DE112012000297B4

DE112012000297B4 - Atemschutzmaske mit einem Filterelement und Einrichtung zur Abschirmung vom Filterrückstand ausgehender Strahlung

Info

Publication number: DE112012000297B4
Application number: DE112012000297.0T
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-07-18
Filing date: 2012-07-17
Publication date: 2020-08-06
Anticipated expiration: 2032-07-18
Also published as: CN202384017U; CN102890973A; DE102011051902A1; DE112012000297A5; WO2013010535A2; WO2013010535A3; CN102890973B

Abstract

Atemschutzmaske mit einem Filterelement (2) und Einrichtungen (6;9;10) zur Abschirmung vom Filterrückstand ausgehender Strahlung, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (2) in die Atemschutzmaske eingebaut ist und dass die Abschirmeinrichtungen (6;9;10) ein mit Filtermaterial (3) kombiniertes Abschirmmaterial, das in das Filtermaterial (3) eingebettet ist, oder/und eine in Durchströmungsrichtung des Filterelements (2) hinter dem Filterelement (2) angeordnete Abschirmwand (9; 10) umfassen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Atemschutzmaske mit einem Filterelement und mit Einrichtungen zur Abschirmung vom Filterrückstand ausgehende Strahlung.
Vor radioaktiver Strahlung schützende Abdeckmaterialien sind beispielsweise aus der US 4 923 741 A , der US 2006 / 0 230 495 A1 der GB 2 118 410 A und der WO 2011/018459 A1 bekannt. Ferner bekannt sind solche Abdeckmaterialien aus der US 6 828 578 B2 , der DE 10 2005 057 428 B3 , der FR 2 868 956 A1 und der DE 40 14 518 A1 .
Die DE 30 30 321 A1 beschreibt einen Raumluftfilter mit einer Abschirmung für vom Filterrückstand ausgehende radioaktive Strahlung.
Bekanntermaßen weisen Filter von Atemschutzmasken Filterelemente auf, welche in der Atemluft vorhandene Staub- oder/und Aerosolpartikel zurückhalten. Wenn die zurückgehaltenen Staub- oder/und Aerosolpartikel durch radioaktive Substanzen belastet sind, z.B. im Falle einer Havarie in einem Kernkraftwerk, wird durch den Filter der Atemschutzmaske zwar die Aufnahme dieser Substanzen in den menschlichen Körper verhindert, durch die im Filterelement anwachsende Rückstandsmenge an radioaktivem Material wird das Filterelement jedoch zunehmend selbst zur Strahlungsquelle, deren Alpha-, Beta-, Gamma- oder/und Neutronenstrahlung den Benutzer der Atemschutzmaske gefährdet.
Eine Atemschutzmaske der eingangs erwähnten Art geht aus CA 2 546 718 C hervor.
Diese bekannte Atemschutzmaske weist ein Filterelement auf, das in einer separaten mit der Atemschutzmaske über einen Schlauch verbundenen Kassette untergebracht ist. Die Kassettenwand sorgt für eine Abschirmung von Filterrückständen ausgehender radioaktiver Strahlung, wie sie beim Zerfall von Tritium entsteht.
Durch die vorliegende Erfindung wird gegenüber diesem Stand der Technik eine neue Atemschutzmaske der eingangs genannten Art geschaffen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Filterelement in die Atemschutzmaske eingebaut ist und dass die Abschirmeinrichtungen ein mit Filtermaterial kombiniertes Abschirmmaterial, das in das Filtermaterial eingebettet ist, oder/und eine in Durchströmungsrichtung des Filterelements hinter dem Filterelement angeordnete Abschirmwand umfassen.
Vorteilhaft schützen die erfindungsgemäßen Abschirmeinrichtungen vor Strahlenbelastungen des Gesichts des Maskenbenutzers durch sich im Filter ansammelnde radioaktive Substanzen.
Filtermaterialien können Pulverpartikel, Fasern oder/und poröse Festkörper, z.B. Sinterkörper oder Aktivkohle, aufweisen, die eine Vielzahl enger, zum Zurückhalten von Partikeln geeigneter Durchgänge bilden.
Als Abschirmmaterial kommen insbesondere Materialien mit hoher Dichte und Atomen großer Ordnungszahl in Betracht, so dass eine hohe Wahrscheinlichkeit für eine Wechselwirkung der elektromagnetischer Strahlung mit der Elektronenhülle der Atome besteht. Bei solchen Materialien handelt es sich z.B. um Blei, Gold, Silber, Zinn oder Kupfer.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Abschirmmaterial in Form von Teilchen oder Fasern in dem Filtermaterial dispergiert.
Alternativ können die Fasern ein Gewebe oder/und ein Vlies bilden.
Insbesondere kann die Abschirmwand im Abstand zu dem Filterelement angeordnet und wenigstens ein Durchgang zur seitlichen Umströmung der ggf. undurchlässigen Abschirmwand durch das Filtrat vorgesehen sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Abschirmwand mehrere Lagen mit senkrecht zur Durchströmungsrichtung versetzt angeordneten Durchlassöffnungen aufweisen.
Zweckmäßig ist die senkrechte Projektion der Filterelemente auf die Abschirmwand kleiner als die Fläche der Abschirmwand, d.h. die Abschirmwand steht über diese Projektionsfläche seitlich über. Vorteilhaft werden damit insbesondere vom Rand des Filterelements ausgehende Strahlungsanteile, vor allem Streustrahlung, wirksam abgeschirmt.
Die Abschirmwand kann neben Abschirmmaterial mit Atomen hoher Ordnungszahl auf ihrer dem Filterelement zugewandten Seite eine Beschichtung aus einem Material mit Atomen niedriger Ordnungszahl, insbesondere aus einem Kunststoffmaterial, aufweisen. Vorteilhaft wird durch ein solches Material die Entstehung von Bremsstrahlung bei der Absorption von Alpha- und Betateilchen minimiert. Ferner kann eine solche Schicht der Schwächung von Neutronenstrahlung dienen.
Es versteht sich, dass das beschriebene luftdurchlässige Filtermaterial unabhängig von einem Filter lediglich als Abdeckmaterial einsetzbar ist, das neben Verunreinigungen der Luft vom abgedeckten Objekt auch ionisierende Strahlung fernhält.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beiliegenden, sich auf diese Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:

1 bis 5 verschiedene Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Filters einer Atemschutzmaske, und
6 einen Filter einer Atemschutzmaske nach dem Stand der Technik.

Ein in 6 gezeigter Filter nach dem Stand der Technik, der in eine nur in Teilansicht dargestellte Atemschutzmaske 1 eingebaut ist, weist ein luftdurchlässiges, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel etwa rundzylindrisches Filterelement 2 auf. Das Filterelement 2 besteht aus einem Filtermaterial 3, das ein Pulver, Fasern oder/und einen porösen Festkörper aufweisen kann und eine Vielzahl enger Luftdurchgänge bildet.
Angesaugte Atemluft 4 tritt durch das Filterelement 2 hindurch, wo Stäube und Aerosole zurückgehalten werden, so dass der Benutzer der Atemschutzmaske gereinigte Filtratluft 5 einatmet.
Enthalten die Stäube und/oder Aerosole radioaktive Substanzen, so erhöht sich mit zunehmender, im Filterelement 2 zurückgehaltener Abscheidungsmenge die Intensität der vom Filterelement 2 ausgehenden radioaktiven Strahlung. Während Alpha- und Betastrahlen im Filterelement 2 selbst weitgehend absorbiert werden, wirkt Gammastrahlung direkt auf den Benutzer der Atemschutzmaske ein. Alpha- und Betastrahlung belasten den Benutzer indirekt über im Filterelement 2 bei der Absorption der Alpha- und Betateilchen erzeugte elektromagnetische Strahlung (Bremsstrahlung).
Im Filterelement 2 der in 1 gezeigten Atemschutzmaske 1 sind Teilchen 6 dispergiert, die aus einem elektromagnetische Strahlung (Gammastrahlung, Bremsstrahlung) stark schwächenden Material bestehen. Hierfür kommen Materialien mit hoher Dichte und hoher Ordnungszahl der darin enthaltenen Atome in Betracht, wie z.B. Blei, Zinn, Gold usw..
Bei Dispersion der Teilchen 6 im Filtermaterial 3 bleibt die Luftdurchlässigkeit des Filtermaterials erhalten. Durch Filterrückstände innerhalb des Filterelements 2 emittierte Gammastrahlung oder indirekt bei der Absorption emittierter Alpha- und Betateilchen erzeugte Bremsstrahlung wird durch die Teilchen 6 im Filterelement 2 geschwächt und der Benutzer der Maske vor dieser Strahlung geschützt.
Bei einem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel beschränkt sich die Verteilung der Teilchen 6 auf einen der Maskeninnenseite zugewandten Teilbereichs 7 des Filterelements 2. Während einer äußerer Teilbereich 8 aufgrund des Fehlens der Teilchen 6 eine höhere Aufnahmekapazität für Filterrückstände aufweist, ist die Dichte der Teilchen 6 gegenüber dem Ausführungsbeispiel von 1 in dem Teilbereich 7 erhöht. Entsprechend weist dieser Teilbereich ein erhöhtes Schwächungsvermögen auf.
Abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen könnte eine Dispersion der Teilchen 6 innerhalb des Filterelements 2 auch so erfolgen, dass die Dichte der Teilchen 6 in Hauptströmungsrichtung der Luft stetig zunimmt.
Bei einem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Filterelement 2 auf seiner Innenseite mehrere Lagen aus einem elektromagnetische Strahlung schwächenden, luftdurchlässigen Gewebe 9 auf, das aus Schwermetallfasern, z.B. Bleifasern, besteht. Anstelle eines Gewebes könnten die Fasern auch ein Vlies bilden. Während der äußere Bereich des Filterelements im Wesentlichen den Filterrückstand aufnimmt, wird von diesem Filterrückstand ausgehende Strahlung durch die Gewebeschichten 9 geschwächt und der Benutzer der Maske vor der Strahlung geschützt.
Das Filterelement 2 des Filters einer in 4 gezeigten Atemschutzmaske 1 weist selbst keine Materialien auf, die elektromagnetische Strahlung in besonderem Maße schwächen. Dem Filterelement 2 ist jedoch auf der Maskeninnenseite im Abstand zu diesem eine Abschirmwand 10 nachgeordnet, die aus einem solchen Material, z.B. Zinn, besteht. Über seitliche Durchlasskanäle 11 kann gereinigte Filtratluft 5 in den Maskeninnenraum gelangen. Die Abschirmwand 10 überragt seitlich die in Strömungsrichtung der Atemluft erzeugte Projektionsfläche des Filterelements 2 auf der Abschirmwand 10, so dass von den Seitenrändern des Filterelements 2 ausgehende Strahlung, insbesondere Streustrahlung, wirksam abgeschirmt wird und der abgeschirmte Raumwinkel 15 vergrößert ist.
Auf ihrer dem Filterelement 2 zugewandten Seite weist die Abschirmwand 10 eine Beschichtung 12 aus einem Material mit Atomen niedriger Ordnungszahl auf, z.B. eine Kunststoffbeschichtung, die dafür sorgt, dass Beta- und Alphateilchen unter Erzeugung von möglichst wenig Bremsstrahlung in dieser Schicht absorbiert werden. Eine solche Schicht kann auch Neutronenstrahlung schwächen.
Gemäß 5 kann die Abschirmwand 10 durch mehrere zueinander im Abstand angeordnete Lagen 13 gebildet sein, die senkrecht zur Strömungsrichtung der Atemluft zueinander versetzte Durchlassöffnungen 14 aufweisen und dadurch für Filtratluft 5 durchlässig ist. Der Versatz der Öffnungen verhindert weitgehend einen direkten Durchgang von Strahlung durch die Abschirmwand. Es wäre auch möglich, in einer massiven Abschirmwand schräg verlaufende Durchgänge zu bilden.
Es versteht sich, dass die verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombinierbar sind.
Es versteht sich ferner, dass durch das mit Einrichtungen zur Abschirmung von Strahlung kombinierte Filtermaterial 3 auch primär von außen in das Filtermaterial eintretende Strahlung geschwächt wird. Das Filtermaterial lässt sich daher allgemein als zur Schwächung einwirkender Strahlung geeignetes Abdeckmaterial überall dort einsetzen, wo Luftdurchlässigkeit des Abdeckmaterials gefordert ist.
Im Luftstrom des Filters bzw. Abdeckmaterials kann ein Material mit antimikrobieller Wirkung, d.h. antibakterieller, antiviraler oder/und antifungizider Wirkung, angeordnet sein. Als solche Materialien kommen insbesondere Kupfer, Silber, Messing oder Bronze in Betracht. Die Ionen dieser Materialien haben eine schädigende Wirkung auf unterschiedliche Krankheitserreger wie Bakterien, Viren und Pilze. Durch die genannten Materialien lassen sich auch gegen Antibiotika resistende Bakterien abtöten.
Es kommt darauf an, eine möglichst große Oberfläche des antimikrobiellen Materials zu erzeugen. Zweckmäßig ist die Verwendung der genannten Metalle in Form von Wolle aus einer Vielzahl dünner Fäden. Insbesondere mit Silber- oder Kupferwolle werden intensive antimikrobielle Wirkungen erzielt.
Es versteht sich, dass vorteilhaft die genannten Materialien gleichzeitig als Abschirmmaterialien dienen können.

Claims

Atemschutzmaske mit einem Filterelement (2) und Einrichtungen (6;9;10) zur Abschirmung vom Filterrückstand ausgehender Strahlung, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (2) in die Atemschutzmaske eingebaut ist und dass die Abschirmeinrichtungen (6;9;10) ein mit Filtermaterial (3) kombiniertes Abschirmmaterial, das in das Filtermaterial (3) eingebettet ist, oder/und eine in Durchströmungsrichtung des Filterelements (2) hinter dem Filterelement (2) angeordnete Abschirmwand (9; 10) umfassen.
Atemschutzmaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmmaterial in Form von Teilchen (6) in dem Filtermaterial (3) dispergiert ist.
Atemschutzmaske nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmmaterial Fasern umfasst, die insbesondere ein Gewebe (9) oder/und ein Vlies bilden.
Atemschutzmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmwand (10) im Abstand zu dem Filterelement angeordnet und wenigstens ein Durchgang (11) zur seitlichen Umströmung der Abschirmwand (10) vorgesehen ist.
Atemschutzmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmwand (10) mehrere Lagen (13) mit senkrecht zur Durchströmungsrichtung mit Filtrat (5) versetzt angeordneten Durchlassöffnungen (14) aufweist.
Atemschutzmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmwand (10) die senkrechte Projektion des Filterelements (2) auf die Abschirmwand (10) seitlich überragt.
Filtermaterial für eine Atemschutzmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das mit einem Material zur Schwächung von ionisierter Strahlung kombiniert ist.