НАДУВНОЙ ЛИЦЕВОЙ ОБТЮРАТОР ДЛЯ РЕСПИРАТОРНОЙ МАСКИ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТАКОГО ОБТЮРАТОРА
INFLATABLE FACE SEAL FOR RESPIRATORY MASK AND METHOD FOR MAKING SUCH FACE SEAL

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к надувному лицевому обтюратору для респираторной маски, например, такой как наркозная маска или респираторная лицевая маска.
Уровень техники
Подобные лицевые маски обычно используются для оказания медицинской помощи пациентам. Надувной лицевой обтюратор содержит кольцевую полую воздухонепроницаемую часть, причем поперечное сечение кольцевой полой части содержит клеевое соединение, которое соединяет между собой два перекрывающихся борта.
Типичное применение надувной лицевой обтюратор, соответствующий настоящему изобретению, находит в лицевых масках, которые состоят из сравнительно жесткого кожуха и надувного кольцевого лицевого обтюратора, прикрепленного к периферии указанного кожуха посредством воздухонепроницаемого соединения. Такая маска раскрыта в европейском патенте 0602424. Однако лицевой обтюратор, соответствующий настоящему изобретению, можно также использовать для лицевых масок, которые состоят из единого литого элемента, содержащего и полужесткую оболочку, и соответствующий настоящему изобретению надувной кольцевой лицевой обтюратор.
Такие надувные кольцевые лицевые обтюраторы в настоящее время выпускаются в различном конструктивном исполнении, обеспечивая различную степень анатомического соответствия, простоты применения, долговечности, а также простоты очистки и стерилизации. Кроме того, желательно обеспечить низкую стоимость производства подобных лицевых обтюраторов.
Однако выпускаемые в настоящее время маски сложны в изготовлении. В частности, поскольку в законченном виде маска содержит кольцевую полую воздухонепроницаемую часть, невозможно осуществить формовку такой маски напрямую литьем или окунанием в каучук. Поэтому формовку масок обычно производят за два этапа, при которых сначала маски отливают, используя кольцевой внутренний сердечник, за счет которого формуется внутренняя полая часть. После того как отливка маски выполнена, маску снимают с сердечника через имеющуюся в ней щель, причем указанная щель образуется вдоль окружности кольцевой полой части. После того как сердечник будет снят, указанную щель закрывают и герметизируют, чтобы получить воздухонепроницаемое клеевое соединение.
Клеевое соединение обычно выполняют, помещая клей между двумя бортами маски. Однако, поскольку время отверждения клея обычно составляет около суток, требуется зажимное приспособление, чтобы сжать два борта вместе и обеспечить эффективность склейки. Такая методика требует очень большого числа приспособлений. Например, если производительность при изготовлении масок составляет 500 масок в день, то тогда для операции отверждения требуется, по меньшей мере, 500 приспособлений. Приобретение всех этих приспособлений и организация работы с ними довольно сильно увеличивает производственные затраты и усложняет производственный процесс.
Кроме того, как указано в патенте 0602424, две поверхности, которые склеиваются друг с другом, обычно выполняют в виде двух параллельных бортов, причем склейка формируется между двух «обращенных внутрь» поверхностей указанных бортов. Под «обращенными внутрь» поверхностями понимаются поверхности, которые обращены к центру поперечного сечения участка кольцевой полой части обтюратора. Таким образом, когда к внутреннему объему маски прикладывается давление, например, при машинной мойке или стерилизации, склейка подвергается действию «расслаивающих» сил, стремящихся оторвать склеенные поверхности друг от друга. «Расслаивающие» силы неблагоприятно сказываются на склейке, поскольку давление прикладывается к ограниченной площади внутреннего края склейки.
Раскрытие изобретения
Следовательно, в одном из своих аспектов настоящее изобретение предлагает конструкцию надувного кольцевого лицевого обтюратора, которая дает возможность производить обтюраторы с низкими производственными затратами из множества эластомерных материалов, пригодных для изделий одноразового и многоразового применения.
В другом своем аспекте, настоящее изобретение предлагает надувной лицевой обтюратор вышеупомянутого типа, обладающий высокой стойкостью в отношении повторного использования, а также процессов очистки и стерилизации.
В вышеприведенных аспектах задача изобретения решается надувным лицевым обтюратором, в котором два борта склеены вместе таким образом, что обращенная внутрь поверхность первого борта из двух расположенных внахлест бортов находится в контакте с обращенной наружу поверхностью второго борта из указанных двух расположенных внахлест бортов.
Следует отметить, что в настоящем описании изобретения подразумевается, что фраза «обращенная внутрь поверхность» указывает на поверхность, которая обращена внутрь, в сторону полой части, в то время как фраза «обращенная наружу поверхность» указывает на поверхность, которая обращена наружу от полой части.
В одном варианте осуществления изобретения, внутренние напряжения надувного лицевого обтюратора могут заставлять обращенную внутрь поверхность первого борта прижиматься к обращенной наружу поверхности второго борта. Таким образом, внутренние напряжения удерживают борта вместе, и в процессе отверждения клеевого соединения не требуется применения никаких внешних приспособлений. Такие внутренние напряжения могут быть сформированы во время выполнения клеевого соединения. Такие внутренние напряжения могут быть сформированы, например, путем растяжения части стенок надувного лицевого обтюратора и последующего удержания стенок в растянутом состоянии.
Поперечное сечение полой части может представлять собой замкнутый сегмент, а клеевое соединение может располагаться на периферии указанного замкнутого сегмента. Такая конструкция обеспечивает простоту геометрической формы и дает прочную склейку. В предпочтительном варианте осуществления изобретения, указанные два борта могут быть расположены параллельно друг другу.
Второй борт может также быть выполнен выступающим от наружной стенки надувного лицевого обтюратора, а первый борт может быть выполнен в виде крюка, связанного с внутренней стенкой надувного лицевого обтюратора. Это дает конструкцию, в которой первый борт можно «зацеплять» за второй борт.
Далее, конструкцию бортов можно выполнить так, чтобы первый борт выступал по периферии поперечного сечения кольцевой полой части в противоположном направлении по отношению ко второму борту. В этом случае, обеспечивается клеевое соединение, в котором, при подаче в полую часть давления, к склейке двух бортов прикладываются сдвигающие усилия, а не усилия, расслаивающие склеенные части бортов.
Предпочтительный способ изготовления надувного лицевого обтюратора для респираторной маски содержит этапы, на которых отливают в пресс-форме надувной лицевой обтюратор, который содержит кольцевую полую часть и у которого в поперечном сечении одного участка кольцевой полой части имеются первый борт и второй борт, расположенные внахлест и отстоящие друг от друга в радиальном направлении, так что первый борт радиально находится снизу от второго борта; наносят связующий материал на наружную поверхность второго борта и оттягивают часть указанного сечения, расположенную между первым бортом и вторым бортом с целью наложения первого борта поверх второго борта, так чтобы внутренняя поверхность первого борта вошла в контакт с наружной поверхностью второго борта и чтобы первый борт оказался прижатым ко второму борту за счет внутренних напряжений в литой части обтюратора, вызванных ее растяжением.
Надо отметить, что в настоящем описании изобретения термин «радиально» следует понимать, как расположенный в направлении радиуса. И следует также отметить, что термин «радиус» не ограничивает изобретение только круговыми формами. Поперечное сечение кольцевой полой части может иметь любую форму. У такого сегмента имеется центр, а термин «радиус» в данном случае определяется, как вектор от указанного центра в некоторую точку поперечного сечения. Радиус по сечению не является константой - он может иметь переменную длину. Следует также отметить, что поперечное сечение оказывается открытым, когда обтюратор снимают с пресс-формы, и данный сегмент контуром сечения полностью не охватывается.
В предпочтительном способе изготовления, литье надувного лицевого обтюратора выполняют способом инжекционного прессования в закрытой пресс-форме. За счет закрытой пресс-формы можно варьировать толщину стенок литой детали.
Промежуточное изделие, получаемое в процессе изготовления надувного лицевого обтюратора для респираторной маски, содержит кольцевую полую часть, при этом в поперечном сечении кольцевая полая часть представляет собой открытый полукруглый сегмент, содержащий первый борт и второй борт, расположенные на противоположных краях указанного открытого полукруглого сегмента. Второй борт может быть расположен внахлест первому борту и находиться дальше от центра открытого полукруглого сегмента, чем первый борт. Кроме этого, первый борт может выступать в противоположном направлении по отношению ко второму борту.
В одном варианте осуществления промежуточного изделия, первый борт и второй борт могут располагаться по существу параллельно друг другу.
Надо отметить, что фразу «открытый полукруглый сегмент» в контексте данного описания следует понимать как часть, которая не обязательно должна иметь круговую форму, напротив, она может иметь любую геометрическую форму. Однако, в общем, эта часть охватывает определенную область. При этом данная часть является «открытой», что означает, что стенки данной части в некотором месте образуют просвет.
Следует подчеркнуть, что термин «содержит/содержащий» в данном описании используется для указания на наличие определяемых признаков, агрегатов, этапов или компонентов, но не для исключения наличия или добавления одного или нескольких других признаков, агрегатов, этапов, компонентов или групп.
Краткое описание чертежей
Варианты выполнения настоящего изобретения будут подробнее описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи. Следует подчеркнуть, что представленные варианты используются только в качестве примеров, и не должны использоваться в качестве вариантов, ограничивающих объем изобретения.
Фиг.1 представляет собой перспективную проекцию первого варианта осуществления надувного лицевого обтюратора, соответствующего настоящему изобретению, до операции склеивания.
Фиг.2 в перспективной проекции и в сечении изображает надувной лицевой обтюратор фиг.1.
Фиг.3 изображает поперечное сечение по линии III-III надувного лицевого обтюратора фиг.1.
Фиг.4 изображает поперечное сечение фиг.3 после операции склеивания.
Фиг.5 изображает поперечное сечение по линии V-V надувного лицевого обтюратора фиг.1.
Фиг.6 изображает поперечное сечение фиг.5 после операции склеивания.
Фиг.7 изображает поперечное сечение одного варианта осуществления пресс-формы для инжекционного прессования надувного лицевого обтюратора фиг.1.
Фиг.8 изображает поперечное сечение второго варианта осуществления надувного лицевого обтюратора до операции склеивания.
Фиг.9 изображает надувной лицевой обтюратор фиг.8 после операции склеивания.
Осуществление изобретения
На фиг.1-6 изображен предпочтительный вариант осуществления обтюратора, соответствующий настоящему изобретению. На фиг.1, 2, 3 и 5 показана форма единой литой заготовки или детали 1 в том виде, как она выходит из пресс-формы. Эту заготовку можно назвать «промежуточным изделием» 1, которое появляется в процессе изготовления надувного лицевого обтюратора. На фиг.4 и 6 показана форма детали 1' после склейки. Эту деталь можно назвать «конечным изделием» 1', которое появляется по завершению процесса изготовления обтюратора.
Надувной лицевой обтюратор 1 содержит крепежный конус 2, который дает возможность кольцевого крепления к окружности жесткого кожуха маски (не показан). Надувной лицевой обтюратор далее содержит наружную стенку 3, внутреннюю стенку 5, первый борт 6 и второй борт 7. Наружная стенка 3 проходит в наружном направлении и вниз от конуса 2. Изогнутая стенка 4 является продолжением наружной стенки 3 и образует анатомическую форму, которая в процессе использования прилегает к лицу пациента (не показано). Внутренняя стенка 5 соединяется с изогнутой стенкой 4 и является ее продолжением. Первый борт 6 связан с краем внутренней стенки 5 и опущен на некоторое расстояние ниже того уровня, где конус 2 сопрягается с наружной стенкой 3. Второй борт 7 проходит внутрь от крепежного конуса 2, следуя параллельно первому борту 6 и внахлест перекрываясь с ним, при этом между ними остается небольшой зазор.
После операции литья на верхнюю, обращенную наружу, поверхность 9 второго борта 7 наносят связующий материал, например клей 8. Затем внутреннюю стенку 5 оттягивают наружу и вверх, так чтобы первый борт 6 можно было наложить на второй борт 7 и посадить поверх связующего материала, при этом внутренняя поверхность 10 первого фланца будет слегка прижата к связующему материалу за счет упругих сил, возникающих при такой осевой деформации. Следовательно, надувной лицевой обтюратор можно теперь оставить для отверждения клея без каких-либо прижимных приспособлений, как показано на фиг.4 и 6. Таким образом, связующий материал формирует между двумя бортами клеевое соединение 11. Поэтому, как показано на фиг.4 и 6, конечное изделие 1' содержит кольцевую воздухонепроницаемую полую часть 12'. На фиг.4 и 6 также показано, что поперечное сечение одного участка кольцевой воздухонепроницаемой полой части определяет замкнутый сегмент 13' и что клеевое соединение 11 находится на периферии данного замкнутого сегмента.
Помимо простоты изготовления и свободы выбора из широкого ряда материалов, данная конструкция также имеет дополнительное преимущество, состоящее в том, что при увеличении давления внутри обтюратора клеевое соединение подвергается действию только сдвигающих сил. Это гарантирует гораздо более высокую надежность склейки, чем у ранее рассмотренных клеевых соединений, которые подвергаются расслаиванию при увеличении давления внутри обтюратора,
Надувной лицевой обтюратор 1 также содержит трубку 14 наддува, которая отливается за одно целое с лицевым обтюратором. Кроме того, к наружной стенке на ремешке 16 крепится запирающая пробка 15. Однако, в некоторых случаях наличие трубки наддува не обязательно, например, в масках одноразового применения. Основной смысл трубки наддува - предотвратить чрезмерный рост давления в кольцевой полой части 12' в процессе промывки/стерилизации за счет отверстия, предусмотренного в воздухонепроницаемой полой части 12'.
Из фиг.3-6 видно, что первый борт 6 выполнен в форме крюка, который при собранном состоянии надувного лицевого обтюратора зацеплен за второй борт 7. Таким образом, функция крюка заключается в удержании бортов вместе, когда первый борт растягивают и обводят вокруг второго борта. Чтобы добиться того же самого, указанные два борта можно сформировать множеством различных способов. Например, вместо формовки двух бортов в виде крюка и выступа, указанные два борта можно было бы сформовать в виде двух соответствующих друг другу искривленных поверхностей, которые при собранном состоянии надувного лицевого обтюратора входят в зацепление друг с другом и предотвращают относительное смещение бортов в процессе отверждения клея.
Согласно фиг.3-6, следует также отметить, что борта сформованы таким образом, что выступают в противоположных направлениях. Имеются в виду противоположные направления по окружности или периферии поперечного сечения кольцевой полой части. Таким образом, указанные два борта выступают навстречу друг другу, и внахлест перекрывают друг друга. Когда в этом случае указанные борта склеивают вместе, напряжения в стенках кольцевой полой части 12', возникающие из-за давления в кольцевой полой части, будут создавать в склейке сдвиговые напряжения, а не усилия, которые отрывают поверхности друг от друга, как это имеет место в известных технических решениях.
Следует отметить, что вариант осуществления обтюратора, иллюстрированный рассмотренными фигурами, предназначен для использования в маске, состоящей из двух деталей - обтюратора и жесткого кожуха маски. Однако настоящее изобретение также может быть применено к маскам, которые отливаются в виде одной детали, содержащей и обтюраторную часть и масочную часть.
Кроме того, следует отметить, что представленный вариант осуществления содержит выполненный за одно целое крепежный конус 2 для соединения надувного лицевого обтюратора 1 с жестким кожухом маски. Однако также можно представить вариант, когда крепежный конус является отдельной деталью, которая крепится к надувному лицевому обтюратору путем приклеивания.
На фиг.7 показан пример пресс-формы 20, используемой для инжекционного прессования (литья) надувного лицевого обтюратора 1, представленного на фиг.1-6. Пресс-форма состоит из трех частей: нижней части 21, верхней части 22 и внутреннего кольцевого сердечника 23. Верхняя часть 22 и внутренний кольцевой сердечник 23 имеют возможность вертикального перемещения относительно нижней части 21. Когда пресс-форму закрывают, внутренний кольцевой сердечник оказывается подвешенным между верхней частью и нижней частью. Затем в форму подают материал лицевого обтюратора. После того как материал затвердеет, верхнюю часть 22 и внутренний сердечник 23 перемещают вверх. Лицевой обтюратор останется надетым на внутренний сердечник 23. После этого, лицевой обтюратор можно снять с внутреннего сердечника 23.
Следует отметить, что благодаря конструкции пресс-формы, которая является закрытой, имеется возможность изменения толщин стенок отливаемой детали. Этим можно воспользоваться, например, для того, чтобы внутреннюю стенку 5, наружную стенку 3 и изогнутую стенку 4 сделать тоньше, а два борта 6 и 7 - толще. Это увеличит гибкость стенок при сохранении прочности бортов.
На фиг.8 и 9 представлен второй вариант 30 осуществления надувного лицевого обтюратора, соответствующего настоящему изобретению. Второй вариант 30 осуществления содержит крепежный конус 31 для присоединения к жесткому кожуху маски (не показан), внутреннюю стенку 32, изогнутую стенку 33, которая при использовании обтюратора соприкасается с лицом пациента, наружную стенку 34, первый борт 35, который соединяется с наружной стенкой, являясь продолжением последней, и второй борт 36, который соединяется с внутренней стенкой и является ее продолжением. Когда требуется соединить два борта, связующий материал, например клей 37, наносят на обращенную наружу поверхность 38 второго фланца. Затем, первый борт 35 оттягивают вверх, растягивая стенки обтюратора так, чтобы первый борт 35 можно было завести поверх второго борта 36. Как и в первом варианте 1 осуществления изобретения, благодаря растяжению стенок и наложению бортов, в стенках надувного лицевого обтюратора возникают напряжения, которые заставляют обращенную внутрь поверхность 39 первого борта 35 прижаться к обращенной наружу поверхности 38 второго борта. Законченное изделие 30', содержащее кольцевую воздухонепроницаемую полую часть 40', с клеевым соединением 41 показано на фиг.9. Кольцевая воздухонепроницаемая полая часть 40' также определяет замкнутый сегмент 42'.
В данном варианте осуществления, клеевое соединение 41 организовано с наружной стороны крепежного конуса 31, в отличие от первого варианта 1 осуществления, где клеевое соединение устроено с внутренней стороны крепежного конуса 2. Однако следует отметить, что клеевое соединение можно было бы расположить в любом месте на периферии кольцевого полого объема.
Также следует отметить, что в рассмотренных вариантах осуществления для взаимного скрепления поверхностей использовался связующий материал, такой как клей. Однако также могли бы быть использованы и другие формы крепления, например, склеивание растворителем.
Также следует упомянуть, что после сборки конечное изделие можно было бы подвергнуть тепловой обработке с целью снятия внутренних напряжений в изделии. Однако в процессе отверждения связующего материала удержание указанных двух фланцев вместе все равно осуществлялось бы за счет внутренних напряжений.