Da MVM a MVM+
La prima fase del progetto (MVM) ha previsto la realizzazione di un ventilatore meccanico basato su componenti facilmente reperibili sul mercato; la seconda fase (MVM+) coniuga questa caratteristica con l’innovazione. Il raggiungimento di prestazioni ancora più elevate del dispositivo necessita infatti della progettazione e della realizzazione di alcuni componenti dedicati a questo scopo.
Il Milano Ventilatore Meccanico (MVM) è l’equivalente elettro-meccanico del ventilatore Manley, uno strumento di vecchia data e elevata affidabilità. Il design proposto è ottimizzato per consentire una produzione su larga scala a costi ridotti, basata su componenti normalmente disponibili in commercio.
Il dispositivo MVM+ si basa quindi su un sistema pneumomeccanico di bassa complessità ottenuto integrando componenti facilmente e rapidamente disponibili nel territorio nazionale. Il dispositivo esiste in una versione preclinica realizzata in tempi record (meno di un mese) e già testata con successo per la sua efficacia mediante l’uso di un simulatore di respirazione ASL-5000 presso i laboratori del Dipartimento di Medicina dell’Università di Milano-Bicocca.
Il MVM+ è ottimizzato per consentire grandi produzioni di vendita in breve tempo e ad un costo limitato, basandosi su componenti standard o di facile realizzazione, prontamente disponibili in tutto il mondo dai fornitori di hardware. La messa in operatività del MVM+ richiede solo una fonte di ossigeno compresso (o aria medica compressa) e energia elettrica. L’unità di controllo e monitoraggio MVM+ può essere connessa e collegata in rete tramite WiFi in modo che non siano necessarie ulteriori connessioni elettriche oltre alla connessione alla potenza elettrica. Il progetto include lo sviluppo di valvole elettro-meccaniche con ridotti tempi di reazione destinate ad uso medico e di sensori di ossigeno innovativi.
MVM+ si classifica come un’innovazione dirompente (distruptive innovation) ovvero un’innovazione capace di rivoluzionare un modello di business preesistente ridefinendo i confini dell’arena competitiva e stravolgendo il modo in cui il mercato è abituato ai tradizionali prodotti e servizi.
Gli obiettivi specifici di MVM+ sono:
– lo sviluppo di valvole elettro-meccaniche veloci (breve latenza) per uso nel campo medicale;
– lo sviluppo di sensori di ossigeno precisi ed affidabili;
– la programmazione di microcontrollori per la gestione del sistema che regola i parametri vitali;
– lo sviluppo di una interfaccia grafica utente:
● semplice da usare
● affidabile nelle prestazioni
● versatile, per soddisfare le diverse esigenze del personale medico
● dotata di programmi personalizzabili per il singolo paziente.
Il raggiungimento degli obiettivi sopra descritti avrà un notevole impatto sulla competitività delle aziende in grado di produrre questi prodotti innovativi, soprattutto in caso di nuove epidemie, in cui la disponibilità dei prodotti, anche di base, potrebbe non essere garantita. La creazione di una filiera corta, in grado di fornire componenti per un dispositivo essenziale nelle patologie respiratorie, ha una valenza regionale strategica, tesa a migliorare la gestione di future situazioni di emergenza.
Il MVM+, oggetto del presente progetto, rappresenta l’evoluzione del primo prototipo MVM realizzato in tempi record (meno di un mese) attraverso la collaborazione di un insieme di Università, centri di ricerca e imprese, che operano nell’area della Lombardia, che in un’ottica di open innovation hanno condiviso knowhow e competenze come risposta all’emergenza sanitaria per la realizzazione del progetto.
Gli aspetti innovativi introdotti da MVM+ riguardano, dunque, l’integrazione tra aspetti scientifici e di progettazione, nonché il coinvolgimento di studiosi per indagare sui possibili aspetti dell’innovazione nella modifica delle strategie di mercato e l’impatto di questa tecnologia sulle caratteristiche del settore.
Il progetto è articolato in tre fasi:
1) 20/4/2020 – 20/6/2020: la prima fase sarà dedicata all’identificazione dei parametri migliorabili, utilizzando le misure effettuate durante il test del prototipo esistente.
2) 20/6/2020- 20/8/2020: la seconda fase riguarderà la progettazione dei componenti, hardware e software, che costituiranno la base di partenza per i successivi sviluppi.
3) 20/8/2020 – 30/10/2020: la terza fase sarà dedicato alla produzione e al test di un nuovo prototipo realizzato con i componenti sopra descritti.
Il design di MVM+
Le caratteristiche di MVM+ che rendono nel suo complesso il prodotto estremamente innovativo e identificabile come una innovazione dirompente, possono essere di seguito riassunti nei seguenti punti:
a) Numero ridotto di componenti: il MVM+ è costituito da valvole elettro-meccaniche, un flussimetro per cure mediche per la regolazione diretta della portata massima, un umidificatore per ossigenoterapia, sensori di pressione e di ossigeno, valvole manuali e tubi di uso medicale. Il sistema di controllo elettronico sarà collegato direttamente alle valvole e ai sensori. Il ruolo di “human interface” è svolto da uno schermo LCD touchpad, in grado di visualizzare i parametri vitali del paziente e di ricevere le impostazioni del personale medico. L’alimentazione di backup per il sistema di controllo è fornita da una batteria VDC. Il progetto include lo sviluppo di valvole elettro-meccaniche con ridotti tempi di reazione destinate ad uso medico, lo sviluppo di sensori di ossigeno innovativi, le implementazioni software di gestione.
b) Facilità di approvvigionamento: le parti necessarie per la costruzione di MVM+ sono state selezionate in base a quelle disponibili in molte nazioni a livello globale. Le parti selezionate sono inoltre caratterizzate dalla facilità d’uso nelle fasi di produzione e di assemblaggio del dispositivo su larga scala;
c) Semplicità costruttiva: il montaggio delle parti in un MVM+ completo sarà realizzabile sulla base di un piccolo set di istruzioni chiare. Il software è open source e disponibile per la personalizzazione da parte degli utenti finali;
d) Contenimento dei costi: la stima preliminare del costo totale dei componenti è incoraggiante se confrontata con il prezzo di mercato di questo genere di dispositivi;
e) Semplicità di installazione: il dispositivo richiede solo il collegamento a una linea di ossigeno in pressione e a un’alimentazione elettrica CA standard (220 V o 110 V); questo caratteristica rende possibile non solo l’uso in cliniche con sistemi centralizzati di fornitura di ossigeno e aria (ospedali COVID-19 o aree di assistenza COVID-19 negli ospedali generali), ma anche l’assistenza domiciliare e l’uso in ambulanze;
f) Personalizzazione: grazie allo sviluppo di specifici algoritmi, il MVM+ può operare in diverse modalità di ventilazione: indipendente e assistita dal paziente. Inoltre, i parametri operativi potranno essere regolati dall’operatore tramite una semplice interfaccia utente; inoltre, verranno implementati software in grado di aumentare la versatilità dell’interfaccia grafica e di offrire impostazioni personalizzabili al singolo paziente, con possibilità di controllo da remoto dei parametri del dispositivo.
g) Affidabilità: l’MVM+ è progettato per essere facilmente riparabile, sostituendo le singole parti eventualmente non funzionanti;
h) Consumo di ossigeno limitato: il consumo di ossigeno con questo dispositivo non supererà i 6LPM.
i) Qualità del controllo della respirazione: il ventilatore meccanico deve garantire un accurato controllo del flusso d’aria, per massimizzare l’efficacia dell’atto respiratorio, proteggendo il paziente da condizioni di pressione e/o volume che potrebbero danneggiare i polmoni.