パリの病院がArtec Space Spiderを使用して品質管理のために医療機器を3Dプリント

昨年末、中国の武漢で謎の肺炎のような病気として知られていた新型コロナウイルスの最初の症例が発生したとき、私たちのほとんどは世界を変えようとしているパンデミックについてほとんど知識がありませんでした。2020年1月までに、中国では40人以上が感染し、コロナウイルスまたはCovid-19という名前が付けられました。今後数か月の間に、世界的なパンデミックが国内および国外への旅行を停止させ、企業は閉鎖し、広範囲にわたる検疫が課され、世界のほとんどの国では、必要不可欠なサービスのみが許可されます。

隔離の準備をしている患者への3D印刷された医療機器の配達。（写真提供：Dr. Roman Khonsari / Instagramより）

2020年4月中旬の時点で、世界中で250万件を超える症例が報告されており、約70万人が回復し、20万人近くが死亡しています。フランスでは、4月中旬の時点で、2万人以上が死亡し、4万人が回復した168,000件を超える症例が報告されています。フランスは現在、発生が最初に始まった中国よりも高い、症例数が4番目に多い国です。

世界中の国々、特に患者数が増えていて病院のベッドが不足している国々では、他のどの必須サービスよりも医療が非常に重要でした。医療従事者は、時間、数、エネルギー、およびリソースの両方で痩せていってしまいます。

その時、パリを本拠とする外科医、ロマン・コンサリ（Roman Khonsari）博士がAPHP（公的支援されるパリの病院）と共に率いる新たな取り組みであるCovid3D.orgが形成されたのです。これはパリ大学と、高級ブランドグループのケリング（Kering）によって資金提供され、3Dテクノロジーがこの主導権のバックボーンを形成しています。そのオペレーションは大規模なもので、正確かつ迅速に機能するものでなければなりませんでした。

計画：医療機器を迅速かつ安価に、そしてオンデマンドで設計および印刷できるパリで、3D印刷事業を立ち上げること。課題：全て最初から、チャーターされていない海域ですること。

感染者数が増えているのに加えて、世界中の工場が閉鎖されたため、時間は非常に重要でした。50人の医師、エンジニア、開発者、起業家、および公共部門と民間部門のメンバーの支援と動員により、Covid3Dはわずか10日間で発売に至りました。

「世界的な大流行の際には、医療機器を３Dプリントする方法に関する教科書はありません」と、コンサリ博士は言います。「そして、大量の法的作業が関与することによる大きな課題–これは通常私たちにはできないことであり、医療用品の印刷を目的としたまったく新しいフレームワークを作成していました。」

また、パリの病院で医薬品が不足しただけではなかったと、コンサリ博士は説明します。米国や中国などの製造拠点が操業を遅らせたり、国内向けに生産しているものを維持したりする中で、新型コロナウイルスのケースで必要とする以上の医薬品が必要になりました。非常に重要なアイテムには、バルブ、挿管機器、レスピレーター、シリンジポンプ、マスク、医療用コネクターなどがあります。

この装置は通常米国から輸入され、現在は供給不足ですが、心臓手術中に縫合するための糸を保持するために使用されます。

ここで覚えておくべき重要なことは、印刷およびスキャンされるアイテムは必ずしも複雑ではないということです–「ここでは宇宙船の部品を製造していません！」コンサリ博士は付け加えます–しかし、それらは医療用であるため、最高レベルの品質、正確性、安全性が要求されます。

サブミリ単位の精度を確保するために、Artec Space Spiderが使用されています。ポータブル3Dスキャナである Artec Space Spiderは、一定の精度と複雑な詳細で小さなオブジェクトを高解像度でキャプチャするために作られており、成形部品、鍵、コンピュータ部品、またはこの場合である特定の医療機器に最適です。Space Spiderは、ブルーライトテクノロジーを使用して、コインの細部から人間の耳の内側や外側まで、たとえどんなに鋭くても薄くても、どのエッジも逃しません。

Covid3Dチームの最大の課題–法的規制。「それは私たちを本当に苦しめていて、私たちは一日中、一晩中私たちが印刷したものの品質に取り組んでいた」とコンサリ博士は言います。状況の緊急性を考慮して、この印刷を許可する法律は迅速化され、今日のチームは、厳密なプロトコルが遵守されていることを条件として、必要な規制を実施しています。

「まず最初に」とコンサリ博士は説明します、「私たちはアイテムが不足していること、および他の製品が同じニーズを満たすことができないことを示す必要があります。」実際の不足が確定されると、プロトコルが厳密に施行されているという条件でアイテムの印刷が許可されます。アイテムが満足のいく基準で印刷されていて、しかもクリーニングと品質管理に耐久できるということを保証するためにです。医療洗浄方法には、耐久性のない製品には損傷を与えかねない厳密な方法による滅菌と消毒が含まれます。

3Dプリント工場は病院の近くに設立され、24時間年中無休で稼働しています。（Stratasys 社からの写真）

わずか3週間で、コーチン病院に隣接する歴史的な建物であるポートロイヤルアビーに、まったく新しいシステムが設置されました。ここでは、60台の3Dプリンターがさまざまな形態の医療機器を24時間体制で作りだし、シフトで働く5人のエンジニアの監督チームがいます。印刷されるアイテムは、100個ずつに小分けされます。その小分けの中のひとつが、Artec Space Spiderで3Dスキャンされ、品質をチェックされます。

印刷されるデザインは、既存の機器のスキャンから採用されるか、エンジニアによってゼロから描画されます。スキャンにより、新しく印刷されたアイテムと、もともとあった先行アイテムとの比較が可能になります。データの比較には、産業用データに特化したアプリケーションであるAvizoなどの多目的用ソフトウェアを使用しています。

スキャンにより、新しいアイテムが要件を満たし、各アイテムの主要な特性が維持されていることが証明された場合、その小分けは品質管理テストに合格します。テストが不合格になると、小分け全体が破棄されます。内部チューブの精度が要求される機器では、CTスキャンがSpace Spiderと連携して使用されます。

緊急医療機器の小分けの監視は、品質管理に使用されます。（写真提供：Dr. Roman Khonsari / Instagramより）

今日、法的ハードルを越えてプロトコルが整ったため、チームは業務を継続できると確信しており、将来にも備えることができます。また、アイテムは安価に印刷でき、大量に印刷できるため、緊急事態に対処する新しい方法を提供します。

Artec 3Dの認定パートナーであるCADvision社のセリム・アムラニ（SélimAmrani）氏は、3D テクノロジーが迅速に解決法を提供できる一方で、品質はさらに重要であると述べています。「最初の2か月で目にしたのは、バイザーまたはバルブを印刷して支援しようとした多くの企業でした」と彼は言います。「しかし、そのような部品を印刷するのはそれほど簡単ではありません。非常に具体的な基準を尊重する必要があります。」そのことを念頭に置いて、品質管理の3Dスキャンが中心的な役割を果たします。

「もちろん、CADvision社は、これらの部品を作成する際に解決法を見つける役割を果たしてくれます」とアムラニ氏は付け加えます。

コンサリ博士にとって、これはほんの始まりにすぎません。「将来的には、同様の3Dプリンティングソリューションを戦争地帯や、また別のエピデミックに直面した時に構築することができます」と彼は言います。すでに、このチームはフランスやヨーロッパの他の地域、さらにはメキシコやアフリカの国々の組織から連絡を受けています。

しかし、フランスの新型コロナウイルスの数が減少し、ますます多くの患者が集中治療室から出てくる一方で、コンサリ博士は3Dプリントされた換気マスクもその段階に備えて、チームは準備していると言います。

フランスでの日常生活の制限が緩和されてきていることから、コンサリ博士と彼のチームは、おそらく近い将来、もう1度感染増加の波が来ることを予測しています。「少なくとも医学的に必要なものについては、私たちの病院が信頼できるほど十分な生産能力があります」とコンサリ博士は言います。「私達は２度目の感染の波が来る準備はできています。」