TH-Köln-Studie belegt: Sprachverständlichkeit sinkt mit FFP2-Masken

Der Mund-Nasen-Schutz ist in Pan­de­mie­zei­ten ein wich­ti­ges Instru­ment gegen das Coro­na-Virus. Im All­tag haben sol­che Mas­ken jedoch einen gro­ßen Nach­teil: Sie wir­ken sich auf die Ver­ständ­lich­keit der Spra­che und damit auf die Kom­mu­ni­ka­ti­on aus. Die TH Köln hat die­sen Zusam­men­hang untersucht.

 

Ein Team des Insti­tuts für Nach­rich­ten­tech­nik der TH Köln hat die Akus­tik von Coro­na­vi­rus-Schutz­mas­ken unter­sucht und fest­ge­stellt, dass vor allem KN95- und FFP2-Mas­ken die Sprach­ver­ständ­lich­keit min­dern kön­nen. „Bis­her wur­den die akus­ti­schen Aus­wir­kun­gen von Mund-Nasen-Bede­ckun­gen nur in weni­gen Stu­di­en the­ma­ti­siert“, sagt Prof. Dr. Chris­toph Pör­sch­mann vom Insti­tut für Nach­rich­ten­tech­nik der TH Köln. „Um den Ein­fluss von Gesichts­mas­ken auf die Sprach­ver­ständ­lich­keit wei­ter zu unter­su­chen, haben wir die Schall­ab­strah­lung, also Dämp­fung und Richt­wir­kung des Schalls, von sechs ver­schie­de­nen Model­len gemes­sen.“ Unter­sucht wur­den ein Mikro­fa­ser­schal, eine ein­fa­che Stoff­mas­ke und eine so genann­te Com­mu­ni­ty-Mas­ke, also eine selbst­ge­näh­te Mund-Nasen-Bede­ckung mit meh­re­ren Schich­ten, sowie eine medi­zi­ni­sche Ein­weg­mas­ke, eine KN95-Mas­ke und eine FFP2-Maske.

Mit­hil­fe eines motor­ge­steu­er­ten Mess­sys­tems hat das Team des Insti­tuts die Schall­ab­strah­lung eines Kunst­kop­fes mit Mund­si­mu­la­tor gemes­sen und den für die mensch­li­che Stim­me rele­van­ten Bereich von 100 Hertz bis acht Kilo­hertz unter­sucht. „Der Kunst­kopf lässt sich um zwei Ach­sen dre­hen, so dass wir die Schall­ab­strah­lung für alle erdenk­li­chen Kopf­ori­en­tie­run­gen mes­sen konn­ten“, sagt der wis­sen­schaft­li­che Mit­ar­bei­ter Tim Lübeck. Die­se Mes­sung wur­de ein­mal ohne Mas­ke und anschlie­ßend für jedes Modell ins­ge­samt zwei­mal durchgeführt.

Dämpfung um mehr als 10 dB mit FFP2-Maske

„Alle unter­such­ten Mas­ken füh­ren zu einem grund­sätz­li­chen Über­tra­gungs­ver­lust des erzeug­ten Sprach­si­gnals. Wäh­rend aber zum Bei­spiel der Mikro­fa­ser­schal kaum und die medi­zi­ni­sche Ein­weg- sowie die Stoff­mas­ke nur wenig dämp­fen, beein­flus­sen vor allem die Com­mu­ni­ty-, die KN95- und die FFP2-Mas­ke die Schall­ab­strah­lung“, erläu­tert Lübeck. So haben die Mes­sun­gen erge­ben, dass die Com­mu­ni­ty-Mas­ke in fron­ta­ler Rich­tung im Spit­zen­be­reich zu einem Über­tra­gungs­ver­lust von mehr als zehn Dezi­bel führt. Mit der KN95- sowie der FFP2-Mas­ke gehen im Bereich zwi­schen drei und fünf Kilo­hertz sogar bis zu 15 Dezi­bel verloren.

Neben dem Über­tra­gungs­ver­lust in fron­ta­ler Rich­tung wur­de auch die Aus­wir­kung der Mund-Nasen-Bede­ckun­gen auf die rich­tungs­ab­hän­gi­ge Abstrah­lung des Schalls gemes­sen. „Die Ana­ly­se zeigt, dass die getes­te­ten Model­le die­se unter­schied­lich beein­flus­sen. Die par­ti­kel­fil­trie­ren­den Halb­mas­ken KN95 und FFP2 haben dabei den größ­ten Effekt auf­ge­wie­sen – sie beein­flus­sen in bestimm­ten Fre­quenz­be­rei­chen die Richt­wir­kung deut­lich“, so Lübeck. Daher könn­ten die­se Mas­ken sich auch auf die Sprach­ver­ständ­lich­keit in Innen­räu­men aus­wir­ken, da der seit­lich abge­strahl­te Schall über Refle­xio­nen an den Wän­den eines Rau­mes eben­falls zum Hörer gelangt.

„Unse­re Unter­su­chung trägt dazu bei, dass der Ein­fluss der Mas­ken auf die Sprach­ver­ständ­lich­keit in rea­len Gesprächs­si­tua­tio­nen bes­ser nach­voll­zo­gen wird. Da wir die Mess­an­sät­ze online ver­füg­bar gemacht haben, kann die Stu­die zudem als Grund­la­ge für Fol­ge­un­ter­su­chun­gen die­nen, um die Aus­wir­kun­gen von Mund-Nasen-Bede­ckun­gen auf die All­tags­kom­mu­ni­ka­ti­on wei­ter zu erfor­schen“, erklärt Lübeck.

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Lite­ra­tur:

• Prof. Dr. Chris­toph Pör­sch­mann, Tim Lübeck, Johan­nes M. Are­nd (2020): Impact of face masks on voice radia­ti­on, The Jour­nal of the Acou­stic Socie­ty of Ame­ri­ca (JASA)