L’impiego di droni per svolgere servizi a corto raggio e a bassa quota nell’ambito urbano sta dando vita a un settore in continua evoluzione: la mobilità aerea urbana. Si stanno configurando molte possibilità legate al futuro che potrebbero rivoluzionare la vita di tutti noi, tra cui il trasporto di materiale biomedicale tramite l’utilizzo di droni, come sangue, medicine e organi. Tuttavia, per ciascuno di questi materiali, è necessario valutare la fattibilità, la sicurezza e la normativa applicabile.

Esistono molti progetti di ricerca in corso in questo campo, tra cui il Flying Forward 2020 (FF2020), del quale la Dott.ssa Sara De Silvestri, ricercatrice presso il Centro di Tecnologie Avanzate per la Salute e il Ben-Essere dell’IRCCS Ospedale San Raffaele di Milano, ci ha parlato.

Progetto Flying Forward 2020: di cosa si tratta?
«Flying Forward 2020 (FF2020) è un progetto finanziato dalla Commissione Europea nell’ambito del programma di finanziamento della ricerca scientifica e dell’innovazione Horizon 2020. Il suo obiettivo è quello di realizzare avanzamenti significativi nell’ambito della mobilità aerea urbana, il settore che vede l’impiego dei droni per svolgere servizi a corto raggio e a bassa quota nell’ambito urbano. Al momento l’impegno nel settore si concentra nel far sì che, in futuro, la tecnologia sia abbastanza sicura e sostenibile da poterla impiegare su larga scala per il monitoraggio di infrastrutture e delle strade, ma anche per il trasporto di persone e di merci».

Quali realtà sono parte del progetto?
«I partner sono localizzati in diversi Paesi europei, tra cui l’Olanda (sede di tutti i partner tecnici del progetto), l’Italia, la Spagna, l’Estonia e la Finlandia. L’IRCCS Ospedale San Raffaele di Milano è uno dei partner del progetto e svolge un ruolo di coordinamento tra cinque Living Lab: oltre all’Ospedale stesso, l’High-Tech Campus di Eindhoven, il Municipio di Saragozza, il Science Park di Tartu e l’Università di Oulu. I Living Lab sono organizzazioni di vario tipo: campus tecnologici, università, consigli comunali, che sviluppano servizi via drone fino alla loro dimostrazione nei rispettivi ambienti rilevanti (nella scala Technology Readiness Level si arriva al TRL6).

I servizi che i Living Lab stanno sviluppando riguardano il monitoraggio (di infrastrutture, ma anche sorveglianza per la sicurezza pubblica) e il trasporto di merce (ad esempio, dal defibrillatore automatico per emergenze a servizi di routine per la distribuzione di beni alla popolazione che abita zone remote e difficilmente raggiungibili). Lo sviluppo dei servizi raggiungerà la conclusione, almeno nell’ambito del progetto FF2020, con la realizzazione di dimostratori dei servizi nei rispettivi ambienti dei cinque Living Lab».

Lei lavora nell’Ospedale San Raffaele di Milano: cosa sta accadendo lì in relazione a questa tematica?
«Lavoro come ricercatrice all’interno del Centro di Tecnologie Avanzate per la Salute e il Ben-Essere, un centro di ricerca che si occupa dello sviluppo di servizi ad alta innovazione tecnologica negli ambiti smart city, smart health e smart hospital. Personalmente, mi occupo della gestione del progetto FF2020 coordinando il team di lavoro dedicato al progetto e mi interfaccio con i partner esterni. Questo significa gestire tutte le attività che consentono di raggiungere gli obiettivi che sono stati dichiarati nella proposta di progetto sui temi che riguardano la fattibilità tecnologica, economica, sociale e pratica dei servizi via drone.

Il nostro team è composto soprattutto da ingegneri biomedici, ma anche da designer del servizio, digital media producer ed esperti della comunicazione. Un esempio valido dell’efficace collaborazione tra competenze diverse è l’articolo che abbiamo pubblicato quest’anno sulla rivista Drones, intitolato Design of a Service for Hospital Internal Transport of Urgent Pharmaceuticals via Drones. In questo articolo abbiamo dettagliato i processi di logistica che sono interni all’ospedale per il trasporto di medicinali dalla farmacia centrale alle unità operative che ne fanno richiesta. Grazie a questo lavoro abbiamo fatto emergere i principali gap per la realizzazione di un servizio come questo, pensato con l’obiettivo di migliorare l’efficienza ospedaliera e di creare un’alternativa allo spostamento manuale del materiale tra più edifici, spesso a carico dei clinici stessi.

In questo periodo stiamo effettuando test BVLOS in area non popolata per poter effettuare la stessa missione nell’area dell’Ospedale San Raffaele durante le giornate dimostrative previste nel 2023».

Parlando più in generale del trasporto di materiale biomedicale con droni: a che punto siamo? Quali sono i vantaggi? E i rischi?
«All’interno del generico “materiale biomedicale” troviamo materiale di vario tipo, pensato per differenti destinazioni d’uso ma, soprattutto, che comportano rischi di varia entità. I vantaggi su larga scala saranno la prontezza nella risposta a un’emergenza (si pensi al trasporto di organi per il trapianto), la possibilità di raggiungere zone remote e dissestate per via aerea (vediamo molte applicazioni risultate efficaci per la distribuzione di farmaci in diversi Paesi del continente africano), la riduzione di CO₂ e di traffico nelle città e una maggiore efficienza. Questi vantaggi non sono trascurabili se li si immagina in un contesto applicativo ad alta maturità tecnologica e infrastrutturale a favore di una maggiore accessibilità e sostenibilità, motivo per cui l’Unione Europea e partnership pubblico-private come la SESAR Joint Undertaking stanno finanziando progetti come FF2020.

Il rischio di trasportare materiale biomedicale è legato alla possibilità di danneggiare persone che dovessero entrare a contatto con le sostanze trasportate a seguito di un incidente o di un non corretto utilizzo, oltre al rischio comune a tutte le operazioni con droni. In alcuni casi si tratta di rischio chimico o biologico, a seconda della sostanza trasportata.

Al momento le applicazioni più estensive hanno riguardato il continente africano, sia perché sussiste una maggiore necessità di raggiungere aree spesso faticosamente accessibili via terra, sia perché, in alcuni casi, la regolamentazione non è stringente quanto in Europa. Le applicazioni di trasporto di materiale biomedicale hanno, quindi, riguardato per lo più viaggi a lunghe distanze tra diversi centri urbani su una geografia e un’antropizzazione completamente diverse da quelle delle città europee».

Nello stesso ambito, quali sono le sfide che la nostra società deve ancora affrontare e come si posiziona la normativa a riguardo?
«Sia queste campagne, sia studi scientifici a scala più ridotta avvenuti anche sul territorio europeo, hanno fatto emergere che vari prodotti (come le EpiPen di adrenalina e gli emoderivati) conservano le loro proprietà anche se sottoposti al trasporto via drone (Beck et al., 2020) (Amukele et al., 2017). Tuttavia, per poter ritenere questo tipo di trasporto davvero affidabile a livello clinico sono necessari test sistematici e ripetibili, sotto una serie di condizioni operative, per ogni tipo di sostanza che si intende trasportare via drone secondo le linee guida della farmacopea e secondo gli standard analitici.

Per il trasporto per via aerea dei dangerous goods (merci pericolose), da tempo si fa riferimento alle cosiddette Technical Instructions ICAO, che ne fanno una classificazione dettagliata, ma che presentano delle limitazioni nella loro applicabilità al trasporto via drone (furono pensate, infatti, per il trasporto attraverso l’aviazione tradizionale): alcuni requisiti potrebbero essere non applicabili ai droni, mentre ce ne potrebbero essere di ulteriori necessari alla sicurezza attraverso questa modalità di trasporto. La principale fonte di dubbio riguarda le caratteristiche che dovrebbe presentare il contenitore delle merci.

Gli operatori droni possono trasportare sangue per trasfusioni o altro materiale biologico che non rappresenti alcun rischio perché, ad esempio, già testato per gli agenti infettivi, anche in categoria open. Se si trasporta merce pericolosa l’operazione può ricadere in specific (e non in categoria certified) solo se, in caso di incidente, non avvenisse dispersione del contenuto nell’ambiente. Come tanti altri aspetti della normativa sui droni, la disposizione è, quindi, performance-based, ovvero descrive il risultato finale accettabile e non le specifiche minime richieste (che sarebbe la forma prescriptive-based), lasciando spazio ai produttori di trovare le soluzioni tecnologiche più efficienti. Tali questioni però riguardano esclusivamente aspetti della sicurezza di terzi e non della qualità clinica del materiale trasportato.

Nella “Advisory Circular (AC) 102-23, Unmanned Aircraft Systems (UAS) Carrying Dangerous Goods” viene altresì specificato che effetti della temperatura, variazioni di pressione e accelerazione dovrebbero essere tenute in considerazione, ma non ci sono disposizioni precise, anche perché queste dipendono dalla specifica sostanza da trasportare. Di conseguenza, è chiaro che si dovrebbe raggiungere un consenso attraverso standard che forniscano le specifiche per questi contenitori e per gli aspetti di logistica del trasporto, e che gli standard aeronautici potrebbero dover esser fusi con quelli della logistica medica perché siano garantite sia la sicurezza di terzi, sia la qualità del prodotto trasportato.

Più in generale trovo che la sfida sia dapprima tecnologica, e in secondo luogo sociale, due dimensioni che si parlano e si influenzano a vicenda su tre livelli: in cima le autorità devono essere convinte che le operazioni siano sicure. Anche in contesti emergenziali, infatti, un rischio eccessivo rispetto all’attuale modus operandi non è accettabile, e quindi anche i casi d’uso sanitari devono giustamente seguire l’iter autorizzativo di tutti gli altri.

La nostra esperienza si sta rivelando una dimostrazione di questo: durante le nostre giornate dimostrative dovremo controllare una vasta area attorno al percorso del drone (renderla cioè inaccessibile a persone non coinvolte nelle operazioni) al fine di rendere accettabile il rischio dell’operazione. Tale mitigazione è accettabile in attività a fini dimostrativi, ma è evidentemente inconciliabile con l’operatività del tipo di servizio che abbiamo progettato, per il trasporto di routine di materiale all’interno del perimetro ospedaliero. Dall’analisi SORA, realizzata dai knowledge partner del progetto, EuroUSC Italia, è emerso che l’operazione è possibile senza delimitare l’area solo con tecnologia sottoposta a Design Verification da parte di EASA, come il Flight Termination System del drone. Si tratta di un procedimento molto costoso e laborioso, ma che nel tempo i produttori stanno intraprendendo, di fatto sbloccando scenari sempre più complessi.

Oltre all’aspetto della tecnologia, è centrale anche quello delle organizzazioni, in primis quella dell’operatore droni. Operazioni su larga scala in aree densamente popolate come le città saranno possibili quando gli operatori stessi saranno in grado di autorizzare autonomamente le proprie operazioni, senza dover presentare ogni volta la domanda a ENAC; ciò è possibile conseguendo il certificato LUC (Light UAS Operator Certificate), ottenibile solo attraverso la dimostrazione di competenze tecniche, organizzative, e credibilità di alto livello. Il Regolamento di esecuzione (UE) 2019/ 947 definisce i requisiti per l’ottenimento di questo certificato e un operatore con l’obiettivo di essere fornitore di servizi tramite droni dovrebbe avere tale ambizione. In alternativa, la normativa europea definisce i cosiddetti “scenari standard”, aderendo ai quali l’operatore non deve fare altro che fornire una dichiarazione operativa a ENAC per essere in regola, ma non è detto che l’operazione necessaria ricada in tali scenari, e soprattutto, per effettuare scenari standard complessi occorrono droni dotati di una “marcatura di classe” che ancora pochissimi produttori hanno conseguito per i loro droni. In ultimo, tra le organizzazioni degli operatori, dovrà esserci una corretta gestione dello spazio aereo: i servizi U-Space saranno un altro tassello fondamentale per abilitare questi scenari. Per tutti questi motivi, nel progetto parliamo di “ecosistema” di attori che devono potersi parlare e condividere la stessa base di informazioni per poter funzionare senza confliggere, e quindi in modo sicuro.

Il secondo livello di sfida è quello che riguarda i decision maker e gli investitori. Questo richiede la dimostrazione del vantaggio economico dell’applicazione dei droni. Al momento, è difficile effettuare previsioni, visto che alcuni costi sono ancora incerti (si pensi al fatto che non c’è un chiaro consenso a livello europeo o nazionale su come debba essere fatto il business model relativo ai servizi U-Space). Anche su questo aspetto la complessità è duplice: è difficile fare previsioni sulla validità del business model dei servizi via drone se ancora non è presente l’infrastruttura fisica e digitale che li renderebbe operativi su larga scala, ma senza una chiara indicazione sulla loro fattibilità economica e sociale è difficile attrarre investimenti sufficienti, sia pubblici che privati.

L’ultimo livello di sfida è quello concernente la cosiddetta accettabilità sociale dei cittadini e delle amministrazioni. Nei cinque Living Lab stiamo cercando di replicare e ampliare uno studio svolto da EASA sull’accettabilità sociale della mobilità aerea urbana da parte della popolazione abitante nelle grandi città europee. I risultati di EASA sono promettenti, perché i cittadini tendono ad avere un’attitudine generalmente positiva verso questa nuova tecnologia, e l’accettazione correla positivamente con l’utilità percepita degli specifici servizi, quelli sanitari in testa. Tuttavia, posti davanti alle possibili fonti di rischio e agli svantaggi e alla possibilità che fossero i partecipanti stessi a essere sottoposti a quegli svantaggi, l’accettabilità cambiava anche radicalmente. Per questo motivo è importante non sottovalutare l’accettabilità dei cittadini e delle amministrazioni comunali, soprattutto quando si tratterà di implementare le infrastrutture fisiche necessarie, come i vertiporti. Quello della mobilità aerea urbana è un campo che riguarderà tutti i cittadini, ed è importante che in futuro le sue applicazioni non siano ad esclusivo appannaggio di pochi allo svantaggio di tutti.

In conclusione, la normativa definisce un framework completo, la sfida per la realizzazione degli scenari di mobilità aerea avanzata ora è economica, sociale e tecnologica».

Sara De Silvestri ha conseguito la laurea in ingegneria biomedica presso l’Università di Bologna e attualmente lavora come Project Manager presso il Centro di Tecnologie Avanzate per la Salute e il Ben-Essere dell’IRCCS Ospedale San Raffaele. In particolare, si occupa del progetto Flying Forward 2020, coordinando le attività dei cinque Living Lab europei coinvolti e gestendo il team che si occupa delle attività sperimentali relative alla mobilità aerea urbana all’interno dell’ospedale. In passato, ha lavorato nella ricerca e sviluppo di servizi innovativi ad alta tecnologia come wearable e piattaforme smart health.

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Aggiornato il 03/10/2023