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C-PAP mod. “MARCONI” – materiale, immagini e ciclo di lavorazione a controllo numerico

C-PAP mod. "MARCONI" Project

il Materiale utilizzato e configurazioni di collegamento del Kit C-PAP MARCONI a impianti e dispositivi respiratori

POM-C (resina acetalica di poliossimetilene) - copolimero semi-cristallino ottenuto attraverso polimerizzazione anionica della formaldeide.

Noto anche con i nomi commerciali di Zellamid 900, Delrin, Tecaform, Kepital, Kematal, Ertacetal e Berlin, il POM-C ha un largo e diffuso utilizzo per le sue ottime caratteristiche meccaniche in quanto è caratterizzato da un’ottima durezza e rigidità, ottima resistenza agli oli e ai solventi, buona stabilità dimensionale, basso coefficiente d’attrito e l’ottima resistenza all’abrasione; per queste caratteristiche il POM-C si pone come soluzione alternativa ai metalli come acciaio, ottone e alluminio di molti componenti meccanici.
Il POM-C è adatto per lavorazioni meccaniche su torni automatici ed è particolarmente consigliato per la costruzione di particolari di precisione.
Essendo fisiologicamente inerte, si usa molto in ambito alimentare anche in acqua a 80° C. ed è idoneo ed abitualmente usato per applicazioni che prevedono il diretto contatto con generi alimentari, per cui i componenti realizzati con questo polimero possono ottenere Certificazione alimentare EC 10/2011 – FDA – NSF ANSI 51.

Il POM-C (e così il POM-H), inoltre, non presentando alcuna microporosità, risulta non permeabile ai gas e, pertanto, si presta particolarmente bene all’utilizzo con gas medicali, come nel caso in commento.

Il suo range di temperatura (POM-C) va da -40 a +110 °C, con un punto di fusione di 164°C (generalmente compreso tra 160-175 °C), pertanto può essere sottoposto ad idonei cicli di sterilizzazione in pentola di Koch (a “vapore fluente”) oppure in autoclave a calore umido (“sterilizzazione a vapore saturo”) per un tempo adeguato al ciclo impostato che, generalmente, sono quelli a 121°C (alla pressione di 1,1 bar, per un tempo di 15-20 min) o 134°C (alla pressione di 2,1 bar, per 5-7 minuti), anche in base al tipo POM, “C” oppure “H”,
da processare.  
(la normativa U.N.I. definisce come sterilizzazione a vapore il
procedimento di sterilizzazione con vapore d’acqua saturo a temperatura non minore di 110°C”).

Trova altresì utilizzo per applicazioni chimiche; le resine acetaliche (in cui rientrano POM-C e POM-H), infatti, non sono attaccate da composti organici quali alcooli, eteri, glicoli, idrocarburi, chetoni e saponi (alcali) ed acidi deboli, ma NON hanno resistenza ad acidi forti e agenti fortemente ossidanti, anche a  temperatura ambiente, perciò i raccordi C-PAP “MARCONI” (se realizzato in POM-C) NON andranno sanificati con disinfettanti acidi forti (ph <4) ma sopportano tutte le soluzioni alcoliche, gli acidi deboli ed agenti ossidanti come PEROSSIDO DI IDROGENO; CLORO; IPOCLORITO DI SODIO; CLORAMINA; AMUCHINA; soprattutto quelli dal ph alcalino (>7).

Si noti che la soluzioni acquose sanificanti a base di ipoclorito di sodio presentano ph di circa 11, (es. Amuchina, clorossidante elettrolitico soluzione di ipoclorito di sodio 1,15%, presenta ph 9,5-10,7) quindi a carattere basico crescente, decisamente alcalino, cosa che rende possibile la sanificazione per immersione delle C-PAP “MARCONI” in soluzioni acquose di ipoclorito di sodio abitualmente utilizzate per i Dispositivi di Protezione Individuale in biocontenimento (>=0.5%).

Per queste sue caratteristiche il materiale POM-C, con cui sono stati realizzati i raccordi C-PAP “MARCONI”, si presta anche ai trattamenti di sterilizzazione professionale ospedaliera con ossido di etilene, ampiamente utilizzato per la sterilizzazione di dispositivi e strumenti sanitari.

Infatti, l’ossido di etilene – precursore del glicole etilenico – è un agente alchilante che distrugge il DNA dei microrganismi, impedendone la riproduzione, mediante alchilazione delle proteine).

Per le caratteristiche descritte, il progetto esecutivo dei raccordi C-PAP “MARCONI” appare significativamente più performante dei polimeri (almeno di quelli idonei al contatto alimentare) consigliati diffusamente per la realizzazione mediante stampanti 3D di altre C-PAP che, in questo periodo di emergenza sanitaria a carattere pandemico, sono state generosamente progettate ed offerte liberamente per la libera produzione ed eventuali ulteriori sviluppi.

F. Squillace, Ph.D.

NOTA:

Volendo estendere le possibilità di sterilizzazione dei raccordi C-PAP “MARCONI”, essi possono essere realizzati in POM-H (o “POM omopolimero”prodotto dalla polimerizzazione cationica del triossano) che presenta un punto di fusione compreso tra 172-184 °C.

cfr. Olabisi Olagoke e Kolapo Adewale, eds., Manuale di materiali termoplastici, II ed. CRC Press, 2016 (ISBN-10: 9781466577220)

UNI EN ISO 17665-1: 2007 “Sterilizzazione dei prodotti sanitari – Calore umido” – Parte 1: Requisiti per lo sviluppo, la convalida e il controllo di routine di un processo di sterilizzazione per dispositivi medici.

UNI EN 13060:2019 “Piccole sterilizzatrici a vapore”.

UNI EN ISO 11138-1:2017 “Sterilizzazione dei prodotti sanitari. Indicatori biologici.” – Parte 1: Requisiti generali.

UNI EN ISO 11140-1:2015 “Sterilizzazione dei prodotti sanitari. Indicatori chimici.” – Parte 1: Requisiti generali.

POM H (homopolimer) e POM C (kopolimer)
intero Kit raccordo C-PAP riutilizzabile MARCONI completo di tutti i suoi accessori, pronto per adattare le maschere di sicurezza alla VNI anche di un caso sospetto biocontaminato
Kit raccordo C-PAP riutilizzabile MARCONI - configurazione di montaggio per VNI di caso non biocontaminato (con solo filtro umidificatore/antibatterico HME, in ingresso, e valvola PEEP, in uscita)
Kit raccordo C-PAP riutilizzabile MARCONI - configurazione di montaggio per VNI di caso sospetto biocontaminato (con filtro HME, in ingresso; filtro antivirale HEPA e valvola PEEP, in uscita). Si noti la totale assenza di interferenze tra i dispositivi monouso montati e la perfetta coassiaità del Kit con la maschera, a garanzia dell'ottimale tenuta della maschera)
Kit raccordo C-PAP riutilizzabile MARCONI - configurazione di montaggio per VNI attraverso l'utilizzo di dispositivi medici a una via basati sull’effetto Venturi che non necessitano di un dispositivo meccanico esterno per la generazione del flusso di Aria/O2, svolgendo essi stessi tale funzione, bensì della sola bombola di O2 con flussimetro. Il Kit raccordo C-PAP riutilizzabile MARCONI può assumere tale configurazione "a una via" semplicemente chiudendo ermeticamente con l'apposito tappo filettato in dotazione una delle due vie di servizio e montando sulla via pervia il manicotto 22F. Si precisa altresì che la configurazione in commento, particolarmente adatta in situazioni di emergenza-urgenza e in ambiente extraospedaliero, può applicarsi anche a casi sospetti biocontaminati interponendo, tra manicotto 22F e dispositivo, un filtro antivirale HEPA con raccordi conici 22M/22F.

Immagini del Kit raccordo C-PAP Marconi

I disegni costruttivi quotati possono essere chiesti, da Istituzioni e Associazioni non profit, unitamente all'intero processo produttivo sia per centro di lavoro a CNC, sia per macchine utensili tradizionali. Il Kit è estremamente versatile e con solo sei pezzi consente di adattare maschere di sicurezza con attacchi unificati M45x3 ed RD40 alle procedure di Ventilazione Non Invasiva e ossigenoterapia, anche in biocontenimento.

Nell’ambito della lavorazione macchine utensili  CNC, i centri di lavoro a 5 assi interpolanti (3 assi lineari e 2 assi rotanti), che si spostano per interpolazione in modo simultaneo lungo tutta la superficie del pezzo, rappresentano una metodica produttiva incredibilmente versatile e precisa, tanto da essere diffusamente impiegata per lavorazioni nel settore medicale per la realizzazione di protesi articolari umane.

Il Kit C-PAP- “MARCONI”, pertanto, oltre che per essere realizzate attraverso macchine utensili tradizionali (tornio parallelo manuale e fresatrice universale ad asse verticale, macchine diffuse in tutto il mondo, anche quello meno sviluppato), è stato sviluppato anche per essere realizzato con i centri di lavoro a CNC programmabili G-code e CAD/CAM.

Pertanto, le Istituzioni e le Associazioni non profit che vorranno intraprendere la produzione del Kit C-PAP MARCONI a fini emergenziali ed umanitari – rigorosamente senza fini di lucro – a vantaggio di comunità colpite da emergenze epidemiologiche gravi, potranno richiedere a questa Associazione S.E.Ri.S. l’invio gratuito per posta elettronica dei disegni costruttivi unitamente ad un esempio di programma esecutivo per la realizzazione del raccordo attraverso Centro di Lavoro computerizzato, ovvero tutto il know how necessario alla produzione dell’intero Kit C-PAP “MARCONI” attraverso macchine utensili ad asportazione di truciolo tradizionali.

Ciclo di lavorazione. Cenni.

Le macchine utensili ad asportazione di truciolo, per chi non lo sapesse, rappresentano l'ossatura di ogni attività produttiva moderna, contemporanea e futura. Esse sono presenti ovunque nel mondo esistano meccanismi; finanche a bordo delle grandi navi, mercantili, passeggeri o militari, le officine di bordo ne sono dotate, perché consentono ovunque la produzione, a bordo e sul campo, di pezzi meccanici che dovessero danneggiarsi in navigazione o in operazione. Affidare ad esse la costruzione di dispositivi progettati per l'emergenza sanitaria globale, come il Kit raccordo C-PAP riutilizzabile "Marconi", consente a tutte le economie del mondo, anche a quelle dei Paesi in via di sviluppo, di rendersi autonome con riferimento a queste necessità emergenziali di approvvigionamento.

Come già specificato, il procedimento di realizzazione del kit raccordo C-PAP riutilizzabile “Marconi” prevede solo lavorazioni eseguite con le macchine utensili e, in particolare, tornio parallelo e fresatrice verticale, sia a controllo manuale che CNC.

Tutti e sei i suoi componenti vengono realizzati a partire da semilavorati tondi in barre di diametro opportuno, nei materiali indicati precedentemente, a cui saranno eseguite lavorazioni meccaniche qui, non in dettaglio, descritte.

È evidente come un tecnico del ramo comprenderà agevolmente eventuali dettagli noti delle lavorazioni meccaniche, non descritti ed utili per il processo produttivo del kit raccordo C-PAP riutilizzabile “Marconi”.

Il corpo principale centrale presenta la testa filettata che può essere ottenuta con lavorazione di tornitura cilindrica fino a diametro idoneo per successiva esecuzione di filettatura unificata RD40.

Dall’estremità della testa filettata, saranno eseguite due lavorazioni con fresa cilindrica di diametro opportuno di profondità tali, da intercettare la parte superiore delle filettature dei fori destinati ad accogliere i manicotti intercambiabili.

Le varie passate di tali fresature garantiranno la creazione di due camere di flusso separate, assialsimmetriche lungo l’asse principale del kit, con sezione quasi semicircolare. Nella parte inferiore del corpo principale, quindi, saranno eseguite 2 forature, di profondità idonea all’intercettazione delle camere di flusso fresate appena descritte, le forature saranno poi sottoposte a successiva maschiatura.

Con lo stesso procedimento saranno eseguiti i fori ciechi e filettati, rispettivamente ruotati entrambi di 90° rispetto ai fori delle vie di servizio.

I tre manicotti filettati, invece, prevedono tutti e tre lavorazioni di tornitura cilindrica, esecuzione di filettatura, tornitura conica e foratura.

Il tappo filettato, infine, prevede lavorazioni di tornitura cilindrica, l’esecuzione di filettatura ed eventualmente di zigrinatura sulla superficie laterale della parte cilindrica di diametro maggiore delle altre parti dello stesso tappo, al fine di favorirne la manipolazione.

Il componente adattatore per l’attacco erogatore delle maschere di sicurezza, generalmente pieno facciali, destinate all’uso con autorespiratori, presenta la testa filettata che può essere ottenuta con lavorazione di tornitura cilindrica fino a diametro idoneo per successiva esecuzione di filettatura unificata M45x3. Internamente, dopo aver eseguito la foratura, si procederà all’esecuzione della filettatura interna unificata RD40 per il raccordo stretto con il corpo principale dinanzi descritto.

Ovviamente al Kit raccordo C-PAP riutilizzabile “Marconi” qui descritto, un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche potrà apportare numerose modifiche e varianti, tutte peraltro contenute nell’ambito di protezione di cui alla corrispondente istanza di protezione intellettuale.

logo pugliameccanica s.r.l.
Centro di lavoro computerizzato per la creazione delle camere a mezzaluna della C-PAP MARCONI
Centro di lavoro CNC a quattro assi interpolanti programmato da Mimmo Bove per la realizzazione delle camere a mezzaluna della C-PAP MARCONI
tonio cnc automatizzato
Tornio CNC “Computer Numerical Control”
Barre di polimero tecnico pronte per le fasi di lavorazione
Kit C-PAP Marconi appena ultimati

About Our Group

L’emergenza epidemiologica e sanitaria da COVID-19 ha costretto il mondo intero a fare i conti con un nemico sconosciuto alla maggior parte delle generazioni viventi e, per questa via, a confrontarsi con l’insufficienza di dispositivi atti a fronteggiare l’infezione, a proteggere il personale medico e sanitario e le famiglie dei pazienti biocontaminati.  Diversi gruppi di lavoro in Italia hanno attivato le proprie competenze e professionalità decidendo di donarle alla collettività.

Tre ex compagni di classe dell’Istituto Tecnico Industriale “Marconi” di Bari, oggi scientifico-tecnologico per le scienze applicate “MARCONI-HACK”  – Giovanni, Mimmo e Francesco – hanno quindi deciso di inserirsi nell’alveo di altre apprezzabilissime e valide idee similari (come la valvola “Charlotte” ed il raccordo “AuroraRd-40”) applicando allo sviluppo in commento le proprie diversificate competenze decidendo, quindi, di intitolare al proprio Istituto scolastico ed a Guglielmo Marconi il loro Kit raccordo C-PAP riutilizzabile.

L’intento perseguito è stato quello di provare a declinare le precedenti esperienze in direzione di modalità produttive maggiormente alla portata di tutti i contesti sociali ed economici, anche di quelli che dispongono essenzialmente delle macchine utensili da officina metalmeccanica più semplici, come i torni paralleli e le fresatrici verticali, e che, quindi, non potrebbero avvantaggiarsi di tecnologie all’avanguardia, come le stampanti 3D (che nascono, però, principalmente per rispondere alle esigenze di prototipazione, piuttosto che per la produzione in grande serie) e, allo stesso tempo, di caratterizzare un kit C-PAP con caratteristiche quali la riutilizzabilità, perchè completamente autoclavabile, e la modularità, grazie alla completa intercambiabilità dei suoi manicotti di collegamento agli impianti respiratori e alla possibilità di adattare i più importanti raccordi filettati unificati delle maschere di sicurezza di III categoria. 

Tutte le spese per questo progetto e per il suo sviluppo e messa a disposizione in forma gratuita attraverso il Sito della S.E.Ri.S., sono state sostenute dal Project Team e dalla stessa S.E.Ri.S., ma per il prosieguo dei test si rende necessario fare affidamento su laboratori strutturati ad effettuare test specifici e per il rilascio di certificazioni tecniche costose nonché l’acquisto delle barre di polimero tecnico da tornire e fresare su cui incardinare la produzione delle C-PAP mod. “Marconi” a vantaggio delle autorità sanitarie e di Protezione Civile.

Pertanto, chiunque voglia contribuire al perfezionamento del progetto e della produzione può farlo con una donazione o, più semplicemente, acquistando il romanzo noir “CAPOVOLTO” di cui S.E.Ri.S. e il suo Autore, Alessandro Strato, hanno ceduto TUTTE le loro royalties al sostegno del progetto Kit C-PAP MARCONI.

Grazie di cuore ad Alessandro Strato, davvero un gesto immenso il suo!