KR102458616B1 - 마스크 장치 및 그 제어방법 - Google Patents
마스크 장치 및 그 제어방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102458616B1 KR102458616B1 KR1020210014277A KR20210014277A KR102458616B1 KR 102458616 B1 KR102458616 B1 KR 102458616B1 KR 1020210014277 A KR1020210014277 A KR 1020210014277A KR 20210014277 A KR20210014277 A KR 20210014277A KR 102458616 B1 KR102458616 B1 KR 102458616B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- value
- mask
- fan
- dif
- difference value
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
- A62B18/00—Breathing masks or helmets, e.g. affording protection against chemical agents or for use at high altitudes or incorporating a pump or compressor for reducing the inhalation effort
- A62B18/006—Breathing masks or helmets, e.g. affording protection against chemical agents or for use at high altitudes or incorporating a pump or compressor for reducing the inhalation effort with pumps for forced ventilation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
- A61B5/087—Measuring breath flow
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
- A61B5/6802—Sensor mounted on worn items
- A61B5/6803—Head-worn items, e.g. helmets, masks, headphones or goggles
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
- A62B18/00—Breathing masks or helmets, e.g. affording protection against chemical agents or for use at high altitudes or incorporating a pump or compressor for reducing the inhalation effort
- A62B18/003—Breathing masks or helmets, e.g. affording protection against chemical agents or for use at high altitudes or incorporating a pump or compressor for reducing the inhalation effort having means for creating a fresh air curtain
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
- A62B18/00—Breathing masks or helmets, e.g. affording protection against chemical agents or for use at high altitudes or incorporating a pump or compressor for reducing the inhalation effort
- A62B18/08—Component parts for gas-masks or gas-helmets, e.g. windows, straps, speech transmitters, signal-devices
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
- A62B18/00—Breathing masks or helmets, e.g. affording protection against chemical agents or for use at high altitudes or incorporating a pump or compressor for reducing the inhalation effort
- A62B18/08—Component parts for gas-masks or gas-helmets, e.g. windows, straps, speech transmitters, signal-devices
- A62B18/10—Valves
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
- A62B23/00—Filters for breathing-protection purposes
- A62B23/02—Filters for breathing-protection purposes for respirators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D25/00—Pumping installations or systems
- F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
- F04D25/08—Units comprising pumps and their driving means the working fluid being air, e.g. for ventilation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
- F04D27/004—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids by varying driving speed
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
- A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
- A61B2562/0247—Pressure sensors
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Pathology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physiology (AREA)
- Respiratory Apparatuses And Protective Means (AREA)
Abstract
본 발명에 따른 마스크 장치의 제어방법은, 마스크 장치에 구비된 팬을 구동하는 단계; 마스크 장치에 구비된 센서로 일정 시간 동안 마스크 장치의 내부 압력을 감지하는 단계; 감지된 압력값들을 이용하여 평균 압력값(P_avg)을 계산하고, 현재 압력값(P_cur)과 평균 압력값(P_avg)의 차이인 차분값(P_dif)을 계산하는 단계; 상기 차분값(P_dif)을 대역 통과 필터(band-pass filter)를 적용하여 필터링하는 단계; 상기 필터링된 차분값(P_dif)을 이용하여 사용자의 호흡 상태를 판단하는 단계; 및 판단된 호흡 상태에 따라서 상기 팬의 회전속도를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 마스크 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 마스크(Mask)는 병균, 먼지 등의 흡입 및 비산을 막기 위해 사용자의 코와 입을 가리는 장치이다. 마스크는 사용자의 코와 입을 가리기 위해 사용자의 얼굴에 밀착된다. 마스크는 사용자의 코와 입으로 유입되는 공기에 포함된 병균, 먼지 등을 필터링하고, 필터링된 공기가 사용자의 입과 코로 유입되도록 한다.
공기와 공기에 포함된 병균, 먼지 등은 필터로 형성된 마스크의 몸체를 통과하면서 병균, 먼지 등은 마스크의 몸체에 의해 필터링된다. 그러나, 공기가 마스크의 몸체를 통과 후 사용자의 코와 입으로 유입되거나, 마스크의 몸체를 통과한 후 외부로 유출되는 과정에서 사용자의 호흡이 원활하지 않은 문제가 있다.
최근에는 이러한 문제를 해소하기 위하여 팬, 모터 및 필터가 구비된 마스크가 개발되고 있다.
선행문헌 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0100605호(공개일: 2019년08월29일)에는 “차압센서가 구비된 전동식 방진 마스크”가 개시된다.
상기 선행문헌에 개시된 방진 마스크는 마스크 본체와, 상기 마스크 본체에 형성된 필터와, 상기 필터를 통해 유입된 공기의 유량을 제어하는 모터, 및 상기 마스크 본체 내부의 압력 변화를 측정하는 차압 센서를 포함한다.
상기 방진 마스크는 상기 차압 센서로부터 측정된 압력 차에 대한 크기값을 기초로 동작 모드를 설정하고, 설정된 동작 모드에 따라 상기 모터의 최대 출력 또는 최소 출력을 가변시킬 수 있다. 따라서, 사용자의 호흡 상태에 따라 동작 모드가 실시간으로 결정되고, 결정된 동작 모드에 따라 모터의 출력이 제어되므로 마스크의 착용 환경이 개선될 수 있다.
그러나, 상기 선행문헌에 개시된 방진 마스크는 다음과 같은 문제점을 안고 있다.
첫째, 사용자의 호흡 인식을 위해서 마스크의 내부와 외부의 압력을 각각 측정하기 위한 다수의 차압 센서가 필요하므로, 마스크의 비용이 증가하는 문제점이있다.
둘째, 종래의 마스크는 마스크의 내부 및 외부의 압력 차를 이용하여 사용자가 호흡하는지 또는 대화하는지 여부를 판단하고 이에 따라 모터의 출력을 일정하게 제어할 뿐, 사용자의 호흡 상태를 구체적으로 고려하지 않는 문제가 있다.
즉, 사용자의 개인차에 따라 호흡 편차가 존재하므로, 이에 따른 최적의 팬 제어가 이루어질 수 없는 문제점이 있다.
셋째, 주변 환경이 갑자기 변하는 상황(예: 엘리베이터에 탑승하여 기압이 변하는 상황)에서 호흡 상태를 정확히 판단하기 어려운 문제가 있다. 이 경우, 호흡 상태를 정확히 판단할 수 없으므로, 팬의 오작동에 의해서 호흡이 힘들어지는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 마스크의 내부 압력을 감지하여 사용자의 호흡 상태를 정확히 판단할 수 있는 마스크 장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 사용자의 호흡 상태에 따라 마스크 내부로 유입되는 공기유량을 적절하게 제공할 수 있는 마스크 장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 기압 등 외부 환경이 변하더라도 신뢰성 있는 팬 제어가 가능한 마스크 장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 마스크의 장착 또는 탈착 여부를 인식하고 이에 따른 적절한 조치를 취할 수 있는 마스크 장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 제어방법은, 마스크 장치에 구비된 팬을 구동하는 단계, 마스크 장치에 구비된 센서로 일정 시간 동안 마스크 장치의 내부 압력을 감지하는 단계, 감지된 압력값들을 이용하여 평균 압력값(P_avg)을 계산하고, 현재 압력값(P_cur)과 평균 압력값(P_avg)의 차이인 차분값(P_dif)을 계산하는 단계, 상기 차분값(P_dif)을 대역 통과 필터(band-pass filter)를 적용하여 필터링하는 단계, 상기 필터링된 차분값(P_dif)을 이용하여 사용자의 호흡 상태를 판단하는 단계 및 판단된 호흡 상태에 따라서 상기 팬의 회전속도를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 대역 통과 필터는, 사람의 호흡 주기에 대응하는 주파수 범위에 해당하는 신호를 통과시키고, 상기 주파수 범위에 해당하지 않는 신호를 제거하는 디지털 필터를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 주파수 범위는, 사람의 호흡 주기에 대응하는 주파수의 2배 만큼의 마진을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 주파수 범위는, 0.1 내지 1Hz 사이의 범위를 포함할 수 있다.
상기 마스크 장치의 제어방법은 최대 압력값(Pmax)과 최소 압력값(Pmin)의 차이값이 제1기준값 미만인지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하고, 상기 차이값이 상기 제1기준값 미만인 것으로 판단되면, 상기 팬의 구동을 중지시킬 수 있다.
이때, 상기 차이값이 상기 제1기준값 미만으로 감지되는 시간이 제1기준시간 이상 유지되면, 상기 팬의 구동을 중지시킬 수 있다.
또한, 마스크 장치의 제어방법은 상기 차분값(P_dif)의 절대값이 제2기준값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하고, 상기 차분값(P_dif)의 절대값이 제2기준값을 초과하면, 상기 팬의 회전속도를 감소시킬 수 있다.
상기 호흡 상태는, 들숨이 이루어지는 흡기 상태와 날숨이 이루어지는 호기 상태가 순차적으로 반복되고, 상기 흡기 상태가 제2기준시간 이상 감지된 것으로 판단되면, 상기 팬의 회전속도를 감소시킬 수 있다.
상기 필터링된 차분값(P_dif)을 이용하여 사용자의 호흡 상태를 판단하는 단계는, 상기 필터링된 차분값(P_dif)을 미리 정해진 상한치 및 하한치와 비교하여 대소여부에 따라서 호흡 상태를 판단할 수 있다.
구체적으로, 상기 필터링된 차분값(P_dif)이 미리 정해진 상한치 보다 크거나 같을 경우, 호흡 상태가 호기인 것으로 판단하고 상기 팬의 회전속도를 감소시키고, 상기 필터링된 차분값(P_dif)이 미리 정해진 하한치 보다 작을 경우, 호흡 상태가 흡기인 것으로 판단하고 상기 팬의 회전속도를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치는, 사용자의 안면을 커버하는 마스크 몸체, 상기 마스크 몸체에 결합되는 팬, 상기 마스크 몸체에 설치되며, 상기 마스크 몸체의 내부 압력을 감지하는 센서 및 상기 센서에서 감지된 정보에 기초하여, 상기 팬의 회전속도를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 센서에서 감지된 압력값들을 이용하여 평균 압력값(P_avg)을 계산하고, 현재 압력값(P_cur)과 평균 압력값(P_avg)의 차이인 차분값(P_dif)을 계산하고, 상기 차분값(P_dif)을 대역 통과 필터(band-pass filter)를 적용하여 필터링하며, 상기 필터링된 차분값(P_dif)을 이용하여 사용자의 호흡 상태를 판단하고, 판단된 호흡 상태에 따라서 상기 팬의 회전속도를 제어할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 구성에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 마스크 내부 압력에 따라 사용자의 호흡 상태(호기, 흡기)를 판단하고, 판단된 정보에 기초하여 팬의 회전속도가 조절되므로, 호흡 시 풍량이 적절하게 제공될 수 있다. 따라서 마스크 장치를 착용한 상태에서 호흡이 편해지는 장점이 있다.
둘째, 센서에서 감지된 압력값들을 이용하여 현재 압력값과, 평균 압력값 및 차분값을 계산하고, 차분값을 호흡 주파수에 기반한 대역 통과 필터를 통해 필터링함으로써 보다 정확하게 호흡 상태를 판단할 수 있다.
특히, 기압 등 외부 환경이 변하더라도 필터를 통해 외란을 제거하여 사용자의 호흡에 연동하는 팬 제어가 가능한 장점이 있다. 따라서, 기압 변화에 따른 오작동이 방지되므로 신뢰성이 향상되는 장점이 있다.
셋째, 필터링된 차분값을 미리 정해진 상한치 또는 하한치와 비교하고 비교 결과에 따라서 호기 또는 흡기를 정확히 구분할 수 있다.
특히, 호기 또는 흡기가 유지되는 시간을 통하여 사용자의 비정상적인 호흡을 인식할 수 있고 이에 따라 팬의 회전속도를 감속시켜 호흡을 도와줄 수 있는 장점이 있다.
넷째, 센서에서 감지된 압력값들을 이용하여 마스크 장치의 탈착 여부를 인식할 수 있고 이에 따른 적절한 조치를 취할 수 있어서 사용 편의성이 향상되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 좌측 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 우측 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 배면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 저면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 분해 사시도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치를 작동 시 공기의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 8은 사람의 운동량에 따른 폐 내부의 공기 변화량을 보여주는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 제어방법을 간략히 보여주는 순서도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 1회 호흡 주기에 해당하는 압력 변화 싸이클 및 1회 호흡 주기에 해당하는 팬의 공기유량을 보여주는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 제어방법을 상세히 보여주는 순서도이다.
도 12는 본 발명의 기압 변화에 따라서 마스크의 내부 압력값 및 차분값의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마스크 장치의 제어방법을 보여주는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 우측 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 배면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 저면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 분해 사시도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치를 작동 시 공기의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 8은 사람의 운동량에 따른 폐 내부의 공기 변화량을 보여주는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 제어방법을 간략히 보여주는 순서도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 1회 호흡 주기에 해당하는 압력 변화 싸이클 및 1회 호흡 주기에 해당하는 팬의 공기유량을 보여주는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 제어방법을 상세히 보여주는 순서도이다.
도 12는 본 발명의 기압 변화에 따라서 마스크의 내부 압력값 및 차분값의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마스크 장치의 제어방법을 보여주는 순서도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 좌측 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 우측 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 배면도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 저면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치(1)는 마스크 몸체(10)와, 상기 마스크 몸체(10)에 결합되는 마스크 몸체 커버(20)를 포함할 수 있다.
상기 마스크 몸체(10)와 상기 마스크 몸체 커버(20)는 분리 가능하게 결합될 수 있다. 상기 마스크 몸체(10)와 상기 마스크 몸체 커버(20)를 결합하면, 상기 마스크 몸체(10)와 상기 마스크 몸체 커버(20)의 사이에는 내부 공간이 형성될 수 있다. 상기 내부 공간에는 상기 마스크 장치(1)를 구동하기 위한 구성들이 배치될 수 있다. 상기 내부 공간은 상기 마스크 몸체(10)의 전면과 상기 마스크 몸체 커버(20)의 배면 사이에 위치할 수 있다. 상기 마스크 몸체(10)는 상기 마스크 장치(1)의 배면을 형성하고, 상기 마스크 몸체 커버(20)는 상기 마스크 장치(1)의 전면을 형성할 수 있다.
상기 마스크 장치(1)의 후방은 사용자의 얼굴과 마주하는 마스크 장치(1)의 배면이 위치하는 방향을 정의하며, 상기 마스크 장치(1)의 전방은 외부로 노출되는 마스크 장치(1)의 전면이 위치하는 방향으로 상기 후방의 반대 방향으로 정의한다.
상기 마스크 장치(1)는 실링 브라켓(30)과 실링부(40)를 더 포함할 수 있다.
상기 실링 브라켓(30)은 상기 마스크 몸체(10)의 배면에 분리 가능하게 결합될 수 있다. 상기 실링 브라켓(30)은 상기 실링부(40)를 상기 마스크 몸체(10)의 배면에 고정시킬 수 있다. 상기 실링 브라켓(30)을 상기 마스크 몸체(10)의 배면으로부터 분리 시, 상기 실링부(40)는 상기 마스크 몸체(10)로부터 이탈될 수 있다.
상기 실링부(40)는 상기 실링 브라켓(30)에 의해 상기 마스크 몸체(10)의 배면에 지지되며, 상기 실링부(40)와 상기 마스크 몸체(10)의 사이에 호흡을 위한 호흡 공간이 정의될 수 있다. 상기 실링부(40)는 사용자의 얼굴에 밀착되며, 사용자의 코와 입을 감싸서 외부 공기가 상기 호흡 공간으로 유입되는 것을 제한할 수 있다.
상기 마스크 몸체 커버(20)에는 제1필터 장착부(21)와 제2필터 장착부(22)가 포함될 수 있다. 상기 제1필터 장착부(21)는 상기 마스크 몸체 커버(20)의 우측에 위치하고, 상기 제2필터 장착부(22)는 상기 마스크 몸체 커버(20)의 좌측에 위치할 수 있다. 사용자의 얼굴에 장착된 마스크 장치(1)를 기준으로, 좌측 방향(좌측)과 우측 방향(우측)을 정의한다. 또한, 사용자의 얼굴에 장착된 마스크 장치(1)를 기준으로, 상측 방향(상방)과 하측 방향(하방)을 정의한다.
상기 제1필터 장착부(21)에는 제1필터 커버(25)가 장착되고, 상기 제2필터 장착부(22)에는 제2필터 커버(26)가 장착될 수 있다. 상기 제1필터 장착부(21)와 상기 제2필터 장착부(22)의 내측에는 필터가 배치되며, 상기 제1필터 커버(25)와 상기 제2필터 커버(26)는 상기 필터를 커버할 수 있다.
상기 제1필터 커버(25)와 상기 제2필터 커버(26)는 상기 제1필터 장착부(21)와 상기 제2필터 장착부(22)에 각각 분리 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1필터 커버(25)와 상기 제2필터 커버(26)는 상기 제1필터 장착부(21)와 상기 제2필터 장착부(22)에 끼움 결합될 수 있다.
상기 제1필터 커버(25)에는 제1공기 유입구(251)가 형성될 수 있다. 상기 제2필터 커버(26)에는 제2공기 유입구(261)가 형성될 수 있다. 상기 제1공기 유입구(251) 및 상기 제2공기 유입구(261)는 다수 개로 제공될 수 있다.
상기 제1필터 장착부(21)에 상기 제1필터 커버(25)가 장착된 상태에서, 상기 제1공기 유입구(251)는 외부 공간으로 노출되도록 형성될 수 있다. 상기 제2필터 장착부(22)에 상기 제2필터 커버(26)가 장착된 상태에서, 상기 제2공기 유입구(261)는 외부 공간으로 노출되도록 형성될 수 있다. 상기 제1공기 유입구(251) 및 상기 제2공기 유입구(261)는 상기 제1필터 커버(25) 및 상기 제2필터 커버(26)의 상면 및 측면 중 하나 이상에 형성될 수 있다.
상기 필터 커버(25,26)를 기준으로, 상기 필터 장착부(21,22)를 마주하는 면을 저면으로 정의하고, 외부 공간으로 노출되는 면을 상면으로 정의하고, 상기 저면과 상기 상면을 연결하는 면을 측면으로 정의한다.
상기 제1공기 유입구(251) 및 상기 제2공기 유입구(261)가 상기 필터 커버(25,26)의 측면에 제공될 경우에, 상기 필터 커버(25,26)의 측면 하부는 상기 필터 장착부(21,22)에 지지되며, 상기 필터 커버(25,26)의 측면 상부에 상기 제1공기 유입구(251) 및 상기 제2공기 유입구(261)가 형성될 수 있다.
본 실시 예에서 상기 제1공기 유입구(251)는 상기 마스크 장치(1)의 상방을 향하는 제1필터 커버(25)의 측면에 제공되는 제1공기 유입구(251a), 상기 마스크 장치(1)의 전방을 향하는 제1필터 커버(25)의 측면에 제공되는 제1공기 유입구(251b), 및 상기 마스크 장치(1)의 하방을 향하는 제1필터 커버(25)의 측면에 제공되는 제1공기 유입구(251c)를 포함할 수 있다.
상기 제2공기 유입구(261)는 상기 마스크 장치(1)의 상방을 향하는 제2필터 커버(26)의 측면에 제공되는 제2공기 유입구(261a), 상기 마스크 장치(1)의 전방을 향하는 제2필터 커버(26)의 측면에 제공되는 제2공기 유입구(261b), 상기 마스크 장치(1)의 하방을 향하는 제2필터 커버(26)의 측면에 제공되는 제2공기 유입구(261c)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 제1필터 커버(25) 및 상기 제2필터 커버(26) 중 어느 하나에는 상기 마스크 장치(1)의 작동을 제어하기 위한 조작부(195)를 설치하기 위한 개구가 형성될 수 있다. 상기 조작부(195)는 상기 마스크 장치(1)의 전원을 온/오프 하는 조작 스위치로 제공될 수 있다. 상기 조작부(195)는 상기 필터 커버(25,26)의 개구를 통해 상기 마스크 장치(1)의 전방으로 노출될 수 있다.
상기 마스크 몸체(10)는 걸이 장착부(108)를 포함할 수 있다. 상기 걸이 장착부(108)는 상기 마스크 몸체(10)의 좌측과 우측에 각각 제공될 수 있다. 상기 마스크 몸체(10)의 우측에 제공되는 걸이 장착부를 제1걸이 장착부(108a)라 정의하고, 상기 마스크 몸체(10)의 좌측에 제공되는 걸이 장착부를 제2걸이 장착부(108b)라 정의한다.
상기 제1걸이 장착부(108a)와 상기 제2걸이 장착부(108b)는 상기 마스크 몸체(10)의 상하 방향으로 이격되게 다수 개로 제공될 수 있다. 상기 제1걸이 장착부(108a)는 상기 마스크 몸체(10)의 우측 상방 및 우측 하방에 제공되고, 상기 제2걸이 장착부(108b)는 상기 마스크 몸체(10)의 좌측 상방 및 좌측 하방에 제공될 수 있다.
상기 걸이 장착부(108)에는 사용자의 얼굴에 상기 마스크 장치(1)를 착용하기 위한 끈 또는 줄 등이 장착될 수 있다. 끈 또는 줄 등은 상기 제1걸이 장착부(108a)와 상기 제2걸이 장착부(108b)를 연결하거나, 상하 방향으로 이격된 복수의 제1걸이 장착부(108a)와 상하 방향으로 이격된 복수의 제2걸이 장착부(108b) 각각을 연결할 수 있다.
상기 걸이 장착부(108)는 상기 마스크 몸체(10)의 일부가 절개되어 형성될 수 있다. 그렇기에, 상기 걸이 장착부(108)를 통해서 상기 마스크 몸체(10)와 상기 마스크 몸체 커버(20)의 내부 공간으로 공기가 유입될 수도 있다. 상기 걸이 장착부(108)를 통해 상기 내부 공간으로 유입된 외부 공기는 상기 마스크 장치(1)의 내부 공간에 배치되는 전자 부품들을 공기 냉각할 수 있다.
상기 걸이 장착부(108)를 통해 상기 마스크 몸체(10)의 내부 공간으로 유입된 외부 공기는 상기 걸이 장착부(108)를 통해 다시 외부 공간으로 배출되며, 상기 외부 공기가 상기 호흡 공간으로 유입되는 것을 제한하기 위해 상기 마스크 장치(1)의 내부는 밀봉 구조를 가질 수 있다.
상기 마스크 몸체(10)는 호흡 공간으로 여과된 공기를 토출하기 위한 공기 토출구(129)를 포함할 수 있다. 상기 공기 토출구(129)로부터 상기 호흡 공간으로 공급되는 여과된 공기를 사용자가 들이마시며 호흡할 수 있다. 상기 공기 토출구(129)는 상기 제1공기 유입구(251)로 유입되어 여과된 공기를 상기 호흡 공간으로 토출하는 제1공기 토출구(129a)와, 상기 제2공기 유입구(261)로 유입되어 여과된 공기를 상기 호흡 공간으로 토출하는 제2공기 토출구(129b)를 포함할 수 있다.
상기 제1공기 토출구(129a)는 상기 마스크 몸체(10)의 중심을 기준으로 우측에 배치되고, 상기 제2공기 토출구(129b)는 좌측에 배치될 수 있다. 상기 제1공기 유입구(251)로 유입된 공기는 필터를 통과한 후 상기 제1공기 토출구(129a)로 유동할 수 있다. 상기 제2공기 유입구(261)로 유입된 공기는 필터를 통과한 후 상기 제2공기 유입구(261)로 유동할 수 있다.
상기 마스크 몸체(10)는 사용자가 내쉬는 공기를 외부 공간으로 배출하기 위한 공기 유출구(154,155)를 포함할 수 있다. 상기 공기 유출구(154,155)는 상기 마스크 몸체(10)의 하부 에 위치할 수 있다.
상기 공기 유출구(154,155)는 상기 마스크 몸체(10)가 개구되어 형성되는 제1공기 유출구(154)와, 상기 마스크 몸체(10)의 저면에 형성되는 제2공기 유출구(155)를 포함할 수 있다. 상기 마스크 몸체(10)와 상기 마스크 몸체 커버(20)의 사이에는 상기 제1공기 유출구(154)를 통과하여 상기 제2공기 유출구(155)를 향해 유동하는 공기가 통과하기 위한 유동 공간이 형성될 수 있다.
상기 제1공기 유출구(154) 및 상기 제2공기 유출구(155) 중 하나 이상에는 체크 밸브가 형성될 수 있다. 상기 체크 밸브에 의해 외부 공기가 상기 호흡 공간으로 역류되는 것이 방지될 수 있다. 상기 체크 밸브는 상기 제1공기 유출구(154)와 상기 제2공기 유출구(155)를 연결하는 유동 공간에 위치할 수 있다.
상기 마스크 몸체(10)는 센서 장착부(109)를 포함할 수 있다. 상기 센서 장착부(109)에는 상기 호흡 공간으로부터 정보를 획득하기 위한 센서가 장착될 수 있다. 상기 센서 장착부(109)는 상기 마스크 몸체(10)의 상부에 위치할 수 있다. 사용자가 호흡 시 상기 호흡 공간의 압력 변화가 일정하게 감지될 수 있는 위치를 고려하여 상기 센서 장착부(109)가 상기 마스크 몸체(10)의 상부에 위치할 수 있다.
상기 마스크 몸체(10)는 커넥터 홀(135)을 포함할 수 있다. 상기 커넥터 홀(135)은 상기 마스크 장치(1)로 전원을 공급하기 위한 커넥터(미도시)가 설치되는 개구로 이해할 수 있다. 상기 커넥터 홀(135)은 상기 마스크 몸체(10)의 좌측 및 우측 중 어느 하나에 위치할 수 있다. 본 실시 예에서 상기 조작부(195)와 상기 커넥터는 후술할 전원 모듈(19)에 연결되어 있기에, 상기 커넥터 홀(135)은 상기 전원 모듈(19)이 설치되는 위치에 해당되는 마스크 몸체(10)의 좌측 및 우측 중 어느 하나에 제공될 수 있다.
이하에서는, 상기 마스크 장치(1)의 구성들을 분해 사시도에 기초하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 분해 사시도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 마스크 장치(1)는 마스크 몸체(10)와, 마스크 몸체 커버(20)와, 실링 브라켓(30)과, 실링부(40)를 포함할 수 있다. 상기 마스크 몸체(10)와 상기 마스크 몸체 커버(20)가 서로 결합되어 상기 마스크 장치(1)의 몸체를 형성할 수 있다.
상기 마스크 몸체(10)와 상기 마스크 몸체 커버(20)의 사이에는 상기 마스크 장치(1)를 작동하기 위한 구성들이 수용되기 위한 내부 공간이 형성될 수 있다. 상기 실링 브라켓(30)과 상기 실링부(40)는 상기 마스크 몸체(10)의 배면에 결합되어 사용자의 얼굴과 상기 마스크 몸체(10)의 사이에 호흡 공간을 형성하며, 상기 호흡 공간으로 외부 공기가 유입되는 것을 방지할 수 있다.
상기 마스크 몸체(10)는 커버 결합홈(101)을 포함할 수 있다. 상기 커버 결합홈(101)은 상기 마스크 몸체(10)의 전면 가장자리에 형성될 수 있다. 상기 커버 결합홈(101)은 단차에 의해 형성될 수 있다. 상기 커버 결합홈(101)은 상기 마스크 몸체 커버(20)의 가장자리에 대응되게 형성될 수 있다. 상기 커버 결합홈(101)은 상기 마스크 몸체(10)의 전면 일부가 후방으로 함몰되어 형성될 수 있다. 상기 마스크 몸체(10)의 커버 결합홈(101)을 향해 상기 마스크 몸체 커버(20)를 이동시켜서 상기 커버 결합홈(101)에 상기 마스크 몸체 커버(20)를 삽입할 수 있다.
상기 마스크 몸체(10)는 제1커버 결합부(102)를 포함할 수 있다. 상기 제1커버 결합부(102)에는 상기 마스크 몸체 커버(20)의 상부가 지지될 수 있다. 상기 제1커버 결합부(102)는 상기 마스크 몸체(10)의 전면에 형성될 수 있다. 상기 제1커버 결합부(102)는 상기 마스크 몸체(10)의 상부에 위치할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1커버 결합부(102)는 상기 마스크 몸체(10)의 전면에 후크가 결합되는 후크 걸림부로 형성될 수 있다. 상기 마스크 몸체 커버(20)에는 상기 제1커버 결합부(102)에 결합되는 후크가 형성될 수 있다. 상기 제1커버 결합부(102)는 다수로 제공되며, 상기 후크도 상기 제1커버 결합부(102)에 대응되게 다수로 제공될 수 있다. 본 실시 예에서 상기 제1커버 결합부(102)는 상기 마스크 몸체(10)의 중심을 기준으로 좌측과 우측에 각각 제공될 수 있다. 상기 제1커버 결합부(102)는 상측 커버 결합부라 칭할 수 있다.
상기 마스크 몸체(10)는 제1브라켓 결합부(103)를 포함할 수 있다. 상기 제1브라켓 결합부(103)는 상기 실링 브라켓(30)의 상부가 지지될 수 있다. 상기 제1브라켓 결합부(103)는 상기 마스크 몸체(10)의 배면에 형성될 수 있다. 상기 제1브라켓 결합부(103)는 상기 마스크 몸체(10)의 상부에 위치할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1브라켓 결합부(103)는 상기 마스크 몸체(10)의 배면에서 후방으로 돌출되는 후크 형상으로 형성될 수 있다. 상기 실링 브라켓(30)에는 상기 제1브라켓 결합부(103)에 결합되는 제1몸체 결합부(304)가 형성될 수 있다. 상기 제1브라켓 결합부(103)는 다수로 제공되며, 상기 제1몸체 결합부(304)도 상기 제1브라켓 결합부(103)에 대응되게 다수로 제공될 수 있다. 본 실시 예에서 상기 제1브라켓 결합부(103)는 상기 마스크 몸체(10)의 중심을 기준으로 좌측과 우측에 각각 제공될 수 있다. 상기 제1브라켓 결합부(103)는 상측 브라켓 결합부라 칭할 수 있다.
상기 마스크 몸체(10)는 지지 리브(104)를 포함할 수 있다. 상기 지지 리브(104)는 상기 마스크 몸체(10)의 전면에서 전방으로 돌출되어 형성될 수 있다. 상기 지지 리브(104)는 상기 마스크 몸체(10)와 상기 마스크 몸체 커버(20)를 결합 시 상기 마스크 몸체 커버(20)에 접촉될 수 있다. 상기 마스크 몸체(10)와 상기 마스크 몸체 커버(20)는 상기 지지 리브(104)에 의해 전후 방향으로 외력에 저항할 수 있다. 상기 지지 리브(104)는 상기 마스크 몸체(10)의 전면에 다수로 제공될 수 있다.
상기 마스크 몸체(10)는 제2커버 결합부(106)를 포함할 수 있다. 상기 제2커버 결합부(106)에는 상기 마스크 몸체 커버(20)의 하부가 지지될 수 있다. 상기 제2커버 결합부(106)는 상기 마스크 몸체(10)의 전면에 형성될 수 있다. 상기 제2커버 결합부(106)는 상기 마스크 몸체(10)의 하부에 위치할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2커버 결합부(106)는 상기 마스크 몸체(10)의 전면에 후크로 형성될 수 있다. 상기 마스크 몸체 커버(20)에는 상기 제2커버 결합부(106)에 결합되는 후크 걸림부가 형성될 수 있다. 상기 제2커버 결합부(106)는 다수로 제공되며, 상기 후크 걸림부도 상기 제2커버 결합부(106)에 대응되게 다수로 제공될 수 있다. 본 실시 예에서 상기 제2커버 결합부(106)는 상기 마스크 몸체(10)의 중심을 기준으로 좌측과 우측에 각각 제공될 수 있다. 상기 제2커버 결합부(106)는 하측 커버 결합부라 칭할 수 있다.
상기 마스크 몸체(10)는 제2브라켓 결합부(107)를 포함할 수 있다. 상기 제2브라켓 결합부(107)에는 상기 실링 브라켓(30)의 하부가 지지될 수 있다. 상기 제2브라켓 결합부(107)는 상기 마스크 몸체(10)가 개구되어 형성될 수 있다. 상기 제2브라켓 결합부(107)는 상기 마스크 몸체(10)의 하부에 위치할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2브라켓 결합부(107)는 상기 마스크 몸체(10)가 개구되는 관통홀로 형성될 수 있다. 상기 실링 브라켓(30)에는 상기 제2브라켓 결합부(107)에 결합되는 제2몸체 결합부(305)가 형성될 수 있다. 상기 제2브라켓 결합부(107)는 다수로 제공되며, 상기 제2몸체 결합부(305)도 상기 제2브라켓 결합부(107)에 대응되게 다수로 제공될 수 있다. 본 실시 예에서 상기 제2브라켓 결합부(107)는 상기 마스크 몸체(10)의 중심을 기준으로 좌측과 우측에 각각 제공될 수 있다. 상기 제2브라켓 결합부(107)는 하측 브라켓 결합부라 칭할 수 있다.
상기 마스크 몸체(10)는 센서 장착부(109)를 포함할 수 있다. 상기 센서 장착부(109)는 상기 마스크 몸체(10)의 전면에 형성될 수 있다. 상기 센서 장착부(109)는 상기 마스크 몸체(10)의 전면이 전방으로 돌출되어 형성되고, 내부에 센서가 설치되는 설치 공간을 가지도록 형성될 수 있다. 상기 마스크 몸체(10)에는 상기 설치 공간과 상기 호흡 공간을 연통하는 홀이 형성되며, 상기 설치 공간에 배치된 센서는 상기 홀을 통해 상기 설치 공간으로 유입된 공기로부터 상기 호흡 공간의 정보를 획득할 수 있다. 본 실시 예에서 상기 센서는 압력 센서로 제공되며, 상기 호흡 공간의 압력 정보를 감지할 수 있다.
상기 마스크 몸체(10)는 팬 모듈 장착부(110)를 포함할 수 있다. 상기 팬 모듈 장착부(110)는 제1팬 모듈(16)이 장착되는 제1팬 모듈 장착부(110a)와 제2팬 모듈(17)이 장착되는 제2팬 모듈 장착부(110b)를 포함할 수 있다. 상기 제1팬 모듈 장착부(110a) 및 상기 제2팬 모듈 장착부(110b)는 상기 마스크 몸체(10)의 전면에 형성될 수 있다.
상기 제1팬 모듈 장착부(110a)는 상기 마스크 몸체(10)의 우측에 배치되고, 상기 제2팬 모듈 장착부(110b)는 상기 마스크 몸체(10)의 좌측에 배치될 수 있다. 상기 제1팬 모듈(16) 및 상기 제2팬 모듈(17)은 상기 제1팬 모듈 장착부(110a) 및 상기 제2팬 모듈 장착부(110b)에 각각 분리 가능하게 결합될 수 있다.
상기 마스크 몸체(10)는 에어 덕트부(120)를 포함할 수 있다. 상기 에어 덕트부(120)는 상기 마스크 몸체(10)의 전면에 형성될 수 있다. 상기 에어 덕트부(120)의 내부에는 공기가 통과할 수 있는 유로가 형성될 수 있다. 상기 에어 덕트부(120)는 상기 제1팬 모듈 장착부(110a)에 연결되는 제1에어 덕트부(120a)와, 상기 제2팬 모듈 장착부(110b)에 연결되는 제2에어 덕트부(120b)를 포함할 수 있다.
상기 제1에어 덕트부(120a)와 상기 제2에어 덕트부(120b)는 상기 마스크 몸체(10)의 중심을 향하는 제1팬 모듈 장착부(110a)의 일측 및 제2팬 모듈 장착부(110b)의 타측에 배치될 수 있다. 상기 제1에어 덕트부(120a)와 상기 제2에어 덕트부(120b)는 상기 제1팬 모듈 장착부(110a)와 상기 제2팬 모듈 장착부(110b)의 사이에 위치할 수 있다. 상기 에어 덕트부(120)의 일단부는 상기 팬 모듈(16,17)과 연통되어 공기가 유입되고, 상기 에어 덕트부(120)의 타단부는 상기 공기 토출구(129)와 연통되어 유입된 공기가 토출될 수 있다.
상기 에어 덕트부(120)에는 제어 모듈(18)을 장착하기 위한 제어 모듈 장착부(128)가 포함될 수 있다. 상기 에어 덕트부(120)의 일부가 상기 제어 모듈(18)이 안착될 수 있는 평면으로 형성되며, 상기 평면을 상기 제어 모듈 장착부(128)로 정의한다. 상기 제어 모듈 장착부(128)는 상기 제1에어 덕트부(120a)에 제공되는 제1제어 모듈 장착부(128a)와 상기 제2에어 덕트부(120b)에 제공되는 제2제어 모듈 장착부(128b)를 포함할 수 있다. 상기 제1제어 모듈 장착부(128a)와 상기 제2제어 모듈 장착부(128b)에는 하나의 제어 모듈(18)이 고정되거나, 복수의 제어 모듈이 각각 고정될 수 있다.
상기 마스크 몸체(10)는 전원 모듈(19)을 장착하기 위한 전원 모듈 장착부(130)를 포함할 수 있다. 상기 전원 모듈 장착부(130)는 상기 마스크 몸체(10)의 전면에 형성될 수 있다. 상기 전원 모듈 장착부(130)는 상기 마스크 몸체(10)의 좌측과 우측 중 어느 하나에 제공될 수 있다.
상기 전원 모듈 장착부(130)는 상기 제어 모듈 장착부(128)의 측방에 위치할 수 있다. 상기 전원 모듈 장착부(130)는 상기 제어 모듈 장착부(128)와 상기 마스크 몸체(10)의 좌측 및 우측 중 어느 하나의 단부의 사이에 제공될 수 있다. 상기 전원 모듈 장착부(130)가 제공되는 마스크 몸체(10)의 좌측 및 우측 중 어느 하나에 인접하게 상기 커넥터 홀(135)이 위치할 수 있다.
상기 마스크 몸체(10)는 배터리를 장착하기 위한 배터리 장착부(140)를 포함할 수 있다. 상기 배터리 장착부(140)는 상기 마스크 몸체(10)의 전면에 형성될 수 있다. 상기 배터리 장착부(140)는 상기 마스크 몸체(10)의 전면에서 전방으로 돌출되어 상기 배터리를 감싸도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 배터리 장착부(140)는 상기 마스크 몸체(10)의 전면에서 전방으로 복수의 가이드 리브가 돌출되어 형성될 수 있다. 전방으로 돌출되는 복수의 가이드 리브의 일부는 서로를 마주하는 방향으로 절곡되면, 상기 복수의 가이드 리브와 상기 마스크 몸체(10)의 전면 사이에 상기 배터리가 수용되는 배터리 수용 공간이 형성될 수 있다. 상기 배터리는 상하 방향으로 이동하여 상기 배터리 장착부(140)의 배터리 수용 공간에 삽입 또는 분리될 수 있다. 상기 배터리 장착부(140)에 삽입된 배터리의 하부는 후술할 공기 배출부(150)에 지지될 수 있다.
상기 마스크 몸체(10)는 공기 배출부(150)를 포함할 수 있다. 상기 공기 배출부(150)는 상기 마스크 몸체(10)의 하부에 형성될 수 있다. 상기 공기 배출부(150)는 상기 제1공기 유출구(154)로부터 상기 제2공기 유출구(155)를 향해 유동하는 공기가 통과하는 유동 공간을 형성할 수 있다. 상기 공기 배출부(150)는 상기 마스크 몸체(10)의 전면이 전방으로 돌출되어 형성될 수 있다.
상기 마스크 몸체(10)와 상기 마스크 몸체 커버(20)를 결합 시, 상기 공기 배출부(150)는 상기 마스크 몸체 커버(20)에 접촉되며, 상기 마스크 몸체(10)의 내부 공간과 상기 유동 공간이 구분되도록 할 수 있다. 예를 들어, 상기 공기 배출부(150)는 유동 공간을 정의하는 상면, 저면, 양측면을 포함할 수 있다. 상기 공기 배출부(150)의 전면은 상기 마스크 몸체 커버(20)에 의해 정의되고, 상기 공기 배출부(150)의 배면은 상기 마스크 몸체(10)에 의해 정의된다. 상기 공기 배출부(150)의 상면에는 상기 배터리가 지지될 수 있다.
상기 공기 배출부(150)의 저면은 개구되며, 상기 제2공기 유출구(155)가 형성될 수 있다. 상기 공기 배출부(150)의 저면은 상기 마스크 몸체(10)의 저면과 연결되며, 상기 마스크 몸체(10)의 저면은 상기 마스크 몸체(10)의 전면이 상기 공기 배출부(150)를 향해 돌출되어 형성되는 보강 리브의 일면으로 정의될 수 있다. 상기 마스크 몸체(10)의 저면에는 상기 커버 결합홈(101)이 형성되며, 상기 마스크 몸체(10)와 상기 마스크 몸체 커버(20)의 하측 단부가 결합되도록 할 수 있다. 상기 공기 배출부(150)의 배면은 개구되며, 상기 제1공기 유출구(154)가 형성될 수 있다. 상기 공기 배출부(150)의 양측면은 절곡되게 형성될 수 있다.
상기 마스크 몸체 커버(20)는 필터 장착부(21,22)를 포함할 수 있다. 상기 필터 장착부(21,22)는 상기 마스크 몸체 커버(20)의 전면이 배면을 향하는 방향으로 함몰되어 형성될 수 있다. 함몰되어 형성된 필터 장착부(21,22)의 내측에는 필터(23,24)가 수용되며, 상기 필터(23,24)가 수용된 상태에서 상기 필터 장착부(21,22)에 필터 커버(25,26)가 장착될 수 있다.
상기 필터 장착부(21,22)의 저면에는 공기 흡입구(211,221)가 형성될 수 있다. 상기 공기 흡입구(211,221)는 후술할 팬 모듈(16,17)의 흡입구와 연통될 수 있다. 상기 공기 흡입구(211,221)는 하방으로 경사지는 경사면을 가질 수 있다. 상기 필터 장착부(21,22)의 측면에는 상기 필터 커버(25,26)를 고정하기 위한 필터 커버 장착홈(212)이 형성될 수 있다.
상기 필터 커버(25,26)에는 상기 필터 커버 장착홈(212)에 삽입되는 결합 돌기가 형성될 수 있다. 상기 필터 장착부(21,22)의 상면은 개구되어, 상기 필터(23,24) 및 상기 필터 커버(25,26)가 삽입될 수 있다. 상기 필터 장착부(21,22)는 상기 마스크 몸체 커버(20)의 전면을 상면으로, 상기 마스크 몸체 커버(20)의 배면을 저면으로, 상기 상면과 상기 저면을 연결하는 면을 측면으로 정의한다.
상기 필터 장착부(21,22)의 저면은 후술할 팬 모듈(16,17)의 흡입구와 밀착하게 접촉될 수 있다. 상기 필터 장착부(21,22)와 상기 팬 모듈(16,17)의 사이에는 밀봉을 위한 밀봉재가 제공될 수 있다. 상기 밀봉재는 상기 공기 흡입구(211,221)와 상기 팬 모듈(16,17)의 흡입구를 감싸서 외부 공기가 유입되는 것을 방지할 수 있다.
상기 필터 장착부(25,26)는 상기 마스크 몸체 커버(20)의 우측에 제공되는 제1필터 장착부(21)와 상기 마스크 몸체 커버(20)의 좌측에 제공되는 제2필터 장착부(22)를 포함할 수 있다. 상기 제1필터 장착부(21)에 형성되는 공기 흡입구를 제1공기 흡입구(211)라 정의하고, 상기 제2필터 장착부(22)에 형성되는 공기 흡입구를 제2공기 흡입구(221)라 정의할 수 있다.
상기 필터(23,24)는 상기 제1필터 장착부(21)의 내측에 수용되는 제1필터(23)와 상기 제2필터 장착부(22)의 내측에 수용되는 제2필터(24)를 포함할 수 있다.
상기 필터 커버(25,26)는 상기 제1필터 장착부(21)에 장착되는 제1필터 커버(25)와 상기 제2필터 장착부(22)에 장착되는 제2필터 커버(26)를 포함할 수 있다. 상기 제1필터 커버(25)에는 다수의 제1공기 유입구(251)가 형성되어 외부 공기가 유입되고, 상기 제2필터 커버(26)에는 다수의 제2공기 유입구(261)가 형성되어 외부 공기가 유입될 수 있다.
상기 마스크 장치(1)의 몸체 내부에는 팬 모듈(16,17)과, 제어 모듈(18)과, 전원 모듈(19)이 포함될 수 있다. 상기 팬 모듈(16,17)과, 상기 제어 모듈(18)과, 상기 전원 모듈(19)은 상기 마스크 몸체(10)의 전면과 상기 마스크 몸체 커버(20)의 배면 사이에 형성되는 내부 공간에 수용될 수 있다. 상기 제어 모듈(18)은 제1전자 회로 부품이라 칭하고, 상기 전원 모듈(19)은 제2전자 회로 부품이라 칭할 수 있다.
상기 팬 모듈(16,17)은 팬과 팬 모터, 및 상기 팬과 상기 팬 모터를 수용하는 팬 하우징을 포함할 수 있다. 상기 팬 하우징에는 상기 팬으로 공기가 유입되는 흡입구와 상기 팬에 의해 강제 유동하는 공기가 토출되는 토출구를 포함할 수 있다. 상기 팬은 원심 팬으로 제공될 수 있다.
본 실시 예에서 상기 팬 모듈(16,17)은 상기 마스크 몸체 커버(20)의 전방으로 공기를 흡입하여 상기 마스크 몸체(10)의 측방으로 토출할 수 있다. 상기 팬 모듈(16,17)은 상기 제1팬 모듈 장착부(110a)에 장착되는 제1팬 모듈(16)과, 상기 제2팬 모듈 장착부(110b)에 장착되는 제2팬 모듈(17)을 포함할 수 있다.
상기 제1팬 모듈(16)은 상기 제1공기 흡입구(211)와 연통되며, 상기 제1공기 흡입구(211)를 향해 상기 제1공기 유입구(251)로 유입되어 상기 제1필터(23)를 통과한 공기가 흡입되도록 할 수 있다. 상기 제2팬 모듈(17)은 상기 제2공기 흡입구(221)와 연통되며, 상기 제2공기 흡입구(221)를 향해 상기 제2공기 유입구(261)로 유입되어 상기 제2필터(24)를 통과한 공기가 흡입되도록 할 수 있다. 상기 제1팬 모듈(16)은 상기 제1에어 덕트부(120a)와 연통되어 상기 호흡 공간으로 공기를 토출하고, 상기 제2팬 모듈(17)은 상기 제2에어 덕트부(120b)와 연통되어 상기 호흡 공간으로 공기를 토출할 수 있다.
상기 제어 모듈(18)은 상기 마스크 장치(1)의 작동을 제어할 수 있다. 상기 제어 모듈(18)은 상기 제어 모듈 장착부(128)에 고정될 수 있다. 상기 제어 모듈(18)은 상기 배터리 또는 상기 전원 모듈(19)로부터 전원을 공급받아 작동할 수 있다. 상기 제어 모듈(18)은 통신 모듈을 포함하여, 다양한 정보를 송수신할 수 있다.
상기 제어 모듈(18)은 데이터 저장 모듈을 포함하여, 다양한 정보를 저장할 수 있다. 상기 제어 모듈(18)은 상기 팬 모듈(16,17)의 작동을 제어할 수 있다. 상기 제어 모듈(18)은 센서로부터 감지되는 정보에 기초하여 상기 팬 모듈(16,17)의 작동을 제어할 수도 있다. 상기 제어 모듈(18)은 상기 전원 모듈(19), 상기 팬 모듈(16,17), 배터리와 전기적으로 연결되어 연동할 수 있다.
상기 전원 모듈(19)은 외부로부터 전원을 공급받을 수 있다. 상기 전원 모듈(19)은 상기 배터리를 충전할 수 있다. 상기 전원 모듈(19)은 커넥터와 조작부(195)를 포함할 수 있다. 상기 전원 모듈(19)은 상기 조작부(195)에 의해 상기 마스크 장치(1)의 전원을 제어할 수 있다. 상기 전원 모듈(19)은 상기 제어 모듈(18), 상기 팬 모듈(16,17), 상기 배터리와 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다.
상기 실링부(40)는 상기 실링 브라켓(30)에 의해 상기 마스크 몸체(10)의 배면에 결합되어 사용자의 얼굴에 밀착될 수 있다. 상기 실링부(40)에 의해 상기 마스크 몸체(10)의 배면은 사용자의 얼굴로부터 이격되게 배치될 수 있다.
상기 실링 브라켓(30)은 폐루프를 형성하는 링 형상으로 형성될 수 있다. 상기 실링 브라켓(30)은 상기 실링부(40)가 분리 가능하게 결합되도록 구성될 수 있다. 상기 실링 브라켓(30)을 상기 마스크 몸체(10)로부터 분리하여, 상기 실링부(40)를 세척할 수 있다. 상기 실링부(40)를 상기 실링 브라켓(30)에 결합한 후, 상기 실링 브라켓(30)을 상기 마스크 몸체(10)에 결합하면, 상기 실링부(40)가 상기 마스크 몸체(10)에 단단히 고정될 수 있다.
상기 실링 브라켓(30)은 상기 실링부(40)가 결합되는 실링 삽입부(301)를 포함할 수 있다. 상기 실링 삽입부(301)는 상기 실링부(40)가 끼움 결합되는 삽입 돌기로 형성될 수 있다. 상기 실링 삽입부(301)는 내측에서 외측을 향해 연장되어 형성될 수 있다. 상기 실링 삽입부(301)는 내측에서 외측을 향해 두께가 작아지게 형성될 수 있다. 상기 실링 삽입부(301)와 후술할 고정 가이드(302)에 의해 상기 실링 브라켓(30)의 몸체가 형성될 수 있다.
상기 실링 브라켓(30)은 고정 가이드(302)를 포함할 수 있다. 상기 고정 가이드(302)는 상기 실링 삽입부(301)의 내측 단부에 형성될 수 있다. 상기 고정 가이드(302)는 상기 실링 삽입부(301)에 삽입되는 실링부(40)의 고정 위치를 가이드 할 수 있다. 상기 실링부(40)가 상기 고정 가이드(302)에 접촉되면, 상기 실링부(40)가 상기 실링 브라켓(30)에 밀착하게 결합될 수 있다. 상기 고정 가이드(302)는 상기 실링 삽입부(301)보다 두께가 커지게 형성될 수 있다. 상기 실링 삽입부(301)의 외측으로부터 내측을 향해 두께가 커지고, 상기 실링 삽입부(301)보다 두께가 커진 고정 가이드(302)에 의해 상기 실링부(40)의 이동이 제한될 수 있다.
상기 실링 브라켓(30)은 상기 제1브라켓 결합부(103)에 결합되는 제1몸체 결합부(304)를 포함할 수 있다. 상기 제1몸체 결합부(304)는 상기 실링 브라켓(30)의 상부에 제공될 수 있다. 상기 제1몸체 결합부(304)는 상기 제1브라켓 결합부(103)에 대응되는 위치 및 개수로 제공될 수 있다. 상기 제1몸체 결합부(304)는 상측 몸체 결합부라 칭할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1몸체 결합부(304)는 후크 형상으로 형성되는 제1브라켓 결합부(103)가 걸림 고정되는 걸림 고정 형상으로 형성될 수 있다.
상기 실링 브라켓(30)은 제2브라켓 결합부(107)에 결합되는 제2몸체 결합부(305)를 포함할 수 있다. 상기 제2몸체 결합부(305)는 상기 실링 브라켓(30)의 하부에 제공될 수 있다. 상기 제2몸체 결합부(305)는 상기 제2브라켓 결합부(107)에 대응되는 위치 및 개수로 제공될 수 있다. 상기 제2몸체 결합부(305)는 하측 몸체 결합부라 칭할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2몸체 결합부(305)는 상기 실링 삽입부(301)로부터 전방으로 돌출되는 후크 형상으로 형성될 수 있다.
상기 실링 브라켓(30)은 상기 마스크 몸체(10)에 결합되는 브라켓 삽입부(306)를 포함할 수 있다. 상기 브라켓 삽입부(306)는 상기 마스크 몸체(10)에 형성되는 절개부(127)에 삽입될 수 있다. 상기 절개부(127)는 상기 에어 덕트부(120)와 연통되어 공기가 통과하는 개구로 이해할 수 있다. 상기 절개부(127)의 일측에 상기 브라켓 삽입부(306)가 삽입될 수 있다. 상기 절개부(127)의 일측에 상기 브라켓 삽입부(306)가 삽입되면, 상기 절개부(127)의 타측은 상기 에어 덕트부(120)를 통과한 공기가 토출되는 상기 공기 토출구(129)로 정의될 수 있다.
상기 브라켓 삽입부(306)가 상기 절개부(127)의 일측에 삽입되어 상기 절개부(127)의 일측을 차폐하면, 상기 팬 모듈(16,17)에서 토출된 공기는 상기 에어 덕트부(120)와 상기 브라켓 삽입부(306)의 사이를 통과하여 상기 절개부(127)의 타측인 상기 공기 토출구(129)로 유동할 수 있다. 상기 브라켓 삽입부(306)는 상기 에어 덕트부(120)의 일측면을 형성하면서, 상기 실링 브라켓(30)을 상기 마스크 몸체(10)에 고정하는 기능을 제공할 수 있다.
상기 실링 브라켓(30)의 상부는 상기 제1몸체 결합부(304)에 의해 상기 마스크 몸체(10)의 상부에 고정되고, 상기 실링 브라켓(30)의 하부는 상기 제2몸체 결합부(305)에 의해 상기 마스크 몸체(10)의 하부에 고정되고, 상기 실링 브라켓(30)의 중간부는 상기 브라켓 삽입부(306)에 의해 상기 마스크 몸체(10)의 중간부에 고정될 수 있다.
상기 실링부(40)는 탄성을 가지는 재질로 형성될 수 있다. 상기 실링부(40)는 사용자의 얼굴에 밀착되어 사용자의 얼굴에 대응되게 변형될 수 있다. 상기 실링부(40)는 폐루프를 형성하는 링 형상으로 형성될 수 있다. 상기 실링부(40)는 사용자의 코와 입을 커버할 수 있도록 형성될 수 있다.
상기 실링부(40)는 사용자의 얼굴에 접촉되는 배면과, 상기 마스크 몸체(10)에 접촉되는 전면과, 상기 배면과 상기 전면을 연결하며 내측이 중공으로 형성되는 측면을 포함할 수 있다. 상기 실링부(40)의 전면 내측에는 제1개구가 포함되고, 상기 실링부(40)의 배면 내측에는 제2개구가 포함될 수 있다. 상기 실링부(40)를 상기 마스크 몸체(10)에 결합 시, 상기 제1개구의 내측에는 상기 공기 토출구(129)와 상기 공기 유출구(154,155)가 위치할 수 있다. 사용자의 얼굴과 상기 실링부(40)가 접촉 시 상기 제2개구의 내측에는 사용자의 코와 입이 위치할 수 있다.
사용자의 얼굴과 상기 마스크 몸체(10)의 사이에 상기 실링부(40)가 위치하며, 상기 실링부(40)의 전면, 배면, 상기 전면과 상기 배면을 연결하는 측면의 내측에 호흡을 위한 호흡 공간이 정의된다.
상기 실링부(40)는 브라켓 삽입홈(401)을 포함할 수 있다. 상기 브라켓 삽입홈(401)은 상기 실링 브라켓(30)의 실링 삽입부(301)에 삽입되도록 구성될 수 있다. 상기 브라켓 삽입홈(401)은 상기 실링부(40)의 전면에 형성될 수 있다. 상기 브라켓 삽입홈(401)은 상기 전면의 내측 단부에 형성될 수 있다. 상기 실링부(40)의 전면에 형성된 브라켓 삽입홈(401)은 상기 실링 브라켓(30)의 실링 삽입부(301)에 삽입되어 상기 실링부(40)와 상기 실링 브라켓(30)이 서로 결합될 수 있다.
상기 실링부(40)는 상기 제1몸체 결합부(304) 및 상기 브라켓 삽입부(306)가 안착되는 안착홈(404,406)과, 상기 제2몸체 결합부(305)가 관통하는 관통홀(405)을 포함할 수 있다. 상기 안착홈(404,406)과 상기 관통홀(405)은 상기 실링부(40)의 전면에 형성될 수 있다.
상기 안착홈(404,406)은 상기 제1몸체 결합부(304)에 대응되는 개수 및 위치에 형성되는 제1안착홈(404)과, 상기 브라켓 삽입부(306)에 대응되는 개수 및 위치에 형성되는 제2안착홈(406)을 포함할 수 있다. 상기 관통홀(405)은 상기 제2몸체 결합부(305)에 대응되는 개수 및 위치에 형성될 수 있다.
상기 안착홈(404,406)과 상기 관통홀(405)에 상기 제1몸체 결합부(304), 상기 제2몸체 결합부(305), 및 상기 브라켓 삽입부(306)가 삽입되면, 상기 실링부(40)와 상기 실링 브라켓(30)이 밀착하게 결합될 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치를 작동 시 공기의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 마스크 장치(1)는 필터 커버(25,26)에 형성되는 공기 유입구(251,261)를 통해 외부 공기를 흡입할 수 있다. 상기 마스크 장치(1)로 흡입되는 외부 공기의 유동 방향은 화살표 "A"로 나타낸다. 상기 공기 유입구(251,261)가 다양한 방향에서 공기를 흡입할 수 있도록 다수로 구성되기에, 외부 공기의 유입량이 증가될 수 있다.
예를 들어, 상기 공기 유입구(251,261)는 상기 마스크 장치(1)의 상방에서 공기를 흡입하는 공기 유입구(251a,261a), 상기 마스크 장치(1)의 전방에서 공기를 흡입하는 공기 유입구(251b,261b), 상기 마스크 장치(1)의 하방에서 공기를 흡입하는 공기 유입구(251c,261c)를 포함할 수 있다. 상기 공기 유입구(251,261)가 형성되는 필터 커버(25,26)는 상기 마스크 장치(1)의 양측에 각각 배치되기에, 외부 공기를 상기 마스크 장치(1)의 양측으로부터 원활하게 흡입할 수 있다.
상기 공기 유입구(251,261)를 통해 유입된 외부 공기는 상기 필터 커버(25,26)와 필터 장착부(21,22)의 내측에 위치하는 필터(23,24)에 의해 이물질이 여과될 수 있다. 상기 필터(23,24)는 상기 필터 커버(25,26)를 상기 마스크 장치(1)로부터 분리 시 교체 가능하다.
상기 필터(23,24)를 통과한 공기는 공기 흡입구(211,221)를 통해 팬 모듈(16,17)의 흡입구로 유입될 수 있다. 상기 공기 흡입구(211,221)가 형성되는 필터 장착부(21,22)와 상기 팬 모듈(16,17)은 서로 밀착하게 접촉되어 있기에 여과된 공기가 누설되거나, 외부 공기가 유입되는 것이 방지될 수 있다.
상기 팬 모듈(16,17)의 토출구를 통해 배출되는 공기는 에어 덕트부(120)를 통과한 후 공기 토출구(129)를 통해 호흡 공간으로 유입될 수 있다. 상기 공기 토출구(129)를 통해 호흡 공간으로 유입되는 공기의 유동 방향을 화살표 "B"로 나타낸다. 상기 호흡 공간은 상기 마스크 몸체(10)와 상기 실링부(40)에 의해 정의될 수 있다. 상기 마스크 몸체(10)를 사용자의 얼굴에 장착하면, 상기 실링부(40)가 상기 마스크 몸체(10)와 사용자의 얼굴에 밀착되어 외부 공간과 구분되는 독립된 호흡 공간을 형성할 수 있다.
상기 공기 토출구(129)를 통해 공급되는 여과된 공기를 사용자가 들이쉬고, 사용자가 내쉬는 공기는 공기 유출구(154,155)를 통해 외부 공간으로 배출될 수 있다. 상기 공기 유출구(154,155)는 호흡 공간과 연통되는 제1공기 유출구(154)와 외부 공간과 연통되는 제2공기 유출구(155)를 포함하며, 상기 제1공기 유출구(154)과 상기 제2공기 유출구(155)는 유동 공간에 의해 서로 연통될 수 있다. 사용자가 내쉬는 공기는 제1공기 유출구(154)를 통해 상기 유동 공간으로 유동할 수 있다. 상기 제1공기 유출구(154)를 통해 상기 유동 공간으로 유동하는 공기의 유동 방향을 화살표 "C"로 나타낸다.
상기 제1공기 유출구(154)를 통해 상기 유동 공간으로 유동한 공기는 상기 제2공기 유출구(155)를 통해 외부 공간으로 배출될 수 있다. 상기 제2공기 유출구(155)를 통해 외부 공간으로 유동하는 공기의 유동 방향을 화살표 "D"로 나타낸다. 상기 제1공기 유출구(154) 및 상기 제2공기 유출구(155) 중 하나 이상에는 체크 밸브가 제공되며, 외부 공기가 상기 호흡 공간으로 역류하는 것을 방지할 수 있다.
도 8은 사람의 운동량에 따른 폐 내부의 공기 변화량을 보여주는 그래프이다.
도 8에서, 그래프의 가로축은 시간의 경과를 의미하고, 그래프의 세로축은 폐 내부에 잔존하는 공기량(압력값)을 의미한다.
도 8을 참조하면, 사람이 공기를 흡입하거나 내쉴 때에는 일정량의 공기가 폐의 내부로 출입할 수 있다. 평상 시 1회 숨을 들이마시는 공기량 또는 일호흡량(Tidal Volume)은 사람마다 개인차가 있을 수 있다. 예를 들어, 안정적인 상태 즉, 휴식을 취하고 있는 상태에서는 1분 동안 5~7L에 해당하는 호흡량(Ventilation)을 가질 수 있다. 여기서, 사람의 호흡량은 "일호흡량 X 호흡 주기"로 나타낼 수 있다.
다만, 사람이 움직이거나 운동을 할 경우에는 안정적인 상태에 비하여 많은 공기량이 폐의 내부로 출입할 수 있다. 예를 들어, 가벼운 운동을 할 경우에는 1분 동안 25L에 해당하는 호흡량을 가질 수 있고, 격한 운동을 할 경우에는 1분 동안 85L에 해당하는 호흡량을 가질 수 있다.
즉, 휴식을 취하고 있는 상태에 비하여 운동을 하고 있는 상태에서는 더 많은 호흡량(공기량)이 필요한 것을 알 수 있다.
또한, 사람이 움직이거나 운동을 할 경우에는 안정적인 상태에 비하여 호흡주기가 빨라질 수 있다. 예를 들어, 휴식을 취한 상태보다 운동을 하고 있는 상태에서 사람의 들숨 및 날숨 주기는 빨라질 수 있다.
본 발명에서는 이러한 원리를 이용하여 사용자가 마스크를 착용 시, 마스크의 내부 압력(공기량)을 감지함으로써 사용자의 호흡 상태, 휴식 상태 또는 운동 상태 등을 정확히 판단할 수 있다. 그리고 판단된 사용자의 현재 상태를 고려하여 적절한 외부공기를 제공해줄 수 있다.
한편, 종래에는 마스크의 내부 압력을 이용하여 사용자의 운동 상태를 판단하고, 판단된 운동 상태에 따라 적절한 공기량을 제공하는 기술이 존재한다.
그러나 종래기술의 경우 개개인의 사용자의 호흡 상태 및 호흡 패턴을 정확히 예측하기 어렵고, 외부 기압 변화 또는 비정상 호흡 등의 상황을 고려하지 않아서, 마스크가 오 작동하고 호흡이 불편해지는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명에서는 상술한 문제점을 해결하기 위한 마스크 장치의 다양한 제어방법을 제시한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 제어방법을 간략히 보여주는 순서도이고, 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 1회 호흡 주기에 해당하는 압력 변화 싸이클 및 1회 호흡 주기에 해당하는 팬의 공기유량을 보여주는 그래프이다.
도 9를 참조하면, 단계 S1에서 상기 마스크 장치(1)는 마스크 전원을 온(On)하여 팬을 구동한다. 그리고 단계 S2에서 센서를 이용하여 마스크의 내부 압력을 감지한다.
구체적으로 상기 마스크 장치(1)의 전원이 온 되면, 팬 모듈(16,17)이 작동되며 정해진 RPM으로 팬을 회전시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 마스크 장치(1)의 호흡 공간 내에서 호흡이 원활하게 되도록 할 수 있다.
그리고 상기 마스크 장치(1)는 센서를 이용하여 마스크의 내부 압력을 감지한다. 이때 상기 마스크 장치(1)의 내부 압력을 정확히 감지하기 위하여 상기 팬 모듈(16,17)은 저속으로 회전될 수 있다.
상기 마스크의 내부 압력은, 사용자의 안면과 상기 실링부(30)에 의해 정의되는 호흡 공간의 압력을 의미할 수 있다.
상기 센서는 앞서 설명된 압력 센서(14) 또는 기압 센서를 포함할 수 있다. 상기 마스크 장치(1)는 상기 마스크 몸체(10)에 장착된 단일의 센서를 통하여 상기 마스크 장치(1)의 내부 압력을 일정시간 동안 감지할 수 있다. 상기 압력 센서(14)에서 감지된 정보는 실시간으로 상기 마스크 장치(1)의 제어부로 제공될 수 있다.
상기 마스크 장치(1)는 상기 센서로부터 획득된 정보를 통하여 1회 호흡(1회 들숨 및 1회 날숨)에 걸리는 시간, 1회 호흡 주기, 1회 호흡 시 최대 압력값과 최소 압력값, 및 다음 호흡 주기 등을 확인할 수 있다.
상기 팬 모듈(16,17)이 작동되면, 외부의 공기는 상기 필터 커버(25,26) 및 상기 필터(23,24)를 통과한 후 상기 팬 모듈(16,17)로 흡입될 수 있다. 그리고 상기 팬 모듈(16,17)로 흡입된 공기는, 상기 에어 덕트부(120) 및 상기 공기 토출구(129a,129b)를 통과하여 상기 호흡 공간으로 유입될 수 있다. 그러면, 상기 호흡 공간으로 유입된 공기를 사용자가 들이마시고 내쉴 수 있게 된다.
이때, 사용자는 상기 호흡 공간 내에서 호흡기를 통해 공기를 들이마시면(흡기), 상기 호흡 공간의 공기가 사용자의 호흡기로 유입되어 상기 호흡 공간의 압력이 낮아질 수 있다. 반대로, 사용자는 상기 호흡 공간 내에서 호흡기를 통해 공기를 내쉬면(호기), 사용자의 호흡기에서 상기 호흡 공간으로 공기가 토출되어 상기 호흡 공간의 압력이 높아질 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 호흡 공간 내의 압력은 사용자의 호흡 상태(흡기, 호기)에 따라 낮아지거나 높아질 수 있다. 그리고 이러한 호흡 공간 내의 압력은 상기 압력 센서(14)에 의해서 감지될 수 있다.
단계 S3에서 상기 마스크 장치(1)는 감지된 압력값들을 이용하여 평균 압력값(P_avg)을 계산하고, 현재 압력값(P_cur)과 평균 압력값(P_avg)의 차이인 차분값(difference value)(P_dif)을 계산한다.
여기서, 차분값(P_dif)은 현재 압력값(P_cur)과 평균 압력값(P_avg)의 압력 차이값으로 이해될 수 있다. 즉, 상기 차분값(P_dif)은 "압력 편차(pressure deviation)"로 이해될 수 있다.
단계 S4에서 상기 마스크 장치(1)는 차분값(P_dif)을 대역 통과 필터를 적용하여 필터링한다.
구체적으로, 상기 마스크 장치(1)는 산출된 차분값(P_dif)에 대한 신뢰도를 향상시켜 사용자의 호흡 상태를 정확히 판단하도록 대역 통과 필터를 이용할 수 있다.
상기 대역 통과 필터는 사람의 호흡 주기에 대응하는 주파수 범위에 해당하는 신호를 통과시키고, 상기 주파수 범위에 해당하지 않는 신호를 제거하는 디지털 필터를 포함할 수 있다. 즉, 측정된 압력에 호흡 주파수 대역에 기반한 대역 통과 필터를 적용하면, 외란 또는 노이즈에 의한 영향을 저감시킬 수 있고 이에 따라 팬의 오작동을 방지할 수 있다.
또한, 상기 대역 통과 필터는 사람의 호흡 주기에 대응하는 주파수의 2배 만큼의 마진을 포함한 주파수 범위를 가질 수 있다.
일반적으로 사람의 호흡 주기는, 사람의 중강도 이하의 활동 시 분당 12회 내지 30회이며, 이를 주파수로 환산하면 0.2Hz 내지 0.5Hz (2~5sec/회)에 해당한다.
따라서, 본 실시 예에서는 상기 대역 통과 필터의 주파수 범위를 0.1Hz 내지 1Hz 사이의 범위로 설정할 수 있다.
단계 S5에서 상기 마스크 장치(1)는 필터링된 차분값(P_dif)을 이용하여 사용자의 호흡 상태를 판단하고, 단계 S6에서 판단된 호흡 상태에 따라서 팬의 회전속도를 제어한다.
구체적으로, 상기 마스크 장치(1)는 필터링된 차분값(P_dif)을 이용하여 도 10의 그래프와 같은 압력 편차 싸이클을 확인할 수 있다.
도 10에서 상부 그래프는, 1회 호흡 주기에 해당하는 압력 편차(또는 차분값) 싸이클을 의미한다. 도 10의 상부 그래프에서 가로축은 시간의 경과를 의미하고, 세로축은 압력 편차(또는 차분값)을 의미한다. 사용자의 호흡 상태에 따른 압력 편차 싸이클은 싸인파 형상으로 이루어질 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 사용자가 공기를 들이마시면(흡기), 상기 호흡 공간의 공기가 사용자의 호흡기로 유입되어 상기 호흡 공간의 압력이 점점 낮아지고, 사용자가 공기를 내쉬면(호기), 상기 호흡기로부터 상기 호흡 공간으로 공기가 토출되어 상기 호흡 공간의 압력이 점점 높아질 수 있다.
결국, 상기 호흡 공간의 압력이 가장 높은 지점이 호기가 끝나는 지점이고, 상기 호흡 공간의 압력이 가장 낮은 지점이 흡기가 끝나는 지점인 것으로 예측할 수 있다. 따라서, 호기가 끝나는 지점부터 일정시간 동안 흡기가 시작되고, 흡기가 끝나는 지점부터 일정시간 동안 호기가 시작될 수 있다. 이러한 원리에 의하여, 사용자의 호흡 주기, 즉 흡기 예상시점 및 호기 예상시점을 예측할 수 있다.
또한, 호기 구간에서는 필터링된 차분값(P_dif)이 상대적으로 높고, 흡기 구간에서는 필터링된 차분값(P_dif)이 상대적으로 낮은 값을 가질 수 있다.
따라서, 본 실시 예에서 상기 마스크 장치(1)는 상기 필터링된 차분값(P_dif)을 미리 정해진 상한치(Tmax) 및 하한치(Tmin)와 비교하여 대소여부에 따라서 호흡 상태를 판단할 수 있다.
상기 상한치(Tmax)는 0보다 높은 값이고 상기 하한치(Tmin)는 0보다 낮은 값으로 설정될 수 있다.
상기 필터링된 차분값(P_dif)이 미리 정해진 상한치 보다 크거나 같을 경우, 호흡 상태가 호기인 것으로 판단할 수 있다. 또한, 상기 필터링된 차분값(P_dif)이 미리 정해진 하한치 보다 작을 경우, 호흡 상태가 흡기인 것으로 판단할 수 있다.
이때, 호기와 흡기는 1:1의 비율로 이루어질 수 있다. 그리고 호기 구간에서는 상기 마스크 장치(1)의 팬의 회전속도를 감소시키고, 흡기 구간에서는 상기 마스크 장치(1)의 팬의 회전속도를 증가시킬 수 있다.
상기 마스크 장치(1)는 도 10의 하부 그래프와 같이, 호기 구간에서 팬의 회전속도를 급격히 감소시키고 흡기 구간에서 팬의 회전속도를 급격히 증가시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 마스크 장치(1)는 호기 구간에 진입하면 팬의 회전속도를 급격히 감소시킨 후 일정시간 동안 저속으로 유지하고, 흡기 구간에 진입하면 팬의 회전속도를 급격히 증가시킨 후 일정시간 동안 고속으로 유지할 수 있다. 호기 구간 및 흡기 구간에서 팬의 회전속도를 가변하는 시간은 동일할 수 있다.
정리하면, 상기 마스크 장치(1)는 센서를 통해 측정된 압력값들에 대해서 평균 및 차분, 필터링(대역 통과 필터)하여 사용자의 호흡 상태를 판단하고, 판단결과 호기 구간에서는 팬을 저속 운전시키고, 흡기 구간에서는 팬을 고속 운전시킬 수 있다. 따라서, 보다 정확한 팬 제어가 가능해지고 사용자의 호흡이 편해지는 장점이 있다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 제어방법을 상세히 보여주는 순서도이고, 도 12는 본 발명의 기압 변화에 따라서 마스크의 내부 압력값 및 차분값의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 11을 참조하면, 단계 S11에서 상기 마스크 장치(1)는 마스크 전원을 온(On)하여 팬을 구동한다. 그리고 단계 S12에서 센서를 이용하여 마스크의 내부 압력을 감지한다.
단계 S13에서 상기 마스크 장치(1)는 감지된 압력값들을 이용하여 평균 압력값(P_avg)을 계산하고, 현재 압력값(P_cur)과 평균 압력값(P_avg)의 차이인 차분값(difference value)(P_dif)을 계산한다. 그리고 단계 S14에서 상기 마스크 장치(1)는 차분값(P_dif)을 대역 통과 필터를 적용하여 필터링한다.
단계 S11 내지 단계 S14는 앞서 설명된 단계 S1 내지 S4와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
단계 S15에서 상기 마스크 장치(1)는 최대 압력값(Pmax)과 최소 압력값(Pmin)의 차이값이, 제1기준값 미만으로 감지되는 시간이 제1기준시간 이상인지 여부를 판단한다.
상기 마스크 장치(1)는 사용자가 마스크 장치(1)를 장착하고 있는지 여부를 판단하기 위하여, 마스크 내부의 압력값들을 비교할 수 있다.
예를 들어, 사용자가 마스크 장치(1)를 장착하고 있는 경우에는 상기 센서에서 감지된 최대 압력값(Pmax)과 최소 압력값(Pmin)의 차이값이 상대적으로 크게 형성될 수 있다. 이와 반대로, 사용자가 마스크 장치(1)를 탈착하고 있는 경우에는 상기 센서에서 감지된 최대 압력값(Pmax)과 최소 압력값(Pmin)의 차이값이 상대적으로 작게 형성될 수 있다.
따라서, 상기 센서에서 감지된 최대 압력값(Pmax)과 최소 압력값(Pmin)의 차이값을 통하여 마스크 장치(1)의 탈착 여부를 판단할 수 있다.
상기 센서에서 감지된 최대 압력값(Pmax)과 최소 압력값(Pmin)의 차이값이, 제1기준값 미만으로 감지되는 시간이 제1기준시간 이상 유지되는 경우, 단계 S22에서 상기 마스크 장치(1)는 팬 모터의 구동을 정지한다.
즉, 사용자가 마스크 장치(1)를 일정시간 이상 착용하지 않은 것으로 판단되면, 상기 마스크 장치(1)의 팬 모터의 구동이 정지되며 팬의 회전이 멈추게 된다.
반면에, 상기 센서에서 감지된 최대 압력값(Pmax)과 최소 압력값(Pmin)의 차이값이, 제1기준값 미만으로 감지되는 시간이 제1기준시간 이상 유지되지 않는 경우, 단계 S16에서 상기 마스크 장치(1)는 차분값(P_dif)의 절대값이 제2기준값을 초과하는지 여부를 판단한다.
상기 마스크 장치(1)는 사용자가 마스크 장치(1)를 착용한 것으로 판단되면, 차분값(P_dif)을 이용하여 급격한 기압 변화가 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.
도 12는 마스크 장치(1)를 착용한 사용자가 탑승한 엘리베이터가 승강하는 경우, 상기 마스크 장치(1)에서 감지 및 계산되는 압력값들을 보여주는 그래프이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 엘리베이터가 승강하여 고도가 높아지면 대기압이 낮아지고, 상기 센서에서 감지되는 압력값들은 대체적으로 우하향하는 곡선을 나타낼 수 있다.
특히, 고도 상승에 의하여 기압이 급격히 낮아지는 경우, 현재 압력값(P_cur)과 평균 압력값(P_avg)의 차이인 차분값(P_dif)에 대한 그래프는 음의 값으로 편이될 수 있다.
반대로, 고도 하강에 의하여 기압이 급격히 높아지는 경우, 현재 압력값(P_cur)과 평균 압력값(P_avg)의 차이인 차분값(P_dif)에 대한 그래프는 양의 값으로 편이될 수 있다.
즉, 일반적인 상황에서는 상기 차분값(P_dif)은 호기 및 흡기 상태에 따라서 양의 값과 음의 값을 가질 수 있으나, 급격한 기압 변화에 따라서 상기 차분값(P_dif)의 그래프는 음의 값 또는 양의 값으로 편이할 수 있다.
본 발명에서는 이러한 원리를 이용하여 차분값(P_dif)의 절대값이 제2기준값을 초과하는 경우, 기압 변화가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
여기서, 상기 제2기준값은 일례로 1hPa(헥토파스칼)이 될 수 있다.
만일, 차분값(P_dif)의 절대값이 제2기준값을 초과하는 경우, 단계 S20에서 상기 마스크 장치(1)는 팬을 호기 모드로 전환하여 구동한다.
여기서, "호기 모드"는 팬의 회전속도를 일정속도만큼 감소시켜 저풍량을 제공하는 운전 모드로 이해될 수 있다.
즉, 고도 상승 또는 고도 하강에 의하여 기압이 큰 폭으로 변화되는 경우에는, 팬 모터가 오작동하여 팬의 회전속도가 불안정해질 수 있다. 따라서 이 경우에는 팬의 회전속도를 감속함으로써, 사용자가 호흡하기 쉬운 상태를 유지시킬 수 있다.
한편, 차분값(P_dif)의 절대값이 제2기준값을 초과하지 않는 경우, 단계 S17에서 상기 마스크 장치(1)는 차분값(P_dif)을 이용하여 사용자의 호흡 상태를 판단하고, 단계 S18에서 판단된 호흡 상태에 기초하여 팬을 호기 모드 또는 흡기 모드로 구동시킨다.
여기서, "흡기 모드"는 팬의 회전속도를 일정속도만큼 증가시켜 고풍량을 제공하는 운전 모드로 이해될 수 있다.
구체적으로, 상기 마스크 장치(1)는 필터링된 차분값(P_dif)을 미리 정해진 상한치(Tmax) 및 하한치(Tmin)와 비교하여 대소여부에 따라서 호흡 상태를 판단할 수 있다.
상기 필터링된 차분값(P_dif)이 미리 정해진 상한치 보다 크거나 같을 경우, 호흡 상태가 호기인 것으로 판단할 수 있다. 또한, 상기 필터링된 차분값(P_dif)이 미리 정해진 하한치 보다 작을 경우, 호흡 상태가 흡기인 것으로 판단할 수 있다.
판단결과 호흡 상태가 호기 상태인 경우, 상기 마스크 장치(1)는 팬의 회전속도를 일정속도만큼 감소시켜 저풍량을 제공한다. 이에 따라 사용자의 호기가 용이하게 이루어지므로 호흡이 편해질 수 있다.
또는 호흡 상태가 흡기 상태인 경우, 상기 마스크 장치(1)는 팬의 회전속도를 일정속도만큼 증가시켜 고풍량을 제공한다. 이에 따라 사용자의 흡기가 용이하게 이루어지므로 호흡이 편해질 수 있다.
상기 마스크 장치(1)는 정해진 시간 또는 1회 호흡 주기 동안 사용자의 호흡 상태를 판단하고, 판단된 호흡 상태에 따라 팬의 운전 모드를 제어할 수 있다.
한편, 단계 S19에서 상기 마스크 장치(1)는 흡기 상태가 제2기준시간 이상 감지되는지 여부를 판단하고, 흡기 상태가 제2기준시간 이상 감지되는 경우 단계 S20에서 팬을 호기 모드로 전환하여 구동한다.
상기 마스크 장치(1)는 사용자의 호흡 상태에 이상이 있는지 여부를 판단하기 위하여, 흡기 상태가 유지되는 시간을 모니터링할 수 있다.
일반적으로 1회 호흡주기는 3초 내외가 될 수 있으며, 1회 호흡주기 내에서 호기 구간과 흡기 구간은 1:1 비율로 이루어질 수 있다.
다만, 흡기 구간이 일정시간(예: 3초) 이상 지속되는 경우는 비정상적인 호흡이라고 판단할 수 있다. 따라서, 본 실시 예에서는 흡기 상태가 3초 이상 유지되는 경우에는 비정상적인 호흡이라고 판단하여 호기 모드로 전환할 수 있다.
그리고 단계 S21에서 상기 마스크 장치(1)는 마스크 전원 오프 명령이 입력되는지 여부를 판단하고, 마스크 전원 오프 명령이 입력된 경우 단계 S22에서 팬 모터의 구동을 정지시킨다.
한편, 단계 S19에서 흡기 상태가 제2기준시간 이상 감지되지 않거나, 단계 S21에서 마스크 전원 오프 명령이 입력되지 않은 경우에는, 상기 마스크 장치(1)는 단계 S13으로 진입하여 단계 S13 이하의 동작들을 반복하여 수행할 수 있다.
이러한 본 발명의 구성에 의하면, 사용자의 호흡 상태 또는 호흡 패턴을 판단할 수 있고 그에 맞는 적절한 풍량을 제공함으로써 호흡이 편해지는 장점이 있다. 또한, 사람의 호흡 주기에 해당하지 않는 신호를 제거하는 대역 통과 필터를 사용함으로써, 기압 변화, 외란 또는 노이즈에 의한 영향을 저감시킬 수 있고 이에 따라 오작동을 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마스크 장치의 제어방법을 보여주는 순서도이다.
도 13을 참조하면, 단계 S31에서 상기 마스크 장치(1)는 마스크 전원을 온(On)하여 팬을 구동하고, 단계 S32에서 센서를 이용하여 마스크의 내부 압력을 감지한다.
단계 S33에서 상기 마스크 장치(1)는 감지된 압력값들을 이용하여 사용자의 현재 상태를 판단한다.
구체적으로 상기 마스크 장치(1)는 앞서 설명된 바와 같이 센서에서 감지된 압력값들을 이용하여 최대 압력값(Pmax)과, 최소 압력값(Pmin)과, 평균 압력값(P_avg)과, 차분값(P_dif) 및 대역 통과 필터에 의해 필터링된 차분값(P_dif)을 각각 산출할 수 있다.
그리고 필터링된 차분값(P_dif)을 미리 정해진 상한치(Tmax) 및 하한치(Tmin)와 비교하여 대소여부에 따라서 호흡 상태를 판단할 수 있다.
상기 필터링된 차분값(P_dif)이 미리 정해진 상한치 보다 크거나 같을 경우, 호흡 상태가 호기인 것으로 판단할 수 있다. 또한, 상기 필터링된 차분값(P_dif)이 미리 정해진 하한치 보다 작을 경우, 호흡 상태가 흡기인 것으로 판단할 수 있다.
단계 S34에서 상기 마스크 장치(1)는 호흡이 정상 상태인지 여부를 판단한다. 구체적으로, 상기 마스크 장치(1)는 흡기 시간 또는 호기 시간이 유지되는 시간을 통하여 사용자의 호흡이 정상 상태인지 또는 비정상 상태인지 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 상기 마스크 장치(1)는 흡기 시간이 일정시간(예: 3초) 이상 유지되는 경우, 비정상인 호흡 상태인 것으로 판단할 수 있다. 또는 상기 마스크 장치(1)는 흡기 시간이 일정시간(예: 3초) 미만으로 유지되는 경우 정상적인 호흡 상태인 것으로 판단할 수 있다.
호흡이 정상 상태인 것으로 판단되면, 단계 S35에서 상기 마스크 장치(1)는 호흡 종류에 따라 팬의 저속 운전 또는 고속 운전을 수행한다.
구체적으로, 상기 마스크 장치(1)는 호흡이 정상 상태에서 호흡 종류가 호기이면 팬을 저속 운전을 수행하고, 호흡 종류가 흡기이면 팬을 고속 운전을 수행할 수 있다.
즉, 상기 마스크 장치(1)는 호기 구간에서는 팬을 저속 운전하여 저풍량을 제공함으로써, 마스크 장치(1)의 내부에 잔존하는 공기가 마스크 장치(1)의 외부로 쉽게 토출되도록 한다. 이때, 호흡 공간에 잔존하는 이산화탄소 및 이물질이 마스크 장치(1)의 외부로 배출될 수 있다.
또한, 상기 마스크 장치(1)는 흡기 구간에서는 팬을 고속 운전하여 고풍량을 제공함으로써, 마스크 장치(1)의 외부의 공기가 마스크 장치(1)의 내부로 쉽게 유입되도록 한다.
반면에, 호흡이 비정상적인 것으로 판단되면, 단계 S38에서 상기 마스크 장치(1)는 마스크 장치가 탈착되는지 여부를 판단한다.
구체적으로 상기 마스크 장치(1)는 최대 압력값(Pmax)과 최소 압력값(Pmin)의 차이값이, 제1기준값 미만으로 감지되면 마스크 장치(1)를 탈착한 것으로 판단한다. 또한, 상기 마스크 장치(1)는 최대 압력값(Pmax)과 최소 압력값(Pmin)의 차이값이, 제1기준값 이상으로 감지되면 마스크 장치(1)를 장착한 것으로 판단한다.
마스크 장치가 탈착된 것으로 판단되면, 단계 S39에서 상기 마스크 장치(1)는 팬의 구동을 중지한다. 또는 상기 마스크 장치(1)는 마스크 장치가 탈착된 것으로 판단되면 마스크 장치(1)의 전원을 오프할 수 있다.
반면 마스크 장치가 탈착되지 않은 것으로 판단되면, 단계 S40에서 상기 마스크 장치(1)는 팬의 저속 운전을 수행할 수 있다.
즉, 마스크 장치가 장착된 상태에서 호흡이 비정상적인 것으로 판단되면, 사용자의 호흡을 돕기 위하여 마스크 장치(1)의 팬이 저속으로 회전될 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 마스크 장치(1)는 감지된 압력값들을 이용하여 사용자의 현재 상태를 판단하고, 각각의 상태에 따라서 적절한 팬 제어를 수행할 수 있다. 그리고 단계 S36에서 상기 마스크 장치(1)는 마스크 전원 오프 명령이 입력되는지 여부를 판단하고, 마스크 전원 오프 명령이 입력되면 단계 S37에서 마스크 전원을 오프하고 팬을 정지시킨다.
한편, 단계 S36에서 마스크 전원 오프 명령이 입력되지 않은 경우에는, 상기 마스크 장치(1)는 단계 S33으로 진입하여 단계 S33 이하의 동작들을 반복하여 수행할 수 있다.
이러한 본 발명의 구성에 의하면, 사용자의 호흡 상태 또는 호흡 패턴을 판단할 수 있고 그에 맞는 적절한 풍량을 제공함으로써 호흡이 편해지는 장점이 있다. 또한, 사람의 호흡 주기에 해당하지 않는 신호를 제거하는 대역 통과 필터를 사용함으로써 기압 변화, 외란 또는 노이즈에 의한 영향을 저감시킬 수 있고 이에 따라 오작동을 방지할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.
Claims (20)
- 마스크 장치에 구비된 팬을 구동하는 단계;
마스크 장치에 구비된 센서로 일정 시간 동안 마스크 장치의 내부 압력을 감지하는 단계;
감지된 압력값들을 이용하여 평균 압력값(P_avg)을 계산하고, 현재 압력값(P_cur)과 평균 압력값(P_avg)의 차이인 차분값(P_dif)을 계산하는 단계;
상기 차분값(P_dif)을 대역 통과 필터(band-pass filter)를 적용하여 필터링하는 단계;
상기 필터링된 차분값(P_dif)을 이용하여 사용자의 호흡 상태를 판단하는 단계; 및
판단된 호흡 상태에 따라서 상기 팬의 회전속도를 제어하는 단계를 포함하고,
상기 필터링된 차분값(P_dif)을 이용하여 사용자의 호흡 상태를 판단하는 단계는,
감지된 압력값들 중에서, 최대 압력값(Pmax)과 최소 압력값(Pmin)의 차이값이 제1기준값 미만으로 감지되는 시간이 제1기준시간 이상인지 여부를 판단하는 단계;
상기 차이값이 제1기준값 미만으로 감지되는 시간이 제1기준시간 미만인 것으로 판단되면, 상기 차분값(P_dif)의 절대값이 제2기준값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계;
상기 차분값(P_dif)의 절대값이 제2기준값을 초과하지 않는 경우, 상기 차분값(P_dif)을 미리 정해진 상한치 및 하한치와 비교하여 호흡 상태를 판단하는 단계를 포함하고,
상기 차분값(P_dif)이 미리 정해진 상한치보다 크거나 같을 경우, 호흡 상태가 호기인 것으로 판단하고 상기 팬의 회전속도를 감소시키고,
상기 차분값(P_dif)이 미리 정해진 하한치보다 작을 경우, 호흡 상태가 흡기인 것으로 판단하고 상기 팬의 회전속도를 증가시키는 마스크 장치의 제어방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 대역 통과 필터는, 사람의 호흡 주기에 대응하는 주파수 범위에 해당하는 신호를 통과시키고, 상기 주파수 범위에 해당하지 않는 신호를 제거하는 디지털 필터를 포함하는 마스크 장치의 제어방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 주파수 범위는, 사람의 호흡 주기에 대응하는 주파수의 2배 만큼의 마진을 포함하는 마스크 장치의 제어방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 주파수 범위는, 0.1 내지 1Hz 사이의 범위를 포함하는 마스크 장치의 제어방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 차이값이 상기 제1기준값 미만으로 감지되는 시간이 제1기준시간 이상인 것으로 판단되면, 상기 팬의 구동을 중지시키는 마스크 장치의 제어방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 상한치는 0보다 큰 값으로 설정되고, 상기 하한치는 0보다 작은 값으로 설정되는 마스크 장치의 제어방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 차분값(P_dif)의 절대값이 제2기준값을 초과하면, 상기 팬의 회전속도를 감소시키는 마스크 장치의 제어방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 호흡 상태는, 들숨이 이루어지는 흡기 상태와 날숨이 이루어지는 호기 상태가 순차적으로 반복되고,
상기 흡기 상태가 제2기준시간 이상 감지된 것으로 판단되면, 상기 팬의 회전속도를 감소시키는 마스크 장치의 제어방법. - 삭제
- 삭제
- 사용자의 안면을 커버하는 마스크 몸체;
상기 마스크 몸체에 결합되는 팬;
상기 마스크 몸체에 설치되며, 상기 마스크 몸체의 내부 압력을 감지하는 센서; 및
상기 센서에서 감지된 정보에 기초하여, 상기 팬의 회전속도를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 센서에서 감지된 압력값들을 이용하여 평균 압력값(P_avg)을 계산하고, 현재 압력값(P_cur)과 평균 압력값(P_avg)의 차이인 차분값(P_dif)을 계산하고,
상기 차분값(P_dif)을 대역 통과 필터(band-pass filter)를 적용하여 필터링하며, 상기 필터링된 차분값(P_dif)을 이용하여 사용자의 호흡 상태를 판단하고,
판단된 호흡 상태에 따라서 상기 팬의 회전속도를 제어하고,
상기 제어부는,
감지된 압력값들 중에서, 최대 압력값(Pmax)과 최소 압력값(Pmin)의 차이값이 제1기준값 미만으로 감지되는 시간이 제1기준시간 이상인지 여부를 판단하고,
상기 차이값이 제1기준값 미만으로 감지되는 시간이 제1기준시간 미만인 것으로 판단되면, 상기 차분값(P_dif)의 절대값이 제2기준값을 초과하는지 여부를 판단하고,
상기 차분값(P_dif)의 절대값이 제2기준값을 초과하지 않는 경우, 상기 차분값(P_dif)을 미리 정해진 상한치 및 하한치와 비교하여 호흡 상태를 판단하고,
상기 차분값(P_dif)이 미리 정해진 상한치보다 크거나 같을 경우, 호흡 상태가 호기인 것으로 판단하고 상기 팬의 회전속도를 감소시키고,
상기 차분값(P_dif)이 미리 정해진 하한치보다 작을 경우, 호흡 상태가 흡기인 것으로 판단하고 상기 팬의 회전속도를 증가시키는 마스크 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 대역 통과 필터는, 사람의 호흡 주기에 대응하는 주파수 범위에 해당하는 신호를 통과시키고, 상기 주파수 범위에 해당하지 않는 신호를 제거하는 디지털 필터를 포함하는 마스크 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 주파수 범위는, 사람의 호흡 주기에 대응하는 주파수의 2배 만큼의 마진을 포함하는 마스크 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 주파수 범위는, 0.1 내지 1Hz 사이의 범위를 포함하는 마스크 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 차이값이 상기 제1기준값 미만으로 감지되는 시간이 제1기준시간 이상인 것으로 판단되면, 상기 팬의 구동을 중지시키는 마스크 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 상한치는 0보다 큰 값으로 설정되고, 상기 하한치는 0보다 작은 값으로 설정되는 마스크 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 차분값(P_dif)의 절대값이 제2기준값을 초과하면, 상기 팬의 회전속도를 감소시키는 마스크 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 호흡 상태는, 들숨이 이루어지는 흡기 상태와 날숨이 이루어지는 호기 상태가 순차적으로 반복되고,
상기 제어부는, 상기 흡기 상태가 제2기준시간 이상 감지된 것으로 판단되면, 상기 팬의 회전속도를 감소시키는 마스크 장치. - 삭제
- 삭제
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR20200077432 | 2020-06-24 | ||
KR1020200077432 | 2020-06-24 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20210158754A KR20210158754A (ko) | 2021-12-31 |
KR102458616B1 true KR102458616B1 (ko) | 2022-10-28 |
Family
ID=79177803
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020210014277A KR102458616B1 (ko) | 2020-06-24 | 2021-02-01 | 마스크 장치 및 그 제어방법 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102458616B1 (ko) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102539724B1 (ko) * | 2022-06-17 | 2023-06-02 | 박광민 | 안정된 호흡을 유도하기 위한 착용형 호흡 유도 장치 |
KR20240051389A (ko) * | 2022-10-12 | 2024-04-22 | 삼성전자주식회사 | 풍량을 제어하는 마스크 및 그 제어 방법 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040112381A1 (en) * | 2001-02-16 | 2004-06-17 | Ujhazy Anthony John | Methods and apparatus for supplying clean breathable gas |
US20190175962A1 (en) * | 2016-08-24 | 2019-06-13 | Koninklijke Philips N.V. | Breathing mask with increased user comfort |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6624735B2 (ja) * | 2016-07-26 | 2019-12-25 | 株式会社重松製作所 | 呼吸連動形電動ファン付き呼吸装置 |
-
2021
- 2021-02-01 KR KR1020210014277A patent/KR102458616B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040112381A1 (en) * | 2001-02-16 | 2004-06-17 | Ujhazy Anthony John | Methods and apparatus for supplying clean breathable gas |
US20190175962A1 (en) * | 2016-08-24 | 2019-06-13 | Koninklijke Philips N.V. | Breathing mask with increased user comfort |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20210158754A (ko) | 2021-12-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102256713B1 (ko) | 마스크 장치 및 그 제어방법 | |
KR102458618B1 (ko) | 마스크 장치 및 그 제어방법 | |
KR102436838B1 (ko) | 마스크 장치 및 그 제어방법 | |
KR102671344B1 (ko) | 마스크 장치 및 그 제어방법 | |
KR102458616B1 (ko) | 마스크 장치 및 그 제어방법 | |
KR101733470B1 (ko) | 실시간 호흡제어 기능이 있는 압력센서기반 전동호흡기 시스템 | |
KR102526087B1 (ko) | 마스크 장치 및 그 제어 방법 | |
KR102460798B1 (ko) | 마스크 장치 | |
CN108371361A (zh) | 一种口罩及其通风方法 | |
KR102458611B1 (ko) | 마스크 장치 및 그 제어방법 | |
KR102293918B1 (ko) | 마스크 장치 및 그 제어 방법 | |
US20230019697A1 (en) | Mask apparatus and method for controlling the same | |
KR20210004750A (ko) | 마스크 장치 및 그 제어 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right |