KR102351968B1 - Uv-c 확산기능을 이용한 스마트 살균 마스크 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양측에 형성되어 귀에 거는 걸이부재를 포함하여 얼굴의 코와 입을 가리도록 착용하는 마스크몸체; 상기 마스크몸체의 내피와 외피 사이에 다수의 선형 필름패턴 구조로 형성되는 살균파장 확산조사패턴과, 상기 살균파장확산조사패턴의 좌우양측에 형성되는 살균용 유브이-엘이디(UV-LED)와, 상기 살균용 유브이-엘이디(UV-LED)에 배터리로 전원을 공급하고, ON/OFF 기능을 갖는 전원공급기를 포함하는 유브이-엘이디(UV-LED)살균부; 상기 마스크몸체의 일측에 형성되어, 외부의 공기를 필터처리한 후 상기 마스크몸체의 내측으로 유입시키는 전자필터부;를 포함하여, UV-C의 살균파장으로 전면, 후면 및 양면살균이 가능하여 바이러스, 박테리아, 효모, 곰팡이와 같은 미생물과, 녹농균을 99.9% 이상 살균이 가능하고, 전자필터를 이용한 탈취 및 항균처리가 가능하며, 소형 배터리의 탑재에 의한 스마트 살균 마스크의 기능성을 효과적으로 유지할 수 있도록 하고, 마스크 오염상태 분석하고 전송할 수 있는 스마트 살균 마스크에 관한 것이다.
Description
본 발명은 양측에 형성되어 귀에 거는 걸이부재를 포함하여 얼굴의 코와 입을 가리도록 착용하는 마스크몸체; 상기 마스크몸체의 내피와 외피 사이에 다수의 선형 필름패턴 구조로 형성되는 살균파장 확산조사패턴과, 상기 살균파장확산조사패턴의 좌우양측에 형성되는 살균용 유브이-엘이디(UV-LED)와, 상기 살균용 유브이-엘이디(UV-LED)에 배터리로 전원을 공급하고, ON/OFF 기능을 갖는 전원공급기를 포함하는 유브이-엘이디(UV-LED)살균부; 상기 마스크몸체의 일측에 형성되어, 외부의 공기를 필터처리한 후 상기 마스크몸체의 내측으로 유입시키는 전자필터부;를 포함하여, UV-C의 살균파장으로 전면, 후면 및 양면살균이 가능하여 바이러스, 박테리아, 효모, 곰팡이와 같은 미생물과, 녹농균을 99.9% 이상 살균이 가능하고, 전자필터를 이용한 탈취 및 항균처리가 가능하며, 소형 배터리의 탑재에 의한 스마트 살균 마스크의 기능성을 효과적으로 유지할 수 있도록 하고, 면상발열, 마스크 오염상태에 따른 오염도 분석 및 전송기능을 갖는 스마트 살균 마스크에 관한 것이다.
마스크는 일반적으로 추위를 막거나 공기중의 미세먼지 등이 호흡기를 통해 체내로 침투하는 것을 차단하기 위하여 얼굴에 착용하는 위생용 생활용품이다.
공기 중에는 미세먼지, 초미세먼지 외에도 인체에 직·간접적으로 영향을 미치는 세균, 진균, 바이러스와 같은 병원균들이 무수히 많다. 이와 같은 병원균들은 일반적인 마스크로는 차단이 제대로 이루어지지 않아 호흡을 통하여 인체 내로 흡입될 가능성이 높고, 이로 인한 질병유발 가능성이 높다.
특히 면역력이 약한 기저질환자, 노약자, 어린이들은 이러한 병원균의 침투로 인하여 질병 유발가능성이 매우 크다.
본 발명은 살균마스크에 관한 것으로서, 본 발명과 관련하여, 대한민국 공개특허 10-2019-0138151(공개일자 2019년12월12일) '웨어러블 광촉매 살균마스크'에는 '착용자의 입과 코를 가리도록 구비되고, 착용자의 귀에 거는 걸이부가 형성되는 마스크 커버와; 상기 마스크 커버 내측 전방에 배치되고, 중심부에 다수의 흡입구가 형성되는 흡입부가 착탈가능하게 구비되고, 일측면에 다수의 배기구가 형성되는 배기부가 구비되며, 착용자의 입 전방으로 돌출되게 배치되는 마스크 프레임과; 상기 마스크 프레임의 흡입부 내측에 삽입되고, 미세먼지를 차단하는 헤파필터와; 상기 마스크 프레임 내측에서 삽입되되, 상기 헤파필터와 세라믹 필터 사이에 배치되는 UVLed와; 상기 마스크 프레임 내측에 삽입되되, 상기 UV-Led 후방에 배치되고, 상기 UV-Led에 의해 활성화되는 광촉매 코팅이 된 세라믹 필터와; 전방에 세라믹 필터가 배치되고, 후방에 공기의 흐름을 방해하는 가림판이 구비되며, 상부면이 개방된 형태로 이루어져 흡입 공기의 유로를 변경하는 흡입팬과; 상기 배기부에 삽입되고, 상기 흡입팬의 압력에 의해 착용자가 내쉬는 숨이 통과되는 배기밸브;를 포함하는 웨어러블 광촉매 살균 마스크'에 대한 기술이 개시되어 있다.
등록특허 10-1130621(등록일자 2012년03월20일) '발광다이오드 자외선램프를 이용한 공기살균기형 마스크'에는 '2겹층 구조를 이루어, 귀에 거는 걸이부재를 통해 코와 입을 가리도록 얼굴에 착용되는 몸체; 및 제1발광다이오드 자외선램프를 구비하여 상기 몸체의 내부에 설치되며, 몸체의 외피와 내피를 가로질러 코와 입으로 유입되는 공기를 제1발광다이오드 자외선램프로부터 조사되는 자외선으로 살균하도록 한 공기살균수단을 포함하여 구성되며, 상기 공기살균수단은 좌,우 양측이 개구된 타원형의 통체를 이루어 몸체의 내부에 설치되되, 전면이 중앙으로 갈수록 볼록한 형태를 이루어 그 볼록부가 몸체의 외피로부터 노출되게 설치되는 케이스를 포함하며, 제1발광다이오드 자외선램프는 케이스의 내부에 설치되어, 케이스의 개구된 좌,우측으로부터 유입되어 케이스의 후면에 위치한 오목부를 통해 코와 입으로 유입되는 외부 공기를 살균함을 특징으로 하는 발광다이오드 자외선램프를 이용한 공기살균기형 마스크'에 대한 기술이 개시되어 있다.
등록특허 10-1131825(등록일자 2012년03월23일) '살균마스크'에는 '내피와 외피 사이에 자외선 광원이 연결된 광섬유를 포함하는 자외선 살균층이 마련되고, 상기 자외선 광원은 자외선 엘이디(LED)이며, 상기 자외선 살균층은 경사와 위사 중 적어도 어느 하나가 상기 광섬유로 형성된 직물로 마련된 것을 특징으로 하는 살균마스크'에 대한 기술이 개시되어 있다.
상기 개시되어 있는 등록특허들은 UV-C 확산기능과 전자필터의 음이온 발산기능을 이용하여 마스크 내부 청결상태가 효과적으로 유지되는 스마트 살균 마스크에 대한 기술이 개시되어 있지 않다.
또한 자동화된 살균, 전자탈취 시스템을 포함하고 있지 않으며, 면상발열, 오염도 분석 및 통신기능을 포함하고 있지 않아 스마트 살균 마스크로서의 기술 구성을 제대로 제시하고 있지 않다.
본 발명은 KF94, KF80, Dental Mask, 산업용 마스크 등 기존의 마스크에 폭넓게 적용될 수 있는 마스크를 제공하고자 하는 것으로서, LED 살균, 전자필터/전자탈취, 코인 배터리(Coin Battery), 페이퍼 배터리(Paper Battery)를 포함하여 UV-C 확산기능, 전자필터의 음이온 발산기능, 전면, 후면 또는 양면 살균 기능과, 면상발열, 마스크 오염상태의 오염도 분석 및 모바일 전송 기능을 갖는 스마트 살균 마스크를 제공하고자 하는 것을 발명의 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 양측에 형성되어 귀에 거는 걸이부재를 포함하여 얼굴의 코와 입을 가리도록 착용하는 마스크몸체;
상기 마스크몸체의 외피와 내피 사이에 탑재되는 스마트 살균처리부;를 포함하는 것으로서,
상기 스마트 살균처리부는
다수의 선형 필름 구조로 형성되어 자외선 살균파장을 확산시키고, 면상발열기능을 갖는 살균파장확산 및 발열 케이블과,
상기 살균파장확산 및 발열 케이블의 좌우양측에 형성되어 살균용 UV를 조사하는 유브이-엘이디(UV-LED)와,
상기 유브이-엘이디(UV-LED)로 전원을 공급하고, 상기 전원의 ON/OFF 제어기능을 갖는 전원공급기와,
상기 전원공급기와 전기적으로 연결되어 상기 마스크몸체의 외부로부터 유입되는 공기를 전자 필터처리 및 탈취처리 후 상기 마스크몸체의 내측으로 유입시키며, 오염도를 분석하는 전자필터부와,
상기 전원공급기와 전기적으로 연결되어 음이온을 발생시키는 음이온발생부와,
상기 전원공급기와 전기적으로 연결되어 인체를 감지하는 인체감지센서부와,
상기 전자필터부의 오염도 분석결과를 사용자에게 전송하는 통신부와,
상기 살균파장확산 및 발열 케이블, 유브이-엘이디(UV-LED), 전자필터부, 음이온발생부, 인체감지센서부 및 통신부를 동작을 제어하는 제어부를 포함하는, UV-C 확산기능을 이용한 스마트 살균 마스크를 제공한다.
본 발명에 따른 스마트 살균 마스크는 다음의 효과를 갖는다.
첫째. 인체에는 무해하나 박테리아와 바이러스를 태워 사멸시킬 수 있는, 강한 살균 효과를 갖는 200 ~ 280 nm 영역의 UV-C 파장을 사용하고, 또한 3D Dot 도광패턴이 형성되어 있는 살균파장 확산조사패턴을 이용하여 확산조사됨으로써 전방향, 후방향 또는 양방향의 UV-C 조사가 효과적으로 이루어짐으로써 살균효과가 매우 뛰어나다.
둘째. 스마트 살균 마스크에 설치되는 전자필터에 의해 미세먼지, 초미세먼지, 병원균을 효과적으로 필터링하고, 인체에 무해한 음이온 발생으로 인한 탈취기능을 향상시킴으로써, 마스크의 청결상태를 효과적으로 유지할 수 있다는 장점을 갖는다.
셋째. 코인 배터리(Coin Battery), 페이퍼 배터리(Paper Battery)를 사용하여 마스크에 적용함으로써, 살균 마스크의 제작이 용이하고 상기 배터리를 이용한 살균 LED와 전자 필터의 동작전원 공급이 용이하다는 장점을 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 스마트 살균 마스크의 사시도.
도 2는 본 발명의 제1실시형태에 따른 스마트 살균 마스크의 분해사시도.
도 3은 본 발명의 제2실시형태에 따른 스마트 살균 마스크의 분해사시도.
도 4는 본 발명에 따른 스마트 살균 마스크의 정면도.
도 5는 본 발명에 따른 스마트 살균 마스크의 측면도.
도 6은 본 발명에 따른 스마트 살균 마스크를 구성하는 유브이-엘이디(UV-LED)살균부의 정면도.
도 7은 본 발명에 따른 스마트 살균 마스크를 구성하는 스마트 살균처리부의 블록도.
도 8은 본 발명에 따른 스마트 살균 마스크의 MEMS Logic 구성을 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 따른 스마트 살균 마스크를 구성하는 살균파장확산 및 발열 케이블에 따른 살균파장의 집광, 분산확산 원리를 도시한 측단면도.
도 10은 본 발명에 따른 스마트 살균 마스크를 구성하는 살균파장확산 및 발열 케이블의 측단면도.
도 11은 본 발명의 유브이-엘이디(UV-LED)살균부와 관련된 전자기 스펙트럼을 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 스마트 살균 마스크를 구성하는 전자필터부의 개략도.
도 13은 본 발명에 따른 스마트 살균 마스크의 제어방법에 따른 플로우차트.
도 2는 본 발명의 제1실시형태에 따른 스마트 살균 마스크의 분해사시도.
도 3은 본 발명의 제2실시형태에 따른 스마트 살균 마스크의 분해사시도.
도 4는 본 발명에 따른 스마트 살균 마스크의 정면도.
도 5는 본 발명에 따른 스마트 살균 마스크의 측면도.
도 6은 본 발명에 따른 스마트 살균 마스크를 구성하는 유브이-엘이디(UV-LED)살균부의 정면도.
도 7은 본 발명에 따른 스마트 살균 마스크를 구성하는 스마트 살균처리부의 블록도.
도 8은 본 발명에 따른 스마트 살균 마스크의 MEMS Logic 구성을 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 따른 스마트 살균 마스크를 구성하는 살균파장확산 및 발열 케이블에 따른 살균파장의 집광, 분산확산 원리를 도시한 측단면도.
도 10은 본 발명에 따른 스마트 살균 마스크를 구성하는 살균파장확산 및 발열 케이블의 측단면도.
도 11은 본 발명의 유브이-엘이디(UV-LED)살균부와 관련된 전자기 스펙트럼을 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 스마트 살균 마스크를 구성하는 전자필터부의 개략도.
도 13은 본 발명에 따른 스마트 살균 마스크의 제어방법에 따른 플로우차트.
이하, 본 발명에 따른 스마트 살균 마스크(1)의 구체적인 기술 구성을 도면과 함께 살펴보도록 한다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이,
본 발명에 따른 스마트 살균 마스크(1)는 양측에 형성되어 귀에 거는 걸이부재(10a)를 포함하여 얼굴의 코와 입을 가리도록 착용하는 마스크몸체(10);
상기 마스크몸체(10)의 외피(11)와 내피(14) 사이에 탑재되는 스마트 살균처리부(20);를 포함하는 것으로서,
상기 스마트 살균처리부(20)는
다수의 선형 필름 구조로 형성되어 자외선 살균파장을 확산시키고, 면상발열기능을 갖는 살균파장확산 및 발열 케이블(21)과,
상기 살균파장확산 및 발열 케이블(21)의 좌우양측에 형성되어 살균용 UV를 조사하는 유브이-엘이디(UV-LED)(22)와,
상기 유브이-엘이디(UV-LED)(22)로 전원을 공급하고, 상기 전원의 ON/OFF 제어기능을 갖는 전원공급기(23)와,
상기 전원공급기(23)와 전기적으로 연결되어 상기 마스크몸체(10)의 외부로부터 유입되는 공기를 전자 필터처리 및 탈취처리 후 상기 마스크몸체(10)의 내측으로 유입시키며, 오염도를 분석하는 전자필터부(24)와,
상기 전원공급기(23)와 전기적으로 연결되어 음이온을 발생시키는 음이온발생부(25)와,
상기 전원공급기(23)와 전기적으로 연결되어 인체를 감지하는 인체감지센서부(26)와,
상기 전자필터부(24)의 오염도 분석결과를 사용자에게 전송하는 통신부(27)와,
상기 살균파장확산 및 발열 케이블(21), 유브이-엘이디(UV-LED)(22), 전자필터부(24), 음이온발생부(25), 인체감지센서부(26) 및 통신부(27)의 동작을 제어하는 제어부(28)를 포함한다.
상기 마스크몸체(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 외피(11), 살균층(13), 내피(15)를 포함하여 일체의 적층된 구조를 형성하거나,
도 3에 도시된 바와 같이, 외피(11), 제1천연항균필터층(12), 살균층(13), 제2천연항균필터층(14), 내피(15)를 포함하여 일체의 적층된 구조를 형성한다.
상기 외피(11) 및 내피(15)는 직물; 나노섬유; 셀룰로오스, 폴리프로필렌, 폴리에스터, 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 합성 섬유 부직포; 면; 셀룰로오스 섬유; 및 이들의 조합으로 이루어진 섬유를 이용하여 제조한다.
특히, 상기 내피(15)는 사람의 얼굴에 닿는 면으로서, 바람직하게는 항균부직포로 구성된다. 상기 항균부직포는 일례로서, PET과 키토산이 블렌드된 나노섬유로 제조된 것을 사용한다.
더욱 구체적으로는, 키토산을 아세트산(acetic acid)에 녹인 용액을 글래스 필터(glass filter)로 통과시켜 불용 성분을 제거하고, 불용 성분이 제거된 키토산 용액을 1 N의 수산화나트륨(NaOH)에 넣어 침전시키고, 침전된 침전물을 증류수로 세척한 다음, 이것을 20 ~ 24시간 진공 오븐에서 진공건조한 후 분쇄하여 정제된 키토산을 제조한다.
상기 제조된 키토산과 나노 PET 부직포를 공방사하여 PET/키토산 나노섬유를 제조한다.
이때 PET/키토산의 혼합비는 9:1이고, 인가전압 15 kV, 방사거리(tip to collector distance) 12 cm, 유체주입속도 0.5 ㎖/h로 한다.
상기 스마트 살균처리부(20)는 도 2, 도 3, 도 6, 도 7 및 도8에 도시된 바와 같이, 다수의 선형 필름 구조로 형성되어 자외선 살균파장을 확산시키고, 면상발열기능을 갖는 살균파장확산 및 발열 케이블(21)과,
상기 살균파장확산 및 발열 케이블(21)의 좌우양측에 형성되어 살균용 UV를 조사하는 유브이-엘이디(UV-LED)(22)와,
상기 유브이-엘이디(UV-LED)(22)로 전원을 공급하고, 상기 전원의 ON/OFF 제어기능을 갖는 전원공급기(23)와,
상기 전원공급기(23)와 전기적으로 연결되어 상기 마스크몸체(10)의 외부로부터 유입되는 공기를 전자 필터처리 및 탈취처리 후 상기 마스크몸체(10)의 내측으로 유입시키며, 오염도를 분석하는 전자필터부(24)와,
상기 전원공급기(23)와 전기적으로 연결되어 음이온을 발생시키는 음이온발생부(25)와,
상기 전원공급기(23)와 전기적으로 연결되어 인체를 감지하는 인체감지센서부(26)와,
상기 전자필터부(24)의 오염도 분석결과를 사용자에게 전송하는 통신부(27)와,
상기 살균파장확산 및 발열 케이블(21), 유브이-엘이디(UV-LED)(22), 전자필터부(24), 음이온발생부(25), 인체감지센서부(26) 및 통신부(27)의 동작을 제어하는 제어부(28)를 포함한다.
상기 살균파장확산 및 발열 케이블(21)은 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이,
면상발열체(211)와,
상기 면상발열체 상부에 형성되는 필름형 도광판(212)을 포함한다.
이때 상기 살균파장확산 및 발열 케이블(21)은 전체 가로폭(L) 길이와 상기 가로폭(L)의 중심부를 기준으로 선형 필름 구조의 각 패턴간 세로방향 이격폭(W) 길이의 비가 1.4~1.8:1.0을 이룬다.
상기 살균파장확산 및 발열 케이블(21)은 마스크몸체(10)의 내피와 외피 사이에 다수의 선형 필름패턴 구조로 형성되는 것으로서, 폴리에틸렌 필름의 UV-LED 필름형 도광판(212)과, 상기 필름형 도광판(211)에 형성되는 무정형 다수의 도트(Dot)(212a)를 포함한다.
상기 필름형 도광판(212)의 폭은 2.0 ~ 2.6mm이고, 상기 도트(Dot)(212a)의 직경은 0.2 ~ 0.6 mm이다.
상기 유브이-엘이디(UV-LED)살균부(20)는 강한 살균 효과를 갖는 UV-C 파장을 이용하는 기술 구성이다.
도 11에 도시된 바와 같이, Ultraviolet(UV)는 파장 100-400nm 범위의 전자기파를 말하는데, UV 영역은 크게 UV-A(315-400nm), UV-B(280-315nm), UV-C(100-280nm)로 구분되며, 살균 및 소독에 사용되는 UV는 주로 UV-C이다.
UV-C는 비가열 살균처리로써 주로 식품 표면의 미생물학적 오염을 줄이는데 이용되며, UV-C가 미생물의 DNA base에 손상을 일으켜 DNA 구조를 파괴하여 기능을 수행하지 못하게 함으로써 미생물을 사멸시키는 것으로 알려져 있다.
자외선은 DNA에 흡수되어 그 구조를 파괴하고 살아있는 세포를 비활성화시킨다. 바이러스, 박테리아, 효모, 곰팡이와 같은 미생물이 UV빔을 통해 몇 초만에 무해하게 살균한다. 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)의 경우 99.9% 이상 살균된다.
상기 UV-C를 발생시키는 가장 효율적인 소스는 평균 35%의 입력 watt가 UV-C watt로 변환되는 저압 수은 방전램프이다. 이 방사는 거의 254nm 즉 최대 살균 효과의 약 85% 지점에서 발생된다. 저압 UV램프는 오존생성 방사(즉 185nm 수은 line)를 필터링(flitering) 해주는 특수 유리관을 사용한다. 방전튜브내 일정 수은 증기 압력에서 254nm가 공명선(resonance line)이 가장 강하다.
소스에 의해서 방출된 UV방사는 Watt(W)로 표시되며, 복사밀도(irratitation density)는 단위미터당 watt로 표시된다 (W/㎡) 살균작용에서는 dose가 중요하다.
상기 dose는 살균에 필요한 양을 나타낸다.
dose는 복사밀도에 시간을 초단위로 곱한 것으로 단위미터당 주울로 표시된다 (J/㎡). 1주울은 1W.sec이다. 살균작용은 265nm에서 최대가 되며 인접 부분에서는 감소한다. 저압램프는 주 방출이 254nm에서 일어나는데, DNA에 대해서는 peak값이 80%, IES curve에 대해서는 80%의 살균작용을 나타내는 지점이다. 235nm이하의 파장에서는 살균작용은 구체화되지 않았으나 DNA 흡수곡선(absorption curve)를 따를 것으로 가정할 수 있다.
상기 UV-C의 파장에 따른 살균효과를 나타내는데, 265nm에서 가장 큰 살균 효과를 나타낸다.
UV-C LED에 의한 살균은 전혀 화학물질 소비가 없고 해로운 부산물도 생성되지 않는다. UV-C를 조사한 대기 중에서는 종속영양 박테리아의 성장이 억제되고 그 효과는 평균 일주일 이상 지속된다.
단, UV-C 방사의 침투력은 이온화 방사보다 작아서 물과 물속의 부유물질은 UV-C의 전달 및 흡수력에 영향을 주며 Beer-Lambert 법칙이 여기에 적용될 수 있다. 각 매질층은 빛의 통과량을 비례적으로 감소시킨다.
상기 식 (1)에서 T는 투광도, I는 빛이 투과된 후의 빛의 세기, Io는 조사된 빛의 세기, K는 흡광율, l은 광흡수 매질의 길이이다.
상기 살균용 유브이-엘이디(UV-LED)(22)와 전자필터부(24)로 전원을 공급하는 전원공급기(23)는 마스크에 적용하기 적합한 배터리를 사용하며, 구체적인 예로는 코인 배터리(Coin Battery) 또는 페이퍼 배터리(Paper Battery)를 사용한다.
더욱 구체적으로는, DC 3.0 V의 코인 배터리(Coin Battery)를 사용한다.
상기 코인 배터리(Coin Battery)는 코인셀 리튬 배터리로서 알람시계, 손목시계, 계량기, 테스트 장비, 의료 장비 및 무선 도어벨 차임 버튼 같은 소형 장치에서 널리 사용되고 있다.
상기 코인 배터리(Coin Battery)의 구체적인 예로는, 리튬-니켈-코발트 옥사이드 삼종 금속화합물 나노 웹(dLNCO) 82.0 wt%, 활성탄(Activated carbon) 9.0 wt%, 카본블랙(Carbon black) 9.0 wt%을 10 ~ 20 분 동안 혼합한 혼합물을 용매에 넣고 교반하여 제조한 슬러리와,
리튬-니켈-코발트 옥사이드 나노 웹(LNCO) 82.0 wt%, 활성탄(Activated carbon) 9.0 wt%, 카본블랙(Carbon black) 9.0 wt%을 10 ~ 20 분 동안 혼합한 혼합물을 용매에 넣고 교반하여 제조한 슬러리를 10.0 ~ 12.0 ㎛의 알루미늄 호일에 각각 45.0 ~ 55.0 ㎛의 두께로 코팅한 후 110 ℃ 오븐에서 50~70분 동안 건조하여 전극을 제조한다.
이와 같이 제조한 전극을 건조한 후 압착기를 이용하여 40.0 ~ 45.0 ㎛의 두께로 압착시킨 후 코인 펀치 툴(coin punch tool)을 이용하여 코인(coin) 형태로 펀칭하여 제조된 코인-셀이다.
상기 페이퍼 배터리(Paper Battery)는 기존 배터리의 형태에서 탈피해 종이처럼 얇게 만든 배터리이다.
상기 페이퍼 배터리(Paper Battery)는 리튬 이온 배터리이며, 리디페이퍼, 페이퍼 프로, 페이퍼 라이트로 구분될 수 있다.
상기 리디페이퍼는 리튬 이온 배터리로서, 배터리 용량 1,500 mAh, 전압 3.7 V, 전력량 5.55 Wh이다.
상기 페이퍼 프로는 리튬 이온 배터리로서, 배터리 용량 1,200 mAh, 전압 3.7 V, 전력량 4.44 Wh이다.
그리고 상기 페이퍼 라이트는 리튬 이온 배터리로서, 배터리 용량 2,800 mAh, 전압 3.7 V, 전력량 10.36 Wh이다.
상기 살균용 유브이-엘이디(UV-LED)(22)에 상기 배터리로 전원을 공급하되, On/off 소프트웨어를 통해 ON/OFF 기능의 전원공급기(23)를 통해 전원을 공급한다.
상기 전자필터부(24)는 상기 마스크몸체(10)의 일측에 형성되어, 외부의 공기를 필터처리한 후 상기 마스크몸체의 내측으로 유입시키는 역할을 하는 것으로서, 미세먼지, 초미세먼지 또는 병원균 등을 필터처리한다.
상기 전자필터부(24)는 도 12에 도시된 바와 같이, 금속재질의 외측스크린(241)과, 금속재질의 중간스크린(242)과, 상기 외측스크린(241)과 중간스크린(242) 사이에는 섬유패드(243)가 탑재되는 구조를 이룬다.
상기 배터리로부터 상기 중간스크린(242)으로 전압이 인가되면, 상기 중간스크린(242)과 외측스크린(241) 사이에 전기장이 발생하고, 상기 섬유패드(243)는 전기장에 노출되어 표면이 양전극과 음전극이 발생하게 된다.
이와 같은 전극은 상기 전자필터(24)를 통과하는 공기에 포함되어 있는 미세먼지 또는 초미세먼지를 끌어당겨 포집하여 여과효과를 갖게 된다.
상기 스마트 살균처리부(20)는 상기 제시된 기술 구성 외에, 음이온발생부(25), 인체감지센서부(26)를 더 포함하여 구성된다.
상기 음이온발생부(25)는 상기 전자필터부(24)와 함께 탈취효과를 제공하는 것으로서, 상기 전자필터부(24)와 일체를 구성하거나 또는 별도로 설치될 수 있다.
상기 인체감지센서부(26)는 인체를 감지하는 센서로서, 사용자가 마스크를 착용한 경우(감지 상태)와 착용하지 않은 경우(비감지 상태)를 상기 센서를 통해 감지하고, 이와 같이 감지된 정보는 상기 센서부(28)로 전송되며, 상기 센서부(28)는 상기 유브이-엘이디(UV-LED)(22)를 구동여부를 제어한다.
또한 스마트 살균처리부(20)의 전자필터부(24)를 통해 마스크의 오염도를 분석하고, 교체가 필요한 경우에는 상기 통신부(27)를 통해 사용자의 단말기로 정보를 전송하고, 상기 사용자 단말기를 통해 LED 상태를 오염도에 따라 블루(Blue), 레드(Red), 그린(Green)을 디스플레이 하거나 또는 알림소리(Beep Sound)를 발생시킨다.
본 발명에 따른 스마트 살균 마스크의 전체 제어방법은 도 13의 플로우 차트에 도시된 바와 같다.
제1과정: 전원 'ON'이 되면 스마트 마스크 시스템(Smart Mask System Application)이 작동한다. 이때 사용자는 시스템 작동모드(System Operating Mode)를 자동(Automatic) 또는 메뉴얼 모드(Manual Mode) 즉 사용자 모드 중 선택할 수 있다.
상기 전원 'ON'이 되면 자동살균, 전자탈취 상태에 대한 자동점검이 이루어진다. 구체적인 예로서, UV-LED 광원조사에 의한 자동살균 및 전자탈취 과정은 1차로 60초 동안 이루어진다.
제2과정: 상기 사용자는 시스템 작동모드(System Operating Mode)에서 자동 또는 수동을 선택하게 되고, 이때 자동을 선택하게 되면 스마트 마스크 장치의 동작 시간을 선택할 수 있다. 예를 들어 60초, 180초, 360초를 선택할 수 있다.
다음으로 스마트 마스크의 인체 감지센서를 통해 인체를 감지한다. 감지가 되면 살균제어가 이루어지고, 감지가 되지 않으면 살균을 실시한다. 또한 살균 파장 조사 상태 점검이 이루어진다.
다음으로 UV-C의 100~280 nm 파장을 발광하여 유해균을 살균 및 전자탈취 시스템이 동작된다.
다음으로 대기모드(Standby mode)를 거친 후 스마트마스크의 상태를 점검하고, 오염도 분석 후 그 결과를 사용자의 단말기로 정보를 전송한다.
다음으로 사용자 선택 및 운영모드 대기 상태에서 'OK'를 선택하면 피드백 알고리즘(Feed Back Algorithm)이 수행되어 상기 제2과정의 처음부터 다시 수행된다. 이는 n회 재수행될 수 있다.
상기 사용자 선택 및 운영모드 대기 상태에서 'NO'를 선택하면 스마트 마스크의 살균, 전자탈취 시스템은 동작을 중지하게 된다.(END)
제3과정: 상기 사용자는 시스템 작동모드(System Operating Mode)에서 자동 또는 수동을 선택하게 되고, 이때 수동을 선택하게 되면 스마트 마스크 모듈 기능 세션(Module function session)을 선택한 후, 스마트 마스크의 인체 감지센서를 통해 인체를 감지하는 단계로 넘어간다. 감지가 되면 살균제어가 이루어지고, 감지가 되지 않으면 살균을 실시한다. 또한 살균 파장 조사 상태 점검이 이루어진다.
상기 스마트 마스크 모듈 기능 세션(Module function session)을 선택하지 않은 경우에는 바로 상기 스마트 마스크의 인체 감지센서를 통해 인체를 감지하는 단계로 넘어간다.
상기 스마트 마스크의 인체 감지센서를 통해 인체를 감지하는 단계를 거친 후에는 사용자 선택에 따른 유해균 살균파장 발광 조사 또는 전자탈취 시스템 동작이 이루어진다.
이와 같은 과정을 거친 후에는 사용자 선택에 따라 작동시간을 선택하게 된다. 구체적인 예로는 60초, 180초, 360초 중에서 선택할 수 있다.
상기 과정을 거친 후에는 스마트 마스크의 살균, 전자탈취 시스템은 동작을 중지하게 된다.(END)
본 발명에 따른 스마트 살균 마스크는 인체에는 무해하나 박테리아와 바이러스를 태워 사멸시킬 수 있는, 강한 살균 효과를 갖는 200 ~ 280 nm 영역의 UV-C 파장을 사용하고, 또한 3D Dot 도광패턴이 형성되어 있는 살균파장 확산조사패턴을 이용하여 확산조사됨으로써 전방향, 후방향 또는 양방향의 UV-C 조사가 효과적으로 이루어짐으로써 살균효과가 매우 뛰어나며,
전자필터, 전자탈취 방식과, 오염상태 분석 및 모바일 전송의 스마트 기능을 활용하여 마스크 내부의 청결상태가 효과적으로 관리 및 유지될 수 있어 산업상 이용가능성이 크다.
1 : 스마트 살균 마스크 10: 마스크몸체
11: 외피 12: 제1천연항균필터층
13: 제2천연항균필터층 14: 내피
20: 스마트 살균처리부 21: 살균파장확산 및 발열 케이블
22: 유브이-엘이디(UV-LED) 23: 전원공급기
24: 전자필터부 25: 음이온발생부
26: 인체감지센서부 27: 통신부
28: 제어부
11: 외피 12: 제1천연항균필터층
13: 제2천연항균필터층 14: 내피
20: 스마트 살균처리부 21: 살균파장확산 및 발열 케이블
22: 유브이-엘이디(UV-LED) 23: 전원공급기
24: 전자필터부 25: 음이온발생부
26: 인체감지센서부 27: 통신부
28: 제어부
Claims (8)
- 양측에 형성되어 귀에 거는 걸이부재(10a)를 포함하여 얼굴의 코와 입을 가리도록 착용하는 마스크몸체(10);
상기 마스크몸체(10)의 외피(11)와 내피(14) 사이에 탑재되는 스마트 살균처리부(20);를 포함하는 것으로서,
상기 스마트 살균처리부(20)는
다수의 선형 필름 구조로 형성되어 자외선 살균파장을 확산시키고, 면상발열기능을 갖는 살균파장확산 및 발열 케이블(21)과,
상기 살균파장확산 및 발열 케이블(21)의 좌우양측에 형성되어 살균용 UV를 조사하는 유브이-엘이디(UV-LED)(22)와,
상기 유브이-엘이디(UV-LED)(22)로 전원을 공급하고, 상기 전원의 ON/OFF 제어기능을 갖는 전원공급기(23)와,
상기 전원공급기(23)와 전기적으로 연결되어 상기 마스크몸체(10)의 외부로부터 유입되는 공기를 전자 필터처리 및 탈취처리 후 상기 마스크몸체(10)의 내측으로 유입시키며, 오염도를 분석하는 전자필터부(24)와,
상기 전원공급기(23)와 전기적으로 연결되어 음이온을 발생시키는 음이온발생부(25)와,
상기 전원공급기(23)와 전기적으로 연결되어 인체를 감지하는 인체감지센서부(26)와,
상기 전자필터부(24)의 오염도 분석결과를 사용자에게 전송하는 통신부(27)와,
상기 살균파장확산 및 발열 케이블(21), 유브이-엘이디(UV-LED)(22), 전자필터부(24), 음이온발생부(25), 인체감지센서부(26) 및 통신부(27)의 동작을 제어하는 제어부(28)를 포함하는 것이며,
상기 살균파장확산 및 발열 케이블(21)은 면상발열체(211)와, 상기 면상발열체 상부에 형성되는 필름형 도광판(212)을 포함하는 것이고,
상기 필름형 도광판(212)은 하면에 무정형 다수의 도트(Dot)(212a)가 형성되어 도광패턴을 형성하는 것으로서, 상기 필름형 도광판(212)의 폭은 2.0 ~ 2.6mm이고, 상기 도트(Dot)(212a)의 직경은 0.2 ~ 0.6 mm인 것을 특징으로 하는 UV-C 확산기능을 이용한 스마트 살균 마스크.
- 청구항 1에 있어서,
마스크몸체(10)는 외피(11), 제1천연항균필터층(12), 제2천연항균필터층(13), 내피(14)를 포함하여 일체로 적층된 구조를 이루고,
스마트 살균처리부(20)는 상기 제1천연항균필터층(12), 제2천연항균필터층(13) 사이에 탑재되는 것을 특징으로 하는 UV-C 확산기능을 이용한 스마트 살균 마스크.
- 청구항 1에 있어서,
내피(14)는 키토산을 아세트산(acetic acid)에 녹인 용액을 글래스 필터(glass filter)로 통과시켜 불용 성분을 제거하고, 불용 성분이 제거된 키토산 용액을 1 N의 수산화나트륨(NaOH)에 넣어 침전시키고, 침전된 침전물을 증류수로 세척한 다음, 이것을 20 ~ 24시간 진공 오븐에서 진공건조한 후 분쇄하여 정제된 키토산을 제조하고, 상기 제조된 키토산과 나노 PET 부직포를 공방사하여 제조된 PET/키토산 나노섬유 이용하여 제조된 것을 특징으로 하는 UV-C 확산기능을 이용한 스마트 살균 마스크.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
살균파장확산 및 발열 케이블(21)은
전체 가로폭(L) 길이와
상기 가로폭(L)의 중심부를 기준으로 선형 필름 구조의 각 패턴간 세로방향 이격폭(W) 길이의 비가 1.4~1.8:1.0를 이루는 것을 특징으로 하는 UV-C 확산기능을 이용한 스마트 살균 마스크.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
유브이-엘이디(UV-LED)(22)는 200 ~ 280 nm의 UV-C의 파장을 조사하는 것을 특징으로 하는 UV-C 확산기능을 이용한 스마트 살균 마스크.
- 청구항 1에 있어서,
전원공급기(23)는 On/off 소프트웨어에 의해 전원 공급이 제어되는 DC 3.0 V의 코인 배터리(Coin Battery)를 포함하는 것을 특징으로 하는 UV-C 확산기능을 이용한 스마트 살균 마스크.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200055021A KR102351968B1 (ko) | 2020-05-08 | 2020-05-08 | Uv-c 확산기능을 이용한 스마트 살균 마스크 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020200055021A KR102351968B1 (ko) | 2020-05-08 | 2020-05-08 | Uv-c 확산기능을 이용한 스마트 살균 마스크 |
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| KR20210137316A KR20210137316A (ko) | 2021-11-17 |
| KR102351968B1 true KR102351968B1 (ko) | 2022-01-18 |
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| KR101940383B1 (ko) * | 2015-12-29 | 2019-01-18 | 한가현 | 턱 움직임이 용이한 보건 마스크 |
| KR102125773B1 (ko) | 2018-06-04 | 2020-07-08 | 최재완 | 웨어러블 광촉매 살균마스크 |
| KR20200021877A (ko) * | 2018-08-21 | 2020-03-02 | 주식회사 네패스 | 공기 분사형 스마트 마스크 |
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2020
- 2020-05-08 KR KR1020200055021A patent/KR102351968B1/ko active IP Right Grant
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