3D列印呼吸器零件和防護服幫助減緩COVID-19的衝擊

2020-05-06
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隨著導致COVID-19的冠狀病毒在印度的傳播日新月異,人們擔心該國政府和私人醫院的醫療基礎設施無法應對日益增長的重症和重症患者。在世界範圍內,通常有20歲的COVID-19患者(通常年齡較大且患有其他疾病)病情嚴重,需要床旁呼吸器來提供更高水平的氧氣並幫助打開肺部。但是在美國,年輕的趨勢是需要呼吸器輔助呼吸的年輕患者。在印度,確診病例已超過400例,估計只有40,000台呼吸器,其中絕大多數在地鐵中。例如,卡納塔克邦(Karnataka)在政府和私人醫院中約有1200張呼吸器病床;僅在班加羅爾就有700個。“並非所有這些機器都能正常運作。政府醫院的許多呼吸器沒有使用,要麼是因為它們被認為已過時,要麼是因為它們缺少小零件。”班加羅爾Hebbal的Aster CMI醫院的多器官移植外科醫師Sonal Asthana博士說。“如果我們能夠獲得此類機器的庫存,並用3D列印在公開市場上不可用的零件,我們的產能將增加10-15%。”



3月20日,聯盟衛生部發布了一項建議,要求醫院不要拒絕任何可疑的COVID-19或肺炎病例,並指示他們留出床位,進行隔離,並“購買足夠數量的呼吸器和高流量氧氣面罩,為將來的需求做準備”。“所有醫院都在為激增的病例做準備,但事實是,全國範圍內嚴重缺乏防護服和呼吸器,” Athana說。像他這樣的醫生從事醫學和技術的交叉領域,他們正在眾包和共享想法,以充分利用現有的基礎設施。雖然有先例使用一台呼吸器同時為兩名或更多患者提供支持,包括在COVID-19危機期間在中國和意大利,到目前為止,電路分離器在很大程度上都是鈍器。空氣的體積和壓力以及需要供應的速率因患者而異,並且共同通風會帶來通風不足和過度通風的風險。但是,如果使用限流器引入壓力差,則可以大大降低風險。“這意味著,如果需要,我們可以將兩名或兩名以上的患者掛接到一台呼吸器上。由於所有的呼吸器只有正向流動,因此交叉污染的風險非常低。”他說。“當然,必要與理想之間是有區別的。目前,這一切都已準備就緒,無法在未來幾週內激增,沒人對此承擔任何責任,但如果可以挽救更多生命,誰不使用它?甚至現在市場上出售的COVID測試套件也已不在標籤上。”




在周日的宵禁前夕,Athana下載了模型的開源CAD圖紙,該模型名為“使用一個麻醉工作站或呼吸機進行多患者肺通氣的3D印刷電路分流器和流量限制裝置”,已提交給《麻醉學》雜誌。他通過電子郵件將它們發送給了班加羅爾一家印刷公司Supercraft3D的首席執行官Maltesh Somasekharappa,他設計了特殊的連接器,並在周日早上準備好分離器。到週一晚上,Athana在Twitter上發布的有關他的同事測試這些設備的視頻已經超過4,500次觀看。由醫療級塑料製成的設備尚未在人體上進行過測試。它們的價格約為500盧比,僅需四個小時即可製作。通風機的成本在70萬盧比到150萬盧比之間,印度的製造商依賴電子零件,自危機爆發以來,中國供不應求,使用3D技術的權宜之計解決方案可能會派上用場。Somasekharappa表示​​:“實際上,我們的設計團隊正在對整個呼吸器進行3D列印-這種類型的產品沒有我們以前需要的電子部件。”


在包括Biocon董事長Kiran Mazumdar Shaw和Narayana Hrudayalaya的Devi Shetty博士在內的工業領導敦促下,像設在卡納塔克邦的Skanray這樣的醫療設備出口商已承諾為通風機設計一個可在數十年本地生產的設計。數千。但這可能要花幾個月的時間。
在過去的幾年中,三維列印在醫學界特別是骨科領域獲得了廣泛的關注。實際上,Supercraft3D是三年前開始生產定制鈦植入物的。2015年,總部位於班加羅爾的生物技術初創公司Pandorum Technologies通過3D列印開發了人造肝臟組織,以模仿人體組織進行測試,而Asthana則是該國首批認可該技術的醫生之一。Asthana博士說:“工程師和醫生現在比以往任何時候都需要更多的合作。” “我的首要任務是建立一個網站,以將已經淘汰了設備的醫院與印度科學研究所的團隊聯繫起來,他們說,給我換上了壞掉的呼吸器,我可以修復它。”
印度低估了其醫務人員對個人防護設備的需求,但現在卻盯著巨大的缺口。政府唯一的個人防護裝備採購機構HLL Lifecare Ltd正在努力滿足72.5萬萬個工作服,600萬個N95口罩和1千萬倍複式口罩的要求,而專家稱,即使是這些,也被衛生部低估了。Asthana博士說,緊要關頭,PPE也可以進行3D列印。
大型醫療設備(例如CT掃描機,X射線和呼吸機)的製造商已經轉向在中國進行3D列印的某些零件,因為小批量的常規製造價格過高。印度只有極少數的公司具備列印醫療設備的裝備和認證。總部位於班加羅爾北部Peenya的Supercraft3D是一款罕見的僅涉及醫療領域的公司。GE Healthcare就是其客戶之一,Skanray也是如此。Somasekharappa表示​​,他花費超過100,000美元獲得了ISO 13485認證,該認證是醫療器械行業最廣泛使用的質量管理國際標準。他說:“可追溯性和問責制在醫學界至關重要,我們花了兩年的時間投資於將這些系統部署到位。” 另一位醫生要求他設計四通呼吸器分配器。“但是,通風機不是花園軟管,您可以將其拆分為九種方式。在設計最佳的通風解決方案之前,我們會仔細研究原始圖紙。我們僅使用FDA批准的材料。我們希望使設計開源,而不是在測試之前。” Somasekharappa說。一件事很清楚:手套已經脫掉,印度醫生願意採取一切措施使人們擺脫冠狀病毒的感染。​

資料來源:https://openthemagazine.com/features/technology/tech-meets-jugaad/

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