{{{sourceTextContent.title}}}

Une visualisation montre comment les écrans faciaux (et certains masques N95) ne parviennent pas à arrêter la propagation du COVID-19

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Collège d'ingénierie et d'informatique de la FAU Une étude de visualisation illustre pourquoi les écrans faciaux seuls ne fonctionnent pas.

{{{sourceTextContent.description}}}

Si les directives des Centers for Disease Control and Prevention (CDC) des États-Unis ne suffisent pas à vous convaincre que les écrans faciaux ne devraient pas être utilisés seuls pour arrêter la propagation du COVID-19, une nouvelle étude de visualisation le fera peut-être.

Afin de sensibiliser le public à l'efficacité des écrans faciaux seuls et des masques faciaux équipés de valves d'expiration, des chercheurs du College of Engineering and Computer Science de la Florida Atlantic University ont utilisé des visualisations qualitatives pour tester la capacité des écrans faciaux et des masques équipés de valves à empêcher la propagation de gouttelettes de la taille d'un aérosol. L'utilisation généralisée par le public de ces alternatives aux masques ordinaires pourrait avoir un effet négatif sur les efforts d'atténuation.

Pour l'étude, qui vient d'être publiée dans la revue Physics of Fluids, les chercheurs ont utilisé la visualisation de l'écoulement dans un laboratoire en utilisant une feuille de lumière laser et un mélange d'eau distillée et de glycérine pour générer le brouillard synthétique qui constitue le contenu d'un jet de toux. Ils ont visualisé les gouttelettes expulsées de la bouche d'un mannequin tout en simulant une toux et des éternuements. En plaçant un masque facial en plastique et un masque N95 muni d'une valve, ils ont pu tracer les trajectoires des gouttelettes et démontrer leur fonctionnement.

Les résultats de l'étude montrent que, bien que les écrans faciaux bloquent le mouvement initial du jet vers l'avant, les gouttelettes expulsées se déplacent autour de la visière avec une relative facilité et se répandent sur une grande surface en fonction des perturbations de l'environnement lumineux. Les visualisations pour le masque facial équipé d'un orifice d'expiration indiquent qu'un grand nombre de gouttelettes passent par la valve d'expiration sans être filtrées, ce qui réduit considérablement son efficacité comme moyen de contrôle à la source.

"Cette dernière étude nous a permis d'observer que les masques faciaux sont capables de bloquer le mouvement initial vers l'avant du jet expiré, mais que les gouttelettes aérosolisées expulsées avec le jet peuvent se déplacer autour de la visière avec une relative facilité", a déclaré Manhar Dhanak, Ph.D., président du département, professeur et directeur de SeaTech, qui a co-écrit l'article avec Siddhartha Verma, Ph.D., auteur principal et professeur adjoint, et John Frankenfeld, professionnel technique, tous au sein du département d'ingénierie océanique et mécanique de la FAU. "Au fil du temps, ces gouttelettes peuvent se disperser sur une large zone dans les directions latérales et longitudinales, mais avec une concentration décroissante des gouttelettes."

Pour démontrer les performances de l'écran facial, les chercheurs ont utilisé une nappe laser horizontale en plus d'une nappe laser verticale révélant comment les gouttelettes traversent le plan horizontal. Non seulement les chercheurs ont observé une propagation des gouttelettes vers l'avant, mais ils ont constaté que les gouttelettes se propagent également dans le sens inverse. Notamment, les écrans faciaux empêchent dans une certaine mesure le mouvement vers l'avant des gouttelettes exhalées, et les masques avec valves le font dans une moindre mesure. Cependant, une fois libérées dans l'environnement, les gouttelettes de la taille d'un aérosol se dispersent largement en fonction des perturbations lumineuses ambiantes.

Comme le masque facial N-95 utilisé dans cette étude, d'autres types de masques, tels que certains masques en tissu disponibles dans le commerce, sont également équipés d'un ou deux orifices d'expiration, situés de chaque côté du masque. Le masque facial N95 avec valve d'expiration utilisé dans cette étude présentait une petite quantité de gouttelettes expirées qui s'échappaient de l'espace entre le haut du masque et l'arête du nez. De plus, l'orifice d'expiration réduisait considérablement l'efficacité du masque en tant que moyen de contrôle à la source, car un grand nombre de gouttelettes passaient à travers la valve sans être filtrées et sans être gênées.

"Les gens ont de plus en plus tendance à remplacer les masques ordinaires en tissu ou les masques chirurgicaux par des écrans faciaux en plastique transparent et à utiliser des masques équipés de valves d'expiration", a déclaré M. Verma. "L'un des facteurs de cette adoption accrue est le confort supérieur à celui des masques ordinaires. Toutefois, les écrans faciaux présentent des lacunes notables sur le fond et les côtés, et les masques équipés d'orifices d'expiration comportent une valve unidirectionnelle qui limite le flux d'air lors de l'inspiration, mais permet l'écoulement libre de l'air. L'air inhalé est filtré par le matériau du masque, mais l'air expiré passe par la valve sans être filtré."

Selon les chercheurs, la principale conclusion de cette dernière étude est que les écrans faciaux et les masques munis d'une valve d'expiration ne sont peut-être pas aussi efficaces que les masques ordinaires pour limiter la propagation des gouttelettes aérosolisées. Malgré le confort accru qu'offrent ces solutions, les chercheurs affirment qu'il peut être préférable d'utiliser des masques en tissu ou des masques chirurgicaux bien construits et de haute qualité, de conception simple, plutôt que des écrans faciaux et des masques équipés de valves expiratoires. L'adoption généralisée par le public de ces alternatives, en lieu et place des masques ordinaires, pourrait potentiellement avoir un effet négatif sur les efforts d'atténuation en cours contre le COVID-19.

"Les recherches menées par les professeurs Dhanak et Verma sur l'importance de se couvrir correctement le visage pour stopper la propagation du COVID-19 ont littéralement éclairé le monde", a déclaré Stella Batalama, Ph.D., doyenne du College of Engineering and Computer Science de la FAU. "Bien que l'acceptation générale de la nécessité de se couvrir le visage ait augmenté régulièrement, on constate une tendance croissante à remplacer les masques ordinaires en tissu ou les masques chirurgicaux par des écrans faciaux en plastique transparent et par des masques équipés de valves expiratoires. Cette dernière recherche fournit des preuves importantes pour étayer davantage les directives des CDC et informer le public afin qu'il fasse de meilleurs choix en matière de masques, pour son bien et pour la sécurité publique."

Référence : "Visualisation de la dispersion des gouttelettes pour les écrans faciaux et les masques avec valves expiratoires "par Siddhartha Verma, Manhar Dhanak et John Frankenfield, 1er septembre 2020, Physics of Fluids.

DOI : 10.1063/5.0022968

{{medias[48764].title}}

{{medias[48764].description}}