Des architectes, des ingénieurs et des médecins mettent au point la hotte d'isolement des patients COVID-19

Dans le cadre d'une collaboration sans précédent, un groupe de médecins du Massachusetts General Hospital (MGH) et du Brigham and Women's Hospital de Boston travaille avec une centaine d'architectes et d'ingénieurs de tous les États-Unis pour mettre au point une cagoule d'isolement des patients (PIH) destinée à contenir le coronavirus en milieu clinique et à protéger les prestataires de soins de santé.

Dirigé par le Dr Samuel Smith, anesthésiste au MGH et instructeur à la Harvard Medical School, l'architecte Eric Höweler, co-partenaire de l'association Höweler + Yoon basée à Boston, et le corps enseignant de la Graduate School of Design (GSD) de Harvard, le développement du PIH a vu le jour après que les deux hôpitaux aient créé un centre d'innovation COVID, qui mobilise des experts de toutes les disciplines pour rechercher des vaccins contre le virus et réfléchir aux moyens de fabriquer des équipements de protection.

Höweler, co-directeur de l'initiative avec Nathan Phipps, designer industriel et chercheur du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de Harvard, a livré plusieurs prototypes du PIH au MGH le 13 avril ; d'ici le vendredi 17 avril, ils devraient en avoir entre 20 et 30 prêts pour un "test de fonctionnement" dans l'unité de soins intensifs et ailleurs dans l'hôpital. Les cagoules arrivent avant le pic prévu de la poussée du virus dans le Massachusetts, qui devrait se produire d'ici la fin avril. A la date de lundi, les responsables de la santé publique de l'Etat ont confirmé 26 867 cas de COVID-19 et 844 décès. Smith affirme qu'il y a actuellement 300 patients atteints du virus au MGH.

"L'énoncé du projet et les exigences ne sont pas si différents de tout projet architectural, quelle que soit son échelle", explique Zach Seibold, architecte de Boston et membre de l'équipe spécialisée dans les matériaux émergents et les techniques de fabrication à Harvard. "Nous pouvons utiliser les mêmes outils de fabrication pour les prototypes de capots que pour les prototypes conceptuels à la GSD. Le flux de travail et les connaissances sur la façon d'interagir avec ces machines sont remarquablement similaires"

S'appuyant sur les idées d'architectes de l'Ohio, de la Californie, du Nouveau-Mexique et d'ailleurs, M. Höweler a travaillé avec Seibold, Phipps, Chris Hansen (spécialiste de la fabrication numérique au laboratoire de fabrication de la GSD), Saurabh Mhatre (associé de recherche au sein du groupe des procédés et systèmes matériels de la GSD) et d'autres membres du corps enseignant pour livrer deux types de hottes.

L'un est constitué d'une seule feuille de film plastique découpée sur une machine Zund CNC et pliée comme un origami en forme de capuchon ; l'autre utilise un cadre rigide réglable qui s'élève en porte-à-faux sur le visage du patient et est équipé de plastique transparent. Tous deux sont légers, leur utilisation est intuitive pour les médecins, ils peuvent être placés sur un lit ou un matelas de n'importe quelle taille et ils sont facilement amovibles si un médecin doit accéder à un patient en cas d'urgence. Outre le cadre réutilisable du prototype en porte-à-faux, les cagoules sont à usage unique pour résoudre les problèmes de contrôle des infections.

Les deux versions fonctionnent de manière similaire : elles couvrent la tête et le torse du patient pendant que les médecins insèrent un tube respiratoire dans sa bouche et ses voies respiratoires, puis attachent un respirateur pour délivrer de l'oxygène - une procédure courante pour les patients COVID-19, dont beaucoup toussent et ont du mal à respirer. La cagoule comporte deux trous pour permettre aux médecins d'insérer leurs bras et d'accéder au patient, ainsi qu'une ouverture pour le tube respiratoire. Une pression négative est créée à l'intérieur de la cagoule en aspirant - et en éloignant du médecin - toutes les particules aérosolisées qui pourraient contenir le virus, puis en aspirant de l'oxygène frais. Un drap ferme l'espace entre la cagoule et le reste du corps du patient et est glissé sous ces derniers.

Les cagoules ont été perfectionnées au cours des deux dernières semaines, alors que les concepteurs, qui viennent de loin, échangeaient des idées dans les deux sens, à titre bénévole, sur un canal Slack qui évolue rapidement, appelé "Full Body Protection MGB". "C'était vraiment un effort populaire", dit Höweler. L'architecte a agi en tant que responsable de facto du processus et critique de la conception, travaillant avec le fabricant local Polyfab, qui fait don de son temps et de ses fournitures. "Nous allons finir par sortir de cette pandémie et nous espérons que cela aura aussi une utilité par la suite", dit Seibold.

Alors que certaines équipes de conception ont fabriqué des boîtes en plastique transparent et rigide que les médecins peuvent utiliser pour intuber les patients atteints de coronavirus, M. Smith et les concepteurs affirment que ces boîtes sont profondément défectueuses ; il a même refusé des livraisons au MGH. Selon le médecin, elles sont restrictives pour les prestataires de soins et pèsent environ 25 livres, ce qui les rend dangereusement lourdes dans les situations d'urgence. D'autres versions à faire soi-même, comme celles faites de cadres de tuyaux en PVC et de film plastique semi-transparent, sont encombrantes et ne conviennent pas à tous les lits. "Si elle ne fonctionne pas bien, tant sur le plan ergonomique que pratique, elle ne sera pas utile aux médecins", dit-il. Smith prévoit également d'étudier si le PIH peut aider à prévenir le besoin de respirateurs - qui sont rares - simplement en couvrant le patient et en fournissant une canule nasale à haut débit et beaucoup d'oxygène.

La conception du PIH est open source. "Nous voulons que les gens soient capables de produire cela le plus rapidement possible. Vous ne vous souciez pas de la propriété intellectuelle à ce stade", dit le Dr. Il ajoute que le développement de la hotte n'aurait jamais eu lieu sans une véritable collaboration entre les architectes et les professionnels de la santé, et que le résultat est un produit qui devrait rendre l'environnement clinique plus sûr pour tous, et donc réduire le stress. "Il aurait fallu six mois de consultation, et ensuite, cela n'aurait probablement pas été correct", dit-il. "Les architectes doivent s'impliquer davantage dans l'innovation en matière de soins de santé et mes collègues doivent comprendre que la conception est importante"