Leto dni po prvih primerih pandemija COVID-19 še naprej močno pritiska na zdravstvene sisteme po vsem svetu. Na Poljskem ni nič drugače, državo je močno prizadel val, ki je svoj vrhunec dosegel z več kot 20.000 novimi primeri na dan novembra 2020. Ko je virus v nekaj tednih v bolnišnice poslal več deset tisoč bolnikov, so se zdravstvene ustanove v državi morale potruditi, da so naštele vse razpoložljive naprave za vitalne funkcije, kot je predihavanje pacientov. Ker so bile običajne dobavne verige prekinjene in ni bilo mogoče nabaviti rezervnih delov za določene medicinske naprave, je bila edina priložnost, da so se bolnišnice obrnile na nekonvencionalne rešitve. V tem članku predstavljamo kako je raziskovalno-razvojni center na Univerzi za znanost in tehnologijo v Wroclavu (WUST) sodeloval s pokrajinsko specialistično bolnišnico J. Gromkowski v Wroclavu pri razvoju dveh adapterjev, ki se zdaj uporabljajo za zagotavljanje življenjske podpore številnim pacientov.
Nadomeščanje dobav s 3D tiskanjem
Lani je Nacionalni center za raziskave in razvoj na Poljskem sprožil pobudo, s katero je spodbudil bolnišnice in raziskovalne ustanove, naj poiščejo in izvajajo rešitve za preprečevanje ali obvladovanje virusov okužbe s SARS-CoV-2 in bolezni COVID-19.
Eden od ciljev skupnega predloga WUST-a in pokrajinske specialistične bolnišnice J. Gromkowski v Wroclavu v okviru tega razpisa je spodbuditi uporabo metod aditivne proizvodnje za izdelavo rezervnih delov in nadomestnih medicinskih delov ter osebne zaščitne opreme (OZO) za boj proti pandemiji.
WUST upravlja raziskovalno-razvojni center, imenovan Center for Advanced Manufacturing Technologies (CAMT), ki izvaja raziskovalne in razvojne projekte za različne panoge, kot so avtomobilska, letalska, medicinska in energetska. Prednostne naloge centra so aditivna proizvodnja, novi materiali in industrija 4.0. Od leta 2008 deluje kot projektni center Fraunhofer in raziskuje oblikovanje izdelkov, aditivno proizvodnjo, laser in hibridne tehnologije. Skupina raziskovalcev iz CAMT, ki jo je vodil prof. Tomasz Kurzynowski, se je pridružila pobudi za razvoj novih orodij z digitalnim oblikovanjem in 3D tiskanjem.
Adapter za reduktor kisika
Prvi del, na katerem je delal CAMT, je bil adapter za reduktor kisika, t.j. naprava, ki se uporablja za uravnavanje tlaka kisika. Uporaba namenskega adapterja zagotavlja pravilno in varno povezavo med regulatorjem kisika in cevjo, ki vodi do kisikove naprave. Nujen je za zagotovitev stabilne in pravilne porazdelitve kisika. Ta del je bil že obstoječi sestavni kos. Ker pa je bila in je še vedno svetovna medicinska oskrbovalna veriga motena, v kratkem času ni bilo mogoče dobiti tradicionalnih delov. Poleg tega je prvotni kos ustrezal le eni vrsti reduktorja, ki je na voljo v bolnišnici. Zaradi nujnosti so v bolnišnici želeli uporabiti vse vrste reduktorjev kisika, ki so bili na voljo.
Prejšnji adapter je bil sestavljen iz dveh delov, ki niso zagotavljali tesne povezave. Z uporabo CAD orodja je ekipi uspelo dva dela adapterja združiti v en sam kos. Parametrični model CAD je skupini omogočil tudi prilagoditev adapterja in njegovo namestitev na različne modele reduktorjev z uporabo ustreznih vrst navojev. Del so natisnili na 3D tiskalnik za stereolitografijo Form 3B (SLA), kar je omogočilo tiskanje 20 priključkov v 12 urah. Preoblikovan adapter zagotavlja tesnejšo in varnejšo povezavo med cevjo od dovoda kisika in cevjo za vlaženje kisika.
Trenutno je v provincialni specialni bolnišnici J. Gromkowski, eni kritičnih bolnišnic v Spodnji Šleziji, približno 50 tiskanih adapterjev za reduktor kisika, namenjenih zdravljenju pacientov s COVID-19.
Adapter za vlažilec za nos AIRVO2
AIRVO2 je vlažilec za nos, ki dovaja ogrevane in navlažene dihalne pline z velikim pretokom in je namenjen zdravljenju motenj dihanja. Te naprave so bile nujno potrebne, vendar ni bilo na voljo ustreznih nosnih vmesnikov. Da bi bolnišnicam omogočili uporabo nosilnih vlažilcev zraka AIRVO2, je ekipa CAMT zasnovala adapter, ki napravo poveže z nosnim vmesnikom drugega proizvajalca. Ta vmesnik je v neposrednem stiku s pacientom.
Pri osnovnem adaptorju je bila težava, da ga je pacient lahko nezavedno odstranil, kar je dostikrat primer pri pacientih s COVID-19, ki imajo težave z dihanjem. Preoblikovan adapter izdelan na 3D tiskalniku Form 3B pa se popolnoma prilega in zagotavlja tesno in varno povezavo med ogrevano dihalno cevko in pacientovim vmesnikom.
S 3D tiskalnikom Form 3B je bilo mogoče v 10 urah natisniti 16 adapterjev.
Medtem ko je ekipa zaradi biokompatibilnosti in močne funkcionalnosti za tiskanje delov izbrala material BioMed Amber Resin, Formlabs za tako uporabo dodatno priporoča tudi material BioMed Clear Resin, ki bil preizkušen po standardih ISO 18562. Adapter AIRVO2 ni v neposrednem stiku s človeškim telesom, vendar skozi njega a teče navlažen kisik, ki pride do pacienta. Ta adapter deluje v okolju s temperaturo 37°C in visoko vlago zakar je bilo nujno zagotoviti varne pogoje uporabe.
Trenutno je v uporabi približno 20 novih adapterjev, med drugim tudi v Gromkowski Provincial Specialist Hospital.
Aplikacije za 3D tiskanje v zdravstvu
Od marca 2020 Formlabs in medicinska skupnost uporabljajo 3D tiskanje za reševanje pandemije in s tem motnje v oskrbovalnih veriga in to pri različnih projektih, ki zajemajo testiranje za COVID-19, osebno zaščitno opremo in medicinsko opremo. 3D tiskanje bolnišnicam pomaga tudi pri zagotavljanju prilagojene oskrbe z učinkovitejšim potekom dela, kirurškim orodjem prilagojenim pacientom in vizualnimi pripomočki za diagnozo in izobraževanje, tako da lahko klinični inovatorji v ospredju nudijo hitre rešitve tudi za najbolj nekonvencionalne težave.
Preberite več o:
- programu COVID-19 Response – https://formlabs.com/covid-19-response/
- 3D tiskanju v zdravstvu: https://formlabs.com/industries/medical/
Ta projekt je bil delno zaključen s pobudo: “SZPITALEJEDNOIMIENNE/6/2020, The on-the-spot additive production method of spare and alternative medical parts as well as personal protective equipment (PPE) in a dispersed environment in crises – Virtual AM Storage Covid-19.”
Vir: https://formlabs.com/blog/3d-printed-emergency-adapters-ventilating-covid-19-patients/