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S’aventurer à l’extérieur de votre maison est une entreprise intrinsèquement risquée de nos jours. Mais peut-être qu’aucun voyage nécessaire n’inspire plus d’anxiété en ce moment que votre visite de routine chez le dentiste.

Non seulement vous devez retirer votre masque dans une pièce avec un parent inconnu, mais vous devez également ouvrir la bouche et la garder ouverte pendant de longues périodes de temps, le tout pendant que quelqu’un travaille à quelques centimètres de votre visage. Aller chez le dentiste est un aspect essentiel de bons soins de santé et d’hygiène. Mais à l’époque du coronavirus, c’est une vérité inhérente que les patients et les praticiens risquent de se transmettre des infections via des gouttelettes en suspension dans l’air.

Au lieu de sauter votre nettoyage deux fois par an – et potentiellement de payer le prix dans les cavités ou pire sur la route – une équipe d’ingénieurs de l’Université Cornell a conçu un casque transparent à porter pendant les procédures qui créeraient un vide interne pour arrêter les gouttelettes expirées par patients d’atteindre le plein air.

Dans leurs simulations, les chercheurs ont découvert que ce casque empêcherait la propagation de 99,6% des gouttelettes toussées en seulement 0,1 seconde, soit 100 millisecondes.

Pourquoi c’est important – Les chercheurs rapportent que les casques seraient même légèrement plus efficaces que les systèmes de filtration d’une pièce entière, qui peuvent prendre jusqu’à 45 minutes pour capturer 99% des gouttelettes en suspension dans l’air. Les casques pourraient être une alternative moins chère et plus facilement accessible aux systèmes de filtration coûteux, augmenter la sécurité des patients et des praticiens et ramener plus de personnes dans le fauteuil du dentiste plus rapidement que de remodeler les systèmes d’air d’un bâtiment entier pour répondre à nos nouveaux besoins.

« Cela aurait une sensation similaire à celle de conduire avec les vitres baissées. »

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Voici le contexte – La télémédecine a explosé car Covid-19 a rendu de plus en plus difficile et risqué d’assister à des rendez-vous médicaux en personne. Mais même un travail dentaire de routine comme un nettoyage ou un contrôle ne se traduit pas tout à fait par un chat vidéo.

En utilisant la pression du vide, de petites gouttelettes peuvent être capturées dans le casque et aspirées dans une buse de filtration. Jia et al. / Physique des fluides

Pour obtenir des soins, vous devez vous rendre en personne. Et, évidemment, ces rendez-vous impliquent de fouiller autour de la bouche, du nez ou de la gorge des patients – des zones qui sont essentiellement le point de départ de la propagation du Covid-19.

Le dépistage des personnes avant leur rendez-vous et l’obligation pour les praticiens de porter des masques et des gants N95 permet de limiter la transmission du virus, mais seulement à un tel degré. L’installation de systèmes de filtration de haute technologie dans les bureaux pour créer des «salles à pression négative» pour arrêter la propagation des gouttelettes peut aider à arrêter la propagation, mais elles peuvent également être d’un coût prohibitif.

Pour résoudre ce problème de manière plus rentable, cette équipe de recherche a décidé de se concentrer sur la neutralisation de la transmission du virus à la source: le nez et la bouche.

Dans une recherche publiée mardi dans la revue Physics of Fluids, les chercheurs présentent leur design innovant, bien qu’un peu étrange.

Comment ça marche – Le design du casque lui-même ressemble à un affrontement futuriste entre le casque d’un plongeur en haute mer et les Cybermen dans Doctor Who. Dans le prototype simulé, les casques sont constitués d’un plastique transparent de 1 millimètre d’épaisseur avec une ouverture en haut pour une buse de filtration d’air et une à la bouche et au nez pour l’accès médical. Les casques ont également été conçus avec un rembourrage autour du cou pour créer un joint étanche à l’air.

La façon dont cela fonctionne est la suivante: une fois le joint sous vide établi, les gouttelettes de la bouche et du nez sont aspirées dans la buse de filtration avant d’être renvoyées dans l’air. Certaines gouttelettes peuvent rester coincées à l’intérieur du casque, il faudra donc une désinfection pour une utilisation répétée.

À l’aide de modèles informatiques, les chercheurs ont étudié comment des gouttelettes de différentes tailles expulsées lors d’une toux pouvaient être capturées par une pression négative créée dans le casque par une légère pression de vide.

Dongjie Jia est un étudiant de troisième cycle en génie mécanique à l’Université Cornell et premier auteur de l’article. Il raconte à Inverse que le port de ce casque EPI serait similaire au port d’un casque de moto sur route ouverte.

« Cela aurait une sensation similaire à celle de conduire avec les vitres baissées », explique Jia. « La baisse de pression est relativement faible, il ne devrait donc pas y avoir d’inconfort. »

Au cours de ces simulations, les chercheurs ont observé la trajectoire de 400 gouttelettes différentes (réparties uniformément en quatre tailles de gouttelettes différentes).

Dans les simulations, leur casque a capturé 99,6% des gouttelettes en moins d’une seconde. Jia et al. / Physique des fluides

Ce qu’ils ont découvert – Après avoir analysé les résultats de la simulation, les chercheurs rapportent que près de 100% – 99,6% pour être exact – des gouttelettes expirées lors de toux simulées ont été capturées par leur casque et filtrées.

Surtout, toutes les tailles de gouttelettes n’ont pas été affectées de la même manière par cet appareil. Les gouttelettes les plus lourdes étaient plus susceptibles d’échapper au vide créé dans le casque. Capturer ces gouttelettes indésirables nécessiterait des pressions de vide trop élevées pour le confort du porteur, selon les chercheurs. Mais, écrivent les chercheurs, cela ne devrait pas nécessairement être une cause de panique. La raison en est à voir avec Covid-19 lui-même.

Les gouttelettes plus petites, que le casque a capturées, sont plus susceptibles de s’attarder dans l’air et d’augmenter la transmission du Covid-19. Les gouttelettes lourdes, quant à elles, ont tendance à tomber au sol en 0,2 seconde, ce qui signifie qu’elles sont moins susceptibles de transmettre l’infection.

Et la prochaine étape – La prochaine étape de la liste des tâches de ces chercheurs consiste à commencer à développer un prototype physique de ce casque pour voir comment son efficacité résiste au monde réel.

« Cette conception proposée en est encore à ses tout débuts si nous envisageons de le transformer en un produit réel », déclare Jia. « La forme du port d’accès – ouverture du visage – n’est qu’une preuve de concept et il faudrait une collaboration intensive avec les praticiens de terrain pour parvenir à une conception finale pour une accessibilité et une efficacité optimales. »

L’équipe prévoit également de continuer à peaufiner l’efficacité de la conception de ce casque pour élargir son impact clinique à l’avenir. Un tel casque pourrait également rendre d’autres procédures, comme l’intubation, plus sûres.

Résumé: Les rencontres cliniques de dentistes et d’oto-rhino-laryngologistes exposent intrinsèquement ces spécialistes à un risque accru d’infection par le SRAS-CoV-2, les menaçant ainsi, leurs patients et leurs pratiques. Dans cette étude, nous proposons et simulons une conception de casque qui pourrait être utilisée par les patients pour minimiser le risque de transmission en retenant les gouttelettes créées par la toux. Le casque a un port pour accéder à la bouche et au nez et un autre port connecté à une source de vide pour empêcher les gouttelettes de sortir par le port d’accès et de contaminer l’environnement ou les cliniciens. Nous avons utilisé la dynamique des fluides computationnelle (CFD) en conjonction avec le suivi des particules ponctuelles lagrangiennes pour simuler les trajectoires des gouttelettes lorsqu’un patient tousse en utilisant cet appareil. Une gamme de diamètres de gouttelettes et différentes conditions de fonctionnement ont été simulées. Les résultats montrent que 100% des gouttelettes en suspension dans l’air et 99,6% de toutes les gouttelettes contre la toux sont retenues par le casque.


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