Inspirer la technologie médicale

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Une initiative menée par une université permet de sauver des vies en développant et en donnant des ventilateurs pour les pays à faible revenu.

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La situation actuelle a affecté presque tout le monde sur cette planète. Dans quelle mesure, cela varie d'une personne à l'autre. Au milieu de cette crise misérable, des collaborations ont vu le jour et de nouvelles choses merveilleuses également. L'une de ces nouveautés est le Projet Inspiration, une idée née du désir de donner un coup de main à ceux qui en ont besoin.

Le projet Inspiration est une initiative de la TU Delft qui fait don de ventilateurs aux pays à faible revenu. Le ventilateur est conçu de telle sorte que les pays peuvent décider eux-mêmes de commander ou de reproduire (partiellement) l'appareil. L'objectif du Projet Inspiration est d'aider les pays à faire face à leur pénurie d'appareils respiratoires et de fournir des soins de santé de base dans le monde entier.

Gerwin Smit, professeur adjoint à l'université de technologie de Delft et spécialiste des prothèses de bras et de jambes et des aides médicales, a lancé le projet Inspiration avec des collègues et des étudiants en mars 2020 pour faire face à la pénurie attendue de ventilateurs lors de la crise qui se profilait alors. La situation de pandémie a représenté un certain nombre de défis supplémentaires pour ces ingénieurs médicaux, comme une pénurie de fournitures due à l'arrêt de la chaîne d'approvisionnement chinoise. En outre, les dispositifs médicaux sont soumis à une batterie de tests avant de pouvoir être mis sur le marché. Il va sans dire que cela prend un certain temps, et dans cette situation, le temps était compté. Au milieu de cette agitation, Gerwin n'a pas pu s'empêcher de se poser la question suivante : comment fabriquer en très peu de temps un tas de ventilateurs mécaniques dont le fonctionnement est certifié et reconnu comme étant sécurisé ?

«Il a demandé aux autorités du musée s'il pouvait emprunter la machine, et surtout, s'il pouvait la démonter.»

Il s'est dit que le concept devait avoir fait ses preuves et qu'il devait donc être basé sur un dispositif existant. En outre, le concept devait comporter des pièces simples, faciles et rapides à fabriquer. Gerwin s'est penché sur l'histoire des appareils respiratoires et a trouvé le ventilateur East Radcliffe, un modèle couramment utilisé en Europe des années 60 aux années 80. Il a découvert que le Musée national de Boerhaave à Leyde aux Pays-Bas, un musée scientifique possédant une grande collection de dispositifs médicaux, possédait un exemplaire de ce modèle spécifique. Pour analyser cette machine, le groupe de projet devait l'examiner de près. Gerwin a pris une décision audacieuse et a appelé le musée. Il a demandé aux autorités du musée s'il pouvait emprunter la machine, et surtout, s'il pouvait la démonter. Au début, le musée a été surpris par cette question extrêmement audacieuse. D'habitude, le personnel porte des gants blancs avant même de toucher les machines. Après quelques délibérations, le musée a accepté, compte tenu des circonstances inhabituelles et de la noble cause.

Après avoir récupéré et transporté avec soin le ventilateur sur leur lieu de travail, Gerwin et certains de ses collègues l'ont démonté en un week-end. Ils ont analysé le concept et les principes de base, et ont mis au point le premier prototype une semaine plus tard. La machine originale contenait un moteur Parvalux comme force motrice, avec un moyeu de vélo et un engrenage de vélo pour le contrôle de la vitesse. Après quelques recherches, ils ont découvert que Parvalux existait toujours et qu'il s'agissait d'une entreprise solide, forte de plus de 70 ans d'expérience dans la conception et la fabrication de solutions de motoréducteurs à puissance fractionnée. Cela a été une agréable surprise puisque le dispositif original date des années 1960. L'équipe a contacté Lee Weston de Parvalux pour l'aider à sélectionner le bon moteur, et Parvalux a répondu en envoyant rapidement quelques échantillons. L'équipe a choisi le moteur PM11-S, un moteur à courant continu brossé à aimant permanent. Il est monté sur ressort pour un fonctionnement silencieux et possède un couple de démarrage élevé, jusqu'à trois fois supérieur à la pleine charge. Il est doté d'un balancier réglable pour une excellente commutation et une durée de vie maximale des brosses, ce qui est très important si l'on considère que la vie des gens en dépend.

Le Premier ministre des Pays-Bas, Mark Rutte, visite le Projet Inspiration le 15 avril 2020.

Au départ, l'idée était de créer une machine mécanique analogique, à l'exception du moteur qui devait être la seule partie électrique. La pression et le volume courant étaient mesurés avec un manomètre analogique et un spiromètre. Comme le modèle original était principalement mécanique analogique, il ne comportait aucun avertissement si la machine s'arrêtait de fonctionner. En repensant au concept, l'équipe a conclu que ce serait une bonne idée d'ajouter un avertissement si les valeurs étaient fausses. Ils ont pris contact avec la société Interay Solutions b.v. qui leur a conseillé l'électronique à utiliser.

Pour leur prototype final, ils ont choisi le contrôleur électronique de vitesse de maxon sous la forme de l'ESCON 50/5, un servo contrôleur PWM 4-quadrants puissant et de petite taille. Cela a permis d'obtenir une vitesse entièrement progressive pour leur ventilateur.

Après avoir terminé le prototype final, ils ont eu besoin d'aide pour passer à la production à grande échelle. Pour cela, ils ont pris contact avec leur partenaire Apparatenfabriek ARA b.v., société sœur d'Interay Solutions b.v. ARA produit des systèmes mécatroniques pour les fabricants d'équipements originaux et est basée à Aalten aux Pays-Bas. Ils étaient enthousiastes à l'idée de produire eux-mêmes le dispositif et ont offert leur soutien. Avec l'aide de fonds publics et privés, un capital suffisant a été réuni pour réaliser le projet.

Depuis lors, les premiers ventilateurs du Projet Inspiration ont été donnés et livrés au Guatemala, au Panama et en Tanzanie. L'ensemble du dispositif est modulaire, et chaque pays peut décider, en fonction de ses ressources, s'il souhaite commander des ventilateurs ou produire le dispositif lui-même. Afin de partager les connaissances acquises avec le monde entier, tous les plans du projet Inspiration sont disponibles en open source sur leur site web. Un excellent exemple de la valeur ajoutée du Projet Inspiration est le Guatemala, où une équipe a été mise en place pour construire les appareils localement. Seule l'électronique, comme le système d'alarme et de surveillance, qui comprend le moteur Parvalux et le contrôleur Maxon, a été fournie par les Pays-Bas. La preuve étant faite que le concept fonctionne, le Guatemala prévoit de fabriquer jusqu'à 300 ventilateurs grâce au Projet Inspiration.

Pour en savoir plus : Project Inspiration