Di semplice e innovativa concezione per la ventilazione forzata di pazienti in condizioni di grave insufficienza respiratoria
L’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) in collaborazione con l’Università degli Studi di Ferrara (Unife) ha realizzato DIEGO (Device for Inspiration and Expiration, Gravity Operated), il primo respiratore polmonare d’emergenza di semplice e innovativa concezione per la ventilazione forzata di pazienti in condizioni di grave insufficienza respiratoria. La soluzione ingegneristica ideata permette al dispositivo di essere, economico e disponibile rapidamente per tutti gli ospedali in cui non è possibile acquistare ventilatori standard.
DIEGO nasce da un’idea di Luciano Fadiga, professore ordinario di Fisiologia a Ferrara e direttore del Centro di Neurofisiologia traslazionale dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), Giulio Sandini, ordinario di Bioingegneria a Genova e Founding Director di IIT e Diego Torazza, ingegnere progettista all’IIT.
Il sistema IIT-Unife per la ventilazione polmonare d’emergenza utilizza, per funzionare, un comune pallone respiratore di tipo Ambu. È intrinsecamente sicuro perché, diversamente da progetti simili al momento in sperimentazione, la forza che agisce sul pallone è la forza di gravità e dipende dalla massa che viene posizionato sulla leva che comprime il pallone. L’idea di fondo, infatti, è che il motore elettrico che fa funzionare DIEGO non comprima il pallone ma sollevi periodicamente il peso dal pallone rilasciandolo successivamente ad ogni atto respiratorio. In questo modo, è stato realizzato un sistema semplice, dove le regolazioni necessarie come volumi, tempo di inspirazione e di espirazione, pressioni, sono determinate tutte meccanicamente senza l’utilizzo di elettronica o strumentazioni complesse. Inoltre, a differenza di altri sistemi, DIEGO può funzionare a batteria o ad alimentazione solare, caratteristica che lo rende utilizzabile anche in caso di interruzione della fornitura elettrica.
Fin dalla fase di ideazione DIEGO è stato pensato per poter passare rapidamente dal laboratorio all’ospedale. Il prototipo DIEGO, infatti, dopo i primi test in laboratorio e l’assenso alla sperimentazione clinica dal Comitato Etico dell’Emilia Romagna, è stato usato con successo per ventilare alcuni pazienti volontari in anestesia generale nel reparto di chirurgia dell’ospedale di Ferrara diretto dal professor Paolo Carcoforo.
Il sistema DIEGO è completamente Open Source e il prezzo dei suoi componenti è paragonabile a quello di un cellulare di fascia media. È quindi un dispositivo che può essere realizzato a basso costo e utilizzando componenti facilmente reperibili o fabbricabili senza ricorrere a macchinari complessi. Queste caratteristiche lo rendono particolarmente indicato per l’utilizzo in Paesi e realtà dove l’accesso alle strumentazioni biomedicali di questo tipo è ridotto o completamente inaccessibile come l’America Latina, l’Africa, la Siria o le strutture potenzialmente in emergenza sanitaria come i campi d’accoglienza profughi. DIEGO è stato già notificato al Ministero della Salute – l’unico respiratore inventato in Italia sottoposto al Ministero per l’emergenza COVID-19 al momento della notifica – e visto il successo in sala operatoria, sta iniziando il percorso normativo per poter essere marcato CE come dispositivo medico di classe I. Vista la semplicità dello strumento i tempi di certificazione si prevedono possano essere molto più contenuti rispetto alla maggior parte di dispositivi di ventilazione polmonare.
Il ventilatore d’emergenza DIEGO è già stato prodotto in pre-serie da SCM Group di Rimini, leader multinazionale italiano nelle macchine e componenti industriali e sono allo studio modalità di fabbricazione per distribuirlo senza scopo di lucro a strutture ospedaliere interessate.
“Questo progetto rappresenta un esempio di interazione multidisciplinare che, partendo dal lavoro di progettazione e di laboratorio, trasferisce conoscenza e benefici a tutti. Questo è il risultato dell’eccellenza culturale dell’Italia” dice Giorgio Zauli, Rettore dell’Università di Ferrara.
“Le caratteristiche geniali, quasi leonardesche, della meccanica di DIEGO testimoniano la grande potenzialità inventiva dei nostri ricercatori. Lavorare per risolvere i problemi e potenziare il trasferimento tecnologico, sono i principali obiettivi di IIT” afferma Giorgio Metta, Direttore scientifico di IIT.
“È stata una storia bellissima”, dice Luciano Fadiga. “Abbiamo visto crescere l’entusiasmo di tutti ed è solo grazie a questo che si è arrivati in fondo”. “Abbiamo voluto lavorare con grande discrezione fino a quando non eravamo sicuri del risultato. Con il contributo fondamentale di persone come Diego Torazza abbiamo realizzato un prototipo che sta funzionando ininterrottamente da un mese nei nostri laboratori, dimostrando grande affidabilità” conclude Giulio Sandini.
Giovanni Gemmani, Presidente di Scm Group, aggiunge: “È compito dell’industria sostenere e sviluppare progetti all’avanguardia a livello tecnologico, non solo a fini di business ma anche e, soprattutto, per il bene comune. Per questo motivo abbiamo deciso di diventare parte attiva, per le soluzioni costruttive, i materiali e lo sviluppo del progetto”.
Per maggiori informazioni:
https://www.iit.it/iit-vs-covid-19/diego-ventilator
La realizzazione del progetto
L’idea di realizzare il dispositivo DIEGO è nata durante l’emergenza COVID-19 quando osservando la situazione delle strutture ospedaliere di Bergamo, Codogno e Vò ci si è resi conti che il sistema sanitario nazionale era al limite di sopportazione. I ricercatori di IIT e dell’Università di Ferrara hanno quindi pensato a quello che poteva succedere in paesi più in difficoltà nel reperire dispositivi medici dell’Italia e hanno cercato di proporre rapidamente una soluzione. In meno di due settimane di lavoro continuativo si è giunti al primo prototipo funzionante di DIEGO, un dispositivo progettato su solide basi fisiologiche, grazie anche ad una serie di consultazioni con professionisti rianimatori (Carlo Alberto Volta, ordinario di anestesia e rianimazione UNIFE e Piero Di Pasquale e Valentina Ajello, medici rispettivamente dell’ULSS 5 Polesana e del Policlinico Tor Vergata di Roma) e pneumologi (Alberto Papi, ordinario UNIFE). La nascita di DIEGO ha beneficiato dell’apporto filantropico di persone quali Guido Bonapace di Isemed, che ha fornito consulenze in merito alle normative di sicurezza, Irene Tagliani di Iaselab e Piero Olivo, ordinario di ingegneria elettronica UNIFE e responsabile del Laboratorio LUCE, che hanno gratuitamente eseguito le necessarie prove di sicurezza preliminari, Massimiliano Turci che ha fornito il software per disegnare i profili della camma. Oltre a tutto il personale di IIT e dell’Università di Ferrara che ha accompagnato questa realizzazione.
Istituto Italiano di Tecnologia (IIT)
L’Istituto Italiano di Tecnologia è un centro di ricerca scientifica finanziato dallo Stato che promuove lo sviluppo tecnologico con l’obiettivo di sostenere l’eccellenza nella ricerca di base e in quella applicata per favorire lo sviluppo del sistema economico nazionale. L’attività di ricerca di IIT è caratterizzata da una forte multidisciplinarietà e afferisce a quattro aree scientifiche: robotica, scienze computazionali, tecnologie per la scienza della vita e nanomateriali. Lo staff complessivo di IIT conta 1762 persone provenienti da oltre 60 Paesi. Più del 50% dei ricercatori proviene dall’estero: di questi, il 35% è costituito da stranieri e il 17% da italiani rientrati. Età media 35 anni. 41% donne / 59% uomini. La produzione di IIT vanta più di 13.000 pubblicazioni, oltre 200 progetti Europei e 42 ERC, quasi 900 titoli di brevetti attivi, 24 start-up costituite e più di 40 in fase di lancio. La rete di IIT è composta dai Central Research Laboratories, un network costituito da 4 sedi dislocate sul territorio genovese, 11 centri di ricerca IIT nel territorio nazionale (Torino, due a Milano, Trento, Roma, due a Pisa, Napoli, Lecce, Ferrara e Venezia) e 2 outstation all’estero (MIT ed Harvard negli USA). Sito istituzionale: www.iit.it; Pagina dedicata alle iniziative Covid-19: www.iit.it/iit-vs-covid-19
Università degli Studi di Ferrara (Unife)
L’Università di Ferrara è uno degli Atenei più antichi d’Italia. Fondata nel 1391, la sua identità è radicata nella tradizione storica e culturale che ha accolto e formato figure illustri come Copernico e Paracelso. Con i suoi 12 Dipartimenti e la Facoltà di Medicina, Farmacia e Prevenzione, Unife offre a oltre 23 mila studenti un’offerta ampia e variegata di oltre 60 corsi di studio in ambito scientifico, medico, tecnologico, economico giuridico o umanistico, anche Doppio titolo o tenuti interamente in lingua inglese, corsi post laurea, Dottorati, Master, Scuole di Specializzazione, Corsi di formazione e perfezionamento e per l’abilitazione all’insegnamento. Nell’Ateneo sono inoltre attive 2 Cattedre UNESCO: “Urban and Regional Planning for Sustainable Local Development” ed “Education, Growth and Equality”. L’Università di Ferrara esprime una ricerca di eccellenza inserita in network nazionali e internazionali: dal 2014 al 2019 i progetti europei finanziati cui partecipano docenti Unife sono 46, per oltre 10.5 milioni di euro; quelli nazionali e ministeriali sono 24, per 4.67 milioni di euro. Nella VQR 2011-14 Unife si situa al 9° posto fra le Università pubbliche ad ampia offerta formativa. Unife ospita due infrastrutture per la ricerca e il trasferimento tecnologico di rilievo europeo: il Sistema Integrato di Laboratori di Acustica e Vibrazioni (SILAV) e il Laboratorio centralizzato di ricerca preclinica (LARP). Partecipa al Tecnopolo di Ferrara con i quattro laboratori universitari LTTA (Laboratorio per le Tecnologie delle Terapie Avanzate), MechLav, (Meccanica avanzata e ICT); Teknehub (riqualificazione architettonica ed edilizia e del restauro dei beni culturali); Terre & Acqua Tech (ambito ambientale, delle acque, del suolo e del territorio).
Scm Group
Scm Group è leader mondiale nelle tecnologie per la lavorazione di una vasta gamma di materiali e nei componenti industriali. Il Gruppo, con sede centrale a Rimini, coordina, supporta e sviluppa un sistema di eccellenze industriali, articolato in 3 grandi poli produttivi altamente specializzati in Italia, con un fatturato di oltre 700 milioni di euro, quasi 4.000 dipendenti e una presenza diretta nei cinque continenti.
Per sostenere la ricerca sarà possibile effettuare donazioni (che saranno suddivise in parti uguali tra UNIFE e IIT) su:
IBAN: IT51R0306902477100000300255
BIC/SWIFT: BCITITMM
Causale: Progetto DIEGO
