Ventilatore per piccoli budget
Un team guidato dalla professoressa Kristina Shea dell'ETH sta lavorando allo sviluppo di un nuovo ventilatore. Dovrebbe essere il più economico, modulare e intuitivo possibile. Il dispositivo è quindi destinato a essere utilizzato in tutti i Paesi che ne hanno bisogno.
Kristina Shea, professoressa di progettazione ingegneristica e informatica, voleva iniziare un anno sabbatico all'estero all'inizio di marzo. Ma poi il coronavirus ha colpito e la professoressa dell'ETH di Zurigo è dovuta rientrare. Tuttavia, non se ne sta con le mani in mano: non appena si è abituata a lavorare a casa, ha ricevuto una richiesta da un ospedale svizzero che le chiedeva di sviluppare un ventilatore a basso costo. Shea ha accettato senza esitazione.
Lo sviluppo procede rapidamente
Insieme a Marianne Schmid Daners, Melanie Zeilinger e al product designer svizzero Martin Meier, sta lavorando da diverse settimane allo sviluppo di un ventilatore a basso costo chiamato respirare da sviluppare. Nonostante il blocco, il lavoro ha fatto molta strada: Il team ha completato il secondo prototipo una settimana fa e lo ha sottoposto a test tecnici.
Le circostanze non sono favorevoli a un rapido progresso: "Non è sempre facile quando il team non può incontrarsi di persona e svolge la maggior parte del lavoro a casa", dice Shea. ? difficile anche quando non si può toccare nulla. "Come ingegnere, sono abituato a prendere in mano le cose e ad avere un'impressione tattile".
Obiettivo: semplice, compatto, modulare
Il fulcro del nuovo ventilatore è una sacca di ventilazione comunemente utilizzata nella medicina d'urgenza, nota come Ambubag. Questa è fissata a un blocco motore. Il motore aziona due palette attaccate al lato della sacca, che la comprimono a un ritmo predeterminato per pompare aria.
Il dispositivo ha solo un semplice pannello di controllo con poche manopole e un display digitale. Grazie a queste semplificazioni, il personale sanitario che utilizzerà la macchina dovrebbe essere in grado di essere addestrato al suo utilizzo in mezz'ora.
Un tubo è collegato alla sacca del ventilatore, che può anche essere collegata a una maschera di respirazione. "Il dispositivo è destinato a situazioni di emergenza quando non sono disponibili altre decisioni. Tuttavia, non sostituisce i ventilatori complessi come quelli utilizzati nelle unità di terapia intensiva", spiega Shea.
Il nuovo ventilatore è stato progettato principalmente per soddisfare le esigenze dei Paesi o dei sistemi sanitari che non possono permettersi ventilatori costosi. Il nuovo dispositivo dovrebbe costare meno di 5.000 franchi svizzeri. L'équipe dell'ETH vuole anche alleviare la carenza globale di sistemi di ventilazione. Dovrebbe inoltre avere un design modulare per non fallire a causa di una potenziale carenza di componenti. Il dispositivo dovrà inoltre essere portatile, compatto e robusto.
Non un kit fai-da-te
Sebbene il nuovo ventilatore sia semplice sotto tutti i punti di vista e utilizzi principalmente componenti standard che possono essere acquistati in tutto il mondo, non si tratta comunque di un dispositivo fai-da-te per gli appassionati di bricolage. "Regolare il flusso d'aria e il ritmo giusto è ancora complesso e richiede competenze ingegneristiche", spiega l'ETH. "Ora abbiamo il supporto della professoressa Melanie Zeilinger dell'Istituto dei sistemi dinamici e della tecnica di regolazione dell'ETH per la tecnologia di controllo".
L'idea del nuovo dispositivo è nata dagli ingegneri del Massachussetts Institute of Technology MIT. "Chi siamo ha esaminato 40 progetti open-source, ma questa idea ci ha convinto di più", dice Shea. Tuttavia, il team ha migliorato il progetto per realizzarlo in laboratorio.
Primo esame superato con successo
Il prototipo ha già superato il primo test tecnico. Marianne Schmid Daners, della cattedra di Sviluppo del prodotto e progettazione ingegneristica, e il suo team lo hanno realizzato. Nel loro laboratorio hanno allestito un banco di prova che potranno utilizzare per mettere alla prova altri sistemi di ventilazione, compresi quelli recentemente sviluppati dalle aziende.
I ricercatori sono già in trattative con un partner produttivo in Ucraina che vorrebbe produrre il dispositivo su scala industriale. "All'ETH non possiamo fabbricare il prodotto da soli. Ma se riusciamo a trovare parti interessate che desiderano produrre tali dispositivi, faremo tutto il possibile per sostenerle", afferma Shea. In ogni caso, i piani di costruzione non rimarranno in un cassetto. "Li renderemo sicuramente open source non appena lo sviluppo del dispositivo sarà completato".
Per Kristina Shea, lo sviluppo del ventilatore è molto più di una piccola consolazione per il mancato anno sabbatico. "Stiamo lavorando a un progetto piuttosto folle e caotico, in cui le condizioni quadro e i requisiti cambiano quotidianamente", cosa a cui non si è abituati nello sviluppo di un prodotto. "Ciò rende questo progetto un'avventura unica e significativa per me".
Ulteriori informazioni
Pilastro dell'attuale ricerca dell'ETH sull'energia a corona
L'ETH di Zurigo ha approvato oltre 20 progetti di varie discipline per far progredire la ricerca sul nuovo coronavirus. Le licenze speciali consentono ai ricercatori di riprendere o continuare il loro lavoro in laboratorio. I progetti possono essere raggruppati in quattro gruppi: Diagnostica, ricerca su farmaci e vaccini, epidemiologia, indumenti protettivi e terapia intensiva.