Forskare har arbetat det senaste året för att hitta sätt att stävja effekterna av covid-19-pandemin. Även om det ligger utanför deras typiska studieområde, fysiker har spelat en viktig roll i många aspekter av forskning om pandemin och dess inverkan på människor.

Partikelfysikers stora förståelse för gashanteringssystem placerade dem i framkanten för banbrytande lågkostnad, massproducerbara ventilatorer för att hjälpa till att åtgärda den globala bristen. Leds av Cristian Galbiati, professor i fysik vid Princeton University och Gran Sasso Science Institute, en internationell, tvärvetenskapligt team kallat Mechanical Ventilator Milano (MVM)-samarbetet ledde en ansträngning och presenterar designen i tidskriften Vätskans fysik .

Projektet startade i mars 2020, kort efter att Italien gick i låsning. Bara en vecka senare, MVM-samarbetet hade en fungerande prototyp.

Ventilatorn består av en gasinloppsventil och en gasutloppsventil, tillsammans med en serie kontroller och larm för att säkerställa korrekt övervakning och anpassningsbarhet från patient till patient. Designen är byggd av lättillgängliga delar och presenteras under en öppen licens, gör det möjligt för utvecklingsländer att snabbt och enkelt tillverka sina egna enheter.

"Tanken bakom designen var att ha ett så enkelt system som möjligt - lufttillförsel genom en enda ventil, utblåsning av luft genom en enda ventil, sa Galbiati.

Eftersom MVM är utvecklat specifikt för COVID-19-patienter, den har minskad funktionalitet jämfört med vanliga fläktar. Denna enklare design sänker produktionskostnaden upp till fem gånger till under $10, 000 per enhet.

"Den här pandemin kommer över oss, och du känner dig lite hjälplös som någon som inte är en medicinsk fysiker, " sa fysik Nobelpristagaren Arthur McDonald, vid Queen's University och en medförfattare på tidningen. "Vårt samarbete mellan partikelfysiker, ingenjörer, och mjukvaruspecialister från nationella laboratorier, akademin, och industrin har använt sina befintliga talanger för att skapa en ny, tillgänglig design och att tillhandahålla en ny tillverkningskapacitet internationellt för att hantera de allvarligaste fallen under pandemin."

"För en forskare som engagerar sig i grundforskning, som sökandet efter universums mörka materia, det är oerhört viktigt att ägna tid och erfarenhet åt att bygga enheter som kan hjälpa till att förbättra människors hälsa, sade Walter Bonivento, en senior vetenskapsman vid INFN Cagliari och medförfattare på tidningen.

MVM har redan fått tillstånd för akut användning från U.S. Food and Drug Administration och erhållit tillstånd från Health Canada Medical Device Directorate. Cirka 6, 000 enheter har levererats hittills enligt ett kontrakt från den kanadensiska regeringen för dess lager, med potential för mer, om så önskas. Donationer från Kanada till nödställda utvecklingsländer har också övervägts från början av kontraktstilldelningen.