KR102267743B1

KR102267743B1 - 전자제어에 의한 들숨 산소배합과 날숨 이산화탄소 제거기능을 갖는 재호흡장치

Info

Publication number: KR102267743B1
Application number: KR1020190136411A
Authority: KR
Inventors: 백향목; 권상엽; 이준호; 백정한
Original assignee: 주식회사 파로시스템
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2021-06-22
Also published as: WO2021086028A1; US11771927B2; JP6841890B1; JP2021069903A; US20210128850A1; CN112741941A; KR20210051310A

Abstract

본 개시내용은 들숨 산소배합과 날숨 이산화탄소 제거기능을 갖는 재호흡장치에 대한 것으로, 보다 상세하게는, 산소배합모듈을 이용하여 들숨으로 호흡하는 산소량을 유지하면서, 날숨으로 배출되는 이산화탄소를 제거하여 재호흡을 가능케하는 재호흡장치에 대한 것이다.
본 개시내용의 일 실시예에 따른 재호흡장치는, 사용자의 얼굴에 대응하여 형성되고, 일측에는 들숨호스가 연결되고, 타측에는 날숨호스가 연결되는 마스크와, 상기 날숨호스로부터 배출되는 날숨을 저장하는 날숨저장용기와, 상기 날숨저장용기에서 배출되는 이산화탄소를 제거하는 필터부와, 상기 필터부를 통과한 공기가 저장되며, 상기 마스크의 들숨호스와 연결되는 들숨저장용기와, 상기 들숨저장용기로 산소공급호스를 통해 산소를 공급하는 산소저장용기와, 상기 산소저장용기의 입구부에 설치되어, 고압의 산소가 배출되는 것을 차단하는 감압장치와, 상기 산소공급호스로부터 배출되는 산소를 배합하여 들숨저장용기에 공급하는 산소배합모듈 및 상기 날숨저장용기, 들숨저장용기, 산소저장용기, 필터부 및 산소배합모듈의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전자제어에 의한 들숨 산소배합과 날숨 이산화탄소 제거기능을 갖는 재호흡장치{Rebreather device with inhalation oxygen mixing and exhalation carbon dioxide removal by electronic control}

본 개시내용은 들숨 산소배합과 날숨 이산화탄소 제거기능을 갖는 재호흡장치에 대한 것으로, 보다 상세하게는, 산소배합모듈을 이용하여 들숨으로 호흡하는 산소량을 유지하면서, 날숨으로 배출되는 이산화탄소를 제거하여 재호흡을 가능케하는 재호흡장치에 대한 것이다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.

가정, 직장 등에서 질병 및 재난으로 산소결핍 등 상태에서 순간적으로 호흡이 정지된 환자나 호흡부전 및 호흡곤란 환자에게 적정량의 산소를 자동으로 공급하여 구조요원이 도착하는 동안 생명을 유지하게 하여 골든타임을 확보할 필요가 있다.

재난사고는 열과 화염, 유독가스를 발생시킴으로써 사람을 위험에 빠지게 한다. 알려진 바로는 화재가 발생한 후 2~5분 정도 경과하면 유독가스와 연기로 인해 질식상황에 이르게 된다.

이러한 위험으로부터 인명을 보호하기 위해 공기호흡기가 구비되어 있다. 공기호흡기는 분진, 유해가스등이 발생하는 산업현장이나 산소결핍장소의 작업자, 지하철 등에서의 화재발생 및 화재 현장 등의 인명구조원(소방대원)들이 착용하여 안면을 보호하면서 인체에 유해한 가스의 흡입을 방지하고자 사용되는 것이다.

한국 공개특허공보 공개번호 제10-2006-0071061호 "비상용 공기 호흡장치"에서는 코와 입 부위를 외부와 차단하는 마스크와, 이 마스크와 연결하여 공기저장부를 설치하고, 공기저장부에는 공기공급부로부터 공급된 공기가 저장되도록 하고, 저장된 공기를 호흡에 사용하는 것이 개시된 바 있다.

그러나 유독가스가 발생하거나 산소가 완전히 차단되는 침수 환경과 같은 재난 재해 상황에서는 단순히 공기공급기에 의존할 것이 아니라 자발 호흡이 가능한 자급식 호흡기구를 통해 호흡시간을 늘림으로써 생존확률을 높일 수 있다.

자급식 호흡기구(self-contained breathing apparatus, SCBA)는 유해 가스를 동반하는 핵폐기물 노출지역, 용접 작업현장 및 재난 화재 현장 등에서 질식의 위험으로부터 작업자의 인명 피해를 최소화하기 위해 사용되는 장치이다.

SCBA는 CABA(compressed air breathing apparatus) 혹은 간단히 BA (breathing apparatus)라고도 불리며, 이때 BA 즉 '호흡기구'는 공기 중 유독 물질을 단순 여과하는 기구가 아니라 작업자가 정상적으로 호흡할 수 있도록 공기 혹은 산소를 작업자에게 공급하는 장치이다. 자급식으로 산소를 공급한다는 것은, 원거리에서 관을 통해 공기를 공급받는 방식이 아니라 장비 내에서 스스로 공기를 생성하는 방식을 말한다. 하지만, 종래의 공기호흡기는 순수 기계식 구조로 구성되어 있어 매우 무겁고 사용시간이 짧을 뿐만 아니라, 고가이기 때문에 유해가스 발생, 피폭 작업장 등에서 일반 작업자들이 사용하기 어렵다.

119 소방대원용으로 사용되고 있는 종래의 SCBA를 나타낸 도 1을 참조하면, 종래의 SCBA는 마스크와 산소통으로 구성되어 있는데, 대략 13㎏ 정도의 무게로 인해 원활한 구조 작업이 어렵게 하고, 일반적으로 60분 정도의 연속 사용 밖에 보장하지 못하는 단점이 있다. 또한, 호흡 산소의 농도 제어 기능이 포함되지 않아 사용자에게 공급되어 호흡하는 산소의 농도를 파악할 수 없고, 센서 네트워크 기능을 지원하지 않고 SCBA 단독으로만 동작하기 때문에 다양한 스마트 기기 혹은 중앙관제 센터와의 통신이 불가능하다.

1. 한국 특허공개 제10-2006-0071061호(2006.06.26) 2. 한국 특허등록 제10-1549684호(2015.08.27) 3. 한국 특허등록 제10-0574787호(2006.04.21)

유독가스가 발생하거나 또는 산소가 완전히 차단되는 침수 환경과 같은 재난 재해 상황에서 자체에서 공급될 수 있는 산소(순도 90%이상)와 배출된 호흡 공기를를 자체적으로 정화한 후 혼합하여 재사용 함으로써 자발 호흡이 가능하도록 하는 재난재해용 재호흡장치를 제공하고자 한다.

또한, 날숨으로 배출되는 이산화탄소를 제거한 후 산소배합모듈을 이용하여 공급되는 산소와 혼합하여 공급함으로써 재호흡하는 전체적 매커니즘을 다수의 센서를 활용하여 전자식으로 제어 가능한 재호흡장치를 제공하고자 한다.

또한, 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.

본 개시내용의 일 실시예에 따른 재호흡장치는, 사용자의 얼굴에 대응하여 형성되고, 일측에는 들숨호스가 연결되고, 타측에는 날숨호스가 연결되는 마스크와, 상기 날숨호스로부터 배출되는 날숨을 저장하는 날숨저장용기와, 상기 날숨저장용기에서 배출되는 이산화탄소를 제거하는 필터부와, 상기 필터부를 통과한 공기가 저장되며, 상기 마스크의 들숨호스와 연결되는 들숨저장용기와, 상기 들숨저장용기로 산소공급호스를 통해 산소를 공급하는 산소저장용기와, 상기 산소저장용기의 입구부에 설치되어, 고압의 산소가 배출되는 것을 차단하는 감압장치와, 상기 산소공급호스로부터 배출되는 산소를 배합하여 들숨저장용기에 공급하는 산소배합모듈 및 상기 날숨저장용기, 들숨저장용기, 산소저장용기, 필터부 및 산소배합모듈의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 개시내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 날숨호스로 들숨이 유입되지 않도록 차단하는 들숨방지패드를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 개시내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 들숨호스로 날숨이 유출되지 않도록 차단하는 날숨방지패드를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 개시내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 마스크는 사용자의 얼굴 전체를 감싸는 전면마스크 또는 사용자의 코와 입 부위를 감싸는 반면마스크로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 개시내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 감압장치에 설치되어, 산소저장용기로부터 배출되는 산소압력을 감지하는 압력센서와, 상기 산소저장용기에 설치되어, 산소잔량을 감지하는 산소량감지센서와, 상기 들숨저장용기에 설치되어, 호흡하는 산소농도를 감지하는 산소농도감지센서 및 상기 들숨저장용기에 설치되어, 호흡하는 CO₂농도를 감지하는 CO₂농도감지센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 개시내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 제어부는, 배터리 또는 충전장치를 통해 전원을 공급하는 전원모듈을 포함하고, 상기 압력센서, 산소량감지센서, 산소농도감지센서, CO₂농도감지센서, 전원모듈의 상태정보를 외부 디스플레이장치로 전달하는 통신모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 개시내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 제어부는, 상기 산소저장용기의 밸브가 열려, 상기 압력센서에서 압력이 감지되면 상기 전원모듈을 작동시키는 것을 특징으로 한다.

본 개시내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 제어부는, (A) 상기 산소저장용기에 설치되는 산소량감지센서에서 산소잔량을 검사하는 제1단계와, (B) 상기 통신모듈의 작동상태를 확인하는 제2단계와, (C) 상기 들숨저장용기에 설치되는 산소농도감지센서에서 호흡하는 산소농도를 검사하는 제3단계와, (D) 상기 들숨저장용기에 설치되는 CO₂농도감지센서에서 호흡되는 CO₂농도를 검사하는 제4단계와, (E) 상기 전원모듈의 배터리 잔량을 검사하는 제5단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 개시내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 제1단계는, 상기 산소잔량이 제1설정값 이상인 경우, 제2단계가 진행되며, 상기 산소잔량이 제1설정값 미만인 경우, 상기 통신모듈을 통해 디스플레이장치에서 경고신호를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

본 개시내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 제2단계는, 상기 통신모듈이 제2설정값 이내로 작동하는 경우, 제3단계가 진행되며, 상기 통신모듈이 제2설정값 이상 오작동 되는 경우, 상기 통신모듈을 통해 디스플레이장치에서 경고신호를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

본 개시내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 제3단계는, 상기 호흡하는 산소농도의 비율이 제3설정값 이상인 경우, 제4단계가 진행되며, 상기 호흡하는 산소농도의 비율이 제3설정값 미만인 경우, 상기 통신모듈을 통해 디스플레이장치에서 경고신호를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

본 개시내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 제4단계는, 상기 CO₂농도가 제4설정값 이하인 경우, 제5단계가 진행되며, 상기 CO₂농도가 제4설정값 초과인 경우, 상기 통신모듈을 통해 디스플레이장치에서 경고신호를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

본 개시내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 제5단계는, 상기 전원모듈의 배터리 잔량이 제5설정값 이상인 경우, 제1단계가 진행되며, 상기 전원모듈의 배터리 잔량이 제5설정값 미만인 경우, 상기 통신모듈을 통해 디스플레이장치에서 경고신호를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

본 개시내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 통신모듈로부터 전달받은 상태정보를 사용자의 휴대단말기에서 확인할 수 있도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 개시내용의 실시예에 의하면, 마스크를 통해 오염된 외부공기로부터 사용자를 보호할 수 있으며, 일반 산소통에 비하여 보다 많은 산소량을 오랜 시간 동안 공급할 수 있어 호흡시간을 늘려 생존확률을 높일 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 개시내용의 실시예에 의하면, 재호흡장치의 상태정보를 제어하고 자체적으로 모니터링할 수 있는 시스템을 통해 사용자에게 작업환경 및 작업상태에 대한 정보를 효과적으로 전달할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 개시내용의 실시예에 의하면, 재호흡장치의 상태에 이상이 발생할 시 자체적으로 경고신호를 사용자의 휴대단말기 등으로 전달함으로써 보다 쉽게 장치의 상태정보를 알 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 재호흡장치의 정면도.
도 2는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 재호흡장치의 사용상태도.
도 3은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 재호흡장치의 구성도.
도 4는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 재호흡장치에 있어서, 제어부의 구성도.
도 5는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 재호흡장치의 작동상태도.
도 6은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 재호흡장치에 있어서, 제어부의 데이터 처리를 나타내는 블럭도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 재호흡장치의 구성, 동작 및 작용효과에 대하여 살펴본다. 참고로, 이하 도면에서, 각 구성요소는 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 반영하는 것은 아니다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하며 개별 도면에서 동일 구성에 대한 도면 부호는 생략하기로 한다.

도 1은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 재호흡장치의 정면도, 도 2는 사용상태도를 도시하고, 도 3은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 재호흡장치의 구성도를 나타낸다.

본 개시내용의 일 실시예에 따른 재호흡장치는, 사용자의 얼굴에 대응하여 형성되고, 일측에는 들숨호스(11)가 연결되고, 타측에는 날숨호스(13)가 연결되는 마스크(10)와, 상기 날숨호스(13)로부터 배출되는 날숨을 저장하는 날숨저장용기(20)와, 상기 날숨저장용기(20)에서 배출되는 이산화탄소를 제거하는 필터부(30)와, 상기 필터부(30)를 통과한 공기가 저장되며, 상기 마스크(10)의 들숨호스(11)와 연결되는 들숨저장용기(40)와, 상기 들숨저장용기(40)로 산소공급호스(51)를 통해 산소를 공급하는 산소저장용기(50)와, 상기 산소저장용기(50)의 입구부에 설치되어, 고압의 산소가 배출되는 것을 차단하는 감압장치(53)와, 상기 산소공급호스(51)로부터 배출되는 산소를 배합하여 들숨저장용기(40)에 공급하는 산소배합모듈(55) 및 상기 날숨저장용기(20), 들숨저장용기(40), 산소저장용기(50), 필터부(30) 및 산소배합모듈(55)의 작동을 제어하는 제어부(60)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 마스크(10)는 사용자가 들숨을 통해 산소를 흡입하고, 날숨을 통해 이산화탄소를 배출하기 위한 구성으로, 상기 마스크(10)의 양측으로 산소를 포함한 공기가 흡입되는 들숨호스(11)와 이산화탄소가 배출되는 날숨호스(13)가 연결된다. 여기서 상기 들숨호스(11) 및 날숨호스(13)는 마스크(10)를 통해 상호 연통되어 있어 들숨과 날숨이 섞이는 문제를 해결하기 위하여 상기 들숨호스(11)의 일측에는 날숨을 차단하는 날숨방지패드(111)가 설치될 수 있고, 상기 날숨호스(13)에는 들숨을 차단하는 들숨방지패드(131)가 설치될 수 있다.

본 개시내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 마스크(10)는 사용자의 얼굴 전체를 감싸는 전면마스크 또는 사용자의 코와 입 부위를 감싸는 반면마스크로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 마스크(10)는 상황 발생시 그 정도에 따라 전면마스크 또는 반면마스크를 적절히 선택하여 사용 가능하다. 여기서 상기 마스크(10)는 양압 음압 조절장치가 포함된 마우스피스가 설치되며, 상기 양압 음압 조절장치는, CO₂ 및 수분제거 모듈에 속하는 것으로, 사용자가 편안한 호흡을 할 수 있는 1기압의 호흡 압력을 유지하도록 양압(1기압보다 큼)일 경우 호흡압력을 줄이고, 음압(1기압보다 적음)일 경우 호흡압력을 높이는 작동을 한다.

다음으로, 상기 날숨호스(13)로부터 배출되는 날숨을 저장하는 날숨저장용기(20)와, 상기 날숨저장용기(20)에서 배출되는 이산화탄소를 제거하는 필터부(30)와, 상기 필터부(30)를 통과한 공기가 저장되며, 상기 마스크(10)의 들숨호스(11)와 연결되는 들숨저장용기(40)를 포함한다.

상기 날숨저장용기(20)로 배출된 이산화탄소를 포함한 공기는 이후 날숨저장용기(20)와 들숨저장용기(40)를 상호 연결하며, 날숨에 포함된 이산화탄소를 필터링하는 필터부(30)를 거쳐 들숨저장용기(40)로 공기가 전달된다. 상기 필터부(30)는 이산화탄소 흡수필터로 구성됨이 바람직하며, 상기 필터부(30)는 모터의 작동에 의해 프로펠러가 회전하여 필터부(30)의 공기를 상기 들숨저장용기(40)로 빠르게 이동시킬 수도 있다. 상기 들숨저장용기(40)로 유입되는 이산화탄소가 필터링된 공기는 미세한 양의 이산화탄소, 질소 등이 함유되어 있으며, 이는 다시 산소저장용기(50)로부터 유입되는 산소와 배합되어 재호흡에 사용된다.

다음으로, 상기 들숨저장용기(40)로 산소공급호스(51)를 통해 산소를 공급하는 산소저장용기(50)와, 상기 산소저장용기(50)의 입구부에 설치되어, 고압의 산소가 배출되는 것을 차단하는 감압장치(53)와, 상기 산소공급호스(51)로부터 배출되는 산소를 배합하여 들숨저장용기(40)에 공급하는 산소배합모듈(55)을 더 포함할 수 있다.

상기 감압장치(53)는 산소저장용기(50)로부터 나오는 고압의 산소를 적절한 양으로 조절하여 들숨저장용기(40)로 전달하기 위한 구성으로, 일 실시예로 산소저장용기(50)로 배출되는 기체를 7.5bar로 감압시켜 배출하되, 배출되는 산소의 압력을 감지하는 압력센서(57)와, 산소저장용기(50)의 배출구에 형성되어 배출되는 산소량을 조절하는 저장용기 안전밸브와, 산소저장용기(50)의 압력을 표시해주는 압력게이지를 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 상기 감압장치(53)를 통해 감압된 산소는 필터부(30)를 통과한 공기와 산소배합모듈(55)에서 배합되어 산소 약 22% 이상을 유지한 상태로 공급할 수 있게 된다.

본 개시내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 산소저장용기(50)에 설치되어, 산소잔량을 감지하는 산소량감지센서(59)와, 상기 들숨저장용기(40)에 설치되어, 호흡하는 산소농도를 감지하는 산소농도감지센서(41) 및 상기 들숨저장용기(40)에 설치되어, 호흡하는 CO₂농도를 감지하는 CO₂농도감지센서(43)를 더 포함할 수 있다.

상기 산소량감지센서(59)는 산소저장용기(50)에 남아있는 산소의 양, 즉 산소잔량을 확인하여 이를 사용자에게 알려주기 위한 센서이고, 상기 산소농도감지센서(41) 및 CO₂농도감지센서(43)는 전부 들숨저장용기(40)에 설치되어, 들숨호스(11)를 통해 호흡되기 전 공기의 산소량과 이산화탄소량을 확인하여 사용자에게 알려주기 위한 센서이다.

마지막으로, 상기 날숨저장용기(20), 들숨저장용기(40), 산소저장용기(50), 필터부(30) 및 산소배합모듈(55)의 작동을 제어하는 제어부(60)를 포함한다.

또한, 본 개시내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 제어부(60)는, 배터리 또는 충전장치를 통해 전원을 공급하는 전원모듈(61)을 포함하고, 상기 압력센서(57), 산소량감지센서(59), 산소농도감지센서(41), CO₂농도감지센서(43), 전원모듈(61)의 상태정보를 외부 디스플레이장치로 전달하는 통신모듈(63)을 더 포함할 수 있다.

상기 전원모듈(61)은 충전장치를 통해 전원공급 될 수 있으며, 배터리 등을 통해 착탈식 충전장치로 이루어질 수도 있다. 통신모듈(63)은 제어부(60)로부터 작동되는 모든 신호를 전달받아 외부 디스플레이장치로 전달하는 기능을 한다. 상기 디스플레이장치는 부저 또는 LED로 이루어질 수 있으며, 상기 제어부(60)로부터 위험신호 등을 송신받게 되면 사용자가 LED 또는 부저의 시각/청각을 통해 인지할 수 있게 된다.

본 개시내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 통신모듈(63)로부터 전달받은 상태정보를 사용자의 휴대단말기에서 확인할 수 있도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 통신모듈(63)로부터 위험신호 등을 디스플레이장치뿐만 아니라, 블루투스와 같은 통신기능을 이용하여 사용자의 휴대단말기 등을 통해 사용자가 확인 가능하도록 이루어짐으로써 사용의 편의성 및 용이성이 증대된다.

이하 내용에서는, 상기 제어부(60)를 통해 재호흡장치의 전체적인 작동방식에 대해 설명하도록 한다.

도 4는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 재호흡장치에 있어서, 제어부의 구성도를 나타내고, 도 5는 재호흡장치의 전체적인 작동상태도를 도시하며, 도 6은 제어부의 데이터 처리를 나타내는 블럭도를 도시한다.

상기 제어부(60)는, 상기 산소저장용기(50)의 밸브가 열려, 상기 압력센서(57)에서 압력이 감지되면 상기 전원모듈(61)을 작동시키는 것을 특징으로 한다.

우선, 본 개시내용에 따른 재호흡장치를 사용하기 위하여, 상기 산소저장용기(50)의 밸브를 개방하게 되면, 상기 압력센서(57)를 통해 배출되는 산소가 감지되고 산소가 감지되면 제어부(60)에서 전자회로를 작동시켜 전체적인 작동이 이루어진다. 만약 상기 산소가 3분이상 감지되지 않는 경우 전자회로의 전원을 차단시켜 기기의 사용이 중지된다.

본 개시내용의 실시예에 의하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(60)는, (A) 상기 산소저장용기(50)에 설치되는 산소량감지센서(59)에서 산소잔량을 검사하는 제1단계와, (B) 상기 통신모듈(63)의 작동상태를 확인하는 제2단계와, (C) 상기 들숨저장용기(40)에 설치되는 산소농도감지센서(41)에서 호흡하는 산소농도를 검사하는 제3단계와, (D) 상기 들숨저장용기(40)에 설치되는 CO₂농도감지센서(43)에서 호흡되는 CO₂농도를 검사하는 제4단계와, (E) 상기 전원모듈(61)의 배터리 잔량을 검사하는 제5단계를 수행한다.

여기서, 상기 제1단계는, 상기 산소잔량이 제1설정값 이상인 경우, 제2단계가 진행되며, 상기 산소잔량이 제1설정값 미만인 경우, 상기 통신모듈(63)을 통해 디스플레이장치에서 경고신호를 발생시키게 된다.

이에 대한 일 실시예로, 상기 제1설정값이 산소저장용기(50)에 설치되는 산소량감지센서(59)에서 감지되는 산소량으로서 산소가 가득찬 상태 대비 20%의 산소가 남아있는 상태로 가정하면, 상기 제1단계는, 상기 산소잔량이 20% 이상인 경우, 제2단계가 진행되며, 상기 산소잔량이 10% 이상 20% 미만인 경우, 상기 통신모듈을 통해 디스플레이장치에서 경고신호를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

따라서, 상기 산소잔량이 20%가 남아있으면 제2단계로 넘어가고, 20% 미만이면 통신모듈(63)을 통해 외부 디스플레이장치 또는 휴대단말기 등으로 위험신호를 송신하게 되고, 10% 미만이 되면 사용자의 사용을 중지시킴이 바람직하다.

다음으로, 상기 제2단계는, 상기 통신모듈(63)이 제2설정값 이내로 작동하는 경우, 제3단계가 진행되며, 상기 통신모듈(63)이 제2설정값 이상 오작동 되는 경우, 상기 통신모듈(63)을 통해 디스플레이장치에서 경고신호를 발생시키게 된다.

이에 대한 일 실시예로, 상기 제2설정값이 제어부(60)와 연동되는 센서가 신호를 감지하여 통신모듈(63)을 통하여 신호를 전달하게 되는데 그 신호를 전달하기까지의 시간이 5초라고 가정하면, 상기 제2단계는, 상기 통신모듈이 5초 이내로 작동하는 경우, 제3단계가 진행되며, 상기 통신모듈이 10초 이상 오작동 되는경우, 상기 통신모듈을 통해 디스플레이장치에서 경고신호를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

따라서, 상기 신호 전달의 시간이 10초 이상 지연되면 통신기능에 문제가 있음을 감지하여 위험신호를 보내고 만약 20초 이상 지연된다면 사용을 중지하여 기기의 결함을 확인해야 한다.

다음으로, 상기 제3단계는, 상기 호흡하는 산소농도의 비율이 제3설정값 이상인 경우, 제4단계가 진행되며, 상기 호흡하는 산소농도의 비율이 제3설정값 미만인 경우, 상기 통신모듈(63)을 통해 디스플레이장치에서 경고신호를 발생시키게 된다.

이에 대한 일 실시예로, 상기 제3설정값이 들숨호스(11)를 통해 사용자가 호흡하는 공기 중 산소의 양을 체크하기 위하여 들숨저장용기(40)에 설치되는 산소농도감지센서(41)를 통해 감지되는 산소가 전체 공기 대비 21%라고 가정한 경우, 상기 제3단계는, 상기 호흡하는 산소농도의 비율이 21% 이상인 경우, 제4단계가 진행되며, 상기 호흡하는 산소농도의 비율이 19% 이상 21% 이하인 경우, 0.2sec 당 1회 내지 6회에 걸쳐 산소배합모듈로부터 들숨저장용기로 산소가 공급되고, 상기 호흡하는 산소농도의 비율이 19% 미만인 경우, 상기 통신모듈을 통해 디스플레이장치에서 경고신호를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 산소농도의 비율이 19% 이상 21% 이하인 경우, 제어부(60)에서 산소배합모듈(55)을 제어하여, 산소량을 증대시켜 들숨저장용기(40)로 공급할 수 있으며, 그에 대한 일 실시예로 0.2sec 당 1회 내지 6회(부족한 산소량에 따라 다르게 적용)에 걸쳐 산소를 공급할 수 있으며, 19% 미만인 경우 경고신호를 발생시키고 17% 미만으로 떨어진 경우 사용을 중지시킬 수 있다.

다음으로, 상기 제4단계는, 상기 CO₂농도가 제4설정값 이하인 경우, 제5단계가 진행되며, 상기 CO₂농도가 제4설정값 초과인 경우, 상기 통신모듈(63)을 통해 디스플레이장치에서 경고신호를 발생시킨다.

이에 대한 일 실시예로, 상기 제4설정값이 들숨저장용기(40)에 포함된 이산화탄소량이 6000ppm인 경우로 가정하면, 상기 제4단계는, 상기 CO₂농도가 6000ppm 이하인 경우, 제5단계가 진행되며, 상기 CO₂농도가 7000ppm 이상인 경우, 상기 통신모듈을 통해 디스플레이장치에서 경고신호를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

따라서, 상기 CO₂농도가 7000ppm 이상인 경우 경고신호가 발생되고, 9000ppm 이상인 경우 사용을 중지시키게 된다.

마지막으로, 상기 전원모듈(61)의 배터리 잔량이 제5설정값 이상인 경우, 제1단계가 진행되며, 상기 전원모듈(61)의 배터리 잔량이 제5설정값 미만인 경우, 상기 통신모듈(63)을 통해 디스플레이장치에서 경고신호를 발생시키게 된다.

이에 대한 일 실시예로, 상기 제5설정값이 배터리 완충상태 대비 20%의 전원이 남은 것으로 가정하면, 상기 제5단계는, 상기 전원모듈의 배터리 잔량이 20% 이상인 경우, 제1단계가 진행되며, 상기 전원모듈의 배터리 잔량이 20% 미만인 경우, 상기 통신모듈을 통해 디스플레이장치에서 경고신호를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

따라서, 상기 배터리 잔량에 따라 사용하기에 충분한 양이 남아있으면 제1단계로 돌아가 상기 과정을 다시 진행하게 되며, 부족하다면 경고신호 또는 사용을 중지시킨다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 마스크
11 : 들숨호스
111 : 날숨방지패드
13 : 날숨호스
131 : 들숨방지패드
20 : 날숨저장용기
30 : 필터부
40 : 들숨저장용기
41 : 산소농도감지센서
43 : CO₂농도감지센서
50 : 산소저장용기
51 : 산소공급호스
53 : 감압모듈
55 : 산소배합모듈
57 : 압력센서
59 : 산소량감지센서
60 : 제어부
61 : 전원모듈
63 : 통신모듈

Claims

사용자의 얼굴에 대응하여 형성되고, 일측에는 들숨호스(11)가 연결되고, 타측에는 날숨호스(13)가 연결되는 마스크(10);
상기 날숨호스(13)로부터 배출되는 날숨을 저장하는 날숨저장용기(20);
상기 날숨저장용기(20)에서 배출되는 이산화탄소를 제거하는 필터부(30);
상기 필터부(30)를 통과한 공기가 저장되며, 상기 마스크(10)의 들숨호스(11)와 연결되는 들숨저장용기(40);
상기 들숨저장용기(40)로 산소공급호스(51)를 통해 산소를 공급하는 산소저장용기(50);
상기 산소저장용기(50)의 입구부에 설치되어, 고압의 산소가 배출되는 것을 차단하는 감압장치(53);
상기 산소공급호스(51)로부터 배출되는 산소를 배합하여 들숨저장용기(40)에 공급하는 산소배합모듈(55); 및
상기 날숨저장용기(20), 들숨저장용기(40), 산소저장용기(50), 필터부(30) 및 산소배합모듈(55)의 작동을 제어하는 제어부(60);를 포함하는 것으로,
상기 감압장치(53)에 설치되어, 산소저장용기(50)로부터 배출되는 산소압력을 감지하는 압력센서(57);
상기 산소저장용기(50)에 설치되어, 산소잔량을 감지하는 산소량감지센서(59);
상기 들숨저장용기(40)에 설치되어, 호흡하는 산소농도를 감지하는 산소농도감지센서(41); 및
상기 들숨저장용기(40)에 설치되어, 호흡하는 CO₂농도를 감지하는 CO₂농도감지센서(43);를 포함하고,
상기 제어부(60)는,
배터리 또는 충전장치를 통해 전원을 공급하는 전원모듈(61)을 포함하고,
상기 압력센서(57), 산소량감지센서(59), 산소농도감지센서(41), CO₂농도감지센서(43), 전원모듈(61)의 상태정보를 외부 디스플레이장치로 전달하는 통신모듈(63);을 포함하고,
상기 제어부(60)는,
상기 산소저장용기(50)의 밸브가 열려, 상기 압력센서(57)에서 압력이 감지되면 상기 전원모듈(61)을 작동시키는 것이며,
상기 제어부(60)는,
(A) 상기 산소저장용기(50)에 설치되는 산소량감지센서(59)에서 산소잔량을 검사하는 제1단계;
(B) 상기 통신모듈(63)의 작동상태를 확인하는 제2단계;
(C) 상기 들숨저장용기(40)에 설치되는 산소농도감지센서(41)에서 호흡하는 산소농도를 검사하는 제3단계;
(D) 상기 들숨저장용기(40)에 설치되는 CO₂농도감지센서(43)에서 호흡되는 CO₂농도를 검사하는 제4단계;
(E) 상기 전원모듈(61)의 배터리 잔량을 검사하는 제5단계;를 수행하는 것을 특징으로 하는 재호흡장치.
제1항에 있어서,
상기 날숨호스(13)로 들숨이 유입되지 않도록 차단하는 들숨방지패드(131)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재호흡장치.
제1항에 있어서,
상기 들숨호스(11)로 날숨이 유출되지 않도록 차단하는 날숨방지패드(111)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재호흡장치.
제1항에 있어서,
상기 마스크(10)는 사용자의 얼굴 전체를 감싸는 전면마스크 또는 사용자의 코와 입 부위를 감싸는 반면마스크로 구성되는 것을 특징으로 하는 재호흡장치.
삭제
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1단계는,
상기 산소잔량이 제1설정값 이상인 경우, 제2단계가 진행되며,
상기 산소잔량이 제1설정값 미만인 경우, 상기 통신모듈(63)을 통해 디스플레이장치에서 경고신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 재호흡장치.
제1항에 있어서,
상기 제2단계는,
상기 통신모듈(63)이 제2설정값 이내로 작동하는 경우, 제3단계가 진행되며,
상기 통신모듈(63)이 제2설정값 이상 오작동 되는 경우, 상기 통신모듈(63)을 통해 디스플레이장치에서 경고신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 재호흡장치.
제1항에 있어서,
상기 제3단계는,
상기 호흡하는 산소농도의 비율이 제3설정값 이상인 경우, 제4단계가 진행되며,
상기 호흡하는 산소농도의 비율이 제3설정값 미만인 경우, 상기 통신모듈(63)을 통해 디스플레이장치에서 경고신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 재호흡장치.
제1항에 있어서,
상기 제4단계는,
상기 CO₂농도가 제4설정값 이하인 경우, 제5단계가 진행되며,
상기 CO₂농도가 제4설정값 초과인 경우, 상기 통신모듈(63)을 통해 디스플레이장치에서 경고신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 재호흡장치.
제1항에 있어서,
상기 제5단계는,
상기 전원모듈(61)의 배터리 잔량이 제5설정값 이상인 경우, 제1단계가 진행되며,
상기 전원모듈(61)의 배터리 잔량이 제5설정값 미만인 경우, 상기 통신모듈(63)을 통해 디스플레이장치에서 경고신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 재호흡장치.
제1항에 있어서,
상기 통신모듈(63)로부터 전달받은 상태정보를 사용자의 휴대단말기에서 확인할 수 있도록 이루어진 것을 특징으로 하는 재호흡장치.