
新型冠狀病毒席卷全球,在一線工作人員和醫院努力與(yu) 之病毒抗爭(zheng) 時,所需的醫療設備卻跟不上病毒的擴散速度。醫療設備從(cong) 製作出廠到真正能投入使用需要一定的周期,於(yu) 是,人們(men) 想起了3D打印技術,發展已有些年頭的3D打印是否真能成為(wei) 新的希望?
近幾周以來,不少跨國企業(ye) 、當地公司和各大學院,甚至是3D打印的個(ge) 人愛好者一起聯合起來,組成了一個(ge) 龐大的打印團隊。他們(men) 聚集在一起,以期通過使用3D打印機來製作抗疫所需的防護麵罩、口罩、咽拭子甚至是呼吸機的零件,來填補醫療物資緊缺的空白。
惠普公司負責3D打印和數字製造的代理總裁雷蒙·帕斯特(Ramon Pastor)就表示:“3D打印技術的反應能力其實非常快,從(cong) 構思、設計、原型製作再到生產(chan) ,所需的時間非常短。而對於(yu) 相同的過程,傳(chuan) 統製造商可能要花費數天甚至數周才能生產(chan) 出來。”
能使用3D打印的產(chan) 品清單,也恰恰證明了3D打印技術具備緩解醫療供應危機的潛力。在過去的兩(liang) 個(ge) 月裏,僅(jin) 惠普一家公司就在其美國和西班牙的打印中心製作了50,000多種產(chan) 品,並分發給了所需醫院機構。
除了剛需的防護麵罩和口罩外,為(wei) 了防止因手觸摸而感染細菌,惠普製作了可以用肘開關(guan) 的門把手。此外,惠普還在開發可用於(yu) 測試病毒的咽拭子,以及由3D打印部件製成的室外急救呼吸機,而這些設備將在未來幾周通過測試後投入生產(chan) 。
民間自製醫療設備的舉(ju) 動正蓬勃發展著,但3D打印技術離真正能填補醫療設備的空缺卻仍然有差距。
盡管有些醫院已經開始使用3D打印的產(chan) 品來增加其供應庫存,但對於(yu) 某些關(guan) 鍵的醫療設備,如呼吸機等,3D打印出的產(chan) 品仍存在一定的安全隱患。因此,醫院有關(guan) 負責人可能無法放心使用這些產(chan) 品。
同時,美國食品藥品監督管理局(FDA)的態度也非常謹慎。迄今為(wei) 止,對於(yu) 已提交的3D打印醫療設備的申請,僅(jin) 批準了一小部分投入生產(chan) 。
但FDA也在其官網上寫(xie) 到:“在COVID-19公共衛生緊急事件這一特殊期間,3D打印技術也許能幫助增加醫療設備的庫存,某些設備用3D打印的確也會(hui) 更適合。”
1、“抗疫之戰”
負責3D打印的團隊以及部分醫學界人士,似乎對3D打印技術給予了很高的希望。
許多大學聯合圖書(shu) 館,將有關(guan) 的3D打印的設備都收集在了一起,也有3D打印的發燒友從(cong) 家裏搬來設備前來協助。一些規模較小的公司則開始與(yu) 競爭(zheng) 對手進行合作,以加快生產(chan) 醫療設備的速度。
在新澤西州紐瓦克市區,一家擁有100台3D打印機的3D打印商Tangible Creative,已經和在布魯克林市的競爭(zheng) 對手MakerBot進行合作,並一同與(yu) 哥倫(lun) 比亞(ya) 大學聯合創建了名為(wei) Covid Makers Response的3D打印聯盟。該聯盟每天能製作約2,000個(ge) 麵罩,並由誌願者負責送往曼哈頓的30多家醫院。
Tangible的聯合創始人兼CEO Nevaris A.C.感慨到:“感覺現在就像在打仗一樣。”
而這隻是這場全國性運動中的一部分。現如今企業(ye) 不管大小,有能力的都開始生產(chan) 醫療設備。
美國主要的汽車製造商現已改為(wei) 製造呼吸器、蘋果等科技公司正在設計防護麵罩、製造手機配件和遊戲硬件的公司也轉向生產(chan) 麵罩。大多數公司都是在現成的製造基地來進行生產(chan) ,而福特表示他們(men) 會(hui) 在先進製造中心來生產(chan) 一次性口罩。
安東(dong) 尼·科斯塔(Anthony Costa)是紐約市西奈山醫院的教授,也是醫療創新中心Sinai Biodesign的主管,該中心一直在幫助醫院采購3D打印設備,他提到:“在整個(ge) 危難中,3D打印的有關(guan) 聯盟真讓人有些歎為(wei) 觀止。”
他補充到:“在某種程度上他們(men) 是以眾(zhong) 包的方式來做這件事。每個(ge) 擁有3D打印機的人都把機器從(cong) 地下室裏搬了出來,直到在整座城市裏都布滿了他們(men) 的設備,來確保關(guan) 鍵醫療組件的打印需求。”
本月初特朗普總統援引了《國防產(chan) 品法》,以加快呼吸機和其他設備的生產(chan) 。盡管如此,但大部分設備的交付時間仍要等到6月。
多數3D打印公司表示,盡管他們(men) 無法替代傳(chuan) 統的製造業(ye) ,但缺乏設備,醫護人員的生命都受到威脅,而3D打印技術相對較快並擁有良好的延展能力,是眼下最有效的解決(jue) 方案。
3D打印公司Shapeways的CEO格雷格·凱斯勒(Greg Kessler)對此表示:“3D打印機的生產(chan) 速度很快,因此能填補那些短期的供應鏈缺口……很顯然,這也是為(wei) 什麽(me) 3D打印技術在此時是最佳解決(jue) 方案。”
一直以來,Shapeways生產(chan) 出的麵罩都分給了紐約的各家醫院,並且他們(men) 還在生產(chan) 咽拭子,以及可供多個(ge) 患者使用的呼吸機分配器。
2、3D打印並非完美
某些醫療設備相比其他醫療設備更容易生產(chan) ,因此許多3D打印都集中在生產(chan) 麵罩這類設備上。
在加州大學舊金山分校的醫學中心,一位急診醫學教授和冠狀病毒負責人,珍妮·諾布爾(Jeanne Noble)在采訪中告訴CNN Business:“一般情況下,麵罩要能舒適地貼合在額頭上,遮住口罩。並且不能太長,以免醫護人員俯視時會(hui) 碰到自己的上胸部而妨礙工作。同時還要是塑料材質,因為(wei) 塑料透明方便觀察病人。達到這些要求後,麵罩就能正式使用了。”
而其他更基本的醫療設備如呼吸機和口罩等之所以難以投入生產(chan) ,因為(wei) 這些設備的製作要求比較特別,並且生產(chan) 通常需要獲得FDA的批準。
但現在呼吸機變得越來越重要,特別是在美國的一些州,由於(yu) 呼吸機嚴(yan) 重短缺,一些患者會(hui) 因此喪(sang) 命。
“隨著感染人數不斷上漲,院方高層也開始深入了解3D打印技術,並思考呼吸機匱乏會(hui) 將患者置於(yu) 何種風險?”西奈山醫院的科斯塔醫生表示,“正如大家所知,呼吸機是用來維持生命的設備,但並不是隨便去某個(ge) 商店買(mai) 買(mai) 零件就能拿來使用。作為(wei) 醫生,我們(men) 要先對3D打印出來的某些東(dong) 西進行研究試驗,符合要求了才能拿來使用。”
FDA也警示到,3D打印設備雖然可提供物理屏障保護,但卻不能完全保證能阻擋較小的液體(ti) 或空氣中的顆粒。
根據FDA網站的描述:“3D打印麵罩可能看起來更像傳(chuan) 統的PPE(個(ge) 人防護用品),但是卻無法保證在隔絕性、耐流體(ti) 性、過濾和控製感染方麵提供同等水平的保護。”
FDA的一位發言人則表示,FDA聯合國家健康中心和美國退伍軍(jun) 人事務部的一起評估了50份3D打印的生產(chan) 申請。但目前為(wei) 止,僅(jin) 批準了一份口罩和八種麵罩的申請用於(yu) 臨(lin) 床,以及另四種口罩用於(yu) 社區使用。
該發言人補充到:“麵對疫情,我們(men) 也想靈活多變,盡可能滿足醫療設備供給需求。大家提交的生產(chan) 申請隻要符合數據要求,我們(men) 就會(hui) 迅速進行審批。”
3、但3D打印仍是希望所在
目前看來,仍有一些醫院在繼續挑選符合使用要求的3D打印設備。
加州大學舊金山分校就與(yu) 3D打印公司Carbon進行合作,製作用於(yu) 檢驗冠狀病毒的咽拭子。並且諾布爾教授預計,咽拭子將在未來兩(liang) 周內(nei) 投入使用。
她表示:“現階段測試拭子依舊非常緊缺,如果這次3D打印能成功,將有著至關(guan) 重要的貢獻意義(yi) 。”
根據美國科學家聯合會(hui) (FAS)去年的報告顯示,2018年在美國售出了近60萬(wan) 台價(jia) 格低於(yu) 5000美元的消費型3D打印機,因此美國境內(nei) 潛在著龐大的3D打印技術網絡,必要時能加以利用。
Tangible Creative、惠普和Shapeways早已將他們(men) 3D打印醫療設備的設計文件發布在了線上,以供任何有需要的人進行打印。
Tangible的聯合創始人兼工業(ye) 設計總監尤金·張(Eugene Chang)說到:“這種打印並不需要模具。下載了數字文件後,您還能將它分享給其他人,讓他們(men) 繼續打印,就像通過發送郵件在2D打印機上操作一樣。”
但西奈山醫院教授科斯塔表示,即使獲得了必要的批準,更先進的設備也需要更加工業(ye) 化的打印機來操作。據FAS報告,截至2018年,在全球範圍內(nei) 售出了14萬(wan) 台工業(ye) 化打印機。
大多3D打印公司都表示,一旦解決(jue) 了監管和測試障礙的問題,他們(men) 就可以快速投入批量生產(chan) 。惠普3D打印的代理總裁Pastor就談到,單在惠普美國的工廠,每周就能生產(chan) 出100萬(wan) 支測試拭子。
當全球陷入病毒恐慌之中,盡管3D打印技術無法完全彌補醫療設備空缺,但的確能在一定程度上緩解燃眉之急。
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