Wissenschaftler testen medizinische und Alltagsmasken

Was im Frühjahr als ein kleiner Versuch für den Eigenbedarf einer Klinik begann, mündet nun in eine wissenschaftliche Studie. Am Universitätsklinikum Gießen und Marburg wurde damals, zu Beginn der Corona-Pandemie im März und April, die Schutzausrüstung knapp. Wenn überhaupt Masken verfügbar waren, dann solche ohne jede Zertifizierung, zu horrenden Preisen geliefert von bis dato unbekannten Herstellern. In Marburg begann ein Team um Professor Frank Günther, den Leiter der Krankenhaushygiene, mit einer Reihe von Tests. „Wir konnten damals gar nicht einschätzen, ob diese Masken aus China überhaupt geeignet waren, uns und unsere Patienten zu schützen“, sagt Günther. „Wir haben schnell festgestellt, dass es erhebliche Unterschiede gibt.“ Mittlerweile haben die Mediziner auch Alltagsmasken getestet, wie sie etwa Bekleidungshersteller anbieten, und einige überraschende Erkenntnisse erlangt. Sie bereiten eine Publikation in einer Fachzeitschrift vor.

Die Wissenschaftler schraubten einen Plexiglaskasten zusammen, einen abgedichteten Würfel mit einer Kantenlänge von einem halben Meter. Auf einer Seite werden über einen Schlauch kleinste Partikel eingeblasen: Aerosole mit einem Durchmesser von weniger als fünf Mikrometer, also fünf tausendstel Millimeter, und Tröpfchen, die etwas größer, aber immer noch winzig sind. Diese Partikel simulieren, was beim Ausatmen einer Person passiert. In der Kammer verwirbelt ein Ventilator die Luft, um alle Partikel gleichmäßig zu verteilen.

Dort hinein haben die Mediziner ein Kopfmodell gesetzt. Es beruht auf Daten amerikanischer Forscher, die tausende Köpfe vermessen und daraus Durchschnittswerte errechnet haben. Diese Werte schickten die Marburger Mediziner an einen 3-D-Drucker. Der so geformte Messkopf kann einen beliebigen Mundschutz aufgesetzt bekommen. Durch seinen Mund wird nun Luft eingesaugt und mit einem Laserspektrometer gemessen, wie viele Partikel welcher Größe dort ankommen. Der umgekehrte Versuchsaufbau kann erfassen, wie viele Partikel beim Ausatmen noch die Maske passieren. Getestet wird ein Spektrum von 0,3 bis 10 Mikrometer.

Der Sitz der Maske spielt bei der Normprüfung keine Rolle

Der Versuchsaufbau in Marburg hat gegenüber den genormten Testmethoden einen großen Vorteil: Er ist viel praxisnäher. „In den bei der Zulassung geforderten Prüfungen für medizinischen Mund-Nasen-Schutz wird allein das Material getestet“, sagt Christian Sterr, angehender Facharzt für Hygiene und Umweltmedizin. „Wie die Maske sitzt und ob es eine Leckage gibt, durch die Luft am Rand vorbei strömen kann, spielt dabei keine Rolle.“

Die erste Erkenntnis war, dass der einfache medizinische Mund-Nase-Schutz, wie er etwa bei Operationen verwendet wird, im Vergleich erstaunlich gut abschneidet. Er passt sich recht gut an die Kopfform an, wodurch wenige Leckagen entstehen. Aerosole wurden um deutlich mehr als 50 Prozent reduziert, Tröpfchen um mehr als 70. Viele andere Masken waren starr und saßen schlecht, sie lagen teilweise nur bei 20 Prozent Filterleistung, obwohl sie vorgeblich den chinesischen Standard KN95 erfüllten, der dem europäischen Standard FFP2 entsprechen soll. Solche Masken – darunter auch solche, die der Bund und das Land Hessen in der Corona-Pandemie beschafft hatten – waren für den Einsatz im Krankenhaus unbrauchbar. „Wir haben festgestellt, dass da einfach irgendwelche Normangaben aufgedruckt waren, die mit der Realität nichts zu tun hatten“, sagt Günther.