DE102020106216A1 - Personal protection apparatus - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Personenschutzapparat mit einer Gesichtsmaske mit getrennter Führung einer Zuführung von Luft und einer Abführung von Luft, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung durch einen mit der Gesichtsmaske fluidisch verbundenen Keiminaktivator geführt ist.The present invention relates to a personal protection apparatus with a face mask with separate routing of a supply of air and a discharge of air, characterized in that the supply is routed through a germ inactivator fluidically connected to the face mask.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen mobilen Personenschutzapparat gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere für medizinisches Personal.The present invention relates to a mobile personal protection apparatus according to the preamble of
Aus dem Stand der Technik sind verschiedenen Personenschutzapparate bekannt, die eine getrennte Führung einer Zuführung und einer Abführung von Luft realisieren. Solche Personenschutzapparate bieten Schutz vor Stoffen, Partikeln oder Organismen, die über die Atemwege und auch die Augen in den Körper gelangen können.Various personal protection devices are known from the prior art, which implement separate guidance of a supply and a discharge of air. Such personal protection devices offer protection against substances, particles or organisms that can enter the body via the respiratory tract and also the eyes.
Atemschutzgeräte der Feuerwehren, sogenannte Pressluftatmer, z.B. weisen eine Gesichtsmaske auf, bei der die Zuführung an Luft aus einer Pressluftflasche erfolgt und die Abführung der Atemluft über ein Rückschlagventil die Gesichtsmaske direkt verlässt. Solche Pressluftatmer sind umgebungsluftunabhängig, benötigen dafür aber ein Luftreservoir, das der Träger mit sich führt. Typischerweise kommen hierfür Druckluftflaschen zum Einsatz, aufgrund derer die Atemschutzgeräte typischerweise zwischen 10 kg und 15 kg wiegen. Aufgrund der beschränkten Speicherkapazität dieser Druckluftflaschen werden Tragezeiten von ca. 30-60 Minuten erreicht.Fire brigade breathing apparatus, so-called compressed air breathing apparatus, for example, have a face mask in which air is supplied from a compressed air cylinder and the breathing air is discharged directly from the face mask via a non-return valve. Such compressed air breathing apparatus are independent of the ambient air, but require an air reservoir that the wearer carries with him. Compressed air cylinders are typically used for this purpose, as a result of which the breathing apparatus typically weighs between 10 kg and 15 kg. Due to the limited storage capacity of these compressed air cylinders, wearing times of approx. 30-60 minutes are achieved.
Sowohl das Gewicht als auch die kurze Nutzungszeit werden hieran als nachteilig empfunden.Both the weight and the short period of use are felt to be disadvantageous in this regard.
Im Bereich von Laboren werden versiegelte Überdruckanzüge genutzt, die über eine Zuluftleitung, bspw. einen Schlauch, mit einer zentralen Reinluftversorgung verbunden sind. Der Einsatz der Überdruckanzüge erfordert daher einen großen Installationsaufwand für die notwendige Infrastruktur, insbesondere die Reinluftversorgung und verhindert den mobilen Einsatz der Anzüge.In the area of laboratories, sealed overpressure suits are used which are connected to a central clean air supply via an air supply line, for example a hose. The use of the overpressure suits therefore requires a great deal of installation effort for the necessary infrastructure, in particular the clean air supply, and prevents the suits from being used on the move.
Überdruckanzüge sind auch für mobile Einsatzzwecke bekannt. Hierbei kommen tragbare Pumpen zum Einsatz, die gefilterte Außenluft ansaugen und so einen Überdruck in den Anzügen erzeugen. Problematisch hieran ist die begrenzte Einsatzzeit der hier verwendeten Partikelfilter Partikelfilter sowie die Tatsache, dass Covid19 Viren etwa 10fach kleiner als die Porengröße von FFP3 Filtern sind.Overpressure suits are also known for mobile use. Here, portable pumps are used that suck in filtered outside air and thus generate overpressure in the suits. The problem with this is the limited operating time of the particle filters used here, as well as the fact that Covid19 viruses are around 10 times smaller than the pore size of FFP3 filters.
Für den mobilen Einsatz existieren ferner verschiedene weitere partikelfiltrierende Masken, die entweder zur mehrfachen Verwendung mit auswechselbaren Filtern oder als Einmalmasken ausgestaltet sind. Problematisch an diesen Masken ist ebenfalls die begrenzte Nutzungsdauer der Filter, die entweder zu häufigen Filterwechseln oder zu häufigen Wechseln der Einwegmasken führt.For mobile use there are also various other particle-filtering masks that are designed either for multiple use with exchangeable filters or as single-use masks. Another problem with these masks is the limited useful life of the filters, which either leads to frequent filter changes or to frequent changes of the disposable masks.
Ferner sind die derzeit auf dem Markt befindlichen Filter der eingesetzten Masken mit einer Porengröße von 0,6 µm nicht fein genug für manche Viren und bieten damit keinen ausreichenden Schutz. Beispielsweise weist das seit dem Ende des Jahres 2019 bekannte Coronavirus SARS-CoV-2 einen Durchmesser von 60-140 nm auf (0,06-0,14µm) und wird damit durch die auf dem Markt verfügbaren Masken der Klassen FFP2 und FFP3 nicht ausreichend aus der Atemluft gefiltert.Furthermore, the filters currently on the market for the masks used, with a pore size of 0.6 µm, are not fine enough for some viruses and therefore do not offer adequate protection. For example, the SARS-CoV-2 coronavirus, which has been known since the end of 2019, has a diameter of 60-140 nm (0.06-0.14 µm) and is therefore insufficient with the FFP2 and FFP3 masks available on the market filtered from the air we breathe.
In Situationen, in denen eine erhöhte Gefährdungslage hinsichtlich des Infektionsrisikos besteht, z. B. bei Epidemien oder Pandemien mit gefährlichen Krankheitserregern ist außerdem eine Knappheit entsprechender Filter zu befürchten.In situations where there is an increased risk of infection, e.g. B. In the case of epidemics or pandemics with dangerous pathogens, there is also a risk of a shortage of appropriate filters.
Es wird an diesen bekannten Masken ferner als nachteilig empfunden, dass diese häufig nur als Teilmasken oder Halbmasken ausgestaltet sind, die die Augen des Trägers nicht schützen. Insbesondere bei aerogen übertragbaren Krankheitserregern, führt dies zu einem erhöhten Risiko für das medizinische Personal.A further disadvantage of these known masks is that they are often designed only as partial masks or half masks that do not protect the wearer's eyes. In particular with airborne pathogens, this leads to an increased risk for the medical staff.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen mobilen Personenschutzapparat, insbesondere eine Atemmaske zur Verfügung zu stellen, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermindert oder umgeht.It is the object of the present invention to provide a mobile personal protection apparatus, in particular a breathing mask, which reduces or circumvents the disadvantages known from the prior art.
Diese Aufgabe wird durch einen mobilen Personenschutzapparat mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand abhängiger Patentansprüche.This object is achieved by a mobile personal protection apparatus with the features of
Ein erfindungsgemäßer mobiler Personenschutzapparat mit einer Gesichtsabdeckung mit getrennter Führung einer Zuführung von atembarer Luft und einer Abführung von Luft zeichnet sich dadurch aus, dass die Zuführung durch einen mit der Gesichtsmaske fluidisch verbundenen Keiminaktivator geführt ist.A mobile personal protection apparatus according to the invention with a face cover with separate guidance of a supply of breathable air and a discharge of air is characterized in that the supply is routed through a germ inactivator fluidically connected to the face mask.
Unter mobil wird in der vorliegenden Anmeldung verstanden, dass der betreffende Personenschutzapparat dauerhaft getragen werden kann und ohne infrastrukturelle Vorbereitungen, wie bspw. eine vorinstallierte Reinluftversorgung oder eine vorhandene Energieversorgung betrieben werden kann. Der Personenschutzapparat ist also energietechnisch autark und tragbar, jedoch im Bedarfsfall auch an eine feste Stromversorgung anschließbar.In the present application, mobile is understood to mean that the personal protection apparatus in question can be worn permanently and operated without any infrastructural preparations, such as a preinstalled clean air supply or an existing energy supply. The personal protection apparatus is therefore self-sufficient in terms of energy technology and portable, but can also be connected to a fixed power supply if necessary.
Der Keiminaktivator kann bspw. in einem Rucksack, einer Hüfttasche, oder einer anderen tragbaren, vorzugsweise am Körper tragbaren, Umhüllung geeigneter Größe und Ausgestaltung untergebracht sein.The germ inactivator can be accommodated, for example, in a rucksack, a hip bag, or some other portable, preferably on the body, cover of suitable size and design.
Unter Keimen werden in der vorliegenden Anmeldung Krankheitserreger, also insbesondere Viren, Sporen und Bakterien verstanden. Ein alternativer Ausdruck hierfür ist Pathogen.In the present application, germs are understood to mean pathogens, that is to say in particular viruses, spores and bacteria. An alternative term for this is pathogen.
Eine Gesichtsabdeckung im Sinne der vorliegenden Anmeldung kann eine Schutzhaube und eine Gesichtsmaske umfassen.A face cover in the sense of the present application can comprise a protective hood and a face mask.
Die Schutzhaube kann an einem das Gesicht umschließenden Bereich am Körper eines Trägers anliegen und/oder am Hals und/oder am Oberkörper. Bei einem Einsatz einer Schutzhaube wird vorzugsweise ein Keiminaktivator mit einem Gebläse verwendet, der die Schutzhaube vorzugsweise aufbläst, sodass die aus flexiblem Material gefertigte Schutzhaube aufgebläht wird. Die Schutzhaube kann ein durchsichtiges Visier aufweisen, das entweder starr oder in Form einer durchsichtigen Folie ausgeführt sein kann.The protective hood can rest against an area surrounding the face on the body of a wearer and / or on the neck and / or on the upper body. When a protective hood is used, a germ inactivator with a fan is preferably used, which preferably inflates the protective hood so that the protective hood made of flexible material is inflated. The protective hood can have a transparent visor, which can be either rigid or in the form of a transparent film.
Die vorliegende Gesichtsmaske liegt umlaufend abdichtend am Träger an, sodass im Wesentlichen keine Leckagen entstehen, die ein Ein- oder Ausströmen von Luft ermöglichen. Hierfür kann die Gesichtsmaske eine umlaufende Dichtung, bspw. eine Dichtlippe oder eine doppelte Dichtlippe aufweisen, die bspw. aus einem Silikon oder einem Silikonkautschuk oder einem anderen geeigneten Dichtmaterial gefertigt sein kann. Die Gesichtsmaske kann grundsätzlich als Halbmaske, also eine Maske, die Mund und Nase des Trägers bedeckt, ausgeführt sein. Zur Erhöhung der Sicherheit für den Träger ist die Gesichtsmaske aber vorzugsweise als Vollmaske, d. h. eine Maske, die Mund, Nase und Augen des Trägers bedeckt, ausgebildet.The face mask in question rests on the wearer in a circumferential sealing manner, so that essentially no leaks occur that allow air to flow in or out. For this purpose, the face mask can have a circumferential seal, for example a sealing lip or a double sealing lip, which can be made, for example, of a silicone or a silicone rubber or another suitable sealing material. The face mask can in principle be designed as a half mask, that is to say a mask that covers the wearer's mouth and nose. To increase the safety for the wearer, however, the face mask is preferably a full face mask, i. H. a mask covering the wearer's mouth, nose and eyes is formed.
Vorzugsweise kann eine zweite Dichtung einen Mund- Nasenraum von einem Augenraum trennen, sodass ein Volumen, in dem sich ausgeatmete Luft und Luft aus der Zuführung vermischen, möglichst klein gehalten wird. Ferner wird auf diese Weise ein Beschlagen einer Scheibe der Gesichtsmaske verhindert.A second seal can preferably separate a mouth and nose space from an eye space, so that a volume in which exhaled air and air from the supply line mix is kept as small as possible. In this way, fogging of a pane of the face mask is also prevented.
Die Zuführung und die Abführung der Atemluft sind vorzugsweise durch Ventile fluidisch im Wesentlichen voneinander getrennt geführt. Beispielsweise kann die Abführung an Atemluft unmittelbar über ein erstes Rückschlagventil aus der Maske in die Umgebung abgeleitet werden. Die Zuführung kann - vorzugsweise über ein zweites Rückschlagventil - über direkt oder mittelbar aus dem Keiminaktivator in die Maske geführt sein. Das erste Rückschlagventil löst damit bei einem Überdruck, der beim Ausatmen in der Maske entsteht, aus und ermöglicht so ein Ausströmen der ausgeatmeten Luft aus der Maske in die Umgebung. Das zweite Rückschlagventil löst bei einem Unterdruck, der beim Einatmen in der Maske entsteht, aus, sodass Luft aus dem Keiminaktivator in das Innere der Maske einströmen kann.The supply and discharge of the breathing air are preferably fluidically separated from one another, preferably by valves. For example, the discharge of breathing air can be diverted directly from the mask into the environment via a first check valve. The supply can - preferably via a second check valve - be guided directly or indirectly from the germ inactivator into the mask. The first non-return valve thus triggers in the event of an overpressure that arises in the mask when exhaling and thus enables the exhaled air to flow out of the mask into the environment. The second non-return valve triggers when a negative pressure is generated in the mask when you inhale, so that air from the germ inactivator can flow into the interior of the mask.
Für den Fall, dass ein Infizierter Mensch die Maske trägt, ist der Keiminaktivator an die Ausatemleitung anzuschließen.In the event that an infected person wears the mask, the germ inactivator must be connected to the exhalation line.
Der Keiminaktivator weist in der Zuführung eine UV-Strahlungsquelle auf, die geeignet ausgebildet und dimensioniert ist, dass bezogen auf SARS-CoV-1 Viren wenigstens 4 log-Stufen in der Luft der Zuführung inaktiviert werden. Eine log10-Stufe oder kurz eine log-Stufe ist eine Maßeinheit für eine Keimreduktion um jeweils eine Zehnerpotenz: Eine log10-Stufe reduziert die vorhandene Keimmenge um 90 %; von der Ursprungspopulation 100 haben lediglich 10 überlebt. Bei einer Reduktion um 4 log-Stufen werden also 99,99 % der ursprünglich vorhandenen Keime abgetötet beziehungsweise inaktiviert. Inaktivierung bedeutet, dass Viren in Wirtszellen nicht mehr replikationsfähig sind.In the feed, the germ inactivator has a UV radiation source which is suitably designed and dimensioned so that, based on SARS-CoV-1 viruses, at least 4 log levels are inactivated in the air of the feed. A log 10 level, or a log level for short, is a unit of measurement for a germ reduction by a power of ten: a log 10 level reduces the amount of germs present by 90%; of the original population of 100, only 10 survived. With a reduction of 4 log levels, 99.99% of the originally present germs are killed or inactivated. Inactivation means that viruses are no longer able to replicate in host cells.
Durch eine UV-Strahlungsquelle werden im Erbgut von Viren RNA bzw. DNA Schäden hervorgerufen, sodass diese dann nicht mehr vermehrungsfähig sind. Auf diese Weise können die Viren, ohne diese durch einen Filter mechanisch abzuhalten, inaktiviert und somit unschädlich gemacht werden.A source of UV radiation causes RNA or DNA damage in the genome of viruses, so that they are no longer able to reproduce. In this way, the viruses can be inactivated and thus rendered harmless without being mechanically blocked by a filter.
Um eine ausreichende Bestrahlung der vorbeiströmenden Luft zu erreichen, können auch mehrere UV-Strahlungsquellen eingesetzt werden. Diese können seriell oder parallel angeordnet sein, je nachdem, wie die räumlichen Umgebungs- und die Strömungsbedingungen sind.In order to achieve sufficient irradiation of the air flowing past, several UV radiation sources can also be used. These can be arranged in series or in parallel, depending on the spatial ambient and flow conditions.
Besonders gute Ergebnisse werden erzielt, wenn die UV-Strahlungsquelle Licht im UVC-Bereich, insbesondere im oberen UVC-Bereich, das bedeutet vorliegend bei einer Wellenlänge zwischen 240 nm und 280 nm, vorzugsweise zwischen 250 nm und 260 nm emittiert. Kommerziell verfügbar sind derzeit hauptsächlich UV-Strahlungsquellen, die bei einer Wellenlänge von 253 nm emittieren, aber auch UV-Strahlungsquellen mit einer Wellenlänge von 260 nm sind zunehmend verfügbar und können ebenso eingesetzt werden. Bei 260 nm liegt das Absorptionsmaximum von für RNA, sodass hier besonders gute Ergebnisse zu erwarten sind. Wellenlängen unter 220 nm haben sich als wenig geeignet herausgestellt, da diese zu einer vermehrten Erzeugung von Ozon in der bestrahlten Luft führen. Wellenlängen über 295 nm sind zu energiearm, um ausreichend DNA und RNA Schäden zu erzeugen.Particularly good results are achieved when the UV radiation source emits light in the UVC range, in particular in the upper UVC range, that is to say in the present case at a wavelength between 240 nm and 280 nm, preferably between 250 nm and 260 nm. Currently, mainly UV radiation sources that emit at a wavelength of 253 nm are commercially available, but UV radiation sources with a wavelength of 260 nm are also increasingly available and can also be used. The absorption maximum of for RNA is at 260 nm, so that particularly good results can be expected here. Wavelengths below 220 nm have proven to be unsuitable as they lead to an increased generation of ozone in the irradiated air. Wavelengths above 295 nm are too low in energy to cause sufficient DNA and RNA damage.
Auch UV-Strahlungsquellen im UVB-Bereich, d.h. bei Wellenlängen zwischen 280nm und 350 nm, können zum Einsatz kommen und erzielen gute Ergebnisse.UV radiation sources in the UVB range, i.e. at wavelengths between 280 nm and 350 nm, can also be used and achieve good results.
Versuche der Anmelderin haben ergeben, dass bei UVC-Strahlung einer Wellenlänge von 253,7 nm eine Inaktivierung einer Zehnerpotenz (einer log-Stufe) SARS-CoV-1 Viren bspw. bei einer Bestrahlungsleistung von 3,9 +/-0,6 mJ/cm2 erfolgt. Um eine Inaktivierung von 4 log-Stufen bezogen auf SARS-CoV-1 Viren zu erreichen wäre damit eine Bestrahlungsleistung von insgesamt wenigstens zwischen 13,2 mJ/cm2 und 18,0 mJ/cm2 notwendig. Diese Intensität kann aber durch weitere technische Maßnahmen reduziert werden, sodass auch geringere Intensitäten für eine ausreichende Inaktivierung ausreichend sind.Tests by the applicant have shown that in the case of UVC radiation with a wavelength of 253.7 nm, an inactivation of a power of ten (one log level) SARS-CoV-1 viruses, for example at an irradiation power of 3.9 +/- 0.6 mJ / cm 2 takes place. In order to achieve inactivation of 4 log levels based on SARS-CoV-1 viruses, an irradiation output of at least between 13.2 mJ / cm 2 and 18.0 mJ / cm 2 would be necessary. This intensity can, however, be reduced by further technical measures, so that lower intensities are also sufficient for adequate inactivation.
Auch für UVB-Strahlung einer Wellenlänge von 275-295 nm konnten durch Versuche entsprechende Ergebnisse erzielt werden. Eine Inaktivierung von einer log-Stufe SARS-CoV-1 Viren konnte hier bei einer Intensität von 18+/-3 mJ/cm2 erreicht werden.Tests have also yielded corresponding results for UVB radiation with a wavelength of 275-295 nm. Inactivation of one log level of SARS-CoV-1 viruses could be achieved here at an intensity of 18 +/- 3 mJ / cm 2 .
Da derzeit UVC-Strahlungsquellen aber eine bessere kommerzielle Verfügbarkeit aufweisen, werden diese bevorzugt eingesetzt.Since UVC radiation sources currently have better commercial availability, they are preferred.
Um eine optimierte Bestrahlung der an der UV-Strahlungsquelle vorbeiströmenden Luft zu erreichen, ist die UV-Strahlungsquelle langgestreckt, vorzugsweise kreiszylindrisch mit homogener Abstrahlcharakteristik ausgebildet.In order to achieve optimized irradiation of the air flowing past the UV radiation source, the UV radiation source is elongated, preferably circular-cylindrical with homogeneous radiation characteristics.
Langgestreckt bedeutet vorliegend, dass eine Länge der UV-Strahlungsquelle wenigstens das dreifache, vorzugsweise wenigstens das fünffache eines Durchmessers der Strahlungsquelle beträgt.In the present case, elongated means that a length of the UV radiation source is at least three times, preferably at least five times, a diameter of the radiation source.
Durch eine homogene Abstrahlcharakteristik wird erreicht, dass die vorbeiströmende Luft an allen Stellen der UV-Strahlungsquelle gleichförmig bestrahlt wird. Es wird dadurch vermieden, dass Strömungspfade entstehen, auf denen eine reduzierte Bestrahlung und damit Inaktivierung stattfindet.A homogeneous radiation characteristic ensures that the air flowing past is uniformly irradiated at all points of the UV radiation source. This avoids the creation of flow paths on which a reduced irradiation and thus inactivation takes place.
Die Zuführung an Luft kann bspw. durch ein Rohr, oder jeden anderen Volumenkörper vorzugsweise in der Form eines hohlen Kreiszylinders geführt sein. In dem Rohr kann die UV-Strahlungsquelle vorzugsweise entlang einer Symmetrieachse, vorzugsweise nicht randständig, des Rohrs angeordnet sein.The supply of air can, for example, be guided through a pipe or any other volume body, preferably in the form of a hollow circular cylinder. The UV radiation source can preferably be arranged in the tube along an axis of symmetry, preferably not at the edge, of the tube.
Durch die Führung der Zuführung in einem Rohr, in dem die UV-Strahlungsquelle angeordnet ist, kann sichergestellt werden, dass die Strahlung über eine definierte Strecke auf die vorbeiströmende Luft einwirkt, sodass eine ausreichende Strahlungsdosis auf die in der Luft transportierten Keime erreicht wird.By guiding the supply in a tube in which the UV radiation source is arranged, it can be ensured that the radiation acts on the air flowing past over a defined distance, so that a sufficient radiation dose is achieved on the germs transported in the air.
Bei einer entlang der Symmetrieachse des Rohrs angeordneten UV-Strahlungsquelle, die über 360° homogen über ihre gesamte Länge UV-Strahlung emittiert, kann eine besonders effektive Bestrahlung der zuströmenden Luft und der darin enthaltenen Keime erreicht werden.With a UV radiation source arranged along the axis of symmetry of the pipe, which emits UV radiation homogeneously over 360 ° over its entire length, particularly effective irradiation of the inflowing air and the germs contained therein can be achieved.
Auch eine Kompaktstrahlungsquelle in U Form kann diese Aufgabe erfüllen. Außerdem einseitig oder zweiseitig gesockelte, oder auch mehrere Leuchtstoffröhren, die ausreichend Strahlung in dem gewünschten Wellenlängenbereich abgeben.A U-shaped compact radiation source can also fulfill this task. In addition, one-sided or two-sided socketed, or even several fluorescent tubes that emit sufficient radiation in the desired wavelength range.
Solche Leuchtstoffröhren können annähernd jede Form aufweisen. Typisch sind aber langgestreckte Röhren, häufig mit beidseitigem elektrischem Anschluss, U-förmige Kompaktleuchten mit einseitigem elektrischem Anschluss, oder Leuchtkörper in Spiralform. Diese Aufzählung soll aber andere Formen des Leuchtkörpers, insbesondere individuell angepasste Formen oder auch andere kommerzielle Formen nicht ausschließen.Such fluorescent tubes can have almost any shape. However, elongated tubes, often with an electrical connection on both sides, U-shaped compact lights with an electrical connection on one side, or light bodies in a spiral shape are typical. However, this list is not intended to exclude other shapes of the luminous element, in particular individually adapted shapes or also other commercial shapes.
Vorzugsweise ist in einem Fall eines U-förmigen Leuchtmittels das Volumen, das das Leuchtmittel umgibt, im Wesentlichen elliptisch, wobei die U-förmige Kompaktröhre und das Rohr eine gemeinsame Längsachse aufweisen und im Querschnitt so zueinander ausgerichtet sind, dass eine Hauptachse des elliptischen Luftrohres um 90° verdreht einer Achse verläuft, welche im Querschnitt durch beide Röhren mittig läuft. Oder anders ausgedrückt, dass der längere Durchmesser des Luftrohres zwischen den parallelen UV Röhren hindurchläuft.Preferably, in a case of a U-shaped illuminant, the volume surrounding the illuminant is essentially elliptical, the U-shaped compact tube and the tube having a common longitudinal axis and being aligned with one another in cross section so that a main axis of the elliptical air tube around An axis rotates 90 ° and runs centrally in cross section through both tubes. In other words, the longer diameter of the air tube runs between the parallel UV tubes.
Die Strahlungsquelle, vorzugsweise Entladungslampe, kann durch eine zusätzliche, für UV-Strahlung transparente, Hülle umgeben sein, und damit bspw. vor mechanischen Einwirkungen geschützt werden. Die Hülle kann einen Filter aufweisen oder als Filter ausgebildet sein. Der Filter kann für bestimmte Wellenlängen durchlässig sein und das Lichtspektrum der Strahlungsquelle so verbessern.The radiation source, preferably a discharge lamp, can be surrounded by an additional envelope that is transparent to UV radiation, and thus, for example, can be protected from mechanical effects. The envelope can have a filter or be designed as a filter. The filter can be permeable to certain wavelengths and thus improve the light spectrum of the radiation source.
Ein Volumen des Rohrs, in dem die UV-Strahlungsquelle angeordnet ist, sollte zwischen 1 I und 35 I, vorzugsweise zwischen 3 I und 25 I, weiter bevorzugt zwischen 3 I und 10 I betragen.A volume of the tube in which the UV radiation source is arranged should be between 1 l and 35 l, preferably between 3 l and 25 l, more preferably between 3 l and 10 l.
Eine Länge des Rohrs, in dem die UV-Strahlungsquelle angeordnet ist, sollte wenigsten 20 cm betragen, vorzugsweise zwischen 20 cm und 80 cm, weiter bevorzugt zwischen 25 cm und 65 cm.A length of the tube in which the UV radiation source is arranged should be at least 20 cm, preferably between 20 cm and 80 cm, more preferably between 25 cm and 65 cm.
Um die Effizienz der Bestrahlung zu erhöhen kann das Rohr innenseitig UV-Strahlung reflektierend ausgestaltet sein. Durch die Reflexion der UV-Strahlung wird die Inaktivierungsleistung des Keiminaktivators deutlich erhöht, sodass ein Wirkungsgrad der Anordnung deutlich verbessert wird.In order to increase the efficiency of the irradiation, the inside of the tube can be designed to reflect UV radiation. By reflecting the UV radiation, the inactivation performance of the germ inactivator is significantly increased, so that the efficiency of the arrangement is significantly improved.
Das Rohr kann eine innenseitige Oberfläche aus Aluminium, vorzugsweise aus poliertem Aluminium aufweisen. Hierzu kann das Rohr entweder vollständig aus Aluminium gefertigt und poliert sein. Alternativ kann ein Trägerrohr aus einem anderen Material, bspw. einem Kunststoff oder einem anderen Metall verwendet und mit Aluminium oder einem anderen UVC-reflektierenden Material beschichtet werden.The tube can have an inside surface made of aluminum, preferably made of polished Have aluminum. For this purpose, the tube can either be made entirely of aluminum and polished. Alternatively, a support tube made of another material, for example a plastic or another metal, can be used and coated with aluminum or another UVC-reflective material.
Die Beschichtung kann bspw. durch Bedampfen, Sputtern oder Bekleben mit einer entsprechenden Folie erzeugt werden.The coating can be produced, for example, by vapor deposition, sputtering or gluing with a corresponding film.
Das Rohr kann eingangsseitig und/oder ausgangsseitig einen Turbulenzdämpfer zur Reduzierung von Druck- und damit Strömungsgeschwindigkeitsspitzen und/oder turbulenten Luftströmungen aufweisen.The tube can have a turbulence damper on the inlet side and / or outlet side for reducing pressure and thus flow velocity peaks and / or turbulent air flows.
Ein solcher Turbulenzdämpfer kann bspw. durch eine Anordnung aus einer Vielzahl von parallel zueinander und in Axialrichtung des Rohres ausgerichteten Röhrchen sein. Alternativ kann auch ein stopfenartiges Element mit einer Vielzahl von in Axialrichtung des Rohres verlaufenden Öffnungen, bspw. Bohrungen oder der gleichen als Turbulenzdämpfer eingesetzt werden.Such a turbulence damper can be, for example, by an arrangement of a multiplicity of tubes aligned parallel to one another and in the axial direction of the tube. Alternatively, a plug-like element with a large number of openings, for example bores or the like, running in the axial direction of the pipe can also be used as a turbulence damper.
Durch den Turbulenzdämpfer werden Luftstromturbulenzen gedämpft, sodass trotz rhythmischer Atmung des Trägers alle Luftteilchen gleichmäßig bestrahlt werden.The turbulence damper dampens air flow turbulences so that all air particles are irradiated evenly despite the wearer's rhythmic breathing.
Der Turbulenzdämpfer weist vorzugsweise eine Länge zwischen 5 mm und 70 mm, vorzugsweise zwischen 10 mm und 60 mm, weiter bevorzugt wenigstens 40 mm oder wenigstens 50 mm, auf. Die Öffnungen in dem Turbulenzdämpfer, d. h. insbesondere ein Innendurchmesser der Röhrchen oder anderer Öffnungen liegt vorzugsweise zwischen 2 mm und 15 mm, vorzugsweise zwischen 3 mm und 8 mm.The turbulence damper preferably has a length between 5 mm and 70 mm, preferably between 10 mm and 60 mm, more preferably at least 40 mm or at least 50 mm. The openings in the turbulence damper, i.e. H. in particular an inside diameter of the tubes or other openings is preferably between 2 mm and 15 mm, preferably between 3 mm and 8 mm.
Um einer unerwünschter Ozonbildung entgegenzuwirken, kann eine Katalysatorelement in Strömungsrichtung hinter der Bestrahlungseinheit angeordnet sein. Das Katalysatorelement kann als separates Bauelement und/oder katalytische Beschichtung der Flächen des Turbulenzdämpfers ausgebildet sein. Das Katalysatorelement, d.h. die Beschichtung oder das separate Bauelement als Insert kann als Katalysator Metalloxyde, beispielsweise von Mangan oder Kupfer oder auch Aktivkohle enthalten.In order to counteract an undesired formation of ozone, a catalyst element can be arranged behind the irradiation unit in the direction of flow. The catalyst element can be designed as a separate component and / or a catalytic coating of the surfaces of the turbulence damper. The catalyst element, i.e. the coating or the separate component as an insert, can contain metal oxides, for example of manganese or copper or also activated carbon, as a catalyst.
Ein in Richtung der UV-Strahlungsquelle weisende Oberfläche des Turbulenzdämpfers kann ebenfalls UVC-reflektierend ausgebildet sein. So kann der Wirkungsgrad der Bestrahlung weiter verbessert werden.A surface of the turbulence damper pointing in the direction of the UV radiation source can also be designed to be UVC-reflective. In this way, the efficiency of the irradiation can be further improved.
Es ist vorteilhaft, wenn das Rohr, in dem die UV-Strahlungsquelle angeordnet ist, ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von zwischen 1 zu 1 und 5 zu 1, vorzugsweise zwischen 2 zu 1 und 4 zu 1, weiter bevorzugt von 3 zu 1 aufweist. Durch ein entsprechendes Verhältnis von Länge zu Durchmesser wird eine ausreichende Bestrahlung der Keime, die in der durch das Rohr strömenden Luft enthalten sind, erreicht.It is advantageous if the tube in which the UV radiation source is arranged has a length to diameter ratio of between 1: 1 and 5: 1, preferably between 2: 1 and 4: 1, more preferably 3: 1 . With a corresponding ratio of length to diameter, sufficient irradiation of the germs contained in the air flowing through the pipe is achieved.
Die UV-Strahlungsquelle kann als Quecksilber-Entladungslampe oder LED-Leuchtmittel ausgebildet sein. Derzeit ist der Wirkungsgrad von Quecksilber-Entladungslampen für die Erzeugung von UVC noch deutlich besser als der von LED-Leuchtmitteln. Dies kann sich aber durch weitere Entwicklungen ändern, sodass dann LED-Leuchtmittel zu bevorzugen wären. Ferner kann es Einsatzzwecke des Personenschutzapparates geben, in denen der reduzierte Wirkungsgrad der LED-Leuchtmittel zugunsten deren Quecksilberfreiheit in Kauf genommen werden kann oder muss.The UV radiation source can be designed as a mercury discharge lamp or LED light source. The efficiency of mercury discharge lamps for generating UVC is currently significantly better than that of LED lamps. However, this can change as a result of further developments, so that LED light sources would then be preferred. Furthermore, there may be uses of the personal protection apparatus in which the reduced efficiency of the LED light sources can or must be accepted in favor of being free of mercury.
Der Keiminaktivator wird mittels einer mobilen Energiequelle versorgt. Das bedeutet, dass der Keiminaktivator eine Batterie oder einen Akkumulator aufweist, wobei die Batterie oder der Akkumulator vorzugsweise auswechselbar ist. Wie oben beschrieben ist - wenn eine entsprechende Infrastruktur vorhanden ist - auch ein stationärer Betrieb möglich.The germ inactivator is supplied by a mobile energy source. This means that the germ inactivator has a battery or an accumulator, the battery or the accumulator preferably being exchangeable. As described above - if an appropriate infrastructure is available - stationary operation is also possible.
Durch eine auswechselbare Ausgestaltung der Energiequelle wird erreicht, dass der Personenschutzapparat bis auf die Dauer des Auswechselvorgangs quasi dauerhaft betrieben werden kann, wohingegen ein fest verbauter Energiespeicher eine Totzeit für die Dauer eines Ladevorgangs bedeuten würde.An exchangeable design of the energy source means that the personal protection apparatus can be operated almost permanently until the replacement process takes place, whereas a permanently installed energy store would mean a dead time for the duration of a charging process.
Ein besonders gutes Ergebnis der Inaktivierung wird erreicht, wenn das Rohr und UV-Strahlungsquelle derart aufeinander abgestimmt sind, dass auf der Innenseite des Rohres, durch das die Luft geführt wird, eine Intensität von wenigstens 10 mJ/cm2 erreicht wird. Durch eine Reflexion an der Innenseite des Rohrs wird die Effizienz der Bestrahlung erhöht, sodass bereits eine geringere Intensität ausreicht um eine ausreichende Inaktivierung von 4 log-Stufen von SARS-CoV-1 Viren zu erreichen.A particularly good result of inactivation is achieved if the tube and UV radiation source are matched to one another in such a way that an intensity of at least 10 mJ / cm 2 is achieved on the inside of the tube through which the air is passed. A reflection on the inside of the tube increases the efficiency of the irradiation, so that even a lower intensity is sufficient to achieve a sufficient inactivation of 4 log levels of SARS-CoV-1 viruses.
Beispielsweise kann mit einem Akku mit einer Kapazität von 20 Ah ein Leuchtmittel mit einer elektrischen Leistungsaufnahme von 11 W ca. 20 Stunden lang betrieben werden. Ein Leuchtmittel mit einer elektrischen Leistung von 11 W gibt eine Lichtleistung von ca. 3300 mJ/s an UVC-Strahlung im gewünschten Wellenlängenbereich von 250-260 nm ab. Ein UV-Leuchtmittel mit einer elektrischen Leistungsaufnahme von 24 W erreicht sogar ca. 7000-8000 mJ/s UVC. Beispielsweise erreicht eine Lampe des Herstellers Osram eine Lichtleistung von 7300mW.For example, with a battery with a capacity of 20 Ah, a lamp with an electrical power consumption of 11 W can be operated for approx. 20 hours. A lamp with an electrical output of 11 W emits a light output of approx. 3300 mJ / s of UVC radiation in the desired wavelength range of 250-260 nm. A UV lamp with an electrical power consumption of 24 W even reaches approx. 7000-8000 mJ / s UVC. For example, a lamp made by Osram achieves a light output of 7300mW.
Um die Sicherheit des Verwenders des Personenschutzapparats zu erhöhen, kann eine akustische und/oder optische Warnung bei Auftreten eines Fehlers ausgegeben werden. Der Personenschutzapparat kann hierfür entsprechende akustische oder optische Warnmittel, bspw. einen Summer und/oder ein Blinklicht aufweisen. Ein Fehler kann bspw. eine Störung oder Nichtfunktion der UV-Strahlungsquelle oder auch ein zu niedriger Ladezustand des Energiespeichers sein.In order to increase the safety of the user of the personal protection apparatus, an acoustic and / or visual warning can be issued when an error occurs. For this purpose, the personal protection apparatus can have appropriate acoustic or optical warning means, for example a buzzer and / or a flashing light. An error can be, for example, a malfunction or non-function of the UV radiation source or a charge state of the energy store that is too low.
Um das Eindringen grober Partikel sowie von Insekten oder dergleichen in die Zuführung zu verhindern kann in der Zuführung im Bereich einer Ansaugöffnung ein Grobfilter für Partikel einer derartigen Größe angeordnet sein. Auch Feinfilter sowie eine Kombination mit allen weiteren möglichen Filtern ist denkbar.In order to prevent the penetration of coarse particles and insects or the like into the feed, a coarse filter for particles of such a size can be arranged in the feed in the region of a suction opening. Fine filters and a combination with all other possible filters is also conceivable.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren eingehend erläutert. Es zeigen:
-
1 ein Ausführungsbeispiel eines Personenschutzapparates gemäß der vorliegenden Anmeldung, -
2 eine vergrößerte Darstellung der Gesichtsmaske des Personenschutzapparates aus1 , -
3 eine schematische Schnittzeichnung durch den Keiminaktivator des Personenschutzapparates aus1 und -
4 eine Schutzhaube, wie sie anstelle der Gesichtsmaske inden 1 und2 eingesetzt werden kann.
-
1 an embodiment of a personal protection apparatus according to the present application, -
2 an enlarged view of the face mask of thepersonal protection apparatus 1 , -
3 a schematic sectional drawing through the germ inactivator of thepersonal protection apparatus 1 and -
4th a protective hood like the one in the1 and2 can be used.
In den Figuren bezeichnen - soweit nicht anders angegeben - gleiche Bezugszeichen gleiche oder einander entsprechende Komponenten mit gleicher Funktion.In the figures, unless otherwise stated, the same reference symbols designate the same or corresponding components with the same function.
Der Personenschutzapparat
Mit dem Maskenkörper
In einem oberhalb der Scheibe
Eine Zuführung
Der Keiminaktivator
In der Darstellung der
Ein Keiminaktivator ist verkleinert auch direkt an der Maske möglich und kommt in einem solchen Fall ohne Anschlussschlauch aus.A germ inactivator can also be reduced in size directly on the mask and, in such a case, does not require a connecting tube.
Der Keiminaktivator
An das Rohr
Ausgangsseitig ist das Rohr
Sowohl eingangsseitig als auch ausgangsseitig kann in dem Rohr ein Turbulenzdämpfer zur Reduzierung turbulenter Luftströmungen angeordnet sein. Durch einen solchen Turbulenzdämpfer kann in gewissem Maße dazu beitragen werden, die durch die rhythmische Atmung des Menschen entstehenden Druckspitzen, die damit auch zu Spitzen der Strömungsgeschwindigkeit führen, zu bekämpfen und die Luftströmung im Inneren des Rohres
Ausschlaggebend für die Wirkung des Keiminaktivators
Die Schutzhaube 4 weist, wie die Gesichtsmaske
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Scheibe
Die Schutzhaube 4 im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist ein Rückschlagventil
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- PersonenschutzapparatPersonal protection apparatus
- 33
- GesichtsmaskeFace mask
- 55
- KeiminaktivatorGerm inactivator
- 77th
- ZuführungFeed
- 99
- AbführungDischarge
- 1111
- Schlauch hose
- 3131
- MaskenkörperMask body
- 3232
- SpanngurteLashing straps
- 3333
- Scheibedisc
- 3434
- DichtlippeSealing lip
- 3535
- NasenabdeckungNose cover
- 3636
- erstes Rückschlagventilfirst check valve
- 3838
- zweites Rückschlagventilsecond check valve
- 4040
- Zuführungsanschluss Feed connector
- 5050
- Rucksackbackpack
- 5151
- UV-StrahlungsquelleUV radiation source
- 5252
- Rohrpipe
- 5353
- BeschichtungCoating
- 5454
- EnergiespeicherEnergy storage
- 5555
- AnsaugtrichterSuction funnel
- 5656
- GrobfilterCoarse filter
- 5757
- VerbindungsstückConnector
- 5959
- Anschluss connection
- LL.
- Längelength
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020106216.8A DE102020106216A1 (en) | 2020-03-06 | 2020-03-06 | Personal protection apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020106216.8A DE102020106216A1 (en) | 2020-03-06 | 2020-03-06 | Personal protection apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102020106216A1 true DE102020106216A1 (en) | 2021-09-09 |
Family
ID=77388607
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102020106216.8A Pending DE102020106216A1 (en) | 2020-03-06 | 2020-03-06 | Personal protection apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102020106216A1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5165395A (en) | 1992-02-14 | 1992-11-24 | Ricci Mark R | Ultra-violet germicidal mask system |
WO2007051279A1 (en) | 2005-11-03 | 2007-05-10 | Uv Light Sciences Group, Inc. | Ultra-violet germicidal personal protection apparatus |
US20070240719A1 (en) | 2006-04-18 | 2007-10-18 | Raul Duarte | Portable air-purifying system |
US8397715B2 (en) | 2008-11-28 | 2013-03-19 | Jeffrey C. Litz | Chemical and biological protection mask |
-
2020
- 2020-03-06 DE DE102020106216.8A patent/DE102020106216A1/en active Pending
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