Sistemi di ventilazione sul banco di prova

In seguito alla crisi del coronavirus, la domanda di ventilatori è aumentata in tutto il mondo. Diversi produttori stanno quindi lavorando febbrilmente per sviluppare nuovi sistemi di ventilazione che andranno a beneficio soprattutto dei Paesi che non possono permettersi costosi dispositivi high-tech.

Ma non è così semplice. Sono necessari test standardizzati prima di poter produrre tali sistemi su scala industriale. Poiché anche all'ETH di Zurigo è in corso lo sviluppo di un ventilatore, i ricercatori della cattedra di Sviluppo del prodotto e progettazione ingegneristica hanno allestito un banco di prova per esaminare in dettaglio un'ampia gamma di sistemi di ventilazione.

"I nostri test sono standardizzati e testiamo i ventilatori in conformità con gli standard", afferma la responsabile del gruppo Marianne Schmid Daners. Ciò significa che i produttori di ventilatori possono testare continuamente i loro sistemi durante lo sviluppo.

Mappare i polmoni dei pazienti

Schmid Daners e il suo team utilizzano una testa di manichino e un polmone meccanico ("testchest") nel loro banco di prova. Entrambi sono stati prestati dal Centro di simulazione dell'Ospedale universitario di Zurigo. La "Testchest" viene normalmente utilizzata per addestrare il personale ospedaliero. I ricercatori dell'ETH la utilizzano ora per simulare realisticamente le condizioni dei polmoni e misurare le pressioni nei polmoni e nel ventilatore, nonché il volume di ventilazione.

Il "Testchest" si basa su un modello computerizzato con il quale i ricercatori possono mappare le caratteristiche polmonari corrispondenti e le proprietà respiratorie dei pazienti, come ad esempio nel caso della malattia di Covid-19. I ricercatori dell'ETH possono utilizzare la testa del manichino per verificare l'aderenza delle maschere respiratorie. Inoltre, l'intero sistema, la ventilazione e le connessioni previste devono essere testate durante la sperimentazione.

I ricercatori possono testare tutti i tipi di sistemi, indipendentemente dal fatto che provengano da fornitori commerciali, laboratori di ricerca o privati. Tra le altre cose, vengono testati la pressione che un ventilatore può generare, il volume di respirazione o l'apporto di ossigeno ai polmoni.

Tre sistemi testati

Finora gli ingegneri hanno testato tre diversi sistemi di ventilazione sul loro banco di prova. Due sono stati forniti da aziende esterne e uno da un gruppo di ricerca guidato dalla professoressa Kristina Shea dell'ETH. Questo progetto è stato anche l'innesco per la fornitura di un banco di prova. Marianne Schmid Daners è coinvolta in entrambi i progetti. Il team sta attualmente sviluppando un ventilatore semplice e a basso costo che può essere utilizzato in situazioni di emergenza. (cfr. Notizie dell'ETH del 12.05.2020)

Il progetto del banco di prova è stato sviluppato nell'ambito dell'iniziativa "helpfulETH" del Consiglio dell'ETH. "Il banco di prova è deciso a testare sistemi di ventilazione innovativi fino a nuovo avviso", sottolinea Schmid Daners.