上海交通大学：《力学仿生——启示与探索》课程教学资源（专利资料）水下仿生（2015）水蛭仿生通气面罩

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CN105031795A 权利要求书 1/1页 1.一种水蛭仿生通气面罩，包括用于和呼吸管路连接的呼吸接口(1)、和呼吸接口(1) 密封连通用于卡扣在患者颜面部并罩盖在环口鼻外围皮肤的面罩罩体(2)、及上部与罩体 (2)罩口密封连接在使用时用于和环口鼻外围皮肤密封接触的类环形的水蛭仿生软垫(3)，其特征是：所述水蛭仿生软垫(3)下部设置外形与环口鼻外围的颜面皮肤表面结构基本贴合在使用时用于与人体环口鼻外围的颜面皮肤密封接触的类环形吸盘面(5)：所述类环形吸盘面(5)与设置在水蛭仿生软垫(3)上用于与医用负压吸引管连接的吸引接口(73)连通：所述水蛭仿生通气面罩的罩体(2)环绕盖罩人体口鼻部，且所述水蛭仿生软垫(3)紧贴在环口鼻外围的颜面皮肤后，所述吸引接口(73)与医用负压吸引连通时，设置在水蛭仿生软垫(3)下部的类环形吸盘面(5)通过负压被吸附在环口鼻外围的颜面皮肤，使水蛭仿生软垫(3)并能紧贴环口鼻外围的颜面皮肤将罩体(2)内部空间与外界隔离。 2.根据权利要求1所述水蛭仿生通气面罩，其特征是：所述类环形吸盘面(5)内圈边缘部设置柔质类环形的内圈密封膜圈(51)。 3.根据权利要求1所述水蛭仿生通气面罩，其特征是：所述类环形吸盘面(5)外圈边缘部设置柔质类环形的外圈密封膜圈(52)。 4.根据权利要求1所述水蛭仿生通气面罩，其特征是：所述类环形吸盘面(5)包括嵌置设置在类环形水蛭仿生软垫(3)下部表面的立体网状类海绵结构的蜂窝环形圈体(50)：所述蜂窝环形圈体(50)设置在水蛭仿生软垫(3)环形长轴的中线位置，蜂窝环形圈体(50) 的宽度小于水蛭仿生软垫(3)类环形下表面的宽度。 5.根据权利要求1所述水蛭仿生通气面罩，其特征是：所述类环形吸盘面(5)包括若干凹陷设置在水蛭仿生软垫(3)下部表层的吸盘口(6)，各吸盘口(6)围绕类环形的水蛭仿生软垫(3)中空的软垫通气腔(41)并行排列，互相隔离：各吸盘口(6)通过设置在水蛭仿生软垫(3)内的内吸引管(71)与设置在水蛭仿生软垫(3)上的外吸引管(72)连通 6.根据权利要求5所述水蛭仿生通气面罩，其特征是：所述吸盘口(6)包括类环形吸盘口(61)，各类环形吸盘口(61)与类环形的水蛭仿生软垫(3)的环形长轴并行排列，互相隔离。 7.据权利要求5所述水蛭仿生通气面罩，其特征是：所述吸盘口(6)包括长条吸盘口 (63),各长条形吸盘口(63)在类环形的水蛭仿生软垫(3)表层与类环形的水蛭仿生软垫 (3)的环形长轴并行排列，互相隔离。 8.根据权利要求1所述水蛭仿生通气面罩，其特征是：所述水蛭仿生软垫(3)内沿长轴设置类环形的气囊(4)。 9.根据权利要求1所述的水蛭仿生通气面罩，其特征是：所述水蛭仿生软垫(3)及类环形吸盘面(5)材料的硬度小于人体颜面皮肤的硬度，包括硅胶、凝胶等。 10.根据权利要求4所述水蛭仿生通气面罩，其特征是：所述水蛭仿生软垫(3)下部沿环形长轴设置类环形凹陷槽，所述蜂窝环形圈体(50)与类环形凹陷槽的外形及大小匹配，蜂窝环形圈体(50)能装配在类环形凹陷槽内通过设置在水蛭仿生软垫(3)内的内吸引管 (71)与设置在水蛭仿生软垫(3)上的吸引接口(73)连通。 2

CN105031795A 说明书 1/6页水蛭仿生通气面罩技术领域 [0001]本发明涉及一种通气面罩，尤其是一种水蛭仿生通气面罩，属于医疗器械的技术领域。背景技术 [0002]麻醉面罩是无创呼吸支持的通气工具，无创呼吸时面罩将患者呼吸道同外界隔离，为患者提供呼吸支持。 [0003]目前面罩将患者呼吸道与外界隔离的原理是压迫隔离，无创呼吸支持时需用束带将面罩的类环形软垫圈或气囊紧紧的压迫在患者口鼻四周，长时间的压迫可能导致患者颜面部供血不足，且容易因面罩移位造成漏气导致呼吸支持失败，导致意外发生。 [0004]麻醉诱导时的短暂呼吸支持需由麻醉医师托起患者下颌，并用双手将面罩的类环形软垫圈或气囊紧紧的压迫在患者口鼻四周。这种方法技术要求高，需要专业麻醉医师经过正规培训才能正确掌握。遇到患者较为肥胖时，通气时麻醉医师极为费力，短暂时间的辅助通气就大汗淋淋，需要换人操作：通气时麻醉面罩隔离效果较差，一旦漏气显著增加麻醉诱导通气风险，甚至造成通气失败，使患者也面临较大风险。发明内容 [0005]本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种水蛭仿生通气面罩，在通气面罩与患者颜面皮肤接触面设置类环形吸盘面，通过负压吸引使类环形吸盘面紧紧吸附在患者环口鼻外围的颜面皮肤，使面罩的罩体与外界空间隔离，密封隔离效果好，结构简单，成本低，固定方便，安全可靠。按照本发明提供的技术方案，所述一种水蛭仿生通气面罩包括用于和呼吸管路连接的呼吸接口、和呼吸接口密封连通用于卡扣在患者颜面部并罩盖在环口鼻外围皮肤的面罩罩体、及上部与罩体罩口密封连接在使用时用于和环口鼻外围皮肤密封接触的类环形的水蛭仿生软垫。 [0006]所述水蛭仿生软垫下部设置外形与环口鼻外围的颜面皮肤表面结构基本贴合在使用时用于与人体环口鼻外围的颜面皮肤密封接触的类环形吸盘面，所述类环形吸盘面与设置在水蛭仿生软垫上用于与医用负压吸引管连接的吸引接口连通。所述水蛭仿生通气面罩的罩体环绕盖罩人体口鼻部，且所述水蛭仿生软垫紧贴在环口鼻外围的颜面皮肤后，所述吸引接口与医用负压吸引连通时，设置在水蛭仿生软垫下部的类环形吸盘面通过负压被吸附在环口鼻外围的颜面皮肤，使水蛭仿生软垫并能紧贴环口鼻外围的颜面皮肤将罩体内部空间与外界隔离。所述类环形吸盘面内圈边缘部设置柔质类环形的内圈密封膜圈。 [0007]所述类环形吸盘面外圈边缘部设置柔质类环形的外圈密封膜圈。 [0008]所述类环形吸盘面包括嵌置设置在类环形水蛭仿生软垫下部表面的立体网状类海绵结构的蜂窝环形圈体，所述蜂窝环形圈体设置在水蛭仿生软垫环形长轴的中线位置， 3

CN105031795A 说明书 2/6页蜂窝环形圈体的宽度小于水蛭仿生软垫类环形下表面的宽度。 [0009]所述类环形吸盘面包括若干凹陷设置在水蛭仿生软垫下部表层的吸盘口，各吸盘口围绕类环形的水蛭仿生软垫中空的软垫通气腔并行排列，互相隔离。各吸盘口通过设置在水蛭仿生软垫内的内吸引管与设置在水蛭仿生软垫上的外吸引管连通。 [0010]所述吸盘口包括类环形吸盘口，各类环形吸盘口与类环形的水蛭仿生软垫的环形长轴并行排列，互相隔离。 [0011]所述吸盘口包括长条吸盘口，各长条形吸盘口在类环形的水蛭仿生软垫表层与类环形的水蛭仿生软垫的环形长轴并行排列，互相隔离。 [0012]水蛭仿生软垫内沿长轴设置类环形的气囊。所述水蛭仿生软垫及类环形吸盘面材料的硬度小于人体颜面皮肤的硬度，包括硅胶、凝胶等。 [0013]所述水蛭仿生软垫下部沿环形长轴设置类环形凹陷槽，所述蜂窝环形圈体与类环形凹陷槽的外形及大小匹配。蜂窝环形圈体能装配在类环形凹陷槽内通过设置在水蛭仿生软垫内的内吸引管与设置在水蛭仿生软垫上的吸引接口连通。 [0014]本发明的优点：在通气时通过连接负压能使类环形吸盘面与患者环口鼻外围颜面皮肤吸附并紧贴，使面罩罩体内外空间隔离密封效果极佳，避免漏气导致的面罩通气失败，结构简单，成本低，安全可靠。附图说明 [0015]图1为本发明的结构示意图：图2为本发明水蛭仿生软垫的结构示意图：图3为本发明类环形吸盘面设置为蜂窝环形圈体的仰视结构示意图：图4为本发明类环形吸盘面设置为蜂窝环形圈体的侧视结构示意图：图5为本发明类环形吸盘面设置若干类环形吸盘口的仰视结构示意图：图6为本发明类环形吸盘面设置为若干长条形形吸盘口的仰视结构示意图：图7为本发明水蛭仿生软垫内设置气囊的侧面结构示意图：图8为本发明在内吸引管和吸引接口间设置外吸引管示意图。 [0016] 附图标记说明：1-呼吸接口、2罩体、3-水蛭仿生软垫、31-软垫通气腔、4-气囊、 5-类环形吸盘面、50-峰窝环形圈体，51-内圈密封膜、52-外圈密封膜、61-类环形吸盘口、 62长条吸盘口、71-内吸引管、72-外吸引管及73-吸引接口。具体实施方式 [0017]下面结合具体附图对本发明作进一步说明。 [0018] 如图1所示，所述一种水蛭仿生通气面罩包括：用于和呼吸管路连接的呼吸接口 1、和呼吸接口1密封连通用于卡扣在患者颜面部并罩盖在环口鼻外围皮肤的面罩罩体2及上部与罩体2罩口密封连接在使用时用于和环口鼻外围皮肤密封接触的类环形的水蛭仿生软垫3。 [0019]其中，呼吸接口1、和面罩罩体2为目前所有面罩的共有结构，所有面罩罩体2下部均设置用于起密封作用的类环形密封体。一些面罩罩体2下部的密封体设置为带充气管的 4

CN105031795A 说明书 3/6页环形气囊，另一些设置为环形垫片。使用时将面罩的密封体及面罩罩体2扣盖在环患者口鼻外围的颜面部皮肤表面，使外形为倒置漏斗状的罩体2罩盖患者全部口鼻，并使漏斗状罩体2的喇叭口状开口部环绕罩置在患者口鼻外围。此时，密封体罩盖在患者环口鼻外围的颜面皮肤上。这样，罩体2漏斗结构的中空空间笼罩患者全部口鼻，类环形的密封体贴敷接触环绕口鼻的颜面部皮肤为面罩的罩体2提供密封性。面罩的使用成败决定于环形的密封体能否为面罩罩体2提供足够的密封性。 [0020]本发明中，所述类环形密封体为类环形的水蛭仿生软垫3，同理，使用时将所述水蛭仿生通气面罩头端的类环形水蛭仿生软垫3及面罩罩体2扣盖在环患者口鼻外围的颜面部皮肤表面，使外形为倒置漏斗状的罩体2罩盖患者全部口鼻，并使漏斗状罩体2的喇叭口状开口部环绕罩置在患者口鼻外围。这样，罩体2漏斗结构的中空空间笼罩患者全部口鼻，类环形水蛭仿生软垫3贴敷接触环绕口鼻的颜面部皮肤为面罩的罩体2提供密封性。 [0021]为进一步增加水蛭仿生软垫3为面罩提供的密封性，所述水蛭仿生软垫3下部设置外形与环口鼻外围的颜面皮肤表面结构基本贴合在使用时用于与人体环口鼻外围的颜面皮肤密封接触的类环形吸盘面5。外形与环口鼻外围的颜面皮肤表面结构基本贴合的类环形吸盘面5能为水蛭仿生软垫3与环口鼻外围的颜面皮肤贴合时提供基础的密封性。 [0022] 如图3所示，所述类环形吸盘面5与设置在水蛭仿生软垫3上的用于与医用负压吸引管连接的吸引接口73连通。使用时将所述吸引接口73与医用负压吸引连接，在负压作用下，水蛭仿生软垫3下部的类环形吸盘面5被吸附在环口鼻外围的颜面皮肤表面，使柔软的水蛭仿生软垫3变形并能紧贴环绕口鼻外围的颜面皮肤，从而将罩体2内部空间与罩体2的外界空间隔离。为了达到这个效果，所述水蛭仿生软垫3及类环形吸盘面5使用的材料硬度优选小于人体颜面皮肤的硬度，包括硅胶、凝胶等。 [0023]具体实施时，所述类环形吸盘面5优选设置在水蛭仿生软垫3下部类环形长轴的中线位置，类环形吸盘面5的宽度小于水蛭仿生软垫3类环形下表面的宽度，且水蛭仿生软垫3类环形下表面在类环形吸盘面5内外侧均留置适当宽度的表层不设置为类环形吸盘面5。这样，实际使用时类环形吸盘面5被吸附在环口鼻外围的颜面皮肤表面，软垫通气腔 31位于正对口鼻位置，水蛭仿生软垫3下表面在类环形吸盘面5内外侧留置的软垫表层会被牵拉贴敷在环口鼻外围的类环形吸盘面5内外边缘的颜面皮肤表面，起到很好的密封作用。 [0024]具体实施时，类环形吸盘面5与人体环口鼻皮肤表面结构贴合度越高，负压的压力越大，类环形吸盘面5越柔软，水蛭仿生软垫3就能为面罩罩体2提供更加优越的密封性。具体实施时，所述水蛭仿生软垫3及类环形吸盘面5材料的硬度优选小于人体颜面皮肤的硬度，包括硅胶、凝胶等。这样，在负压吸附下，水蛭仿生软垫3的类环形吸盘面5变形吸附在颜面皮肤上，而不是颜面皮肤变形提拉贴靠在类环形吸盘面5表面，避免或减轻负压对颜面皮肤造成损伤。 [0025]实际制作时，为了便于将所述水蛭仿生软垫3与罩体2粘合，所述水蛭仿生软垫3 上部可设置为平整的罩体粘合面，对应的罩体2下部也应设置为平整的粘合面。当然，粘合只是水蛭仿生软垫3与罩体2密封连接的优选方式，还可以采用卡扣、镶嵌、超声固化等方式，只要能达到水蛭仿生软垫3与罩体2密封连接即可。 [0026] 如图3和图4所示，所述类环形吸盘面5包括嵌置设置在类环形水蛭仿生软垫3 5

CN105031795A 说明书 4/6页下部表面的立体网状类海绵结构的蜂窝环形圈体50。 [0027] 所述蜂窝环形圈体50通过设置在水蛭仿生软垫3内的内吸引管71与用于和医用负压管密封连通的吸引接口73连通。当然，蜂窝环形圈体50的内外边缘应设置密封圈，当吸引接口73与医用负压管密封连通后密封圈能避免漏气发生，使蜂窝环形圈体50在负压作用下蜂窝状空隙变形缩小，使蜂窝环形圈体50瘪陷收缩紧贴在环口鼻外围的颜面皮肤表面，起到较佳的密封作用。 [0028]所述蜂窝环形圈体50优选设置在水蛭仿生软垫3下部类环形长轴的中线位置，蜂窝环形圈体50的宽度小于水蛭仿生软垫3类环形下表面的宽度，且水蛭仿生软垫3类环形下表面在蜂窝环形圈体50内外侧均留置适当宽度。这样，实际使用时蜂窝环形圈体50 被吸附在环口鼻外围的颜面皮肤表面，软垫通气腔31位于正对口鼻的位置，水蛭仿生软垫 3下表面在蜂窝环形圈体50内外侧留置的软垫表层会被牵拉贴敷在环口鼻外围的蜂窝环形圈体50内外边缘的颜面皮肤表面，起到很好的密封作用。 [0029]具体实施时，所述蜂窝环形圈体50的材料越柔软，蜂窝状空隙越细密，使用时提供的密封性能越好。值得提醒的是：实际制作时，可在水蛭仿生软垫3下部沿环形长轴预先留置类环形凹陷槽，然后将外形大小匹配的峰窝环形圈体50装配固定在类环形凹陷槽内。所述水蛭仿生软垫3下部的内环形凹槽外圈边缘内设置内吸引管71与吸引接口73密封连通，为负压提供传导路径。 [0030]如图3、图5及图6所示，为进一步提高使用时水蛭仿生软垫3提供的密封性，所述类环形吸盘面5内圈边缘部设置柔质类环形的内圈密封膜圈51。 [0031]在类环形吸盘面5内圈边缘部设置柔质类环形的内圈密封膜圈51的意义在于：使用时，若类环形吸盘面5内缘边缘与环口鼻外围的颜面皮肤出现缝隙时，因机械通气为正压通气而类环形吸盘面5内部为负压，气体的流动倾向为从面罩的罩体2内向类环形吸盘面5一侧流动。此时在通气正压及类环形吸盘面5负压的压力差作用下，设置在类环形吸盘面5内圈边缘的内圈密封膜圈51变形封堵在类环形吸盘面5与环口鼻外围的颜面皮肤出现的缝隙开口处，使面罩的罩体2内向类环形吸盘面5的漏气尚没发生就被解除。当然内圈密封膜圈51起作用的前提是面罩扣罩在患者口鼻外围，且面罩固定稳妥，这是轻易而举的。 [0032] 所述内圈密封膜圈51提高面罩通气密封性的效果取决于：内圈密封膜圈51的厚度，内圈密封膜圈51的材料柔软度，内圈密封膜圈51的宽度。内圈密封膜圈51厚度越薄，材料越柔软，宽度越宽能提供更加优越的密封效果。但内圈密封膜圈51厚度越薄，材料越柔软，宽度越宽，实际使用时内圈密封膜圈51就越容易卷曲，导致密封性能下降。具体制造时可根据实际实验效果调节内圈密封膜圈51的各项参数，使内圈密封膜圈51密封效果达到最佳。 [0033]同理，为进一步提高使用时水蛭仿生软垫3提供的密封性，所述类环形吸盘面5外圈边缘部设置柔质类环形的外圈密封膜圈52。 [0034]所述类环形吸盘面5外圈边缘部设置柔质类环形的外圈密封膜圈52的意义在于：使用时，若类环形吸盘面5外缘边缘与环口鼻外围的颜面皮肤出现缝隙时，因口咽喉腔的压力等于大气压，而类环形吸盘面5内部为负压，气体的流动倾向为从口咽喉腔内向类环形吸盘面5一侧流动。此时在大气压及类环形吸盘面5负压的压力差作用下，设置在类环 6

CN105031795A 说明书 5/6页形吸盘面5外部边缘的外圈密封膜圈52变形封堵在类环形吸盘面5与环口鼻外围的颜面皮肤出现的缝隙开口处，使口咽喉腔内向类环形吸盘面5的漏气尚没发生就被解除。 [0035]本质上口咽喉腔的气体向类环形吸盘面5的漏气对面罩的通气的密封性并无干扰，但漏气发生使类环形吸盘面5的负压泄露，使类环形吸盘面5与环口鼻外围的颜面皮肤表面的贴敷程度下降，进而使类环形吸盘面5与面罩罩体2的密封性下降，使漏气导致面罩通气失败发生机率增大。如图5及图6所示，所述类环形吸盘面5还包括若干凹陷设置在水蛭仿生软垫3下部表层的吸盘口6，各吸盘口6围绕水蛭仿生软垫3类环形中空的软垫通气腔31形成类环形吸盘面5。各吸盘口6通过设置在水蛭仿生软垫3内的内吸引管71与设置在水蛭仿生软垫 3上的吸引接口73连通。 [0036]所述类环形吸盘面5设置的若干吸盘口6均与设置在水蛭仿生软垫3内的内吸引管71连通，内吸引管71出水蛭仿生软垫3尾端连接用于和负压吸引管连接的吸引接口73。实际使用时，当所述水蛭仿生通气面罩位置适宜并固定后，吸引接口73连接负压吸引。在负压作用下若干吸盘口6被吸附在环口鼻外围的颜面皮肤表面，进而使所述类环形吸盘面 5紧紧吸附在环口鼻外围的颜面皮肤表面，为通气时的面罩罩体2提供足够的密封性。 [0037] 如图5所示，所述吸盘口6包括类环形吸盘口61，各类环形吸盘口61与类环形的水蛭仿生软垫3的类环形长轴并行排列，互相隔离。 [0038]本图示中设置了两圈类环形吸盘口61，每圈类环形吸盘口61均围绕水蛭仿生软垫3的环形软垫通气腔31，即设置在类环形吸盘面5位置。各个类环形吸盘口61并行排列，互相之间完全隔离。在使用时，每圈类环形吸盘口61均对水蛭仿生软垫3的环形软垫通气腔31独立起到密封效果，多圈的类环吸盘口61形成的类环形吸盘面5增加了实际使用时面罩罩体2通气时的气密性。具体实施时设置的类环形吸盘口61的宽度在5m左右为佳，数目越多越好。但受类环形吸盘面5宽度的限制，尤其是小型号的水蛭仿生通气面罩类环形吸盘面5宽度更小，类环形吸盘口61数目并不一致。 [0039]如图6所示，所述吸盘口6包括长条吸盘口63，各长条形吸盘口63在类环形的水蛭仿生软垫3环形表层并行交错排列，互相隔离。各长条形吸盘口63长轴连接线环绕类环形的水蛭仿生软垫3的类环形中空部。 [0040]这种设置中，多个长条形吸盘口63断续的形成类似图5的类环形吸盘口61的结构。只是断续间隔的长条形吸盘口63在具体实施时，互相之间的影响减小，使用时密封性更加可靠。本图中多个长条形吸盘口63形成二圈类似图5的类环形吸盘口61的结构。当然可以设置更多重的类环形吸盘口的结构，气密性更强。 [0041]所述各吸盘口6深度优选小于1cm,控制吸盘口6深度的目的是避免颜面部皮肤被吸引牵拉受力过大，造成颜面皮肤充血红肿。吸盘口6深度越小，颜面皮肤受力变形越小，损害越小。但吸盘口6深度过小，密封性可能下降。实际实施时，水蛭仿生软垫3的材质应足够柔软，一方面可以达到使用时减少对颜面皮肤损害，另一方面能增加通气时的气密性。 [0042]如图7所示，为了进一步提高面罩罩体2通气时的密封性，所述水蛭仿生软垫3内沿长轴设置类环形的气囊8。向类环形的气囊8充入适当压力的气体，利用气囊8本身的变形度使罩体2在使用时与患者颜面部贴合程度更高。同时，气囊8的设置减少了水蛭仿生软垫3对柔软度较高的材料需求量，降低制造成本。为了便于使用，可连通气囊8设置用于

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