Ca fait plus d'un an que je n'ai pas publié dans mon blog, et j'aurais préféré reprendre dans d'autres circonstances, mais me voilà de retour...

Objectif de cet article :

Avant de commencer je tiens à souligner que cet article ne contient que des idées, qui sont donc à valider par des personnes plus qualifiées que moi. J'espère cependant que mes idées puissent contribuer un tant soit peu à la réflexion actuelle sur les moyens de se protéger et de protéger le personnel médical qui, en France tout du moins, commence à être en pénurie de masques pour se protéger eux-mêmes.

Ma réflexion porte surtout sur l'adaptation de masques existants à des filtres existants pour pouvoir utiliser ces ressources jusqu'à lors inexploitées car inadaptées au besoin telles quelles, et pourquoi pas d'une manière éventuellement moins "jetable" ou tout du moins plus prolongée que les masques chirurgicaux ou les fameux "FFFP3".

Par conséquent prenez bien garde à ne pas prendre le contenu de cet article pour acquis et ne vous sentez pas en sécurité si vous l'utilisez à des fins personnelles. Je rappelle que la meilleure chose à faire en ce moment est de respecter les consignes émises par les divers gouvernements et surtout de RESTER CHEZ SOI autant que possible. Ne sortez que pour acheter à manger, chercher des médicaments ou aider quelqu'un de plus vulnérable que vous.
Il n'y a pas meilleure façon d'aider le personnel médical et les autres qu'en limitant la propagation du virus.

Contexte

Le Coronavirus / COVID-19 est un virus très contagieux qui se transmet essentiellement de muqueuse à muqueuse, son moyen de transport préféré pour aller s'installer dans un nouveau corps étant ce qui techniquement s'appelle "les gouttelettes". Ce sont en d'autres mots les "postillons" que vous émettez naturellement en parlant et en respirant. Ces "postillons" sont inévitables, ce n'est pas parce que vous ne crachez pas en parlant, tel un vieux fumeur baveux, que vous n'en émettez pas. En fait ces "postillons" sont microscopiques et sortent tout naturellement de votre corps en permanence lorsque vous respirez ou parlez. Il y en a bien entendu beaucoup plus lorsque vous toussez ou éternuez (ou encore lorsque vous postillonnez vraiment d'une manière visible).
C'est donc ainsi que le virus sort d'un individu malade : à cheval sur une microscopique gouttelette de morve qui flotte dans l'air... (mais qui tombe quand même, c'est pour ça qu'en milieu standard il ne va pas plus loin qu'à 1 mètre de son point de départ).

Une fois qu'il est sorti, il faut qu'il trouve un nouvel hôte. Pour ce faire il rentre par n'importe quelle muqueuse exposée (ou éventuellement une plaie, à confirmer). Les muqueuses les plus exposées, notamment lorsque vous parlez à quelqu'un sont le nez, la bouche, les yeux et enfin les oreilles. Vous avez bien entendu d'autres muqueuses comme les organes génitaux, mais habituellement elles sont bien protégées par vos vêtements (sauf chez les nudistes...).
Par conséquent si une seule gouttelette microscopique infestée venait à se poser sur l'un de ces endroits, il y a de très fortes chances pour que votre corps devienne le prochain terrain de jeu de ce virus...

L'objectif actuel des pays subissant cette pandémie est surtout celui de "lisser la courbe" des malades, ou en d'autres mots, faire en sorte qu'il y ait le moins de malades possibles en même temps pour éviter de dépasser la capacité d'accueil des hôpitaux afin que tout le monde puisse être soigné. C'est très important car les mesures de confinement et hygiène prises ou conseillées sont là uniquement avec cet objectif et il faut bien le comprendre.

Protections ?

Dans le contexte cité ci-dessus il est important de bien remarquer qu'il y a deux cas bien importants et distincts :

1. La personne malade / contaminée qui peut transmettre le virus à d'autres ;
2. La personne saine qui pourrait attraper le virus ;

Il y a donc bien deux manières de protéger pour tenter de limiter la propagation, ou tout du moins réduire sa vitesse de propagation :

1. Limiter les risques pour qu'un malade puisse transmettre le virus à d'autres ;
2. Limiter les risques pour qu'une personne saine puisse l'attraper ;

Le masque "chirurgical" en papier ou tissu, qui couvre le nez et la bouche

Si vous me suivez, vous comprendrez facilement que porter un masque qui couvre uniquement la bouche et le nez sert essentiellement au premier cas, c'est à dire empêcher que vos "postillons" aillent chez quelqu'un d'autre, arrêtés par le filtre ou tissu du masque.
Tenant compte du fait que chez certaines personnes, notamment les plus jeunes, le virus peut être totalement asymptomatique : ils peuvent donc être malades, refiler le virus, mais n'en avoir absolument aucune conscience par aucun signe ou symptôme particulier. Le port systématique du masque chirurgical, en papier ou tissu, uniquement si vous avez un besoin impératif de sortir, représenterait donc déjà en soi une excellente mesure d'hygiène pour limiter la propagation... Vous trouverez pas mal de tutos sur internet déjà bien pratiques vous permettant de vous fabriquer votre propre masque en tissu.

D'un autre côté, si vous me suivez toujours, porter ce masque dans l'éventualité où vous êtes sain et que quelqu'un d'infecté vous parle sans masque, vous comprendrez que ça ne sert que partiellement : le masque qui couvre nez & bouche ne vous protège pas entièrement car vos yeux et vos oreilles sont toujours exposés...

Le masque "intégral"

Si vous avez regardé les diverses vidéos & émissions qui passent à ce propos un peu partout, vous avez surement vu que les médecins et le personnel soignant s'habille d'une manière un peu particulière : combinaison intégrale ou charlotte (les oreilles sont dedans), lunettes ou visière couvrant le visage, et enfin le masque chirurgical ou autre équivalent. C'est la seule manière de se protéger convenablement de ceux que nous savons déjà malades, ce qui est clairement le cas dans l'hôpital et le personnel médical étant précieux (ce sont eux qui nous soignent !!!), il vaut mieux éviter qu'ils tombent malades à leur tour...

Premières conclusions

Au vu de tout cela, j'espère que vous comprenez que le plus utile et important à faire en ce moment ce n'est pas de trouver une combinaison de cosmonaute pour vous protéger et pouvoir quand même sortir dehors "en milieu hostile", mais bel et bien de rester chez vous autant que possible en évitant les contacts avec d'autres personnes et ne sortir qu'en cas de besoin élémentaire (nourriture ou santé), en mettant un masque couvrant au moins le nez et la bouche.
Si tout le monde s'y met, nous y arriverons sans aucun doute.

Mon idée

L'introduction étant certes un peu longue mais à mon sens nécessaire, venons-en au fait:
Je me suis donc penché sur la possibilité de modifier un "masque de chantier" existant, qui est conçu à la base pour filtrer uniquement l'air entrant pour protéger son porteur des agressions extérieures (poussières, gaz, etc...), pour qu'il puisse aussi filtrer l'air sortant afin de pouvoir également protéger les autres de ses "postillons". Ceci grâce à l'impression 3D de pièces permettant de fabriquer rapidement ces "adaptateurs".

Si l'idée s'avère exploitable, les hôpitaux pourraient profiter de tous les stocks de masques dans les divers chantiers & industrie afin de tenter d'endiguer la pénurie à laquelle ils font face actuellement. De plus, certains masques de plongée intégraux vendus pour le loisir pourraient être certainement adaptés suivant la même méthode (voir à la fin).

Le prototype / preuve de concept

Pour illustrer le principe j'ai pris ce que j'avais sous la main : un masque 3M 6500 (6502QL)

Ce n'est pas un masque très répandu car il est un peu plus cher que les modèles standards, mais c'est tant mieux car le but ici ce n'est pas de vous faire fabriquer le même mais uniquement de présenter une idée qui peut être étendue à d'autres masques du même genre.

Les filtres que j'ai sous la main sont les P3 3M 6035, qui offrent une protection supplémentaire particulière et non-négligeable : ils ont l'entrée d'air en opposition à "l'agression". En d'autres mots, il y a comme un bouclier qui fait en sorte que l'air qui rentre ne vient pas directement d'en face. C'est un "bonus" non-négligeable, tant pour sa fonction initiale de protéger contre les poussières, comme pour protéger des "postillons" qui doivent faire un "détour" pour aller se coller au filtre...
Si je parle de cela, c'est parce que l'idée me semble utile et pratique : même l'air sortant ainsi filtré ne sort donc plus vers l'avant, mais vers vous-même. Ce qui protège d'autant plus tout éventuel interlocuteur qui se trouverait face à l'utilisateur.

Pour optimiser le nombre de filtres à utiliser, j'ai pris l'initiative d'utiliser uniquement un filtre en entrée et un filtre en sortie. Cela a l'avantage de nécessiter moins de filtres (stock) mais a le grand désavantage de diviser par 2 le flux d'air pouvant être inspiré/expiré. Ce dernier point est donc à ne pas négliger dans le cadre d'un éventuel produit à utilisation dans un contexte réel.

J'ai par conséquent conçu et imprimé en 3D un bouchon pour le côté non-utilisé du masque, ainsi qu'un adaptateur à insérer dans la sortie du masque pour pouvoir filtrer le flux d'air sortant également.
Vous trouverez tous les fichiers .stl des modèles conçus à la fin (en bas) de cet article.
Voici les pièces conçues et imprimées :

Montage / adaptation

Une fois les pièces imprimées, séparées de leur support et nettoyées de tout résidu d'impression involontaire, il ne reste plus qu'à les poser. L'adaptateur se pose directement dans le trou de sortie d'air du masque. Même si ce n'est pas nécessaire pour le poser, sur les photos suivantes j'ai déposé le cache avant du masque pour que vous puissiez voir le positionnement de l'adaptateur une fois inséré :

Il ne faut pas oublier de poser le bouchon à la place d'un des filtres d'entrée :

Sur ces masques il faut un joint mou entre le filtre et le connecteur, pour l'expérience j'en ai récupéré un sur un autre masque :

Une fois le montage terminé, ça donne ceci :

Le principe de fonctionnement est assez évident : les "postillons des autres" sont filtrés par le filtre entrant (le filtre "normal" en quelque sorte), alors que les "postillons" de celui qui le porte sont filtrés par le filtre sortant, adapté via l'impression 3D au masque.

Améliorations possibles

• Le plus important dans ces masques est de garantir l'étanchéité, l'adaptateur étant inséré et le cache avant n'ayant pas de joint à proprement parler, il serait souhaitable de concevoir plutôt un adaptateur qui se met à la place du cache avant pour réduire le nombre de zones emboîtées.
  Dans tous les cas il faudrait étanchéifier toutes les zones emboîtées (silicone, pistolet à colle, etc...) afin de garantir que le flux d'air sortant ne peut passer que par le filtre.
  Le masque tel que présenté dans cet article est donc inexploitable sans étanchéifier convenablement les emboîtements en sortie.
• Le flux d'air réduit peut être un problème, notamment lors d'un essoufflement. Il serait possible de garder deux filtres en entrée et de poser deux filtres en sortie. Pour les filtres de sortie il faudrait donc concevoir un adaptateur capable de connecter deux filtres au lieu d'un.
• Dans le concept présenté ici, le filtre de flux d'air sortant pourrait se retrouver colmaté par l'humidité (gouttelettes, postillons, ...) de l'air expiré. Ajouter un système à "siphon" dans l'adaptateur de sortie imprimé, qui serait capable de collecter cette humidité pourrait améliorer les performances du masque en ce sens.

Autres axes de réflexion

• La première idée qui m'est venue à l'esprit était beaucoup plus simple : il s'agissait d'utiliser les filtres du masque aussi bien en entrée qu'en sortie, en condamnant simplement la sortie d'air du masque et en enlevant les membranes qui font office de soupape pour les filtres d'entrée. Permettant ainsi de respirer « à double sens » avec les filtres du masque, moyennant donc très peu de modifications.
  Cette réflexion peut être valide et beaucoup plus simple à mettre en œuvre pour des masques comme celui présenté ici ou équivalents, mais s'avère complètement inefficace sur des masques intégraux comme le 3M 6000 (voir plus bas) ou équivalents car cela provoquerait un dépôt de buée rendant le masque complètement inutilisable.
• Au lieu de dériver la sortie vers un filtre, la dériver vers l'intérieur des vêtements (via un tuyau par exemple) pourrait réduire le nombre de filtres nécessaires à grande échelle, mais j'ignore si cette possibilité est viable d'un point de vue hygiénique, notamment en milieu hospitalier.

C'est mignon, mais ensuite quoi ?

OK, j'ai juste fait une preuve de concept en exposant mon idée. A mon sens pour que cette idée soit utile à large échelle il faudrait pouvoir faire ce type d'adaptation sur les masques les plus répandus et actuellement dans les stocks exploitables. Les masques de chantier sont une piste non-négligeable, sachant que dans beaucoup de chantiers ils sont obligatoires et que dans l'industrie aussi. Personnellement je pense que les masques de type 3M-6000 (voir photo ci-dessous) seraient bien plus utiles car ils ont l'avantage de couvrir les yeux aussi. Cependant vu leur coût, cela m'étonnerait que les stocks soient très fournis avec ce modèle.

Enfin, il ne faut pas oublier de parcourir toutes les pistes, au vu de son fonctionnement très similaire et proche du masque 3M 6000 ci-dessus, il me semble que ces masques de plongée (voir photo ci-dessous) pourraient être facilement adaptés pour recevoir des filtres aussi bien en entrée qu'en sortie afin de les rendre éventuellement compatibles pour garantir une protection fiable. L'avantage est que leur stock peut être d'un grand nombre et surtout facile à trouver/saisir pour une utilisation d'urgence en situation de crise :

Malheureusement je ne dispose d'aucun de ces masques pour travailler directement sur la conception 3D d'un adaptateur, j'en ai commandé un mais si je le reçois ce ne sera pas avant la semaine prochaine. Dès réception je travaillerai sur l'adaptation de filtres 3M en entrée et en sortie sur ce type de masques et je fournirai sur ce même blog les STL produits.

Les fichiers STL

Voici les fichiers STL qui m'ont permis de réaliser ce projet. Je les ai tous conçus moi-même. Vous trouverez également de quoi faire des connecteurs compatibles 3M si jamais vous souhaitez faire vos propres projets/propositions :

• adaptateur.stl - Adaptateur
• bouchon.stl - Bouchon 3M
• connecteur3m_female.stl - Connecteur 3M femelle seul
• connecteur3m_male.stl - Connecteur 3M mâle seul

Conseils d'impression

• Si vous imprimez des pièces disposant de ces connecteurs 3M avec une imprimante 3D classique à superposition de couches ne l'imprimez pas "à plat" car il risque de ne pas être assez robuste pour tenir le filtre convenablement. Imprimez-le incliné entre 40 et 50° afin que les couches soient en biais et par conséquent plus robustes.
• J'ai utilisé du PLA car je n'ai que ça, mais de l'ABS ou du nylon me semblent plus adaptés. Les impressions à fusion-laser en métal me semblent beaucoup plus adaptées car l'objet obtenu sera moins poreux et plus facilement stérilisable à répétition.
• Préférez une impression solide, donc avec un remplissage à 100%. Tant pour la robustesse de la pièce comme pour réduire sa porosité et donc perméabilité.

Conclusion

Personnellement la piste de réflexion présentée dans cet article me semble prometteuse et exploitable d'une manière très réaliste. Je peux bien entendu me tromper, mais j'espère que ma réflexion puisse au moins inspirer quelqu'un à trouver une solution (ou des solutions) viables et exploitables.

Merci de m'avoir lu, bonne chance à vous, merci au personnel médical de prendre soin de nos malades partout dans la planète et surtout : RESTEZ CHEZ VOUS !!!