【3D列印也抗疫】小Baby戴「皇冠」面罩! 「防冠」有撇步

CTWANT|記者:戴嘉芬

嘉義基督教醫院使用3D列印機,印出「皇冠」造型的嬰兒防護面罩,有粉紅、淺綠可選擇。(圖/嘉基提供)
嘉義基督教醫院使用3D列印機,印出「皇冠」造型的嬰兒防護面罩,有粉紅、淺綠可選擇。(圖/嘉基提供)

愈來愈成熟的3D列印技術,目前已廣泛被運用在製作居家小物、餅乾零食,甚至是假牙、人工關節。面對新冠肺炎疫情,3D列印技術也上場抗疫,除了「嘉義基督教醫院」(嘉基)是台灣第一家使用3D列印技術、製作嬰兒面罩的醫療機構;堪稱台灣3D列印翹楚的「三緯國際」,也透過此技術製作成人面罩、塑膠口罩、眼罩、塑型壓條、調節扣等抗疫法寶!

看到一張張小嬰兒戴上透明防疫面罩的畫面,真是可愛度爆表!嘉義基督教醫院為台灣第一家使用3D列印技術、製作嬰兒面罩的醫療機構, 因此引發業界關注。嘉基創新育成中心主任周信旭認為:「一歲以下的嬰兒最好不要戴口罩!」「因為這些小嬰兒包括呼吸道發育、呼吸的力氣都還不夠成熟;戴上口罩會造成呼吸道阻塞,甚至可能窒息。」同時也是小兒科醫師的周信旭,因此和同事透過3D列印技術,製作嬰兒面罩。

嘉基創新育成中心主任周信旭,發現很多家長因疫情關係,不敢帶小Baby到醫院注射預防針,才有了製作防護面罩的想法。(圖/嘉基提供)
嘉基創新育成中心主任周信旭,發現很多家長因疫情關係,不敢帶小Baby到醫院注射預防針,才有了製作防護面罩的想法。(圖/嘉基提供)

周信旭說,嬰兒面罩可預防飛沫傳染,降低感染疾病的風險,讓家長們更安心。他進一步透露此想法的來由,「在疫情期間,我發現有些父母帶新生兒回家後,過了一、兩個月,明明到了打預防針的時間,卻遲遲不回醫院。詢問後才知道,家長們因為擔憂疫情,不敢帶小Baby來醫院,卻因此讓嬰兒缺乏足夠的保護力。」

當時周信旭剛好上網看到泰國有間醫院在幫小Baby製作嬰兒面罩,又發現台灣沒有任何醫院有類似防疫應用,便和嘉基創新育成中心同仁,利用院方現有的3D列印機和繪圖軟體,為一歲以下的新生兒製作面罩。嘉基一年前花費10萬元購置3D列印機,平時用來印出患者的身體器官模型,作為醫療教學用途之用。

新生兒家長對於自家寶寶戴上可愛的防護面罩,覺得很安心。(圖/嘉基提供)
新生兒家長對於自家寶寶戴上可愛的防護面罩,覺得很安心。(圖/嘉基提供)

「每個小Baby都是父母心中的小王子、小公主!」因此,周信旭等人設計出宛如「皇冠」的面罩,「內含預防新冠病毒『防冠』的意思,就是要把新冠病毒擋在面罩之外。」面罩以淺綠和粉紅兩種顏色為主,分別給小男嬰和小女嬰使用,「如果產量夠,也可以讓家長選顏色。」一個嬰兒面罩約可使用二個月左右。

嬰兒面罩製成速度慢 供不應求尋奧援

嘉基創新育成中心管理師利用電腦繪圖軟體,設計出皇冠造型的防護面罩。(圖/嘉基提供)
嘉基創新育成中心管理師利用電腦繪圖軟體,設計出皇冠造型的防護面罩。(圖/嘉基提供)

為了配合新生兒的頭圍尺寸,嘉義基督教醫院創新育成中心工作人員剛開始花了很多時間設定參數,根據大多數新生兒的頭圍(32至34公分)製作面罩,頭冠後方更搭配鬆緊帶,滿足「長太快的寶寶」,但若頭圍超過35公分,就無法使用。「3D列印只會印出頭冠部分,我們自己到生活百貨購買膠片,然後裁切製作透明罩子。」嘉基創新育成中心主任周信旭說。

新生兒的頭圍大多介於32至34公分,但仍可透過軟體設定,列印出大一點的頭冠。(圖/嘉基提供)
新生兒的頭圍大多介於32至34公分,但仍可透過軟體設定,列印出大一點的頭冠。(圖/嘉基提供)

「3D列印的缺點就是速度慢,印出一個嬰兒面罩需要二小時以上。所以嬰兒面罩的產量真的有限,而且是『無償提供』,完全沒有索取任何費用。」周信旭表示,嬰兒面罩推出後,吸引附近醫院和民眾頻頻詢問,「連外縣市都有人來要,導致供不應求。」目前嘉基一天可印出6個嬰兒面罩,每周約產出30個至40個,「現在產出的嬰兒面罩,會優先提供給嘉基的新生兒和出生二個月內、有回診需求的小Baby使用。」

嘉基開始製作嬰兒面罩後,醫護人員確實增加了不少工作負擔。例如創新育成中心管理師林瑾宜,每天都要忙著列印面罩,然後做初步組裝。「剛印出的成品邊緣都是粗糙的,必須用磨刀仔細把邊緣修得更平滑,才不會割傷小Baby。」此外,小兒科護理師也需抽空教導家長要如何使用、消毒和清洗嬰兒面罩。

「倘若未來數月仍持續有需求,可能會找合作廠商來開模,希望有企業跳出來共襄盛舉。」周信旭透露,近日也將在網路公布嬰兒面罩製作方法,方便有3D列印機的機構或一般家庭DIY。

嘉義基督教醫院位於嘉義市區,平均每日門診量超過4,110人次。(圖/翻攝自GOOGLE MAP)
嘉義基督教醫院位於嘉義市區,平均每日門診量超過4,110人次。(圖/翻攝自GOOGLE MAP)

不過,在醫療產業上班、育有一歲多小孩的Michelle,卻認為嬰兒面罩不一定實用,「因為小嬰兒每隔幾小時就要喝奶或是討抱,面罩拿上又拿下,反而增加麻煩。不過,我也認為不滿一歲的嬰兒不適合戴口罩,因為會影響他們呼吸;至於一到二歲的幼兒則是戴不住,會一直拔掉。」因此Michelle盡量不帶小孩去人多的地方。

動用工業級列印機 只為防疫盡心力

醫護人員可利用3D列印製作的防護面罩和口罩,再加上眼罩,來做到全臉防護的效果。(圖/馬景平攝)
醫護人員可利用3D列印製作的防護面罩和口罩,再加上眼罩,來做到全臉防護的效果。(圖/馬景平攝)

金寶電子集團旗下的「三緯國際」(XYZprinting),堪稱台灣3D列印技術的翹楚,在此領域已耕耘數年之久。近日利用3D列印機(機型為mfgPro230 xS)來產出成人防護面罩。

三緯國際副處長舒家誠說,這台3D列印機是工業級產品,機器本身相當昂貴,一台售價逾六萬美金(約台幣180萬元),「用這台來印面罩,產出速度會快很多。」此外,三緯也有販售機型較小的3D列印機,售價數百美元至六千美元不等。

三緯國際使用工業級3D列印機「MfgPro230 xS 」,來列印3D防護面罩的頭冠。(圖/馬景平攝)
三緯國際使用工業級3D列印機「MfgPro230 xS 」,來列印3D防護面罩的頭冠。(圖/馬景平攝)

這種3D防護面罩運用熱熔融層積(FFF;Fused Filament Fabrication)與雷射粉末燒結(SLS;Selective laser sintering)兩項先進3D列印技術。舒家誠進一步解釋,SLS是用雷射去燒粉末,燒了之後粉末熔化,粉末間融合在一起,因而成形,然後一層層往上疊印。接著,就有點像古物出土,把印好的東西在從粉末中挖出,這些在列印過程中剩下的粉末材料也可以繼續回收使用。

至於熱熔融層積(FFF)的列印材料就不是粉末,而是一條條的PLA抗菌聚乳酸塑料。熱熔融層積是一個加熱還原塑膠的過程,「就像是在用一支很細緻的熱融槍,加熱到180度後,能把塑膠熔化,接著把這些熔化的塑膠像擠牙膏般地擠出來,再用馬達驅動,一邊擠一邊驅動,透過3D設計圖樣,便可繪製並列印出需要的形狀。」

金寶電子集團成立於1973年,目前企業總部位於新北市深坑區。(圖/馬景平攝)
金寶電子集團成立於1973年,目前企業總部位於新北市深坑區。(圖/馬景平攝)

飆速狂印! 2小時可產出30個面罩

列印3D防護面罩需要用到「PLA抗菌聚乳酸」環保材質,它以玉米澱粉為基底,加上塑化產製而成。(圖/馬景平攝)
列印3D防護面罩需要用到「PLA抗菌聚乳酸」環保材質,它以玉米澱粉為基底,加上塑化產製而成。(圖/馬景平攝)

列印3D防護面罩除了一台3D列印機,還需要「PLA抗菌聚乳酸」和「PA12」這兩種極普通且容易取得的塑膠材質。PLA是一種以玉米澱粉為基底的塑化環保材質,雖然對食物和人體的傷害較低,但耐久性不高;超市販售的塑膠便當盒,多是PLA材質。PA12就是常見的「尼龍」(Nylon、人造纖維塑料)。三緯國際副處長舒家誠解釋,「在3D列印領域中,列印所需的材料成本算是最少的。」

目前三緯國際設計生產的3D防護面罩僅一種尺寸,為了給不同頭圍的民眾使用,還以手工的方式加上鬆緊帶。「也可以在電腦軟體做好參數設定,列印出不同頭圍、臉型尺寸的頭冠,甚至還能一次印出不同頭圍尺寸的頭冠。」舒家誠說。

這台MfgPro230 xS列印機一次可印出30個防護面罩(頭冠部分),光列印僅需兩小時左右;印完之後,還需靜置降溫,全部處理過程加起來大約八小時。「金寶電子集團在泰國、美國都有合作的醫療院所,若當地有需求,我們都是直接印出來送給對方,因為使用3D列印來印防疫物資,其實非常耗時,我們能幫忙就盡量做。」

每次列印的頭冠件數可從軟體設定,最多一次可列印30個。(圖/馬景平攝)
每次列印的頭冠件數可從軟體設定,最多一次可列印30個。(圖/馬景平攝)

如果台灣的醫療單位有相關需求,就直接購買一台3D列印機?「其實如果醫院購買了列印機,對醫護人員其實無形中增加了工作負擔,因為很費時。而且3D列印機購置對醫院也是一項成本。」舒家誠說,像醫院的新生兒室,如果需求量並不大,只是印給小Baby用,就很適合用3D列印機。

應用無遠弗屆! 連呼吸器的零組件也能印

金寶電子即將量產的「個人用呼吸器」,實際體積只比一台筆電略大。(圖/馬景平攝)
金寶電子即將量產的「個人用呼吸器」,實際體積只比一台筆電略大。(圖/馬景平攝)

3D列印應用確實無遠弗屆!就連呼吸器裡的關鍵零組件:「增壓器」也是使用3D列印技術,它的作用是讓氣筒增壓,達到少量製造和快速產出之目的。甚至有些醫療用大型呼吸器需要用到「分流管」,3D列印則可依需求製作成不同的分流管和連接器,供醫療照護機構裡的呼吸器做分流使用。

呼吸器裡的零組件:「增壓器」就是使用3D列印技術製作出來。(圖/馬景平攝)
呼吸器裡的零組件:「增壓器」就是使用3D列印技術製作出來。(圖/馬景平攝)

金寶電子也將運用3D列印技術,投入呼吸器量產。「這台跟ICU加護病房裡使用的呼吸器有很大差別,它是一種個人使用的呼吸器。」三緯國際副處長舒家誠說,這種「個人呼吸器」可謂是專業醫療呼吸器的替代方案。除了具備基本的外力輔助呼吸功能,也能調整呼吸頻率、調整供氧量;目前售價未定,大約落在新台幣6萬元到9萬元之間。

此外,3D列印除了印防護面罩,還能印「防護口罩」,這種軟質塑膠口罩的特色是以「數位客製化」掃描人臉,絕對符合個人臉型,還能清洗重複使用。「這是提供給一些醫療口罩資源匱乏的國家『救急之用』,需在口罩內層加上一層不織布,加強防護。」舒家誠強調,但這種口罩可能無法達到醫療等級的防護效果。

塑膠製的防護口罩也是用3D列印出來,可印出各種不同尺寸,提供給臉大臉小的人使用。(圖/馬景平攝)
塑膠製的防護口罩也是用3D列印出來,可印出各種不同尺寸,提供給臉大臉小的人使用。(圖/馬景平攝)

另外還有「3D口罩塑型壓條」和「3D口罩減壓調節扣」,這兩種配件都是搭配口罩使用。前者是為了解決口罩尺寸與臉型不符的窘況,例如小臉族或幼童口罩,因此利用3D列印製作出不同的塑型壓條。

3D口罩塑型壓條是為了解決口罩尺寸與臉型不符的窘況。(圖/馬景平攝)
3D口罩塑型壓條是為了解決口罩尺寸與臉型不符的窘況。(圖/馬景平攝)

「3D口罩減壓調節扣」則是為了緩解長期戴口罩之下,耳背產生的疲勞感,使用PLA抗菌聚乳酸材質或PA12塑料兩種材質印出;可依個人需求調整口罩耳掛長度,大人小孩都能用,用以消除耳後勒痕。

3D口罩減壓調節扣用來緩解長期戴口罩之下的疲勞感。(圖/馬景平攝)
3D口罩減壓調節扣用來緩解長期戴口罩之下的疲勞感。(圖/馬景平攝)

金寶電子長期深耕東南亞市場,在當地政府的協助下,已快速取得醫療許可證,五月起將在菲律賓、泰國和美國等各廠,月產二百萬片醫療用口罩與一千套醫療用呼吸機,協助當地度過疫情。

原文出處:CTWANT

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