Wetenschappers hebben het afgelopen jaar gewerkt aan het vinden van manieren om de effecten van de COVID-19-pandemie te beteugelen. Hoewel het buiten hun typische studiegebied valt, natuurkundigen hebben een belangrijke rol gespeeld in veel aspecten van onderzoek naar de pandemie en de impact ervan op mensen.

Het scherpe begrip van deeltjesfysici van gasbehandelingssystemen plaatste hen op de voorgrond voor baanbrekende goedkope, in massa geproduceerde ventilatoren om het wereldwijde tekort aan te pakken. Onder leiding van Cristian Galbiati, hoogleraar natuurkunde aan de Princeton University en het Gran Sasso Science Institute, een internationaal, interdisciplinair team genaamd de Mechanical Ventilator Milano (MVM) samenwerking leidde een inspanning en presenteert het ontwerp in het tijdschrift Fysica van vloeistoffen .

Het project begon in maart 2020, kort nadat Italië op slot ging. Pas een week later, de MVM-samenwerking had een werkend prototype.

De ventilator bestaat uit een gasinlaatklep en een gasuitlaatklep, samen met een reeks bedieningselementen en alarmen om een ​​goede bewaking en aanpasbaarheid van patiënt tot patiënt te garanderen. Het ontwerp is opgebouwd uit gemakkelijk verkrijgbare onderdelen en wordt gepresenteerd onder een open licentie, waardoor ontwikkelingslanden snel en gemakkelijk hun eigen eenheden kunnen produceren.

"Het idee achter het ontwerp was om een ​​zo eenvoudig mogelijk systeem te hebben:luchttoevoer via een enkele klep, luchtafvoer via een enkele klep, ' zei Galbiati.

Omdat de MVM speciaal is ontwikkeld voor COVID-19-patiënten, het heeft een verminderde functionaliteit in vergelijking met typische ventilatoren. Dit eenvoudiger ontwerp verlaagt de productiekosten tot vijf keer tot minder dan $ 10, 000 per stuk.

"Deze pandemie komt over ons, en je voelt je een beetje hulpeloos als iemand die geen medisch fysicus is, " zei Nobelprijswinnaar natuurkunde Arthur McDonald, aan Queen's University en een co-auteur op het papier. "Onze samenwerking van deeltjesfysici, ingenieurs, en softwarespecialisten van nationale laboratoria, academische wereld, en de industrie hebben hun bestaande talenten ingezet om een ​​nieuwe, toegankelijk ontwerp en om internationaal een nieuwe productiecapaciteit te bieden om de ernstigste gevallen tijdens de pandemie aan te pakken."

"Voor een wetenschapper die zich inzet voor fundamenteel onderzoek, zoals de zoektocht naar de donkere materie van het heelal, het is uiterst belangrijk om tijd en ervaring te besteden aan het bouwen van apparaten die de gezondheid van mensen kunnen helpen verbeteren, " zei Walter Bonivento, een senior wetenschapper bij INFN Cagliari en co-auteur van het papier.

De MVM heeft al toestemming voor gebruik in noodgevallen ontvangen van de Amerikaanse Food and Drug Administration en heeft toestemming gekregen van het Health Canada Medical Device Directorate. ongeveer 6, 000 eenheden zijn tot op heden geleverd onder een contract van de Canadese regering voor haar voorraad, met potentieel voor meer, indien gevraagd. Donaties van Canada aan ontwikkelingslanden in nood zijn ook overwogen vanaf het begin van de gunning van het contract.