Maskendummy in der Blasenkammer

Wie dicht sind Alltagsmasken gegen das Coronavirus? Das testen Forscher mithilfe dieser Blasenkammer. In ihr schweben winzige heliumgefüllte Aerosoltröpfchen und färben die Raumluft grünlich. Die körperwarme Testpuppe trägt einen Mund-Nasen-Schutz und atmet wie ein Mensch. Eine spezielle Streamingkamera verrät, wie viel Schwebtröpfchen die Maske dabei durchdringen.

Solange es weder zugelassene Impfstoffe gegen SARS-CoV-2 noch eine wirksame Therapie gegen Covid-19 gibt, lässt sich die Corona-Pandemie nur durch Maßnahmen gegen die Ansteckung eindämmen. Dazu gehören neben dem Social Distancing vor allem die Alltagsmasken. Doch wie wirksam schützen sie vor der Übertragung des Coronavirus?

Seifenbläschen als Aerosolersatz

Eine Antwort darauf liefert unter anderem diese Testkammer vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Dieser zwölf Kubikmeter große Experimentierraum wird normalerweise für Strömungsexperimente der Luft- und Raumfahrt genutzt. Doch im Projekt „Aeromask“ setzen DLR-Forscher die 3D Particle Tracking-Technologie ein, um die Verbreitung von potenziell infektiösen Aerosolen und die Wirkung von Schutzmasken zu erforschen.

Zu sehen ist hier die mit unzähligen winzigen Seifenblasen geflutete Testkammer. Die rund 350 Mikrometer kleinen, heliumfüllten Bläschen werde von pulsierenden LEDs angestrahlt, die die umheraschwebenden Partikel grünlich erscheinen lassen. Im Zentrum der Kammer sitzt eine körperwarme Testpuppe, deren künstliche Lunge einen Atemstrom wie beim Menschen erzeugt.

Wie das Atmen und die Thermik die Bewegungen der Aerosole beeinflussen, zeichnen mehrere hochauflösende Streaming-Kameras auf. Sie ermöglichen es, die Partikelbewegungen bis auf einige Millimeter genau zu verfolgen – und auch, wie Alltagsmasken diesen Strom verändern.

Partikel werden abgebremst und umgelenkt

Die Tests ergaben: Obwohl die Stoffmasken eigentlich eine zu große Maschenweite haben, um Aerosole aus der Atemluft zu filtern, wirken sie trotzdem: Die Laborversuche zeigen, dass der Mund-Nasen-Schutz den ausgeatmeten Luftstrom mit den Aerosolen effektiv abbremst. Dadurch strömen die im Ernstfall die virenhaltigen Partikel nicht direkt zum Gegenüber, sondern bleiben als Wolke in der Luft rund um die ausatmende Person.

In einen geschlossenen Raum mit ruhiger Luft sorgt die Körperwärme dafür, dass die Luft am Körper nach oben steigt und die abgebremsten Aerosole mitnimmt. Diese schweben dann Richtung Raumdecke, wo sie der Luftströmung folgen und sich langsam im Raum verteilen und dabei verdünnen. Die lokale Konzentration der möglichen infektiösen Aerosole im Raum sinkt beim Maskentragen dadurch insbesondere für Personen, die sich in der Nähe aufhalten.

Allerdings: Auf regelmäßige Lüftung muss dennoch geachtet werden, um Anreicherungen von virenhaltigen Aerosolen im Raum zu vermeiden, wie auch Studien belegen. Zudem ist es auch beim Tragen einer Maske ratsam, die Abstandsregeln zu beachten.

Quelle: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)