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3D打印能否填补抗疫医疗设备的缺口?

摘要: 3D打印仍是希望所在。

图片来源@全景视觉

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文丨略大参考,作者丨Rishi Iyengar,编译丨chaya

新型冠状病毒席卷全球,在一线工作人员和医院努力与之病毒抗争时,所需的医疗设备却跟不上病毒的扩散速度。医疗设备从制作出厂到真正能投入使用需要一定的周期,于是,人们想起了3D打印技术,发展已有些年头的3D打印是否真能成为新的希望?

近几周以来,不少跨国企业、当地公司和各大学院,甚至是3D打印的个人爱好者一起联合起来,组成了一个庞大的打印团队。他们聚集在一起,以期通过使用3D打印机来制作抗疫所需的防护面罩、口罩、咽拭子甚至是呼吸机的零件,来填补医疗物资紧缺的空白。

惠普公司负责3D打印和数字制造的代理总裁雷蒙·帕斯特(Ramon Pastor)就表示:“3D打印技术的反应能力其实非常快,从构思、设计、原型制作再到生产,所需的时间非常短。而对于相同的过程,传统制造商可能要花费数天甚至数周才能生产出来。”

能使用3D打印的产品清单,也恰恰证明了3D打印技术具备缓解医疗供应危机的潜力。在过去的两个月里,仅惠普一家公司就在其美国和西班牙的打印中心制作了50,000多种产品,并分发给了所需医院机构。

除了刚需的防护面罩和口罩外,为了防止因手触摸而感染细菌,惠普制作了可以用肘开关的门把手。此外,惠普还在开发可用于测试病毒的咽拭子,以及由3D打印部件制成的室外急救呼吸机,而这些设备将在未来几周通过测试后投入生产。

民间自制医疗设备的举动正蓬勃发展着,但3D打印技术离真正能填补医疗设备的空缺却仍然有差距。

尽管有些医院已经开始使用3D打印的产品来增加其供应库存,但对于某些关键的医疗设备,如呼吸机等,3D打印出的产品仍存在一定的安全隐患。因此,医院有关负责人可能无法放心使用这些产品。

同时,美国食品药品监督管理局(FDA)的态度也非常谨慎。迄今为止,对于已提交的3D打印医疗设备的申请,仅批准了一小部分投入生产。

但FDA也在其官网上写到:“在COVID-19公共卫生紧急事件这一特殊期间,3D打印技术也许能帮助增加医疗设备的库存,某些设备用3D打印的确也会更适合。”

1、“抗疫之战”

负责3D打印的团队以及部分医学界人士,似乎对3D打印技术给予了很高的希望。

许多大学联合图书馆,将有关的3D打印的设备都收集在了一起,也有3D打印的发烧友从家里搬来设备前来协助。一些规模较小的公司则开始与竞争对手进行合作,以加快生产医疗设备的速度。

在新泽西州纽瓦克市区,一家拥有100台3D打印机的3D打印商Tangible Creative,已经和在布鲁克林市的竞争对手MakerBot进行合作,并一同与哥伦比亚大学联合创建了名为Covid Makers Response的3D打印联盟。该联盟每天能制作约2,000个面罩,并由志愿者负责送往曼哈顿的30多家医院。

Tangible的联合创始人兼CEO Nevaris A.C.感慨到:“感觉现在就像在打仗一样。”

而这只是这场全国性运动中的一部分。现如今企业不管大小,有能力的都开始生产医疗设备。

美国主要的汽车制造商现已改为制造呼吸器、苹果等科技公司正在设计防护面罩、制造手机配件和游戏硬件的公司也转向生产面罩。大多数公司都是在现成的制造基地来进行生产,而福特表示他们会在先进制造中心来生产一次性口罩。

安东尼·科斯塔(Anthony Costa)是纽约市西奈山医院的教授,也是医疗创新中心Sinai Biodesign的主管,该中心一直在帮助医院采购3D打印设备,他提到:“在整个危难中,3D打印的有关联盟真让人有些叹为观止。”

他补充到:“在某种程度上他们是以众包的方式来做这件事。每个拥有3D打印机的人都把机器从地下室里搬了出来,直到在整座城市里都布满了他们的设备,来确保关键医疗组件的打印需求。”

本月初特朗普总统援引了《国防产品法》,以加快呼吸机和其他设备的生产。尽管如此,但大部分设备的交付时间仍要等到6月。

多数3D打印公司表示,尽管他们无法替代传统的制造业,但缺乏设备,医护人员的生命都受到威胁,而3D打印技术相对较快并拥有良好的延展能力,是眼下最有效的解决方案。

3D打印公司Shapeways的CEO格雷格·凯斯勒(Greg Kessler)对此表示:“3D打印机的生产速度很快,因此能填补那些短期的供应链缺口……很显然,这也是为什么3D打印技术在此时是最佳解决方案。”

一直以来,Shapeways生产出的面罩都分给了纽约的各家医院,并且他们还在生产咽拭子,以及可供多个患者使用的呼吸机分配器。

2、3D打印并非完美

某些医疗设备相比其他医疗设备更容易生产,因此许多3D打印都集中在生产面罩这类设备上。

在加州大学旧金山分校的医学中心,一位急诊医学教授和冠状病毒负责人,珍妮·诺布尔(Jeanne Noble)在采访中告诉CNN Business:“一般情况下,面罩要能舒适地贴合在额头上,遮住口罩。并且不能太长,以免医护人员俯视时会碰到自己的上胸部而妨碍工作。同时还要是塑料材质,因为塑料透明方便观察病人。达到这些要求后,面罩就能正式使用了。”

而其他更基本的医疗设备如呼吸机和口罩等之所以难以投入生产,因为这些设备的制作要求比较特别,并且生产通常需要获得FDA的批准。

但现在呼吸机变得越来越重要,特别是在美国的一些州,由于呼吸机严重短缺,一些患者会因此丧命。

“随着感染人数不断上涨,院方高层也开始深入了解3D打印技术,并思考呼吸机匮乏会将患者置于何种风险?”西奈山医院的科斯塔医生表示,“正如大家所知,呼吸机是用来维持生命的设备,但并不是随便去某个商店买买零件就能拿来使用。作为医生,我们要先对3D打印出来的某些东西进行研究试验,符合要求了才能拿来使用。”

FDA也警示到,3D打印设备虽然可提供物理屏障保护,但却不能完全保证能阻挡较小的液体或空气中的颗粒。

根据FDA网站的描述:“3D打印面罩可能看起来更像传统的PPE(个人防护用品),但是却无法保证在隔绝性、耐流体性、过滤和控制感染方面提供同等水平的保护。”

FDA的一位发言人则表示,FDA联合国家健康中心和美国退伍军人事务部的一起评估了50份3D打印的生产申请。但目前为止,仅批准了一份口罩和八种面罩的申请用于临床,以及另四种口罩用于社区使用。

该发言人补充到:“面对疫情,我们也想灵活多变,尽可能满足医疗设备供给需求。大家提交的生产申请只要符合数据要求,我们就会迅速进行审批。”

3、但3D打印仍是希望所在

目前看来,仍有一些医院在继续挑选符合使用要求的3D打印设备。

加州大学旧金山分校就与3D打印公司Carbon进行合作,制作用于检验冠状病毒的咽拭子。并且诺布尔教授预计,咽拭子将在未来两周内投入使用。

她表示:“现阶段测试拭子依旧非常紧缺,如果这次3D打印能成功,将有着至关重要的贡献意义。”

根据美国科学家联合会(FAS)去年的报告显示,2018年在美国售出了近60万台价格低于5000美元的消费型3D打印机,因此美国境内潜在着庞大的3D打印技术网络,必要时能加以利用。

Tangible Creative、惠普和Shapeways早已将他们3D打印医疗设备的设计文件发布在了线上,以供任何有需要的人进行打印。

Tangible的联合创始人兼工业设计总监尤金·张(Eugene Chang)说到:“这种打印并不需要模具。下载了数字文件后,您还能将它分享给其他人,让他们继续打印,就像通过发送邮件在2D打印机上操作一样。”

但西奈山医院教授科斯塔表示,即使获得了必要的批准,更先进的设备也需要更加工业化的打印机来操作。据FAS报告,截至2018年,在全球范围内售出了14万台工业化打印机。

大多3D打印公司都表示,一旦解决了监管和测试障碍的问题,他们就可以快速投入批量生产。惠普3D打印的代理总裁Pastor就谈到,单在惠普美国的工厂,每周就能生产出100万支测试拭子。

当全球陷入病毒恐慌之中,尽管3D打印技术无法完全弥补医疗设备空缺,但的确能在一定程度上缓解燃眉之急。

文章来源:https://edition.cnn.com/2020/04/16/tech/coronavirus-medical-equipment-3d-printing/index.html

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