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Um sich selbst vor Viren im Umfeld zu schützen, wird professioneller Atemschutz benötigt, sogenannte FFP2-Masken, besser noch FFP3- Masken. Diese filtern 99 Prozent der Erreger. Ein anderer Grund für den Einsatz der Atemmasken ist der Schutz anderer Menschen, wenn der Nutzende bereits krank ist.
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Die Erfindung betrifft eine Atemmaske, welche sich wenigstens aus zwei Komponenten - eines Rahmens und eines Filtermedium - zusammensetzt. Des Weiteren betrifft die Erfindung Herstellprozesse der Atemmaske.
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Bislang sind vier Lösungsansätze bekannt:
- a. Masken ausschließlich aus einem weichen Filtermaterial (Baumwolle, Polyester, etc.), die durch das Nähen hergestellt werden
- b. Masken aus einem geformten Filtermaterial, die eine 3-dimensionale Struktur aufweisen
- c. Masken aus Kunststoffgehäusen, die durch das Spritzgießen hergestellt werden und über austauschbare Filterkartuschen verfügen
- d. Masken aus einem 2-dimensionalen Rahmen, die ein weiches Filtermedium festhält und eine bessere Luftdichtheit als der Lösungsansatz a aufweist.
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Die o.g. Lösungsansätze weisen unterschiedliche Nachteile auf. Weiche Masken haben eine geringe Dichtheit zwischen der Maske und der Gesichtsoberfläche. Der Einsatz eignet sich nicht für das medizinische Personal, welches in gefährlicher Umgebung arbeitet.
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3-dimensionale Masken, die im Warmumformverfahren hergestellt sind, weisen eine hohe Dichtheit auf. Jedoch können diese Masken i.d.R. nur 1mal verwendet werden. In Pandemiesituationen könnte es zum Versorgungsengpass kommen.
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Masken aus Kunststoffgehäusen sind ebenfalls 3-dimensional und lassen eine mehrfache Verwendung zu. Allerdings sind sie sehr aufwendig in der Produktion.
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Ausgehend hiervon ist es somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Atemmaske anzugeben, die vorangehend beschriebenen Nachteile nicht aufweist. Die Atemmaske soll insbesondere einfach herzustellen sein, einfach in einen Gebrauchszustand überführt werden können, d.h. zusammengebaut werden können, sowie möglichst kostengünstig und leicht zu desinfizieren sein.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs eins gelöst. Die abhängigen Patentansprüche stellen dabei vorteilhafte Weiterbildungen dar.
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Die Erfindung betrifft somit eine dreidimensionale Atemmaske, umfassend einen Rahmen, der aus Komponenten mit flachen bzw. zweidimensionalen Geometrien gebildet ist sowie mindestens ein am Rahmen befestigtes oder befestigbares Filterelement.
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Der Rahmen der erfindungsgemäßen Atemmaske ist somit in einem Lagerzustand zweidimensional ausgebildet und kann durch einfaches verbiegen der Atemmaske in einen Betriebszustand überführt werden, indem der Rahmen eine Wölbung aufweist, d. h. eine Kavität gebildet wird, in der Mund und Nase eines Benutzers aufgenommen werden können. Das Filterelement ist dabei am Rahmen befestigt.
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Besonderer Vorteil der Atemmaske der vorliegenden Erfindung ist dabei, dass die Komponenten im Notfall mithilfe einfacher Fertigungswerkzeuge wie Schere oder Teppichmesser hergestellt werden können. Weiterhin können die Komponenten im Notfall mithilfe einfacher Befestigungskomponenten wie Büroklammer, Kleber, Heißkleber, Tackern, Nadeln etc. mit einander verbunden werden können.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Atemmaske ist, dass die Atemmaske im kochenden Wasserbad, mit UV-Licht oder mit einem Gasgemisch desinfiziert und erneut verwendet werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Rahmen mindestens ein Rahmensegment sowie mindestens eine am mindestens einen Rahmensegment befestigbare oder befestigte Abstandsstrebe. Die mindestens eine Abstandsstrebe kann dabei mit dem Rahmensegment verbunden werden, wobei die Abstandsstrebe in einem Betriebszustand die dreidimensionale Gestaltung der Maske gewährleistet. Mittels der Abstandsstrebe kann somit die Atemmaske in den dreidimensionalen Betriebszustand überführt werden.
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Bevorzugt ist weiterhin, dass das mindestens eine Rahmensegment sowie die mindestens eine Abstandsstrebe flexibel und/oder verformbar ausgebildet sind. Hierunter ist zu verstehen, dass die Flexibilität bzw. die Verformung des mindestens einen Rahmensegments und/oder der Abstandsstrebe durch leichte Kraftanwendung des Benutzers selbst herbeigeführt werden kann, beispielsweise durch Umbiegen der jeweiligen Elemente unter Anwendung von sanftem Händedruck.
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Bevorzugt weist das mindestens eine Rahmensegment einen umlaufenden, geschlossenen Umriss auf.
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Hierbei kann ein Umriss eine Ausbuchtung für die Nase eines Benutzers vorgesehen sein.
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Das mindestens eine Rahmensegment weist bevorzugt in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen Strukturen auf, die eine Fixierung der mindestens einen Abstandsstrebe, des Filterelementes und/oder mindestens eines weiteren Rahmensegments erlauben insbesondere Löcher, Vertiefungen und/oder erhabene Strukturen, wie z.B. Nippel.
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Die mindestens eine Abstandsstrebe kann bevorzugt eine Länge aufweisen, die größer ist, als eine Distanz zwischen dem Umriss des mindestens einen Rahmensegments, an der Stelle, an der die Abstandsstrebe mit dem mindestens einen Rahmensegment befestigt ist oder befestigbar ist. Aufgrund der Tatsache, dass die Abstandsstrebe Länge ausgebildet ist, als die dafür erforderliche Strecke zur Befestigung der Abstand strebe an zwei gegenüberliegenden Seiten eines Rahmen Segmentes, wird die Abstandsstrebe bei Befestigung der jeweiligen Enden in eine dritte Dimension verbogen, wodurch die dreidimensionale Struktur der Atemmaske erzielt werden kann.
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Weiterhin ist von Vorteil, wenn der Rahmen aus zwei Rahmensegmente umfasst, die miteinander unter Einschluss der mindestens einen Abstandsstrebe sowie des Filterelementes verbunden sind oder werden können. Die Atemmaske stellt in diesem Fall dann den Verbund dieser zwei Rahmensegmente, der mindestens einen Abstandsstrebe und des Filterelementes dar. Hierbei ist insbesondere bevorzugt, wenn die mindestens eine Abstandsstrebe sowie das Filterelement zwischen den beiden Rahmensegmenten aufgenommen und eingeschlossen sind.
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Prinzipiell kann der Verbund zwischen Rahmensegment, Abstandsstrebe oder auch der Verbund zwischen zwei Rahmensegmenten auf beliebiger Art und Weise erfolgen. Beispielsweise können an den jeweilig Verbindungsstellen des Rahmenelementes und/oder der Abstandsstrebe Löcher vorhanden sein, durch die Befestigungselemente, beispielsweise Schrauben, Bolzen, Nieten oder sonstige Befestigungselement zum Verbund der jeweiligen Elemente durchgeführt werden können.
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Bei der zuvor genannten Ausführungsform ist insbesondere bevorzugt, wenn das erste der beiden Rahmensegmente in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen Löcher aufweist, und die zweite der beiden Rahmensegmente komplementär zu den Löchern des ersten der beiden Rahmensegmente ausgebildete Nippel aufweist, wobei Löcher und Nippel derart ausgebildet sind, eine Rastverbindung einzugehen.
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Insbesondere Ziel bei weiter von Vorteil, wenn die mindestens eine Abstandsstrebe an Verbindungsstellen mit den Rahmenelementen Löcher aufweist, durch die der jeweilige Nippel des zweiten der beiden Rahmensegmente geführt werden kann und so die Rastverbindung unter Einschluss der mindestens einen Abstandsstrebe erfolgt. Bei einer derartigen Ausführungsform ist die Atemmaske durch einfaches Zusammenklicken bzw. Zusammenrasten der jeweiligen Elemente unter Einschluss des Filterelementes herstellbar.
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Beispielsweise besteht das mindestens eine Rahmensegment sowie die mindestens eine Abstandsstrebe aus mindestens einem Kunststoff (PE, PP, ABS, TPU, Silikone etc.).
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Ebenso ist es jedoch möglich, dass das mindestens eine Rahmensegment aus einem selbstklebenden Kunststoff (Gecko-Pad, Magnetband, etc.) besteht.
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Vorzugsweise können das mindestens eine Rahmensegment sowie die mindestens eine Abstandsstrebe im industriellen Maßstab mit automatisierten Verfahren wie CNC-Fräsen, Spritzgießen, Stanzen, Laser-Cutten, 3D-Druck o.ä. hergestellt werden.
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Bevorzugt ist weiterhin, dass das mindestens eine Rahmensegment sowie die mindestens eine Abstandsstrebe im industriellen Maßstab mit mindestens einem Verbindungsverfahren wie Kleben, thermisches Schweißen, Nieten, Nähen o.ä. sicher verbunden werden.
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Das Filterelement kann insbesondere einen Vliesstoff, insbesondere einen HEPA-Vliesstoff umfassen oder hieraus gebildet ist.
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Masken aus einem flachen Rahmensegment weist im Gegensatz zur weichen Atemmaske eine bessere Luftdichtheit auf. Jedoch ist die Luftzirkulation zwischen Nase und dem Filtermedium durch einen direkten Kontakt nicht optimal.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine 3-dimensionale Atemmaske, die aus einfachen 2-dimensionalen Komponenten besteht und somit sehr einfach herstellbar sind. Durch die 3-dimensionale Maskenform wird eine Luftdichtheit gewährleistet.
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Der Rahmen der Atemmaske besteht aus zwei identischen Teilen, die das untere und obere Segment bilden. Zwei Abstandstreben werden am unteren Rahmensegment befestigt und bilden somit ein Gewölbe, welches dafür sorgt, dass ausreichend Luft zwischen der Nase und des Filtermediums ein- und ausströmen kann. Über dem Gewölbe wird das Filtermedium platziert. Mit dem oberen Rahmensegment wird das Filtermedium anschließend fixiert. Die Verbindung der Rahmensegmente kann einen Form- bzw. Kraftschluss aufweisen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Rahmen der Atemmaske aus einem flexiblen Kunststoff wie PE, ABS o.ä. hergestellt. Mittels einer Klemmvorrichtung werden die Komponenten unteres Rahmensegment, Abstandstreben, Filtermedium sowie oberes Rahmensegment luftdicht verbunden. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Komponenten der Atemmaske mittels Laser-Cut-Verfahren hergestellt. Jedes trennende oder generative Fertigungsverfahren wie 3D-Druck kann zur Herstellung eingesetzt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform werden die Komponenten der Atemmaske mit thermischen Schweißverfahren automatisch bzw. semiautomatisch verbunden.
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In einer weiteren Ausführungsform werden die Komponenten der Atemmaske mit einer leicht-trennbaren Verbindungstechnik (magnetisch, selbsthaftend oder klemmend) zusammengehalten. Dadurch lässt sich das Filtermedium problemlos ersetzen.
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Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Draufsicht der Atemmaske gem. der Erfindung,
- 2 eine isometrische Darstellung der Atemmaske,
- 3 eine Draufsicht der Abstandsstrebe,
- 4 eine Draufsicht des Rahmensegments
- 5 eine weitere Ausführungsform mit nur einem Rahmensegment
- Figur en 6 bis 8 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Atemmaske in verschiedenen Stadien des Zusammenbaus
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In 1 ist schematisch eine Teilansicht einer Atemmaske mit vorzugsweise zwei Abstandsstreben dargestellt. Diese Abstandsstreben sind dafür vorgesehen, um einen Abstand zwischen der Nase und dem Filtermedium zu erzielen, um somit einen optimalen Luftaustausch für den Nutzenden zu gewährleisten. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in den Figuren das Filterelement nicht dargestellt, sondern lediglich die tragenden Bestandteile der Atemmaske, d.h. Rahmensegment und Abstandsstreben. Sowohl Rahmenelement als auch Abstandsstrebe weisen dabei Löcher bzw. Durchbohrungen auf, die am Rahmenelement und der Abstandsstrebe jeweils derart ausgebildet sind, dass sie zur Deckung gebracht werden können. Bei Durchführung eines Fixierungselementes, wie beispielsweise einer Schraube, einer Niete bzw. eines Nippels etc. kann ein Verbund zwischen der jeweiligen Abstandsstrebe und dem Rahmenelement hergestellt werden. Die Absatzstrebe ist dabei länger ausgebildet, als die überbrückende Distanz zwischen dem Rahmen des Rahmenelementes an der Stelle, an der die Abstandsstrebe angebracht werden soll. Hierdurch wird bei Fixierung der Abstandstrebe am Rahmenelement eine Wölbung der Abstandsstrebe erzielt, durch die Dreidimensionalität der Atemmaske herbeigeführt werden kann.
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In 2 ist die isometrische Draufsicht der Atemmaske gemäß 1 dargestellt.
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In 3 ist eine Draufsicht der Abstandsstrebe dargestellt. Diese sollen Flexibilität aufweisen, um ein Gewölbe auf dem Rahmensegment zu bilden.
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In 4 ist eine Draufsicht des Rahmensegments. Das Rahmensegment weist in regelmäßigen Abständen Löcher auf. Diese Löcher dienen zur Erleichterung der Verbindung des unteren Rahmensegments mit dem oberen Rahmensegment sowie mit den Abstandsstreben und sind ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung.
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In 5 ist eine CAD-Zeichnung einer weiteren Ausführungsform der Atemmaske mit nur einem Rahmensegment für den nicht-professionellen Einsatzbereich.
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6 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die einzelnen Elemente, die den Rahmen der Atemmaske bilden, sind hierbei von oben nach unten dargestellt. Die beiden Rahmenelemente sind dabei oben und als mittleres Element dargestellt. In ihren geometrischen Umrissen sind die beiden Rahmenelemente identisch und können somit kongruent aufeinander liegend angeordnet werden. Der Unterschied zwischen den beiden Rahmenelementen ist dabei, dass das erste, oben abgebildete Rahmenelement, Löcher aufweist, das zweite Rahmen Element komplementäre Mittel, die mit den Löchern des ersten Rahmenelementes eine Rastverbindung eingehen können. Unten dargestellt ist die Abstandsstrebe, die in diesem Fall als einzelne Abstandsstrebe mit vier Armen und einem zentralen Element ausgebildet ist. Die Atemmaske wird dabei durch Übereinanderanordnen und Verbinden mittels der Rastverbindung des ersten Rahmenelements, der Abstandsstrebe, des Filterelements sowie abschließend des zweiten Rahmenelements gebildet.
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7 zeigt das zweite Rahmenelement, das mit der Abstandsstrebe verbunden ist. Hierbei sind die Nippel des zweiten Rahmenelements in die entsprechende Löcher der Abstandsstrebe eingeführt und mit dieser bereits verbunden.
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8 zeigt die Atemmaske im betriebsfertigen Zustand. Hierbei wird ausgehend von dem Verbund des zweiten Rahmen Elements mit der Abstandsstrebe, wie in 7 dargestellt, ein Filterelement - im Falle der 8 ein Zellstofftuch - über die gewölbte Abstandsstrebe gelegt und durch Verbinden des ersten Rahmenelementes mit dem zweiten Rahmenelement (Rastverbindung) unter Einklemmen des Filterelementes ein Verbund hergestellt. Die Atemmaske ist sodann betriebsbereit.
