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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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In der deutschen Patentanmeldung
10 2020 204 963.7 wurde 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, offenbart. Diese Erfindung lässt sich hinsichtlich der Vereinfachung des Handlings und der Luftdichtheit verbessern.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche stellen dabei vorteilhafte Weiterbildungen dar.
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Die Erfindung betrifft somit eine dreidimensionale Atemmaske, umfassend einen Rahmen mit einer Ausbuchtung für die Nase eines Benutzers, wobei der Rahmen im Bereich der Ausbuchtung flexibler ausgestaltet ist, wie der restliche Bereich des Rahmens, sowie mindestens ein am Rahmen befestigtes oder befestigbares Filterelement. Der Rahmen ist dabei vorzugsweise aus Komponenten mit flachen bzw. zweidimensionalen Geometrien gebildet.
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Der Rahmen der erfindungsgemäßen Atemmaske kann somit in einem Lagerzustand zweidimensional ausgebildet sein und vor oder nach dem Anlegen eines Filterelements in einen Betriebszustand überführt werden, indem der Rahmen im Bereich der Ausnehmung, in die die Nase des Benutzers aufgenommen werden soll, mithilfe der flexibleren Struktur, die durch Vertiefungsstrukturen, d.h. Ausdünnungen oder Einkerbungen des Rahmens im Bereich der Ausbuchtung oder eines flexiblen Scharniers gebildet wird, umgebogen wird und dadurch eine Wölbung annimmt, d. h. eine Kavität gebildet wird, in der Mund und Nase eines Benutzers aufgenommen werden können. Das Filterelement wird dabei an definierten Stellen des Rahmens befestigt.
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Besonderer Vorteil der Atemmaske der vorliegenden Erfindung ist dabei, dass der Nasenbügelbereich durch seine flexibele Ausgestaltung an die jeweilige individuelle Anatomie eines Benutzers angepasst werden kann. Beim Anlegen der Maske und durch die Zugkraft von Befestigungsbändern, mit denen die Maske am Kopf eines Benutzers angebracht wird, verformt sich die Maske mit dem flexiblen Nasenbügelbereich. Die Maske bildet einen Formschluss mit dem Mund-Nasen-Bereich des Nutzers.
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Durch die Flachscharniere bzw. die Vertiefungsstrukturen des Rahmens im Bereich der Ausbuchtung für die Nase ist der Rahmen quasi unterbrochen ausgebildet, wodurch der Rahmen in diesem Bereich eine flexibler ausgestaltet ist.
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Das Verbiegen des Rahmens und die Anpassung an die Gesichtsform des Nutzers kann somit einfach und sicher gewährleistet werden.
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Besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist somit, dass die die Auswölbung der Atemmaske sich individuell an die Nasen-Anatomie des Nutzers anpassen lässt.
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Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass das mindestens eine Rahmensegment in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen Strukturen aufweist, die eine Fixierung der mindestens einen Abstandsstrebe, des Filterelementes und/oder mindestens eines weiteren Rahmensegments erlauben insbesondere Löcher, Filmscharniere, Vertiefungen und/oder erhabene Strukturen, wie z.B. Nippel.
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Weiter ist bevorzugt, wenn das mindestens eine Rahmensegment im Bereich der Ausbuchtung mindestens ein Verschlusselement mit Filmscharnier und/oder mindestens eine Ausnehmung, in die das Verschlusselement mit Filmscharnier eines weiteren Rahmensegments eingreifen kann, aufweist. Hierdurch kann insbesondre im flexibel ausgestalteten Bereich der Aussparung eine zuverlässige Verbindung des Rahmens, insbesondere für den Fall, dass er zweiteilig ausgebildet ist, gewährleistet werden. Das Verschlusselement mit Filmscharnier kann dabei z.B. als eine flügelartige Struktur aufweisen und einstückig mit dem Rahmen bzw. dem jeweiligen Rahmenelement ausgebildet sein. Im Bereich der Verbindungsstelle mit dem Rahmen ist die Struktur als Filmscharnier ausgebildet. An dieser Stellte kann das Verschlusselement mit Filmscharnier problemlos gebogen werden. Das Verschlusselement kann beim Umbiegen somit in die Aussparung eines anderen Rahmenelements eingefügt werden, so dass zwei Rahmenelemente verbunden werden können.
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Von Vorteil ist ebenso, wenn die mindestens eine Abstandsstrebe eine Länge aufweist, 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.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der Rahmen zwei Rahmensegmente, ein unteres Rahmensegment und ein oberes Rahmensegment umfasst, die miteinander unter Einschluss der mindestens einen Abstandsstrebe sowie des Filterelementes verbunden sind oder werden können.
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Bei der zuvor genannten Ausführungsform ist es insbesondere von Vorteil, wenn das untere Rahmensegment im Bereich der Ausbuchtung mindestens ein Verschlusselement mit Filmscharnier, bevorzugt zwei Verschlusselemente mit Filmscharnier aufweist und das obere Rahmensegment im Bereich der Ausbuchtung eine der Anzahl der Verschlusselemente mit Filmscharnier entsprechende Anzahl von Ausnehmungen aufweist, in die bei Verbinden des unteren mit dem oberen Rahmensegment das jeweilige Verschlusselement mit Filmscharnier eingeführt werden kann und das untere mit dem oberen Rahmensegment verbindet.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Atemmaske ist, dass das Filterelement, z.B. ein Filtervlies beim Zusammenführen des oberen Rahmens mit dem unteren Rahmen zunächst beweglich zwischen den beiden Rahmenteilen gehalten wird. Das Filterelement wird zunächst von einem ersten Fixierelement an der ersten Stelle fixiert. Anschließend erfolgt die Fixierung des Filterelements an der nächsten Stelle. Nach der letzten Fixierung wird das Filterelement durch ein leichtes Drücken ausgewölbt. Das Filterelement wird dabei so dimensioniert, dass eine Auswölbung in der Mitte des Maskenrahmens durch leichtes Drücken erreicht werden kann. Erst beim Anlegen der Maske und Festziehen der Befestigungsbänder verbiegt sich der Rahmen samt Filterelement. Durch die Verbiegung der beiden Rahmensegmente wird die Haltekraft zwischen beiden Rahmensegmente auf das Filterelement erhöht. Zur Erleichterung der Verbiegung verfügen die Rahmensegmente über mindestens ein Flachscharnier. Eine sichere Halterung des Filterelements zwischen den Rahmensegmenten wird durch zusammen durch die Fixierungselemente und durch die Verbiegung der Rahmensegmente beim Festziehen der Befestigungsbänder gewährleistet.
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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 stabilisiert.
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Bevorzugt ist weiterhin, dass das mindestens ein 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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Zur Fixierung beider Rahmensegmente werden bevorzugt in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen erhabene Strukturen beispielsweise Klips, Nippels eingesetzt. Die Rahmensegmente weisen Gegenelemente wie Loch, Schlitze, o.ä. auf, die eine Fixierung des Filterelementes und/oder mindestens eines weiteren Rahmensegments erlauben.
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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 länger ausgebildet ist, als die dafür erforderliche Strecke zur Befestigung der Abstandstrebe 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 stabilisiert werden kann.
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Weiterhin ist von Vorteil, wenn der Rahmen 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 jeweiligen Verbindungsstellen des Rahmenelementes Schlitze vorhanden sein, an denen die Abstandsstreben arretiert werden können.
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Bei der zuvor genannten Ausführungsform ist insbesondere bevorzugt, wenn die Abstandsstreben als ein Bauteil in Kreuzform o.ä. aufgeführt und eingesetzt werden.
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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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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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Das Filterelement kann insbesondere einen Vliesstoff, insbesondere einen HEPA-Vliesstoff umfassen oder hieraus gebildet ist.
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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 Darstellung auf eine unteres Rahmenelement der erfindungsgemäßen Atemmaske,
- 2 eine schematische Darstellung auf eine oberes Rahmenelement der erfindungsgemäßen Atemmaske,
- 3 eine schematische Darstellung eines Verbindungsclips zur Verbindung des oberen und unteren Rahmenelements,
- 4 eine schematische Darstellung einer Abstandsstrebe
- 5 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Atemmaske in zusammengebautem Zustand sowie
- 6 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Atemmaske in zusammengebautem Zustand.
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1 zeigt eine Aufsicht auf ein unteres Rahmenelement 21, das mit einem oberen Rahmenelement (in 1 nicht dargestellt) zum Rahmen der erfindungsgemäßen Atemmaske verbunden werden kann. Das untere Rahmenelement verfügt dabei über einen umlaufenden Rahmen, der eine Aussparung 3 aufweist, in die Nase eines Benutzers aufgenommen werden kann. Das Rahmenelement 21 ist im Bereich der Aussparung 3 dabei stellenweise mit Einkerbungen 4 versehen, an denen das Material des Rahmenelements 21 dünner ausgebildet ist. Jedoch erhält das Rahmenelement 21 eine erhöhte Flexibilität, verglichen mit den übrigen Bereichen des Rahmenelements 21. Das Rahmenelement 21 verfügt zudem über Ausnehmungen bzw. Durchbrechungen 5, mit denen ein verbindendes Rahmenelement des unteren Rahmenelements 21 mit dem oberen Rahmenelement (hier nicht dargestellt) möglich ist. Zusätzlich verfügt das untere Rahmenelement 21 im Bereich der Aussparung 3 über zwei seitlich ausgebildete Verschlusselemente mit Filmscharnier 6, die als eine Art Flügel ausgestaltet sind. Das Filmscharnier ist hierbei direkt an der Verbindungsstelle des jeweiligen Verschlusslementes mit dem Rahmenelement ausgebildet und in 1 durch die rechteckigen Kästchen dargestellt.
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2 zeigt ein oberes Rahmenelement 22, das bezüglich des Umrisses nahezu kongruent mit den oberen Rahmenelement 21 (in 2 nicht dargestellt, siehe 1) ausgebildet ist. Auch das obere Rahmenelement 22 verfügt über eine Aussparung 3, die entsprechend ausgebildete ausgedünnte Bereiche 4 in Form von Einkerbungen aufweist. Auch das obere Rahmenelement 22 verfügt über Durchbrechungen bzw. Ausnehmungen, die bei Übereinanderlegen des oberen Rahmenelements 22 auf das untere Rahmenelement 21 an identischer Stelle ausgebildet sind. Das obere Rahmenelement 22 verfügt im Bereich der Aussparung 3 über zwei beidseitig ausgebildete längliche Schlitze 7, in die das jeweilige Verschlusselement mit Filmscharnier 6 des unteren Rahmenelements zur Verbindung des unteren Rahmenelements 21 mit dem oberen Rahmenelement 22 eingeführt werden kann.
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3 zeigt einen Klipp 9, der in die Ausnehmungen 5 des unteren Rahmenelements 21 und des oberen Rahmenelements 22 eingeführt werden kann. Hierdurch kann das untere Rahmenelement 21 und das obere Rahmenelement 22 miteinander zum Rahmen 2 verbunden werden.
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4 zeigt eine Abstandsstrebe, mit der sich eine Dreidimensionalität der Atemmaske herstellen lässt.
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5 zeigt eine erfindungsgemäße Atemmaske 1 in fast vollständig zusammengebautem Zustand. 5 stellt in Aufsicht auch die Atemmaske dar. Erkennbar ist, dass oberseitig das Rahmenelement 22 sichtbar ist. Das Rahmenelement 22 ist hierbei über die Ausnehmungen 5 mittels der Klipps 9 mit dem unteren Rahmenelement (in der perspektivischen Darstellung gemäß 5 nicht sichtbar) verbunden. Die Verschlusselemente mit Filmscharnier 6 des unteren Rahmenelements sind noch nicht in die hierfür vorgesehenen Öffnungen 7 des oberen Rahmenelements 22 eingefügt. Dies kann durch Umbiegen des jeweiligen Verschlusselementes erfolgen. Das Umbiegen wird durch das Filmscharnier erleichtert.
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6 zeigt eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Atemmaske. Erkennbar ist das Aufeinanderliegen des unteren Rahmenelements 21 und des oberen Rahmenelements 22. Zum vollständigen Verbinden kann noch das Verschlusselement mit Filmscharnier 6 des unteren Rahmenelements 22 in die hierfür vorgesehene Öffnung 7 des oberen Rahmenelements eingeführt werden.
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Die Verschlusselemente mit Filmscharnier 6 ermöglichen im Bereich der Aussparung 3 eine flexiblere Verbindung der beiden Rahmenelemente 21 und 22 miteinander, als dies durch die Klipps möglich wäre.
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In sämtlichen der zuvor dargestellten Figuren ist das Filterelement aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
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Das Filterelement würde beispielsweise in 6 zwischen die Abstandsstrebe 8 und das obere Rahmenelement 22 eingefügt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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