La stampa 3D crea una grande innovazione da piccoli pezzi per un'azienda di tecnologia medica

Prodotto:      LUMINELLE
Settore:        Medicale
Servizio:       Stampa 3D

Allison London Brown, CEO di UVision360, Inc. vede la sua start-up di dispositivi medici come parte dell'emergere di nuove tecnologie sanitarie e innovazioni mediche, che consentono di spostare alcune procedure chirurgiche da un ambiente esclusivamente ospedaliero a una clinica o a uno studio medico.

London Brown afferma che la missione dell'azienda consiste nella creazione di un percorso migliore per le donne e i loro medici, nell'esecuzione delle procedure diagnostiche e terapeutiche di isteroscopia e cistoscopia con il sistema isteroscopico Luminelle. Questo percorso, quando si è trattato di prototipare rapidamente parti con caratteristiche di dimensioni micro, ha portato UVision360 a Protolabs e al suo metodo di produzione additiva con stereolitografia (SLA) e al suo esclusivo materiale MicroFine™ Green, che produce parti stampate in 3D con caratteristiche estremamente ridotte, fino a 0,0635 mm.

L'isteroscopia, utilizzata per identificare o trattare i problemi dell'utero, prevede l'inserimento di un isteroscopio attraverso la vagina e nell'utero. Con l'ausilio di altri strumenti, l'isteroscopia può essere utilizzata per eseguire procedure quali l'individuazione della causa di un sanguinamento uterino anomalo, la rimozione di aderenze, la ricerca di potenziali cause di aborti ripetuti, l'individuazione e la rimozione di un dispositivo intrauterino e la sterilizzazione. LUMINELLE è indicato anche per la cistoscopia diagnostica e operativa (la cistoscopia, che prevede l'esame della vescica e dell'uretra, è utilizzata per trattamenti come il Botox per la vescica iperattiva).

I progressi della tecnologia medica nell'ultimo decennio hanno permesso ai medici di eseguire un maggior numero di procedure nei loro uffici. Mentre un certo numero di procedure diagnostiche/operative, sia per le donne che per gli uomini, si sono spostate in un ambiente clinico, l'isteroscopia è stata più lenta a rispondere a questo cambiamento. Circa il 70% delle procedure d'isteroscopia avviene ancora in ospedale o in un centro chirurgico ambulatoriale, in base alle stime e alle indagini del Centres for Disease Control and Prevention's National Ambulatory Medical Care Survey. In questi contesti, la procedura prevede in genere l'uso di strumenti endoscopici standard che necessitano di adattatori per l'isteroscopia e l'anestesia per gestire il dolore. L'intero sistema può costare da 45.000 a 75.000 dollari. A causa di questo costo, delle difficoltà ergonomiche e di spazio che comporta l'uso degli strumenti attuali in un ufficio e delle difficoltà di allestimento che questi sistemi più grandi presentano, molti ginecologi non praticano l'isteroscopia nei loro studi.

"Molte di queste procedure vengono eseguite negli ospedali con tecnologie vecchie, ingombranti e scomode", ha dichiarato Erich Dreyer, Chief Technology Officer di UVision360.

La soluzione di UVision360 è il sistema isteroscopico brevettato LUMINELLE DTx. Il sistema comprende un isteroscopio flessibile da 2,0 mm progettato con la più recente microtecnologia CMOS (semiconduttori complementari a ossidi metallici), lo stesso tipo di sensori di immagine che consente agli smartphone di acquisire immagini ad alta risoluzione. Questo cannocchiale riutilizzabile è abbinato a una serie di accessori (le guaine monouso rotanti LUMINELLE DTx e Dx 360°) che si adattano al cannocchiale consentendo ai medici di eseguire una serie di procedure e facilitando una visione a 360 gradi dello spazio anatomico. Il sistema LUMINELLE è disponibile a meno di 10.000 dollari. Ha il potenziale di ridurre i costi di acquisto e può offrire ai pazienti un maggiore comfort grazie alle dimensioni ridotte e alla vista rotazionale.

Progettare in modo rapido ed efficiente prima del microstampaggio

Il sistema di isteroscopia LUMINELLE comprende pezzi di dimensioni estremamente ridotte, stampati in 3D, MicroFine Green, prodotti da Protolabs, come si vede in questo esempio di adattatore del collettore da due punti di vista. Questo pezzo ha dimensioni minime, pari a 0,30 pollici di altezza del cilindro, 0,44 pollici di altezza complessiva e 0,27 pollici di base.

Quando il lavoro di progettazione del LUMINELLE è iniziato nel novembre 2016 presso UVision360, la sfida principale per lo sviluppo è stata quella di provare rapidamente il design del LUMINELLE senza spendere molto denaro, ha spiegato Dreyer. A complicare lo sforzo è stata la scala microscopica di alcune caratteristiche degli attacchi in plastica che funzionano con l'isteroscopio da 2 mm.

"Come start-up dobbiamo prendere decisioni molto più difficili su dove spendere i soldi, perché non abbiamo fondi illimitati", ha detto Dreyer. "Quindi, dobbiamo trovare soluzioni efficaci in termini di costi e di tempo, che non incidano sulla qualità o sulle prestazioni".

Un approccio tradizionale sarebbe stato quello di costruire utensili in acciaio inossidabile temprati per lo stampaggio a iniezione delle parti complesse della LUMINELLE, ha detto Dreyer. Ma la costruzione di un utensile temprato può richiedere dalle otto alle dodici settimane e le modifiche possono richiedere altre due-otto settimane.

È facile essere (microfinemente) verde

Dreyer, che si era avvalso di Protolabs per numerosi progetti passati, si è rivolto al suo processo di stampa 3D SLA a micro-risoluzione. Questo processo utilizza la resina termoindurente MicroFine Green di Protolabs per costruire parti in strati di 0,0254 mm.

"Per costruire dispositivi di fattibilità o prototipi e testare il progetto in modo estremamente economico ed efficace in termini di tempo, non ho altra soluzione che Protolabs e in particolare MicroFine Green", ha detto Dreyer. Non aveva altre opzioni al di fuori di MicroFine per ottenere le tolleranze necessarie, ha detto. "È un'ottima applicazione per testare i progetti che poi verranno microstampati".

Dreyer ha utilizzato lo strumento di quotazione automatica di Protolabs per modificare e confermare rapidamente il suo ordine di pezzi, che ha ricevuto il giorno successivo.

"Protolabs e il suo materiale MicroFine mi hanno permesso di raggiungere una fase di prototipazione che sapevo sarebbe stata all'altezza delle componenti di produzione di un utensile temprato", ha detto Dreyer. "Non vorrei essere sorpreso quando ricevo il mio utensile da 50.000 sterline [da un altro fornitore] e non funziona come pensavo".

"MicroFine è un'ottima applicazione per testare i progetti che verranno poi stampati".

Diverse viste dell'intero cannocchiale per isteroscopia LUMINELLE della startup tecnologica UVision360. Con l'aiuto di Protolabs per la produzione additiva, UVision 360 è stata in grado di accelerare le iterazioni di progettazione, lanciare il sistema LUMINELLE sul mercato in meno di due anni e ottenere notevoli risparmi sui costi.

In effetti, ha dichiarato Dreyer, il risparmio sui costi ottenuto grazie all'utilizzo di Protolabs è stato notevole. Il risparmio di denaro ottenuto finalizzando i progetti di 20-30 pezzi con Protolabs e la sua resina MicroFine prima di ordinare utensili in acciaio temprato è stato di circa 250.000 sterline in revisioni e modifiche degli utensili.

21 mesi alla commercializzazione

I primi prodotti della linea LUMINELLE sono stati lanciati nell'agosto 2018, meno di due anni dopo l'inizio della progettazione, ha dichiarato Dreyer. Nell'ambito di una strategia commerciale formalizzata nell'aprile 2019, UVision360 ha collocato i prodotti nei mercati impegnati nell'isteroscopia e nella cistoscopia d'ufficio. Tutti i clienti hanno riordinato i prodotti e nel 2020 è stata completata una spinta commerciale più ampia. Nel giugno dello stesso anno, UVision360 ha annunciato il lancio di una nuova guaina LUMINELLE DTx.

Lo sviluppo di un prodotto spesso significa limitare i costi, i tempi o le prestazioni, ha spiegato Dreyer. Ma in questo caso, ha aggiunto, "MicroFine mi ha permesso di progettare liberamente senza questi tre vincoli".