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Masque à gaz paramétrique imprimé en 3D

3D Printed parametric gas-mask (english version here)

[Version francaise traduite automatiquement avec peu d'éffort de relecture]

Voici la page printables de ce modèle.

1 - Principe général

Il y a eu plusieurs versions majeures (8 au total) de ce masque à gaz avant d'arriver à un design final.

Nous décrirons dans cette section le principe général de conception de la dernière version du masque. Il existe également une section sur l'ancienne version, plus succincte car il ne s'agit pas de la version recommandée du moins pas sans que vous n'ayez modifié et compris cette version.

Pour savoir comment assembler/imprimer ce masque, voir la section sur l'assemblage et l'impression du masque, et si vous voulez changer les paramètres, voir la section expliquant les paramètres.

Entretien

Il est recommandé d'appliquer de la graisse (de préférence de la vaseline alimentaire) autour du filetage, autour du connecteur du masque d'insuflation et autour du périmètre de la valve à sens unique pour améliorer l'étanchéité.

Si vous utilisez un filtre imprimé en 3D - ou DIY - (comme décrit dans la section ci-dessous), changez régulièrement le matériau filtrant - en général du charbon actif - et nettoyez la cartouche si vous ne le changez pas.

En général, vérifiez l'ajustement du masque avant de l'utiliser : placez un morceau de plastique (ou votre main) à l'entrée du filtre que vous utilisez, et respirez fort. L'air ne doit pas entrer dans les poumons, et le masque doit se comprimer sur le visage sous l'effet de la force d'aspiration.

1.a - Interface avec le visage

La conception finale repose sur un masque à insufflation (avec un connecteur standard de 22 m de diamètre intérieur) pour une bonne adaptation au visage de l'utilisateur. L'avantage de cette méthode est que l'ajustement est bon, qu'il existe plusieurs tailles parmi lesquelles choisir, et que les masques d'insufflation sont facilement disponibles (ils sont supposés être à usage unique, et sont utilisés lors de chaque anesthésie, RCP et dans de nombreux autres cas) et peu coûteux (il y en a pour environ 2€ chez medisafe.fr par exemple).

Les inconvénients de cette méthode sont que premièrement ces masques ont tendance à se détériorer avec le temps et l'usage puisqu'ils sont conçus pour être à usage unique, cependant ils sont évidemment interchangeables donc ils peuvent être changés lorsqu'ils sont inutilisables ; et deuxièmement la hauteur de ces masques et la longueur de l'adaptateur placent la majorité du poids du masque loin du visage et donc un peu inconfortable, en particulier lors de mouvements rapides de la tête.

Pour un masque qui s'adapte directement au visage, voir la section sur l'ancienne version.

1.b - Cartouche de masque à gaz

Ce masque est compatible avec les cartouches filtrantes standard de 40 mm - parfois également appelées cartouches "nato filetées" - dont les dimensions standard sont définies dans sources/dimension/nato_thread_spec.png.

Ce masque peut supporter deux cartouches séparées, ce qui peut être avantageux si vous avez besoin de plus de filtration ou de moins de résistance à la respiration, en particulier avec des cartouches plus petites. Si vous souhaitez utiliser une seule bouteille, vous pouvez boucher l'autre filetage à l'aide d'un bouchon de bouteille de 40 mm - l'un d'entre eux peut être imprimé à partir du fichier fourni (located at (distorsion/)3D-printed-parametric-40mm-gas-mask-canister/3Dfiles/nato_thread_plug.stl) dans le sous-module mentionné dans le paragraphe suivant.

Nous fournissons également une cartouche imprimée en 3D conforme à ce standard et compatible avec ce masque et d'autres masques à gaz standard dans le dépôt distorsion/3D-printed-parametric-40mm-gas-mask-canister, qui est un sous-module de ce dépôt situé à ./3D-printed-parametric-40mm-gas-mask-canister. :warning : WARNING : Veuillez ne pas utiliser un bidon imprimé en 3D (ou même notre masque) dans des situations où la vie est en danger ! :warning : Ou au moins comprenez le fonctionnement interne d'un masque à gaz et testez votre masque à gaz (surtout son ajustement à votre visage) avant de l'utiliser.

Il existe également une version plus ancienne d'une telle cartouche modélisée dans le fichier de la ancienne version du masque à gaz.

Il existe également des adaptateurs imprimés en 3D de ce standard vers d'autres connecteurs de masque à gaz standard si vous faites une recherche sur un site d'impression 3D.

1.c - Soupape(s) unidirectionnelle(s)

Ce masque utilise une (une ou deux) valve à sens unique imprimée en 3D : une pour l'expiration, et peut également en utiliser une pour l'inspiration. La conception de la valve à sens unique est présentée plus en détail dans le référentiel distorsion/3D-printed-parametric-respiratory-one-way-valve, qui est également un sous-module de ce référentiel présent à ./sources/3D-printed-parametric-respiratory-one-way-valve.

La valve unidirectionnelle de "sortie" (qui est utilisée pour expirer) est utile pour faciliter la respiration en ne vous forçant pas à expirer.

2 - Assemblage et impression du masque

2.a - Fournitures : Impression 3D

L'assemblage du masque est très simple, il vous faudra tout d'abord imprimer :

• 1 adaptateur principal depuis 3Dfiles/adapter_tube.stl
• fournitures pour la valve unidirectionnelle de sortie :
• 1 embase pour la valve unidirectionnelle 3Dfiles/one_way_valve/owv_base_cap.stl
• soit 1 insert de membrane pour la valve unidirectionnelle 3Dfiles/one_way_valve/owv_membrane_insert.stl, ou 1 membrane séparée (imprimée en TPU) 3Dfiles/one_way_valve/owv_separate_membrane.stl et 1 support pour la membrane 3Dfiles/one_way_valve/owv_separate_membrane_insert.stl
• En option : 1 capuchon pour maintenir un filtre à la sortie de la valve unidirectionnelle 3Dfiles/one_way_valve/owv_base_cap.stl. ⚠️ Nécessite la modification des paramètres du fichier du tube adaptateur ! ⚠️
• En option : des fournitures pour une vanne unidirectionnelle d'entrée : ⚠️ Nécessite la modification des paramètres du fichier du tube adaptateur ! ⚠️
• 1 base pour la vanne unidirectionnelle 3Dfiles/one_way_valve/owv_base_cap.stl
• soit 1 insert de membrane pour la vanne unidirectionnelle 3Dfiles/one_way_valve/owv_membrane_insert.stl, soit 1 membrane séparée (imprimée en TPU) 3Dfiles/one_way_valve/owv_separate_membrane.stl et 1 support pour la membrane 3Dfiles/one_way_valve/owv_separate_membrane_insert.stl

Tout (sauf la membrane séparée qui doit être imprimée en TPU, mais qui peut être remplacée par un insert de membrane) est très résistant aux différents paramètres d'impression et matériaux. Nous suggérons le PETG, en particulier pour l'insert de membrane qui doit fléchir à chaque respiration.

L'orientation de l'impression est assez évidente, bien que nous suggérions d'imprimer le tube adaptateur avec la surface "supérieure" plate sur le lit, et d'utiliser un support minimal pour soutenir les deux fils destinés à maintenir les filtres et à soutenir le connecteur du masque d'insufflation.

2.b - Fournitures : Autres fournitures

Vous aurez également besoin de fournitures supplémentaires :

• 1 masque d'insufflation de la bonne taille
• ~1m/3ft d'élastique pour maintenir le masque sur votre visage
• soit 2 cartouches filtrantes compatibles, soit 1 cartouche filtrante et 1 bouchon

2.c - Assemblage : Masque d'insufflation et sangles élastiques

Pour l'assemblage, vous pouvez connecter le masque d'insufflation à l'adaptateur avec l'ouverture du tube principal de l'adaptateur pointant vers le menton ; et attacher deux boucles élastiques réglables (attachez simplement l'élastique d'un côté, faites-le passer de l'autre côté et faites un nœud sur lui-même pour qu'il puisse glisser en allongeant/raccourcissant la longueur de la boucle élastique) aux deux paires de points d'attache pour maintenir le masque sur votre visage.

2.d - Assemblage : Valve unidirectionnelle de sortie

Pour assembler la valve unidirectionnelle de sortie, vous pouvez d'abord visser la base (3Dfiles/one_way_valve/owv_base_cap.stl) dans le tube principal de l'adaptateur, avec la surface la plus lisse pointant vers le bas, jusqu'à ce qu'elle soit juste sous le tube qui se connecte au masque d'insufflation.

Après avoir graissé la surface, vous pouvez visser l'insert de membrane (3Dfiles/one_way_valve/owv_membrane_insert.stl, ou de manière équivalente 3Dfiles/one_way_valve/owv_separate_membrane.stl et 3Dfiles/one_way_valve/owv_separate_membrane_insert.stl) jusqu'à ce que la membrane entre en contact avec la surface lisse de la base.

Si vous avez choisi d'utiliser un filtre de sortie (⚠️ et avez modifié en conséquence les paramètres du tube adaptateur, comme indiqué sur l'image ci-dessus ⚠️), vous pouvez maintenant mettre le matériau filtrant (coton, ou un autre matériau à restriction d'air minimale) à la sortie de la valve unidirectionnelle, et visser un capuchon (3Dfiles/one_way_valve/owv_base_cap.stl) pour le maintenir en place.

2.e - Montage : Vanne unidirectionnelle d'entrée optionnelle

Note que si vous avez choisi d'utiliser une valve unidirectionnelle d'entrée (⚠️ et que vous avez modifié en conséquence les paramètres du tube adaptateur, comme indiqué sur l'image ci-dessus ⚠️), vous devez visser les mêmes empreintes 3D que pour la valve unidirectionnelle de sortie avant de visser celles de la valve unidirectionnelle de sortie. Les pièces de la valve unidirectionnelle d'entrée seront vissées dans le même ordre et la même orientation que pour la valve unidirectionnelle de sortie, mais seront vissées aussi loin que possible dans le tube adaptateur.

Vous pouvez enfin visser une cartouche ou un bouchon sur chacun des deux filetages, et vous avez un masque assemblé !

3 - Explication des paramètres

Si vous souhaitez modifier les paramètres de cette conception, vous pouvez éditer le fichier Freecad 3Dfiles/gas_mask_v8.FCStd, qui est entièrement paramétrique, avec des paramètres présents dans la feuille de calcul.

Les paramètres sont codés par couleur, comme expliqué au début de la feuille de calcul.

Si vous souhaitez/devez modifier des paramètres, nous vous suggérons de jouer avec eux et d'essayer de comprendre l'impact de chaque paramètre. Nous n'expliquerons qu'une petite sélection de paramètres importants que vous devrez probablement modifier.

Si vous devez modifier plusieurs paramètres, vous pouvez cliquer avec le bouton droit de la souris sur le nom du fichier dans Freecad "gas_mask_v8" puis activer "skip recompute" afin de pouvoir modifier tous les paramètres sans recalculer, puis réactiver les recalculs et cliquer avec le bouton droit sur le corps "adapter_tube" et cliquer sur "recompute".

3.a - Paramètres structurels

wall_thickness : [par défaut=2.7mm] L'épaisseur de la paroi sur l'impression (sauf pour le point d'attache de la sangle). Peut être modifiée pour rendre l'impression plus solide ou plus faible mais plus légère et plus rapide à imprimer.

snap_fit_clearance : [par défaut=0.09mm] Le jeu entre deux objets qui s'emboîteraient difficilement. Affecte également le jeu entre les filetages.

3.b - Paramètres géométriques

nt_horizontal_angle et nt_vertical_angle : [par défaut=20° et 30°] Le premier est l'angle horizontal par rapport aux deux bras du tube adaptateur étant parfaitement parallèles, avoir un tel angle est utile pour rapprocher le centre de masse de votre visage. Le second est de la même manière l'angle vertical des bras du tube adaptateur, qui est utilisé pour abaisser le centre de masse afin que le tube adaptateur ne veuille pas tourner autour du connecteur du masque d'insufflation sous le poids de la cartouche filtrante.

3.c - Paramètres du masque d'insufflation

Le diamètre du masque est standard à 22 mm (définir yt imc_max_outer_diameter).

imc_length : [par défaut=20mm] Longueur du connecteur du masque d'insufflation. Peut être adapté à votre masque spécifique.

3.d - Paramètres du support de sangle

sh_thickness : [par défaut=4mm] Épaisseur du support de sangle. Peut être adaptée à votre matériau et à l'orientation de l'impression afin que vous soyez sûr que le support de sangle ne se cassera pas lorsque vous portez le masque.

sh_bottom_angle et sh_top_angle : [par défaut=60° et 25°] Le premier est l'angle horizontal entre les supports de sangle au bas du tube adaptateur, et le second est l'angle des supports de sangle supérieurs autour du bras du tube adaptateur.

sh_strap_width et sh_strap_hole_width : [par défaut=15mm et 3mm] Largeur et largeur de passage du support de sangle. Doit être adapté à la sangle élastique que vous utilisez.

3.e - Valve unidirectionnelle

La plupart des paramètres de la valve unidirectionnelle sont décrits dans le readme du dépôt associé : distorsion/3D-printed-parametric-respiratory-one-way-valve.

Cependant nous souhaitons décrire deux paramètres, tels qu'ils sont mentionnés ici concernant la valve unidirectionnelle d'entrée et la possibilité d'avoir un filtre sur la sortie de la valve unidirectionnelle de sortie :

has_input_owv_1_yes_0_no : [par défaut=0] Si défini sur 1 plutôt que 0, ajoutera la longueur requise pour visser une valve unidirectionnelle d'entrée.

has_output_cover_owv_1_yes_0_no : [par défaut=0] Si défini sur 1 plutôt que 0, ajoutera la longueur requise pour visser un capuchon pour maintenir un filtre à la sortie de la vanne unidirectionnelle de sortie.

4 - Ancienne version

L'ancienne version du masque - qui était la 6ème version (v6) - peut être conçue pour fonctionner soit avec une cartouche standard de 40 mm (comme la version la plus récente), soit avec une cartouche intégrée qui la rend plus confortable à utiliser.

Comme cette version n'est pas la principale version prise en charge, nous n'entrerons pas dans les détails des explications et nous nous concentrerons sur les différences avec la dernière version.

Nous n'avons pas mis dans le répertoire les fichiers .stl pour cette version car il faudrait de toute façon les modifier pour pouvoir les utiliser. Vous pouvez éditer le fichier Freecad situé dans 3Dfiles/older_version/gas_mask_v6.FCStd et exporter les corps vers .stl pour les imprimer.

4.a - Ancienne version : Interface avec le visage

Cette ancienne version utilisait un moule pour mouler une jupe qui crée ensuite une bonne étanchéité avec le visage. Pour que cette jupe soit efficace, les mesures du visage doivent être assez précises.

Dans le passé, nous avons utilisé du mastic silicone pour cette jupe et la membrane de la valve unidirectionnelle. Bien que cela soit mécaniquement solide, cela dégaze beaucoup de produits chimiques et ne peut donc pas être porté en toute sécurité pendant au moins quelques semaines ou un mois, voire jamais. Nous recommandons donc soit d'affiner la technique de moulage pour utiliser du silicone coulable, soit de fabriquer du silicone moulable à partir de silicone coulable en deux parties et d'un matériau de remplissage comme l'amidon de maïs. Faites vos propres expériences !

4.b - Ancienne version : Cartouche de masque à gaz

La cartouche filtrante intégrée est assemblée et imprimée de la même manière que celle que nous avons fournie dans le dépôt et le sous-module distorsion/3D-printed-parametric-respiratory-one-way-valve.

Le boîtier compatible OTAN consistait simplement en un adaptateur qui fournirait une base pour connecter un masque à gaz de 40 mm au même composant que le boîtier intégré. Il existe également un adaptateur qui se connecte au masque à gaz comme un boîtier intégré et le convertit en masque à gaz de 40 mm. Cet adaptateur est nécessaire car il contient également la valve unidirectionnelle, qui avec un boîtier intégré est maintenue par le boîtier.

tout peut être imprimé sans support, sauf le bouchon du boîtier qui peut être imprimé face vers le bas avec un support uniquement sur le trou central.

4.c - Ancienne version : Valve unidirectionnelle

Ici, la valve unidirectionnelle consiste en un insert tenant une membrane en silicone, qui peut être moulée ou découpée dans une feuille de silicone.

Nous avons choisi de ne plus utiliser cette conception car une valve aussi souple mais petite, tout en fournissant la même pression de fissuration (ou même une pression inférieure) que la membrane plus grande et plus rigide de la nouvelle conception, a le problème de laisser passer l'air lorsqu'il n'y a pas une pression négative suffisamment élevée pour fermer la membrane.

4.d - Ancienne version : Brève explication des paramètres

Comme dans la dernière version, les paramètres sont codés par couleur, comme expliqué au début de la Spreadsheet dans le fichier Freecad 3Dfiles/older_version/gas_mask_v6.FCStd.

Les paramètres structurels sont en grande partie les mêmes entre cette version et la version la plus récente.

Les paramètres qui sont présentés en gris sont des valeurs cibles qui peuvent être appliquées à d'autres paramètres (qui partagent une partie du nom) pour obtenir un certain effet - principalement en utilisant le canister intégré ou en ayant la taille minimale pour utiliser l'adaptateur nato avec un canister de 40 mm - ; ce qui peut également être fait en définissant sur 0 au lieu de 1 le champ "direct mount (1) or nato thread mount (0)" associé au paramètre dm1_nt0_selector.

Vous devrez également saisir les mesures du visage, qui sont indiquées par une couleur rose. Vous pouvez consulter "mask_body -> face_interface -> Boolean -> mask_body_lip -> Pad011 -> Sketch020" pour comprendre la signification exacte de chaque paramètre, et donc comment vous devez mesurer votre propre visage.

Licence

Le texte de la licence "Creative Common" est en anglais si dessous pour info :

"3D Printed parametric gas-mask" (c) by @distorsion

"3D Printed parametric gas-mask" is licensed under a
Creative Commons Attribution 4.0 International License.

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