Metamason：為睡眠呼吸暫停患者改革3D打印定制CPAP面具

南極熊3D打印網(wǎng)報(bào)道

    每個(gè)人都總認(rèn)識(shí)些睡覺會(huì)打鼾的人：睡眠呼吸暫停影響著相當(dāng)比例的人口——大約1/4的男性和1/9的女性。如果放著不管，這有可能會(huì)損害伴侶之間的關(guān)系，導(dǎo)致抑郁和慢性疲勞，還有可能會(huì)造成糖尿病的發(fā)病、危險(xiǎn)的心臟疾病等等。這些容易造成一天抽一包煙的吸煙者更高的死亡率。CPAP治療已經(jīng)被顯示為對(duì)這種情況最有效的長(zhǎng)期治療方法，然而其舒適和美觀問題卻導(dǎo)致了這種方法在眾多治療方法當(dāng)中最高的流失率之一。
    據(jù)南極熊3D打印網(wǎng)了解，Metamason是一家在帕薩迪納市（美國(guó)加州）3D打印創(chuàng)業(yè)公司。Metamason相信很多醫(yī)療產(chǎn)品都可以通過專門為病人定制顯著地提高效果。現(xiàn)在Metamason正在研究為睡眠呼吸暫�；颊叨ㄖ频腃RAP（持續(xù)正壓通氣）面具，使用3D掃描、智能幾何、3D打印。他們稱這種技術(shù)為“Scan Fit Print”。Metamason的旗艦線包含Respere Secure™ CPAP面具和Respere Freedom™ CPAP適配器，適用于阻塞性睡眠呼吸暫停（OSA）患者。

    “我們自己就認(rèn)識(shí)一些困擾于睡眠呼吸暫停，使用CPAP治療的人（其中就包括我們團(tuán)隊(duì)的一些成員），很快就發(fā)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)可以產(chǎn)生出完全可定制的產(chǎn)品的機(jī)會(huì)�！盡etamason的創(chuàng)始人兼CEO，Leslie Oliver Karpa說，“那就是我們成立Metamason的原因，為了讓這個(gè)想法變成現(xiàn)實(shí)�！边@家公司剛剛完善了他們的原型制造過程，現(xiàn)在正準(zhǔn)備開始監(jiān)管過程了，然后不久后再開始臨床試驗(yàn)�，F(xiàn)在他們正在籌款通過美國(guó)食品和藥物管理局的510(k)過程，這大概會(huì)在明年中期完成。
    Metamason團(tuán)隊(duì)的成員主要是來自美國(guó)藝術(shù)中心設(shè)計(jì)學(xué)院的工業(yè)設(shè)計(jì)師，他們分別是Leslie Oliver Karpas、Matthew Schreiber和Ryan Oenning，還有來自斯坦福睡眠中心的睡眠技術(shù)專家Oscar Carrillo，來自杭廷頓醫(yī)院睡眠障礙中心的主任Ashish Patel博士。

    以下是Leslie Oliver Karpas和3ders.org關(guān)于他們的公司和技術(shù)的一個(gè)訪談。

Leslie Oliver Karpas，創(chuàng)始人兼CEO

    3ders.org：你可以告訴我們有關(guān)你的背景嗎？
    Karpas：我的職業(yè)生涯開始于建筑學(xué)，讓我在2000年的時(shí)候在圣路易斯的華盛頓大學(xué)遇到了我的第一臺(tái)3D打印機(jī)。后來，我當(dāng)上了Performance Structures股份有限公司機(jī)械設(shè)計(jì)師為特納獎(jiǎng)勝利藝術(shù)家Anish Kapoor工作，并在多個(gè)大型現(xiàn)代藝術(shù)作品中進(jìn)行合作，每一個(gè)都需要全新的制造和組合過程，包括定制大型C&C機(jī)器人的定制創(chuàng)作，以及機(jī)械工具、染料、工具和夾具。有一段時(shí)間，我還在互動(dòng)全息術(shù)公司zSpace的UX & ID團(tuán)隊(duì)中工作過一段時(shí)間。在決定創(chuàng)立Metamason的時(shí)候，我是帕薩迪納市藝術(shù)中心設(shè)計(jì)學(xué)院的研究生。Metamason最初是由“The Design Accelerator”投資，是藝術(shù)中心和加州理工學(xué)院的合作伙伴。

    3ders.org：市場(chǎng)上目前有類似的產(chǎn)品嗎？Respere怎么和其他的產(chǎn)品區(qū)分呢？
    Karpas：市場(chǎng)上主要的CPAP面具公司目前還沒有使用定制或一次性的方式的。而在過去唯一的嘗試也是笨重而且昂貴的。雖然一些市場(chǎng)領(lǐng)先者在面具制造中已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步，可以制造出更輕盈的面具，而且減少了面具與臉部的接觸面。但是這些產(chǎn)品在舒適和泄漏上仍然有一定的問題。每一個(gè)人的臉都是不同的，如果你想將同樣的幾何結(jié)構(gòu)應(yīng)用向每一個(gè)人，你有一些內(nèi)在的問題需要解決（例如保角幾何）。3D打印讓每一個(gè)CPAP 、治療都可以根據(jù)獨(dú)立需求進(jìn)行定制。此外，傳統(tǒng)的面具設(shè)計(jì)典型地都是笨重的，而且正面有一個(gè)不好看的導(dǎo)管（被那些不開心的病人認(rèn)為是“象鼻”），這限制了病人在床上的自由，而且設(shè)計(jì)不吸引、過于引人注目。
    Metamason的Respere Freedom配件優(yōu)化了CPAP氣流，通過使氣流沿著臉部的兩側(cè)流動(dòng)，然后再繞著頭部。我們的設(shè)計(jì)使用的不是單一的硬管，而是采用了一種獨(dú)特的方式分配氣流，用了“NIKE AIR”風(fēng)格的軟管捆綁增壓結(jié)構(gòu)。這種增壓結(jié)構(gòu)使面具可以使用較淺的管道，這樣就可以根據(jù)顴骨和臉襯墊。這樣做管道就可以離開病人的身體，病人就不需要受到面具的糾纏和懸臂對(duì)臉的困擾。此外，氣流會(huì)從床的頂部小心地流出。

    3ders.org：你可以解釋更詳細(xì)地Scan Fit Print嗎？
    Karpas：我們的專有Scan•Fit•Print使用3D掃描、專利的參數(shù)化設(shè)計(jì)算法，以及按需的3D打印，創(chuàng)造出獨(dú)立定制的人類工程學(xué)產(chǎn)品，可以完美地適合每一個(gè)病人。

    SCAN（掃描）：聚集病人臉部的3D掃描數(shù)據(jù)（捕捉使用低成本的掃描儀，例如Fuel3D和Structure Sensor）以及睡眠研究的生物數(shù)據(jù)（從睡眠診所獲取，或是通過郵購(gòu)的睡眠診斷工具），API會(huì)將傳感器的數(shù)據(jù)發(fā)送到云端，然后將它們提交給仿真模擬和產(chǎn)品算法。我們還計(jì)劃使用熱量成像，用于判斷臉部組織的彈性。

    FIT（匹配）：我們現(xiàn)在正在建立基于云端的智能幾何平臺(tái)，用于面具優(yōu)化，在Grasshopper中動(dòng)態(tài)連接流體分析和可變形身體模擬的更易型算法的。供應(yīng)商和病人可以調(diào)節(jié)美學(xué)和性能，找到最完美的“Fit”。最終，仿生算法會(huì)導(dǎo)出面具的彈性的資料，這將會(huì)成為像Neri Oxman的設(shè)計(jì)師很好的制作的作品的功能性應(yīng)用。

    PRINT（打�。�：我們正在考慮要使用怎樣的打印機(jī)。我們的分裂式生產(chǎn)進(jìn)程，Investment Molding™，結(jié)合了注射制模和硅樹脂以及其他熱固性塑料的失蠟鑄造。我們用材料3D打印出“模具”，可以創(chuàng)造出以前被認(rèn)為是“不能制�！钡牧慵�，打破傳統(tǒng)“模鍛斜度（draft angle）”“synclasticity”和“相鄰零件線（part lines）”的制模規(guī)則。

    3ders.org：你可以解釋更多關(guān)于這些是如何3D打印的嗎？
    Karpas：我們的制造合作伙伴Scicon Technologies為每一個(gè)面具打印出定制模具，使用3D Systems Visijet鑄造蠟和ProJet CPX機(jī)器。然后模具會(huì)填充醫(yī)療級(jí)硅膠。硅膠冷卻之后，模具的部分會(huì)在平臺(tái)上分解/溶化，然后熱固性塑料取代之。模具超過一半都可以保留和再次使用。得到的東西是柔軟的、修身款硅膠產(chǎn)品，擁有復(fù)雜的幾何和多個(gè)方面的定制。
    在我們的試驗(yàn)中我們探索了多個(gè)不同機(jī)器和工具的使用，包括像Ecoflex PLA、Taubman 615、Ninjaflex、Polymakr Polyflex、Filaflex等的彈性物質(zhì)的使用，以及像MakerJuice SubFlex等不同樹脂，我們?cè)诙喾N機(jī)器上運(yùn)行，包括Hyrel System 30、我們的Makerbot 2xUncia DLP和Form1。我們還使用了Objet Tango、3D Systems Polyjet Flex、Envisiontec Eshell和彈性塑料進(jìn)行試驗(yàn)，探索制作打印彈性產(chǎn)品的方式。

    3ders.org：大部分CPAP面具的價(jià)格？
    Karpas：傳統(tǒng)的CPAP面具的價(jià)格一般是在100至300美元的范圍，已經(jīng)包含了保險(xiǎn)。而Scan•Fit•Print可以制造出成本效益高的、醫(yī)學(xué)上可證明的替代產(chǎn)品——而且我們已經(jīng)驗(yàn)證了我們可以將我們的制造成本保持在可競(jìng)爭(zhēng)的程度。但是，打印裝配線像3D Systems和Google的Project Ara一樣，可以大大地增加我們的利潤(rùn)。這就是說，我們已經(jīng)在見證低成本的DLP方案正在正在進(jìn)入市場(chǎng)，有可能幫助我們降低成本。MadeSolid便是一個(gè)例子，他們最近很好地發(fā)給我們他們的FireCast樹脂第一批的其中一份。我們正在開始運(yùn)行我們的Investment Molding™實(shí)驗(yàn)，在我們的Unica DLP中，僅僅以我們目前生產(chǎn)技術(shù)的一部分成本。

    3ders.org：你們對(duì)于CPAP面具在未來的計(jì)劃是什么？
    Karpas：定制面具市場(chǎng)已經(jīng)超出了CPAP治療，呼吸空間氧氣面罩和嬰兒面具對(duì)于我們的算法來說需要改變一些小步驟。然后再中期，Metamason計(jì)劃在其他其他范圍開發(fā)定制合身面具，先從軍事和市政應(yīng)用開始，接著是極限運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練面具。再進(jìn)一步，Investment Molding和Scan•Fit•Print可能會(huì)用于很多不同產(chǎn)品的大量定制的自動(dòng)化。這樣，創(chuàng)造出擾亂我們已知的的批量生產(chǎn)的可能性。我們認(rèn)為在未來，Scan•Fit•Print平臺(tái)會(huì)成長(zhǎng)為一個(gè)無處不在的工具，讓每一個(gè)人都可以通過使用嵌入智能手機(jī)的3D掃描技術(shù)而成為“metamason”，創(chuàng)造出定制的產(chǎn)品。Metamason在那樣的未來會(huì)占有重要的角色，因?yàn)槲覀優(yōu)槎ㄖ苿?chuàng)造了參數(shù)算法，為基于3D打印的制造提供了新模式。

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