KR102441352B1 - 진단기능이 구비된 마스크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기침이나 날숨에 포함된 항원을 지속적으로 축적하여 항원항체 반응을 통해 항원의 포함 유무를 감지함으로써 질병 감염유무를 확인할 수 있는 진단기능이 구비된 마스크에 관한 것으로서, 본 발명의 일 형태에 따르면, 호흡기를 덮도록 안면에 착용되는 본체; 전원을 공급하도록 구비되는 전원공급부; 상기 본체에 구비되고, 상기 전원공급부로부터 전원을 공급받으며, 상기 호흡기로부터 비산되는 비말이 축적되며, 축척된 비말에 포함된 항원과 반응하는 항체가 고정되어, 고정된 상기 항체와 비말에 포함된 항원의 항원항체 반응이 일어나도록 구비되는 진단부; 상기 전원공급부로부터 전원을 공급받으며, 상기 진단부에서 항원항체 반응이 일어났는지의 여부를 판단하는 제어부;를 포함하는 진단기능이 구비된 마스크가 제공된다.

Description

진단기능이 구비된 마스크{Mask Having Diagnostic Function}
본 발명은 마스크 착용만으로도 질병감염 유무를 확인할 수 있는 진단기능이 구비된 마스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기침이나 날숨에 포함된 항원을 지속적으로 축적하여 항원항체 반응을 통해 항원의 포함 유무를 감지함으로써 질병 감염유무를 확인할 수 있는 진단기능이 구비된 마스크에 관한 것이다.
마스크는 병균이나 먼지 등이 호흡기로 흡입되거나 또는 환자나 보균자의 호흡이기를 통해 병균이 포함된 비말 등이 비산되지 않도록 사용자의 코와 입 등의 호흡기를 가리는 장치이다.
이러한 마스크는 사용자의 호흡기를 덮도록 사용자의 얼굴에 밀착되어 착용되며, 호흡중 발생되는 들숨과 날숨에 포함된 병균이나 먼지 등을 여과하도록 섬유나 부직포 또는 메쉬망 등의 구조가 적용된다. 또한, 여과성능에 따라 섬유나 부직포 등의 여과층의 메쉬 크기가 조절될 수 있다.
한편, 최근에 인플루엔자나 COVID-19등의 각종 감염병의 감염이 증가되고 있는 바, 마스크의 사용이 폭발적으로 증가하고 있다.
이러한 마스크는 바이러스나 세균 등의 항원이 인체의 호흡기에 침투하지 못하도록 차단하는 역할이며, 사람이 바이러스나 세균에 감염되었는지의 여부를 확인하기 위해서는 별도로 바이러스를 채취하여 유전자 검사 장치 등의 검사 장비를 통해 검체를 확인하여야 하며, 관련기술로는 중국특허공개공보 111537722호 등이 있다.
이러한 유전자 검사 장비를 통한 검사방법은 전문인력이 필요하고, 안전한 검체 채취에도 숙련된 전문인력이 필요하므로 검사를 위해서는 반드시 병원 등의 전문기관에 방문이 필요한 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 병원 등에 방문하지 않더라도 감염여부를 확인할 수 있고, 감염여부가 원격지로 송신되어 감염 즉시 환자관리를 할 수 있는 진단기능이 구비된 마스크를 제공하는 것이 과제이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 형태에 따르면, 호흡기를 덮도록 안면에 착용되는 본체; 전원을 공급하도록 구비되는 전원공급부; 상기 본체에 구비되고, 상기 전원공급부로부터 전원을 공급받으며, 상기 호흡기로부터 비산되는 비말이 축적되며, 축척된 비말에 포함된 항원과 반응하는 항체가 고정되어, 고정된 상기 항체와 비말에 포함된 항원의 항원항체 반응이 일어나도록 구비되는 진단부; 상기 전원공급부로부터 전원을 공급받으며, 상기 진단부에서 항원항체 반응이 일어났는지의 여부를 판단하는 제어부;를 포함하는 진단기능이 구비된 마스크가 제공된다.
상기 진단부는, 비말이 흡수되는 흡습성 소재 또는 날숨이 통과되는 통기성 소재를 포함하여 형성되며, 호흡기로부터 비산되는 비말이 축적되고, 축적된 비말에 포함된 항원과 항원항체 반응이 일어나는 항체가 고정된 반응패드; 상기 반응패드에서 항원항체 반응이 일어났는지의 여부를 검출하는 검출부;를 포함할 수 있다.
상기 검출부는, 상기 반응패드에 빛을 조사하는 광원; 상기 광원에서 상기 반응패드에서 반사되거나 상기 반응패드에서 발광되는 빛을 수광하는 수광부;를 포함할 수 있다.
상기 반응패드에 고정된 항체는, 상기 항원과의 항원항체 반응에 의해 변색되도록 구비될 수 있다.
상기 반응패드에 고정된 항체는, 상기 항원과 항원항체 반응된 후, 상기 광원에서 조사되는 빛에 의해 여기되는 여기광을 발광하도록 구비될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 수광부에서 상기 항체의 항원항체 반응으로 인한 색상변화를 감지함으로써, 항원항체 반응의 여부를 확인하도록 구비될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 수광부에서 항원항체 반응된 항체의 형광반응을 감지함으로써, 항원항체 반응의 여부를 확인하도록 구비될 수 있다.
상기 제어부에 의해 제어되며, 상기 진단부에서 항원항체 반응이 일어났음을 외부에 송신하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
상기 반응패드는 축적된 비말에 포함된 항원이 증식할 수 있는 배양액이 함침되도록 형성될 수 있다.
상기 진단부는, 상기 본체 외측의 항원이 상기 반응패드에 접촉되는 것을 차단하며, 상기 호흡기로부터 배출된 날숨에 포함된 항원이 상기 본체 외측으로 배출되는 것을 차단하는 필터를 더 포함할 수 있다.
상기 진단부는, 상기 검출부가 구비되며, 상기 반응패드가 탈착 가능하게 장착되는 장착공간을 형성하는 프레임을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 진단기능이 구비된 마스크에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
마스크를 쓴 채로 활동하면서 자연스럽게 비산되는 비말에 항체가 포함되었는지를 자동적으로 확인하므로, 별도의 병원 등의 전문기관에 방문할 필요 없이 일상생활 중에 자연스럽게 감염여부를 알 수 있게 되어 편의성이 증대됨은 물론, 감염여부가 확인되는 즉시 치료에 돌입할 수 있으므로 환자의 치료 편의성 및 환자 관리 편의성이 증대되는 효과가 있다.
또한, 감염여부가 확인되는대로 이를 원격지로 송신함으로써 원격지에서도 환자관리 및 모니터링이 가능한 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진단부가 구비된 마스크를 도시한 사시도;
도 2는 도 1의 진단부가 구비된 마스크가 안면부에 착용된 상태를 도시한 도면;
도 3은 도 1의 진단부가 구비된 마스크의 구성요소를 도시한 도면;
도 4는 도 1의 진단부가 구비된 마스크의 진단부를 도시한 사시도;
도 5는 도 4의 단면도이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
이하, 본 발명의 진단부(130)가 구비된 마스크(100)의 일 실시예에 대해서 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 마스크(100)는 본체(110), 전원공급부(120), 진단부(130) 및 제어부(150)를 포함할 수 있다.
상기 본체(110)는 사용자의 안면에 착용되며, 코와 입 등의 호흡기(5)를 덮도록 구비될 수 있다. 상기 본체(110)는 공기가 투과되지 않는 플라스틱 등의 강성을 가지는 재질일 수도 있으며, 또는 공기가 투과되는 필터 소재일 수도 있다.
상기 전원공급부(120)는 휴대형으로 배터리 등을 통해 전원을 공급하도록 구비될 수 있다. 이렇한 전원공급부(120)는 상기 본체(110)에 장착될 수도 있으며 또는 전선으로서 연장되어 귀 또는 목 등에 착용하거나 또는 주머니에 넣는 형태로 구비될 수도 있다.
상기 진단부(130)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 본체(110)에 구비되어, 상기 호흡기(5)로부터 비산되는 비말이 축적되며, 축적된 비말에 포함된 항원과 반응하는 항체가 고정되어, 고정된 상기 항체와 비말에 포함된 특정 바이러스나 박테리아를 식별 가능한 항원의 항원항체 반응이 일어나도록 구비될 수 있다. 이와 같은 진단부(130)는 상기 전원공급부(120)로부터 전원을 공급받을 수 있고, 호흡기(5)와 마주보도는 위치에 구비되어 날숨 또는 기침에 의해 비산되는 비말에 직접 노출되는 위치에 구비될 수 있다.
이 때, 상기 진단부(130)는 상기 호흡기(5)에서 배출되는 비말에 직접 노출되는 위치에 구비됨으로써, 착용자의 날숨 또는 기침 등의 의해 비산되는 비말이 지속적으로 축적될 수 있다.
상기 진단부(130)는 상기 전원공급부(120)로부터 전원을 공급받으며, 공급받은 전원을 통하여, 상기 진단부(130)에 축적된 비말에 의해 항원항체 반응이 일어났는지의 여부를 감지할 수 있다.
상기 제어부(150)는 상기 본체(110)에 구비되고, 상기 전원공급부(120)로부터 전원을 공급받으며, 상기 진단부(130)에서 항원항체 반응이 일어났는지의 여부를 판단할 수 있다.
한편, 상기 진단부(130)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 반응패드(132)와 검출부(134)를 포함할 수 있다.
상기 반응패드(132)는 비말이 흡수되는 흡습성 소재 또는 날숨이 통과되는 통기성 소재를 포함하여 형성되며, 호흡기(5)로부터 비산되는 비말이 축적되고, 축적된 비말에 포함된 항원과 항원항체 반응이 일어나는 항체가 고정될 수 있다.
이 때, 상기 항체는 미리 선택된 한가지 또는 몇 가지의 항원과 항원항체 반응할 수 있도록 한가지의 항체 또는 몇 가지의 항체가 고정될 수 있다.
또한, 상기 반응패드(132)에 축적된 바이러스나 박테리아가 상기 반응패드(132) 내에서 숙주 세포나 영양 등을 공급받아 증식할 수 있도록 상기 반응패드(132)에 숙주 세포나 영양 성분 등을 포함하는 배양액이 함침될 수도 있다.
따라서, 한두번의 날숨 및 기침 등에 의해 배출되는 항원의 양은 적을 수 있으나, 착용자가 마스크(100)를 쓰고 있는 동안 날숨 등에 의한 비말이 상기 반응패드(132)에 계속 축적될 수 있으며 또한, 상기 반응패드(132)에서 항원이 배양액에 의해 감지에 충분한 양까지 증식될 수도 있다.
상기 검출부(134)는 상기 반응패드(132)에서 항원항체 반응이 일어났는지의 여부를 검출할 수 있다.
상기 검출부(134)는 광원(135) 및 수광부(136)를 포함할 수 있다. 상기 반응패드(132)가 착용자의 안면부에 착용된 본체(110)의 내측에 구비되므로, 상기 반응패드(132)는 어두운 상태인데, 상기 검출부(134)에서 상기 반응패드(132)에 빛을 쪼여주고 상기 수광부(136)에서는 상기 반응패드(132)에서 반사되는 빛 또는 상기 반응패드(132)에 발광된 빛을 수광하도록 구비될 수 있다.
상기 광원(135) 및 수광부(136)는 상기 반응패드(132)의 양 측에 설치되어 상기 반응패드(132)로 빛을 조사하거나 상기 반응패드(132)의 빛을 촬영하도록 구비될 수 있다.
이 때, 상기 반응패드(132)에 고정된 항체는, 상기 비말에 섞인 항원과 항원항체 반응하여 그 색상이 변색되며, 상기 수광부(136)는 상기 반응패드(132)의 색상을 감지함으로써 상기 반응패드(132)에 항원 항체 반응이 일어남을 감지할 수 있다. 이 때, 상기 광원(135)은 상기 반응패드(132)에 빛을 비추며, 상기 수광부(136)는 상기 반응패드(132)로부터 반사된 빛을 수광하여 그 수광된 빛의 파장을 검출함으로써 항원항체 반응의 생성 여부 및 어떤 항원과 황체가 반응하였는지 등의 항원의 종류를 파악할 수 있다.
이러한 항원항체 결합 유무를 변색을 통해 확인할 수 있는 방법으로, 공지의 dianisidine, phenylenediamine, NBT/BCIP 및 pNPP 등과 같은 기질이나, peroxidase와 phosphatase 등의 결합 효소가 적용될 수 있다.
상기 반응패드(132)에 고정된 항체는, 항원 항체 반응을 형광 여기광 반응을 통해 발광하도록 형광염료가 염색될 수도 있다. 이러한 형광 여기광 반응을 통한 검출은 TRF(me Resolved Fluorescence)의 여기광 검출이나 또는 QD(Quantum Dot, 양자점)의 형광반응을 통해 검출할 수 있다. 특히 양자점의 형광반응을 통한 방법은 항체에 금 나노입자등의 미세한 금속입자를 코팅하여 이의 형광반응시 발광되는 빛의 파장을 측정함으로써 항원항체반응이 이루어졌는지의 여부를 판단할 수 있다.
이를 위해, 상기 광원(135)이 상기 반응패드(132)에 빛을 조사하며, 조사된 빛에 의해 상기 TRF의 형광염료가 반응하여 여기광을 발광하거나 또는 양자점의 형광 여기광이 발광되는데, 이를 상기 수광부(136)가 감지할 수 있다.
상기 제어부(150)에서는 검출부(134)의 광원(135) 및 수광부(136)를 제어하여 상기 광원(135)의 발광을 제어하며, 상기 광원(135)에서 조사된 빛에 의한 항체의 형광반응을 수광부(136)에서 감지하여 항원항체 반응이 이루어졌는지의 여부를 판단할 수 있다.
한편, 상기 반응패드(132)가 통기성 소재로 형성되는 경우, 상기 반응패드(132)를 통해 항원이 포함된 비말이 본체(110)의 외부로 배출되거나 또는 본체(110) 외부의 항원이 상기 반응패드(132)로 유입하지 않도록 필터(138)가 구비될 수 있다. 상기 필터(138)는 정전식 등으로 구비되어 미세한 비말을 포집하도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 반응패드(132) 및 필터(138)는 탈착 가능하게 구비되어 일정시간 사용 후 교체하도록 구비될 수 있다.
상기 반응패드(132)는 일종의 소모품이므로, 수시간 내지 하루정도 사용후에는 교체가 가능하도록 구비될 수 있다. 따라서, 상기 진단부(130)는 상기 검출부(134)가 구비되며 상기 반응패드(132)가 탈착 가능하게 장착되는 장착공간(144)을 형성하는 프레임(142)을 더 포함할 수 있다.
따라서, 상기 반응패드(132)를 일정시간 사용 후에는 상기 프레임(142)으로부터 탈거하고 신품의 반응패드(132)를 장착하여 재사용할 수 있다.
또한, 상기 진단부(130)은 서로 다른 종류의 복수 종류의 항원을 검출하도록 구비될 수 있다.
이를 위해, 상기 반응패드(132)는 각각 서로 다른 종류의 항체가 고정된 복수개가 구비됨으로서, 복수개의 항원을 검출할 수 있도록 구비될 수 있다. 즉, 착용자의 호흡기(5)에서 배출되는 항원이 복수개인 경우(즉, 복수개의 항원에 감염된 경우) 각각의 반응패드(132)에서 각각의 항원과 항원항체 반응 함으로서 감염유무를 확인할 수 있다.
또는 상기 반응패드(132)내에 서로 다른 종류의 항체가 영역별로 구분되어 고정될 수 있다. 즉 하나의 반응패드(132)내에 서로 다른 종류의 항체가 영역별로 구분되어 고정됨으로써, 상기 반응패드(132)내에 항체와 항체항원반응이 일어나는 위치 및 파장으로서 어느 종류의 항원에 감염되었는지를 확인할 수 있다.
또는, 상기 반응패드(132)내에 서로 다른 종류의 항원과 반응하며, 항원항체반응이 일어났을 때 변색되는 색상이 서로 다른 항체가 고정될 수 있다. 예를 들어 제1항원인 경우 빨간색으로 변색되고, 제2항원인 경우 파란색으로 변색되는 것일 수 있다. 물론, 제1항원과 제2항원이 모두 검출되었을 대는 빨간색과 파란색이 섞인 보라색으로 변색될 수 있을 것이다. 물론, 이에 한정되지는 않으며, 제1항원과 반응하는 제1항체와 제2항원과 반응하는 제2항체가 고정되는 영역이 서로 다름으로써 빨간색과 파란색이 섞이지 않고 모두 각각 표시되도록 구비될 수도 있을 것이다.
또한, 상기 진단부(130) 및 제어부(150)에서 항원항체 반응을 감지한 결과를 외부로 송신하는 통신부(160)를 포함할 수 있다.
상기 통신부(160)는 상기 항원항체 반응 결과를 외부의 기기, 예를 들어 스마트 폰(10) 등으로 송신하며, 이렇게 전송된 결과는 스마트 폰(10)등의 저장장치에 저장되거나 또는 스마트폰 등(10)의 통신기능을 통하여 병원 등의 원격지(20)로 전송될 수 있다.
즉, 원격지(20)에서 착용자의 감염상태를 모니터링 할 수 있으며, 감염이 확인되는 즉시 환자관리에 임할 수 있어 조기치료가 가능하며 감염병 관리에 만전을 기할 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
5: 호흡기 10: 스마트 폰
20: 원격지 100: 진단부가 구비된 마스크
110: 마스크 본체 120: 전원공급부
130: 진단부 132: 반응패드
134: 검출부 135: 광원
136: 수광부 138: 필터
142: 프레임 144; 장착공간
150: 제어부

Claims (11)

  1. 호흡기를 덮도록 안면에 착용되는 본체;
    전원을 공급하도록 구비되는 전원공급부;
    상기 본체에 구비되고, 상기 전원공급부로부터 전원을 공급받으며, 상기 호흡기로부터 비산되는 비말이 축적되며, 축척된 비말에 포함된 항원과 반응하는 항체가 고정되어, 고정된 상기 항체와 비말에 포함된 항원의 항원항체 반응이 일어나도록 구비되는 진단부;
    상기 전원공급부로부터 전원을 공급받으며, 상기 진단부에서 항원항체 반응이 일어났는지의 여부를 판단하는 제어부;
    를 포함하고,
    상기 진단부는,
    비말이 흡수되는 흡습성 소재 또는 날숨이 통과되는 통기성 소재를 포함하여 형성되며, 호흡기로부터 비산되는 비말이 축적되고, 축적된 비말에 포함된 항원과 항원항체 반응이 일어나는 항체가 고정되며, 테두리에 돌기가 형성된 반응패드;
    상기 반응패드에서 항원항체 반응이 일어났는지의 여부를 검출하도록 상기 반응패드에 빛을 조사하는 광원 및 상기 광원에서 상기 반응패드에서 반사되거나 상기 반응패드에서 발광되는 빛을 수광하는 수광부를 포함하는 검출부;
    상기 본체 외측의 항원이 상기 반응패드에 접촉되는 것을 차단하며, 상기 호흡기로부터 배출된 날숨에 포함된 항원이 상기 본체 외측으로 배출되는 것을 차단하도록 상기 반응패드보다 상기 본체의 외측으로 이격되어 설치되는 필터; 및
    상기 검출부가 구비되며, 상기 반응패드가 탈착 가능하게 장착되는 장착공간을 형성하고, 상기 장착공간의 내측 둘레에 상기 반응 패드의 돌기가 탈착 가능하게 삽입되는 홈이 형성되며, 상기 장착공간으로부터 상기 반응패드보다 인체의 안면 측으로 더 연장되며 연장된 부분이 상기 반응패드 측을 향하도록 경사지게 형성되며, 상기 경사진 부분에 상기 광원 및 수광부가 배치되는 프레임;
    을 포함하는 진단기능이 구비된 마스크.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반응패드에 고정된 항체는,
    상기 항원과의 항원항체 반응에 의해 변색되도록 구비되는 진단기능이 구비된 마스크.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반응패드에 고정된 항체는,
    상기 항원과 항원항체 반응된 후, 상기 광원에서 조사되는 빛에 의해 여기되는 여기광을 발광하도록 구비되는 진단기능이 구비된 마스크.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 수광부에서 상기 항체의 항원항체 반응으로 인한 색상변화를 감지함으로써, 항원항체 반응의 여부를 확인하도록 구비되는 진단기능이 구비된 마스크.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 수광부에서
    항원항체 반응된 항체의 형광반응을 감지함으로써, 항원항체 반응의 여부를 확인하도록 구비되는 진단기능이 구비된 마스크.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부에 의해 제어되며, 상기 진단부에서 항원항체 반응이 일어났음을 외부에 송신하는 통신부를 더 포함하는 진단기능이 구비된 마스크.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 반응패드는 축적된 비말에 포함된 항원이 증식할 수 있는 배양액이 함침되도록 형성되는 진단기능이 구비된 마스크.
  10. 삭제
  11. 삭제
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