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MakAir, un ventilateur né de la pandémie COVID-19 conçu grâce à l’impression 3D, le numérique et l’open innovation - 15/09/20

MakAir, a COVID-19-born ventilation machine, combining 3D printing design, digital control and open innovation

Doi : 10.1016/j.pxur.2020.08.017 
Pierre-Antoine Gourraud a, b, c, , Mickaël Evenas c, Corinne Lejus-Bourdeau d, Baptiste Jamin a, Gabriel Moneyron a, Quentin Adam a, François Charbon e, Claude Guerin e, Laurent Argaud e, Erik Huneker a, Marc Julien a, Nicole Rakotoarison f, Antoine Roquilly b, d, Erwan L’Her g, h
au nom de la communauté des

Makers for Lifea

a Collectif Makers for Life — MakAir, Nantes, France 
b UMR 1064, Inserm, ATIP-Avenir, centre de recherche en transplantation et immunologie, Nantes université, CHU, Nantes, France 
c CIC 1413, Inserm, pôle hospitalo-universitaire 11, Santé publique, clinique des données, CHU de Nantes, Nantes, France 
d Service d’anesthésie et de réanimation chirurgicale, Hôtel-Dieu, CHU de Nantes, Nantes, France 
e Service de réanimation, hospices civils de Lyon, Lyon, France 
f Faculté de médecine d’Antananarivo, université d’Antananarivo, Antananarivo, Madagascar 
g Médecine intensive réanimation, CHRU de la Cavale Blanche, boulevard Tanguy-Prigent, 29609 Brest cedex, France 
h LATIM Inserm UMR 1101, université de Bretagne occidentale, Brest, France 

Auteur correspondant. UMR 1064, Inserm, ATIP-Avenir, centre de recherche en transplantation et immunologie, CHU, CHU de Nantes Hôtel-Dieu, Nantes université, 30, boulevard Jean-Monnet, 44093 Nantes cedex 1, France.UMR 1064, Inserm, ATIP-Avenir, centre de recherche en transplantation et immunologie, CHU, CHU de Nantes Hôtel-Dieu, Nantes université30, boulevard Jean-MonnetNantes cedex 144093France

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Sous presse. Épreuves corrigées par l'auteur. Disponible en ligne depuis le Tuesday 15 September 2020

Résumé

La récente pandémie de COVID-19 a révélé la nécessité de produire en masse des ventilateurs pour les patients en syndrome de détresse respiratoire aiguë afin de couvrir les graves déficits de matériels liés à l’afflux anormalement élevé de patients dans les services de réanimation. MakAir est un ventilateur mécanique conçu grâce au recours à l’impression 3D et l’open-source logiciel et matériel. Facile à produire en masse, il est destiné aux pandémies de type COVID-19. Pour faciliter sa production en temps de crise, la version minimale du dispositif médical de classe IIb MakAir fonctionne uniquement en pression contrôlée avec une turbine lui permettant d’être autonome en air. Une source d’oxygène (O2) externe permet d’insuffler un mélange allant jusqu’à 0,8 d’O2 en fraction d’air inspiré. Le MakAir a fait l’objet d’une évaluation préclinique complète sur banc d’essai. Le MakAir fournit une assistance ventilatoire conforme à la consigne dans des cas simulés d’insuffisance respiratoire aiguë dans divers scénarios de résistance. Traduit en pression motrice de 10–15cmH2O, les consignes de ventilation en pression permettent une bonne approximation du volume courant. De même, le contrôle de l’apport en O2 par un débitmètre permet d’estimer la FiO2. Les performances techniques du MakAir sont conformes aux exigences appliquées aux appareils destinés à un usage commercial. Si la mise à disposition de matériel en nombre suffisant ne peut que soulager des équipes sur-sollicitées en période de crise, le MakAir peut constituer une alternative intéressante pour les pays à revenu faible ou modéré. Les caractéristiques du MakAir en open-source permettent également d’améliorer, de développer et de tester en continu, en parallèle et de manière délocalisée plusieurs améliorations technologiques et/ou algorithmiques, voire de produire une déclinaison locale.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Summary

The recent COVID-19 pandemic revealed the need for mass production of ventilators for patients with severe respiratory failure. MakAir is a mechanical ventilator designed using 3D printing and open-source software and hardware. Easy to mass-produce, it is intended for use in COVID-19 like pandemics. To facilitate its production in times of crisis, the minimal version of the class IIb medical device MakAir, works only in controlled pressure with a turbine allowing it to be air autonomous. An external source of oxygen allows the insufflation of a mixture of up to 0.8 O2 as a fraction of inspired air. The MakAir has undergone a complete pre-clinical evaluation on a test bench. The MakAir provides ventilation assistance as directed in simulated cases of acute respiratory failure linked in various resistance scenarios. Translated into a motive pressure of 10–15cmH2O, the driving pressure ventilation provides a good approximation of tidal volume. In the same way, the control of the oxygen supply by a flowmeter makes it possible to estimate the FiO2 in the different scenarios tested. The technical performance of the MakAir crisis ventilator is in accordance with the requirements applied to devices intended for commercial use. If the provision of sufficient equipment can only relieve over-stressed teams in times of crisis, the MakAir can be an interesting alternative for low- and middle-income countries. The open-source features of MakAir also make it possible to improve, develop, and test several technological and/or algorithmic improvements, or even to produce a local version.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Mots clés : Ventilateur mécanique, COVID-19, Dispositif médical, Médecine de précision, SARS-COV-2, Logicel libre, Architecture ouverte

Keywords : Mechanical ventilation, COVID-19, SARS-COV-2, Open-source, Open-design, Precision medicine


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