Un cane da soccorso elettronico

I cani da soccorso addestrati sono ancora i migliori soccorritori in caso di calamità. Grazie al loro naso sensibile, possono rintracciare le persone sepolte da un terremoto o da una valanga. Tuttavia, come tutti gli esseri viventi, i cani hanno bisogno di pause di riposo ogni tanto. Inoltre, spesso non sono immediatamente disponibili nelle aree disastrate e le squadre cinofile devono viaggiare da molto lontano.

D'altra parte, un nuovo dispositivo di misurazione sviluppato dai ricercatori guidati da Sotiris Pratsinis, professore di ingegneria di processo al Politecnico di Zurigo, è sempre pronto all'uso. Negli ultimi anni, gli scienziati hanno sviluppato sensori di gas piccoli ed estremamente sensibili per l'acetone, l'ammoniaca e l'isoprene, tutti prodotti metabolici del corpo che gli esseri umani esalano e vaporizzano in basse concentrazioni. I ricercatori hanno ora combinato questi sensori in un unico dispositivo con due sensori commerciali per la CO2 e l'umidità.

L'"impronta digitale" chimica

I test di laboratorio condotti in collaborazione con scienziati austriaci e ciprioti hanno dimostrato che questa combinazione di sensori è molto efficace nel rilevare le persone sepolte. I ricercatori hanno utilizzato una camera di prova sviluppata come simulatore di sepoltura presso l'Istituto per l'analisi dei gas respiratori dell'Università di Innsbruck a Dornbirn, in cui soggetti volontari hanno resistito individualmente per due ore.

"La combinazione di sensori per diversi composti chimici è importante perché le singole sostanze possono avere fonti diverse dall'uomo. La CO2, ad esempio, può provenire da una persona sepolta o da una fonte di incendio", spiega Andreas Güntner, ricercatore post-dottorato del gruppo di Pratsinis e primo autore dello studio pubblicato sulla rivista Analytical Chemistry. Grazie alla combinazione di sensori, gli scienziati ottengono indicazioni affidabili sulla presenza di persone.

Anche per le aree disastrate inaccessibili

I ricercatori hanno anche dimostrato che i composti esalati differiscono da quelli espirati. "L'acetone e l'isoprene sono sostanze tipiche che espiriamo per la maggior parte. L'ammoniaca, invece, viene espirata principalmente attraverso la pelle", spiega il professor Pratsinis dell'ETH. Negli esperimenti al simulatore di sepoltura, i soggetti hanno indossato una maschera di respirazione. Nella prima parte dell'esperimento, l'aria espirata dai partecipanti è stata condotta direttamente fuori dalla camera; nella seconda parte, l'aria espirata è rimasta all'interno. Questo ha permesso agli scienziati di creare un profilo dell'aria respirata e un profilo di espirazione.

I sensori di gas utilizzati dagli scienziati dell'ETH hanno le dimensioni di un piccolo chip di computer. "Sono sensibili quanto la maggior parte degli spettrometri a mobilità ionica, che costano diverse migliaia di franchi e sono grandi come una valigia", spiega Pratsinis. "La nostra pratica combinazione di sensori è di gran lunga il dispositivo più piccolo ed economico abbastanza sensibile da rilevare le persone sepolte. In una fase successiva, vorremmo testare in condizioni reali se è adatto alle operazioni di ricerca dopo terremoti o valanghe".

Esistono già dispositivi elettronici per la ricerca di vittime sepolte, ma funzionano con microfoni e telecamere. Possono essere utilizzati solo per trovare vittime sepolte che possono farsi sentire o che sono visibili sotto le macerie. L'idea degli scienziati dell'ETH è di integrare questi ausili con i sensori chimici. I ricercatori sono attualmente alla ricerca di partner industriali o investitori per sostenere la costruzione di un prototipo. Anche i droni o i robot potrebbero essere dotati di sensori di gas. Ciò consentirebbe di perlustrare aree difficili o impossibili da raggiungere a piedi. Altre applicazioni possibili sono l'individuazione di clandestini o il contrabbando di esseri umani.

Riferimento bibliografico: Güntner AT, Pineau NJ, Mochalski P, Wiesenhofer H, Agapiou A, Mayhew CA, Pratsinis SE: Sniffing Entrapped Humans with Sensor Arrays. Chimica analitica, doi: 10.1021/acs. analchem.8b00237