DE202020104775U1 - Respiratory protection device - Google Patents
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Abstract
Atemschutzvorrichtung (100), die aufweist:
- eine auf zumindest Mund und Nase einer Person aufsetzbare Maske (1), die einen Eingang (11) und einen Ausgang (12) aufweist,
- eine Filtereinheit (2) zur Reinigung von Luft, die einen Eingang (21) aufweist, über den Frischluft in die Filtereinheit (2) einströmen kann, und einen Ausgang (22) aufweist, über den gefilterte Frischluft als Atemluft der Maske (1) bereitgestellt wird, und
- mindestens ein erstes Verbindungselement (31), das den Ausgang (22) der Filtereinheit (2) zur Bereitstellung von Atemluft mit dem Eingang (11) der Maske (1) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass
die Filtereinheit (2) einen Atemluftfilter (4) und mindestens eine UV-Lichtquelle (5) umfasst, wobei die Filtereinheit (2) derart ausgebildet ist, das von der UV-Lichtquelle (5) abgestrahlte UV-Strahlung auf den Atemluftfilter (4) gerichtet ist, um diesen zu desinfizieren.
A respiratory protection device (100) comprising:
- A mask (1) which can be placed on at least the mouth and nose of a person and has an entrance (11) and an exit (12),
- A filter unit (2) for cleaning air, which has an inlet (21) via which fresh air can flow into the filter unit (2), and which has an outlet (22) via which filtered fresh air is used as breathing air for the mask (1) is provided, and
- At least one first connecting element (31) which connects the outlet (22) of the filter unit (2) for providing breathing air to the inlet (11) of the mask (1), characterized in that
the filter unit (2) comprises a breathing air filter (4) and at least one UV light source (5), the filter unit (2) being designed in such a way that the UV radiation emitted by the UV light source (5) onto the breathing air filter (4) is directed to disinfect it.
Description
Die Erfindung betrifft eine Atemschutzvorrichtung.The invention relates to a respiratory protection device.
Atemschutzmasken sind Schutzmasken, die das Gesicht ganz oder teilweise bedecken und den Träger der Atemschutzmaske vor luftgängigen Schadstoffen schützen. In diesem Kontext sind partikelfiltrierende Halbmasken FFP (FFP = „filtering face piece“) bekannt, die Nase und Mund umschließen und Partikel und/oder Aerosole vor dem Einatmen aus der Frischluft herausfiltern. Filtrierende Halbmasken bestehen in der Regel aus einem Vliesstoff als Filtermaterial.Respiratory masks are protective masks that completely or partially cover the face and protect the person wearing the respirator from airborne pollutants. In this context, particle-filtering half masks FFP (FFP = "filtering face piece") are known, which surround the nose and mouth and filter out particles and / or aerosols from the fresh air before inhaling. Filtering half masks usually consist of a non-woven material as the filter material.
Aus der
Die Bedeutung von Atemschutzmasken hat mit der Ausbreitung des Virus SARS-CoV-2 schlagartig zugenommen. Dabei besteht die Herausforderung darin, virushaltige Partikel sowohl in Form von Tröpfchen als auch in Form von Aerosolen, die das Virus tragen, effektiv aus der einzuatmenden Luft zu entfernen. Virushaltige Tröpfchen entstehen typischerweise beim Niesen, Husten und Sprechen einer mit dem Virus infizierten Person. Virushaltige Aerosole entstehen typischerweise beim Ausatmen einer mit dem Virus infizierten Person. Es besteht ein Bedarf nach Atemschutzvorrichtungen, die einen ausreichenden Grad an Sicherheit auch gegenüber Viren wie dem Virus SARS-CoV-2 bereitstellen.The importance of respiratory masks has increased suddenly with the spread of the SARS-CoV-2 virus. The challenge here is to effectively remove virus-containing particles, both in the form of droplets and in the form of aerosols that carry the virus, from the air to be inhaled. Virus-containing droplets are typically produced when a person infected with the virus sneezes, coughs, and speaks. Virus-containing aerosols are typically produced when a person infected with the virus exhales. There is a need for respiratory protection devices that provide a sufficient level of security against viruses such as the SARS-CoV-2 virus.
Die bei einer Epidemie erforderliche Schutz vor Infektionen über die Atemluft, der erforderlich ist, um eine Pandemie einzudämmen, ist dabei abhängig von äußeren epidemiologischen Parametern wie der Reproduktionszahl.The protection against infections via breathing air, which is necessary in order to contain a pandemic, depends on external epidemiological parameters such as the number of reproductions.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Atemschutzvorrichtung mit einer effektiven Schutzfunktion im Hinblick auf in der Umgebungsluft befindliche virushaltige Partikel bereitzustellen. Des Weiteren soll eine Atemschutzvorrichtung bereitgestellt werden, deren Schutzfunktion an äußere epidemiologische Parameter wie zum Beispiel den Reproduktionsfaktor anpassbar ist.The present invention is based on the object of providing a respiratory protection device with an effective protective function with regard to virus-containing particles in the ambient air. Furthermore, a respiratory protection device is to be provided, the protective function of which can be adapted to external epidemiological parameters such as the reproduction factor.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Atemschutzvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Atemschutzvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 24 und ein Atemschutz-Baukastensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 25 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.According to the invention, this object is achieved by a respiratory protection device with the features of
Danach stellt die vorliegende Erfindung gemäß einem ersten Erfindungsaspekt eine Atemschutzvorrichtung bereit, die eine auf zumindest Mund und Nase einer Person aufsetzbare Maske umfasst. Die Maske weist einen Eingang, auch als Lufteintrittsöffnung bezeichnet, und einen Ausgang, auch als Luftaustrittsöffnung bezeichnet, auf. Die Atemschutzvorrichtung umfasst des Weiteren eine Filtereinheit zur Reinigung von Luft, die einen Eingang aufweist, über den Frischluft in die Filtereinheit einströmen kann, und die einen Ausgang aufweist, über den gefilterte Frischluft als Atemluft der Maske bereitgestellt wird. Ein Verbindungselement verbindet zur Bereitstellung von Atemluft den Ausgang der Filtereinheit mit dem Eingang der Maske.According to a first aspect of the invention, the present invention then provides a respiratory protection device which comprises a mask that can be placed on at least the mouth and nose of a person. The mask has an inlet, also referred to as an air inlet opening, and an outlet, also referred to as an air outlet opening. The respiratory protection device further comprises a filter unit for cleaning air, which has an inlet via which fresh air can flow into the filter unit, and which has an outlet via which filtered fresh air is provided as breathing air for the mask. A connecting element connects the outlet of the filter unit with the inlet of the mask to provide breathing air.
Es ist vorgesehen, dass die Filtereinheit einen flächigen Atemluftfilter und mindestens eine UV-Lichtquelle umfasst, wobei die Filtereinheit derart ausgebildet ist, das von der UV-Lichtquelle abgestrahlte UV-Strahlung auf den Atemluftfilter gerichtet ist, um diesen zu desinfizieren.It is provided that the filter unit comprises a flat breathing air filter and at least one UV light source, the filter unit being designed such that the UV radiation emitted by the UV light source is directed onto the breathing air filter in order to disinfect it.
Danach beruht die vorliegende Erfindung gemäß dem ersten Erfindungsaspekt auf dem Gedanken, den Atemluftfilter, der die aus der Atemluft herauszufilternden Tröpfchen und Aerosole aufnimmt, gezielt mit UV-Licht zu bestrahlen und dadurch eine Desinfektion des Atemluftfilters zu erreichen. Der Atemluftfilter kann aufgrund der Bestrahlung mit UV-Licht nicht auf Dauer mit Viren kontaminiert werden. Dabei bedeutet das Merkmal, dass von der UV-Lichtquelle abgestrahlte UV-Strahlung auf den Atemluftfilter gerichtet ist, nicht notwendigerweise, dass die UV-Strahlung direkt von der UV-Lichtquelle auf den Atemschutzfilter fällt. Dies kann auch indirekt, beispielsweise über eine Ablenkung durch Spiegel erreicht werden.According to the first aspect of the invention, the present invention is based on the idea of specifically irradiating the breathing air filter, which absorbs the droplets and aerosols to be filtered out of the breathing air, with UV light and thereby disinfecting the breathing air filter. Due to the exposure to UV light, the breathing air filter cannot be contaminated with viruses over the long term. The feature here means that the UV radiation emitted by the UV light source is directed onto the breathing air filter, not necessarily that the UV radiation falls directly from the UV light source onto the breathing protection filter. This can also be achieved indirectly, for example by deflecting a mirror.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine UV-Lichtquelle dazu ausgebildet ist, den Atemluftfilter kontinuierlich von einer Seite oder von beiden Seiten mit UV-Licht zu bestrahlen. Bei der Bestrahlung von beiden Seiten ist naturgemäß eine Mehrzahl von UV-Lichtquellen vorgesehen.It can be provided that the at least one UV light source is designed to continuously irradiate the breathing air filter with UV light from one side or from both sides. In the case of irradiation from both sides, a plurality of UV light sources is naturally provided.
Die UV-Lichtquelle ist beispielsweise als UV-LED ausgebildet ist. UV-LEDs, die in den Strahlungsbereichen UV-A, UV-B oder UV-C Strahlung emittieren, sind grundsätzlich bekannt und stellt beispielsweise das Unternehmen International Light Technologies, Inc. in Peabody, USA her. Das Lichtspektrum, in dem Licht emittiert wird, ist bevorzugt auf die Wellenlängen abgestimmt, die den relevanten Virus abtöten. Im Falle des Virus SARS-CoV-2 sind dies Wellenlängen im Bereich UV-C (200 nm bis 280 nm), insbesondere mit Strahlungspeaks bei 265 nm oder 275 nm.The UV light source is designed, for example, as a UV LED. UV LEDs, which emit in the radiation ranges UV-A, UV-B or UV-C radiation, are basically known and represent, for example, that International Light Technologies, Inc. in Peabody, USA. The light spectrum in which light is emitted is preferably matched to the wavelengths that kill the relevant virus. In the case of the SARS-CoV-2 virus, these are wavelengths in the UV-C range (200 nm to 280 nm), in particular with radiation peaks at 265 nm or 275 nm.
Die UV-Lichtquelle umfasst eine Batterie oder andere Stromquelle, die in die Filtereinheit integriert oder als gesonderte Einheit ausgebildet ist.The UV light source comprises a battery or other power source that is integrated into the filter unit or designed as a separate unit.
Die verwendete UV-Lichtquelle strahlt UV-Strahlung nicht-isotrop ab, d. h. sie besitzt eine Strahlungscharakteristik, die nicht ideal kugelförmig ist. Dementsprechend treibt sie in unterschiedliche Raumbereiche mit einer unterschiedlichen Strahlstärke (auch als Strahlungsintensität bezeichnet) ab. Dabei ist vorgesehen, dass die UV-Lichtquelle in der Filtereinheit derart ausgerichtet ist, dass die maximale Strahlstärke direkt oder über Spiegel in Richtung des Atemluftfilters oder in Richtung eines Bereichs des Atemluftfilters gerichtet ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass die UV-Lichtquelle primär der Abtötung von Viren im Material des Atemluftfilters dient.The UV light source used emits UV radiation non-isotropically, i. H. it has a radiation pattern that is not ideally spherical. Accordingly, it drifts into different areas of the room with a different radiation intensity (also referred to as radiation intensity). It is provided that the UV light source in the filter unit is aligned such that the maximum radiation intensity is directed directly or via mirrors in the direction of the breathing air filter or in the direction of a region of the breathing air filter. This ensures that the UV light source is primarily used to kill viruses in the material of the breathing air filter.
Ein Verbindungselement im Sinne der vorliegenden Erfindung ist jede Struktur, die eine Filtereinheit mit der Maske verbindet oder koppelt. Es kann sich beispielsweise um einen Schlauch oder um ein Rohr handeln. Sofern die Filtereinheit unmittelbar an der Maske befestigt ist, ist ein Verbindungselement durch die Struktur gebildet, die die Filtereinheit an der Maske hält und über die Luft von der Filtereinheit in die Maske gelangt.A connecting element in the sense of the present invention is any structure that connects or couples a filter unit to the mask. For example, it can be a hose or a pipe. If the filter unit is attached directly to the mask, a connecting element is formed by the structure that holds the filter unit on the mask and through which air from the filter unit passes into the mask.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Filtereinheit mindestens eine weitere UV-Lichtquelle enthält, die derart angeordnet und ausgebildet ist, dass sie die Luft in der Filtereinheit zu deren Desinfektion mit UV-Licht bestrahlt. Eine solche weitere UV-Lichtquelle dient somit dazu, in den Tröpfchen und Aerosolen der Luft enthaltene Viren abzutöten. Die weitere UV-Lichtquelle kann zu- und abschaltbar ausgebildet sein, so dass sie beispielsweise nur dann aktiviert wird, wenn die Gefahr einer Kontamination beispielsweise aufgrund einer Menschenansammlung besonders groß ist.One embodiment of the invention provides that the filter unit contains at least one further UV light source which is arranged and designed in such a way that it irradiates the air in the filter unit with UV light in order to disinfect it. Such a further UV light source thus serves to kill viruses contained in the droplets and aerosols in the air. The further UV light source can be configured so that it can be switched on and off, so that it is activated, for example, only when the risk of contamination, for example due to a gathering of people, is particularly great.
Allgemein weist die Filtereinheit mindestens eine Kammer auf, durch die über den Einlass der Filtereinheit Luft strömt. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Wände der Kammer verspielt ausgebildet sind, damit durch die UV-Lichtquellen erzeugte UV-Strahlung an den Wänden mehrfach reflektiert wird und dadurch in besonders effektiver Weise Viren abgetötet werden.In general, the filter unit has at least one chamber through which air flows via the inlet of the filter unit. It can be provided that the walls of the chamber are designed to be playful, so that UV radiation generated by the UV light sources is reflected several times on the walls and viruses are thereby killed in a particularly effective manner.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Filtereinheit des Weiteren einen Ozongenerator und einen Ozonfilter aufweist, wobei der Ozongenerator derart angeordnet und ausgebildet ist, dass von ihm erzeugtes Ozon sich mit der Frischluft in der Filtereinheit zu deren Desinfektion vermischt, und der Ozonfilter derart angeordnet und ausgebildet ist, dass er anschließend das durch den Ozongenerator erzeugte Ozon aus der Luft in der Filtereinheit wieder entfernt. Der Ozonfilter kann dabei in den Atemluftfilter integriert oder ein gesonderter Filter sein. Der Ozonfilter ist beispielsweise ein katalytischer Filter, der den Ozonanteil vor dem Einatmen der Atemluft auf unbedenkliche Werte absenkt.Another embodiment provides that the filter unit furthermore has an ozone generator and an ozone filter, the ozone generator being arranged and designed in such a way that the ozone generated by it mixes with the fresh air in the filter unit to disinfect it, and the ozone filter is arranged and configured in this way is designed that it then removes the ozone generated by the ozone generator from the air in the filter unit again. The ozone filter can be integrated into the breathing air filter or a separate filter. The ozone filter is, for example, a catalytic filter that reduces the ozone content to harmless levels before inhaling the air you breathe.
Dieser Erfindungsaspekt stellt eine Desinfektion über das erzeugte Ozon bereit. Der Ozongenerator ist zu- und abschaltbar ausgebildet, so dass er beispielsweise nur dann aktiviert wird, wenn die Gefahr einer Kontamination beispielsweise aufgrund einer Menschenansammlung besonders groß ist. Dies dient auch einer Schonung der Batterie der Atemschutzvorrichtung.This aspect of the invention provides disinfection via the ozone generated. The ozone generator can be switched on and off so that it is only activated, for example, when the risk of contamination, for example due to a gathering of people, is particularly great. This also serves to save the battery of the respiratory protection device.
Eine weitere Ausgestaltung kann vorsehen, dass das erzeugte Ozon dazu eingesetzt wird, den Atemluftfilter zu desinfizieren oder zusätzlich zu desinfizieren.A further embodiment can provide that the ozone generated is used to disinfect or additionally disinfect the breathing air filter.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Atemschutzvorrichtung des Weiteren einen Zyklonabscheider umfasst, der der Filtereinheit vorgeschaltet und mit dem Eingang der Filtereinheit verbunden ist. Ein Zyklonabscheider vermindert insbesondere die Konzentration von infektiösen Material in der Atemluft, das in Form von Tröpfchen transportiert wird. Im Zyklonabscheider wird die Luft typischerweise durch einen zylindrisch angeordneten Luftkanal geleitet, in dem Ablenkplatten angebracht sind, die für eine zirkuläre Luftströmung sorgen. Durch den Zentrifugaleffekt werden in der Luft befindliche Tröpfchen gegen die Außenwand gedrückt. Ein Teil der Tröpfchen schlägt sich an der Wand des Luftkanals nieder. Dadurch wird die Konzentration infektiösen Materials in der Luft verringert.Another embodiment provides that the respiratory protection device further comprises a cyclone separator, which is connected upstream of the filter unit and connected to the inlet of the filter unit. In particular, a cyclone separator reduces the concentration of infectious material in the breathing air, which is transported in the form of droplets. In the cyclone separator, the air is typically passed through a cylindrically arranged air duct in which deflector plates are attached, which ensure a circular air flow. The centrifugal effect pushes droplets in the air against the outer wall. Some of the droplets are deposited on the wall of the air duct. This will reduce the concentration of infectious material in the air.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Filtereinheit und/oder das mindestens eine Verbindungselement Oberflächen aufweist, die mit einer keimtötenden Beschichtung versehen sind. Es ist beispielsweise vorgesehen, dass in die Filtereinheit und/oder das mindestens eine Verbindungselement eine Mehrzahl von Platten oder Fähnchen integriert sind, die von Luft durchströmt werden, wobei die Platten oder Fähnchen einseitig oder beidseitig mit einer keimtötenden Beschichtung versehen sind. Die Platten können beispielsweise parallel angeordnet sein, wobei sie einen Plattenstapel bilden, oder alternativ als Prallplatten ausgebildet sein.Another embodiment of the invention provides that the filter unit and / or the at least one connecting element has surfaces which are provided with a germicidal coating. It is For example, it is provided that a plurality of plates or flags through which air flows are integrated into the filter unit and / or the at least one connecting element, the plates or flags being provided with a germicidal coating on one or both sides. The plates can for example be arranged in parallel, forming a stack of plates, or alternatively be designed as baffle plates.
Gemäß den bisher beschriebenen Erfindungsvarianten ist es nicht zwingend erforderlich, dass die Filtereinheit auch von der ausgeatmeten Luft geströmt wird. Wenn dies nicht der Fall ist, umfasst die Luftaustrittsöffnung der Maske beispielsweise lediglich ein Ventil, über das ausgeatmete Luft beim Ausatmen in die Umgebung abgegeben wird.According to the variants of the invention described so far, it is not absolutely necessary that the exhaled air also flows through the filter unit. If this is not the case, the air outlet opening of the mask comprises, for example, only a valve through which exhaled air is released into the environment when exhaling.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht dagegen vor, dass auch die ausgeatmete Luft die Filtereinheit durchströmt. Hierzu ist vorgesehen, dass die Filtereinheit des Weiteren einen zweiten Eingang aufweist, über den ausgeatmete Luft in die Filtereinheit zurückströmen kann, wobei der zweite Eingang über ein zweites Verbindungselement mit einem Ausgang der Maske verbunden ist. Die Filterung auch der ausgeatmeten Luft schützt für den Fall, dass der Träger der Atemschutzmaske virusinfiziert ist, andere Personen vor einer Infektion.In contrast, an advantageous embodiment of the invention provides that the exhaled air also flows through the filter unit. For this purpose, it is provided that the filter unit furthermore has a second input via which exhaled air can flow back into the filter unit, the second input being connected to an output of the mask via a second connection element. The filtering of the exhaled air also protects other people from infection in the event that the person wearing the respirator is infected with a virus.
Dabei ist in Ausführungsvarianten vorgesehen, dass auch die ausgeatmete Luft den Atemluftfilter und, sofern vorhanden, einen Zyklonabscheider und/oder keimabtötende Platten und/oder eine Kammer mit einer UV-Lichtquelle und/oder einem Ozongenerator durchläuft. Dabei dient der Eingang der Filtereinheit auch dazu, ausgeatmete Luft beim Ausatmen und nach Durchlaufen der Filtereinheit in die Umgebung abzugeben. Alternativ weist die Filtereinheit einen gesonderten Ausgang für ausgeatmete Luft auf.It is provided in design variants that the exhaled air also passes through the breathing air filter and, if present, a cyclone separator and / or germicidal plates and / or a chamber with a UV light source and / or an ozone generator. The inlet of the filter unit is also used to release exhaled air into the environment when exhaling and after passing through the filter unit. Alternatively, the filter unit has a separate outlet for exhaled air.
Sofern die Filtereinheit auch die ausgeatmete Luft reinigt, sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Vorrichtung des Weiteren einen gesondert von der Maske ausgebildeten Mischer mit einer Mischkammer umfasst, wobei der Mischer der Filtereinheit nachgelagert oder in die Filtereinheit integriert ist. Der Mischer dient dazu, Frischluft und ausgeatmete Luft vor dem Einatmen zu mischen. Hierzu weist die Mischkammer auf:
- - einen Eingang, durch den Frischluft in die Mischkammer einströmen kann,
- - einen Ausgang, der mit dem Eingang der Maske verbunden ist, und
- - einen zweiten Eingang, wobei der Ausgang der Maske mit dem zweiten Eingang verbunden ist,
- - wobei dem Ausgang und dem zweiten Eingang Ventile derart zugeordnet sind, dass beim Einatmen eines Nutzers der Vorrichtung über den Eingang Frischluft in die Mischkammer strömt, beim Ausatmen des Nutzers der Vorrichtung ausgeatmete Luft über den zweiten Eingang in die Mischkammer strömt, und beim Einatmen des Nutzers der Vorrichtung in der Mischkammer gemischte Luft, die aus einer Mischung von Frischluft und ausgeatmeter Luft besteht, über den Ausgang zum Eingang der Maske transportiert wird.
- - an inlet through which fresh air can flow into the mixing chamber,
- - an output connected to the input of the mask, and
- - a second input, the output of the mask being connected to the second input,
- - Valves being assigned to the outlet and the second inlet in such a way that when a user of the device inhales fresh air flows into the mixing chamber via the inlet, exhaled air flows through the second inlet into the mixing chamber when the user of the device exhales, and when the user breathes in User of the device in the mixing chamber mixed air, which consists of a mixture of fresh air and exhaled air, is transported via the exit to the entrance of the mask.
Die Verwendung einer solchen Mischkammer ist mit der technischen Wirkung einer Absenkung der Konzentration infektiösen Materials in der einzuatmenden Luft verbunden. Diese Wirkung beruht darauf, dass aufgrund des Umstandes, dass teilweise bereits ausgeatmete Luft eingeatmet wird, die Konzentration infektiösen Materials in der eingeatmeten Luft reduziert wird.The use of such a mixing chamber is associated with the technical effect of lowering the concentration of infectious material in the air to be inhaled. This effect is based on the fact that, due to the fact that partially exhaled air is inhaled, the concentration of infectious material in the inhaled air is reduced.
Eine Ausführungsvariante hierzu sieht vor, dass die Mischkammer ein Volumen besitzt, das im Bereich zwischen 30 % und 80 %, insbesondere im Bereich zwischen 40 % und 60 % des Luftvolumens eines durchschnittlichen Atemzugs einer betrachteten Person liegt. Die betrachtete Person kann beispielsweise eine standardisierte männliche Person, eine standardisierte weibliche Person, ein standardisiertes Kind oder ein standardisierter Jugendlicher sein. Das genannte Mischungsverhältnis gewährleistet eine effektive Absenkung der Konzentration infektiösen Materials, ohne den Sauerstoffgehalt der Luft zu weit abzusenken.A variant of this embodiment provides that the mixing chamber has a volume which is in the range between 30% and 80%, in particular in the range between 40% and 60% of the air volume of an average breath of a person being viewed. The observed person can be, for example, a standardized male person, a standardized female person, a standardized child or a standardized young person. The mixing ratio mentioned ensures an effective lowering of the concentration of infectious material without lowering the oxygen content of the air too much.
Eine Ausführungsvariante sieht vor, dass das Volumen der Mischkammer einstellbar ist. Hierzu ist die Mischkammer beispielsweise als Faltenbalg ausgebildet, dessen Volumen beispielsweise über einen Stellschraube einstellbar ist. Über das Volumen der Mischkammer kann das Mischungsverhältnis zwischen Frischluft und ausgeatmeter Luft im Mischer eingestellt werden.One embodiment variant provides that the volume of the mixing chamber can be adjusted. For this purpose, the mixing chamber is designed, for example, as a bellows, the volume of which can be adjusted using an adjusting screw, for example. The mixing ratio between fresh air and exhaled air in the mixer can be set via the volume of the mixing chamber.
Sofern der Mischer in die Filtereinheit integriert ist, was im vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung der Fall ist, ist die Mischkammer gleich der Filterkammer. Der Filter ist dabei in der Mischkammer angeordnet.If the mixer is integrated into the filter unit, which is the case in the advantageous refinements of the invention, the mixing chamber is the same as the filter chamber. The filter is arranged in the mixing chamber.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, dass in das erste Verbindungselement und/oder in das zweite Verbindungselement ein Vorratsbehälter integriert ist, der ein Mehrfaches des durchschnittlichen Atemvolumens einer Person aufnimmt. Der Vorratsbehälter wird beispielsweise durch eine in das jeweilige Verbindungselement integrierte Kammer oder durch das Volumen eines als Schlauch ausgebildeten Verbindungselements bereitgestellt. Dieser Erfindungsaspekt beruht auf der Erkenntnis, dass durch die Bereitstellung von großen Hohlräumen die Konzentration infektiösen Materials in der Atemluft reduziert werden kann, da eine einsetzende Schadstoffkonzentration sich nur verzögert in die eingeatmete Luft überträgt. Dies gilt insbesondere in Kombination mit einem Mischer. Die Verwendung eines Vorratsbehälters ist auch im Umluftbetrieb von großem Vorteil.A further exemplary embodiment of the invention provides that a storage container is integrated into the first connecting element and / or into the second connecting element, which can hold a multiple of the average tidal volume of a person. The storage container is provided, for example, by a chamber integrated into the respective connecting element or by the volume of a connecting element designed as a hose. This aspect of the invention is based on the knowledge that the provision of large cavities can reduce the concentration of infectious material in the breathing air, since an onset of pollutant concentration is only transferred into the inhaled air with a delay. This is especially true in combination with a mixer. The use of a storage container is also a great advantage in recirculation mode.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung des Weiteren einen Ausgleichsbehälter für einen Umluftbetrieb aufweist, wobei der Ausgleichsbehälter mit dem Eingang des Filters verbunden ist. Als Umluftbetrieb wird dabei ein Betrieb bezeichnet, bei dem keine Frischluft von außen in die Vorrichtung gelangt, die in der Vorrichtung vorhanden Luft somit lediglich zirkuliert. Ein Umluftbetrieb kann nur kurzzeitig erfolgen, da der Sauerstoffgehalt innerhalb der Vorrichtung ständig sinkt. Die Bereitstellung eines Ausgleichsbehälter ermöglicht, die ausgeatmete Luft aufzunehmen und anschließend im Kreislauf erneut der Filtereinheit zuzuführen.A further embodiment of the invention provides that the device furthermore has an expansion tank for a circulating air mode, the expansion tank being connected to the inlet of the filter. An operation in which no fresh air from the outside enters the device, the air present in the device thus merely circulates, is referred to as recirculation mode. A recirculation mode can only take place for a short time, since the oxygen content within the device is constantly falling. The provision of an expansion tank enables the exhaled air to be taken up and then fed back to the filter unit in the circuit.
Bei dem Atemluftfilter handelt es sich beispielsweise um ein flächiges Material, insbesondere einen Vliesstoff. Der Atemluftfilter ist allgemein derart in der Filterkammer angeordnet, dass er von einströmender Frischluft durchströmt wird, bevor die dann gereinigte Frischluft als Atemluft dem Ausgang der Filtereinheit zugeführt wird. Das für den Atemluftfilter verwendete Material kann dabei ein beliebiges gängiges Filtermaterial sein, beispielsweise ein Filtermaterial, das die Bedingungen der Schutzstufen FFP1, FFP2 oder FFP3 erfüllt.The breathing air filter is, for example, a flat material, in particular a nonwoven. The breathing air filter is generally arranged in the filter chamber in such a way that inflowing fresh air flows through it before the then purified fresh air is fed as breathing air to the outlet of the filter unit. The material used for the breathing air filter can be any customary filter material, for example a filter material that meets the requirements of protection levels FFP1, FFP2 or FFP3.
Bei der Maske der erfindungsgemäßen Atemschutzvorrichtung handelt es sich bevorzugt um eine dichtsitzende Maske, so dass die Reinigung der Frischluft durch die Filtereinheit nicht durch in die Maske unmittelbar einströmende Luft beeinträchtigt wird. Die Maske ist beispielsweise als Halbmaske ausgebildet, die Mund und Nase eines Nutzers bedeckt.The mask of the respiratory protection device according to the invention is preferably a tight-fitting mask, so that the cleaning of the fresh air by the filter unit is not impaired by air flowing directly into the mask. The mask is designed, for example, as a half mask that covers the mouth and nose of a user.
Bei der Filtereinheit kann es sich um eine von der Maske getrennt ausgebildete Einheit handeln, die über Schläuche mit der Maske verbunden ist. Die Filtereinheit ist dann beispielsweise am Gürtel oder in einem Tornister auf dem Rücken angeordnet.The filter unit can be a unit which is embodied separately from the mask and which is connected to the mask via tubes. The filter unit is then arranged, for example, on the belt or in a knapsack on the back.
Eine weitere Ausführungsvariante sieht vor, dass die Filtereinheit direkt mit der Maske verbunden ist, ohne die Verwendung von Schläuchen. Hierdurch wird ein integrierter, gasmaskenähnlicher Aufbau bereitgestellt.Another embodiment variant provides that the filter unit is connected directly to the mask without the use of tubes. This provides an integrated, gas mask-like structure.
Eine Ausführungsvariante hierzu sieht vor, dass der Ausgang der Maske über einen verstellbaren Absperrschieber direkt mit der Umgebung verbunden ist, wobei über den Absperrschieber der Anteil der ausströmenden ausgeatmeten Luft einstellbar ist. Der nicht ausgeströmte Anteil der ausgeatmeten Luft strömt zurück in die Filtereinheit oder alternativ in ein Verbindungselement zwischen Filtereinheit und Maske. Hierdurch kann auch ohne Bereitstellung eines gesonderten Mischers ein Mischen von ausgeatmeter und eingeatmeter Luft erreicht werden, wobei die Vermischung im Filter oder im ersten Verbindungselement erfolgt.A variant of this embodiment provides that the outlet of the mask is connected directly to the environment via an adjustable gate valve, the proportion of exhaled air flowing out being adjustable via the gate valve. The portion of the exhaled air that has not flowed out flows back into the filter unit or, alternatively, into a connecting element between the filter unit and the mask. In this way, a mixing of exhaled and inhaled air can be achieved even without providing a separate mixer, the mixing taking place in the filter or in the first connecting element.
Gemäß einem zweiten Erfindungsaspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Atemschutzvorrichtung, die eine Maske mit einem Eingang und einem Ausgang umfasst. Des Weiteren umfasst die Atemschutzvorrichtung einen gesondert von der Maske ausgebildeten Mischer mit einer Mischkammer, wobei die Mischkammer aufweist:
- - einen Eingang, durch den Frischluft in die Mischkammer einströmen kann,
- - einen Ausgang, der mit dem Eingang der Maske verbunden ist, und
- - einen zweiten Eingang, wobei der Ausgang der Maske mit dem zweiten Eingang verbunden ist,
- - wobei dem Ausgang und dem zweiten Eingang Ventile derart zugeordnet sind, dass beim Einatmen eines Nutzers der Vorrichtung über den Eingang Frischluft in die Mischkammer strömt, beim Ausatmen des Nutzers der Vorrichtung ausgeatmete Luft über den zweiten Eingang in die Mischkammer strömt, und beim Einatmen des Nutzers der Vorrichtung in der Mischkammer gemischte Luft, die aus einer Mischung von
- - an inlet through which fresh air can flow into the mixing chamber,
- - an output connected to the input of the mask, and
- - a second input, the output of the mask being connected to the second input,
- - Valves being assigned to the outlet and the second inlet in such a way that when a user of the device inhales fresh air flows into the mixing chamber via the inlet, exhaled air flows through the second inlet into the mixing chamber when the user of the device exhales, and when the user breathes in User of the device in the mixing chamber mixed air, which consists of a mixture of
Frischluft und ausgeatmeter Luft besteht, über den Ausgang zum Eingang der Maske transportiert wird.Fresh air and exhaled air is transported via the exit to the entrance of the mask.
Dieser Erfindungsaspekt ist mit dem Vorteil einer Absenkung der Konzentration infektiösen Materials in der einzuatmenden Luft verbunden.This aspect of the invention is associated with the advantage of lowering the concentration of infectious material in the air to be inhaled.
Der zweite Erfindungsaspekt kann mit den oben beschriebenen weiteren Ausgestaltungen entsprechend den Ansprüchen 5 bis 23 kombiniert werden, ohne dass notwendigerweise eine Bestrahlung des Atemluftfilters mit UV-Licht erfolgt.The second aspect of the invention can be combined with the further refinements described above according to
Gemäß einem dritten Erfindungsaspekt betrifft die Erfindung ein Atemschutz-Baukastensystem, das aufweist:
- - eine auf zumindest Mund und Nase einer Person aufsetzbare Maske, die einen Eingang und einen Ausgang aufweist,
- - einen Atemluftfilter;
- - eine Filtereinheit, die einen Atemluftfilter und mindestens eine UV-Lichtquelle umfasst, wobei die Filtereinheit derart ausgebildet ist, das von der UV-Lichtquelle abgestrahlte UV-Strahlung auf den Atemluftfilter gerichtet ist, um diesen zu desinfizieren,
- - einen Mischer mit einer Mischkammer, der derart ausgebildet ist, dass beim Einatmen eines Nutzers über einen Eingang Frischluft in die Mischkammer strömt, beim Ausatmen des Nutzers ausgeatmete Luft über einen zweiten Eingang in die Mischkammer strömt, und beim Einatmen des Nutzers in der Mischkammer gemischte Luft, die aus einer Mischung von Frischluft und ausgeatmeter Luft besteht, über den Ausgang zum Eingang der Maske transportiert wird,
- - eine Filtereinheit, die UV-Lichtquellen aufweist, die derart angeordnet und ausgebildet ist, dass sie die Luft in der Filtereinheit zu deren Desinfektion mit UV-Licht bestrahlt,
- - eine Filtereinheit, die einen Ozongenerator und einen Ozonfilter aufweist, wobei der Ozongenerator dazu ausgebildet ist, dass von ihm erzeugtes Ozon sich mit der Frischluft in der Filtereinheit zu deren Desinfektion vermischt, und der Ozonfilter dazu ausgebildet ist, dass er anschließend das durch den Ozongenerator erzeugte Ozon wieder aus der Luft entfernt;
- - Schläuche,
- - wobei sämtliche Komponenten des Atemschutz-Baukastensystems modular ausgebildet und über Steckverbindungen oder Schraubverbindungen miteinander verbindbar sind, um der Maske gefilterte Luft über deren Eingang zuzuführen und/oder ausgeatmete Luft vom Ausgang der Maske wegzuführen.
- a mask which can be placed on at least the mouth and nose of a person and has an entrance and an exit,
- - a breathing air filter;
- - A filter unit which comprises a breathing air filter and at least one UV light source, the filter unit being designed such that the UV radiation emitted by the UV light source is directed onto the breathing air filter in order to disinfect it,
- A mixer with a mixing chamber, which is designed in such a way that fresh air flows into the mixing chamber via an inlet when a user inhales, exhaled air flows into the mixing chamber via a second inlet when the user exhales, and mixed in the mixing chamber when the user inhales Air, which consists of a mixture of fresh air and exhaled air, is transported via the outlet to the inlet of the mask,
- - a filter unit which has UV light sources which are arranged and designed in such a way that they irradiate the air in the filter unit with UV light to disinfect it,
- - A filter unit which has an ozone generator and an ozone filter, the ozone generator being designed so that the ozone generated by it mixes with the fresh air in the filter unit to disinfect it, and the ozone filter is designed so that it is then passed through the ozone generator generated ozone is removed from the air again;
- - hoses,
- - All components of the modular breathing protection system are modular and can be connected to one another via plug connections or screw connections in order to supply filtered air to the mask via its inlet and / or to lead exhaled air away from the outlet of the mask.
Der dritte Erfindungsaspekt stellt ein modulares und an die herrschenden Bedingungen anpassbares Atemschutz-Baukastensystem bereit, aus dem durch Kombination von Komponenten des Baukastensystems eine gewünschte Atemschutzvorrichtung herstellbar ist. Die einzelnen Komponenten sind dabei über Steckverbindungen oder Schraubverbindungen miteinander verbindbar. Hierzu sind die einzelnen Komponenten ggf. in geeigneten Gehäusen oder dergleichen angeordnet, die miteinander verbindbar sind.The third aspect of the invention provides a modular breathing protection kit system that can be adapted to the prevailing conditions and from which a desired breathing protection device can be produced by combining components of the kit system. The individual components can be connected to one another via plug connections or screw connections. For this purpose, the individual components are optionally arranged in suitable housings or the like, which can be connected to one another.
Dieser Erfindungsaspekt beruht auf der Erkenntnis, dass ein 100% sicherer Schutz vor Infektionen über die Atemluft nicht immer erforderlich und es viel mehr ausreichend ist, einen oder mehrere modulare Bausteine mit entsprechenden Wirkmechanismen zu kombinieren. Der Vorteil besteht darin, dass Atemschutzmasken unterschiedlich starker Schutzwirkung erstellt werden können.This aspect of the invention is based on the knowledge that 100% secure protection against infections via the breath is not always necessary and that it is much more sufficient to combine one or more modular components with appropriate mechanisms of action. The advantage is that respiratory masks can be created with different levels of protection.
Zur weitergehenden Erläuterung der Vorteile eines modularen Atemschutz-Baukastensystems wird im Folgenden auf die Begriffe „Schutzfaktor“ und „Reproduktionszahl“ eingegangen. Der Schutzfaktor S gibt an, wie viele Infektionen verhindert werden, verglichen mit einem ungeschützten Fall. Bei einem Schutzfaktor S von 0,1 werden beispielsweise 10 % der Infektionen verhindert. Der Schutzfaktor S liegt zwischen 0 und 1, wobei ein Schutzfaktor von 0 bedeutet, dass die Maske wirkungslos ist und ein Schutzfaktor von 1 bedeutet, dass sämtliche Infektionen verhindert werden.To further explain the advantages of a modular breathing protection system, the terms "protection factor" and "reproduction number" are discussed below. The protection factor S indicates how many infections can be prevented compared to an unprotected case. With a protection factor S of 0.1, for example, 10% of infections are prevented. The protection factor S is between 0 and 1, whereby a protection factor of 0 means that the mask is ineffective and a protection factor of 1 means that all infections are prevented.
Die Reproduktionszahl R gibt an, wie viele Folgeinfektionen eine infizierte Person auslöst. Ist R größer als 1, dann steigt die Anzahl der Infektionen exponentiell an. Ist R kleiner als 1, der nimmt die Anzahl der Infektionen ab. Allgemein gilt für das Eindämmen der Epidemie, dass das Produkt aus dem Reproduktionsfaktor und dem Term „1 minus Schutzfaktor“ kleiner als 1 sein muss: R * (1-S) < 1.The reproduction number R indicates how many secondary infections an infected person causes. If R is greater than 1, the number of infections increases exponentially. If R is less than 1, the number of infections decreases. In general, to contain the epidemic, the product of the reproduction factor and the term "1 minus protection factor" must be less than 1: R * (1-S) <1.
Wichtig ist nun die Erkenntnis, dass ein R-Faktor von größer als 1 durch eine eine geeignete Wahl von S kompensiert werden kann, um eine Epidemie unter Kontrolle zu halten. Ist beispielsweise R = 1,5, so kann mit einem Schutzfaktor größer als 0,33 eine Epidemie verhindert werden, wie folgende Tabelle zeigt:
Der modulare Aufbau ermöglicht es, abhängig von den epidemiologischen Rahmenbedingungen, insbesondere dem herrschenden Wert R, eine geeignete Schutzwirkung bzw. einen geeigneten Schutzfaktor durch die Maske zu realisieren.The modular structure makes it possible, depending on the epidemiological framework conditions, in particular the prevailing value R, to implement a suitable protective effect or a suitable protection factor through the mask.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
-
1 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Atemschutzvorrichtung, die eine Maske und eine Filtereinheit umfasst, wobei die Filtereinheit über Schläuche, in die Vorratsbehälter integriert sind, mit der Maske verbunden ist; -
2 schematisch eine Filtereinheit mit darin integrierten UV-Lichtquellen zur Desinfektion der in der Filtereinheit befindlichen Luft; -
3 schematisch eine Filtereinheit mit einem darin integrierten Ozongenerator und einem nachgeordneten Ozonfilter; -
4 schematisch eine Filtereinheit, die mehrere UV-Lichtquelle umfasst, wobei die von den UV-Lichtquellen abgestrahlte UV-Strahlung auf einen Atemluftfilter gerichtet ist, wobei der Atemluftfilter von beiden Seiten mit UV-Strahlung bestrahlt wird; -
5 eine Filtereinheit gemäß4 , wobei der Atemluftfilter nur von einer Seite mit UV-Strahlung bestrahlt wird; -
6 eine Filtereinheit gemäß4 , wobei in die Filtereinheit mehrere Atemluftfilter integriert sind, die jeweils mit UV-Strahlung bestrahlt werden; -
7 ein Ausführungsbeispiel eines Mischers, in dem Frischluft mit ausgeatmeter Luft vor der Einatmung gemischt wird; -
8 ein Ausführungsbeispiel eines Verbindungselements, in das keimtötend beschichtete parallele Platten integriert sind; -
9 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verbindungselements, in das keimtötend beschichtete Platten integriert sind, wobei die Platten als Prallplatten angeordnet sind; -
10 ein Ausführungsbeispiel einer Atemschutzvorrichtung, die einen Mischer gemäß der7 und Vorratsbehälter für einzuatmende Luft und ausgeatmete Luft umfasst; -
11 eine alternative Ausgestaltung einer Atemschutzvorrichtung, die einen Mischer und Vorratsbehälter umfasst; -
12 schematisch in Schläuche, die mit der Maske der Atemschutzvorrichtung verbunden sind, integrierte Platten, die keimtötend beschichtet sind; -
13 ein Ausführungsbeispiel einer Filtereinheit einer Atemschutzvorrichtung, wobei die Filtereinheit nur einzuatmende Frischluft filtert; -
14 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Filtereinheit einer Atemschutzvorrichtung, wobei die Filtereinheit sowohl einzuatmende Frischluft als auch ausgeatmete Luft filtert; -
15 ein Ausführungsbeispiel einer Atemschutzvorrichtung, die ausschließlich die einzuatmende Frischluft filtert, wobei eine Filtereinheit integral mit einer Maske ausgebildet ist; -
16 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Atemschutzvorrichtung, die ausschließlich die einzuatmende Frischluft filtert, wobei eine Filtereinheit als gesonderte Einheit ausgebildet, auf dem Rücken der betroffenen Person angeordnet und über einen Schlauch mit einer Maske verbunden ist; -
17 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Atemschutzvorrichtung, die ausschließlich die einzuatmende Frischluft filtert, wobei eine Filtereinheit als gesonderte Einheit ausgebildet, am Gürtel der betroffenen Person angeordnet und über einen Schlauch mit einer Maske verbunden ist; -
18 ein Ausführungsbeispiel einer Atemschutzvorrichtung, die sowohl die einzuatmende Frischluft als auch die ausgeatmete Luft filtert, wobei eine Filtereinheit einen Mischer umfasst, am Gürtel der betroffenen Person angeordnet und über zwei Schläuche mit einer Maske verbunden ist; und -
19 ein Ausführungsbeispiel einer Atemschutzvorrichtung, die sowohl die einzuatmende Frischluft als auch die ausgeatmete Luftfilter filtert, wobei eine Filtereinheit einen Mischer umfasst, auf dem Rücken der betroffenen Person angeordnet und über zwei Schläuche mit einer Maske verbunden ist.
-
1 schematically, an exemplary embodiment of a respiratory protection device comprising a mask and a filter unit, the filter unit being connected to the mask via hoses in which storage containers are integrated; -
2 schematically a filter unit with integrated UV light sources for disinfecting the air in the filter unit; -
3 schematically a filter unit with an ozone generator integrated therein and a downstream ozone filter; -
4th schematically, a filter unit which comprises several UV light sources, the UV radiation emitted by the UV light sources being directed onto a breathing air filter, the breathing air filter being irradiated with UV radiation from both sides; -
5 a filter unit according to4th The breathing air filter is exposed to UV radiation from only one side; -
6th a filter unit according to4th , wherein several breathing air filters are integrated into the filter unit, each of which is irradiated with UV radiation; -
7th an embodiment of a mixer in which fresh air is mixed with exhaled air before inhalation; -
8th an embodiment of a connecting element in which germicidal coated parallel plates are integrated; -
9 a further embodiment of a connecting element, in the germicidal coated plates are integrated, wherein the plates are arranged as baffle plates; -
10 an embodiment of a respiratory protection device that has a mixer according to FIG7th and comprises reservoirs for inhaled air and exhaled air; -
11 an alternative embodiment of a respiratory protection device comprising a mixer and storage container; -
12 schematically in hoses which are connected to the mask of the respiratory protection device, integrated plates, which are coated germicidal; -
13 an embodiment of a filter unit of a respiratory protection device, wherein the filter unit filters only fresh air to be inhaled; -
14th a further embodiment of a filter unit of a respiratory protection device, wherein the filter unit filters both fresh air to be inhaled and exhaled air; -
15th an embodiment of a respiratory protection device that filters only the fresh air to be inhaled, wherein a filter unit is formed integrally with a mask; -
16 a further exemplary embodiment of a respiratory protection device which exclusively filters the fresh air to be inhaled, a filter unit being designed as a separate unit, being arranged on the back of the person concerned and being connected to a mask via a hose; -
17th a further embodiment of a respiratory protection device that filters only the fresh air to be inhaled, a filter unit being designed as a separate unit, arranged on the belt of the person concerned and connected to a mask via a hose; -
18th an embodiment of a respiratory protection device that filters both the fresh air to be inhaled and the exhaled air, wherein a filter unit comprises a mixer, is arranged on the belt of the person concerned and is connected to a mask via two hoses; and -
19th an embodiment of a respiratory protection device that filters both the fresh air to be inhaled and the exhaled air filter, wherein a filter unit comprises a mixer, is arranged on the back of the person concerned and is connected to a mask via two hoses.
Die
Die Maske
Die Maske
Dem Eingang
Die Filtereinheit
Die Filtereinheit
Der Atemluftfilter
Die Filtereinheit
Es kann vorgesehen sein, dass die UV-Lichtquellen über einen nicht dargestellten Schalter ein- und ausschaltbar sind, um Energie zu sparen, wenn die Atemschutzvorrichtung
Die UV-Lichtquellen
Dabei kann vorgesehen sein, dass die UV-Lichtquellen
Aufgrund des Umstands, dass in die Filterkammer
Die Integration eines Mischers in den Filter
Im Ausgangsbeispiel der
Der Ausgleichsbehälter
Die Verbindungselemente
Es ist im dargestellten Ausführungsbeispiel, jedoch nicht notwendigerweise vorgesehen, dass in die Verbindungselemente
Die in die Führungselemente
Die Funktionsweise der Atemschutzvorrichtung
Die eingeatmete Luft erfährt im Zyklonabscheider
Die durch den Zyklonabscheider
Auch im Falle eines Ausfalls der Stromversorgung für die UV-Strahlung ist die durch die UV-Lichtquellen
Da die Filtereinheit
Die Luft wird nun über das Verbindungselement
Ausgeatmete Luft wird über das Verbindungselement
Die
Weiter kann vorgesehen sein, dass die in den
Die
Zur Erhöhung der Effektivität der Desinfektion kann vorgesehen sein, dass die Wände der Filterkammer
Eine Anordnung entsprechend der
Die
Das Ozon im Ozongenerator
Die
Die
Weiter enthält die Filtereinheit
In der
Der Mischer
Die Mischkammer
Durch den Mischer
Nachfolgend werden beispielhaft folgende Annahmen gemacht:
- a)
Die Mischkammer 90 weist ein Volumen aufweist, das 50 % des Volumens eines Atemzugs fasst. - b) Die Virenkonzentration in
der Umgebungsluft ist 100/Atemzug. - c) 20% der eingeatmeten Viren verbleiben im Körper, 80% werden wieder ausgeatmet.
- a) The mixing
chamber 90 has a volume that holds 50% of the volume of a breath. - b) The virus concentration in the ambient air is 100 / breath.
- c) 20% of the viruses inhaled remain in the body, 80% are exhaled again.
Falls sich eine Person ohne Filter und ohne Mischer der angenommenen Schadkonzentration aussetzt, so würde sie pro Atemzug
- Beim Einatmen stammen 50% der eingeatmeten Luft aus dem Mischer, 50% kommt aus der Umgebungsluft. Beim Ausatmen bleiben 50% der ausgeatmeten Luft im Mischer, 50% gelangen nach außen.
- When inhaling, 50% of the inhaled air comes from the mixer, 50% comes from the ambient air. When exhaling, 50% of the exhaled air remains in the mixer, 50% is released.
Die folgende Tabelle zeigt pro Zeile einen Atemzug. Die Anzahl der im Mischer befindlichen Viren ist in der linken Spalte „Anzahl Mischer“ aufgeführt und ist zu Beginn des ersten Atemzugs Null. Die nächste Spalte („Eingeatmet“) führt die Anzahl der Viren auf, die in diesem Atemzug eingeatmet werden. Das ist die Anzahl der Viren im Mischer zuzüglich 50% Frischluft (das sind 50 Viren in diesem Beispiel). Die Spalte „Ausgeatmet“ enthält die Anzahl der ausgeatmeten Viren, die hier als 80% der eingeatmeten Viren angenommen wird. „Verbleib Mischer“ ist die Hälfte der ausgeatmeten Viren, die andere Hälfte verlässt den Mischer nach außen. Die Spalte „aufgenommen“ zeigt die Anzahl der im Körper verbliebenen Viren:
Nach wenigen Atemzügen ist der Endwert (16,6 aufgenommene Viren/Atemzug) erreicht. Damit ist gezeigt, dass der Mischer allein kann eine gewisse Absenkung der Schadkonzentration erreichen kann. Dies geht einher mit einem etwas reduzierten Sauerstoffgehalt der eingeatmeten Luft.After a few breaths, the final value (16.6 viruses ingested / breath) is reached. This shows that the mixer alone can achieve a certain reduction in the harmful concentration. This goes hand in hand with a somewhat reduced oxygen content in the inhaled air.
Der Vollständigkeit halber nochmal die Aufstellung der Formeln:
- „Anzahl Mischer“ = Verbleib Mischer aus dem vorangegangenen Atemzug, anfangs Null
- „Eingeatmet“ = 50 + Anzahl Mischer
- „Ausgeatmet“ = 0,8 * Eingeatmet
- „Verbleib Mischer“ = 0,5 * Ausgeatmet (dient als „Anzahl Mischer“ in der nächsten Zeile)
- „aufgenommen“ = Eingeatmet munis Ausgeatmet
- "Number of mixers" = Remaining mixer from the previous breath, initially zero
- "Inhaled" = 50 + number of mixers
- "Exhaled" = 0.8 * inhaled
- "Remaining mixer" = 0.5 * exhaled (serves as "Number of mixer" in the next line)
- "Absorbed" = inhaled munis exhaled
Das Mischungsverhältnis von ausgeatmeter Luft zu Frischluft kann über das Volumen des Mischers
Die
In der
Die
Die
Die Vorratsbehälter
Im folgenden Beispiel wird davon ausgegangen, das ein Vorratsbehälter
- a)
Die Mischkammer 90 weist ein Volumen aufweist, das 50 % des Volumens eines Atemzugs fasst. - b) Die Virenkonzentration in
der Umgebungsluft ist 100/Atemzug. - c) 20% der eingeatmeten Viren verbleiben im Körper, 80% werden wieder ausgeatmet.
- a) The mixing
chamber 90 has a volume that holds 50% of the volume of a breath. - b) The virus concentration in the ambient air is 100 / breath.
- c) 20% of the viruses inhaled remain in the body, 80% are exhaled again.
Weiter wird angenommen, dass die Vorratsbehälter keine keimtötenden Platten aufweisen, um zu verdeutlichen, welchen Effekt allein das größere Vorratsvolumen hat.It is also assumed that the storage containers do not have any germicidal plates in order to make it clear what effect the larger storage volume alone has.
Falls sich eine Person ohne Filter und ohne Mischer der angenommenen Schadkonzentration aussetzt, so würde sie pro Atemzug
- Während des ersten Atemzugs wird kontaminierte Luft in den Mischer eingesogen, es braucht aber 5 Atemzüge, bis diese Luft die Maske bzw. den Mund der Person erreicht.
- Bei den Atemzügen
6-10 wird die Luft eingeatmet, die zu 50% aus der kontaminierten Außenluft und zu 50% aus der ausgeatmeten Luft aus dem Vorratsbehälter stammt. - Atemzug
6 ist der erste Atemzug, der nun kontaminierte ausgeatmete Luft erzeugt.Nach weiteren 5 Atemzügen erreicht diese Luft den Mischer:
- Contaminated air is sucked into the mixer during the first breath, but it takes 5 breaths for this air to reach the person's mask or mouth.
- With the breaths
6-10 the air is inhaled, 50% of which comes from the contaminated outside air and 50% from the exhaled air from the storage container. - breath
6th is the first breath that now creates contaminated exhaled air. After another 5 breaths, this air reaches the mixer:
Der Anstieg der Schadkonzentration erfolgt sehr viel langsamer als bei dem Ausführungsbeispiel der
Die Verwendung von Vorratsbehälter
Der Sauerstoffgehalt der Luft beträgt etwa 20%, die ausgeatmete Luft enthält immer noch 16% Sauerstoff. Ausgeatmete Luft kann problemlos wieder eingeatmet werden. In dem Beispiel stehen weitere 5 Atemzüge mit einmal ausgeatmeter Luft zur Verfügung. Insgesamt können 10 Atemzüge im Umluftbetrieb ausgeführt werden. Ein Atemzug dauert ungefähr 6 Sekunden. In diesem Beispiel kann der Umluftbetrieb für eine Minute aufrecht erhalten werden, ohne Schaden zu verursachen. Angewendet werden kann der Umluftbetrieb, um einer kurzzeitigen Gefährdungssituation zu entgehen. Ein typischer Anwendungsfall wäre das starke Husten einer Person in direkter Nähe. Die Atemschutzvorrichtung wird auf Umluftbetrieb geschaltet und der Nutzer hat 60 Sekunden Zeit, den Gefahrenbereich zu verlassen und wieder auf Normalbetrieb umzuschalten. Für den Umluftbetrieb ist der in der
Die
Dieses Ausführungsbeispiel erlaubt es, den Mischer
Auch bei dieser Ausführungsvariante kann der Mischer
Die
Allgemein gilt, dass die Verbindungselemente
Die
Im Ausführungsbeispiel der
Im Ausführungsbeispiel der
Die
Über die Filtereinheit
Im Luftauslass
Obwohl kein expliziter Mischer vorhanden ist, kann ein Mischen von ausgeatmeter und eingeatmeter Luft wie folgt erreicht werden. Der Strömungswiderstand der Luftauslassöffnung kann durch den Absperrschieber
Die Ausführungsvariante der
Die
Alternativ können der Schlauch und die Filtereinheit am Gürtel
Die
Durch Verwendung langer Schläuche
Im Umluftbetrieb sind zwei Betriebsweisen möglich. Gemäß der einen Betriebsweise werden Eingang
Im Ausführungsbeispiel der
Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und verschiedene Modifikationen und Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne von den hier beschriebenen Konzepten abzuweichen. Weiter wird darauf hingewiesen, dass beliebige der beschriebenen Merkmale separat oder in Kombination mit beliebigen anderen Merkmalen eingesetzt werden können, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen. Die Offenbarung dehnt sich auf alle Kombinationen und Unterkombinationen eines oder mehrerer Merkmale aus, die hier beschrieben werden und umfasst diese. Sofern Bereiche definiert sind, so umfassen diese sämtliche Werte innerhalb dieser Bereiche sowie sämtliche Teilbereiche, die in einen Bereich fallen.It should be understood that the invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and improvements can be made without departing from the concepts described herein. It is further pointed out that any of the features described can be used separately or in combination with any other features, provided that they are not mutually exclusive. The disclosure extends to and includes all combinations and subcombinations of one or more features described herein. If areas are defined, these include all values within these areas as well as all sub-areas that fall into one area.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- EP 1465705 A1 [0003]EP 1465705 A1 [0003]
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