Optimisation d'un ventilateur liquidien

Abstract

Le présent mémoire est une contribution au projet de recherche initié au sein du Département de génie mécanique en partenariat avec le Centre Hospitalier Universitaire de Sherbrooke (CHUS). De ce partenariat a émergé l’équipe multidisciplinaire Inolivent regroupant des ingénieurs chercheurs, des cliniciens spécialistes en détresses respiratoires ainsi que des techniciens. L’objectif du projet est d’optimiser le ventilateur liquidien pour des enfants en bas âge, et ce, dans la poursuite des travaux de maîtrise de Meriem Mazouzi. Dans cette perspective, la première phase du travail a consisté à compléter le montage expérimental en y ajoutant les systèmes manquants. Une fois la conception terminée, la partie asservissement a débuté pour rendre fonctionnels ces systèmes. Par la suite, les étapes préparatoires à la ventilation liquidienne totale ont été déterminées avec les intervenants médicaux pour finalement les mettre en place dans un automate programmable industriel (API) commandant le ventilateur. Pour asservir les systèmes, des modèles ont été construits à partir d’équations mathématiques déjà connues dans la littérature. L’écriture des équations s’est ensuite faite sous Simulink, logiciel de simulation numérique faisant partie intégrante de Matlab. De ces modèles, il a été possible de simuler la dynamique des systèmes composants le ventilateur liquidien total de l’équipe Inolivent et de déterminer les réglages optimaux pour les contrôleurs. Les réglages ont été validés en effectuant des essais en laboratoires à l’Université de Sherbrooke permettant ainsi de valider la robustesse et la stabilité des contrôleurs, préalablement aux phases d’essais sur des modèles animaux (des agneaux à terme). L’équipe a développé trois prototypes de ventilateurs liquidiens qui ont tous servi au moins une fois durant différentes expérimentations animales pour effectuer des ventila­tions liquides totales (VLT). Durant ces expérimentations, de nombreux problèmes ont été rencontrés et ont nécessité des réflexions et des remises en question autant du point de vue mécanique que médical. Ce processus a provoqué l’évolution de plusieurs systèmes mécaniques et méthodologies médicales. Ce mémoire sert donc à présenter le travail d’ingénierie qui a été effectué pour obtenir un ventilateur liquidien total fonctionnel, fiable, simple d’utilisation et robuste, permettant à l’équipe Inolivent d’avoir des résultats pertinents et représentatifs lors des expéri­mentations animales effectuées à l’animalerie de la Faculté de Médecine de l’Université de Sherbrooke.