设计,制造和测试人体工程学头盔CPAP设备的3D打印配件:一个案例研究
Paweł Płatek1, Natalia Daniel2, Kamil Cieplak3
1Faculty of Mechatronics, Armament and Aerospace, Military University of Technology, 2 Gen. S. Kaliskiego Street, 00-908, Warsaw, Poland. pawel.platek@wat.edu.pl.
Scientific reports
|November 25, 2025
概括
3D打印的头盔CPAP配件是为了解决设备短缺而开发的. 增材制造为快速高效地生产定制医疗器械提供了可靠的解决方案.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 增材制造 增材制造 增材制造
背景情况:
- 随着COVID-19大流行,呼吸系统辅助设备的短缺问题得到了重视.
- 现有的头盔连续正气道压力 (hCPAP) 系统需要改进的配件.
- 需要标准化,轻量化,易于组装的hCPAP连接器.
研究的目的:
- 为HCPAP系统设计,优化和评估增材制造的配件.
- 为了确保符合EN ISO 5356-1:2015标准.
- 为了提高hCPAP头盔的质量,组装,可靠性和患者舒适性.
主要方法:
- 对头盔连接器进行重新设计,以符合规范和功能.
- 使用化丝制造 (FFF) 和选择性激光烧结 (SLS) 的制造.
- 材料安全性评估,包括微塑料颗粒释放试验.
- 计算流体动力学 (CFD) 用于扩散器几何优化.
- 临床试验120名参与者进行了人体工程学和舒适度评估.
主要成果:
- 在没有主动冷却的情况下打印的ABS Medical没有显示微塑料颗粒的释放.
- CFD分析优化了扩散器的几何结构,改善了空气分配和降低噪音.
- 临床试验证明了良好的人体工程学,低噪音和高用户舒适度.
- 验证的增材制造用于医疗配件的小批量生产.
结论:
- 增材制造是生产定制医疗器械配件的可行方法,特别是在紧急情况下.
- 重新设计的hCPAP头盔系统提供了更好的性能和患者舒适度.
- 3D打印使医疗器械的灵活,本地化和快速开发能够根据临床需求量身定制.
