Une méthode de test plus globale et plus efficace

Appareils de moulage pour les humains

Laboratoires nationaux DOE/Sandia

image : Michael Omana appose un masque sur la génération actuelle de la tête imprimée en 3D lors des tests aux laboratoires nationaux Sandia.Voir plus

Crédit : Craig Fritz/Laboratoires nationaux Sandia

ALBUQUERQUE, NM — Une équipe des Sandia National Laboratories a développé un moyen plus rapide et plus complet de tester les équipements de protection individuelle, ou EPI. Le principe de base : modéliser un appareil adapté à la forme humaine et au comportement humain.

Lorsque la COVID-19 a frappé, les tests d’EPI sont devenus un besoin urgent. En mars 2020, lorsque le pays a été confiné, de nombreuses personnes se sont tournées vers Sandia pour obtenir de l’aide en matière de tests d’EPI. Ils essayaient de mettre de nouveaux masques sur le marché, de fournir une assurance qualité pour les masques importés et des processus de nettoyage vétérinaire pour la réutilisation des EPI à usage unique.

"Qu'il s'agisse de systèmes de test de filtres internes ou commerciaux, nous avons constaté que le processus de test prenait beaucoup de temps et n'était pas aussi efficace qu'il aurait pu l'être", a déclaré Michael Omana, scientifique en aérosols chez Sandia.

L'équipe, qui comprend les ingénieurs Todd Barrick et Brad Salzbrenner, était déterminée à trouver une meilleure solution. Ils essayaient de réfléchir à des moyens permettant aux respirateurs d'être testés rapidement, et non de manière destructive, et d'introduire d'autres capacités de test, notamment en allant au-delà du test du matériau de filtration.

L'ancienne façon de tester La méthode actuelle de test des EPI consiste à fixer un masque sur une plaque plate à l’intérieur d’une boîte, à l’aide de cire chaude ou de mastic, puis à introduire un aérosol test pour mesurer les niveaux de pénétration. Pour obtenir la certification de l'Institut national de sécurité au travail, 20 masques du même type doivent être testés. Cela s’est avéré prendre beaucoup de temps. Pendant la pandémie, cela a entraîné un retard massif dans les tests pour l’industrie des respirateurs.

Cependant, l'équipe a déclaré que le temps n'était qu'un problème. Le processus actuel ne prend pas en compte d’autres facteurs liés à l’utilisation des masques.

« Tout ce que vous faites, c'est tester le média filtrant lui-même », a expliqué Barrick. "Il ne teste pas la géométrie, la façon dont le respirateur s'adapte à un visage, comment il est mis et retiré plusieurs fois, comment les sangles fonctionnent, comment le pont nasal fonctionne, comment le masque peut s'user au fil du temps."

Il y avait aussi la question de la réutilisation des EPI. Face à une telle pénurie mondiale, les travailleurs de première ligne ont été contraints de réutiliser des respirateurs conçus pour un usage unique. Cependant, il n’existait aucune méthode standard pour tester la réutilisation des masques.

"Je pense que beaucoup de leçons ont été apprises lorsque tout le monde a soudainement examiné quelles étaient les normes de l'industrie", a déclaré Omana.

Une nouvelle idée

L’équipe a eu une nouvelle idée pour accélérer le processus et le rendre plus efficace. Ils ont commencé par créer un modèle de visage humain qui pourrait être chargé dans un système de test de filtre commercial.

"Nous voulions des tests plus rapides et examiner davantage de fonctionnalités, comme la façon dont le masque s'adapte sur un visage", a déclaré Salzbrenner. "Nous avons utilisé les capacités d'impression 3D pour le rendre plus souple, comme la peau."

Une fois le masque apposé sur le formulaire, le testeur applique une pression pour assurer une étanchéité à l'air puis introduit l'aérosol.

Mais l’équipe a convenu qu’il était possible de faire encore plus. Les normes de test actuelles ne prennent pas en compte la manière dont une personne réelle pourrait porter un masque ni les lacunes ou défauts qu'un masque pourrait présenter dans des conditions réelles. Ils ont donc développé une version plus complexe utilisant une tête humaine complète.

Une fois le masque apposé, la tête entière est placée dans une boîte hermétique qui est ensuite placée dans la machine et testée, permettant un flux d'air plus naturel sur le masque et ce qu'ils pensent être une image plus réaliste des performances du masque.

Les ingénieurs mécaniques de l’équipe sont ensuite allés plus loin pour contribuer à la réutilisation des EPI, pour laquelle il n’existe actuellement aucune norme de test.

« Nous avons développé la version à chambre pour automatiser l'enfilage et le retrait (la mise et le retrait d'un article) afin de tester le fonctionnement du respirateur au fil du temps, facteur prédominant dans le port d'un masque. Il imite également la façon dont un masque est placé sur le visage et vous montre les espaces que l'air et les particules peuvent franchir », a déclaré Salzbrenner.