Cara membuat topeng menggunakan pencetakan 3D

Dalam situasi saat ini, di mana kita menghadapi pandemi global akibat penyebaran coronavirus COVID-19, kami percaya bahwa kontribusi dan bantuan apa pun yang dapat diberikan dari bidang apa pun dapat menjadi sangat penting, dan muncul inisiatif yang sangat menarik. dari sektor percetakan 3D yang kami yakini relevan untuk disebarkan.

Selama beberapa hari terakhir, sering terdengar berita tentang kekurangan masker, alat pelindung dasar, terutama untuk tenaga kesehatan, tetapi juga untuk orang lain yang mungkin lebih terpapar virus karena pekerjaan mereka atau keadaan lain.

Oleh karena itu, tim di Copper3D, produsen filamen PLActive antibakteri, telah membagikan desain masker yang valid untuk diproduksi pada hampir semua printer 3D FDM dan file STL-nya tersedia untuk diunduh secara gratis:

UNDUH STL

Gambar 1:Desain topeng NanoHack. Sumber:Tembaga 3D.

Topeng ini memiliki karakteristik sebagai berikut:

• Antimikroba dan antivirus , diproduksi dengan PLActive, sebuah nanokomposit inovatif yang dikembangkan dengan PLA berkualitas tinggi dan aditif nano-tembaga yang dipatenkan, divalidasi secara ilmiah, dan sangat efektif.
• Dapat didaur ulang :Meningkatnya penggunaan masker bedah dan respirator sekali pakai akan berdampak buruk bagi lingkungan. Untuk menghindari efek merugikan pada ekosistem ini, menggunakan filamen PLActive untuk pencetakan menggunakan bahan yang dapat didaur ulang.
• Pola datar , untuk memfasilitasi pembuatannya secara besar-besaran dan di hampir semua printer FDM 3D.
• Sistem filtrasi modular :Masker menggabungkan sistem filtrasi modular baru untuk partikel halus yang terbuat dari bahan yang menggunakan nanokomposit tembaga yang telah terbukti untuk menonaktifkan virus. Sistem filtrasi ini mencakup beberapa lapisan dengan geometri berbeda untuk menghasilkan filtrasi partikel halus yang efektif. Selain itu, dapat mengakomodasi bahan filter pihak ketiga seperti propilena non-anyaman, spons, atau tekstil.
• Kemampuan thermoforming pada 55 - 60 ºC, yang memungkinkan memberikan bentuk anatomi wajah yang benar hanya dengan menggunakan pengering rambut atau air hangat.
• Kontrol filtrasi dan asupan udara . Penggunaan respirator dalam waktu lama telah terbukti mengurangi kapasitas paru-paru. Respirator sekali pakai ini tidak memungkinkan pengaturan asupan udara atau ukuran partikel. Masker ini menggabungkan cakram filter modular yang secara efektif dapat mengatur asupan udara dan ukuran partikel. Sistem ini dapat disesuaikan dengan menggunakan propilena filtrasi non-anyaman, pakaian, spons, dan berbagai tekstil untuk mengurangi tingkat filtrasi.

Pencetakan 3D dan perakitan topeng sangat sederhana, tetapi penting untuk mengikuti petunjuk berikut untuk penggunaan yang aman:

1. Cetak potongan dengan isian 20 %, tanpa penyangga atau rakit. Setiap masker menggunakan sekitar 40 gram filamen, sehingga dengan gulungan 750 gram masker PLActive 17-18 dapat dicetak.
2. Panaskan masker hingga 55 - 60 ºC dengan pengering rambut atau air panas. Bagian melingkar harus utuh, karena alasan ini lebih tebal untuk menghindari deformasi.
3. Saat melembutkan, satukan sayap hidung dan sayap penyesuaian yang terletak di rahang bawah.
4. Panaskan lagi dan letakkan di wajah untuk menyesuaikan sepenuhnya ke setiap wajah.
5. Masukkan satu atau dua filter tambahan. Jika menggunakan filter, Anda dapat menggunakan bagian melingkar (tunggal atau ganda) dari masker propilena non-anyaman konvensional (A) atau menambahkan bantalan penghapus makeup kapas (B), paskan dengan baik ke jendela sistem filtrasi. Filtrasi dan aliran udara dapat diatur dengan kombinasi elemen-elemen ini.
6. Tambahkan karet elastis untuk mengencangkan.

Gambar 2:Petunjuk perakitan NanoHack. Sumber:Tembaga 3D.

Opsi lainnya adalah menggunakan MD ¹ antibakteri yang fleksibel Filamen fleksibel, juga diproduksi oleh Copper3D, yang fleksibel, masker yang dicetak tidak perlu dipanaskan untuk adaptasi.

Di sisi lain, harus diperhatikan bahwa masker ini, meskipun efektif, memiliki keterbatasan tertentu, seperti siklus hidup yang pendek (sekitar 8 jam). Virus pernapasan, khususnya SARS-Cov-2 (COVID-19) dapat hidup hingga 72 jam di permukaan yang berbeda, karena pada akhirnya kita akan memiliki muatan virus / bakteri yang tinggi yang terperangkap hanya beberapa milimeter dari hidung dan mulut kita. , semakin memaparkan diri kita pada mikroba berbahaya ini.

Terakhir, kami ingin berterima kasih kepada proyek NanoHack dan tim ilmuwan serta perancang industrinya dari Amerika Serikat dan Cile karena telah menyediakan deskripsi dan rencana paten mereka kepada masyarakat.

PEMBARUAN (20 Maret) :Copper3D telah menerbitkan komunikasi untuk menyelesaikan keraguan tentang sertifikasi dan penggunaan Nanohack. Lihat publikasi

PEMBARUAN (21 Maret) :Komunikasi baru dari Copper3D, yang menyatakan bahwa efisiensi penyaringan Nanohack adalah 96,4% untuk mikroorganisme 1 mikron dan 89,5% untuk mikroorganisme 0,02 mikron. Selain itu, ini merinci spesifikasi dan konfigurasi untuk pencetakan Nanohack yang benar di hampir semua printer FDM 3D. Lihat publikasi

NanoHack 2.0

Baru-baru ini, tim Copper3D membagikan desain topeng baru:NanoHack 2.0.

Tidak seperti konsep lain, NanoHack 2.0 terdiri dari struktur monoblok yang kuat dan kedap udara, yang harus dicetak 3D dengan PLActive untuk memberikan perlindungan maksimal terhadap lingkungan eksternal. Untuk membuat masker kedap air, bingkai disegel dengan cetakan 3D dengan MDFlex, TPU antimikroba.

UNDUH STL

Gambar 3:Desain topeng NanoHack 2.0. Sumber:Tembaga 3D.

Pertimbangan teknis

Masker NanoHack adalah perangkat yang dibuat dengan tujuan menawarkan perlindungan terhadap partikel di udara dan mencegah penyebaran cairan yang mencemari saluran udara.

Melalui studi tentang keefektifan masker buatan sendiri, telah terdeteksi bahwa bahan filter NanoHack (non-woven polypropylene, bahan yang sama yang digunakan dalam masker bedah), mencapai efisiensi filtrasi 96,4% untuk mikroorganisme 1 mikron dan 89,5% untuk mikroorganisme 0,02 mikron.

Menurut sebuah penelitian oleh FDA Amerika Serikat, desain masker bedah biasa tidak memberikan perlindungan penuh terhadap kuman dan kontaminan lainnya karena ukurannya yang longgar. Selain itu, masker bedah adalah alat sekali pakai yang harus dibuang dengan aman. Otoritas kesehatan merekomendasikan untuk memasukkan barang-barang ini ke dalam kantong plastik dan membuangnya; serta mencuci tangan setelah memegang masker bekas pakai. Penelitian yang diterbitkan sebelumnya menunjukkan bahwa viral load yang tinggi yang tersisa di masker bedah dan respirator dapat menjadi sumber penularan virus baik bagi orang yang memakai masker maupun respirator dan orang lain. Hal ini dapat terjadi saat toilet menyentuh masker Anda dan kemudian tidak mencuci tangan atau saat mereka membuang masker tanpa tindakan pencegahan pembuangan yang benar. Selain itu, patogen yang diabaikan oleh respirator bedah pada pasien di ruang operasi meningkatkan risiko infeksi nosokomial (infeksi yang didapat selama tinggal di rumah sakit). Untuk semua alasan ini, masker NanoHack menggunakan polimer yang dapat didaur ulang dan biokompatibel yang mengandung nanokomposit tembaga yang telah menunjukkan sifat antimikroba:PLActive.

Tentang aktivitas antimikroba tembaga, Anda dapat mengetahui apa yang menghambat kemampuan replikasi dan penyebaran SARS-CoV, Influenza, dan virus pernapasan lainnya. Ini karena mereka memiliki potensi antimikroba yang tinggi (antiviral dan antibakteri).

Gambar 4:Aktivitas antivirus tembaga. Sumber:Tembaga 3D.

Dengan demikian, karena tembaga dapat menonaktifkan virus seperti SARS-CoV, virus Influenza, H1N1, dan menghilangkan bakteri berbahaya seperti antara lain Staphylococcus aureus, Escherichia coli atau Listeria, setelah terpapar dalam waktu singkat. Filamen PLActive dan MDflex dari pabrikan Copper3D be. strategi pelengkap yang efektif dan murah untuk membantu mengurangi penularan berbagai penyakit menular dengan membatasi penularan infeksi nosokomial.
NanoHack dipahami sebagai masker wajah antimikroba yang cocok untuk pencetakan 3D dalam FDM dan diproduksi dengan bahan aktif. Untuk pemasangannya, filter polipropilen non-anyaman aktif (3 lapis) harus digunakan untuk mendapatkan perlindungan tambahan terhadap mikroorganisme.

Menurut penelitian oleh Borkow G. (Menetralkan virus dalam suspensi menggunakan filter berbasis tembaga oksida. Agen antimikroba dan kemoterapi), filter kain non-anyaman yang diresapi dengan oksida tembaga mampu menghasilkan filter virus dari berbagai jenis, termasuk virus pernapasan.

Gambar 5:Desain filter topeng NanoHack 2.0. Sumber:Tembaga 3D.

Untuk perlindungan optimal terhadap lingkungan, sebaiknya gunakan filter polipropilena non-anyaman tiga lapis dengan nanokomposit tembaga yang dikembangkan oleh The Copper Company.

Gambar 6:Tabel pengurangan viral load dengan filter partikel tembaga. Sumber:Tembaga 3D.

Gambar 7:Memindai gambar mikroskop elektron dari serat polipropilen yang diresapi dengan tembaga oksida. Sumber:Tembaga 3D.

Jika tidak memiliki akses ke jenis filter ini, studi oleh Anna Davies menganalisis efisiensi filter dari berbagai bahan seperti filter vakum dan serat seperti katun atau sutra:

Gambar 8:Tabel efektivitas berbagai bahan sebagai filter. Sumber:Tembaga 3D.

Rekomendasi penggunaan

Tujuan NanoMask 2.0 adalah untuk menawarkan perlindungan populasi terhadap partikel di udara dan untuk menghindari penyebaran aerosol cair yang dapat mencemari saluran pernapasan. Harap dicatat bahwa ini bukan masker N95. Ini adalah masker wajah dan tidak boleh dianggap sebagai APD yang disetujui.

Sehubungan dengan profesional kesehatan, perangkat ini harus digunakan sebagai upaya terakhir:Intubasi, ventilasi mekanis, atau bronkoskopi atau prosedur serupa tidak boleh dimanipulasi.

Masker ini dirancang untuk digunakan di ruang umum, maksimal 8 jam, dan untuk mengganti filter non-anyaman sekali sehari. Setelah menangani filter aktif, Anda harus mencuci tangan dan mengikuti tindakan pencegahan yang direkomendasikan oleh otoritas kesehatan.

Tips membersihkan NanoMask adalah sebagai berikut:

1. Mencuci : Perangkat harus dicuci dengan sabun dan air.
2. Bilas :Setelah dicuci, harus dibilas dengan baik dengan air bersih.
3. Disinfeksi :Peralatan harus didesinfeksi untuk menonaktifkan patogen yang tersisa. Untuk ini, disinfeksi kimiawi harus digunakan, bukan menggunakan autoklaf, karena PLActive tidak mentolerir suhu 80 ºC atau lebih. Metode kimia dan pembasmi kuman yang paling mudah diakses ditunjukkan di bawah ini:
1. Metode 1:Alkohol efektif melawan virus influenza. Etil alkohol (70%) adalah bahan pembasmi kuman spektrum luas yang kuat dan umumnya dianggap lebih unggul daripada alkohol isopropil. Karena alkohol mudah terbakar, batasi penggunaannya sebagai disinfektan permukaan pada permukaan kecil dan gunakan hanya di ruang yang berventilasi baik.
2. Metode:Sebagian besar larutan pemutih rumah tangga mengandung 5% natrium hipoklorit (50.000 bagian per juta klorin yang tersedia). Pengenceran yang disarankan : 1:Pengenceran 100 natrium hipoklorit 5% adalah rekomendasi umum. Gunakan 1 bagian pemutih untuk 99 bagian air keran dingin (pengenceran 1:100) untuk mensterilkan permukaan. Sesuaikan rasio pemutih dengan air seperlunya untuk mencapai konsentrasi natrium hipoklorit yang tepat. Misalnya, untuk sediaan pemutih yang mengandung 2,5% natrium hipoklorit, gunakan pemutih dua kali lebih banyak (yaitu 2 bagian pemutih dengan 98 bagian air).
4. Membilas : Jika menggunakan desinfeksi kimiawi, bilas dengan air steril atau bersih (yaitu air yang direbus selama 5 menit dan didinginkan). Air steril lebih disukai untuk membilas sisa disinfektan kimia cair dari alat pernapasan yang telah didesinfeksi secara kimiawi untuk digunakan kembali, karena air keran atau air suling dapat menampung mikroorganisme yang dapat menyebabkan pneumonia. Namun, jika membilas dengan air steril tidak memungkinkan, bilas dengan air ledeng atau air yang disaring (yaitu air yang melewati filter 0,2 μ). Disinfeksi dengan perendaman direkomendasikan dengan waktu kontak 30 menit.
5. Peralatan kering :Ikuti langkah sebelumnya dengan pembilasan alkohol dan pengeringan paksa.
6. Toko :Simpan peralatan dalam keadaan kering dalam kemasan tertutup.

NanoHack 2.2

Copper3D baru-baru ini merilis pembaruan untuk topeng NanoHack 2.0; NanoHack 2.2.

Seperti pendahulunya, NanoHack 2.2 terdiri dari struktur monoblock. Pada versi baru ini, terbuat dari dinding konstan 3 lapis tanpa sudut untuk memperkuat struktur perangkat. Selain itu, dua opsi ditawarkan untuk struktur filter internal:Voronoi atau Gyroid.

Total waktu pencetakan untuk NanoHack 2.2 adalah 4 1/2 jam.

UNDUH STL

Gambar 9:Desain topeng NanoHack 2.2. Sumber:Tembaga 3D.

Masker NanoHack 2.0 dan NanoHack 2.2 dirancang agar pas dengan wajah setinggi 12 cm, diukur dari ujung dagu ke bidang mata (garis horizontal yang melewati tepat di antara mata) dan jarak antara tulang pipi (diukur langsung di hidung) juga 12 cm. Jika wajah Anda lebih kecil atau lebih besar dari ukuran ini, disarankan untuk mengubah ukuran model sebesar 5 % atau 10 % agar pas dengan wajah Anda.