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

Australia
Curtin University, Perth (1)

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

France
APC, CNRS/IN2P3, Université de Paris, Paris (8)
LPNHE, CNRS/IN2P3, Sorbonne Université, Paris (9)
MINES ParisTech, Paris (10)
SUBATECH, CNRS/IN2P3, IMT-Atlantique, Université de Nantes, Nantes (11)

Germany
Max-Planck-Institut für Physik, Munich (12)

Italy
AZ Pneumatica S.R.L., Misinto (13)
Azienda Ospedaliera San Gerardo, Milano (14)
CAEN S.p.A., Viareggio (15)
Dipartimento di Meccanica e Ingegneria Industriale dell’Università degli Studi di Brescia, Brescia (16)
Elemaster Group S.p.A., Lomagna (17)
Ginevri S.R.L., Roma (18)
Gran Sasso Science Institute, L’Aquila (19)
ISTP – CNR, Milano (20)
Istituto Nazione di Fisica Nucleare – CNAF, Bologna (21)
Istituto Nazione di Fisica Nucleare – Sez. di Bologna, Bologna (22)
Istituto Nazione di Fisica Nucleare – Sez. di Cagliari, Cagliari (23)
Istituto Nazione di Fisica Nucleare – Sez. di Genova, Genova (24)
Istituto Nazione di Fisica Nucleare – Sez. di Milano, Milano (25)
Istituto Nazione di Fisica Nucleare – Sez. di Napoli, Napoli (26)
Istituto Nazione di Fisica Nucleare – Sez. di Pisa, Pisa (27)
Istituto Nazione di Fisica Nucleare – Sez. di Roma 1, Roma (28)
Istituto Nazione di Fisica Nucleare – Sez. di Roma 3, Roma (29)
Istituto Superiore di Sanità, Roma (30)
Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (31)
Museo della fisica e Centro studi e Ricerche Enrico Fermi, Roma (32)
Nuclear Instruments S.R.L., Lambrugo (33)
Policlinico San Pietro, Ponte San Pietro (34)
Politecnico di Milano, Milano (35)
STIIMA – CNR, Milano (36)
Sergio Installazioni Snc, Treviglio (37)
Universit`a degli Studi di Siena, Siena (38)
Università Milano Bicocca, Milano (39)
Università degli Studi Federico II, Napoli (40)
Università degli Studi dell’Aquila, L’Aquila (41)
Università di Pisa, Pisa (42)
Università di Roma La Sapienza, Roma (43)

Poland
Particle Astrophysics Science and Technology Centre (AstroCeNT), Warsaw (44)

Spain
Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas, Madrid (45)
Laboratorio Subterráneo de Canfranc, Canfranc (46)

Sweden
Chalmers | University of Gothenburg, Gothenburg (47)

Switzerland
CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire), Genève (48)

USA
12th Man Technologies, Inc., Garden Grove (49)
Equilbar L.L.C., Fletcher (50)
Fermilab National Laboratory, Batavia (51)
Princeton University, Princeton (52)
Rochester University, Rochester (53)
University of California Los Angeles, Los Angeles (54)
University of Houston, Houston (55)
University of Massachussets, Amherst (56)
University of Nebraska-Lincoln, Lincoln (57)

United Kingdom
Liverpool University, Liverpool (58)
University of Oxford, Oxford (59)