呼吸机核心零件缺口太大,3D打印能帮上忙?
2020-03-26 15:32

呼吸机核心零件缺口太大,3D打印能帮上忙?

本文来自微信公众号:大数据文摘(ID:BigDataDigest),作者:奥vi丫、牛婉杨,题图:3D Printing Media


疫情风暴正袭击全球。


除了口罩和防护服的短缺,正处于疫情重症高发期的意大利等国家,还急需一种医疗器械——呼吸机。


由于很多供应商短时间内无法供应呼吸机上的替换阀门,当地一家公司开始提供3D打印阀门,并开设线上对接平台,呼吁更多3D打印公司对接医院需求,并成功组织打印生产了数百份亟需的医疗零件,拯救了无数患者生命。


尽管疫情之下,人命要紧。然而这场“及时雨”很可能面临被原厂起诉的风险。这一事件引发了不少争议,生死关头因为专利问题技术无法发挥价值,网友直呼,莫非是意大利版“我不是药神”?


意大利当地3D打印公司临危受命打印


由于还没有特效药,冠状病毒感染者面临的最大问题是需要重症监护和氧气输入,从而在感染中存活足够长的时间,等待抗体出现抵抗感染。这意味着,呼吸机在这个时候是挽救生命的唯一方法。


这也是为什么从法拉利到特斯拉,不少车企都在疫情期间开始生产呼吸机。


意大利医院的呼吸机面罩采用的是文丘里氧气面罩。这些是低流量面罩,其中的关键零部件,就是文丘里阀。当纯氧通过小孔口输送时,利用伯努利原理带走室内空气,从而以可预测的FIO2产生较大的总流量。


 

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。


3月13日,意大利北部伦巴第大区布雷西亚省基亚里的一家地方医院,就陷入了呼吸机阀消耗殆尽的境地,多位患者的生命面临威胁。


紧急情况下,他们与一家3D打印公司Isinnova取得联系,希望能够利用他们的打印技术提供帮助。


Isinnova创始人兼首席执行官Cristian Fracassi迅速响应了这一需要,直接将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。


因为完全没有这方面的经验,最初的几次尝试都没有成功。虽然阀门看起来像一块简单的塑料,但它非常复杂,扩散氧气的孔直径不到一毫米。



经过多次尝试,这家公司终于制作成功,他们将阀门给了一位医生进行测试,测试结果显示真的可以使用。


通过3D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。3月14日晚,已有10名患者使用上了3D打印阀门的呼吸机。


左边是原厂生产的呼吸阀,右边是3D打印版本


Cristian Percassi告诉路透社:“当得知短缺的消息时,我们立即与医院取得了联系。我们印刷了100个阀门,我亲自交付给了医院。”


零件模型受版权和专利保护,3D打印面临起诉风险


3D打印阀门这一事件引起了大家的高度关注。被媒体报道后,Isinnova创始人Cristian Percassi收到了上百份相关需求供货的请求。


这让Cristian Percassi从最初的成就感中迅速跌落到绝望中,他根本不可能满足所有人的需求。在一段视频中,他用意大利语解释了为什么目前尚未共享STL文件:


首先,打印这种精度和复杂性极高的零件,需要高端粉末床熔合机,而在他的公司这种机器很有限;


其次,虽然医院有权在现在这种紧急情况下生产这些零件,但需要正视的问题是,这些零件模型仍受版权和专利保护,医院需要提出正式请求来合法获得STL文件。


截止到发稿,相关专利厂商依然没有发布呼吸阀细节文件,也没有公开专利。


“正确的做法是先与官方制造商确认。如果阀门不可用,则只有在确认紧急情况下,才可以联系3D打印服务提供商并制作副本,否则很容易面临起诉风险。”



拿不到专利就不能生产呼吸阀,情急之下,Cristian Fracassi也没有放弃,他开始另辟蹊径。3月21日,Isinnova团队成功开发并测试了一种3D打印适配器,可以将通气面罩变成无创呼吸机,避开了呼吸阀专利,直接用于COVID-19患者。如果可以的话,任何人都可以使用3D打印机进行打印,帮助医院减轻设备资源负担。 


最后,Isinnova的创始人Cristian Fracassi也表示,目前并没有收到什么起诉书,也理解生产厂商的决定。


全球接力,技术人员开启线上黑客马拉松


Cristian Fracassi的故事被报道后,鼓舞了很多技术人。多家技术公司找到他,表示要跟他一起为医院提供援助。他也发现,一个人的力量非常有限,各方技术力量和医院需要一个地方完成需求对接。



在各方热烈的响应下,一场全球范围的线上黑客马拉松(hackthon)——“紧急AM论坛”诞生了。医院、AM公司和制造商可以在这里分享想法并团结起来共同抗疫,急需3D打印进行帮助的医疗人员,可以在论坛留下位置等信息,如果你拥有3D打印机或运营3D打印服务,也欢迎在论坛上留言。


论坛:https://www.3dprintingmedia.network/3d-printing-unite-for-covid-19/


数名设计师和工程师已开始对接需求,创建3D可打印模型。虽然在3D打印任何医疗产品(尤其是文丘里阀)这样的关键产品时,既需要考虑版权问题,又要考虑医疗问题,但这种情况表明,使用3D可打印副本迅速、高效。


GrabCAD用户Filip Kober现在已经创建了一个模型,与另一家3D打印公司Shapemode的合作伙伴一起,使用高精度立体光刻技术进行了呼吸阀的3D打印,该设备具有适当的尺寸精度,并将这一3D模型放在互联网上免费公开提供。



除了意大利,美国的医护人员和技术人员也开始在网上进行众包维修,并提供重要的医疗设备。3月19日,波士顿麻省总医院院长Peter Slavin博士,呼吁人们用3D打印机为医院工作人员制作防护口罩。


医生、医院技术人员和3D打印专家也在使用谷歌Docs、WhatsApp群组和在线数据库,就制造、安装和改造呼吸机等设备交换建议,以帮助治疗日益增多的新冠患者。


捷克共和国一家名为Prusa Research的3D打印公司在其博客中称,他们已向该国卫生部提交了3D打印口罩的原型。Prusa Research的创始人称:“我们从Facebook上了解到,医生们非常需要口罩,因此我们很快就行动起来了,开始尝试用3D打印制作。”


Prusa Research向捷克卫生部长Adam Vojtech展示口罩原型


在三天内,他们的口罩原型经捷克卫生部进行了两次验证,成功通过测试。从18日起他们便开始了样机的生产。同时,其创始人表示,当这个设计成功之后,他们将开始设计防护眼镜。


从中国到海外,疫情中一直不乏新技术的身影,而在其后推动这一切的人,也正用他们自己的方式,与病毒争分夺秒地抗争。


参考:

https://www.3dprintingmedia.network/covid-19-3d-printed-valve-for-reanimation-device/

https://www.nbcnews.com/tech/innovation/worldwide-hackathon-hospitals-turn-crowdsourcing-3d-printing-amid-equipment-shortages-n1165026


本文来自微信公众号:大数据文摘(ID:BigDataDigest),作者:奥vi丫、牛婉杨


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