Ventilatori polmonari per tutti e a basso costo: UniBs nel progetto internazionale “Milano Ventilatore Meccanico”

L’Università degli Studi di Brescia ancora una volta in prima linea nella battaglia contro il Coronavirus: il gruppo di ricerca di Sistemi di Controllo Industriali del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Industriale è stato coinvolto nel progetto internazionale Milano Ventilatore Meccanico (MVM) per lo sviluppo di nuovi ventilatori a basso costo e di veloce produzione, finalizzati ad essere utilizzati dal maggior numero di pazienti e a contrastare così il sovraffollamento delle terapie intensive.

La pandemia COVID-19 sta mettendo a dura prova i sistemi sanitari di tutto il mondo: si calcola che circa il 6% dei contagiati sviluppi complicanze polmonari molto gravi, necessitando del supporto respiratorio di un ventilatore meccanico. I ventilatori attualmente reperibili sul mercato, tuttavia, sono apparecchiature sofisticate, costose e disponibili solo in quantità limitate.

L’obiettivo della collaborazione internazionale MVM è quello di progettare, sviluppare, costruire e certificare un ventilatore sicuro ed efficiente, dotato di un sistema di controllo avanzato che consenta le diverse modalità di ventilazione, ma che, al contempo, sia caratterizzato da un design semplice basato su componenti di facile reperibilità sul mercato e di comodo assemblaggio, e possa quindi essere prodotto rapidamente su larga scala.

È proprio nella progettazione del sistema di controllo, fondamentale per soddisfare i requisiti di funzionamento del dispositivo, che Il Dipartimento di Ingegneria Meccanica e industriale, diretto dal prof. Rodolfo Faglia, è stato chiamato ad offrire il proprio contributo. In particolare, il gruppo di ricerca di Sistemi di Controllo Industriali, coordinato dal prof. Antonio Visioli con la collaborazione dell’Ing. Manuel Beschi, è attualmente impegnato nel perfezionamento dell’algoritmo di controllo e quindi della precisione nel raggiungere la pressione desiderata per l’aria alla bocca del paziente. In questo contesto, il gruppo di ricerca bresciano si sta occupando anche dello studio di un algoritmo di stima dei parametri dei polmoni del paziente, in modo da adattare il sistema di controllo e rilevare eventuali criticità da segnalare all’interfaccia grafica.

Ad oggi il team di ricerca del prof. Visioli – avvalendosi anche dell’esperienza maturata nella collaborazione con il gruppo di Anestesiologia dell’Università degli Studi di Brescia, sul controllo dei sistemi biomedicali – ha realizzato un simulatore software del sistema e ha testato i primi algoritmi, realizzati secondo criteri di semplicità computazionale per poter essere implementati su microprocessori a basso costo.

Insieme all’Università degli Studi di Brescia partecipano al progetto numerose altri atenei e gruppi di ricerca italiani e internazionali, tra cui tre laboratori canadesi guidati dal Premio Nobel per la fisica Art McDonald della Queen’s University. L’iniziativa ha coinvolto anche agenzie di certificazione, industrie e operatori sanitari provenienti da diversi Paesi del mondo, come Stati Uniti, Francia, Germania, Polonia, Spagna, Svizzera e Regno Unito.

MVM nasce su idea e iniziativa di alcuni ricercatori della collaborazione internazionale Global Argon Dark Matter (GADM), coordinati dal professor Cristiano Galbiati della Princeton University e impegnati in attività di ricerca sulla materia oscura con esperimenti presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN – Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e in alcuni laboratori in Canada. La realizzazione dei sofisticati apparati sperimentali per la ricerca in fisica fondamentale ha consentito lo sviluppo di specifiche competenze in materia di sistemi per la gestione dei gas e di complessi sistemi di controllo, sistemi analoghi a quelli impiegati nei ventilatori polmonari presenti degli ospedali. GADM ha quindi pensato di impiegare tali competenze nella realizzazione di un nuovo dispositivo meccanico per la respirazione assistita dando il via al progetto “Mechanical Ventilator Milano”.

La collaborazione, ad oggi autofinanziata, opera in un ambiente di innovazione aperta, a libero accesso, per consentire il rapido avanzamento del design e del collaudo dei ventilatori, riducendo i tempi necessari alla loro produzione e distribuzione degli ospedali.