Il pezzo in questione è una valvola Venturi, che viene attaccata a un tubo e collegata a una maschera. Contattati da Massimo Temporelli, fondatore della startup FabLab, Cristian Fracassi e Alessandro Romaioli a causa dell’emergenza Covid-19 hanno realizzato uno stampo fornendo cento pezzi all’Ospedale di Chiari, in provincia di Brescia, grazie a una stampante 3D e una sana dose di ingegno personale.
Per chi non lo sapesse, l’effetto Venturi, o paradosso idrodinamico, viene studiato a metà del Settecento nell’Università di Modena, dal fisico italiano Giovanni Battista Venturi. Attraverso questo fenomeno idrodinamico si scoprirà che la pressione di una corrente fluida aumenta con il diminuire della velocità. Lo scopo era studiare la variazione di pressione di un liquido in un condotto attraverso l’uso di tubi manometrici, ovvero un tubo posizionato perpendicolarmente secondo la direzione di flusso, la direzione secondo la quale scorre il fluido. L’esperimento di Giovanni Battista Venturi dimostrerà che il liquido raggiunge altezze diverse nei tubi: poiché la pressione del liquido aumenta all’aumentare dell’altezza raggiunta dal liquido nei tubi manometrici si può dire che ad un aumento della velocità corrisponde una diminuzione della pressione e viceversa, cioè all’aumento della pressione corrisponde una diminuzione della velocità.
Come è stato realizzato lo stampo?
I pezzi sono stati realizzati con una tecnologia a polvere. Il primo prototipo è stato realizzato a filamento, tuttavia la sua rugosità non avrebbe permesso alla valvola Venturi di miscelare correttamente l’ossigeno e l’aria a causa di turbolenze all’interno della valvola. Inoltre, all’interno della valvola esiste un piccolo foro della dimensione di 6-8 mm che deve possedere una perfetta circolarità, molto difficile da ottenere anche con le macchine più avanzate. Questo l’ostacolo che complica la produzione e che i ricercatori hanno dovuto affrontare nella creazione dello stampo.
Qual è stata l’idea vincente? L’accortezza di riprendere il foro a mano utilizzando una mini-fresa meccanica in modo da ottenere una perfetta circolarità e un flusso il più laminare possibile. Dietro la geometria di questo componente si nasconde, quindi, l’elaborazione dati che si è potuta raggiungere grazie alla tecnologia 3D e una ricerca che nel profondo richiama abilità artigiana, manualità, impegno creativo: la capacità di mettere a confronto l’idea rispetto all’ostacolo calandolo nella realtà.
La valvola è stata creata per un utilizzo in ambito biomedicale. Il video realizzato da Cristian Fracassi e Alessandro Romaioli desidera rispondere alla accuse dei tanti che in questi giorni hanno scritto ai ricercatori accusandoli. L’idea, infatti, è nata per rispondere all’esigenza specifica di un ospedale trovatosi sprovvisto di valvole per respiratori.
Fondamentale per il funzionamento dei macchinari della rianimazione, la valvola salvavita si era esaurita a causa dell’emergenza legata al Covid-19, per questo l’ospedale di Chiari aveva lanciato un appello, richiamato dal Giornale di Brescia. Tramite il passaparola generato dalla diffusione il grido d’allarme è stato raccolto dall’innovatore e startupper Massimo Temporelli, co-founder di The FabLab. Grazie a una stampante 3D, all’ingegno e all’entusiasmo per la condivisione del proprio sapere, in poche ore sono state realizzate e consegnate 100 valvole da destinare alla terapia intensiva.
Le evoluzioni del progetto
Grazie alla condivisione del sapere e una collaborazione fra i ricercatori, Isinnova, Dott. Renato Favero e Decathlon è nata la valvola Charlotte, una maschera respiratoria d’emergenza progettata riadattando una maschera da snorkeling già in commercio.
I ricercatori hanno divulgato la seguente nota. È possibile leggere il testo integrale cliccando sul progetto della valvola Charlotte di Alessandro Romaioli e Cristian Fracassi sul sito Isinnova
DESTINATO A MEDICI, OSPEDALI E PERSONALE MEDICO
Ci avete scritto da quasi ogni Stato del mondo. Tutti per chiederci di raccontare che cosa abbiamo fatto, tutti desiderosi di aiutare: il proprio Paese, le proprie città e i propri medici. E noi, in quanto abitanti di questo mondo unico per tutti, ci abbiamo messo l’anima e il cuore, oltre che la testa. Aver stampato quelle valvole ci ha fatto capire che non potevamo fermarci, che c’era bisogno di aiuto e non solo di speranza. Ed ecco che un primario d’ospedale in pensione, il dott. Renato Favero, ha suonato alla nostra porta, ci ha fatto una lezione di anatomia sul funzionamento di polmoni, alveoli, virus e polmonite, per poi chiederci di aiutarlo nell’impresa di trasformare maschere da sub in maschere per la respirazione da utilizzare in ospedale. Inutile dire la nostra risposta: ci abbiamo lavorato giorno e notte, Isinnova ha ingranato la sesta e in meno di 10 ore avevamo il prototipo che due ospedali bresciani stanno testando in questi giorni. Vorremmo aspettare l’esito di tutti i test (ad oggi positivi) ma pensiamo che ogni minuto sia cruciale. Medici, infermieri, ospedali, diffondetela, studiatela e aiutateci a migliorarla: noi stessi vi terremo aggiornati su come implementare questa nuova idea (sempre gratuitamente). Un grazie con il cuore a tutti quelli che hanno contribuito, specialmente a Massimo Temporelli, Federico Vincenzi, Decathlon, Autuori&Partners, gli ospedali, le isitituzioni e i medici eroi.
Maschera d’emergenza per respiratori ospedalieri
Nei giorni scorsi siamo stati contattati da un ex primario dell’Ospedale di Gardone Valtrompia, il Dott. Renato Favero, che è venuto a conoscenza di Isinnova tramite un medico dell’Ospedale di Chiari, struttura per la quale stavamo realizzando con stampa 3d le valvole d’emergenza per respiratori. Il Dottor Favero ha condiviso con noi un’idea per far fronte alla possibile penuria di maschere C-PAP ospedaliere per terapia sub-intensiva, che sta emergendo come concreata problematica legata alla diffusione del Covid-19: si tratta della costruzione di una maschera respiratoria d’emergenza riadattando una maschera da snorkeling già in commercio.
Abbiamo analizzato la proposta assieme all’inventore (il Dott. Favero). Abbiamo contattato in breve tempo Decathlon, in quanto ideatore, produttore e distributore della maschera Easybreath da snorkeling. L’azienda si è resa immediatamente disponibile a collaborare fornendo il disegno CAD della maschera che avevamo individuato. Il prodotto è stato smontato, studiato e sono state valutate le modifiche da fare. È stato poi disegnato il nuovo componente per il raccordo al respiratore, che abbiamo chiamato valvola Charlotte, e che abbiamo stampato in breve tempo tramite stampa 3d. Il prototipo nel suo insieme è stato testato su un nostro collega direttamente all’Ospedale di Chiari, agganciandolo al corpo del respiratore, e si è dimostrato correttamente funzionante. L’ospedale stesso è rimasto entusiasta dell’idea e ha deciso di provare il dispositivo su un paziente in stato di necessità. Il collaudo è andato a buon fine. Ribadiamo che l’idea si rivolge a strutture sanitarie e vuole aiutare a realizzare un maschera d’emergenza nel caso di una conclamata situazione di difficoltà nel reperimento di fornitura sanitaria ufficiale, solitamente impiegata. Né la maschera né il raccordo valvolare sono certificati e il loro impiego è subordinato a una situazione di cogente necessità.
L’uso da parte del paziente è subordinato all’accettazione dell’utilizzo di un dispositivo biomedicale non certificato, tramite dichiarazione firmata.
Stante la bontà del progetto, abbiamo deciso di brevettare in urgenza la valvola di raccordo, per impedire eventuali speculazioni sul prezzo del componente. Chiariamo che il brevetto rimarrà ad uso libero perché è nostra intenzione che tutti gli ospedali in stato di necessità possano usufruirne.
Abbiamo deciso di condividere liberamente il file per la realizzazione del raccordo in stampa 3d.
A differenza della valvola dei respiratori, si tratta di un raccordo di facile realizzazione, quindi è possibile per tutti makers provare a stamparlo. Le strutture sanitarie in difficoltà potranno acquistare la maschera Decathlon (qui il link) e accordarsi con stampatori 3d che realizzino il pezzo e possano fornirlo.
Chiariamo che la nostra iniziativa è totalmente priva di scopo di lucro, non percepiremo diritti sull’idea del raccordo o né sulla vendita delle maschere Decathlon
Chi sono?
Cristian Fracassi ha una laurea specialistica in ingegneria edile-architettura, dottorato in materiali per l’ingegneria e un master in economia e sviluppo dell’idea di business. Dal 2014 si dedica allo sviluppo di nuove idee presso ISINNOVA srl, Istituto di Studi per l’Integrazione dei Sistemi, istituto di ricerca indipendente con sede a Roma fondato nel 1971.
Alessandro Romaioli consegue la laura magistrale in Ingegneria Meccanica dei Materiali nel 2016 e nel tempo libero svolge attività ludico ricreative nel carcere di Verziano, Brescia.
Massimo Temporelli si laurea in Fisica all’Università di Milano. È divulgatore scientifico, innovatore e imprenditore. Presidente e founder del laboratorio innovativo The FabLab, dal 2012 insegna Antropologia e Sociologia allo IED di Milano e Piattaforme tecnologiche per la televisione in Cattolica.