Dalla fisica delle astroparticelle un ventilatore per l'emergenza COVID-19

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CERTIFICATO DALLA FDA IL PROGETTO MVM MILANO VENTILATORE MECCANICO

L'innovativo dispositivo per la respirazione assistita, nato in Italia per l'emergenza COVID-19 in meno di due mesi e ideato da un'ampia collaborazione scientifica internazionale, ha ottenuto la certificazione (EUA, Emergency Use Authorization) della FDA Food and Drug Administration l'ente certificatore statunitense, e potrà quindi entrare nelle dotazioni degli ospedali dei Paesi che riconoscono la certificazione americana. L'Università Federico II è fra i promotori del progetto insieme a INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, alle Università di Milano-Bicocca, Milano Statale, GSSI Gran Sasso Science Institute, e agli istituti STIIMA e ISTP del CNR Consiglio Nazionale delle Ricerche.

MVM Milano Ventilatore Meccanico è stato appositamente ideato per essere facilmente e velocemente prodotto ovunque: è un dispositivo sicuro ed efficace, perché dotato di un sistema di controllo avanzato che consente le diverse modalità di ventilazione per agire efficacemente ma al contempo delicatamente sui polmoni, ed è caratterizzato da un progetto ad accesso libero, e un design meccanico semplice basato su componenti di facile reperibilità sul mercato, così da poter essere prodotto su larga scala, a costi contenuti e nei diversi Paesi. Tutte le componenti possono essere realizzate e assemblate con facilità: la "ricetta" è pubblicata online ed è senza brevetto.

Nato dall'iniziativa del Prof. Cristian Galbiati (Princeton University & GSSI), il progetto ha coinvolto sin dall'inizio i ricercatori della Global Argon Dark Matter Collaboration impegnata ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso con l'esperimento DarkSide, che vi hanno convogliato le proprie energie fisiche e mentali durante tutto il periodo di lockdown. 

"MVM rappresenta un caso paradigmatico: da un lato mostra il ruolo fondamentale e il grande impatto che la ricerca di base, con la sua capacità di conoscenza e di innovazione tecnologica, ha sulla società, e dall'altro evidenzia l'importanza della collaborazione internazionale e multidisciplinare per affrontare le grandi sfide dei nostri tempi. La certificazione EUA della FDA è un traguardo importante e per tutti noi una grande soddisfazione: il nostro Milano Ventilatore Meccanico diventa da progetto una realtà, che speriamo possa contribuire a salvare molte vite" – spiega Galbiati.

 "Abbiamo seguito Cristian Galbiati in questa iniziativa a scopo umanitario, mettendo a disposizione tutte le nostre competenze e quelle dei nostri collaboratori nel campo dei sistemi complessi basati sull'uso di gas, dell'elettronica e del software di attuazione e controllo" – sostiene Giuliana Fiorillo, professore ordinario del dipartimento di Fisica "Ettore Pancini" a capo del gruppo DarkSide e membro del gruppo di coordinamento internazionale che mantiene i contatti con tutti coloro che vogliono offrire contributi, e con i ricercatori/aziende di Paesi terzi che vogliono replicare il progetto. 

Sotto la sua direzione, un gruppo di ricercatori universitari e dell'INFN è al lavoro su uno dei primi prototipi del ventilatore per effettuare i test di validazione necessari alla certificazione. Il team è composto dal Dott. Yury Suvorov, il Dott. Michael Leyton, l'Ing. Biase Celano e il Prof. Marco La Commara.

 

"Si è trattato di una impresa simile a quelle che siamo abituati a intraprendere per gli esperimenti di fisica fondamentale cui partecipiamo. Siamo in qualche modo allenati a trattare problemi complessi in modo semplificato e a non mollare finché non abbiamo un piano dettagliato per risolverli." – commenta Fiorillo.

Nella fisica delle particelle si lavora abitualmente in grandi collaborazioni internazionali, insieme fisici e ingegneri. E anche in questo caso in molti hanno risposto all'appello, dedicando al progetto il proprio tempo e le proprie capacità. La collaborazione MVM è cresciuta rapidamente, includendo molte altre Università italiane e laboratori internazionali. In Canada CNL, TRIUMF, SNOLAB e Mc Donald Institute, sotto la guida del Premio Nobel per la Fisica Art McDonald della Queen's University, e negli Stati Uniti il Fermilab, il Laboratorio di Fisica del Plasma di Princeton e varie Università. Mentre a livello europeo, si sono uniti al progetto ricercatori dell'Istituto IN2P3 del CNRS francese, del laboratorio spagnolo CIEMAT e del Centro Nazionale per la Ricerca Nucleare polacco e di diversi altri Istituti e Università. Al progetto collaborano anche scienziati con competenze specifiche, clinici e operatori sanitari, e imprese con capofila Elemaster, che ha coordinato la partecipazione delle altre aziende Nuclear Instruments, AZ Pneumatica, Saturn Magnetic, Bel Power Europe e Camozzi. Infine, per le procedure di verifica e certificazione sono stati coinvolti, oltre alle Istituzioni competenti in Italia, anche Health Canada, US Air Force e FDA Food and Drug Administration.

Grazie a questa imponente partecipazione, la collaborazione è riuscita a strutturarsi in gruppi che hanno lavorato giorno e notte sfruttando la differenza di fuso orario tra Europa e Nord America.  Uno di questi ha lavorato senza soste per realizzare il primo prototipo di ventilatore presso il centro di assistenza tecnica per respiratori dell'azienda SAPIO Life di Vaprio d'Adda, vicino a Bergamo, in collaborazione diretta e continua con il Dipartimento di Fisica dell'Università Statale di Milano. Dopo collaudi accurati e processi di qualifica della performance del primo prototipo con simulatori di respirazione condotti con il Dipartimento di Medicina dell'Università di Milano-Bicocca presso l'Ospedale San Gerardo di Monza, è stato possibile realizzare in poche settimane i primi cinque prototipi industrializzati da Elemaster per dimostrare la correttezza e la fattibilità del design concettuale. 

I ricercatori della Federico II e della sezione INFN di Napoli hanno partecipato ai gruppi di lavoro sul disegno meccanico del dispositivo, sulla qualificazione del software e al gruppo di analisi dei dati forniti dai prototipi. Uno dei primissimi è stato installato a Napoli, nel laboratorio DarkSide presso il dipartimento di Fisica "Ettore Pancini", dove è stato possibile verificarne il funzionamento grazie al supporto dei servizi tecnici del dipartimento e alla disponibilità di un simulatore polmonare generosamente prestato dall'Ing. Salvatore De Simone della MedicAir, una azienda che normalmente lo usa a scopi didattici presso gli ospedali della regione e per l'assistenza domiciliare ai pazienti.

L'attività è inserita tra quelle messe in campo dal Presidio tecnico scientifico per l'emergenza COVID-19 istituito presso il CESMA per supportare il tessuto industriale e gli enti di Governo Regionale e Nazionale nella gestione e nel superamento della emergenza COVID-19. 

 

Links

·      MVM

·      Open source paper

·      CESMA Presidio tecnico scientifico per l'emergenza COVID-19

Data: 06/05/2020