Перейти к содержимому

3D-печать для отслеживания уровня кислорода в домашних условиях

После поставленного диагноза "тяжелая легочная гипертензия" (ЛГ) из-за синдрома Эйзенменгера (неравномерный кровоток в сердце и легких), Шавини Фернандо поняла, что ей необходимо найти способ контролировать свой уровень кислорода. Работая над решением, она лично пережила несколько чрезвычайных ситуаций, включая остановку сердца из-за резкого снижения уровня кислорода, что потребовало проведения искусственного дыхания. 

Долгий путь Фернандо привел ее к изобретению OxiWear – аксессуара для мониторинга жизненно важных показателей и оповещения о чрезвычайных ситуациях, который удобно крепится на верхней части уха. В отличие от других устройств, которые дают однократные показания только в неподвижном положении пользователя, устройство OxiWear обеспечивает постоянный мониторинг в течение дня при подвижном образе жизни. Изобретение Фернандо способно контролировать более 30 заболеваний, для которых снижение уровня кислорода является серьезной проблемой, и поможет контролировать нормальное самочувствие пациента.

Непрерывное отслеживание уровня кислорода

OxiWear был разработан для работы в экстремальных условиях.

OxiWear — это кислородный трекер, первый в своем роде, который ведет непрерывный мониторинг насыщения кислородом и жизненно важных показателей. Данное устройство плотно прилегает к верхней части уха пользователя, оно небольшое по размеру, не навязчивое, легкое, водостойкое и имеет массу настраиваемых косметических опций. Фернандо сказала, что она стремится сделать устройство еще меньше и еще более стильным: «Я хочу, чтобы это выглядело не как медицинское устройство, а скорее, как что-то, что хотелось бы носить».

OxiWear обладает серьезным преимуществом: устройство подключается к мобильному приложению для обеспечения мониторинга в режиме реального времени, позволяя пользователям отслеживать свой собственный прогресс и устанавливать оповещения на тот случай, когда показатели жизнедеятельности опускаются ниже определенного порога. 

До начала пандемии было трудно убедить людей в том, что им необходимо постоянное отслеживание кислорода. Тем не менее, после нескольких лет, когда общественное здравоохранение и респираторные симптомы стали в центре внимания, необходимость использования таких устройств стала очевидна. 

Несмотря на то, что OxiWear является новичком на рынке, она уже заручилась поддержкой престижного партнера. Спортсменам, участвующим в гонках на самой высокой полосе препятствий (OCR) и Altitude OCR, проходящих на горе Эверест, необходимо контролировать уровень кислорода в целях безопасности, но в то же время устройство не может быть навязчивым для участников. Компания решила сотрудничать с OxiWear для своевременного выявления и предотвращения опасных для жизни заболеваний, таких как высотный отек легких (HAPE), отек головного мозга на большой высоте (HACE) и высотная болезнь — все это может быть вызвано гипоксией или низким насыщением тканей организма кислородом. 

«Мы рады новому партнерству. Мы хотим скорее начать тестирование продукта OxiWear и верим, что данный способ выявления заболеваний эффективен. Такая технология поможет собирать необходимые данные в удаленных и суровых условиях, в которых мы работаем ". - Дэйв Пиклз, соучредитель, Worlds Highest OCR & Altitude OCR.

Прототипирование деталей и создание зажимных приспособлений из ESD Resin

На одной платформе печатается сразу несколько прототипов.

Как и для многих других стартапов в области аппаратного обеспечения, затраты на прототипирование и производство были огромным препятствием для Фернандо при разработке OxiWear. Команда нашла решение в SLA 3D-принтере Formlabs Form 3B, который помог не только в создании прототипа устройства, но и в создании приспособлений, рассеивающих статическое электричество, напечатанных при помощи полимера ESD Resin

"Для нас, как для новой компании, только начинающей свою деятельность, 3D-печать на собственном производстве сыграла огромную роль, значительно сократив расходы в течение жизненного цикла разработки и позволив нам тестировать одновременно несколько прототипов. До 3D-печати нам приходилось отдавать прототип на аутсорсинг, это стоило около 200 долларов. А теперь, с помощью Form 3B, наши расходы значительно сократились". –  сказала Фернандо.

Принтеры Formlabs универсальны, и всего один принтер может печатать более чем из 20 материалов, гарантируя, что для каждого пользователя найдется идеальный материал для их собственного применения. Компания OxiWear нашла для себя три различных материала для создания прототипа и производства своего устройства:

Elastic Resin 50A: Самая мягкая и эластичная инженерная смола, которая подходит для прототипирования деталей, обычно изготавливаемых из силикона, которые в дальнейшем будут гнуться, растягиваться, сжиматься, смогут выдерживать многократные циклы без разрывов и быстро восстанавливать свою первоначальную форму. Именно поэтому компания OxiWear выбрала Elastic 50A для создания прототипов мягких ушных вкладышей, убедившись, что они имеют идеальную форму, чтобы соответствовать ушам пользователя.

Grey Pro Resin: Высокая точность, умеренное удлинение и устойчивость к деформации со временем делают смолу Grey Pro Resin универсальным материалом, подходящим для широкого спектра инженерных задач. Его темно-серый цвет делает его отличным выбором для прототипов. Компания OxiWear использовала смолу Grey Pro Resin для прототипа футляра для переноски устройства.

ESD Resin: Смола ESD Resin создана для прототипирования и проверки рабочих процессов производства электроники, печати приспособлений, рассеивающих статическое электричество, отталкивающих пыль и порошок, и создания корпусов для защиты чувствительной электроники от статического разряда. Компания OxiWear использовала ESD Resin для создания специализированной производственной оснастки. 

Прототипирование зарядного футляра для OxiWear было важным, ведь необходима максимальная точность для определения расположения зарядных портов. Любое изменение самого наушника сопровождалось также с изменением зарядного футляра, а с 3D-печатью любые изменения для команды OxiWear стали просты. Во время создания зарядного футляра, по словам Фернандо, ее дом был похож на «маленькую фабрику», учитывая количество прототипов и деталей, которые она напечатала. Как только команда получила нужный результат, готовый файл отправился на серийное производство методом литья под давлением.

Во время оценки устройств в процессе производства возникла новая проблема: на внутренних печатных платах происходило короткое замыкание. Но и с данной сложностью Фернандо справилась с помощью Form 3B и ESD Resin, создав серию специальных приспособлений для своих производственных партнеров в Южной Корее. Новые приспособления предотвратили повреждение печатных плат, позволив статическому электричеству рассеиваться, что является ключевым свойством смолы ESD Resin.

Инженер-электрик Джордж Бекштейн, технический директор компании OxiWear, контролирует переход на крупносерийное производство. Стремясь сократить потери при производстве, он также использовал ESD Resin для изготовления специальных приспособлений. "Из-за небольшого размера наших деталей их изготовление бывает трудным. И если мы теряем материнскую плату из-за электростатического разряда, то 30-40 долларов улетают в мусорное ведро. Я не мог найти ни одной компании, которая предлагала бы 3D-печать на заказ из такого типа материала. Но к счастью, в линейке материалов компании Formlabs он был – и это стало для нас лучшим вариантом", - сказал Бекштейн. 

Кислородный мониторинг на вашем ухе 

В этом году компания OxiWear начинает продажи своего устройства в США для отслеживания состояния спортсменов, а в будущем планирует получить и одобрение FDA для его использования в медицинских целях. Фернандо сказала, что ее конечная цель для компании - чтобы каждый человек смог использовать OxiWear. У устройства есть потенциал для обслуживания огромной аудитории, начиная с домов престарелых, спортсменов и даже младенцев.

Предыдущая статья 3D-печать в медицине: изготовление моделей для наглядности и уверенности специалистов
Следующая статья История 3D-печати