به گزارش «فرهیختگان»، همه‌گیری کرونا بسیاری از قابلیت‌ها را در زمینه‌های مختلف در دنیا شکوفا کرد و باعث شد دنیا با همه توان خود در برابر این ویروس بایستد. فناوری‌ها از مهم‌ترین حوزه‌هایی بودند که در ماه‌های اخیر خودی نشان داده‌ و در بخش‌های مختلف به محققان و حتی مردم هم کمک کرده‌اند تا راحت‌تر این دوران را سپری کنند. چند سالی از ظهور فناوری پرینترهای سه‌بعدی می‌گذرد و با توجه به ورود آن به عرصه‌های مختلف، هنوز هم قابلیت‌های ناشناخته آن باقی است. در دوران کرونا، فناوری پرینترهای سه‌بعدی بیش از هر چیز در حوزه‌های درمانی و پزشکی مورد استفاده محققان و دانشمندان قرار گرفت تا آنها با دستیابی به فناوری‌های روز دنیا، شرایط بهتری را برای مقابله با ویروس کرونا پیدا کنند.

 نقش پرینترهای سه‌بعدی در پزشکی دوران کرونا

در دوران کرونا که بسیاری از کشورها با بحران‌های اجتماعی و اقتصادی روبه‌رو شده‌اند، سیستم‌های درمانی جهان به‌دلیل کمبود شدید تختخواب‌های بیمارستانی و تجهیزات پزشکی فشارهای زیادی را متحمل شده‌اند. یکی از کمبودهایی که در ماه‌های نخست شیوع بیماری کرونا به‌شدت در برخی کشورها احساس شد، نبود تجهیزات حفاظت شخصی برای مراقبت از مردم و به‌ویژه کادر درمان بود و این فقدان تجهیزات تا مدت‌ها ادامه داشت تا اینکه کشورها به‌مرور توانستند این کمبودها را برطرف کرده و نیاز کادر درمان را به وسایل مراقبتی برطرف کنند. به‌عنوان مثال، انگلیس جزء کشورهایی بود که در ماه‌های نخست شیوع کرونا کمبود شدید تخت بیمار و حتی دستگاه اکسیژن داشت اما پس از مدتی توان تولید تجهیزات را به دست آورد و این نیاز را برطرف کرد. فناوری پرینتر سه‌بعدی راه‌‌حلی خوب برای رفع طیف نیازهای گسترده جامعه از تجهیزات حفاظت شخصی گرفته تا تجهیزات پزشکی و بخش‌های ایزوله را دربرمی‌گیرد.

به گزارشthreedmedprint ، در ماه‌هایی که از شیوع کرونا گذشته، کمپانی‌ها، بیمارستان‌ها و محققان از فناوری پرینترهای سه‌بعدی طی همه‌گیری کرونا با تلاش و حمایت از این فناوری توانسته‌اند زندگی بسیاری از بیماران را از خطر مرگ نجات دهند. جامعه پرینت سه‌بعدی در دنیا، با همکاری‌های بین‌المللی روی تولید تجهیزات پرینت سه‌بعدی تمرکز کرده و تولیدات خود را بعد از تست، وارد بازار کرده و تحویل کادر درمان و بیمارستان‌ها داده‌اند. علاوه‌بر این، گروه‌های مختلف پزشکی، مهندسی و دیگر اجتماعات با همکاری هم می‌توانند این خط تولید را پررونق‌تر کرده و نیازهای جامعه را برآورده کنند.

 دستگاه حمایت تنفسی بیمارستانی

ایتالیا در ماه‌ها نخست تحت‌تاثیر کووید-19 دچار کمبود در تجهیزات دستگاه تنفسی ازجمله ماسک و کلاه‌های مخصوص دستگاه ونتیلاتور برای بیماران بستری در بیمارستان شد. از طرفی، ساخت دریچه‌ها و لوله‌های دستگاه‌های ونتیلاتور هم با توجه به کمبود کشورها دشوار بود و این نیاز باید در کوتاه‌ترین زمان ممکن برطرف می‌شد. وجود این نیاز در جامعه، باعث شد محققان به فناوری پرینت سه‌بعدی رو بیاورند تا با کمک محققان و مهندسان این حوزه، روش‌هایی را برای تولید این دریچه‌های حساس و حیاتی ونتوری ابداع کنند. استفاده از این روش‌ها و کمک گرفتن از پرینترهای سه‌بعدی برای ساخت این دریچه‌ها، باعث شد کادر درمان بیمارستانی از یک دستگاه ونتیلاتور برای چند بیماری استفاده کنند. هنوز هم تنها اعضای محدودی از انجمن پرینت سه‌بعدی ایتالیا به روش‌های ساخت این دریچه‌ها دسترسی دارند که با همکاری میان کمپانی‌ها و بیمارستان‌ها تامین می‌شود تا اقلام موردنیاز بیمارستان‌ها و کادر درمان را در دوران کرونا تولید کنند.

دریچه‌های Isinnova هم جزء تجهیزاتی است که نیاز به آنها در این دوران در بیمارستان‌ها بسیار احساس می‌شد و معمولا از طریق مهندسی معکوس هم تولید نمی‌شد. اما مهندسان پرینترهای سه‌بعدی با تمرکز روی تولید این قطعه از دستگاه‌های تنفسی، این دریچه‌ها را هم با فناوری پرینت سه‌بعدی تولید کردند که به‌خوبی در رساندن اکسیژن موردنیاز به بیمار نقش دارد. به‌طورکلی، مهندسان و محققان اروپایی و آمریکایی قطعات جداگانه ونتیلاتورها را ازجمله شیرهای کنترل دستگاه و دریچه‌های مختلف، با پرینترهای سه‌بعدی تولید کرده‌اند و بیماران مختلف کرونایی با نیاز به حجم‌های مختلفی از اکسیژن می‌توانند با کمک این قطعات سه‌بعدی از دستگاه‌های ونتیلاتور بهره‌مند شوند و این‌گونه نیاز به این دستگاه تا حد زیادی کاهش می‌یابد.

 تجهیزات حفاظت شخصی

قرنطینه شهرها در دوران همه‌گیری فشار و تنش زیادی را به مردم دنیا وارد کرد که یکی از آنها فشار خریدهای غیرضروری ازجمله تجهیزات محافظت شخصی بود که همین مساله، به‌ویژه در روزهای نخست، کادر درمان بیمارستان‌ها را با کمبود این قبیل وسایل ازجمله ماسک و مواد ضدعفونی‌کننده مواجه کرد. جامعه محققان و مهندسان فناوری پرینترهای سه‌بعدی برای برطرف کردن این نیاز جامعه، حجم زیادی از وسایل و تجهیزات حفاظت شخصی مانند ماسک‌ها را تولید کردند که فیلترهایی دارند که جداگانه روی آن قرار می‌گیرند و از پرینترهای اکستروژن رشته‌ای رومیزی که قیمت مناسب‌تری هم دارند، در تولید این ماسک‌ها و فیلترها استفاده می‌شود. تجهیزات حفاظت شخصی که در دوران کرونا با فناوری پرینت سه‌بعدی تولید شده‌اند، مواردی را چون شیلدهای صورت، ماسک‌های جراحی، ماسک‌های n95، ماسک‌های n90، کلاه‌های تنفسی با هوای خالص قدرتمند و کلاه‌های تنفسی با هوای خالص تحت کنترل دربرمی‌گیرد. بسیاری از طراحی‌های این تجهیزات بارها قابل استفاده‌اند. محققان برای اینکه ماسک‌ها را کاربردی تولید کنند، آنها را در سایزهای مختلف تولید می‌کنند و با مواد قابل انعطاف مختلفی تست می‌کنند و به‌طور مجازی اندازه ماسک‌ها را روی صورت افراد مورد آزمایش قرار می‌دهند تا از کاربری آنها اطمینان حاصل کنند. بسیاری از آزمایشگاه‌ها، به‌طور موازی از چند دستگاه پرینتر استفاده می‌کنند.

ماسک‌های صورت: این بخش از تجهیزات حفاظت شخصی در تولید ماسک‌های صورت سه‌بعدی باید به دقت انجام شود تا کاربر از ذرات آلوده موجود در هوا در امان بماند. ماسک Copper3D NanoHack را که محققان در طراحی آن با محدودیت‌هایی مواجه هستند، می‌توان با رشته اسید پلی‌اکتیک به‌عنوان یک قطعه مسطح چاپ کرد و پس از گرم شدن تا دمای 55 تا 60 درجه سانتی‌گراد از طریق هوای داغ فشرده یا غوطه‌ورسازی در آب داغ، آن را به‌طور دستی سرهم می‌کنند. از طرف دیگر، ماسک‌های HEPA را معمولا با پرینترهای رومیزی می‌توان تولید کرد. محققان پس از قرار دادن ماسک درمعرض حرارت که آب‌بندی ماسک به شمار می‌رود، از رشته اسید پلی‌اکتیک برای ثابت شدن ماسک روی صورت فرد کمک می‌گیرند. این ماسک‌ها که نوع مردانه و زنانه آن موجود است، در قسمت جلو دارای دریچه‌ای برای تبادل هواست.

شیلدهای صورت: شیلدهای صورت از دیگر تجهیزات حفاظت شخصی با قابلیت استفاده مجدد هستند. محققان با فناوری پرینت سه‌بعدی تمام قسمت‌های این شیلدها را تولید کرده‌اند.

 پرینت سه‌بعدی راه‌حل محیط‌زیستی

کووید-19 مستلزم رعایت اقدامات احتیاطی دقیقی است که تماس مستقیم افراد و نیز تماس آنها با اشیا را محدود می‌کند. با وجود اینکه این روزها تحقیقات نشان می‌دهد تنها حدود 15درصد احتمال انتقال ویروس از اشیا و سطوح وجود دارد، اما این احتمال ضعیف هم باعث شده محققان دست به‌کار شده و تجهیزاتی را تولید کنند که ارتباط افراد را با محیط اطراف‌شان راحت‌تر کنند. انتقال ویروس از طریق دستگیره‌های در در محیط‌های عمومی یکی از راه‌های بالقوه انتقال ویروس به شمار می‌رود. محققان راهی ابداع کرده‌اند که از تماس مستقیم پوست با سطح آلوده دستگیره جلوگیری می‌کند. آنها قطعه جانبی خاصی را برای نصب روی دستگیره با استفاده از پرینترهای سه‌بعدی تولید کرده‌اند که فرد تنها با قرار دادن آستین خود روی آن و فشار دادن به‌سمت پایین می‌تواند در را به‌راحتی باز کند.

 اتاق‌های اضطراری موقت

اتاق‌های اضطراری موقت ازجمله تجهیزاتی است که پزشکان از آنها برای قرنطینه بیماران ایزوله استفاده می‌کنند و وجود آنها می‌تواند بار زیرساخت‌های پزشکی بیمارستان‌ها را کاهش دهد. به گزارشNature ، برخلاف روش‌های ساخت سنتی این اتاقک‌ها، محققان با ساخت آنها با کمک پرینترهای سه‌بعدی، هم در زمان ساخت و هم هزینه تولید آنها صرفه‌جویی کرده‌اند. از طرفی، بافت آنها با توجه به مواد خامی که در آنها استفاده می‌شود، دوستدار محیط‌زیست است. این اتاق‌های سه‌بعدی به‌دلیل وزن سبکی که دارند به‌راحتی قابل انتقال به نقاط مختلفی است که موردنیاز کادر درمان و بیماران باشد.

 دانشگاه‌های فعال در فناوری پرینت سه‌بعدی

بسیاری از تولیدات ناشی از پرینترهای سه‌بعدی نتیجه فعالیت‌های دانشگاهی است. به‌عنوان مثال، برخی دانشگاه‌ها و موسسه‌های آموزشی در هند که از قبل هم در زمینه فناوری پرینترهای سه‌بعدی کار می‌کردند، با توجه به حجم بالای مبتلایان به کرونا، در این دوران هم دست‌به‌کار شدند تا تولیداتی را برای مواجهه کشور با این ویروس در دستورکار خود داشته باشند.

دانشگاه «پن‌استیت»: این دانشگاه یکی از فعال‌ترین دانشگاه‌های آمریکا در حوزه فناوری پرینت سه‌بعدی است و با برگزاری کلاس‌های آنلاین ارشد مهندسی در طراحی و تولید پرینت سه‌بعدی، به دانشجویان خود آموزش می‌دهد. از این علم می‌توان در بخش‌های مختلف تولیدی، هوافضا، تجهیزات پزشکی و... استفاده کرد. در این دانشگاه مدل‌های مختلف تولید پرینت‌های سه‌بعدی به دانشجویان آموزش داده می‌شود تا با مواد به‌کار رفته در این حوزه، دانش برتری در علم پرینت سه‌بعدی را کسب کرده و باعث رشد این صنعت شوند.

موسسه فناوری ماساچوست(MIT): این دانشگاه که یکی از دانشگاه‌های مطرح دنیا در عرصه فناوری به شمار می‌رود، دو دوره آنلاین برای علم پرینت سه‌بعدی فراهم کرده است. یکی از این دوره‌ها، دوره‌ای پنج‌روزه است که تمام علم این فناوری را در مدتی کوتاه به دانشجویان و علاقه‌مندان آموزش می‌دهد و با استفاده از پرینترهای سه‌بعدی، مواد استفاده‌شده در آن، انواع روش‌های مختلف تهیه پرینت‌های سه‌بعدی را می‌آموزد. دوره دیگر، دوره‌ای 12 هفته‌ای است که در آن، دانشجو با روش تولید و طراحی نوآورانه پرینت سه‌بعدی آشنا می‌شود. در این دوره، تمرکز بیشتر روی اصول، کاربردها و نتایج حاصل از پرینت در طراحی و تولید است.

دانشگاه کارنگی‌ملون: این دانشگاه در پنسیلوانیای آمریکا و در سطح جهانی شناخته‌شده است و دوره‌های کارشناسی رشته پرینت سه‌بعدی را طی دو ترم تمام‌وقت ارائه می‌دهد. دروس ارائه‌شده به دانشجویان در حوزه علم مهندسی برای درک و پیشرفت در عرصه فناوری پرینت سه‌بعدی ضروری است. علاوه‌بر این، در این دوره‌ها، دانشجویان از نزدیک با طراحی، سازگاری و ساخت قسمت‌های به‌کار رفته در فناوری پرینت سه‌بعدی آشنا می‌شوند.

دانشگاه اوهایو: هدف این دانشگاه از برگزاری دوره‌های پرینت سه‌بعدی، تربیت مهندسانی است که بتوانند در این حوزه استاد شوند. این دوره، دروسی اصلی را شامل می‌شود که از طریق آنها، دانشجویان نوع مدل‌سازی کامپیوتری را در پرینت سه‌بعدی می‌آموزند. بسیاری از آموزش‌ها در این دانشگاه روی طراحی و تولید وسایل و دستگاه‌های بیوپزشکی و... است.

 *  مترجم: ندا اظهری