Maintenant que le fonctionnement de ce masque n'a plus de secrets, nous pouvons nous pencher sur son adaptation afin de l'utiliser d'une manière détournée afin de s'en servir comme un équipement de protection personnelle.

Contexte

Il est clair qu'actuellement, en plein milieu de la crise mondiale de lutte contre la pandémie du Coronavirus/COVID-19, cet article s'inscrit particulièrement dans l'objectif de faciliter la réutilisation de ces masques pour tenter de sauver des vies humaines. Une fois modifié il peut servir à protéger le personnel soignant des patients atteints de la COVID-19, mais également à protéger soit des personnes saines dans les lieux publics du contact des inconnus soit d'empêcher les personnes contaminées de répandre le virus. Pour plus de détails à propos des divers types de protection personnelles envisageables et leur fonctionnement, je vous invite à (re)lire les paragraphes "Contexte" jusqu'à "Le masque intégral" de mon précédent article d'adaptation d'un masque à ce propos, que vous trouverez ici.
Ceci étant dit, la lutte contre la COVID-19 n'est de loin pas le seul cadre dans lequel ce masque peut avoir une certaine utilité.

Objectif de protection

Avant de se pencher sur une modification ou adaptation quelconque il faut savoir de quoi et comment vous souhaitez être protégé. En effet tout dépend si le porteur du masque souhaite se protéger (de quoi ?) ou protéger aussi les autres.
Par exemple, si vous souhaitez vous protéger de la poussière de ponçage du bois, vous devriez pouvoir adapter des filtres assez fins (P2 ou P3), mais ce qui arrive à l'air expiré vous importe peu. A contrario si vous êtes atteint de la COVID-19 (ou avez un doute à ce propos) et que vous souhaitez protéger vos proches d'une éventuelle contagion, alors vous allez faire très attention à ce que vous faites de l'air que vous expirez (et pas nécessairement à celui que vous inspirez...).

Autres points à prendre en considération

Au-delà de la façon dont vous souhaitez ou avez besoin de protéger le porteur du masque (ou les autres), il y a encore d'autres paramètres à ne pas négliger :

• Le volume d'air : c'est la quantité d'air qui peut circuler dans votre masque, notamment à l'inspiration. Pour vous en rendre compte, essayez de respirer en vous bouchant le nez au travers uniquement d'une paille que vous tenez dans votre bouche : tant que vous êtes assis et tranquille ça peut aller, même si vous sentez peut-être déjà que c'est un peu pénible, mais si vous essayez de monter un escalier de cette manière vous allez vite vous rendre compte que c'est impossible de respirer "si peu d'air" en étant ne serait-ce-que légèrement essoufflé.
  ATTENTION : ne tentez pas cette expérience si vous avez des problèmes respiratoires ni d'une manière prolongée, cela peut être dangereux pour vos poumons.
  Le même phénomène peut se produire selon le diamètre du tuyau par lequel l'air qui entre passe (comme sur la paille) mais aussi par la résistance que peut offrir au passage de l'air le filtre que vous utilisez. C'est généralement pour cette raison que les masques professionnels utilisent deux filtres (de chaque côté du visage) avec une grande surface exposée, malgré un diamètre d'entrée plutôt fin.
• La vapeur d'eau expirée et notamment sa condensation sur les parois par où l'air expiré passe. En effet, l'air expiré par le porteur du masque est chargé d'eau et il a une fâcheuse tendance à se condenser rapidement, provoquant un dépôt d'eau et par conséquent une humidité pas nécessairement pratique qui au-delà de toute gêne, peut même finir par colmater un éventuel filtre de l'air expiré. Cette humidité permanente peut également à la longue provoquer l'apparition de moisissures ou autres effets indésirables pas nécessairement très hygiéniques - ni donc souhaitables - non plus...
• L'étanchéité de l'ensemble : le point vital dans toute protection personnelle est l'étanchéité pour éviter que toute impureté non souhaitée puisse se glisser malencontreusement par une jointure au lieu d'être filtrée comme elle aurait dû l'être. Il faut donc avoir le moins de jointures/connecteurs possibles et les sceller du mieux possible (en utilisant de la colle ou silicone par exemple). Vérifier l'étanchéité du montage est donc vitale, une bonne technique est celle de mettre les sections jointées sous pression et sous l'eau pour vérifier qu'il n'y a pas de bulles d'air qui parviennent à en sortir...
  Enfin, il est inutile de rappeler qu'un masque de ce type est difficilement étanche pour les personnes portant une barbe, de l'air non-filtré peut entrer et sortir librement par les zones du masque en contact avec la barbe, même pour une barbe de quelques jours...
• La résistance des matériaux au danger et environnement exposé : en effet, si vous vous préparez à utiliser votre masque pour filtrer les vapeurs chimiques de peintures et/ou solvants, vérifiez que les plastiques utilisés (notamment si vous avez imprimé des adaptateurs à l'aide d'une imprimante 3D) résistent convenablement aux solvants utilisés et en sont donc tout aussi imperméables... Ce serait dommage de vous retrouver avec votre adaptateur (ou votre masque) complètement fondu(s) ou en morceaux à peine quelques minutes après avoir commencé à l'utiliser... ou pire encore une perméabilité qui passerait inaperçue, annulant ainsi toute protection utile sans même vous en rendre compte...

Votre pire ennemi : la confiance

La confiance est un très grand ennemi face à tout danger, surtout si celui-ci comporte un risque mortel (virus mortel, gaz toxique, poussière cancérigène, etc...). Les points énoncés plus haut ainsi que d'autres facteurs comme par exemple les personnes portant la barbe, la perméabilité ou résistance des matériaux utilisés, filtre inadapté, périmé ou colmaté, etc... sont autant de choses qui parfois peuvent passer inaperçues, annulant ainsi presque tous les effets de la protection que vous croyez que votre masque vous fournit, pouvant parfois même les aggraver. Il faut donc garder en tête que le masque n'est que le dernier rempart de protection entre vous et le danger et que le plus important est donc de se tenir aussi loin que possible du danger en question, même après avoir validé de votre mieux et d'une manière aussi fiable et certaine que possible, l'efficacité de votre masque.

Concepts

En pratique et quelque soit la manière dont vous l'adaptez, vous avez uniquement quatre possibilités ou objectifs de protection* :

• Inspiration libre / Expiration libre : ce cas d'utilisation est son utilisation initiale (plongée/snorkeling) rend votre masque utile uniquement pour plonger ou pour se protéger contre les projections. Cette possibilité peut cependant être utile notamment dans les cas d'utilisation avec des tuyaux raccordés au masque. Il faut cependant garder bien en-tête qu'il est primordial de toujours bien séparer l'air entrant de l'air sortant avec deux tuyaux bien distincts pour éviter l'asphyxie.
• Inspiration filtrée / Expiration libre : c'est le cas d'utilisation le plus courant et en général le plus pratique, cela permet de protéger le porteur de ce qu'il pourrait inhaler, mais l'air qu'il expire est libéré sans aucun filtrage ou traitement ;
• Inspiration filtrée / Expiration filtrée : c'est le cas d'utilisation le plus sur dans le cadre de la protection contre les maladies, il permet de protéger le porteur des germes éventuellement contenus dans l'air inspiré, mais également les personnes l'entourant des germes du porteur, notamment s'il peut être porteur asymptomatique (ce qui peut être le cas dans le cadre de la COVID-19). Dans certains milieux industriels ou laboratoires, demandant peu ou pas de poussière, voire limiter l'humidité/vapeur d'eau, l'air expiré peut aussi avoir besoin d'être filtré pour empêcher de contaminer la salle de travail ;
• Inspiration libre / Expiration filtrée : c'est le cas d'utilisation le moins fréquent car il s'agit de protéger l'entourage de l'air expiré par le porteur du masque. Par exemple, cela peut s'avérer utile dans le cas où un membre d'une famille est atteint d'une maladie contagieuse, pour limiter les risques de contagion aux autres membres...

Mise en œuvre

La mise en œuvre c'est une autre histoire, au vu du nombre de possibilités offertes par ce masque vous pouvez envisager plusieurs solutions différentes pour chacun des quatre concepts/modes de protection exposés ci-dessus. La créativité, la simplicité, la facilité, l'adaptabilité et la possibilité de réalisation avec les moyens disponibles sont quelques-uns des paramètres qui vont rentrer en ligne de mire, en plus des "points à prendre en considération" également déjà énoncés ci-dessus.

Si vous cherchez sur internet vous trouverez déjà d'autres adaptations de ce masque, je ne suis pas le premier à en avoir eu l'idée . Le montage le plus classique que vous trouverez est celui de l'inspiration filtrée / expiration libre, en condamnant les sorties d'air du connecteur vers le tuba, mais en utilisant la membrane avant pour l'expiration. C'est clairement le montage le plus simple qui utilise le masque en écartant facilement les problèmes de condensation car l'évacuation d'air se fait par la membrane d'en bas (initialement prévue pour évacuer l'eau), il suffit alors d'adapter le filtre souhaité uniquement au canal d'entrée tout en bouchant les deux autres (initialement prévus pour l'expiration). Dans ce montage ce sont les membranes du sous-masque intérieur qui jouent le rôle de soupapes pour empêcher l'air expiré de remonter (et mettre de la buée sur le verre en passant) pour qu'il ne ressorte pas par le filtre où il est entré. Cependant l'étanchéité entre le sous-masque et le visage du porteur n'est pas toujours parfaite et il peut donc y avoir des retours de buée, car la membrane du tuba n'est plus présente pour l'en empêcher. Voici les flux d'inspiration (bleu) et expiration (rouge) utilisés dans ce type de montages :

Prototypes présentés dans cet article

Pour ma part dans cet article je me suis penché plutôt sur un prototype permettant d'étudier plus facilement toutes les possibilités offertes par le masque, tout commence par un adaptateur unique et générique qui se branche sur le connecteur du masque, comme le tuba, dans lequel je réutilise les membranes présentes dans le tuba. Ensuite un boîtier spécifique vient se mettre par-dessus, permettant d'explorer toutes les possibilités de par sa configuration intérieure. Cela permet de faire plus facilement des essais et de pouvoir adapter plus simplement le masque aux innombrables filtres et branchements qui pourraient être utilisés avec.

ATTENTION, MISE EN GARDE : les modèles à imprimer en 3D proposés dans cet article n'ont pas tous été testés, ni dans toutes les situations d'utilisation/protection possibles. Comme dit plus haut ne vous sentez pas protégé (en confiance) par de telles adaptations si vous n'êtes pas certain de leur fiabilité, après des tests méticuleux ou validation par un organisme compétent en la matière.
Pour information, cet article a uniquement pour but d'explorer les diverses possibilités d'adaptation de ce masque en fournissant une sorte de "kit de prototypage", dont son efficacité demeure à prouver avant son utilisation face à un danger réel.

Adaptateur principal

Cet adaptateur permet de remplacer le tuba et de réutiliser les membranes de ce dernier. Vous devrez au préalable avoir démonté le tuba pour récupérer les membranes. Ensuite les divers modules de respiration viennent se greffer dessus un peu comme un "chapeau", selon le mode de respiration choisi (voir plus bas). Dans certains modes la soupape d'évacuation d'eau doit être condamnée pour éviter la sortie d'air non-filtrée.

Impression

Afin d'imprimer cet adaptateur le plus robustement possible et le plus étanche possible, imprimez-le avec un remplissage de 100% (solide donc) et en biais de 45°, avec l'adaptateur des membranes du tuba (partie rectangulaire) vers le haut, comme ceci : Utilisez bien sur des supports pour que l'impression soit correcte. Le PLA est déconseillé comme matériel d'impression de par sa perméabilité et surtout sa fragilité face aux températures basses (soleil, etc...) ainsi que sa malléabilité qui font qu'il se déformerait trop facilement. Préférez (dans l'ordre croissant de la fiabilité) le PETG, l'ABS, le SLS (nylon) ou encore mieux le métal par fusion-laser pour garantir une imperméabilité optimale.

Mise en place

Une fois imprimé et éventuellement libéré de ses supports, cet adaptateur s'insère à la place du tuba sur le connecteur du masque. Cependant, en fonction de votre imprimante il se peut qu'il y ait un jeu trop important entre le connecteur et le joint fourni dans le masque. Pour garantir une bonne étanchéité, je vous recommande fortement de déposer deux fils de silicone d'environ 2 mm chacun, faisant le tour des deux canaux d'expiration et un grand tour, comme sur la photo ci-dessous en rouge : Utilisez à défaut de silicone de la colle telle que néoprène ou encore mieux de la résine (bi-composants) type époxy. Laissez sécher 24h et testez l'étanchéité en bouchant tous les trous de l'adaptateur et en posant le masque : vérifiez qu'il n'y a pas de fuites ni obstructions aussi bien à l'expiration qu'à l'inspiration.

Une fois en place, vous pouvez positionner les membranes du tuba sur le dessus de l'adaptateur.

ATTENTION AU POSITIONNEMENT : la membrane centrale doit s'ouvrir vers l'intérieur de l'adaptateur (voir photos ci-dessous).

Vous pouvez désormais mettre en place le couvercle adaptateur & configuration qui vous convient...

Condamnation de la membrane d'évacuation d'eau

Selon le montage choisi (voir indications par montage ci-dessous), il se peut qu'il soit nécessaire de condamner la membrane d'évacuation d'eau (celle qui est devant, sous le menton). Pour ce faire vous avez plusieurs possibilités : si c'est uniquement pour tester dans un milieu sécurisé (non-exposé au danger), il suffira d'insérer une mousse ou une gomme taillée à la bonne dimension entre le cache et la membrane pour la maintenir bien serrée et lui éviter ainsi de pouvoir s'ouvrir. Si c'est pour une utilisation un peu plus "sérieuse", il convient alors de la sceller définitivement en utilisant de la silicone ou toute autre pâte à jointer adaptée (résine par exemple). Il convient de retirer la membrane et déposer une couche de pâte à jointer ou résine dépassant la largeur du trou de plusieurs millimètres et aussi bien du côté intérieur qu'extérieur du masque.

Voici comment procéder :
Commencez par retirer le cache de protection de la membrane à l'aide d'un petit tournevis plat tout en faisant pression vers l'extérieur (en vous appuyant sur la vis apparente) :

Ensuite attrapez la membrane comme sur la photo et tirez délicatement dessus jusqu'à la dégager :

Utilisez de la silicone, résine ou tout autre pâte imperméabilisante pour boucher la totalité du trou de la membrane, aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur, en veillant à bien dépasser et à ce que la couche soit suffisamment épaisse (minimum 2mm) de chaque côté :

Vous pouvez remettre le cache pour un souci esthétique, mais surtout pour protéger le joint de tout éventuel endommagement (coup, éraflure, etc...) :

Couvercles d'adaptation

C'est maintenant que ça devient intéressant, grâce aux membranes du tuba et au connecteur que j'ai conçu, il devient possible de créer le circuit qui vous intéresse très simplement. Pour ma part ayant des filtres 3M dans mon atelier pour le bricolage, je me suis concentré sur la création d'adaptateurs permettant d'utiliser des filtres P3 (et autres) avec les connecteurs 3M. Ils ont l'avantage d'être fiables et très répandus. Libre à vous de les utiliser tels quels ou de les modifier pour adapter d'autres types de filtres, tuyaux ou ce que vous souhaitez**.

La connexion de ces couvercles avec l'adaptateur principal est conçue de manière à ce qu'ils soient très difficiles à enlever une fois posés, ceci afin d'éviter des ouvertures accidentelles pendant une éventuelle utilisation en milieu hostile. Si vous souhaitez retirer un couvercle déjà posé, faites bien attention à soulever les 3 pattes d'arrêt en même temps pour pouvoir l'extraire, sinon vous risquez d'abîmer aussi bien le couvercle que l'adaptateur principal.

Pour imprimer ces couvercles, évitez également de les imprimer "à plat", tournez-les de 45° sur deux axes afin de les rendre surtout plus robustes. Placez également la partie du connecteur vers le haut pour obtenir une surface plus régulière. Concernant les matériaux à utiliser, tout comme pour l'adaptateur principal et pour les mêmes raisons évitez le PLA, préférez le PETG, l'ABS, le SLS/Nylon ou encore le métal/fusion-laser.

ATTENTION : si vous utilisez les adaptateurs 3M fournis dans cet article, vous devrez vous confectionner un joint permettant de sceller la jonction entre le filtre 3M et l'adaptateur imprimé en 3D. Le joint doit être d'une matière souple, lisse et imperméable, idéalement du caoutchouc comme celui d'une chambre à air de vélo par exemple... Le diamètre intérieur (trou) doit être de 22mm et l'extérieur de 40mm, l'épaisseur du joint d'environ 1-2mm selon la matière utilisée : il doit ajuster suffisamment bien pour ne pas forcer en vissant le filtre mais assez pour le tenir en place sans qu'il se dévisse seul sous son propre poids ni les mouvements/vibrations de la tête du porteur.

Voici une brève description en images sur comment faire à partir d'une chambre à air. A défaut de chambre à air disponible vous pouvez tenter d'utiliser le carton d'une brique TetraPak, mais je ne garantis pas un résultat optimal :

Inspiration filtrée / Expiration libre V1-simple

Seul ce montage sera expliqué dans les détails, les autres étant analogues, il me semble inutile de répéter la procédure trois fois...
Cette configuration reprend l'utilisation la plus répandue décrite plus haut, c'est aussi la plus simple à mettre en œuvre : l'inspiration se fait par le tuba, filtrée, l'expiration se fait par la membrane d'évacuation d'eau, moyennant un adaptateur afin de rediriger le flux d'air sortant vers le bas. Il n'y a donc pas besoin de condamner la membrane d'évacuation d'eau et la condamnation des canaux d'expiration du tuba se fait par le couvercle.
A la différence des montages que vous trouvez sur internet, l'utilisation de la membrane du tuba empêchera tout dépôt de buée sur la vitre devant vos yeux, ce qui est vraiment appréciable.

Enlevez le cache d'origine à l'aide d'un tournevis comme expliqué dans "Condamnation de la membrane d'évacuation d'eau" ci-dessus (sans condamner la membrane !) et posez le nouveau cache à sa place :

Placez le couvercle dans le bon sens sur l'adaptateur principal et appuyez jusqu'à ce que les arrêts soient complètement rentrés/"clipsés" :

Il ne reste plus qu'à placer les filtres (sans oublier les joints, voir plus haut) :

Et voilà le résultat !

 

Inspiration filtrée / Expiration libre V2-arrière

Cette configuration permet d'utiliser le plein potentiel du tuba et ses membranes en rejetant l'air expiré, même s'il n'est pas filtré, vers l'arrière ce qui le rend moins "agressif" envers ceux qui se trouvent devant le porteur du masque. Dans le cadre des protections autres que maladies/COVID-19, cela permet de ne pas "souffler" en expirant sur ce que le porteur a devant lui, ce qui peut éviter des "nuages de poussière" parfois peu pratiques, voire gênants (pour la vue) ou facilitant le colmatage des filtres.

Cette configuration requiert la condamnation de la membrane d'évacuation d'eau. (voir plus haut)

 

Inspiration filtrée / Expiration filtrée

Cette configuration permet d'utiliser un filtre pour l'inspiration et l'autre pour l'expiration. Son inconvénient majeur est donc qu'il divise par deux le flux d'air, mais son grand avantage est qu'il protège aussi bien le porteur que ceux qui l'entourent. C'est donc la configuration idéale pour une protection optimale dans le cadre actuel de la COVID-19. Surveillez cependant la saturation du filtre sortant, qui peut se retrouver rapidement rempli d'eau par la condensation, le rendant inutilisable. Faites des tests avant utilisation dans un contexte potentiellement dangereux, notamment pour savoir au bout de combien de temps le filtre sature et a besoin d'être remplacé.

Cette configuration requiert la condamnation de la membrane d'évacuation d'eau. (voir plus haut)

Ressources supplémentaires

Voici un connecteur vide avec déjà les adaptateurs 3M dessus, qui vous permettra de faire d'autres éventuelles adaptations qui vous intéresseraient :

Voici également le connecteur seul qui vous permettra de concevoir n'importe quel couvercle d'adaptation selon vos propres besoins :

Enfin, voici le connecteur de la face avant/évacuateur d'eau, pour vous permettre de faire d'éventuelles adaptations de ce côté-là également. Attention cependant à l'étanchéité qui est un peu compliquée à gérer au vu de la forme et des pièces touchées.

Vous retrouverez également les connecteurs 3M mâle & femelle seuls dans mon premier article à ce propos : Masque COVID-19.

Autres pistes

Dans cet article en fin de compte seuls 3 montages sont présentés, mais personnellement il me semble clair que les possibilités de ce masque sont presque infinies : vous pouvez adapter un filtre extérieur via un tuyau, ou encore une ventilation forcée via un boîtier extérieur, pouvoir le brancher sur une prise murale à oxygène/air pur, etc... Vous pouvez également tenter de modifier les flux d'air en inversant certaines membranes ou en les enlevant... N'hésitez pas à poster en commentaire (ou m'envoyer via le formulaire de contact ou la page Facebook DIegoYourself) vos réalisations, questions et/ou suggestions. Je n'hésiterai pas à publier (avec votre accord) les réalisations les plus utiles et/ou performantes.

Conclusion

J'espère humblement que cette analyse ainsi que mon "kit de prototypage" permettront de sauver ou au moins d'aider à sauver quelques vies dans cette crise sanitaire mondiale. Mais je vous rappelle que le plus important est d'éviter le danger autant que possible, donc restez chez vous autant que vous pouvez et évitez les contacts rapprochés, même en portant un masque.

Je vous remercie de m'avoir lu, je vous souhaite bonne chance dans cette crise et je remercie le personnel médical, de protection civile et de services en général qui prennent des risques aussi bien pour sauver nos vies que pour nous simplifier le quotidien.