Медицинская маска каркасная барьерно-отводящего типа с опорой
SKELETAL BARRIER-TYPE MEDICAL MASK WITH SUPPORT

Область техники, к которой относится изобретение
Заявленное изобретение относится к средствам индивидуальной защиты человека, а именно к маскам, предназначенным для использования преимущественно в области медицины.
Настоящее изобретение является:
• универсальной экологической и гигиенической защитой врача и пациента при оказании медицинской помощи любого уровня сложности, включая проведение длительных хирургических операций;
• индивидуальной защитой для гражданского населения от воздушно-капельной инфекции.
В отличие от медицинских масок фильтрующего типа относится к маскам барьерно-отводящего типа: барьерного, т.е. полностью препятствующего прохождению выдыхаемого воздуха между врачом и пациентом, и отводящего выдыхаемый воздух в заданном направлении. Конструктивно маска представляет собой полый каркас.
Уровень техники
Из уровня техники известны различные варианты конструкций медицинских масок барьерного типа и маски, выполненные в виде каркаса.
Из документа (журнал «Вестник хирургии им. Грекова» №12, 1969, авторы: акад. АМН, проф. Курбангалеев С.М. и др.) известна хирургическая маска барьерного типа, выполненная из твердой пластмассы в виде рельефного щитка, плотно прилегающего к лицевой поверхности. Маска испытана на 2000 хирургических операциях в 1-м ЛМИ (Первый СПбГМУ) им. акад. И.П. Павлова и показала свою полную ассептичность.  Экспериментально и клинически было доказано бесспорное преимущество маски барьерного типа (в виде воздухонепроницаемого щитка) перед фильтрующими (стандартными медицинскими) масками по эффективности защиты пациентов от воздушно-капельной инфекции во время хирургических операций.
Недостатками данной конструкции маски является следующее:
- в подмасочном пространстве остается большое количество выдыхаемого воздуха, поверхность лица чрезмерно увлажняется и перегревается - возникает «парниковый эффект», вызывающий ухудшение общего самочувствия и снижение работоспособности хирурга;
- представляет собой жесткую конструкцию, плотно прилегающую к лицевой поверхности в течение длительного времени.
При высоком уровне защиты пациентов во время хирургических операций указанные недостатки существенно снижают работоспособность хирурга до «неприемлемого уровня», поэтому данный тип маски в медицинской практике не применяется - не вышел за пределы экспериментальных исследований.
Из документа CN2162260 Y, опуб. 20.04.1994, известна лицевая маска-респиратор, предназначенная для дыхания через рот и нос, состоящая из объединенных в единую жесткую конструкцию двух боковых каркасов в виде коробок со сквозными отверстиями и щитка, расположенного между ними - перед носоротовой областью. Маска функционально разделена на передний, правый, левый сектора, где правый и левый представляют собой боковые контейнеры, содержащие фильтрующие элементы.  Весь выдыхаемый воздух выводится (подобно респиратору) через клапаны, а вдыхаемый - фильтруется. Расположенная между контейнерами перегородка частично выполняет функцию барьера (щитка) для защиты поверхности лица от попадания влаги извне.
Недостатки данной конструкции маски следующие:
2
- в подмасочном пространстве маски практически отсутствует естественная вентиляция, что ведет к накоплению высокого уровня СОи  влажности, постепенно ухудшающие самочувствие пользователя;
- наличие большого содержания фильтрующих элементов создает высокое сопротивление для дыхания, что существенно снижает работоспособность пользователя;
- представляет собой жесткую конструкцию, плотно прилегающую к лицевой поверхности в течение длительного времени.
Общий недостаток, присущий обоим аналогам.
С целью обеспечения необходимой обтюрации плотное прилегание жесткой, не эластичной конструкции к лицевой поверхности, приводящее к длительному сдавливанию нервных волокон и кровеносных сосудов, вызывает болевой эффект, локальные парестезии и выраженный дискомфорт, что делает подобные маски практически неприемлемыми для использования.
В качестве ближайшего аналога заявителем был выбран источник информации - патент РФ №2240160, 20.11.2004, из которого известна медицинская маска каркасная барьерно-отводящего типа, т.е. маска, совмещающая в себе каркасное строение, функцию барьера и отведения выдыхаемого воздуха.
Подобно заявленному изобретению:
• Представляет собой полый каркас;
• Осуществляет барьерно-отводящие функции;
• Практически не оказывает сопротивление дыханию.
Каркас аналога отличает от заявленного изобретения ряд принципиальных признаков:
• плотно прилегает к поверхности лица;
• состоит из двух разнородных материалов: прозрачного пластика и непрозрачной ткани;
• удерживается на голове при помощи тесемок.
Недостатками данной конструкции маски является следующее:
2
- в большом подмасочном пространстве происходит чрезмерное накопление влаги, повышается содержание СО, что частично снижает работоспособность хирурга;
- нарушена естественная вентиляция в области лица;
- не является универсальной, поскольку форма маски зависит от особенностей рельефа поверхности лица, что, в итоге, значительно ухудшает ее потребительские свойства;
- использование маски сковывает подвижность нижней челюсти, что снижает ее коммуникативные возможности - мешает разговаривать;
- наличие разнородных материалов усложняет и удорожает производство маски.
Раскрытие сущности изобретения
Потеря работоспособности хирурга во время проведения операций из-за резкого снижения условий дыхания в фильтрующей медицинской маске существенно снижает качество его работы. К тому же, фильтрующие медицинские маски теряют свои защитные свойства уже, как правило, через полчаса эксплуатации, т.е. в наиболее ответственном моменте проведения операции.
Стандартные медицинские маски фильтрующего типа, в силу своих конструктивных особенностей, не защищают население от вирусной инфекции, ряда опасных бактерий, что особенно актуально во время эпидемий.
Предлагается иной принцип защиты пациентов и гражданского населения путем создания непроницаемого барьера для проникновения воздушно-капельной инфекции в органы дыхания как самого потребителя (хирурга), так и окружающих (пациентов). Попутно решается ряд других важных проблем, например стабильная защита во время операции в течение всего времени.
Задачей заявленного изобретения является разработка новой конструкции маски, благодаря которой улучшаются условия труда медперсонала на протяжении всего времени использования маски при его полной защите от проникновения инфекции и любых жидких сред как со стороны операционного поля, так и в сторону пациента; обеспечение полной защиты от воздушно-капельной инфекции в общественных местах, защита органов дыхания человека от агрессивной окружающей среды в его различных сферах профессиональной деятельности без потери производительности труда.
2
Технический результат заявленного изобретения направлен на снижение или полное исключение накопления в подмасочном пространстве СО, влаги и решение других гигиенических проблем;
повышение комфортности ношения маски;
сохранение коммуникативных возможностей потребителя;
оптимизацию аэродинамических свойств маски;
обеспечение более удобного и надежного крепления маски на голове потребителя;
упрощение технологии производства.
Заявленные технические результаты достигаются благодаря конструктивному выполнению медицинской маски, придающей ей новые потребительские свойства.
Маска содержит полый каркас, полностью выполненный из воздухонепроницаемого материала. Каркас маски можно условно разделить на центральную и боковые (правую и левую) части. Центральная часть каркаса расположена непосредственно перед органами дыхания (ртом и/или носом).
Канал каркаса содержит отверстия (вход/выход) для воздушных потоков, образующихся при вдохе и выдохе, каждое из которых расположено на концах боковых частей (справа и слева).
Маска соприкасается с поверхностью лица только спереди - в центральной части каркаса, посредством опоры в виде анатомического валика вокруг области рта. По форме опора может образовывать замкнутую линию или располагаться только в области нижней или верхней челюсти. Фиксируется маска при помощи упругого элемента, охватывающего голову сзади, или упругого элемента, огибающего уши.
Маска облегает голову таким образом, что выдыхаемый воздух, практически, полностью отводится назад - от стерильной зоны (из области непосредственного проведения хирургической операции) в нестерильную зону операционной (в сторону боковых стен помещения). При проведении операций хирургической бригадой в фильтрующих масках выдыхаемый (частично отфильтрованный) воздух направлен непосредственно в стерильную зону. В масках заявляемого типа выдыхаемый персоналом воздух полностью отводится от стерильной зоны, что в итоге снижает риски послеоперационных осложнений, связанных с заражением (обсеменением) операционного поля.
При гражданском использовании маски выдыхаемый воздух во время общения отводится назад.
Наличие полости в каркасе позволяет осуществить дополнительную вентиляцию и кондиционирование подмасочного пространства.
Медицинская маска
Маска является универсальной, т.е. предназначена для использования не только в медицинских учреждениях, но и гражданским населением.
Полый каркас маски полностью воздухонепроницаем для воздушных потоков, образующихся при дыхании, благодаря тому, что выполнен из полиэтилена или из плотного материала (с высоким сопротивлением воздушному потоку). Каркас, выполненный из прозрачного пластика, не маскирует черты лица человека, т.е. сохраняет его коммуникативные возможности.
По отношению к поверхности лица каркас имеет внутреннюю (лицевую) и внешнюю стенки, между которыми образуется полость каркаса. На внутренней стенке центральной части каркаса вокруг области рта находится вырез, предназначенный для дыхания через рот. Боковая часть каркаса заканчивается воздуховодным отверстием, которое одновременно является входом для свежего воздуха извне при вдохе и выходом наружу для выдыхаемого воздуха. Верхняя часть каркаса, как правило, имеет отверстие для прохождения выдыхаемого через нос воздуха в полость каркаса. Каркас может быть двухсторонним, т.е. иметь правую и левую боковые части, или односторонним, т.е. иметь только одну часть (правую или левую). Односторонний каркас имеет соответственно вход/выход только с одной стороны, имеет уменьшенное подмасочное пространство, более легкий, меньше закрывает поверхность лица, т.е. по сравнению с двухсторонней маской имеет улучшенные гигиенические свойства.
На поверхности головы маска удерживается и фиксируется при помощи упругого элемента, охватывающего голову сзади, или упругого элемента, огибающего уши.
Упругий элемент может быть выполнен из металлической проволоки или упругого пластика.
Между поверхностью лица и внутренней стенкой каркаса расположена опора, благодаря которой маска отодвинута от поверхности лица на некоторое расстояние, например на 0,3 - 1 см.  Опора может иметь различную форму. Например, образовывать замкнутую окружность вокруг области рта или дугу, проходящую по нижней или верхней челюсти. Опора может быть выполнена, например, из мягкого, эластичного материала или из ортопедического вспененного полиуретана с «функцией памяти», т.е. представлять собой отдельный конструктивный элемент, установленный (приклеенный) к внутренней стенке каркаса. В упрощенном варианте опора может представлять собой простое утолщение внутренней стенки каркаса в виде валика, т.е. являться частью каркаса.
Так как маска соприкасается с поверхностью лица только в области опоры, у поверхности лица образуется свободное пространство, благодаря которому обеспечивается естественная конвекция и не нарушается кровообращение в области лица. Маска соприкасается с поверхностью лица только в ограниченной области - вокруг рта, т.е. ее форма не зависит от рельефа лица, что делает ее гораздо более универсальной и в то же время упрощает и удешевляет ее производство. Эластичная опора, практически, не сковывает подвижность нижней челюсти во время разговора.
В области входа/выхода каркаса может находиться специальное устройство в виде спойлера, при помощи которого дополнительно регулируется направление выдыхаемого воздуха. Спойлер может быть выполнен из того же материала, что и сам каркас. Он может быть продолжением каркаса или представлять собой отдельную конструкцию, выполненную, например, из ткани. Для более точного управления выходящим из каркаса воздушным потоком спойлер может иметь щелевидные вырезы или приспособления в виде жалюзи. Для защиты от случайного попадания пыли на производстве спойлер может быть выполнен из фильтрующей ткани и частично или полностью перекрывать вход/выход каркаса.
Маска при использовании в хирургической практике обладает максимальной защитой врача и пациента в условиях проведения лечебных мероприятий и направлена на максимальное сохранение работоспособности и производительности труда медперсонала. При использовании гражданским населением маска обеспечивает профилактику распространения воздушно-капельных инфекций в общественных местах, например при эпидемии гриппа. На рабочем месте является защитой от летящей в сторону лица мелкой пыли, стружек. Во всех случаях применения маски, в отличие от применения фильтрующих масок и респираторов, при более надежной защите, сопротивление дыханию не оказывается.
Каркас маски, в отличие от аналога, может быть полностью выполнен из пластика, что позволяет размещать в его полости различные элементы и устройства, удерживающиеся внутри каркаса, например, при помощи клея. Дополнительные элементы и устройства увеличивают защитные свойства маски, расширяя ее сферу применения, включая высокотехнологичные медицинские учреждения.
Например,
• На пути прохождения воздушных потоков в канале каркаса могут быть установлены фильтрующий элемент, обработанный, например, антисептиком, влагопоглощающие элементы и т.п.
• Канал каркаса маски может содержать клапаны, регулирующие воздушные потоки.
• Учитывая разные характеристики воздушных потоков, образованных при вдохе/выдохе, через нос или рот, в полости каркаса могут располагаться перегородки и/или дополнительные каналы, для оптимизации и разделения воздушных потоков.
• К каркасу маски может быть подведена трубка для принудительного подвода к органам дыхания воздушной смеси от внешнего источника и/или принудительного отвода выдыхаемого воздуха из подмасочного пространства.
• Воздушный канал каркаса маски может содержать компактный баллон со сжатым воздухом для улучшения состава вдыхаемого воздуха в автономном режиме или в полевых (военных) условиях. Баллон со сжатым воздухом может располагаться и вне канала каркаса.
• В канале каркаса маски может быть дополнительно установлен вентилятор.
• Каналу каркаса маски можно придать спиралевидную форму, благодаря которой посторонние частицы во вдыхаемом воздухе приобретают вращательное (центробежное) движение, оседая на его стенках.
• Канал каркаса маски может содержать фильтр нулевого сопротивления.
• Внутренняя поверхность канала каркаса может быть обработана специальным клейким веществом, способствующим налипанию на поверхности пыли и различных биологических аэрозолей, содержащихся в воздухе.
• Каркас маски может быть дополнительно обработан электростатически для осаждения на его внутренней поверхности частиц пыли и других посторонних частиц, находящихся в проходящем воздушном потоке и обладающих противоположным электрическим потенциалом и т.д.
• Дальнейшее описание изложено со ссылкой на фигуры 1, 2 чертежей с обозначенными на них позициями конструктивных элементов - для более лучшего понимания специалистом всех аспектов раскрытия сущности заявленного технического решения.
Конструкция медицинской маски барьерно-отводящего типа показана на фигуре 1 - вид сбоку и фигуре 2 - вид сверху.  На фигуре 1 в отдельном окне показан каркас маски в разрезе по центру (сагиттальный разрез). На обеих фигурах каркас 1 изображен полупрозрачным, состоящим из внутренней стенки 2 и внешней стенки 3.
Каркас маски имеет вход/выход 4 (боковое отверстие) для осуществления воздухообмена при дыхании. На внутренней стенке каркаса показан вырез 5 для дыхания через рот. На верхней части каркаса расположено отверстие для носа 6, предназначенное для прохождения выдыхаемого через нос воздуха в полость каркаса. Между внутренней стенкой каркаса и поверхностью лица расположена опора 7, изображенная в виде замкнутой окружности. По внутренней стенке каркаса проходит упругий элемент 8, выполненный из эластичного материала. На фиг. 1 показан вариант упругого элемента в виде дуги, огибающей ухо сзади. На фиг.2 показан вариант упругого элемента в виде дуги, огибающей голову сзади.
На боковых отверстиях (входов/выходов) каркаса установлены спойлеры 9 для принудительного изменения направления выдыхаемого воздуха.
При вдохе через рот воздух снаружи через боковые воздуховодные отверстия (вход/выход) 4 проникает в полость каркаса и далее через вырез 5 на внутренней стороне через рот попадает в органы дыхания.
При выдохе через рот воздух через вырез сначала попадает в полость каркаса, а затем выходит через боковые воздуховодные отверстия (вход/выход) 4. Благодаря полной воздухонепроницаемости каркаса выдыхаемый воздух с содержащейся в нем влагой и углекислым газом полностью направляется назад.
Благодаря тому, что каркас маски может быть полностью выполнен из одного материала, упрощается и удешевляется его производство и предоставляется возможность для придания каналу каркаса различных форм и как следствие различных аэродинамических свойств. Например, сформировать конусообразную форму канала каркаса, расширяющуюся от органов дыхания в сторону выходных отверстий (входов/выходов). Конусообразное строение канала каркаса создает направленное движение потоков (течение среды по диффузору), обеспечивая дополнительный эффект тяги при выдохе, благодаря которой подмасочное пространство полностью освобождается от избытка влаги и углекислого газа.
Спойлеры могут являться продолжением внешней стенки каркаса или могут быть изготовлены отдельно, в том числе и из другого материала, например из ткани или бумаги.