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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Beatmungsvorrichtung und insbesondere
eine Manschette einer Beatmungsvorrichtung, wie z. B. einer Tracheostomiekanüle oder
eines Endotrachealtubus, wobei diese Manschette aus einer flexiblen,
dünnwandigen
Kunststoffolie besteht, die beispielsweise in Form eines aufgeweiteten
Schlauchabschnittes einen Beatmungstubus umgreift und abgedichtet
an diesem befestigt ist. Das Lumen des Tubus dient dabei der Zufuhr
von Luft bzw. eines Beatmungsgases.
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Die
Manschetten dienen dazu, die Außenseite
des zentralen Beatmungstubus gegen die umgebende Trachea abzudichten,
um zum einen zu vermeiden, daß das
Beatmungsgas auf der Außenseite des
Tubus vorbei in unkontrollierter Weise zurückströmt, und um zum anderen auch
zu verhindern, daß Sekrete
oder auch Speisebrei oder Magensaft in Form von Reflux in die Trachea
und damit in die Lunge eindringen können.
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Insbesondere
das Verhindern des Eindringens von Sekreten, die sich oberhalb der
Manschette an der Außenseite
des Tubus ansammeln und die aufgrund ihrer Verweildauer in diesem
Bereich häufig sehr
stark mit Keimen angereichert sind, hat sich dabei als ein großes Problem
herausgestellt. Gleichzeitig ist zu beachten, daß die Trachea ein sehr empfindliches
Körperorgan
ist, welches auf Dauer keinem starken Druck durch eine Manschette
ausgesetzt werden darf, weil dadurch die Durchblutung in Kapillargefäßen verhindert
wird, was wiederum zu Läsionen
der Trachea führt.
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Insbesondere
aus dem letztgenannten Grund haben sich inzwischen Manschetten durchgesetzt,
die aus einer dünnwandigen
Kunststoffolie bestehen und deren Durchmesser im vollständig aufgeblasenen
Zustand deutlich größer wäre als der
Innendurchmesser der Trachea, so daß sie sich, ohne daß sie elastisch
gedehnt werden müssen,
bereits beim Aufblasen mit einem geringen Druck an die Innenwand
der Trachea anlegen.
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Da
diese Manschetten, die zur Unterscheidung von elastisch zu dehnenden
Manschetten zusammenfassend auch als „großvolumige Niederdruckmanschetten" bezeichnet werden,
bewußt
mit einem (im aufgeblasenen Zustand) größeren Durchmesser ausgestattet
werden, als es dem Durchmesser der Trachea eines Patienten entspricht,
ist es unvermeidlich, daß die
Wand einer solchen Manschette, während
sie sich beim Befüllen
ausdehnt und an die Innenwand der Trachea anlegt, Falten bildet.
Dabei hat sich herausgestellt, daß sich die Falten bevorzugt
in Längsrichtung
der Manschette erstrecken, wobei sich auch Falten überkreuzen
oder aneinander anschließen
können,
was im Ergebnis jedenfalls dazu führt, daß sich zwischen diesen Faltenwänden kleine
Zwischenräume
bilden, die sich aufgrund der begrenzten Duktilität des Folienmaterials,
auch wenn dieses hochflexibel ist, nicht vollständig schließen. Das heißt, insbesondere
am radial inneren Ende der Falten bilden sich sogenannte „Faltenösen", die eine gewisse
Durchlässigkeit
für Flüssigkeiten
und somit auch für
die sich in der Trachea ansammelnden Sekrete haben, die somit in
die Lunge gelangen können und
dabei sehr häufig
Pneumonien auslösen.
Auch am Übergang
derartiger Falten zu der Wand der Trachea bilden sich in etwa dreieckige
Zwickel, die Durchgangsöffnungen
bzw. -kanäle
zwischen Trachea und Manschette und entlang der Außenseite der
Manschette definieren.
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Aus
diesem Grund besteht eine Tendenz in Richtung für Manschetten mit noch höherer Flexibilität, um derartige
Durchgangskanäle
zu vermeiden bzw. noch enger und damit undurchlässiger zu machen, was man im
allgemeinen durch eine Verringerung der Wandstärke der Manschette erreicht,
wobei bereits Folien mit Wandstärken
von nur 5 μm
verwendet werden.
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So
kommt es vor, daß sich
die Manschetten mit Wasser/Sekret füllen. Je dünner die Manschetten sind,
desto rascher kann die Flüssigkeit
durch die Manschettenwand hindurchtreten (diffundieren/migrieren).
Dies gilt auch, wenn die Manschetten möglicherweise sehr enge Falten
bilden, durch die kaum noch Sekret hindurchtritt.
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Hinzu
kommt das Problem, daß das
extrem dünnwandige
Manschettenmaterial schwierig zu handhaben ist und auch leicht beschädigt werden kann.
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Gegenüber diesem
Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Manschette bzw. ein Manschettenmaterial zu schaffen, welches einerseits
für großvolumige
Manschetten verwendet werden kann, also auch dünnwandig und hochflexibel herstellbar
ist, welches keinerlei Sekret durch Falten bzw. die durch die Falten gebildeten
Faltenösen
hindurchtreten läßt und welches
seinerseits dennoch nicht wasserdurchlässig ist.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
daß die Manschette
aus einem flexiblen, dünnwandigen Kunststoffolienmaterial
hergestellt wird, welches auf mindestens einer Seite mit einem wasserundurchlässigen Material
beschichtet ist.
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Die
Beschichtung mit einem wasserundurchlässigen Material ermöglicht es,
für die
Manschette dennoch sehr dünnwandiges
Folienmaterial zu verwenden, das hochflexibel ist und extrem kleine
Faltenzwischenräume
bildet, und das seinerseits dennoch nicht selbst wasser- bzw. wasserdampfdurchlässig ist.
Der Begriff „wasserundurchlässig", der auch „wasserdampfundurchlässig" einschließen soll, ist
dabei selbstverständlich
in dem gegebnen technischen Zusammenhang zu interpretieren, d. h.
eine gewisse verbleibende, minimale Wasserdurchlässigkeit, die für den praktischen
Gebrauch toleriert werden kann, mag nach wie vor vorhanden sein.
Wesentlich ist aber, das die Wasserdurchlässigkeit z. B. einer weichen
Polyurethanfolie von 5 μ Wandstärke auf
einen Bruchteil von weniger als 1/3, vorzugsweise auf weniger als
1/10 oder gar unter 1/100 reduziert wird.
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Das
Folienmaterial kann dabei ausgewählt werden
aus einer Gruppe, die besteht aus Polyurethan, Polyester, PET und
PVC, wobei Polyurethan am meisten bevorzugt ist, weil es zum einen
ein sehr gewebeverträgliches
Material ist und zum anderen auch in sehr weicher und duktiler Form
hergestellt werden kann. Je weicher und duktiler das Folienmaterial
ist, desto kleiner sind bei gegebenener Wandstärke auch die entstehenden Faltenösen oder
Zwickel am Übergang
zwischen der Falte einer Manschette und der Trachea. Polyurethan
ist beispielsweise in unterschiedlichen Härten herstellbar. Dabei haben
allerdings besonders weiche Materialien den Nachteil, daß sie auch
an Reißfestigkeit
verlieren, so daß insofern
ein Kompromiß zwischen
Reißfestigkeit und
Duktilität
geschlossen werden muß.
Der Nachteil der relativ hohen Wasser- bzw. Wasserdampfdurchlässigkeit
von dünnwandigem
(und womöglich
auch weichem) Polyurethan wird dabei durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen
problemlos ausgeglichen.
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Zweckmäßigerweise
sollte die Folie eine Wandstärke
von weniger als 100 μm
haben, wobei andererseits auch Wandstärken von mehr als 5 μm aus praktischen
Gründen
bevorzugt werden. Wandstärken
von 10 μm
bis 50 μm
haben sich in der Praxis als geeignet erwiesen, wobei eine Wandstärke der Folie
im Bereich von 15 bis 30 μm
für die
vorliegende Erfindung am meisten bevorzugt ist.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist darüber hinaus vorgesehen, daß eine zusätzliche,
hydrophobisierende Schicht auf der Außenseite der Manschette bzw.
des Folienmaterials, aus welchem die Manschette besteht, aufgebracht
ist. Dabei wird eine solche zusätzliche,
hydrophobisierende Schicht z. B. auf einer bereits aufgebrachten
wasserundurchlässigen
Beschichtung aufgebracht oder aber die wasserundurchlässige Beschichtung
befindet sich auf der anderen Seite der Folie, die als Innenseite
der Manschette dient.
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Im
Idealfall lassen sich auch Beschichtungsmaterialien finden, die
eine gute Gewebeverträglichkeit
haben, gut auf dem Folienmaterial, insbesondere Polyurethan, haften
und schließlich
auch sowohl wasserundurchlässig
als auch hydrophob sind.
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Materialien,
die als wasserundurchlässige Beschichtungen
in Frage kommen, stehen in einer sehr vielfältigen Form zur Verfügung. Insbesondere sind
zahlreiche anorganische Beschichtungen hierfür geeignet, wie z. B. Metalle
oder Siliciumdioxid, und andererseits auch organische Beschichtungen,
wie z. B. fluorierte Kohlenwasserstoffe wie Teflon oder Silan. Wenn
die Beschichtung auf der Innenseite der Manschette erfolgt oder
aber durch eine zusätzlich aufgebrachte
hydrophobe Schicht abgedeckt wird, spielt auch die Gewebeverträglichkeit
oder Körperverträglichkeit
nur eine geringe Rolle, obwohl es grundsätzlich bevorzugt ist, dennoch
körperverträgliche und
ungiftige Beschichtungsmaterialien zu verwenden, selbst wenn diese
in der Regel nicht mit Körperteilen
in Berührung
kommen.
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Insbesondere
die Kombination einer wasserundurchlässigen mit einer hydrophoben
Beschichtung hat den Vorteil, daß man nicht notwendigerweise
auf die Verwendung extrem dünnwandiger Folien
im Bereich von 5 μm
oder gar noch darunter angewiesen ist, da durch die hydropho be Beschichtung
ein Hindurchtreten von flüssigem
Sekret durch die von den Falten gebildeten Zwischenräume selbst dann
verhindert wird, wenn diese etwas größere Abmessungen haben, wie
es bei der Verwendung entsprechend dickerer Folien unvermeidlich
erscheint.
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Dabei
hat sich herausgestellt, daß Folienwandstärken in
der Größenordnung
von ca. 25 μm (genauer
gesagt im Bereich von 15 bis 30 μm)
sehr gut handhabbar sind und bei einer entsprechenden, kombinierten
Beschichtung mit einem wasserundurchlässigen und einem hydrophoben
Material zu Manschetten führen,
die im Vergleich zu allen bekannten Manschetten die günstigsten
Eigenschaften aufweisen, was zum einen ihre Handhabbarkeit und Sicherheit
(zum Beispiel gegen unbeabsichtigte Beschädigungen), zum anderen aber
auch ihre Funktion betrifft. Diese Manschetten sind dünnwandig
und flexibel genug, um sich bei einem geringen Überdruck dicht an die Wand
der Trachea anzulegen, wobei die entstehenden Falten hinreichend
klein sind, um zumindest aufgrund der zusätzlichen hydrophoben Beschichtung
den Durchtritt von Sekret durch die Faltenzwischenräume zu verhindern.
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Dabei
können
sowohl die wasserundurchlässigen
Beschichtungen als auch die hydrophoben Beschichtungen in sehr geringen
Schichtdicken aufgebracht werden, die die mechanischen Eigenschaften der
Folien und insbesondere deren Flexibilität und Duktilität nicht
negativ beeinflussen. Vorzugsweise beträgt die Dicke der wasserundurchlässigen Schicht weniger
als 5 μm,
insbesondere weniger als 1 μm und
besonders bevorzugt weniger als 200 nm. Das gleiche gilt auch für die hydrophobe
Beschichtung, so daß,
wenn jede der beiden Schichten beispielsweise nur etwa 100 nm dick
ist, die gesamte Dicke der Beschichtungen bei einer Folie mit einer
Wandstärke von
20 μm nur
1 % ausmacht und damit für
die mechanischen Eigenschaften der Folie vernachlässigbar
ist.
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Für Zwecke
der ursprünglichen
Offenbarung wird darauf hingewiesen, daß sämtliche Merkmale, wie sie sich
aus der vorliegenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen für einen
Fachmann erschließen,
auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren
Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen
Zusammenstellungen mit anderen der hier offenbarten Merkmale oder
Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen
wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombinationen unmöglich oder
sinnlos machen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher
denkbarer Merkmalskombinationen wird hier nur der Kürze und
der Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer
bevorzugten Ausführungsform
und der dazugehörigen
Figuren.
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Es
zeigen:
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1 schematisch
einen Beatmungstubus mit einer aufgeblasenen Manschette in einem
Zustand, wie er in etwa auch im Inneren einer Trachea gegeben ist,
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2 einen
Schnitt durch den Tubus nach 1 im Bereich
der Manschette, die an einer (nicht dargestellten) umgebenden Wand
(z. B. der Trachea) anliegt,
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3 einen
stark vergrößerten Schnitt
durch die an der Wand einer Trachea anliegende Manschette entsprechend
dem Kreis III in 2. und
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4 einen
nochmals vergrößerten Schnitt durch
die Wand des Folienmaterials der Manschette.
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Man
erkennt in 1 einen Tubus 1 mit
einer teilweise aufgeblasenen Manschette 2. Während der Tubus
aus einem zwar flexiblen aber dennoch formstabilen Kunststoffrohr 1 besteht,
ist die Manschette 2 aus einem sehr dünnen Folienmaterial hergestellt, z.
B. durch Aufblähen
eines Schlauches, dessen Durchmesser zunächst in etwa dem Außendurchmesser
der Kanüle 1 entspricht
und der dann entlang eines Schlauchabschnittes auf das Drei- bis
Sechsfache des ursprünglichen
Durchmessers inelastisch, d. h. bleibend gedehnt wird, wobei die
Wandstärke
der Folie, aus welchem der Schlauch besteht, entsprechend abnimmt.
Die an den gedehnten Schlauchabschnitt angrenzenden, nicht gedehnten
Enden, die hier nicht dargestellt sind, dienen beispielsweise zur abgedichteten
Befestigung der Manschette 2 an dem Tubus 1 und
werden mit dem Tubus verklebt oder verschweißt.
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In
der Wand des Tubus 1 ist außerdem mindestens ein Kanal 5 vorgesehen,
wie er im Querschnitt in 2 dargestellt ist, und der sich
im Inneren der Manschette 2 zur Außenseite der Kanüle 1 hin öffnet, so
daß durch
einen solchen Kanal 5 die Manschette 2 mit Gas
bzw. Luft gefüllt
werden kann, um sich in der in 1 dargestellten
Weise zumindest teilweise aufzublähen, soweit dies die die Manschette
umgebende Wand 10 einer Trachea zuläßt.
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Wie
man erkennt, bilden sich in der Wand der Manschette, die aus einer
dünnen
Folie mit einer Wandstärke
zwischen 5 μm
und 100 μm
besteht, Falten 3, die sich vorwiegend in Längsrichtung
der Manschette erstrecken, die aber teilweise auch quer oder geneigt
zur Achse des Tubus verlaufen können,
im Ergebnis jedoch zumindest teilweise zusammenhängende Kanäle bilden, die vom oberen Ende
der Manschette zu deren unteren Ende führen und auf diese Weise Sekretflüssigkeit
an der Manschette vorbei hindurchtreten lassen.
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In 2 ist
wiederum nur schematisch ein Schnitt durch den Tubus im Bereich
der Manschette dargestellt, der zunächst im Zentrum den Tubus 1 mit einem
Lumen 4 zeigt, welches der Beatmung dient. In der Wand
des Tubus 1 sind außerdem
noch zwei Kanäle 5 dargestellt,
von denen mindestens einer zum Befüllen und Entleeren der Manschette 2 dient. Ein
zweiter Kanal könnte
z. B. zum Absaugen von Sekret unmittelbar oberhalb der Manschette
verwendet werden. Die Manschette, die im allgemeinen durch Dehnen
eines Schlauches aus einem zunächst etwas
dickeren Folienmaterial hergestellt ist, weist in 1 nicht
dargestellte schlauchförmige
Enden 7 auf, deren Innendurchmesser in etwa dem Außendurchmesser
des Tubus 1 entspricht und die mit der Außenseite
des Tubus verklebt oder verschweißt sind, so daß die Manschette
zwischen ihren beiden Enden abgedichtet ist. Auch im Schnitt erkennt
man, daß die
Manschette 2, wenn sie sich an eine umgebende Wand anlegt,
die einen kleineren Durchmesser definiert, als es dem maximal möglichen
Außendurchmesser
der Manschette (ohne zusätzliche
elastische Dehnung des Folienmaterials) entspricht, unter Bildung
von Falten 3 anlegt. In einem mit III bezeichneten Kreisausschnitt
ist zusätzlich
auch die umgebende Wand einer Trachea angedeutet, wobei dieser Kreisausschnitt
nochmals vergrößert in 3 dargestellt
ist.
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In 3 ist
zur besseren Unterscheidung die Folie, aus welcher die Manschette 2 besteht,
mit 8 bezeichnet. In 3 ist in
starker Vergrößerung und wiederum
nur schematisch dargestellt, wie sich die Folie 8 der Manschette 2 an
die Wand 10 einer Trachea anlegt.
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Während sich
in dem faltenfreien Bereich die Folie 2 glatt und dicht
an die Wand 10 der Trachea anlegt, ergeben sich im Bereich
einer unvermeidbaren Falte 3 vor allen Dingen zwei kritische
Durchgänge,
die mit 11 und 12 bezeichnet sind. 11 bezeichnet dabei
eine Faltenöse,
die sich am inneren Ende bzw. Grund einer Falte 3 bildet,
wenn das Folienmaterial in einer Schlaufe zurückgeführt wird, so daß sich im
Abstand von dem Grund der Falte die Außenwände der Folie aneinander anlegen,
wie dies in dem Bereich 13 angedeutet wird, jedoch dort,
wo die Folie 2 am Grund der Falte eine 180°-Schleife
bildet, die in der Folie wirkenden elastischen Rückstellkräfte verhindern, daß sich ein
scharfer Knick ausbildet, so daß die
hier nur schematisch dargestellte Faltenöse 11 gebildet wird.
Hier nimmt die Folie 8 aufgrund der in ihr wirkenden elastischen
Rückstellkräfte nur
einen begrenzten Biegeradius an, der bei den meisten bevorzugten
Folienmaterialien, wie z. B. Polyurethan, beim Sechs- bis Fünfzehnfachen
der Wandstärke des
Folienmaterials liegt, jedenfalls bei den hier konkret wirkenden
Kräften.
Eine ähnlich
problematische Zone ist jedoch auch der Zwickelbereich 12,
der entsteht, wo die Folie 8 zur Bildung der Falte die
Wand der Trachea verläßt und auf
der anderen Seite der Falte sich wieder an die Trachea anschmiegt.
Dabei ist zu berücksichtigen,
daß auf
der Innenseite der Manschette lediglich ein geringer Überdruck
von etwa 20–30
Millibar aufgebracht wird, der so ausgewählt wird, daß sich die
Folie 8 zwar abgedichtet an die Wand 10 der Trachea
anlegt, die Durchblutung in der Trachealwand 10 jedoch
nicht beeinträchtigt
werden soll. Demzufolge wirken auch auf die Wand der Manschette
im Bereich der Falten entsprechend geringe Kräfte ein, die nicht dazu ausreichen,
die elastischen Rückstellkräfte zu überwinden,
so daß sich im
Ergebnis in etwa die dargestellten geometrischen Verhältnisse
ergeben, auch wenn die hier gewählte Darstellung
nicht unbedingt maßstabsgetreu
ist.
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In 4 ist
schematisch ein Schnitt durch die Wand einer Folie 8 wiedergegeben,
wobei das eigentliche Folienmaterial hier als Schicht 20 dargestellt
ist, die z. B. eine Dicke zwischen 15 und 30 μm haben kann, wobei auf der
Außenseite
der Folie, die in 4 unten dargestellt ist, zunächst eine
wasserundurchlässige
Schicht 14 und zusätzlich
eine hydrophobe Schicht 15 aufgebracht sind.
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Die
Dicke der Schichten 14 und 15 ist tatsächlich im
Verhältnis
zur Dicke des eigentlichen Folien- bzw. Trägermaterials 20 noch
wesentlich geringer als hier dargestellt.
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Optional
oder als Alternative zu der unter der hydrophoben Schicht 15 aufgebrachten,
wasserundurchlässigen
Schicht 14, kann diese wasserundurchlässige Schicht 14 auch
auf der Innenseite des Folienmaterials 20 aufgebracht sein.
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Mit
der vorliegenden Erfindung gelingt es trotz eines Durchmessers der
Faltenösen 11 im
Bereich von etwa 150–300
Mikrometer und trotz entsprechender Abmessungen in dem Zwickelbereich 12 einen
Sekretdurchfluß zu
verhindern aufgrund einer hydrophoben Beschichtung 15,
die zusätzlich
zu einer wasserundurchlässigen
Beschichtung 14 auf der Folie 2 aufgebracht ist.
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Grundsätzlich steht
dem allerdings nicht entgegen, daß Folienmaterialien und Wandstärken verwendet
werden, die noch kleinere Faltenösen 11 oder Zwickelbereiche 12 bilden,
um den Durchtritt von Sekret dadurch noch besser zu verhindern.
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Die
wasserundurchlässige
Beschichtung 14 sorgt dabei gleichzeitig dafür, daß auch keinerlei Wasser
oder Sekretflüssigkeit
durch die Wand der Folie 2 hindurchtritt.