Les systèmes de ventilation au banc d'essai

Dans le sillage de la crise de la coronaropathie, la demande de respirateurs a augmenté dans le monde entier. C'est pourquoi de nombreux fabricants travaillent fébrilement au développement de nouveaux systèmes de ventilation qui doivent profiter en premier lieu aux pays qui ne peuvent pas se permettre d'acheter des appareils high-tech co?teux.

Mais ce n'est pas si simple. Avant que de tels systèmes puissent être produits à l'échelle industrielle, des tests standardisés sont nécessaires. Et comme un respirateur est actuellement en cours de développement à l'ETH Zurich, les chercheurs de la chaire de développement de produits et de design d'ingénierie ont mis en place un banc d'essai qui leur permet d'examiner en détail les systèmes de ventilation les plus divers.

"Nos tests sont standardisés et nous testons les respirateurs conformément aux normes", explique Marianne Schmid Daners, responsable du groupe. Les fabricants de respirateurs pourraient donc tester leurs systèmes en continu dès la phase de développement.

Représenter les poumons des malades

Dans leur banc d'essai, Schmid Daners et son équipe utilisent une tête factice et un poumon mécanique ("testchest"). Tous deux ont été prêtés par le centre de simulation de l'H?pital universitaire de Zurich. Le "testchest" sert normalement à la formation du personnel hospitalier. Les chercheurs de l'ETH l'utilisent désormais pour reproduire de manière réaliste les conditions pulmonaires et mesurer les pressions dans les poumons et le respirateur ainsi que le volume respiratoire.

Un modèle informatique est associé au "testchest", permettant aux chercheurs de représenter les caractéristiques pulmonaires et respiratoires correspondantes des malades, comme par exemple dans le cas d'une maladie Covid-19. Avec la tête factice, les chercheurs de l'ETH peuvent contr?ler si les masques respiratoires sont bien ajustés. En outre, l'ensemble du système, la ventilation et ses connexions prévues doivent être testées lors de l'examen.

Les chercheurs peuvent tester toutes sortes de systèmes, qu'ils proviennent de fournisseurs commerciaux, de laboratoires de recherche ou de personnes privées. Les tests porteront notamment sur la pression qu'un respirateur peut générer, le volume respiratoire ou l'apport d'oxygène dans les poumons.

Trois systèmes testés

Jusqu'à présent, les ingénieurs ont testé trois systèmes de ventilation différents sur leur banc d'essai. Deux proviennent d'entreprises externes et un d'un groupe de recherche dirigé par la professeure de l'ETH Kristina Shea. Ce projet a également été l'élément déclencheur de la mise à disposition d'un banc d'essai. Marianne Schmid Daners est impliquée dans les deux projets. L'équipe développe actuellement un respirateur simple et peu co?teux qui peut être utilisé dans des situations d'urgence. (cf. Actualités ETH du 12.05.2020)

Le projet de banc d'essai a vu le jour dans le cadre de l'initiative "helpfulETH" du Conseil des EPF. "Le banc d'essai est disponible jusqu'à nouvel ordre pour tester de nouveaux systèmes de ventilation", souligne Schmid Daners.