Tester les systèmes de ventilation

Les chercheuses et chercheurs de l'ETH Zurich ont mis en place un banc d'essai pour tester les nouveaux systèmes de ventilation.
Nikolaos Tachatos teste le nouveau système de ventilation de l'ETH Zurich sur le banc d'essai construit spécialement pour ces tests. (Toutes les photos : Nicola Pitaro / ETH Zurich)

Dans le monde entier, la crise des coronavirus a fait exploser la demande de ventilateurs. De nombreux fabricants travaillent donc à plein régime pour développer de nouveaux systèmes de ventilateurs, principalement pour les pays qui ne peuvent pas se permettre d'acheter des équipements de haute technologie coûteux.

Il y a toutefois un hic : des tests standardisés sont nécessaires avant que ces systèmes puissent être produits à l'échelle industrielle. Et comme un ventilateur est également en cours de développement à l'ETH Zurich, les chercheuses et chercheurs de la chaire de développement de produits et de conception technique ont construit un banc d'essai qui leur permet de procéder à un examen approfondi d'une large gamme de systèmes de ventilation. Le test consiste en une évaluation de la précision des commandes et des instruments, y compris les signaux d'alarme et l'évaluation des signaux de déclenchement de la ventilation assistée.

«Nos tests sont standardisés et nous vérifions que les ventilateurs répondent aux exigences», explique Marianne Schmid Daners, scientifique principale. Cela signifie que les fabricants de ventilateurs peuvent tester leurs systèmes à chaque étape du développement.

Modélisation de poumons infectés

Schmid Daners et son équipe utilisent une tête factice et un poumon mécanique (le «TestChest») dans le banc d'essai, tous deux fournis par le Centre de simulation de l'hôpital universitaire de Zurich. Normalement utilisé pour former le personnel hospitalier, le TestChest est maintenant utilisé par les chercheuses et chercheurs de l'ETH Zurich pour représenter avec précision les conditions dans les poumons et ainsi mesurer la pression dans le poumon et le ventilateur, ainsi que le volume courant.

Le TestChest est basé sur un modèle informatique qui permet aux chercheuses et chercheurs de simuler les caractéristiques pulmonaires correspondantes et les schémas respiratoires des patient·es souffrant du COVID-19, par exemple. La tête de mannequin permet aux chercheuses et chercheurs de l'ETH Zurich de vérifier si les masques s'ajustent correctement. En outre, les tests doivent porter sur l'ensemble du système, tant la ventilation que les connexions associées.

Les chercheuses et chercheurs peuvent tester différents types de systèmes, qu'ils aient été produits par des fournisseurs commerciaux, des laboratoires de recherche ou des particuliers. Parmi les caractéristiques qu'ils et elles évaluent figurent la pression générée par un ventilateur, le volume respiratoire et l'apport d'oxygène aux poumons.

Trois systèmes mis à l'épreuve

À ce jour, les ingénieur·es ont testé trois systèmes de ventilation différents sur le banc d'essai. Deux provenaient d'entreprises externes et un autre d'un groupe de recherche dirigé par la professeure Kristina Shea de l'ETH Zurich. En fait, ce projet a été la raison de la mise en place d'un banc d'essai en premier lieu. Marianne Schmid Daners est impliquée dans les deux projets. L'équipe développe actuellement un ventilateur simple et peu coûteux à utiliser dans les situations d'urgence (cf. article ETH News du 12.05.2020).

Le projet de banc d'essai a été réalisé dans le cadre de l'initiative HelpETH lancée par le domaine des EPF. «Le banc d'essai sera disponible pour tester des systèmes de ventilateurs innovants jusqu'à nouvel ordre», déclare Marianne Schmid Daners.