Lettre d'information de la physique africaine

Protéger les soignants pendant la pandémie

À l'université du Witwatersrand, des étudiants et des professeurs en ingénierie et en physique se sont mobilisés pour produire des équipements de protection individuelle qui faisaient défaut en raison de la pandémie.

Beaucoup d'entre nous, en tant que physiciens, avons enseigné à de jeunes ingénieurs. À l'université du Witwatersrand, en Afrique du Sud, les ingénieurs ont formé une équipe solide dans l'urgence nationale sud-africaine, et la Lettre d'information de la physique africaine s'en fait l'écho.

Un étonnant sentiment de solidarité sociale et de patriotisme a envahi l'Afrique du Sud récemment, de nombreuses personnes proposant leurs connaissances et leurs compétences pour aider le pays dans sa lutte contre le coronavirus. La propagation croissante du virus a augmenté la demande d'équipements de protection individuelle et de fournitures médicales car de plus en plus de personnes sont testées positives au COVID-19 chaque jour.

Pénurie d'équipements de protection

Les établissements de santé du pays connaissent une pénurie de ces fournitures pour leur personnel. Le vendredi 27 mars 2020, Netcare911, l'un des établissements de santé sud-africains qui connaît actuellement une pénurie massive d'équipements de protection, a fait appel à la communauté de l'impression 3D pour l'aider à imprimer des anneaux de tête pour les écrans faciaux utilisés par le personnel médical traitant les patients atteints de COVID-19.

Les équipes de l'incubateur numérique du Tshimologong Precinct, de l'école d'ingénierie mécanique, industrielle et aéronautique (MIA) ainsi que du Transnet Centre of Systems Engineering (TCSE) et du Transnet Matlafatso Centre (TMC) ont répondu à l'appel et ont réalisé des prouesses d'ingénierie pour aider à résoudre le problème. Reconnaissant que la production de chaque anneau de tête pour les écrans faciaux prendrait environ 90 minutes et que la capacité d'impression 3D était limitée, une équipe composée de Guy Richards, Letlotlo Phohole, Moses Mogotlane, Palesa Riba et Randall Paton a décidé de recourir à une solution de découpe au laser qui permettrait de gagner du temps.

Procédés de prototypage rapide

« Nous voulions utiliser ce qui est facilement disponible, bon marché et léger. Nous voulions surtout fabriquer un produit complet. Nous avons également anticipé les longs délais d'impression avec une imprimante 3D et les éventuelles pénuries de filaments compte tenu de la demande nationale de masques et d'écrans faciaux », déclare Letlotlo Phohole, directeur par intérim du TCSE et du TMC. Après de nombreuses tentatives, le lundi 30 mars, pour découper l'écran à partir de fichiers téléchargés de GitHub et Thingiverse - plateforme de développement de logiciels où plus de 40 millions de développeurs collaborent en ligne pour héberger et réviser le code, gérer les projets et construire des logiciels - l'équipe de Wits a revu les conceptions originales, en appliquant des procédés de prototypage rapide, et a ensuite procédé à la découpe à l'aide de sa découpeuse laser.

Les écrans faciaux, qui sont fabriqués à partir de feuilles de polychlorure de vinyle (PVC), sont un ensemble plat composé de deux pièces qui peuvent être rapidement assemblées. « L'école disposait de stocks de feuilles de PVC provenant d'un projet antérieur. Les écrans sont donc fournis gratuitement aux hôpitaux », explique R. Paton.

Les meilleures pratiques de sécurité

L'adhésion aux meilleures pratiques de sécurité est cruciale dans la production de ces écrans faciaux. « Nous veillons à ce qu'après la production, les écrans faciaux soient lavés, rincés et séchés pour éliminer tout résidu potentiellement dangereux de la découpe au laser. Cela se fait à la chaîne et c'est maintenant le goulot d'étranglement le plus étroit du projet, étant donné que nous n'avons qu'une seule découpeuse laser en état de marche », ajoute R. Paton.

Avec un temps de production moyen de 3 minutes (y compris le temps de préparation) pour découper toutes les pièces d'un écran facial, l'équipe prévoit de fabriquer 200 à 500 écrans par jour pour aider à répondre à la demande croissante d'équipements de protection pour le personnel médical. Quatre jours après l'appel, le mardi 31 mars, l'équipe de Wits avait produit et distribué 140 écrans faciaux.

Livraisonsn aux hôpitaux et aux centres médicaux

Le 23 avril, plus de 1 200 écrans faciaux avaient été livrés à l'hôpital universitaire Charlotte Maxeke de Johannesburg, au centre médical Wits Donald Gordon, à l'hôpital Chris Hani Baragwanath, à l'hôpital Helen Joseph, à l'hôpital mère-enfant Rahima Moosa et à l'hôpital pour enfants Nelson Mandela. En outre, les services de protection de l'université Wits, les TIC (services d'information, de communication et de télécommunications), la santé du campus et l'Institut de santé reproductive ont été fournis.

R. Paton précise : « Nous en livrons également 200 aujourd'hui pour équiper les étudiants volontaires en santé qui travailleront dans le domaine de l'hygiène buccale et du travail clinique général, essentiellement dans les hôpitaux, à partir du 23 avril. »

La famille était inquiète

Comment se déroule la participation au projet ? L'une des personnes qui a relevé le défi, malgré des préoccupations très réelles, est Khanani Machumele, doctorant en chimie médicale.

« L'un des défis que j'ai dû relever personnellement était la peur. Ma famille était très inquiète à l'idée que je fasse du bénévolat dans ce projet car elle craignait que je sois exposée à des personnes atteintes de la COVID-19. Au début, je n'avais aucune idée de ce que j'allais faire, ce qui a alimenté la peur des membres de ma famille. Une fois que j'ai su ce que je ferais exactement, ils ont été plus rassurés et un peu fiers de moi. »

Pouvoir aider

L'esprit d'aide aux autres a imprégné le projet. K. Machumele explique : « Pour moi, l'aspect personnel du projet signifie pouvoir aider à faire une différence positive dans la société. »

Rodney Genga, directeur de l'unité de développement académique de la faculté d'ingénierie et de l'environnement bâti, a également rejoint l'équipe, sur le terrain. « Ce projet m'a donné l'occasion d'aider d'autres personnes (des professionnels de la santé) qui risquent leur santé et peut-être leur vie pour aider notre pays. Je suis donc heureux d'apporter mon aide. »

De la physique à l'ingénierie

Un membre de l'équipe, Tshwarela Koloketo,s'enthousiasme : « La chaîne d'approvisionnement a été formidable ; nous avions assez de personnes pour nous aider dans cette partie difficile et fastidieuse. En une journée, nous avons produit environ 300 écrans. » « La physique a façonné ma vie, c'est certain », ajoute-t-il.

La physique est souvent l'un des cours les plus difficiles des deux premières années de diplôme d'ingénieur. Cela valait-il la peine de faire de la physique pour en arriver là ?

Des gens extraordinaires

« Une bonne ingénierie repose sur une bonne capacité de résolution de problèmes techniques, dont un aspect est constitué par des bases solides pour appliquer des principes physiques. Le projet combine plusieurs principes de physique appliquée : la flexibilité du PVC (qui implique un comportement de contrainte et de déformation) ; l'utilisation de la découpe laser (optique, énergie, pression, vitesse de refroidissement rapide) ; la circulation contrôlée de l'air (diffusion et mouvement des fluides) », explique R. Genga.

R. Paton conclue que la réponse nationale à l'appel l'a inspiré. « Je pense que de nombreux Sud-Africains, des gens entreprenants, sont frustrés de ne pas pouvoir apporter une aide tangible pendant le confinement, et cela a permis de canaliser cette énergie quelque part. Cela a été aussi inspirant que de voir tout le monde essayer d'aider Netcare avec l'impression 3D pour les écrans faciaux. Ce sont des gens extraordinaires dans une période extraordinaire. »

I. Gledhill

Contacts :

Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser., Directeur de l'école MIA

Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser., École MIA, notre reporter sur place.

Ce billet a débord été publié par l'African Physics Newsletter. ©American Physical Society. Il a été traduit en français par Afriscitech.

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