绥化蟹贤科技有限公司

新型冠狀病毒感染的肺炎病魔席卷全國，面對突如其來(lái)的疫情,中華大地奮起抗擊，全國各地醫護人員馳援湖北。為抵御病毒的侵襲，醫護人員嚴密防護，但是由于長(cháng)時(shí)間作業(yè)，許多醫護人員的面部被防護用具所損傷。這一抹抹印記，是他們無(wú)私奉獻的軍功章，卻也牽動(dòng)著(zhù)全國人民的心。

圖1 一線(xiàn)醫務(wù)人員的面部損傷

一、這些印記是如何產(chǎn)生的呢？

其根本原因，就是護目鏡和佩戴者的面部結構不契合！

佩戴護目鏡是抵御病毒通過(guò)眼睛傳播的有效途徑。醫護人員為了保證嚴密性，往往勒得比較緊，使得護目鏡邊角處的棱與面部貼合的位置產(chǎn)生較大的壓力和摩擦力。隨著(zhù)工作時(shí)間的增長(cháng)，受壓處會(huì )產(chǎn)生疼痛、麻木、壓紅、壓痕，甚至破損等壓力性損傷，嚴重者出現發(fā)炎癥狀，極大地影響了護目鏡的使用體驗，危害醫護人員的健康。

護目鏡主要指用于運動(dòng)、機加工、實(shí)驗、臨床等防止眼睛被飛濺物品、化學(xué)藥品、傳染性體液（如飛沫、血液等）傷害的防護眼鏡，一般分為防固體碎屑類(lèi)和防化學(xué)溶液類(lèi)。應對此次新冠肺炎，護目鏡的主要作用是防止噴濺性傳染源和空氣中的病原體進(jìn)入眼部。兩種防護眼鏡都可選用，但存在不同的使用范圍。防化學(xué)溶液的防護眼鏡因為具有良好的全方位防護，可用于病原體密度較大的臨床、實(shí)驗室等環(huán)境，也適用于普通環(huán)境；而防固體沖擊的護目鏡僅適用于空氣中病原體密度小，可能存在傳染性體液噴濺的環(huán)境。

二、定制化護目鏡是什么？

解決護目鏡和佩戴者面部結構的不契合問(wèn)題就需進(jìn)行護目鏡的定制化。

現有的普通醫用護目鏡由鏡架和鏡臂兩部分組成，原材料是聚碳酸酯等有機高分子材料，通過(guò)注塑機高溫塑化后，快速注入模具，冷卻后形成。由于制作模具需要較大成本和較長(cháng)周期，生產(chǎn)者往往會(huì )固定一個(gè)模具，重復使用進(jìn)行大批量生產(chǎn)，導致制作出來(lái)的護目鏡是完全一樣的，規格單一。

圖2北京化工大學(xué)英藍實(shí)驗室制作的護目鏡

由于不同人的臉部結構不同，佩戴相同大小的護目鏡就會(huì )出現不合適的情況，因此就會(huì )產(chǎn)生上述困擾?，F在已經(jīng)有很多科技工作者提出了各式各樣的減緩措施，但想要從根本上解決該問(wèn)題，需從改善眼鏡結構入手，為每名醫護人員"量體裁衣"，定制符合個(gè)人面部特征的護目鏡，特別是定制護目鏡的密封條，那將會(huì )是最佳的解決方案。

能做到嗎？答案是可以！

三、如何實(shí)現？——柔性3D打印/復印制備技術(shù)

利用三維掃描、柔性3D打印/復印制備技術(shù)可以實(shí)現護目鏡密封條的定制化。具體技術(shù)路線(xiàn)如下兩種：

圖3 定制化護目鏡的制作流程

具體步驟為：

①三維掃描：利用"三維掃描儀"對佩戴者的面部輪廓進(jìn)行掃描，此過(guò)程只需1分鐘，可以在短期內迅速采集大量數據。

②建立模型：采用三維建模軟件，根據掃描得到的數據，結合標準鏡框尺寸，形成密封橡膠條的三維模型。

③成型密封條：由于密封條采用柔軟的TPU或硅膠制成，需采用柔性材料專(zhuān)用3Ｄ打印設備或打印硬質(zhì)模具再模塑成形的3D復印技術(shù)制作；北京化工大學(xué)英藍實(shí)驗室發(fā)明的熔體微分3D打印可完全勝任柔性材料的3D打印成型。

④制作成品：將定制化的密封條替換原護目鏡密封條，可得到密封效果好、舒適感強的護目鏡，從而實(shí)現護目鏡的定制化。

圖4 安裝在護目鏡上的定制密封條

下面，小編為大家講講熔體微分3D打印技術(shù)與3D復印技術(shù)。

熔體微分3D打印技術(shù)

熔體微分3D打印技術(shù)的原理如圖5所示，創(chuàng )新采用精密螺桿式的物料塑化與供料原理、快速響應的開(kāi)關(guān)閥式料流控制方式以及熔體壓力閉環(huán)自平衡等關(guān)鍵技術(shù)，可實(shí)現各種材料的粒狀形態(tài)直接打印成型，解決了現有熔融沉積3D打印對耗材種類(lèi)和耗材形態(tài)存在限制的技術(shù)難題，耗材種類(lèi)廣、成本低。正因如此，以柔性材料作為產(chǎn)品原料的密封條得以制作成功。同時(shí)，也將這種設備形象地稱(chēng)為"不挑食的3D打印機"。圖6所示為熔體微分3D打印設備可適應的材料與對應的樣品模型。

圖5 熔體微分3D打印技術(shù)的原理

圖6 熔體微分3D打印設備可適應的材料與樣品模型

3D復印技術(shù)

"3D復印"由北京化工大學(xué)英藍實(shí)驗室學(xué)科帶頭人、教育部長(cháng)江學(xué)者特聘教授楊衛民教授提出，是以模塑成型裝備為核心的智能制造技術(shù)，通過(guò)掃描、3D打印制模、模塑成型一體化的智能系統構建，實(shí)現具有復雜結構零件的批量快速復制。

圖7 實(shí)驗室正在采用3D復印技術(shù)生產(chǎn)護目鏡

至此，定制化護目鏡就制作出來(lái)了。再也不用擔心醫護人員受傷啦！

疫情發(fā)生以來(lái)，英藍實(shí)驗室堅持科研攻關(guān)，始終奮戰在抗擊疫情的前沿。實(shí)驗室利用3D打印/復印技術(shù)，制造并生產(chǎn)出了帶側光板型的護目鏡5000余副，分2批次送抵一線(xiàn)，為湖北武漢、孝感等多地抗疫一線(xiàn)的環(huán)衛工人提供了及時(shí)有效的健康防護，同時(shí)還捐贈給北京多家三甲醫院和北京環(huán)衛集團、中信環(huán)境等單位。

項目負責人簡(jiǎn)介：焦志偉，男，1985年生，山西人，博士，北京化工大學(xué)副研究員，兼任中國塑協(xié)專(zhuān)家委員會(huì )常務(wù)副秘書(shū)長(cháng)，中國機械工程學(xué)會(huì )高級會(huì )員等。主要研究方向為3D打印、聚合物加工工藝裝備、軟體機器人。