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Die Erfindung betrifft eine Atemschutzmaske zum Schutz vor Tröpfcheninfektionen, aufweisend eine zumindest den Mundbereich eines Menschen bedeckende Filterfläche und eine Elektrolysezelle, wobei durch die Elektrolyse einer Natriumchlorid-Lösung (NaCI) eine Desinfektion von Krankheitserregern im Kontaktbereich der Filterfläche zur Umgebungsluft erfolgt.
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Gattungsgemäße Atemschutzmasken werden zum Schutz vor Tröpfcheninfektionen eingesetzt, um sich vor ansteckenden Krankheiten zu schützen. Als Tröpfcheninfektion wird eine Ansteckung durch eine aerogene Übertragung und somit direkte Verbreitung von Krankheitserregern über die Luft bezeichnet. Dies geschieht durch Aerosol- oder Tröpfchenbildung beim Sprechen, Niesen und Husten durch Vernebelung keimhaltiger Sekrete der Atemwege. Zur Infektion der Kontaktperson(en) kommt es, wenn die Erreger anschließend auf die Schleimhäute meist des oberen Atemtrakts gelangen und sich dort vermehren. Eine solche Atemschutzmaske bietet aber auch Schutz vor der Übertragung von Infektionskrankheiten bei Epidemien oder einer Pandemie.
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Zu diesem Zweck besitzt die Atemschutzmaske eine zumindest den Mundbereich eines Menschen bedeckende Filterfläche, wobei vorzugsweise nicht nur der Mundbereich, sondern auch der Nasenbereich mit abgedeckt wird. Mithilfe der Elektrolyse einer Natriumchlorid-Lösung (NaCI) kann eine Desinfektion von Krankheitserregern im Kontaktbereich der Filterfläche zur Umgebungsluft erfolgen. Dies geschieht durch die Elektrolyse der Natriumchlorid-Lösung zu Natriumhypochlorit (NaCLO), welches als wesentlicher Wirkbestandteil von desinfizierenden und bleichenden Haushaltsreinigern bekannt ist. Selbst in der Zahnmedizin findet Natriumhypochlorit Verwendung, beispielsweise zur Wurzelkanalbehandlung bakteriell infizierter Zähne, um diese zu desinfizieren. Aufgrund der eintretenden Elektrolysereaktion von Natriumchlorid zu Natriumhypochlorit, welches beispielsweise die Filterfläche durchtränkt, kann ein Abtropfen der Natriumhypochlorit-Lösung nicht ausgeschlossen werden, soweit die Lösung nicht in der Filterfläche haften bleibt. Die hierbei entstehenden Tröpfchen erzeugen beispielsweise auf der Kleidung des Trägers einer solchen Atemschutzmaske helle, nicht auswaschbare Flecken, die selbstverständlich unerwünscht sind und nach Möglichkeit vermieden werden sollen. Es existiert zwar die Möglichkeit durch einen externen Auffangbehälter die Natriumhypochlorit-Lösung aufzufangen, jedoch erscheint dies nicht besonders praktikabel.
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Aus der
DE 10 2009 040 108 A1 ist eine Atemschutzmaske mit Elektrolysezelle bekannt, bei der die Filterfläche auf der dem im Kontaktbereich abgewandten Seite eine taschenförmige Öffnung zur Aufnahme einer Elektrolysezelle aufweist.
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Aus der
DE 10 2009 021 394 A1 ist eine Infektionsschutzmaske bekannt, welche eine desinfizierende Natriumhypochlorid-Lösung über ein Regelventil der Gase-Filterfläche zuleitet und einen nachgeschalten Aktivkohlefilter aufweist.
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Aus dem US-Patent
US 5 727 544 A ist eine Atemschutzmaske mit Gaze-Filterfläche bekannt. Die Atemschutzmaske weist einen die Nase eines Anwenders bedeckenden Abschnitt auf, der der Aufrechterhaltung der Gesichtstemperatur im Nasenbereich dient. Ferner weist die Atemschutzmaske zumindest einen horizontal orientierten Metalldraht auf, mittels welchem die Form der Maske an eine individuelle Gesichtsform angepasst werden kann, wodurch eine noch bessere Aufrechterhaltung der Gesichtstemperatur erreicht werden kann.
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Eine Vorrichtung zur elektrolytischen Erzeugung von Hypochloriten aus Salzlösungen ist beispielsweise aus dem US-Patent
US 6 007 686 A bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine rohrförmige Elektrolysezelle mit einer stabförmigen inneren Elektrode und einer hohlzylindrischen äußeren Elektrode.
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Aus der
CH 195 789 A ist eine Vorrichtung für Schutzmasken zur Beseitigung von Wasseransammlungen bekannt. Die Maske dient zum Schutz gegen Gas und Staub, wobei Schweiß- und Kondenswasser durch eine wasseraufsaugende Masse in einer Aushöhlung der Schutzmaske aufgefangen werden.
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Die bekannten Ausführungen offenbaren keine Möglichkeiten, wie eine Tröpfchenbildung der Natriumhypochlorid-Lösung vermieden oder aufgefangen werden kann.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Atemschutzmaske zum Schutz vor Tröpfcheninfektionen aufzuzeigen, welche auf Basis von Natriumhypochlorit eine Desinfektion der Atemluft vornehmen kann, aber gleichzeitig sichergestellt ist, dass das aus der Elektrolyse gewonnene Natriumhypochlorit sicher absorbiert oder aufgefangen werden kann.
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Erfindungsgemäß ist zur Lösung der Aufgabenstellung vorgesehen, dass die Filterfläche einen Hohlraum aufweist, der mit einer Natriumchlorid-Lösung gefüllt ist, welcher sich unter Druck öffnet, sodass die Natriumchlorid-Lösung auf die Filterfläche gelangt und durch Elektrolyse auf der Filterfläche die Natriumhypochlorid-Lösung zur Desinfektion von Krankheitskeimen entsteht, wobei die Filterfläche mit absorbierenden Partikeln ausgestattet ist, welche die überschüssige Natriumhypochlorid-Lösung absorbieren.
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Auf diese Weise kann der ablaufende Überschuss gebunden und der Absorber zusammen mit dem Filtermaterial entsorgt werden, wenn nicht die Atemschutzmaske zum einmaligen Gebrauch vorgesehen ist. Der Absorber sorgt hierbei dafür, dass die wässrige Natriumhypochlorit-Lösung sicher absorbiert werden kann und damit ein Austropfen aus der Atemschutzmaske verhindert wird. Die geschilderten Probleme seitens einer Verschmutzung der getragenen Kleidung und vor allen Dingen einer nicht zu reinigenden Verschmutzung können somit vermieden werden.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Filterfläche in Form eines Filtergewebes, beispielsweise mit absorbierenden Partikeln als Absorber angereichert ist. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass am unteren Rand des Filtergewebes die absorbierenden Partikel als Absorber eingenäht sind, wodurch in beiden Fällen eine ausreichende Menge von absorbierenden Partikeln in das Filtergewebe eingebunden oder mit diesem verbunden sind, um ein Abtropfen zu verhindern.
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Als weitere Alternative besteht die Möglichkeit, dass das Filtergewebe in einem mit absorbierenden Partikeln gefüllten Auffangbehälter endet. Ein solcher Auffangbehälter kann sich unterhalb des Mundes innerhalb der Maske befinden, sodass bei gleichzeitigem Ablauf die flüssige Natriumhypochlorit-Lösung im Auffangbehälter nicht nur aufgefangen, sondern durch die absorbierenden Partikel zusätzlich gebunden werden kann. Hierzu reicht ein kleiner Auffangbehälter, welcher mit dem Filtergewebe verbunden ist.
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Vorzugsweise wird als absorbierende Partikel ein Hydrogel verwendet, welches eine hohe Absorbtionsfähigkeit besitzt. Beispielsweise könnte als Hydrogel ein pflanzliches Polysaccharid eingesetzt werden, welches als besonders aufnahmefähig bekannt ist. Hinter den absorbierenden Materialien verbergen sich chemische Verbindungen, welche große Mengen an Wasser zu binden vermögen. Hierbei wird während des Bindeprozesses ein Gel gebildet. Die wasserbindenen, chemischen Verbindungen werden daher auch als Gelbildner bezeichnet. Bei besonders effektiven absorbierenden Materialien spricht man von Superabsorbern, wobei speziell wenn es sich um Gele auf Wasserbasis handelt, diese als Hydrogele bezeichnet werden.
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Wegen der vielen OH-Gruppen können Polysaccharide Wassermoleküle über Wasserstoffbrücken binden, da sie mit Carrageenane ein lonengerüst bilden. Die Polysaccharide gleichen somit einem beladenen Kationenaustauscher, allerdings werden keine Ionen ausgetauscht. Im ersten Schritt (Aktivierung) werden bei Kontakt mit Wasser die Kationen nur herausgelöst. An ihre Stelle treten Wasserdipole, die mit den anionischen Resten über Ion-Dipol-Kräfte wechselwirken. Das ganze kann als eine Lösung von Kationen im Wasser bezeichnet werden, welche an einem riesigen Anionensystem fixiert sind. Es handelt sich somit sozusagen um eine strukturierte Salzlösung. Die vielen eng benachbarten negativen Ladungen und Poly-Anion-Makromoleküle stoßen sich in dieser „Lösung“ ab, sodass sich die Strukturen aufweiten. Auf diese Weise können sehr viele Wassermoleküle fixiert werden. Ferner kommen strukturelle Eigenschaften hinzu, die diesen Effekt verstärken. Die wasserbindenden Polysaccharidde bauen zusätzlich verschlungene weitmaschige Netze mit doppelhelikalen Bereichen auf.
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Als Filtermaterial wird eine Gaze, ein Textil oder eine künstliche Faser eingesetzt, die in der oben beschriebenen Weise entweder mit absorbierenden Materialien angereichert oder mit diesen beispielsweise durch Nähen verbunden ist, wenn nicht das Filtergewebe in einem mit absorbierenden Partikeln gefüllten Auffangbehälter endet.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Aktivkohlefilter sich auf der dem Kontaktbereich zur Umgebungsluft abgewandten Seite der Gaze Filterfläche befindet, um unangenehme Gerüche und Ausdünstungen der Natriumhypochlorit-Lösung und der entstehenden Gase zu vermeiden.
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Die Elektrolyse der Natriumchlorid-Lösung erfolgt hierbei über eine Batterie oder einen Akku, insbesondere über eine Einknopfzelle, welche die Elektrolyse aktiviert. Eine solche Batterieknopfzelle kann aufgrund ihrer Größe und ihres Gewichtes problemlos in der Atemschutzmaske integriert werden.
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Die Desinfektion der Krankheitserreger durch den Elektrolyseprozess auf der Filterfläche mithilfe des Natriumhypochlorits kann hierbei durch beispielsweise manuelles Aufsprühen einer Natriumchlorid-Lösung erfolgen. Alternativ kann das Natriumchlorid durch eine Pumpe aufgesprüht werden. Hierbei besteht nur die Notwendigkeit, dass die Natriumchlorid-Lösung für die Elektrolyse aus einem Vorratsbehälter auf die Filterfläche gelangt, welcher beispielsweise an der Filterfläche ebenso befestigt sein kann. Zu diesem Zweck kann die Filterfläche einen Hohlraum aufweisen, der mit einer Natriumchlorid-Lösung gefüllt ist und sich unter Druck öffnet, wodurch die Natriumchlorid-Lösung auf die Filterfläche gelangt und eine chemische Reaktion der Elektrolyse mithilfe der Batterie-Knopfzelle auslöst. Hierbei besteht die Möglichkeit, dass der Hohlraum zusätzlich mit einer elektrischen Mini-Druckluftpumpe ausgestattet ist, welche das Aufsprühen der Natriumchlorid-Lösung erleichtert.
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In weiterer besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in die Atemschutzmaske eine Telekommunikationseinrichtung integriert ist. Mithilfe der Telekommunikationseinrichtung besteht die Möglichkeit, einen Kontakt zu weiteren Personen, die sich in unmittelbarer Nähe aufhalten oder gegebenenfalls in sicherer Entfernung befinden, aufzunehmen. Dies ist immer dann von großer Bedeutung, wenn ein Absetzen der Atemschutzmaske aufgrund der äußeren Umstände nicht möglich ist und trotzdem eine Verständigung erforderlich wird. Die Telekommunikationseinrichtung kann zusätzlich sprachgesteuert sein, sodass eine Bedienung nur mithilfe der Sprache möglich ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Telekommunikationseinrichtung eine Verbindung zu einem mitgeführten Handy herstellt oder mit diesem über ein Kabel verbunden ist oder eine direkte Verbindung mit einem Funknetz aufnimmt. Die aufgezeigten Möglichkeiten dienen dazu, den Kontakt mit weiteren Personen im nahen Umfeld beziehungsweise in sicherer Entfernung zuverlässig herzustellen.
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Die Erfindung wird im Weiteren anhand der Figuren nochmals erläutert.
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Es zeigt
- 1 in einer Ansicht den Kopf einer Person mit einer aufgesetzten Atemschutzmaske und
- 2 in einer Seitenansicht nochmals die aufgesetzte Atemschutzmaske.
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1 zeigt in einer Ansicht eine Atemschutzmaske 1, welche vor Mund und Nase einer Person befestigt ist. Die Atemschutzmaske 1 weist eine Filterfläche 2 auf, hinter der sich eine erste kleine Elektrolysezelle 3 befindet. Die Filterfläche 2 wird durch ein Filtergewebe 4 gebildet, welches luftdurchlässig ist, sodass die Person durch die Atemschutzmaske 1 atmen kann. Mithilfe von Klettverschlüssen 5, 6 wird das entfernbare Filtergewebe 4 der Filterfläche 2 an der Atemschutzmaske 1 befestigt. Durch die Verbindung mithilfe von Klettverschlüssen 5, 6 ist somit ein Austausch des Filtergewebes 4 möglich. Die Atemschutzmaske 1 kann für den einmaligen gegebenenfalls für den mehrmaligen Gebrauch verwendet werden, bis die Aufnahmekapazität eines vorhandenen Absorbers, beispielsweise ein Hydrogel 24 erschöpft ist. Hinter dem Filtergewebe 4 befindet sich ein Aktivkohlefilter 8, welcher zur Absorption von Gerüchen und Ausdünstungen der Natriumhypochlorit-Lösung und der entstehenden Gase, hervorgerufen durch die Oxidation von Kohlenstoffketten (Viren und Bakterien) sowie entstehende Verbindungen vorgesehen ist. Über eine Öffnung 7 besteht die Möglichkeit einen Austausch des Aktivkohlefilters 8 vorzunehmen. Eine LCD-Kontrollleuchte 9 zeigt die mögliche Sättigung des Filtergewebes 4 mit Natriumchlorid an, wobei vor der Inbetriebnahme das außenliegende Filtergewebe 4 der Filterfläche 2 mit einer Kochsalzlösung solange besprüht werden kann, bis die integrierte LCD-Kontrollleuchte 9 aufleuchtet und somit anzeigt, dass eine ausreichende Leitfähigkeit zwischen Anode und Kathode erreicht ist und ein ausreichender Strom zur Erzeugung des Desinfektionsmittels Natriumhypochlorit fließt. Das Erlöschen der LCD-Kontrollleuchte 9 ist wiederum ein Zeichen dafür, dass das vordere Filtergewebe 4 der Filterfläche 2 erneut mit der Kochsalzlösung besprüht werden muss, wenn nicht eine automatische Zuführung einer Natriumchlorid-Lösung vorgesehen ist. Anstelle des Aufsprühens kann die Filterfläche 2 einen Hohlraum 11 aufweisen, der mit einer Natriumchlorid-Lösung gefüllt ist, welche unter Zuhilfenahme einer Mikropumpe auf die Filterfläche 2 aufgesprüht wird und durch Elektrolyse auf der Filterfläche 2 die Natriumhypochlorid-Lösung zur Desinfektion von Krankheitskeimen entsteht. Beide Lösungen sind denkbar und können mit einem Absorber in Form des Hydrogels 24 ausgestattet werden. Eine Batterieknopfzelle 10 liefert notwendige Versorgungsspannungen für die Elektrolyse. Die Batterieknopfzelle 10 ist hierbei seitlich an der Atemschutzmaske in einer Tasche aufgenommen. Die Batterieknopfzelle 10 versorgt dabei die Elektrolysezelle 3 mit Strom, sodass eine elektrochemische Reaktion des in der Elektrolysezelle 3 befindlichen Natriumchlorids zu Natriumhypochlorit erfolgt. Auch ist denkbar, dass anstelle einer Batterie an der Schutzbrille Solarzellen angeordnet sind, die den für die Elektrolyse des Natriumchlorids und des Wassers in der Elektrolysezelle notwendigen Strom erzeugen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine zweite Elektrolysezelle 15 vorgesehen, welche an eine Blockbatterie 16 angeschlossen ist. Diese Elektrolysezelle 15 wird als Ersatz erst dann aktiviert, wenn die Batterie der ersten Elektrolysezelle 3 aufgebraucht ist.
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Über ein Atem-Auslass-Lippenventil 12 kann die ausgeatmete Luft aus der Atemschutzmaske 1 entweichen. Eine Minidruckluftpumpe 13, welche über einen Drucktaster 14 betätigt werden kann, kann zum Aufsprühen der Natriumchlorid-Lösung verwendet werden. Durch die Natriumhypochlorit-Lösung können durch die desinfizierende Wirkung vorhandene Krankheitserreger auf der Filterfläche abgetötet werden. Hierdurch wird eine Tröpfcheninfektion des Trägers der Atemschutzmaske verhindert. Da der Geruch einer hypochlorigen Verbindung für Menschen unangenehm ist, wird über einen Aktivkohlefilter hinter der Filterfläche die Luft gereinigt. Dadurch ist gewährleistet, dass die unangenehmen Gerüche und Ausdünstungen der Natriumhypochlorit-Lösung und gegebenenfalls durch Oxidation von Krankheitserregern auf der Filterfläche entstandene Gase von dem Aktivkohlefilter 8 absorbiert werden. Eine Einatmung von unangenehmen Gerüchen wird dadurch ebenfalls verhindert. Die Atemschutzmaske 1 ist zusätzlich mit einer Schutzbrille 17 ausgestattet, welche über Ohrbügel gehalten wird. Durch die Schutzbrille besteht gleichzeitig ein Schutz der Augen gegen eine Infektion. An den Ohrbügeln ist in Ohrennähe ein Lautsprecher 18 angeordnet, während eine Telekommunikationseinrichtung 19 im vorderen Bereich der Atemschutzmaske 1 befestigt ist. Die Telekommunikationseinrichtung 19 besitzt ein Mikrofon 20, sodass zusammen mit dem Lautsprecher 18 ein Dialog mit in der Nähe stehenden oder weiter entfernt stehenden Personen über die Telekommunikationseinrichtung 19 geführt werden kann. Zusätzlich ist eine Mini-USB-Schnittstelle 21 für ein Handy vorgesehen, sodass eine direkt Verbindung mit einem Handy kabeltechnisch möglich ist.
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Über einen Lufteintritt 22, welcher vorne auf der Filterfläche 2 befestigt ist, wird die Luft durch das Filtergewebe 4 eingeatmet und nach dem Ausatmen durch das Atem-Auslass-Lippenventil 12 ausgestoßen. Die Atemschutzmaske 1 wird hierbei mit Gummibandhalterungen 23 hinter dem Kopf befestigt. Der Absorber in Form von Hydrogel 24 ist in einer Aufnahmetasche 25 der Atemschutzmaske 1 unterhalb des Lufteintritts angeordnet und dient in dieser Position zur Aufnahme und Absorbierung enstehender Tröpfchen durch die Elektrolyse des Natriumchlorids zu Natriumhypochlorit.
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2 zeigt in einer Seitenansicht nochmals die erfindungsgemäße Atemschutzmaske 1 und den Kopf einer Person, die die Atemschutzmaske 1 trägt. Die Atemschutzmaske 1 weist einen identischen Aufbau zur 1 auf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Atemschutzmaske
- 2
- Filterfläche
- 3
- Elektrolysezelle
- 4
- Filtergewebe
- 5
- Klettverschluss
- 6
- Klettverschluss
- 8
- Aktivkohlefilter
- 9
- LCD-Kontrollleuchte
- 10
- Batterie-Knopfzelle
- 11
- Hohlraum
- 12
- Atem-Auslass-Lippenventil
- 13
- Minidruckluftpumpe
- 14
- Drucktaster
- 15
- Elektrolysezelle
- 16
- Blockbatterie
- 17
- Schutzbrille
- 18
- Lautsprecher
- 19
- Telekommunikationseinrichtung
- 20
- Mikrofon
- 21
- Mini-USB-Schnittstelle
- 22
- Lufteintritt
- 23
- Gummibandhalterung
- 24
- Hydrogel
- 25
- Aufnahmetasche
