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La Collaborazione MVM: dalla fisica delle particelle ai ventilatori polmonari

Il progetto MVM è nato su idea e iniziativa di alcuni ricercatori della collaborazione internazionale Global Argon Dark Matter (GADM) impegnata in attività di ricerca sulla materia oscura, una componente invisibile dell’universo, con esperimenti ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN e nei laboratori canadesi di SNOLAB e TRIUMF. La realizzazione dei sofisticati apparati sperimentali per la ricerca in fisica fondamentale ha consentito lo sviluppo di specifiche competenze in materia di sistemi per la gestione dei gas e di complessi sistemi di controllo, sistemi analoghi a quelli impiegati nei ventilatori polmonari presenti negli ospedali.

Fin dalle prime fasi del diffondersi della pandemia in Italia, è stato chiaro che molti pazienti avrebbero necessitato di assistenza respiratoria. Era evidente il rischio che si correva, cioè che il numero di pazienti fosse maggiore del numero di ventilatori disponibili negli ospedali. Così gli scienziati della Collaborazione GADM (Global Argon Dark Matter) hanno pensato di impiegare queste loro competenze per la realizzazione di un nuovo dispositivo meccanico per la respirazione assistita. Cristiano Galbiati, responsabile della collaborazione internazionale GADM, si è fatto promotore del progetto MVM, avviando lo sviluppo di un primo prototipo di ventilatore presso il centro di assistenza tecnica per respiratori di SAPIO Life s.r.l., un’azienda di Vaprio d’Adda, vicino a Bergamo.

In Italia, il progetto MVM ha ricevuto il supporto dell’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, che oltre a vedere la partecipazione di suoi ricercatori ha anche messo a disposizione alcuni suoi laboratori, e di gruppi di ricerca delle Università di Milano Statale, Milano-Bicocca, Federico II di Napoli, del GSSI Gran Sasso Science Institute e degli Istituti STIIMA e ISTP del CNR, oltre alla partecipazione di Elemaster S.p.A., AZ Pneumatica s.r.l., Saturn Magnetic s.r.l., Bel Power Europe s.r.l., e Nuclear Instruments s.r.l.. È stato così possibile realizzare il primo prototipo industrializzato che ha dimostrato la correttezza e la fattibilità del design concettuale.

La collaborazione MVM è cresciuta rapidamente anche a livello internazionale, includendo tre laboratori canadesi, Canadian Nuclear Laboratories (CNL), TRIUMF e SNOLAB, sotto la guida del Premio Nobel Art McDonald della Queen’s University. Al progetto partecipano anche gli Stati Uniti con scienziati del Fermilab, del Laboratorio di Fisica del Plasma di Princeton, di due dei laboratori nazionali del Ministero per l’Energia, e di diverse Università. Mentre a livello europeo, si sono uniti al progetto anche ricercatori dell’istituto IN2P3 del CNRS francese, e del laboratorio spagnolo CIEMAT.

Portare il ventilatore MVM fino ai pazienti richiede ovviamente una collaborazione che non si ferma all’ambito della fisica delle particelle. Il progetto prevede quindi anche la collaborazione da parte di agenzie di certificazione, industrie e operatori sanitari.

Al fine di garantire la correttezza e fattibilità del progetto in ambito medico, si stanno definendo i requisiti clinici con esperti del settore negli Stati Uniti e in Canada. Sono attualmente in corso collaudi accurati e processi di qualifica della performance del primo prototipo con un simulatore di respirazione presso l’Ospedale San Gerardo in Monza e del Dipartimento di Medicina dell’Università di Milano Bicocca.

Il progetto MVM è supportato fortemente dalle industrie: in Italia, è attualmente sostenuto da Elemaster, mentre all’estero sono state contattate aziende canadesi e statunitensi per proporre loro l’adesione al progetto.
Al fine di favorire una rapida certificazione del design definitivo, un sostegno viene offerto da Health Canada, US Air Force, Food and Drug Administration americana, Istituto Superiore di Sanità e dal Consiglio Tecnico Scientifico della Protezione Civile in Italia.


Di seguito la lista del gruppo di scienziati e ricercatori coinvolti.

A. Abba 35, P. Agnes 58, E. Alessi 22, P. Amaudruz 7, A. Annovi 29, M. Arba 25, F. Ardellier-Desages 10, C. Badia 21, J. Bagger 7,4, G. Batignani 29,44, G. Bellani 41, M. Beschi 18,38, G. Bianchi 38, D. Bishop 7, T. Boccali 29, V. Bocci 30, W. Bonivento 25, B. Bottino 26, M. Bouchard 2, S. Brice 54, G. Buccino 21,50, S. Bussino 31, A. Caminata 26, A. Capra 7, M. Caravati 25, M. Carlini 21,50, L. Carrozzi 44, A. Ceccanti 23, J. M. Cela Ruiz 47, B. Celano 28, C. Charette 2, V. Cocco 25, S. Coelli 27, M. Constable 7, G. Croci 41, S. Cudmore 2, S. D’Auria 27, A. Dal Molin 41, G. Davenio 32, S. De Cecco 30, L. De Laurentis 43, M. Del Tutto 54, J. deRuiter 2, A. Devoto 25, P. Diaz Gomez Maqueo 2, T. Dinon 38, E. Druszkiewicz 56, C. Duma 23, A. Fabbri 31, D. Farina 22, F. Ferroni 30, G. Fiorillo 28,42, R. Ford 6, G. Foti 41, D. Franco 10, F. Gabriele 33, C. Galbiati 55,34,21,25, P. Garcia Abia 47, L. Giacomelli 22, L. Giarratana 36, J. Givoletti 17, F. Golf 60, G. Gorini 41, E. Gramellini 54, G. Grosso 22, F. Guescini 14, E. Guetre 7, G. Hackman 7,4, T. Hadden 2, J. Hall 6, K. Hayashi 7,4, A. Heavey 54, J. Herperger 8, G. Hersak 2, N. Hessey 7, An. Ianni 55, C. Ienzi 2, V. Ippolito 30, C. Jillings 6,4, C. Kendziora 54, M. King 2, A. Kittmer 2, I. Kochanek 33, R. Kruecken 7, M. Kushoro 41, M. La Commara 28, G. Leblond 2, X. Li 55, C. Lim 7, T. Lindner 7, T. Lombardi 43, T. Long 2, S. Longo 23, P. Lu 7, G. A. Lukhanin 54, G. Magni 19, R. Maharaj 7, M. Malosio 38, C. Mapelli 37, P. Margetak 7, S. M. Mari 31, L. Martin 7, A. McDonald 5,4, D. Minuzzo 15, T. Mohayai 54, L. Molinari Tosatti 38, C. Moretti 45, A. Muraro 22, F. Nati 41, T. Noble 4,5, A. Norrick 54, K. Olchanski 7, F. Padula 1, I. Palumbo 16, E. Panontin 41, R. Paoletti 29,44, N. Paoli 17, S. Parmeggiano 39, L. Parmeggiano 39, C. Pearson 7, C. Pellegrino 23, P. Pelliccione 43,49, V. Pesudo 47,48, A. Pocar 59, M. Pontesilli 20, R. Pordes 54, S. Pordes 54, A. Prini 38, O. Putignano 41, J. Raaf 54, M. Razeti 25, A. Razeto 33, D. Reed 53, A. Renshaw 58, M. Rescigno 30, F. Retriere 7, D. Rigamonti 22, L. Rignanese 24, A. Rizzi 29,44, J. Rode 10,11, J. Romualdez 55,9, D. Sablone 33, D. Salomoni 23, R. Santorelli 47, E. Scapparone 24, T. Schaubel 2, M. Settimo 13, B. Shaw 7, B. Slutsky 9, N. Smith 6, B. Smith 7, P. Spagnolo 29, F. Spinella 29, A. Stenzler 51, A. Steri 25, L. Stiaccini 40,29, C. Stoughton 54, P. Stringari 12, M. Tardocchi 22, R. Tartaglia 33, G. Testera 26, E. Thomas 4, C. Tintori 17, J. Tseng 62, S. Viel 3, E. Viscione 27, A. Visioli 18,38, F. Vivaldi 17, J. Vossebeld 61, M. Wada 46, H. Wang 57, S. Westerdale 25, S. Yue 2, A. Zardoni 15, M. Zhang 52

Australia
Curtin University, Perth (1)

Canada
Canadian Nuclear Laboratories, Chalk River (2)
Carleton University, Ottawa (3)
McDonald Institute, (4)
Queen’s University, Kingston (5)
Sudbury Neutrino Observatory Laboratory, Creighton Mine (6)
TRIUMF: Canada’s particle accelerator centre, Vancouver (7)
The Mosaic Company, Regina (8)
University of Toronto, Toronto (9)

France
APC, CNRS/IN2P3, Université de Paris, Paris (10)
LPNHE, CNRS/IN2P3, Sorbonne Université, Paris (11)
MINES ParisTech, Paris (12)
SUBATECH, CNRS/IN2P3, IMT-Atlantique, Université de Nantes, Nantes (13)

Germany
Max-Planck-Institut für Physik, Munich (14)

Italy
AZ Pneumatica S.R.L., Misinto (15)
Azienda Ospedaliera San Gerardo, Milano (16)
CAEN S.p.A., Viareggio (17)
Dipartimento di Meccanica e Ingegneria Industriale dell’Università degli Studi di Brescia, Brescia (18)
Elemaster Group S.p.A., Lomagna (19)
Ginevri S.R.L., Roma (20)
Gran Sasso Science Institute, L’Aquila (21)
ISTP – CNR, Milano (22)
Istituto Nazione di Fisica Nucleare – CNAF, Bologna (23)
Istituto Nazione di Fisica Nucleare – Sez. di Bologna, Bologna (24)
Istituto Nazione di Fisica Nucleare – Sez. di Cagliari, Cagliari (25)
Istituto Nazione di Fisica Nucleare – Sez. di Genova, Genova (26)
Istituto Nazione di Fisica Nucleare – Sez. di Milano, Milano (27)
Istituto Nazione di Fisica Nucleare – Sez. di Napoli, Napoli (28)
Istituto Nazione di Fisica Nucleare – Sez. di Pisa, Pisa (29)
Istituto Nazione di Fisica Nucleare – Sez. di Roma 1, Roma (30)
Istituto Nazione di Fisica Nucleare – Sez. di Roma 3, Roma (31)
Istituto Superiore di Sanità, Roma (32)
Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (33)
Museo della fisica e Centro studi e Ricerche Enrico Fermi, Roma (34)
Nuclear Instruments S.R.L., Lambrugo (35)
Policlinico San Pietro, Ponte San Pietro (36)
Politecnico di Milano, Milano (37)
STIIMA – CNR, Milano (38)
Sergio Installazioni Snc, Treviglio (39)
Universit`a degli Studi di Siena, Siena (40)
Università Milano Bicocca, Milano (41)
Università degli Studi Federico II, Napoli (42)
Università degli Studi dell’Aquila, L’Aquila (43)
Università di Pisa, Pisa (44)
Università di Roma La Sapienza, Roma (45)

Poland
Particle Astrophysics Science and Technology Centre (AstroCeNT), Warsaw (46)

Spain
Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas, Madrid (47)
Laboratorio Subterráneo de Canfranc, Canfranc (48)

Sweden
Chalmers | University of Gothenburg, Gothenburg (49)

Switzerland
CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire), Genève (50)

USA
12th Man Technologies, Inc., Garden Grove (51)
Department of Physics – University of Illinois, Champaign (52)
Equilbar L.L.C., Fletcher (53)
Fermilab National Laboratory, Batavia (54)
Princeton University, Princeton (55)
Rochester University, Rochester (56)
University of California Los Angeles, Los Angeles (57)
University of Houston, Houston (58)
University of Massachussets, Amherst (59)
University of Nebraska-Lincoln, Lincoln (60)

United Kingdom
Liverpool University, Liverpool (61)
University of Oxford, Oxford (62)