KR102392397B1 - 웨어러블 공기 살균 장치 - Google Patents

Abstract

사용자의 코와 입을 외부로부터 차단하여 상기 사용자의 호흡을 필터링하는 웨어러블 중 하나인 마스크에 장착되며, 상기 마스크의 상기 사용자가 호흡하는 내부 공간을 살균하는 마스크용 살균 장치는 플라즈마 전극, 전원 단자 및 전원 공급부를 포함한다. 상기 플라즈마 전극은 상기 내부 공간에 배치되며, 상기 내부 공간을 살균하기 위한 플라즈마를 발생한다. 상기 전원 단자는 상기 플라즈마 전극과 전기적으로 연결된 상태로 상기 마스크를 관통하여 상기 마스크의 외부로 노출된다. 상기 전원 공급부는 상기 마스크의 외부에서 상기 전원 단자에 전기적으로 연결되도록 결합되어 상기 플라즈마 전극에서 상기 플라즈마가 발생되도록 구동 전원을 공급한다.

Description

웨어러블 공기 살균 장치{Wearable air sterilization device}

본 발명은 살균 장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 사람들이 외부로부터 필터링된 상태로 호흡하기 위하여 착용하는 웨어러블 중 하나인 마스크에 설치되어 살균할 수 있는 살균 장치에 관한 것이다.

최근, 산업화가 급격히 진행되고 있음에 따라 대기의 질이 예전보다 나빠지게 됨에 따라, 호흡기 질환으로 고생하는 사람들이 점차 늘어나고 있는 것이 현실이다.

이에, 개인 스스로의 위생 및 건강은 물론, 호흡기 질환이 발생되었을 경우 이에 따른 전염 물질, 예컨대 미생물, 박테리아 또는 바이러스를 타인으로 전염되지 않도록 하기 위하여 대부분의 사람들에게 외부 활동 중 마스크를 착용하고 있다. 또한, 타인의 전염 물질로부터 자신을 보호하기 위한 수단으로도 상기 마스크의 착용은 거의 필수적으로 권장되고 있다.

구체적으로, 사람들은 상기의 목적에 따른 안정적인 만족을 위하여 일반적으로, 전체적으로 필터 재질, 예컨대 국내 규격화된 KF94 또는 KF80 재질의 필터로 이루어진 일회용 마스크를 대부분 착용하여 생활하고 있다. 이에 대해서는 대한민국등록실용신안 제20-0335486호(발명의 명칭; 이중 절곡선에 의한 유동식 밀착날개를 갖는 일회용 방진마스크)에 일부 유사한 기술이 개시되어 있다.

하지만, 기본적으로 상기 일회용 마스크는 한번 사용하면 폐기해야 하기 때문에, 비용적인 손해가 지속적으로 매우 큰 문제가 현실적으로 대두되고 있어서, 이의 사용 횟수를 증가시킬 수 있는 방법에 대해 많은 연구가 진행되고 있다.

본 발명의 목적은 사람들이 호흡하는 과정에서 웨어러블 중 하나인 마스크에 의해 차단된 내부 공기 및 마스크 자체를 실시간으로 살균하여 미생물, 박테리아 또는 바이러스와 같은 전염이 가능한 유해 물질을 제거할 수 있는 살균 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 일 특징에 따른 사용자의 코와 입을 외부로부터 차단하여 상기 사용자의 호흡을 필터링하는 마스크에 장착되며, 상기 마스크의 상기 사용자가 호흡하는 내부 공간을 살균하는 살균 장치는 플라즈마 전극, 전원 단자 및 전원 공급부를 포함한다.

상기 플라즈마 전극은 상기 내부 공간에 배치되며, 상기 내부 공간을 살균하기 위한 플라즈마를 발생한다. 상기 전원 단자는 상기 플라즈마 전극과 전기적으로 연결된 상태로 상기 마스크를 관통하여 상기 마스크의 외부로 노출된다. 상기 전원 공급부는 상기 마스크의 외부에서 상기 전원 단자에 전기적으로 연결되도록 결합되어 상기 플라즈마 전극에서 상기 플라즈마가 발생되도록 구동 전원을 공급한다.

일 실시예에 따른 상기 살균 장치는 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 전극이 배치된 공간이 상기 내부 공간과 분리되도록 하면서 상기 사용자의 호흡이 연통되도록 메쉬망 구조를 갖는 하우징을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 살균 장치는 상기 전원 공급부에 설치되어 상기 구동 전원을 상기 사용자의 작동을 통해 스위칭하는 스위치부를 포함할 수 있다.

다른 실시예에 따른 상기 살균 장치는 상기 내부 공간에 배치되어 상기 사용자의 호흡을 감지하는 감지부 및 상기 감지부와 상기 전원 공급부 사이에서 이들과 전기적으로 연결되어 상기 구동 전원을 제어하며 상기 감지부에서 상기 사용자의 호흡이 감지될 경우 상기 구동 전원이 상기 플라즈마 전극에 제공되도록 하는 전원 제어부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 살균 장치는 상기 마스크에 장착되며 상기 플라즈마 전극이 상기 사용자에 접촉되는 것을 방지하기 위하여 상기 플라즈마 전극이 형성된 공간이 유지되도록 하는 공간 유지부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 마스크는 상기 전원 단자가 관통되는 부위에 형성될 수 있다.

상기한 본 발명에 따른 살균 장치의 실시예들에 있어서, 웨어러블 중 하나인 마스크의 사용자가 호흡하는 내부 공간의 공기 및 상기 마스크 자체를 플라즈마 전극으로부터 발생된 플라즈마를 통해서 실시간으로 살균함으로써, 상기 사용자가 호흡하는 과정에서 발생될 수 있는 미생물, 박테리아 또는 바이러스와 같은 전염이 가능한 유해 물질을 완전하게 제거할 수 있다. 따라서, 상기 살균 장치가 장착된 마스크는 일회용이 아닌 수회 추가 재사용이 가능함에 따라, 상기 마스크 사용에 소요되는 비용을 획기적으로 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 장치가 설치된 마스크를 사용자가 착용한 상태를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 살균 장치가 설치된 마스크를 절단한 단면을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 살균 장치를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 마스크에 설치된 살균 장치의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 살균 장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 장치가 설치된 마스크를 사용자가 착용한 상태를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 살균 장치가 설치된 마스크를 절단한 단면을 나타낸 도면이며, 도 3은 도 2에 도시된 살균 장치를 구체적으로 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 장치(100)는 사용자(10)의 코와 입을 외부로부터 차단하여 상기 사용자(10)의 호흡을 필터링하는 웨어러블 중 하나인 마스크(20)에 장착되어 상기 마스크(20)의 상기 사용자(10)가 호흡하는 내부 공간(30) 및 상기 마스크(20) 자체를 살균한다. 구체적으로, 상기 살균 장치(100)는 상기 내부 공간(30) 및 상기 마스크(20)를 유동하는 공기를 살균할 수 있다. 이때, 상기 마스크(20)는 중앙 부위에 관통된 개구홀(22)을 가질 수 있다. 이러한 살균 장치(100)는 플라즈마 전극(200), 전원 단자(300) 및 전원 공급부(400)를 포함한다.

상기 플라즈마 전극(200)은 상기 내부 공간(30)의 상기 개구홀(22)이 형성된 부위에 배치된다. 상기 플라즈마 전극(200)은 상기 내부 공간(30)을 살균하기 위한 플라즈마를 발생한다. 구체적으로, 상기 플라즈마 전극(200)으로부터 발생된 플라즈마는 상기 사용자(10)가 호흡하는 과정에서 발생된 미생물, 박테리아 또는 바이러스와 같은 전염이 가능한 유해 물질을 산화 작용을 통해서 살균 제거할 수 있다. 상기 플라즈마 전극(200)은 전기적 특성 상 한 쌍으로 이루어질 수 있다.

상기 전원 단자(300)는 상기 플라즈마 전극(200)과 전기적으로 연결된 상태로 상기 개구홀(22)을 통해 상기 마스크(20)의 외부로 노출된다. 여기서, 본 실시예에서는 상기 전원 단자(300)가 상기 개구홀(22) 통해 외부로 노출된 구조를 갖는 것으로 설명하였지만, 상기 개구홀(22) 없이 상기 마스크(20)를 직접적으로 관통하여 상기 마스크(20)의 외부로 노출될 수 있다. 이 경우, 상기 전원 단자(300)는 원터치 관통 기능을 갖도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전원 단자(300)은 단부가 상기 마스크(20)의 관통을 용이하게 하기 위하여 쐐기 형상과 같은 뾰족한 구조를 가질 수 있다.

상기 전원 단자(300)는 그 기능적 특징 상, 상기 플라즈마 전극(200)과는 다른 구성을 가지므로, 상기 플라즈마 전극(200)과 전도성 특징을 갖는 브라켓(350)을 통해서 전기적으로 연결된 구조를 가질 수 있다. 상기 전원 단자(300)는 상기 플라즈마 전극(200)과 마찬가지로 전기적인 특성 상 한 쌍으로 이루어질 수 있다.

상기 전원 공급부(400)는 상기 마스크(20)의 외부에서 상기 전원 단자(300)에 전기적으로 연결되도록 결합된다. 이에, 상기 전원 공급부(400)가 상기 전원 단자(300)와 결합되어 도 2에서와 같이 상기 마스크(20)를 사이에 두고 상기 전원 단자(300)를 지지하는 상기 브라켓(350)과 서로 밀착된 구조를 가짐으로써, 상기 살균 장치(100)는 상기 개구홀(22)에서 상기 마스크(20)에 간단하면서 안정하게 장착될 수 있다.

상기 전원 공급부(400)는 상기 플라즈마 전극(200)에서 상기 플라즈마가 발생되도록 구동 전원을 상기 플라즈마 전극(200)에 상기 전원 단자(300)를 통해서 공급한다. 이에, 상기 전원 공급부(400)는 자체적으로 상기 구동 전원의 공급을 위한 전력이 충전된 배터리(battery)를 포함할 수 있다. 이와 달리, 상기 사용자(10)가 상기 마스크(20)를 태양광에 의해서 노출된 실외에서 착용하는 경우가 대부분이므로, 상기 전원 공급부(400)는 상기 태양광으로부터 상기 구동 전원의 공급을 위한 전력을 생성할 수 있는 태양광 패널(solar cell)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 전원 공급부(400)는 외부 압력에 의해 전력을 생성할 수 있는 압전 소자(piezoelectric device)를 포함하여, 상기 사용자(10)의 반복적인 누름과 같은 압력을 통해서 상기 구동 전원을 공급할 수 있다.

이때, 상기 살균 장치(100)는 상기 전원 공급부(400)에 설치되어 상기 구동 전원을 상기 사용자(10)의 작동을 통해 스위칭하는 스위치부(500)를 더 포함할 수 있다. 이에, 상기 사용자(10)가 상기 마스크(20)를 착용한 경우 또는 실질적으로 상기 사용자(10)가 필요로 하는 경우에만 상기 스위치부(500)를 작동시켜 상기 전원 공급부(400)로부터 상기 구동 전원이 상기 플라즈마 전극(200)으로 공급되도록 함으로써, 불필요하게 상기 전원 공급부(400)로부터의 전력이 소모되는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이, 상기 마스크(20)의 상기 사용자(10)가 호흡하는 상기 내부 공간(30) 및 상기 마스크(20) 자체를 상기 플라즈마 전극(200)으로부터 발생된 플라즈마를 통해서 실시간으로 살균함으로써, 상기 사용자(10)가 호흡하는 과정에서 발생될 수 있는 상기에서 언급한 전염이 가능한 유해 물질을 완전하게 제거할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 살균 장치(100)를 장착한 상기 마스크(20)는 일회용이 아닌 수회 추가 재사용이 가능함에 따라, 상기 마스크(20)의 사용에 소요되는 비용을 획기적으로 절감할 수 있다.

이때, 상기 살균 장치(100)는 상기 플라즈마 전극(200)으로부터 발생된 플라즈마에 의해서 상기 마스크(20)의 상기 내부 공간(30)에 존재하는 수분으로부터 자연스럽게 발생된 수산기(OH Radical)에 의해서 상기에서 언급한 유해 물질을 이중으로 살균할 수 있다. 이때, 상기 내부 공간(30)에 존재하는 수분은 상기 사용자(10)의 호흡으로부터 발생될 수 있다. 또한, 상기 수산기(OH Radical)는 살균을 위한 산화력 및 산화속도가 다른 살균력을 가지고 있는 대표적인 염소(Cl₂) 또는 오존(O₃)보다 상대적으로 매우 높을 뿐 아니라, 이들과 달리 인체에 절대 무해한 특징을 가지고 있으므로, 안전하면서 더 완벽한 살균을 추가적으로 기대할 수 있다.

한편, 상기 살균 장치(100)는 상기 플라즈마 전극(200)이 배치된 공간이 상기 내부 공간(30)과 분리되도록 하면서 상기 사용자(10)의 호흡이 연통되도록 메쉬망 구조를 갖는 하우징(600)을 더 포함할 수 있다. 이에, 상기 플라즈마 전극(200)이 상기 사용자(10)의 입 주변을 포함하는 안면 부위에 접촉하는 것을 상기 하우징(600)을 통해 완전히 방지함으로써, 상기 플라즈마 전극(200)에 의해 물리적 또는 전기적 상해로부터 상기 사용자(10)를 안전하게 보호할 수 있다. 또한, 상기 하우징(600)에는 생물의 발육을 방해하거나 생물을 죽게 하는 현상인 미량동 효과를 추가로 구현하여 상기 내부 공간(30)에서의 살균 효과를 추가로 보조할 수 있는 금속 이온이 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 하우징(600)에는 금(Au), 수은(Hg), 은(Ag), 구리(Cu), 철(Fe), 주석(Sn), 납(Pb), 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 아연(Zn)으로부터 선택된 단독 또는 혼합 금속 물질이 포함될 수 있다.

또한, 상기 살균 장치(100)는 상기 플라즈마 전극(200)의 접촉에 따른 상기 사용자(10)의 상해를 더욱더 안전하게 보호하기 위하여 상기 플라즈마 전극(200)이 형성된 공간이 유지되도록 하는 공간 유지부(700)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 공간 유지부(700)는 일정 강도를 가지면서 소정의 휘어짐이 가능한 플레이트한 형상을 포함하여 상기 마스크(20)의 중앙 부위에서 그 안쪽 또는 바깥쪽에 장착될 수 있다.

본 실시예에서는 상기 하우징(600)과 상기 공간 유지부(700)가 같이 구성된 것으로 설명하였지만 경우에 따라 이들 중 어느 하나만 구성하여도 상기 사용자(10)를 상기 플라즈마 전극(200)의 접촉으로부터 안전하게 보호할 수 있다.

도 4는 도 1에 도시된 마스크에 설치된 살균 장치의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

본 실시예에서는 전원 공급부를 제어하는 구성 이외에는 도 1 내지 도 3에 도시된 구성과 실질적으로 동일하므로, 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하며, 그 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 4는 도 1에 도시된 마스크에 설치된 살균 장치의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 살균 장치(800)는 감지부(810) 및 전원 제어부(820)를 더 포함할 수 있다.

상기 감지부(810)는 마스크(20)의 사용자(10)가 호합하는 내부 공간(30)에 배치되어 상기 사용자(10)의 호흡을 실시간으로 감지한다. 예를 들어, 상기 감지부(810)는 상기 사용자(10)가 호흡하는 과정에서 발생되는 바람을 감지하는 풍속 센서를 포함할 수 있다.

상기 전원 제어부(820)는 상기 감지부(810)와 전원 공급부(400) 사이에서 이들과 전기적으로 연결되어 상기 구동 전원을 제어한다. 상기 전원 제어부(820)는 상기 감지부(810)에서 상기 사용자(10)의 호흡이 감지될 경우 상기 구동 전원이 상기 전원 공급부(400)로부터 플라즈마 전극(200)에 제공되도록 한다.

이러면, 상기 살균 장치(800)가 장착된 상기 마스크(20)를 상기 사용자(10)가 착용할 경우에만 상기 감지부(810)를 통해 실시간으로 이를 자동적으로 감지하여 상기 플라즈마 전극(200)으로부터 플라즈마가 발생되도록 함으로써, 상기 전원 공급부(400)로부터의 전력을 필요시에만 더욱 효율적으로 활용할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 사용자 20 : 마스크
22 : 개구홀 30 : 내부 공간
100, 800 : 살균 장치 200 : 플라즈마 전극
300 : 전원 단자 400 : 전원 공급부
500 : 스위치부 600 : 하우징
700 : 공간 유지부 810 : 감지부
820 : 전원 제어부

Claims (6)

1. 사용자의 코와 입을 외부로부터 차단하여 상기 사용자의 호흡을 필터링하는 마스크에 장착되며, 상기 마스크의 상기 사용자가 호흡하는 내부 공간을 살균하는 살균 장치에 있어서,
   상기 내부 공간에 배치되며, 상기 내부 공간을 살균하기 위한 플라즈마를 발생하는 플라즈마 전극;
   상기 플라즈마 전극과 전기적으로 연결된 상태로 상기 마스크를 관통하여 상기 마스크의 외부로 노출된 전원 단자; 및
   상기 마스크의 외부에서 상기 전원 단자에 전기적으로 연결되도록 결합되어 상기 플라즈마 전극에서 상기 플라즈마가 발생되도록 구동 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하고,
   상기 플라즈마 전극이 배치된 공간이 상기 내부 공간과 분리되도록 상기 내부 공간에 상기 플라즈마 전극을 전체적으로 감싸도록 형성되어 상기 사용자의 입 주변을 포함하는 안면 부위에 상기 플라즈마 전극이 접촉하는 것을 방지하면서 상기 사용자의 호흡이 연통되도록 메쉬망 구조를 갖는 하우징을 더 포함하고,
   상기 전원 단자는 단부가 상기 마스크의 관통을 용이하게 하기 위하여 뾰족한 구조를 가지면서 전도성 특징을 갖는 브라켓을 통해 지지되면서 상기 플라즈마 전극과 전기적으로 연결되며,
   상기 전원 공급부는 상기 마스크를 사이에 두고 상기 브라켓과 밀착된 구조를 갖도록 상기 전원 단자와 안정하게 결합되는 것을 특징으로 하는 살균 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 전원 공급부에 설치되어 상기 구동 전원을 상기 사용자의 작동을 통해 스위칭하는 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 살균 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 내부 공간에 배치되어 상기 사용자의 호흡을 감지하는 감지부; 및
   상기 감지부와 상기 전원 공급부 사이에서 이들과 전기적으로 연결되어 상기 구동 전원을 제어하며, 상기 감지부에서 상기 사용자의 호흡이 감지될 경우 상기 구동 전원이 상기 플라즈마 전극에 제공되도록 하는 전원 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 살균 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 마스크에 장착되며, 상기 플라즈마 전극이 상기 사용자에 접촉되는 것을 방지하기 위하여 상기 플라즈마 전극이 형성된 공간이 유지되도록 하는 공간 유지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 살균 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 마스크는 상기 전원 단자가 관통되는 부위에 형성된 개구홀을 갖는 것을 특징으로 하는 살균 장치.

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