maxon Story
Un soffio di ispirazione per la tecnologia medicale
Un'iniziativa universitaria salva vite sviluppando e donando ventilatori ai Paesi a basso reddito.
L'attuale pandemia ha colpito quasi tutti su questo pianeta, in modo diverso da persona a persona. Nel mezzo di questa terribile crisi, si sono create collaborazioni e sono nate nuove splendide esperienze. Una di queste è Project Inspiration, un'idea nata dal desiderio di dare una mano a chi più ne ha bisogno.
Project Inspiration è un'iniziativa dell'Università tecnica di Delft che dona ventilatori ai Paesi a basso reddito. Il ventilatore è progettato in modo che i Paesi possano decidere di ordinarlo o replicare (in parte) la macchina. L'obiettivo di Project Inspiration è aiutare i Paesi con scorte di attrezzature per l'assistenzarespiratoria e fornire un'assistenza sanitaria di base in tutto il mondo.
Gerwin Smit, professore assistente all'Università tecnica di Delft e specialista in protesi per braccia e gambe e inausili medici, ha avviato il Project Inspiration insieme a colleghi e studenti nel marzo 2020 per affrontare la prevista mancanza di ventilatori nella crisi che in quel momento era solo agli inizi. La situazione pandemica ha presentato una serie di ulteriori sfide per gli ingegneri meccanici, quali carenza di approvvigionamenti in seguito alla chiusura della catena di fornitura cinese. Inoltre, i dispositivi medici vengono sottoposti a una serie di test prima che possano essere immessi sul mercato. Non c'è bisogno di dire che tutto ciò richiede tempo - e in questa situazione il tempo è essenziale. Nel mezzo di questo sconvolgimento, Gerwin non poteva fare a meno di porsi questa domanda: come possiamo creare una serie di ventilatori meccanici certificati e attestati per un funzionamento sicuro in un arco di tempo molto breve?
Immaginava che il concept dovesse avere una comprovata sicurezza e quindi basarsi su un dispositivo esistente. Inoltre, il concept doveva contenere parti semplici da produrre in modo agevole e rapido. Gerwin ha studiato la storia dei dispositivi respiratori e ha individuato l'East Radcliffe Ventilator, un modello comunemente utilizzato in Europa tra gli anni Sessanta e Ottanta. Ha scoperto che il Museo nazionale di Boerhaave a Leida nei Paesi Bassi, un museo scientifico con una ricca collezione di dispositivi medici, possedeva un esemplare di questo modello specifico. Per analizzare la macchina, il gruppo di progetto doveva esaminarla da vicino. Gerwin ha preso una decisione coraggiosa e ha chiamato il museo. Ha chiesto ai responsabili del museo se poteva prendere in prestito la macchina e, soprattutto, se poteva smontarla. All'inizio il museo è rimasto sorpreso da questa domanda estremamente audace, solitamente il personale indossa guanti bianchi persino per toccare le macchine. Dopo alcune valutazioni il museo ha accettato, alla luce delle particolari circostanze e della nobile causa.
Dopo che Gerwin e colleghi hanno ritirato e trasportato con cura il ventilatore fino al luogo di lavoro, lo hanno smontato nell'arco di un fine settimana. Hanno analizzato il concetto e i principi base e solo una settimana dopo hanno avuto l'idea per il primo prototipo. La macchina originale aveva un motore Parvalux per l'azionamento, con un mozzo e ingranaggi da bicicletta per il controllo della velocità. Dopo alcune ricerche, hanno scoperto che Parvalux esiste ancora ed è una fiorente azienda con oltre 70 anni di esperienza nella progettazione e produzione di soluzioni per motoriduttori a potenza frazionaria. È stata una piacevole scoperta perché il dispositivo originale risaliva agli anni Sessanta. Il team ha quindi contattato Lee Weston della Parvalux affinché li aiutasse a scegliere il motore giusto e Parvalux a sua volta ha inviato rapidamente alcuni campioni. Il team ha scelto il motore PM11-S, un motore DC con spazzole a magneti permanenti. Caricato a molla per un funzionamento silenzioso, questo modello presenta un'elevata coppia di spunto fino a tre volte superiore a pieno carico. Presenta un arco portaspazzole regolabile per una commutazione eccellente e la massima durata delle spazzole, l'aspetto più importante se si pensa che da questo dipendono vite umane.
Inizialmente l'idea era quella di creare una macchina analogica meccanica, tranne il motore che doveva essere l'unica parte elettrica. Con un manometro analogico e uno spirometro è stata misurata la pressione e il volume respiratorio. Dato che il modello originale era prevalentemente di tipo analogico meccanico, non emetteva alcun avviso se la macchina smetteva di funzionare. Ripensare il concept ha comportato un cambiamento in fase di progettazione in quanto il team ha concluso che sarebbe stata una buona idea aggiungere un sistema che avvisasse in caso di assenza di valori. Hanno contattato quindi l'azienda Interay Solutions b.v. che ha suggerito l'elettronica da utilizzare.
Per il prototipo finale hanno scelto un controllo elettronico della velocità di maxon ovvero l'ESCON 50/5, un potente servocontrollore PWM a 4 quadranti di piccole dimensioni che ha fornito una velocità completamente stepless al ventilatore.
Dopo avere terminato il prototipo finale, hanno avuto bisogno di aiuto per la produzione su larga scala. Per questo hanno contattato la società partner Apparatenfabriek ARA b.v., consociata di Interay Solutions b.v. ARA realizza sistemi meccatronici per i produttori di apparecchiature originali e ha sede ad Aalten nei Paesi Bassi. L'azienda è stata entusiasta di produrre il dispositivo e ha offerto il proprio supporto. Grazie all'aiuto di fondi pubblici e privati è stato raccolto un capitale sufficiente per proseguire il progetto.
Da allora, i primi ventilatori di Project Inspiration sono stati donati e forniti in Guatemala, Panama e Tanzania. L'intero dispositivo è modulare e ogni Paese può decidere sulla base delle proprie risorse se intende ordinare i ventilatori o produrre autonomamente il dispositivo. Per condividere la conoscenza acquisita con il mondo, tutte le cianografie di Project Inspiration sono disponibili open source sul sito web. Un ottimo esempio del valore aggiunto di Project Inspiration è il Guatemala, dove è stato creato un team per la costruzione dei dispositivi sul posto. Solo l'elettronica che comprende il sistema di allarme e monitoraggio, con il motore Parvalux e l'unità di comando maxon, sono stati forniti dai Paesi Bassi. Dopo avere appurato che il concept funziona, il Guatemala sta progettando di costruire fino a 300 ventilatori grazie a Project Inspiration.
