DE69634431T2

DE69634431T2 - Dichtung für atemmaske

Info

Publication number: DE69634431T2
Application number: DE69634431T
Authority: DE
Inventors: S. Shari BARNETT; M. Patrick HANDKE; K. Kristine SABO; N. Eugene SCARBERRY
Original assignee: Respironics Inc
Current assignee: Respironics Inc
Priority date: 1995-09-08
Filing date: 1996-09-05
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2016-09-06
Also published as: CA2201961C; DE69634431D1; JPH10508786A; ATE290418T1; CA2201961A1; ES2239773T3; JP3263084B2; EP0799076B1; EP0799076A4; US5884624A; WO1997009090A1; US5647357A; EP0799076A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft allgemein Atemmasken und insbesondere Atemmasken, die flexible Dichtungen aufweisen, die so ausgelegt sind, dass sie Abschnitte des Gesichts eines Anwenders aufnehmen, damit Austritte des Gases verhindert werden, das dem Anwender zugeführt wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Man kennt zahlreiche Atemmasken, die flexible Dichtungen haben und die Nase und/oder den Mund eines menschlichen Benutzers bedecken und dafür entworfen sind, eine durchgehende Dichtung zum Gesicht des Benutzers zu erzeugen. Aufgrund des erzeugten Abdichteffekts können innerhalb der Maske Gase mit Überdruck geliefert werden, die der Benutzer einatmet. Die Anwendungsbereiche für solche Masken reichen vom Atmen in großer Höhe (beispielsweise Anwendungen in der Luftfahrt) über Anwendungen im Bergbau und bei der Brandbekämpfung bis zu verschiedenen diagnostischen und therapeutischen Anwendungen in der Medizin.
Eine Anforderung an derartige Atemmasken besteht darin, dass sie eine wirksame Dichtung zum Gesicht des Benutzers herstellen, damit Austritte des zugeführten Gases vermieden werden. Üblicherweise wird bei herkömmlichen Maskenanordnungen eine gute Abdichtung zwischen Maske und Gesicht in vielen Fällen nur unter beträchtlichen Unbequemlichkeiten für den Benutzer erreicht. Dieses Problem ist bei denjenigen Anwendungen insbesondere medizinischer Art äußerst schwerwiegend, bei denen der Benutzer eine solche Maske fortlaufend über Stunden oder vielleicht sogar Tage tragen muss. In derartigen Situationen wird der Benutzer die Maske nicht über längere Zeiträume tolerieren. Damit werden bestmögliche therapeutische oder diagnostische Ziele nicht erreicht, oder sie werden unter großen Schwierigkeiten und mit beträchtlichen Unannehmlichkeiten für den Benutzer erreicht.
Der Stand der Technik kennt mehrere Typen von Gesichtsatemmasken für die genannten Anwendungsarten. Einer der wohl am Weitesten verbreiteten Maskentypen enthält eine weiche Dichtfläche, die sich entlang des Maskenrandes erstreckt und eine im Allgemeinen gleichförmige (d. h. vorbestimmte oder feste) Dichtflächenkontur zeigt, die dafür gedacht ist, das Gesicht des Benutzers wirksam abzudichten, wenn eine Kraft auf die Maske ausgeübt wird und dabei die weiche Dichtfläche gegen das Gesicht des Benutzers gedrückt wird. Die Dichtfläche besteht in der Regel aus einem luft- oder fluidgefüllten Polster. Es kann sich auch einfach um eine modellierte oder geformte Fläche eines elastischen Dichtungselements handeln, das aus einem Elastomer hergestellt ist, beispielsweise Kunststoff, Gummi, Silikon, Vinyl oder Schaum. Diese Masken zeigen ein annehmbares Verhalten, falls der Sitz zwischen den Konturen der Dichtfläche und den entsprechenden Konturen des Benutzergesichts gut ist. Sitzt die Maske jedoch schlecht, so treten Spalte an der Grenze zwischen der Dichtung und dem Gesicht auf, und es sind hohe Kräfte erforderlich um das Dichtungsteil so zusammenzudrücken, dass in den Bereichen, in denen Spalte auftreten, eine zufriedenstellende Abdichtung erhalten wird. Derartig hohe Kräfte sind nicht annehmbar, da sie an irgendwelchen anderen Stellen auf dem Gesicht des Benutzers Punkte mit hohem Druck erzeugen, an den die Maskendichtungskontur mit starker Kraft an das Gesicht angeformt wird, damit sie an den Gesichtskonturen des Benutzers anliegt. Dies führt zu beträchtlichen Unannehmlichkeiten beim Benutzer und möglicherweise zu Hautreizungen und Hautschäden überall dort, wo die ausgeübte Kraft den lokalen Perfusionsdruck übersteigt. Dies ist der Druck, der ausreicht, den Blutfluss an der Oberfläche zu unterbinden. Idealerweise sollten die Berührkräfte zwischen der Maske und dem Gesicht des Benutzers so begrenzt sein, dass ein Überschreiten des lokalen Perfusionsdrucks vermieden wird, und zwar auch an den Stellen, an denen sich die Maskendichtung beträchtlich verformen muss.
Das Problem der Dichtungsberührkräfte, die die erwünschten Grenzen übersteigen, tritt verstärkt dann auf, wenn der Überdruck des zugeführten Gases relativ hoch ist oder zyklisch hohe Werte annimmt. Da die Maske durch den direkten Kontakt zwischen der Maskendichtung und dem Gesicht des Benutzers abdichtet, muss die Maske mit einer Kraft gegen das Gesicht gedrückt werden, die dazu ausreicht, einen Austritt beim Spitzendruck des zugeführten Gases zu verhindern. Ist der Versorgungsdruck hoch, so müssen bei herkömmlichen Masken Kopfbänder oder andere Maskenhalter fest angezogen werden. Dadurch entstehen örtlich hohe Drücke auf dem Gesicht, und zwar nicht nur im Bereich der Maskendichtung, sondern auch an verschiedenen Orten entlang des Verlaufs der Haltebänder. Dies führt schon nach kurzer Zeit zu zusätzlichen ernsthaften Beeinträchtigungen für den Benutzer. Selbst wenn keine örtlichen Punkte mit übermäßigem Druck auftreten, wird die enge Maske mit ihren Kopfbändern häufig äußerst lästig, und die Beeinträchtigung des Benutzers kann eine unterbrochene Zusammenarbeit bei der Behandlung bewirken.
Beispiele für Atemmasken, die durchgehende Polsterabdichteigenschaften der beschriebenen Art aufweisen, sind in den US-Patenten 2,254,854 und 2,931,356 beschrieben.
Das US-Patent 5,181,506 beschreibt eine schützende Gasmaske für militärische Anwendungen. Die Maske enthält ein Dreischicht-Gesichtsteil, dessen mittlere Schicht eine dicke Lage aus relativ steifem Material ist, das vorgeformte v-förmige Kanäle aufweist. Die Kanäle sind mit einem Gel oder einem Gel und komprimierter Luft "überfüllt", so dass Ausbuchtungen in einer inneren Schicht entstehen, die am Gesicht anliegt. Die Ausbuchtungen sind so beschaffen, dass sie an den Konturen des Benutzergesichts abdichten. Die innewohnende Steifigkeit der mittleren Schicht in Verbindung mit der strukturellen Festigkeit, die die v-förmigen Kanäle bieten, und zwar insbesondere dann, wenn sie mit Gel und/oder Luft überfüllt sind, führt zu einer vergleichsweise unnachgiebigen Gesichtsabdichtung. Tatsächlich wird die Maske zusammen mit einer eng sitzenden Haube eingesetzt, damit das Gesichtsstück fest gegen den Kopf des Anwenders gezogen wird und dadurch die gewünschte Gesichtsabdichtung entsteht. Man kann sich leicht vorstellen, dass eine solche Konstruktion ziemlich unkomfortabel ist und sich nicht für Anwendungen eignet, beispielsweise Beatmungstherapie-Situationen, in denen ein Benutzer eine Maske möglicherweise über einen längeren Zeitraum tragen muss.
In einer Studie von S. F. C. Stewart, V. Palmieri und G. V. B. Cochran, Arch. Phys. Med. Rehabil., Vol. 61, (Mai 1980) wurden unterschiedliche Klassen von Polstermaterialien einschließlich von Gelen und Schäumen untersucht. In der Studie wurden die relativen Vorteile und Nachteile derartiger Polstermaterialien für eine Verwendung als Rollstuhlpolsterungen untersucht. Insbesondere wurden die Auswirkungen derartiger Materialien auf die Hauttemperatur, den Wärmefluss und die relative Feuchte an der Grenze von Haut und Polsterung untersucht. Es wurde erkannt, dass jeder dieser Faktoren zusammen mit dem ausgeübten Druck oberhalb des örtlichen Perfusionsdrucks einen Beitrag zur Beschädigung des Hautgewebes an der Grenze zwischen Haut und Polsterung liefert.
In dieser Studie wurde berichtet, dass Schaumpolster nach einigen Stunden Gebrauch die Hauttemperaturen um etliche Grad erhöhen. Es wurde vermutet, dass dies durch die vergleichsweise schlechten Wärmeleiteigenschaften der Schaummaterialien zustande kommt. Die Schaummaterialien und die in ihnen eingeschlossene Luft neigen dazu, Wärme schlecht aufzunehmen und zu leiten. Im Gegensatz dazu zeigte die Grup pe der Gelkissen einen beträchtlich höheren Wärmefluss als Schaum, der tatsächlich dazu ausreichte, die Hauttemperatur nach einigen Stunden Gebrauch relativ konstant zu halten. Der einzige Vorteil von Schaum gegenüber Gel, von dem die Studie berichtet, ist, dass Schäume an der Grenze zwischen Haut und Polster weniger relative Feuchte als Gele erzeugen. Dies wurde der offenen Zellstruktur der Schäume zugeschrieben, die einen Weg liefert, auf dem die Feuchtigkeit diffundieren kann. Dieser scheinbare Vorteil ist jedoch problematisch, da offenporige Schäume dazu neigen, Bakterienwachstum zu fördern, wenn sie Schweiß ausgesetzt sind. Bakterien wiederum verschmutzen den Schaum und verringern seine nutzbare Lebensdauer beträchtlich.
Diese und weitete nachteilige Eigenschaften wurden auch bei den oben beschriebenen Atemmaskendichtungen aus Schaum beobachtet. Die innewohnenden Merkmale von Schaummaskendichtungen verhindern also generell nicht nur eine bestmögliche Abdichtung gegen das Gesicht eines Benutzers, sondern man bringt sie auch mit Hautreizungen und Schaden in Verbindung, und zwar insbesondere an einigen der vorstehenden Gesichtskonturen, beispielsweise den Backenknochen und dem Nasenrücken.
US-2,917,045 offenbart eine Maske, deren Dichtung aus einem Material hergestellt ist, das von Hand so geformt wird, dass es zum Gesicht des Trägers passt. Die Form bleibt nach der Abnahme vom Gesicht des Trägers erhalten.
Unabhängig von einer Füllung mit Luft, Fluid oder im Fall des US-Patents 5,181,506 mit Gel und unabhängig von einer Ausbildung als Elastomer, beispielsweise Schaum, Kunststoff, Gummi, Silikon usw. eignen sieh die Nachgiebigkeits- oder Formrückkehrmerkmale derzeit verfügbarer Polsterungs-Atemmaskendichtungen nicht besonders gut dafür, eine wirksame Dichtung zur Topographie von Benutzergesichtern herzustellen, solange nicht beträchtliche Zugkräfte an den Kopfbändern vorhanden sind. Die Erfinder haben festgestellt, dass man die Kopfband-Zugkräfte und damit die Kompressionskräfte, die die Maske auf das Benutzergesicht ausübt, gegenüber den bekannten Polster-Atemmasken beträchtlich verringern kann, wenn man das Maskenpolster aus Materialien herstellt, die Formrückkehreigenschaften analog zum menschlichen Fett aufweisen. Es hat sieh gezeigt, dass sich ein solches Polster nahezu wie natürliches biologisches Gewebe verhält und sich unter der Einwirkung sehr geringer Kopfbandkräfte leicht in natürlicher Weise an ein Benutzergesicht anformt. Die Erfinder haben auch festgestellt, dass man zusätzlich zu den bereits genannten Vorzügen Gelmaterialien herstel len kann, die die Formrückkehreigenschaften von menschlichen Fettgewebe haben.
Man hat daher den Vorteil einer Atemmasken-Gesichtsdichtung, die ein Dichtpolster umfasst, das aus einem Gel hergestellt ist, das eine wirksame und dennoch bequeme und schadlose Abdichtung zu den Gesichtskonturen eines Benutzers herstellt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung stellt eine verbesserte elastische Atemmasken-Gesichtsdichtung bereit sowie eine Atemmaske, die eine derartige Dichtung umfasst, und die die Gesichtskonturen eines Anwenders zuverlässig und bequem abdichtet.
Die Gesichtsdichtung umfasst ein ringförmiges Teil, das eine Seitenwand am Umfang enthält, die von einem inneren Ende und einem äußeren Ende begrenzt ist, das im Wesentlichen dem inneren Ende gegenüberliegt. Das innere Ende ist für die Befestigung am Gehäuse- oder Körperabschnitt einer Atemmaske ausgelegt. Das äußere Ende bestimmt eine umrissene Dichtfläche, die direkt abdichtend am Gesicht des Benutzers anliegt.
Das ringförmige Teil ist aus einer Gelsubstanz ausgebildet, beispielsweise einem viskoelastischem Polyurethanpolymer, das eine Elastizität bzw. Formrückkehreigenschaft entsprechend dem menschlichen Fettgewebe aufweist. Das ringförmige Teil kann mit oder ohne Schutzabdeckung verwendet werden. Ohne eine solche Abdeckung dient die innewohnende klebrige Beschaffenheit der Gelsubstanz dazu, die Haftung der Gesichtsabdichtung am Gesicht des Anwenders zu verbessern. Ist eine Haftfähigkeit nicht erwünscht, so kann wahlweise die Oberfläche des ringförmigen Teils mit einer Beschichtung aus Talkpulver, Silikon oder einem ähnlichen bioverträglichen Material überzogen werden. Ganz besonders bevorzugt man jedoch, das ringförmige Teil in eine dünne geschmeidige Membranabdeckung einzuschließen, die die Beständigkeit und Waschbarkeit der Gesichtsdichtung erhöht.
Da die Gesichtsdichtung die Formrückkehreigenschaften des menschlichen Fettgewebes simuliert, hat der Benutzer beim Aufsetzen der Maske das Gefühl, dass eine natürliche Substanz an seiner Haut anliegt. Folglich kann eine mit einem derartigen Polster versehene Maske bequem in einen fortlaufenden Dichtungseingriff mit dem Gesicht eines Anwenders gedrückt werden, und zwar mit weniger Spannung auf den Kopfbändern als bei anderen bisher bekannten Masken. Zudem bewirken die fettartigen Eigen schaften des Gels, dass es wirksam Spalte füllt und sich an andere Gesichtskonturen anformt. Dadurch werden Gasaustritte von Druckgas, das der Maske zugeführt wird, so gering wie möglich gehalten. Das Gelmaterial dient auch der wirksamen Ableitung von Wärme und widersteht dem Bakterienwachstum, das bei Schaummaskendichtungen auftritt.
Weitere Einzelheiten, Aufgaben und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsformen und der derzeit bevorzugten Verfahren zum Umsetzen der Erfindung hervor.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Man versteht die Erfindung anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung besser, die beispielhaft in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind.
Es zeigt:
1 eine Vorderansicht einer Atemmaske, die eine erste bevorzugte Ausführungsform einer Gesichtsdichtung enthält, die gemäß der Erfindung aufgebaut ist;
2 eine Seitenansicht der Atemmaske in 1 dicht an einem Benutzergesicht anliegend, wobei die Atemmaske in Verbindung mit einer Quelle für Atemgas skizziert ist;
3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III in 1;
4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV in 2; und
5 eine der Ansicht in 3 ähnliche Querschnittsdarstellung einer Atemmaske, die eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Gesichtsdichtung enthält, die gemäß der Erfindung konstruiert ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Zunächst sei auf 1 und 2 Bezug genommen. Sie zeigen allgemein bei 10 eine Atemmaske, die einen Gehäuse- oder Körperabschnitt 12 enthält, der eine offene Seite 14 hat, die eine ringförmige Oberfläche 16 bestimmt (am besten in 3 zu sehen) an der dicht anliegend eine Gesichtsdichtung 18 befestigt ist, die gemäß einer ersten derzeit bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist. Der Maskenkörperabschnitt 12 ist bevorzugt, jedoch nicht notwendig, eine allgemein steif ausgebildete Gehäusekonstruktion. Dagegen ist die Gesichtsdichtung 18 ein elastisches nachgiebiges Teil an einem Stück, das im Weiteren ausführlicher beschrieben wird.
Der Körperabschnitt 12 bestimmt auch eine Öffnung 20, an der man eine Fluidanschlussvorrichtung befestigen kann, beispielsweise eine Drehverbindung 21 oder eine andere geeignete Vorrichtung. Die Öffnung 20 und irgendeine zwischenliegende Verbindungsvorrichtung 21 verbindet die Maske 10 über eine Leitungseinrichtung (durch die gestrichelte Linie 22) dargestellt mit einer Gasquelle 24, beispielsweise einem Gebläse oder irgendeiner anderen geeigneten Vorrichtung, die einen Strom unter Druck stehenden Atemgases liefert, damit das Gas einem Anwender 26 zugeführt wird. Die dargestellte Maske ist eine Nasenmaske, die den Nasenbereich des Benutzergesichts aufnimmt. Natürlich umfasst die Erfindung auch eine Vollgesichtsmaske oder eine Mund-Nasen-Maske, die sowohl den Mund als auch die Nase eines Benutzers aufnimmt. Wie üblich umfasst das Maskengehäuse 12 bevorzugt auch eine Befestigungsvorrichtung, beispielsweise Rippen 25 oder ähnliche Teile, mit denen man geeignet einstellbare Haltebänder (nicht dargestellt) verbinden kann, die die Maske am Gesicht des Benutzers halten.
Die Dichtung 18 enthält ein festes und zugleich hochgradig elastisches und selbsttragendes kompressibles ringförmiges Teil 27, das einen Umfangswandabschnitt 28 umfasst, der eine ringförmige Basis oder anders bezeichnet ein inneres Ende 30 (3) besitzt, das im Wesentlichen so gestaltet ist wie die ringförmige Fläche 16 des Gehäuses 12, an der es fest angebracht werden kann. Der Umfangswandabschnitt 28 bestimmt zudem ein äußeres Ende 32, das im Allgemeinen dem inneren Ende 30 gegenüberliegt. Das äußere Ende 32 bestimmt eine allgemein ringförmige ausgebildete Dichtfläche 34, die dafür ausgelegt ist, dass sie dicht am Gesicht eines Anwenders anliegt. Im Weiteren wird ausführlicher beschrieben, dass die Kontur der Dichtfläche 34 die Oberflächenkontur der Gesichtsstruktur eines Benutzers sehr genau nachahmt, und zwar in den Bereichen des Nasenrückens, der Backen in der Nähe der Nase, des Raums zwischen der Nase und der Oberlippe und in den zwischenliegenden Bereichen, die sich daran anschließen. Bei einer Vollgesichtsmaske (nicht dargestellt) ist die Dichtungsfläche 34 so geformt, dass sie anstelle des Bereichs zwischen der Nase und der Oberlippe zum Kinn eines Benutzers passt. In beiden Fällen ist es aufgrund von Abweichungen in der Gesichtsstruktur der Benutzer besonders im Bereich des Nasenrückens erforderlich, dass die Dichtung sehr flexibel ist, damit sie sich an die zahlreichen verschiedenen Gesichtskonturen anpassen kann, die vermutlich auftreten.
3 und 4 zeigen ausführlicher die Atemmaskendichtung 18. Gemäß der Erfin dung ist zumindest die Dichtung bzw. der Gesichtsberührabschnitt oder besonders bevorzugt (wie dargestellt) im Wesentlichen das gesamte ringförmige Teil 27 aus einer Gelsubstanz ausgebildet, beispielsweise einem viskoelastischen Polyurethanpolymer, das Elastizitäts- bzw. Formrückkehreigenschaften besitzt, die im Wesentlichen den Eigenschaften von menschlichem Fettgewebe entsprechen. Im Einzelnen hat die Gesichtsdichtung 18 einschließlich des ringförmigen Teils 27 bevorzugt eine Elastizität von ungefähr 10 oder weniger und besonders bevorzugt von 0. Die Elastizität wird dabei durch eine Härtemessung auf der Shore-00-Skala bestimmt, die zum Ausmessen der Elastizität sehr weicher nachgiebiger Materialien verwendet wird. Eine derartige Elastizität entspricht im Wesentlichen der Elastizität von menschlichem Fettgewebe, das ebenfalls einen Härtemesswert von 0 auf der Shore-00-Skala zeigt. Bei der Ausführungsform der Gesichtsdichtung in 1 bis 4 entspricht der Härtegrad der Gesichtsdichtung 18 den sich ergebenden Härtegraden des ringförmigen Teils 27 und seiner im Folgenden beschriebenen Schutzabdeckung (deren Härtegrad eigentlich vernachlässigbar ist, da die Abdeckung sehr dünn und geschmeidig ist). Bei der in 5 dargestellten Gesichtsdichtung, bei der das ringförmige Teil 27 keine Schutzabdeckung aufweist, ist der Härtegrad der Gesichtsdichtung gleich dem Härtegrad des ringförmigen Teils.
Obwohl dem menschlichen Fettgewebe die Fähigkeit innewohnt, Leerräume zu füllen, hat es eine vernachlässigbare strukturelle Beständigkeit und ist möglicherweise nicht selbsttragend. Folglich wäre jegliche Atemmasken-Gesichtsdichtung, die Struktureigenschaften hat, die im Wesentlichen dem Fett gleichen, vom Anwendungsstandpunkt aus nicht umsetzbar. Würde man eine Gesichtsdichtung aus einem Material herstellen, das in seiner Struktur hinsichtlich der Elastizität nicht von menschlichem Fettgewebe zu unterscheiden ist, so könnte es unter dem Einfluss der Schwerkraft dazu neigen, in eine amorphe Gestalt abzusacken. Die Gesichtsdichtung würde daher auch bei ziemlich hoher Spannung der Kopfbänder nicht mehr wirkungsvoll an den Konturen eines Benutzergesichts anliegen. Damit ist einsichtig, dass eine passend entworfene Gesichtsdichtung das menschlich Fettgewebe hinsichtlich der Struktur und insbesondere der Elastizität im Wesentlichen aber nicht identisch nachahmen muss. Im Einzelnen ausgeführt muss die Gesichtsdichtung ein gewisses messbares "Formrückkehr-Gedächtnis" aufweisen und dabei strukturell selbsttragend sein, sie muss sich schon bei geringen Kopfband-Spannkräften sanft an die Topographie eines Benutzergesichts anschmiegen, verformenden Gravitationseinwirkungen widerstehen können und von selbst in ihre ursprüngliche Form zurückkehren, wenn sie aus der Berührung mit dem Benutzergesicht gelöst wird. Sie darf auch durch den Überdruck des Gases, das der Maske zugeführt wird, nicht verformt werden. Um gleichzeitig die genannten Eigenschaften und weitere vorteilhafte Eigenschaften zu erzielen, wird das ringförmige Teil 27 der Erfindung bevorzugt aus einer Gelsubstanz hergestellt, die bei einer Messung auf der Shore-00-Skala praktisch nicht von menschlichem Fettgewebe zu unterscheiden ist, jedoch einen Härtegrad bzw. eine Elastizität auf der Shore-000-Skala (dieser Maßstab wird zum Messen der Elastizität von besonders weichen elastischen Materialien eingesetzt) von ungefähr 20 bis ungefähr 45 zeigt. Im Vergleich zeigen menschliche Fettgewebe einen Härtegrad von ungefähr 10 auf der Shore-000-Skala.
Das ringförmige Teil 27 kann mit herkömmlichen Formgebungsverfahren hergestellt werden. Beispielsweise wird flüssiges Polyurethanpolymer, das beliebige Weichmacher und andere Modifizierer enthält, mit denen man die gewünschten Eigenschaften des Endprodukts erzielt, in eine geeignet ausgebildete Form gegossen oder gespritzt. Das Polymer kann anschließend aushärten, und zwar abhängig von der besonderen Zusammensetzung und den Abbindeigenschaften des Polymers mit oder ohne Anwendung von Wärme, bis das Produkt seine gewünschte feste Gelform erreicht. Da das Polymer des ringförmigen Teils keine ausreichende strukturelle Festigkeit aufweist, durch die es verlässlich direkt am Körperabschnitt 12 der Maske haftet, umfasst die Gesichtsdichtung 18 bevorzugt auch Befestigungsmittel 36, die bei der Ausbildung des ringförmigen Teils in einem Stück in sein inneres Ende 30 eingeformt werden. Die Befestigungsvorrichtung 36 wird bevorzugt als im Wesentlichen steifer torusförmiger Ring konstruiert, dessen Form der Form des inneren Endes 30 entspricht und dessen Wanddicke kleiner oder gleich der Wanddicke des Umfangswandabschnitts 28 ist. Die Befestigungsvorrichtung 36 sollte zumindest ein Teil enthaften, das weniger elastisch ist als die Gelsubstanz des ringförmigen Teils. Zum Verbessern der Haftung des Befestigungsteils 36 am ringförmigen Teil 27 umfasst die Befestigungsvorrichtung bevorzugt eine Haltevorrichtung 38. Die Haltevorrichtung kann mit Abstand angebrachte Befestigungsmittel umfassen, die Öffnungen oder ähnliche Strukturen bestimmen, in die oder um die herum das flüssige Polymer fließen kann, das schließlich während der Bildung des ringförmigen Teils aushärtet.
Das ringförmige Teil 27 umfasst auch bevorzugt eine Anzahl in einem Stück damit ausgebildeter Höcker 42, die während des Ausbildens des ringförmigen Teils im Umfangswandabschnitt 28 ausgebildet werden. Die Höcker erstrecken sich vom inneren Ende 30 zum äußeren Ende 32. Die Höcker 42 liefern eine leichte strukturelle Unterstützung des ringförmigen Teils und fördern das gleichmäßige Zusammendrücken des ring förmigen Teils, wenn dieses Teil das Gesicht eines Benutzers berührt. Die Höcker sind bevorzugt symmetrisch entlang des Umfangswandabschnitts angeordnet und entsprechen in Anzahl und Ort bevorzugt den Haltevorrichtungen 38. Eine derzeit bevorzugte Anordnung, siehe 3, enthält fünf derartige Höcker 42, die den fünf Haltevorrichtungen 38 zugeordnet sind.
Wie bereits erwähnt deckt die derzeit bevorzugte Ausführungsform der Gesichtsdichtung 18 ab, dass das ringförmige Teil 27 mit einer Schutzabdeckung überzogen ist. Diese Abdeckvorrichtung ist in den abgebildeten Zeichnungen mit dem Bezugszeichen 40 bezeichnet. Die Abdeckvorrichtung dient dazu, die Haltbarkeit des ringförmigen Teils zu erhöhen und erlaubt auch eine einfache Reinigung der Gesichtsdichtung. Die Abdeckung 40 muss die folgenden mechanischen Kriterien erfüllen. Sie muss neben anderen Bedingungen: (1) beständig gegen Zerreißen und Durchstoßen sein, (2) eng am ringförmigen Teil 27 anliegen, ohne dessen Konturen zu verformen oder zu verändern, (3) chemisch mit dem ringförmigen Teil verträglich sein, (4) bioverträglich sein und darf die Haut des Benutzers nicht reizen, und (5) hinreichend dünn und geschmeidig sein, damit ihr Vorhandensein einen vernachlässigbaren Effekt auf den entstehenden Härtegrad der Gesichtsdichtung 18 hat. So gesehen umfasst die Abdeckvorrichtung 40 bevorzugt einen dünnen (ungefähr 0,05 bis 0,25 mm (2 bis 10 Milli-Inch) dicken) flexiblen Kunststofffilm. Es hat sich gezeigt, dass Urethan für diesen besonderen Zweck zu bevorzugen ist, da dieses Material nicht nur die Aufgaben der Erfindung erfüllt, sondern auch vergleichsweise kostengünstig und leicht auf der Oberfläche des ringförmigen Teils 27 anzubringen ist. Die Abdeckvorrichtung 40 kann mit jedem beliebigen geeigneten Verfahren auf das ringförmige Teil aufgebracht werden. Beispielsweise kann man flüssiges Urethan durch Sprühen oder Tauchen aufbringen und es anschließend aushärten lassen. Bevorzugt wird das Urethan jedoch durch Vakuumformgebung vorgefertigt, damit man eine Haut mit kontrollierbarer und gleichförmiger Dicke erzeugt, die nachfolgend mit herkömmlichen Vorgehensweisen im Vakuum an das ringförmige Teil angeformt wird.
Nach dem vollständigen Zusammenbau der Gesichtsdichtung 18 kann man sie am Körperabschnitt 12 einer Atemmaske befestigen, indem man das innere Ende 30 der Gesichtsdichtung und/oder die ringförmige Sitzfläche 16 des Maskenkörperabschnitts 12 mit einem geeigneten Kleber überzieht und anschließend das innere Ende 30 gegen die Sitzfläche 16 drückt. Daraufhin kann der Kleber abbinden.
In 5, in der gleiche Bezugszeichen Teile bezeichnen, die den bereits be schriebenen Teilen gleichen oder entsprechen, ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Gesichtsdichtung der Erfindung erläutert, die hier mit dem Bezugszeichen 118 bezeichnet ist. Die Gesichtsdichtung 118 unterscheidet sich von der Gesichtsdichtung 18 im Wesentlichen dadurch, dass ihr ringförmiges Teil 27 keine Schutzabdeckung auf ihrer Außenfläche hat. Bezüglich aller anderen stofflichen Aspekte ist die Gesichtsdichtung 118 genauso aufgebaut wie die Gesichtsdichtung 18, und sie funktioniert auch im Wesentlichen identisch.
Die freiliegende Oberfläche des ringförmigen Teils 27 ist klebrig. Die innewohnende Haftfähigkeit der ausgeformten Dichtungsfläche 34 des ringförmigen Teils kann somit zum Vorteil des Benutzers verwendet werden, da sie die Haftung der Gesichtsdichtung am Gesicht des Anwenders erhöht. Ist keine Haftfähigkeit erwünscht, so kann wahlweise die Oberfläche des ringförmigen Teils 27 der Gesichtsdichtung 118 mit einem Überzug aus Talkpulver, Silikon oder einem ähnlichen bioverträglichen Material bedeckt werden.
Derzeit ist eingeschlossen, dass die Wandstärke des Umfangswandabschnitts 28 des ringförmigen Dichtungsteils 27 der Gesichtsdichtungen 18 und 118 ausschließlich der Höcker 42 bevorzugt im Bereich von 5 bis 7.6 mm (0,2 bis 0,3 Inch) liegt. Das Gewicht der Gesichtsdichtungen 18, 118 liegt abhängig von der Größe der Maskenkörper 12, mit denen sie verwendet werden, im Bereich von ungefähr 0,03 bis 0,057 kg (1 bis 2 Unzen). Es hat sich in klinischen Untersuchungen gezeigt, dass Patienten, die die gemäß der Erfindung aufgebaute Maske tragen, dieses Gewicht praktisch nicht wahrnehmen. Die fettartige Elastizitätsbeschaffenheit des Gelmaterials, das das ringförmige Teil 27 bildet, erzeugt beim Benutzer eine vergleichsweise kühle und natürliche Berührungsempfindung, wenn die Gesichtsdichtung das Gesicht des Benutzers berührt. Verglichen mit menschlichem Fettgewebe füllen die Gesichtsdichtungen 18, 118 in ganz ähnlicher Weise wirksam Spalte und formen sich an die Gesichtstopographie des Benutzers an. Dadurch werden Austritte des der Maske zugeführten Gases so gering wie möglich gehalten. Experimentelle Überprüfungen haben ergeben, dass mit Gesichtsdichtungen der Erfindung angepasste Atemmasken minimale Gasaustritte zeigen, und zwar bei Kopfband-Spannkräften von 13 N (3 Pound) oder weniger. Verglichen mit derzeit bekannten Masken ist dieser Wert sehr gering. Die hier beschriebenen Gesichtsdichtungen ermöglichen damit Atemmasken, die die Benutzer über längere Zeitspannen tragen können, und zwar mit geringen oder nicht messbaren Unbequemlichkeiten. Diese Erscheinung ist besonders wichtig für Benutzer, die Atemmasken über längere Zeiträume tragen müssen, beispielsweise Patienten, die sich einer Atemtherapie unterziehen. Diese Personen stellen fest, dass aufgrund des Komforts, den die Gesichtsdichtungen 18, 118 bieten, ihr Einverständnis mit der Atembehandlung wächst und sich die therapeutischen Vorteile der Behandlung besser verwirklichen lassen.
Alternativ zu den besprochenen Ausführungsformen wird auch in Betracht gezogen, die Atemmaske der Erfindung an einem Stück zu konstruieren und nicht als getrennte Gesichtsdichtung, die mit einem Maskenkörper verbunden wird. In diesem Fall kann die Atemmaske als einheitliches Teil hergestellt werden, das aus Materialien mit zunehmend weicheren Härtegraden ausgebildet wird, und zwar gesehen in der Richtung von dem Abschnitt der Maske, der dem Maskenkörper entspricht, zu dem Abschnitt, der der Gesichtsdichtung entspricht. Dadurch bilden die weichsten Materialien, die die beschriebene Gelsubstanz enthalten und die beschriebenen Elastizitätseigenschaften besitzen, die Dichtung bzw. den das Gesicht berührenden Abschnitt des ringförmigen Teils.
Die Erfindung ist zum Zweck der Erläuterung ausführlich beschrieben worden. Selbstverständlich dienen die Einzelheiten nur diesem Zweck, und Fachleute können Abwandlungen der Erfindung vornehmen, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, der nur durch die Ansprüche beschränkt ist.

Claims

Flexible, elastische Dichtung (18) für eine Atemmaske für den abdichtenden Angriff am Gesicht eines menschlichen Benutzers, um eine abgedichtete Schnittstelle auszubilden, welche einen vorgegebenen Abschnitt des Gesichts eines solchen Benutzers umgibt, wobei die Abdichtung für das Gesicht einen umfangsseitigen Wandabschnitt (28) aufweist, der ein inneres Ende (30) und ein äußeres Ende (32) gegenüber dem inneren Ende umfasst, wobei das innere Ende (30) an einem Körper (12) einer Atemmaske anbringbar ist und das äußere Ende (32) einen Dichtungsabschnitt (34) aufweist, welcher eine umrissene Dichtungsoberfläche für den Dichtungsangriff an das Gesicht des Benutzers aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Dichtungsabschnitt aus einer Gelsubstanz ausgebildet ist, welche eine Elastizität aufweist, die im Wesentlichen derjenigen des menschlichen Fettgewebes entspricht, und einen Shore-00-Härtegrad von weniger als etwa 10 aufweist, wobei die Gelsubstanz die Eigenschaft des Rückkehrens im Wesentlichen in ihre Ursprungsform aufweist, wenn sie nicht unter Belastung steht, und einen Shore-000-Härtegrad von etwa 20 bis etwa 45 hat.
Dichtung nach Anspruch 1, wobei die Gelsubstanz ein viskoelastisches Polyurethanpolymer ist.
Dichtung nach Anspruch 1, weiter aufweisend Mittel zum Anbringen der Dichtung an einem Körperabschnitt einer Atemmaske.
Dichtung nach Anspruch 3, wobei das Anbringungsmittel ein Element aufweist, das weniger elastisch ist als die Gelsubstanz, und mit der Gelsubstanz verbunden ist.
Dichtung nach Anspruch 4, wobei das weniger elastische Element Mittel zum Verankern der Gelsubstanz am weniger elastischen Element aufweist.
Dichtung nach Anspruch 1, weiter aufweisend eine Schutzhülle, welche die Gelsubstanz umgibt.
Dichtung nach Anspruch 6, wobei die Schutzhülle eine faltbare Membran aufweist.
Dichtung nach Anspruch 7, wobei die Membran eine Dicke von etwa 0,05 bis 0,25 mm (2 bis etwa 10 mils) aufweist.
Dichtung nach Anspruch 8, wobei die Membran aus Urethan hergestellt ist.
Dichtung nach Anspruch 1, wobei die Dichtung ein ringförmiges Element aufweist, das aus der Gelsubstanz ausgebildet ist.
Atemmaske, welche in Wirkverbindung mit einer Atemgasquelle bringbar ist und folgendes aufweist: einen Atemmaskenkörper (12); und eine flexible, elastische Dichtung (18) für die Atemmaske zum Angriff an das Gesicht eines menschlichen Benutzers, um eine abgedichtete Schnittstelle zu bilden, welche einen vorgegebenen Abschnitt des Gesichts eines solchen Benutzers umgibt, wobei die Dichtung einen umfangsseitigen Wandabschnitt (28) aufweist, der ein inneres Ende (30) und ein äußeres Ende (32) gegenüber dem inneren Ende (30) umfasst, wobei das innere Ende (30) am Atemmaskenkörper (12) anbringbar ist und das äußere Ende (32) einen Dichtungsabschnitt (34) aufweist, welcher eine umrissene Dichtoberfläche zum Dichtangriff am Gesicht eines Benutzers aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Dichtungsabschnitt (34) aus einer Gelsubstanz ausgebildet ist, welche eine Elastizität aufweist, die im Wesentlichen derjenigen des menschlichen Fettgewebes entspricht, und einen Shore-00-Härtegrad von weniger als etwa 10 aufweist, wobei die Gelsubstanz die Eigenschaft des Zurückspringens im Wesentlichen in ihre Ursprungsform, wenn sie nicht unter Belastung steht, aufweist und einen Shore-000-Härtegrad von etwa 20 bis etwa 45 hat.
Atemmaske nach Anspruch 11, wobei die Gelsubstanz ein viskoelastisches Polyurethanpolymer ist.
Atemmaske nach Anspruch 11, weiter aufweisend Mittel zum Anbringen der Dichtung an einem Körperabschnitt einer Atemmaske.
Atemmaske nach Anspruch 13, wobei das Anbringungsmittel ein Element aufweist, das weniger elastisch ist als die Gelsubstanz und mit der Gelsubstanz verbunden ist.
Atemmaske nach Anspruch 14, wobei das weniger elastische Element Mittel zum Verankern der Gelsubstanz am dem weniger elastischen Element aufweist.
Atemmaske nach Anspruch 11, weiter aufweisend eine Schutzhülle, die die Gelsubstanz umgibt.
Atemmaske nach Anspruch 16, wobei die Schutzhülle eine faltbare Membran umfasst.
Atemmaske nach Anspruch 17, wobei die Membran eine Dicke von etwa 0,05 bis 0,25 mm (2 bis etwa 10 mils) aufweist.
Atemmaske nach Anspruch 11, wobei die Membran aus Polyurethan hergestellt ist.
Atemmaske nach Anspruch 11, wobei die Dichtung ein ringförmiges Element aufweist, das aus der Gelsubstanz ausgebildet ist.