DE102021001711A1

DE102021001711A1 - Schutzmaske

Info

Publication number: DE102021001711A1
Application number: DE102021001711.0A
Authority: DE
Inventors: Kjell Lundin; Jürgen Ackermann
Original assignee: Inneos GmbH
Current assignee: Inneos GmbH
Priority date: 2021-04-01
Filing date: 2021-04-01
Publication date: 2022-10-06

Abstract

1.1 Die Schutzmaske soll sowohl den Träger als auch die Umgebung zuverlässig vor Schadstoffen schützen.1.2. Durch die Form des Maskenkörpers 101 mit der Begrenzung durch die druckdifferenzbetätigten Ventile 103, 104 und die Gestaltung der Dichtlippen wird die Menge an wieder eingeatmetem CO2 deutlich reduziert. Der Maskenkörper 101 ist aus elastischem, gasundurchlässigem und weitgehend transparentem Material aufgebaut. Er schließt an die Nase an und bedeckt die Mundpartie bis zum Kinn, optional sind ein Sichtfenster und eine Sprechmembran 102 vorgesehen. Die Schutzmaske ist mit einem oder zwei voneinander getrennten, auswechselbaren Filtern 111, 112 ausgestattet. Die Strömungswege beim Ein- und Ausatmen sind vollständig getrennt. Der Einatemfilter kann durch den beim Einatmen entstehenden Unterdruck leicht komprimiert werden. Der Ausatemfilter ist so aufgebaut, dass er durch den beim Ausatmen entstehenden Überdruck leicht vergrößert werden kann (Balloneffekt). Die Filtermaterialien haben keinen Hautkontakt mit dem Träger.1.3 Die Maske kann wahlweise eine zum Schutz des Trägers, der Umgebung oder zum Schutz von Träger und Umgebung konfiguriert werden. Dies ist hilfreich beim Einsatz in Reinräumen, staub- oder aerosolbelasteten Umgebungen sowie zum Schutz vor Krankheitserregern.

Description

Anwendungsgebiet
Die Erfindung betrifft eine Schutzmaske entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Bei Schutzmasken können unterschieden werden in

- Masken, die den Träger davor schützen, dass Verunreinigungen oder Krankheitserreger beim Atmen in seine Atemwege gelangen. Dieser Maskentyp wird oft als Atemschutzmaske bezeichnet
- Masken, die andere Personen oder die Umgebung des Trägers vor Krankheitserregern oder Verunreinigungen schützt, welche der Maskenträger mit dem Atmen oder Sprechen ausscheidet. Dieser Maskentyp wird oft als Gesichtsmaske, chirurgische Maske oder Hygienemaske bezeichnet
- Masken, die in beide Richtungen schützen und damit sowohl den Träger als auch die Umgebung schützen.

Atemschutzmasken weisen zumeist eine Formgebung auf, welche den dichten Sitz am Gesicht des Trägers sicherstellen soll. Es kann unterschieden werden in Masken, deren Maskenkörper vorwiegend aus porösem Filtermaterial besteht und solchen, bei denen der Maskenkörper gasdicht ausgeführt ist. Die Formgebung ist so gestaltet, dass der Maskenkörper durch den Anpressdruck der Bebänderung möglichst dicht am Gesicht des Trägers anliegt. Ggf. unterstützt durch flexible Dichtlippen, welche sich der Anatomie des Trägers anpassen können. Teilweise bedeckt die Schutzmaske zusätzlich zu Mund und Nase auch die Augen bzw. ist als komplette Haube ausgeführt. Bei Masken mit gasdichtem Körper sind die Filter zumeist als Kartuschen oder Patronen ausgeführt und können vom Maskenkörper getrennt werden. Für beide Ausführungen sind Lösungen bekannt, welche zur leichteren Ausatmung und damit einhergehenden geringeren körperlichen Belastung des Trägers mit einem Ausatemventil ergänzt wurden. Dieses reduziert den Durchflusswiederstand für den Ausatemluftstrom und steigert dadurch den Komfort für den Träger, in dem es die körperliche Belastung vermindert.
Ein bekanntes Beispiel für eine Gesichtsmaske zum Schutz anderer Personen ist die sogenannte OP-Maske. Diese sitzt locker vor Mund und Nase des Trägers. Aufgrund des lockeren Sitzes sind solche Gesichtsmasken erheblich angenehmer zu tragen als Atemschutzmasken. Sowohl beim Einatmen als auch beim Ausatmen lässt der lockere Sitz Leckage an den Maskenrändern zu. Locker sitzende Masken haben üblicherweise kein Ausatemventil, da die Leckage den Durchflusswiederstand beim Ausatmen ohnehin geringhält.
Masken, welche in beide Richtungen schützen sind zumeist dichtsitzende Masken, welche denselben Filter für das Ein- und Ausatmen verwenden. Diese sehr einfache Ausführung hat den Nachteil, dass die Feuchtigkeit der Ausatemluft teilweise im Filtermaterial verbleibt und dieses durchfeuchtet, was sowohl nachteilig ist in Bezug auf das Filtervermögen als auch auf den Tragekomfort. Aufwendigere Ausführungen sind um ein Ausatemventil mit separatem Filter ergänzt, beispielsweise gezeigt in DE 699 21660 T2 (Japuntich et.al)
Abhängig von den Gefährdungen (chemische Stoffe, Stäube und Partikel, Viren und Bakterien etc.), vor denen der Maskenträger geschützt werden soll kommen unterschiedliche Filtermaterialien und Kombinationen von Filtermaterialien zum Einsatz. Atemschutzfilter gegen Partikel, Viren und Bakterien werden in der Regel aus mehreren Vlies-Lagen aus Polypropylen aufgebaut, welches gewoben oder mit sogenannten Melt-Blown-Verfahren hergestellt wird. Zumeist sind diese Filterlagen in ein Schutzgewebe eingebettet, welches vor mechanischen Beschädigungen schützt und eventuell sich lösende Fasern aus dem Filtervlies zurückhält. Besteht der Maskenkörper aus Filtermaterial können zudem noch formstabilisierende Lagen notwendig werden.
Die Filterwirkung dieser Filter ist - neben den Eigenschaften des zu filternden Mediums - von mehreren Faktoren des Filtermaterials abhängig. Dazu gehören die Porengröße, Mikrostruktur der Strömungsdurchlässe, Adhäsions- und elektrostatische Kräfte etc. Ein weiter, sehr wesentlicher Faktor für die Wirksamkeit der partikelfilternden Mechanismen ist die Strömungsgeschwindigkeit, mit der Schadpartikel durch den Maskenkörper geleitet werden. Grundsätzlich kann gesagt werden, dass die Durchlässigkeit eines Filtermaterials für Aerosole in etwa quadratisch mit der Strömungsgeschwindigkeit steigt (siehe z.B. 10 in Tcharkhtchi et al. „An overview of filtration efficiency through the masks: Mechanisms of the aerosols penetration“, Bioactive Materials Vol. 6, Issue 1, Jan. 2021, p. 106-122.)
Nachteile des Standes der Technik
Der Strömungswiderstand des Filtermediums bedingt einen spürbar erhöhten Atemwiderstand und hat daher einen wichtigen Einfluss auf den Tragekomfort und die Eignung einer Maske bei körperlich belastenden Tätigkeiten. In der Praxis führt dies dazu, dass die Empfehlungen zur Tragedauer von Masken - abhängig von ihrer Filterleistung - zum Teil auf weniger als 2 Stunden begrenzt ist.
Atmet ein Mensch ohne Maske, dann bildet sich beim Ausatmen ein räumlich begrenzter Luftstrahl, der sich mit ca. 1m/s von Mund bzw. Nase entfernt. Ein Rückatmen des ausgeatmeten Volumens ist damit praktisch ausgeschlossen. Mit Maske verändern sich die Strömungsverhältnisse dahingehend, dass die Strömungsgeschwindigkeit nach dem Durchtritt durch die Maske nur noch ca. 0,01m/s beträgt. Ohne relative Bewegung des Maskenträgers zur Umgebungsluft verbleibt das ausgeatmete Volumen dicht vor der Maske (vgl. Birgersson et.al, (2015) Reduction of Carbon Dioxide in Filtering Facepiece Respirators with an Active-Venting System: A Computational Study. PLoS ONE 10(6): e0130306. doi:10.1371/journal.pone.0130306)
In 1 wird ein gängiger Maskentyp schematisch dargestellt. Ein zu einer Schale 120 geformtes Filtermaterial schließt das Volumen 123 zwischen Schale und Gesicht des Trägers ein. Ein Anteil der ausgeatmeten Luft direkt vor der Maske wird beim nachfolgenden Atemzug wieder eingeatmet. In 2 ist dieses Volumen mit 121 bezeichnet und durch die vor der Maske gebildeten gedanklichen Außengrenze 122 begrenzt. Ein Erwachsener atmet ohne körperliche Belastung bei einer Ausatmung 140 ca. 500 cm³ Gas aus (vgl. Nishi (2004) Breathing of Humans and its Simulation. Dissertation LSTM-Erlangen). Davon bleiben bauartbedingt etwa 150 cm³ (entsprechend Volumen 141) innerhalb der Maske. Der Volumenanteil 142 bleibt nah an der Filterfläche, der Volumenanteil 143 entfernt sich abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit beim Ausatmen und den Umgebungseinflüssen z.B. bei Zugluft oder Bewegung des Trägers. Die folgende Einatmung 144 setzt sich aus einem Volumen 145 (verbleibende Atemluft innerhalb der Schale), einem Volumen CO2-reicher Luft (146) aus dem Bereich vor der Maske und einem Volumen Frischluft 147 zusammen.
Der Träger muss also mehr Luft einatmen als ohne Maske, um die gleiche Sauerstoffzufuhr zu erreichen. Dabei spielt das Verhältnis des Gasvolumens seines Atemzugs zu dem in der Maske verbleibenden Volumen 123 eine erhebliche Rolle. Bei geringer körperlicher Anstrengung, z.B. bei Büro und Lehrtätigkeiten, liegt der Anteil zurückgeatmeten CO2 erheblich über den Werten körperlich anstrengender Arbeiten. Smith et.al. belegen diese Zusammenhänge in einer praktischen Studie und zeigen die körperlichen Belastungssymptome im Zusammenhang mit dem Anteil rückgeatmeten CO2 wie z.B. erhöhte Herzfrequenz, Schwindel, Verminderung der Sehfähigkeit, Kopfschmerz etc. auf (vgl. Smith, C. L., Whitelaw, J. L. & Davies, B. 2013, ‚Carbon dioxide rebreathing in respiratory protective devices: influence of speech and work rate in full-face masks‘, Ergonomics: an international journal of research and practice in human factors and ergonomics, vol. 56, no. 5, pp. 781-790). Roberge et.al. bestätigen die beschriebenen Auswirkungen in einer weiteren praktischen Untersuchung und zeigen auf, dass die körperlichen Reaktionen auf das aus verschiedenen Masken rückgeatmete Gasvolumen unabhängig ist von deren Ausstattung mit einem Ausatemventil.

- Die von den Probanden eingeatmete CO2-Konzentration liegt mit ca. 3% (vgl. Raymond J Roberge MD MPH, Aitor Coca PhD, W Jon Williams PhD, Jeffrey B Powell MSc, and Andrew J Palmiero: Physiological Impact of the N95 Filtering Facepiece Respirator on Healthcare Workers, RESPIRATORY CARE • MAY 2010 VOL 55 NO 5)
- beim sechsfachen der gültigen Arbeitsplatzgrenzwerte nach TRGS900 (vgl. BArBl Heft 1/2006; Zuletzt geändert und ergänzt: GMBI 2020, S. 902 [Nr. 42] (v. 27.10.2020)) und
- beim 15fachen der Empfehlung für die Raumluftkonzentration (vgl. Bundesgesundheitsbl - Gesundheitsforschung - Gesundheitsschutz 2008 • 51:1358-1369 DOI 10.1007/s00103-008-0707-2 © Springer Medizin Verlag 2008) .

Die ausgeatmete Luft weist zudem einen hohen Feuchtegehalt auf und ist etwa 37° C warm. Dadurch findet Kondensation auf kälteren Flächen wie beispielsweise dem Filtervlies statt. Die abgeschiedene Feuchtigkeit nässt Maske und Filtervlies mit der Zeit durch. Abhängig von der Gestaltung der Auflageflächen und der Formstabilität Maske fängt sie bei Hautkontakt zu kleben an. Dies wird von Trägern als unkomfortabel empfunden, bei längerer Tragedauer kann es zu Hautreizungen kommen. Die Presseinformation des Fraunhoferinstituts ITWM vom 11. Mai 2020
(https://www.itwm.fraunhofer.de/de/presse-publikationen/presseinformationen/ 2020/2020_05_11_tragedauer-schutzmasken-corona-krise.html) erläutert, wie schnell mit zunehmender Feuchte im Material die Filtereffizienz nachlässt und dass bei einer Durchfeuchtung die Gefahr einer Infektionsbrücke zwischen tragender Person und der Umgebung besteht.
Feuchtigkeit und Körperwärme begünstigen zudem die Verkeimung auf der Seite des Tragenden und limitieren die Gebrauchsdauer einer Maske, unabhängig von spezifischen Filteraufgaben.
Besonders relevant für die Schutzwirkung einer Maske ist neben der Filtereffizienz vor allem die Leckage. Bei hohen Filterklassen (FFP2 und höher) sorgen bereits wenige Prozent Leckage zwischen Maske und Gesicht des Trägers dafür, dass der Leckage-Anteil am Atemvolumen die Schutzwirkung der Maske insgesamt determiniert. Leckage ist dabei entweder gewollt (bei OP-Masken als Komfort-Gewinn) oder wird durch die Bauform bestimmt: bei FFP-Filtermasken durch die Formgebung und den durch die Haltebändern erzeugten Anpressdruck. Bei Masken mit gasdichten Maskenkörpern und Vollschutzmasken durch elastische Lippen im Kontaktbereich. Insbesondere bei Masken ohne Ausatemventil kommt es z.B. beim Niesen dazu, dass der Innendruck die Maske abhebt und ein Großteil des Ausatemvolumenstroms an der Maske vorbei entweichen kann.
Um diese Nachteile zu kompensieren gibt im Bereich der Vollschutzmasken und teilweise auch im Bereich der Atemschutzmasken vereinzelt Lösungen mit aktiven Lüftern. Nachteilig daran sind die erhöhten Kosten, das Zusatzgewicht einschließlich Energieversorgung und der entstehende Geräuschpegel.
Generell bedecken Schutzmasken einen Großteil des Gesichts des Trägers. Dies hat zur Folge, dass vom Gegenüber ein großer Teil der nonverbalen Kommunikation nicht wahrgenommen werden kann. Da die Mimik bleibt verdeckt, ist das Ausdrücken und Lesen von Emotionen erschwert bis unmöglich. Dies macht beispielsweise das Arbeiten für Therapeuten und Logopäden schwierig bis unmöglich. Aus demselben Grund fällt für Menschen mit Hörschäden das Lippenlesen als kommunikationsunterstützende Technik ebenfalls weg. Dasselbe gilt für Kommunikation in Umgebungen mit lauten Nebengeräuschen.
Als weiterer Nachteil zeigt sich, dass die Sprachqualität leidet, wenn durch Masken gleich welchen Typs gesprochen wird. Einerseits führt die Reduzierung des Schalldrucks zu verminderter Lautstärke, andererseits führt die Dämpfung über Maskenkörper und Filtermaterial zu Veränderungen im Frequenzgang. Wer durch eine Schutzmaske spricht, wird daher schwerer verstanden. Die Veränderung des Frequenzgangs kann dazu führen, dass moderne Hörgeräte den Sprecher komplett ausblenden.
Im weiteren wird vor allem auf Masken Bezug genommen, welche sowohl den Träger als auch die Umgebung schützen, so wie sie beispielsweise während einer von einer Atemwegserkrankung ausgelösten Pandemie in hohen Stückzahlen benötigt werden. Eine solche beispielhaft in EP 1100592 (Japuntich et.al.) beschriebene Maske hat mehrere Nachteile,

- das Volumen innerhalb der Maske ist im Vergleich zum Volumen eines Atemzugs groß
- die CO2-Anreicherung in der Atemluft beim Einatmen hat nachteilige Effekte auf Komfort und Leistungsfähigkeit des Trägers und ist bei entsprechenden Risikofaktoren ggf. gesundheitsschädlich
- die Filterfläche für Einatmung ist klein. Dies führt zu einem hohen Druckverlust und damit zu einem hohen Atemwiederstand bei gleichzeitig großen Strömungsgeschwindigkeiten durch das Filtermaterial
- Die bei der Ausatmung durchströmte Filterfläche außerhalb des Ausatmungsventils ist noch kleiner als die Einatemfilterfläche. Ein zur Entlastung des Trägers niedriger Ausatemwiederstand lässt sich nur über eine erheblich reduzierte Filterwirkung erreichen, der Schutz für die Umgebung wird schlechter
- die Innen- und/oder Außenseite der Maske wird bei der Verwendung kontaminiert (z.B. mit Viren), damit ist das Absetzen und wieder Aufsetzen mit Übertragungsrisiken für den Träger verbunden.
- die Masken ist für den Einmalgebrauch vorgesehen. Selbst ohne Kontamination wird der häufige Austausch der kompletten Maske erforderlich, weil sich in durchfeuchteten Filter Bakterien und Keime vermehren können. Der massenhafte Einsatz solcher Masken zum Bevölkerungsschutz während einer Pandemie erzeugt eine immense Menge an Müll und entsprechenden Entsorgungsaufwänden.
- Die Maske feuchtet bei längerem Tragen durch und verliert ihre Filtereffizienz. Dieser Effekt ist umso stärker, je kälter die Umgebung ist in der die Maske getragen wird.

Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es,

• sowohl den Maskenträger als auch seine Umwelt vor Schadstoffen wie Stäuben, Aerosolen, Krankheitserregern etc. zu schützen
• die zusätzlichen körperlichen Belastungen für den Maskenträger durch erhöhte Ein- und Ausatemwiederstände sowie durch die Menge an rückgeatmeten CO2 zu minimieren
• den Tragekomfort so weit zu verbessern, so dass der Träger seine Atemschutzmaske auch über einen Zeitraum von mehreren Stunden im Alltagsbetrieb nutzen kann
• das Durchfeuchten des Einatemfilters effektiv zu verhindern
• die akustische Sprachqualität beim Tragen von Masken zu verbessern
• das Lippenlesen auch beim Tragen einer Maske zu ermöglichen
• die Müllmenge zu reduzieren
• den Kostenaufwand für die Träger zu reduzieren
• den Komfort und die Filtereffizienz beim Tragen in kälteren Umgebungen zu verbessern

Lösung der Aufgabe
Gegenüber der Stand der Technik hat die Erfindung folgende Vorteile:

• Durch die ausgeführte Gestaltung des Maskenkörpers und seine Begrenzung durch Ventile in Richtung der Filter wird das beim Einatmen zurückgeatmeten Volumen erheblich verringert. Während Schutzmasken ähnlich EP 1100 592 B1ein Rückatemvolumen in der Größenordnung 150 ml aufweisen, kann mit dem beschriebenen Ansatz dieses auf weniger als 55 ml, im besten Fall sogar auf weniger als 40 ml reduziert werden. Die Menge an wieder eingeatmetem CO2 reduziert sich um etwa 64 bis 74 %.
• Der Maskenkörper ist aus elastischem, gasundurchlässigem Material aufgebaut. Seine Formgebung weist eine spezielle Dichtlippenkontur auf, welche zum einen das zuvor angesprochene Restvolumen begrenzt und andererseits Leckage verhindert. Die Schutzwirkung der Maske wird damit alleine durch die Filtereffizienz bestimmt.
• Der Maskenkörper ist weitgehend aus transparentem Material hergestellt. Dies ermöglicht eine gute Belichtung der Mundpartie des Maskenträgers und ermöglicht vorteilhaft das Lippenlesen durch den volltransparenten Bereich vor dem Mund.
• Der Maskenkörper kann auf einfache weise gereinigt und desinfiziert werden. Vorgesehen ist eine Reinigung durch Seifenlauge oder handelsübliche Flächendesinfektionsmittel auf Alkoholbasis. Der Maskenkörper kann vollständig wiederverwendet und dauerhaft eingesetzt werden.
• Der Maskenkörper schließt an die Nase an und bedeckt die Mundpartie bis zum Kinn. Die insgesamt abgedeckte Gesichtsfläche ist klein. Der Maskenkörper ist elastisch ausgeführt und kann den Gesichtsbewegungen insbesondere beim Reden folgen.
• Je ein durch Druckdifferenz betätigtes Ventil trennt den Maskenkörper vom Ein- und vom Ausatemkanal. Dadurch entstehen vollständig voneinander getrennte Strömungswege für das Ein- und Ausatmen. Die Ventile sind so ausgeführt, dass durch ihre Formgebung die Geräuschentwicklung beim Betätigen auf ein Minimum reduziert wird. Die Ventile sind Bestandteil des Maskenkörpers und werden mit diesem zusammen gereinigt und desinfiziert.
• Der Maskenkörper trägt optional ein Sichtfenster, eine Sprechmembran oder beide Elemente. Dieses Bauteil besteht aus einer vorzugsweise vollständig transparenten, vorgespannten Kunststoffmembran auf einem mit dem Maskenkörper auf einfache Art verbindbaren Rahmen. Die Sprechmembran ist unter akustischen Gesichtspunkten so ausgelegt, dass sie Resonanzfrequenzen wirkungsvoll in einen Frequenzbereich oberhalb 2500 Hz verschiebt und einen Sprachübertragungsindex gem. IEC 60268-16 über 0,6 aufweist
• Das Beschlagen des Sichtfensters bzw. der Spechmembran wird wirksam vermieden, dadurch dass der Einatemfilter trocken bleibt und es zu keiner Anfeuchtung der Frischluft kommt. Zusätzlich ist durch das geringe Volumen im Maskenkörper der absolute Wasseranteil gering und der Frischluftanteil beim Einatmen hoch, so dass Niederschlag an der Innenseite des Sichtfensters bzw. der Sprechmembran effektiv und schnell abtrocknet.
• Am Maskenkörper befinden sich die Befestigungen für die Bebänderung der Schutzmaske. Vorzugsweise wird die Maske mit zwei Haltebändern über den Hinterkopf des Trägers befestigt. Diese Bänder sind elastisch und können in der Länge verstellt werden. Die Bänder sind mit einem Verschluss ausgeführt, welcher ein leichtes Öffnen und Schließen ermöglicht, beispielsweise mit einem magnetischen oder einem Druckknopf. Die Bebänderung ist ebenfalls waschbar.
• Die Schutzmaske ist ausgestattet mit einem oder zwei voneinander getrennten, auswechselbaren Filtern. Damit kann wahlweise eine Konfiguration zum Schutz des Trägers, zum Schutz der Umgebung oder zum Schutz von Träger und Umgebung aufgebaut werden. Die Filter sind durch einen trennbaren Verschluss mit dem Maskenkörper verbunden und können bei Bedarf ausgetauscht werden. Ein- und Ausatemfilter können situationsbedingt unterschiedliche Filtereffizienzen bzw. Filtergrade aufweisen.
• Die Filter sind seitlich am Kopf des Trägers positioniert und werden durch die Bebänderung gehalten. Das erlaubt zum einen ein uneingeschränktes Sichtfeld für den Träger. Weiter ist es von Vorteil, dass der Gesamtschwerpunkt nach hinten verlagert wird, was die nötige Spannung in den Haltebändern reduziert und den Tragekomfort verbessert. Eine Kollision mit einer Brille oder einem Gesichtsschild kann so wirksam verhindert werden. Die seitliche Position erlaubt die Verwendung von im Verhältnis zu bekannten Maskentypen Filtereinheiten mit großen Wirkflächen. Bei Bedarf kann die Filterfläche durch Falten und Plissieren weiter erhöht werden. Die große Filterfläche führt zu geringen Durchströmungs- bzw. Atemwiederständen und geringen Strömungsgeschwindigkeiten im Filter mit entsprechend positiven Auswirkungen auf die körperliche Belastung des Trägers, den Tragekomfort und die Filtereffizienz.
• Die Gasvolumen in den Filtern sind durch die eingesetzten Ventile nicht Teil des rückgeatmeten Restvolumens
• Durch die vollständig getrennten Strömungswege beim Ein- und Ausatmen wird der Einatemfilter zu keinem Zeitpunkt von feuchter Ausatem-Luft durchströmt, eine Durchnässung mit den aufgezeigten Nachteilen für den Träger wird vermieden.
• Ein und Ausatemfilter können bedarfsgerecht zu unterschiedlichen Zeitpunkten getauscht werden.
• Der Einatemfilter ist so aufgebaut, dass er durch den beim Einatmen entstehenden Unterdruck leicht komprimiert werden kann. Nur ein Teil des Einatemvolumens wird mit dem Atemzug durch die Filtermembran gezogen. Nach dem Ende des Einatemzugs sorgt die mechanische Struktur des Filters dafür, dass dieser sich in die Ausgangslage und -größe zurückbewegt. Dadurch wird ein Teil des für den nächsten Einatemzugs notwendigen Volumens bereits zum Zeitpunkt des Ausatmens ohne Muskelarbeit des Trägers gefiltert und bereitgestellt.
• Der Ausatemfilter ist so aufgebaut, dass er durch den beim Ausatmen entstehenden Überdruck leicht vergrößert werden kann (Balloneffekt). Nur ein Teil des Ausatemvolumens wird mit dem Atemzug durch die Filtermembran gedrückt. Nach dem Ende des Ausatemzugs sorgt die mechanische Struktur des Filters dafür, dass dieser sich in die Ausgangslage und -größe zurückbewegt. Dadurch wird ein Teil des Ausatemvolumens noch zum Zeitpunkt des Einatmens ohne Muskelarbeit des Trägers gefiltert und an die Umgebung abgegeben.
• Die Filtermaterialien haben keinen Hautkontakt mit dem Träger
• Die Schutzmaske wird durch einen im Ausatemkanal befindlichen Lüfter auch nach dem Ende des Ausatmens weiter aktiv belüftet. Dabei wirkt das Lüfterrad beim Ausatmen als Turbine und treibt ein mechanisch verbundenes Schwungrad an. Dessen gespeicherte Energie treibt für einen Zeitraum nach dem Ausatmen weiterhin das Lüfterrad an, welches nun als aktives Gebläse verbrauchte Atemluft aus dem Maskenkörper in Richtung Ausatemfilter fördert und frische Luft durch den Einatemfilter nachzieht. Damit kann der CO2-Gehalt vor Beginn des Einatmens reduziert werden.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen
In 3 ist die Erfindung schematisch dargestellt. Das gesamte Volumen der Maske 113 wird von dem Gesicht des Trägers, der luftundurchlässigen Schale 101 und dem Sichtfenster bzw. der Sprechmembran 102 sowie anteilig von den Kanälen 105 und 106 bis zu den Rückschlagventilen 103 und 104, begrenzt. Dieses Volumen wird bevorzugt unter 55 cm³, noch bevorzugter unter 40 cm³ gehalten.
Wenn der Träger einatmet entsteht in dem Volumen 113 ein Unterdruck, die Druckdifferenz zur Umgebung schließt das Ausatemventil 104 und öffnet das Einatemventil 103. Luft wird aus dem Volumen 107 in das Volumen 113 gezogen und strömt durch den Filter 111 nach.
Wenn der Träger ausatmet entsteht Überdruck in dem Volumen 113, das Einatmungsventil 103 bleibt geschlossen, das Ausatmungsventil 104 öffnet und Luft strömt durch den Volumen 108 und weiter durch den Filter 112.
Insbesondere bei ausschließlicher Verwendung eines Einatemfilters oder eines Ausatemfilters ist es notwendig, den Schließvorgang der Ventile selbsttätig auszuführen. Dies kann beispielsweise durch Federkraft oder Elastizität des Bauteils erreicht werden.
Der Filter 111 befindet sich räumlich von dem Filter 112 entfernt. Somit ist sichergestellt, dass keine ausgeatmete Luft von außerhalb der Schutzmaske wieder eingeatmet wird.
Aerosole und Krankheitserreger, welche der Träger mit ausatmet werden von dem Filter 112 aufgefangen und gelangen damit nicht in die Umgebung des Trägers. Aerosole und Schadstoffe aus der Umgebung werden von dem Filter 111 aufgefangen und gelangen nicht in die Atemwege des Trägers.
Die Schale 101 des Maskenkörpers ist bevorzugt aus einem elastischen, transparenten und gasdichten Material ausgeführt, beispielsweise aus einem hautverträglichen Silikonwerkstoff. Zur optischen Gestaltung der Maske kann die Schale ganz oder teilweise eingefärbt werden. Das Sichtfenster 102 bzw. in einer funktional erweiterten Bauform die Sprechmembran 102 ist bevorzugt aus einem klaren, volltransparenten Werkstoff, beispielsweise aus einer PEEK, PET- oder PTFE-Folie hergestellt. Optional kann dieses Sichtfenster bzw. die Sprechmembran durch eine Antifog-Beschichtung ergänzt werden.
In 4 werden die Volumenverhältnisse beim Ein- und Ausatmen qualitativ dargestellt. Bei der Einatmung 134 setzt sich das Einatem-Volumen aus einem Volumenanteil zuvor ausgeatmeter Luft 135, entsprechend dem Volumen 113, und einem Volumenanteil Frischluft 136 zusammen. Bei der Ausatmung 130 verbleibt ein Restvolumen ausgeatmeter Luft 131 im Volumen 113 innerhalb der Maske und der Volumenanteil 132 wird durch das Ventil 104 in das Volumen 108 und von dort in die Umgebung gefördert.
In 5 wird der Prinzipielle Aufbau der beiden Filter mit variablem Volumen dargestellt. Der Speicher 109 ist im drucklosen Zustand groß. Steifigkeit und Elastizität des Aufbaus sind so angepasst, dass sich beim Einatmen die Wände schon bei geringem Unterdruck zusammen ziehen. Ist der Einatemzug abgeschlossen schießt das Ventil 103, der elastische Aufbau dehnt sich wieder aus und vergrößert das Volumen, wodurch unabhängig vom Träger weitere Luft durch den Filter 111 in das Volumen 107 eingesogen wird. Dadurch werden sowohl der Einatemwiederstand verringert, was den Tragekomfort erhöht, als auch die Strömungsgeschwindigkeit durch den Filter reduziert was die Filterwirksamkeit erhöht.
Bei Ausatmung ist der Speicher 110 im drucklosen Zustand klein. Steifigkeit und Elastizität des Aufbaus sind so angepasst, dass sich beim Ausatmen die Wände schon bei geringem Überdruck erweitern. Ist der Ausatemzug abgeschlossen schießt das Ventil 104, der elastische Aufbau zieht sich zusammen und reduziert das Volumen, wodurch unabhängig vom Träger verbrauchte Luft durch den Filter 112 an die Umgebung abgegeben wird. Dadurch werden sowohl der Ausatemwiederstand verringert, was den Tragekomfort erhöht, als auch die Strömungsgeschwindigkeit durch den Filter reduziert und somit die Filterwirksamkeit erhöht.
In 6 wird die räumliche Anordnung der Eintritts- und Austrittsöffnungen der Schutzmaske mit Filtern verdeutlicht. Der Winkel 117 zwischen den Hauptrichtungen für Einströmung 116 und Ausströmung 115 beträgt bevorzugt 90° bis 180°. Der Mindestabstand 118 zwischen Eintrittsfenster und Austrittsfenster sollte bevorzugt mindestens 50 mm betragen.
7 verdeutlicht die Voraussetzungen für eine gute Waschbarkeit bzw. Desinfizierbarkeit des Maskenkörpers. Es wird vorausgesetzt, dass der Maskenkörper dazu auf einer horizontalen Ebene platziert wird. Die Hohlräume vor und nach den Ventilen brauchen zur Drainage ein ausreichendes Gefälle in Richtung weg von den Ventilen, d.h. die Ausführung der Winkel 152 und 153 muss größer sein als 90°. Entsprechend sind 154 und 155 als Winkel kleiner 90° ausgeführt. Die Dichtlippe 159 muss ebenfalls ein Gefälle aufweisen, entweder nach innen oder nach außen. Die Winkel 156 und 157 müssen größer sein als 90°.
In 8 werden zweckdienliche Anordnungsbereiche für die Filter als Einhüllendes Volumen 162 gezeigt. Die gezeigte Volumenausprägung stellt einen guten Sichtbereich sicher, beispielsweise für das Lesen mit einer Brille oder Gleitsichtbrille oder zum Tragen eines Visiers. Des Weiteren werden Kopfneigungen nach vorne oder zur Seite nicht durch störende Filtervolumen im Kinnbereich beeinträchtigt.
Die bevorzugte Ausführung 162 kann mittels Haltebändern 114 sowohl hinter dem Kopf und Nacken als auch alternativ hinter den Ohren gut kombiniert werden. Selbst mit einer begrenzten Außenfläche kann durch Plissieren des Filtermaterials innerhalb des gezeigten Volumens 162 eine ausreichend große Wirkfläche des Filters, bevorzugt 250 cm², noch bevorzugter 500 cm², erreicht werden. Die Volumenänderung des Filters wird, abhängig vom verwendeten Vliesstoff bzw. Filtermaterial, durch geeignete Auslegung der Plissierung und/oder eine zusätzliche Federfunktion erreicht.
9 zeigt die geometrischen Details der Rückschlagventile. Eine elastische Zunge 180 legt sich selbsttätig bei Druckdifferenz in Sperrrichtung 183 an den Rahmen 181 an. Das Ventil trennt die Gasvolumina auf Vorder- und Rückseite. Eine Druckdifferenz entgegen der Sperrrichtung 183 öffnet das Ventil. Funktionsunterstützend kann eine Federwirkung, beispielweise durch elastische Vorspannung der Zunge den Schließprozess unterstützen. Zur Verminderung von Anschlaggeräuschen kann die Formgebung im Bereich der Auflagefläche zwischen Rahmen 181 und Zunge 180 so gestaltet werden, dass sich im Erstkontakt der beiden Elemente zunächst nur eine Teilfläche berührt und erst mit zunehmendem Druck in Sperrrichtung die Zunge vollständig Anlegt. Diese Formgebung kann beispielsweise als Wellenkontur 182 ausgeführt werden.
10 zeigt Details zur Ausführung einer optimierten Dichtlippenanordnung des Maskenkörpers. Dazu ist der Maskenkörper mit einer nach innen ausgeführten Dichtlippe 159 versehen. Der Maskenkörper selbst ist Doppelwandig ausgeführt, wobei der innere Maskenkörper 170 mit der inneren Dichtlippe 171 so zum Gesicht des Trägers hin abschließt, dass das Volumen 172 am Gaswechsel beim Ein- und Ausatmen nicht teilnimmt. In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform bilden die Dichtlippe 159 und die innere Dichtlippe 171 einen geschlossenen Hohlkörper.
11 zeigt die Einbau-Position des Schwungrad-Lüfters zwischen Ausatemventil 104 und Filter 112. Die Schutzmaske wird durch einen im Ausatemkanal befindlichen Lüfter 184 auch nach dem Ende des Ausatmens weiter aktiv belüftet. Dabei wirkt das Lüfterrad beim Ausatmen als Turbine und treibt ein mechanisch verbundenes Schwungrad 185 an. Dessen gespeicherte Energie treibt für einen Zeitraum nach dem Ausatmen weiterhin das Lüfterrad an, welches nun als aktives Gebläse verbrauchte Atemluft im Volumen 113 aus dem Maskenkörper in Richtung Ausatemfilter 112 fördert und frische Luft durch den Einatemfilter 111 nachzieht. Damit kann der CO2-Gehalt vor Beginn des Einatmens reduziert werden.
Bezugszeichenliste

101: Maskenkörper, nicht luftdurchlässig
102: Sichtfenster, Sprechmembran
103: Einatemventil
104: Ausatemventil
105,106: Kanal
107, 108: Volumen zwischen Ventil und Filter
109: Speichervolumen Einatmung, drucklos groß
110: Speichervolumen Ausatmung, drucklos klein
111, 112: Wechselbare Filter
113: Volumen begrenzt durch Gesicht, Maskenkörper und Ventile
114: Haltebänder
115: Hauptrichtung, Ausströmöffnung
116: Hauptrichtung, Einströmöffnung
117: Winkel zwischen Hauptrichtungen
118: Mindestabstand zwischen Einström- und Ausströmöffnung
120: Maskenkörper aus Filtermaterial
121: Volumen ausgeatmeter Luft, welches nahe der Maske verbleibt und beim nächsten Einatmen wieder durch den Filter zurück in die Maske gesogen wird
122: Fiktive Grenze zwischen ausgeatmeter Luft und Umgebungsluft
123: Volumen begrenzt durch Maskenkörper und Gesicht
124, 125: Trennstelle von Maske und Filterelement
130: Gesamtvolumen Ausatmung
131: Volumenanteil, der beim Ausatmen innerhalb des durch Ventile begrenzten Maskenvolumens vor Mund und Nase des Trägers verbleibt
132: Volumenanteil, der nach dem Ausatmen nicht wieder eingeatmet wird
134: Gesamtvolumen Einatmung
135: Volumenanteil verbleibender, ausgeatmeter Luft, die vor dem Einatmen innerhalb des durch Ventile begrenzten Maskenvolumens vor Mund/Nase des Trägers verbleibt
136: Volumenanteil an Frischluft, der durch das Ventil eingeatmet wird
140: Gesamtvolumen Ausatmung
141: Volumenanteil, der beim Ausatmen innerhalb der Maske verbleibt
142: Volumen ausgeatmeter Luft, welche beim nächsten Einatmen wieder durch den Filter zurück in die Maske gesogen wird
143: Volumenanteil, der nach dem Ausatmen nicht wieder eingeatmet wird
144: Gesamtvolumen Einatmung
145: Volumenanteil verbleibender, ausgeatmeter Luft, die nach dem Ausatmen innerhalb des Filters verbleibt
146: Volumenanteil außerhalb des Filters, der wieder zurückgeatmet wird
147: Volumenanteil Frischluft, die eingeatmet wird
151: Schwerkraftrichtung
152: Lage des Ventils (Ausatmungsseite)
153: Lage des Ventils (Einatmungsseite)
154: Drainage-Winkel Strömungskanal (Ausatmungsseite)
155: Drainage-Winkel Strömungskanal (Einatmungsseite)
156: Winkel zur Dichtlippe im Maskenkörperbereich
157: Winkel zur Dichtlippe im unteren Maskenkörperbereich
158: Horizontale
159: Dichtlippe
162: Angestrebter Einbauraum für Filtereinheiten
170: Innere Maskenkörper
171: Innere Dichtlippe
172: Volumen mit minimiertem Luftaustausch
180: Zunge
181: Konventioneller Ventilsitz
182: Gewellter Dichtkante
183: Sperrrichtung
184: Lüfterrad
185: Schwungmasse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 69921660 T2 [0005]
EP 1100592 [0018, 0020]

Claims

Schutzmaske, dadurch gekennzeichnet, dass der Atemvolumenstrom über Mund und Nase sowohl beim Ein- als auch beim Ausatmen durch die Maske geleitet wird
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske einen Teil des Gesichts bedeckt, vorzugsweise die Mundpartie und zumindest einen Teil der Nasenpartie
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Atemvolumenstrom mehr als 1 Strömungsweg zu Verfügung steht, vorzugsweise ein separater Strömungsweg zum Einatmen und ein separater Strömungsweg zum Ausatmen
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung der Strömungswege durch 2 Ventile erfolgt, vorzugsweise betätigt durch die beim Atmen durch die Maske entstehenden Druckdifferenzen
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschluss mindestens eines Strömungswegs zur Umwelt durch ein filterndes Element erfolgt, welches von der Maske getrennt und ersetzt werden kann
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Form und Ausführung der Maske die Möglichkeit von Luftströmungen an diesem filternden Element vorbei verhindert oder mindestens minimiert werden
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführung des gasdichten Maskenkörpers und die Ventilanordnung so ausgeführt sind, dass das nach der Ausatmung verbleibende Volumen an verbrauchter Luft zwischen Maske und Gesicht so klein wie möglich ist, vorzugsweise unter 55 ml, noch bevorzugter unter 40 ml.
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführung der Dichtlippen zwischen dem Maskenkörper und dem Träger so gestaltet ist, dass die äußere Dichtlippe zum Maskeninneren zeigt und zusammen mit einer inneren Dichtlippe einen Teil des Volumens zwischen Maskenkörper und Träger vom Gaswechsel beim Ein- und Ausatmen ausschließt.
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Dichtlippe und die innere Dichtlippe einen geschlossenen Hohlkörper bildet.
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführung durch die Kombination aus einer Materialelastizität unter 40° Shore A und der geometrischen Form eine elastische Verformung von mindestens 10 mm sicherstellt, dass der Maskenkörper Bewegungen des Gesichts, insbesondere der Kinnbewegung leckagefrei folgen kann.
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Maskenkörper abgedeckte Gesichtsfläche so klein wie möglich ist, vorzugsweise mit einer Fläche von weniger als 50 cm², noch bevorzugter mit einer Fläche von weniger als 35 cm².
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maskenkörper mit der Nase im Bereich der Nasenlöcher eine Dichtfläche bildet.
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maskenkörper zumindest anteilig aus einem transparenten, elastischen, hautverträglichen Material besteht, vorzugsweise einem Silikonwerkstoff.
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maskenkörper so ausgeführt ist, dass bei Lagerung auf Ebene 158 gemessen senkrecht nach unten in Schwerkraftrichtung 151 ausreichend große Winkel zu den Ausflussrichtungen dargestellt werden können, beispielhaft beträgt der Winkel zur Ausflussrichtung 152 und 153 bevorzugt mindestens 95°, und der Winkel zur Ausflussrichtung 154 und 155 bevorzugt höchstens 85°.
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maskenkörper über ein transparentes Sichtfenster vor der Mundpartie des Trägers verfügt
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maskenkörper über eine Sprechmembran vor der Mundpartie des Trägers verfügt.
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprechmembran transparent ausgeführt ist und gleichzeitig als Sichtfenster dient.
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprechmembran aus einer vorgespannten Kunststofffolie und einem stabilisierenden Rahmen besteht
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprechmembranfolie zwischen 0,01mm und 0,05mm Dicke aufweist.
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprechmembran eine Resonanzfrequenz oberhalb 1800 Hz aufweist, bevorzugt eine Resonanzfrequenz oberhalb von 2500 Hz und noch bevorzugter oberhalb von 3000 Hz.
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske mit mindestens einem abnehmbaren Filtereinsatz ausgestattet ist.
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filtereinsatz bei einer Veränderung der Druckdifferenz zwischen Innendruck im Filter und Umgebungsdruck außerhalb der Maske eine elastische Verformung und Volumenänderung ermöglicht, bevorzugt eine Volumenänderung größer 125 cm³, noch bevorzugter eine Volumenänderung größer 250 cm³ und mit dem Abbau der Druckdifferenz selbsttätig wieder seine Ausgangsform einnimmt.
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens ein Teil des Filterelements seitlich des Kopfes befindet.
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelements mit der Bebänderung eine Einheit bildet.
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, die die Strömungswege für Ein- und Ausatemvolumenstrom bauartbedingt so angelegt sind, dass das Eintrittsfenster in den Strömungskanal für das Einatmen räumlich vom Austrittsfenster des Strömungskanals für das Ausatmen getrennt ist, vorzugsweise mit einem Abstand von mindestens 50 mm.
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch Form und Lage der Strömungskanäle und filternden Elemente ein ausreichend großer Winkel zwischen den Hauptströmungsrichtungen für das Einatmen und für das Ausatmen bildet, vorzugsweise zwischen 90° und 180°.
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, sich der Eintritt in den Strömungskanal für das Einatmen und der Austritt des Strömungskanals für das Ausatmen auf unterschiedlichen Seiten des Kopfes befinden, vorzugsweise rechts und links.
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchströmung des Filterelements jeweils nur in eine festgelegte Richtung erfolgt.
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Lagerung auf Ebene 158 gemessen senkrecht nach unten in Schwerkraftrichtung 151, die Winkel 156 und 157 unter Berücksichtigung des Maskeneigengewichts ohne Filteranordnungen bevorzugt mindestens 95°, noch bevorzugter mindestens 110°, betragen.
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Lagerung auf Ebene 158 gemessen senkrecht nach unten in Schwerkraftrichtung 151, die innere Dichtlippe 171 Gefälle in Abflussrichtung aufweist.
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das filternde Element desinfizierbar ist, entweder durch Erhitzung über 60°C, durch Wasserdampf oder durch UV-C-Licht.
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das filternde Element mit einer flüssigen Lösung waschbar ist, entweder mit einer Seifenlösung oder mit einem alkoholbasierten Desinfektionsmittel.
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkfläche der Filtereinheiten bevorzugt größer ist als 250 cm², noch bevorzugter größer ist als 500 cm².
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske abhängig von der Anzahl und Anordnung der Filterelemente wahlweise als Atemschutzmaske, als Gesichtsmaske oder als Maske konfiguriert werden kann, die sowohl Träger als auch Umwelt schützt.
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgebung des Ventilsitzes 181 im Bereich der Auflagefläche sicherstellt, dass sich im Erstkontakt der beiden Elemente zunächst nur eine Teilfläche berührt und erst mit zunehmendem Druck in Sperrrichtung die Zunge vollständig anlegt, bevorzugt durch eine Kontur mit 1 oder mehreren Wellen 182 und einer Amplitude zwischen 0,1 mm und 2 mm.
Vorrichtung nach mindestens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einem durch den Ausatemvolumenstrom geladener Energiespeicher ein Lüftungselement antreibt, welches die nach dem Ende des Ausatmens im Maskenkörper verbliebene verbrauchte Luft durch Frischluft ersetzt, bevorzugt durch ein mit einer Schwungmasse verbundenes Lüfterrad.