CN102940926B - 呼吸面具装置及制造该呼吸面具装置的方法和模子 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种呼吸面具装置，其包括密封布置，所述密封布置沿着所述面具的周边延伸并且在使用时将所述面具密封至使用者的面部，所述密封布置包括：密封边缘（2）；和凝胶结构（3），所述凝胶结构邻近所述密封边缘形成并且沿着所述周边的至少一部分延伸，所述凝胶结构（3）包括至少部分地接收在弹性变形接收壁（5）中的凝胶材料（4）；其中，所述接收壁（5）的至少一部分与所述密封边缘（2）整体形成，但是能够与该密封边缘（2）分开。

Description

呼吸面具装置及制造该呼吸面具装置的方法和模子
本身请是申请日为2006年7月19日、发明名称为“呼吸面具装置及制造该呼吸面具装置的方法和模子”的中国专利申请No.201110028188.7的分案申请。
技术领域
本发明涉及呼吸面具装置、用于呼吸面具装置的密封边缘装置、以及制造相应的呼吸面具装置和密封边缘装置的浇铸工具和方法。
背景技术
呼吸面具装置尤其用于控制例如环境空气之类的可呼吸气体的混合物在高于周围环境压力之上的压力等级。以高于周围环境压力的压力等级输送呼吸气体可以被用于例如进行用于治疗与中风或睡眠有关的呼吸障碍的所谓的CPAP治疗。
从通过参见全部包括在这里并由本申请人提交的国际专利申请PCT/EP02/11798，可以获知用于控制通向使用者的可呼吸气体的呼吸面具装置。这种呼吸面具与面具使用者的面板区域一起使得把呼吸面具的面具内部与环境密封起来。这样的呼吸面具尤其与可呼吸气体的医学或治疗装置一起使用，也用在工业领域，例如在气体面具和呼吸设备领域。典型地，在这些呼吸面具中，从呼吸面具使用者的面部区域密封起来是通过使用密封边缘结构实现的，该密封边缘结构围绕着面具内的开口延伸并向里，其位于面部区域并由弹性可变形材料制成。通过这样的密封边缘实现的密封行为通常随着密封边缘与面部区域的接触压力而增加。在高密封压力的情况下，尤其长期使用这样的呼吸面具不舒服。现有技术中存在解决这种问题的需要。
发明内容
本发明的一方面提供产生呼吸面具装置的方法，该方法使得呼吸面具装置在足够不泄漏的同时而戴起来尤其舒服而且在工业生产时有利地被生产。
根据本发明的一个实施例或例子，提供一控制宜于呼吸气体的呼吸面具装置，其具有：主体结构，主体结构在使用位置由足够的保持力挤压在使用者面部的接触表面；密封边缘装置，其与主体结构和使用者面部部分一起限定了呼吸面具内部并把从环境中密封起来；凝胶结构，其用于至少间歇并部分地传递作用在主体结构上的保持力到使用者面部区域；和限定凝胶结构的凝胶材料，容纳在凝胶接收腔室内，该腔室至少部分由弹性可变形接收壁限定。用于形成接收壁的弹性材料整体上形成（例如在上面模压（overmolded）、共同模压（co-molded））在呼吸面具装置的壁部分，并从这个壁部分被升起或分开以形成凝胶容纳腔室。
因此，产生包括凝胶结构的呼吸面具装置变得有利地有可能，当以有利的传递面具力为目的时该凝胶结构尤其有效。凝胶结构可以通过把凝胶材料引入凝胶接收腔室而形成，该凝胶接收腔室至少在一些部分由弹性壁限定，以提供凝胶接收腔室。该弹性壁被从部分呼吸面具装置升起或分开，该部分呼吸面具装置在注入弹性材料的情况下用作模子壁。
在本发明的一个实施例，凝胶接收腔室体现为用作支撑垫部分（bracingbead portion）。支撑垫部分优选地被包括进来以便它在呼吸面具装置的主体结构和呼吸面具装置的使用者面部密封边缘之间延伸。支撑垫部分被包括进来以便它在密封边缘装置的整个周围延伸。但是，优选地，支撑垫部分以分段的方式被配备，以便它仅在侧面毗接鼻子的使用者面部密封边缘接触的区域延伸。在穿过鼻梁以及上嘴唇区域（在鼻子防护罩的情况下）或下颚区域（整个脸的面具）的密封边缘装置的区域，可以免去配备凝胶结构。作为在前面提到的部分完全免去凝胶结构的替换方法，配备凹进去的凝胶结构也是可能的，通过这样的方式，在鼻梁区域和上嘴唇或下颚区域，它不传递支撑力，或至少不传递任何主要或基本的支撑力。
在本发明的一个实施例，使用者的面部密封边缘被配备为形成凝胶结构的接收壁的壁整体的一部分。把使用者面部密封边缘与密封边缘装置的其余区域固定在一起可以通过这样的方式实现：产生了由使用者面部边缘或用于固定使用者面部密封边缘的周围结构的本身刚性导致的过高的接触压力。这种机械行为可以例如通过使用适当低肖氏硬度和适当改变使用者面部密封边缘的壁厚和三维曲率而实现。
在本发明的一个实施例，主体结构被作为所谓的硬面具壳配备。硬面具壳可以由完全透明的热塑性塑料材料（例如聚碳酸酯）制成。硬面具壳具有用于连接呼吸气体管线的尤其为柔性软管形式的连接结构（例如入口或弯曲管道）。硬面具壳也包括气体排出装置，该装置能确保把用过的呼吸气体排出呼吸面具进入到环境内。
在本发明的一个实施例，密封边缘装置注模到这个硬面具壳上。在把密封边缘装置注模到其上之前，硬面具壳优选地以这样的方式处理使其具有能够粘附的局部区别的反应区域，以便在这些反应区域注入材料以高强度的粘附力固定到主体结构上。这些反应区域尤其是由硬面具壳的适当或选定区域的电晕或等离子体处理产生的。作为这种方法的替换，或与这种准备一起，通过施加附着力促进剂或通过对硬面具壳的一些其它适当处理，产生这些局部区别的反应区域也是可能的。组成硬面具壳的材料、意欲加入胶接的区域的类型和注模到硬面具壳的弹性材料的性质被优选地调节，以便实现寻找弹性材料和硬面具壳的材料之间的足够重型的局部连接的效果。所注入的弹性材料与硬面具壳之间不想要过强粘附力的区域可以通过分离部件或模版或面具的使用而可选择地被局部恰当地遮蔽。
在本发明的一个实施例，在用于以后加入凝胶接收结构、硬面具壳的弹性壁被通过硬面具壳的方式限定的区域，已经确保了这个弹性壁的有利的基本几何结构。尤其是，材料的应用部分可以注模到硬面具壳的凸出壁部分。一旦应用弹性壁材料部分已经从硬面具壳的凸出壁部分升起，用于凝胶材料的合适大的接收腔室那么通过凹进而产生。凝胶材料可以以一定超压力引入用于容纳凝胶材料的凝胶材料容纳腔室并在此过程中加宽弹性壁。弹性壁的几何形状优选地被调节以便在弹性壁被加宽的状态的最后，能够实现凝胶结构期望的几何形状。
在密封边缘装置或优选地尤其在硬面具壳上提供供应管道或供应阀结构是可能的，通过这样的方式，意欲容纳凝胶材料的凝胶接收腔室的管道或结构可以被装满。直接通过引入凝胶材料的方式升起或分开壁、局部恰当地首先在硬面具壳上注模，通过凝胶材料的方式，因此凝胶接收腔室从而在引入凝胶的过程中逐渐产生（放大或膨胀）。这种凝胶材料的引入甚至可以在面具装置完全从模子中取出来之前进行。
本发明的另一个方面是集中于用于呼吸面具的密封边缘装置，该呼吸面具具有凝胶主体和在至少一些部分围绕凝胶主体的弹性外罩；在注模作业的情况下，外罩通过弹性材料注模到相对壁而形成，在引入凝胶材料的过程中外罩从这个相对壁升起或分开。相对壁形成了由基本刚性塑料材料制成的部分硬面具壳的一部分。相对壁也可以通过在前面注入步骤的情况下形成的弹性结构的方式来配置。
本发明的另一方面还集中于用于生产呼吸面具装置的方法。根据该方法，在连续的生产步骤中，形成了包括主体结构和密封边缘装置的呼吸面具装置。密封边缘装置通过在模腔室或模制工具（molding tool）里把弹性材料部分注入到主体结构而形成。在弹性材料注入步骤之前的方法步骤中准备主体结构，这样产生了粘附区域，其中（后来）注入到硬壳的弹性材料进入到与主体结构的粘接中。注入也可以以产生分开区域的方式进行，其中注入的弹性材料可以从主体结构升起。
本发明的另一方面是集中于用于生产具有主体结构和密封边缘装置的呼吸面具装置的方法，该方法包括在主体结构上形成至少一个粘附区域，在恰当的模腔室内利用弹性材料在主体结构上注模密封边缘装置，在每个粘附区域在主体结构和密封边缘装置之间形成粘接；和产生分开区域，在该分开区域，密封边缘装置的一个或多个部分的所注入的弹性材料与主体结构可分开。
在本发明的方法的实施方式中，通过电晕或等离子体处理产生粘附区域（adhesion zones）。这种电晕或等离子体处理尤其是在用于形成硬面具壳的模制工具仅部分从模子中取出之后通过把面具装置引入模制工具并进行硬面具壳的（仅）特定部分的局部限定的和选择处理而进行的。作为电晕或等离子体处理或这种方式的组合的替换方法，利用合适的粘性力促进剂局部处理硬面具壳也是可能的。
分开区域（detachment zones），也就是弹性材料可以非常容易地从硬壳分开的区域，优选地已经由提供用于形成硬壳的材料的基本性质产生。但是，如果需要，在相应的粘附区域周围，遮蔽或遮盖以后将用作分开区域的硬壳区域是可能的，通过这样的方式，注入到它们上的弹性材料将不进入与硬面具壳的过强粘接中。在这个方面，通过脱开装置（parting means）（护罩、罩或模板）的应用产生分开区域尤其可能。借助于喷涂或印刷尤其是丝网印刷的方式可以利用防护板来进行脱开装置的应用。
升起或分开注模到分开区域的弹性材料优选地形成了接收腔室，其中引入缓冲填料（cushioning filling）。这种缓冲填料可以通过下列材料形成：气体尤其是容易压缩地周围环境空气；泡沫材料；或者上面提到几次的粘性材料，尤其是硅树脂凝胶。
根据本发明的另一个方面，提供一个用于形成包括主体部分和密封边缘装置的面具的多部件模制工具，包括第一模部分；第二模部分，其适于相对于第一模部分定位，以形成第一模腔，该第一模腔具有形状与所述主体部分的第一部分匹配的第一部分；第三模部分，其适于相对于第一和第二模部分定位，以进一步限定第一模腔的具有与所述主体部分的第二部分匹配的形状的第二部分；和用于代替第三模部分的第四模部分，其适于相对于第一和第二模部分和那样成形的所述主体部分布置，以进一步限定具有与密封边缘装置的第一部分匹配的形状的第二模腔。
本发明的这些和其它方面将在下面的实施例的详细描述中描述或否则根据下面实施例的详细描述而很显然。
附图说明
本发明的另外的细节和特征将根据接下来的描述结合附图而变得很显然。显示如下：
图1，解释了根据本发明实施例的呼吸面具装置在其密封边缘装置区域的组成的截面示意图；
图2a，解释了图1的呼吸面具装置的硬壳体组件的示意图；
图2b，显示了用作粘附区域的图2a的硬壳体元件部分的透视图；
图3，显示了本发明实施例的呼吸面具装置生产的横截面示意图，其处于紧随用于形成密封边缘装置的弹性材料注模到硬壳体元件上之后的状态；
图4，显示了根据本发明的实施例利用凝胶材料充填硬面具壳的充填部分的示意图；
图5，解释了根据本发明的实施例用于装备足够大注模壁部分的硬壳体元件的优选组成的横截面示意图；
图6，解释了根据本发明的实施例的凝胶结构产生细节的另外的横截面示意图；
图7a，解释本发明实施例的硬的和弹性材料成对出现概念的基本示意图；
图7b，解释本发明实施例的弹性和弹性材料成对出现概念的基本示意图；
图8，显示了根据本发明实施例的呼吸面具装置的透视示意图，该装置包括主体结构，例如硬壳体元件，以及注模到其上的弹性密封边缘装置，其中密封边缘装置与主体结构一起形成了两个手指状的接收腔室部分，凝胶材料被引入其中，形成凝胶垫圈部分；
图9a，显示了根据本发明实施例的相对大面积分开区域的基本示意图；
图9b，显示了根据本发明实施例的呼吸面具密封边缘的基本示意图；
图9c，显示了根据本发明实施例的可以靠着另外的面具结构以密封方式放置的框架元件的基本示意图。
具体实施方式
图1显示了简化的呼吸面具装置的一部分，该装置包括主体结构或面具框架1和连接到主体结构上的密封边缘装置2。通过主体结构1和密封边缘装置2，呼吸面具内部I与使用者的面部区域G协作而从环境U密封出来，这里显示的仅是示意性的，并不能准确到依比例确定。
这里显示的呼吸面具装置的区别特征在于提供了凝胶结构3，而形成这个凝胶结构的凝胶材料4被容纳在弹性可变形的接收壁5或外罩中。这个接收壁5通过在壁部分1a上整体形成弹性材料而制成，该弹性材料被提供用于形成接收壁5，该材料从壁部分1a上升起或分开以形成容纳凝胶材料4的凝胶接收腔室GA。
凝胶接收腔室GA形成支撑垫部分，该部分在其依靠的使用者面部区域G上支撑呼吸面具装置。支撑垫部分在主体结构1和使用者面部密封边缘2b之间延伸，密封边缘装置2的上述使用者面部密封边缘2b高弹性且优选地相对薄壁；而且，在面具的使用位置该支撑垫部分可以固定在使用者面部密封边缘2b的内部，或者可选择地固定在其意欲依靠的使用者面部的区域。
因而，使用者面部密封边缘2b和部分限定凝胶接收腔室GA的接收壁部分5整体地体现到这个程度。
主体结构1优选地体现为由完全透明的热塑性塑料材料制成的硬面具壳体。它包括用于连接呼吸气体管线或阀装置的连接结构，该结构在这里并未进一步示出。
密封边缘装置2被注模到这个硬面具壳体上，正如此后将进一步详细描述的。在图1显示的这里的状态中，密封边缘装置2固定在粘附区域7、8、9上，从而形成了重载的粘接，这是由硬面具壳体的电晕或等离子体处理形成的。硬面具壳体的壁部分1a形成了分开区域，用于形成接收壁5的材料从这个分开区域从壁部分1a上升起或分开。
这里显示的呼吸面具装置的生产可以根据此后描述的进行。
在图2a中，提供有多片模制工具，其中在第一模子闭合状态提供用于形成主体结构1或硬面具壳体的模腔室。这里显示的多部件模制工具仅仅作为例子被分解成模部分A、B、C。一旦用于形成硬壳体的热塑塑料材料已经注入到模制工具的模腔室中，而且塑料材料已经充分变硬，模制工具通过移开中心部分C而打开。接下来，优选地利用遮盖罩（covering mask），粘附区域10、11、12通过硬面具壳体的电晕或等离子体或一些其它种类的反应处理而体现到主体结构1上，否则所述硬面具壳体仍然留在模制工具内。在图2b中，进一步详细显示了这些粘附区域10、11、12。
接下来，不是模部分C，而是中心部分C'和/或C"，其优选地仍为多个部分，被插入到图3所示的模制工具内。通过这个模部分的方式，提供了用于形成密封边缘装置2的模腔室。弹性材料，优选地为液态硅树脂橡胶（LSR），现在被注入到这个模腔室。这种硅树脂材料现在在图2a和2b示出的区域10、11、12进入与硬面具壳体材料的牢固地粘接。在与壁5相邻的硬壳体1的壁部分1a中，硅树脂材料仅仅与壁部分1a相邻或接触，但是硅树脂材料没有粘结到或仅轻微粘结到壁部分1a。这样形成的并包括主体结构1或硬壳体元件和注模到其上的密封边缘装置2的呼吸面具装置可以通过模制工具合适的开口从模制工具移开。通过把粘性介质，尤其是硅树脂凝胶，挤入接收壁5和硬壳体1之间限定的边界区域，逐渐地从主体结构1升起接收壁5和在这个过程中逐渐形成凝胶结构3（参见图1）变得可能。
正如可以从图4中看出的，可以在硬壳体1上提供填充短结构（fillingstub structure），通过该结构可以有利地引入凝胶材料。凝胶材料的引入和在壁部分1a区域的硬壳体上注塑的弹性材料的可拆卸性可以通过壁部分1a区域的特殊表面性质和尤其也通过扁的优先管道几何尺寸而加强。填充短结构13可以以有利地可闭合的方式体现，尤其是以自动的形式可闭合。具体来说，可以借助于螺钉、栓或钉结构来进行该闭合。
图5简述了一概念，通过这个概念“扩大的壁部分”1a产生在硬壳体1或主体结构上，尤其是通过设计主体结构1的横截面以便其具有支柱状或波形。最初注塑到壁部分1a上的壁那么可以从这个壁部分1a升起，并且该壁在相应的横截面上具有基本上同样的展开面积或长度/宽度作为支撑壁1a长度/宽度。
图6显示了横截面示意图，其中注模到壁部分1a上的壁5具有不同的壁厚度。调节这些壁后使对凝胶结构的机械性质施加影响成为可能，该凝胶结构最终形成为与壁5协作。依靠在使用者面部区域G的密封边缘装置2a的机械性质也可以通过专门设计壁厚系列和密封边缘装置的压型而限定。
如图7a的示意图形式所示，用于形成凝胶接收腔室GA的本发明实施例可以尤其有利地通过制造材料的刚性/弹性对而实现。反应区域10、11体现在刚性结构1上。弹性材料最初注模在刚性结构1的整个区域，并在这个过程中形成接触壁部分1a的壁5。通过引入壁5和支撑部分1a之间的边界区域，把壁5膨胀进入这里虚线代表的状态并因此产生凝胶加固的垫圈变得可能。
在图7b中，以示意图的形式显示了一改变，其中本发明的实施例通过配对软/软或弹性/弹性材料而实现。第二弹性层5'被注模到结构1'上，这里包含有弹性材料。在进行用于形成壁5'的第二注入步骤之前，结构1'被以这样的方式预先处理以便它包括反应区域10'、11'。通过在壁部分1'和5'之间形成的间隙部分引入粘性介质，尤其是硅树脂凝胶，产生这里由虚线表示的膨胀缓冲结构变得可能。
示意图形式的图8显示了根据另一各变化的呼吸面具装置。这种呼吸面具装置包括主体结构1，其在这里体现为完全透明的硬壳体。主体结构1形成了用于连接服务于输送呼吸气体的管线装置的连接开口100。
密封边缘装置2被注模到主体结构1上。密封边缘装置2体现为包括穿过使用者鼻梁的桥部分2e，侧面部分2f、2g，和穿过使用者上唇缘或下颚区域的下桥部分2h。在2f、2g区域，密封边缘装置2具有大约与图1的组成相同的横截面。在桥部分2e区域，这里显示的呼吸面具装置没有凝胶结构。在2f和2g区域，提供有两个垫圈形状的凝胶缓冲GP，其以垫圈形式并在使用位置沿着鼻子的侧面延伸。这些凝胶缓冲GP部分由主体结构1且部分由指向密封边缘2b（参见图1）的壁5粘结，并且其具有三维非常弯曲指状的路径。
在图9a中，显示了一个改变，其中为壁5的实施例提供扩大的注模表面1a变得可能。这通过将支柱111体现在结构组件1上来实现。这个支柱在从支柱111拆下壁5之后浸入到凝胶接收腔室GA中。支柱111能控制凝胶材料在凝胶接收腔室内的移动，因此能影响凝胶缓冲的机械性质。支柱111可以体现为用作终点挡板，并防止凝胶缓冲的过度变形。在这个改变中，用作凝胶腔室壁的弹性材料区域的限定也通过在向着结构1的注模接触面部上体现反应区域10、11来实现，这些区域确保凝胶材料与结构部分1的足够强的粘附力。
图9b显示了根据本发明的实施例的呼吸面具的凝胶缓冲。这个凝胶缓冲自始至终沿着密封边缘的全部外围延伸，或者凝胶缓冲仅在一些部分作为凝胶部分提供。这样的凝胶部分优选地在提供用于停靠面颊区域的部分密封边缘装置内延伸。凝胶材料可以是粘性的、或者换句话说是流体，或部分交联的，或换句话说非常有弹力。其它类型的填充材料也可以被引入到接收腔室GA。这些材料优选地被涂上颜色以便它们使面具具有美学上的吸引人的外貌。
图9c显示了可以与框架元件11'结合实现的本发明的实施例。通过使用弹性材料，可以制成密封结构，例如锯齿形区域11'，其用于密封和选择性地固定这样产生的密封结构到面具主体或其它类型的载体系统上。
尽管本发明已经结合目前认为是最实用和优选的实施例进行描述，应当理解本发明不限于公开的实施例，相反的，本发明意欲覆盖包括在本发明的精神和范围内的各种改变和等同结构。此外，上面描述的各种实施例可以结合其它实施例实施，例如，一个实施例的方面可以与另一个实施例的方面可以结合起来以实现又一个另外的实施例。可供选择地，此外的实施例包括任何给出实施例的单独组件或其子部分。此外，尽管本发明对于遭受OSA的病人具有专门的应用，应当理解到遭受其它疾病（例如充血性心力衰竭、糖尿病、肥胖病、中风、障碍手术（barriatric surgery）等）的病人可以从上述教导中受益。此外，上述教导对于病人和类似的非病人在非医学用途上也具有应用。
本申请要求2005年7月19日递交的德国专利申请102005033648.5和102005033650.7的权益，在这里通过参见的方式把它们全部都包括进来。

Claims (13)

1.一种呼吸面具装置，包括：
密封边缘装置(2)，包括使用者面部密封边缘(2b)；和
凝胶结构(3)，其邻近所述密封边缘装置(2)形成，所述凝胶结构(3)包括接收在凝胶接收腔室(GA)中的凝胶材料(4)；
其中所述凝胶接收腔室(GA)至少部分地由弹性变形接收壁(5)和壁部分(1a)限定；
其中，所述接收壁(5)与使用者面部密封边缘(2b)整体形成，并且所述壁部分(1a)能够与该密封边缘装置(2)分开。
2.如权利要求1所述的呼吸面具装置，其中所述接收壁(5)能够与所述壁部分(1a)分开以形成凝胶接收腔室(GA)。
3.如权利要求1所述的呼吸面具装置，还包括：
主体结构(1)，其构造成在使用时密封于使用者面部的接触表面，
其中所述密封边缘装置(2)与所述主体结构一起部分地限定出呼吸面具内部(I)。
4.如权利要求3所述的呼吸面具装置，其中所述凝胶接收室(GA)包括支撑垫部分。
5.如权利要求3所述的呼吸面具装置，其中，所述接收壁(5)能够与所述壁部分(1a)分开以形成所述凝胶接收室(GA)。
6.如权利要求4所述的呼吸面具装置，其中，所述支撑垫部分在所述主体结构(1)和使用者面部密封边缘(2b)之间延伸。
7.如权利要求3所述的呼吸面具装置，其中，所述主体结构(1)为硬面具壳体。
8.如权利要求7所述的呼吸面具装置，其中，所述密封边缘装置(2)注模到所述硬面具壳体。
9.如权利要求8所述的呼吸面具装置，其中，所述主体结构(1)包括局部限定的反应区域(10，11，12)。
10.如权利要求9所述的呼吸面具装置，其中，所述反应区域是在所述密封边缘装置(2)的注模之前通过电晕或等离子体处理产生的。
11.如权利要求9所述的呼吸面具装置，其中，所述反应区域通过粘附产生。
12.如权利要求1至7中任一项所述的呼吸面具装置，其中，用于所述凝胶材料的分离的区域被局部遮盖。
13.如权利要求3至7中任一项所述的呼吸面具装置，还包括提供在所述主体结构(1)上的填充管道结构(13)。
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