Respirateur pour petits budgets
Une équipe réunie autour de la professeure de l'ETH Kristina Shea travaille au développement d'un nouveau respirateur. Il doit être le moins cher possible, modulaire et intuitif. L'appareil est ainsi prédestiné à être utilisé dans tous les pays qui en ont besoin.
En fait, Kristina Shea, professeure d'Engineering Design and Computing, aurait voulu commencer début mars un congé sabbatique à l'étranger. Mais le coronavirus est arrivé et la professeure de l'ETH Zurich a d? rentrer à Zurich. Elle n'est pas restée inactive pour autant : à peine s'était-elle préparée à travailler à la maison qu'elle a re?u une demande d'un h?pital suisse lui demandant si elle pouvait développer un respirateur à bas prix. Shea a accepté sans hésiter.
Le développement progresse rapidement
C'est ainsi qu'avec Marianne Schmid Daners, Melanie Zeilinger et le designer de produits suisse Martin Meier, elle travaille depuis quelques semaines à la conception d'un respirateur bon marché appelé breathe de développer des projets. Malgré le lockdown, le travail a bien avancé : L'équipe a terminé le deuxième prototype il y a une semaine et l'a soumis à un examen technique.
Pourtant, les circonstances ne plaident pas en faveur d'une progression rapide : "Ce n'est pas toujours facile lorsque l'équipe ne peut pas se rencontrer en personne et que la plupart du travail se fait à la maison", explique Shea. Il est également difficile de ne pas pouvoir toucher à quoi que ce soit. "En tant qu'ingénieur, j'ai l'habitude de prendre les choses en main et de me faire une impression tactile".
Objectif : simple, compact, modulaire
La pièce ma?tresse du nouveau respirateur est un sac de ventilation, appelé Ambubag, couramment utilisé en médecine d'urgence. Celui-ci est tendu dans un bloc moteur. Le moteur entra?ne deux palettes placées sur le c?té du sac, qui le compriment à un rythme prédéfini et pompent ainsi de l'air.
L'appareil ne présente qu'un simple panneau de commande avec quelques régulateurs et un affichage numérique. Gr?ce à ces simplifications, le personnel de santé qui utilisera la machine devrait pouvoir être formé à son maniement en une demi-heure.
Un tuyau est raccordé à l'insufflateur, qui peut également être relié à un masque respiratoire. "Ce dispositif est destiné aux situations d'urgence, lorsqu'aucune autre option n'est disponible. Il ne remplace toutefois pas les respirateurs complexes utilisés dans les unités de soins intensifs", explique Shea.
Le nouveau respirateur est avant tout con?u pour répondre aux besoins des pays ou des systèmes de santé qui ne peuvent pas se permettre d'acheter des respirateurs co?teux. Le nouvel appareil devrait co?ter moins de 5000 francs. L'équipe de l'ETH souhaite également remédier à la pénurie mondiale de systèmes respiratoires. Il devrait en outre être con?u de manière modulaire afin de ne pas échouer en raison d'un manque potentiel de composants. En outre, l'appareil doit être portable, compact et robuste.
Pas un kit à monter soi-même
Bien que le nouveau respirateur soit simple à tous points de vue et que l'on ait utilisé principalement des composants standard que l'on peut acheter dans le monde entier, il ne s'agit pas pour autant d'un appareil "do-it-yourself" pour le bricoleur averti. "La régulation du flux d'air et du bon rythme est malgré tout complexe et exige des connaissances en ingénierie", explique la professeure de l'ETH. "Entre-temps, nous sommes soutenus dans la technique de régulation par la professeure de l'ETH Melanie Zeilinger de l'Institut des systèmes dynamiques et des techniques de régulation".
Le concept du nouvel appareil a été initialement con?u par des ingénieurs du Massachussetts Institute of Technology MIT. "Nous avons examiné plus de 40 plans open source, mais cette idée est celle qui nous a le plus convaincus", explique-t-elle. Pour la mise en ?uvre dans son laboratoire, l'équipe a toutefois encore amélioré le plan de construction.
Premier examen réussi
Le prototype a déjà passé un premier test technique. Marianne Schmid Daners, de la chaire de développement de produits et de conception d'ingénierie, et son équipe l'ont réalisé. Ils ont installé dans leur laboratoire un banc d'essai qui leur permettra de tester sous toutes les coutures d'autres systèmes de ventilation, y compris ceux nouvellement développés par des entreprises.
Actuellement, les chercheurs sont déjà en négociations avec un partenaire de production en Ukraine, qui souhaite fabriquer l'appareil à l'échelle industrielle. "Nous ne pouvons pas fabriquer le produit nous-mêmes à l'ETH. Mais si nous trouvons des personnes intéressées par la fabrication de tels appareils, nous ferons tout notre possible pour les aider", explique Shea. Quoi qu'il en soit, les plans de construction ne doivent pas rester dans un tiroir. "Nous les proposerons en tout cas en open source dès que le développement de l'appareil sera terminé".
Pour Kristina Shea, le développement du respirateur est bien plus qu'une maigre consolation pour le congé sabbatique dont elle a été privée. "Nous travaillons ici sur un projet assez fou et chaotique, où le cadre et les exigences changent tous les jours", ce à quoi on n'est pas habitué dans le développement de produits. "C'est ce qui fait de ce projet une aventure unique et significative pour moi".
Piliers de la recherche actuelle de l'ETH Corona
Pour faire avancer la recherche sur le nouveau coronavirus, l'ETH Zurich a approuvé plus de 20 projets dans différents domaines. Les autorisations spéciales permettent aux chercheurs de reprendre ou de poursuivre leurs travaux en laboratoire. Les projets peuvent être regroupés en quatre p?les : Diagnostic, recherche de substances actives et de vaccins, épidémiologie, vêtements de protection et traitement intensif.