DE60020388T2

DE60020388T2 - Variable enlüftungsöffnung für eine beatmungsmaske

Info

Publication number: DE60020388T2
Application number: DE60020388T
Authority: DE
Inventors: R. Bruce BOWMAN; L. Gary HANSEN
Original assignee: Mallinckrodt Inc
Current assignee: Mallinckrodt Inc
Priority date: 1999-10-12
Filing date: 2000-10-10
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2020-10-11
Also published as: US20030000532A1; JP2003511160A; US6644316B2; ES2241662T3; EP1221995B1; WO2001026722A1; JP4598339B2; CA2387228A1; EP1221995A1; ATE296136T1; DE60020388D1

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet von Beatmungsmasken.
2. Beschreibung des technischen Hintergrundes
Eine Beatmungsmaske ist eine Vorrichtung, die verwendet wird, um einer Person ein Gas oder Gase zuzuführen. 1 zeigt eine Beatmungsmaske 100 der verwandten Technik. Die Beatmungsmaske 100 enthält einen Maskenkörper 104, einen Gaszufuhrschlauch 107, eine Entlüftungsöffnung 112 und eine wahlfreie Dichtung 115. Der Maskenkörper 104 wird über das Gesicht der Person gezogen, um ein Gas an ein Beatmungssystem der Person zu liefern.
Die Beatmungsmaske 100 kann verwendet werden, um alle Arten von Gasen, darunter Luft oder Sauerstoff, sowie eine Vielfalt von Medikamenten oder Behandlungen zuzuführen. Bevorzugtermassen erlaubt der Maskenkörper kein Entweichen eines zugeführten Gases. Ein Gurt oder anderes Befestigungselement kann am Maskenkörper angebracht und über den Kopf der Person gezogen werden. Daher wird ein Gas von konstantem Druck zugeführt, wobei die Entlüftungsöffnung 112 einen im Wesentlichen konstanten Druck in der Maske aufrecht erhält. Dies wird als eine Maske mit kontinuierlichem Atemwegsüberdruck (CPAP: continuous positive airway pressure) bezeichnet. Die Entlüftungsöffnung 112 ermöglicht das Entweichen von ausgeatmetem Kohlendioxid aus der Maske. Es ist wichtig, dass die Entlüftungsöffnung 112 eine genügende Grösse besitzt, um unter normalen Einsatzbedingungen im Wesentlichen das gesamte ausgeatmete Kohlendioxid abzuführen.
In der verwandten Technik wurde das Bedürfnis nach Entlüftung lediglich als eine Öffnung auf dem oder nahe beim Maskenkörper verstanden, über die die ausgeatmete Luft durch den vom Gaszufuhrschlauch erzeugten Überdruck aus der Beatmungsmaske herausgespült wird. Dies wird durch das US-Patent Re. 35 339 von Rapaport gelehrt.
Verschiedene Nachteile bestehen bei der Entlüftung in der Beatmungsmaske 100 der verwandten Technik. Erstens kann die Luftzirkulation innerhalb der Maske 100 und Entlüftungsöffnung 112 lästige Geräusche erzeugen. Zweitens kann ein Luftstrahl aus der Entlüftungsöffnung 112 auf den Träger oder in der Nähe weilende Personen auftreffen. Dies ist aus 1 ersichtlich, wo sich die Entlüftungsöffnung 112 und ein sich ergebender Luftstrahl verhältnismässig nahe am Gesicht des Trägers befinden und sich höchstwahrscheinlich im Bereich von Personen finden werden, die dem Träger nahe sind oder mit ihm schlafen. Im Ergebnis können diese Nachteile die Befolgung der Therapievorschriften beeinträchtigen.
Daher verbleibt in der Technik ein Bedürfnis nach einer verbesserten Beatmungsmaske.
Erfindungsgemäss wird eine mit variabler Öffnung entlüftete Beatmungsmaske zur Verfügung gestellt, die einen Gaszufuhrschlauch, einen Maskenkörper, der dafür geeignet ist, ein Gas an ein Beatmungssystem für eine Person abzugeben, wobei der Maskenkörper dafür geeignet ist, mit dem Gaszufuhrschlauch verbunden zu werden, sowie eine Regelvorrichtung für das Gasströmungsvolumen umfasst, die unabhängig von einem Gas-Innendruck innerhalb der Beatmungsmaske ein im Wesentlichen konstantes Gasströmungsvolumen aus der Beatmungsmaske heraus aufrecht hält.
Die obigen und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden weiter aus der folgenden Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsform verständlich, wenn in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen aufgefasst.
1 zeigt eine entlüftete Beatmungsmaske der verwandten Technik;
2 zeigt eine erste Ausführungsform einer mit variabler Öffnung entlüfteten Beatmungsmaske der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer mit variabler Öffnung entlüfteten Beatmungsmaske der vorliegenden Erfindung; und
4 zeigt eine dritte Ausführungsform einer mit variabler Öffnung entlüfteten Beatmungsmaske der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine erste Ausführungsform einer mit variabler Öffnung entlüfteten Beatmungsmaske 200 der vorliegenden Erfindung. Die mit variabler Öffnung entlüftete Beatmungsmaske 200 enthält einen Maskenkörper 206, einen am Maskenkörper 206 angebrachten Gaszufuhrschlauch 209, eine wahlfreie Dichtung 213 und eine Regelvorrichtung 220 für das Gasströmungsvolumen. Die Regelvorrichtung 220 für das Gasströmungsvolumen enthält weiter einen hohlen Elastomer-Kegelstumpf 222, der einen Innendurchmesser, eine Aussenöffnung 225 im Maskenkörper 206 sowie eine Innenöffnung 228 besitzt, die innerhalb des Maskenkörpers angeordnet ist und ein abgestumpftes Ende des hohlen Elastomer-Kegelstumpfes 222 bildet. Die Regelvorrichtung 220 für das Gasströmungsvolumen bildet eine variable Öffnung, die auf den Innendruck der CPAP-Maske 200 anspricht, um unabhängig von Druckunterschieden zwischen dem Inneren und Äusseren der Maske 200 ein im Wesentlichen konstantes Gasströmungsvolumen aus der Maske 200 heraus aufrechtzuerhalten. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Regelvorricltung 220 für das Gasströmungsvolumen mit Öffnungsgrössen ausgelegt, die hinreichen, dass das sich ergebende Gasströmungsvolumen beim niedrigsten CPAP-Arbeitsdruck, der typischerweise ein Druck von etwa 294,2 Pa bis 392,3 Pa (3 bis 4 cm H₂O) ist, ausreichend ist. In der bevorzugten Ausführungsform genügt ein minimales Gasströmungsvolumen von 10 bis 15 Litern pro Minute bei einem Luftdruck von 392,3 Pa (4 cm H₂O), um die ausgeatmete Luft aus der Maske 200 herauszulassen. Geeignete Öffnungsgrössen hängen von der Querschnittsgeometrie und Tiefe des Loches ab. Mit einer runden Öffnung und einer Wandstärke von 0,127 cm (0,05 Zoll) kann der Öffnungsdurchmesser, um eine Strömungsgeschwindigkeit von 10 bis 15 Litern pro Minute zu erreichen, bei 392,3 Pa (4 cm H₂O) zum Beispiel 0,4 cm (0,157 Zoll) betragen, bei 1765,2 Pa (18 cm H₂O) 0,26 cm (0,101 Zoll). Bei dazwischenliegenden Drucken können die Öffnungsgrössen zwischen diesen Werten sein.
Beim Einsatz empfängt die mit variabler Öffnung entlüftete Beatmungsmaske 200 ein Gas von einem Gaszufuhrschlauch 209 bei einem im Wesentlichen konstanten Druck. In der gezeigten Ausführungsform der 2 wird der austretende Gasstrom durch die Verformung des hohlen Elastomer-Kegelstumpfes 222 geregelt. Während der Innendruck in der Maske 200 ansteigt (zum Beispiel, wenn der Träger ausatmet), wird der hohle Elastomer-Kegelstumpf 222 zunehmend verformt, wobei sein Innendurchmesser abnimmt. Durch Regelung der Grösse der Entlüftungsöffnung wird das aus der Regelvorrichtung 220 für das Gasströmungsvolumen entweichende Gasvolumen unterhalb eines unangenehmen Ausmasses gehalten. Es sollte zu verstehen sein, dass eine Regelvorrichtung für das Gas strömungsvolumen bei jeder der Ausführungsformen bevorzugt auf dem Maskenkörper sitzt, aber alternativ kann sie sich nahe der Maske oder auf dem Gaszufuhrschlauch befinden.
Die Regelvorrichtung 220 für das Gasströmungsvolumen kann in dieser Ausführungsform auf ein gewünschtes Strömungsvolumen eingestellt werden, indem das den hohlen Elastomer-Kegelstumpf 222 bildende Material gewählt wird. was zum Beispiel Silicon, Polyurethan oder dergleichen sein kann.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer mit variabler Öffnung entlüfteten Beatmungsmaske 300. Die Hauptkomponenten sind mit denen der Maske 200 identisch, und die Bezugszahlen der identischen Komponenten werden beibehalten. Die Maske 300 enthält eine Regelvorrichtung 310 für das Gasströmungsvolumen, die weiter eine elastische Klappe 316 enthält, die über eine Öffnung 313 gelegt ist. Die Regelvorrichtung 310 für das Gasströmungsvolumen enthält daher eine variable Öffnung, die auf den Innendruck der CPAP-Maske 300 anspricht.
Im Normalzustand wie zum Beispiel bei niedrigem Innendruck ist die elastische Klappe 316 normalerweise von der Öffnung 313 wegbewegt, was einen ungehinderten Gasfluss durch die Öffnung 313 ermöglicht. Bei steigendem Innendruck bewegt sich die elastische Klappe 316 immer näher zur Öffnung 313, wodurch sie das Gasströmungsvolumen durch die Öffnung 313 und somit den Innendruck regelt.
In dieser Ausführungsform kann die Regelvorrichtung 310 für das Gasströmungsvolumen durch Wahl des die elastische Klappe 316 bildenden Materials, das zum Beispiel Silicon, Polyurethan oder dergleichen sein kann, auf ein erwünschtes Strömungsvolumen eingestellt werden. Der Schliessdruck der Klappe kann in Abhängigkeit von der Härte des Materials, aus dem die Klappe besteht, und in Abhängigkeit von der Klappengeometrie variiert werden.
4 zeigt eine dritte Ausführungsform einer mit variabler Öffnung entlüfteten Beatmungsmaske 400. Die Hauptkomponenten sind mit denen der Maske 200 identisch, und die Bezugszahlen der identischen Komponenten werden beibehalten. Die Maske 400 enthält eine Regelvorrichtung 408 für das Gasströmungsvolumen, die weiter eine Öffnung 411, ein elektronisch betätigtes Element 414, ein Betätigungselement 418, einen Druckfühler 421 und ein über eine Steuerleitung 427 an das Betätigungselement 418 und über eine Signalleitung 429 an den Druckfühler 421 angeschlossenes Steuergerät 424 enthält. Die Regelvorrichtung 408 für das Gasströmungsvolumen enthält daher eine variable Öffnung, die auf den Innendruck der Maske 400 anspricht.
Das Steuergerät 424 kann ein Allzwecksteuergerät jeden Typs sein, darunter ein programmierbares Gerät wie ein Mikrosteuergerät, ein Spezialchip oder eine fest verdrahtete Logikschaltung. Das Betätigungselement 418 kann ein Allzweck-Betätigungselement jeden Typs sein, zum Beispiel ein Betätigungselement mit Servoantrieb oder ein Betätigungselement mit Magnetspulenantrieb. In der bevorzugten Ausführungsform ist das Betätigungselement 418 ein Betätigungselement mit Servoantrieb, das das elektronisch betätigte Glied 414 so vorstreckt und zurückzieht, dass die Öffnung 411 verdeckt oder offengelegt wird. Alternativ kann das Betätigungselement 418 das elektronisch betätigte Glied 414 auf andere Art bewegen, zum Beispiel indem es dieses auf eine Seite der Öffnung 411 oder von der Öffnung 411 weg ins Innere des Maskenkörpers 206 bewegt.
Im Einsatz empfängt das Steuergerät 424 über die Signalleitung 429 ein Drucksignal vom Druckfühler 421. Das Steuergerät kann dann die Position des elektronisch betätigten Gliedes 414 bezüglich der Öffnung 411 anpassen. Das Steuergerät kann dies tun, indem über die Steuerleitung 428 ein Steuersignal an das Betätigungselement 418 geschickt wird. Auf das Steuersignal reagierend kann das Betätigungselement das elektronisch betätigte Glied 414 so bewegen, dass die Öffnung 411 offengelegt oder verdeckt wird, wodurch die wirksame Grösse der Öffnung 411 vermindert wird. In der bevorzugten Ausführungsform kann das elektronisch betätigte Glied 414 von einer voll abdeckenden Stellung bis zu einer voll freilegenden Stellung und überall dazwischen hinbewegt werden. Alternativ kann das Betätigungselement 418 nur eine verdeckende und eine freilegende Stellung besitzen, wobei die Regelung des Gasströmungsvolumens dann durch wiederholtes Verdecken und Freilegen der Öffnung 411 erreicht wird.
Während die Erfindung oben eingehend beschrieben worden ist, wird nicht beabsichtigt, sie auf die beschriebenen, konkreten Ausführungsformen zu beschränken. Es ist offensichtlich, dass der Fachmann nunmehr zahlreiche Verwendungen und Modifikationen sowie Abweichungen von den hier beschriebenen, konkreten Ausführungsformen vornehmen kann, ohne von den erfinderischen Konzepten abzuweichen.

Claims

Mit variabler Öffnung entlüftete Beatmungsmaske, umfassend: einen Gaszufuhrschlauch (209), ein Maskenkörper (206), dafür geeignet, ein Gas an ein Beatmungssystem für eine Person auszugeben, wobei der Maskenkörper dafür geeignet ist, mit dem Gaszufuhrschlauch verbunden zu werden; und gekennzeichnet durch eine Regelvorrichtung für das Gasströmungsvolumen (220, 310, 408), um unabhängig von einem Gas-Innendruck innerhalb der Beatmungsmaske ein im Wesentlichen konstantes Strömungsvolumen des aus der Beatmungsmaske (200) austretenden Gases im Wesentlichen aufrechtzuerhalten.
Beatmungsmaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Regelvorrichtung für das Gasströmungsvolumen auf dem Maskenkörper befindet.
Beatmungsmaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Regelvorrichtung für das Gasströmungsvolumen auf dem Gaszufuhrschlauch befindet.
Beatmungsmaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvorrichtung für das Gasströmungsvolumen ein Gasströmungsvolumen von etwa zehn bis fünfzehn Litern pro Minute aufrechterhält.
Beatmungsmaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvorrichtung für das Gasströmungsvolumen weiter einen in der Beatmungsmaske ausgebildeten, hohlen Kegelstumpf (222) aus Elastomer umfasst, wobei der hohle Elastomer-Kegelstumpf einen Innendurchmesser, eine Aussenöffnung (225) im Maskenkörper sowie eine innerhalb des Maskenkörpers angeordnete Innenöffnung (228) besitzt, die ein stumpfes Ende des hohlen Elastomer-Kegelstumpfes bildet, wobei der hohle Elastomer-Kegelstumpf durch Gasdruck innerhalb der Beatmungsmaske derart verformbar ist, dass sich der Innendurchmesser des hohlen Elastomer-Kegelstumpfes verändert.
Beatmungsmaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvorrichtung für das Gasströmungsvolumen weiter eine elastische Klappe (316) umfasst, die sich über einer Entlüftungsöffnung in der Beatmungsmaske befindet, wobei die elastische Klappe auf den Gas-Innendruck ansprechend zu der Entlüftungsöffnung im Maskenkörper hin bewegt werden kann
Beatmungsmaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvorrichtung für das Gasströmungsvolumen weiter ein Betätigungselement umfasst, das ein elektronisch betätigtes Glied (414) enthält, das bezüglich einer Entlüftungsöffnung bewegt werden kann.
Beatmungsmaske nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronisch betätigte Glied auf den Gas-Innendruck ansprechend bewegt werden kann.
Beatmungsmaske nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvorrichtung für das Gasströmungsvolumen weiter einen innerhalb des Maskenkörpers angeordneten Druckfühler (421) enthält.
Beatmungsmaske nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvorrichtung für das Gasströmungsvolumen weiter eine Steuereinheit (424) enthält, die mit dem Betätigungselement und dem Druckfühler in Verbindung steht, um eine wirksame Grösse der Entlüftungsöffnung zu variieren.