Le masque facial FFP2 « intelligent » alerte le porteur lorsque les limites de CO2 sont dépassées

Dec 01, 2023

Crédit image : Dreamstime

Par la rédaction d'E&T

Publié le vendredi 4 février 2022

Un nouveau masque facial "intelligent", conçu à l'Université de Grenade (UGR), envoie une alerte au porteur via son smartphone lorsque les limites de CO2 saines recommandées à l'intérieur du masque facial sont dépassées.

La conception du masque répond à un problème qui a été mis en évidence depuis le début de la pandémie de Covid-19 : celui du CO2 que nous respirons à l'intérieur de nos masques faciaux. Le port de masques de type FFP2 pendant une durée quelconque produit une concentration de CO2 entre le visage et le masque supérieure à la concentration atmosphérique normale (~ 0,04 %), en raison du gaz que nous expirons lors de la respiration. La réinhalation de CO2 peut avoir des effets néfastes sur la santé, même chez les personnes en bonne santé, tels que malaise général, maux de tête, fatigue, essoufflement, étourdissements, transpiration, accélération du rythme cardiaque, faiblesse musculaire et somnolence.

Ces effets négatifs sont connus pour être liés à la fois à la durée d'exposition et à la concentration du gaz lui-même. Par exemple, certaines réglementations sanitaires recommandent une valeur maximale de 0,5 % de CO2 dans l'environnement de travail (en moyenne sur une journée de huit heures), ou qu'une exposition de 30 minutes à 4 % de CO2 soit considérée comme très nocive pour la santé.

Le nouveau masque facial FFP2 conçu à l'UGR permet de connaître en temps réel le niveau de CO2 réinspiré grâce à une application smartphone. Cette méthode - un système portable de surveillance des gaz qui se caractérise par son faible coût, son évolutivité, sa fiabilité et sa commodité - représente une avancée significative avec des avantages importants pour la santé.

L'étude a été menée par l'équipe de recherche pluridisciplinaire 'ECsens' appartenant aux Départements de Chimie Analytique et d'Electronique et Informatique de l'UGR. Ensemble, ils ont développé le système de détection de gaz portable, sans fil et en temps réel qui surveille les niveaux de CO2 à l'intérieur du masque facial FFP2.

Alors que les masques faciaux standard agissent simplement comme des filtres à air pour le passage nasal et/ou buccal, l'inclusion de capteurs pour mesurer des paramètres d'intérêt spécifiques apporte une valeur ajoutée qui améliore leur utilisation et leur efficacité, créant ce nouveau masque facial "intelligent".

Les auteurs de la recherche ont écrit : "Depuis que la pandémie mondiale a été déclarée par l'Organisation mondiale de la santé en raison de la propagation de Covid-19, l'utilisation universelle de masques faciaux a été recommandée ou imposée à la population générale, dans le but d'empêcher la propagation rapide du SRAS-CoV-2.

"Nonobstant les preuves généralisées en faveur des masques faciaux pour réduire la transmission dans la population, il existe également un large consensus sur les effets indésirables possibles causés par leur utilisation prolongée, principalement en raison de l'augmentation de la résistance respiratoire et de la réinhalation du CO2 qui s'accumule à l'intérieur du masque".

Le système proposé par l'équipe repose sur l'insertion d'un « tag » souple dans un masque FFP2 standard. Cette étiquette comprend un capteur de CO2 optochimique innovant et développé sur mesure, ainsi que l'électronique de traitement du signal nécessaire. Le capteur et le circuit sont tous deux fabriqués sur un substrat polymère léger et flexible, formant ce que l'on appelle l'« étiquette de détection », qui ne cause aucune gêne à l'utilisateur. L'étiquette ne nécessite pas de piles car elle est alimentée sans fil par la liaison de communication en champ proche (NFC) avec le smartphone - similaire à celle utilisée pour effectuer des paiements sans fil, par exemple - à l'aide d'une application Android. L'application développée sur mesure est également utilisée pour le traitement des données, la gestion des alertes et l'affichage et le partage des résultats.

Les scientifiques de l'UGR ont mené des tests préliminaires du masque sur des sujets pratiquant à la fois une activité sédentaire et des exercices physiques. Décrivant leurs découvertes, ils ont écrit : « Nos résultats, qui sont conformes aux essais cliniques précédents, présentent des valeurs de CO2 comprises entre 2 % lors d'activités à faible rythme de travail (sédentaires) et une valeur maximale de près de 5 % lors d'exercices physiques de haute intensité.

« Ces valeurs sont nettement supérieures à la plage typique de 0,04 à 0,1 % de CO2 trouvée dans l'air atmosphérique ou dans des environnements de travail typiques considérés comme sains. Bien que les tests de performance que nous avons effectués ne constituent pas un essai clinique formel, ils sont destinés à donner une indication du potentiel de ce système dans le domaine des capteurs portables pour la surveillance non invasive de la santé.

Les scientifiques soulignent que leur masque facial est également 100% écologique, car il ne nécessite pas de piles, s'appuyant plutôt sur la technologie standard des smartphones sans fil.

Le masque intelligent a potentiellement de multiples applications dans les domaines de la surveillance de la santé non invasive, de la recherche préclinique et des diagnostics à l'aide d'appareils électroniques portables. D'autres capteurs pourraient également être inclus, pour détecter d'autres gaz d'intérêt.

L'étude - "Masque facial intelligent pour la surveillance sans fil du CO2" - a été publiée dans la revue Nature Communications.

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