Après avoir étudié l'efficacité de différentes couches de masques pour empêcher les gouttelettes respiratoires de s'échapper des masques faciaux, une équipe de chercheurs internationaux s'est maintenant concentrée sur la modélisation de ce qui arrive aux gouttelettes lorsqu'elles entrent en contact avec des masques humides. Leurs résultats montrent que les masques humides sont toujours efficaces pour empêcher ces gouttelettes de s'échapper du masque et d'être atomisées en particules aérosolisées plus petites et plus faciles à répandre.

Cette étude n'a étudié que les effets des masques humides sur la pénétration des gouttelettes ; les chercheurs notent que les gens devraient suivre les conseils de santé publique pour changer leur masque s'il est mouillé, car les masques humides sont plus difficiles à respirer, moins efficaces pour filtrer l'air inhalé et peuvent s'évacuer davantage autour du bord du masque que les masques secs. /P>

"Bien que l'efficacité de divers masques faciaux secs ait été explorée, une enquête approfondie sur les masques humides fait défaut. Pourtant, les utilisateurs portent des masques pendant de longues périodes et pendant ce temps, la matrice du masque devient humide en raison des gouttelettes respiratoires libérées par la respiration, toux, éternuements, etc. », a écrit l'équipe d'ingénieurs de l'Université de Californie à San Diego, de l'Indian Institute of Science et de l'Université de Toronto. Les chercheurs ont présenté leurs découvertes le 21 novembre lors de la 74e réunion annuelle de la division APS de la dynamique des fluides de l'American Physical Society. Le même article sera publié dans Physical Review Fluids le 7 décembre.

Ils ont constaté que, peut-être de manière contre-intuitive, les masques humides rendent en fait plus difficile la pénétration et l'échappement de ces gouttelettes respiratoires du masque, se brisant en particules plus petites et aérosolisées; la recherche a montré que ces particules plus petites sont plus susceptibles de propager le virus du SRAS-CoV-2 en restant dans l'air plus longtemps que les gouttelettes plus grosses qui tombent au sol. En modélisant la physique derrière pourquoi cela se produit, ils ont découvert que deux mécanismes très différents sont présents pour les masques hydrophobes comme les masques chirurgicaux courants, par rapport aux masques hydrophiles comme les variétés en tissu.

Pour étudier exactement l'impact de l'humidité sur la pénétration des gouttelettes, les chercheurs ont généré de fausses gouttelettes respiratoires à l'aide d'une pompe à seringue, qui poussait lentement le liquide à travers une aiguille et sur l'un des trois types de matériaux de masque :un masque chirurgical et deux masques en tissu d'épaisseurs différentes. Les chercheurs ont enregistré ce qui s'est passé lorsque les gouttelettes ont frappé le masque à l'aide d'une caméra à grande vitesse capturant l'impact à 4 000 images par seconde, et ont continué à l'étudier lorsque le masque est devenu humide.

Ils ont découvert que les gouttelettes d'une toux ou d'un éternuement doivent se déplacer à une vitesse plus élevée pour être poussées à travers un masque lorsqu'il est mouillé, par rapport à lorsqu'il est sec. Sur les masques hydrophobes à faible capacité d'absorption, comme les masques chirurgicaux, les gouttelettes respiratoires forment de petites perles à la surface du masque, offrant une résistance supplémentaire aux gouttelettes impactées contre une éventuelle pénétration.

Les masques en tissu hydrophile ne présentent pas ce perlage; au lieu de cela, le tissu absorbe le liquide, la zone mouillée s'étendant à mesure que le masque absorbe plus de volume. La matrice poreuse de ces masques en tissu se remplit de liquide, et les gouttelettes doivent donc déplacer un plus grand volume de liquide pour pénétrer dans le masque. En raison de cette résistance supplémentaire, la pénétration est plus faible.

"En résumé, nous avons montré que les masques humides sont capables de mieux restreindre les gouttelettes respiratoires balistiques que les masques secs", a déclaré Sombuddha Bagchi, premier auteur de l'article et titulaire d'un doctorat en génie mécanique. étudiant à la Jacobs School of Engineering de l'UC San Diego.

"Cependant, nous devons également faire attention aux fuites latérales et à la respirabilité des masques humides, qui n'ont pas été étudiées dans notre étude", a ajouté Abhishek Saha, co-auteur et professeur de génie mécanique et aérospatial à l'UC San Diego.

L'équipe d'ingénieurs - qui comprend également les professeurs Swetaprovo Chaudhuri de l'Université de Toronto et Saptarshi Basu de l'Indian Institute of Science - connaissait bien ce type d'expérience et d'analyse, bien qu'ils aient été habitués à étudier l'aérodynamique et la physique des gouttelettes pour des applications telles que les systèmes de propulsion, la combustion ou les pulvérisations thermiques. Ils se sont tournés vers la physique des gouttelettes respiratoires l'année dernière lorsque la pandémie de COVID-19 a commencé, et depuis lors, ils étudient le transport de ces gouttelettes respiratoires et leur rôle dans la transmission des maladies de type COVID-19.

En mars 2021, cette même équipe a publié un article dans Science Advances détaillant l'efficacité des masques secs à une, deux et trois couches pour empêcher les gouttelettes respiratoires de pénétrer dans le masque. En utilisant une méthodologie similaire à cette expérience de masque humide, ils ont montré que les masques chirurgicaux à trois couches sont les plus efficaces pour empêcher les grosses gouttelettes d'une toux ou d'un éternuement d'être atomisées en gouttelettes plus petites. Ces grosses gouttelettes de toux peuvent pénétrer à travers les masques à une ou deux couches et s'atomiser en gouttelettes beaucoup plus petites, ce qui est particulièrement crucial car ces gouttelettes d'aérosol plus petites peuvent persister dans l'air pendant de plus longues périodes.