Tester si les masques N95 non certifiés sont efficaces

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Depuis que Covid-19 a commencé à se propager aux États-Unis, les gouvernements des États se sont efforcés de trouver et de sécuriser des masques respiratoires N95, du type qui scellent contre le visage et filtrent les particules infectieuses, protégeant les travailleurs de première ligne contre l'inhalation du coronavirus. Une pénurie nationale a conduit les États à acheter ces masques à des producteurs étrangers non certifiés ou à des producteurs qui vendent des produits certifiés étrangers.

"Chaque État a dû aller acheter tout ce qu'il pouvait trouver", explique William Herzog, chef adjoint du groupe Advanced Materials and Microsystems au MIT Lincoln Laboratory. "Il existe un potentiel de fraude lors de l'achat de masques non certifiés par une agence américaine. Il est donc nécessaire d'évaluer les performances de ces masques étrangers ou non certifiés - les gens veulent savoir s'ils sont efficaces."

Le laboratoire Lincoln fait partie d'une coalition travaillant avec l'équipe d'intervention d'urgence de fabrication du Massachusetts (M-ERT) pour tester la qualité des N95, des KN95 (respirateurs de type N95 fabriqués et certifiés en Chine) et des matériaux que les entreprises souhaitent utiliser pour fabriquer des masques N95.

Depuis le début de l'effort il y a environ deux semaines, le laboratoire a testé plusieurs dizaines de masques différents de deux manières. Le premier test mesure l'efficacité de la filtration, en déterminant le pourcentage de particules d'une certaine taille que le masque empêche d'entrer. L'autre test porte sur la pénétration de liquide. Pour ce test, les chercheurs simulent des éclaboussures de sang et évaluent s'il peut traverser le masque.

Le laboratoire ne certifie pas les masques respiratoires avec ses tests ; seuls l'Institut national américain pour la sécurité et la santé au travail (NIOSH) ou des laboratoires certifiés par le NIOSH peuvent le faire. Cependant, les tests sont effectués en suivant les protocoles de test et l'instrumentation du NIOSH aussi étroitement que possible. L'objectif des tests est d'aider les fonctionnaires et les prestataires de soins de santé à évaluer l'efficacité de cet équipement de protection individuelle (EPI) ; les résultats des tests sont publiés sur le site Web du département de la santé publique du Massachusetts pour obtenir des conseils sur les EPI.

"Les gens cherchent des réponses", a déclaré Herzog. "Nous avons fait entrer un prévôt des incendies dans notre hall avec des masques à tester. Donc, l'objectif est d'avoir un endroit où les administrateurs d'hôpitaux, les services d'incendie et de police, les travailleurs de la santé ou vraiment n'importe qui peuvent vérifier si le masque qu'ils ont acheté est efficace ou non."

Par l'intermédiaire de M-ERT, le laboratoire travaille avec Advanced Functional Fabrics of America (AFFOA), un institut d'innovation manufacturière de Cambridge, Massachusetts, pour obtenir des masques à tester. Michael Rein, ingénieur produit senior chez AFFOA, déclare qu'en plus de recevoir des masques de l'État à tester, l'AFFOA reçoit des demandes de test d'hôpitaux, de petites entreprises, de groupes universitaires et de grandes entreprises commerciales. "Nous recevons les matériaux et les masques, les priorisons pour les tests, puis les connectons à un laboratoire partenaire pour les tests", explique Rein.

Le Lincoln Laboratory est l'un de ces partenaires, en plus de l'Université du Massachusetts à Lowell, du Soldier Center du US Army Combat Capabilities Development Command et du laboratoire du professeur MIT Gregory Rutledge sur le campus. Les premiers efforts de Rutledge pour tester l'efficacité de filtration des masques ont complété les propres travaux de filtration du Lincoln Laboratory.

Selon la spécification NIOSH, les masques N95 (et KN95 certifiés chinois) doivent filtrer au moins 95 % des particules d'une certaine taille. Cependant, l'équipement de test utilisé par le NIOSH pour certifier les masques est "hautement spécialisé et difficile à trouver", déclare Shane Tysk, qui a dirigé les tests d'efficacité de filtration au laboratoire. Ainsi, le laboratoire a dû construire son propre dispositif dans le but d'obtenir des résultats similaires.

Pour tester l'efficacité de la filtration, la configuration génère des aérosols de particules de sel d'une certaine taille. Ensuite, l'air chargé d'aérosols est aspiré à travers un appareil de test qui contient un échantillon des matériaux du masque et dans une chambre de collecte, où les chercheurs peuvent mesurer les particules qui ont traversé le filtre du masque. En même temps, ils mesurent la chute de pression à travers le masque, ce qui indique la résistance à l'inhalation, ou à quel point il serait difficile pour quelqu'un de respirer avec le masque. À ce jour, ils ont testé plusieurs copies de plus de 70 types de masques différents.

Tysk dit qu'en comparant les performances des masques KN95 dans leur test à celles des respirateurs certifiés N95, seulement environ la moitié réussissent la norme d'efficacité de filtration de 95%. Les tests au laboratoire se concentrent uniquement sur des particules dont la taille varie de 300 nanomètres à 10 micromètres. Imaginez une gouttelette expulsée en toussant, en éternuant ou en parlant, et qui pourrait abriter un amas de particules virales. Les tests de Rutledge sur le campus mesurent des particules inférieures à 300 nanomètres, à l'échelle d'une seule particule de coronavirus. Les résultats d'efficacité de filtration des deux équipes ont différé dans certains cas.

"Les résultats peuvent être à la fois corrects et pas exactement les mêmes, selon la manière dont la mesure a été effectuée. Les courbes d'efficacité de filtration varient en fonction de la taille des particules", explique Tysk. "C'est difficile lorsque la question est simple, par exemple" ce masque est-il bon ? mesure détaillée."

En plus de tester l'efficacité de la filtration, le laboratoire teste également la résistance des masques N95 et KN95 à la pénétration du sang. Bien que tous les masques N95 ne soient pas conçus ou certifiés comme masques chirurgicaux, les N95 de qualité chirurgicale et leurs homologues KN95 doivent protéger les personnes à la fois contre l'inhalation d'aérosols et contre les éclaboussures ou les pulvérisations de fluides corporels.

Andrew Whitehead du groupe de prototypage rapide a construit la configuration de pulvérisation de sang conformément aux normes internationales de test de sang synthétique ASTM. Avant les tests, les masques sont préconditionnés dans une chambre humide pour simuler l'exposition à l'humidité de la respiration du porteur, ce qui peut avoir un impact sur la perméabilité (le préconditionnement est également effectué pour les masques soumis à des tests d'aérosols). Chaque masque est pulvérisé à une distance d'un pied avec deux millilitres de sang synthétique à l'une des trois vitesses, simulant ce qu'un chirurgien éprouverait lors de la perforation d'un vaisseau sanguin à différentes pressions sanguines (80, 120 ou 160 millimètres de mercure). Ensuite, les chercheurs inspectent visuellement le côté du masque orienté vers l'intérieur et utilisent un coton-tige pour vérifier si du liquide a traversé.

"Contrairement à de nombreux tests que nous effectuons ici, il s'agit en grande partie d'un test qualitatif. Nous vérifions visuellement si l'autre côté du masque est humide. Une surface propre passe", explique Lalitha Parameswaran, qui dirige ce test. Jusqu'à présent, son équipe a testé 58 types de masques différents, avec six répliques de chacun. Environ 70 à 80% des masques ont réussi, bien que Parameswaran affirme qu'ils affinent le test pour ajouter des inspections après un certain temps pour vérifier les infiltrations.

Bien sûr, pour être efficaces, les masques doivent également être bien ajustés, formant un joint étanche contre le visage. Le laboratoire ne teste pas l'ajustement des masques. Mais avec ces données sur l'efficacité de la filtration et la pénétration des liquides, les chercheurs aident les fabricants à savoir rapidement si les matériaux avec lesquels ils prévoient de fabriquer des masques chirurgicaux et des masques N95 fonctionneront ou non, et si les masques acquis à l'étranger sont de bonne qualité.

Le laboratoire prévoit de doubler bientôt sa capacité de test, grâce à un financement supplémentaire qu'il a acquis. Tous les tests effectués par le laboratoire et par l'AFFOA sont actuellement fournis gratuitement à ceux qui en font la demande.

"Il est très important que les gens comprennent à quel point leur EPI fonctionne bien", déclare Tysk. "C'est une chose gratifiante à faire. Cela a été un vrai problème de temps pour le faire rapidement et bien, mais c'est quelque chose qui compte vraiment."

Rein ajoute qu'il est "très reconnaissant d'avoir des partenaires de test au MIT et au Lincoln Laboratory pour aider dans cet effort. Donner de leur temps n'est pas anodin, et ils sont allés tellement au-delà pour pouvoir mettre cela en place."

Les chercheurs souhaitent remercier tout le personnel qui a joué un rôle essentiel dans la réalisation des tests au Lincoln Laboratory. Cette équipe comprend Alberto Cabral, Joseph Chludzinski, Jude Kelley, Paul Robinson, Devon Beck et la division Ingénierie.

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