行业|抗疫物资不够?3D打印能否成为医疗设备短缺的救命稻草?
添加时间:2024-09-28 02:09:18
随着冠状病毒大流行的蔓延,全球医疗设备都出现了严重的短缺,世界卫生组织(WHO)总干事谭德塞在日内瓦向世卫组织执行委员会发出警告,称世界范围内抗击新型冠状病毒的口罩和其他防护设备将用尽,世界正面临个人防护装备长期短缺的情况。各国的大型公司和组织都在争先恐后地填补空白。但是这场危机也为工业3D打印技术提供了一个时机。在过去的几年中,工业3D打印技术已经实现了巨大突破,向公众展示其可发挥的功能。从提高产能的角度来看,3D打印技术这种在一天内就能实现从设计到生产,并且可以在多个位置实现一次性大规模零件的确能在一定程度上解决燃眉之急。
美国维吉尼亚州的一位母亲和她的儿子上个周末在推特出名了,因为她的儿子用3D打印机为他生病的叔叔做了一个口罩。她说孩子还在制作更多的口罩以供捐赠。面对美国超过21万的新冠确诊患者,医疗物资短缺已成为抗击疫情中最为严峻的问题。除了特朗普建议的戴围巾防护,3D打印医疗物资也成为了短时间内应急的抗疫手段。
3D打印技术是快速成形技术的一种,它以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层堆叠累积的方式来构造物体的技术。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,现正逐渐用于一些产品的直接制造。特别在医疗、航天领域中得到广泛应用。3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或任何模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件,从而极大地缩短产品的研制周期,提高生产率和降低生产成本。如今3D打印技术已经广泛应用在医疗行业,例如手术导板、牙科应用、骨科应用、皮肤修复、生物组织器官等,而随着新型冠状病毒下全球医疗防护设备的急需程度和巨大缺口,3D打印技术也体现出了一定的潜力。
Prusa Research是全球最大3D打印工厂,疫情危机期间,该公司正在尽其所能帮助生产急需的医疗用品。Prusa创始人约瑟夫·普鲁萨表示,虽然很难对比较复杂的医疗设备(如呼吸机)进行3D打印,但3D打印机具有打印医用防护面罩的能力。面罩将为医生提供保护,使其免受病人飞沫困扰,并有助于满足许多医院和诊所的需求。在获得捷克卫生部的批准之前,该团队在短短三天内就完成了多个原型的测试。一旦被卫生部验证并批准用于医疗用途后,Prusa五分之一的3D打印机将专门用于打印面罩,每天可以生产4000个面罩。每个面罩所需的材料成本不到1美元,该小组承诺在未来几周向捷克卫生部捐赠1万个面罩。并且Prusa还将其制作工艺和源文件上传到了网上,使得拥有3D打印设备的用户可以自行进行面罩的打印,缓解面罩短缺的问题。
Carbon是一家美国的3D打印公司,目前估值为24亿美元。Carbon的3D打印技术被称为“数字光合成”,以与阿迪达斯的合作而著。Carbon大约有1000台打印机用户,由于面罩不是受FDA监管的产品,因此 Carbon首批制作了300具面罩交付给医护人员,并且继续加大了产出力度。同时开放源代码设计发布到其网站上,以便任何人(包括竞争3D打印机公司)进行访问,帮助各地区缓解疫情期间的面罩匮乏问题。Carbon还在研究鼻咽拭子采样工具的设计,这种设计可以用于采集患者鼻咽拭子等呼吸道样本以进行新冠病毒核酸检测。采样工具听起来很简单,但是Carbon的设计师在设计时经历了长时间验证,用了72小时测试在7中不同设计上进行3D打印的各种格子状结构。随后在斯坦福大学医学中心,哈佛医学院/贝斯以色列女执事医学中心和Chan Zuckerberg BioHub等公司的帮助下迅速进行了设计验证。上周末,Carbon将各种设计发送给其医疗合作伙伴进行测试,目前Carbon 公司生产的面罩获得了美国监管部门的批准,属于一级豁免设备。
Stratasys是美国大型的3D打印公司之一,聚焦于航空航天、汽车、医疗、消费品和教育等行业的应用型增材技术解决方案。在新冠疫情下,Stratasys宣布,将在全球范围内调动该公司的3D打印资源和专业知识,以应对疫情。该公司旗下的GrabCAD、Stratasys Direct Manufacturing将为各地区免费提供3D打印面罩。Stratasys已经设定了一个最初的目标,即在3月27日之前生产5000个面罩,而不向接受者收取任何费用。这包括一个3D打印框架和一个覆盖整个面部的透明塑料罩。该公司将有能力扩大规模,以更快的生产速度。Stratasys还公布了完整的面罩打印和组装说明。
Formlabs是全球知名桌面级3D打印机制造商。在疫情期间,Formlabs宣布和美国各医院合作,使用其3D打印机打印一系列医疗设备,包括面罩,测试套件和手术口罩。随着美国迅速增长的新型冠状病毒肺炎疫情,医疗资源也出现了短缺,其中检测病毒所需的咽拭子需求量尤其大。Formlabs联合医疗机构USF Health和Northwell Health的医生,共同创建新型的药签设计,利用光固化3D打印技术批量生产咽拭子采样工具。Formlabs使用生物相容性、可高压灭菌的Surgical Guide树脂材料,3D打印雷竞技APP官方了数百个测试拭子样品。这些样本已通过USF Health的各种测试,并且获得IRB的紧急批准,得到了法规合规、传染病和病毒学等方面的授权。这些3D打印拭子是免除上市前通知要求的一类医疗设备,要求制造商注册并列出产品。Formlabs将在其美国FDA注册,ISO 13485认证的工厂生产拭子。Formlabs已经动员了近1000台打印机用户,以快速批量生产测试棉签以及其他重要的个人防护设备,Formlabs的医疗保健总监Gaurav Manchanda表示:Formlabs每天可以生产7个咽拭子采样工具,从而能够为医院迅速提供大量检测工具。此外Formlabs还3D打印了面罩适配器、呼吸机多通阀等医疗设备,用于治疗新型冠状病毒的临床诊疗之用。
Isinnova是意大利的一家3D打印公司,随着意大利疫情的扩散,越来越多的医疗设备出现短缺。而呼吸机对于重症的冠状病毒感染者是挽救生命的唯一设备。呼吸机中最关键的零部件,就是呼吸阀门,这种阀门是消耗品,每八小时就需要更换,但是大量涌入医院的病人导致设备供应不足,也让大量患者面临生命危险。Isinnova和当地的医院进行合作,将3D打印机带到了医院,在短短几个小时内重新设计并开始制作。Isinnova3D打印的阀门生产成本不到1欧元,与原厂的售卖价格相差甚远,可以说是又快又划算。目前已有数名患者使用上了3D打印阀门的呼吸机。
3D打印技术可以无需机械加工或任何模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件,从而极大地缩短产品的研制周期,提高生产率。这使得它能够帮助解决与防护罩、面罩和通风机等相关的部件短缺问题。虽然这为快速生产医疗急缺设备提供了可能,但是3D打印技术能否成为急缺医疗设备的救命稻草还有待商榷。首先3D打印技术所需的材料及成本相对较高,在全球疫情影响下,制造材料的获得比较困难。其次医疗用品的材料要求是很高的,而3D打印技术使用的材料能否满足医用材料的要求也是一个比较重要的问题。同时,3D技术还未线D打印机的使用用户毕竟在少数,在一个全球医疗设备急需的环境下,想要通过3D打印技术来补充短缺是远远不够的。最重要的是,3D打印公司生产医疗物资仍然免不了需要获得相关医疗监测部门的认可。因此3D打印技术可以在部分医疗用品零部件的生产中提供帮助,解决燃眉之急,不过想真正的实现大规模医疗生产还有很长的路要走。
当全世界都陷入新冠带来的恐惧时,各个行业都在从自己领域找机会为抗击疫情贡献一份力量,3D打印公司纷纷跨界救急,不光临时增加医疗物资生产线D打印图纸。虽然能否成为急缺医疗设备的救命稻草还有待商榷,但其在一定程度上解决了物资短缺的燃眉之急。