Dispositif de désinfection des masques faciaux — Needlab

À propos de ce projet

Dispositif de désinfection des masques faciaux

UV-C/chaleur,  Dispositif de désinfection de masque facial contrôlé par Arduino pour le coronavirus (SARS-CoV-2)

Il s'agit d'un projet open source partagé sous Creative Commons "Attribution-NonCommercial-ShareAlike" CC BY-NC-SA

Avertissement : Ce document relève de la "Loi du Bon Samaritain".

Publication originale :http://www.needlab.org/face-masks-disinfection-device

Présentation

Les masques FFP1 et FFP2 sont des éléments de protection indispensables lors des épidémies . Ils sont destinés à un usage unique, mais en période de crise le réemploi est inévitable et des mécanismes de désinfection sont nécessaires (1)⁠. Pendant les pandémies de SRAS-CoV-2 en cours, les hôpitaux, les centres de santé et les centres de recherche ont mis en place différents mécanismes de désinfection pour ces masques, impliquant généralement une irradiation germicide ultraviolette (UVGI) et/ou une chaleur quelconque. Néanmoins, ces méthodes ne sont pas disponibles pour de nombreuses parties vulnérables de la population, où néanmoins, en raison de la pénurie, la réutilisation de ces masques est devenue la seule option. Le besoin d'une méthode viable de désinfection des masques faciaux est encore accru par les preuves que le SRAS-CoV-2 est extrêmement stable à la surface des masques chirurgicaux même après 7 jours (2)⁠.

Ce projet vise à créer un appareil portable à petit budget qui peut utiliser efficacement les UVGI et la chaleur sèche pour désinfecter les masques faciaux des virions du SRAS-CoV et qui peut être facilement reproduit par les personnes qui en ont besoin.

Instructions de bricolage sur la fabrication d'un dispositif de désinfection

Schéma de configuration de l'appareil

●      La température doit être maintenue dans la plage 65+/-5°C

●      La lampe doit fournir une longueur d'onde UV-C.

●      La durée du cycle de désinfection est d'au moins 30 minutes. (recommandation :pas plus de 30 minutes afin d'avoir une portée plus sûre pour éviter la dégradation potentielle du masque facial et la perte de fonctionnalité.)

Dimensions de l'appareil

Premier test de chaleur

Fabrication du système de chauffage

• Une poêle de 22 centimètres de diamètre (compatible induction) avec le manche retiré.

• Couvrir la poêle avec du papier d'aluminium pour la réflexion de la lumière UV-C.

• Faites un trou de 20 centimètres au centre du boîtier/de la surface inférieure de l'appareil.

• Afin de maintenir la position de la poêle à frire, utilisez quatre supports métalliques comme indiqué sur l'image.

Important : La poêle à frire ne doit pas toucher le bois de la boîte, car cela réduit l'efficacité de la chaleur. Il faut donc sélectionner le bon diamètre du trou et façonner les supports métalliques selon ce schéma :

Réalisation du capot supérieur

Système UV-C

Pour la source UV-C de cet appareil, une ampoule de 11 W d'un kit « Stérilisateur pour aquarium » a été utilisée. L'ampoule UV-C a été extraite et montée sur le couvercle supérieur aux deux extrémités de l'ampoule, comme indiqué sur l'image. L'ampoule est montée en créant 4 trous dans le couvercle supérieur et en utilisant une attache zippée/attache-câble et un rembourrage doux pour fixer solidement l'ampoule. La surface supérieure est recouverte d'aluminium pour refléter le rayonnement UV.

N'hésitez pas à utiliser une lampe UV-C provenant d'autres sources. Si vous n'avez pas accès au tube de cristal (utilisé dans ce projet), n'utilisez pas de verre en remplacement car le verre bloque le rayonnement UV.

Ampoule UV-C Source pour cet appareil

!! ATTENTION :

Vous devez savoir que le rayonnement UV-C est très dangereux pour vos yeux et votre peau. La lampe UV-C doit être allumée uniquement lorsque le couvercle supérieur de l'appareil est fermé et éteinte lorsque l'appareil est ouvert.

Veuillez également vérifier les recommandations très pertinentes que Horror Coder nous a données dans les commentaires de cet article (Merci encore pour sa précieuse contribution) :"... Je veux insister sur le danger invisible des UVC, vous devez vérifier que le la boîte est très résistante à la lumière. N'oubliez pas que le rayonnement visible du tube germicide n'est qu'un sous-produit et qu'il ne représente que 3/4 % des émissions totales, alors ne vous fiez pas à votre œil, il y a un gros risque de fuite d'émission et vous ne le percevez pas. Vous devez vérifier qu'il est étanche à la lumière en mettant une lumière à l'intérieur de la boîte d'une puissance nominale de 10X la puissance du tube (utilisez une torche à LED haute puissance ou quelque chose de similaire) et vérifier les fuites de lumière autour de la boîte/boîtier dans un environnement complètement sombre . Vous devez remplir tous les trous , utilisez du joint mousse et/ou des bordures pour éviter ce risque de fuite d'UV-C à l'extérieur de la boîte, et vérifiez-le avec la méthode préconisée ci-dessus.

Couvrir les surfaces avec du papier d'aluminium

Avant d'installer le tube UV-C et la grille, couvrez les côtés et la surface supérieure de la boîte avec du papier d'aluminium, comme indiqué sur l'image. L'objectif est de refléter la lumière UV-C sur les faces latérales, augmentant ainsi l'efficacité.

Conseils : Du ruban adhésif double face peut être utilisé pour maintenir la feuille d'aluminium en place pour les surfaces et les bords peuvent être taraudés.

Fabrication de la grille - Placement des masques

Les masques seront placés sur une grille. La grille I a été réalisée à l'aide de fil de cuivre aminci à 30 mm de distance de chaque fil. La grille est à 120 mm au-dessus de la surface inférieure. La grille est maintenue ensemble en faisant passer le fil à travers de petits trous pratiqués sur les surfaces avant et arrière de la boîte.

Configuration de l'Arduino et des capteurs

Présentation d'Arduino

Nomenclature

• Arduino UNO Rev3

https://www.seeedstudio.com/Arduino-Uno-Rev3-p-2995.html

• Bouclier de base Grove V2, 0

https://www.seeedstudio.com/Base-Shield-V2.html

• Capteur de température infrarouge Grove

https://www.seeedstudio.com/Grove-Infrared-Temperature-Sensor-p-1058.html

• Capteur de lumière Grove (P)

https://www.seeedstudio.com/Grove-Light-Sensor-p-1253.html

• Bouton poussoir

https://www.seeedstudio.com/12mm-Domed-Push-Button-Pack-p-1304.html

• Enceinte piézo

https://www.gotronic.fr/art-capsule-piezoelectrique-dp035f-3856.htm

• Affichage Quad Alphanumérique - Chiffres Blancs 0,54" avec Sac à Dos I2C

https://www.adafruit.com/product/2157

• Adaptateur mural Alimentation 12VDC

https://www.seeedstudio.com/Wall-Adapter-Power-Supply-12VDC-1-2A-Includes-5-adapter-plugs.html

Capteur de température et de luminosité :

Voir aussi : Benchmarking des capteurs de température pour Arduino

Contrôle Arduino

INIT :Dans cet état, l'afficheur LED indique la température, mais il faut attendre qu'elle atteigne le seuil (70°C) pour démarrer le comptage du cycle dans l'état COUNT

COMPTAGE :Les minutes écoulées de 30 à 0 sont affichées sur l'écran LED, à côté de la température. Si la température est trop basse ou si la lumière UV est éteinte, l'état passera à ERR.

FIN :C'est l'état normal à la fin du temps écoulé. L'orateur fera de la publicité. Appuyez sur le bouton pour revenir à INIT.

ERR :C'est l'état d'erreur, il sera activé si la température descend trop bas ou si la lumière UV est éteinte. L'orateur fera de la publicité. Appuyez sur le bouton pour revenir à INIT.

Alarmes

Il y a peu de conditions d'alarme - Si l'alarme est activée, il y a une séquence de tonalités spécifique sur le haut-parleur et les messages sont affichés sur l'écran LED.

Conditions d'alarme : 1) Si le système est en état ERR (la lumière UV est éteinte/perdue ou température trop basse)2) Si la température est trop élevée (plus de 75°C)

Code source pour Arduino

https://pastebin.com/zgK7zfMh

Bibliothèques externes à inclure

Adafruit_LEDBackpack.h :https://learn.adafruit.com/adafruit-led-backpack/0-54-alphanumeric-9b21a470-83ad-459c-af02-209d8d82c462

Metro.h :https://github.com/thomasfredericks/Metro-Arduino-Wiring

Manuel d'utilisation

1.     Placez la boîte sur votre plaque à induction (ou résistive).

2.     Mettez l'Arduino sous tension.

3.     Fermez la boîte et commencez à chauffer à 70~80 % de la puissance de votre plaque à induction.

4.     Attendez d'avoir atteint la température de 60 °C. Réduisez maintenant la puissance de changement de la plaque à induction à 30%.

5.     Vous pouvez maintenant ouvrir l'appareil, placer vos masques à l'intérieur et fermer l'appareil.

7.     Appuyez sur le bouton pour démarrer => le temps restant doit s'afficher (30 minutes).

8.     A partir de maintenant, vous n'avez plus qu'à attendre que le temps soit passé à 00 minutes, il y aura un signal sur le haut-parleur.

9.     Pour redémarrer à l'état initial pour un nouveau cycle, appuyez simplement sur le bouton.

Remarque : Lorsque la minuterie compte le temps écoulé (état COUNT), le petit point entre les affichages de la minuterie et de la température clignotera à un rythme de 1 seconde.

Cycles de température

Inactivation thermique des virus

La capacité à se débarrasser des micro-organismes par une chaleur humide généralement inférieure à 100°C est connue depuis l'époque de Pasteur. Dans cet appareil, nous avons plutôt mis en œuvre la chaleur sèche, qui éliminerait efficacement l'infectiosité du SRAS-CoV. Les tests montrent une inactivation considérable du virus à 56°C pendant 30-90 min, une inactivation presque complète à 65°C pendant 20-60 min et une inactivation complète à 75°C pendant 30-45 min (7, 8)⁠. De plus, une étude récente a montré que le SARS-CoV-2 perdait toute infectiosité détectable après avoir été incubé à 56°C pendant 30 min, ou à 70°C pendant 5 min (2)⁠.

Selon ces preuves et des considérations supplémentaires concernant les effets de ces méthodes de désinfection sur la fonctionnalité des masques faciaux - qui seront expliqués dans les sections suivantes -, nous avons décidé de définir l'exposition à la chaleur du protocole à utiliser avec l'appareil à 65 °C pendant 30 min.

Protocoles germicides sur les masques faciaux

Jusqu'à présent, nous avons présenté des preuves concernant la désinfection virale sur des échantillons différents des masques faciaux auxquels nous avons l'intention d'appliquer la désinfection. Par conséquent, nous présentons ici quelques rapports de désinfection virale sur le même type de masques que nous avons l'intention d'utiliser.

La désinfection des masques faciaux s'est avérée efficace contre le virus de la grippe en utilisant une UVGI à ~1 J/cm2 (10)⁠, une UVGI à ~18 J/cm2 ou une chaleur humide à 65±5 °C pendant 3 h (11)⁠ . Il n'y a pas d'études sur la désinfection des masques avec des coronavirus, mais comme les virus de la grippe sont également des virus à ARNss, des effets similaires pourraient être attendus.

En savoir plus sur :

UVGI. Effet germicide de la lumière UVC Effets néfastes de la désinfection physique sur les masques faciaux

Méthode recommandée pour désinfecter les masques faciaux.

Il est très important d'établir une bonne procédure pour le processus de désinfection des masques usagés. Les principales questions portent sur la personnalisation, le comptage du nombre de cycles de désinfection, la méthode de conditionnement des masques désinfectés. Nous vous recommandons de vous inspirer de cet article "N95 Filtering Facepiece Respirator Ultraviolet Germicide Irradiation (UVGI) Process for Decontamination and Reuse" publié par Nebraska Medicine.

Conclusion

Compte tenu des preuves recueillies et des détails techniques de l'appareil, nous avons décidé de définir le protocole de désinfection à 30 min d'irradiation UVC et de chaleur sèche à 65 ± 5 °C. Ce temps doit être compté en tenant compte du temps qu'il faut à l'appareil pour atteindre la température et l'intensité lumineuse requises. Les UVC ou la chaleur seuls avec ces spécifications devraient suffire à éliminer presque toute l'infectivité du SRAS-CoV-2, et l'action simultanée des deux devrait augmenter l'efficacité de la méthode à un niveau encore plus sûr.

Considérations de sécurité

•      Les rayons UVC sont nocifs pour la peau et les yeux. L'ampoule UVC ne doit être allumée que lorsque la boîte est fermée.

•      Faites attention aux parties métalliques de la boîte qui pourraient être chaudes après le chauffage et pourraient brûler la peau.

Avis de non-responsabilité

Sur la base des preuves scientifiques disponibles, le protocole de désinfection éliminera probablement presque toute l'infectivité du SRAS-CoV et rendra certainement les masques beaucoup plus sûrs à réutiliser que sans aucun type de désinfection. Cependant, Needlab et les membres travaillant sur ce projet n'assument aucune responsabilité pour l'utilisation de cet appareil. Il a été conçu avec bonne volonté et au meilleur de nos connaissances et de nos capacités, mais les éléments suivants doivent être indiqués :

Aucun test de laboratoire approprié n'a encore été effectué en termes d'inactivation du SRAS-CoV-2 avec cet appareil, ni les effets réels sur les capacités de filtration des masques faciaux ne peuvent être évalués en toute confiance au préalable. L'utilisation de l'appareil et de ce guide est une décision libre.

Prochaines étapes

Nous travaillons maintenant sur une V2 avec beaucoup d'améliorations :

• Augmentation des dimensions pour mettre plus de masques à l'intérieur

• fournir les fichiers pour le fraisage CNC et la découpe laser comme deux possibilités

• Proposant 3 choix pour le système de chauffage :induction, plaque de cuisson électrique simple, radiant infrarouge (y compris la régulation de température PID).

• Utilisation d'un écran LCD 2x16 pour l'IHM

• Modes à cycles multiples : Chauffage + UV-C, Chaleur uniquement, UV-C uniquement

• possibilité de sélectionner différents capteurs de température https://create.arduino.cc/projecthub/user66015547/benchmarking-of-temperature-sensors-for-arduino-03b33b

Infrarouge radieux et Ultraviolet (UV-C) à tuer le virus

D'autre part, nous recherchons des solutions pour valider le procédé avec l'appui de laboratoires spécialisés.

Mises à jour le 11 juin :

le V2 avec 12 masques FFP2 / N95 à l'intérieur

Nous avons remporté le 1er prix de l'OPT et nous travaillons avec l'université au maroc pour produire localement l'appareil

Mise à jour sur Septembre 2 : V2 projet sur Hackaday :

https://hackaday.io/project/172189-face-mask-disinfection-device/log/183101-version-2-face-mask-disinfection-device

Équipe

Jean Noel Lefebvre, Daniel Moreno, Dr Alejandra Duque, Dr Felipe Gutiérrez Arango, Jason Knight, Maria Isabel Velez Isaza, Sameera Chukkapalli.

#COVID19DetectProtect

Publication originale :http://www.needlab.org/face-masks-disinfection-device

Bibliographie

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Code

• TheBox V1

TheBox V1C/C++

/* * Auteur :Jean Noel Lefebvre - www.ootsidebox.fr - 31 mars 2020 * * *///https://learn.adafruit.com/adafruit-led-backpack/0-54-alphanumeric-9b21a470 -83ad-459c-af02-209d8d82c462//http://wiki.seeedstudio.com/Grove-Infrared_Temperature_Sensor///http://wiki.seeedstudio.com/Grove-Light_Sensor///https://github.com/ thomasfredericks/Metro-Arduino-Wiring#include #include "Adafruit_LEDBackpack.h"#include #include  //Inclure la bibliothèque Metro#define LIGHT_SENSOR A2#define SUR_TEMP_PIN A0 // La broche d'entrée analogique se connecte à la broche SUR du capteur de température#define OBJ_TEMP_PIN A1 // La broche d'entrée analogique se connecte à la broche OBJ du capteur de température#define BUZZER 3#define BP 2#define SEUIL_TEMP 59#define HIGH_TEMP 75#define SEUIL_LIGHT 60#define TIMER 30// #define TESTfloat temp_calibration=0; //ce paramètre a été utilisé pour calibrer la température//float objt_calibration=0.000; //ce paramètre a été utilisé pour calibrer l'objet temperaturefloat temperature_range=10; //nous faisons une carte de température-tension selon la fiche technique du capteur. 10 est le pas de température lorsque la distance entre le capteur et l'objet est de 9CM.float offset_vol =0,014 ; // ce paramètre a été utilisé pour définir la tension de niveau moyen, lorsque le capteur est placé dans un environnement normal après 10 min, // la sortie du capteur 0. Par exemple, la température ambiante est de 29 mais le résultat est de 27 via le capteur , // vous devez définir la référence à 0,520 ou plus, en fonction de votre capteur à changer. //l'unité est Vfloat tempValue =0; float objtValue=0; float current_temp=0;float temp=0;float temp1=0;float temp2=0;unsigned int temp3=0;const float reference_vol=0.500;unsigned char clear_num=0;//quand utilisez l'écran LCD pour afficherfloat R=0;float tension=0;long res[100]={ 318300,302903,288329,274533,261471,249100,237381,226276,215750,205768, 196300,187316,178788,170691,163002,155700,148766,142183,135936,130012 , 124400,119038,113928,109059,104420,100000,95788.91775,87950,84305, 80830,77517,74357,71342,68466,65720,63098,60595,58202,55916, 53730,51645,49652,47746,45924 ,44180,42511,40912,39380,37910, 36500,35155,33866,32631,31446,30311,29222,28177,27175,26213, 25290,24403,23554,22738,21955,21202,20479,19783,19115,18472 , 17260,16688,16138,15608,15098,14608,14135,13680,13242,12819, 12412,12020,11642,11278,10926,10587,10260,9945,9641,9347, 9063,8789,8525,8270,8023 7785,7555,7333,7118,6911} ; float obj [13][12]={/*0*/ { 0,-0,274,-0,58,-0.922,-1.301,-1.721,-2.183,-2.691,-3.247,-3.854,-4.516,-5.236 }, ///*1*/ { 0.271,0,-0.303,-0.642,-1.018,-1.434,-1.894,-2.398,-2.951,-3.556,-4.215,-4.931}, //→température environnante ,de -10,0,10,...100/*2*/ { 0.567,0.3,0,-0.335,-0.708,-1.121,-1.577,-2.078,-2.628,-3.229,-3.884,- 4.597}, //↓température de l'objet,de -10,0,10,...110/*3*/ { 0.891,0.628,0.331,0,-0.369,-0.778,-1.23,-1.728,-2.274, -2.871,-3.523,-4.232},/*4*/ { 1.244,0.985,0.692,0.365,0,-0.405,-0.853,-1.347,-1.889,-2.482,-3.13,-3.835},/* 5*/ { 1.628,1.372,1.084,0.761,0.401,0,-0.444,-0.933,-1.47,-2.059,-2.702,-3.403},/*6*/ { 2.043,1.792,1.509,1.191,0.835 ,0.439,0,-0.484,-1.017,-1.601,-2.24,-2.936},/*7*/ { 2.491,2.246,1.968,1.655,1.304,0.913,0.479,0,-0.528,-1.107,- 1,74,-2.431},/*8*/ { 2.975,2.735,2.462,2.155,1.809,1.424,0.996,0.522,0,-0.573,-1.201,-1.887},/*9*/ { 3.495,3.261, 2.994,2.692,2.353,1.974,1.552,1.084,0.568,0,-0.622,-1.301},/*10*/ { 4.053,3.825,3.565,3.27,2.937,2.564,2.148,1.687,1.1 77,0.616,0,-0.673},/*11*/ { 4.651,4.43,4.177,3.888,3.562,3.196,2.787,2.332,1.829,1.275,0.666,0},/*12*/ { 5.29,5.076 ,4.83,4.549,4.231,3.872,3.47,3.023,2.527,1.98,1.379,0.72}};int Light;float Heat;int Timer=0;int Minute=59;Adafruit_AlphaNum4 alpha4 =Adafruit_AlphaNum4();Metro ledMetro =Metro (1000); enum States{INIT, COUNT, END, ERR};int Automate=INIT;bool TemperatureOK=false;bool LightOK=false;//************************ ******************************************************** *********** void setup() { pinMode(BP, INPUT_PULLUP); Serial.begin(9600); analogReference (INTERNAL); // définir la tension de référence 1,1 V, la distinction peut aller jusqu'à 1 mV. alpha4.begin (0x70); // passe l'adresse alpha4.clear(); alpha4.writeDisplay(); PrintLed(alpha4,"TboX"); ton (3, 3000, 500); retard(1000); Automate=INIT;}void loop() { static int Point=1; float T1=measureSurTemp();//mesure la température environnante autour du capteur float T2=measureObjectTemp(); Chaleur=T1+0 ; if ((ledMetro.check() ==1) ) {#ifndef TEST if (Automate==COUNT)#endif { if(Point) Point=0; else Point=1; Minute--; if(Minute==0) { Minute=59; if(Timer) Timer--; PrintSensors(); } } if(Automate==END) tone(3, 3000, 100); if(Automate==ERR) tone(3, 300, 200); } #ifdef TEST TemperatureOK=true;#else if (Heat>=SEUIL_TEMP) TemperatureOK=true; else TemperatureOK=false; #endif Light=analogRead(LIGHT_SENSOR)/10; if(Light>=SEUIL_LIGHT) LightOK=true; else LightOK=false; if(Heat>=HIGH_TEMP) { tone(3, 300, 200); retard (500); } switch(Automate) { case INIT:Timer=0; if((!digitalRead(BP)) &&TemperatureOK) { Automate=COUNT; Timer=TIMER; tone(3, 3000, 500); } if((!digitalRead(BP)) &&!TemperatureOK) { PrintLed(alpha4,"lowT"); tone(3, 300, 200); } else PrintLedVal(alpha4,Timer,(int)Heat,Point); //Serial.println("INIT"); Pause; case COUNT:if(Timer==0) Automate=END; if(!LightOK || !TemperatureOK) Automate=ERR; PrintLedVal(alpha4,Timer,(int)Heat,Point); //Serial.println("COUNT"); Pause; case END:if(!digitalRead(BP)) Automate=INIT; PrintLed(alpha4,"END."); //Serial.println("END"); Pause; case ERR:if(!digitalRead(BP)) Automate=INIT; PrintLed(alpha4,"Err."); //Serial.println("ERR"); Pause; }}void PrintSensors(){ Serial.print(Timer); Serial.print(", "); Serial.print((int)Heat); Serial.print(", "); Serial.print(100); Serial.println();}//*************************************************************float binSearch(long x)// this function used for measure the surrounding temperature{ int low,mid,high; low=0; //mid=0; high=100; while (low<=high) { mid=(low+high)/2; if(xres[mid]) high=mid-1; } return mid;}//************************************************************float arraysearch(float x,float y)//x is the surrounding temperature,y is the object temperature{ int i=0; float tem_coefficient=100;//Magnification of 100 times i=(x/10)+1;//Ambient temperature voltage=(float)y/tem_coefficient;//the original voltage //Serial.print("sensor voltage:\t"); //Serial.print(voltage,5); //Serial.print("V"); for(temp3=0;temp3<13;temp3++) { if((voltage>obj[temp3][i])&&(voltage 
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