Des chercheurs de l'Université du Texas à Austin construisent un nouveau type de ventilateur en des matériaux largement disponibles pour aider à répondre à la demande créée par la propagation du COVID-19 pour ces appareils essentiels qui aident les patients à respirer.

Les ventilateurs deviennent nécessaires lorsque les patients ne peuvent pas respirer par eux-mêmes, pomper physiquement de l'oxygène dans leurs poumons. Ils sont en nombre insuffisant. C'est pourquoi les chercheurs construisent un "ventilateur de pont" qui peut être reproduit et produit en série par d'autres.

« Le problème est que lorsque les unités de soins intensifs se remplissent, il n'y a plus de ventilateurs, " a déclaré Thomas Milner, professeur au Département de génie biomédical de la Cockrell School of Engineering, qui dirige le projet. "Et vous ne pouvez pas apporter de nouveaux lits de soins intensifs parce que vous n'avez pas les ventilateurs."

Les hôpitaux du Texas en comptaient environ 3, 730 ventilateurs en 2009 pendant la pandémie H1N1, selon une recherche publiée en 2017. Cet approvisionnement est suffisant pour répondre aux besoins des patients lors de scénarios de pandémie légère à modérée. Cependant, lors d'un scénario plus sévère, la demande projetée à l'échelle de l'État dépasserait 10, 000 ventilateurs, la recherche a trouvé, dépassant largement les ressources de 2009.

L'appareil s'appelle Austin Bridge Breathing Unit, et il utilise un réanimateur manuel, un outil commun appelé sac AMBU (unité respiratoire médicale artificielle). L'AMBU est un appareil portable approuvé par la Food and Drug Administration des États-Unis qui comprend un sac qui se remplit d'oxygène et un masque que les patients portent pour recevoir une ventilation. Cependant, l'unité nécessite qu'une personne comprime fréquemment le sac pour aider les patients à respirer, une tâche difficile à un moment où le personnel médical à travers le pays est étiré à cause du coronavirus. L'équipe avait besoin d'un moyen de comprimer automatiquement le sac pour acheminer l'oxygène aux patients.

Un moteur d'essuie-glace tiré d'une Toyota Camry alimente une petite roue pivotante qui appuie sur le sac pour contrôler le débit d'oxygène. Quatre potentiomètres contrôlent la fréquence respiratoire, le volume d'oxygène administré aux patients, le temps d'inhalation et la pression maximale.

"Essentiellement, nous remplaçons la main humaine qui appuierait normalement contre le sac pour injecter de l'oxygène dans les poumons du patient, ", a déclaré Milner.

Milner a déclaré qu'un collègue a eu l'idée d'utiliser un moteur d'essuie-glace lors d'une séance de remue-méninges. Ces moteurs sont disponibles, fiable et pas cher. Ils subissent des tests approfondis dans le cadre du processus de production automobile. Il a fallu un peu de temps à l'équipe pour comprendre le moteur, mais ils ont travaillé avec un mécanicien local pour apprendre les tenants et aboutissants.

L'équipe teste l'appareil sur un mannequin de la Dell Medical School de l'UT et teste les poumons fournis par UT Health San Antonio.

Une fois que l'équipe a vérifié son prototype, le plan est de fournir une licence ouverte à la conception afin que tout le monde puisse créer sa propre licence à faible coût, ventilateur fiable. Les chercheurs et une équipe de la Dell Medical School sont en discussion avec de nombreux partenaires industriels, dans le but d'en produire rapidement au moins 2, 000 ventilateurs. Unorthodox Ventures d'Austin s'est engagé à produire cinq prototypes d'unités pour que l'équipe les soumette à des tests de résistance.

Étant donné que les composants de l'appareil sont réglés individuellement, Milner espère obtenir l'approbation en quelques semaines plutôt qu'en quelques mois. Tout recemment, la FDA a publié un protocole d'autorisation d'utilisation d'urgence pour accélérer la production de ventilateurs et d'autres appareils respiratoires.

"Vraiment, tout ce que nous faisons, c'est faire ce que nous dirions être une simple modification de la façon dont vous appuyez sur le sac, ", a déclaré Milner.

Son équipe de l'UT comprend Arnold Estrada, Scott Jenny, Nitesh Katta, Aydin Zahedivash, Tim Phillips et Austin McElroy. De nombreux médecins contribuent également au projet, dont le Dr Paul Harford de la Dell Medical School, et les Drs. Stephen Derdak et Marc Feldman et l'inhalothérapeute Richard Wettstein, tous de UT Health San Antonio. Le groupe fait partie d'un Bridge Ventilator Consortium, dirigé par le Dr Brian Wong, directeur adjoint du département d'oto-rhino-laryngologie de la faculté de médecine de l'université de Californie, Irvine, qui vise à produire des ventilateurs alternatifs au milieu d'une pénurie à l'échelle nationale.

Milner a noté les efforts impressionnants des universités à travers le pays, y compris l'Université du Texas à Austin, pour pivoter rapidement vers des projets COVID-19 après que la plupart des recherches ont été interrompues par la pandémie. Un autre exemple récent de cet effort est venu de l'Université du Minnesota la semaine dernière, quand un anesthésiste cardiaque s'en est pris à "MacGyver à fond, " Construire un prototype de ventilateur à partir de 150 $ de pièces détachées trouvées dans un laboratoire de dispositifs médicaux.