KR102610924B1 - 퀀텀 숨관 코 마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기 중의 비말의 흡입 우려를 불식시키고, 편안하고 안전하게 들숨과 날숨을 수행할 수 있는 코 마스크로 실질적으로 공기 흡입구인 코 구멍의 내경과 동일한 구경의 도관으로 연장한 퀀텀 숨관 코 마스크에 관한 것으로서, 코만을 사용하는 정상 및 안전호흡을 위하여 한번의 들숨 시에 소요되는 공기량을 체류시킬 수 있는 일시 저장 공간을 가지면서, 지속적인 호흡을 위하여 좌우 양측면에 연통 개구가 마련된 코 마개부:
상기 연통구로부터 개시된 좌우 각각 주름진 "ㄱ " 형의 연통 연결부:
상기 연결부로부터 하측으로 좌우 소정 길이의 시린더 형태의 도관 연장부:
해당 연장부로부터 보다 더 아래로 좌우로 내려진 흡/출입 주름 도관부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 코의 한 호흡 공간과 호흡도관을 연장한 퀀텀 숨관 코마스크에 관한 것이다.

Description

퀀텀 숨관 코 마스크 {NOSE MASK WITH QUANTUM BREATHING TUBES}

본 발명은 공기 중의 비말의 흡입 우려를 불식시키고, 편안하고 안전하게 들숨과 날숨을 수행할 수 있는 코 마스크에 관한 것으로 실질적으로 한번의 들숨 시에 소요되는 공간을 가지면서 공기 흡입구인 코의 도관을 연장한 퀀텀 숨관 코 마스크에 관한 것이다.

일반적으로 코로나 바이러스로 인한 판데믹 환경 하에서 대중 식당에서 식사를 하려면 입과 코를 가리게 되는 방역 마스크를 벗어야 하는데 이는 현재의 판데믹 상황 하에서는 백신의 접종을 완료한 사람을 포함시키면서 동석자의 인원수를 제한하는 등의 엄격한 방역수칙을 지킬 것을 요구하고 있지만 제한된 공간과 불충분한 환기시스템 하에서는 방역의 효과를 기대할 수 없는 반면에, 한편, 최근에는 입은 자유롭게 개방하면서 코만을 가리게 하는 코 마스크가 등장하고 있지만, 이는 식음 시의 입을 자유롭게 할 수는 있지만, 코 마스크와 호흡구인 코와의 사이에 충분한 공간을 갖지 못하기 때문에 들숨 시 한번의 공기 흡입량이 여유롭지 못하고, 특히, 식사 중에 나누는 대화와 장시간의 들숨 날숨의 호흡과정에서 생성되는 습기가 코 마스크를 적시게 되고 그로부터 증발하여 해당 식당 공간에서의 코로나 바이러스의 농도가 증가할 수 밖에 없는 여지로 전락하게 된다. 따라서, 상기와 같은 코 마스크로서는 현재의 심각한 코로나 판데믹 하에서는 방역의 기본을 위반할 수 없어 동석자의 수를 제한하는 집합 금지 등의 강력한 규제사항에서 벗어 날 수 있을 지는 의문사항이다.

한편, 코와 입을 가리는 종래의 마스크는 외기에 존재하는 미세 먼지나 박테리아 또는 바이러스 등의 세균 등이 함유된 비말을 차단시키기 위하여 조밀한 매쉬의 부직포 등을 사용함으로서 사용자의 정상적인 호흡에 지장을 초래할 수 도 있다.

더욱이, 종래에 개발된 코 마스크는 호흡 중에 공기 속에 포함된 미세 먼지나 꽃 가루 등을 차단하기 위해 코 마개 방식의 것이 있지만 코로나 바이러스를 포함하고 있는 마이크로 비말이 모세관력의 도움으로 폐속으로 침투할 수 있는 여지가 있어서 작금의 코로나 판데믹 상황 하에서는 전염성이 높은 코로나 바이러스와 변이 바이러스를 막기에는 역부족이라고 할 수 있다.

이밖에도 멕시코 등지에서 식당에서 식사 중에 자유롭게 대화와 식음을 할 수 있는 코 마스크가 개발되어 이를 양산화 하려는 시도가 있지만 해당 코 마스크가 내재하고 있는 호흡의 불편함과 장시간 사용 시, 날숨 시의 습기가 마스크를 적시게 되는 근본적인 마이크로 비말의 생성을 유발 할 수 있는 가능성을 배제할 수 없는 등의 코로나 판데믹 방역 요건을 충족하기에는 미진한 상황으로 볼 수 있다.

따라서, 현재의 코로나 판데믹 상황 하에서 요구되는 철저한 방역을 준수하면서 현생하는 인류가 자유스러운 경제활동과 스포츠 활동 등 사회생활을 유지하기 위해서는 비말을 확실하게 차단할 수 있어야 하고, 원활하게 호흡할 수 있도록 구성된 코만을 통한 방역 호흡 기구로서 안전하면서도 자유로운 방역용 코 마스크의 개발이 요구되고 있다.

1. KR 10-1248351호 2. KR 10-1273735호 3. KR 10-1479200호 4. KR 10-205887호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 한숨의 일시 저장공간을 가지면서도 외기의 비말을 차단 및 비강에 까지 도달하지 못하도록 완벽한 방역의 코 호흡 기구를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 공기 중의 비말의 흡입 우려를 불식시키고, 편안하고 안전하게 들숨과 날숨을 수행할 수 있는 코 마스크로 실질적으로 공기 흡입구인 코의 도관을 연장한 퀀텀 숨관 코 마스크에 관한 것으로서, 코만을 사용하는 정상 및 안전호흡을 위하여 한번의 들숨 시에 소요되는 공기량을 체류시킬 수 있는 일시 저장 공간을 가지면서, 지속적인 호흡을 위하여 좌우 양측면에 연통 개구가 마련된 코 마개부:

상기 연통구로부터 개시된 좌우 각각 주름진 "ㄱ " 형의 연통 연결부:

상기 연결부로부터 하측으로 좌우 소정 길이의 시린더 형태의 도관 연장부:

해당 연장부로부터 보다 더 아래로 좌우로 내려진 흡/출입 주름 도관부;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 코 마개부는 코의 부리와 양 날개 부위를 감싸고 있으면서 입 부위의 위쪽에 위치한 양쪽의 안면부에 밀착되는 구조를 가지고 있어서 외부로부터의 극미량의 공기의 유입도 차단하는 특징이 있으며, 더욱이, 들숨 시, 폐로부터 외기의 유입을 원활하기 위해서 대기압 보다 낮게 감압하여 들이 쉬는 효과를 완충하기에 충분한 한숨 공간을 마련하여, 보통 코로 직접 흡입 시, 외기 중에 포함된 비말을 직접 폐로의 전송을 사전에 차단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 코 마개부의 좌우로 연통되고 있는 "ㄱ" 형의 숨 도관 연장부에 있어서, 최 첨단인 흡/출구를 담당하는 "U" 홈의 원주 주름을 가진 연장 도관은 상기 코 마개부의 한숨 저장 공간의 체류 공기가 폐로 유입되면서, 해당 공간을 대체하는 비말이 포함 되는 외기를 흡입 시, 유입되는 공기 중 가장 큰 질량을 갖는 비말의 대부분이 양자 효과(Quantum Effect) 또는 코안다 효과(Coanda Effect)에 의해 "U" 홈의 원주 주름 내측을 따라 보다 빠른 유속을 가짐(베르누이 정리)으로 인해서 해당 "U" 홈 내에서의 압력 강하가 발생함으로 해당 "U" 홈의 원주 주름의 트랩에 갇히게 되는 것을 특징으로한다.

또한, 상기 "ㄱ" 형의 연장 숨관에 있어서 전체 연장 길이의 대부분을 차지한 시린더 부위는 상기 "U" 홈의 원주 주름으로부터 잔존한 비말이 느려진 유속(Stoke' s Flow)으로 상승 시, 해당 비말의 동적부력이 자체 중량에 미치기 어려운 50 mm 이상의 높이를 갖도록 한 것을 특징으로 한다.

더욱이, 상기 연장 숨관의 시린더 부위를 지나서도 생존한 극미량의 마이크로 비말도 "ㄱ" 형의 직각으로 구부러진 부위에 "V" 홈의 원주 주름관을 거치게 되면 유체의 흐름에서 발생하는 코안다 효과(Coanda Effect)와 베르누이 정리에 의한 압력 강하 효과에 의해 "V" 홈의 원주 주름의 트랩에 갇히게 되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 주름관들에 갇힌 비말이 점진적으로 증가하면 서로가 합쳐져서 자체 중량으로 인해 자연스럽게 바닥 아래로 흘러내리는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 코의 호흡 개구인 코 구멍를 막고 있는 곳에 한숨의 일시 저장공간으로서의 숨컵을 둠으로서 들숨 시에 코로나 바이러스 등이 포함된 비말의 외기를 직접 호흡해야하는 우려를 불식시킴으로서 보다 안전하고 신선한 한숨의 공기만을 호흡할 수 있어 사용자의 건강을 해치지 않는 효과가 있다.

또한, 본 발명인 상기 한숨의 공간과 연통된 "ㄱ" 형의 연장 숨 도관부의 대기 흡입 개시부와의 50 mm 이상의 높이를 줌으로서 들숨 시, 흡입된 공기의 흐름의 속도를 낮춤으로서 바이러스 등이 포함된 비말의 상승을 억제하는 효과가 있다.

또한, 본 발명인 "ㄱ" 형의 연장 숨 도관부의 맨 아래에 위치한 흡입 개시부에 "U" 홈의 원주 주름관을 설치하여, 바이러스 등을 포함한 외기가 들숨 시의 압력 차로 가속하여 유입 시, 해당 외기의 흐름 속도에 따른 양자 효과 또는 코안다 효과에 의해 원주 주름의 트랩에 유입된 외기 중의 질량이 큰 비말이 갇히게 됨으로 일차적으로 해당 질량의 비말 차단을 효율적으로 이루어지도록 하는 효과가 있다

또한, 상기 유입된 공기 중에 일차 "U" 형의 원주 주름을 거치고, 소정의 높이를 가진 상기 시린더 도관을 지나서 흡입된 공기 중에 잔존하는 마이크로 비말이 있을 시에도 직각으로 구부러진 "V" 홈 원주 주름관에서 코안다 효과에 의해 해당 마이크로 비말이 해당 주름관의 트랩에 갇혀서 더 이상 한숨의 일시 저장 공간인 숨컵에는 도달하지 못하게 차단하고, 상기 코 구멍의 내경과 동일한 구경을 갖는 연장 도관들과 연통된 해당 한숨의 일시 저장 공간에서 들숨과 날숨의 자유로운 교류에 따라 안전하면서도 편안한 한숨의 호흡과정을 극대화시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명을 장시간 사용 시, 상기 "U" 와 "V" 홈의 원주 주름의 트랩에 갇힌 비말들이 점진적으로 합쳐져서 큰 질량의 물방을로 형성되어 자체 무게로 인해 자연스럽게 아래쪽으로 흘러 내리므로 본 발명을 지속적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.

아울러, 본 발명인 퀀텀 숨관 코 마스크는 구조가 간단하여 양산화가 가능하여 경제적인 효과가 클뿐 아니라, 본 발명을 착용 시, 부차적인 안전장구 없이도 사용자들이 일상 사회 생활을 영위하는데 부족함이 없을 수 있다.

도 1은 기존의 코 마스크를 착용하고 있는 상태도이다.
도 2는 본 발명의 설계 개념을 도출한 정상 호흡 시 폐의 압력의 변화를 표시한 상태도이다.
도 3(a)는 본 발명에 따른 퀀텀 코 마스크를 착용하고 있는 상태도이다.
도 3(b)는 본 발명에 따른 퀀텀 코 마스크의 전체 구성도이다.
도 3(c)는 본 발명에 따른 퀀텀 코 마스크의 한 숨의 공기량을 확보할 수 있는 숨컵의 부피를 나타낸 사시도이다.
도 4(a)는 본 발명에 따른 퀀텀 숨관의 처짐 길이를 제시한 구성도이다.
도 4(b)는 본 발명에 따른 비말 갇힘 "V" 홈 원주 트랩의 코안다 효과 설명도이다.
도 4(c)는 본 발명에 따른 비말 갇힘 "U" 홈 원주 트랩의 양자효과 설명도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 기구들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 더욱 공고히 하는 차원에서 부차적인 설명에 불과하고 본 발명의 요지를 보다 분명히 하는 역할을 담당한다.

도 1은 식음 시에도 사용할 목적으로 코만을 가리게 되는 코마스크(1)로서, 종래의 코와 입을 가리는 마스크는 식음 시에 벗을 경우, 해당 환경에서의 바이러스 등의 전염에 완전 노출되므로 이를 보완하기위한 차선책으로 코만을 가리도록 된 코마스크(1)과 이를 양쪽 귀에 걸리도록 한 탄성 밴드(2)로 구성하여 개발되었으나, 해당 코마스크(1)를 K94급으로 선택할 경우, 들숨 시에는 코마스크와 코와의 간격이 근접하여 한숨의 공간도 허용하지 못하므로 공기 호흡량이 절대적으로 부족하여 장시간의 사용이 어려우며, 치과 의료용의 매쉬를 가진 마스크 소재를 적용할 경우에는 장시간의 사용은 가능하나, 잦은 호흡의 결과 해당 코마스크(1)의 적심 현상이 발생하여 날숨 시에 마이크로 비말이 방사될 우려가 상존하게 된다.

도 2는 본 발명의 개발의 근간이 되는 것으로 인간의 폐를 통한 호흡 시, 들숨 시의 폐의 약 진공으로 감압량을 나타내는 상태도이다. 일반적으로 사람은 남녀노소 구분 없이, 정상적으로 코로 호흡 시 분당 사용 공기량은 대량 15리터 미만이고 분당 12회에서 20회의 호흡을 하는 것으로 측정되고 있으며, 특히, 들숨 시의 코를 통한 호흡 시, 숨 도관을 통하여 폐공에 까지 21%의 산소를 내재한 공기를 대기압(760 mm Hg)으로부터 흡입하려면 흉경내에 보다 낮은 압력(756 mm Hg)으로 감압되어야만 한다. 이는 곧 호흡이 개시되는 코의 흡입구(코 구멍)로부터 가스 교환이 일어나는 폐공까지의 압력차(-4 mm Hg)에 의해 들숨의 호흡이 완료됨을 알 수 있다.

도 3(a)는 본 발명인 퀀텀 숨관 코마스크를 사용자가 착용하고 있는 상태도( 100 )로서, 한숨의 공기량을 일시 저장할 수 있는 한숨 저장부(101)와 이와 연통되고 코 구멍의 내경과 동일한 구경을 갖는 좌우 연장 숨도관부(102 A&B)를 받치고 있는 코의 전단부(104)인 코 부리와 양 날개를 감싸고 있으면서 입 위의 안면부와 밀착되게 한 코 마개부(103), 이 코 마개부를 고정되도록 후두부로 땡겨주는 한줄의 탄력밴드(105)로 구성되어 있으며, 도 3(b)에는 본 발명의 본체인 퀀텀 숨관 코 마스크가 코의 전단부(104)를 확실하게 감싸고 있으면서 들숨 시, 대기압의 공기를 좌우 "ㄱ" 형의 연장 숨도관부(102 A&B)가 소정의 하향 길이를 갖는 시린더 도관(102 C)으로부터 수용하게 함으로서 폐속과의 압력차의 개시점을 코 구멍으로부터 멀리(70 mm 이상) 떨어지도록 하였다.

특히, 도 3(C)는 들숨 시 한숨의 공기량을 일시 저장할 수 있는 체적을 유지함으로서 대기로부터 공기 유입속도를 낮추고, 해당 공간에서 들숨과 날숨의 가스 교환이 일어나도록 하는 역할을 담당하게 하였다.

도 4(a)는 본 발명의 목적인 임의의 환경에서 대기 호흡 시, 대기 중에 나도는 바이러스 등의 이물질을 포함한 비말과의 접촉을 사전에 차단하여, 안전하면서도 편안한 정상적인 호흡이 가능하도록 발명된 호흡 기구로서 퀀텀 연장 숨도관(102)의 구성을 상세히 설명하기 위한 것으로서, 본 발명을 착용하여 호흡 시, 주위의 공기를 최초로 흡기를 개시하는 "U" 홈 원주 주름관(102-나)으로 비말을 포함한 공기가 유입 시, 소요 압력 차(4 mm Hg:533 Pascal)로 가속하여 빠른 공기 흐름 속도로 "U" 홈 원주 주름을 거치게 되면 양자 효과 또는 코안다 효과에 의해 "U" 홈을 따라 보다 빠른 속도의 흐름을 갖게 되어 베르누이 정리에 의해 감압현상이 생기므로 자연스러운 트랩핑에 따라 해당 "U" 홈에 비말 갇힘 현상을 도 4(C)에 시각적으로 표시되어 있고, 해당 "U" 홈 원주 주름관을 지나서 다소 느리게 상승하는 기류(Stoke' s Flow)에 소정의 포텐셜(여기서는 70 mm의 높이)을 부가한 시린더 도관(102 C)을 거쳐, 90도의 각도로 꺽인 "V" 형의 원주 주름관(102-가)으로 흐르는 잔존 비말은 코안다 효과(Coanda Effect)등의 영향으로 역시 비말 갇힘 현상을 유발하는 경위를 도 4(b)에 도시하고 있다.

상기와 같이 여하한 주위 환경에서도 본 발명인 퀀텀 숨관 코 마스크를 착용하고 호흡 시, 바이러스 등을 포함한 비말을 차단하여 안전하면서도 편안한 호흡을 영위할 수 있겠다

따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

100 : 퀀텀 숨관 코 마스크
101 : 한숨 저장부 102A&B : 좌우 연장 "ㄱ" 형 숨도관부
102C : 시린더 도관
102-가 : "V" 홈 원주 주름관 102-나 : "U" 홈 원주 주룸관
103 : 코 마개부 104 : 코의 전단부
105 : 후두부 고정 밴드

Claims (5)

1. 코만을 사용하는 정상 및 안전호흡을 위하여
   한번의 들숨 시에 소요되는 공기량을 체류시킬 수 있는 일시 저장 공간을 가지면서, 지속적인 호흡을 위하여 좌우 양측면에 연통 개구가 마련된 코 마개부:
   상기 연통 개구로부터 개시된 좌우 각각 주름진 "ㄱ " 형의 연통 연결부:
   상기 연결부로부터 하측으로 좌우 소정 길이의 시린더 형태의 도관 연장부:
   해당 연장부로부터 보다 더 아래로 좌우로 내려진 흡/출입 원주 주름 도관부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 코의 한 호흡 공간과 호흡도관을 연장한 퀀텀 숨관 코마스크.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 좌우 시린더 형태의 코의 호흡 도관 연장부는,
   대기와의 압력차를 위해 50 mm 이상의 길이를 유지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 퀀텀 숨관 코 마스크.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 "ㄱ" 형의 연통 연결부의 원주 주름은 "V" 형의 홈을 갖는 것을 특징으로 하는 퀀텀 숨관 코 마스크.
5. 제 3항에 있어서,
   상기 시린더 형태의 도관 연장부 보다 더 아래로 내려진 흡/출입 도관부의 원주 주름 부위를 "U" 자 형태의 홈으로 구성되는 것을 특징으로 하는 퀀텀 숨관 코 마스크.