KR101864680B1

KR101864680B1 - 휴대용 산소공급 마스크장치

Info

Publication number: KR101864680B1
Application number: KR1020170121783A
Authority: KR
Inventors: 이평환; 이정인; 김영태; 송종석; 조대승
Original assignee: 엠비스텍 주식회사
Priority date: 2017-09-21
Filing date: 2017-09-21
Publication date: 2018-06-05

Abstract

본 발명은 휴대용 산소공급 마스크장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 산소 공급이 요구되는 환경에서 착용 및 휴대가 용이하고 산소 공급이 적절히 이루어지면서 산소 공급량이 자동으로 조절될 수 있기 위한 휴대용 산소공급 마스크장치에 관한 것이다.
본 발명의 일실시 예에 따른 휴대용 산소공급 마스크장치는 공기의 흡입 및 배출을 가능하게 하는 호흡마스크와, 상기 호흡마스크를 통하여 배출되는 공기 중의 이산화탄소를 흡착하기 위한 흡착부재가 포함되어 있는 탄산가스흡착부와, 상기 탄산가스흡착부를 통하여 배출되는 공기가 유입되는 개구부를 가지며 상기 호흡마스크와 연통되어 있는 호흡낭과, 상기 호흡낭의 팽창과 수축 정도를 감지하는 팽창수축 감지센서와, 상기 호흡낭 내부의 산소 함유량을 감지하는 산소센서와, 상기 팽창수축 감지센서에서 측정된 호흡낭 팽창 수축 정보 및 상기 산소센서에서 측정된 산소 함유량 정보를 수신하는 제어부와, 상기 제어부에 의하여 구동 제어되는 모터드라이버와, 상기 모터드라이버에 의하여 동작 제어되는 밸브모터와, 상기 밸브모터에 연동되어 상기 호흡마스크로 공급되는 산소량을 조절하는 산소밸브를 갖춘 산소탱크를 구비하며, 상기 제어부는 상기 호흡낭의 팽창 수축 정보 및 상기 호흡낭의 산소 함유량 정보를 기초로 상기 산소밸브의 개폐가 조절되도록 상기 모터드라이버를 제어하여 상기 호흡마스크로 공급되는 상기 산소량을 조절한다.

Description

휴대용 산소공급 마스크장치{Portable oxygen supply mask device}

본 발명은 휴대용 산소공급 마스크장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 산소 공급이 요구되는 환경에서 착용 및 휴대가 용이하고 산소 공급이 적절히 이루어지며 산소 공급량이 자동으로 조절될 수 있기 위한 휴대용 산소공급 마스크장치에 관한 것이다.

일반적으로 휴대용 산소탱크는 산소가 외부로 빠져나가는 것을 방지하기 위해서 산소탱크에 산소를 저장한 후 산소탱크의 입구를 밀봉한다.

이러한 산소탱크는 휴대용 산소마스크에 사용된다.

종래의 산소마스크는, 산소탱크를 결합한 후 산소탱크의 입구를 천공하여 산소를 공급받게 된다.

그런데 산소탱크의 입구를 한번 개방시키면 산소가 모두 소진될 때까지 산소공급이 멈추지 않고, 게다가 휴대용 산소탱크는 크기가 제한되어 산소공급은 10분 전후에서 공급이 멈추게 된다.

만약, 산소탱크의 여분이 적은 상태에서 번갈아 가며 산소를 공급받아야 하는 상황이 벌어지면, 지속적인 산소공급을 할 수 없는 문제점이 발생한다.

즉, 한번 개방된 산소탱크는 무조건 소모되도록 기존의 산소공급장치가 설계되었으므로, 산소를 사용하지 않을 시에도 무조건 산소가 소모되는 문제가 발생한다.

따라서, 산소가 소모되는 것을 차단할 수 없고, 산소공급을 중단할 수 없을뿐더러, 특히 산소공급량을 조절할 수 없어서 일정시간이 되면 산소는 모두 소진되어 정작 필요한 상황에선 사용할 수 없는 문제점이 발생한다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 도 1에 도시된 바와 같이, 한국 등록특허공보 제10-1326410호, 발명의 명칭 '공급량을 조절할 수 있는 산소마스크'가 개시되어 있다.

상기 특허기술은 개폐밸브 및 조절밸브를 구비함으로써, 공급을 원할 때에만 산소공급을 할 수 있고, 지속적이면서 산소의 공급량을 조절할 수 있으며, 이에 따라 산소를 사용하지 않을 시에는 산소가 낭비되는 것을 방지하면서 산소의 공급시간을 연장할 수 있도록 산소 공급량을 조절할 수 있다.

하지만, 상기 특허기술은 사람의 힘으로 직접 산소탱크의 입구를 개방하여 산소를 공급하기 때문에 사용하기 매우 불편하고 산소탱크에서 배출된 산소가 호흡 후 그대로 외부로 소진되어 산소를 재활용하지 못할 뿐만 아니라, 산소탱크의 크기 제약으로 산소탱크의 크기를 늘리지 않는 한 동일한 산소량으로 사용 시간을 늘릴 수 없어 수중 활동이나 화재 현장, 군사 작전, 특히 응급상황 발생시 비상탈출할 경우 한정된 크기 내에서 규정된 시간이상의 산소공급이 요구되는 환경에선 사용할 수 없거나 제한되는 문제점이 발생한다.

한국 등록특허공보 제10-1326410호, 발명의 명칭 '공급량을 조절할 수 있는 산소마스크' (등록일자 2013.10.31.)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 산소 공급이 요구되는 환경에서 착용 및 휴대가 용이하고 산소 공급이 적절히 이루어지며 산소 공급량이 자동으로 조절될 수 있는 휴대용 산소공급 마스크장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시 예에 따른 휴대용 산소공급 마스크장치는 공기의 흡입 및 배출을 가능하게 하는 호흡마스크와, 상기 호흡마스크를 통하여 배출되는 공기 중의 이산화탄소를 흡착하기 위한 흡착부재가 포함되어 있는 탄산가스흡착부와, 상기 탄산가스흡착부를 통하여 배출되는 공기가 유입되는 개구부를 가지며 상기 호흡마스크와 연통되어 있는 호흡낭과, 상기 호흡낭의 팽창과 수축 정도를 감지하는 팽창수축 감지센서와, 상기 호흡낭 내부의 산소 함유량을 감지하는 산소센서와, 상기 팽창수축 감지센서에서 측정된 호흡낭 팽창 수축 정보 및 상기 산소센서에서 측정된 산소 함유량 정보를 수신하는 제어부와, 상기 제어부에 의하여 구동 제어되는 모터드라이버와, 상기 모터드라이버에 의하여 동작 제어되는 밸브모터와, 상기 밸브모터에 연동되어 상기 호흡마스크로 공급되는 산소량을 조절하는 산소밸브를 갖춘 산소탱크를 구비하며, 상기 제어부는 상기 호흡낭의 팽창 수축 정보 및 상기 호흡낭의 산소 함유량 정보를 기초로 상기 산소밸브의 개폐가 조절되도록 상기 모터드라이버를 제어하여 상기 호흡마스크로 공급되는 상기 산소량을 조절한다.

본 발명에 따르면, 센서에 의해 감지된 정보를 토대로 제어부가 호흡마스크에 공급되는 산소량을 자동으로 제어할 수 있는 이점이 있다.

또한, 탄산가스흡착부를 통하여 이산화탄소를 걸러내어 순환 산소공급 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.

또한, 동일한 산소량으로 사용 시간을 늘릴 수 있어 다양한 환경에 적용할 수 있는 이점이 있다.

또한, 한정된 용량에 규정된 시간이상의 산소공급 조건을 만족시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 다수의 구성요소를 컴팩트(compact)한 공간 내에 내장시켜 공간 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래 산소마스크의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 휴대용 산소공급 마스크장치를 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 휴대용 산소공급 마스크장치를 착용한 상태 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 휴대용 산소공급 마스크장치를 도시한 개략적인 분해 사시도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시 예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시 예는 본 발명의 이상적인 실시 예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시 예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않는다. 편평하다고 도시되거나 설명된 영역은 일반적으로 걸치거나/거칠고 비선형인 특성을 가질 수 있다.

또한, 날카로운 각도를 가지는 것으로 도시된 부분은 라운드질 수 있다. 따라서 도면에 도시된 영역은 원래 대략적인 것에 불과하며, 이들의 형태는 영역의 정확한 형태를 도시하도록 의도된 것이 아니고, 본 발명의 범위를 좁히려고 의도된 것도 아니다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 다른 실시 예에서 대응하거나 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

본 발명은 크게 입과 코를 덮는 호흡마스크, 상기 호흡마스크와 연결된 호흡낭 및 컴팩트(compact)한 공간 내에 내장되어 상기 호흡마스크에 공기를 제공하는 산소탱크 등으로 구성하여 폐쇄형 순환경로를 가지는 휴대용 산소공급 마스크장치를 제공한다.

특히, 본 발명은 종래 사람의 힘으로 산소탱크의 입구를 개폐하여 산소를 공급하기 때문에 사용하기 매우 불편하고 산소탱크에서 배출된 산소가 호흡 후 그대로 외부로 소진되어 산소를 재활용하지 못할 뿐만 아니라, 산소탱크의 크기 제약 등으로 산소탱크의 크기를 늘리지 않는 한 동일한 산소량으로 사용 시간을 늘릴 수 없어 수중 활동이나 화재 현장, 군사 작전, 특히 응급상황 발생시 비상탈출할 경우 한정된 크기 내에 규정된 시간이상의 산소공급이 요구되는 환경에선 사용할 수 없었던 문제점을 해결하기 위하여 창출되었다.

참고로, 호흡은 우리가 일반적으로 코나 입으로 숨쉬는 것으로, 폐(폐포)와 그를 둘러싼 모세혈관 사이에서 산소와 이산화탄소의 분압차에 의한 기체교환으로 공기 중으로 이산화탄소를 내보내고 산소를 받아들이는 작용을 말한다.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 휴대용 산소공급 마스크장치를 도시한 개념도이고, 도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 휴대용 산소공급 마스크장치를 착용한 상태 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 휴대용 산소공급 마스크장치를 도시한 개략적인 분해 사시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 휴대용 산소공급 마스크장치(100)는 공기의 흡입 및 배출을 가능하게 하는 호흡마스크(110)와, 상기 호흡마스크(110)를 통하여 배출되는 공기(또는 '호기 가스'라고 부를 수 있다.) 중의 이산화탄소를 흡착하기 위한 흡착부재(121)가 포함되어 있는 탄산가스흡착부(120)와, 상기 탄산가스흡착부(120)를 통하여 배출되는 공기가 유입되는 개구부(131)를 가지며 상기 호흡마스크(110)와 연통되어 있는 호흡낭(130)과, 상기 호흡낭(130)의 팽창과 수축 정도를 감지하는 팽창수축 감지센서(140a)와, 상기 호흡낭(130) 내부의 산소 함유량을 감지하는 산소센서(140b)와, 상기 팽창수축 감지센서(140a)에서 측정된 호흡낭(130) 팽창수축 정보 및 상기 산소센서(140b)에서 측정된 산소 함유량 정보를 수신하는 제어부(150)와, 상기 제어부(150)에 의하여 구동 제어되는 모터드라이버(160a)와, 상기 모터드라이버(160a)에 의하여 동작 제어되는 밸브모터(160b)와, 상기 밸브모터(160b)에 연동되어 상기 호흡마스크(110)로 공급되는 산소량을 조절하는 산소밸브(171)를 갖춘 산소탱크(170)를 구비하며, 상기 제어부(150)는 상기 호흡낭(130)의 팽창수축 정보 및 상기 호흡낭(130)의 산소 함유량 정보를 기초로 상기 산소밸브(171)의 개폐가 조절되도록 상기 모터드라이버(160a)를 제어하여 상기 호흡마스크(110)로 공급되는 상기 산소량을 조절한다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따르면, 본 발명은 상기 산소밸브(171)에서 배출되는 산소를 공급하는 산소공급라인(180a)과, 상기 호흡마스크(110)와 연동되어 있는 들숨용 공기 흡입 통로인 흡기공급라인(180b)과, 상기 호흡마스크(110)와 연동되어 있으며 날숨용 공기 배출 통로인 호기배출라인(180c)을 더 구비하며, 상기 탄산가스흡착부(120)를 통과하여 배출되는 공기를 유입하기 위한 상기 호흡낭(130)의 상기 개구부(131)는 상기 산소공급라인(180a) 및 상기 흡기공급라인(180b)과 연통되어 있다.

또한, 상기 흡기공급라인(180b) 일측에는 흡기체크밸브(180b-1)가 설치되어 상기 산소공급라인(180a)을 통하여 공급되는 산소가 일방향으로 상기 호흡마스크(110)에 공급되고, 상기 호기배출라인(180c) 일측에는 호기체크밸브(180c-1)가 설치되어 상기 호흡마스크(110)를 통하여 배출되는 공기가 일방향으로 상기 탄산가스흡착부(120)에 공급된다.

또한, 상기 호흡마스크(110)를 통하여 배출되는 공기의 공기압이 소정 압력 이상인 경우 외부로 강제 배기하기 위한 과압배출기(190)가 상기 호흡마스크(110)와 상기 호기배출라인(180c) 사이의 일측에 부설되어 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따르면, 본 발명은 상기 산소밸브(171)의 일측에 부설되어 상기 산소탱크(170)의 압력을 측정하는 압력계(173)와, 상기 산소밸브(170)의 또 다른 일측에 부설되어 상기 산소밸브(170)의 개폐 정도를 수동으로 조절할 수 있는 수동밸브(175)를 더 구비한다.

또한, 상기 압력계(173)에서 측정한 상시 산소탱크(170)의 압력은 상기 제어부(150)로 전송된다.

또한, 본 발명에 제안하는 팽창수축 감지센서(140a)는 상기 호흡낭(130)의 상호 대향하는 양 측면에 각각 부설되는 자기센서(140a-1)와 영구자석(140a-2)으로 구성되며, 상기 자기센서(140a-1)는 상기 호흡낭(130)의 팽창 및 수축 정도에 따라 가변되는 상기 영구자석(140a-2)의 자기장을 측정하여 상기 호흡낭(130)의 팽창 및 수축 정도를 감지한다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따르면, 본 발명은 상기 제어부(150)를 통하여 제공되는 소정의 정보를 표시하는 디스플레이부(151)와, 상기 제어부(150)의 제어에 따라 소정의 사운드를 출력하는 스피커(153)와, 상기 제어부(150)의 제어에 따라 소정의 광을 출력하기 위한 표시등(155)을 더 구비한다.

그럼, 본 발명의 일실시 예에 따른 휴대용 산소공급 마스크장치(100)의 각 구성요소 및 작용 상태를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 제안하는 휴대용 산소공급 마스크장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 호흡마스크(110), 탄산가스흡착부(120), 호흡낭(130), 팽창수축 감지센서(140a), 산소센서(140b), 제어부(150), 모터드라이버(160a), 밸브모터(160b), 산소탱크(170) 및 과압배출기(190) 등을 포함하고, 전원을 공급할 수 있는 전원부(200)를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 사람이 착용 및 휴대가 용이하도록 그 크기를 가능한 컴팩트(compact)하게 유지하고자 소정 크기의 하우징(210) 내에 다수의 구성요소를 탑재시킬 수 있는데, 상기 하우징(210)에 탄산가스흡착부(120), 제어부(150), 모터드라이버(160a), 밸브모터(160b), 산소탱크(170) 등을 내장시킬 수 있다.

호흡마스크(110)는 공기의 흡입 및 배출을 가능하게 하는 장치로, 도 3 및 4에 도시된 바와 같이 대략 입과 코를 모두 수용하는 크기로 형성된다.

또한, 호흡마스크(110)은 후방에 머리에 고정되도록 밴드가 설치될 수 있다.

탄산가스흡착부(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, 호흡마스크(110)를 통하여 배출되는 공기 중의 이산화탄소를 흡착하기 위한 장치이다.

특히, 탄산가스흡착부(120)는 내부에 도 2에 도시된 바와 같이 이산화탄소를 흡착할 수 있는 흡착부재(121)가 포함되어 있다.

또한, 흡착부재(121)는 이산화탄소를 매우 잘 흡수하여 탄산가스를 잘 거를 수 있는 가성소다일 수 있다.

참고로, 가성소다는 약간 불투명한 흰색 고체로 수산화나트륨이라 불리고, 특히 공기 중에서 이산화탄소를 흡수하여 탄산염을 생성하는 특징이 있다.

호흡낭(130)는 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이, 공기가 수축팽창할 수 있는 공간을 제공하는 것으로, 호흡마스크(110)와 연통되어 있고 탄산가스흡착부(120)를 통하여 배출되는 공기가 유입된다.

또한, 호흡낭(130)는 호흡낭(130)의 입구에 개구부(131)가 있어 탄산가스흡착부(120)를 통하여 배출되는 공기가 상기 개구부(131)을 통하여 호흡낭(130)의 내부로 유입된다.

즉 호흡낭(130)의 개구부(131)는 탄산가스흡착부(120)를 통과하여 배출되는 공기를 호흡낭(130) 내로 유입하기 위한 것으로, 산소공급라인(180a) 및 흡기공급라인(180b)과도 연통되어 있다.

팽창수축 감지센서(140a)는 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 호흡낭(130)의 팽창과 수축 정도를 감지하는 센서(sensor)이다.

팽창수축 감지센서(140a)는 호흡낭(130)의 상호 대향하는 양 측면에 각각 부설되는 자기센서(140a-1)와 영구자석(140a-2)으로 구성된다.

여기서, 자기센서(140a-1)는 호흡낭(130)의 팽창 및 수축 정도에 따라 가변되는 영구자석(140a-2)의 자기장을 측정하여 호흡낭(130)의 팽창 및 수축 정도를 감지한다.

따라서, 팽창수축 감지센서(140a)는 호흡낭(130) 팽창수축 정도를 감지하여 측정된 팽창수축 정보를 제어부(150)에 보낸다.

산소센서(140b)는 호흡낭(130) 내부의 산소 함유량을 감지하는 센서(sensor)로, 호흡낭(130) 내의 공기 중 함유된 산소의 양을 측정해 그 정보를 제어부(150)에 전달하는 기능을 한다.

제어부(150)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 다수의 장치를 제어하는 컨트롤러로, 팽창수축 감지센서(140a)에서 측정된 호흡낭(130)의 팽창수축 정보 및 산소센서(140b)에서 측정된 산소 함유량 정보를 수신하고, 호흡낭(130)의 팽창수축 정보 및 호흡낭(130)의 산소 함유량 정보를 기초로 산소밸브(171)의 개폐가 조절되도록 모터드라이버(160a)를 제어하여 호흡마스크(110)로 공급되는 산소량을 조절한다.

참고로, 도 2에서 번호 150a는 신호증폭부로, 센서 등에서 나오는 신호를 증폭하는 장치이다. 즉, 신호증폭부(150a)는 팽창수축 감지센서(140a), 산소센서(140b) 및 압력계(173)에서 나오는 각각의 신호를 증폭한다.

또한, 제어부(150)는 사람이 인지할 수 있는 출력 장치인 디스플레이부(151), 스피커(153) 및 표시등(155)을 제어한다.

디스플레이부(151)는 제어부(150)를 통하여 제공되는 소정의 정보를 눈으로 확인할 수 있도록 표시하는 장치로, 산소 공급량, 산소 잔여 소진시간, 산소 사용 가능시간 등, 각종 정보를 문자나 부호, 그림 등으로 표시한다.

스피커(153)는 제어부(150)의 제어에 따라 소정의 사운드로 출력하는 장치로, 위험 신호를 알릴 수 있는 부져(buzzer)일 수 있으며 사람이 쉽게 인지할 수 있도록 소리를 발생시킨다.

표시등(155)은 제어부(150)의 제어에 따라 소정의 광을 출력하는 장치로, 소정의 빛을 발산하여 시각적으로 사람이 인지할 수 있는 다양한 기기가 적용될 수 있고 그 중 하나로 긴급함을 알리기 위해 차의 위쪽에 다는 붉은빛을 발하는 경광등이 될 수 있다.

모터드라이버(160a)는 도 2에 도시된 바와 같이 제어부(150)에 의하여 제어되고 제어부(150)의 제어신호에 따라 밸브모터(160b)의 동작을 제어하는 장치이다.

즉, 모터드라이버(160a)는 제어부(150)의 제어를 받아 밸브모터(160b)의 동작을 제어하는 데, 밸브모터(160b)의 정지, 회전 및 회전방향 등을 제어한다.

밸브모터(160b)는 도 2에 도시된 바와 같이 모터드라이버(160a)에 의하여 동작 제어되는 장치로, 산소밸브(171)의 개폐(開閉) 정도를 조절한다.

즉, 밸브모터(160b)는 산소밸브(171)를 열거(open)나 닫히(close)게 하고, 열(open) 경우 산소밸브(171)의 여는 정도를 제어하여 산소 방출량을 조절한다.

산소탱크(170)는 산소를 소정 압력으로 저장하고 있는 용기로, 산소밸브(171), 압력계(173) 및 수동밸브(175)를 포함한다.

산소밸브(171)는 밸브모터(160b)와 연동되어 산소탱크(170)의 산소가 호흡마스크(110)로 공급되는 양을 조절하는 밸브이다.

압력계(173)는 산소밸브(171)의 일측에 부설되어 산소탱크(170)의 압력을 측정하는 장치이다. 또한, 압력계(173)에서 측정된 산소탱크(170)의 압력은 제어부(150)로 전송된다.

수동밸브(175)는 산소밸브(170)의 또 다른 일측에 부설되어 산소밸브(171)의 개폐 정도를 수동으로 조절할 수 있는 스패어(spare) 장치로, 산소밸브(171)의 오작동 등 예기치 못하는 경우를 대비할 수 있다.

본 발명은 산소 이동경로로 산소공급라인(180a), 흡기공급라인(180b) 및 호기배출라인(180c)을 포함한다.

산소공급라인(180a)은 도 2에 도시된 바와 같이 산소탱크의 산소를 산소밸브(171)를 통하여 산소를 공급하는 통로이다.

흡기공급라인(180b)은 호흡마스크(110)와 연동되어 있는 들숨용 공기 흡입 통로이다.

또한, 흡기공급라인(180b) 일측에는 흡기체크밸브(180b-1)가 설치되어 있어 산소공급라인(180a)을 통하여 공급되는 산소가 일방향으로 호흡마스크(110)에 공급된다.

여기서, 흡기체크밸브(180b-1)는 공기를 한 방향으로만 흐르게 하고 반대 방향으로는 흐르지 못하게 하는 체크밸브(check valve)로, 산소공급라인(180a)을 통하여 호흡마스크(110)에 산소를 공급하되, 호흡마스크(110)를 통하여 나오는 날숨 공기가 산소공급라인(180a)으로 가는 것을 막아주는 단방향 기능을 한다.

호기배출라인(180c)은 호흡마스크(110)와 연동되어 있는 날숨용 공기 배출 통로이다.

또한, 호기배출라인(180c) 일측에는 호기체크밸브(180c-1)가 설치되어 있어 호흡마스크(110)를 통하여 배출되는 공기가 일방향으로 탄산가스흡착부(120)에 이동된다.

여기서, 호기체크밸브(180c-1)는 공기를 한 방향으로만 흐르게 하고 반대 방향으로는 흐르지 못하게 하는 체크밸브(check valve)로, 호흡마스크(110)를 통하여 배출되는 공기가 탄산가스흡착부(120)로 유입되되, 호흡마스크(110)의 들숨용 공기로 인하여 호흡마스크(110)로 리턴되는 것을 막아주는 단방향 기능을 한다.

과압배출기(190)는 호흡마스크(110)를 통하여 배출되는 공기의 공기압이 소정 압력 이상인 경우 외부로 강제 배기하기 위한 장치로, 호흡마스크(110)와 호기배출라인(180c) 사이의 일측에 부설된다.

전원부(200)는 전원을 공급할 수 있는 배터리(battery)로, 제어부(150), 디스플레이부(151), 스피커(153) 및 표시등(155) 등 전원이 요구되는 장치에 전원을 공급한다.

하우징(210)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 탄산가스흡착부(120), 제어부(150), 모터드라이버(160a), 밸브모터(160b), 산소탱크(170) 등 다수의 구성요소를 안착시킬 수 있는 공간을 제공하는 케이스(case)이다.

또한, 하우징(210)은 디스플레이부(151), 스피커(153) 및 표시등(155)이 하우징(210) 표면에 노출되게 설치되어 사람이 쉽게 감지할 수 있게 한다.

따라서, 사용자가 본 발명에서 제안하는 휴대용 산소공급 마스크장치(100)를 착용한 상태에서 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 사용자가 호흡마스크(110)를 입에 씌우고 호흡낭(130)을 목 둘레에 감싸며 탄산가스흡착부(120), 산소탱크(170) 등이 탑재되어 있는 하우징(210)을 앞가슴에 놓아 간편하게 착용한다.

사용자가 호흡마스크(110)를 통하여 호흡을 시작하면, 호흡마스크(110)에서 배출된 날숨의 공기는 탄산가스흡착부(120)로 이동되고, 탄산가스흡착부(120) 내의 흡착부재(121)를 통하여 공기 내의 이산화탄소(CO₂)를 걸러낸다.

다음, 탄산가스흡착부(120) 내에서 걸러진 정화된 공기가 개구부(131)를 통하여 호흡낭(130) 내로 유입된다.

참고로, 호흡낭(130)은 산소공급라인(180a) 및 흡기공급라인(180b)과 연통되어 있고, 호흡낭(130)의 공기압력은 산소공급라인(180a)의 공기압력보다 낮기 때문에 상기 걸러진 정화된 공기가 호흡낭(130) 내부로 유입되고 들숨 호흡시 흡기공급라인(180b)으로 배출된다.

다음, 사용자의 호흡과 함께 팽창수축 감지센서(140a)가 호흡낭(130)의 팽창과 수축 정도를 감지하여 제어부(150)에 팽창수축 정보를 보낸다.

또한, 산소센서(140b)는 호흡낭(130) 내의 공기 중 함유된 산소의 양을 측정해 그 정보를 제어부(150)에 전달한다.

다음, 제어부(150)는 팽창수축 감지센서(140a)에서 측정된 호흡낭(130) 팽창수축 정보 및 산소센서(140b)에서 측정된 산소 함유량 정보를 수신하고, 호흡낭(130)의 팽창수축 정보 및 호흡낭(130)의 산소 함유량 정보를 기초로 산소밸브(171)의 개폐가 조절되도록 모터드라이버(160a)를 제어하여 호흡마스크(110)로 공급되는 산소량을 조절한다. 또한, 제어부(150)는 압력계(173)의 정보를 받아 모터드라이버(160a)를 제어한다.

또한, 제어부(150)는 디스플레이부(151), 스피커(153) 및 표시등(155)을 제어하여 사람이 인지할 수 있는 상태로 출력하도록 한다.

여기서, 디스플레이부(151)는 산소 공급량, 산소 잔여 소진시간, 산소 사용 가능시간, 각종 정보 등을 시각적으로 디스플레이(display)하고, 스피커(153)는 제어부(150)의 제어에 따라 소정의 사운드(소리)로 출력하며, 표시등(155)은 제어부(150)의 제어에 따라 소정의 광(빛)을 출력한다.

다음, 모터드라이버(160a)는 제어부(150)의 제어를 받아 밸브모터(160b)의 동작을 제어하는 데, 밸브모터(160b)의 정지, 회전 및 회전방향 등을 제어하고, 밸브모터(160b)는 모터드라이버(160a)에 의하여 동작 제어되어 산소밸브(171)의 개폐(開閉) 정도를 조절한다.

더욱 구체적으로, 밸브모터(160b)는 산소밸브(171)를 열거(open)나 닫히(close)게 하고, 열(open) 경우 산소밸브(171)의 여는 정도를 조절하여 산소 방출량을 조절한다.

다음, 산소밸브(171)는 밸브모터(160b)와 연동되어 산소탱크(170)의 산소가 호흡마스크(110)로 공급되는 양을 결정한다.

여기서, 산소탱크(170)는 산소를 소정 압력으로 저장하고 있는 용기로, 산소밸브(171), 압력계(173) 및 수동밸브(175)를 포함한다.

이때, 압력계(173)는 측정된 산소탱크(170)의 압력을 제어부(150)로 전송한다.

한편, 만약을 대비하여 수동밸브(175)는 산소밸브(170)의 또 다른 일측에 부설되어 산소밸브(171)의 개폐 정도를 수동으로 조절될 수 있다.

다음, 산소밸브(171)의 개폐 정도에 따라 산소탱크(170)의 산소가 산소공급라인(180a)를 거쳐 흡기공급라인(180b)으로 이동한다.

이때, 사용자의 들숨 호흡에 따라 산소탱크(170)의 산소가 호흡낭(130)의 정화된 공기와 함께 흡기공급라인(180b)을 따라 호흡마스크(110)로 이동한다.

따라서, 본 발명은 상기한 동작으로 호흡과 동시에 센서에 의해 감지된 정보를 토대로 산소량을 적절히 공급할 수 있고, 탄산가스흡착부(120)를 통하여 이산화탄소를 걸러내어 무의미하게 공기를 호흡 후 바로 외부로 소진하지 않고 정화시켜 활용할 수 있으며, 동일한 산소량으로 사용 시간을 늘릴 수 있으므로 수중 활동이나 화재 현장, 군사 작전 등 한정된 크기에 규정된 시간이상의 산소공급 조건을 만족시킬 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 휴대용 산소공급 마스크장치(100)는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

본 발명에 따르면, 센서에 의해 감지된 정보를 토대로 제어부가 호흡마스크(110)에 공급되는 산소량을 자동으로 제어할 수 있는 이점이 있다.

또한, 탄산가스흡착부(120)를 통하여 이산화탄소를 걸러내어 순환 산소공급 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 본 발명이 제안하는 휴대용 산소공급 마스크장치
110 : 호흡마스크 120 : 탄산가스흡착부
130 : 호흡낭 140a : 팽창수축 감지센서
140b : 산소센서 150 : 제어부
151 : 디스플레이부 153 : 스피커
155 : 표시등 160a : 모터드라이버
160b : 밸브모터 170 : 산소탱크
171 : 산소밸브 173 : 압력계
175 : 수동밸브 180a : 산소공급라인
180b : 흡기공급라인 180c : 호기배출라인
190 : 과압배출기

Claims

공기의 흡입 및 배출을 가능하게 하는 호흡마스크와,
상기 호흡마스크를 통하여 배출되는 공기 중의 이산화탄소를 흡착하기 위한 흡착부재가 포함되어 있는 탄산가스흡착부와,
상기 탄산가스흡착부를 통하여 배출되는 공기가 유입되는 개구부를 가지며 상기 호흡 마스크와 연통되어 있는 호흡낭과,
상기 호흡낭의 팽창과 수축 정도를 감지하는 팽창수축 감지센서와,
상기 호흡낭 내부의 산소 함유량을 감지하는 산소센서와,
상기 팽창수축 감지센서에서 측정된 호흡낭의 팽창수축 정보 및 상기 산소센서에서 측정된 산소 함유량 정보를 수신하는 제어부와,
상기 제어부에 의하여 구동 제어되는 모터드라이버와,
상기 모터드라이버에 의하여 동작 제어되는 밸브모터와,
상기 밸브모터에 연동되어 상기 호흡마스크로 공급되는 산소량을 조절하는 산소밸브를 갖춘 산소탱크와,
상기 산소밸브에서 배출되는 산소를 공급하는 산소공급라인과,
상기 호흡마스크와 연동되어 있는 들숨용 공기 흡입통로인 흡기공급라인, 및 상기 호흡마스크와 연동되어 있으며 날숨용 공기 배출통로인 호기배출라인을 구비하고,
상기 탄산가스흡착부를 통과하여 배출되는 공기를 유입하기 위한 상기 호흡낭의 상기 개구부는 상기 산소공급라인 및 상기 흡기공급라인과 연통되어 있으며,
상기 흡기공급라인 일측에는 흡기체크밸브가 설치되어 상기 산소공급라인을 통하여 공급되는 산소가 일방향으로 상기 호흡마스크에 공급되고, 상기 호기배출라인 일측에는 호기체크밸브가 설치되어 상기 호흡마스크를 통하여 배출되는 공기가 일방향으로 상기 탄산가스흡착부에 공급되며,
상기 제어부는 상기 호흡낭의 팽창수축 정보 및 상기 호흡낭의 산소 함유량 정보를 기초로 상기 산소밸브의 개폐가 조절되도록 상기 모터드라이버를 제어하여 상기 호흡마스크로 공급되는 상기 산소량을 조절하는 폐쇄형 순환경로를 가지는 것을 특징으로 하는 휴대용 산소공급 마스크장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 호흡마스크를 통하여 배출되는 공기의 공기압이 소정 압력 이상인 경우 외부로 강제 배기하기 위한 과압배출기가 상기 호흡마스크와 상기 호기배출라인 사이의 일측에 부설되어 있는 것을 특징으로 하는 휴대용 산소공급 마스크장치.
제 1 항에 있어서,
상기 산소밸브의 일측에 부설되어 상기 산소탱크의 압력을 측정하는 압력계,
및 상기 산소밸브의 또 다른 일측에 부설되어 상기 산소밸브의 개폐 정도를 수동으로 조절할 수 있는 수동밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 산소공급 마스크장치.
제 5 항에 있어서,
상기 압력계에서 측정한 상기 산소탱크의 압력은 상기 제어부로 전송되는 것을 특징으로 하는 휴대용 산소공급 마스크장치.
제 1 항에 있어서,
상기 팽창수축 감지센서는 상기 호흡낭의 상호 대향하는 양 측면에 각각 부설되는 자기센서와 영구자석으로 구성되며,
상기 자기센서는 상기 호흡낭의 팽창 및 수축 정도에 따라 가변되는 상기 영구자석의 자기장을 측정하여 상기 호흡낭의 팽창 및 수축 정도를 감지하는 것을 특징으로 하는 휴대용 산소공급 마스크장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부를 통하여 제공되는 소정의 정보를 표시하는 디스플레이부와,
상기 제어부의 제어에 따라 소정의 사운드를 출력하는 스피커, 및
상기 제어부의 제어에 따라 소정의 광을 출력하기 위한 표시등을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 산소공급 마스크장치.