DE202020103301U1

DE202020103301U1 - Face-adapted breathing mask with exchangeable filter

Info

Publication number: DE202020103301U1
Application number: DE202020103301.8U
Authority: DE
Original assignee: Helmholtz Zentrum Muenchen Deutsches Forschungszentrum fuer Gesundheit und Umwelt GmbH
Current assignee: Helmholtz Zentrum Muenchen Deutsches Forschungszentrum fuer Gesundheit und Umwelt GmbH
Priority date: 2020-06-09
Filing date: 2020-06-09
Publication date: 2020-08-19
Anticipated expiration: 2030-06-10

Abstract

Atemmaske (1), aufweisend:
einen Grundkörper (2), welcher mit einer Durchgangsöffnung versehen ist und welcher auf der dem Gesicht zugewendeten Unterseite eine der Gesichtsanatomie angepasste Form aufweist und auf der dem Gesicht abgewendeten Oberseite eine Auflagefläche für eine Filtermembran (4) aufweist, wobei in der Durchgangsöffnung eine Stützstruktur (6) vorgesehen ist, welche verhindert, dass sich im Benutzungsfall der Atemmaske (1) die auf der Auflagefläche angeordnete Membran (4) in die Durchgangöffnung wölbt;
einen Aufsatz (3), welcher eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen (9) aufweist und derart geformt ist, dass er auf den Grundkörper (2) aufsetzbar und mit diesem lösbar verbindbar ist, so dass im Benutzungsfall der Atemmaske (2) die Filtermembran (4) zwischen der Oberseite des Grundkörpers (2) und dem Aufsatz (3) angeordnet ist.

Breathing mask (1), comprising:
a base body (2) which is provided with a through opening and which has a shape adapted to the facial anatomy on the underside facing the face and has a support surface for a filter membrane (4) on the upper side facing away from the face, a support structure (4) in the through opening. 6) is provided, which prevents the membrane (4) arranged on the support surface from bulging into the passage opening when the breathing mask (1) is used;
an attachment (3) which has a plurality of through openings (9) and is shaped in such a way that it can be placed on the base body (2) and releasably connected to it, so that when the breathing mask (2) is used, the filter membrane (4) is arranged between the top of the base body (2) and the attachment (3).

Description

Gebiet der ErfindungField of invention

Die Erfindung betrifft eine gesichtsangepasste Atemmaske mit auswechselbarem Filter. Die Maske zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine individuell an das Gesicht der sie tragenden Person angepasste Auflagefläche aufweist.The invention relates to a face-adapted breathing mask with a replaceable filter. The mask is characterized by the fact that it has a support surface that is individually adapted to the face of the person wearing it.

Stand der TechnikState of the art

Auf dem Markt erhältliche Gesichts- bzw. Atem(schutz)masken (im Folgenden als vereinfacht als Maske bezeichnet) können in unterschiedlichen Größen erworben werden. Dabei handelt es sich jedoch meist um Artikel, welche zwar in unterschiedlichen Größen erhältlich sind, jedoch in der Massenproduktion für durchschnittliche Gesichtsstrukturen hergestellt werden. Individuell unterschiedliche anatomische Gegebenheiten können auf diese Art und Weise nicht berücksichtigt werden. Die üblichen mittels Massenproduktion hergestellten Masken werden mittels üblicher Herstellungsverfahren wie Spritzgießen oder auch vermehrt mittels 3D-Druck hergestellt. Beim Tragen wird die Maske mittels entsprechender elastischer Halterungen (z.B. Bänder oder Gummischlaufen) gegen das Gesicht des Anwenders gespannt und bedeckt in der Regel den Mund- und Nasenbereich. Eine Fehlanpassung der Kontaktfläche zum Gesicht wird durch weiche, elastische Materialien, etwa Silikon oder thermoplastische Elastomere ausgeglichen. Nach Ablauf der Filterlebensdauer wird entweder die gesamte Maske entsorgt oder die Filter werden gegen entsprechende neue vom Hersteller der Maske bereitgestellte Filter ersetzt.Face masks or respiratory (protective) masks available on the market (hereinafter referred to simply as a mask) can be purchased in different sizes. However, these are mostly articles that are available in different sizes, but are mass-produced for average facial structures. Individually different anatomical conditions cannot be taken into account in this way. The usual mass-produced masks are produced using standard manufacturing processes such as injection molding or, increasingly, using 3D printing. When wearing, the mask is stretched against the face of the user by means of appropriate elastic mountings (e.g. straps or rubber loops) and usually covers the mouth and nose area. A mismatch between the contact surface and the face is compensated for using soft, elastic materials such as silicone or thermoplastic elastomers. When the filter life has expired, either the entire mask is disposed of or the filters are replaced with new filters provided by the manufacturer of the mask.

Die oben erwähnte Größenskalierung bei der Herstellung der Masken ermöglicht nur eine rudimentäre Anpassung der Maske an das Gesicht der sie tragenden Person. Dadurch kann es vorkommen, dass bei zwei in erster Näherung gleich großen Personen eine bestimme Atemmaske derselben im Prinzip beiden Personen gut passenden Grundgröße eine sehr unterschiedliche Abdichtung der Mund- und Nasenpartie erreichen kann. Eine optimale Passform, welche nach Möglichkeit keine Luftspalte zwischen dem Gesicht und dem auf diesem aufliegenden Rand der Maske zulässt ist jedoch für eine optimale Schutzwirkung der Maske unerlässlich.The above-mentioned scaling in the production of the masks enables only a rudimentary adaptation of the mask to the face of the person wearing it. As a result, it can happen that with two people of the same size in a first approximation, a certain breathing mask of the same basic size, which in principle fits both people well, can achieve very different sealing of the mouth and nose area. However, an optimal fit, which if possible does not allow any air gaps between the face and the edge of the mask resting on it, is essential for the mask to provide optimal protection.

Zusätzlich zu den dargestellten Sicherheitsbedenken aufgrund einer unvollständigen Auflage der Maske auf dem Gesicht des Anwenders kann es vorkommen, insbesondere wenn die nicht anatomisch optimal angepasste Maske mit verstärktem Druck auf das Gesicht gedrückt wird, dass der Druck entlang der Dichtkante der Maske ungleichmäßig verteilt ist. Dadurch erfahren einige Gesichtspartien, wie etwa der Nasenrücken oder die Wangenbereiche, eine übermäßige Druckbelastung, was zu Blutergüssen führen kann. Solche Umstände bereiten dem Tragenden großes Unbehagen und vermindern die Akzeptanz bzw. die Bereitschaft zum dauerhaften Tragen der Maske. Letzteres kann ein hohes Sicherheitsrisiko nach sich ziehen, beispielsweise im Gesundheitssektor während einer hochansteckenden viralen Erkrankung, wie zum Beispiel der COVID-19 Pandemie. Hinzu kommt, dass im Falle eines Pandemieausbruchs profesionelle Masken und/oder Filter schnell vergriffen sind.In addition to the safety concerns presented due to incomplete application of the mask on the face of the user, it can happen, especially if the mask, which is not anatomically optimally adapted, is pressed onto the face with increased pressure, that the pressure is unevenly distributed along the sealing edge of the mask. As a result, some parts of the face, such as the bridge of the nose or cheek areas, experience excessive pressure, which can lead to bruising. Such circumstances cause great discomfort to the wearer and reduce acceptance or willingness to wear the mask permanently. The latter can entail a high security risk, for example in the health sector during a highly contagious viral disease such as the COVID-19 pandemic. In addition, in the event of a pandemic outbreak, professional masks and / or filters are quickly sold out.

Um die eingangs geschilderten Probleme der unzureichenden Schutzwirkung und des mangelnden Tragekomforts zu beheben ist es aus dem Stand der Technik ferner bekannt, ausgehend von einem Gesichtsscan einen an die Gesichtsanatomie des Anwenders angepassten Weichkunststoffrahmen herzustellen. Der Weichkunststoffrahmen kann über eine übliche Stoffmaske, wie sie beispielsweise aus Zahnarztpraxen bekannt ist (auch als „OP-Maske“ bezeichnet), gelegt werden, um ein verbessertes Anliegen der Stoffmaske am Gesicht zu erwirken. Bei diesem Ansatz ist jedoch nachteilig, dass die Lebensdauer der Maske aufgrund von Durchfeuchtung und damit erleichterter Kontamination durch direkten Kontakt des Filtergewebes mit der Haut verkürzt wird.In order to remedy the problems of inadequate protective effect and lack of wearing comfort described above, it is also known from the prior art to produce a soft plastic frame adapted to the facial anatomy of the user on the basis of a facial scan. The soft plastic frame can be placed over a standard fabric mask, as it is known, for example, from dental practices (also referred to as "surgical mask"), in order to improve the fit of the fabric mask on the face. However, this approach has the disadvantage that the service life of the mask is shortened due to moisture penetration and thus easier contamination through direct contact of the filter fabric with the skin.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Atemmaske bereitzustellen, welche individuell an die Gesichtsform der sie tragenden Person zugeschnitten und angepasst ist und über lange Zeiträume hohen Schutz und Komfort bieten kann.The object of the present invention is to provide a breathing mask which is individually tailored and adapted to the shape of the face of the person wearing it and which can offer high protection and comfort over long periods of time.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Atemmaske mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und durch das dazugehörige Kit gemäß Anspruch 11. Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Atemmaske finden sich in den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by a breathing mask with the features according to claim 1 and by the associated kit according to claim 11. Advantageous embodiments of the breathing mask according to the invention can be found in the dependent claims.

Zunächst sei darauf hingewiesen, dass unter der Atemmaske im Rahmen dieser Beschreibung eine (Atem-)Schutzmaske zu verstehen ist (im Folgenden auch als Maske bezeichnet), welche die Nasen- und Mundpartie gegenüber der Umgebung derart abdichtet, dass das Einatmen im Wesentlichen ausschließlich durch eine in der Maske vorgesehene Filtermembran möglich ist. Das Ausatmen kann durch dieselbe Filtermembran hindruch erfolgen oder durch mindestens ein Ventil, welches an der Maske angeordnet ist.First of all, it should be pointed out that the breathing mask in the context of this description is to be understood as a (breathing) protective mask (hereinafter also referred to as a mask), which seals the nose and mouth area from the surroundings in such a way that inhalation is essentially exclusively through a filter membrane provided in the mask is possible. Exhalation can take place through the same filter membrane or through at least one valve which is arranged on the mask.

In verschiedenen Ausführungsformen wird eine Atemmaske bereitgestellt, welche einen Grundkörper und einen auf den Grundkörper aufsetzbaren Aufsatz aufweist. Der Grundkörper ist mit einer Durchgangsöffnung versehen ist und weist auf der dem Gesicht zugewendeten Unterseite eine der Gesichtsanatomie angepasste Form auf. Auf der dem Gesicht abgewendeten Oberseite weist der Grundkörper eine Auflagefläche für eine Filtermembran auf, wobei in Durchgangsöffnung eine Stützstruktur vorgesehen ist, welche verhindert, dass sich im Benutzungsfall der Atemmaske die auf der Auflagefläche angeordnete Membran in die Durchgangöffnung wölbt. Der Aufsatz weist eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen aufweist und ist derart geformt, dass er auf den Grundkörper aufsetzbar und mit diesem lösbar verbindbar ist, so dass im Benutzungsfall der Atemmaske die Filtermembran zwischen der Oberseite des Grundkörpers und dem Aufsatz angeordnet ist.In various embodiments, a breathing mask is provided which has a base body and an attachment that can be placed on the base body. The base body is provided with a through opening and has on the the face facing underside on a shape adapted to the facial anatomy. On the upper side facing away from the face, the base body has a support surface for a filter membrane, a support structure being provided in the passage opening which prevents the membrane on the support surface from bulging into the passage opening when the breathing mask is used. The attachment has a plurality of through openings and is shaped such that it can be placed on the base body and releasably connected to it, so that when the breathing mask is used, the filter membrane is arranged between the top of the base body and the attachment.

Der Grundkörper und der Aufsatz sind dahingehend als zueinander passende Teile ausgebildet, dass sie miteinander mittels eines geeigneten Mechanismus lösbar gekoppelt sind. Damit weist die erfindungsgemäße Atemmaske einen modularen Aufbau auf, welcher ein eigenständiges und bedarfsgesteuertes Auswechseln der zwischen den beiden Teilen angeordneten Filtermembran ermöglicht. Der Grundkörper und der Aufsatz können beispielsweise mit einem Spritzgussverfahren, mittels eines additiven Herstellungsverfahrens herbestellt werden, wie zum Beispiel mittels selektivem Lasersintern, selektivem Laserschmelzen oder Stereolithografie, oder mittels eines beliebigen geeigneten subtraktiven Herstellungsverfahrens.The main body and the attachment are designed as matching parts to the effect that they are detachably coupled to one another by means of a suitable mechanism. The breathing mask according to the invention thus has a modular structure which enables the filter membrane arranged between the two parts to be replaced independently and as required. The base body and the attachment can be produced, for example, with an injection molding process, by means of an additive manufacturing process, such as, for example, by means of selective laser sintering, selective laser melting or stereolithography, or by means of any suitable subtractive manufacturing process.

Die erfindungsgemäße Atemmaske zeichnet sich dadurch aus, dass die Auflagefläche des Grundkörpers auf das Gesicht an die individuelle Gesichtsanatomie des Trägers oder Anwenders der Maske angepasst ist. Die Beseitigung der aus dem Stand der Technik bekannten Anpassungsprobleme der Maske an die Gesichtsform kann durch einen 3D-Gesichtsscan des Anwenders erfolgen. Das so entstehende dreidimensionale Modell des Gesichts kann für die Herstellung der erfindungsgemäßen Atemmaske verwendet werden. Der Grundkörper und/oder der Aufsatz können mittels porenfreier 3D-Druckverfahren hergestellt werden. Durch eine an die Gesichtsanatomie eines jeweiligen Trägers angepasste Auflagefläche der Maske kann der Anpressdruck der Maske gleichmäßig auf die Kontaktfläche zum Gesicht verteilt werden. Auf diese Weise können Belastungsbereiche, welche Hautabschürfungen, Prellungen oder sogar Blutergüsse verursachen, und die locker sitzenden Bereiche, welche Leckagen verursachen, vermieden werden.The breathing mask according to the invention is characterized in that the contact surface of the base body on the face is adapted to the individual facial anatomy of the wearer or user of the mask. The problem of adapting the mask to the shape of the face, known from the prior art, can be eliminated by means of a 3D face scan of the user. The resulting three-dimensional model of the face can be used to manufacture the breathing mask according to the invention. The base body and / or the attachment can be produced using pore-free 3D printing processes. The contact pressure of the mask can be evenly distributed over the contact surface with the face by means of a contact surface of the mask that is adapted to the facial anatomy of the respective wearer. In this way, stress areas, which cause skin abrasions, bruises or even bruises, and the loose-fitting areas, which cause leaks, can be avoided.

Als Filtermembran kann prinzipiell ein beliebig nach der angestrebten Wirksamkeit und den zu filternden Partikeln gewähltes Gewebe verwendet werden. Gegebenenfalls muss das Gewebe nur auf die richtige Größe zugeschnitten werden, so dass es optimal zwischen Grundkörper und Aufsatz platziert werden kann, um den Filterzweck zu erfüllen. Die modulare Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Maske ermöglicht eine einfache Selbstmontage einer Filtermembran bzw. eines geeigneten Filtermaterials zwischen Grundkörper und Aufsatz. Grundsätzlich kann mit der Maske jedes Filtergewebe verwendet werden, was äußerst wichtig ist, wenn keine professionellen Filter auf dem Markt erhältlich sind und Masken dringend benötigt werden. Beispielsweise kann ein sehr guter Filtereffekt mit einem Staubsauberbeutel als Filtergewebe erreicht werden.In principle, any fabric selected according to the desired effectiveness and the particles to be filtered can be used as the filter membrane. If necessary, the fabric only has to be cut to the right size so that it can be optimally placed between the base body and the attachment in order to fulfill the filter purpose. The modular design of the mask according to the invention enables simple self-assembly of a filter membrane or a suitable filter material between the base body and the attachment. In principle, any filter fabric can be used with the mask, which is extremely important when there are no professional filters available on the market and masks are urgently needed. For example, a very good filter effect can be achieved with a vacuum cleaner bag as the filter fabric.

Die in der Durchgangsöffnung des Grundkörpers der erfindungsgemäßen Maske vorgesehene Stützstruktur sorgt dafür, dass beim Tragen der Atemmaske das auf der Auflagefläche angeordnete Gewebe nicht in Kontakt mit dem Gesicht, insbesondere dem Mund und der Nasenspitze, gerät. Damit wird das Filtergewebe in einem Abstand zum Gesicht gehalten und vor direkter Berührung der Haut geschützt, was eine potenzielle Kontamination durch Absorption von Krankheitserregern aus dem Gewebe durch die Haut ausschließt oder zumindest in erheblichem Maße reduziert. Ferner sorgt die Stützstruktur für eine stabile Auflagefläche des Gewebes und verhindert eine mechanische Beanspruchung (Biegung, Knicken) des Gewebes durch die Atembewegung. Das zwischen dem Grundkörper und dem Aufsatz angeordnete Filtergewebe ist in diesem Bereich sozusagen eingeklemmt. Dieser Aspekt wirkt sich positiv auf die Lebensdauer des in der Maske eingesetzten Filtergewebes aus.The support structure provided in the through opening of the main body of the mask according to the invention ensures that when the breathing mask is worn, the tissue arranged on the support surface does not come into contact with the face, in particular the mouth and the tip of the nose. This keeps the filter fabric at a distance from the face and protects it from direct contact with the skin, which excludes or at least considerably reduces potential contamination through the absorption of pathogens from the fabric through the skin. Furthermore, the support structure ensures a stable contact surface for the tissue and prevents mechanical stress (bending, kinking) on the tissue due to the breathing movement. The filter fabric arranged between the base body and the attachment is, so to speak, clamped in this area. This aspect has a positive effect on the service life of the filter fabric used in the mask.

Insgesamt gesehen ist die erfindungsgemäße Maske derart ausgebildet, dass sie den Atembereich optimal abdecken kann und sich insbesondere keine undichten Stellen zwischen Maske und Gesicht ausbilden. Dadurch entspricht die Filterwirksamkeit der Maske als Ganzes der Filterwirksamkeit des verwendeten Filters.Viewed overall, the mask according to the invention is designed in such a way that it can optimally cover the breathing area and, in particular, no leaks form between the mask and face. As a result, the filter effectiveness of the mask as a whole corresponds to the filter effectiveness of the filter used.

Die erfindungsgemäße Maske kann, wie bereits beschrieben, ausgehend von einem 3D-Scan des Gesichts des Anwenders hergestellt werden. Hierzu kann das das Gesicht mit einem 3D-Scanverfahren digitalisiert werden, beispielsweise mit einem Streifenlichtverfahren (z.B. Microsoft Kinect für Windows V1) oder einem Impulslaufzeitverfahren. Die gescannte Punktwolke kann anschließend als Datei in eine CAD-Software importiert werden, um den Grundkörper der Maske an das gescannte Gesicht zu skalieren und anzupassen. Das erzeugte Grundkörpermodell kann anschließend mit einer porenfreien 3D-Drucktechnologie hergestellt werden. Ferner können Befestigungsösen oder Haken bereitgestellt werden, um die Tragebänder am Grundkörper zu befestigen.As already described, the mask according to the invention can be produced on the basis of a 3D scan of the face of the user. For this purpose, the face can be digitized with a 3D scanning process, for example with a strip light process (e.g. Microsoft Kinect for Windows V1) or a pulse delay process. The scanned point cloud can then be imported as a file into CAD software in order to scale and adapt the basic body of the mask to the scanned face. The generated base body model can then be produced with a pore-free 3D printing technology. Furthermore, fastening eyes or hooks can be provided in order to fasten the carrying straps to the base body.

In weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Atemmaske kann diese ferner eine Gesichtsauflage aufweisen, welche an der Unterseite des Grundkörpers anliegt und welche ein elastisches Material aufweist, bevorzugt Silikon. Bei der Gesichtsauflage kann es sich um ein Profil aus einem weichen bzw. elastischen Kunststoff handeln, welches an die Kontaktkontur des Grundkörpers befestigt wird die Aufgabe hat, eine weiche und haptisch angenehme Auflage bereitzustellen. Dadurch kann der Tragekomfort zusätzlich gesteigert werden. Die Gesichtsauflage kann also die Funktion einer Polsterschicht haben und die Anpassung der Auflagefläche der Atemmaske an die individuelle Gesichtsform des Trägers kann über die Form des dem Gesicht zugewendeten Randes der Atemmaske erfolgen. Die Gesichtsauflage kann im Allgemeinen ein bioinertes Material aufweisen. Die Gesichtsauflage kann lösbar an den Grundkörper befestigt werden, beispielsweise mittels einer Presspassung, so dass die Gesichtsauflage über den Rand des Grundkörpers geschoben wird, oder mittels Koppelstrukturen (z.B. Zapfen oder Anker), die an der Gesichtsauflage angeordnet sind, die in entsprechende an der Randfläche des Grundkörpers vorgesehene Öffnungen eingebracht werden.In further embodiments of the breathing mask according to the invention, this can also be a Have face rest, which rests on the underside of the base body and which has an elastic material, preferably silicone. The face rest can be a profile made of a soft or elastic plastic, which is attached to the contact contour of the base body and has the task of providing a soft and haptically pleasant rest. This can also increase the wearing comfort. The face support can thus have the function of a cushioning layer and the adaptation of the support surface of the breathing mask to the individual face shape of the wearer can take place via the shape of the edge of the breathing mask facing the face. The face pad can generally comprise a bio-inert material. The face support can be releasably attached to the base body, for example by means of a press fit so that the face support is pushed over the edge of the base body, or by means of coupling structures (e.g. pegs or anchors) that are arranged on the face support, which are in corresponding on the edge surface of the base body provided openings are introduced.

In weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Atemmaske kann die Gesichtsauflage einen geschlossenen Materialstreifen aufweisen, welcher als Ganzes eine an die Gesichtsoberfläche anatomisch angepasste dreidimensionale Form aufweist. Gemäß einer Ausführungsformen kann die Gesichtsauflage im Grunde genommen eine verfeinerte Anpassung der erfindungsgemäßen Maske an die Gesichtskontur bereitstellen, so dass der Grundkörper für eine Gruppe von ähnlich dimensionierten Gesichtsformen gleichbleiben kann. Der Grundkörper kann also eine erste grundlegende Anpassung an die individuelle Gesichtsform bereitstellen und mittels der an den Grundkörper angebrachten Gesichtsauflage kann diese Anpassung weiter verfeinert werden. Alternativ, wie im vorherigen Absatz beschrieben, kann die Gesichtsauflage eine durchgehend gleiche Dicke aufweisen und nur als Polsterschicht dienen, um den Tragekomfort zu erhöhen.In further embodiments of the breathing mask according to the invention, the face support can have a closed strip of material which as a whole has a three-dimensional shape that is anatomically adapted to the face surface. According to one embodiment, the face support can basically provide a more refined adaptation of the mask according to the invention to the face contour, so that the base body can remain the same for a group of similarly dimensioned face shapes. The base body can thus provide a first basic adaptation to the individual face shape, and this adaptation can be further refined by means of the face rest attached to the base body. Alternatively, as described in the previous paragraph, the face support can have the same thickness throughout and only serve as a cushioning layer in order to increase wearing comfort.

In weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Atemmaske kann die Stützstruktur mindestens einen Materialsteg aufweisen, welcher im Wesentlichen an der Oberseite des Grundkörpers durch die Durchgangsöffnung hindurch verläuft. Die Oberfläche der Stützstruktur kann bündig mit einem in der Durchgangsöffnung angeordneten Randsteg angeordnet sein, so dass für die Filtermembran zwar eine nicht durchgehende, aber hinsichtlich ihres Verlaufs kontinuierliche, insbesondere sprungfreie, Auflagefläche gebildet wird.In further embodiments of the breathing mask according to the invention, the support structure can have at least one material web which runs essentially on the top side of the base body through the through opening. The surface of the support structure can be arranged flush with an edge web arranged in the through-opening, so that a non-continuous, but in terms of its course, continuous, in particular crack-free, support surface is formed for the filter membrane.

In weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Atemmaske kann die Stützstruktur mindestens zwei sich kreuzende Materialstege aufweisen, wobei der Kreuzungspunkt der zwei Materialstege in einem zentralen Bereich der Durchgangsöffnung liegen kann. Eine derartige Ausgestaltung der Stützstruktur kann vorteilhaft sein, weil dann der Kreuzungspunkt der mindestens zwei sich kreuzenden Materialstege in erster Näherung im Bereich des Schwerpunktes der Filtermembran liegt und diese effektiv vor einer mechanischen Biegung bzw. Wölbung in Richtung des Gesichts effektiv schützen kann. Unter einem Materialsteg kann ein gerader Materialstreifen verstanden werden, welcher sich zwischen zwei verschiedenen Randbereichen der Durchgangsöffnung erstreckt. Der Materialstreifen kann eine Biegung aufweisen, so dass seine Form eine möglicherweise vorhandene Krümmung der Auflagefläche widerspiegelt, welche wiederum der Krümmung des Aufsatzes entsprechen kann, also der Krümmung der Vorderfläche der Atemmaske.In further embodiments of the breathing mask according to the invention, the support structure can have at least two intersecting material webs, wherein the point of intersection of the two material webs can be in a central area of the through opening. Such a design of the support structure can be advantageous because the intersection of the at least two intersecting material webs is then in a first approximation in the area of the center of gravity of the filter membrane and can effectively protect it from mechanical bending or curvature in the direction of the face. A material web can be understood to mean a straight strip of material which extends between two different edge regions of the through opening. The material strip can have a bend so that its shape reflects a possibly existing curvature of the bearing surface, which in turn can correspond to the curvature of the attachment, that is to say the curvature of the front surface of the breathing mask.

Generell können nach Bedarf anders geformte Stützstrukturen verwendet werden. Beispielsweise kann die Stützstruktur eine geschlossene Form aufweisen, etwa eine runde Form, welche in der Durchgangsöffnung angeordnet ist und mittels an den Grundkörper befestigten Materialstegen darin fixiert ist.In general, differently shaped support structures can be used as required. For example, the support structure can have a closed shape, for example a round shape, which is arranged in the through opening and is fixed therein by means of material webs fastened to the base body.

In weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Atemmaske kann die Durchgangsöffnung mindestens 65% der Fläche der Oberseite des Grundkörpers einnehmen. In noch weiteren Ausführungsforen kann dieser Anteil mindestens 75%, weiter bevorzugt mindestens 80% betragen. Eine möglichst große Durchgangsöffnung ist von Vorteil, um das Atmen durch die in der Maske angeordnete Filtermembran zu erleichtern.In further embodiments of the breathing mask according to the invention, the through opening can take up at least 65% of the area of the top of the base body. In still further embodiments, this proportion can be at least 75%, more preferably at least 80%. The largest possible opening is advantageous in order to facilitate breathing through the filter membrane arranged in the mask.

In weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Atemmaske kann die lösbare Verbindung zwischen dem Grundkörper und dem Aufsatz mittels eines Einrastmechanismus realisiert sein. Der Einrastmechanismus kann beispielsweise einen Schnappverschluss aufweisen. Grundsätzlich ist für diesen Zweck jedoch jeder andere Verbindungsmechanismus zum lösbaren Fügen von zwei Teilen aneinander geeignet.In further embodiments of the breathing mask according to the invention, the detachable connection between the base body and the attachment can be implemented by means of a latching mechanism. The latching mechanism can for example have a snap lock. In principle, however, any other connection mechanism for releasably joining two parts to one another is suitable for this purpose.

In weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Atemmaske kann im Benutzungsfall der Atemmaske die auf der Auflagefläche angeordnete Filtermembran nach außen durch den Aufsatz derart bedeckt sein, dass die Atemmaske beim Hantieren, insbesondere beim Aufsetzen, Absetzen und während der Tragedauer der Atemmaske auf dem Gesicht vor einer Berührung durch den Benutzer geschützt ist. Folglich kann die Filtermembran innerhalb der Maske derart angeordnet sein, dass sie während der gesamten Tragedauer vor Berührung geschützt ist. Dadurch kann gewährleistet werden, dass es nicht zu einer Kontamination durch Kontakt mit der Filtermembran kommen kann, auf und/oder in der sich mit der Zeit pathogene Partikel (Keime, Bakterien, Viren usw.) ansammeln. Bei Kontakt der Filtermembran mit der Hautoberfläche, sei es mit den Handflächen beim Hantieren der Atemmaske Händen oder theoretisch bei einer nicht vorhandenen Stützstruktur mit der Mund- und/oder Nasenpartie, welche zudem feucht sein kann, werden andere Transportmechanismen aktiv, welche die Filterleistung der Filtermembran erheblich herabsetzen können. So können beispielsweise pathogene Partikel durch Kapillarkräfte durch die Membran „hindurchgesogen“ werden - insbesondere, wenn diese durchfeuchtet ist - und so auf die Hautoberfläche gelangen.In further embodiments of the breathing mask according to the invention, when the breathing mask is used, the filter membrane arranged on the support surface can be covered on the outside by the attachment in such a way that the breathing mask passes through when handling, in particular when putting on, taking off and while wearing the breathing mask on the face before contact the user is protected. Consequently, the filter membrane can be arranged within the mask in such a way that it is protected from contact during the entire period of wear. This can ensure that there is no contamination Contact with the filter membrane can occur on and / or in which pathogenic particles (germs, bacteria, viruses, etc.) accumulate over time. When the filter membrane comes into contact with the skin surface, be it with the palms of the hands when handling the breathing mask, hands or theoretically if there is no support structure with the mouth and / or nose area, which can also be damp, other transport mechanisms become active, which improve the filter membrane's filter performance can significantly reduce. For example, pathogenic particles can be “sucked through” the membrane by capillary forces - especially if it is soaked through - and thus reach the skin surface.

In weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Atemmaske kann die Mehrzahl von Durchgangsöffnungen in dem Aufsatz eine Mehrzahl von Schlitzen umfassen. Die Schlitze können geradlinig ausgebildet sein. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Formen der Durchgangsöffnungen für den Aufsatz geeignet. Der Aufsatz kann als eine Art Schutzgitter aufgefasst werden, welches die darunterliegende Filtermembran in dem für sie vorgesehenen Kompartiment sicher einschließt und zugleich aber auch den Benutzer der Maske vor Hautkontakt mit der Filtermembran schützt, bei dem es zu einer Kontamination mit pathogenen Partikeln kommen kann. Die Anzahl, Anordnung und/oder Größe der Mehrzahl von Durchgangsöffnungen in dem Aufsatz kann entsprechend dieser Maßgabe frei gewählt werden.In further embodiments of the breathing mask according to the invention, the plurality of through openings in the attachment can comprise a plurality of slots. The slots can be straight. In principle, however, other shapes of the through openings are also suitable for the attachment. The attachment can be seen as a kind of protective grille, which safely encloses the underlying filter membrane in the compartment provided for it and at the same time protects the user of the mask from skin contact with the filter membrane, which can lead to contamination with pathogenic particles. The number, arrangement and / or size of the plurality of through openings in the attachment can be freely selected according to this requirement.

In weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Atemmaske kann die Öffnungsfläche in dem Aufsatz, welche durch die darin bereitgestellte Mehrzahl von Durchgangsöffnungen gebildet wird, mindestens 50% der Fläche ausmachen, welche der Oberfläche des Aufsatzes entspricht. Bevorzugt kann dieser Wert mindestens 60%, weiter bevorzugt mindestens 70% betragen. Eine große Öffnungsfläche in Kombination mit einer ebenfalls großen Durchgangsöffnung in dem Grundkörper sorgt für eine große „Atemfläche“ und erleichtert somit das Hindurchatmen durch die erfindungsgemäße Atemmaske.In further embodiments of the breathing mask according to the invention, the opening area in the attachment, which is formed by the plurality of through openings provided therein, can make up at least 50% of the area which corresponds to the surface of the attachment. This value can preferably be at least 60%, more preferably at least 70%. A large opening area in combination with a likewise large passage opening in the base body ensures a large “breathing area” and thus facilitates breathing through the breathing mask according to the invention.

In weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Atemmaske kann diese mindestens ein Einwegventil aufweisen, welches derart angeordnet ist, dass es einen Luftweg vom Inneren der Atemmaske an die Umgebung bereitstellt. Das mindestens eine Einwegventil kann in der Wand des Grundkörpers angeordnet sein und einen selektiven Strömungspfad bereitstellen, durch welchen ausgeatmete Luft nach außen gelangen kann. Durch das mindestens eine Einwegventil kann der ausgeatmete Luftstrom zusätzlich nach Außen abgeführt werden, so dass weniger ausgeatmete Luft durch die Filtermembran nach Außen abgeatmet wird. Dadurch kann die Durchfeuchtung der Filtermembran während der Tragedauer reduziert werden.In further embodiments of the breathing mask according to the invention, it can have at least one one-way valve which is arranged in such a way that it provides an airway from the interior of the breathing mask to the environment. The at least one one-way valve can be arranged in the wall of the base body and provide a selective flow path through which exhaled air can reach the outside. The exhaled air flow can also be discharged to the outside through the at least one one-way valve, so that less exhaled air is exhaled to the outside through the filter membrane. This can reduce the moisture penetration of the filter membrane during the period of wear.

Die erfindungsgemäße Maske kann mittels unterschiedlicher Methoden sterilisiert werden. Für die Herstellung der Maskenteile können beispielsweise autoklavierbare Materialien verwendet werden, so dass die für einen Träger individualisierte Maske zuverlässig sterilisiert werden kann und mehrfach verwendet werden kann. Für eine wiederholte Verwendung muss nur das Filtergewebe ausgetauscht werden. Generell kann die Atemmaske zwecks Sterilisierung jederzeit z.B. mit einer Alkohollösung abgewischt werden. Die auf/in der Filtermembran, die in dem Kompartiment zwischen Grundkörper und Aufsatz angeordnet ist, vorliegenden pathogenen Partikel verbleiben darauf und da Filtermembran während des Handhabens der erfindungsgemäßen Atemmaske vor Berührung/Hautkontakt geschützt ist, kann das Kontaminationsrisiko eliminiert oder zumindest in erheblichem Maße reduziert werden.The mask according to the invention can be sterilized using different methods. For example, autoclavable materials can be used for the production of the mask parts, so that the mask individualized for a wearer can be reliably sterilized and used several times. Only the filter fabric needs to be replaced for repeated use. In general, the breathing mask can be used for sterilization at any time, e.g. be wiped with an alcohol solution. The pathogenic particles present on / in the filter membrane, which is arranged in the compartment between the base body and the attachment, remain on it and since the filter membrane is protected from touch / skin contact while the respiratory mask according to the invention is being used, the risk of contamination can be eliminated or at least reduced to a considerable extent .

Die erfindungsgemäße Maske bietet den Vorteil, dass sie mit einem beliebigen Filtergewebe verwendet werden kann. Dadurch stellt die Maske eine praktische Lösung dar für Fälle, in denen professionelle Filter knapp werden. Zudem wird die Lebenszeit des in der Maske vorliegenden Filtergewebes verlängert, da es vor Kontakt mit der Haut geschützt wird, was die Durchfeuchtung hinauszögert, und auch vor übermäßiger mechanischer Beanspruchung geschützt wird, da es in seiner flach zwischen Grundkörper und Aufsatz liegenden Form fixiert wird. Durch Verwendung von 3D-Druck kann die Maske auf Basis eines 3D-Modells des Gesichts optimal an dessen Anatomie angepasst werden, wodurch eine optimale Dichtigkeit zwischen Maske und Gesicht erreicht werden kann. Zusätzlich können so Druckstellen durch ungleichmäßige Druckbelastung der Maske auf dem Gesicht vermieden werden. Die erfindungsgemäße Maske ist ferner sehr umweltfreundlich, da sie sich bestens für eine Mehrwegnutzung eignet, da sie vor jedem Gebrauch desinfiziert werden kann - einzig das Filtergewebe muss in zeitlichen Abständen ersetzt werden.The mask according to the invention offers the advantage that it can be used with any filter fabric. This makes the mask a practical solution for cases in which professional filters are scarce. In addition, the service life of the filter fabric in the mask is extended, as it is protected from contact with the skin, which delays moisture penetration, and is also protected from excessive mechanical stress, as it is fixed in its flat shape between the main body and the attachment. By using 3D printing, the mask can be optimally adapted to its anatomy on the basis of a 3D model of the face, whereby an optimal seal between mask and face can be achieved. In addition, pressure points caused by uneven pressure on the mask on the face can be avoided. The mask according to the invention is also very environmentally friendly, since it is ideally suited for reusable use, since it can be disinfected before each use - only the filter fabric has to be replaced at regular intervals.

In verschiedenen Ausführungsformen wird ferner ein Kit bereitgestellt, welches die hierin beschriebene erfindungsgemäße Atemmaske sowie eine Filtermembran aufweist, wobei die Filtermembran eine Form aufweist, welche an die Form der dafür in der Maske vorgesehenen Auflagefläche angepasst ist. Das Kit kann ferner mindestens ein Fixierband aufweisen zum Befestigen der Atemmaske auf dem Gesicht.In various embodiments, a kit is also provided which has the breathing mask according to the invention described herein and a filter membrane, the filter membrane having a shape which is adapted to the shape of the contact surface provided for this purpose in the mask. The kit can also have at least one fixing strap for attaching the breathing mask to the face.

FigurenlisteFigure list

1 shows an exploded perspective view of an embodiment of the breathing mask according to the invention.
2 shows a perspective rear view of the main body of the breathing mask according to the invention with the filter fabric arranged thereon.
3 FIG. 13 shows an enlarged view of a latching mechanism which is formed between the base body and the attachment.

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

In 1 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Atemmaske 1 veranschaulicht. In der Grundausführungsform weist die Maske 1 einen Grundkörper 2 und einen Aufsatz 3 auf. Zwischen diesen beiden Teilen kann eine beliebiges Filtergewebe 4 angeordnet werden. Der Grundkörper 2 ist zu beiden Seiten offen und entspricht im Wesentlichen einer geeignet geformten Seitenwand, welche eine Durchgangsöffnung umgibt. An der Unterseite des Grundkörpers 2 kann, wie in 1 dargestellt, bevorzugt eine Gesichtsauflage 5 angeordnet sein. Die Gesichtsauflage 5 weist ein elastisches Material auf, welches zu einem Materialstreifen geformt ist und eine an die Gesichtsanatomie angepasste dreidimensionale Form aufweist. An der Unterseite des Grundkörpers 2 kann beispielsweise eine durchlaufende Nut bereitgestellt sein, in welche die Gesichtsauflage 5 eingedrückt werden kann. In einem abgewandelten nicht dargestellten Beispiel kann in die Gesichtsauflage 5 eine U-Form eingearbeitet sein, so dass die Gesichtsauflage 5 auf den unteren Rand des Grundkörpers 2 angeordnet werden kann.In 1 Figure 3 is an exploded perspective view of an embodiment of the breathing mask of the present invention 1 illustrated. In the basic embodiment, the mask 1 a base body 2 and an essay 3 on. Any filter fabric can be placed between these two parts 4th to be ordered. The basic body 2 is open on both sides and essentially corresponds to a suitably shaped side wall which surrounds a through opening. On the underside of the main body 2 can, as in 1 shown, prefers a face pad 5 be arranged. The face pad 5 has an elastic material which is shaped into a material strip and has a three-dimensional shape adapted to the facial anatomy. On the underside of the main body 2 For example, a continuous groove can be provided into which the face rest 5 can be pressed in. In a modified example, not shown, in the face support 5 be incorporated in a U-shape so that the face rest 5 on the lower edge of the body 2 can be arranged.

An der Oberseite des Grundkörpers 2 ist in der Durchgangsöffnung eine Stützstruktur 6 vorgesehen, welche die auf der Oberseite des Grundkörpers 2 angeordnete Filtermembran 4 stützt. Die Stützstruktur 6 weist im gezeigten Beispiel zwei sich im Wesentlichen unter einem rechten Winkel kreuzende Materialstege 14 auf. Der Kreuzungspunkt 8 der beiden Materialstege 14 liegt relativ mittig in der Durchgangsöffnung. Dadurch kann die Filtermembran 4 im Bereich ihres Schwerpunkts zuverlässig gestützt werden, wobei zugleich der Anteil der verdeckten Fläche am oberen Rand der Durchgangsöffnung im Grundkörper 2 minimal gehalten wird. Dieser Aspekt ist in 2 veranschaulicht, wo der Grundkörper von der Rückseite, mit der er beim Tragen auf dem Gesicht aufliegt, gezeigt ist. Es ist jedoch betont, dass die Stützstruktur im Allgemeinen auch eine andere Form aufweisen kann. Eine minimale Verdeckung der Durchgangöffnung ist vorteilhaft, da das Atmen durch die Maske 1 umso beschwerlicher wird, je geringer die Querschnittsfläche ist, durch die der Luftstrom beim Atmen strömt. Ferner kann der in 2 gezeigten Ansicht entnommen werden, dass die Stützstruktur 6 die Filtermembran 4 während des Tragens der Maske 1 auf Abstand zum Gesicht hält, wodurch eine Durchfeuchtung und mechanische Beanspruchung der Filtermembran 4 bis hin zu einem Einriss verhindert oder zumindest erheblich reduziert werden kann.At the top of the body 2 is a support structure in the through opening 6th provided which the on top of the base body 2 arranged filter membrane 4th supports. The support structure 6th In the example shown, has two material webs which essentially intersect at a right angle 14th on. The crossing point 8th of the two material bars 14th lies relatively centrally in the through opening. This allows the filter membrane 4th be reliably supported in the area of their center of gravity, at the same time the proportion of the covered area at the upper edge of the through opening in the base body 2 is kept to a minimum. This aspect is in 2 illustrates where the base body is shown from the back with which it rests on the face when worn. However, it is emphasized that the support structure can generally also have a different shape. A minimal obscuration of the passage opening is advantageous because breathing is through the mask 1 The smaller the cross-sectional area through which the airflow flows when breathing, the more difficult it becomes. Furthermore, the in 2 The view shown is that the support structure 6th the filter membrane 4th while wearing the mask 1 at a distance from the face, causing moisture penetration and mechanical stress on the filter membrane 4th up to a tear can be prevented or at least significantly reduced.

Wie bereits erläutert, wird das Filtergewebe 4 zwischen Grundkörper 2 und Aufsatz 3 angeordnet. Der Aufsatz 2 wird auf den Grundkörper 2 aufgesteckt, wobei zur Befestigung beispielsweise ein lösbarer Einrastmechanismus 11 verwendet werden kann. Der Einrastmechanismus, welcher in 3 im größeren Detail beispielhaft gezeigt ist, umfasst einen randseitig abstehenden Steg 12, welcher in eine dafür im Grundkörper 2 vorgesehene Nut 13 eingeführt wird. Mindestens im Bereich der Nut 13 kann der Grundkörper aus einem genügend elastischen Material bestehen, so dass zum Zusammensetzen der Maske 1 der Steg 12 in die Nut 13 hineingedrückt werden kann und zum Auseinanderbauen der Maske 1 wieder aus der Nut 13 herausgezogen werden kann. Der Einrastmechanismus kann entlang des gesamten Umfangs des oberen Randes des Grundkörpers 2 ausgebildet sein. Alternativ kann der Einrastmechanismus in mehreren diskrete Bereichen entlang des Umfangs des oberen Randes des Grundkörpers 2 vorliegen. In 3 ist ferner das Filterkompartiment 10 gekennzeichnet, in dem das Filtergewebe 4 angeordnet ist.As already explained, the filter fabric 4th between base body 2 and essay 3 arranged. The essay 2 is on the base body 2 attached, with a detachable latching mechanism for fastening, for example 11 can be used. The locking mechanism, which in 3 is shown by way of example in greater detail, comprises a web protruding at the edge 12 which in one for it in the base body 2 provided groove 13 is introduced. At least in the area of the groove 13 the base body can consist of a sufficiently elastic material so that the mask can be assembled 1 the bridge 12 into the groove 13 can be pressed in and disassemble the mask 1 out of the groove again 13 can be pulled out. The latching mechanism can be along the entire circumference of the upper edge of the base body 2 be trained. Alternatively, the locking mechanism can be in several discrete areas along the circumference of the upper edge of the base body 2 exist. In 3 is also the filter compartment 10 marked in which the filter fabric 4th is arranged.

In dem Aufsatz ist eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 9 vorgesehen, durch welche ein Luftaustauch zwischen dem Innenraum der Maske 1 und der Umgebung der Maske 1 stattfinden kann.There are a large number of through openings in the attachment 9 provided, through which an air exchange between the interior of the mask 1 and the area around the mask 1 can take place.

Zum Befestigen der Maske 1 am Kopf sind an der Außenwand des Grundkörpers 2 Ösen bzw. Einhängehaken 7 bereitgestellt, welche zum Befestigen eines elastischen Bandes dienen. Durch die Bereitstellung von zwei Ösen 7 pro Seite kann eine gleichmäßigere Druckbelastung der Maske 1 auf dem Gesicht des Anwenders erreicht werden.For attaching the mask 1 at the head are on the outer wall of the base body 2 Eyelets or hooks 7th provided, which are used to attach an elastic band. By providing two eyelets 7th a more even pressure load on the mask per side 1 can be achieved on the face of the user.

Claims

Breathing mask (1), comprising: a base body (2) which is provided with a through opening and which has a shape adapted to the facial anatomy on the underside facing the face and has a support surface for a filter membrane (4) on the upper side facing away from the face, wherein a support structure (6) is provided in the through opening, which prevents the membrane (4) arranged on the support surface from arching into the through opening when the breathing mask (1) is used; an attachment (3) which has a plurality of through openings (9) and is shaped in such a way that it can be placed on the base body (2) and releasably connected to it, so that when the breathing mask (2) is used, the filter membrane (4) is arranged between the top of the base body (2) and the attachment (3).

Breathing mask (1) according to Claim 1 , further comprising: a face support (5) which is arranged on the underside of the base body (2) and which has an elastic material, preferably silicone.

Breathing mask (1) according to Claim 2 , wherein the face support (5) has a closed strip of material which as a whole has a three-dimensional shape adapted to the facial anatomy.

Breathing mask (1) according to one of the Claims 1 to 3 , wherein the support structure (6) has at least one material web (14) which runs through the through-opening essentially on the upper side of the base body.

Breathing mask (1) according to Claim 4 wherein the support structure (6) has at least two intersecting material webs (14), the crossing point (8) of the two material webs (14) being in a central region of the through opening.

Breathing mask (1) according to one of the Claims 1 to 5 , wherein the through opening occupies at least 65% of the area of the upper side of the base body (2).

Breathing mask (1) according to one of the Claims 1 to 6th , the releasable connection between the base body (2) and the attachment (3) being realized by means of a latching mechanism (11).

Breathing mask (1) according to one of the Claims 1 to 7th , wherein when the breathing mask (1) is used, the filter membrane (4) arranged on the support surface is covered on the outside by the attachment (3) in such a way that the breathing mask (1) is used when handling, in particular when putting on, taking off and while the breathing mask is being worn (2) on the face is protected from contact by the user.

Breathing mask (1) according to one of the Claims 1 to 8th wherein the plurality of through openings (9) in the attachment (3) comprises a plurality of slots.

Breathing mask (1) according to one of the Claims 1 to 9 wherein the opening area in the attachment (3), which is formed by the plurality of through openings (9) provided therein, makes up at least 50% of the area which corresponds to the surface of the attachment (3).

Breathing mask (1) according to one of the Claims 1 to 10 , further comprising: at least one one-way valve, which is arranged such that it provides an airway from the interior of the breathing mask to the environment.

Kit comprising: a breathing mask (1) according to one of the Claims 1 to 10 , and a filter membrane (4), wherein the filter membrane (4) has a shape which is adapted to the shape of the support surface.