KR102458618B1 - 마스크 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 마스크 장치는, 사용자의 안면을 커버하는 마스크 몸체; 상기 마스크 몸체에 결합되는 팬 모듈; 상기 마스크 몸체에 결합되며, 상기 마스크 몸체의 내부 압력을 측정하는 압력 센서; 및 상기 압력 센서에서 감지된 정보에 기초하여, 상기 팬 모듈의 회전속도를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 압력 센서에서 감지된 압력값들 중에서, 최대 압력값과 최소 압력값을 측정하여 호흡 상태의 종류를 판단하고, 호흡이 안정 상태인 것으로 판단되면, 상기 최대 압력값과 상기 최소 압력값의 차이값을 계산하고, 상기 최대 압력값에 해당하는 시각과 상기 최소 압력값에 해당하는 시각 사이의 시간차를 이용하여 들숨 시간(Ti)을 계산하고, 상기 차이값과 상기 들숨 시간(Ti)을 이용하여 일호흡량(Tidal volume)을 계산하고, 상기 계산된 일호흡량과 상기 들숨 시간(Ti)에 기초하여, 상기 팬 모듈의 회전속도를 제어할 수 있다.

Description

마스크 장치 및 그 제어방법{MASK APPARATUS AND CONTROLLING METHOD THEREOF}

본 발명은 마스크 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 마스크(Mask)는 병균, 먼지 등의 흡입 및 비산을 막기 위해 사용자의 코와 입을 가리는 장치이다. 마스크는 사용자의 코와 입을 가리기 위해 사용자의 얼굴에 밀착된다. 마스크는 사용자의 코와 입으로 유입되는 공기에 포함된 병균, 먼지 등을 필터링하고, 필터링된 공기가 사용자의 입과 코로 유입되도록 한다.

공기와 공기에 포함된 병균, 먼지 등은 필터로 형성된 마스크의 몸체를 통과하면서 병균, 먼지 등은 마스크의 몸체에 의해 필터링된다. 그러나, 공기가 마스크의 몸체를 통과 후 사용자의 코와 입으로 유입되거나, 마스크의 몸체를 통과한 후 외부로 유출되는 과정에서 사용자의 호흡이 원활하지 않은 문제가 있다.

최근에는 이러한 문제를 해소하기 위하여 팬, 모터 및 필터가 구비된 마스크가 개발되고 있다.

선행문헌 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0100605호(공개일: 2019년08월29일)에는 “차압센서가 구비된 전동식 방진 마스크”가 개시된다.

상기 선행문헌에 개시된 방진 마스크는 마스크 본체와, 상기 마스크 본체에 형성된 필터와, 상기 필터를 통해 유입된 공기의 유량을 제어하는 모터, 및 상기 마스크 본체 내부의 압력 변화를 측정하는 차압 센서를 포함한다.

상기 방진 마스크는 상기 차압 센서로부터 측정된 압력 차에 대한 크기값을 기초로 동작 모드를 설정하고, 설정된 동작 모드에 따라 상기 모터의 최대 출력 또는 최소 출력을 가변시킬 수 있다. 따라서, 사용자의 호흡 상태에 따라 동작 모드가 실시간으로 결정되고, 결정된 동작 모드에 따라 모터의 출력이 제어되므로 마스크의 착용 환경이 개선될 수 있다.

그러나, 상기 선행문헌에 개시된 방진 마스크는 다음과 같은 문제점을 안고 있다.

첫째, 사용자의 호흡 인식을 위해서 마스크의 내부와 외부의 압력을 각각 측정하기 위한 다수의 차압 센서가 필요하므로, 마스크의 비용이 증가하는 문제점이있다.

둘째, 종래의 마스크는 마스크의 내부 및 외부의 압력 차를 이용하여 사용자가 호흡하는지 또는 대화하는지 여부를 판단하고 이에 따라 모터의 출력을 일정하게 제어할 뿐, 사용자의 호흡 상태를 구체적으로 고려하지 않는 문제가 있다.

즉, 사용자의 개인차에 따라 호흡 편차가 존재하므로, 이에 따른 최적의 팬 제어가 이루어질 수 없는 문제점이 있다.

셋째, 주변 환경이 갑자기 변하는 상황(예: 엘리베이터에 탑승하여 기압이 변하는 상황)에서, 호흡 상태를 정확히 판단하기 어려운 문제가 있다. 이 경우, 호흡 상태를 정확히 판단할 수 없으므로, 팬의 오작동에 의해서 호흡이 힘들어지는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 사용자의 호흡 패턴 또는 호흡 주기를 판단하여, 이에 따른 팬 제어가 정확히 이루어질 수 있는 마스크 장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 사용자의 호흡 패턴을 고려하여 사용자의 운동 강도를 판단하고, 판단된 운동 강도에 따라서 팬의 회전속도가 적절히 조절될 수 있는 마스크 장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 주변 환경이 급격히 변하는 상황에서도 이를 고려하여 팬 제어가 이루어져 호흡이 편해질 수 있는 마스크 장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치는, 마스크 몸체에 결합되는 팬 모듈과, 상기 마스크 몸체의 내부 압력을 측정하는 압력 센서 및 상기 압력 센서에서 감지된 정보에 기초하여, 상기 팬 모듈의 회전속도를 제어하는 제어부를 포함한다.

이때, 상기 제어부는, 상기 압력 센서에서 감지된 압력값들 중에서, 최대 압력값과 최소 압력값을 이용하여 호흡 상태의 종류를 판단하고, 호흡이 안정 상태인 것으로 판단되면, 상기 최대 압력값과 상기 최소 압력값의 차이값을 계산하고, 상기 최대 압력값에 해당하는 시각과 상기 최소 압력값에 해당하는 시각 사이의 시간차를 이용하여 들숨 시간(Ti)을 계산할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 차이값과 상기 들숨 시간(Ti)을 이용하여 일호흡량(Tidal volume)을 계산하고, 상기 계산된 일호흡량과 상기 들숨 시간(Ti)에 기초하여, 상기 팬 모듈의 회전속도를 제어할 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 사용자의 호흡 패턴 또는 운동 상태에 따라서 팬의 회전속도 적절히 제어될 수 있으므로, 호흡이 편해지는 장점이 있다.

상기 제어부는, 상기 계산된 일호흡량을 메모리에 저장하여 일호흡량을 갱신하고, 상기 갱신된 일호흡량과 상기 들숨 시간에 기초하여, 상기 팬 모듈의 회전속도를 제어할 수 있다. 따라서, 주기적으로 변화하는 호흡 패턴에 따라 팬의 회전속도가 신속하게 가변될 수 있다.

상기 제어부는, 상기 최대 압력값과 상기 최소 압력값의 차이값을 계산하고, 상기 차이값을 기준값과 비교하여 호흡 상태의 종류를 판단할 수 있다.

예를 들어, 상기 차이값이 제 1 기준값보다 크고, 상기 제 1 기준값보다 큰 제 2 기준값보다 작을 경우, 호흡이 안정 상태인 것으로 판단할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 차이값이 상기 제 2 기준값보다 클 경우, 호흡이 운동 상태인 것으로 판단하고, 호흡이 운동 상태인 경우, 메모리에 저장된 일호흡량과 들숨 시간에 기초하여, 상기 팬 모듈의 회전속도를 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 차이값이 상기 제 1 기준값보다 작을 경우, 마스크 미착용 상태인 것으로 판단하고, 마스크 미착용 상태인 경우, 상기 팬 모듈의 작동을 중지시킬 수 있다.

상기 제어부는, 상기 최대 압력값에 해당하는 제 1 시각과, 상기 최소 압력값에 해당하는 제 2 시각의 시간차를 계산하고, 상기 시간차를 기준시간과 비교하여 호흡 상태의 종류를 판단할 수 있다.

예를 들어, 상기 제어부는, 상기 시간차가 제 1 기준시간보다 크고, 상기 제 1 기준시간보다 큰 제 2 기준시간보다 작을 경우, 호흡이 안정 상태인 것으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 시간차가 상기 제 1 기준시간보다 작을 경우, 호흡이 운동 상태인 것으로 판단하고, 호흡이 운동 상태인 경우, 메모리에 저장된 일호흡량과 들숨 시간에 기초하여, 상기 팬 모듈의 회전속도를 제어할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 시간차가 상기 제 2 기준시간보다 클 경우, 호흡이 비정상 상태인 것으로 판단하고, 호흡이 비정상 상태인 경우, 상기 팬 모듈의 작동을 중지시킬 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 제어방법은, 압력 센서를 이용하여 마스크의 내부 압력을 감지하는 단계와, 감지된 압력값들 중에서, 최대 압력값과 최소 압력값을 이용하여 호흡 상태의 종류를 판단하는 단계와, 호흡이 안정 상태인 것으로 판단되면, 상기 최대 압력값과 상기 최소 압력값의 차이값을 계산하고, 상기 최대 압력값에 해당하는 시각과 상기 최소 압력값에 해당하는 시각 사이의 시간차를 이용하여 들숨 시간(Ti)을 계산하는 단계와, 상기 차이값과 상기 들숨 시간(Ti)을 이용하여 일호흡량(Tidal volume)을 계산하는 단계 및 상기 계산된 일호흡량과 상기 들숨 시간(Ti)에 기초하여, 상기 팬 모듈의 회전속도를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 구성에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 마스크의 내부 압력에 따라 사용자의 호흡 상태(안정 상태, 운동 상태, 비정상 상태)를 판단하고, 판단된 호흡 상태에 따라 적절한 모터 제어가 이루어지므로, 호흡이 편해지는 장점이 있다.

특히, 안정 상태에서 감지되는 압력값, 들숨 시간 및 일호흡량을 통하여 사용자의 호흡 패턴 또는 호흡 주기를 판단하므로, 마스크의 신뢰성이 향상되는 장점이 있다.

둘째, 메모리에 저장된 일호흡량이 주기적으로 갱신되어 반영될 수 있으므로, 각 사용자의 호흡 편차에 따른 팬 제어가 정밀하게 이루어질 수 있는 장점이 있다.

셋째, 사용자의 운동 상태뿐만 아니라, 외부 환경 변화 또는 기계의 고장 등을 판단하여 그에 따른 적절한 동작이 수행되므로, 사용 편의성이 향상되는 장점이 있다.

넷째, 단일의 압력 센서를 이용하여 호흡 상태를 판단하고, 이에 따른 모터 제어가 이루어질 수 있으므로, 구조가 간단해지고 제품 단가가 저렴해질 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 좌측 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 우측 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 배면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 저면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 분해 사시도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치를 작동 시 공기의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 8은 사람의 운동량에 따른 폐 내부의 공기 변화량을 보여주는 그래프이다.
도 9는 운동 강도에 따른 남성의 호흡량 변화를 보여주는 그래프이다.
도 10은 운동 강도에 따른 여성의 호흡량 변화를 보여주는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 블록 구성을 보여주는 블록도이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 제어방법을 보여주는 순서도이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 압력 센서에서 감지된 호흡 공간의 압력 변화 그래프이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 1회 호흡 주기에 대한 압력 변화 싸이클을 보여주는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 제어방법을 상세히 보여주는 순서도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 좌측 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 우측 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 배면도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 저면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치(1)는 마스크 몸체(10)와, 상기 마스크 몸체(10)에 결합되는 마스크 몸체 커버(20)를 포함할 수 있다.

상기 마스크 몸체(10)와 상기 마스크 몸체 커버(20)는 분리 가능하게 결합될 수 있다. 상기 마스크 몸체(10)와 상기 마스크 몸체 커버(20)를 결합하면, 상기 마스크 몸체(10)와 상기 마스크 몸체 커버(20)의 사이에는 내부 공간이 형성될 수 있다. 상기 내부 공간에는 상기 마스크 장치(1)를 구동하기 위한 구성들이 배치될 수 있다. 상기 내부 공간은 상기 마스크 몸체(10)의 전면과 상기 마스크 몸체 커버(20)의 배면 사이에 위치할 수 있다. 상기 마스크 몸체(10)는 상기 마스크 장치(1)의 배면을 형성하고, 상기 마스크 몸체 커버(20)는 상기 마스크 장치(1)의 전면을 형성할 수 있다.

상기 마스크 장치(1)의 후방은 사용자의 얼굴과 마주하는 마스크 장치(1)의 배면이 위치하는 방향을 정의하며, 상기 마스크 장치(1)의 전방은 외부로 노출되는 마스크 장치(1)의 전면이 위치하는 방향으로 상기 후방의 반대 방향으로 정의한다.

상기 마스크 장치(1)는 실링 브라켓(30)과 실링부(40)를 더 포함할 수 있다.

상기 실링 브라켓(30)은 상기 마스크 몸체(10)의 배면에 분리 가능하게 결합될 수 있다. 상기 실링 브라켓(30)은 상기 실링부(40)를 상기 마스크 몸체(10)의 배면에 고정시킬 수 있다. 상기 실링 브라켓(30)을 상기 마스크 몸체(10)의 배면으로부터 분리 시, 상기 실링부(40)는 상기 마스크 몸체(10)로부터 이탈될 수 있다.

상기 실링부(40)는 상기 실링 브라켓(30)에 의해 상기 마스크 몸체(10)의 배면에 지지되며, 상기 실링부(40)와 상기 마스크 몸체(10)의 사이에 호흡을 위한 호흡 공간이 정의될 수 있다. 상기 실링부(40)는 사용자의 얼굴에 밀착되며, 사용자의 코와 입을 감싸서 외부 공기가 상기 호흡 공간으로 유입되는 것을 제한할 수 있다.

상기 마스크 몸체 커버(20)에는 제1필터 장착부(21)와 제2필터 장착부(22)가 포함될 수 있다. 상기 제1필터 장착부(21)는 상기 마스크 몸체 커버(20)의 우측에 위치하고, 상기 제2필터 장착부(22)는 상기 마스크 몸체 커버(20)의 좌측에 위치할 수 있다. 사용자의 얼굴에 장착된 마스크 장치(1)를 기준으로, 좌측 방향(좌측)과 우측 방향(우측)을 정의한다. 또한, 사용자의 얼굴에 장착된 마스크 장치(1)를 기준으로, 상측 방향(상방)과 하측 방향(하방)을 정의한다.

상기 제1필터 장착부(21)에는 제1필터 커버(25)가 장착되고, 상기 제2필터 장착부(22)에는 제2필터 커버(26)가 장착될 수 있다. 상기 제1필터 장착부(21)와 상기 제2필터 장착부(22)의 내측에는 필터가 배치되며, 상기 제1필터 커버(25)와 상기 제2필터 커버(26)는 상기 필터를 커버할 수 있다.

상기 제1필터 커버(25)와 상기 제2필터 커버(26)는 상기 제1필터 장착부(21)와 상기 제2필터 장착부(22)에 각각 분리 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1필터 커버(25)와 상기 제2필터 커버(26)는 상기 제1필터 장착부(21)와 상기 제2필터 장착부(22)에 끼움 결합될 수 있다.

상기 제1필터 커버(25)에는 제1공기 유입구(251)가 형성될 수 있다. 상기 제2필터 커버(26)에는 제2공기 유입구(261)가 형성될 수 있다. 상기 제1공기 유입구(251) 및 상기 제2공기 유입구(261)는 다수 개로 제공될 수 있다.

상기 제1필터 장착부(21)에 상기 제1필터 커버(25)가 장착된 상태에서, 상기 제1공기 유입구(251)는 외부 공간으로 노출되도록 형성될 수 있다. 상기 제2필터 장착부(22)에 상기 제2필터 커버(26)가 장착된 상태에서, 상기 제2공기 유입구(261)는 외부 공간으로 노출되도록 형성될 수 있다. 상기 제1공기 유입구(251) 및 상기 제2공기 유입구(261)는 상기 제1필터 커버(25) 및 상기 제2필터 커버(26)의 상면 및 측면 중 하나 이상에 형성될 수 있다.

상기 필터 커버(25,26)를 기준으로, 상기 필터 장착부(21,22)를 마주하는 면을 저면으로 정의하고, 외부 공간으로 노출되는 면을 상면으로 정의하고, 상기 저면과 상기 상면을 연결하는 면을 측면으로 정의한다.

상기 제1공기 유입구(251) 및 상기 제2공기 유입구(261)가 상기 필터 커버(25,26)의 측면에 제공될 경우에, 상기 필터 커버(25,26)의 측면 하부는 상기 필터 장착부(21,22)에 지지되며, 상기 필터 커버(25,26)의 측면 상부에 상기 제1공기 유입구(251) 및 상기 제2공기 유입구(261)가 형성될 수 있다.

본 실시 예에서 상기 제1공기 유입구(251)는 상기 마스크 장치(1)의 상방을 향하는 제1필터 커버(25)의 측면에 제공되는 제1공기 유입구(251a), 상기 마스크 장치(1)의 전방을 향하는 제1필터 커버(25)의 측면에 제공되는 제1공기 유입구(251b), 및 상기 마스크 장치(1)의 하방을 향하는 제1필터 커버(25)의 측면에 제공되는 제1공기 유입구(251c)를 포함할 수 있다.

상기 제2공기 유입구(261)는 상기 마스크 장치(1)의 상방을 향하는 제2필터 커버(26)의 측면에 제공되는 제2공기 유입구(261a), 상기 마스크 장치(1)의 전방을 향하는 제2필터 커버(26)의 측면에 제공되는 제2공기 유입구(261b), 상기 마스크 장치(1)의 하방을 향하는 제2필터 커버(26)의 측면에 제공되는 제2공기 유입구(261c)를 포함할 수 있다.

한편, 상기 제1필터 커버(25) 및 상기 제2필터 커버(26) 중 어느 하나에는 상기 마스크 장치(1)의 작동을 제어하기 위한 조작부(195)를 설치하기 위한 개구가 형성될 수 있다. 상기 조작부(195)는 상기 마스크 장치(1)의 전원을 온/오프 하는 조작 스위치로 제공될 수 있다. 상기 조작부(195)는 상기 필터 커버(25,26)의 개구를 통해 상기 마스크 장치(1)의 전방으로 노출될 수 있다.

상기 마스크 몸체(10)는 걸이 장착부(108)를 포함할 수 있다. 상기 걸이 장착부(108)는 상기 마스크 몸체(10)의 좌측과 우측에 각각 제공될 수 있다. 상기 마스크 몸체(10)의 우측에 제공되는 걸이 장착부를 제1걸이 장착부(108a)라 정의하고, 상기 마스크 몸체(10)의 좌측에 제공되는 걸이 장착부를 제2걸이 장착부(108b)라 정의한다.

상기 제1걸이 장착부(108a)와 상기 제2걸이 장착부(108b)는 상기 마스크 몸체(10)의 상하 방향으로 이격되게 다수 개로 제공될 수 있다. 상기 제1걸이 장착부(108a)는 상기 마스크 몸체(10)의 우측 상방 및 우측 하방에 제공되고, 상기 제2걸이 장착부(108b)는 상기 마스크 몸체(10)의 좌측 상방 및 좌측 하방에 제공될 수 있다.

상기 걸이 장착부(108)에는 사용자의 얼굴에 상기 마스크 장치(1)를 착용하기 위한 끈 또는 줄 등이 장착될 수 있다. 끈 또는 줄 등은 상기 제1걸이 장착부(108a)와 상기 제2걸이 장착부(108b)를 연결하거나, 상하 방향으로 이격된 복수의 제1걸이 장착부(108a)와 상하 방향으로 이격된 복수의 제2걸이 장착부(108b) 각각을 연결할 수 있다.

상기 걸이 장착부(108)는 상기 마스크 몸체(10)의 일부가 절개되어 형성될 수 있다. 그렇기에, 상기 걸이 장착부(108)를 통해서 상기 마스크 몸체(10)와 상기 마스크 몸체 커버(20)의 내부 공간으로 공기가 유입될 수도 있다. 상기 걸이 장착부(108)를 통해 상기 내부 공간으로 유입된 외부 공기는 상기 마스크 장치(1)의 내부 공간에 배치되는 전자 부품들을 공기 냉각할 수 있다.

상기 걸이 장착부(108)를 통해 상기 마스크 몸체(10)의 내부 공간으로 유입된 외부 공기는 상기 걸이 장착부(108)를 통해 다시 외부 공간으로 배출되며, 상기 외부 공기가 상기 호흡 공간으로 유입되는 것을 제한하기 위해 상기 마스크 장치(1)의 내부는 밀봉 구조를 가질 수 있다.

상기 마스크 몸체(10)는 호흡 공간으로 여과된 공기를 토출하기 위한 공기 토출구(129)를 포함할 수 있다. 상기 공기 토출구(129)로부터 상기 호흡 공간으로 공급되는 여과된 공기를 사용자가 들이마시며 호흡할 수 있다. 상기 공기 토출구(129)는 상기 제1공기 유입구(251)로 유입되어 여과된 공기를 상기 호흡 공간으로 토출하는 제1공기 토출구(129a)와, 상기 제2공기 유입구(261)로 유입되어 여과된 공기를 상기 호흡 공간으로 토출하는 제2공기 토출구(129b)를 포함할 수 있다.

상기 제1공기 토출구(129a)는 상기 마스크 몸체(10)의 중심을 기준으로 우측에 배치되고, 상기 제2공기 토출구(129b)는 좌측에 배치될 수 있다. 상기 제1공기 유입구(251)로 유입된 공기는 필터를 통과한 후 상기 제1공기 토출구(129a)로 유동할 수 있다. 상기 제2공기 유입구(261)로 유입된 공기는 필터를 통과한 후 상기 제2공기 유입구(261)로 유동할 수 있다.

상기 마스크 몸체(10)는 사용자가 내쉬는 공기를 외부 공간으로 배출하기 위한 공기 유출구(154,155)를 포함할 수 있다. 상기 공기 유출구(154,155)는 상기 마스크 몸체(10)의 하부 에 위치할 수 있다.

상기 공기 유출구(154,155)는 상기 마스크 몸체(10)가 개구되어 형성되는 제1공기 유출구(154)와, 상기 마스크 몸체(10)의 저면에 형성되는 제2공기 유출구(155)를 포함할 수 있다. 상기 마스크 몸체(10)와 상기 마스크 몸체 커버(20)의 사이에는 상기 제1공기 유출구(154)를 통과하여 상기 제2공기 유출구(155)를 향해 유동하는 공기가 통과하기 위한 유동 공간이 형성될 수 있다.

상기 제1공기 유출구(154) 및 상기 제2공기 유출구(155) 중 하나 이상에는 체크 밸브가 형성될 수 있다. 상기 체크 밸브에 의해 외부 공기가 상기 호흡 공간으로 역류되는 것이 방지될 수 있다. 상기 체크 밸브는 상기 제1공기 유출구(154)와 상기 제2공기 유출구(155)를 연결하는 유동 공간에 위치할 수 있다.

상기 마스크 몸체(10)는 센서 장착부(109)를 포함할 수 있다. 상기 센서 장착부(109)에는 상기 호흡 공간으로부터 정보를 획득하기 위한 센서가 장착될 수 있다. 상기 센서 장착부(109)는 상기 마스크 몸체(10)의 상부에 위치할 수 있다. 사용자가 호흡 시 상기 호흡 공간의 압력 변화가 일정하게 감지될 수 있는 위치를 고려하여 상기 센서 장착부(109)가 상기 마스크 몸체(10)의 상부에 위치할 수 있다.

상기 마스크 몸체(10)는 커넥터 홀(135)을 포함할 수 있다. 상기 커넥터 홀(135)은 상기 마스크 장치(1)로 전원을 공급하기 위한 커넥터(미도시)가 설치되는 개구로 이해할 수 있다. 상기 커넥터 홀(135)은 상기 마스크 몸체(10)의 좌측 및 우측 중 어느 하나에 위치할 수 있다. 본 실시 예에서 상기 조작부(195)와 상기 커넥터는 후술할 전원 모듈(19)에 연결되어 있기에, 상기 커넥터 홀(135)은 상기 전원 모듈(19)이 설치되는 위치에 해당되는 마스크 몸체(10)의 좌측 및 우측 중 어느 하나에 제공될 수 있다.

이하에서는, 상기 마스크 장치(1)의 구성들을 분해 사시도에 기초하여 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 분해 사시도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 마스크 장치(1)는 마스크 몸체(10)와, 마스크 몸체 커버(20)와, 실링 브라켓(30)과, 실링부(40)를 포함할 수 있다. 상기 마스크 몸체(10)와 상기 마스크 몸체 커버(20)가 서로 결합되어 상기 마스크 장치(1)의 몸체를 형성할 수 있다.

상기 마스크 몸체(10)와 상기 마스크 몸체 커버(20)의 사이에는 상기 마스크 장치(1)를 작동하기 위한 구성들이 수용되기 위한 내부 공간이 형성될 수 있다. 상기 실링 브라켓(30)과 상기 실링부(40)는 상기 마스크 몸체(10)의 배면에 결합되어 사용자의 얼굴과 상기 마스크 몸체(10)의 사이에 호흡 공간을 형성하며, 상기 호흡 공간으로 외부 공기가 유입되는 것을 방지할 수 있다.

상기 마스크 몸체(10)는 커버 결합홈(101)을 포함할 수 있다. 상기 커버 결합홈(101)은 상기 마스크 몸체(10)의 전면 가장자리에 형성될 수 있다. 상기 커버 결합홈(101)은 단차에 의해 형성될 수 있다. 상기 커버 결합홈(101)은 상기 마스크 몸체 커버(20)의 가장자리에 대응되게 형성될 수 있다. 상기 커버 결합홈(101)은 상기 마스크 몸체(10)의 전면 일부가 후방으로 함몰되어 형성될 수 있다. 상기 마스크 몸체(10)의 커버 결합홈(101)을 향해 상기 마스크 몸체 커버(20)를 이동시켜서 상기 커버 결합홈(101)에 상기 마스크 몸체 커버(20)를 삽입할 수 있다.

상기 마스크 몸체(10)는 제1커버 결합부(102)를 포함할 수 있다. 상기 제1커버 결합부(102)에는 상기 마스크 몸체 커버(20)의 상부가 지지될 수 있다. 상기 제1커버 결합부(102)는 상기 마스크 몸체(10)의 전면에 형성될 수 있다. 상기 제1커버 결합부(102)는 상기 마스크 몸체(10)의 상부에 위치할 수 있다.

예를 들어, 상기 제1커버 결합부(102)는 상기 마스크 몸체(10)의 전면에 후크가 결합되는 후크 걸림부로 형성될 수 있다. 상기 마스크 몸체 커버(20)에는 상기 제1커버 결합부(102)에 결합되는 후크가 형성될 수 있다. 상기 제1커버 결합부(102)는 다수로 제공되며, 상기 후크도 상기 제1커버 결합부(102)에 대응되게 다수로 제공될 수 있다. 본 실시 예에서 상기 제1커버 결합부(102)는 상기 마스크 몸체(10)의 중심을 기준으로 좌측과 우측에 각각 제공될 수 있다. 상기 제1커버 결합부(102)는 상측 커버 결합부라 칭할 수 있다.

상기 마스크 몸체(10)는 제1브라켓 결합부(103)를 포함할 수 있다. 상기 제1브라켓 결합부(103)는 상기 실링 브라켓(30)의 상부가 지지될 수 있다. 상기 제1브라켓 결합부(103)는 상기 마스크 몸체(10)의 배면에 형성될 수 있다. 상기 제1브라켓 결합부(103)는 상기 마스크 몸체(10)의 상부에 위치할 수 있다.

예를 들어, 상기 제1브라켓 결합부(103)는 상기 마스크 몸체(10)의 배면에서 후방으로 돌출되는 후크 형상으로 형성될 수 있다. 상기 실링 브라켓(30)에는 상기 제1브라켓 결합부(103)에 결합되는 제1몸체 결합부(304)가 형성될 수 있다. 상기 제1브라켓 결합부(103)는 다수로 제공되며, 상기 제1몸체 결합부(304)도 상기 제1브라켓 결합부(103)에 대응되게 다수로 제공될 수 있다. 본 실시 예에서 상기 제1브라켓 결합부(103)는 상기 마스크 몸체(10)의 중심을 기준으로 좌측과 우측에 각각 제공될 수 있다. 상기 제1브라켓 결합부(103)는 상측 브라켓 결합부라 칭할 수 있다.

상기 마스크 몸체(10)는 지지 리브(104)를 포함할 수 있다. 상기 지지 리브(104)는 상기 마스크 몸체(10)의 전면에서 전방으로 돌출되어 형성될 수 있다. 상기 지지 리브(104)는 상기 마스크 몸체(10)와 상기 마스크 몸체 커버(20)를 결합 시 상기 마스크 몸체 커버(20)에 접촉될 수 있다. 상기 마스크 몸체(10)와 상기 마스크 몸체 커버(20)는 상기 지지 리브(104)에 의해 전후 방향으로 외력에 저항할 수 있다. 상기 지지 리브(104)는 상기 마스크 몸체(10)의 전면에 다수로 제공될 수 있다.

상기 마스크 몸체(10)는 제2커버 결합부(106)를 포함할 수 있다. 상기 제2커버 결합부(106)에는 상기 마스크 몸체 커버(20)의 하부가 지지될 수 있다. 상기 제2커버 결합부(106)는 상기 마스크 몸체(10)의 전면에 형성될 수 있다. 상기 제2커버 결합부(106)는 상기 마스크 몸체(10)의 하부에 위치할 수 있다.

예를 들어, 상기 제2커버 결합부(106)는 상기 마스크 몸체(10)의 전면에 후크로 형성될 수 있다. 상기 마스크 몸체 커버(20)에는 상기 제2커버 결합부(106)에 결합되는 후크 걸림부가 형성될 수 있다. 상기 제2커버 결합부(106)는 다수로 제공되며, 상기 후크 걸림부도 상기 제2커버 결합부(106)에 대응되게 다수로 제공될 수 있다. 본 실시 예에서 상기 제2커버 결합부(106)는 상기 마스크 몸체(10)의 중심을 기준으로 좌측과 우측에 각각 제공될 수 있다. 상기 제2커버 결합부(106)는 하측 커버 결합부라 칭할 수 있다.

상기 마스크 몸체(10)는 제2브라켓 결합부(107)를 포함할 수 있다. 상기 제2브라켓 결합부(107)에는 상기 실링 브라켓(30)의 하부가 지지될 수 있다. 상기 제2브라켓 결합부(107)는 상기 마스크 몸체(10)가 개구되어 형성될 수 있다. 상기 제2브라켓 결합부(107)는 상기 마스크 몸체(10)의 하부에 위치할 수 있다.

예를 들어, 상기 제2브라켓 결합부(107)는 상기 마스크 몸체(10)가 개구되는 관통홀로 형성될 수 있다. 상기 실링 브라켓(30)에는 상기 제2브라켓 결합부(107)에 결합되는 제2몸체 결합부(305)가 형성될 수 있다. 상기 제2브라켓 결합부(107)는 다수로 제공되며, 상기 제2몸체 결합부(305)도 상기 제2브라켓 결합부(107)에 대응되게 다수로 제공될 수 있다. 본 실시 예에서 상기 제2브라켓 결합부(107)는 상기 마스크 몸체(10)의 중심을 기준으로 좌측과 우측에 각각 제공될 수 있다. 상기 제2브라켓 결합부(107)는 하측 브라켓 결합부라 칭할 수 있다.

상기 마스크 몸체(10)는 센서 장착부(109)를 포함할 수 있다. 상기 센서 장착부(109)는 상기 마스크 몸체(10)의 전면에 형성될 수 있다. 상기 센서 장착부(109)는 상기 마스크 몸체(10)의 전면이 전방으로 돌출되어 형성되고, 내부에 센서가 설치되는 설치 공간을 가지도록 형성될 수 있다. 상기 마스크 몸체(10)에는 상기 설치 공간과 상기 호흡 공간을 연통하는 홀이 형성되며, 상기 설치 공간에 배치된 센서는 상기 홀을 통해 상기 설치 공간으로 유입된 공기로부터 상기 호흡 공간의 정보를 획득할 수 있다. 본 실시 예에서 상기 센서는 압력 센서로 제공되며, 상기 호흡 공간의 압력 정보를 감지할 수 있다.

상기 마스크 몸체(10)는 팬 모듈 장착부(110)를 포함할 수 있다. 상기 팬 모듈 장착부(110)는 제1팬 모듈(16)이 장착되는 제1팬 모듈 장착부(110a)와 제2팬 모듈(17)이 장착되는 제2팬 모듈 장착부(110b)를 포함할 수 있다. 상기 제1팬 모듈 장착부(110a) 및 상기 제2팬 모듈 장착부(110b)는 상기 마스크 몸체(10)의 전면에 형성될 수 있다.

상기 제1팬 모듈 장착부(110a)는 상기 마스크 몸체(10)의 우측에 배치되고, 상기 제2팬 모듈 장착부(110b)는 상기 마스크 몸체(10)의 좌측에 배치될 수 있다. 상기 제1팬 모듈(16) 및 상기 제2팬 모듈(17)은 상기 제1팬 모듈 장착부(110a) 및 상기 제2팬 모듈 장착부(110b)에 각각 분리 가능하게 결합될 수 있다.

상기 마스크 몸체(10)는 에어 덕트부(120)를 포함할 수 있다. 상기 에어 덕트부(120)는 상기 마스크 몸체(10)의 전면에 형성될 수 있다. 상기 에어 덕트부(120)의 내부에는 공기가 통과할 수 있는 유로가 형성될 수 있다. 상기 에어 덕트부(120)는 상기 제1팬 모듈 장착부(110a)에 연결되는 제1에어 덕트부(120a)와, 상기 제2팬 모듈 장착부(110b)에 연결되는 제2에어 덕트부(120b)를 포함할 수 있다.

상기 제1에어 덕트부(120a)와 상기 제2에어 덕트부(120b)는 상기 마스크 몸체(10)의 중심을 향하는 제1팬 모듈 장착부(110a)의 일측 및 제2팬 모듈 장착부(110b)의 타측에 배치될 수 있다. 상기 제1에어 덕트부(120a)와 상기 제2에어 덕트부(120b)는 상기 제1팬 모듈 장착부(110a)와 상기 제2팬 모듈 장착부(110b)의 사이에 위치할 수 있다. 상기 에어 덕트부(120)의 일단부는 상기 팬 모듈(16,17)과 연통되어 공기가 유입되고, 상기 에어 덕트부(120)의 타단부는 상기 공기 토출구(129)와 연통되어 유입된 공기가 토출될 수 있다.

상기 에어 덕트부(120)에는 제어 모듈(18)을 장착하기 위한 제어 모듈 장착부(128)가 포함될 수 있다. 상기 에어 덕트부(120)의 일부가 상기 제어 모듈(18)이 안착될 수 있는 평면으로 형성되며, 상기 평면을 상기 제어 모듈 장착부(128)로 정의한다. 상기 제어 모듈 장착부(128)는 상기 제1에어 덕트부(120a)에 제공되는 제1제어 모듈 장착부(128a)와 상기 제2에어 덕트부(120b)에 제공되는 제2제어 모듈 장착부(128b)를 포함할 수 있다. 상기 제1제어 모듈 장착부(128a)와 상기 제2제어 모듈 장착부(128b)에는 하나의 제어 모듈(18)이 고정되거나, 복수의 제어 모듈이 각각 고정될 수 있다.

상기 마스크 몸체(10)는 전원 모듈(19)을 장착하기 위한 전원 모듈 장착부(130)를 포함할 수 있다. 상기 전원 모듈 장착부(130)는 상기 마스크 몸체(10)의 전면에 형성될 수 있다. 상기 전원 모듈 장착부(130)는 상기 마스크 몸체(10)의 좌측과 우측 중 어느 하나에 제공될 수 있다.

상기 전원 모듈 장착부(130)는 상기 제어 모듈 장착부(128)의 측방에 위치할 수 있다. 상기 전원 모듈 장착부(130)는 상기 제어 모듈 장착부(128)와 상기 마스크 몸체(10)의 좌측 및 우측 중 어느 하나의 단부의 사이에 제공될 수 있다. 상기 전원 모듈 장착부(130)가 제공되는 마스크 몸체(10)의 좌측 및 우측 중 어느 하나에 인접하게 상기 커넥터 홀(135)이 위치할 수 있다.

상기 마스크 몸체(10)는 배터리를 장착하기 위한 배터리 장착부(140)를 포함할 수 있다. 상기 배터리 장착부(140)는 상기 마스크 몸체(10)의 전면에 형성될 수 있다. 상기 배터리 장착부(140)는 상기 마스크 몸체(10)의 전면에서 전방으로 돌출되어 상기 배터리를 감싸도록 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 배터리 장착부(140)는 상기 마스크 몸체(10)의 전면에서 전방으로 복수의 가이드 리브가 돌출되어 형성될 수 있다. 전방으로 돌출되는 복수의 가이드 리브의 일부는 서로를 마주하는 방향으로 절곡되면, 상기 복수의 가이드 리브와 상기 마스크 몸체(10)의 전면 사이에 상기 배터리가 수용되는 배터리 수용 공간이 형성될 수 있다. 상기 배터리는 상하 방향으로 이동하여 상기 배터리 장착부(140)의 배터리 수용 공간에 삽입 또는 분리될 수 있다. 상기 배터리 장착부(140)에 삽입된 배터리의 하부는 후술할 공기 배출부(150)에 지지될 수 있다.

상기 마스크 몸체(10)는 공기 배출부(150)를 포함할 수 있다. 상기 공기 배출부(150)는 상기 마스크 몸체(10)의 하부에 형성될 수 있다. 상기 공기 배출부(150)는 상기 제1공기 유출구(154)로부터 상기 제2공기 유출구(155)를 향해 유동하는 공기가 통과하는 유동 공간을 형성할 수 있다. 상기 공기 배출부(150)는 상기 마스크 몸체(10)의 전면이 전방으로 돌출되어 형성될 수 있다.

상기 마스크 몸체(10)와 상기 마스크 몸체 커버(20)를 결합 시, 상기 공기 배출부(150)는 상기 마스크 몸체 커버(20)에 접촉되며, 상기 마스크 몸체(10)의 내부 공간과 상기 유동 공간이 구분되도록 할 수 있다. 예를 들어, 상기 공기 배출부(150)는 유동 공간을 정의하는 상면, 저면, 양측면을 포함할 수 있다. 상기 공기 배출부(150)의 전면은 상기 마스크 몸체 커버(20)에 의해 정의되고, 상기 공기 배출부(150)의 배면은 상기 마스크 몸체(10)에 의해 정의된다. 상기 공기 배출부(150)의 상면에는 상기 배터리가 지지될 수 있다.

상기 공기 배출부(150)의 저면은 개구되며, 상기 제2공기 유출구(155)가 형성될 수 있다. 상기 공기 배출부(150)의 저면은 상기 마스크 몸체(10)의 저면과 연결되며, 상기 마스크 몸체(10)의 저면은 상기 마스크 몸체(10)의 전면이 상기 공기 배출부(150)를 향해 돌출되어 형성되는 보강 리브의 일면으로 정의될 수 있다. 상기 마스크 몸체(10)의 저면에는 상기 커버 결합홈(101)이 형성되며, 상기 마스크 몸체(10)와 상기 마스크 몸체 커버(20)의 하측 단부가 결합되도록 할 수 있다. 상기 공기 배출부(150)의 배면은 개구되며, 상기 제1공기 유출구(154)가 형성될 수 있다. 상기 공기 배출부(150)의 양측면은 절곡되게 형성될 수 있다.

상기 마스크 몸체 커버(20)는 필터 장착부(21,22)를 포함할 수 있다. 상기 필터 장착부(21,22)는 상기 마스크 몸체 커버(20)의 전면이 배면을 향하는 방향으로 함몰되어 형성될 수 있다. 함몰되어 형성된 필터 장착부(21,22)의 내측에는 필터(23,24)가 수용되며, 상기 필터(23,24)가 수용된 상태에서 상기 필터 장착부(21,22)에 필터 커버(25,26)가 장착될 수 있다.

상기 필터 장착부(21,22)의 저면에는 공기 흡입구(211,221)가 형성될 수 있다. 상기 공기 흡입구(211,221)는 후술할 팬 모듈(16,17)의 흡입구와 연통될 수 있다. 상기 공기 흡입구(211,221)는 하방으로 경사지는 경사면을 가질 수 있다. 상기 필터 장착부(21,22)의 측면에는 상기 필터 커버(25,26)를 고정하기 위한 필터 커버 장착홈(212)이 형성될 수 있다.

상기 필터 커버(25,26)에는 상기 필터 커버 장착홈(212)에 삽입되는 결합 돌기가 형성될 수 있다. 상기 필터 장착부(21,22)의 상면은 개구되어, 상기 필터(23,24) 및 상기 필터 커버(25,26)가 삽입될 수 있다. 상기 필터 장착부(21,22)는 상기 마스크 몸체 커버(20)의 전면을 상면으로, 상기 마스크 몸체 커버(20)의 배면을 저면으로, 상기 상면과 상기 저면을 연결하는 면을 측면으로 정의한다.

상기 필터 장착부(21,22)의 저면은 후술할 팬 모듈(16,17)의 흡입구와 밀착하게 접촉될 수 있다. 상기 필터 장착부(21,22)와 상기 팬 모듈(16,17)의 사이에는 밀봉을 위한 밀봉재가 제공될 수 있다. 상기 밀봉재는 상기 공기 흡입구(211,221)와 상기 팬 모듈(16,17)의 흡입구를 감싸서 외부 공기가 유입되는 것을 방지할 수 있다.

상기 필터 장착부(25,26)는 상기 마스크 몸체 커버(20)의 우측에 제공되는 제1필터 장착부(21)와 상기 마스크 몸체 커버(20)의 좌측에 제공되는 제2필터 장착부(22)를 포함할 수 있다. 상기 제1필터 장착부(21)에 형성되는 공기 흡입구를 제1공기 흡입구(211)라 정의하고, 상기 제2필터 장착부(22)에 형성되는 공기 흡입구를 제2공기 흡입구(221)라 정의할 수 있다.

상기 필터(23,24)는 상기 제1필터 장착부(21)의 내측에 수용되는 제1필터(23)와 상기 제2필터 장착부(22)의 내측에 수용되는 제2필터(24)를 포함할 수 있다.

상기 필터 커버(25,26)는 상기 제1필터 장착부(21)에 장착되는 제1필터 커버(25)와 상기 제2필터 장착부(22)에 장착되는 제2필터 커버(26)를 포함할 수 있다. 상기 제1필터 커버(25)에는 다수의 제1공기 유입구(251)가 형성되어 외부 공기가 유입되고, 상기 제2필터 커버(26)에는 다수의 제2공기 유입구(261)가 형성되어 외부 공기가 유입될 수 있다.

상기 마스크 장치(1)의 몸체 내부에는 팬 모듈(16,17)과, 제어 모듈(18)과, 전원 모듈(19)이 포함될 수 있다. 상기 팬 모듈(16,17)과, 상기 제어 모듈(18)과, 상기 전원 모듈(19)은 상기 마스크 몸체(10)의 전면과 상기 마스크 몸체 커버(20)의 배면 사이에 형성되는 내부 공간에 수용될 수 있다. 상기 제어 모듈(18)은 제1전자 회로 부품이라 칭하고, 상기 전원 모듈(19)은 제2전자 회로 부품이라 칭할 수 있다.

상기 팬 모듈(16,17)은 팬과 팬 모터, 및 상기 팬과 상기 팬 모터를 수용하는 팬 하우징을 포함할 수 있다. 상기 팬 하우징에는 상기 팬으로 공기가 유입되는 흡입구와 상기 팬에 의해 강제 유동하는 공기가 토출되는 토출구를 포함할 수 있다. 상기 팬은 원심 팬으로 제공될 수 있다.

본 실시 예에서 상기 팬 모듈(16,17)은 상기 마스크 몸체 커버(20)의 전방으로 공기를 흡입하여 상기 마스크 몸체(10)의 측방으로 토출할 수 있다. 상기 팬 모듈(16,17)은 상기 제1팬 모듈 장착부(110a)에 장착되는 제1팬 모듈(16)과, 상기 제2팬 모듈 장착부(110b)에 장착되는 제2팬 모듈(17)을 포함할 수 있다.

상기 제1팬 모듈(16)은 상기 제1공기 흡입구(211)와 연통되며, 상기 제1공기 흡입구(211)를 향해 상기 제1공기 유입구(251)로 유입되어 상기 제1필터(23)를 통과한 공기가 흡입되도록 할 수 있다. 상기 제2팬 모듈(17)은 상기 제2공기 흡입구(221)와 연통되며, 상기 제2공기 흡입구(221)를 향해 상기 제2공기 유입구(261)로 유입되어 상기 제2필터(24)를 통과한 공기가 흡입되도록 할 수 있다. 상기 제1팬 모듈(16)은 상기 제1에어 덕트부(120a)와 연통되어 상기 호흡 공간으로 공기를 토출하고, 상기 제2팬 모듈(17)은 상기 제2에어 덕트부(120b)와 연통되어 상기 호흡 공간으로 공기를 토출할 수 있다.

상기 제어 모듈(18)은 상기 마스크 장치(1)의 작동을 제어할 수 있다. 상기 제어 모듈(18)은 상기 제어 모듈 장착부(128)에 고정될 수 있다. 상기 제어 모듈(18)은 상기 배터리 또는 상기 전원 모듈(19)로부터 전원을 공급받아 작동할 수 있다. 상기 제어 모듈(18)은 통신 모듈을 포함하여, 다양한 정보를 송수신할 수 있다.

상기 제어 모듈(18)은 데이터 저장 모듈을 포함하여, 다양한 정보를 저장할 수 있다. 상기 제어 모듈(18)은 상기 팬 모듈(16,17)의 작동을 제어할 수 있다. 상기 제어 모듈(18)은 센서로부터 감지되는 정보에 기초하여 상기 팬 모듈(16,17)의 작동을 제어할 수도 있다. 상기 제어 모듈(18)은 상기 전원 모듈(19), 상기 팬 모듈(16,17), 배터리와 전기적으로 연결되어 연동할 수 있다.

상기 전원 모듈(19)은 외부로부터 전원을 공급받을 수 있다. 상기 전원 모듈(19)은 상기 배터리를 충전할 수 있다. 상기 전원 모듈(19)은 커넥터와 조작부(195)를 포함할 수 있다. 상기 전원 모듈(19)은 상기 조작부(195)에 의해 상기 마스크 장치(1)의 전원을 제어할 수 있다. 상기 전원 모듈(19)은 상기 제어 모듈(18), 상기 팬 모듈(16,17), 상기 배터리와 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다.

상기 실링부(40)는 상기 실링 브라켓(30)에 의해 상기 마스크 몸체(10)의 배면에 결합되어 사용자의 얼굴에 밀착될 수 있다. 상기 실링부(40)에 의해 상기 마스크 몸체(10)의 배면은 사용자의 얼굴로부터 이격되게 배치될 수 있다.

상기 실링 브라켓(30)은 폐루프를 형성하는 링 형상으로 형성될 수 있다. 상기 실링 브라켓(30)은 상기 실링부(40)가 분리 가능하게 결합되도록 구성될 수 있다. 상기 실링 브라켓(30)을 상기 마스크 몸체(10)로부터 분리하여, 상기 실링부(40)를 세척할 수 있다. 상기 실링부(40)를 상기 실링 브라켓(30)에 결합한 후, 상기 실링 브라켓(30)을 상기 마스크 몸체(10)에 결합하면, 상기 실링부(40)가 상기 마스크 몸체(10)에 단단히 고정될 수 있다.

상기 실링 브라켓(30)은 상기 실링부(40)가 결합되는 실링 삽입부(301)를 포함할 수 있다. 상기 실링 삽입부(301)는 상기 실링부(40)가 끼움 결합되는 삽입 돌기로 형성될 수 있다. 상기 실링 삽입부(301)는 내측에서 외측을 향해 연장되어 형성될 수 있다. 상기 실링 삽입부(301)는 내측에서 외측을 향해 두께가 작아지게 형성될 수 있다. 상기 실링 삽입부(301)와 후술할 고정 가이드(302)에 의해 상기 실링 브라켓(30)의 몸체가 형성될 수 있다.

상기 실링 브라켓(30)은 고정 가이드(302)를 포함할 수 있다. 상기 고정 가이드(302)는 상기 실링 삽입부(301)의 내측 단부에 형성될 수 있다. 상기 고정 가이드(302)는 상기 실링 삽입부(301)에 삽입되는 실링부(40)의 고정 위치를 가이드 할 수 있다. 상기 실링부(40)가 상기 고정 가이드(302)에 접촉되면, 상기 실링부(40)가 상기 실링 브라켓(30)에 밀착하게 결합될 수 있다. 상기 고정 가이드(302)는 상기 실링 삽입부(301)보다 두께가 커지게 형성될 수 있다. 상기 실링 삽입부(301)의 외측으로부터 내측을 향해 두께가 커지고, 상기 실링 삽입부(301)보다 두께가 커진 고정 가이드(302)에 의해 상기 실링부(40)의 이동이 제한될 수 있다.

상기 실링 브라켓(30)은 상기 제1브라켓 결합부(103)에 결합되는 제1몸체 결합부(304)를 포함할 수 있다. 상기 제1몸체 결합부(304)는 상기 실링 브라켓(30)의 상부에 제공될 수 있다. 상기 제1몸체 결합부(304)는 상기 제1브라켓 결합부(103)에 대응되는 위치 및 개수로 제공될 수 있다. 상기 제1몸체 결합부(304)는 상측 몸체 결합부라 칭할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1몸체 결합부(304)는 후크 형상으로 형성되는 제1브라켓 결합부(103)가 걸림 고정되는 걸림 고정 형상으로 형성될 수 있다.

상기 실링 브라켓(30)은 제2브라켓 결합부(107)에 결합되는 제2몸체 결합부(305)를 포함할 수 있다. 상기 제2몸체 결합부(305)는 상기 실링 브라켓(30)의 하부에 제공될 수 있다. 상기 제2몸체 결합부(305)는 상기 제2브라켓 결합부(107)에 대응되는 위치 및 개수로 제공될 수 있다. 상기 제2몸체 결합부(305)는 하측 몸체 결합부라 칭할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2몸체 결합부(305)는 상기 실링 삽입부(301)로부터 전방으로 돌출되는 후크 형상으로 형성될 수 있다.

상기 실링 브라켓(30)은 상기 마스크 몸체(10)에 결합되는 브라켓 삽입부(306)를 포함할 수 있다. 상기 브라켓 삽입부(306)는 상기 마스크 몸체(10)에 형성되는 절개부(127)에 삽입될 수 있다. 상기 절개부(127)는 상기 에어 덕트부(120)와 연통되어 공기가 통과하는 개구로 이해할 수 있다. 상기 절개부(127)의 일측에 상기 브라켓 삽입부(306)가 삽입될 수 있다. 상기 절개부(127)의 일측에 상기 브라켓 삽입부(306)가 삽입되면, 상기 절개부(127)의 타측은 상기 에어 덕트부(120)를 통과한 공기가 토출되는 상기 공기 토출구(129)로 정의될 수 있다.

상기 브라켓 삽입부(306)가 상기 절개부(127)의 일측에 삽입되어 상기 절개부(127)의 일측을 차폐하면, 상기 팬 모듈(16,17)에서 토출된 공기는 상기 에어 덕트부(120)와 상기 브라켓 삽입부(306)의 사이를 통과하여 상기 절개부(127)의 타측인 상기 공기 토출구(129)로 유동할 수 있다. 상기 브라켓 삽입부(306)는 상기 에어 덕트부(120)의 일측면을 형성하면서, 상기 실링 브라켓(30)을 상기 마스크 몸체(10)에 고정하는 기능을 제공할 수 있다.

상기 실링 브라켓(30)의 상부는 상기 제1몸체 결합부(304)에 의해 상기 마스크 몸체(10)의 상부에 고정되고, 상기 실링 브라켓(30)의 하부는 상기 제2몸체 결합부(305)에 의해 상기 마스크 몸체(10)의 하부에 고정되고, 상기 실링 브라켓(30)의 중간부는 상기 브라켓 삽입부(306)에 의해 상기 마스크 몸체(10)의 중간부에 고정될 수 있다.

상기 실링부(40)는 탄성을 가지는 재질로 형성될 수 있다. 상기 실링부(40)는 사용자의 얼굴에 밀착되어 사용자의 얼굴에 대응되게 변형될 수 있다. 상기 실링부(40)는 폐루프를 형성하는 링 형상으로 형성될 수 있다. 상기 실링부(40)는 사용자의 코와 입을 커버할 수 있도록 형성될 수 있다.

상기 실링부(40)는 사용자의 얼굴에 접촉되는 배면과, 상기 마스크 몸체(10)에 접촉되는 전면과, 상기 배면과 상기 전면을 연결하며 내측이 중공으로 형성되는 측면을 포함할 수 있다. 상기 실링부(40)의 전면 내측에는 제1개구가 포함되고, 상기 실링부(40)의 배면 내측에는 제2개구가 포함될 수 있다. 상기 실링부(40)를 상기 마스크 몸체(10)에 결합 시, 상기 제1개구의 내측에는 상기 공기 토출구(129)와 상기 공기 유출구(154,155)가 위치할 수 있다. 사용자의 얼굴과 상기 실링부(40)가 접촉 시 상기 제2개구의 내측에는 사용자의 코와 입이 위치할 수 있다.

사용자의 얼굴과 상기 마스크 몸체(10)의 사이에 상기 실링부(40)가 위치하며, 상기 실링부(40)의 전면, 배면, 상기 전면과 상기 배면을 연결하는 측면의 내측에 호흡을 위한 호흡 공간이 정의된다.

상기 실링부(40)는 브라켓 삽입홈(401)을 포함할 수 있다. 상기 브라켓 삽입홈(401)은 상기 실링 브라켓(30)의 실링 삽입부(301)에 삽입되도록 구성될 수 있다. 상기 브라켓 삽입홈(401)은 상기 실링부(40)의 전면에 형성될 수 있다. 상기 브라켓 삽입홈(401)은 상기 전면의 내측 단부에 형성될 수 있다. 상기 실링부(40)의 전면에 형성된 브라켓 삽입홈(401)은 상기 실링 브라켓(30)의 실링 삽입부(301)에 삽입되어 상기 실링부(40)와 상기 실링 브라켓(30)이 서로 결합될 수 있다.

상기 실링부(40)는 상기 제1몸체 결합부(304) 및 상기 브라켓 삽입부(306)가 안착되는 안착홈(404,406)과, 상기 제2몸체 결합부(305)가 관통하는 관통홀(405)을 포함할 수 있다. 상기 안착홈(404,406)과 상기 관통홀(405)은 상기 실링부(40)의 전면에 형성될 수 있다.

상기 안착홈(404,406)은 상기 제1몸체 결합부(304)에 대응되는 개수 및 위치에 형성되는 제1안착홈(404)과, 상기 브라켓 삽입부(306)에 대응되는 개수 및 위치에 형성되는 제2안착홈(406)을 포함할 수 있다. 상기 관통홀(405)은 상기 제2몸체 결합부(305)에 대응되는 개수 및 위치에 형성될 수 있다.

상기 안착홈(404,406)과 상기 관통홀(405)에 상기 제1몸체 결합부(304), 상기 제2몸체 결합부(305), 및 상기 브라켓 삽입부(306)가 삽입되면, 상기 실링부(40)와 상기 실링 브라켓(30)이 밀착하게 결합될 수 있다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치를 작동 시 공기의 흐름을 나타내는 도면이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 마스크 장치(1)는 필터 커버(25,26)에 형성되는 공기 유입구(251,261)를 통해 외부 공기를 흡입할 수 있다. 상기 마스크 장치(1)로 흡입되는 외부 공기의 유동 방향은 화살표 "A"로 나타낸다. 상기 공기 유입구(251,261)가 다양한 방향에서 공기를 흡입할 수 있도록 다수로 구성되기에, 외부 공기의 유입량이 증가될 수 있다.

예를 들어, 상기 공기 유입구(251,261)는 상기 마스크 장치(1)의 상방에서 공기를 흡입하는 공기 유입구(251a,261a), 상기 마스크 장치(1)의 전방에서 공기를 흡입하는 공기 유입구(251b,261b), 상기 마스크 장치(1)의 하방에서 공기를 흡입하는 공기 유입구(251c,261c)를 포함할 수 있다. 상기 공기 유입구(251,261)가 형성되는 필터 커버(25,26)는 상기 마스크 장치(1)의 양측에 각각 배치되기에, 외부 공기를 상기 마스크 장치(1)의 양측으로부터 원활하게 흡입할 수 있다.

상기 공기 유입구(251,261)를 통해 유입된 외부 공기는 상기 필터 커버(25,26)와 필터 장착부(21,22)의 내측에 위치하는 필터(23,24)에 의해 이물질이 여과될 수 있다. 상기 필터(23,24)는 상기 필터 커버(25,26)를 상기 마스크 장치(1)로부터 분리 시 교체 가능하다.

상기 필터(23,24)를 통과한 공기는 공기 흡입구(211,221)를 통해 팬 모듈(16,17)의 흡입구로 유입될 수 있다. 상기 공기 흡입구(211,221)가 형성되는 필터 장착부(21,22)와 상기 팬 모듈(16,17)은 서로 밀착하게 접촉되어 있기에 여과된 공기가 누설되거나, 외부 공기가 유입되는 것이 방지될 수 있다.

상기 팬 모듈(16,17)의 토출구를 통해 배출되는 공기는 에어 덕트부(120)를 통과한 후 공기 토출구(129)를 통해 호흡 공간으로 유입될 수 있다. 상기 공기 토출구(129)를 통해 호흡 공간으로 유입되는 공기의 유동 방향을 화살표 "B"로 나타낸다. 상기 호흡 공간은 상기 마스크 몸체(10)와 상기 실링부(40)에 의해 정의될 수 있다. 상기 마스크 몸체(10)를 사용자의 얼굴에 장착하면, 상기 실링부(40)가 상기 마스크 몸체(10)와 사용자의 얼굴에 밀착되어 외부 공간과 구분되는 독립된 호흡 공간을 형성할 수 있다.

상기 공기 토출구(129)를 통해 공급되는 여과된 공기를 사용자가 들이쉬고, 사용자가 내쉬는 공기는 공기 유출구(154,155)를 통해 외부 공간으로 배출될 수 있다. 상기 공기 유출구(154,155)는 호흡 공간과 연통되는 제1공기 유출구(154)와 외부 공간과 연통되는 제2공기 유출구(155)를 포함하며, 상기 제1공기 유출구(154)과 상기 제2공기 유출구(155)는 유동 공간에 의해 서로 연통될 수 있다. 사용자가 내쉬는 공기는 제1공기 유출구(154)를 통해 상기 유동 공간으로 유동할 수 있다. 상기 제1공기 유출구(154)를 통해 상기 유동 공간으로 유동하는 공기의 유동 방향을 화살표 "C"로 나타낸다.

상기 제1공기 유출구(154)를 통해 상기 유동 공간으로 유동한 공기는 상기 제2공기 유출구(155)를 통해 외부 공간으로 배출될 수 있다. 상기 제2공기 유출구(155)를 통해 외부 공간으로 유동하는 공기의 유동 방향을 화살표 "D"로 나타낸다. 상기 제1공기 유출구(154) 및 상기 제2공기 유출구(155) 중 하나 이상에는 체크 밸브가 제공되며, 외부 공기가 상기 호흡 공간으로 역류하는 것을 방지할 수 있다.

도 8은 사람의 운동량에 따른 폐 내부의 공기 변화량을 보여주는 그래프이다.

도 8에서, 그래프의 가로축은 시간의 경과를 의미하고, 그래프의 세로축은 폐 내부에 잔존하는 공기량(압력값)을 의미한다.

도 8을 참조하면, 사람이 공기를 흡입하거나 내쉴 때에는 일정량의 공기가 폐의 내부로 출입할 수 있다. 평상 시 1회 숨을 들이마시는 공기량(Tidal Volume)은 사람마다 개인차가 있을 수 있다. 예를 들어, 안정적인 상태 즉, 휴식을 취하고 있는 상태에서는 1분 동안 5~7L에 해당하는 호흡량(Ventilation)을 가질 수 있다.

다만, 사람이 움직이거나 운동을 할 경우에는 안정적인 상태에 비하여 많은 공기량이 폐의 내부로 출입할 수 있다. 예를 들어, 가벼운 운동을 할 경우에는 1분 동안 25L에 해당하는 호흡량을 가질 수 있고, 격한 운동을 할 경우에는 1분 동안 85L에 해당하는 호흡량을 가질 수 있다.

즉, 휴식을 취하고 있는 상태에 비하여 운동을 하고 있는 상태에서는 더 많은 호흡량(공기량)이 필요한 것을 알 수 있다.

또한, 사람이 움직이거나 운동을 할 경우에는 안정적인 상태에 비하여 호흡주기가 빨라질 수 있다. 예를 들어, 휴식을 취한 상태보다 운동을 하고 있는 상태에서 사람의 들숨 및 날숨 주기는 빨라질 수 있다.

본 발명에서는 이러한 원리를 이용하여 사용자가 마스크를 착용 시, 마스크의 내부 압력(공기량)을 감지함으로써 사용자의 호흡 상태, 휴식 상태 또는 운동 상태 등을 정확히 판단할 수 있다. 그리고 판단된 사용자의 현재 상태를 고려하여 적절한 외부공기를 제공해줄 수 있다.

도 9는 운동 강도에 따른 남성의 호흡량 변화를 보여주는 그래프이고, 도 10은 운동 강도에 따른 여성의 호흡량 변화를 보여주는 그래프이다.

도 9 및 도 10에서, 그래프의 가로축은 운동의 강도를 의미하고, 그래프의 세로축은 요구되는 호흡량을 의미한다. 본 그래프는 운동 강도가 3km/hr, 5km/hr, 7km/hr, 9km/hr, 10km/hr 및 11km/hr에서 각각의 실험군에 대한 필요 호흡량의 경향을 보여준다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 일반적으로 남성 및 여성이 가벼운 운동 강도로 운동하는 것에 비하여 격한 운동 강도로 운동하는 경우, 호흡량이 현저히 증가하는 것을 알 수 있었다.

또한, 가벼운 운동 강도로 운동할 때보다 격한 운동 강도로 운동할 때, 개인마다 호흡량에 있어서 편차가 큰 것을 알 수 있다.

즉, 안정을 취한 상태에서 사용자가 마스크를 착용 시, 마스크 내부로 일정량의 공기가 공급되면, 호흡에 큰 불편함이 없을 수 있다. 그러나, 활동이 큰 운동을 할 경우에는 개개인마다 호흡량에 있어서 편차가 크므로, 사용자의 특성에 맞는 공기량을 제공해줄 필요가 있다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 블록 구성을 보여주는 블록도이다.

도 11을 참조하면, 상기 마스크 장치(1)는 압력 센서(14), 전원부(170), 팬모터(180), 메모리(190) 및 제어부(200) 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.

상기 압력 센서(14)는 상기 마스크 장치(1)의 내부 압력을 감지한다.

여기서, 상기 마스크의 내부 압력은, 사용자의 안면과 상기 실링부(30)에 의해 정의되는 호흡 공간의 압력을 의미할 수 있다.

상기 압력 센서(14)는 상기 마스크 장치(1)의 내부로 유입되는 공기의 유량 또는 바람세기 등을 이용하여, 밀폐된 공간의 압력 또는 공기압을 측정하는 공기압 센서일 수 있다. 또는 상기 압력 센서(14)는 밀폐된 공간의 압력 변화를 측정하는 차압 센서가 적용될 수 있다. 상기 압력 센서(14)는 공지된 기술이므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.

상기 압력 센서(14)에서 측정된 정보는 상기 제어부(200)로 전달되거나 또는 상기 메모리(190)에 저장될 수 있다.

상기 전원부(170)는 상기 압력 센서(14), 상기 팬 모터(180) 및 상기 제어부(200)로 전원을 제공하는 기능을 한다.

상기 전원부(170)는 상기 마스크 장치(1)에 장착되는 배터리 또는 전원 모듈로서 제공될 수 있다. 상기 전원부(170)는 외부의 전원공급장치에 의하여 유선 또는 무선으로 전원이 충전될 수 있다.

상기 팬모터(180)는 상기 제1팬 모듈(16) 및 제2팬 모듈(17)을 회전시키는 동력을 제공한다. 상기 팬모터(180)는 상기 제1팬 모듈(16) 및 제2팬 모듈(17) 중 적어도 하나 이상을 동작시킬 수 있다. 상기 팬모터(180)의 회전속도에 의하여 상기 제1팬 모듈(16) 및 제2팬 모듈(17)의 회전속도는 가변될 수 있다.

상기 팬모터(180)는 상기 제어부(200)에 의해 제어될 수 있다.

상기 메모리(190)는 상기 압력 센서(14)에서 감지된 정보들을 저장할 수 있다. 구체적으로, 상기 메모리(190)에는 상기 압력 센서(14)에서 감지된 압력값과, 상기 압력값을 통하여 분석된 들숨 시간, 날숨 시간, 일호흡량, 호흡 주기 및 다음 호흡 주기 등이 저장될 수 있다.

상기 메모리(190)에는 상기 제어부(200)에서 가공된 정보들이 저장될 수 있다. 상기 메모리(190)에는 상기 제어부(200)에 의해서 가공된 정보가 갱신되어 저장될 수 있다.

상기 제어부(200)는 상기 압력 센서(14)에서 감지된 정보를 분석하고, 분석된 정보를 통해 상기 팬모터(180)를 제어할 수 있다.

구체적으로, 상기 제어부(200)는 압력 정보 측정부(210)와, 호흡 상태 판단부(220)와, 운동 강도 진단부(230) 및 모터 제어부(240)를 포함할 수 있다.

상기 압력 정보 측정부(210)는 상기 압력 센서(14)를 제어하여 마스크의 내부 압력을 측정한다. 상기 압력 정보 측정부(210)는 상기 마스크 장치(1)의 전원이 온 된 이후부터 마스크의 내부 압력을 지속적으로 감지할 수 있다. 또는 상기 압력 정보 측정부(210)는 특정 동작 모드의 입력 시점부터 마스크의 내부 압력을 감지할 수 있다.

상기 압력 센서(14)에서 감지된 압력값들은 실시간으로 상기 압력 정보 측정부(210)로 전달될 수 있다.

상기 호흡 상태 판단부(220)는 상기 압력 정보 측정부(210)에서 측정된 정보를 분석하여 사용자의 호흡 상태를 판단한다.

예를 들어, 상기 호흡 상태 판단부(220)는 상기 압력 센서(14)에서 감지된 압력값들 중에서, 최대 압력값과 최소 압력값을 이용하여 호흡 상태를 판단할 수 있다.

구체적으로, 상기 호흡 상태 판단부(220)는 상기 압력 센서(14)에서 감지된 최대 압력값과 최소 압력값의 차이값을 계산하고, 상기 차이값을 기준값과 비교하여 호흡 상태의 종류를 판단할 수 있다.

상기 호흡 상태 판단부(220)는 상기 차이값이 제 1 기준값보다 크고, 상기 제 1 기준값보다 큰 제 2 기준값보다 작을 경우, 호흡이 안정 상태인 것으로 판단할 수 있다. 또한, 상기 호흡 상태 판단부(220)는 상기 차이값이 상기 제 2 기준값보다 클 경우, 호흡이 운동 상태인 것으로 판단하고, 상기 차이값이 상기 제 1 기준값보다 작을 경우, 마스크 미착용 상태인 것으로 판단할 수 있다.

다른 예를 들어, 상기 호흡 상태 판단부(220)는 상기 압력 센서(14)에서 감지된 압력값들 중에서, 최대 압력값에 해당하는 제 1 시각과, 상기 최소 압력값에 해당하는 제 2 시각의 시간차를 계산하고, 상기 시간차를 기준시간과 비교하여 호흡 상태의 종류를 판단할 수 있다.

상기 호흡 상태 판단부(220)는 상기 시간차가 제 1 기준시간보다 크고, 상기 제 1 기준시간보다 큰 제 2 기준시간보다 작을 경우, 호흡이 안정 상태인 것으로 판단할 수 있다. 또한, 상기 호흡상태 판단부(220)는 상기 시간차가 상기 제 1 기준시간보다 작을 경우, 호흡이 운동 상태인 것으로 판단하고, 상기 시간차가 상기 제 2 기준시간보다 클 경우, 호흡이 비정상 상태인 것으로 판단할 수 있다.

즉, 상기 호흡 상태 판단부(220)는 특정 압력값 및/또는 특정 압력값에 해당하는 시점들을 분석하여, 사용자가 안정적인 호흡을 하는지, 비정상 호흡을 하는지, 운동 상태인지 또는 마스크 착용 여부 등을 판단할 수 있다.

상기 운동 강도 진단부(230)는 상기 압력 정보 측정부(210) 및 호흡 상태 판단부(220)로부터 전달된 정보를 이용하여 사용자의 운동 강도(운동량)을 판단할 수 있다.

상기 운동 강도 진단부(230)는 상기 호흡 상태 판단부(220)를 통해 호흡이 안정 상태인 것으로 판단되면, 상기 메모리(190)에 저장된 테이블값을 참조하여 상기 팬모터(180)를 제어할 수 있다.

상기 메모리(190)에 저장된 테이블값에는, 일호흡량, 호흡 주기, 다음 호흡 주기, 들숨 시간 및 날숨 시간에 관련된 정보가 포함될 수 있다. 상기 테이블값은 마스크의 초기 사용시 기본값으로 세팅될 수 있다. 일례로, 상기 테이블값에는 일반 사람이 1회 들숨 시 흡입하는 호흡량(예: 500ml)이 적용될 수 있다.

다만, 개인 편차에 따라서 호흡량이 각기 다르기 때문에, 상기 테이블값은 개인의 특성에 따라 갱신될 필요가 있다. 따라서, 상기 운동 강도 진단부(230)는 상기 호흡 상태 판단부(220)를 통해 호흡이 안정 상태인 것으로 판단되면, 계산된 일호흡량과 들숨 시간 등을 상기 메모리(190)에 저장하여 일호흡량 정보를 갱신할 수 있다.

상기 모터 제어부(240)는 상기 팬모터(180)를 제어하여 상기 제1팬 모듈(16) 및 제2팬 모듈(17)의 회전속도를 제어한다. 상기 모터 제어부(240)는 상기 운동 강도 진단부(230)에서 판단된 운동 강도(예: 안정 상태, 가벼운 운동, 격한 운동 등)에 따라 상기 팬모터(180)의 회전속도를 제어할 수 있다.

예를 들어, 상기 모터 제어부(240)는 안정 상태일 경우에는 상기 팬모터(180)의 회전속도를 저속으로 구동시키고, 가벼운 운동 상태일 경우에는 상기 팬 모터(180)의 회전속도를 중속으로 구동시키고, 격한 운동 상태일 경우에는 상기 팬 모터(180)의 회전속도를 고속으로 구동시킬 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 제어방법을 보여주는 순서도이고, 도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 압력 센서에서 감지된 호흡 공간의 압력 변화 그래프이고, 도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 1회 호흡 주기에 대한 압력 변화 싸이클을 보여주는 도면이다.

먼저, 도 12를 참조하면, 단계 S11에서 상기 마스크 장치(1)는 상기 압력 센서(14)를 이용하여 마스크의 내부 압력을 감지한다.

여기서, 상기 마스크의 내부 압력은, 사용자의 안면과 상기 실링부(30)에 의해 정의되는 호흡 공간의 압력을 의미할 수 있다.

이때, 상기 팬 모듈(16,17)이 작동되며, 상기 팬 모듈(16,17)은 정해진 RPM으로 팬이 회전되어, 상기 마스크 장치(1)의 호흡 공간 내에서 호흡이 원활하게 되도록 할 수 있다.

상기 마스크 장치(1)는 상기 압력 센서(14)를 통해 일정시간 동안 마스크의 내부 압력을 감지할 수 있다. 상기 압력 센서(14)에서 압력값이 감지되면, 도 13과 같이 압력 변화 그래프를 획득할 수 있다.

상기 팬 모듈(16,17)이 작동되면, 외부의 공기는 상기 필터 커버(25,26) 및 상기 필터(23,24)를 통과한 후 상기 팬 모듈(16,17)로 흡입될 수 있다. 그리고 상기 팬 모듈(16,17)로 흡입된 공기는, 상기 에어 덕트부(120) 및 상기 공기 토출구(129a,129b)를 통과하여 상기 호흡 공간으로 유입될 수 있다. 그러면, 상기 호흡 공간으로 유입된 공기를 사용자가 들이마시고 내쉴 수 있게 된다.

이때, 사용자는 상기 호흡 공간 내에서 호흡기를 통해 공기를 들이마시면(들숨), 상기 호흡 공간의 공기가 사용자의 호흡기로 유입되어 상기 호흡 공간의 압력이 낮아질 수 있다. 반대로, 사용자는 상기 호흡 공간 내에서 호흡기를 통해 공기를 내쉬면(날숨), 사용자의 호흡기에서 상기 호흡 공간으로 공기가 토출되어 상기 호흡 공간의 압력이 높아질 수 있다.

상술한 바와 같이 상기 호흡 공간 내의 압력은 사용자의 호흡 상태(들숨, 날숨)에 따라 낮아지거나 높아질 수 있다. 그리고 이러한 호흡 공간 내의 압력은 상기 압력 센서(14)에 의해서 감지될 수 있다. 상기 압력 센서(14)에서 감지된 압력 정보는 상기 제어부(200)로 실시간으로 제공될 수 있다.

단계 S12에서 상기 마스크 장치(1)는 감지된 압력값들 중에서, 최대 압력값(Pmax)과 최소 압력값(Pmin)을 측정하여 호흡 상태의 종류를 판단한다. 그리고 단계 S13에서 호흡이 안정 상태인지 여부를 판단한다.

구체적으로, 상기 마스크 장치(1)는 상기 압력 센서(14)를 통해 감지된 압력 데이터를 통해 마스크 사용자의 호흡 상태를 판단할 수 있다.

예를 들어, 도 13 및 도 14와 같이 상기 마스크 장치(1)는 일정시간 동안 상기 압력 센서(14)에서 감지된 압력 데이터를 수집한다. 상기 압력 데이터는 실시간으로 측정된 압력값을 포함하고, 이에 따라 1회 호흡(1회 들숨 및 1회 날숨)에 걸리는 시간, 1회 호흡 주기, 1회 호흡 시 최대 압력값(Pmax)과 최소 압력값(Pmin), 및 다음 호흡 주기 등을 확인할 수 있다.

앞서 설명된 바와 같이, 사용자가 공기를 들이마시면(들숨), 상기 호흡 공간의 공기가 사용자의 호흡기로 유입되어 상기 호흡 공간의 압력이 점점 낮아지고, 사용자가 공기를 내쉬면(날숨), 상기 호흡기로부터 상기 호흡 공간으로 공기가 토출되어 상기 호흡 공간의 압력이 점점 높아질 수 있다.

결국, 상기 호흡 공간의 압력이 가장 높은 지점(A1,A2,A3)이 날숨이 끝나는 지점이고, 상기 호흡 공간의 압력이 가장 낮은 지점(B1,B2,B3)이 들숨이 끝나는 지점인 것으로 예측할 수 있다. 따라서, 날숨이 끝나는 지점(A1,A2,A3)부터 일정시간 동안 들숨이 시작되고, 들숨이 끝나는 지점(B1,B2,B3)부터 일정시간 동안 날숨이 시작될 수 있다. 이러한 원리에 의하여, 상기 마스크 장치(1)는 사용자의 호흡 주기, 즉 들숨 예상시점(A1,A2,A3) 및 날숨 예상시점(B1,B2,B3)을 예상할 수 있다.

그리고 상기 마스크 장치(1)는 상기 압력 센서(14)에서 감지된 최대 압력값(Pmax)과 최소 압력값(Pmin)의 차이값(Pavg)을 기준값과 비교하여 호흡 상태의 종류를 판단할 수 있다.

예를 들어, 상기 차이값(Pavg)이 제 1 기준값(P1)보다 크고, 상기 제 1 기준값(P1)보다 큰 제 2 기준값(P2)보다 작을 경우, 호흡이 안정 상태인 것으로 판단할 수 있다.

여기서, 제 1 기준값(P1)은 호흡이 안정 상태인지 판단하기 위한 최소 임계값으로 정의되고, 상기 제 2 기준값(P2)은 호흡이 안정 상태인지 판단하기 위한 최대 임계값으로 정의될 수 있다. 즉, 일반적으로 안정 상태의 호흡에서, 상기 차이값(Pavg)은 상기 제 1 기준값(P1) 보다 크고 상기 제 2 기준값(P2) 보다 작은 값이 될 수 있다.

또는 상기 마스크 장치(1)는 상기 최대 압력값(Pmax)에 해당하는 시각(Tmax)과, 상기 최소 압력값(Pmin)에 해당하는 시각(Tmin) 사이의 시간차(Tavg)를 기준시간과 비교하여 호흡 상태의 종류를 판단할 수 있다.

예를 들어, 상기 시간차(Tavg)가 제 1 기준시간보다 크고, 상기 제 1 기준시간보다 큰 제 2 기준시간보다 작을 경우, 호흡이 안정 상태인 것으로 판단할 수 있다.

여기서, 제 1 기준시간은 호흡이 안정 상태인지 판단하기 위한 최소 임계시간으로 정의되고, 상기 제 2 기준시간은 호흡이 안정 상태인지 판단하기 위한 최대 임계시간으로 정의될 수 있다. 즉, 일반적으로 안정 상태의 호흡에서, 상기 시간차(Tavg)는 상기 제 1 기준시간 보다 크고 상기 제 2 기준시간 보다 작은 시간일 수 있다.

판단 결과, 호흡이 안정 상태가 아닌 것으로 판단되면, 즉 호흡이 불안정한 상태인 것으로 판단되면, 상기 마스크 장치(1)는 단계 S11 이후의 동작을 다시 수행할 수 있다.

반면, 호흡이 안정 상태인 것으로 판단되면, 단계 S14에서 상기 마스크 장치(1)는 최대 압력값(Pmax)과 최소 압력값(Pmin)의 차이값(Pavg)을 계산하고, 단계 S15에서 최대 압력값(Pmax)에 해당하는 시각과 최소 압력값(Pmin)에 해당하는 시각 사이의 시간차(Tavg)를 이용하여 들숨 시간(Ti)을 계산한다.

여기서, 들숨 시간(Ti)은 실제로 사용자의 들숨이 일어나는 시간을 의미하며, 따라서 상기 시간차(Tavg)에 대응하는 시간일 수 있다. 경우에 따라서는 상기 들숨 시간(Ti)은 상기 시간차(Tavg)와 동일한 시간으로 정의될 수 있다.

단계 S16에서 상기 마스크 장치(1)는 계산된 차이값(Pavg)과 들숨 시간(Ti)을 이용하여 일호흡량을 계산한다.

본 발명에서 일호흡량(Tidal Volume)은 아래와 같은 수학식 1에 의하여 정의될 수 있다.

여기서, "α"는 상수이고, "Tavg"는 최대 압력값에 해당하는 시각들(Tmax)과 최소 압력값에 해당하는 시각들(Tmin) 간의 평균 시간차이며, "Pmax"는 최대 압력값 또는 최대 압력값들의 평균값이고, "Pmin"은 최소 압력값 또는 최소 압력값들의 평균값이다.

일호흡량(Tidal Volume)의 단위는 "ml"이고, "Tavg"의 단위는 초(sec)이며, "Pmax" 및 "Pmin"의 단위는 파스칼(Pa)일 수 있다. 상수 "α"는 사용자가 안정 상태에서의 호흡인지 여부를 판단하기 위해 사용되는 상수이며 미리 설정된 값이다.

즉, 상기 마스크 장치(1)는 호흡이 안정된 상태로 판단된 경우, 상기 압력 센서(14)에서 감지된 정보 및 가공된 정보를 수학식 1에 대입하여, 일호흡량을 계산할 수 있다.

단계 S17에서 상기 마스크 장치(1)는 계산된 일호흡량(Vt)과 들숨 시간(Ti)에 기초하여, 팬 모듈의 회전속도를 제어한다.

구체적으로, 상기 마스크 장치(1)는 계산된 일호흡량(Vt)을 들숨 시간(Ti)으로 나눈 보정값(Vt/Ti)을 이용하여 팬모터(180)의 회전속도를 제어한다.

일호흡량(Vt)을 들숨 시간(Ti)으로 나눈 보정값(Vt/Ti)을 이용하여 팬모터(180)의 회전속도를 제어하는 이유는, 상기 보정값(Vt/Ti)은 개인의 편차 없이 매우 높은 수렴된 경향성을 가지므로, 이를 통하여 팬모터(180)를 제어하기 위함이다.

즉, 상기 보정값(Vt/Ti)에 따라 팬모터(180)를 제어할 경우, 사용자가 격한 운동을 하더라도, 그에 따른 적절한 호흡량을 제공해줄 수 있다. 예를 들어, 상기 마스크 장치(1)는 상기 보정값(Vt/Ti)에 비례하여 상기 팬모터(180)의 회전속도를 제어할 수 있다.

여기서, 상기 보정값(Vt/Ti)이 크다는 것은, 운동 강도가 상대적으로 크다는 것을 의미할 수 있다. 즉, 운동 강도가 높을수록 더 많은 호흡량이 필요하므로, 이 경우 상기 팬모터(180)의 회전속도를 빠르게 제어할 수 있다.

도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 제어방법을 상세히 보여주는 순서도이다.

도 15를 참조하면, 상기 마스크 장치(1)는 단계 S21에서, 상기 압력 센서(14)를 이용하여 마스크의 내부 압력을 감지하고, 단계 S22에서 감지된 압력값들 중에서, 최대 압력값(Pmax)과 최소 압력값(Pmin)을 측정하여 저장한다.

그리고 단계 S23에서 상기 마스크 장치(1)는 최대 압력값(Pmax)에 해당하는 제 1 시각(Tmax)과, 최소 압력값(Pmin)에 해당하는 제 2 시각(Tmin)을 측정하여 저장한다.

단계 S24에서 상기 마스크 장치(1)는 최대 압력값(Pmax)과 최소 압력값(Pmin)의 차이값(Pavg)이 제 1 기준값(P1)보다 크고 제 2 기준값(P2)보다 작은지 여부를 판단한다.

여기서, 최대 압력값(Pmax)과 최소 압력값(Pmin)의 차이값(Pavg)이 제 1 기준값(P1)보다 크고 제 2 기준값(P2)보다 작은지 여부를 판단하는 이유는, 사용자의 호흡 압력이 안정된 호흡 상태의 진폭을 가지는지 여부를 판단하기 위함이다.

상기 차이값(Pavg)이 제 1 기준값(P1)보다 크고, 상기 제 1 기준값(P1)보다 큰 제 2 기준값(P2)보다 작을 경우, 단계 S25에서 상기 마스크 장치(1)는 최대 압력값에 해당하는 시각(Tmax)과 최소 압력값에 해당하는 시각(Tmin) 사이의 시간차(Tavg)가 제 1 기준시간보다 크고 제 2 기준시간보다 작은지 여부를 판단한다.

여기서, 최대 압력값에 해당하는 시각(Tmax)과 최소 압력값에 해당하는 시각(Tmin) 사이의 시간차(Tavg)가 제 1 기준시간보다 크고 제 2 기준시간보다 작은지 여부를 판단하는 이유는, 사용자의 호흡 주기가 안정된 호흡 상태의 호흡 주기를 가지는지 여부를 판단하기 위함이다.

즉, 단계 S24 및 S25는 사용자의 호흡이 안정 상태인지 여부를 판단하는 단계로 이해될 수 있다.

최대 압력값에 해당하는 시각(Tmax)과 최소 압력값에 해당하는 시각(Tmin) 사이의 시간차(Tavg)가 제 1 기준시간보다 크고 제 2 기준시간보다 작을 경우, 단계 S26에서 상기 마스크 장치(1)는 안정 호흡을 판단하는 시도 횟수(n)를 1회 증가시킨 후, 단계 S27에서 안정 호흡을 판단하는 시도 횟수(n)가 기준 횟수(N)에 도달하는지 여부를 판단한다.

여기서, 안정 호흡을 판단하는 시도 횟수(n)가 기준 횟수(N)에 도달하는지 여부를 판단하는 이유는, 안정 호흡을 판단하기 위한 호흡 주기 데이터를 일정량 확보하기 위함이다. 즉, 호흡 주기 데이터가 많이 축적될수록 정확도가 증가될 수 있다.

상기 기준 횟수(N)는 예를 들어 10회가 될 수 있다. 그러나 이에 한정되지는 않으며, 사용자 또는 설계자에 의해 다양한 횟수로 설정될 수 있다.

만일, 안전 호흡을 판단하는 시도 횟수(n)가 기준 횟수(N)에 도달하는 경우, 단계 S28에서 상기 마스크 장치(1)는 각각의 최대 압력값(Pmax)에 대한 평균값과, 각각의 최소 압력값(Pmin)에 대한 평균값을 계산한다. 또한, 단계 S29에서 상기 마스크 장치(1)는 각각의 최대 압력값에 해당하는 제 1 시각(Tmax)과 각각의 최소 압력값에 해당하는 제 2 시각(Tmin)의 차이에 대한 평균시간(Tavg)을 계산한다.

그리고 단계 S30에서 상기 마스크 장치(1)는 계산된 정보를 이용하여 일호흡량(Vt)을 계산한다.

앞서 설명된 수학식 1과 같이, 상기 마스크 장치(1)는 최대 압력값에 대한 평균값(Pmax)과, 최소 압력값에 대한 평균값(Pmin), 및 평균시간(Tavg)을, 공식에 대입하여 일호흡량(Vt)을 계산한다.

단계 S31에서 상기 마스크 장치(1)는 계산된 일호흡량 정보를 메모리(190)에 저장 및 갱신한다. 그리고 단계 S32에서 상기 마스크 장치(1)는 갱신된 메모리(190)를 참조하여 팬모터(180)의 회전속도를 제어할 수 있다.

구체적으로, 상기 마스크 장치(1)는 계산된 일호흡량(Vt)을 들숨 시간(Ti)으로 나눈 보정값(Vt/Ti)을 이용하여 팬모터(180)의 회전속도를 제어한다.

일호흡량(Vt)을 들숨 시간(Ti)으로 나눈 보정값(Vt/Ti)을 이용하여 팬모터(180)의 회전속도를 제어하는 이유는, 상기 보정값(Vt/Ti)은 개인의 편차 없이 매우 높은 수렴된 경향성을 가지므로, 이를 통하여 팬모터(180)를 제어하기 위함이다.

즉, 상기 보정값(Vt/Ti)에 따라 팬모터(180)를 제어할 경우, 사용자가 격한 운동을 하더라도, 그에 따른 적절한 호흡량을 제공해줄 수 있다. 예를 들어, 상기 마스크 장치(1)는 상기 보정값(Vt/Ti)에 비례하여 상기 팬모터(180)의 회전속도를 제어할 수 있다.

이때, 상기 보정값(Vt/Ti)이 크다는 것은, 운동 강도가 상대적으로 크다는 것을 의미하므로, 상기 보정값(Vt/Ti)에 비례하여 상기 팬모터(180)의 회전속도를 제어할 수 있다.

한편, 단계 S27에서 상기 마스크 장치(1)는 안정 호흡을 판단하는 시도 횟수(n)가 기준 횟수(N)에 도달하지 않을 경우, 단계 S32로 진입하여 메모리(190)를 참조하여 팬모터(180)의 회전속도를 제어한다.

즉, 호흡이 안정 상태인지 판단하기 위한 호흡 데이터가 부족하다고 판단되면, 일호흡량을 다시 계산하지 않고 기존 메모리(190)에 저장된 일호흡량을 참조하여 상기 팬모터(180)의 회전속도를 조절한다.

단계 S33에서 상기 마스크 장치(1)는 마스크 전원 오프 명령이 입력되는지 여부를 판단하고, 마스크 전원 오프 명령이 입력된 경우, 마스크 전원을 오프하여 팬모터(180)의 구동을 중지시킬 수 있다.

만일, 단계 S33에서 마스크 전원 오프 명령이 입력되지 않을 경우, 상기 마스크 장치(1)는 앞서 설명된 단계 S21 이하의 동작들을 다시 수행할 수 있다.

즉, 마스크 전원 오프 명령이 입력되지 않는 한, 상기 마스크 장치(1)는 상기 압력 센서(14)를 이용하여 마스크의 내부 압력을 계속하여 감지하고, 감지된 정보들을 이용하여 일호흡량(Vt)을 주기적으로 계산 및 갱신할 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 사용자의 호흡 패턴 또는 운동 상태에 맞춰서 팬의 회전속도가 적절히 조절되므로, 호흡이 더욱 편해지는 장점이 있다.

한편, 단계 S24에서 최대 압력값과 최소 압력값의 차이값(Pavg)이 제 1 기준값(P1)과 제 2 기준값(P2) 사이의 값이 아닐 경우, 단계 S34에서 상기 마스크 장치(1)는 최대 압력값과 최소 압력값의 차이값(Pavg)이 제 2 기준값(P2) 보다 큰지 여부를 판단한다.

구체적으로, 상기 차이값(Pavg)이 제 2 기준값(P2) 보다 크다는 것은, 사용자가 운동 상태에 있거나 또는 외부 기압이 급격히 변하는 상태를 의미할 수 있다.

즉, 사용자가 운동을 할 경우에는 호흡이 거칠어지기 때문에 최대 압력값(Pmax)과 최소 압력값(Pmin)의 차이값(Pavg)이 크게 증가할 수 있다.

또는, 사용자가 엘리베이터에 탑승하여 승강 또는 하강할 경우에는 외부 기압의 차이가 급격히 변하므로, 최대 압력값(Pmax)과 최소 압력값(Pmin)의 차이값(Pavg)이 크게 증가할 수 있다.

이와 같이, 상기 마스크 장치(1)는 최대 압력값(Pmax)과 최소 압력값(Pmin)의 차이값(Pavg)이 큰 폭으로 변할 때에는 호흡이 안정 상태가 아닌 것으로 판단하고, 단계 S35에서 안정 호흡을 판단하는 시도 횟수(n)를 초기화하고 단계 S36에서 측정된 압력값을 초기화한다.

이후 상기 마스크 장치(1)는 단계 S32으로 진입하여, 메모리(190)를 참조하여 팬모터(180)의 회전속도를 제어한다.

반면에, 단계 S34에서 최대 압력값과 최소 압력값의 차이값(Pavg)이 제 2 기준값(P2) 보다 작을 경우, 즉 상기 차이값(Pavg)이 제 1 기준값(P1) 보다 작을 경우, 상기 마스크 장치(1)는 사용자가 마스크를 착용하지 않는 상태로 인식한다.

구체적으로, 상기 차이값(Pavg)이 제 1 기준값(P1) 보다 작다는 것은, 사용자의 호흡이 감지되지 않는 상태 즉, 사용자가 마스크를 벗은 상태로 이해될 수 있다.

즉, 사용자가 마스크를 탈거한 상태에서는 호흡이 감지되지 않기 때문에 최대 압력값(Pmax)과 최소 압력값(Pmin)의 차이값(Pavg)이 미미할 수 있다.

이와 같이, 단계 S34에서 최대 압력값(Pmax)과 최소 압력값(Pmin)의 차이값(Pavg)이 매우 작을 경우, 상기 마스크 장치(1)는 마스크 미착용 상태인 것으로 판단하고, 단계 S37에서 안정 호흡을 판단하는 시도 횟수(n)를 초기화하고 단계 S38에서 측정된 압력값을 초기화한다.

그리고 단계 S39에서 상기 마스크 장치(1)는 팬모터(180)의 작동을 중지시킨 후, 단계 S33으로 진입할 수 있다.

한편, 단계 S25에서 최대 압력값에 해당하는 시각(Tmax)과 최소 압력값에 해당하는 시각(Tmin) 사이의 시간차(Tavg)가 제 1 기준시간과 제 2 기준시간 사이의 값이 아닐 경우, 단계 S40에서 상기 마스크 장치(1)는 상기 시간차(Tavg)가 제 2 기준시간보다 큰지 여부를 판단한다.

구체적으로, 상기 시간차(Tavg)가 제 2 기준시간 보다 크다는 것은, 사용자가 심호흡을 하고 있는 상태인 것을 의미할 수 있다.

즉, 마스크를 착용한 상태에서 심호흡을 할 경우에는 상기 시간차(Tavg) 즉, 들숨 시간(Ti)이 길어질 수 있다.

이와 같이, 상기 마스크 장치(1)는 들숨 시간(Ti)이 급격히 증가한 경우에는 심호흡 상태인 것으로 판단하고, 단계 S35에서 안정 호흡을 판단하는 시도 횟수(n)를 초기화하고 단계 S36에서 측정된 압력값을 초기화한다.

이후 상기 마스크 장치(1)는 단계 S32으로 진입하여, 메모리(190)를 참조하여 팬모터(180)의 회전속도를 제어한다.

반면에, 단계 S40에서 상기 시간차(Tavg)가 제 2 기준시간 보다 작을 경우, 즉 시간차(Tavg)가 제 1 기준시간 보다 작을 경우, 상기 마스크 장치(1)는 사용자가 비정상 호흡을 하고 있거나, 또는 마스크 장치(1)가 오작동하는 것으로 인식한다.

구체적으로, 상기 시간차(Tavg)가 제 1 기준시간 보다 작다는 것은, 호흡을 비정상적으로 빨리한다거나, 마스크 또는 센서에 고장이 발생된 것으로 이해될 수 있다.

이와 같이, 단계 S40에서 제 1 시각(Tmax)과 제 2 시각(Tmin)의 시간차(Tavg)가 매우 작을 경우, 상기 마스크 장치(1)는 비정상 호흡 상태인 것으로 판단하고, 단계 S37에서 안정 호흡을 판단하는 시도 횟수(n)를 초기화하고 단계 S38에서 측정된 압력값을 초기화한다.

그리고 단계 S39에서 상기 마스크 장치(1)는 팬모터(180)의 작동을 중지시킨 후, 단계 S33으로 진입할 수 있다.

이러한 본 발명의 구성에 의하면, 사용자의 호흡 패턴 또는 운동 상태에 따라서 팬의 회전속도 적절히 구동될 수 있다. 또한, 사용자의 호흡에 따른 압력값을 이용하여 사용자의 운동 강도, 호흡 상태, 외부 환경 변화 또는 기계의 고장 등을 판단할 수 있고, 그에 따른 적절한 구동을 수행할 수 있다.

이상에서 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.

Claims (20)

1. 사용자의 안면을 커버하는 마스크 몸체;
   상기 마스크 몸체에 결합되는 팬 모듈;
   상기 마스크 몸체에 설치되며, 상기 마스크 몸체의 내부 압력을 측정하는 압력 센서; 및
   상기 압력 센서에서 감지된 정보에 기초하여, 상기 팬 모듈의 회전속도를 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 압력 센서에서 감지된 압력값들 중에서, 최대 압력값과 최소 압력값을 이용하여 호흡 상태의 종류를 판단하고,
   호흡이 안정 상태인 것으로 판단되면, 상기 최대 압력값과 상기 최소 압력값의 차이값을 계산하고, 상기 최대 압력값에 해당하는 시각과 상기 최소 압력값에 해당하는 시각 사이의 시간차를 이용하여 들숨 시간(Ti)을 계산하고,
   상기 차이값과 상기 들숨 시간(Ti)을 이용하여 일호흡량(Tidal volume)을 계산하고, 상기 계산된 일호흡량과 상기 들숨 시간(Ti)에 기초하여, 상기 팬 모듈의 회전속도를 제어하고,
   상기 제어부는,
   상기 계산된 일호흡량과 상기 들숨 시간(Ti)을 메모리에 저장하여 일호흡량 정보를 갱신하고, 상기 갱신된 일호흡량을 상기 들숨 시간(Ti)으로 나눈 보정값을 이용하여 상기 팬 모듈의 회전속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 마스크 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 계산된 일호흡량을 메모리에 저장하여 일호흡량을 갱신하고,
   상기 갱신된 일호흡량과 상기 들숨 시간에 기초하여, 상기 팬 모듈의 회전속도를 제어하는 마스크 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 최대 압력값과 상기 최소 압력값의 차이값을 계산하고,
   상기 차이값을 기준값과 비교하여 호흡 상태의 종류를 판단하는 마스크 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 차이값이 제 1 기준값보다 크고, 상기 제 1 기준값보다 큰 제 2 기준값보다 작을 경우, 호흡이 안정 상태인 것으로 판단하는 마스크 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 차이값이 상기 제 2 기준값보다 클 경우, 호흡이 운동 상태인 것으로 판단하고,
   호흡이 운동 상태인 경우, 메모리에 저장된 일호흡량과 들숨 시간에 기초하여, 상기 팬 모듈의 회전속도를 제어하는 마스크 장치.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 차이값이 상기 제 1 기준값보다 작을 경우, 마스크 미착용 상태인 것으로 판단하고,
   마스크 미착용 상태인 경우, 상기 팬 모듈의 작동을 중지시키는 마스크 장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 최대 압력값에 해당하는 제 1 시각과, 상기 최소 압력값에 해당하는 제 2 시각의 시간차를 계산하고,
   상기 시간차를 기준시간과 비교하여 호흡 상태의 종류를 판단하는 마스크 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 시간차가 제 1 기준시간보다 크고, 상기 제 1 기준시간보다 큰 제 2 기준시간보다 작을 경우, 호흡이 안정 상태인 것으로 판단하는 마스크 장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 시간차가 상기 제 1 기준시간보다 작을 경우, 호흡이 운동 상태인 것으로 판단하고,
   호흡이 운동 상태인 경우, 메모리에 저장된 일호흡량과 들숨 시간에 기초하여, 상기 팬 모듈의 회전속도를 제어하는 마스크 장치.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 시간차가 상기 제 2 기준시간보다 클 경우, 호흡이 비정상 상태인 것으로 판단하고,
    호흡이 비정상 상태인 경우, 상기 팬 모듈의 작동을 중지시키는 마스크 장치.
11. 압력 센서를 이용하여 마스크의 내부 압력을 감지하는 단계;
    감지된 압력값들 중에서, 최대 압력값과 최소 압력값을 이용하여 호흡 상태의 종류를 판단하는 단계, 여기서, 최대 압력값과 최소 압력값을 이용하여 호흡 상태의 종류를 판단하는 단계는,
    상기 최대 압력값과 상기 최소 압력값의 차이값을 계산하는 단계; 및
    상기 차이값이 제 1 기준값보다 크고, 상기 제 1 기준값보다 큰 제 2 기준값보다 작을 경우, 호흡이 안정 상태인 것으로 판단하고,
    상기 차이값이 상기 제 2 기준값보다 클 경우, 호흡이 운동 상태인 것으로 판단하고,
    상기 차이값이 상기 제 1 기준값보다 작을 경우, 마스크 미착용 상태인 것으로 판단하는 단계를 포함하고;
    호흡이 안정 상태인 것으로 판단되면, 상기 최대 압력값과 상기 최소 압력값의 차이값을 계산하고, 상기 최대 압력값에 해당하는 시각과 상기 최소 압력값에 해당하는 시각 사이의 시간차를 이용하여 들숨 시간(Ti)을 계산하는 단계;
    상기 차이값과 상기 들숨 시간(Ti)을 이용하여 일호흡량(Tidal volume)을 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 일호흡량과 상기 들숨 시간(Ti)에 기초하여, 팬 모듈의 회전속도를 제어하는 단계를 포함하고,
    호흡이 운동 상태인 경우, 메모리에 저장된 일호흡량과 들숨 시간에 기초하여, 상기 팬 모듈의 회전속도를 제어하고,
    마스크 미착용 상태인 경우, 상기 팬 모듈의 작동을 중지시키는 것을 특징으로 하는 마스크 장치의 제어방법.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 계산된 일호흡량을 메모리에 저장하여 일호흡량을 갱신하는 단계를 더 포함하고,
    상기 갱신된 일호흡량과 상기 들숨 시간에 기초하여, 상기 팬 모듈의 회전속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 마스크 장치의 제어방법.
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 제 11 항에 있어서,
    최대 압력값과 최소 압력값을 측정하여 호흡 상태의 종류를 판단하는 단계는,
    상기 최대 압력값에 해당하는 제 1 시각과, 상기 최소 압력값에 해당하는 제 2 시각의 시간차를 계산하는 단계; 및
    상기 시간차를 기준시간과 비교하여 호흡 상태의 종류를 판단하는 단계를 포함하는 마스크 장치의 제어방법.
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 시간차를 기준시간과 비교하여 호흡 상태의 종류를 판단하는 단계는,
    상기 시간차가 제 1 기준시간보다 크고, 상기 제 1 기준시간보다 큰 제 2 기준시간보다 작을 경우, 호흡이 안정 상태인 것으로 판단하는 단계를 포함하는 마스크 장치의 제어방법.
19. 제 18 항에 있어서,
    상기 시간차를 기준시간과 비교하여 호흡 상태의 종류를 판단하는 단계는,
    상기 시간차가 상기 제 1 기준시간보다 작을 경우, 호흡이 운동 상태인 것으로 판단하는 단계를 더 포함하고,
    호흡이 운동 상태인 경우, 메모리에 저장된 일호흡량과 들숨 시간에 기초하여, 상기 팬 모듈의 회전속도를 제어하는 마스크 장치의 제어방법.
20. 제 18 항에 있어서,
    상기 시간차를 기준시간과 비교하여 호흡 상태의 종류를 판단하는 단계는,
    상기 시간차가 상기 제 2 기준시간보다 클 경우, 호흡이 비정상 상태인 것으로 판단하는 단계를 더 포함하고,
    호흡이 비정상 상태인 경우, 상기 팬 모듈의 작동을 중지시키는 마스크 장치의 제어방법.

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