Ett trehörnigt samarbete mellan South Australia, Texas och Etiopien använder 3-D-tryckt teknik och designinnovation för att effektivt diagnostisera en dödlig sjukdom som infekterar en miljon människor varje år.

Kitet för att diagnostisera leishmaniasis testas denna månad av Armauer Hansen Research Institute (AHRI) i Addis Abeba, Etiopien, som en del av ett program för att revolutionera hur sjukdomar testas och behandlas.

Arbetar med Austin-baserad virtuell inkubator PandemicTech och New Venture Institute (NVI) vid Flinders University i Adelaide, Södra Australien, Dr Endalamaw Gadisa har snabbt kunnat iterera sin kunskap om ett bättre sätt att testa för leishmaniasis till en praktisk och kostnadseffektiv design.

Leishmaniasis är en parasitisk sjukdom som sprids genom bett av sandflugor. Världshälsoorganisationen uppskattar att upp till 1 miljon nya fall och 30, 000 dödsfall inträffar årligen, vanligtvis bland undernärda människor som lever i fattigdom och eller ohälsosamma förhållanden. Även om det kan leda till sår och död, leishmanias kan botas om den diagnostiseras och behandlas tidigt.

Addis Abeba-baserade Dr. Gadisa identifierade flera svårigheter med att testa för sjukdomen i Etopien, leder till behovet av effektivare och mer praktisk diagnostisk utrustning. Svårigheterna med det nuvarande systemet inkluderar kostnaden för ett flytande medium (reagens) som används för testning, de ömtåliga provrören som används för att lagra reagenset, utmaningen att se proverna under tillgängliga mikroskop, och hur lång tid det tar att få resultat, vilket kan vara mer än en vecka.

Han utvecklade en design för ett provrör som kräver betydligt mindre reagens (10 mikroliter mot 25 milliliter) och som kan ge resultat på så få som tre dagar, men han saknade förmågan att bygga sin prototyp i Addis Abeba.

Andrew Nerlinger, direktören för PandemicTech i Austin, erbjöd sig att arbeta med Dr. Gadisa som ett av inkubatorns ursprungliga pilotprojekt, och förde sedan problemet till Matt Salier, chefen för Flinders Universitys New Venture Institute i södra Australien.

"När jag så småningom beskrev projektet för Matt Salier under South by Southwest-konferensen i mars 2017, han erbjöd sig att samarbeta och presenterade mig för NVI:s Raphael Garcia, som slutligen arbetade direkt med Dr Gadisa och mig på flera designiterationer, vilket resulterade i prototypen som avbildas i de senaste bilderna, sa Nerlinger.

New Venture Institute ligger i Tonsley Innovation Precinct, en före detta bilfabrik omvandlad till ett avancerat tillverkningsnav i Adelaide, en systerstad i Austin.

Salier sa att systerstadsrelationen hjälpte till att starta konversationen.

"Flinders NVI har haft kontorsnärvaro i vår systerstad Austin i över fyra år nu med vår lokala partner, Tech Ranch. Jag träffade Andrew från Endura Ventures när han etablerade PandemicTech och vi såg en möjlighet att tillämpa vår design och innovativa tillverkningsexpertis på Tonsley, sa Salier.

Att skapa prototyper för designen tog mindre än fyra månader och gjordes på NVI:s Stratasys Objet Connex 3-D-skrivare. Detta gjorde det möjligt för olika lösningar att övervägas genom en design-tänkande process innan man valde den mest lämpliga för att designas på CAD-programvara.

Salier sa att den första prototypen skapades med ett klart flytande harts och tillverkades i tre delar:en huvudkropp som kommer att hålla vätskan, en kork på toppen för att plugga odlingsröret, och en bottenplugg som är avtagbar för att rengöra odlingsröret. Huvuddelen har ett centralt hål i hela enheten, som pluggarna ansluter till, ett designval som gör att odlingsröret kan återanvändas och rengöras.

Utformningen av huvudkroppen förfinades flera gånger för att öka kroppens klarhet och hållbarhet, den del som ansvarar för att tillåta diagnos genom mikroskopisk inspektion. Olika material trycktes för de övre och nedre pluggarna för att säkerställa att de helt kunde täta huvudkroppen samtidigt som de var lätta att ta bort för rengöring och sterilisering.

Det färdiga kitet, som kostar mindre än 5 A$, 000 att utveckla, är förpackad i ett hyllplan Pelican-fodral med skumlaserskuren på universitetet. Förpackningen kommer också med speciella 3-D-tryckta mikroskop som fästs på en smart telefonkamera och omvandlar telefonen till ett kraftfullt 60x förstoringsmikroskop som kan samla in foton för diagnostiska ändamål. Mikroskopet är tillverkat av det sydaustraliska utbildningsstartupföretaget Go Micro som också är samlokaliserat vid Flinders University i Tonsley.

Trots Austin, Adelaide och Addis Abeba är alla mer än 10, 000 km ifrån varandra, Nerlinger sa att det kostnadseffektiva samarbetet har skapat återanvändbara högkvalitativa prototyper till en bråkdel av den typiska kostnaden "för en försummad sjukdom som orsakar enorm sjuklighet och dödlighet i de mest strama och resursbegränsade miljöerna i världen".

"Vi var också glada över att NVI kunde matcha Dr. Gadisa med en av sina egna teknologier, mikroskoptillbehöret som används på en smartphone som kan läsa resultaten av leishmaniasistestningen, " han sa.

"Den nya testanordningen kommer att göra det möjligt för fler patienter att behandlas tidigare och minska den tid det tar att få en diagnos. Den kommer också potentiellt att göra det möjligt för sjukvårdspersonal att ge en diagnos till patienter samtidigt som de utför medicinskt arbete i de avlägsna regioner som ofta drabbas hårdast. av leishmaniasis.

"Om testet är framgångsrikt så finns möjligheten att bygga ett ekonomiskt hållbart företag med social påverkan kring testkitet som samlar resurser från Etiopien och Australien."

Salier sa att projekt som dessa var exakt varför Flinders NVI alltid strävade efter att visa hur ny teknik och affärsmodeller kan hantera storskaliga problem som samhället står inför.

"Vi behöver inte mer programvara för att lösa problem som redan lösts 10 gånger om, vad vi behöver är innovation som har effekt, som skapar värde genom att använda nya förhållningssätt till globala utmaningar."