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Die Erfindung betrifft eine Atemschutzmaske, insbesondere eine Atemschutzmaske für Einsatzkräfte, die bei einem Einsatz mit und ohne Schutzhelm eine Kommunikation mit einer guten Sprachqualität ermöglicht.
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Einsatzkräfte, wie zum Beispiel Einsatzkräfte der Feuerwehr, sind oftmals mit sehr unterschiedlichen Situationen konfrontiert. Der Einsatzbereich erstreckt sich von technischer Hilfeleistung über Brandbekämpfung bis hin zu Gefahrgut-Einsätzen. Dabei werden unterschiedliche Komponenten zum Eigenschutz benötigt. Vielen Einsätzen gemein ist der Einsatz eines obligatorischen Helms in Kombination mit Brandschutzjacken und -hosen. Bei der Brandbekämpfung wird der Kopfschutz (Helm) durch einen Atemschutz erweitert, indem eine Atemschutzmaske in Form einer Vollgesichtsmaske (Atem-Vollmaske) in Kombination mit einem Pressluft- oder einem Kreislaufatemgerät verwendet wird.
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Neben den Mitteln zum Eigenschutz sind die Einsatzkräfte auf eine adäquate Kommunikation angewiesen. Bei Einsätzen wird je nach Notwendigkeit einzeln oder in Teams (z. B. Zweierteams) gearbeitet. Die Kommunikation mit einem Einsatzleiter und innerhalb eines Teams ist für einen reibungslosen Einsatz wichtig. Bekannt ist der Einsatz von analogem oder digitalem Funk. Des Weiteren sind für die beiden Szenarien „Einsatz mit Helm“ sowie „Einsatz mit Helm und Atemschutz“ spezielle Headset-Lösungen gängig, die entweder eine Integration in den Helm oder an die Atemmaske ermöglichen, um in der jeweiligen Situation die Sprach-Kommunikation zu verbessern.
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9 (
9 entspricht im Wesentlichen
12 der
DE 10 2013 011 195 B4 ) veranschaulicht beispielhaft eine für eine sogenannte Maskenkommunikation bestimmte und eingerichtete und mitunter kurz als Maske
12 bezeichnete Atemschutzmaske
12. An einem Anschlussstück
60 der Maske
12 ist ein Pressluftatmer oder eine Filterpatrone (beides nicht gezeigt) in an sich bekannter Art und Weise anschließbar. In dem Anschlussstück
60 sind auch Ventile
50,
52,
54 (hier nicht gezeigt; siehe
4,
5) zum Ein- und Ausatmen sowie eine Sprechmembran
46 (hier ebenfalls nicht gezeigt; siehe
4) angeordnet. Des Weiteren ist in dem Anschlussstück
60 ein Mikrofon
28 befestigt. Bisher und auch bei einer Atemschutzmaske
12 gemäß
9 befindet sich das Mikrofon
28 von einem Träger der Maske
12 aus gesehen jenseits der Sprechmembran
46. Neben dem Mikrofon
28 zur Aufnahme akustischer Signale im Innern der Maske
12 sind zur Ausgabe akustischer Signale ein oder zwei Ohrhörer
20 vorgesehen. Diese können in die Maske
12, etwa einen Maskenkörper dort, wo dieser an einem Jochbein oder einer Stirn eines Trägers der Maske
12 anliegt, oder in einen Befestigungsriemen
18 integriert sein oder als eine in ein Ohr des Trägers einführbare Otoplastik ausgebildet sein. Eine Funkschnittstelle mit einer Antenne
26 ist zur Verbindung mit einer Kommunikationsgegenstelle
40, zum Beispiel einem Funkgerät oder einer Einsatzleitstelle, in die Maske
12 integriert und wird zum Beispiel mittels Batterien mit elektrischem Strom versorgt. Zur Schonung der Batterien oder als Ersatz derselben sowie der Funkschnittstelle ist optional eine Drahtverbindung vorgesehen, welche mit Leitungen des Ohrhörers
20 und des Mikrofons
28 verbindbar ist.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Qualität von in der Atemschutzmaske aufgenommenen akustischen Signalen zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mittels einer Atemschutzmaske mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder mittels einer Atemschutzmaske mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst. Demnach ist zur Verbesserung der Qualität von in der Atemschutzmaske aufgenommenen akustischen Signalen entweder vorgesehen, dass das oder jedes von der Atemschutzmaske umfasste Mikrofon im oder über einem Mittelpunkt eines von der Atemschutzmaske umfassten Ventils platziert ist oder dass das oder jedes von der Atemschutzmaske umfasste Mikrofon nach einer ersten und zweiten Platzierungsregel zumindest in einem Dichtungswulstabstand von einer Dichtungswulst einer Innenmaske der Atemschutzmaske und gleichzeitig zumindest in einem Ventilabstand von dem oder jedem Ventil platziert ist.
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Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die hier vorgeschlagene Platzierung der Mikrofone die Strömungsverhältnisse im Innern der Atemschutzmaske berücksichtigt werden. Mit Luftströmungen im Innern der Atemschutzmaske (aufgrund der Atemtätigkeit des Trägers) verbundene Störeinflüsse auf mittels eines Mikrofons im Innern der Atemschutzmaske aufnehmbare akustische Signale werden damit so gut wie möglich vermieden. Im Ergebnis lässt sich die Qualität einer Übermittlung von Sprachsignalen deutlich steigern, und zudem entfällt eine ansonsten oftmals notwendige Filterung und/oder Aufbereitung von aufgenommenen akustischen Signalen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin und sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Des Weiteren ist im Hinblick auf eine Auslegung der Ansprüche sowie der Beschreibung bei einer näheren Konkretisierung eines Merkmals in einem nachgeordneten Anspruch davon auszugehen, dass eine derartige Beschränkung in den jeweils vorangehenden Ansprüchen sowie einer allgemeineren Ausführungsform der gegenständlichen Atemschutzmaske nicht vorhanden ist. Jede Bezugnahme in der Beschreibung auf Aspekte nachgeordneter Ansprüche ist demnach auch ohne speziellen Hinweis ausdrücklich als Beschreibung optionaler Merkmale zu lesen.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Atemschutzmaske geht von einer Atemschutzmaske aus, welche in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise eine sogenannte Sprechmembran umfasst. Gemäß der Ausführungsform ist bei einer solchen Atemschutzmaske vorgesehen, dass das oder jedes Mikrofon in der Atemschutzmaske auf einer einem Träger der Atemschutzmaske zugewandten Seite der Sprechmembran platziert ist, also vom Träger aus gesehen diesseits der Sprechmembran. Bei einer anderen und bisher üblichen Platzierung befindet sich das oder jedes Mikrofon vom Träger der Atemschutzmaske aus gesehen jenseits der Sprechmembran. Dann bewirkt die Sprechmembran eine Verzerrung von mittels eines Mikrofons aufnehmbaren akustischen Signalen. Eine solche Verzerrung erfordert einen großen Aufwand bei der Nachbearbeitung der aufgenommenen Signale, um zumindest eine Verringerung der Verzerrung zu erreichen. Eine Beseitigung aller aufgrund der Verzerrung resultierender Artefakte ist oftmals gar nicht möglich. Dies führt zu einer erheblichen Reduktion der Verständlichkeit übertragener Sprache (Reduktion der Sprachqualität) und zudem in Bezug auf notwendige Sprach-Codecs zu einem erheblichen Aufwand und damit verbunden Kosten. Indem das oder jedes Mikrofon wie oben beschrieben platziert ist - also vom Träger der Atemschutzmaske ausgesehen diesseits der Sprechmembran (d.h. im Innern der Maske) -, wirken sich aufgrund der Sprechmembran resultierende Verzerrungen gar nicht erst auf akustische Signale aus, welche mittels eines in dieser Position befindlichen Mikrofons aufgenommen werden. Im Ergebnis ist die Qualität übertragener Sprachsignale deutlich verbessert.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Atemschutzmaske geht von einer Atemschutzmaske aus, welche in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise eine in die Atemschutzmaske integrierte Anzeigeeinheit sowie zumindest ein Mikrofon und zumindest einen Ohrhörer umfasst, wobei der Ohrhörer der Atemschutzmaske alternativ auch lediglich funktional zugeordnet sein kann. Bei einer solchen Atemschutzmaske umfasst diese, zum Beispiel als Bestandteil der Anzeigeeinheit oder der Anzeigeeinheit zugeordnet, eine Schnittstelle zum leitungslosen Übertragen von digitalen Daten zur Anzeigeeinheit, nämlich eine als Schnittstelle (Funkschnittstelle) fungierende Antenne. Gemäß der Ausführungsform ist bei einer solchen Atemschutzmaske vorgesehen, dass von dem zumindest einen Mikrofon in der Atemschutzmaske aufgenommene akustische Signale in digitale Signale umgewandelt werden und mittels der bereits vorhandenen Schnittstelle, nämlich mittels der bereits vorhandenen Antenne, an eine externe Station übermittelt werden und dass von der externen Station mittels der vorhandenen Schnittstelle empfangene digitale Signale mittels des zumindest einen Ohrhörers in der Atemschutzmaske als akustische Signale ausgegeben werden. Die ursprünglich für die Anzeigeeinheit vorgesehene Schnittstelle wird also bei dieser Ausführungsform der Atemschutzmaske für eine Übermittlung von Signalen zur Verständigung von Einsatzkräften untereinander gewissermaßen mitverwendet. Eine dafür notwendige Signalübertragung von und zur Atemschutzmaske ist mit geringem Aufwand realisierbar, weil zumindest die als bidirektionale Schnittstelle verwendbare Antenne bereits vorhanden ist. Die mittels der Antenne / mittels der bidirektionalen Schnittstelle mögliche bidirektionale Signalübermittlung hat als leitungslose Signalübermittlung zudem den Vorteil, dass kein Durchgang für eine Leitung oder dergleichen durch einen Maskenkörper der Atemschutzmaske notwendig ist. Ein solcher Durchgang darf die Dichtigkeit der Atemschutzmaske nichtnegativ beeinflussen, erfordert daher bei der Realisierung einen erheblichen Aufwand und erhöht die Kosten jeder einzelnen Atemschutzmaske.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Das Ausführungsbeispiel ist nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung durchaus auch Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten und Kombinationen, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den im allgemeinen oder speziellen Beschreibungsteil beschriebenen sowie in den Ansprüchen und/oder der Zeichnung enthaltenen Merkmalen für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand führen.
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Es zeigen:
- 1 eine Atemschutzmaske mit einer Kommunikationseinheit und einer Anzeigeeinheit,
- 2 die Kommunikationseinheit und eine dieser und der Anzeigeeinheit zugeordnete Antenne,
- 3 die Kommunikationseinheit, eine von der Kommunikationseinheit umfasste Zentraleinheit sowie über die Zentraleinheit mit der Antenne verbundene Mikrofone,
- 4 eine Atemschutzmaske mit einer Innenmaske und mit Ventilen,
- 5 die Atemschutzmaske gemäß 4 in schematisch vereinfachter Form,
- 6 bis 8 unterschiedliche Platzierungsmöglichkeiten einzelner Mikrofone im Innern der Atemschutzmaske und
- 9 eine schematisch vereinfachte Darstellung einer bekannten Atemschutzmaske.
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1 zeigt in einer schematisch vereinfachten Übersichtsdarstellung eine Ausführungsform einer Personenschutzeinrichtung 10 nach dem hier vorgeschlagenen Ansatz. Die Personenschutzeinrichtung 10 ist oder umfasst eine in 1 nur rudimentär gezeigte, grundsätzlich an sich bekannte Atemschutzmaske 12. Bei der Atemschutzmaske 12 handelt es sich insbesondere um eine Atemschutzmaske 12 in Form einer Vollgesichtsmaske. Die Atemschutzmaske 12 umfasst eine mit der Atemschutzmaske 12 kombinierte oder kombinierbare Anzeigeeinheit 14.
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Als Atemschutzmaske 12 fungiert zum Beispiel eine Atemschutzmaske 12 der eingangs beschriebenen Art (9) und grundsätzlich kommt für den hier vorgeschlagenen Ansatz jede bekannte Atemschutzmaske 12 in Betracht.
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Die Atemschutzmaske 12 wird in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise von einem nur stilisiert gezeigten Träger 16 am Kopf getragen. Der Träger 16 ist in einer Ansicht von oben gezeigt. Entsprechend sind auch die Atemschutzmaske 12 und die Anzeigeeinheit 14 in einer Ansicht von oben gezeigt. Indem der Träger 16 die Atemschutzmaske 12 trägt, trägt er auch die zum Beispiel in die Atemschutzmaske 12 integrierte Anzeigeeinheit 14. Zusätzlich zu der Atemschutzmaske 12 trägt der Träger 16 zumindest einen Ohrhörer 20 (Lautsprecher), welcher zum Beispiel nach Art eines Kopfhörers an einem Befestigungsriemen 18 oder dergleichen befestigt ist.
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Als Anzeigeeinheit 14 fungiert zum Beispiel einen Monitor, ein LCD-Display, ein LED-Display oder dergleichen. Die Anzeigeeinheit 14 wird in der gebräuchlichen Fachterminologie oftmals als „Near Eye Display“ bezeichnet. Mittels der Anzeigeeinheit 14 werden dem Träger 16 beispielsweise Wärmebilddaten und/oder Telemetriedaten angezeigt. Die Anzeigeeinheit 14 ist funktional einer Kommunikationseinheit 22 zugeordnet. Zum Empfang entsprechender Videodaten und zu deren Aufbereitung zur Darstellung mittels der Anzeigeeinheit 14 umfasst die Kommunikationseinheit 22 eine Zentraleinheit 24 und eine von der Zentraleinheit 24 umfasste oder der Zentraleinheit 24 zugeordnete Antenne 26.
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Gemäß dem hier vorgeschlagenen Ansatz umfasst die Kommunikationseinheit 22 zumindest ein Mikrofon 28, insbesondere - wie gezeigt - mehrere Mikrofone 28, oder der Kommunikationseinheit 22 ist zumindest ein Mikrofon 28 zugeordnet. Im Interesse einer besseren Lesbarkeit der nachfolgenden Beschreibung wird diese auf Basis mehrerer räumlich voneinander beabstandeter Mikrofone 28 fortgesetzt. Bei jeder Erwähnung einer Mehrzahl von Mikrofonen 28 ist allerdings stets auch eine Ausführungsform mit genau einem Mikrofon 28 mitzulesen. Bevorzugt bilden mehrere Mikrofone 28 ein Mikrofonarray und sorgen somit für eine Richtcharakteristik (Beamforming, statisch/dynamisch) der aufgenommenen akustischen Signale. Dies ist zur Unterstützung einer Störgeräuschunterdrückung hilfreich.
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Ebenso im Interesse einer besseren Lesbarkeit der weiteren Beschreibung wird diese auf Basis genau eines Ohrhörers 20 fortgesetzt. Bei jeder Erwähnung eines Ohrhörers 20 ist stets auch eine Ausführungsform mit mehreren Ohrhörern 20 mitzulesen.
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2 zeigt die Verhältnisse gemäß 1 noch weiter schematisch vereinfacht - nämlich ohne den Träger 16 und ohne die Atemschutzmaske 12 - sowie mit weiteren Details bezüglich der Kommunikationseinheit 22 sowie der Zentraleinheit 24 der Kommunikationseinheit 22. Die Zentraleinheit 24 der Kommunikationseinheit 22 umfasst die Antenne 26 oder der Zentraleinheit 24 ist die Antenne 26 funktional zugeordnet, zum Beispiel mittels einer Leitungsverbindung innerhalb der Kommunikationseinheit 22 von der Zentraleinheit 24 zur Antenne 26. Mittels der Antenne 26 erfolgt der leitungslose Empfang von digitalen Videodaten und/oder Telemetriedaten, welche mittels der Anzeigeeinheit 14 darstellbar sind und bei Verwendung der Atemschutzmaske 12 mittels der Anzeigeeinheit 14 dargestellt werden. Die Antenne 26 bildet somit eine Schnittstelle 26 für den leitungslosen Empfang von Daten (Videodaten). Weil mittels einer Antenne 26 bekanntlich sowohl der Empfang von Daten wie auch ein Aussenden von Daten möglich ist, umfasst die Atemschutzmaske 12 mit der Antenne 26 grundsätzlich eine bidirektionale Schnittstelle 26.
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Zum Empfang digitaler Videodaten umfasst die Zentraleinheit 24 einen grundsätzlich an sich bekannten sogenannten Transceiver 30. Zur Verarbeitung der mittels der Antenne 26 sowie mittels des Transceivers 30 empfangenen Videodaten umfasst die Zentraleinheit 24 eine Verarbeitungseinheit 32, zum Beispiel eine Verarbeitungseinheit 32 in Form eines digitalen Signalprozessors (DSP). Zur Aufbereitung der mittels der Verarbeitungseinheit 32 verarbeiteten Videodaten für eine Darstellung mittels der Anzeigeeinheit 14 umfasst die Zentraleinheit 24 die Implementation zumindest eines sogenannten Video-Codecs 34. Die Ansteuerung der Anzeigeeinheit 14 erfolgt mittels eines von der Zentraleinheit 24 generierten Ausgangssignals, nämlich eines vom Video-Codec 34 generierten digitalen Signals.
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Nach dem hier vorgeschlagenen Ansatz ist vorgesehen, dass die bisher für den Empfang von Videodaten bestimmte Antenne 26 sowie die bisher für die Verarbeitung von empfangenen Videodaten bestimmte Zentraleinheit 24 auch für eine leitungslose Übertragung von Audiodaten gewissermaßen mitverwendet wird. Die Antenne 26 fungiert dann als bidirektionale Schnittstelle 26 für übertragene (empfangene oder gesendete) Audiodaten. Dabei ist der Ansatz ausdrücklich nicht darauf beschränkt, dass für die leitungslose Übertragung von Audiodaten genau die Antenne 26 der Zentraleinheit 24 und/oder für eine Verarbeitung von Audiodaten genau die Zentraleinheit 24 verwendet wird. Genauso kann für die Übertragung und/oder die Verarbeitung von Audiodaten eine eigene Antenne (nicht gezeigt) bzw. eine eigene Zentraleinheit (nicht gezeigt) oder eine eigene Verarbeitungseinheit innerhalb der Zentraleinheit 24 (ebenfalls nicht gezeigt) vorgesehen sein. Die nachfolgende Beschreibung wird anhand einer Kommunikationseinheit 22 mit genau einer Zentraleinheit 24 und genau einer Antenne 26 fortgesetzt. Die Zentraleinheit 24 ist einerseits zur Verarbeitung von leitungslos übertragenen Videodaten und andererseits zusätzlich zur Verarbeitung von Audiodaten bestimmt und eingerichtet. Die Antenne 26 ist entsprechend einerseits zum leitungslosen Empfang von Videodaten und andererseits zum leitungslosen Empfang und/oder zum leitungslosen Transfer von Audiodaten bestimmt.
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3 zeigt die Kommunikationseinheit 22 gemäß 2, jedoch ohne die Anzeigeeinheit 14 und ohne den Video-Codec 34. Auf eine Darstellung einer optional an eine Innenkontur der Atemschutzmaske 12 angepassten Geometrie der Kommunikationseinheit 22 wurde ebenfalls verzichtet. Gezeigt sind einzelne Signalpfade von den Mikrofonen 28 zu einer von der Zentraleinheit 24 umfassten Implementation zumindest eines Audio-Codecs 36 sowie vom Audio-Codec 36 zum Ohrhörer 20.
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Mittels der Mikrofone 28 werden in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise akustische Signale aufgenommen. Vorliegend werden die akustischen Signale im Innern der Atemschutzmaske (Vollgesichtsmaske) 12 aufgenommen und diese ergeben sich zum Beispiel aufgrund von Sprachäußerungen des Trägers 16 der Atemschutzmaske 12. Jedes Mikrofon 28 wandelt aufgenommene akustische Signale in entsprechende elektrische Signale (Analogsignale) um und diese werden dem Audio-Codec 36 zur Umwandlung in entsprechende digitale Signale zugeführt. Die Verarbeitungseinheit 32 empfängt vom Audio-Codec 36 digitale Signale entsprechend der ursprünglich aufgenommenen akustischen Signale und verarbeitet diese, zum Beispiel zum Zwecke der Signalverbesserung, Rauschunterdrückung und dergleichen. Die Verarbeitungseinheit 32 gibt als Ergebnis der Verarbeitung ihrerseits digitale Signale an den Transceiver 30 aus. Mittels des Transceivers 30 erfolgt eine leitungslose Übermittlung digitaler oder analoger Signale entsprechend der ursprünglich mittels der Mikrofone 28 aufgenommenen akustischen Signale. Die leitungslose Übermittlung dieser Signale wird im Folgenden kurz als das Senden von in der Atemschutzmaske 12 aufgenommenen akustischen Signalen bezeichnet. Diese Übermittlung erfolgt an zumindest eine entfernte und eine eigene Antenne 38 aufweisende Kommunikationsgegenstelle 40. Im Falle einer Übermittlung analoger Signale übernimmt der Transceiver 30 die Digital-Analog-Umwandlung der von der Verarbeitungseinheit 32 empfangenen digitalen Signale.
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Bei einem korrespondierenden leitungslosen Empfangen von akustischen Signalen von einer entfernten Kommunikationsgegenstelle 40 empfängt die Kommunikationseinheit 22 mittels ihrer Antenne 26 digitale oder analoge Signale. Der Transceiver 30 leitet empfangene digitale Signale an die Verarbeitungseinheit 32 weiter oder wandelt empfangene analoge Signale in entsprechende digitale Signale um und leitet diese an die Verarbeitungseinheit 32 weiter. Die Verarbeitungseinheit 32 verarbeitet diese, zum Beispiel zum Zwecke der Signalverbesserung, und gibt die verarbeiteten digitalen Signale an den Audio-Codec 36 aus. Dieser wandelt die digitalen Signale in zur Ausgabe an einen Ohrhörer 20 geeignete analoge Signale um.
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Der Signalpfad zum Ohrhörer 20 kann leitungsgebunden oder leitungslos realisiert sein. Bei einer leitungslosen Realisierung umfasst die Kommunikationseinheit 22 einen Sender (nicht gezeigt) und dem Ohrhörer 20 ist räumlich ein Empfänger (nicht gezeigt) zugeordnet. Zwischen dem Sender und dem Audio-Codec 36 besteht innerhalb der Kommunikationseinheit 22 eine Leitungsverbindung. Zwischen dem Empfänger und dem Ohrhörer 20 besteht außerhalb der Kommunikationseinheit 22 ebenfalls eine Leitungsverbindung. Der Signalpfad zwischen Sender und Empfänger ist leitungslos. Bei einer leitungsgebundenen Realisierung des Signalpfads vom Audio-Codec 36 zum Ohrhörer 20 verläuft zumindest eine Leitung von der Kommunikationseinheit 22 zum Ohrhörer 20. Diese zumindest eine Leitung ist gasdicht zum Beispiel durch das Material des Maskenkörpers der Atemschutzmaske 12 geführt.
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Für den Fachmann ist klar, dass entlang des Signalpfads zum Ohrhörer 20 unterschiedliche Positionen des Audio-Codecs 36 denkbar sind. Der Audio-Codec 36 kann - wie gezeigt - im Bereich der Kommunikationseinheit 22 implementiert sein, insbesondere als Bestandteil der Zentraleinheit 24. Alternativ kann der Audio-Codec 36 auch dem Ohrhörer 20 zugeordnet sein. Dann erfolgt die Umwandlung der ursprünglich empfangenen Signale in analoge Signale zur Erzeugung akustischer Signale mittels des Ohrhörers 20 erst nach einer leitungslosen oder leitungsgebundenen Übertragung der von der Verarbeitungseinheit 32 ausgegebenen Signale zum Ohrhörer 20.
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Die beim Senden von in der Atemschutzmaske 12 aufgenommenen akustischen Signalen involvierten Funktionseinheiten der Zentraleinheit 24, nämlich - in einer Aufzählung entsprechend der Richtung des Signalflusses - der Audio-Codec 36, die Verarbeitungseinheit 32 und der Transceiver 30, können zusammen (zumindest gedanklich) auch als eine Sendeeinheit aufgefasst werden oder in Form einer räumlich abgrenzbaren Sendeeinheit innerhalb der Zentraleinheit 24 zusammengefasst sein. Entsprechend können die beim Empfangen von akustischen Signalen von einer entfernten Kommunikationsgegenstelle 40 involvierten Funktionseinheiten der Zentraleinheit 24, nämlich - ebenfalls in einer Aufzählung entsprechend der Richtung des Signalflusses - der Transceiver 30, die Verarbeitungseinheit 32 und der Audio-Codec 36, zusammen auch (zumindest gedanklich) als eine Empfangseinheit aufgefasst werden oder in Form einer räumlich abgrenzbaren Empfangseinheit innerhalb der Zentraleinheit 24 zusammengefasst sein.
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Die Zentraleinheit 24 kann die genannten Funktionseinheiten 30, 32, 36 in einer Konfiguration umfassen, wie dies in 3 gezeigt ist. Dann umfasst die Zentraleinheit 24 gewissermaßen eine kombinierte Sende-/Empfangseinheit. Die Zentraleinheit 24 kann genauso auch jeweils eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit - Audio-Sendeeinheit bzw. Audio-Empfangseinheit - umfassen, wobei die Audio- Sendeeinheit und die Audio-Empfangseinheit jeweils einen Transceiver 30, eine Verarbeitungseinheit 32 und einen Audio-Codec 36 umfassen. Die Kommunikationseinheit 22 umfasst dann insgesamt zwei Transceiver 30, zwei Verarbeitungseinheiten 32 und zwei Audio-Codecs 36. Bei einer Trennung der bisher beschriebenen Funktionalität der Zentraleinheit 24 in eine Audio-Sendeeinheit und eine Audio-Empfangseinheit können sich diese auch einzelne Funktionseinheiten gewissermaßen teilen, zum Beispiel den Transceiver 30 und/oder die Verarbeitungseinheit 32.
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Zur Ansteuerung der Anzeigeeinheit 14 (2) kann die Zentraleinheit 24 eine eigene Empfangseinheit - Video-Empfangseinheit - (mit Transceiver 30, Verarbeitungseinheit 32 und Video-Codec 34) umfassen. Genauso können sich zum Beispiel die Audio-Empfangseinheit und die Video-Empfangseinheit einzelne Funktionseinheiten teilen, zum Beispiel den Transceiver 30 und/oder die Verarbeitungseinheit 32. Ebenso können sich die Audio-Sendeeinheit, die Audio-Empfangseinheit und die Video-Empfangseinheit einzelne Funktionseinheiten teilen, zum Beispiel den Transceiver 30 und/oder die Verarbeitungseinheit 32. Die Zentraleinheit 24 kann für die Audio-Sendeeinheit, die Audio-Empfangseinheit und die Video-Empfangseinheit jeweils eine eigene Antenne 26 aufweisen. Ebenso können sich einzelne der vorgenannten Einheiten gewissermaßen eine Antenne 26 teilen.
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Als Verarbeitungseinheit 32, nämlich als Verarbeitungseinheit 32 einer kombinierten Audio-Sende-/Audio-Empfangseinheit oder als Verarbeitungseinheit 32 einer Audio-Sendeeinheit und/oder als Verarbeitungseinheit 32 einer Audio-Empfangseinheit fungiert zum Beispiel ein Mikrocontroller, ein FPGA, ein digitaler Signalprozessor (DSP), ein Mikroprozessor oder dergleichen. Im Fall eines Mikrocontrollers, FPGAs, DSPs oder dergleichen umfasst dieser eine Implementation der (grundsätzlich an sich bekannten) Funktionalität der Verarbeitungseinheit 32 beim beschriebenen Verarbeiten von aufgrund von akustischen Signalen resultierenden digitalen Signalen. Im Falle eines Mikroprozessors ist diesem ein Speicher zugeordnet, in welchen ein Computerprogramm geladen ist, welches eine Implementation der Funktionalität der Verarbeitungseinheit 32 umfasst.
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Wenn es sich bei der Kommunikationsgegenstelle 40 um die Kommunikationseinheit 22 einer Atemschutzmaske 12 eines anderen Trägers 16 handelt, ist eine bidirektionale Übermittlung von akustischen Signalen zwischen den beiden Atemschutzmasken 12 möglich, sodass sich die beiden Träger 16 (erster Träger 16, zweiter Träger 16) zum Beispiel im Einsatz verständigen können. In der Atemschutzmaske 12 des ersten Trägers 16 aufgenommene akustische Signale, zum Beispiel Sprachäußerungen des Trägers 16, werden mittels der dortigen Mikrofone 28 aufgenommen, mittels der Zentraleinheit 24 und der davon umfassten Funktionseinheiten 36, 32, 30 in der oben beschriebenen Art und Weise verarbeitet und schließlich mittels der Antenne 26 ausgesandt. Beim zweiten Träger 16 werden die ausgesandten Signale mittels der dortigen Antenne 26 sowie der dortigen Zentraleinheit 24 und der davon umfassten Funktionseinheiten 30, 32, 36 verarbeitet, sodass dort - mittels des Ohrhörers 20 - schließlich eine Ausgabe der ursprünglich in der Atemschutzmaske 12 des ersten Trägers 16 aufgenommenen akustischen Signale erfolgt. Eine Übermittlung von in der Atemschutzmaske 12 des zweiten Trägers 16 aufgenommenen akustischen Signalen zum ersten Träger 16 und eine Ausgabe mittels des dortigen Ohrhörers 20 erfolgt in entsprechender Art und Weise.
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Im Interesse einer guten Erfassung akustischer Signale im Innern der Atemschutzmaske 12 ist eine günstige Platzierung der Mikrofone 28 wesentlich. Die Kommunikationseinheit 22 befindet sich zwischen einer Innenmaske 42 (4) der Atemschutzmaske 12 und einer Sichtscheibe der Atemschutzmaske 12. Die Mikrofone 28 sind in Richtung auf die Innenmaske 42 ausgerichtet. In einer einfachsten Umsetzung zeigen die Mikrofone 28 in Richtung der Innenmaske 42. Hier ergeben sich jedoch aufgrund einer Dämpfung/Veränderung der akustischen Signale durch die Innenmaske 42 Nachteile hinsichtlich der Schallweiterleitung. Die naheliegende Lösung, die Mikrofone 28 durch „sehr große Löcher“ in die Innenmaske 42 zeigen zu lassen, ist nicht umsetzbar, da dies die gewollte Strömung im Innern der Atemschutzmaske 12 und die gewollte Spülung des Zwischenraums zwischen der Sichtscheibe und der Innenmaske 42 mit Luft ungünstig beeinflussen würde. Aufgrund der in der Atemschutzmaske 12 vorherrschenden Strömung beim Ein- und Ausatmen sowie beim Sprechen können die Mikrofone 28 zudem nicht an jeder beliebigen Stelle in der Innenmaske 42 platziert werden.
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4 zeigt eine Atemschutzmaske 12 und deren Innenmaske 42 in einer Blickrichtung auf die Innenoberfläche der Sichtscheibe der Atemschutzmaske 12. Von der Innenmaske 42 ist vor allem deren sogenannter Dichtungswulst 44 sichtbar. Im Zentrum der Darstellung in 4 befindet sich die sogenannte Sprachmembran 46. Rechts und links von der Sprachmembran 46 befinden sich zwei als Einatemventil fungierende Ventile 50, 52. Ein als Ausatemventil fungierendes weiteres Ventil 54 (5) ist in dem in 4 gezeigten Ausschnitt nicht sichtbar.
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Als Ort für eine Platzierung der Mikrofone 28 kommt grundsätzlich eine Platzierung im oder über dem Mittelpunkt eines Ventils 50, 52, 54 in Betracht, bei einer Ausführungsform mit genau zwei Mikrofonen 28 zum Beispiel im oder über dem Mittelpunkt der beiden in 4 gezeigten Ventile 50, 52. Bei einer Ausführungsform mit genau einem Mikrofon 28 kommt eine solche Platzierung für jedes der in 4 gezeigten Ventile 50, 52 oder für das weitere Ventil 54 in Betracht. Die als Einatem- oder Ausatemventil fungierenden Ventile 50, 52, 54 weisen in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise einen zentralen Zylinder auf, der von mehreren auf der Zylindermantelfläche endenden Stegen getragen wird. An der Zylindermantelfläche ist zumindest ein elastisch bewegliches Klappenelement angebracht, das bei einer Anströmung aus einer ersten Richtung von den Stegen abgehoben und bei einer Anströmung aus einer entgegengesetzten zweiten Richtung auf die Stege gepresst wird. Der bisher als Träger des oder jedes Klappenelements fungierende Zylinder - nämlich das Innere des Zylinders - kommt als Ort für die Anbringung jeweils eines Mikrofons 28 in Betracht. Ein im Innern des Zylinders angebrachtes Mikrofon 28 ist aufgrund des Position des Zylinders im oder über dem über dem Mittelpunkt eines Ventils 50, 52, 54 platziert. Bei einer entlang der Längsachse des Zylinders verschobenen Position des Mikrofons 28, zum Beispiel bei einer Anbringung nahe einer Randlinie des Zylinders, befindet sich dieses zumindest noch über dem Mittelpunkt des jeweiligen Ventils 50, 52, 54.
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Alternativ zu einer solchen Platzierung der Mikrofone 28 kommt eine Platzierung zum Beispiel in einem (in 4 durch Schraffur hervorgehobenen) günstigen Bereich 56 in Betracht. Dieser günstige Bereich 56 befindet sich zwischen den beiden Ventilen 50, 52 und - vom Träger 16 der Atemschutzmaske 12 aus gesehen - vor dem weiteren Ventil 54 sowie vor der Sprachmembran 46. Im Folgenden wird die Platzierung der Mikrofone 28 entfernt von den Ventilen 50, 52, 54 - also nicht über dem Mittelpunkt eines Ventils 50, 52, 54 - mit weiteren Details beschrieben.
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5 zeigt die Innenmaske 42 eine Atemschutzmaske 12 in schematisch vereinfachter Form und in derselben Orientierung und Blickrichtung wie in 4. Für die auf beiden Seiten der Sprachmembran 46 befindlichen Ventile 50, 52 sind deren Durchmesser als d1 und d2 eingezeichnet. Für das weitere Ventil 54 im Bereich der Sprachmembran 46 ist dessen Durchmesser als d3 eingezeichnet. Die drei Durchmesser d1, d2, d3 können gleich sein, so dass gilt: d1 = d2 = d3 = dV. Im Folgenden wird bezüglich der Durchmesser der einzelnen Ventile 50, 52, 54 zusammenfassend von „dem Ventildurchmesser“ dV gesprochen. Dieser wird mit dV bezeichnet und ist nicht separat eingezeichnet. Ebenfalls nicht eingezeichnet sind die Durchmesser der Mikrofone 28. Auch wird aus Gründen der Einfachheit der weiteren Darstellung davon ausgegangen, dass alle Durchmesser gleich oder zumindest im Wesentlichen gleich sind, so dass im Folgenden bezüglich der Durchmesser der einzelnen Mikrofone 28 zusammenfassend von „dem Mikrofondurchmesser“ dM gesprochen wird.
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Als weitere Maße sind Abstandsmaße eingezeichnet, nämlich zum einen die als a1 und a2 bezeichneten Abstände der Mikrofone 28 von den Ventilen 50, 52 sowie zum anderen die als a3 und a4 bezeichneten Abstände der Mikrofone 28 von einer oberen Kante 58 der Dichtungswulst 44. Bei den Abständen a1 und a2 handelt es sich um die Abstände des jeweiligen Mikrofons 28 vom nächstliegenden Ventil 50, 52.
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Eine Platzierung der Mikrofone 28 erfolgt nach zwei Regeln (erste Platzierungsregel, zweite Platzierungsregel).
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Die erste Platzierungsregel bezieht sich auf einen Abstand a3, a4 eines Mikrofons 28 von der oberen Kante 58 der Dichtungswulst 44. Dabei wird eine Breite b der Dichtungswulst 44 in Betracht gezogen. Mit dieser Breite b soll der Abstand von der oberen Kante 58 der Dichtungswulst 44 - die Abstände a3, a4 in 5 - zumindest das k-fache der Breite b betragen: a3 ≥ k × b; a4 ≥ k × b. Der Faktor k ist empirisch ermittelt worden. Ein bevorzugter Wert von k ist k = 1,1. Der Abstand von der oberen Kante 58 der Dichtungswulst 44 wird kurz als Dichtungswulstabstand bezeichnet. Der Dichtungswulstabstand definiert einen „verbotenen Bereich“ unterhalb der Kante 58 der Dichtungswulst 44, in dem nach dem hier vorgeschlagenen Ansatz und nach der ersten Platzierungsregel kein Mikrofon 28 platziert werden darf. Der Dichtungswulstabstand wird in Form des kürzesten Abstands vom Mikrofon 28 zur Kante 58 der Dichtungswulst 44 gemessen, also durch die Dichtungswulst 44 hindurch. Bei einer lokal unterschiedlichen Breite b der Dichtungswulst 44 wird die Breite b im Bereich des Mikrofons 28 berücksichtigt.
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Die zweite Platzierungsregel bezieht sich auf den Ventildurchmesser dV. Der minimale Abstand eines Mikrofons 28 zu dem am nächsten liegenden Ventil 50, 52, 54 muss größer oder gleich einer mit dem Ventildurchmesser dV sowie einer mit dem Mikrofondurchmesser dM gebildeten Summe sein. Für die in 5 gezeigten Abstände a1, a2 gilt damit: a1 ≥ (dM/m) + (dV/n); a2 ≥ (dM/m) + (dV/n). Konkrete Zahlenwerte für die Quotienten m und n sind empirisch ermittelt worden. Bevorzugte Werte für die Quotienten sind m = 4 und n = 10,5. Der Abstand von einem Ventil 50, 52, 54 wird kurz als Ventilabstand bezeichnet. Aufgrund des Ventilabstands ergibt sich ein „verbotener Bereich“ um jedes Ventil 50, 52, 54, in dem nach dem hier vorgeschlagenen Ansatz und nach der zweiten Platzierungsregel kein Mikrofon 28 platziert werden darf. Wenn bei mehreren Ventilen 50, 52, 54 diese unterschiedliche Durchmesser haben, ergibt sich um jedes Ventil 50, 52, 54 ein von dessen Durchmesser d1, d2, d3 abhängiger „verbotener Bereich“.
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Mittels der ersten Platzierungsregel wird eine Überlappung mit der Innenmaske 42 berücksichtigt. Mittels der zweiten Platzierungsregel werden die Durchmesser der Mikrofone 28 und der Ventile 50, 52, 54, also die mit den jeweiligen Durchmessern assoziierte Flächenbelegung innerhalb der Innenmaske 42, berücksichtigt. Letztlich haben die Breite b der Dichtungswulst 44 und die Durchmesser dV der Ventile 50, 52, 54 sowie die Durchmesser dM der Mikrofone 28 einen Einfluss auf beim Atmen und beim Sprechen des Trägers 16 resultierende Strömungen innerhalb der Atemschutzmaske 12 sowie auf eine Empfindlichkeit der Mikrofone 28 gegenüber solchen Strömungen.
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Der günstige Bereich 56 ergibt sich aufgrund der ersten und zweiten Platzierungsregel. Dazu sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die graphische Darstellung des günstigen Bereichs (in 4 und auch in 5) nur eine sehr vereinfachte Darstellung ist, welche den Sachverhalt grundsätzlich illustrieren soll und keinen Anspruch auf eine exakt korrekte Position und/oder korrekte Maße und Proportionen erhebt.
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Die Darstellung in 6, 7 und 8 zeigen - jeweils in einer sehr stark schematisch vereinfachten Darstellung der Innenmaske 42 der Atemschutzmaske 12 - unterschiedliche Positionen der Mikrofone 28 innerhalb der Atemschutzmaske 12 und jeweils die nach der zweiten Platzierungsregel eingehaltenen Minimalabstände von den Ventilen 50, 52 . Die Durchmesser dM der Mikrofone 28 und die Durchmesser dV der Ventile 50, 52 sind in 6 eingezeichnet und in 7 sowie in 8 im Interesse einer besseren Übersichtlichkeit der Darstellungen nicht eingezeichnet. Insoweit wird auf die 6 verwiesen.
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Bei einer Ausführungsform der Atemschutzmaske 12 sind die Mikrofone 28 mit der Innenmaske 42 kombiniert, zum Beispiel verklebt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist auch die Kommunikationseinheit 22 (3) mit der Innenmaske 42 kombiniert, zum Beispiel verklebt. Der Vorteil einer Kombination der Mikrofone 28 und der Kommunikationseinheit 22 mit der Innenmaske 42 resultiert aus einer zusätzlichen Befestigung der Kommunikationseinheit 22 durch die Innenmaske 42 und durch eine weitere Befestigung der Kommunikationseinheit 22 an der Maske 12.
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Bei einer alternativen Ausführungsform der Atemschutzmaske 12 sind die Mikrofone 28 mit der Innenmaske 42 kombiniert, zum Beispiel verklebt, und mit der Kommunikationseinheit 22 lösbar, zum Beispiel durch Steckkontakte, elektrisch leitend verbindbar. Die Kommunikationseinheit 22 ist dann lösbar mit der Innenmaske 42 kombinierbar, zum Beispiel mittels einer Rastverbindung, Druckknöpfen oder durch die Haltekraft der elektrischen Kontakte. Der Vorteil einer solchen Ausführungsform besteht darin, dass die Innenmaske 42 auch ohne die Kommunikationseinheit 22 verwendbar bleibt und weiterhin zum Beispiel voll waschbar ist.
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Bei einer nochmals weiteren alternativen Ausführungsform der Atemschutzmaske 12 sind die Mikrofone 28 in Form sogenannter Mikrofonfinger ausgeführt. Zur Aufnahme von solchen Mikrofonen 28 weist die Innenmaske 42 trichterförmige Gegenstücke auf, welche jeweils ein sicheres Durchschieben/Einrasten jedes Mikrofonfingers sicherstellen. Eine solche Kombination der Mikrofone 28 mit der Innenmaske 42 ist eine Alternative zum Kombinieren der Mikrofone 28 mit der Innenmaske 42 durch Verkleben oder dergleichen. Eine solche Kombination der Mikrofone 28 mit der Innenmaske 42 kommt vor allem für eine Ausführungsform der Atemschutzmaske 12 in Betracht, bei welcher auch die Kommunikationseinheit 22 lösbar mit der Innenmaske 42 verbindbar ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Atemschutzmaske 12 ist für eine besonders gute Schallweiterleitung zum Beispiel eine Membran an der Innenmaske 42 vorgesehen. Die Membran befindet sich dabei dort, wo das jeweilige Mikrofon 28 an der Innenmaske 42 liegt. Als Membran kommt zum Beispiel eine wasserdichte, wasserdampfdurchlässige, mikroporöse Membran in Betracht, zum Beispiel eine sogenannte Gore-Tex-Membran. Alternativ zu einer solchen Membran kann in der Innenmaske 42 ein Loch/ein Durchbruch vorgesehen sein, dessen Durchmesser klein im Vergleich zum Ventildurchmesser dV ist, also zum Beispiel 2 % bis 40 % des Ventildurchmessers dV beträgt.
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Die beschriebene Platzierung des oder jedes Mikrofons 28 - entweder über dem Mittelpunkt eines Ventils 50, 52, 54 oder nach der ersten und zweiten Platzierungsregel - gewährleistet eine gute Qualität der im Innern der Atemschutzmaske 12 aufgenommenen akustischen Signale. Diese gute Qualität reduziert die Notwendigkeit von Nachbearbeitungen zum Zwecke der Signalverbesserung, Rauschunterdrückung und dergleichen. Damit ergibt sich eine gute Qualität der Sprachübertragung mittels der Kommunikationseinheit 22.
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Mit Bezug auf die vorgenannte erste und zweite Platzierungsregel kann die Platzierung eines Mikrofons 28 über dem Mittelpunkt eines Ventils 50, 52, 54 als weitere Platzierungsregel - dritte Platzierungsregel - angesehen werden.
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Die beschriebene bidirektionale Datenübertragung mittels der Kommunikationseinheit 22 kann (aus der Sicht eines Trägers 16 einer Atemschutzmaske 12 mit einer Kommunikationseinheit 22) mit genau einer entfernten Kommunikationsgegenstelle 40 oder mit einer Mehrzahl von entfernten Kommunikationsgegenstellen 40 erfolgen. Auf diese Art und Weise kann sich der Träger 16 mit genau einer weiteren Einsatzkraft oder mit einer Mehrzahl weiterer Einsatzkräfte verständigen. Als Kommunikationsgegenstelle 40 kommt auch eine Einsatzleitstelle, ein taktisches Funkgerät oder dergleichen in Betracht.
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Einzelne im Vordergrund stehende Aspekte der hier vorgelegten Beschreibung lassen sich damit kurz wie folgt zusammenfassen: Angegeben wird eine Atemschutzmaske 12, insbesondere eine Atemschutzmaske 12 in Form einer Vollgesichtsmaske, mit zumindest einem zum Erhalt einer guten Qualität bei einer Sprachübertragung in der Atemschutzmaske 12 günstig platzierten Mikrofon 28, wobei bezüglich einer solchen günstigen Platzierung des oder jedes Mikrofons 28 Platzierungsregeln angegeben werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Personenschutzeinrichtung
- 12
- Atemschutzmaske
- 14
- Anzeigeeinheit
- 16
- Träger (der Atemschutzmaske)
- 18
- Befestigungsriemen
- 20
- Ohrhörer
- 22
- Kommunikationseinheit
- 24
- Zentraleinheit
- 26
- Antenne / Schnittstelle
- 28
- Mikrofon
- 30
- Transceiver
- 32
- Verarbeitungseinheit
- 34
- Video-Codec
- 36
- Audio-Codec
- 38
- Antenne
- 40
- Kommunikationsgegenstelle
- 42
- Innenmaske
- 44
- Dichtungswulst
- 46
- Sprechmembran
- 48
- (frei)
- 50
- Ventil
- 52
- Ventil
- 54
- Ventil
- 56
- günstiger Bereich
- 58
- obere Kante der Dichtungswulst
- 60
- Anschlussstück
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013011195 B4 [0004]
