Inovatif, Inhaler Murah Memungkinkan Akses untuk Jutaan Orang:Kekuatan Pencetakan 3D R&D R&D untuk Perangkat Medis

Tim di Coalesce Product Development membuat lusinan prototipe untuk setiap perangkat medis.

Menurut Organisasi Kesehatan Dunia, diperkirakan 262 juta orang di seluruh dunia menderita asma, yang menyebabkan hampir setengah juta kematian. Bagi penderita gangguan pernafasan seperti asma atau Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD), diperlukan alat bantu pernafasan untuk mempermudah pernafasan. Obat inhalasi dapat mengontrol gejala asma dan memungkinkan penderita asma untuk menjalani kehidupan yang normal dan aktif. Sayangnya, akses dan keterjangkauan merupakan hambatan bagi banyak orang, terutama mereka yang tidak diasuransikan dan mereka yang berada di negara berpenghasilan rendah. Studi yang diterbitkan dalam Annals of American Thoracic Society dan Journal of Allergy and Clinical Immunology memperkirakan biaya tahunan per orang untuk pengobatan asma antara $1.800 dan $4.900 untuk inhaler dan resep obat saja, termasuk biaya langsung (misalnya obat dan kunjungan ke dokter) - - dan biaya tidak langsung (misalnya cuti kerja). Survei Biaya Kesehatan tahun 2005 menemukan bahwa 44% dari semua penderita asma berhenti minum obat atau mengunjungi dokter untuk menghemat uang.

Perusahaan perangkat medis yang berbasis di Inggris, Coalesce Product Development, berupaya mengatasi beberapa masalah ini. Perusahaan mengembangkan perangkat pengiriman obat baru yang inovatif termasuk inhaler dan injektor, untuk digunakan dalam produk inhalasi generik yang menawarkan nilai yang jauh lebih baik daripada alternatif nama merek yang dapat berharga lebih dari $380 per bulan.

Inhaler harus dapat digunakan oleh seluruh lapisan masyarakat, dari remaja hingga pasien lanjut usia dengan penyakit penyerta. Oleh karena itu, ukuran, bentuk, dan antarmuka pengguna yang tepat dari setiap inhaler baru perlu dirancang dan diuji dengan sangat hati-hati. Untuk mencapai hal ini, tim Coalesce telah beralih menggunakan printer 3D internal untuk membuat prototipe, menguji, dan membuat berbagai perangkat dalam berbagai bentuk dan ukuran. Untuk menguji setiap produk yang sedang dikembangkan, perusahaan juga mengembangkan rig, jig, dan perlengkapan uji cetak 3D miliknya sendiri.

Dalam posting ini, kami berbicara dengan Vinnay Chhabildas, Desainer Industri di Coalesce, untuk mempelajari bagaimana tim telah memperluas penggunaan pencetakan 3D selama lima tahun terakhir, mengapa mereka terus berinvestasi di Formlabs untuk mengembangkan perangkat medis mereka, dan resin apa yang mereka miliki. gunakan untuk aplikasi yang berbeda.

Desainer Industri

Menggabungkan Pengembangan Produk

Vinnay Chhabildas menggunakan pencetakan 3D untuk membuat prototipe 'terlihat seperti', mengurangi outsourcing, dan meningkatkan kecepatan iterasi desain. Hasil akhirnya adalah perangkat pengantaran obat yang inovatif.

Terhubung dengan Vinnay

Berinvestasi di Ekosistem Formlabs Untuk Pembuatan Alat Kesehatan

Draft Resin digunakan untuk menguji perlengkapan sebelum dikerjakan.

Coalesce pertama kali berinvestasi dalam printer 3D stereolithography (SLA) Form 2 ketika dirilis pada tahun 2015. Saat itu, tim masih sangat mengandalkan outsourcing untuk prototipe, menunggu berhari-hari hingga suku cadang mereka tiba melalui pos. Tak lama kemudian, tim memiliki beberapa Formulir 2 dan secara signifikan mengurangi ketergantungan mereka pada outsourcing.

Coalesce menggunakan Formulir 2 untuk mengembangkan dan membuat prototipe arsitektur penting untuk beberapa perangkat inhaler dan injektor otomatis. Misalnya, untuk pengerjaan kasus Alat Profil Nafas elektronik (BPD), para desainer memilih White Resin karena hasil akhir yang halus dan sifat mekaniknya, yang memungkinkan mereka untuk mengebor dan menambahkan sisipan kuningan.

Vinnay mengatakan pada saat itu bahwa “stereolitografi menawarkan keseimbangan yang baik dari resolusi fitur, permukaan akhir, daya tahan, pilihan bahan, dan akurasi dimensi. Karena kami mengembangkan perangkat dengan bagian yang bergerak, kami membutuhkan cara yang efektif untuk membuat prototipe mekanisme kecil secara internal. Kami terus memantau kemajuan teknologi pencetakan 3D selama beberapa tahun terakhir, dan kami menyukai pendekatan Formlabs. Ketika Formulir 2 dirilis, kami langsung memesan satu, diikuti oleh yang kedua hanya beberapa minggu kemudian.”

Awalnya, prototipe cetak 3D digunakan untuk mengembangkan arsitektur eksterior BPD. Ketika desainnya stabil, bagian yang dicetak dicat dan dibawa ke konferensi Pengiriman Obat ke Paru-paru (DDL), pertemuan tahunan spesialis pengiriman obat paru dan hidung. Prototipe BPD terlihat sangat realistis sehingga sering disalahartikan sebagai produk akhir penggunaan akhir.

Akhirnya, prototipe perangkat yang sama digunakan dalam studi klinis fungsi paru. Hasilnya menunjukkan seberapa banyak variasi yang dapat terjadi antara profil inhalasi yang tidak diinstruksikan yang berbeda.

Menggunakan vendor pihak ketiga akan menghabiskan biaya sekitar 20 kali lebih banyak daripada biaya mentah pencetakan suku cadang di rumah. Pekerjaan kasus BPD menelan biaya £11 untuk diproduksi pada Formulir 2 dibandingkan dengan sekitar £250 ketika di-outsource. Namun, menurut Vinnay, manfaat sebenarnya adalah waktu yang dihemat:suku cadang hanya membutuhkan waktu delapan jam untuk dicetak dan dapat diselesaikan serta dicat dalam beberapa hari. Proses yang sama akan memakan waktu satu atau dua minggu bagi kontraktor eksternal.

Pekerjaan Kasus Inhaler	Pencetakan 3D Internal	Pencetakan 3D Dialihdayakan
Biaya	£11	£250
Lead Time	1-2 Hari	1-2 Minggu

Ulir sekrup dapat dengan mudah dimasukkan ke dalam bahan cetak 3D. Ditampilkan di sini, Resin Putih.

Memperluas Pencetakan 3D Internal Dengan Formulir 3

Pembuatan prototipe cepat sangat penting untuk kesuksesan di Coalesce.

Setelah membawa sebagian besar pencetakan 3D mereka sendiri dengan Formulir 2, dan menggunakan mesin sebagai pekerja keras selama bertahun-tahun, tim meningkatkan armada mereka dengan membeli tiga Formulir 3s.

Dengan Formulir 3, Coalesce siap untuk beralih dari estetika murni dan prototipe yang terlihat seperti, untuk benar-benar mengintegrasikan pencetakan 3D ke dalam pengembangan perangkat mereka, termasuk membuat fitur internal yang sangat kecil. Karena akurasi pencetakan 3D Low-Force Stereolithography (LFS) yang dikirim oleh Formulir 3, tim telah mampu memecahkan masalah utama yang dihadapi pengembangan inhaler, terutama menganalisis distribusi partikel halus dari formulasi bubuk kering yang dikirim menggunakan pengujian analitis untuk memastikan pengiriman berbagai obat dengan lancar dan akurat.

Vinnay dengan singkat mengatakan bahwa “Formulir 3 telah memungkinkan kami untuk mencetak fitur-fitur halus dan jerat halus, dan untuk mengoptimalkan perangkat selama fase desain. Kami memiliki kemampuan untuk memodelkan bagian, mengubahnya dengan cepat, dan memiliki bagian fisik dalam beberapa jam. Kami dapat memotong pemasok pihak ketiga, dan kami mendapatkan suku cadang lebih cepat. Formulir 3 sangat penting bagi kami. Saya tidak bisa membayangkan tidak memilikinya.”

Saat ini, tim menjalankan tiga Formulir 3 tanpa henti, lima hari seminggu, menjadikannya bagian tak terpisahkan dari proses pengembangan. Kasus penggunaan untuk pencetakan 3D terus berkembang, dengan tim sekarang mencetak alat untuk membantu menguji perangkat mereka. Contohnya adalah mencetak potongan mulut yang berbeda dalam BioMed Clear Resin, bahan biokompatibel, aman untuk kulit, untuk uji coba pasien. Pencetakan 3D memungkinkan tim untuk melewatkan pembuatan komponen plastik cetakan injeksi yang mahal.

Vinnay memberi tahu kami alasan timnya tetap menggunakan Formlabs adalah karena “tidak ada alternatif yang lebih baik untuk printer Formlabs di pasaran. Ada platform lain tetapi tidak ada yang dapat memberikan kualitas cetak, keandalan mesin, dan kemudahan penggunaan yang telah biasa kita gunakan dengan Formlabs. Kami beradaptasi dengan sangat baik untuk menggunakan PreForm dan Dashboard, sehingga hal lain tampak lebih rendah. Sejak memulai dengan Formulir 2, dan meningkatkan ke Formulir 3, kami belum beralih.”

Perpustakaan Besar Materi Pencetakan 3D SLA

Coalesce menggunakan berbagai macam resin Formlabs.

Salah satu manfaat utama pencetakan SLA 3D adalah perpustakaan bahan yang besar. Ini memungkinkan satu Formulir 3 untuk memainkan banyak peran di dalam organisasi, mencetak berbagai jenis suku cadang tergantung pada aplikasinya.

Untuk mempercepat proses pembuatan jig pengujian, tim telah beralih ke Draft Resin untuk membuat suku cadang lebih cepat. Misalnya, perlengkapan mencetak dalam waktu sekitar satu jam dengan Draft Resin. Penghematan waktu sangat penting, dengan Vinnay memberi tahu kami bahwa “kami juga memiliki mesin CNC di rumah. Memiliki kemampuan untuk menguji seperti apa bagian CNC akan terlihat dalam cetakan 3D, tanpa harus menyiapkan mesin CNC, sangat berharga.”

Coalesce memanfaatkan pustaka materi Formlabs dengan cara berikut:

Draft Resin digunakan untuk menguji perlengkapan sebelum dikerjakan. Karena waktu pencetakan yang cepat, tim dapat dengan cepat beralih di antara desain perlengkapan yang berbeda, mengganti lubang perlengkapan dan pemasangan sekrup. Dengan mencetak beberapa perlengkapan per platform build, tim dapat mempercepat pengujian inhaler mereka.

Resin Suhu Tinggi digunakan untuk membuat perkakas yang bekerja bersama dengan alat penyegel panas. Karena banyak bagian inhaler harus disegel bersama-sama, memiliki akses ke perkakas khusus untuk membantu mengontrol proses sangat penting. Menurut Vinnay, bagian-bagian ini seringkali tidak dapat dikerjakan dengan mesin, dan pencetakan 3D memungkinkan mereka membuat alat berbentuk sempurna.

Resin Kaku juga digunakan untuk perkakas. Tim menemukan bahwa Resin Kaku sangat cocok untuk fitur kecil dan rumit yang perlu mempertahankan akurasi dimensinya, seperti bentuk jaring kecil yang perlu menahan kuat saat terkena gaya aliran udara.

Resin Pro Abu-abu digunakan dengan cara yang mirip dengan Resin Kaku, digunakan terutama untuk perlengkapan dan perkakas. Tim Coalesce menemukan bahwa Grey Pro Resin bertahan lebih baik di bawah keausan, seperti roda gigi yang menyatu atau ketika mungkin ada gesekan antar bagian.

Resin Standar (Resin Putih &Resin Hitam) keduanya digunakan untuk model estetika. White Resin sangat bagus untuk pekerjaan rumah eksterior, karena mudah dicat. Cetakan White Resin yang dicat sepenuhnya dan setelah diproses digunakan sebagai model presentasi sebelum perangkat menyala hijau untuk produksi akhir.

Resin Bening BioMed digunakan untuk mencetak corong yang dikirim untuk diuji dengan pasien nyata. Coalesce menguji perangkat mereka melalui konsultasi Faktor Manusia, dan mencetak berbagai corong dalam BioMed Clear Resin membuatnya lebih terjangkau untuk menguji berbagai bentuk dengan pasien. Tanpa BioMed Clear Resin, bagian plastik ini harus disuntikkan.

Resin 50A Elastis terutama digunakan di lab kimia di Coalesce untuk membuat adaptor khusus yang sesuai dengan mesin simulasi paru-paru. Adaptor harus menyegel dengan andal pada corong yang sedang diuji, sehingga diperlukan bagian seperti silikon. Elastis 50A Resin dapat menekuk, meregangkan, mengompres, dan menahan siklus berulang tanpa robek, menjadikannya sempurna untuk adaptor.

Resin Bening digunakan sebagai jenis bahan pot karena penampilannya yang tembus cahaya. Tim akan merakit versi perangkat mereka di Clear Resin, memoles resin, dan kemudian mengamati bagaimana semua komponen yang berbeda menyatu di dalam inhaler. Hal ini memungkinkan mereka mengukur detail internal yang tidak akan terlihat saat mencetak di Black Resin atau Grey Pro Resin.

Pencetakan 3D untuk Perangkat Medis

Inhaler yang digerakkan oleh napas (BAI) dibangun berdasarkan fitur perangkat tekan dan bernapas, tetapi lebih mudah digunakan; pasien cukup buka-tarik-tutup.

Platform inhaler bubuk kering (DPI) pra-meteran dapat mengakomodasi beberapa formulasi, secara terpisah atau dalam kombinasi. Ini memiliki antarmuka pengguna buka-hirup-tutup dan penghitung dosis dengan kejelasan tinggi.

Menyebarkan pencetakan 3D in-house dapat mendorong nilai yang sangat besar, dan keuntungan waktu yang kritis, untuk perusahaan pengembangan perangkat medis. Tidak hanya dapat digunakan untuk membuat prototipe yang mirip, tetapi juga dapat membantu mengurangi outsourcing, meningkatkan kecepatan iterasi desain, membuat perkakas penting sekaligus menghilangkan kebutuhan akan cetakan injeksi, dan banyak lagi.

Menggunakan printer 3D Formlabs, Coalesce Product Development mempersingkat waktu pengerjaan untuk satu pekerjaan kasus perangkat medis sebesar 80–90 persen, dan mencapai pengurangan biaya 96 persen. Seiring waktu mereka terus berinvestasi dan memperluas aplikasi pencetakan 3D, menempatkan mereka di ujung tombak pengembangan produk inhalasi. Penghematan biaya dan kecepatan pengembangan telah memungkinkan perusahaan mengembangkan perangkat untuk kliennya, dan juga mengembangkan teknologi perangkatnya sendiri untuk memberikan lisensi kepada perusahaan farmasi global dengan investasi keuangan yang relatif sederhana.

Pada akhirnya, Vinnay merangkum pengalamannya menggunakan printer Formlabs dalam satu kalimat:“Untuk Coalesce, printer 3D Formlabs sangat penting.”

Hubungi Formlabs untuk mempelajari bagaimana pencetakan 3D SLA desktop dapat menyederhanakan alur kerja pembuatan prototipe dan pengujian, serta mendapatkan sampel gratis untuk aplikasi spesifik Anda.