KR102418318B1 - 호흡주기 예측에 기반한 선제적 송풍을 수행하는 전동식마스크 - Google Patents

호흡주기 예측에 기반한 선제적 송풍을 수행하는 전동식마스크 Download PDF

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Abstract

본 발명은 호흡주기 예측에 기반한 선제적 송풍을 수행하는 전동식마스크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용자의 호흡에 따라 동작할 뿐만 아니라 호흡을 예측하여 선제적으로 동작함으로써 지속적으로 편한 호흡을 제공할 수 있는 호흡주기 예측에 기반한 선제적 송풍을 수행하는 전동식마스크에 관한 것이다.

Description

호흡주기 예측에 기반한 선제적 송풍을 수행하는 전동식마스크{Electric Mask for Pre-blowing based on Predication of Breathing Cycle}
본 발명은 호흡주기 예측에 기반한 선제적 송풍을 수행하는 전동식마스크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용자의 호흡에 따라 동작할 뿐만 아니라 호흡을 예측하여 선제적으로 동작함으로써 지속적으로 편한 호흡을 제공할 수 있는 호흡주기 예측에 기반한 선제적 송풍을 수행하는 전동식마스크에 관한 것이다.
일상생활 속에서의 미세먼지, 황사, 또는 바이러스를 차단하기 위하여 마스크가 널리 사용되고 있으나, 마스크 착용 시 성인 기준의 호흡률이 70%로 감소되어 장시간 동안 착용하는 경우에 두통이나 호흡에 불편함이 발생되고 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여 특허문헌 1에서와 같이 팬에 의해 정화된 공기를 마스크 내부로 공급하고, 사용자로부터 배출된 공기를 체크밸브를 통해 배출할 수 있는 마스크 장치가 개발되었으나, 사용자의 호흡상태와는 상관없이 정화된 공기가 계속 공급되어 에너지 효율이 나쁘고 과호흡현상을 유발할 수 있는 문제점이 있다.
또한, 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 특허문헌 2에서와 같이 마스크에 부착된 센서에 의해 사용자의 호흡상태(들숨, 날숨)를 감지하여 팬을 작동시킴으로써 에너지 효율을 개선시킬 수 있는 마스크가 개발되었다.
다만, 위의 특허문헌 2의 경우 센서에 의해 측정된 센싱값이 팬의 속도를 제어하거나 전원을 제어하는 데에만 활용되는 기술로서, 마스크 착용 시 발생되는 두통, 호흡 등의 불편함이 개선되기에는 여전히 어려운 문제점이 있다.
한국특허출원 제2019-0089154호 유럽공개특허 제3444012호
본 발명은 사용자의 호흡에 따라 동작할 뿐만 아니라 호흡을 예측하여 선제적으로 동작함으로써 지속적으로 편한 호흡을 제공할 수 있는 호흡주기 예측에 기반한 선제적 송풍을 수행하는 전동식마스크를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예는, 전동식마스크로서, 마스크본체; 상기 마스크본체의 내부 및 외부의 압력차이를 센싱하는 차압센서부; 상기 마스크본체 외부의 공기가 상기 마스크본체 내부로 이동하도록 동작하는 흡기팬을 포함하는 팬부; 및 상기 흡기팬을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 기설정된 시간 동안, 상기 차압센서부에 의하여 센싱된 값에 기초하여 실시간으로 상기 팬부의 동작모드를 날숨모드 및 들숨모드 사이에서 스위칭하고, 상기 차압센서부에 의하여 센싱된 값에 의하여 사용자의 날숨예측주기 및 들숨예측주기를 도출하는 제1동작모드단계; 및 기설정된 시간 동안, 상기 날숨예측주기 및 상기 들숨예측주기에 대하여 선제적인 송풍을 수행하기 위한 오프셋값을 적용하여 날숨이 시작되는 날숨보정타이밍 및 들숨이 시작되는 들숨보정타이밍을 도출하고, 상기 날숨보정타이밍 및 상기 들숨보정타이밍에 따라 상기 팬부의 동작모드를 날숨모드 및 들숨모드 사이에서 스위칭하는 제2동작모드단계;를 수행하는, 전동식마스크를 제공한다.
본 발명의 몇 실시예에서는, 상기 제1동작모드단계는, 상기 마스크본체 내부의 압력에서 상기 마스크본체 외부의 압력을 뺀 차압값이 감소하다가 기설정된 범위 이상으로 증가하는 경우에, 상기 팬부의 동작모드를 날숨모드로 동작시키는 단계; 상기 마스크본체 내부의 압력에서 상기 마스크본체 외부의 압력을 뺀 차압값이 증가하다가 기설정된 범위 이상으로 감소하는 경우에, 상기 팬부의 동작모드를 들숨모드로 동작시키는 단계; 상기 제1동작모드단계에서의 각각의 날숨모드의 동작주기들의 정보에 기초하여 상기 날숨예측주기를 도출하는 단계; 및 상기 제1동작모드단계에서의 각각의 들숨모드의 동작주기들의 정보에 기초하여 상기 들숨예측주기를 도출하는 단계;를 포함하는, 전동식마스크를 제공한다.
본 발명의 몇 실시예에서는, 상기 제2동작모드단계는, 상기 날숨예측주기 및 상기 들숨예측주기를 고려하여, 상기 팬부가 날숨모드로 동작하는 복수의 날숨타이밍 및 상기 팬부가 들숨모드로 동작하는 복수의 들숨타이밍을 도출하는 단계; 상기 날숨타이밍 및 상기 들숨타이밍에 대하여 기설정된 오프셋값을 적용하여, 날숨보정타이밍 및 들숨보정타이밍을 도출하는 단계; 및 상기 날숨보정타이밍에 해당하는 타이밍에서는 상기 팬부를 날숨모드로 동작시키고, 상기 들숨보정타이밍에 해당하는 타이밍에서는 상기 팬부를 들숨모드로 동작시키는 단계;를 포함하는, 전동식마스크를 제공한다.
본 발명의 몇 실시예에서는, 상기 제어부는, 기설정된 제1과거시간 동안의 상기 차압센서부에 의하여 센싱된 값들의 제1변동값을 도출하고, 상기 제1과거시간 이후의 기설정된 제2과거시간 동안의 상기 차압센서부에 의하여 센싱된 값들의 제2변동값을 도출하고, 상기 제1변동값 및 상기 제2변동값에 기초하여, 상기 제2과거시간 동안의 오프셋값을 보정하여 보정오프셋값을 도출하고, 기설정된 시간 동안, 상기 날숨예측주기 및 상기 들숨예측주기에 대하여 선제적인 송풍을 수행하기 위한 상기 보정오프셋값을 적용하여 날숨이 시작되는 날숨보정타이밍 및 들숨이 시작되는 들숨보정타이밍을 도출하고, 상기 날숨보정타이밍 및 상기 들숨보정타이밍에 따라 상기 팬부의 동작모드를 날숨모드 및 들숨모드 사이에서 스위칭하는 제3동작모드단계;를 포함하는, 전동식마스크를 제공한다.
본 발명의 몇 실시예에서는, 상기 제3동작모드단계는, 상기 날숨예측주기 및 상기 들숨예측주기를 고려하여, 상기 팬부가 날숨모드로 동작하는 복수의 날숨타이밍 및 상기 팬부가 들숨모드로 동작하는 복수의 들숨타이밍을 도출하는 단계; 상기 날숨타이밍 및 상기 들숨타이밍에 대하여 상기 보정오프셋값을 적용하여, 날숨보정타이밍 및 들숨보정타이밍을 도출하는 단계; 및 상기 날숨보정타이밍에 해당하는 타이밍에서는 상기 팬부를 날숨모드로 동작시키고, 상기 들숨보정타이밍에 해당하는 타이밍에서는 상기 팬부를 들숨모드로 동작시키는 단계;를 포함하는 전동식마스크를 제공한다.
본 발명의 몇 실시예에서는, 상기 제어부는, 상기 제1동작모드단계를 수행한 후에, 상기 제2동작모드단계를 수행하고, 상기 제2동작모드단계를 수행한 후에, 상기 제3동작모드단계를 수행하고, 상기 제3동작모드단계가 수행된 이후, 기설정된 기간 동안 변동값들이 기설정된 크기 미만인 경우에는, 상기 제3동작모드단계가 다시 수행되고, 상기 제3동작모드단계가 수행된 이후, 기설정된 기간 동안 변동값들이 기설정된 크기 이상인 경우에는, 상기 제1동작모드단계가 수행되는, 전동식마스크를 제공한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예는, 마스크본체; 마스크본체의 내부 및 외부의 압력차이를 센싱하는 차압센서부; 상기 마스크본체 외부의 공기가 상기 마스크본체 내부로 이동하도록 동작하는 흡기팬을 포함하는 팬부; 및 상기 흡기팬을 제어하는 제어부;를 포함하는 전동식마스크의 제어방법으로서, 기설정된 시간 동안, 상기 차압센서부에 의하여 센싱된 값에 기초하여 실시간으로 상기 팬부의 동작모드를 날숨모드 및 들숨모드 사이에서 스위칭하고, 상기 차압센서부에 의하여 센싱된 값에 의하여 사용자의 날숨예측주기 및 들숨예측주기를 도출하는 제1동작모드단계; 및 기설정된 시간 동안, 상기 날숨예측주기 및 상기 들숨예측주기에 대하여 선제적인 송풍을 수행하기 위한 오프셋값을 적용하여 날숨이 시작되는 날숨보정타이밍 및 들숨이 시작되는 들숨보정타이밍을 도출하고, 상기 날숨보정타이밍 및 상기 들숨보정타이밍에 따라 상기 팬부의 동작모드를 날숨모드 및 들숨모드 사이에서 스위칭하는 제2동작모드단계;를 포함하는, 전동식마스크의 제어방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자의 호흡정보를 지속적으로 도출하고 호흡주기를 예측하여 선제적으로 정화된 공기를 공급함으로써, 신체활동이 많은 운동 시에도 편안하게 착용할 수 있는 전동식마스크를 제공할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 차압센서부에 의하여 센싱된 차압값에 기초하여 사용자의 날숨 및 들숨의 주기가 도출되고, 도출된 주기에 따라 팬부의 동작모드가 스위칭됨에 따라, 불필요한 에너지 낭비를 방지하여 전동식마스크의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자의 날숨주기 및 들숨주기를 예측한 날숨예측주기 및 들숨예측주기를 도출함으로써, 팬부가 선제적으로 작동할 수 있고, 전동식마스크를 착용한 사용자가 장시간 동안 보다 편안하게 호흡할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 날숨예측주기 및 들숨예측주기에 적용되는 오프셋값이 실시간으로 보정됨에 따라, 전동식마스크를 착용할수록 착용감이 개선되는 효과를 발휘할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식마스크를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판부의 내부 구성을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식마스크의 착용상태를 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1동작모드단계의 세부단계들을 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1동작모드단계에서 날숨모드 및 들숨모드의 동작주기를 도출하는 과정을 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2동작모드단계의 세부단계들을 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2동작모드단계에서 날숨보정타이밍 및 들숨보정타이밍을 도출하는 과정을 개략적으로 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 변동값의 산출방식들을 개략적으로 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 동작을 예시적으로 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 오프셋값의 보정과정을 예시적으로 도시한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제3동작모드단계의 세부단계들을 개략적으로 도시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제3동작모드단계에서 날숨보정타이밍 및 들숨보정타이밍을 도출하는 과정을 개략적으로 도시한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식마스크의 제어방법을 개략적으로 도시하는 순서도를 도시한다.
이하에서는, 다양한 실시예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.
본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다. 아래에서 사용되는 용어들 '~부', '컴포넌트', '모듈', '시스템', '인터페이스' 등은 일반적으로 컴퓨터 관련 엔티티(computer-related entity)를 의미하며, 예를 들어, 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어를 의미할 수 있다.
또한, 다양한 양상들 및 특징들이 다수의 디바이스들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있는 시스템에 의하여 제시될 것이다. 다양한 시스템들이, 추가적인 장치들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있다는 점 그리고/또는 도면들과 관련하여 논의된 장치들, 컴포넌트들, 모듈들 등 전부를 포함하지 않을 수도 있다는 점 또한 이해되고 인식되어야 한다.
더불어, 용어 "또는"은 배타적 "또는"이 아니라 내포적 "또는"을 의미하는 것으로 의도된다. 즉, 달리 특정되지 않거나 문맥상 명확하지 않은 경우에, "X는 A 또는 B를 이용한다"는 자연적인 내포적 치환 중 하나를 의미하는 것으로 의도된다. 즉, X가 A를 이용하거나; X가 B를 이용하거나; 또는 X가 A 및 B 모두를 이용하는 경우, "X는A 또는 B를 이용한다"가 이들 경우들 어느 것으로도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 "및/또는"이라는 용어는 열거된 관련 아이템들 중 하나 이상의 아이템의 가능한 모든 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 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. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예들에서, 별도로 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 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식마스크(1)를 개략적으로 도시한다.
도 1(A)는 상기 전동식마스크(1)를 개략적으로 도시하고, 도 1(B)는 사용자에 의해 착용된 상기 전동식마스크(1)의 착용상태를 개략적으로 도시한다. 도 1(A)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서 상기 전동식마스크(1)는 마스크본체(100), 팬부(300), 및 필터(600)를 포함할 수 있다.
상기 마스크본체(100)는, 상기 전동식마스크(1)를 착용하는 사용자의 안면부에 밀착될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 상기 전동식마스크(1)를 착용하는 사용자의 안면부와 접촉하는 상기 마스크본체(100)의 일부에 실리콘을 포함하는 실링부재(미도시)가 구비됨에 따라 사용자의 안면부와 상기 마스크본체(100) 사이의 밀착 구조를 형성할 수 있다.
한편, 상기 팬부(300)는, 흡입구, 팬모듈, 필터모듈, 및 배출구를 포함하고, 상기 마스크본체(100)의 일측에 구비된 관통홀에 수용되거나 상기 관통홀을 포함하는 형태로 배치될 수 있다. 이 때, 상기 팬부(300)의 일면은 상기 마스크본체(100)의 외부에 노출될 수 있고, 상기 팬부(300)의 타면은 상기 마스크본체(100)의 내부에 노출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 마스크본체(100) 외부의 공기는 상기 팬부(300)의 팬모듈에 의해 상기 팬부(300)의 일면에 배치된 흡입구로 이동하고, 상기 팬부(300) 내부로 이동된 공기는 상기 필터모듈에 의해 유해물질이 걸러지고, 유해물질이 걸러진 정화된 공기는 상기 팬부(300)의 타면에 배치된 상기 배출구를 통해 상기 마스크본체(100) 내부로 공급될 수 있다. 이 때, 상기 팬부(300)는 흡기팬을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에서, 상기 마스크본체(100) 내부의 공기는 상기 팬부(300)의 팬모듈에 의해 상기 팬부(300)의 타면에 배치된 상기 흡입구로 이동하여 상기 팬부(300)의 일면에 배치된 상기 배출구를 통해 상기 마스크본체(100) 외부로 배출될 수 있다. 이 때, 상기 팬부(300)는 배기팬을 포함할 수 있다.
또한, 상기 팬부(300)는, 흡기팬, 및 배기팬 중 1 이상을 포함할 수 있다. 상기 흡기팬 및 배기팬의 구성은 상기 전동식마스크(1)의 작동 환경 또는 사용자의 요구 사양에 따라 가변적으로 이루어질 수 있다. 이하에서는, 본 발명을 상기 팬부(300)가 상기 흡기팬을 포함하는 실시예를 기준으로 설명하도록 한다.
한편, 상기 필터(600)는, 상기 마스크본체(100)의 일측에 구비되어 상기 전동식마스크(1) 내부로 유입되는 외부 공기에 포함된 유해물질을 필터링할 수 있다. 즉, 상기 전동식마스크(1)를 착용한 사용자가 공기를 들이마시는 들숨과정에서, 상기 전동식마스크(1) 외부의 공기가 상기 전동식마스크(1) 내부로 이동하면서 상기 필터(600)를 거치게 되며, 이 때 외부의 공기가 상기 필터(600)에 의해 정화된 후에 상기 전동식마스크(1) 내부로 공급될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 필터(600)는 종래에 사용되고 있는 필터 중 어느 하나를 선택하여 사용될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 상기 전동식마스크(1)는 배기밸브를 더 포함할 수 있다. 상기 배기밸브는, 상기 마스크본체(100)의 하측에 구비될 수 있으며, 체크밸브의 형태일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 사용자의 코 또는 입으로부터 배출된 공기가 상기 배기밸브를 통해 배출될 수 있고, 상기 배기밸브는 일방향밸브의 형태인 체크밸브를 포함함에 따라 외부 공기가 사용자에게 역류되는 것을 방지할 수 있다.
상기와 같은 구조에 따라, 사용자가 상기 전동식마스크를 착용하는 경우에 외부의 공기가 상기 팬부에 의해 정화되어 상기 마스크본체 내부로 공급되고, 사용자로의 코 또는 입으로부터 배출된 공기는 상기 배기밸브를 통해 배출될 수 있다. 부가적으로, 외부의 공기가 상기 필터를 거쳐서 상기 마스크본체 내부로 공급될 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 상기 전동식마스크(1)는 상기 마스크본체(100)의 내부에 기판부(2)를 포함할 수 있다. 상기 기판부(2)의 상세한 설명은 후술하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 기판부(2)의 내부 구성을 개략적으로 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전동식마스크(1)로서, 마스크본체(100); 상기 마스크본체(100)의 내부 및 외부의 압력차이를 센싱하는 차압센서부(200); 상기 마스크본체(100) 외부의 공기가 상기 마스크본체(100) 내부로 이동하도록 동작하는 흡기팬을 포함하는 팬부(300); 및 상기 흡기팬을 제어하는 제어부(400);를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기판부(2)는, 상기 차압센서부(200), 상기 제어부(400), 및 상기 전원부(500)를 포함할 수 있으며, 상기 제어부(400)는 상기 차압센서부(200)에 의해 센싱되는 값에 기초하여 상기 팬부(300)를 제어할 수 있다.
상기 차압센서부(200)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1프로브(210) 및 제2프로브(220)를 포함할 수 있고, 이를 이용하여 상기 마스크본체(100)의 내부 및 외부의 압력차이를 센싱할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1프로브(210)는 상기 마스크본체(100)의 내부에 배치되고, 상기 제2프로브(220)는 상기 마스크본체(100)의 외부에 배치될 수 있고, 이에 따라, 상기 제1프로브(210)는 상기 마스크본체(100)의 내부의 압력값을 센싱하고, 상기 제2프로브(220)는 상기 마스크본체(100)의 외부의 압력값을 센싱하고, 상기 차압센서부(200)는 상기 제1프로브(210) 및 상기 제2프로브(220)에 의해 센싱된 압력값들의 차이인 차압값을 센싱할 수 있다. 본 발명의 다른 일 실시예에서는 상기 제1프로브(210)는 상기 마스크본체(100)의 외부에 배치되고, 상기 제2프로브(220)는 상기 마스크본체(100)의 내부에 배치될 수 있다.
한편, 상기 팬부(300)는, 전술한 바와 같이, 흡기팬, 및 배기팬 중 1 이상을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 상기 팬부(300)는 상기 마스크본체(100) 외부의 공기가 상기 마스크본체(100) 내부로 이동하도록 동작하는 흡기팬을 포함할 수 있다. 상기 흡기팬 및 배기팬의 구성은 상기 전동식마스크(1)의 작동 환경 또는 사용자의 요구 사양에 따라 가변적으로 이루어질 수 있으며, 이하에서는 전술한 바와 같이 상기 팬부(300)가 상기 흡기팬을 포함하는 실시예를 기준으로 설명하도록 한다.
한편, 상기 제어부(400)는, 전술한 바와 같이, 상기 흡기팬을 제어할 수 있다. 즉, 상기 제어부(400)는 상기 차압센서부(200)로부터 센싱된 값에 기초하여 상기 흡기팬을 포함하는 상기 팬부(300)를 제어할 수 있다.
한편, 상기 전원부(500)는, 배터리를 포함하는 전원장치이며, 본 발명에 따른 상기 전동식마스크(1)가 동작하는 데에 필요한 전원을 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제어부(400)는, 기설정된 시간 동안, 상기 차압센서부(200)에 의하여 센싱된 값에 기초하여 실시간으로 상기 팬부(300)의 동작모드를 날숨모드 및 들숨모드 사이에서 스위칭하고, 상기 차압센서부(200)에 의하여 센싱된 값에 의하여 사용자의 날숨예측주기 및 들숨예측주기를 도출하는 제1동작모드단계; 및 기설정된 시간 동안, 상기 날숨예측주기 및 상기 들숨예측주기에 대하여 선제적인 송풍을 수행하기 위한 오프셋값을 적용하여 날숨이 시작되는 날숨보정타이밍 및 들숨이 시작되는 들숨보정타이밍을 도출하고, 상기 날숨보정타이밍 및 상기 들숨보정타이밍에 따라 상기 팬부(300)의 동작모드를 날숨모드 및 들숨모드 사이에서 스위칭하는 제2동작모드단계;를 수행할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(400)는, 제1동작모드부(410), 및 제2동작모드부(420)를 포함할 수 있다.
상기 제어부(400)의 상기 제1동작모드부(410)는 기설정된 시간 동안 상기 차압센서부(200)에 의해 센싱된 값에 기초하여 상기 팬부(300)의 동작을 제어하고, 사용자의 날숨예측주기 및 들숨예측주기를 도출하는 상기 제1동작모드단계를 수행할 수 있다. 상기 제1동작모드단계가 수행되는 상기 기설정된 시간은, 상기 전동식마스크(1)를 착용한 사용자의 상기 날숨예측주기 및 상기 들숨예측주기를 도출하기까지의 시간이고 상기 기설정된 시간 동안 상기 팬부(300)는 날숨모드 또는 들숨모드로 1회 내지 10회 동작할 수 있다. 상기 제1동작모드단계에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
한편, 상기 제어부(400)의 상기 제2동작모드부(420)는 기설정된 시간 동안 상기 날숨예측주기 및 상기 들숨예측주기를 기초로 오프셋값이 적용된 날숨보정타이밍 및 들숨보정타이밍을 도출하여 상기 팬부(300)의 동작을 제어하는 상기 제2동작모드단계를 수행할 수 있다. 상기 제2동작모드단계가 수행되는 상기 기설정된 시간은, 오프셋값이 적용된 상기 날숨보정타이밍 및 상기 들숨보정타이밍에 따라 상기 팬부(300)가 작동되는 시간이다. 상기 제2동작모드단계에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제어부(400)는, 기설정된 제1과거시간 동안의 상기 차압센서부(200)에 의하여 센싱된 값들의 제1변동값을 도출하고, 상기 제1과거시간 이후의 기설정된 제2과거시간 동안의 상기 차압센서부(200)에 의하여 센싱된 값들의 제2변동값을 도출하고, 상기 제1변동값 및 상기 제2변동값에 기초하여, 상기 제2과거시간 동안의 오프셋값을 보정하여 보정오프셋값을 도출하고, 기설정된 시간 동안, 상기 날숨예측주기 및 상기 들숨예측주기에 대하여 선제적인 송풍을 수행하기 위한 상기 보정오프셋값을 적용하여 날숨이 시작되는 날숨보정타이밍 및 들숨이 시작되는 들숨보정타이밍을 도출하고, 상기 날숨보정타이밍 및 상기 들숨보정타이밍에 따라 상기 팬부(300)의 동작모드를 날숨모드 및 들숨모드 사이에서 스위칭하는 제3동작모드단계;를 수행할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(400)는, 제3동작모드부(430)를 포함할 수 있다. 상기 제어부(400)의 상기 제3동작모드부(430)는 제1과거시간 및 제2과거시간 동안 각각 도출된 제1변동값 및 제2변동값에 기초하여 기존에 적용된 오프셋값을 보정하는 보정오프셋값을 도출하고, 기설정된 시간 동안 상기 날숨예측주기 및 상기 들숨예측주기를 기초로 보정오프셋값이 적용된 날숨보정타이밍 및 들숨보정타이밍을 도출하여 상기 팬부(300)의 동작을 제어하는 상기 제3동작모드단계를 수행할 수 있다.
상기 제1과거시간은 상기 차압센서부(200)에 의하여 센싱된 값들의 제1변동값이 도출되는 시간이고, 상기 제2과거시간은 상기 차압센서부(200)에 의하여 센싱된 값들의 제2변동값이 도출되는 시간이다. 또한, 상기 제3동작모드단계가 수행되는 상기 기설정된 시간은, 상기 제1변동값 및 상기 제2변동값에 기초하여 보정된 보정오프셋값이 적용된 상기 날숨보정타이밍 및 상기 들숨보정타이밍에 따라 상기 팬부(300)가 작동되는 시간이다. 상기 제3동작모드단계에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
전술한 바와 같이, 상기 전동식마스크(1)는 상기 마스크본체(100)의 내부에 기판부(2)를 포함할 수 있다. 다만, 상기 기판부(2)의 위치는 상기 마스크본체(100)의 내부에 한정되지 않고, 마스크의 종류와 크기 및 착용 방법 등에 따라 가변적으로 배치될 수 있다.
상기와 같이, 상기 전동식마스크(1)가 상기 기판부(2)를 구비함에 따라, 상기 기판부(2)에 포함된 상기 전원부(500)에 의하여 전원을 공급받고, 상기 차압센서부(200)에 의하여 센싱된 값에 따라 상기 팬부(300)를 제어하여 상기 제1동작모드단계, 상기 제2동작모드단계, 및 상기 제3동작모드단계를 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 전동식마스크(1)의 착용상태를 개략적으로 도시한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 사용자는 상기 전동식마스크(1)를 안면부에 밀착하여 착용할 수 있다. 또한, 상기 전동식마스크(1)는 상기 마스크본체(100)의 내부에 상기 기판부(2)를 포함할 수 있고, 상기 마스크본체(100)의 일측에 상기 팬부(300)를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 차압센서부(200)의 상기 제1프로브(210)에 의해 센싱되는 상기 마스크본체(100) 내부의 압력값은 Pint이고, 상기 차압센서부(200)의 상기 제2프로브(220)에 의해 센싱되는 상기 마스크본체(100) 외부의 압력값은 Pext이다. 이 때, 상기 마스크본체(100)의 내부 및 외부의 압력차이인 차압값(△P)은 상기 압력값의 차이이며, 아래와 같이 정리될 수 있다.
Figure 112020104602122-pat00001
위 식에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 차압값은, 사용자가 숨을 내쉬는 경우 상기 마스크본체(100) 내부의 압력값의 증가에 따라 증가될 수 있고, 사용자가 숨을 들이마시는 경우 상기 마스크본체(100) 내부의 압력값의 감소에 따라 감소될 수 있다.
한편, 본 발명의 전동식마스크(1)는 산업용이 아닌 일반용 마스크이므로, 상기 전동식마스크(1)를 착용한 사용자의 안면부와 마스크 사이의 밀착구조가 비교적 정밀하지 않은 문제점이 있다. 본 발명에서는 이를 보완하기 위하여 필터장치를 활용하였다. 즉, 본 발명에서는 상기 필터장치를 이용하여 상기 차압센서부(200)에 의해 센싱되는 상기 마스크본체(100) 내부 및 외부의 압력값 Pint, 및 Pext을 보정하였고, 보정된 압력값을 이용하여 차압값(△P)을 도출하였다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 필터장치는 확장 칼만필터, 칼만필터, 및 레그필터를 포함할 수 있으나, 이에 한정하지 않고 압력값을 보정할 수 있는 모든 필터장치를 사용할 수 있다. 이하에서의 모든 압력값 및 차압값은 상기 필터장치에 의하여 보정된 값이다.
이와 같이, 상기 차압센서부(200)에 의하여 센싱되는 상기 마스크본체(100) 내부의 압력값, 상기 마스크본체(100) 외부의 압력값, 및 차압값이 필터장치에 의하여 보정됨에 따라, 상기 전동식마스크(1)의 밀착구조의 변형에 따른 상기 차압센서부(200)의 센싱오차를 보완할 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 상기 제어부(400)의 동작에 대하여 상세하게 서술하고자 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1동작모드단계의 세부단계들을 개략적으로 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 상기 제1동작모드단계는, 상기 마스크본체(100) 내부의 압력에서 상기 마스크본체(100) 외부의 압력을 뺀 차압값이 감소하다가 기설정된 범위 이상으로 증가하는 경우에, 상기 팬부(300)의 동작모드를 날숨모드로 동작시키는 단계; 상기 마스크본체(100) 내부의 압력에서 상기 마스크본체(100) 외부의 압력을 뺀 차압값이 증가하다가 기설정된 범위 이상으로 감소하는 경우에, 상기 팬부(300)의 동작모드를 들숨모드로 동작시키는 단계; 상기 제1동작모드단계에서의 각각의 날숨모드의 동작주기들의 정보에 기초하여 상기 날숨예측주기를 도출하는 단계; 및 상기 제1동작모드단계에서의 각각의 들숨모드의 동작주기들의 정보에 기초하여 상기 들숨예측주기를 도출하는 단계;를 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1동작모드단계는 상기 날숨모드동작단계(411); 상기 들숨모드동작단계(412); 상기 날숨예측주기도출단계(413); 및 상기 들숨예측주기도출단계(414);를 포함할 수 있다.
상기 날숨모드동작단계(411)에서는, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 마스크본체(100) 내부의 압력에서 상기 마스크본체(100) 외부의 압력을 뺀 차압값이 감소하다가 기설정된 범위 이상으로 증가하는 경우에, 상기 팬부(300)의 동작모드를 날숨모드로 동작시킬 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 차압값은, 사용자가 숨을 내쉬는 경우 상기 마스크본체(100) 내부의 압력값의 증가에 따라 증가될 수 있다. 즉, 상기 제어부(400)는 차압값이 기설정된 범위 이상으로 증가하는 경우를 상기 전동식마스크(1)를 착용한 사용자가 숨을 내쉬는 상태인 것으로 판단하고, 사용자의 호흡상태에 대응되도록 상기 팬부(300)의 동작모드를 날숨모드로 동작시킬 수 있다. 상기 날숨모드는 상기 팬모듈의 회전속도가 비교적 느리거나 0에 가까운 상태일 수 있다.
한편, 상기 들숨모드동작단계(412)에서는, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 마스크본체(100) 내부의 압력에서 상기 마스크본체(100) 외부의 압력을 뺀 차압값이 증가하다가 기설정된 범위 이상으로 감소하는 경우에, 상기 팬부(300)의 동작모드를 들숨모드로 동작시킬 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 차압값은, 사용자가 숨을 들이마시는 경우 상기 마스크본체(100) 내부의 압력값의 감소에 따라 감소될 수 있다. 즉, 상기 제어부(400)는 차압값이 기설정된 범위 이상으로 감소하는 경우를 상기 전동식마스크(1)를 착용한 사용자가 숨을 들이마시는 상태인 것으로 판단하고, 사용자의 호흡상태에 대응되도록 상기 팬부(300)의 동작모드를 들숨모드로 동작시킬 수 있다. 상기 들숨모드는 상기 팬모듈의 회전속도가 비교적 빠른 상태일 수 있다.
이와 같이, 상기 제어부(400)가 상기 제1동작모드단계를 수행하는 초기에는 상기 차압값에 따라 상기 팬부(300)의 동작모드를 날숨모드 또는 들숨모드로 스위칭할 수 있다. 바람직하게는, 상기 제어부(400)는, 상기 차압센서부(200)에 의하여 센싱된 차압값에 기초하여 사용자의 날숨 및 들숨의 주기를 도출하고, 도출된 주기에 따라 상기 팬부(300)의 동작모드를 스위칭함에 따라, 상기 전동식마스크(1)의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 날숨예측주기도출단계(413)는, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1동작모드단계에서의 각각의 날숨모드의 동작주기들의 정보에 기초하여 상기 날숨예측주기를 도출할 수 있다. 상기 날숨예측주기는, 상기 차압센서부(200)에 의하여 센싱된 값에 기초하여 실시간으로 동작했던 상기 팬부(300)의 날숨모드의 동작주기들의 정보를 토대로 사용자의 날숨주기를 예측한 주기이다. 즉, 상기 날숨예측주기는 사용자의 호흡 패턴에 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 사용자가 천천히 호흡하는 경우에는 비교적 긴 날숨모드의 동작주기의 정보에 기초하여 긴 날숨예측주기를 도출할 수 있고, 반면, 사용자가 빠르게 호흡하는 경우에는 비교적 짧은 날숨모드의 동작주기의 정보에 기초하여 짧은 날숨예측주기를 도출할 수 있다.
한편, 상기 들숨예측주기도출단계(414)는, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1동작모드단계에서의 각각의 들숨모드의 동작주기들의 정보에 기초하여 상기 들숨예측주기를 도출할 수 있다. 상기 들숨예측주기는, 상기 차압센서부(200)에 의하여 센싱된 값에 기초하여 실시간으로 동작했던 상기 팬부(300)의 들숨모드의 동작주기들의 정보를 토대로 사용자의 들숨주기를 예측한 주기이다. 즉, 상기 들숨예측주기는 상기 날숨예측주기와 마찬가지로, 사용자의 호흡 패턴에 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 사용자가 천천히 호흡하는 경우에는 비교적 긴 들숨모드의 동작주기의 정보에 기초하여 긴 들숨예측주기를 도출할 수 있고, 반면, 사용자가 빠르게 호흡하는 경우에는 비교적 짧은 들숨모드의 동작주기의 정보에 기초하여 짧은 들숨예측주기를 도출할 수 있다.
이와 같이, 상기 제어부(400)가 상기 제1동작모드단계를 수행하는 후기에는 단계 초기에 작동된 날숨모드 또는 들숨모드의 동작주기들의 정보에 기초하여 상기 날숨예측주기 또는 상기 들숨예측주기를 도출할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1동작모드단계에서 날숨모드 및 들숨모드의 동작주기를 도출하는 과정을 개략적으로 도시한다.
도 5(a)는 상기 필터장치에 의해 보정되기 전의 시간에 따른 차압값을 나타내는 그래프이다. 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 사용자의 안면부와 마스크 사이의 틈으로 외부 공기가 유입되는 경우 측정된 압력값에 오차가 발생하여 이를 이용한 차압값이 튀는 현상이 발생될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 이를 보완하기 위하여 확장 칼만필터를 포함하는 상기 필터장치를 이용하여 압력값을 보정하였고, 도 5(b)는 보정된 차압값의 그래프를 도시하고 있다. 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(400)는 차압값이 기설정된 범위를 기준으로 증가할 때에는 상기 팬부(300)를 날숨모드로 동작시킬 수 있고, 감소할 때에는 상기 팬부(300)를 들숨모드로 동작시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제2동작모드단계의 세부단계들을 개략적으로 도시하고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제2동작모드단계에서 날숨보정타이밍 및 들숨보정타이밍을 도출하는 과정을 개략적으로 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 상기 제2동작모드단계는, 상기 날숨예측주기 및 상기 들숨예측주기를 고려하여, 상기 팬부(300)가 날숨모드로 동작하는 복수의 날숨타이밍 및 상기 팬부(300)가 들숨모드로 동작하는 복수의 들숨타이밍을 도출하는 단계; 상기 날숨타이밍 및 상기 들숨타이밍에 대하여 기설정된 오프셋값을 적용하여, 날숨보정타이밍 및 들숨보정타이밍을 도출하는 단계; 및 상기 날숨보정타이밍에 해당하는 타이밍에서는 상기 팬부(300)를 날숨모드로 동작시키고, 상기 들숨보정타이밍에 해당하는 타이밍에서는 상기 팬부(300)를 들숨모드로 동작시키는 단계;를 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제2동작모드단계는 동작타이밍도출단계(421); 오프셋값이 적용된 날숨보정타이밍 및 들숨보정타이밍 도출단계(422); 및 날숨모드 및 들숨모드 동작단계(423);를 포함할 수 있다.
상기 동작타이밍도출단계(421)에서는, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 날숨예측주기 및 상기 들숨예측주기를 고려하여, 상기 팬부(300)가 날숨모드로 동작하는 복수의 날숨타이밍 및 상기 팬부(300)가 들숨모드로 동작하는 복수의 들숨타이밍을 도출할 수 있다. 도 7(a)는 전술한 제1동작모드단계에서 도출된 날숨예측주기 및 들숨예측주기를 도시한다. 상기 동작타이밍도출단계(421)에서는, 도 7(a)에 도시된 상기 날숨예측주기 및 상기 들숨예측주기를 고려하여, 1 이상의 날숨타이밍 및 1 이상의 들숨타이밍을 도출할 수 있다. 상기 날숨타이밍은 상기 날숨예측주기가 시작되는 시점이고, 상기 들숨타이밍은 상기 들숨예측주기가 시작되는 시점이다. 도 7(b)는 도출된 상기 1 이상의 날숨타이밍 및 상기 1 이상의 들숨타이밍을 도시한다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 1 이상의 날숨타이밍은 a1, a2, ..., an이고, 상기 1 이상의 들숨타이밍은 b1, b2, ..., bn이다.
한편, 상기 오프셋값이 적용된 날숨보정타이밍 및 들숨보정타이밍 도출단계(422)에서는, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 날숨타이밍 및 상기 들숨타이밍에 대하여 기설정된 오프셋값을 적용하여, 날숨보정타이밍 및 들숨보정타이밍을 도출할 수 있다. 도 7(c)에 도시된 바와 같이, 상기 제2동작모드단계에서는 상기 날숨타이밍 및 상기 들숨타이밍 각각에 대하여 기설정된 오프셋값을 적용하여 상기 날숨보정타이밍 및 상기 들숨보정타이밍을 도출할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 1 이상의 날숨보정타이밍은 a2', a3', ..., an'이고, 상기 1 이상의 들숨타이밍은 b1', b2', ..., bn'이다.
한편, 상기 날숨모드 및 들숨모드 동작단계(423)에서는, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 날숨보정타이밍에 해당하는 타이밍에서는 상기 팬부(300)를 날숨모드로 동작시키고, 상기 들숨보정타이밍에 해당하는 타이밍에서는 상기 팬부(300)를 들숨모드로 동작시킬 수 있다. 도 7(d)에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(400)는 상기 날숨보정타이밍 및 상기 들숨보정타이밍에 맞추어 상기 팬부(300)의 동작모드를 날숨모드 및 들숨모드 사이에서 스위칭할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부(400)는 상기 날숨보정타이밍인 a2', a3', ..., an'에 맞추어 상기 팬부(300)를 날숨모드로 동작시키고, 상기 들숨보정타이밍인 b1', b2', ..., bn'에 맞추어 상기 팬부(300)를 들숨모드로 동작시킨다.
이와 같이, 상기 제2동작모드단계에서는, 날숨예측주기 및 들숨예측주기를 고려하여 날숨타이밍 및 들숨타이밍을 도출하고, 상기 날숨타이밍 및 상기 들숨타이밍 각각에 기설정된 오프셋값을 적용하여 날숨보정타이밍 및 들숨보정타이밍을 도출하고, 상기 날숨보정타이밍 및 상기 들숨보정타이밍에 맞추어 상기 팬부(300)의 동작모드가 날숨모드 및 들숨모드 사이에서 스위칭 될 수 있다.
즉, 상기 제2동작모드단계에서는 상기 제1동작모드단계에서 도출된 날숨예측주기 및 들숨예측주기에 대하여 오프셋값을 적용함으로써, 사용자의 호흡 주기보다 선제적으로 상기 팬부(300)의 송풍을 수행할 수 있다. 이에 따라, 사용자가 상기 전동식마스크(1)를 착용하는 경우에도 편안하게 호흡할 수 있도록 유도할 수 있다.
바람직하게는, 사용자의 날숨주기 및 들숨주기를 예측한 날숨예측주기 및 들숨예측주기를 도출함으로써, 상기 팬부(300)가 선제적으로 작동할 수 있고, 상기 전동식마스크(1)를 착용한 사용자가 장시간 동안 보다 편안하게 호흡할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 변동값의 산출방식들을 개략적으로 도시한다.
전술한 바와 같이, 상기 제어부(400)의 상기 제3동작모드부(430)는 제1과거시간 및 제2과거시간 동안 각각 도출된 제1변동값 및 제2변동값에 기초하여 기존에 적용된 오프셋값을 보정하는 보정오프셋값을 도출하고, 기설정된 시간 동안 상기 날숨예측주기 및 상기 들숨예측주기를 기초로 보정오프셋값이 적용된 날숨보정타이밍 및 들숨보정타이밍을 도출하여 상기 팬부(300)의 동작을 제어하는 상기 제3동작모드단계를 수행할 수 있다. 즉, 상기 제3동작모드단계가 수행되기 위하여 상기 제1변동값 및 상기 제2변동값을 포함하는 변동값의 산출이 요구된다.
도 8(a)에 도시된 바와 같이, 상기 변동값은 연속하는 주기에서 차압값의 차이의 평균으로 산출될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 제1최대값에서의 차압값의 차이는 x1, 제1최소값에서의 차압값의 차이는 x2, 제2최대값에서의 차압값의 차이는 x3, 제2최소값에서의 차압값의 차이는 x4, 제3최대값에서의 차압값의 차이는 x5이고, 이 때의 변동값은 x1, x2, x3, x4, 및 x5의 평균으로 산출될 수 있다.
한편, 도 8(b) 및 도 8(c)에 도시된 바와 같이, 상기 변동값은 차압값 각각의 분산에 기초하여 산출될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 변동값은 점선을 기준으로, 측정된 차압값의 최대값 및 최소값 각각의 분산된 값으로 산출될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 변동값은 점선을 기준으로, 측정된 차압값들 각각의 분산된 값으로 산출될 수 있다.
즉, 상기 제3동작모드단계는 상기와 같이 산출된 상기 변동값에 기초하여, 기존에 적용된 오프셋값을 보정하는 보정오프셋값을 도출할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제어부(400)의 동작을 예시적으로 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제어부(400)는, 상기 제1동작모드단계를 수행한 후에, 상기 제2동작모드단계를 수행하고, 상기 제2동작모드단계를 수행한 후에, 상기 제3동작모드단계를 수행하고, 상기 제3동작모드단계가 수행된 이후, 기설정된 기간 동안 변동값들이 기설정된 크기 미만인 경우에는, 상기 제3동작모드단계가 다시 수행되고, 상기 제3동작모드단계가 수행된 이후, 기설정된 기간 동안 변동값들이 기설정된 크기 이상인 경우에는, 상기 제1동작모드단계가 수행될 수 있다.
도 9에 도시된 V1, V2, V3, V4, 및 VN는 각 동작모드단계가 수행되는 시간 동안 도출된 각각의 변동값들이고, O1, O2, O3, O4, 및 ON는 각 동작모드단계가 수행되는 동안 적용된 오프셋값들이다. 예를 들어, 도 9에 도시된 변동값 V1이 도출되는 제1과거시간 동안에는 오프셋값 O1이 적용되어 제1동작모드단계가 수행되고, 변동값 V2이 도출되는 제2과거시간 동안에는 오프셋값 O2이 적용되어 제2동작모드단계가 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(400)는, 제1동작모드단계, 제2동작모드단계, 제3동작모드단계, 제3동작모드단계, 및 제1동작모드단계를 순차적으로 수행할 수 있다. 전술한 바에 따라, 해당 실시예에서는 상기 제3동작모드단계가 수행된 이후에 도출된 변동값들이 기설정된 기간 이상 기설정된 크기 미만을 유지하여 상기 제3동작모드단계가 다시 수행된 후에, 기설정된 기간 이상 기설정된 크기 이상의 변동값들이 도출되어 상기 제1동작모드단계가 수행될 수 있다. 예를 들어, 이 경우는, 사용자가 상기 전동식마스크(1)를 비교적 오랜 시간 동안 착용하고, 이후에 과도한 움직임, 또는 마스크 미착용으로 인하여 사용자의 호흡속도가 크게 변동된 상황에 해당할 수 있다.
한편, 상기 제3동작모드단계에서는, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 변동값들이 기설정된 크기 미만일 수 있도록 보정오프셋값을 실시간으로 적용하여 날숨보정타이밍 및 들숨보정타이밍을 도출할 수 있다.
예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 과거시간 동안 오프셋값 O3이 적용되어 제3동작모드단계가 수행된 결과 변동값 V3이 기설정된 크기 미만으로 감소되었다면, 다음 오프셋값인 O4는 기존에 적용된 오프셋값 O3와 동일한 방향으로 보정될 수 있다. 이 때, 상기 동일한 방향으로 보정되는 것은, O3가 기존의 오프셋값을 감소시키는 보정을 했다면 O4도 O3를 감소시키는 보정을 하고, O3가 기존의 오프셋값을 증가시키는 보정을 했다면 O4도 O3를 증가시키는 보정을 한 것을 의미한다. 반면, 과거시간 동안 오프셋값 O4가 적용되어 제3동작모드단계가 수행된 결과 변동값 V4가 기설정된 크기 이상으로 증가하였다면, 다음 오프셋값인 O5는 기존에 적용된 오프셋값 O4와 다른 방향으로 보정될 수 있다. 이 때, 상기 다른 방향으로 보정되는 것은, O4가 기존의 오프셋값을 감소시키는 보정을 했다면 O5은 O4를 증가시키는 보정을 하고, O4가 기존의 오프셋값을 증가시키는 보정을 했다면 O5은 O4를 감소시키는 보정을 한 것을 의미한다.
즉, 상기 제3동작모드단계에서는 기존에 적용된 오프셋값을 보정하는 보정오프셋값을 도출하여 이를 상기 날숨보정타이밍 및 상기 들숨보정타이밍에 적용할 수 있으며, 상기 보정오프셋값은 상기 변동값을 감소시킬 수 있도록 도출되는 것이 바람직하다. 상기 보정오프셋값은 아래 식과 같은 함수로 표현될 수 있다.
Figure 112020104602122-pat00002
이 때, Ok는 보정오프셋값이고, Ok-1은 제2과거시간 동안 적용된 오프셋값이고, Vk-2는 제1과거시간 동안 도출된 제1변동값이고, Vk-1는 제2과거시간 동안 도출된 제2변동값이다. 예를 들어 도 9에 도시된 O3는 보정오프셋값이고, O2는 제2과거시간 동안 적용된 오프셋값이고, V1은 제1과거시간 동안 도출된 제1변동값이고, V2는 제2과거시간 동안 도출된 제2변동값이다. 즉, 상기 보정오프셋값은 상기 제1변동값 및 상기 제2변동값에 기초하여 기존에 적용된 오프셋값을 보정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 보정오프셋값은 아래 식과 같은 함수로 표현될 수 있다.
Figure 112020104602122-pat00003
이 때, Ok는 보정오프셋값이고, Ok-2는 제1과거시간 동안 적용된 오프셋값이고, Ok-1은 제2과거시간 동안 적용된 오프셋값이고, Vk-2는 제1과거시간 동안 도출된 제1변동값이고, Vk-1는 제2과거시간 동안 도출된 제2변동값이다. 예를 들어 도 9에 도시된 O3는 보정오프셋값이고, O1는 제1과거시간 동안 적용된 오프셋값이고, O2는 제2과거시간 동안 적용된 오프셋값이고, V1은 제1과거시간 동안 도출된 제1변동값이고, V2는 제2과거시간 동안 도출된 제2변동값이다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 보정오프셋값은, 제1과거시간 및 상기 제2과거시간 동안 적용된 상기 오프셋값들에 기초하여 상기 제1변동값 및 상기 제2변동값의 감소량을 고려하여 산출되며 상기 변동값을 감소시킬 수 있다.
이와 같이, 상기 제3동작모드단계에서 상기 변동값들이 기설정된 크기 미만일 수 있도록 보정오프셋값을 실시간으로 도출하고 적용하여 날숨보정타이밍 및 들숨보정타이밍을 도출함으로써, 상기 전동식마스크(1) 내부 및 외부의 압력차이가 지속적으로 감소될 수 있다. 이에 따라, 상기 제어부(400)는 상기 전동식마스크(1) 내부 및 외부의 압력차이가 최소화될 수 있도록 상기 제3동작모드단계를 수행하는 것이 바람직하다. 상기 전동식마스크(1) 내부 및 외부의 압력차이가 작을수록 상기 전동식마스크(1)를 착용한 사용자는 마스크를 착용했음에도 불구하고 장시간 동안 편안하게 호흡할 수 있다.
즉, 날숨예측주기 및 들숨예측주기에 적용되는 오프셋값이 실시간으로 보정됨에 따라, 상기 전동식마스크(1)를 착용할수록 착용감이 개선되는 효과를 발휘할 수 있다.
상기와 같은 전동식마스크(1) 동작모드의 작동은 후술하는 도 13에서 자세하게 후술하기로 한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 오프셋값의 보정과정을 예시적으로 도시한다.
전술한 바와 같이, 상기 제3동작모드단계에서는 기존에 적용된 오프셋값을 보정하는 보정오프셋값을 도출하여 이를 상기 날숨보정타이밍 및 상기 들숨보정타이밍에 적용할 수 있으며, 상기 보정오프셋값은 상기 변동값을 감소시킬 수 있도록 도출되는 것이 바람직하다. 도 10은 상기 제어부(400)에 의하여 상기 제3동작모드단계가 수행됨에 따라 변동값이 감소될 수 있도록 -0.2의 초기 오프셋값을 실시간으로 보정함으로써 -0.18의 보정오프셋값을 도출한 것을 도시한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제3동작모드단계의 세부단계들을 개략적으로 도시하고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제3동작모드단계에서 날숨보정타이밍 및 들숨보정타이밍을 도출하는 과정을 개략적으로 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제3동작모드단계는, 상기 날숨예측주기 및 상기 들숨예측주기를 고려하여, 상기 팬부(300)가 날숨모드로 동작하는 복수의 날숨타이밍 및 상기 팬부(300)가 들숨모드로 동작하는 복수의 들숨타이밍을 도출하는 단계; 상기 날숨타이밍 및 상기 들숨타이밍에 대하여 상기 보정오프셋값을 적용하여, 날숨보정타이밍 및 들숨보정타이밍을 도출하는 단계; 및 상기 날숨보정타이밍에 해당하는 타이밍에서는 상기 팬부(300)를 날숨모드로 동작시키고, 상기 들숨보정타이밍에 해당하는 타이밍에서는 상기 팬부(300)를 들숨모드로 동작시키는 단계;를 포함할 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제3동작모드단계는 동작타이밍도출단계(431); 보정오프셋값이 적용된 날숨보정타이밍 및 들숨보정타이밍 도출단계(432); 및 날숨모드 및 들숨모드 동작단계(433);를 포함할 수 있다.
상기 동작타이밍도출단계(431)에서는, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 날숨예측주기 및 상기 들숨예측주기를 고려하여, 상기 팬부(300)가 날숨모드로 동작하는 복수의 날숨타이밍 및 상기 팬부(300)가 들숨모드로 동작하는 복수의 들숨타이밍을 도출할 수 있다. 도 12(a)는 전술한 제1동작모드단계에서 도출된 날숨예측주기 및 들숨예측주기를 도시한다. 상기 동작타이밍도출단계(431)에서는, 도 12(a)에 도시된 상기 날숨예측주기 및 상기 들숨예측주기를 고려하여, 1 이상의 날숨타이밍 및 1 이상의 들숨타이밍을 도출할 수 있다. 상기 날숨타이밍은 상기 날숨예측주기가 시작되는 시점이고, 상기 들숨타이밍은 상기 들숨예측주기가 시작되는 시점이다. 도 12(b)는 도출된 상기 1 이상의 날숨타이밍 및 상기 1 이상의 들숨타이밍을 도시한다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 1 이상의 날숨타이밍은 a1, a2, ..., an이고, 상기 1 이상의 들숨타이밍은 b1, b2, ..., bn이다.
한편, 상기 보정오프셋값이 적용된 날숨보정타이밍 및 들숨보정타이밍 도출단계(432)에서는, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 날숨타이밍 및 상기 들숨타이밍에 대하여 상기 보정오프셋값을 적용하여, 날숨보정타이밍 및 들숨보정타이밍을 도출할 수 있다. 도 12(c)에 도시된 바와 같이, 상기 제3동작모드단계에서는 상기 들숨타이밍 및 상기 날숨타이밍 각각에 대하여 보정오프셋값을 적용하여 상기 날숨보정타이밍 및 상기 들숨보정타이밍을 도출할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 1 이상의 날숨보정타이밍은 a2', a3', ..., an'이고, 상기 1 이상의 들숨타이밍은 b1', b2', ..., bn'이다.
한편, 상기 날숨모드 및 들숨모드 동작단계(433)에서는, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 날숨보정타이밍에 해당하는 타이밍에서는 상기 팬부(300)를 날숨모드로 동작시키고, 상기 들숨보정타이밍에 해당하는 타이밍에서는 상기 팬부(300)를 들숨모드로 동작시킬 수 있다. 도 12(d)에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(400)는 상기 날숨보정타이밍 및 상기 들숨보정타이밍에 맞추어 상기 팬부(300)의 동작모드를 날숨모드 및 들숨모드 사이에서 스위칭할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부(400)는 상기 날숨보정타이밍인 a2', a3', ..., an'에 맞추어 상기 팬부(300)를 날숨모드로 동작시키고, 상기 들숨보정타이밍인 b1', b2', ..., bn'에 맞추어 상기 팬부(300)를 들숨모드로 동작시킨다.
이와 같이, 상기 제3동작모드단계에서는, 날숨예측주기 및 들숨예측주기를 고려하여 날숨타이밍 및 들숨타이밍을 도출하고, 상기 날숨타이밍 및 상기 들숨타이밍 각각에 보정오프셋값을 적용하여 날숨보정타이밍 및 들숨보정타이밍을 도출하고, 상기 날숨보정타이밍 및 상기 들숨보정타이밍에 맞추어 상기 팬부(300)의 동작모드가 날숨모드 및 들숨모드 사이에서 스위칭 될 수 있다.
즉, 상기 제3동작모드단계에서는 상기 제1동작모드단계에서 도출된 날숨예측주기 및 들숨예측주기에 대하여 보정오프셋값을 적용하고, 상기 보정오프셋값을 실시간으로 보정하여 도출함으로써, 사용자의 호흡 주기보다 선제적으로 수행하는 상기 팬부(300)의 송풍을 지속적으로 제공할 수 있다. 이에 따라, 사용자가 상기 전동식마스크(1)를 장시간 동안 착용하는 경우에도 편안하게 호흡할 수 있도록 유도할 수 있다.
바람직하게는, 날숨예측주기 및 들숨예측주기에 적용되는 오프셋값이 실시간으로 보정됨에 따라, 상기 전동식마스크(1)를 착용할수록 착용감이 개선되는 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 바람직하게는, 사용자의 호흡정보를 지속적으로 도출하고 호흡주기를 예측하여 선제적으로 정화된 공기를 공급함으로써, 신체활동이 많은 운동 시에도 편안하게 착용할 수 있는 상기 전동식마스크(1)를 제공할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 전동식마스크(1)의 제어방법을 개략적으로 도시하는 순서도를 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 마스크본체(100); 마스크본체(100)의 내부 및 외부의 압력차이를 센싱하는 차압센서부(200); 상기 마스크본체(100) 외부의 공기가 상기 마스크본체(100) 내부로 이동하도록 동작하는 흡기팬을 포함하는 팬부(300); 및 상기 흡기팬을 제어하는 제어부(400);를 포함하는 전동식마스크(1)의 제어방법으로서, 기설정된 시간 동안, 상기 차압센서부(200)에 의하여 센싱된 값에 기초하여 실시간으로 상기 팬부(300)의 동작모드를 날숨모드 및 들숨모드 사이에서 스위칭하고, 상기 차압센서부(200)에 의하여 센싱된 값에 의하여 사용자의 날숨예측주기 및 들숨예측주기를 도출하는 제1동작모드단계; 및 기설정된 시간 동안, 상기 날숨예측주기 및 상기 들숨예측주기에 대하여 선제적인 송풍을 수행하기 위한 오프셋값을 적용하여 날숨이 시작되는 날숨보정타이밍 및 들숨이 시작되는 들숨보정타이밍을 도출하고, 상기 날숨보정타이밍 및 상기 들숨보정타이밍에 따라 상기 팬부(300)의 동작모드를 날숨모드 및 들숨모드 사이에서 스위칭하는 제2동작모드단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어방법은 기설정된 제1과거시간 동안의 상기 차압센서부(200)에 의하여 센싱된 값들의 제1변동값을 도출하고, 상기 제1과거시간 이후의 기설정된 제2과거시간 동안의 상기 차압센서부(200)에 의하여 센싱된 값들의 제2변동값을 도출하고, 상기 제1변동값 및 상기 제2변동값에 기초하여, 상기 제2과거시간 동안의 오프셋값을 보정하여 보정오프셋값을 도출하고, 기설정된 시간 동안, 상기 날숨예측주기 및 상기 들숨예측주기에 대하여 선제적인 송풍을 수행하기 위한 상기 보정오프셋값을 적용하여 날숨이 시작되는 날숨보정타이밍 및 들숨이 시작되는 들숨보정타이밍을 도출하고, 상기 날숨보정타이밍 및 상기 들숨보정타이밍에 따라 상기 팬부(300)의 동작모드를 날숨모드 및 들숨모드 사이에서 스위칭하는 제3동작모드단계;를 더 포함할 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 전동식마스크(1)에 구비된 상기 제어부(400)는, 사용자에 의해 착용됨과 동시에 차압값에 따라 상기 팬부(300)의 동작을 날숨모드 및 들숨모드 사이에서 스위칭하고 날숨예측주기 및 들숨예측주기를 도출하는 상기 제1동작모드단계를 수행할 수 있다. 이후에, 상기 제어부(400)는 상기 날숨예측주기 및 상기 들숨예측주기를 고려하여 날숨타이밍 및 들숨타이밍에 오프셋값을 적용한 날숨보정타이밍 및 들숨보정타이밍에 맞추어 상기 팬부(300)를 상기 날숨예측주기 및 상기 들숨예측주기보다 선제적으로 작동시키는 상기 제2동작모드단계를 수행할 수 있다. 이후에, 상기 제어부(400)는 과거시간동안 도출되는 변동값을 감소시킬 수 있도록, 상기 날숨타이밍 및 상기 들숨타이밍에 적용된 상기 오프셋값을 실시간으로 보정하고 도출한 보정오프셋값을 적용하여 상기 팬부(300)의 선제적 송풍을 지속적으로 작동시키는 상기 제3동작모드단계를 수행할 수 있다.
상기 제어부(400)가 구비된 상기 전동식마스크(1)는, 상기 제3동작모드단계가 수행된 이후에, 상기 변동값이 기설정된 기간 동안 기설정된 크기 미만인 경우에 상기 제3동작모드단계를 다시 수행하고, 상기 변동값이 기설정된 기간 동안 기설정된 크기 이상인 경우에는 상기 제1동작모드단계를 다시 수행하여 사용자의 날숨예측주기 및 들숨예측주기를 다시 도출할 수 있다.
이에 따라, 상기 전동식마스크(1)를 착용한 사용자가 다양한 신체활동을 하더라도, 상기 제어부(400)가 상기 팬부(300)의 작동을 제어하여 상기 사용자가 보다 편안하게 호흡할 수 있는 상기 전동식마스크(1)를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자의 호흡정보를 지속적으로 도출하고 호흡주기를 예측하여 선제적으로 정화된 공기를 공급함으로써, 신체활동이 많은 운동 시에도 편안하게 착용할 수 있는 전동식마스크를 제공할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 차압센서부에 의하여 센싱된 차압값에 기초하여 사용자의 날숨 및 들숨의 주기가 도출되고, 도출된 주기에 따라 팬부의 동작모드가 스위칭됨에 따라, 불필요한 에너지 낭비를 방지하여 전동식마스크의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자의 날숨주기 및 들숨주기를 예측한 날숨예측주기 및 들숨예측주기를 도출함으로써, 팬부가 선제적으로 작동할 수 있고, 전동식마스크를 착용한 사용자가 장시간 동안 보다 편안하게 호흡할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 날숨예측주기 및 들숨예측주기에 적용되는 오프셋값이 실시간으로 보정됨에 따라, 전동식마스크를 착용할수록 착용감이 개선되는 효과를 발휘할 수 있다.
이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등 물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
1: 전동식마스크 2: 기판부
100: 마스크본체 200: 차압센서부
210: 제1프로브 220: 제2프로브
300: 팬부 400: 제어부
410: 제1동작모드부 411: 날숨모드동작단계
412: 들숨모드동작단계 413: 날숨예측주기도출단계
414: 들숨예측주기도출단계 420: 제2동작모드부
421: 동작타이밍도출단계
422: 오프셋값이 적용된 날숨보정타이밍 및 들숨보정타이밍 도출단계
423: 날숨모드 및 들숨모드 동작단계
430: 제3동작모드부 431: 동작타이밍도출단계
432: 보정오프셋값이 적용된 날숨보정타이밍 및 들숨보정타이밍 도출단계
433: 날숨모드 및 들숨모드 동작단계
500: 전원부 600: 필터

Claims (7)

  1. 전동식마스크로서,
    마스크본체;
    상기 마스크본체의 내부에 배치되어 상기 마스크본체의 내부의 압력값을 센싱하는 제1프로브, 및 상기 마스크본체의 외부에 배치되어 상기 마스크본체의 외부의 압력값을 센싱하는 제2프로브를 포함하고, 상기 제1프로브 및 상기 제2프로브를 이용하여 상기 마스크본체의 내부 및 외부의 압력차이인 차압값을 센싱하는 차압센서부;
    상기 마스크본체 외부의 공기가 상기 마스크본체 내부로 이동하도록 동작하는 흡기팬을 포함하는 팬부; 및
    상기 흡기팬을 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는, 기설정된 시간 동안, 상기 차압센서부에 의하여 센싱된 값에 기초하여 실시간으로 상기 팬부의 동작모드를 날숨모드 및 들숨모드 사이에서 스위칭하고, 상기 차압센서부에 의하여 센싱된 값에 의하여 사용자의 날숨예측주기 및 들숨예측주기를 도출하는 제1동작모드단계;
    기설정된 시간 동안, 상기 날숨예측주기 및 상기 들숨예측주기에 대하여 선제적인 송풍을 수행하기 위한 오프셋값을 적용하여 날숨이 시작되는 날숨보정타이밍 및 들숨이 시작되는 들숨보정타이밍을 도출하고, 상기 날숨보정타이밍 및 상기 들숨보정타이밍에 따라 상기 팬부의 동작모드를 날숨모드 및 들숨모드 사이에서 스위칭하는 제2동작모드단계; 및
    기설정된 제1과거시간 동안의 상기 차압센서부에 의하여 센싱된 값들의 제1변동값을 도출하고, 상기 제1과거시간 이후의 기설정된 제2과거시간 동안의 상기 차압센서부에 의하여 센싱된 값들의 제2변동값을 도출하고, 상기 제1변동값 및 상기 제2변동값에 기초하여, 상기 제2과거시간 동안의 오프셋값을 보정하여 보정오프셋값을 도출하고, 기설정된 시간 동안, 상기 날숨예측주기 및 상기 들숨예측주기에 대하여 선제적인 송풍을 수행하기 위한 상기 보정오프셋값을 적용하여 날숨이 시작되는 날숨보정타이밍 및 들숨이 시작되는 들숨보정타이밍을 도출하고, 상기 날숨보정타이밍 및 상기 들숨보정타이밍에 따라 상기 팬부의 동작모드를 날숨모드 및 들숨모드 사이에서 스위칭하는 제3동작모드단계;를 수행하고,
    상기 제2동작모드단계에서는 상기 제1동작모드단계에서 도출된 날숨예측주기 및 들숨예측주기에 대하여 오프셋값을 적용함으로써, 사용자의 호흡 주기보다 선제적으로 상기 팬부의 송풍을 수행할 수 있고,
    상기 제3동작모드단계에서는 상기 제1동작모드단계에서 도출된 날숨예측주기 및 들숨예측주기에 대하여 보정오프셋값을 적용하고, 상기 보정오프셋값을 실시간으로 보정하여 도출함으로써, 사용자의 호흡 주기보다 선제적으로 수행하는 상기 팬부의 송풍을 지속적으로 제공할 수 있는, 전동식마스크.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1동작모드단계는,
    상기 마스크본체 내부의 압력에서 상기 마스크본체 외부의 압력을 뺀 차압값이 감소하다가 기설정된 범위 이상으로 증가하는 경우에, 상기 팬부의 동작모드를 날숨모드로 동작시키는 단계;
    상기 마스크본체 내부의 압력에서 상기 마스크본체 외부의 압력을 뺀 차압값이 증가하다가 기설정된 범위 이상으로 감소하는 경우에, 상기 팬부의 동작모드를 들숨모드로 동작시키는 단계;
    상기 제1동작모드단계에서의 각각의 날숨모드의 동작주기들의 정보에 기초하여 상기 날숨예측주기를 도출하는 단계; 및
    상기 제1동작모드단계에서의 각각의 들숨모드의 동작주기들의 정보에 기초하여 상기 들숨예측주기를 도출하는 단계;를 포함하는, 전동식마스크.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2동작모드단계는,
    상기 날숨예측주기 및 상기 들숨예측주기를 고려하여, 상기 팬부가 날숨모드로 동작하는 복수의 날숨타이밍 및 상기 팬부가 들숨모드로 동작하는 복수의 들숨타이밍을 도출하는 단계;
    상기 날숨타이밍 및 상기 들숨타이밍에 대하여 기설정된 오프셋값을 적용하여, 날숨보정타이밍 및 들숨보정타이밍을 도출하는 단계; 및
    상기 날숨보정타이밍에 해당하는 타이밍에서는 상기 팬부를 날숨모드로 동작시키고, 상기 들숨보정타이밍에 해당하는 타이밍에서는 상기 팬부를 들숨모드로 동작시키는 단계;를 포함하는, 전동식마스크.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3동작모드단계는,
    상기 날숨예측주기 및 상기 들숨예측주기를 고려하여, 상기 팬부가 날숨모드로 동작하는 복수의 날숨타이밍 및 상기 팬부가 들숨모드로 동작하는 복수의 들숨타이밍을 도출하는 단계;
    상기 날숨타이밍 및 상기 들숨타이밍에 대하여 상기 보정오프셋값을 적용하여, 날숨보정타이밍 및 들숨보정타이밍을 도출하는 단계; 및
    상기 날숨보정타이밍에 해당하는 타이밍에서는 상기 팬부를 날숨모드로 동작시키고, 상기 들숨보정타이밍에 해당하는 타이밍에서는 상기 팬부를 들숨모드로 동작시키는 단계;를 포함하는 전동식마스크.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1동작모드단계를 수행한 후에, 상기 제2동작모드단계를 수행하고,
    상기 제2동작모드단계를 수행한 후에, 상기 제3동작모드단계를 수행하고,
    상기 제3동작모드단계가 수행된 이후, 기설정된 기간 동안 변동값들이 기설정된 크기 미만인 경우에는, 상기 제3동작모드단계가 다시 수행되고,
    상기 제3동작모드단계가 수행된 이후, 기설정된 기간 동안 변동값들이 기설정된 크기 이상인 경우에는, 상기 제1동작모드단계가 수행되는, 전동식마스크.
  7. 마스크본체; 상기 마스크본체의 내부에 배치되어 상기 마스크본체의 내부의 압력값을 센싱하는 제1프로브, 및 상기 마스크본체의 외부에 배치되어 상기 마스크본체의 외부의 압력값을 센싱하는 제2프로브를 포함하고, 상기 제1프로브 및 상기 제2프로브를 이용하여 상기 마스크본체의 내부 및 외부의 압력차이인 차압값을 센싱하는 차압센서부; 상기 마스크본체 외부의 공기가 상기 마스크본체 내부로 이동하도록 동작하는 흡기팬을 포함하는 팬부; 및 상기 흡기팬을 제어하는 제어부;를 포함하는 전동식마스크의 제어방법으로서,
    기설정된 시간 동안, 상기 차압센서부에 의하여 센싱된 값에 기초하여 실시간으로 상기 팬부의 동작모드를 날숨모드 및 들숨모드 사이에서 스위칭하고, 상기 차압센서부에 의하여 센싱된 값에 의하여 사용자의 날숨예측주기 및 들숨예측주기를 도출하는 제1동작모드단계;
    기설정된 시간 동안, 상기 날숨예측주기 및 상기 들숨예측주기에 대하여 선제적인 송풍을 수행하기 위한 오프셋값을 적용하여 날숨이 시작되는 날숨보정타이밍 및 들숨이 시작되는 들숨보정타이밍을 도출하고, 상기 날숨보정타이밍 및 상기 들숨보정타이밍에 따라 상기 팬부의 동작모드를 날숨모드 및 들숨모드 사이에서 스위칭하는 제2동작모드단계; 및
    기설정된 제1과거시간 동안의 상기 차압센서부에 의하여 센싱된 값들의 제1변동값을 도출하고, 상기 제1과거시간 이후의 기설정된 제2과거시간 동안의 상기 차압센서부에 의하여 센싱된 값들의 제2변동값을 도출하고, 상기 제1변동값 및 상기 제2변동값에 기초하여, 상기 제2과거시간 동안의 오프셋값을 보정하여 보정오프셋값을 도출하고, 기설정된 시간 동안, 상기 날숨예측주기 및 상기 들숨예측주기에 대하여 선제적인 송풍을 수행하기 위한 상기 보정오프셋값을 적용하여 날숨이 시작되는 날숨보정타이밍 및 들숨이 시작되는 들숨보정타이밍을 도출하고, 상기 날숨보정타이밍 및 상기 들숨보정타이밍에 따라 상기 팬부의 동작모드를 날숨모드 및 들숨모드 사이에서 스위칭하는 제3동작모드단계;를 포함하고,
    상기 제2동작모드단계에서는 상기 제1동작모드단계에서 도출된 날숨예측주기 및 들숨예측주기에 대하여 오프셋값을 적용함으로써, 사용자의 호흡 주기보다 선제적으로 상기 팬부의 송풍을 수행할 수 있고,
    상기 제3동작모드단계에서는 상기 제1동작모드단계에서 도출된 날숨예측주기 및 들숨예측주기에 대하여 보정오프셋값을 적용하고, 상기 보정오프셋값을 실시간으로 보정하여 도출함으로써, 사용자의 호흡 주기보다 선제적으로 수행하는 상기 팬부의 송풍을 지속적으로 제공할 수 있는, 전동식마스크의 제어방법.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100868808B1 (ko) * 2008-03-04 2008-11-17 한국과학기술원 호흡가스 및 혈액가스의 측정을 통한 비침습적 호흡특성치 예측 방법 및 표시장치
JP2019524331A (ja) * 2016-08-24 2019-09-05 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． ユーザの快適さが向上した呼吸マスク

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3444012A (en) 1964-07-10 1969-05-13 Citizen Watch Co Ltd Process for treating platinum-iron permanent magnet alloys for improving their magnetic performance
WO2019140589A1 (zh) 2018-01-18 2019-07-25 同济大学 无线电能传输系统及其传输方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100868808B1 (ko) * 2008-03-04 2008-11-17 한국과학기술원 호흡가스 및 혈액가스의 측정을 통한 비침습적 호흡특성치 예측 방법 및 표시장치
JP2019524331A (ja) * 2016-08-24 2019-09-05 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． ユーザの快適さが向上した呼吸マスク

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