KR101678412B1 - 인공지능형 공기차압장치를 이용한 바이오 클린룸의 세균오염방지 시스템 - Google Patents

인공지능형 공기차압장치를 이용한 바이오 클린룸의 세균오염방지 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 인공지능형 공기차압장치를 이용한 바이오 클린룸의 세균오염방지 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 격리실 내외의 공기를 효율적으로 컨트롤함으로써 환자들의 상태가 악화되는 것을 방지하고 건강하면서도 쾌적한 격리실을 유지할 수 있으며, 특히 낮은 동력으로도 차압모듈을 효율적으로 구동할 수 있는 인공지능형 공기차압장치를 이용한 바이오 클린룸의 세균오염방지 시스템에 관한 것이다.

Description

인공지능형 공기차압장치를 이용한 바이오 클린룸의 세균오염방지 시스템{BIO CLEAN ROOM BACTERIA CONTAMINATION PREVENTION SYSTEM HAVING INTELLIGENT AIR PRESSURE CONTROL DEVICE}
본 발명은, 인공지능형 공기차압장치를 이용한 바이오 클린룸의 세균오염방지 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 격리실 내외의 공기를 효율적으로 컨트롤함으로써 환자들의 상태가 악화되는 것을 방지하고 건강하면서도 쾌적한 격리실을 유지할 수 있으며, 특히 효율적인 기어 구조에 따른 낮은 동력으로도 차압모듈을 구동할 수 있는 인공지능형 공기차압장치를 이용한 바이오 클린룸의 세균오염방지 시스템에 관한 것이다.
종전에는 환자들이 수용된 격리실 내의 오염공기를 정화하기 위해 격리실에 환기구 등을 설치하여 배출하거나 화학약품 등을 이용하여 격리실 내부의 오염공기를 정화한 바 있다.
그런데, 환자에 따라 격리실의 내부 압력을 달리 형성시켜 환경을 제공해야 함에도 불구하고 위와 같은 종래 방식은 환자들 각각에 맞는 환경을 제공하지 못해 아래와 같은 문제점을 발생시킨다.
첫째, 격리실 내부를 단순히 환기구만을 통해서 배출시키는 것은 격리실 밖의 복도 또는 통로에서 오염된 공기가 유입될 수 있는데 오염공기가 유입됐을 시 호흡기질환의 환자들에게는 치명적인 문제점이 있다.
둘째, 격리실에 수용된 전염병자의 경우 내부의 오염공기가 격리실 문틈을 통해 유출되면 외부에 있는 사람들에게 바이러스가 전염되어 심각한 문제를 야기할 수 있는 문제점이 있다.
셋째, 격리실 내의 오염된 공기를 정화하기 위해 화학약품을 이용하는 것은 화약약품에 민감하거나 알레르기를 갖는 환자에게는 오히려 환자의 건강상태를 악화시킬 수 있고, 화약약품과 오염공기가 혼합된 공기가 격리실의 문을 통해 유출되어 다른 병실 또는 다른 사람에게 피해를 줄 수 있는 문제점이 있다.
넷째, 격리실 내의 오염공기를 그대로 배출하여 대기를 오염시키는 문제점도 있다.
이에, 본 출원인은 대한민국특허청 등록번호 제20-0406536호로서, 격리실 내부의 오염공기 또는 격리실 외부의 공기를 차압모듈을 이용하여 출입을 통제함으로써 환자들의 상태가 악화되는 것을 방지하고 쾌적한 병실 또는 수술실 등의 격리실을 제공할 수 있는 바이오 클린룸의 세균오염 방지시스템에 대해 출원하여 등록받은 바 있으며, 이후에 차압모듈의 구조를 개선함으로써 좀 더 효율적으로 쾌적한 격리실을 구축할 수 있도록 하였는데, 이번에는 구조를 개선하여 좀 더 효율적인 구조로서 격리실 내외의 공기를 컨트롤할 수 있도록 하는 시스템을 제안하기에 이르렀다.
대한민국특허청 등록번호 제20-0406536호
본 발명의 목적은, 격리실 내외의 공기를 효율적으로 컨트롤함으로써 환자들의 상태가 악화되는 것을 방지하고 건강하면서도 쾌적한 격리실을 유지할 수 있으며, 특히 효율적인 기어 구조에 따른 낮은 동력으로도 차압모듈을 구동할 수 있는 인공지능형 공기차압장치를 이용한 바이오 클린룸의 세균오염방지 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 격리실(100) 내에 마련되어 상기 격리실(100) 내의 공기오염을 감지하는 공기오염센서(115); 상기 격리실(100)의 일측에 연결되고 상기 격리실(100)로 공기를 공급하는 유입관(110); 상기 격리실(100)의 타측에 연결되고 상기 격리실(100) 내의 공기를 배출시키는 배출관(120); 상기 배출관(120) 영역에 설치되어 상기 격리실(100) 내의 공기 차압을 감지하는 차압센서(129); 상기 배출관(120) 영역에 설치되며, 소요되는 동력을 감소시키기 위하여 기어 구조를 통해 상기 격리실(100) 내의 공기 차압을 제어하는 차압모듈(130); 및 상기 공기오염센서(115) 및 상기 차압센서(129)로부터의 정보에 기초하여 상기 차압모듈(130)의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러(140)를 포함하며, 상기 차압모듈(130)은, 회전 샤프트(131); 다수의 제1 통공(151)과, 중앙에서 연장되는 회전 플레이트 돌출편(152)을 구비하며, 상기 회전 샤프트(131)에 연결되어 상기 회전 샤프트(131)의 동작에 따라 회전운동되는 회전 플레이트(150); 상기 제1 통공(151)들과 선택적으로 연통되는 다수의 제2 통공(161)을 구비하되 상기 회전 플레이트(150)에 포개지게 배치되며, 상기 회전 플레이트(150)의 회전운동 시 상기 제1 통공(151)들과 상기 제2 통공(161)들 간의 개도를 통해 상기 배출관(120) 내의 개도가 조절되도록 하는 고정 플레이트(160); 상기 회전 플레이트(150)의 회전 플레이트 돌출편(152)에 연결되는 제1 베벨 기어(132); 상기 제1 베벨 기어(132)와 기어 맞물림되며, 상기 회전 샤프트(131)의 일단부에 결합되는 제2 베벨 기어(133); 상기 회전 샤프트(131)의 타단부에 결합되는 평 기어(134); 상기 평 기어(134)에 기어 맞물림되는 웜 기어(135); 및 상기 웜 기어(135)를 회전 구동시키는 구동모터(136)를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능형 공기차압장치를 이용한 바이오 클린룸의 세균오염방지 시스템에 의해 달성된다.
상기 구동모터(136)는 구동모터 지지대(137) 상에 클램프(137a)로 고정될 수 있다.
상기 다수의 제1 통공(151)은 상기 회전 플레이트(150)의 둘레 방향을 따라 등각도 간격을 가지고 배열될 수 있다.
상기 다수의 제2 통공(161)은 상기 고정 플레이트(160)의 둘레 방향을 따라 등각도 간격을 가지고 배열될 수 있다.
상기 차압모듈(130)은, 상기 회전 플레이트(150)와 상기 고정 플레이트(160)를 연결하되 상기 고정 플레이트(160)에 대해 상기 회전 플레이트(150)의 축심을 형성하는 연결 축심부재(170)를 더 포함할 수 있다.
상기 배출관(120)에는 상기 회전 샤프트(131)를 지지하는 샤프트 지지부(120a)가 더 형성될 수 있다.
상기 회전 샤프트(131)와 상기 샤프트 지지부(120a) 영역의 갭(gap)을 탄성적으로 밀폐하는 벨로우즈(138)를 더 포함할 수 있다.
상기 벨로우즈(138)는 상기 배출관(120)의 외부에 배치되며, 상기 벨로우즈(138)는 내부식성을 갖는 스테인리스 스틸(stainless steel) 재질로 제작될 수 있다.
상기 유입관(110)의 단부에는 상기 유입관(110) 내의 공기를 상기 격리실(100) 내로 가이드하는 경사형 유입 가이드(112)가 설치되며, 상기 배출관(120)의 단부에는 상기 격리실(100) 내의 공기를 상기 배출관(120) 내로 가이드하는 경사형 배출 가이드(122)가 설치될 수 있다.
상기 경사형 유입 가이드(112)와 상기 경사형 배출 가이드(122)의 내부에는 와류 억제용 더미 가이드(112a,122a)가 더 형성될 수 있다.
상기 유입관(110) 내에 마련되며, 상기 유입관(110)을 통해 상기 격리실(100)로 공급되는 공기에 자외선(UV)을 조사하여 살균시키는 UV 조사기(118); 및 상기 유입관(110) 내의 UV 조사기(118) 주변에 배치되며, 상기 유입관(110)을 통해 상기 격리실(100)로 공급되는 공기에 음이온을 발생시키는 음이온 발생기(119)를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 격리실 내외의 공기를 효율적으로 컨트롤함으로써 환자들의 상태가 악화되는 것을 방지하고 건강하면서도 쾌적한 격리실을 유지할 수 있으며, 특히 효율적인 기어 구조에 따른 낮은 동력으로도 차압모듈을 구동할 수 있는 인공지능형 공기차압장치를 이용한 바이오 클린룸의 세균오염방지 시스템이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능형 공기차압장치를 이용한 바이오 클린룸의 세균오염방지 시스템의 구조도이다.
도 2는 도 1의 차압모듈 영역의 확대도이다.
도 3 및 도 4는 도 2의 사용 상태도이다.
도 5는 회전 플레이트와 고정 플레이트의 분해 사시도이다.
도 6은 구동모터 영역의 부분 확대 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능형 공기차압장치를 이용한 바이오 클린룸의 세균오염방지 시스템의 제어블록도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능형 공기차압장치를 이용한 바이오 클린룸의 세균오염방지 시스템의 구조도, 도 2는 도 1의 차압모듈 영역의 확대도, 도 3 및 도 4는 도 2의 사용 상태도, 도 5는 회전 플레이트와 고정 플레이트의 분해 사시도, 도 6은 구동모터 영역의 부분 확대 사시도, 그리고 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능형 공기차압장치를 이용한 바이오 클린룸의 세균오염방지 시스템의 제어블록도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능형 공기차압장치를 이용한 바이오 클린룸의 세균오염방지 시스템은 격리실(100) 내외의 공기를 효율적으로 컨트롤함으로써 환자들의 상태가 악화되는 것을 방지하고 건강하면서도 쾌적한 격리실을 유지할 수 있으며, 특히 효율적인 기어 구조에 따른 낮은 동력으로도 차압모듈(130)을 효율적으로 구동할 수 있도록 한 것이다.
이러한 인공지능형 공기차압장치를 이용한 바이오 클린룸의 세균오염방지 시스템은, 격리실(100) 내에 마련되어 격리실(100) 내의 공기오염을 감지하는 공기오염센서(115)와, 격리실(100)의 일측에 연결되고 격리실(100)로 공기를 공급하는 유입관(110)과, 격리실(100)의 타측에 연결되고 격리실(100) 내의 공기를 배출시키는 배출관(120)과, 배출관(120) 영역에 설치되어 격리실(100) 내의 공기 차압을 감지하는 차압센서(129)와, 배출관(120) 영역에 설치되며, 소요되는 동력을 감소시키기 위하여 기어 구조를 통해 격리실(100) 내의 공기 차압을 제어하는 차압모듈(130)과, 공기오염센서(115) 및 차압센서(129)로부터의 정보에 기초하여 차압모듈(130)의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러(140)를 포함한다.
도 1을 통해 구체적으로 살펴보면, 본 시스템의 경우, 격리실(100)로 공기가 공급되는 유입관(110)이 설치되고, 유입관(110)과 소정의 거리를 두고 배출관(120)이 설치되며, 측벽에 컨트롤러(140)와 공기오염센서(115)가 설치된다.
유입관(110)에는 유입관(110)을 통해 강제로 송풍되어 들어오는 공기를 정화하기 위해 청정필터(111)가 마련된다. 배출관(120)에도 격리실(100) 내의 오염공기가 외부로 그냥 배출되는 일이 없도록 오염공기를 걸러내는 정화필터(121a)와 향균필터(121b)가 마련된다. 항균필터(121b)는 세균에 강한 예컨대, 은 등의 항균성 물질로 제작된 것으로서, 세균 정화에 도움이 된다.
유입관(110)에는 UV 조사기(118)와 음이온 발생기(119)가 마련된다. UV 조사기(118)와 음이온 발생기(119)는 컨트롤러(140)에 의해 그 강도, 동작여부 등이 컨트롤될 수 있다.
UV 조사기(118)는 유입관(110) 내에 마련되며, 유입관(110)을 통해 격리실(100)로 공급되는 공기에 자외선(UV)을 조사하여 살균시키는 역할을 한다. 청정필터(111)에 의해 필터링된 공기를 자외선(UV)을 조사하여 살균시킬 수 있어 깨끗한 청정공기를 격리실(100)로 공급할 수 있다.
이러한 UV 조사기(118)는 유입관(110)의 양측에 상호 대향되게 배치된다. 따라서 UV 조사 효율이 향상될 수 있다.
음이온 발생기(119)는 유입관(110) 내의 UV 조사기(118) 주변에 배치되며, 유입관(110)을 통해 격리실(100)로 공급되는 공기에 음이온을 발생시키는 역할을 한다. 이처럼 음이온 발생기(119)가 적용되면 음이온에 의한 살균 효과로 청정 공기를 격리실(100)로 공급하는 데에 도움이 된다.
이처럼 본 실시예의 경우, 유입관에는 UV 조사기(118)와 음이온 발생기(119)가 마련되어 공기를 청정하게 관리하는 데에 작용을 하게 되는데, 공기가 흐르는 방향에 대하여 음이온 발생기(119)가 UV 조사기(118)의 전방에 배치됨으로써 그 효율이 높아지도록 한다.
유입관(110)의 단부에는 유입관(110) 내의 공기를 격리실(100) 내로 가이드하는 경사형 유입 가이드(112)가 설치된다.
그리고 배출관(120)의 단부에는 격리실(100) 내의 공기를 배출관(120) 내로 가이드하는 경사형 배출 가이드(122)가 설치된다.
이때, 경사형 유입 가이드(112)와 경사형 배출 가이드(122)의 내부에는 와류 억제용 더미 가이드(112a,122a)가 더 형성된다.
와류 억제용 더미 가이드(112a,122a)는 경사형 유입 가이드(112)와 경사형 배출 가이드(122)의 내부 중앙 영역에 배치될 수 있다.
이와 같은 구조로 인해, 공기가 경사형 유입 가이드(112)로부터 격리실(100) 내로 유입될 때, 또한 격리실(100) 내의 공기가 경사형 배출 가이드(122)로 배출될 때, 공기의 와류 없이 원활한 순환이 가능해진다.
배출관(120) 영역에는 격리실(100) 내부의 공기차압을 조절하기 위한 차압모듈(130)이 마련된다.
격리실(100) 내부의 공기를 신속하게 배출하기 위한 송풍팬(125)이 차압모듈(130)의 후방에 설치될 수 있다.
경우에 따라 송풍팬(125)은 없어도 무방하나 배출관(120)의 후방 끝에 격리실(100)의 공기를 강제로 배출시키기 위해 설치된 배출팬(미도시)이 멈추거나 고장 나면 배출되는 공기가 역류하거나 공기의 배출량이 줄어 격리실(100)의 압력이 증가하게 되고, 격리실(100) 내부가 양압(격리실(100)의 내부압력 ＞ 격리실(100)의 외부압력)으로만 형성되지 않도록 송풍팬(125)이 형성되는 것이 바람직하다. 따라서 송풍팬(125)은 평상시엔 작동하지 않는다.
송풍팬(125) 뒤로 앞서 기술한 것처럼 격리실(100) 내의 오염공기가 외부로 그냥 배출되는 일이 없도록 오염공기를 걸러내는 정화필터(121a)와 향균필터(121b)가 마련된다.
한편, 차압모듈(130)은 배출관(120) 영역에 설치되며, 소요되는 동력을 감소시키기 위하여 효율적인 모터와 기어 구조를 통해 격리실(100) 내의 공기 차압을 제어하는 역할을 한다.
이러한 차압모듈(130)은 회전 샤프트(131)와, 다수의 제1 통공(151)과, 중앙에서 연장되는 회전 플레이트 돌출편(152)을 구비하며, 회전 샤프트(131)에 연결되어 회전 샤프트(131)의 동작에 따라 회전운동되는 회전 플레이트(150)와, 제1 통공(151)들과 선택적으로 연통되는 다수의 제2 통공(161)을 구비하되 회전 플레이트(150)에 포개지게 배치되며, 회전 플레이트(150)의 회전운동 시 제1 통공(151)들과 제2 통공(161)들 간의 개도를 통해 배출관(120) 내의 개도가 조절되도록 하는 고정 플레이트(160)와, 회전 플레이트(150)의 회전 플레이트 돌출편(152)에 연결되는 제1 베벨 기어(132)와, 제1 베벨 기어(132)와 기어 맞물림되며, 회전 샤프트(131)의 일단부에 결합되는 제2 베벨 기어(133)와, 회전 샤프트(131)의 타단부에 결합되는 평 기어(134)와, 평 기어(134)에 기어 맞물림되는 웜 기어(135)와, 웜 기어(135)를 회전 구동시키는 구동모터(136)를 포함한다.
이때, 구동모터(136)는 구동모터 지지대(137) 상에 클램프(137a)로 고정될 수 있다.
이처럼 본 실시예의 경우, 구동모터(136)를 비롯한 다수의 유기적인 기어 구조를 통해 회전 플레이트(150)를 회전시키면서 제1 및 제2 통공(151,161) 간의 개도를 맞추고 있기 때문에 적은 동력이 공급되더라도 큰 문제는 없다.
회전 샤프트(131)의 원활한 회전을 위하여 배출관(120)에는 회전 샤프트(131)를 지지하는 샤프트 지지부(120a)가 더 갖춰질 수 있다. 샤프트 지지부(120a)는 배출관(120)의 내벽으로 돌출된 돌출부에 의해 형성될 수 있다.
회전 샤프트(131)와 샤프트 지지부(120a) 영역의 갭(gap)을 탄성적으로 밀폐하기 위해 벨로우즈(138)가 구비된다.
벨로우즈(138)로 인해 이 영역에서의 공기 누출이 진행되지 않아 오염 공기로 인한 피해 발생을 방지할 수 있다.
이러한 역할을 담당하는 벨로우즈(138)는 배출관(120)의 외부에 배치되되 내부식성을 갖는 스테인리스 스틸(stainless steel) 재질로 제작될 수 있다. 따라서 부식 없이 반영구적으로 사용할 수 있다.
회전 플레이트(150)는 다수의 제1 통공(151)과, 중앙에서 연장되는 회전 플레이트 돌출편(152)을 구비하며, 회전 샤프트(131)에 연결되어 회전 샤프트(131)의 동작에 따라 회전운동되는 부재이다.
이때, 다수의 제1 통공(151)은 회전 플레이트(150)의 둘레 방향을 따라 등각도 간격을 가지고 배열될 수 있다.
고정 플레이트(160)는 제1 통공(151)들과 선택적으로 연통되는 제2 통공(161)을 구비하며, 회전 플레이트(150)에 포개지게 배치되어 회전 플레이트(150)의 회전운동 시 제1 통공(151)들과 제2 통공(161)들 간의 개도를 통해 배출관(120) 내의 개도가 조절되도록 하는 역할을 한다.
이때, 다수의 제2 통공(161)은 고정 플레이트(160)의 둘레 방향을 따라 등각도 간격을 가지고 배열될 수 있다.
회전 플레이트(150)와 고정 플레이트(160)의 연결을 위해, 본 실시예의 차압모듈(130)에는 회전 플레이트(150)와 고정 플레이트(160)을 연결하되 고정 플레이트(160)에 대해 회전 플레이트(150)의 축심을 형성하는 연결 축심부재(170)가 더 마련된다.
도 5에는 회전 플레이트(150)와 고정 플레이트(160)가 상당히 분리된 상태로 도시되었으나 이들은 거의 붙어 있는 상태로 설치된다.
이에, 도 5처럼 구동모터(136)의 동작에 기초하여 회전 플레이트(150)가 R1 또는 R2 방향으로 회전되면 이에 따라 제1 및 제2 통공(151,161)들의 개도 정도를 통해 배출관(120) 내의 개도가 조절되도록 한다.
한편, 컨트롤러(140)는 공기오염센서(115) 및 차압센서(129)로부터의 정보에 기초하여 차압모듈(130)의 동작, 즉 구동모터(136)의 동작을 컨트롤한다.
즉 공기오염센서(115) 또는 차압센서(129)로부터 입력받은 데이터를 통해 사용자가 격리실(100)의 내부압력 또는 오염상태를 컨트롤러(140)를 통해 확인할 수 있으며, 그에 따라 사용자는 컨트롤러(140)를 통해 차압모듈(130)을 컨트롤할 수 있다. 이때의 컨트롤은 자동 또는 수동 모두가 가능하다.
이러한 역할을 수행하는 컨트롤러(140)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 중앙처리장치(141, CPU), 메모리(142, MEMORY), 서포트 회로(143, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.
중앙처리장치(141)는 본 실시예에서 공기오염센서(115) 및 차압센서(129)로부터의 정보에 기초하여 차압모듈(130)의 동작, 즉 구동모터(136)의 동작을 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.
메모리(142, MEMORY)는 중앙처리장치(141)와 연결된다. 메모리(142)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리이다.
서포트 회로(143, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(141)와 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(143)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 컨트롤러(140)는 공기오염센서(115) 및 차압센서(129)로부터의 정보에 기초하여 차압모듈(130)의 동작, 즉 구동모터(136)의 동작을 컨트롤한다. 이때, 컨트롤러(140)가 공기오염센서(115) 및 차압센서(129)로부터의 정보에 기초하여 차압모듈(130)의 동작, 즉 구동모터(136)의 동작을 컨트롤하는 일련의 프로세스 등은 메모리(142)에 저장될 수 있다.
전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(142)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다.
이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 인공지능형 공기차압장치를 이용한 바이오 클린룸의 세균오염방지 시스템의 작용을 설명한다.
먼저, 유입관(110)을 통해 공급되는 외부공기는 유입관(110)에 형성된 청정필터(111)를 거쳐 정화되어 청정공기로 바뀌고, 청정공기는 격리실(100) 내부로 공급된다.
이처럼 청정공기가 격리실(100)에 수용된 환자들에게 지속적으로 공급되더라도 환자들의 호흡으로부터 또는 바이러스에 감염된 부위가 노출됨에 의해 격리실(100)의 내부공기는 조금씩 오염된다.
유입관(110)을 통해 계속하여 격리실(100)로 공급되는 공기로 인하여 격리실(100) 내부는 양압이 발생하고, 그 결과 오염된 공기가 격리실(100)의 문(116) 틈을 통해 누출될 수 있으므로 환자에 따라서 격리실(100)의 내부압력을 양압(격리실(100)의 내부압력 ＞ 격리실(100)의 외부압력), 음압(격리실(100)의 내부압력 ＜ 격리실(100)의 외부압력), 정압(격리실(100)의 내부압력 = 격리실(100)의 외부압력) 중 어느 하나를 택해서 형성해야 한다.
여기서, 호흡기질환의 환자인 경우 격리실(100) 내부를 정압으로 유지시키는 것이 좋다. 이는 호흡기질환의 환자는 호흡을 통해 바이러스가 공기 중으로 누출되고, 바이러스가 섞인 공기가 격리실(100)의 문(116) 틈을 통해 외부로 누출되어 다른 사람에게 바이러스를 전염시키거나 혹은 외부의 오염된 공기가 유입되어 환자의 상태가 악화 될 수 있기 때문이다.
격리실(100) 내부를 정압으로 형성하기 위해 차압센서(129)가 격리실(100)의 내부압력을 읽어 들여 컨트롤러(140)에 전송하며, 컨트롤러(140)는 차압센서(129)에서 읽어 들인 데이터를 토대로, 도 2처럼 음압이면 차압모듈(130)의 기어 구조를 통해 회전 플레이트(150)의 회전을 유도하여 회전 플레이트(150)와 고정 플레이트(160)의 제1 및 제2 통공(151,161)들로 인해 관로의 개도를 줄여 격리실(100)의 내부를 정압으로 형성한다.
그리고 도 3에 도시된 바와 같이 양압이면 회전 플레이트(150)의 회전에 따라 회전 플레이트(150)와 고정 플레이트(160)의 제1 및 제2 통공(151,161)들로 인해 관로의 개도를 넓혀 격리실(100) 내부가 정압으로 형성될 수 있도록 한다. 즉 격리실(100)의 내부압력이 변하여도 차압센서(129)가 변화된 내부압력을 소정의 시간 간격으로 읽어 들이고, 컨트롤러(140)는 이를 토대로 차압모듈(130)의 구동모터(136)가 자동으로 컨트롤되어 항상 정압으로 유지할 수 있게 되는 것이다.
한편, 전염병자의 경우 격리실(100)의 내부를 반드시 음압 또는 정압으로 형성해야 된다. 이는 전염병자의 경우 외부의 일반 공기가 유입되어도 큰 문제는 없지만 전염병자의 바이러스가 외부로 누출되면, 다른 사람들이 바이러스에 감염되어 심각한 피해가 뒤따르기 때문에 격리실(100) 내의 음압 또는 정압 형성은 꼭 필요하다.
따라서 컨트롤러(140)는 차압센서(129)에서 읽어 들인 데이터를 토대로 차압모듈(130)의 구동모터(136)를 구동시켜 격리실(100) 내부가 음압 또는 정압으로 유지되도록 한다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이 일반 환자가 격리실(100)에 수용되었을 경우 공기오염센서(115)가 격리실(100) 내부의 오염도를 측정하여 오염수준이 일정수준 이상 올라가면, 컨트롤러(140)는 송풍팬(125)을 가동한 후, 회전 플레이트(150)의 회전을 유도하여 회전 플레이트(150)와 고정 플레이트(160)의 제1 및 제2 통공(151,161)들로 인해 관로를 최대로 개방하도록 하여 격리실(100)의 내부공기를 신속하게 배출한다.
이후, 오염수준이 내려가면 송풍팬(125)을 멈추고, 회전 플레이트(150)와 고정 플레이트(160)의 제1 및 제2 통공(151,161)들로 인해 관로를 소정 정도로만 개방하며, 평상시엔 격리실(100)의 내부가 양압이 유지되도록 하여 외부공기에 의해 환자가 오염되는 것만 방지하면 된다.
앞서 기술한 것처럼 송풍팬(125)은 격리실(100)의 오염공기를 신속하게 배출하기 위한 목적으로만 사용되며, 평상시엔 사용하지 않는다.
차압센서(129)는 격리실(100)의 내부압력차가 위치에 따라 다르기 때문에 격리실(100)에 평균압력을 좀더 자세하게 알 수 있도록 필요한 수만큼 격리실(100)에 더 설치될 수 있다.
본 발명의 공기차압 제어시스템은 격리실(100)에 설치된 컨트롤러(140)가 외부의 네트워크 망을 통해 중앙서버와 연결하여 중앙 서버를 갖춘 중앙통제실에서 각 병실의 상태를 확인하고, 컨트롤러(140)를 통해 제어가 가능하며 격리실(100)에 설치된 컨트롤러(140)와 컨트롤러(140)에 연결된 기기들의 이상 유무를 확인할 수도 있다.
또한 여러 병원의 병실을 중앙통제실에서 관리가 가능하고, 기기에 이상이 생겼을 시 중앙통제실에서 각각의 병원 담당자에게 기기의 이상을 통보하고, 정비기사를 파견하여 즉시 대처할 수도 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 격리실(100) 내외의 공기를 효율적으로 컨트롤함으로써 환자들의 상태가 악화되는 것을 방지하고 건강하면서도 쾌적한 격리실을 유지할 수 있으며, 특히 효율적인 기어 구조에 따른 낮은 동력으로도 차압모듈을 구동할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100: 격리실 110: 유입관
111: 청정필터 112: 경사형 유입 가이드
115: 공기오염센서 116: 문
120: 배출관 121a: 정화필터
122: 경사형 배출 가이드 125: 송풍팬
129: 차압센서 130: 차압모듈
131: 회전 샤프트 132: 제1 베벨 기어
133: 제2 베벨 기어 134: 평 기어
135: 웜 기어 136: 구동모터
138: 벨로우즈 140: 컨트롤러
150: 회전판 152: 회전판 돌출편
160: 고정판 170: 연결 축심부재

Claims (11)

  1. 격리실(100) 내에 마련되어 상기 격리실(100) 내의 공기오염을 감지하는 공기오염센서(115);
    상기 격리실(100)의 일측에 연결되고 상기 격리실(100)로 공기를 공급하는 유입관(110);
    상기 격리실(100)의 타측에 연결되고 상기 격리실(100) 내의 공기를 배출시키는 배출관(120);
    상기 배출관(120) 영역에 설치되어 상기 격리실(100) 내의 공기 차압을 감지하는 차압센서(129);
    상기 배출관(120) 영역에 설치되며, 소요되는 동력을 감소시키기 위하여 기어 구조를 통해 상기 격리실(100) 내의 공기 차압을 제어하는 차압모듈(130); 및
    상기 공기오염센서(115) 및 상기 차압센서(129)로부터의 정보에 기초하여 상기 차압모듈(130)의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러(140)를 포함하며,
    상기 차압모듈(130)은,
    회전 샤프트(131);
    다수의 제1 통공(151)과, 중앙에서 연장되는 회전 플레이트 돌출편(152)을 구비하며, 상기 회전 샤프트(131)에 연결되어 상기 회전 샤프트(131)의 동작에 따라 회전운동되는 회전 플레이트(150);
    상기 제1 통공(151)들과 선택적으로 연통되는 다수의 제2 통공(161)을 구비하되 상기 회전 플레이트(150)에 포개지게 배치되며, 상기 회전 플레이트(150)의 회전운동 시 상기 제1 통공(151)들과 상기 제2 통공(161)들 간의 개도를 통해 상기 배출관(120) 내의 개도가 조절되도록 하는 고정 플레이트(160);
    상기 회전 플레이트(150)의 회전 플레이트 돌출편(152)에 연결되는 제1 베벨 기어(132);
    상기 제1 베벨 기어(132)와 기어 맞물림되며, 상기 회전 샤프트(131)의 일단부에 결합되는 제2 베벨 기어(133);
    상기 회전 샤프트(131)의 타단부에 결합되는 평 기어(134);
    상기 평 기어(134)에 기어 맞물림되는 웜 기어(135); 및
    상기 웜 기어(135)를 회전 구동시키는 구동모터(136)를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능형 공기차압장치를 이용한 바이오 클린룸의 세균오염방지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동모터(136)는 구동모터 지지대(137) 상에 클램프(137a)로 고정되는 것을 특징으로 하는 인공지능형 공기차압장치를 이용한 바이오 클린룸의 세균오염방지 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 제1 통공(151)은 상기 회전 플레이트(150)의 둘레 방향을 따라 등각도 간격을 가지고 배열되는 것을 특징으로 하는 인공지능형 공기차압장치를 이용한 바이오 클린룸의 세균오염방지 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 제2 통공(161)은 상기 고정 플레이트(160)의 둘레 방향을 따라 등각도 간격을 가지고 배열되는 것을 특징으로 하는 인공지능형 공기차압장치를 이용한 바이오 클린룸의 세균오염방지 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 차압모듈(130)은,
    상기 회전 플레이트(150)와 상기 고정 플레이트(160)를 연결하되 상기 고정 플레이트(160)에 대해 상기 회전 플레이트(150)의 축심을 형성하는 연결 축심부재(170)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능형 공기차압장치를 이용한 바이오 클린룸의 세균오염방지 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배출관(120)에는 상기 회전 샤프트(131)를 지지하는 샤프트 지지부(120a)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 인공지능형 공기차압장치를 이용한 바이오 클린룸의 세균오염방지 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 회전 샤프트(131)와 상기 샤프트 지지부(120a) 영역의 갭(gap)을 탄성적으로 밀폐하는 벨로우즈(138)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능형 공기차압장치를 이용한 바이오 클린룸의 세균오염방지 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 벨로우즈(138)는 상기 배출관(120)의 외부에 배치되며,
    상기 벨로우즈(138)는 내부식성을 갖는 스테인리스 스틸(stainless steel) 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 인공지능형 공기차압장치를 이용한 바이오 클린룸의 세균오염방지 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 유입관(110)의 단부에는 상기 유입관(110) 내의 공기를 상기 격리실(100) 내로 가이드하는 경사형 유입 가이드(112)가 설치되며,
    상기 배출관(120)의 단부에는 상기 격리실(100) 내의 공기를 상기 배출관(120) 내로 가이드하는 경사형 배출 가이드(122)가 설치되는 것을 특징으로 하는 인공지능형 공기차압장치를 이용한 바이오 클린룸의 세균오염방지 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 경사형 유입 가이드(112)와 상기 경사형 배출 가이드(122)의 내부에는 와류 억제용 더미 가이드(112a,122a)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 인공지능형 공기차압장치를 이용한 바이오 클린룸의 세균오염방지 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 유입관(110) 내에 마련되며, 상기 유입관(110)을 통해 상기 격리실(100)로 공급되는 공기에 자외선(UV)을 조사하여 살균시키는 UV 조사기(118); 및
    상기 유입관(110) 내의 UV 조사기(118) 주변에 배치되며, 상기 유입관(110)을 통해 상기 격리실(100)로 공급되는 공기에 음이온을 발생시키는 음이온 발생기(119)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능형 공기차압장치를 이용한 바이오 클린룸의 세균오염방지 시스템.
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