AseptiScope nutzt Protolabs zur Produktion von Komponenten zur Reduzierung von Krankheitserregern im klinischen Umfeld
Das Unternehmen aus San Diego entwickelt ein einzigartiges Stethoskop-Abdecksystem, das die Übertragung von Krankheiten verhindert.
AseptiScope ist ein in San Diego ansässiges Start-up-Unternehmen, das es sich zur Aufgabe gemacht hat, Kliniker und Patienten durch innovative Geräte für das Gesundheitswesen zu schützen. Das Flaggschiff des Unternehmens ist ein berührungsloses System, das die Verbreitung von Keimen in Arztpraxen und anderen klinischen Umgebungen bekämpft.
Das Stethoskop, auch die dritte Hand des Arztes genannt, ist in der einen oder anderen Form seit den 1860er Jahren ein grundlegendes medizinisches Instrument. Im Laufe der Zeit hat sich die ursprüngliche Form des Stethoskops vom Rohr zum heutigen binauralen Stethoskop entwickelt, das in beiden Ohren verwendet werden kann. Und genau hier stehen wir heute, mit dem unvermeidlichen physischen Kontakt zwischen dem Patienten und einem potenziell mikrobiell kontaminierten Gerät. Frühere Standards verlangten von Klinikern, sich die Hände zu waschen und Alkoholtücher zu verwenden, um Keime abzutöten, die von Mensch zu Mensch übertragen werden könnten, aber das beseitigte nur einen Teil der Erreger, die in einer geschäftigen klinischen Umgebung vorhanden sein könnten.
Problem: Unterbrechung des Pathogenweges
Der jüngste Entwurf der CDC-Richtlinien geht noch einen Schritt weiter, um die Übertragung zu verhindern, und AseptiScope - ein Start-up-Unternehmen aus San Diego - hat ein Gerät entwickelt, das diese Anforderungen erfüllt.
Das DiskCover-System bietet eine kontaktlose Einweg-Abdeckung für das Diaphragma eines Stethoskops (der Teil, der auf den Körper des Patienten aufgesetzt wird). Eine einzelne Kassette enthält 420 Abdeckungen auf einer Spule. Wenn der Arzt ein Stethoskop unter das Gerät hält, wird eine neue Abdeckung aufgerollt und angezeigt, so dass der Arzt sein Stethoskop in ein Fenster halten kann, in dem die neue Abdeckung auf das Diaphragma übertragen wird. Nach dem Gebrauch kann die Hülle über eine Abziehlasche entfernt und recycelt werden.
Ein Zähler erfasst die Verbrauchsdaten, um die Einhaltung der Vorschriften zu gewährleisten, und zeigt dem Personal an, wann die Kartusche gewechselt werden muss. Ein bemerkenswert einfaches Konzept, das jedoch hohe Anforderungen an das Design stellt.
"Es gab noch nie ein wirklich berührungsloses Verabreichungssystem mit einer funktionalen Zwischenkomponente, die einen sauberen Transfer ermöglicht und Hunderte dieser Produkte an Krankenhäuser liefern kann, sagte Scott Mader, Mitbegründer und CEO von AseptiScope. "Es kann einfach in einen bestehenden Prozess integriert werden, um Informationen zu sammeln und gleichzeitig eine vollständig saubere Technologie bereitzustellen."
Die Idee klingt einfach, aber es steckt eine Menge Arbeit dahinter, und es bedurfte mehrerer Wiederholungen, um es erfolgreich zu implementieren.
Lösung: Die Teiles
Drei der vier von Protolabs für das DiskCover-System gefertigten Teile sind Elemente der internen Kassette, der sogenannten Clean Cassette. Diese kritischen Teile passen in den Körper der Clean Cassette und halten eine große Spule, die die Abdeckungen enthält. Wenn eine Abdeckung verwendet wird, rollt das Trägerband wie bei einem Videorecorder auf eine leere Spule, nur dass sich dieses „Band“ von rechts nach links bewegt.
Da sich das Band frei und präzise durch die Bahn bewegen muss, war die präzise Formgebung für das AseptiScope-Team wichtig. Würde die nach außen gerichtete Klebefläche an der Bahn kleben bleiben, wäre die Kundenzufriedenheit gering. „Es ist nicht einfach, wenn es viele schmale Spalten und interne Rippen gibt und man einen Durchzug benötigt“, sagt Kelly Powers, Mitbegründer und COO von AseptiScope.
Die Clean-Cassette kann vom Klinikpersonal ausgetauscht werden, wenn die Spule keine DiskCover mehr enthält. Sowohl Mader als auch Powers bezeichneten die Kassette als ihre Rasierklinge - die Kernkomponente des DiskCover-Systems.
Da AseptiScope auf das Fachwissen von Anwendungstechnikern angewiesen war, wandte sich das Unternehmen an die beratenden Design-Services von Protolabs, um die Formen für den Deckel und den Boden der Kartusche mehrmals zu verfeinern.
"Wir hatten fünf große Iterationen der Kassetten und mehrere kleinere auf dem Weg dorthin. Wir mussten es richtig machen", sagt Powers. "Protolabs war sehr kreativ und ließ uns wissen: 'Diese Rippe kann auf der Innenseite nicht so aufrecht stehen, oder es muss einen Durchzug geben.' Das erforderte viel Präzision, Detailgenauigkeit und Sorgfalt." Bei der Konstruktion müssen sechs Schnappverschlüsse am Deckel perfekt ineinander greifen, damit ein geschlossenes System entsteht.
Ein sehr kritischer, aber kleiner Bereich erforderte, dass die Clean-Cassette-Patronen in einen Bereich einrasten, der einen Authentifizierungschip enthält. Das musste perfekt sein. „Um die Größe zu überprüfen, entfernten wir praktisch alle anderen Merkmale in diesem Bereich und druckten sie in 3D aus“, erklärt Kevin DelSignore, Senior Director of Engineering and Quality bei AseptiScope.
Sie nutzten unsere hochauflösende 3D-Druckoption als Prototyping-Schritt und testeten die Druckknöpfe mit MicroFine™-Material in einer Ausrichtung, die die Schichten in einer Weise unterstützte, die den Erwartungen von DelSignore an ein Formmerkmal entsprach. Die auf MicroFine™ basierende Stereolithographie (SLA) ermöglicht Strukturgrößen von bis zu 0,127 mm und Schichtdicken von bis zu 0,0254 mm. Der Einsatz des 3D-Drucks ermöglichte eine kürzere Durchlaufzeit und beschleunigte die Entwicklung des Teils, das 22,02 mm x 6,13 mm x 11,18 mm misst.
Zwei weitere Teile, eine Aufwickelspule für den Klebebandträger und eine Halterung für das Abgabesystem, wurden ebenfalls gegossen.
ABS-Kunststoff war das Material der Wahl für die endgültigen Teile, da sie einen Falltest bestehen mussten, um sicherzustellen, dass sie nicht von mobilen Infusionsständern, Betten und anderen potenziellen Gefahren im klinischen Umfeld umgestoßen werden. ABS ist ein hochschlagfestes, hochglänzendes Material, das der Entflammbarkeitsklasse UL 94 HB entspricht.
Das AseptiScope-Team hatte Bedenken, die Technologie wegen der Transportkosten/Verzögerungen ins Ausland zu schicken und das geistige Eigentum im Land zu behalten. Das Team arbeitete zunächst mit einem lokalen Hersteller zusammen, wechselte dann aber zu Protolabs für Designänderungen und Produktionsmengen. Die Tatsache, dass Protolabs Rapid Tooling und unbegrenzte Formen zur Verfügung stellte, war ein wichtiger Faktor bei der Entscheidung, mit Protolabs zusammenzuarbeiten.
Ergebnis: Markteinführung
Das DiskCover-System ist auf dem Markt erhältlich, und das AseptiScope-Team erwartet einen starken Anstieg von Produktion und Verkauf, sobald die neuen CDC-Richtlinien offiziell veröffentlicht sind. Das Unternehmen hat bereits einen Recycling-Service eingerichtet, falls Kunden die Clean-Kassetten an das Unternehmen zurücksenden, obwohl viele Krankenhäuser bereits über Recycling-Programme verfügen. Dies steht im Gegensatz zu Unternehmen, die Einwegstethoskope für 6 $ (5,56 €) anbieten, die lediglich auf der Mülldeponie landen.
Obwohl sich das Produkt noch in einem frühen Stadium seiner Lebensdauer befindet, werden bereits zukünftige Aktualisierungen in Betracht gezogen, um das DiskCover-System noch robuster zu machen, einschließlich der Möglichkeit von Änderungen an der Befestigungsstruktur, um mehr Optionen zu bieten. Auch andere Produkte sind auf ihren Whiteboards zu sehen.
Eine der Lehren, die das Unternehmen aus dem Entwicklungsprozess gezogen hat, war die Erkenntnis, dass die Zusammenarbeit mit einem lokalen Hersteller von Vorteil ist, ebenso wie die kostenlose Designberatung durch unsere Anwendungsingenieure. Powers fasst zusammen: „Unterschätzen Sie nicht die Vorteile einer frühen Zusammenarbeit mit Ihrem Spritzgusshersteller und lehnen Sie diese nicht ab ... Eine noch frühere Zusammenarbeit mit Protolabs hätte uns viel Zeit und Stress erspart."
| Auf einen Blick |
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In der Medizin ist bekannt, dass Krankheitserreger über Stethoskope, die wohl am häufigsten verwendeten medizinischen Instrumente, zwischen Klinikpersonal und Patienten übertragen werden können. Untersuchungen haben gezeigt, dass die bestehenden Verfahren nicht ausreichen, um Keime abzutöten, insbesondere solche mit hoher Resistenz wie Clostridium difficile und Methicillin-resistente Staphylococcus aureus-Stämme (MRSA). Benötigt wurde eine einfach zu handhabende und leicht zu implementierende Lösung, um eine Schutzbarriere zwischen Klinikpersonal, Stethoskop und Patient zu schaffen.  LösungDas Vorzeigeprodukt von AseptiScope, das DiskCover-System, besteht aus einer aseptischen Einwegbarriere (Disk-Cover), die über das Diaphragma des Stethoskops gestülpt wird. Dieses einfache Konzept wurde Wirklichkeit, als sich AseptiScope mit Protolabs zusammenschloss, um das bereits gute Design des Geräts zu vereinfachen und zu verbessern und sicherzustellen, dass es berührungslos und robust genug ist, um den Stößen und Vibrationen standzuhalten, die in vielen klinischen Umgebungen auftreten. Außerdem musste eine aseptische Umgebung gewährleistet sein, um eine Kontamination während des Gebrauchs zu vermeiden. Während des Prozesses wurde ein Teil im 3D-Druck mit Mikroauflösung hergestellt, um die Passform und Funktion zu testen, bevor alle Teile in Produktionsmengen spritzgegossen wurden.
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