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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Filter für ein Beatmungsgerät und insbesondere
einen flexiblen Filter für
ein Beatmungsgerät,
der einfach an eine Atemmaske angeschlossen werden kann, ohne beschädigt oder
zerdrückt
zu werden.
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Hintergrund
der Erfindung
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Atemmasken,
die mit abnehmbaren Filtern ausgestattet sind, wurden jahrzehntelang
benutzt, um das Atemsystem von Personen vor gesundheitsschädlichen
Gasen, Dämpfen,
Qualm und Partikeln zu schützen.
Die abnehmbaren Filter werden an das Einlassventil der Atemmaske
angeschlossen, durch das Umgebungsluft gezogen wird, wenn der Benutzer
einatmet. Dadurch wird die Luft gefiltert, bevor sie eingeatmet
wird.
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Viele
Filtereinsätze
für Beatmungsgeräte werden
als kurze zylindrische Behälter
konstruiert, die eine starre Metall- oder Kunststoffschale mit einem
im Behälter
angeordneten Filtermaterial wie Aktivkohle aufweist. Vgl. beispielsweise
US-Patent No. 5,714,126. Durch ihren starren Schalenaufbau sind solche
Filtereinsätze
unflexibel, und wenn sie dick genug sind, erschweren sie dem Benutzer
das Tragen eines bestimmten Augen- und Gesichtsschutzes wie einer
Schweißhaube.
Zusätzlich
sind solche Filtereinsätze
manchmal dick genug, um einen Teil des Sichtfeldes des Benutzers
zu beeinträchtigen.
Bei einem Versuch, diese Einschränkungen
bei bestimmten Anwendungen, bei denen nur ein Partikelfilter benötigt wird,
zu überwinden,
wurden flexible Partikelfilter konstruiert, die leicht unter einen
bestimmten Augen- und Gesichtschutz wie ein Gesichtsschild passen.
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Das
US-Patent No. Re. 35,062 zeigt einen flexiblen Partikelfilter, der
Vorder- und Rückwände aus
Filtermaterial aufweist, welche entlang ihrer peripheren Kanten
miteinander verbunden sind und in Abstand voneinander gehalten werden,
und mit einem Atemschlauch ausgestattet ist, der ein Befestigungsmittel
zum Befestigen des Filters an einer Atemmaske aufweist. Das Voneinander-Abstand-Halten wird
durch eine weiche poröse
Schicht aus speziellen darin eingeschlossenen Materialien erreicht,
die im wesentlichen flächengleich
mit den Filterwänden
sind. Die Filterwände
müssen
in Abstand voneinander gehalten werden; anderenfalls würden die
Vorder- und Rückwand
zusammenfallen und der Filter würde
nicht funktionieren. Während solche
Filter biegsam sind, macht sie das Fehlen eines Rahmens empfindlich
für Beschädigung durch Verschmutzung
und Zerdrücken,
insbesondere bei der Befestigung und Abnahme. Das heißt, der
Filter kann schmutzig oder verbogen werden, so dass Luft durch einen
Teil des Filters nicht gezogen werden kann. Wenn dies auftritt,
wird der wirksame Flächenbereich
des Filters kleiner und der Atemwiderstand nimmt zu. Zusätzlich trägt die poröse Schicht
bis zu 50% zum lokalen Druckabfall des Filters bei, was das Atmen
erschwert.
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Das
US-Patent No. 5,732,695 beschreibt einen Partikelfilter, der eine
Mischung aus einem biegsamen Filter und einem Filtereinsatz ist.
Er weist Vorder- und Rückwände aus
einem Filtermaterial wie ein biegsamer Filter auf, aber er weist
auch einen starren Rahmen auf, der ein äußeres peripheres Band aufweist,
welches durch eine Vielzahl von Abstandshaltern mit einem inneren
Atemrohr verbunden ist. Während
dieser Filter den vergrößerten Flächenbereich eines
biegsamen Filters aufweist, verhindert der starre Rahmen die Biegsamkeit.
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Der
von North Safety Products hergestellte Partikelfilter 75 FFP 100
umfasst einen biegsamen Rahmen, der als Nabe (hub) und Speichen
aufweisend beschrieben werden kann. Die Nabe (hub) des Rahmens bildet
ein mittig angeordnetes Atemrohr, welches den Filter an eine Atemmaske
befestigt. Die Speichen des Rahmens trennen die vorderen und hinteren
Schichten des Filters. Leider resultiert die Konstruktion aus Nabe
(hub) und Speichen in einem inneren Rahmen, der einen scharfen Punkt
und Kanten am Ende jeder Speiche aufweist. Wenn der Benutzer den
Filter zur Installation oder Abnahme greift, kann er den Filter
mit ausreichender Kraft zum Drücken
des Filters fassen und dabei bewirken, dass die Rahmenspeichen das
Filtermaterial durchstechen und damit den Filter beschädigen. Da
der biegsame Rahmen sich nicht bis zur äußeren Kante des Filtermaterials
erstreckt, sind diese Filter zusätzlich
empfindlich beim Biegen, Falten und Drücken.
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Dementsprechend
wäre es
wünschenswert, einen
Filter mit den Vorteilen eines biegsamen Partikelfilters ohne die
bekannten Einschränkungen
zu haben. Dies kann durch Verwendung eines biegsamen inneren Rahmens
erreicht werden, der sich bis zur Kante des Filtermaterials ausstreckt
und im wesentlichen damit flächengleich
ist, und dabei ausreichende Starrheit schafft, um Drücken und
Beschädigen
des Filters beim Anschließen
zu verhindern, während
immer noch genügend
Flexibilität
vorhanden ist, die es ermöglicht,
dass der Filter unter andere persönliche Schutzausrüstung passt.
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Das
Dokument US-A-2 205 368 offenbart einen Filter mit den Merkmalen
des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein biegsamer Filter für Beatmungsgeräte geschaffen, der
umfasst:
ein im wesentlichen flächengleiche vordere und rückseitige
Teile ausbildendes biegsames Filtermaterial, wobei die vorderen
und rückseitigen
Teile zueinander entlang ihres Umfangs, der eine Dichtkante ausbildet,
abgedichtet sind; und
einen Anschluss, der durch das rückseitige
Teil des biegsamen Filtermaterials herausragt und daran abgedichtet
ist,
gekennzeichnet dadurch, dass ein biegsamer Rahmen zwischen
dem vorderen und rückseitigen
Teil eingeschlossen ist, wobei der biegsame Rahmen einen Zwischenraum
(Plenum) definiert, der durch den Anschluss zugänglich ist, und worin der biegsame Rahmen
eine periphere Kante aufweist, die bis zur Dichtkante des Filtermaterials
ausgedehnt ist und damit im wesentlichen flächengleich ist.
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Vorzugsweise
wird der biegsame Rahmen aus einem biegsamen Material wie Kunststoff
hergestellt. Alternativ kann der Rahmen aus einem starren Material
hergestellt werden, das dünn
genug ist, um biegsam zu sein. Während
der Rahmen selbst biegsam ist, weist er eine periphere Kante auf,
die bis zur Dichtkante des Filtermaterials ausgedehnt ist und genügend Starrheit
schafft, um während
des Anschließens
oder Abnehmens das Zerdrücken
verhindert, aber nicht so starr ist, dass der Filter nicht unter
eine Schweißmaske
oder ein Gesichtsschild passt.
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In
den bevorzugten Ausführungsformen
ist der biegsame Rahmen vollständig
zwischen der vorderen und der hinteren Schicht des Filtermaterials eingeschlossen
und bleibt im wesentlichen flächengleich
und unmittelbar bis zur peripheren Dichtkante des Filtermaterials
im wesentlichen entlang seiner gesamten Länge ausgedehnt. Dadurch bleibt
die Form des Filters erhalten und es kommt nicht zum Zerdrücken. Vorzugsweise
ist der innere Rahmen im allgemeinen rund und weist keine Ecken
oder Spitzen auf, so dass der Filter steif und unbeschädigt bleibt,
wenn der Benutzer den Filter greift, um ihn anzuschließen oder
abzunehmen. Das Anschließen wird
ebenfalls unterstützt
durch eine Vielzahl von Fingereinbuchtungen, die vorzugsweise auf
einer Seite des Rahmens ausgebildet sind.
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Der
Anschluss ist zum Anschließen
des Filter an eine Atemmaske. Der Anschluss ragt durch eine Öffnung im
rückseitigen
Teil des biegsamen Filtermaterials heraus und ist daran abgedichtet.
Der Anschluss ist vorzugsweise mit dem Rahmen integriert ausgebildet.
Vorzugsweise ist der Filter generell kreisrund geformt mit dem Anschluss
leicht außerhalb
der Mitte. Dadurch, dass der Anschluss leicht außerhalb der Mitte angebracht
ist, kann der Filter in einer pfeilförmigen Position gehalten werden,
wenn er an eine Atemmaske angeschlossen wird und verschafft dem
Benutzer dadurch ein größeres Sichtfeld beim
Nachuntensehen. Vorzugsweise werden die Fingereinbuchtungen mit
dem Rahmen integriert ausgebildet und sind auf gegenüberliegenden
Seiten des Anschlusses angebracht.
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Der
biegsame Rahmen bildet im Filter einen Zwischenraum (Plenum), so
dass Luft, die durch die vorderen und hinteren Teile des Filtermaterials
eintritt, leicht eine Öffnung
im Anschluss erreichen kann ohne jede Zunahme des Atemwiderstandes.
Der Rahmen weist eine Vielzahl von Streben auf, wobei vorzugsweise
mindestens eine Strebe in der Ebene des Rahmens liegt, die als versteifendes
Element wirkt, und mehrere zusätzliche
Streben, die nicht in der Ebene des Rahmens liegen und dadurch den Zwischenraum
(Plenum) zwischen den vorderen und hinteren Teilen des Filtermaterials
bilden, was die Atmung durch den Filter ermöglicht.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun anhand von Beispielen mit Bezug auf
die entsprechenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 einen an eine Atemschutz-Halbmaske angeschlossenen
Filter gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 einen an eine Atemschutz-Vollmaske angeschlossenen
Filter gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 eine Draufsicht der Vorderseite
einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Filters;
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4 eine Seitenansicht des
Filters, in der der Anschluss sichtbar ist;
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5 den Filter aus 3 mit der Kontur des darin
enthaltenen Rahmens;
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6 einen entlang der Linie
A-A aus 5 aufgenommenen
Querschnitt;
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7 den im Filter aus 5 enthaltenen Rahmen;
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8 einen entlang der Linie
A-A aus 7 aufgenommenen
Querschnitt; und
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9 einen entlang der Linie
B-B aus 5 aufgenommenen
Querschnitt.
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1 zeigt zwei biegsame Filter 1,
die an das Gesichtsstück 50 einer
Atemschutz-Halbmaske 60 angeschlossen sind. 2 zeigt zwei Filter, die
an das Gesichtsstück 70 einer
Atemschutz-Vollmaske 80 angeschlossen sind. 3 zeigt eine Ansicht von oben
oder Draufsicht des Vorderteils eines Filters gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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4 zeigt eine Seitenansicht
des Filters aus 3 so,
dass der aus der Rückseite
des Filters herausragende Anschluss 10 sichtbar ist. Wie
in diesen Figuren dargestellt, ist der Filter generell rund geformt
mit einem Paar Aussparungen 9A und 9B, die ein
leichtes Anschließen
des Filters an das Gesichtsstück
der Atemmaske erlauben, ohne dabei Verschmutzung oder andere Beschädigungen
des Filters zu verursachen. Vorzugsweise befindet sich der Anschluss
außerhalb
der Mitte des Filters, so dass die Einbuchtungen 9A und 9B sich
auf gegenüberliegenden
Seiten des Anschlusses 10 befinden. Wie in den 1 und 2 dargestellt, schafft die pfeilförmige Konstruktion
des an das Gesichtstück
der Atemmaske angeschlossenen Filters eine verbesserte Sicht und
mehr Komfort. Sein flaches Profil und die Flexibilität ermöglichen,
dass er leicht unter eine Schweißmaske und andere persönliche Schutzausrüstung passt.
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In
den 5 und 6 ist generell ein biegsamer Filter 1 dargestellt,
der generell eine runde Form aufweist, mit einem vorderen Teil aus
einem Filtermaterial 2 und einem rückseitigen Teil aus einem Filtermaterial 3 (dargestellt
in 4 und 6). Das rückseitige Teil des Filtermaterials 3 weist
eine Öffnung 15 auf, durch
die sich ein An schluss 10 erstreckt, der eine Öffnung 18 aufweist.
Das vordere Teil 2 ist am rückseitigen Teil durch ein beliebiges
dem Fachmann bekanntes Mittel abgedichtet. Vorzugsweise wird Ultraschallverbinden
entlang der Peripherie des Filtermaterials verwendet, um eine Dichtkante 30 zu
erzeugen. Im Filtermaterial eingeschlossen, aber vorzugsweise nicht
damit verbunden, ist ein biegsamer Rahmen 4. Der biegsame
Rahmen 4 weist im wesentlichen die gleiche Form wie das
Filtermaterial auf, wobei die Abmessungen etwas kleiner sind als
die Abmessungen des Filtermaterials. Dadurch ist der Rahmen 4 wie
in einem Handschuh zwischen der vorderen Schicht 2 und
der hinteren Schicht 3 eingeschlossen und weist eine Umfang 16 auf,
der vorzugsweise unmittelbar anschließend an die Dichtkante 30 des Filtermaterials
angeordnet ist. Zusätzlich
weist der Rahmen eine Vielzahl von Streben 5, 6 und 7 auf. Wie
in den 6 und 8 dargestellt, spannt die
Strebe 5 den Rahmen und liegt damit in der ebene des Umfangs 16.
Die Streben 6 und 7 sind auf gegenüberliegenden
Seiten der Strebe 5 angeordnet und erheben sich über die
Ebene 4 und bilden dadurch den Zwischenraum (Plenum) 17 zwischen
vorderem Teil 2 und rückseitigem
Teil 3.
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Wie
in den 7–9 dargestellt, ist der Anschluss 10 vorzugsweise
integriert mit dem biegsamen Rahmen 4 ausgebildet und weist
eine Öffnung 18 und
einen bajonettartigen Anschluss 11 zum Anschließen des
Filters an die Atemmaske auf. Vorzugsweise weist der Anschluss 10 eine
runde Form mit einem deutlich kleineren Durchmesser als dem des
Rahmens 4 auf. Der Anschluss 10 erstreckt sich unter
die Ebene des Rahmens und ist vorzugsweise außerhalb der Mitte der runden
Form des Rahmens 4 angeordnet. Der Anschluss 10 kann
sogar auf oder über
der Peripherie des Rahmens 4 liegen. Das äußere Ende
des Anschlusse 10, das dem Zwischenraum (Plenum) gegenüberliegt,
ist geeignet zur lösbaren
Verbindung an eine Atemmaske, vorzugsweise in einer einzigen Orientierung
durch einen keilartigen Bajonettanschluss 11. Das rückseitige
Teil des Filtermaterials 3 weist eine Öffnung 15 auf, durch
die sich der Anschluss 10 erstreckt. Das rückseitige
Teil des Filtermaterials 3 ist vorzugsweise durch Ultraschallverbinden
am Anschluss 10 abgedichtet, so dass der Anschluss 10 einen
abgeschlossenen Durchgang für
den Luftstrom vom Zwischenraum zum Einlassventil der Atemmaske schafft.
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Wie
in den 5 und 7 dargestellt, sind auf jeder
Seite des Anschlusses 10 Fingereinbuchtungen 9A und 9B (finger
tabs) angebracht, die das Anschließen des biegsamen Filters erleichtern.
Die Einbuchtungen 9A und 9B sind vorzugsweise
im Rahmen 4 integriert ausgebildet und liegen in der Ebene des
Rahmens 4. Während
des Anschließens
greift der Benutzer den Filter 1 durch Platzieren seiner
Finger in die Einbuchtungen 9A und 9B, platziert
die Bajonettanschlussklappen in die keilartigen Aufnahmeplätze der
Atemmaske und dreht den Filter langsam um etwa 30°, bis der
Bajonettanschluss in seinem Platz einschnappt. Das Abnehmen des
Filters 1 wird unter Verwendung der Einbuchtungen 9A und 9B zum
Greifen durchgeführt,
indem der Filter in die entgegengesetzte Richtung gedreht wird,
so dass sich der Bajonettanschluss 11 löst. Dadurch kann das Ersetzen
und Austauschen leicht ohne Verbiegen, Zerdrücken oder Beschädigen durchgeführt werden.
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Wenngleich
der hier beschriebene Filter vorzugsweise generell rund geformt
ist und einen bajonettartigen Anschluss verwendet, ist die Erfindung nicht
auf diese Ausführungsformen
beschränkt.
Die Erfindung kann mit Filtern beliebiger Form oder Anschlüssen beliebiger
Art ausgeführt
werden. Wenngleich die Erfindung im Detail mit den obigen Beispielen
beschrieben wurde, ist es verständlich, dass
solche Details nur zu diesem Zweck dienen und dass durch den Fachmann Änderungen
gemacht werden können,
die nicht von der durch die folgenden Ansprüche begrenzten Erfindung abweichen.