CN109195655B - 衬垫构件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种用于面罩的衬垫构件(10)，该面罩被构造成佩戴于用户的面部上。该衬垫构件包括：衬垫部(12)，该衬垫部具有密封部(13)和从密封部延伸的主体部(14)，该密封部被构造成接合用户的面部；以及至少一个网格构件(22)，该至少一个网格构件嵌置在密封部和主体部中的至少一个中。

Description

衬垫构件及其制造方法

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2016年6月3日提交的美国临时申请No.62/345,030的在35U.S.C.§119(e)下的优先权权益，其内容通过引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及非侵入式通气和压力支持系统，其中面罩被用于将呼吸气体流输送给用户，并且尤其涉及用于这种面罩的衬垫构件。本发明还涉及制造衬垫构件的方法。

背景技术

存在着许多需要或期望将呼吸气体流以非侵入方式输送到用户的气道(即，在不对用户插管或不用外科手术方法将气管导管插入用户的食道中的情况下)的情形。举例来说，已知使用称为非侵入式通气的技术给患者通气。还已知输送气道正压(PAP)治疗来治疗某些医学病症，其中最值得注意的是阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)。已知PAP治疗包括：持续气道正压(CPAP)，其中给患者的气道提供恒定正压以便把患者的气道以夹板式(splint)打开；和可变气道压力，其中提供给患者气道的压力随患者的呼吸循环而变化。通常，这些治疗在夜晚患者睡眠时提供给患者。如刚刚描述的非侵入式通气和压力支持治疗涉及产生呼吸气体流的气流生成器以及包括面罩部件的患者界面装置在患者面部上的放置。气流生成器通过从周围环境获取空气并且使风扇旋转来产生正气压，以将空气从机器中推出，经过输送管道，进入患者界面装置中以输送给患者。

用于患者界面装置的传统的衬垫构件包括密封部和主体部，该密封部被构造成接合患者面部以提供与患者面部的密封，且该主体部被构造成为该密封部提供支撑。传统的衬底构件的已知缺点包括在患者面部上形成的不舒适、不期望的红色印记以及由于衬垫构件的过度拉伸引起的泄漏。更具体而言，当正在输送压力支持治疗时，呼吸气体中的湿气导致传统的衬垫构件出现不期望的拉伸，使得患者和衬垫构件之间密封的完整性受损。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于面罩的衬垫构件，该面罩被构造成佩戴于用户的面部上。该衬垫构件包括：衬垫部，该衬垫部具有密封部和从密封部延伸的主体部，该密封部被构造成接合用户的面部；以及至少一个网格构件，该网格构件嵌置在密封部和主体部中的至少一个中。

本发明的另一目的是提供一种制造衬垫构件的方法，其包括如下步骤：提供至少一个网格构件；以及在该至少一个网格构件上包覆成型衬垫部，该衬垫部具有密封部和从密封部延伸的主体部，该密封部被构造成接合用户的面部，该至少一个网格构件嵌置在密封部和主体部中的至少一个中。

在参照附图考虑了下面的描述和所附的权利要求之后，本发明的这些和其它目的、特征和特点以及结构相关元件和部件组合的操作方法和功能、制造的经济性将变得更加明显，所有的这些描述以及权利要求和附图形成本说明书的一部分，其中类似的附图标记标示不同附图中的对应部件。然而，应当清楚地理解，这些附图仅出于例示和描述的目的，并不旨在作为对本发明的限制的限定。

附图说明

图1是根据所公开构思的非限制性实施方式的压力支持系统的简化轴测图；

图2和图3是用于图1的压力支持系统的衬垫构件的不同的分解轴测图；

图4是图2和图3的衬垫构件的轴测图，其中仅出于例示说明的目的对其进行修改，使得网格构件处于衬垫部的外部上；

图5-8是根据所公开构思的非限制性、替代性实施方式的替代性网格构件的简化正视图；以及

图9-11是根据所公开构思的非限制性、替代性实施方式的替代性衬垫构件的简化轴测图。

具体实施方式

如本文中使用的，单数形式“一”、“一个”和“该(所述)”包括复数的指代，除非上下文中清楚地以其他方式指明。如本文中使用的，语句“两或多个部分或部件‘联接’”应当表示这些部分直接或间接地(即，通过一个或多个中间部分或部件)连接或一起运转，只要出现连接。如本文中使用的，“直接联接”表示两个元件直接互相接触。如本文中使用的，“固定联接”或“固定”表示两个部件联接而作为一个运动，同时保持相对彼此不变的取向。

如本文所使用的，两个或更多个部分或部件彼此“接合”的语句将意味着这些部分直接地或通过一个或多个中间部分或部件彼此施加力。如本文所使用的，术语“数量(数目)”将意味着一或大于一的整数(即，多个)。

在本文中使用的方向性短语，比如(例如且非限制性的)顶、底、左、右、上、下、前、后及其派生词，涉及附图中所示元件的取向，而并非对权利要求进行限制，除非其中有清楚的记载。

如本文中所使用的，术语“网格构件”应指具有多个通孔的部件，粘性的弹性体材料能够渗透和/或流动穿过这些通孔以便在网格构件和弹性体材料之间形成机械结合。网格构件可以例如且不限于是由交错的网状物构成的材料或以其他方式缠结的天然或人工纤维、线或丝。网格构件也可以例如且不限于是诸如金属或塑料的材料形成的穿孔板。

如本文中所使用的，短语“机械结合(mechanical bond)”应指由于诸如单体、聚合物以及单体和聚合物的混合物(例如且不限于，弹性体材料，诸如硅树脂)的材料固化(即，凝固)至网格构件而形成的结合。例如且不限于，在粘性的弹性体材料流动穿过网格构件并随后固化时形成的结合是机械结合。如本文中所使用的，术语“嵌置”应指在所有侧面被包围和/或封装。

图1是根据所公开构思的非限制性实施方式的压力支持系统2的简化图。压力支持系统2包括气流生成器4(以简化形式示出)、气体输送管道(例如且不限于，软管6，以简化形式示出)和用于面罩的衬垫构件10，该面罩被构造成佩戴于用户的面部上，诸如患者界面装置。气流生成器4被构造成生成待输送至用户的气道的呼吸气体流，并可以是用于传统CPAP或双水平压力支持装置的鼓风机。软管6将气流生成器4流体地联接至衬垫构件10，该衬垫构件被构造成接合用户的面部。这样，软管6允许气流生成器4将呼吸气体流输送至用户的气道。

图2和图3分别是衬垫构件10的后视分解轴测图和前视分解轴测图。如所示，衬垫构件10包括衬垫部12和网格构件22，网格构件22如本文中所述的嵌置在衬垫部12中。衬垫部12具有密封部13和从密封部13延伸的主体部14。密封部13被构造成接合用户的面部以提供与用户的面部的密封并允许气流生成器4将呼吸气体有效地输送至用户。

根据所公开构思，网格构件22嵌置在密封部13和主体部14中的至少一个中。在图2和图3中示出的示例中，网格构件22被构造成嵌置在主体部14中。更具体而言，网格构件22具有多个边缘部24，其中每个边缘部限定各自的通孔25。在示例性实施方式中，在衬垫构件10的制造期间，衬垫部12在网格构件22上包覆成型，使得包括衬垫部12的粘性的弹性体材料(例如且不限于，硅树脂)流动或渗透穿过由边缘部24限定的通孔25，以便在弹性体材料已经固化时在粘性的弹性体材料和边缘部24之间形成机械结合。也就是说，衬垫部12延伸穿过网格构件22的多个通孔25中的每个，以便机械结合至网格构件22。

另外，在衬垫部12的弹性体材料已经固化时，形成的主体部14具有嵌置部(总体上用附图标记15来指示)，且网格构件22嵌置在嵌置部15中。将网格构件22嵌置在嵌置部15中对衬垫构件10来说提供了显著的机械优点。例如，在一个示例性实施方式中，网格构件22由第一材料制成，且衬垫部12由不同于第一材料的第二材料制成。网格构件22的第一材料可以例如且不限于是织物材料和/或金属材料，而衬垫部12的第二材料可以例如且不限于是弹性体材料。网格构件22的第一材料可具有相比衬垫部12的第二材料来说较小的弹性模量。材料和弹性模量上的差异结合衬垫部12和边缘部24之前的机械结合，有利地致使衬垫构件10在承受拉伸载荷时经受减少的拉伸。换言之，在衬垫构件10承受拉伸载荷时，网格构件22限制衬垫构件10的拉伸。因此，相比于现有技术的衬垫构件(未示出)，衬垫构件10被构造成保持相对强的密封且随时间推移导致用户有较少的红色印记。此外，在压力支持治疗期间累积的湿气将不会明显地损害衬垫构件10的完整性，这相比现有技术的衬垫构件来说是有利的。

另外，将网格构件22嵌置在衬垫部12中显著地改进了衬垫构件10在反复使用后承受撕裂的能力。更具体而言，网格构件22限制衬垫部12的拉伸以低于其撕裂阈值。而且，在撕裂开始形成于衬垫部12内时，网格构件22提供了物理屏障来阻止撕裂的传播。

如图4中所示，仅出于例示的目的，该图绘示出网格构件22从衬垫部12稍微偏离，网格构件22具有与嵌置部15基本相同的形状。因此，网格构件22是相对柔性的，使得在制造期间，在包括衬垫部12的粘性的弹性体材料固化时，网格构件22被成形为与嵌置部15基本相同的形状。这样，网格构件22有利地帮助衬垫部12保持其形状。

网格构件22已经如本文中所述的嵌置在主体部14的嵌置部15中，并且没有嵌置在密封部13中。然而，应理解的是，类似的、合适的替代性网格构件(未示出)可嵌置在主体部14的不同嵌置部中，和/或可嵌置在密封部13中。也就是说，类似的、合适的替代性衬垫构件(未示出)可包括嵌置在相应衬垫部内的任意位置的任意数量的网格构件，以便实现如上述的提供改进的机械优点的预期功能。

图5-8分别示出了根据所公开构思的非限制性、替代性实施方式的替代性网格构件42、52、62、72，它们分别可嵌置在衬垫部12中，代替网格构件22和/或除了网格构件22之外。参照图5，网格构件42具有主体42，该主体具有多个圆形通孔45。图6示出了网格构件52，其具有主体53，该主体具有多个细长槽55。图7示出了网格构件62，其具有主体63，该主体具有多个方形通孔65，以及图8示出了网格构件72，其具有主体73，该主体具有多个六边形通孔75。

通孔45各自具有相应的直径44，槽5各自5具有相应的高度54，通孔65各自具有相应的边长64，以及通孔75各自具有相应的高度74。直径44、高度54、74以及边长64各自大于约0.003毫米。本发明人已经发现小于0.003毫米的直径、高度和边长在诸如模制操作期间对于粘性的弹性体材料流来说是不能渗透的。这样，由于孔45、65、75和槽55的尺寸，粘性的弹性体材料能够有利地渗透穿过并允许实现相对强的机械结合。另外，网格构件42、52、62、72的主体43、53、63、73可由适于实现与弹性体材料形成机械结合和根据对应的嵌置部成形的预期功能的任意材料制成。例如且不限于，网格构件42、52、62、72的主体43、53、63、73可由金属材料制成，诸如穿孔的金属板。

因此，应理解的是，制造衬垫构件10的方法包括如下步骤：提供至少一个网格构件22、42、52、62、72，并在网格构件22、42、52、62、72上包覆成型衬垫部12。包覆成型步骤还包括如下步骤：使主体部14和/或密封部13延伸穿过网格构件22、42、52、62、72，以便使主体部14和/或密封部13机械地结合至网格构件22、42、52、62、72，以及使主体部14和/或密封部13延伸穿过网格构件22、42、52、62、72的多个通孔。

尽管所公开构思已经与作为鼻衬垫构件的衬垫构件10相关联地进行了描述，但在用于患者界面装置的适当的替代性衬垫构件(未示出)(包括但不限于，枕型衬垫构件、鼻/口衬垫构件以及全面部衬垫构件)中利用与网格构件22、42、52、62、72基本相同的任意数量的网格构件(未示出)，也在所公开构思的范围内。所公开构思还可与替代性面罩装置一起使用，该面罩装置包括且不限于潜水面罩和消防面罩。将与网格构件22、42、52、62、72基本相同的任意数量的网格构件(未示出)嵌置在其它合适的构件(包括但不限于，心率监测器和/或佩戴在手腕或其它位置的其它装置、患者界面装置的弹性体框架和/或用于泳镜的带)中，也在所公开构思的范围内。

例如，图9-11示出了所公开构思的替代性、非限制性实施方式的简化视图。图9示出示例的心率监测器110，其被构造成佩戴于用户的手腕上。心率监测器110包括主体部112和嵌置在主体部112中的网格构件122(利用曲线标记绘示出)。图10示出了用于患者界面装置的面罩框架210。面罩框架210包括框架构件部212和嵌置在框架构件部212中的网格构件222(利用曲线标记绘示出)。图11示出了与一幅泳镜(未示出)一起使用的带构件310。带构件310包括主体部312和嵌置在主体部312中的网格构件322。网格构件122、222、322可与上文中论述的网格构件22、42、52、62、72基本相同。因此，通过以与网格构件22、42、52、62、72和衬垫部12基本相同的方式将网格构件122、222、322结合在相应的部分112、212、312中，上面与衬垫构件10相关联地论述的前面提到的机械优点可类似地适用于心率监测器110、面罩框架210和带构件310。

在权利要求中，在括号之间的任何附图标记都不应解释为限制权利要求。词语“包括”或“包含”不排斥存在除了权利要求中列举的那些之外的元件或步骤。在列举了几个装置的装置权利要求中，这些装置中的一些可以由同一个硬件来体现。在元件前面的词语“一”或“一个”不排斥存在多个这种元件。在列举了几种装置的任何装置权利要求中，这些装置中的一些可以由同一个硬件来体现。事实上，某些元件在彼此区别的从属权利要求中描述并不表示这些元件不能结合使用。

虽然为了说明的目的已经基于目前认为是最实用和优选的实施例详细描述了本发明，但是应当理解，这些细节仅用于该目的，且本发明不限于所公开的实施例，而是相反，旨在覆盖落入所附权利要求的精神和范围内的修改和等同布置。例如，应当理解，本发明设想在可能的程度上，任何实施例的一个或多个特征可以与任何其他实施例的一个或多个特征组合。

Claims (13)

1.一种用于面罩的衬垫构件(10)，所述面罩被构造成佩戴于用户的面部上，所述衬垫构件包括：

衬垫部(12)，所述衬垫部具有密封部(13)和从所述密封部延伸的主体部(14)，所述密封部被构造成接合所述用户的面部；以及

至少一个网格构件(22、42、52、62、72)，所述至少一个网格构件嵌置在所述密封部和所述主体部中的至少一个中，其中所述至少一个网格构件由织物材料制成，且所述衬垫部由弹性体材料制成。

2.根据权利要求1所述的衬垫构件，其中，所述密封部和所述主体部中的所述至少一个延伸穿过所述至少一个网格构件；且所述密封部和所述主体部中的所述至少一个机械结合至所述至少一个网格构件。

3.根据权利要求2所述的衬垫构件，其中，所述至少一个网格构件具有多个通孔(25、45、55、65、75)；且所述密封部和所述主体部中的所述至少一个延伸穿过所述多个通孔中的每一个。

4.根据权利要求3所述的衬垫构件，其中，所述多个通孔是从包括以下项的群组中选择的：具有大于0.003毫米的直径(44)的圆形通孔、具有大于0.003毫米的高度(54)的细长槽、具有大于0.003毫米的边长(64)的方形通孔、以及具有大于0.003毫米的高度(74)的六边形通孔。

5.根据权利要求1所述的衬垫构件，其中，所述衬垫部具有第一弹性模量；且所述至少一个网格构件具有小于所述第一弹性模量的第二弹性模量。

6.根据权利要求1所述的衬垫构件，其中，所述密封部和所述主体部中的所述至少一个包括第一嵌置部(15)；所述至少一个网格构件包括嵌置在所述第一嵌置部中的第一网格构件(22)；且所述第一网格构件被成形为与所述第一嵌置部基本相同。

7.根据权利要求1所述的衬垫构件，其中，所述面罩是患者界面装置。

8.一种制造衬垫构件(10)的方法，包括以下步骤：

提供至少一个网格构件(22、42、52、62、72)；以及

在所述至少一个网格构件上包覆成型衬垫部(12)，所述衬垫部具有密封部(13)和从所述密封部延伸的主体部(14)，所述密封部被构造成接合用户的面部，所述至少一个网格构件嵌置在所述密封部和所述主体部中的至少一个中，其中所述至少一个网格构件由织物材料制成，且所述衬垫部由弹性体材料制成。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述包覆成型步骤还包括：

使所述密封部和所述主体部中的所述至少一个延伸穿过所述至少一个网格构件，以便使所述密封部和所述主体部中的所述至少一个机械结合至所述至少一个网格构件。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述至少一个网格构件具有多个通孔(25、45、55、65、75)；且所述包覆成型步骤还包括：

使所述密封部和所述主体部中的所述至少一个延伸穿过所述多个通孔中的每一个。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述多个通孔是从包括以下项的群组中选择的：具有大于0.003毫米的直径(44)的圆形通孔、具有大于0.003毫米的高度(54)的细长槽、具有大于0.003毫米的边长(64)的方形通孔、以及具有大于0.003毫米的高度(74)的六边形通孔。

12.根据权利要求8所述的方法，其中，所述衬垫部具有第一弹性模量；且所述至少一个网格构件具有小于所述第一弹性模量的第二弹性模量。

13.根据权利要求8所述的方法，其中，所述至少一个网格构件由第一材料制成；且所述衬垫部由不同于所述第一材料的第二材料制成。

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