Una delle carenze più urgenti per gli ospedali durante l’emergenza Covid-19 è la mancanza di ventilatori. Queste macchine possono mantenere la respirazione dei pazienti quando non possono più da soli, e possono costare anvhe 30.000 euro l’uno. Ora un team di ingegneri, medici, scienziati informatici e altri volontari rapidamente riuniti, concentrati presso il MIT, sta lavorando per implementare un’alternativa sicura ed economica che potrebbe essere costruita rapidamente in tutto il mondo.
Il team, chiamato MIT E-Vent (per ventilatore di emergenza), si è formato il 12 marzo in risposta alla rapida diffusione della pandemia del coronavirus. I suoi membri sono stati messi in allarme da una ampia conversazione nata sul riferimento ad un progetto proprio del MIT sviluppato il 2010. Gli studenti all’epoca progettarono un semplice dispositivo di ventilazione che avrebbe potuto essere costruito con parti del valore di circa 100 euro. Pubblicarono un documento che descriveva in dettaglio il loro design e i loro test, ma il lavoro terminò a quel punto. Ora, data l’emergenza, un nuovo team ha ripreso quel progetto a un ritmo molto accelerato.
Il nucleo del respiratore low cost
La chiave per la semplice ed economica alternativa del ventilatore è una busta di plastica azionata a mano chiamata “borsa Ambu“, che gli ospedali hanno già a portata di mano in grandi quantità. Si tratta di un pallone composto da materiale plastico autoespandibile che può essere gestito a mano, da un medico o da un tecnico di emergenza, per fornire respiri a un paziente in situazioni come arresto cardiaco, fino a quando non diventa disponibile un respiratore. Si connette alle sue estremità a due valvole unidirezionali. Un tubo viene inserito nelle vie aeree del paziente, e il pompaggio dell’aria nei polmoni viene effettuato premendo e rilasciando la sacca flessibile. Questo è un compito per personale qualificato, addestrato su come valutare il paziente e regolare i tempi e la pressione del pompaggio di conseguenza.
L’innovazione nata dal progetto del MIT nel 2010 e ora rapidamente raffinata e testata dal nuovo team, è stata quella di ideare un sistema meccanico per eseguire la compressione e il rilascio della borsa Ambu, dal momento che questo non è qualcosa che potrebbe fare una persona per periodi prolungato. Ma è fondamentale che un tale sistema non danneggi la sacca e sia controllabile, in modo che la quantità di aria e le pressioni erogate possano essere adattate al singolo paziente.
Il progetto è open source, ma serve rigore
Il dispositivo deve essere molto affidabile, poiché un guasto imprevisto del dispositivo potrebbe essere fatale, ma come progettato dal team del MIT, la borsa può essere immediatamente azionata anche manualmente in caso di emergenza.
Il team rilascia il progetto del respiratore low cost completamente open source. Ci tiene però che potenziali produzioni non siano fatte senza le necessarie conoscenze cliniche o competenze. Per essere certi della tenuta di questi dispositivi sarebbero necessari circa 1 milione di cicli di test per un periodo di due settimane. Per contribuire a ridurre la diffusione di informazioni errate o consigli scarsamente ponderati, il team ha aggiunto al proprio sito Web risorse informative verificate sull’uso clinico dei ventilatori e i requisiti per la formazione e il monitoraggio nell’uso di tali sistemi. Tutte queste informazioni sono disponibili gratuitamente su e-vent.mit.edu.
“Stiamo pubblicando una guida alla progettazione (clinica, meccanica, elettrica / di controllo, test)”, afferma un membro del team. “Incoraggiamo i team di ingegneria clinica in grado di lavorare con le loro risorse locali, seguendo le specifiche, e accogliamo con favore qualsiasi input che altri team possano avere”.
Il team di tutti i volontari sta lavorando senza finanziamenti e opera in modo anonimo per ora perché molti di loro sono già stati sommersi da richieste da parte di persone . Tutti desiderano maggiori informazioni e il team teme di essere sopraffatto da chiamate che interferirebbero con il lavoro sul progetto.
“Vorremmo davvero rimanere concentrati”, afferma un membro del team. “E questo è uno dei motivi per cui il sito Web è così essenziale, in modo che possiamo comunicare con chiunque voglia leggere ciò che stiamo facendo, e anche in modo che altri in tutto il mondo possano comunicare con noi.”
Anzitutto la sicurezza del paziente
“Abbiamo stabilito ciò che chiamiamo requisiti funzionali clinici minimi “, ovvero l’insieme minimo di funzioni che il dispositivo dovrebbe svolgere per essere sicuro e utile, afferma uno dei membri del team, un ingegnere. La determinazione dei requisiti minimi è stata fatta da un team di medici con un ampio background clinico, tra cui l’anestesia e le cure critiche. Parallelamente, il gruppo si è impegnato a progettare, costruire e testare un prototipo aggiornato.
I test iniziali rivelano gli elevati carichi che comporta l’uso effettivo e alcuni punti deboli che sono già stati affrontati. Il team ha già fabbricato le nuove versioni e altre sono in preparazione per ulteriori test funzionali. Il team afferma che ci sono abbastanza informazioni dettagliate sul loro sito Web per consentire ad altri team di lavorare in parallelo con loro, e hanno anche incluso collegamenti ad altri team che stanno lavorando su simili sforzi di progettazione.
Un prototipo in soli 7 giorni
In meno di una settimana il team è passato dai banchi vuoti ai primi test realistici di un prototipo del respiratore low cost. Un membro del team afferma che in meno di una settimana hanno lavorato, motivati dalle segnalazioni di medici che già dovevano razionare i respiratori e dall’intensa attenzione che il gruppo ha portato a questo progetto, e hanno già generato “tesi multiple” sulla ricerca.
La natura interdisciplinare del gruppo è stata cruciale, afferma un membro del team. “I momenti più entusiasmanti sono quelli in cui abbiamo un ingegnere progettista seduto accanto a un ingegnere di controllo, seduto accanto all’esperto di fabbricazione, con un anestesista su WebEx. Tutti i documenti e i fogli di calcolo in parallelo. Stiamo discutendo i dettagli di tutto, dai modi per tracciare i dati dei segni vitali dei pazienti alle migliori fonti per piccoli motori elettrici. “
L’intensità del lavoro, con persone che dedicano ore molto lunghe ogni giorno, è stata stancante. Ma non ha attenuato il loro entusiasmo.
“Lavoriamo tutti insieme, e in definitiva l’obiettivo è aiutare le persone, perché la vita delle persone è comprensibilmente in bilico”, ha detto uno dei ricercatori.
