Dans la course de la NASA pour construire un ventilateur en 37 jours

Tout a commencé par une rencontre fortuite dans la cafétéria du Jet Propulsion Lab (JPL).

Un ingénieur principal est tombé sur le chef de la direction de l'ingénierie et des sciences du JPL début mars et, tout en discutant de l'actualité, ils se sont demandé à haute voix s'il y avait un moyen pour le JPL de contribuer à la lutte contre le coronavirus. Ils ont envoyé un e-mail demandant si quelqu'un avait des idées ou se porterait volontaire pour aider, et bientôt toute une équipe d'ingénieurs s'est réunie.

Le résultat de cette rencontre fortuite est un prototype de ventilateur pour aider à respirer chez les patients atteints de COVID-19 gravement malades, conçu en seulement 37 jours. Le prototype a été approuvé par la Food and Drug Administration (FDA), ce qui signifie qu'il peut maintenant être fabriqué et commencer à être envoyé pour aider à atténuer la pénurie chronique de ventilateurs dans les hôpitaux américains.

Ingénieurs JPL VITALCertains des dizaines d'ingénieurs impliqués dans la création d'un prototype de ventilateur spécialement destiné aux patients COVID-19 au Jet Propulsion Laboratory de la NASA dans le sud de la Californie. Baptisé VITAL (Ventilator Intervention Technology Accessible Localally), le prototype a été réalisé en 37 jours en mars et avril. NASA / JPL-Caltech

Le voyage a été émouvant pour les ingénieurs impliqués, comme l'a déclaré Chris Yahnker, l'un des premiers volontaires à rejoindre le projet, à Digital Trends.

«Il y a des moments où nous versions tous une larme», dit-il. «Il n'y a pas beaucoup de fois dans votre carrière où vous pouvez vraiment dire: 'J'ai fait une réelle différence.'»

Des robots spatiaux aux ventilateurs médicaux

Yahnker, le superviseur du groupe pour la robotique des environnements extrêmes chez JPL, travaille normalement à la conception de robots pour la NASA afin d'explorer les environnements difficiles de Mars, Vénus, Europe et au-delà. Mais lorsqu'il a reçu un e-mail sur le nouveau projet - demandant, essentiellement, s'ils pouvaient construire un ventilateur à partir de pièces trouvées dans la maison ou dans la quincaillerie locale - il savait qu'il voulait s'impliquer.

Au cours du premier week-end, il a travaillé dans son garage et a réfléchi à toutes les idées folles auxquelles il pouvait penser avec deux ou trois autres personnes - de l'utilisation de bouteilles d'eau en plastique à l'utilisation de la pompe d'un matelas pneumatique.

La semaine suivante, l'équipe a réalisé qu'elle avait l'opportunité de créer quelque chose qui pourrait vraiment aider les gens. Et juste avant que les employés du JPL ne soient renvoyés chez eux pour travailler à distance, les ingénieurs ont consulté un expert en maladies respiratoires d'un hôpital voisin qui a expliqué les détails de ce que les médecins avaient besoin d'un ventilateur pour les patients atteints de coronavirus en particulier.

Les ingénieurs du Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud se préparent à expédier un prototype de ventilateurLes ingénieurs du Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud se préparent à expédier un prototype de ventilateur pour les patients atteints de coronavirus à la Icahn School of Medicine du Mount Sinai à New York. NASA / JPL-Caltech

Cela a déclenché une vague d'intérêt de la part d'autres ingénieurs du JPL, formant une équipe de base de sept ou huit personnes avec le soutien de dizaines d'autres personnes qui ont travaillé à la conception d'un nouveau ventilateur à une vitesse étonnante.

Faire la différence

Concevoir un ventilateur est une chose. Mais concevoir quelque chose qui respecte les directives de la FDA et qui pourrait être approuvé et déployé rapidement en était une autre. Après tout, un design était de peu d'utilité s'il ne pouvait pas être mis immédiatement dans les hôpitaux.

Une autre préoccupation majeure de l'équipe était de ne pas vouloir retirer de la chaîne d'approvisionnement des fabricants de ventilateurs existants - il ne servirait à rien de concevoir un nouveau ventilateur s'il était en concurrence avec les ventilateurs traditionnels pour un approvisionnement limité en pièces. Ils ont donc cherché des pièces provenant d'industries comme l'industrie du soudage qui étaient bon marché et facilement disponibles, et qui n'interféreraient pas avec la fabrication d'autres ventilateurs.

Ils voulaient également s'assurer que le ventilateur pouvait être utilisé avec ou sans alimentation en gaz hospitalier, ils ont donc créé deux modèles - un pour une utilisation dans les hôpitaux avec des conduites de gaz disponibles et un autonome pour une utilisation dans les installations d'urgence.

Et, même si leur objectif était de fournir des ventilateurs aux États-Unis au début, ils voulaient également s'assurer que les ventilateurs pouvaient être utilisés à l'échelle internationale, de sorte que la conception devait tenir compte des tensions et fréquences électriques variables trouvées dans le monde entier.

Ventilateur VITAL de la NASAVITAL (Ventilator Intervention Technology Accessible Localally) est un nouveau ventilateur haute pression développé par la NASA et conçu pour traiter les patients atteints de coronavirus. NASA / JPL-Caltech

Alors, comment aborder un tel défi? Aussi différent que puisse être la conception de robots pour explorer les lunes glacées de Jupiter et la conception d'un équipement médical pour aider à respirer, à certains égards, une approche similaire peut être appliquée aux deux. Les questions de base - Que doit faire cet appareil? Quelles sont les exigences? - reste le même.

«Nous avons adopté une approche très similaire à la façon dont nous concevons généralement les choses», a expliqué Yahnker. «JPL est un grand développeur de systèmes. C'est ce que nous faisons vraiment bien. Nous réfléchissons au problème, nous pensons à toutes les interactions, nous pensons aux sous-composants du système et à la manière dont ils fonctionnent ensemble, puis nous écrivons un ensemble d'exigences solides. Nous avons suivi en grande partie le même processus ici. »

Un impact personnel

La plus grande différence, cependant, entre un projet JPL typique et celui-ci était les délais impliqués. Les projets de la NASA sont généralement planifiés sur des décennies, avec beaucoup de soin pour inclure les redondances, les contingences de sauvegarde et la planification à long terme. Les ventilateurs devaient être créés le plus rapidement possible, ce qui signifiait un changement radical vers un état d'esprit itératif.

«La plupart d'entre nous se sont lancés dans l'ingénierie parce que nous voulions faire une différence», a déclaré Yahnker, «et travailler pour JPL dans l'exploration spatiale est cool et vous faites une énorme différence dans le monde. Mais ces choses peuvent prendre des décennies pour se concrétiser. Cela a été une expérience très différente. Cela évolue très rapidement et le besoin est réel. Ce que vous faites aujourd'hui a l'impact le plus immédiat au monde. »

Les médecins donnent un coup de pouce après avoir testé un prototype de ventilateurLes médecins de la Icahn School of Medicine du Mount Sinai à New York donnent un coup de pouce après avoir testé un prototype de ventilateur développé par le Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud. École de médecine Icahn à Mount Sinai, New York City

Le fait de parler aux médecins de première ligne, en particulier, a vraiment fait ressortir l'importance de fournir des équipements et comment créer une conception plus efficace peut vraiment sauver des vies. «Vous vous sentez vraiment bien dans ce que vous faites. Cela rend les longues heures de 10 à 12 heures par jour plus agréables, non seulement pour moi mais aussi pour ma famille, qui me demande combien de temps je vais passer dans mon bureau à domicile. Lorsque vous leur montrez le travail que vous faites et la différence que vous faites dans le monde, cela fait du bien. »

Aider l'humanité dans son ensemble

Avec le ventilateur approuvé par la FDA, la NASA offre la conception sous forme de licence gratuite. Maintenant, l'équipe a juste besoin de trouver un fabricant pour commencer à produire les ventilateurs et les fournir aux hôpitaux.

Les appareils sont utiles et importants maintenant, mais ils sont aussi une indication de ce qu'un petit groupe de personnes déterminées peut faire en temps de crise.

Si le besoin se présente à nouveau, des ingénieurs comme Yahnker et ses collègues du JPL sont prêts et capables de vous aider.

"Si nous pouvons être prêts si, Dieu nous en préserve, une autre chose comme celle-ci se produit dans le futur, c'est pour cela que nous sommes tous dans le jeu - nous assurer que nous pouvons aider l'humanité dans son ensemble", a déclaré Yahnker.