L'industria e il mondo accademico si uniscono alla principale scuola di medicina di Parigi per dimostrare come i gestori degli edifici possano controllare la diffusione dei virus.
"Questa analisi del Covid-19 nel mondo reale ha dimostrato la correlazione tra la cattiva qualità dell'aria e l'aumento della contaminazione e ha mostrato chiaramente che questa soluzione basata sull'IoT può aiutare i gestori degli edifici in futuro a limitare la diffusione di virus come il Covid-19." - Prof. Bertrand Maury, Università di Parigi-Saclay
| Microshare | Kerlink |
| > Sede centrale: Philadelphia, USA >Anno di fondazione: 2013 >Settore industriale: Soluzioni dati per edifici intelligenti, IoT |
> Sede centrale: Thorigné-Fouillard, Francia >Anno di fondazione: 2004 >Settore industriale: Fornitore globale di soluzioni per l'Internet degli oggetti |
| Progetto: Facoltà di Medicina (scuola di medicina) - Ospedale Kremlin-Bicêtre AP-HP (Assistance Publique-Hôpitaux de Paris) Anno di fondazione: 1885 Settori industriali: Medicina, Assistenza sanitaria, Istruzione superiore |
Sfida
Uno studio[1] pubblicato nel 2018 dall'Agenzia statunitense per la protezione dell'ambiente (EPA) ha evidenziato che l'aria interna è 100 volte più contaminata di quella esterna e che le popolazioni attuali trascorrono almeno l'80% del loro tempo in ambienti chiusi. Lo stesso studio ha dimostrato che, contrariamente all'inquinamento atmosferico, gli inquinanti indoor hanno circa 1.000 volte più probabilità di essere inalati e quindi trasmessi ai polmoni, causando malattie.
Uno studio britannico del 2018[2] per il British Council for Offices (BSO) ha riportato che le prestazioni dei compiti, basate sulla concentrazione e sull'attenzione, sono direttamente influenzate dalle condizioni ambientali interne, quali temperatura, umidità relativa e concentrazione di CO2. Ha inoltre dimostrato che un controllo granulare delle temperature e un monitoraggio adeguato dei livelli di CO2 possono ridurre direttamente il livello di stress della forza lavoro, dei clienti, dei visitatori e degli inquilini, migliorandone la produttività e i livelli di soddisfazione. Questo studio ha fatto eco ai risultati di una ricerca del 2012 che ha valutato gli effetti diretti dell'aumento di CO2 nell'intervallo di concentrazioni indoor sul processo decisionale.[3]
La pandemia COVID-19 ha ulteriormente indirizzato l'attenzione degli scienziati sul ruolo centrale della gestione della qualità dell'aria negli edifici come fattore chiave nella lotta contro la diffusione di un virus. Tuttavia, sono ancora necessari elementi concreti di valutazione, misurazione e modellazione per dimostrare e sostenere queste teorie e definire le azioni appropriate che ne derivano. È qui che entra in gioco l'Internet degli oggetti (IoT).
Progetto Genesi
Il programma pilota Kremlin-Bicêtre AP-HP mirava a controllare la diffusione della Covid-19 tracciando in modo anonimo gli studenti, i docenti e il personale durante le loro attività quotidiane all'interno della struttura.
Fin dall'inizio, il progetto si è concentrato sulla definizione di modelli epidemiologici di trasmissione del virus Covid-19 attraverso l'osservazione anonima delle catene di propagazione e conteggio (contact tracing) legate a contatti prolungati in ambienti chiusi, come luoghi pubblici, aule o luoghi di lavoro. Combinando la tecnologia IoT e le apparecchiature di Kerlink, Microshare ed Enless Wireless con nuovi modelli matematici che simulano la propagazione del Covid-19, un team speciale del progetto ha progettato e installato un sistema pilota nella scuola di medicina alla fine del 2021. Oltre alle aziende, il team del progetto comprendeva personale della scuola di medicina e scienziati di diverse organizzazioni che si occupano di tecnologia.
Quasi 200 studenti e circa 20 volontari del personale che hanno indossato badge Bluetooth durante le lezioni, i laboratori e i turni di lavoro presso la facoltà di medicina hanno partecipato alla sperimentazione di tre mesi nel quarto trimestre del 2021. Il sistema ha monitorato in modo anonimo i loro spostamenti e la loro posizione utilizzando modelli matematici dedicati sviluppati da due scienziati dell'Università di Paris-Saclay, i professori Bertrand Maury e Sylvain Faure, nonché il monitoraggio continuo della qualità dell'aria dell'edificio. Questi modelli hanno simulato la propagazione di Covid-19 nella popolazione studentesca, basandosi su matrici di tracciamento dei contatti.
Questo progetto è stato finanziato dall'Università di Paris-Saclay per costi amministrativi pari a 12 K€, ed è stato incoraggiato dal vicepreside Dr. Olivier Lambotte e da due medici, il Dr. Florent Besson e il Dr. Nicolas Noel, della scuola di medicina Kremlin-Bicêtre AP-HP. I risultati sono stati convalidati dall'unità di ricerca clinica della Facoltà di Medicina di Parigi-Saclay e le matrici di tracciamento dei contatti arricchite sono state ispirate da un algoritmo sviluppato dal Centro nazionale francese per la ricerca scientifica (CNRS). La protezione dei dati privati e delle identità dei partecipanti al progetto pilota è stata pienamente conforme alla legge GDPR. Il monitoraggio della qualità dell'aria e l'analisi della CO2 nella struttura sono stati condotti in parallelo per valutarne l'incidenza nelle catene di trasmissione.
Storia e implementazione della soluzione
Il sistema utilizza la tecnologia sviluppata da Kerlink, specialista in soluzioni dedicate all'IoT, Microshare, fornitore di soluzioni leader nella gestione dei dati per l'era dell'IoT, e di Enless Wireless, un importante produttore di sensori intelligenti autoalimentati, che comunicano in modalità radio e sono dedicati alle applicazioni di performance energetica e comfort negli edifici, per raccogliere dati sul campo. Questo progetto pilota ha fornito informazioni chiave per il tracciamento dei contatti (livello 1) e l'analisi della concentrazione di CO2 (livello 2). Questi dati hanno poi alimentato un modello matematico scientifico (livello 3) per analizzare le frequenze di contatto e la propagazione del virus, in relazione alla concentrazione di CO2 nell'ambiente.
Strato 1 - Tracciamento dei contatti
Il sistema abilitato a LoRaWAN ha utilizzato Kerlink Wanesy™ Wave, un ancoraggio alimentato multiuso che combina Wi-Fi, BLE e LoRaWAN®, per raccogliere i dati di tracciamento dei contatti dai badge Bluetooth. Includeva anche un gateway interno Kerlink Wirnet™ iFemtoCell per trasmettere i dati all'Universal Contact Tracing® di Microshare.® (UCT) di Microshare, che garantisce sicurezza, privacy e affidabilità end-to-end, fornendo informazioni critiche dove sono necessarie.
I dati prodotti erano conformi al GDPR e venivano consegnati, attraverso il motore di regole e condivisione in attesa di brevetto di Microshare, solo alle persone appropriate e designate nell'organizzazione, al momento giusto.
"La soluzione Universal Contact Tracing di Microshare è progettata per la sicurezza degli occupanti e l'accesso universale, basata su dispositivi indossabili, che colma le lacune e i problemi di privacy degli smartphone. Tracciando i contatti in modo anonimo tra gli occupanti delle strutture attraverso badge, braccialetti e portachiavi, evita la vulnerabilità dell'approccio basato sugli smartphone, dove i dati possono essere disabilitati, le batterie perdono potenza o l'uso è condiviso tra persone che lavorano su turni diversi. Inoltre, funziona su gateway LoRaWAN® separati dalle reti proprietarie, evitando i gravi problemi di sicurezza associati al Wi-Fi e ad altre tecnologie per i dati dei telefoni cellulari". -Charles Paumelle, cofondatore e responsabile di prodotto di Microshare
Strato 2 - Monitoraggio della CO2
Enless Wireless ha fornito al progetto pilota sensori di qualità dell'aria interna facili da installare e collegare, con sensori di CO2 incorporati e batterie di tipo D ad alte prestazioni.
L'applicazione di contact-tracing negli edifici è stata quindi abbinata a un monitoraggio della qualità dell'aria che comprendeva:
- Livelli di CO2 nei locali in relazione ai tassi e alle ore di occupazione e regolazione della ventilazione,
- Malfunzionamenti nella ventilazione o manutenzione necessaria delle apparecchiature di ventilazione, e
- Tasso di rinnovo orario (HRR), o rinnovo completo dell'aria in una stanza, che è un indicatore di prestazione chiave (KPI) monitorato dai gestori degli edifici nelle loro operazioni quotidiane.
- Sensore di qualità dell'aria interna senza fili Enless ©2022
Livello 3 - Algoritmo e modello scientifico
I primi modelli matematici utilizzati nel pilota sono stati sviluppati a partire dai dati interni di un esperimento UCT presso la sede di Rennes di Kerlink, dove i dipendenti sono stati dotati di tag Microshare UCT per otto mesi nel 2020, durante il picco della pandemia.
Le matrici di tracciamento dei contatti arricchite sono state poi ispirate da un algoritmo sviluppato dal Centro Nazionale per la Ricerca Scientifica (CNRS) francese e dall'Università Paris-Saclay, dove i professori Bertrand Maury e Sylvain Faure hanno creato gli algoritmi che definiscono i modelli epidemiologici per la trasmissione del virus. Grazie al sistema implementato, questo algoritmo è stato anche in grado di integrare una prima valutazione e correlazione dell'influenza della concentrazione di CO2 come indicatore di cattiva qualità dell'aria che può accelerare la trasmissione virale, ad esempio un livello di CO2 che indica un insufficiente rinnovo dell'aria interna.
Risultati principali
La qualità dell'aria è stata monitorata ogni ora insieme al livello di CO2 nei locali in base ai tassi di occupazione, alle ore e ai periodi di ventilazione. Le misurazioni ottenute hanno inoltre permesso di individuare i malfunzionamenti della ventilazione e di suggerire la manutenzione delle apparecchiature di ventilazione, nonché di evidenziare i comportamenti dei partecipanti e/o i luoghi che aumentavano il rischio di contaminazione. Queste misurazioni hanno permesso di definire un approccio pedagogico e di aiutare il personale della scuola di medicina a programmare l'uso delle aule e a trasmettere pratiche salutari agli occupanti.
Un tasso di ricambio dell'aria lento induce un'elevata presenza di aerosol e, potenzialmente, di particelle virali.
Il livello di concentrazione di CO2 in uno spazio chiuso può essere utilizzato per monitorare il tasso di rinnovo dell'aria e segnalare il rischio di una maggiore esposizione alle particelle virali trasportate dall'aria. È quindi essenziale una ventilazione regolare, che preveda l'apertura delle finestre o la programmazione di un tasso di rinnovo orario ottimale (HRR).
Il Prof. Lambotte, vice preside della Facoltà di Medicina dell'AP-HP di Kremlin-Bicêtre, ha dichiarato che l'analisi della trasmissione del virus Covid-19 e il desiderio di sviluppare uno strumento di "allerta migliorato" basato su modelli epidemiologici sono stati i fattori iniziali che hanno dato vita a questo progetto dimostrativo e sono stati completati con successo con il monitoraggio della qualità dell'aria attraverso l'analisi del livello di CO2.
"Dopo questi primi risultati, la Facoltà di Medicina potrà affinare i suoi sistemi di lotta alla diffusione delle epidemie grazie a una migliore conoscenza delle interazioni tra gli studenti e grazie alla padronanza della qualità dell'aria. La modellazione matematica del rinnovo dell'aria in un'aula o in un anfiteatro ci permette di stimare in anticipo il numero massimo di persone che possono essere presenti per mantenere un livello di CO2 al di sotto di una soglia stabilita". - Prof. Olivier Lambotte, Vicepreside della Facoltà di Medicina del Cremlino-Bicêtre AP-HP
Questa sperimentazione ha dimostrato che queste soluzioni possono aiutare i gestori degli edifici a migliorare la qualità dell'aria negli spazi di lavoro per limitare i rischi di contaminazione o trasmissione virale, che possono avere un impatto sul benessere, la concentrazione e le prestazioni degli occupanti". Inoltre, questo sistema, che utilizza i nostri dispositivi di monitoraggio della qualità dell'aria interna 100% 'plug and play' e autoalimentati, può rivelarsi una soluzione conveniente per ospedali, case di riposo, università, scuole ed edifici pubblici." -CarolineJavelle, responsabile marketing e comunicazione di Enless Wireless -.
"Oltre ad aiutare medici e scienziati a descrivere e comprendere i modelli di trasmissione di Covid-19, il sistema ha dimostrato che le soluzioni di gestione della qualità dell'aria interna LoRaWAN®, facili da implementare, costituite da beacon autonomi individuali con tracciamento dei contatti, sensori di CO2 connessi, applicazioni e algoritmi di intelligenza artificiale, sono un sistema affidabile, economico e facile da utilizzare per il monitoraggio della qualità dell'aria negli edifici." -BenjaminMaury, responsabile dei partenariati internazionali di Kerlink
Ulteriori letture
" Gestione della qualità dell'aria - Tipi di inquinanti atmosferici" Agenzia statunitense per la protezione dell'ambiente
https://www.epa.gov/air-quality-management-process/managing-air-quality-air-pollutant-types
"Migliorare la produttività sul posto di lavoro" British Council for Offices
https://emcoruk.com/workplace_productivity.pdf
[3] "LaCO2 è un inquinante per interni? Direct Effects of Low-to-Moderate CO2 Concentrations on Human Decision-Making Performance", Usha Satish, Mark J. Mendell, Krishnamurthy Shekhar, Toshifumi Hotchi, Douglas Sullivan, Siegfried Streufert, and William J. Fisk, in Environmental Health Perspectives, Volume 120 - Number 12, December 2012, pages 1674-1677.
*Scrittura: Kerlink
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