Article paru dans notre lettre d'information du 29 avril 2020

Masque ou pas masque ?

Confinement, mesures barrières, masques … quelle est leur réelle efficacité ? Les spécialistes de la simulation se mobilisent pour évaluer d’une part les modes possibles de transmission et l’effet des différentes mesures disponibles pour les atténuer, et d’autre part aider les industriels à concevoir des équipements plus efficaces avec leurs outils.

Pour combattre efficacement un ennemi, il faut bien le connaitre. C’est aussi vrai pour le coronavirus Covid-19. Outre la nature même de ce virus, dont on a décodé rapidement le génome, il est important d’appréhender et de comprendre comment il s’attaque à l’organisme humain. C’est ce qui permettra de développer des thérapies, des médicaments et des vaccins efficaces. Mais là, malgré la mobilisation mondiale des chercheurs, beaucoup reste à faire car l’on découvre chaque jours de nouvelles atteintes sur les organismes. Il va falloir mobiliser beaucoup de moyens humains et techniques, et surtout du temps, pour arriver à des résultats probants. Il est donc crucial d’ici là de se protéger au mieux pour éviter d’être contaminé.

Visualisation des fuites d’un masque protecteur mal ajusté lors d’un éternuement. Doc : Ansys
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Encore faut-il connaitre les voies qu’empreinte le virus pour se propager d’un individu à l’autre. C’est ce que les ingénieurs du 3DExperience Lab de Dassault Systèmes ont fait en utilisant les logiciels de la gamme d’outils de simulation numérique Simulia et des donnés déjà existantes dans les bases de données médicales (vitesse d’éjection, nature, dimensions et densité des projections…), pour modéliser l’émission de particules de mucus lors d’un éternuement.

Simuler l’éternuement et ses effets

Sur les vidéos des simulations ainsi réalisées, on y voit comment ces particules se dispersent dans l’atmosphère d’un bureau climatisé et peuvent atteindre les autres personnes présentes et se déposer sur les surfaces. Les ingénieurs ont renouvelé la même simulation lorsque l’on éternue, comme cela est préconisé, dans son coude. Cela atténue la dispersion des particules, mais ne l’annihile pas.

Les effets d’un éternuement dans un bureau climatisé. Doc Dassault Systèmes

 

Ils ont aussi simulé la protection qu’une visière transparente peut apporter aux personnes faces à celle qui éternue, ainsi que les modifications de trajectoires que provoque cette visière. Outre leur impact pédagogique, ces simulations permettent d’explorer rapidement les différentes conceptions possibles pour une visière en termes de formes et de dimensions, ainsi que la distance de sécurité efficace à maintenir entre les individus.

Effet protecteur d’une visière face à un éternuement. Doc : Dassault Systèmes
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Ces simulations ne sont que l’un des exemples de travaux actuellement réalisés au 3DExperience Lab, en collaboration avec sa communauté Open Covid-19 (concepteurs, ingénieurs, scientifiques et autres makers), dont l’intelligence collective et collaborative est mise à contribution pour identifier, qualifier, concevoir, développer et fabriquer rapidement des solutions capables de résoudre les problèmes rencontrés et d’être utilisées par les hôpitaux pendant la pandémie.

Déterminer les distances de sécurité

De son côté, l’éditeur américain d’outils de simulation Ansys a utilisé ses outils LS-Dyna, Fluent et SpaceClaim pour faire de même. Il a publié un certain nombre de vidéos montrant les effets d’un éternuement (17 m/s ou 61 km/h avec des particules de 50 à 400 µm) dans un groupe de personnes espacées d’un mètre, puis de deux mètres pour bien mettre en avant l’importance de la distanciation sociale, et des mesures barrières comme éternuer dans son coude, qui diminuent les risques sans toutefois les éliminer.

Ils ont aussi évalué la dispersion de l’éternuement d’un joggeur et sa répartition sur ses compagnons d’exercice s’ils sont côte à côte ou les uns derrières les autres, ainsi des les distances de sécurité à respecter. Mieux vaut courir côte à côte ou décalés qu’à la queue leu leu, et il faut augmenter les distances de sécurité. Si en absence de vent, 5 mètres sont suffisants pour des promeneurs se déplaçant à 4 km/h, il faut au minimum 10 mètres pour des coureurs allant à 14 km/h.

De l’efficacité du masque

Ils sont aussi utilisé leurs outils de simulation pour évaluer l’efficacité du port du masque, en terme de positionnement correct et d’évaluation de l’étanchéité due à la tension des élastiques et à l’ajustement du clip nasal. Ces simulations montrent qu’un ajustement correct du masque augmente de 25 % la surface de contact entre le masque et la peau, ce qui réduit de 6 fois les risques de dispersions de particules lorsque que l’on éternue.

D’autres vidéos de l’éditeur montrent aussi comment la simulation peut être utilisée pour améliorer la circulation d’air dans les unités de réanimation, afin de diminuer les risques de contamination et faciliter leur désinfection, ou encore pour concevoir des masques de respiration assistée ou des intubateurs plus efficaces.

Ce qu’il faut retenir de ces vidéos de simulation, c’est que si les scientifiques et les ingénieurs travaillent de concert pour trouver des solutions de protection plus efficaces, il faut déjà éviter toute promiscuité en respectant les mesures barrières préconisées par les pouvoirs publics.

Protégez vous bien !

Jean-François Prevéraud

Pour en savoir plus :

https://3dexperiencelab.3ds.com/en/about/

https://www.ansys.com/about-ansys/covid-19-simulation-insights

Ingénieur de formation (ENIM) et journaliste professionnel depuis 1981, Jean-François Prevéraud a participé à de nombreux journaux et lettres d'information (Bureau d'Etudes, CFAO Synthèse, SIT, Industrie & Technologies, Usine Nouvelle...) comme journaliste, rédacteur en chef adjoint ou rédacteur en chef.

En retraite depuis février 2017, Jean-François veut que celle-ci soit active. C’est pour cette raison qu’il reste informé de ce qui bouge dans le PLM dans son sens le plus large (CFAO, Simulation Numérique, Impression 3D, Usine du futur, Réalité virtuelle et augmentée…). Il contribue désormais à notre lettre d’information pour commenter l’actualité que nous publions ou celle qu’il a pu glaner dans les évènements qu’il continue à suivre.

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