Progettazione di NEWBREATH: un dispositivo di ventilazione per uso domiciliare = Design of NEWBREATH: A Ventilation Device for Home Care

L’insufficienza respiratoria da moderata a severa richiede terapie di ventilazione assistita efficaci, sostenibili e facilmente gestibili a domicilio. Per rispondere a questa esigenza, nell’ambito del progetto NODES, è stato sviluppato NEWBREATH, un dispositivo di ventilazione non invasiva (NIV) a circuito chiuso per la somministrazione della terapia CPAP a ridotto consumo di ossigeno e rischio di contaminazione ambientale. Obiettivo di questo lavoro è la progettazione meccanica, modellazione CAD e realizzazione, tramite tecniche di prototipazione rapida, della scocca e delle componenti meccaniche del dispositivo NEWBREATH, integrando vincoli di produzione, requisiti normativi, compattezza e semplicità di assemblaggio. A partire dall’individuazione dei requisiti che il dispositivo deve necessariamente soddisfare, l’architettura del dispositivo è stata suddivisa in blocchi funzionali, di ognuno dei quali sono state definite le specifiche tecniche. A seguito di un processo iterativo di progettazione/prototipazione, è stata definita la geometria definitiva del dispositivo che rispondesse alle specifiche tecniche definite. Le principali soluzioni individuate hanno riguardato: (1) la divisione dell’interno del dispositivo in zone specifiche per l’alloggiamento dei componenti appartenenti allo stesso blocco funzionale, (2) la creazione di piani interni di supporto che, uniti alla suddivisione in pareti separate della scocca esterna, contribuiscono ad un semplice assemblaggio/disassemblaggio del dispositivo necessario per la corretta igienizzazione dei componenti, e (3) il posizionamento dei tubi di inlet e outlet in modo da garantire al paziente in ambiente domestico di integrare la terapia ventilatoria nelle sue attività quotidiane, favorendo così l’accettabilità del trattamento. Al termine della progettazione, i componenti sono stati realizzati utilizzando due differenti tecniche di stampa 3D (FDM e SLA), di volta in volta selezionate in base alla complessità di realizzazione del pezzo. Questo ha permesso tramite una prima prototipazione rapida di validare la bontà della progettazione e di identificare criticità, differenziate tra difetti di stampa ed errori progettuali. Risolti gli errori progettuali, i componenti progettati sono stati infine preparati per la fabbricazione definitiva del prototipo, ad oggi in corso. Il lavoro svolto ha permesso di valutare le caratteristiche specifiche di un dispositivo di ventilazione domiciliare, ricomprendendole in una progettazione mirata alla realizzazione delle componenti meccaniche di NEWBREATH. La riprogettazione meccanica permetterà la transizione del circuito chiuso verso l’ambiente domiciliare, ponendo solide basi per la creazione di un’alternativa sostenibile ed efficace per l’assistenza ventilatoria domiciliare.