Luiz Maracaja ha lavorato con i suoi colleghi della Yale School of Medicine
La crisi causata dalla COVID-19 ha avuto un impatto su tutti. Il personale ospedaliero è una delle categorie più colpite, a causa della scarsità di articoli come i tamponi nasofaringei usati per raccogliere campioni ed eseguire test per la COVID-19. Con l’aggravarsi della crisi, la scarsità di forniture ha interessato mascherine, separatori per ventilatori meccanici e altri dispositivi di protezione individuale (DPI). Vista il numero ridotto di attrezzatura mediche disponibili, la stampa 3D viene impiegata per aiutare gli operatori del settore sanitario e i pazienti durante la pandemia di coronavirus.
Formlabs si impegna ad aiutare la comunità medica ad affrontare l'epidemia di COVID-19 e le conseguenti difficoltà relative alle catene di fornitura. È per questo che abbiamo lanciato la rete di assistenza Formlabs: per consentire a chiunque abbia a disposizione una stampante 3D di unirsi a noi, stampando in modo sicuro gli articoli necessari e assicurandosi che questi raggiungano gli operatori sanitari che ne hanno bisogno. Oltre 3000 persone con competenze relative all’ingegneria e alla stampa si sono offerte volontarie per prendere parte agli sforzi di Formlabs.
Uno degli ostacoli maggiori all’esternalizzazione della stampa 3D è rappresentato dal fatto che le attrezzature mediche richiedono ambienti di produzione specializzati, processi definiti da documentazioni precise e devono rispettare numerosi requisiti normativi. Formlabs si occupa regolarmente della stampa di dispositivi medici, tamponi inclusi, ma molti dei membri della nostra rete di assistenza non soddisfano le condizioni necessarie. Per coinvolgere la nostra rete, Formlabs ha creato la COVID-19 Community Part Library, che include parti di vitale importanza non destinate all’uso nel settore sanitario, che gli utenti possono stampare a casa propria.
Continua a leggere per scoprire di più sulla Formlabs COVID-19 Community Part Library e su come puoi contribuire.
Parti pronte per la stampa
Formlabs ha selezionato queste parti tra le centinaia di design e concetti che sono attualmente in valutazione, per offrire supporto alle iniziative rivolte al contrasto della COVID-19. Abbiamo esaminato accuratamente queste stampe con il nostro team interno di esperti del settore sanitario e di ingegneri, e ove possibile con medici specialisti, e abbiamo ottimizzato file e materiali per le stampanti 3D stereolitografiche, come la Form 3. Dalle parti per le mascherine a componenti aggiuntivi per maniglie, questo catalogo ha dimensioni limitate, ma un grande impatto, e può contribuire ad attenuare la scarsità globale di forniture.
Prototipo funzionale di OxyFrame stampato in Draft Resin. Dispositivi per utilizzo finale stampati in Dental SG Resin.
L’utente Formlabs Luiz Maracaja ha lavorato con i suoi colleghi della Yale School of Medicine e della University of Mississippi per progettare un nuovo tipo di struttura per schermo facciale chiamata OxyFrame. Il dispositivo stampato in 3D combina la struttura degli schermi facciali tradizionali con un innovativo sistema di condotti di aerazione che consente l’ingresso di ossigeno o aria compressa dietro l’orecchio e il flusso in uscita al di sopra del naso.
Secondo i ricercatori, gli operatori sanitari che si occupano di pazienti infetti o sospetti tali all’interno delle strutture in cui lavorano devono indossare camice, guanti, mascherina (ad esempio, un respiratore N95) e protezioni per gli occhi e il volto. Gli operatori sanitari coinvolti in operazioni che interessano il naso, la bocca e le vie respiratorie necessitano un livello ancora più alto di protezione a causa delle particelle virali presenti nell’aria, ad esempio respiratori meccanici con purificatore dell’aria.
L’utilizzo di OxyFrame permette un flusso d’aria continuo, che consente agli operatori sanitari di respirare in modo normale all’interno di un casco di plastica, senza che la visiera trasparente si appanni. Questo dispositivo è stato convalidato per l’uso in combinazione a un casco di plastica, con flusso di ossigeno o aria compressa pari a 10-15 litri al minuto. In queste condizioni si è osservata una pressione positiva all’interno del casco e il disappannamento attivo dello schermo facciale.
Questo design è particolarmente adatto ad essere stampato in verticale su una stampante SLA, con supporti minimi, il che consente agli utenti di posizionare 24 unità su un’unica piattaforma di stampa. Ogni unità richiede appena 9,7 mL di resina, quindi un litro di resina è sufficiente per stampare all’incirca 100 unità.
Luiz Maracaja e i suoi colleghi hanno creato un prototipo del design usando la Draft Resin. Le stampe realizzate in Draft Resin sono caratterizzate da una finitura superficiale abbastanza buona e da velocità ed efficienza eccezionali: il team è stato in grado di stampare dieci prototipi nel giro di tre ore e mezza.
Testimonianza
“[La Draft Resin] è una vera svolta per la prototipazione, i test e la creazione dei design finali.” - Luiz Maracaja
Per le parti destinate all’utilizzo finale e al contatto prolungato con la pelle, Formlabs consiglia l’utilizzo della Surgical Guide Resin, un materiale biocompatibile, o l’applicazione di un rivestimento adatto al contatto cutaneo sulle parti polimerizzate stampate con altre resine. La Surgical Guide Resin di Formlabs, concepita come un accessorio per impianti endossei, è biocompatibile per i contatti superficiali di breve durata (ad esempio, schermi facciali) e può essere sottoposta a sterilizzazione a vapore (autoclave).
Sagoma personalizzata per mascherine Bellus3D
Bellus3D ha integrato una sagoma aderente per mascherine all’interno del suo software di scansione per smartphone. Questo dispositivo innovativo è costituito da una struttura sagomata in plastica che si adatta precisamente alla geometria facciale di chi la indossa e aiuta a migliorare l’aderenza di mascherine chirurgiche e coperture facciali in tessuto fatte in casa.
Per creare la tua sagoma per mascherine, scarica l’app Bellus3D su un dispositivo con iOS compatibile (iPhone X, Xs, Xs Max, XR, 11, 11 Pro or 11 Pro Max). All’interno dell’app, il processo di scansione del volto richiede circa 30 secondi in totale. A questo punto, non ti resta che esportare la sagoma personalizzata premendo il tasto “Mask Frame” (Sagoma per mascherine) all’interno dell’applicazione. Bellus3D permette di esportare gratuitamente la sagoma personalizzata per mascherine in formato STL.
Formlabs consiglia di usare una delle resine standard per stampare la sagoma per mascherine. Una volta pronto, questo dispositivo si indossa collegando due elastici ai ganci presenti su ciascun lato della sagoma e posizionandolo al di sopra della copertura facciale scelta.
Bellus3D ci ha garantito che le scansioni facciali non vengono salvate né caricate sul cloud. Per generare una sagoma per mascherine non è necessario inserire il proprio nome o altre informazioni personali. Il file STL che viene creato per l’utente può essere conservato o salvato secondo le preferenze dell’utente stesso.
Sembra che queste sagome migliorino l’aderenza delle mascherine, ma non sono state testate per la loro efficacia nella prevenzione della COVID-19. Bellus3D sta lavorando con un ospedale di ricerca per dimostrare che le sagome personalizzate rappresentano un miglioramento rispetto alle mascherine generiche. L’azienda spera di poter pubblicare al più presto un articolo per condividere con il pubblico i risultati dei test.
Aggiornamenti futuri
In futuro, Formlabs continuerà ad aggiungere nuovi elementi a questa Community Part Library.
Hai progettato o trovato una buona soluzione per la COVID-19 ottimizzata per la stereolitografia? Se sì, invia la tua parte per permettere al nostro team di esperti del settore ingegneristico e sanitario di esaminarla e valutare l’inclusione all’interno del catalogo.
Catalogo del National Institute of Health
Questi sono solo alcuni dei moltissimi design sviluppati dalla comunità coinvolta nella stampa 3D. In aggiunta alle nostre stampe, ti consigliamo il nuovo catalogo reso disponibile dal National Institute of Health (NIH). Il NIH sta raccogliendo design realizzati in risposta alla COVID-19 e valutati da professionisti sanitari. Sono disponibili file adatti alla stampa su stampanti 3D stereolitografiche, come la Form 3, e file adatti ad altri apparecchi. Se sei in possesso di parti che sono simili a quelle incluse nel nostro catalogo, ti preghiamo di condividerle con il NIH, in modo che possano essere incluse nel loro ampio catalogo dedicato alla stampa 3D.
Autori OxyFrame:
-
Luiz Maracaja, Dottore in Medicina, e Daina Blitz, Dottore in Medicina: dipartimento di anestesiologia presso la Yale School of Medicine di New Haven, Connecticut, Stati Uniti.
-
Danielle L. V. Maracaja, Dottore in Medicina: dipartimento di medicina di laboratorio presso la Yale School of Medicine di New Haven, Connecticut, Stati Uniti
-
Caroline Walker, Dottore in Medicina: dipartimento di anestesiologia presso la University of Mississippi, Mississippi, Stati Uniti
