於維修方面的中央儲存資料庫,讓更多的獨立技術人員來維修醫療設備,這樣醫院就不必等待制造商派來自己的技術人員。”


他說,iFixit還在考慮提供一種設計方案,如果美國的醫院有需求的情況下,那麼人們能夠3D打印出閥門等呼吸機的關鍵部件。


他說:“我們會定期與當地醫院和醫生進行電話溝通,如果出現任何問題,我們將努力尋求解決方案。”


根據P&S市場研究公司發佈的3D打印市場研究報告顯示,到2023年全球3D打印市場預計將達到318.63億美元。而這次疫情的爆發,正在加速3D打印市場的進一步發展。


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