3Dプリント：COVID-19 PPE不足への革新的対応

COVID-19コロナウイルスの拡大により経験している現在の緊急事態において、連帯と革新から素晴らしいイニシアチブと解決策が生まれています。特に医療機器と個人防護具（PPE）の不足を緩和するためです。

3Dプリントセクターでは、多くのエンジニアと材料メーカーが医療専門家とともに、PPE（個人防護具）のモデル設計に取り組み、医療従事者の健康を守り業務を支援しています。また、バルブ、呼吸器コネクタ、補助呼吸器など、医療機器不足を緩和するさまざまなプロトタイプの開発も進めています。

さらに、多くのメイカーコミュニティが3Dプリンターを稼働させこれらのデバイスを製造しています。スペインではCoronavirus Makersイニシアチブが生まれ、数千人のボランティアによる非営利プラットフォームとなっています。ドイツ、イタリア、チリ、アルゼンチン、コロンビアなどでも類似のイニシアチブが見られます。

以下では、さまざまな企業と団体が無料で公開している防護具と医療用品の設計をまとめます。これらはSTL形式でダウンロードでき、実質的にあらゆるFDMプリンターでプリント可能です。

一部のモデルは該当する保健当局による認可や承認を受けておらず、地域や国によって認可要件が異なる可能性があることにご注意ください。

フェイスマスク

3Dプリントリソースプラットフォームや3Dセクター企業のさまざまなページで、あらゆるタイプの3D FDMプリンターでプリント可能なさまざまなマスクモデルが共有されています。

これらのマスクは、必要なフィルターがない限り、ウイルスに対する物理的バリアとしてのみ機能し、感染時の拡散防止にも役立つことを強調しておきます。

数日前、抗菌フィラメントPLActiveのメーカーCopper3Dチームが開発したNanohackマスクの設計を共有しました。同チームは最近、このマスクの設計アップデートを共有しました：NanoHack 2.0。モノブロック構造、強固で気密で、PLActiveとMDFlex抗菌フィラメントで製造することで外部環境に対する最大限の保護を提供します。

PLActiveはリサイクル可能で生体適合性のあるポリマーで、抗菌特性を示す銅ナノコンポジットを含みます。

その設計により、NanoHack 2.0は空気中の粒子に対する保護を提供し、気道を汚染する液体の拡散を防ぎます。NanoHackは手術用マスクと同じ材料（不織布ポリプロピレン）をろ過システムとして使用します。最適な保護のため、三層不織布ポリプロピレンフィルターの使用を推奨します。このフィルターはマスクに組み込まれます。様々な研究によると、1ミクロンの微生物に対して96.4%、0.02ミクロンの微生物に対して89.5%のろ過効率が達成されます。

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フェイスシールド

インターネット上で無数のバイザーとフェイスシールドモデルが見つかります。Prusaはいくつかのプロトタイプを開発し、チェコ保健省で検証されました。最終的にRC1とRC2の2つのシールドバージョンを発表しました。

このシールド設計は、剛性構造と柔軟で透明なアセテートプラスチックシートで構成されます。剛性構造は3Dプリントし、プラスチックアセテートシートをシールドとして適応させます。RC1バージョンは同じプリントプロセスでより多くのパーツをプリントでき、RC2バージョンはやや高い保護と装着快適性を提供します。

シールドとして、厚さ0.5mmのPETGシートを使用しますが、クリアアセテートシートなど、同様の厚さの他の透明で柔軟な材料も使用可能です。

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PETGで30%インフィルでの3Dプリントを推奨しますが、PLAやABSなど他の材料も使用可能です。医療センターに納品するには、次亜塩素酸水溶液（比率50:1）で水浴滅菌し、その後水で洗浄することが必須です。これにより、医療従事者への間接感染リスクを排除できます。

呼吸器とバルブ

自立型呼吸器の不足を受け、さまざまな機関と医療従事者と協力する複数のエンジニアグループが、3Dプリントを用いてそれらを構成するさまざまなパーツのプロトタイプ開発と製造を行っています。

バルセロナ自由貿易圏コンソーシアムが、HP、Leitat、SEATとともに、3Dプリントでパーツを製造する呼吸器プロトタイプを開発しました。自動車のワイパーモーターなどの要素を活用しています。このデバイスはOxyGENと名付けられ、サバデルのParc Taulí病院の専門家によってすでに検証されています。このデバイスの利点の一つは、生産がスケーラブルであることです。

もう一つの解決策は、同じ呼吸器を複数の患者で使用できるアダプターを使用することです。Copper3Dが開発した「H」コネクタがその例です。デッドスペース体積を最小化し、不要な接続による空気漏れを防ぐ設計です。Copper3Dは、抗菌特性と生体適合性のため、このデバイスの3DプリントにPLActiveを推奨しています。

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いくつかの病院では、呼吸器に関連する重要な要素が不足しています。呼吸器を通じて患者に導入される酸素濃度を調整するベンチュリバルブがその例です。

ユーザーが利用できる設計がいくつかあり、Cultsプラットフォームのものなどがあります。

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その他のデバイス

PPEやCOVID-19患者治療用の特定デバイスに加え、日常活動で誰もが曝露する間接接触感染を防ぐさまざまなツールが開発されています（ドア・窓ハンドル、エレベーターボタン等）。

StopCovid-19リングは、物理的に触れずにスイッチやボタンを押すためのプリントしやすいリングです。

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Materialiseのような企業は、手を使わずにドアを開けられるドアハンドル取り付けデバイスを開発しました。このツールのさまざまなバージョン（円筒形、長方形、円形等の異なるハンドル形式に対応）が、同社ウェブサイトから無料でダウンロード可能です。

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前2つの有用性を組み合わせたのがLU-Touchです：ドアと窓の開閉ツールであり、同時にボタンとスイッチのプッシャーです。LU-Touchは無料でダウンロードでき、あらゆる3D FDMプリンターでプリント可能です。また、3Dプリンターがなくても既製品を購入できます。

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これらのツールを使用することで、日常活動における間接接触による感染可能性を最小限に抑えられます。より安全のため、使用後は常にツールを消毒する必要があります。また、推奨安全ルール（定期的な手洗い、顔に触れない等）の適用を免除するものではないことも覚えておいてください。

特定材料

個人防護具製造用の特定材料の中では、抗菌・抗ウイルス特性を持つPLActiveとMDFlexを強調します。これらの材料は、自立型呼吸器用の拡張デバイスとアダプター付きバルブのプリントにも推奨されます。

一般材料

使用用途により生体適合性や抗菌性材料を必要としないスクリーンやバルブの製造には、PLAやPETGなどのFDM 3Dプリント基本材料を使用できます。これらの要素は特定の特性を必要としませんが、ある程度の剛性が必要で、FilaflexやFilaFlexなどの柔軟材料の使用は推奨しません。

これらの無料ダウンロードファイルにより、FDM 3Dプリンターと前述の材料のいずれかを持つあらゆるユーザーが、現在経験しているパンデミックと深刻な状況を止めるために力を貢献できます。