Дешевые 3D-печатные ингаляторы обеспечивают доступность лечения для миллионов

Команда Coalesce Product Development генерирует десятки прототипов для каждого медицинского девайса, обеспечивая, что каждая итерация дизайна соответствует строгим стандартам.

По данным ВОЗ, оцениваемые 262 млн человек по всему миру страдают астмой, состояние, вызывающее почти 500 000 смертей ежегодно. Для пациентов с астмой или хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) ингалируемые лекарства необходимы для управления симптомами и поддержания активного образа жизни. Однако доступность и доступность остаются значительными барьерами, особенно для нестрахованных и в низкоинкомных странах. Исследования, опубликованные в Annals of the American Thoracic Society и Journal of Allergy and Clinical Immunology, оценивают годовые затраты на лечение астмы на человека между $1 800 и $4 900, покрывающие лекарства, визиты к врачу и косвенные расходы вроде потерянного рабочего времени. Опрос затрат на здоровье 2005 года показал, что 44% людей с астмой прекращали лекарства или визиты к врачу для экономии денег.

UK-базированная Coalesce Product Development решает эти вызовы, дизайня инновационные устройства доставки лекарств — включая ингаляторы и инъекторы — доставляющие дженерические ингаляционные продукты за долю стоимости брендовых альтернатив, которые могут превышать $380 в месяц.

Ингаляторы должны быть удобны для широкой демографии — от подростков до пожилых пациентов с коморбидами. Точный размер, эргономика и дизайн пользовательского интерфейса поэтому критичны. Для достижения этого команда Coalesce использует инхаус 3D-принтеры для прототипирования, тестирования и фабрикации девайсов в различных формах и размерах. Они также создают кастомные 3D-печатные тестовые риги, джиги и фикстуры для валидации производительности каждого продукта.

Индустриальный дизайнер

Виннай Чхабильдас, промышленный дизайнер в Coalesce, объясняет, как 3D-печать позволяет команде производить «look-like» прототипы, сокращать аутсорсинг и ускорять итерации дизайна, в конечном счете приводя к инновационным устройствам доставки лекарств.

Инвестиции в Formlabs для производства медицинских девайсов

Draft Resin используется для тестирования фикстур до механической обработки.

Coalesce впервые приобрела Form 2 SLA-принтер в 2015 году. Тогда разработка прототипов сильно опиралась на внешних вендоров, вызывая задержки в днях на каждую деталь. С Form 2 команда быстро сократила аутсорсинг, построив несколько юнит Form 2 и резая лид-таймы.

Form 2 облегчила дизайн ключевых архитектурных компонентов для нескольких ингаляторов и авто-инъекторов. Например, корпус электронного Breath Profiling Device (BPD) использовал White Resin за его гладкий финиш, механическую прочность и совместимость с латунными вставками.

Виннай отмечает, что «SLA предлагает отличный баланс разрешения, поверхностной отделки, долговечности, материаловых опций и размерной точности. Поскольку наши девайсы включают движущиеся части, инхаус-прототипирование мелких механизмов было essential». Он добавил, что релиз Form 2 стал поворотным моментом: «Мы заказали первый юнит сразу и следом второй в течение недель».

Изначальные прототипы фокусировались на внешней геометрии BPD. Когда дизайн стабилизировался, напечатанные детали красили и демонстрировали на ежегодной конференции Drug Delivery to the Lungs (DDL), где их часто путали с готовыми продуктами.

Последующие клинические исследования с теми же прототипами раскрыли значительную вариацию в профилях неинструктированной ингаляции, подчеркивая важность точного дизайна девайса.

Инхаус-печать оказалась драматически дешевле сторонних вендоров — примерно в 20 раз. Для корпуса BPD Form 2 стоил £11 за деталь против ~£250 при аутсорсинге. Помимо стоимости, временное преимущество было решающим: детали, печатаемые за восемь часов, могли быть отфинишены и покрашены за дни, тогда как внешние подрядчики требовали неделю или две.

White Resin также позволяет точное вставление резьбовых соединений, облегчая функциональное тестирование.

Расширение инхаус 3D-печати с Form 3

Rapid prototyping остается центральным для успеха Coalesce. После установления надежного флота Form 2 компания добавила три принтера Form 3, чтобы выйти за поверхностные прототипы к полностью функциональным деталям с микроминутными внутренними фичами.

Технология Low-Force Stereolithography (LFS) Form 3 дает беспрецедентную точность, позволяя команде анализировать тонкую распределение частиц в dry-powder формулировках и обеспечивать точную доставку лекарств.

Виннай резюмирует: «Form 3 позволяет нам печатать тонкие фичи и деликатные меши, и мы можем итерировать на лету, производя физическую деталь за пару часов. Устранение сторонних поставщиков ускорило наш цикл разработки». Он добавляет, что принтеры теперь работают нон-стоп пять дней в неделю и интегральны для тулинга, пациентских маусписов для триалов и внутреннего тестирования девайсов.

Почему Formlabs? «Никакая другая платформа не матчит качество печати, надежность и ease of use, к которым мы привыкли с Formlabs», — говорит Виннай. «С Form 2 мы не меняли».

Огромная библиотека SLA 3D-печатных материалов

Coalesce использует широкий спектр смол Formlabs для удовлетворения разнообразных производственных нужд.

• Draft Resin ускоряет создание фикстур — время печати около часа позволяет быструю итерацию и тест до CNC-обработки.
• High-Temp Resin производит тулинг, выдерживающий heat-sealing процессы; многие компоненты ингаляторов не могут быть механически обработаны, делая 3D-печатные кастомные инструменты indispensable.
• Rigid Resin идеален для мелких сложных фич, которые должны сохранять размерную верность под силами воздушного потока.
• Grey Pro Resin, с превосходной износостойкостью, используется для шестеренок и других высокотрещинных компонентов.
• Стандартные смолы — White и Black — служат эстетическим целям. Готовый к покраске финиш White Resin используется для внешнего корпуса и полированных презентационных моделей до производственного одобрения.
• BioMed Clear Resin позволяет производить маусписы для human-factor тестирования. Печать этих компонентов в биокомпатибильной, skin-safe смоле устраняет затраты на литье под давлением.
• Elastic 50A Resin, используемая в химической лабе, создает силиконоподобные адаптеры, надежно уплотняющиеся против пациентских мауписов при легких симуляциях.
• Clear Resin служит поттинг-материалом; её полупрозрачность позволяет инженерам инспектировать внутренние сборки и верифицировать интеграцию компонентов.

Влияние 3D-печати на разработку медицинских девайсов

Breath-actuated inhaler (BAI) строится на концепции press-and-breathe, но предлагает более простой open-inhale-close интерфейс. Pre-metered dry-powder inhaler (DPI) платформа поддерживает множественные формулировки с четким дозатором.

Внедрение инхаус 3D-печати доставляет существенную ценность: сокращает аутсорсинг, ускоряет итерации дизайна и производит необходимый тулинг — устраняя необходимость в литье под давлением.

Используя принтеры Formlabs, Coalesce сократила лид-таймы для корпуса девайса на 80–90% и затраты на 96%. Эти эффективности уполномачивают компанию разрабатывать девайсы для клиентов и создавать проприетарную технологию для out-licensing глобальным фармацевтическим партнерам, всё при скромных капитальных вложениях.

Коротко, Виннай суммирует: «Для Coalesce Formlabs 3D-принтеры vital».

Свяжитесь с Formlabs, чтобы узнать, как десктоп SLA 3D-печать может стримить ваши прототипирование и тестирование workflows — и получить бесплатный образец, адаптированный к вашему применению.