Des ingénieurs conçoivent un masque facial réutilisable en caoutchouc de silicone avec un filtre N95

Par Anne Trafton, Massachusetts Institute of Technology12 juillet 2020

Les masques sont basés sur la forme du style 3M 1860 des masques N95, le type normalement utilisé au Brigham and Women's Hospital. La majeure partie du masque est en caoutchouc de silicone, et il y a aussi de la place pour un ou deux filtres N95. Ces filtres sont conçus pour être remplacés après chaque utilisation, tandis que le reste du masque peut être stérilisé et réutilisé. Cette image montre une photo du masque sur une tête de mannequin. Crédit : Avec l'aimable autorisation des chercheurs

Le masque prototype, qui comprend un filtre N95, peut être facilement stérilisé et porté plusieurs fois.

Researchers at MITMIT is an acronym for the Massachusetts Institute of Technology. It is a prestigious private research university in Cambridge, Massachusetts that was founded in 1861. It is organized into five Schools: architecture and planning; engineering; humanities, arts, and social sciences; management; and science. MIT's impact includes many scientific breakthroughs and technological advances. Their stated goal is to make a better world through education, research, and innovation." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> Le MIT et le Brigham and Women's Hospital ont conçu un nouveau masque facial qui, selon eux, pourrait arrêter les particules virales aussi efficacement que les masques N95. Contrairement aux masques N95, les nouveaux masques ont été conçus pour être facilement stérilisés et utilisés plusieurs fois.

As the number of new COVID-19First identified in 2019 in Wuhan, China, COVID-19, or Coronavirus disease 2019, (which was originally called "2019 novel coronavirus" or 2019-nCoV) is an infectious disease caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). It has spread globally, resulting in the 2019–22 coronavirus pandemic." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> Les cas de COVID-19 aux États-Unis continuent d'augmenter, il existe toujours un besoin urgent de masques N95 pour les travailleurs de la santé et autres. Le nouveau masque est fabriqué en caoutchouc de silicone durable et peut être fabriqué par moulage par injection, largement utilisé dans les usines du monde entier. Le masque comprend également un filtre N95, mais il nécessite beaucoup moins de matériau N95 qu'un masque N95 traditionnel.

"L'un des éléments clés que nous avons reconnus dès le début était que pour aider à répondre à la demande, nous devions vraiment nous limiter à des méthodes qui pouvaient évoluer", explique Giovanni Traverso, professeur adjoint de génie mécanique au MIT et gastro-entérologue au Brigham and Women's Hospital. "Nous voulions également maximiser la réutilisabilité du système, et nous voulions des systèmes qui pourraient être stérilisés de différentes manières."

L'équipe travaille actuellement sur une deuxième version du masque, basée sur les commentaires des travailleurs de la santé, et travaille à la création d'une entreprise pour soutenir la production à grande échelle et demander l'approbation de la FDA et de l'Institut national pour la sécurité et la santé au travail (NIOSH).

Des chercheurs du MIT et du Brigham and Women's Hospital ont conçu un nouveau masque facial en caoutchouc de silicone qui, selon eux, pourrait arrêter les particules virales aussi efficacement que les masques N95. Contrairement aux masques N95, les nouveaux masques peuvent être facilement stérilisés et utilisés plusieurs fois. Cette image montre des photos du masque (A et B) et les étapes nécessaires pour nettoyer et réutiliser le masque. Crédit : Avec l'aimable autorisation des chercheurs

Traverso est l'auteur principal d'un article décrivant les nouveaux masques, qui a été publié le 7 juillet 2020 dans le British Medical Journal Open. Les principaux auteurs de l'étude sont James Byrne, radio-oncologue au Brigham and Women's Hospital et chercheur affilié au Koch Institute for Integrative Cancer Research du MIT; Adam Wentworth, ingénieur de recherche au Brigham and Women's Hospital et chercheur affilié à l'Institut Koch; Peter Chai, médecin urgentiste au Brigham and Women's Hospital; et Hen-Wei Huang, chercheur au Brigham and Women's Hospital et postdoctorant à l'Institut Koch.

The N95 masks that health care workers wear to protect against exposure to SARS-CoV-2Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is the official name of the virus strain that causes coronavirus disease (COVID-19). Previous to this name being adopted, it was commonly referred to as the 2019 novel coronavirus (2019-nCoV), the Wuhan coronavirus, or the Wuhan virus." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> Le SRAS-CoV-2 et d'autres virus sont fabriqués à partir de fibres de polypropylène spécialement conçues pour filtrer les minuscules particules virales. Idéalement, un travailleur de la santé passerait à un nouveau masque chaque fois qu'il verrait un patient différent, mais la pénurie de ces masques a obligé les médecins et les infirmières à les porter plus longtemps qu'ils ne le devraient.

Ces derniers mois, de nombreux hôpitaux ont commencé à stériliser les masques N95 à la vapeur de peroxyde d'hydrogène, qui peuvent être utilisés jusqu'à 20 fois sur un seul masque. Cependant, ce processus nécessite un équipement spécialisé qui n'est pas disponible partout, et même avec ce processus, un masque ne peut être porté qu'une seule journée.

L'équipe MIT/BWH a entrepris de concevoir un masque qui pourrait être stérilisé en toute sécurité et réutilisé plusieurs fois. Ils choisissent le caoutchouc de silicone - le matériau qui entre dans les plaques de cuisson en silicone, entre autres produits - parce qu'il est si durable. Le caoutchouc de silicone liquide peut être facilement moulé dans n'importe quelle forme à l'aide du moulage par injection, un processus hautement automatisé qui génère des produits rapidement.

Les masques sont basés sur la forme du style 3M 1860 des masques N95, le type normalement utilisé au Brigham and Women's Hospital. La majeure partie du masque est en caoutchouc de silicone, et il y a aussi de la place pour un ou deux filtres N95. Ces filtres sont conçus pour être remplacés après chaque utilisation, tandis que le reste du masque peut être stérilisé et réutilisé.

"Avec cette conception, les filtres peuvent être insérés puis jetés après utilisation, et vous jetez beaucoup moins de matériel qu'un masque N95", explique Wentworth.

Les chercheurs ont testé plusieurs méthodes de stérilisation différentes sur les masques en silicone, notamment en les faisant passer dans un autoclave (stérilisateur à vapeur), en les mettant dans un four et en les trempant dans de l'eau de Javel et de l'alcool isopropylique. Ils ont constaté qu'après stérilisation, le matériau en silicone n'était pas endommagé.

Pour tester le confort et l'ajustement des masques, les chercheurs ont recruté une vingtaine de travailleurs de la santé du service des urgences et d'une clinique d'oncologie du Brigham and Women's Hospital. Ils ont demandé à chacun des sujets d'effectuer le test d'ajustement standard requis par l'Occupational Safety and Health Administration (OSHA) pour les masques N95. Au cours de ce test, le sujet met le masque puis effectue une série de mouvements pour voir si le masque reste en place. Une solution de sucre nébulisée est pulvérisée dans la pièce, et si le sujet peut la goûter ou la sentir, cela signifie que le masque n'est pas correctement ajusté.

Les 20 sujets ont réussi le test d'ajustement et ont déclaré avoir réussi à insérer et à retirer le filtre N95. Lorsqu'on leur a demandé leur préférence entre le nouveau masque, un masque N95 typique et un masque chirurgical standard, la plupart ont dit qu'ils n'avaient aucune préférence ou préféraient le nouveau masque en silicone, dit Byrne. Ils ont également attribué au nouveau masque des notes élevées en termes d'ajustement et de respirabilité.

Les chercheurs travaillent maintenant sur une deuxième version du masque, qu'ils espèrent rendre plus confortable et durable. Ils prévoient également de faire des tests de laboratoire supplémentaires mesurant la capacité des masques à filtrer les particules virales.

Comme de nombreuses régions des États-Unis ont connu une augmentation des cas de COVID-19 au cours du mois dernier, les hôpitaux de ces régions sont confrontés à la possibilité de pénuries de masques. Il y a également un besoin de plus de masques dans les régions du monde qui ne disposent pas de l'équipement nécessaire à la stérilisation au peroxyde d'hydrogène.

"Nous savons que Covid ne disparaîtra vraiment pas tant qu'un vaccin ne sera pas répandu", déclare Byrne. "Je pense qu'il y aura toujours un besoin de masques, que ce soit dans le cadre des soins de santé ou dans le grand public."

Référence : "Injection Molded Autoclavable, Scalable, Conformable (iMASC) system for aerosol-based protection: a prospective single-armreason study" par James D Byrne, Adam J Wentworth, Peter R Chai, Hen-Wei Huang, Sahab Babaee, Canchen Li, Sarah L Becker, Caitlynn Tov, Seokkee Min et Giovanni Traverso, 7 juillet 2020, British Medical Journal Open.DOI : 10.1136/b mjopen-2020-039120

The research was funded, in part, by the Prostate Cancer Foundation, the MIT Department of Mechanical Engineering, Brigham and Women's Hospital, the National Institutes of HealthThe National Institutes of Health (NIH) is the primary agency of the United States government responsible for biomedical and public health research. Founded in 1887, it is a part of the U.S. Department of Health and Human Services. The NIH conducts its own scientific research through its Intramural Research Program (IRP) and provides major biomedical research funding to non-NIH research facilities through its Extramural Research Program. With 27 different institutes and centers under its umbrella, the NIH covers a broad spectrum of health-related research, including specific diseases, population health, clinical research, and fundamental biological processes. Its mission is to seek fundamental knowledge about the nature and behavior of living systems and the application of that knowledge to enhance health, lengthen life, and reduce illness and disability." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">National Institutes of Health, E-Ink Corporation, Gilead Sciences, Philips Biosensing et la Fondation psychosociale Hans et Mavis Lopater.