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Ce que vous pouvez imprimer pour compenser les pénuries dues à la COVID-19

Luiz Maracaja a travaillé avec ses collègues à la Yale School of Medicine.

Tout le monde a été impacté par la crise de COVID-19. Le personnel du secteur hospitalier a été parmi les plus touchés et a dû faire face à des pénuries de matériel tel que des écouvillons nasopharyngés servant à prélever des échantillons pour le test de la COVID-19. À mesure que la crise s’est aggravée, la liste des fournitures venant à manquer s’est allongée : écrans faciaux, répartiteurs de respirateur et autres équipements de protection individuelle. La demande en équipement médical ne pouvant être satisfaite, l’impression 3D est entrée en jeu pour assister les prestataires de soins et les patients durant la pandémie de coronavirus.

Formlabs s’est donné pour mission d’aider la communauté médicale à lutter contre l’épidémie de COVID-19 et à résorber les problèmes d’approvisionnement qu’elle entraîne. C’est pourquoi nous avons mis sur pied le Réseau d'assistance Formlabs pour que chaque détenteur d’une imprimante 3D puisse participer à l’impression de fournitures en toute sécurité, et pour veiller à ce que ces fournitures parviennent aux professionnels de la santé qui en ont besoin. En tout, ce sont plus de 3000 personnes disposant de l’équipement technique et d’impression qui se sont portées volontaires pour rejoindre l’initiative d’entraide de Formlabs.

Mais il y a un obstacle majeur à la sous-traitance d’impression 3D pour les dispositifs médicaux : c’est qu’ils exigent des conditions de fabrication particulières, des procédures formelles et qu’ils doivent respecter de nombreuses exigences réglementaires. Même si, pour sa part, Formlabs imprime des dispositifs médicaux tels que des écouvillons, nous sommes conscients que de nombreux membres de notre réseau d’entraide ne le peuvent pas. Pour que tous les participants au réseau puissent contribuer, Formlabs a créé une nouvelle bibliothèque de modèles communautaires spéciale COVID-19 composée de pièces non médicales mais néanmoins vitales que les utilisateurs peuvent imprimer chez eux. 

Lisez cet article pour en apprendre davantage sur la bibliothèque de modèles communautaires spéciale COVID-19 Formlabs et sur la manière dont vous pouvez participer à l’effort commun.

Des pièces prêtes à imprimer

Formlabs a sélectionné des pièces parmi des centaines de modèles et de concepts actuellement évalués pour soutenir la lutte contre la COVID-19. Notre équipe d’experts de la santé et d’ingénieurs, ainsi que des cliniciens lorsque cela était possible, a soigneusement contrôlé ces pièces, et optimisé les fichiers et les matériaux pour les imprimantes 3D stéréolithographiques telles que la Form 3. Des composants pour masque aux accessoires de poignée de porte, les modèles choisis forment un ensemble modeste mais pertinent qui contribuera à compenser les carences de la chaîne logistique partout dans le monde. 

 

Prototype fonctionnel d’OxyFrame imprimé avec Draft Resin. Dispositifs pour utilisation finale imprimés avec Dental SG Resin.

L’utilisateur Formlabs Luiz Maracaja et ses collègues de la Yale School of Medicine et de l’université du Mississippi ont développé un nouveau type de cadre pour écran facial baptisé OxyFrame. Ce dispositif imprimé en 3D associe une structure d’écran facial traditionnelle à un système innovant de circulation d’air qui permet d’insuffler de l’oxygène ou de l’air comprimé derrière l’oreille et de l’évacuer par-dessus le pont du nez.

D’après les chercheurs, les prestataires de soins intervenant en institution sur un patient ne fut-ce que suspecté d’infection doivent porter une blouse d’hôpital, des gants, un masque (tel qu’un respirateur N95) et une protection oculaire ou un écran facial. Mais les prestataires de soins intervenant sur des zones comprenant le nez, la bouche ou les voies respiratoires ont besoin d’une protection plus active face aux particules virales aériennes, comme un masque de protection respiratoire à ventilation assistée ou des dispositifs similaires.

Avec OxyFrame, un flux d’air continu permet au praticien de respirer avec aisance derrière un écran facial et évacue simultanément la buée qui se forme sur l’écran en plastique. L’usage du dispositif a été testé avec succès dans un écran facial en plastique avec un apport d’air ou d’oxygène comprimé de 10–15 litres par minute. Dans ces conditions, on observe la formation d’une pression positive derrière la visière, de même qu’un désembuage actif de l’écran facial.

La conception du dispositif a été spécialement optimisée pour une impression verticale sur imprimante SLA avec un minimum de supports, de manière à ce que l’utilisateur puisse produire 24 OxyFrames sur une seule plateforme de fabrication. Chaque cadre n’utilise que 9,7 mL de matériau. Un litre de résine suffit donc à réaliser environ 100 cadres.

Luiz Maracaja et ses collègues ont réalisé le prototypage de leur modèle avec Draft Resin. Les impressions en Draft Resin disposaient d’une qualité de surface suffisante et ont pu être imprimées avec une vitesse et une efficacité remarquables. En trois heures trente, l’équipe a pu imprimer dix prototypes de cadre. 

Témoignage

« [Draft Resin] change la donne pour le prototypage, les essais et l’obtention du design final. » — Luiz Maracaja

Pour les pièces finales nécessitant un contact prolongé avec la peau, Formlabs recommande l’utilisation du matériau biocompatible Surgical Guide Resin ou l’application d’un revêtement sans danger pour la peau sur des pièces polymérisées imprimées dans un autre matériau. Surgical Guide Resin, un matériau Formlabs destiné à l’impression d’accessoires d’implant endo-osseux, est stérilisable en autoclave et biocompatible pour des contacts brefs avec les surfaces, comme dans le cas d’un écran facial.

 

Monture de masque facial personnalisée par Bellus3D

Bellus3D a intégré un dispositif d’ajustement de masque facial à son logiciel de scan pour smartphone. Ce dispositif innovant est une monture en plastique qui améliore l’ajustement d’un masque chirurgical ou d’un masque en tissu fait maison en épousant précisément le relief facial de son porteur.

Pour créer votre propre monture pour masque facial, téléchargez l’application Bellus3D sur un appareil iOS compatible (iPhone X, Xs, Xs Max, XR, 11, 11 Pro ou 11 Pro Max). Une fois l’application lancée, le processus de scan facial prend environ 30 secondes en tout. Ensuite, il suffit d’exporter la monture personnalisée à l’aide du bouton « Mask Frame » (monture de masque) de l’application. Bellus3D permet d’exporter gratuitement en STL le modèle de votre monture de masque facial personnalisée.

Formlabs recommande d’utiliser n’importe quelle résine standard pour imprimer la monture de masque facial. Une fois imprimée, cette monture se porte en passant des élastiques par les crochets situés de part et d’autre du dispositif et en la plaçant par-dessus le tissu couvrant la bouche et le nez.

Bellus3D nous a affirmé que les scans faciaux ne sont ni sauvegardés, ni transférés sur quelque serveur dématérialisé que ce soit. Par ailleurs, aucun nom ou donnée personnelle n’est requise pour générer la monture de masque facial. Le fichier STL généré par l’utilisateur peut être stocké ou sauvegardé où bon lui semble. 

Même si le dispositif d’ajustement semble améliorer le port du masque facial, son efficacité pour empêcher la transmission de la COVID-19 n’a pas été vérifiée. À cet égard, Bellus3D collabore avec un hôpital de recherche pour démontrer la supériorité de la monture personnalisée sur les masques standard. La société espère bientôt publier un article pour partager les résultats de ces tests. 

 

Prochaines mises à jour

À l’avenir, Formlabs continuera d’étoffer la bibliothèque de modèles communautaires. 

Avez-vous conçu ou trouvé un dispositif intéressant contre la COVID-19, optimisé pour l’impression stéréolithographique ? Si c’est le cas, veuillez envoyer votre pièce à notre équipe d’ingénieurs et d’experts médicaux pour qu’elle évalue son ajout potentiel à notre bibliothèque.

 

Bibliothèque du National Institute of Health

Ce ne sont là que quelques exemples parmi les nombreux modèles que la communauté de l’impression 3D a développés. Outre ces impressions, nous vous recommandons de consulter la nouvelle bibliothèque offerte par le National Institute of Health (NIH) Le NIH rassemble les modèles réalisés dans le cadre de la COVID-19 et évalués par des professionnels du secteur médical. Sa collection comprend des fichiers imprimables et des fichiers conteneurs compatibles avec d’autres machines que les imprimantes 3D stéréolithographiques telles que la Form3. Si vous disposez de pièces similaires à celles déjà présentes dans notre bibliothèque, nous vous prions de les envoyer au NIH pour qu’elles figurent dans leur bibliothèque exhaustive d’impressions 3D.

Créateurs d’OxyFrame :

  • Luiz Maracaja, MD et Daina Blitz, MD : département d’anesthésiologie de la Yale School of Medicine, New Haven, Connecticut, États-Unis.

  • Danielle L. V. Maracaja MD : département de biologie médicale de la Yale School of Medicine, New Haven, Connecticut, États-Unis

  • Caroline Walker, MD : département d’anesthésiologie de l’université du Mississippi, États-Unis