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3D打印如何助力醫療器械領域？

日期:2022-08-01

3D 打印可以通過提供具有成本效益且易于使用的醫療設備來推動先進的醫療保健。

在談醫療保健領域之前，可以先談談電子產品領域。在電子產品領域，3D噴墨打印機用于打印電路，使用的墨水是一種導電材料，不僅可以在平面 2D 表面上打印電路，還可以在 3D 產品上打印電路。傳統電路板 (PCB) 制作采用減材制造方法，而3D打印是一種增材制造。減材制造過程涉及從實心板上蝕刻、鉆孔或切割以構建最終產品。它非常適合使用多種材料的應用以及大尺寸產品的PCB 制造。增材制造是添加一層材料并將這些層粘合在一起，從而開發產品。3D打印需要具有控制材料密度的能力和制造復雜特征的能力，使制造過程具有通用性。它可用于一系列工程和制造應用，特別是在定制制造中。
3D 打印在醫療器械制造中的優勢

3D打印十分經濟且無需復雜的制造步驟，即可提供快速的PCB原型制作。它通過避免初始PCB設計階段可能出現的設計錯誤來優化PCB設計過程。柔性PCB上的3D 打印很容易，并且可以使用最新的設計軟件進行多層 PCB 打印。隨著制造趨勢的增長和軟件的改進，3D打印將不僅僅是一種原型制作工具，而且可以成為生產零件的可行替代方案。3D打印已被用于制造助聽器、牙科植入物等多種醫療設備的最終部件，對小批量生產更有利。
隨著對微型醫療設備的需求不斷增長，3D打印已成為有效制造的正確選擇。生物醫學傳感器、醫療植入物和手術輔助設備是3D打印電子設備在醫療保健中的一些重要應用。展望未來，3D打印可以通過在醫藥領域提供低成本和個性化的健康服務來協助制定新的治療策略。
醫療器械制造中的3D打印技術

塑料部件最常用的3D打印技術是立體光刻 (SLA)、選擇性激光燒結 (SLS) 和熔融沉積成型 (FDM)。如果設備是使用金屬制造的，則可以使用直接金屬激光燒結 (DMLS) 或激光熔化 (SLM) 方法。SLA 技術適用于具有嚴格公差和光滑表面的原型，如牙科和醫療最終用途零件，而 SLS 是修復體等復雜幾何形狀的最佳選擇。在使用金屬的應用中，可以使用 FDM 打印進行低成本原型制作。DMLS 或 SLM 打印用于構建堅固耐用的部件，如骨科植入物。
3D打印在醫療器械中的應用

●構建快速原型：醫療 PCB 原型設計是一個關鍵過程，涉及多次迭代。3D打印為開發用于醫療設備的復雜電路原型提供了靈活性。它可以快速測試和驗證強度、功能和耐熱性等特性。3D 原型可用作新設計的概念證明和投資者提案的模型。由于 3D 打印技術，現在可以構建高效和定制的醫療設備。
●使用生物材料進行組織工程：再生醫學使用生物材料、細胞等來制造合成器官、血管、骨骼、瓣膜，甚至合成皮膚。3D打印支持具有替代人體器官移植潛力的組織工程。這些發展將在未來幾年改變醫療保健服務。
●定制藥物的生產：3D 打印的引入為制藥行業提供了個性化的藥物制備。醫生可以根據患者的年齡、體重和病史提供更具體的藥物。這可以顯著節省成本和資源。生物打印器官用于醫學臨床試驗。這提高了藥物生產率，也減少了對經常用于藥物測試目的的動物的不利影響。
●價格較低的假肢和器官模型：合成器官對醫學研究和治療計劃有很大幫助。器官模型可用于了解復雜的手術并使患者了解他們的健康狀況。假肢價格昂貴，許多患者不容易負擔得起。然而，3D 打印可以大大降低其成本。

●改善老年人的生活方式：慢性病一直對醫療保健服務構成挑戰。隨著老年人口的增加，需要能夠減少副作用的創新療法。3D 打印的骨科植入物、合成心臟瓣膜和骨骼改善了許多患者的整體生活質量。

●先進的醫療保健服務：3D 打印可以提供具有生物相容性的個性化醫用敷料材料。這些材料的柔韌性促進傷口快速愈合。使用3D打印開發的手術器械提高了手術的準確性。現在可以用3D打印技術制造微流體芯片。這些芯片可以檢測出人體的異常情況，并可用于實時診斷。
3D打印醫療設備的監管批準

使用 3D 打印技術制造醫療設備變得非常容易。生產高度定制產品的靈活性使 3D 打印在醫療設備生產中得到廣泛應用。在發揮3D打印的優勢的同時還要注意醫療設備的安全性。因此，3D 打印醫療設備的監管批準是強制性的。
美國食品藥品監督管理局 (FDA) 根據所涉及的風險將醫療器械分為三類。盡管FDA不監管3D打印機，但它監管使用3D打印制造的醫療設備。監管審查隨著醫療器械的類別而增加。
第 1 類包括低風險部件，如繃帶或手持式手術器械。
第 2 類包括中度風險設備，如注射器、輸血工具包等。
第３類包括用作生命支持系統的產品。它可以是起搏器、除顫器、呼吸機或植入假肢。為確保第三類醫療器械的安全，需要詳細的臨床試驗數據。
結論

醫療保健服務可以通過使用基于3D打印技術的醫療設備為患者提供高質量的體驗。醫療和制藥領域的發展空間巨大，可以充分發揮新興3D打印技術的特點

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