KR20190001231A - 주입 기체의 종류 및 기압에 따라 내부환경이 변화되는 가감압 챔버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주입 기체의 종류 및 기압에 따라 내부환경이 변화되는 가감압 챔버에 관한 것이다.
상세하게는, 주입 기체의 종류 및 기압에 따라 내부환경이 변화되는 가감압 챔버(1)에 있어서,
일정부피로 형성되되, 일측에 개폐 가능한 개폐부(D)가 형성되고 개폐부(D) 폐쇄 시에는 내부가 밀폐되는 챔버본체(100); 및 상기 챔버본체(100)의 외주연면 일측에 하나 이상 형성되어 챔버본체(100) 내부공간으로 일정 기체가 주입되도록 관통된 기체주입돌출부(200);로 구성되고,
기체주입돌출부(200)는,
챔버본체(100) 내부공간으로 공기(air)를 주입하는 공기입력부(210);와 챔버본체(100) 내부공간으로 산소를 주입하는 산소입력부(220);와 챔버본체(100) 내부공간으로 질소를 주입하는 질소입력부(230); 및 챔버본체(100) 내부공간으로 헬륨을 주입하는 헬륨입력부(240);로 구성됨과 동시에 챔버본체(100) 내부공간으로 주입되는 각 기체의 입력비율을 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.
그러므로, 본 발명은 챔버본체(100) 내부공간으로 주입되는 기체의 종류 및 기압에 따라 인체에 미치는 영향을 분석하여 다양한 근거 및 연구자료로서 활용될 수 있는 객관적인 정보를 획득할 수 있다는 이점이 있다.

Description

주입 기체의 종류 및 기압에 따라 내부환경이 변화되는 가감압 챔버{Chamber with gas inlet for testing pressurization and reduced pressure}

본 발명은 주입 기체의 종류 및 기압에 따라 내부환경이 변화되는 가감압 챔버에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 챔버본체 내에 주입되는 다양한 종류의 기체 및 기압의 변화에 따라 실험용 객체의 상태를 확인하고, 실험용 객체에 미치는 영향을 분석하여 이를 토대로 특정 조건에 노출되는 인체에 일어나는 변화를 검증하고 위험요소로부터 인체를 미연에 방지하는 방법을 연구하여, 그 해결방안을 도출하기 위한 정보를 획득할 수 있도록 하는 주입 기체의 종류 및 기압에 따라 내부환경이 변화되는 가감압 챔버에 관한 것이다.

잠수는 수중에서 압축된 공기통을 메고 잠수하여 공기조절 장치를 통해 흡입하고 배출하는 호흡 형태의 잠수 활동으로 장시간 깊은 수심에서의 수중 활동을 하는 것을 말한다.

이러한 잠수와 같은 수중환경에서의 운동은 압축공기를 호흡함으로써 수중환경의 제한적 요인들은 어느 정도 극복할 수 있지만, 높은 수압을 견디며 다양한 혼합기체로 호흡해야 하는 특수한 스포츠이기 때문에 외부 온도나 환경으로 인하여 스트레스를 받게 되면 신체의 다양한 생리적인 변인에 변화가 발생한다.

예를 들어, 질소마취, 산소중독, 이산화탄소 중독, 일산화탄소 중독 등 기체에 의한 각종 중독, 수온, 수압, 조류, 염도, 암흑 등과 같은 다양한 수중환경에 노출되어 체온저하, 압력 불평형 등으로 야기되는 스트레스성 과호흡, 침수, 폐압착, 잠수반사, 패닉, 저체온증, 얕은 수심에서의 기절, 공기색전증이나 감압병과 같은 잠수병에 노출될 위험이 크다.

특히, 잠수에 있어서 가장 큰 위험요소로 알려진 증상인 감압병의 경우에는 잠수 시 갑작스러운 압력 저하로 혈액 속에 녹아 있는 기체가 폐를 통해 나오지 못하고 혈관 내에서 기체 방울을 형성하여 혈관을 막는 것으로, 심해에서 수면으로 너무 빨리 올라올 때 발생하며 이로 인해 호흡기뿐만 아니라 림프계, 근골격계 및 중추신경계 등에 증상이 나타난다.

감압병의 원인은 잠수 시 잠수사는 압축공기를 가지고 호흡하며 여분의 산소와 질소를 들이마시게 되는데, 산소는 신진대사에서 일부 소모되나 질소는 혈액 중에 용해되어 잠수해 있는 동안 혈액 속에 남게 된다.

이때, 혈액 중에 남아있는 질소는 수중에 체류하는 시간에 비례하여 체내에 용해 축적되게 되는데, 깊은 잠수 후 물 표면으로 헤엄쳐 나올 때, 수압의 감소가 너무 급격히 일어나면 질소가 혈액으로부터 제거될 수 있는 시간적 여유가 없게 된다.

즉, 수압의 변화가 급격하게 일어나게 되면 혈액으로부터 제거되지 않은 질소는 혈액에서 기화되어 조직이나 혈액 내에 기포를 형성하게 되는데, 이러한 불활성 기체의 기포들이 미세한 모세혈관들을 막게 되고, 이는 혈류를 방해하게 되어 결과적으로 감압병이라 불리우는 다양한 증상들을 유발하게 된다.

예를 들어, 수심 20[m]에 잠수하면 잠수사가 받는 절대압은 3[atm]이 되며 이때 몸속에는 지상에서보다 3배나 많은 질소가 녹아 들어가게 된다.

물속에 녹아 들어간 질소의 부분압이 숨 쉬는 공기 내의 질소의 부분압과 같아질 때까지 계속 녹아 들어가며, 어떤 수심에서 인체 내의 질소가 포화상태에 이르기까지는 약 24[hr] 이상 걸린다.

이와 반대로, 물속에서 상승하게 되면 외부의 압력이 낮아지므로 몸속의 질소 부분압이 외부보다 높게 되어 질소는 각 조직을 떠나 혈액을 따라 폐로 들어간 후 호흡을 통해 서서히 방출된다.

이와 같이, 질소가 방출되는 것은 녹아 들어갈 때와 마찬가지로 아주 서서히 일어나며 각 조직에 따라 그 속도에 차이가 있다.

그러나, 만약 잠수사가 오랜 잠수 후 상승하면 외부 압력이 급격히 낮아지므로 몸속의 질소가 과포화된 상태가 되고 인체의 조직이나 혈액 속에서 기포를 형성하게 된다.

이것이 바로 감압병의 원인이며 질소 기포가 어디에 얼마나 생겼나에 따라 그 증세가 다르게 나타난다.

또한, 감압병 이외에도 질소마취, 산소중독 등 기체에 의한 중독이 있는데, 질소마취는 잠수 중 고압의 질소가 인체에 마취 작용을 일으키는 것으로 물속 깊이 내려갈수록 호흡 공기의 압력이 증가하고 따라서 공기 중에 있는 질소의 부분압도 증가하게 되는데, 이 고압의 질소가 마취 작용을 하게 된다.

대체로, 30[m] 이하로 잠수할 때 이런 현상이 생겨서 몸이 나른해지고 술에 취한 것처럼 정신이 몽롱해지는데 얕은 곳으로 올라오면 곧 회복된다.

또한, 산소는 우리에게 없어서는 안 될 기체이지만 지나치게 많은 산소를 함유한 기체를 호흡하면 오히려 산소중독이라는 위험한 증세를 일으킨다.

더욱 구체적으로 설명하면, 산소의 부분압이 0.5[ata] 이상인 기체를 장시간 호흡하게 되면 폐 또는 전신 산소중독의 위험이 생기며, 1.6[ata] 이상 또는 1.6[ata]에서의 잠수 시간이 45[min] 경과 되면 중추신경계 산소중독(CNS, Central Nervous System Oxygen Toxicity)이 발생된다.

산소중독의 증상은 CONVENTID, CON은 Convulsions, V는 Visual disturbances, E는 Ear disturbances, N은 Nausea, T는 Twitching 또는 Tingling, I는 Irritability, D는 Dizziness, 즉 근육의 경련, 멀미, 현기증, 시각장애(시야가 좁아집), 청각장애, 흥분(두려움, 심한 피로감, 혼란), 호흡곤란, 발작 등으로 호흡기가 입에서 빠져나와 익사할 가능성이 큰 위험한 증세이다.

따라서, 순수 산소는 훈련된 잠수사에 한에서 특별히 감압을 위해서만 사용되고, 일반 잠수사에 경우에는 일반 공기를 사용해야 한다.

또한, 감압병 이외에도 공기통에 압축된 공기를 흡입하는 잠수는 많은 체력을 소모하게 되므로, 탈수증상을 유발할 수 있는데, 이는 사이런트버블(silent bubble)의 발생과 더불어 잠수사의 신진대사가 다이빙 전과 동일하지 않기 때문이다.

이처럼, 상술한 바와 같이 물속과 물 표면 및 지상으로의 잦은 환경변화에 의해 인체에 발생하는 잠수병은 자칫 특정임무에 투입되는 잠수사의 목숨을 빼앗아가는 생명이 희생될 수 있는 치명적인 요인임에도 불구하고, 잠수사가 흡입하는 혼합 기체의 종류 및 잠수사가 받는 수중 기압에 의해 인체에 어떠한 변화가 발생하는지에 대한 연구가 더욱 활발하게 진행되지 못하고 있다.

또한, 압축기체를 흡입하는 잠수사는 물론, 자가호흡으로 잠수하는 해녀들에게도 감압병이 발생될 수 있다는 학계의 보고가 있음에도 불구하고, 이에 대한 구체적인 연구 및 연구 결과에 따른 치유나 재활 등에 대한 학문적 연계가 진행되지 못하고 있다.

이는, 다양한 입력변수를 이용하여 다양한 잠수환경을 조성하고, 다양한 입력변수를 통해 감압병에 대한 심도있는 연구를 할 수 있도록 하는 연구장비의 부재와 이러한 연구장비가 있다 하더라도 사람의 생명을 담보로 하는 실험, 즉 실험의 윤리성으로 인해 학문적 증진이 어렵다는 것에 문제점이 있다.

즉, 잠수에 의한 감압병은 사람이 특정환경에 장시간 또는 빈번하게 노출되어 발생되는 증세임에도 현재 전 세계적으로 감압병의 원인인 잠수에 대한 이론적인 학문 이외에는 이를 뒷받침할 수 있는 자료 및 이에 대해 더욱 구체적이고, 세부적인 연구가 이루어질 수 있도록 하는 장비의 부재로 인해 학문적 증진이 미비한 실정이다.

이에, 주입 기체의 종류 및 기압에 따라 내부환경이 변화되는 가감압 챔버에 관한 선행기술로서, 도 6의 (A)에 도시된 바와 같이 대한민국 공개실용신안공보 제20-2008-0003927호의 "동물용 고압산소챔버"(이하, "선행기술 1"이라 함.)는 챔버가 밀폐공간으로서 대기의 공기압력(대기압력; 1 ATA)과의 접촉을 차단함으로써, 컴프레셔로부터 챔버내부로 공기를 공급하여 챔버내에 고압(1-3 ATA)을 유지하며, 또한 대기 중의 공기(산소농도; 19.5-20.5%)와의 접촉이 차단됨으로써 산소발생기 또는 액화산소탱크로부터 챔버내부로 공급되는 산소에 의한 챔버내부에 고농도산소(30-35%)를 유지할 수 있으며, 한편으로 챔버내의 동물로부터 발생되는 이산화탄소와 분진, 냄새 등을 제거함으로써 챔버 안에서 고압 및 고농도산소를 이용한 고압산소요법(HBOT, Hyperbaric Oxygen Therapy)을 하기 위한 동물용 고압산소챔버 및 그 시설에 관한 것으로, 외부 대기 중의 공기(대기압력, 대기산소농도)와의 접촉을 차단하기 위하여 밀폐된 챔버를 제공하며, 컴프레셔를 이용하여 챔버내부에 압력을 높이는 한편, 산소발생기 또는 액화산소탱크로부터 필요량의 산소를 챔버내부에 공급하는 한편, 동물로부터 발생되는 이산화탄소와 분진, 냄새 등은 헤파필터 및 카본필터를 통하여 제거하며, 이산화탄소로 인한 상승된 챔버내부의 온습도를 콘트롤하기 위한 튜닝쿨러를 설치하는 것을 특징으로 한다.

또 다른 선행기술로는, 도 6의 (B)에 도시된 바와 같이 대한민국 등록특허공보 제10-1249453호의 "동물용 고압 산소 챔버장치"(이하, "선행기술 2"이라 함.)는 개방된 일측 테두리에 도어 프레임이 구비되고 내부에는 수용공간이 마련되는 챔버 하우징 및 이 챔버 하우징의 일측에 개폐 가능하게 구비되는 밀폐도어 및 이 밀폐도어를 챔버 하우징에 닫힌 상태로 유지되게 하는 잠금 부재로 된 챔버 본체와, 이 챔버 본체의 제어를 위한 콘트롤러를 포함하는 동물용 고압 산소 챔버장치에 있어서, 상기 도어 프레임은 외측면에 상기 밀폐도어와의 결합 동작의 안내와 실링을 위한 고리 형상으로 돌출되는 결합돌기가 형성되고, 상기 결합돌기와 대응되는 상기 밀폐도어의 내측면에는 상기 결합돌기가 끼움되는 것에 의해 상기 밀폐도어와 도어 프레임의 기밀을 유지되게 하는 결합돌기 삽입홈이 구성되고, 상기 도어 프레임의 도어 대응면 반대쪽에서 조립되며, 상기 잠금 부재에 의해 잠겨진 밀폐 도어를 다시 이중으로 잠그기 위한 이중 잠금링을 더 포함하여 구성됨으로서 밀폐된 챔버 내부의 기압을 미세하게 조절할 수 있게 되며, 챔버 내부에 필요량의 산소농도의 유지를 통해 챔버 내에서 고압산소요법을 실시할 수 있게 되므로, 동물병원에서의 애완견, 기타 동물들의 수술 후 회복이나 부상동물의 회복 및 스트레스나 허약한 동물들의 건강증진을 위하여 활용될 수 있는 동물용 고압 산소 챔버장치에 관한 것이다.

그러나, 상기 선행기술 1 내지 선행기술 2는 본 발명과 챔버장치로서 구성되는 구성요소의 유사성은 존재하지만 동물의 회복을 위해 고압의 산소를 주입하는 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제 및 효과를 발휘하기에는 한계점이 나타난다.

즉, 선행기술 1 내지 선행기술 2로는 잠수가 인체에 끼치는 영향을 연구하고, 연구 결과를 바탕으로 감압병을 치유하거나 재활할 수 있도록 하기까지의 학문적 연계가 불가능하며, 이러한 연구 결과를 뒷받침할 수 있는 잠수에 대한 다양한 특정환경이 조성될 수 있도록 하는 챔버 내부에 주입되는 주입기체의 다양성이 없을 뿐만 아니라 챔버 내부에서 유지할 수 있는 내부의 압력범위 또한 잠수에 대한 연구 장비로 적용하기에는 한계점이 있다.

또한, 이러한 실험 및 연구로 인해 자료가 뒷받침되어 정립되는 학문적 증진을 토대로 한 잠수에 대한 올바른 정보 및 가이드를 많은 잠수사에게 제시해주지 못할 뿐만 아니라 특수임무에 투입되는 잠수사의 생명을 지킬 수 있는 잠수에 대한 학문증진에 기여하는 데에는 전혀 도움이 되지 못한다.

대한민국 공개실용신안공보 제20-2008-0003927호 (2008.09.18.) 대한민국 등록특허공보 제10-1249453호 (2013.03.26.)

이에, 본 발명은 상기 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,

저압, 고압, 진공상태에서 인체에 어떠한 기체가 흡수되는 것이 안전하고 효율적인지, 잠수사와 해녀의 감압병의 치유 및 재활에 대한 연구가 이루어질 수 있도록 하는데 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 저압, 고압, 진공상태에서 인체가 흡입하는 기체에 따라 어떠한 스트레스가 발생되는지에 대한 연구 및 기압의 변화에 따라 혈액 속에 축적되는 기체의 농도, 흡입하는 기체의 종류 및 혼합비율에 따른 실효성에 대한 다양한 정보를 수집할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있다.

특히, 특수한 상황에서 임무를 수행해야 하는 해군 특수부대 수중 잠수대원들의 수중활동 시 나타날 수 있는 혈중 피로불질과 스트레스요인의 변화를 실험용 객체를 이용하여 관찰 및 분석함으로서 잠수의 안전성 및 효율성을 극대화시키는 데에 목적이 있다.

또한, 해녀들에게 발생하는 감압병을 연구하고 분석하여, 해녀뿐만 아니라 압축기체를 흡입하는 잠수사의 감압병에 대한 치유 및 재활에 있어서 학문적 연계가 이루어지도록 하는데에 목적이 있다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명은 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위해 안출된 것으로서,

주입 기체의 종류 및 기압에 따라 내부환경이 변화되는 가감압 챔버에 있어서,

일정부피로 형성되되, 일측에 개폐 가능한 개폐부가 형성되고 개폐부 폐쇄 시에는 내부가 밀폐되는 챔버본체;

상기 챔버본체의 외주연면 일측에 하나 이상 형성되어 챔버본체 내부공간으로 일정 기체가 주입되도록 관통된 기체주입돌출부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 기체주입돌출부는,

챔버본체 내부공간으로 공기(air)를 주입하는 공기입력부;

챔버본체 내부공간으로 산소를 주입하는 산소입력부;

챔버본체 내부공간으로 질소를 주입하는 질소입력부;

챔버본체 내부공간으로 헬륨을 주입하는 헬륨입력부;로 구성되되,

챔버본체 내부공간으로 주입되는 각 기체의 입력비율을 조절할 수 있도록 구성되어야 하며, 챔버본체(100) 내부공간의 상황을 제어하고 실험용 객체의 상태를 실시간으로 확인 가능하도록 챔버내부환경제어시스템부(300);를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 챔버본체(100) 내부공간의 기체를 흡입하여 진공(vacuum)상태가 조성되도록 하는 진공펌프(VP);를 더 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 이에 앞서 본 명세서는 특허등록청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이상의 구성 및 작용에서 상기 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면,

저압, 고압, 진공상태에서 인체가 어떠한 기체를 이용하여 호흡하는 것이 안전하고 효율적인지, 잠수사와 해녀의 감압병의 치유 및 재활에 대한 연구가 이루어질 수 있도록 근거자료를 획득할 수 있다.

또한, 저압, 고압, 진공상태에서 인체가 흡입하는 기체에 따라 어떠한 스트레스가 발생되는지에 대한 연구 및 기압의 변화에 따라 혈액 속에 축적되는 기체의 농도, 흡입하는 기체의 종류 및 혼합비율에 따른 실효성에 대한 다양한 정보를 수집할 수 있다.

특히, 특수한 상황에서 임무를 수행해야 하는 해군 특수부대 수중 잠수대원들의 수중활동 시 나타날 수 있는 혈중 피로불질과 스트레스요인의 변화를 실험용 객체를 이용하여 관찰 및 분석함으로서 잠수의 안전성 및 효율성을 극대화시킬 수 있다.

또한, 특정 실험조건에서의 혈중 피로불질과 스트레스 요인 및 체내 불활성 기체의 기포형성에 미치는 영향을 연구하여 기압에 따른 인체 변화에 대한 학문적 진보가 이루어질 수 있도록 한다.

또한, 해녀들에게 발생하는 감압병을 연구하고 분석하여, 해녀뿐만 아니라 압축기체를 흡입하는 잠수사의 감압병에 대한 치유 및 재활에 있어서 학문적 연계가 이루어질 수 있도록 한다.

이로 인해, 유네스코 인류무형문화유산으로 등재된 대한민국 해녀의 잠수활동이 올바르게 이루어져 안전하고 건강한 잠수활동이 될 수 있도록 함으로서 해녀의 존속성이 유지되게 하거나 증가될 수 있도록 한다.

또한, 잠수의 효율성 및 안전성에 필요한 자료와 기술을 정립할 수 있는 정보를 획득할 수 있으므로, 민간 잠수사, 나아가 특수임무 시 투입되는 잠수대원들의 안전과 임무수행의 효율성을 높이고 안전한 수중활동의 지침을 제공할 수 있다.

또한, 특수한 상황에서 임무를 수행해야 하는 특수잠수활동 시 수중환경에 대한 스트레스 요인을 확인하여 개선시킬 수 있다.

또한, 특정 실험조건에서의 실험용 객체의 상태 및 효과를 검증하여 실험조건마다 안전한 잠수의 지침이 정립될 수 있도록 하는 세부적이고 구체적인 정보의 획득이 가능하다.

더하여서, 상술한 효과로 인해 결과적으로는 잠수사의 안전과 임무수행의 효율성을 상승시키는 매우 효과적인 발명이라 하겠다.

도 1은 본 발명인 주입 기체의 종류 및 기압에 따라 내부환경이 변화되는 가감압 챔버에 대한 구성도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명인 주입 기체의 종류 및 기압에 따라 내부환경이 변화되는 가감압 챔버에 대한 제 1상태 사시도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명인 주입 기체의 종류 및 기압에 따라 내부환경이 변화되는 가감압 챔버에 챔버내부환경제어시스템부가 적용된 제 2상태 사시도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명인 주입 기체의 종류 및 기압에 따라 내부환경이 변화되는 가감압 챔버에 기체성분분석장치 및 진공펌프가 적용된 제 3상태 사시도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명인 주입 기체의 종류 및 기압에 따라 내부환경이 변화되는 가감압 챔버의 사용 실시 예를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명인 주입 기체의 종류 및 기압에 따라 내부환경이 변화되는 가감압 챔버에 대한 선행기술의 대표도를 나타낸 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 주입 기체의 종류 및 기압에 따라 내부환경이 변화되는 가감압 챔버에 대한 기능, 구성 및 작용을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명인 주입 기체의 종류 및 기압에 따라 내부환경이 변화되는 가감압 챔버에 대한 구성도를 나타낸 것이고, 도 2 내지 도 4는 각각 본 발명인 주입 기체의 종류 및 기압에 따라 내부환경이 변화되는 가감압 챔버에 대한 제 1상태 사시도와 제 2상태 사시도 및 제 3상태 사시도를 나타낸 것이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명은,

주입 기체의 종류 및 기압에 따라 내부환경이 변화되는 가감압 챔버(1)에 있어서,

일정부피로 형성되되, 일측에 개폐 가능한 개폐부(D)가 형성되고 개폐부(D) 폐쇄 시에는 내부가 밀폐되는 챔버본체(100);

상기 챔버본체(100)의 외주연면 일측에 하나 이상 형성되어 챔버본체(100) 내부공간으로 일정 기체가 주입되도록 관통된 기체주입돌출부(200);로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 기체주입돌출부(200)는,

챔버본체(100) 내부공간으로 공기(air)를 주입하는 공기입력부(210);

챔버본체(100) 내부공간으로 산소를 주입하는 산소입력부(220);

챔버본체(100) 내부공간으로 질소를 주입하는 질소입력부(230);

챔버본체(100) 내부공간으로 헬륨을 주입하는 헬륨입력부(240);로 구성되되,

챔버본체(100) 내부공간으로 주입되는 각 기체의 입력비율을 조절할 수 있도록 구성되어야 한다.

이는, 챔버본체(100) 내부공간에 주입되는 기체의 종류 및 기체의 혼합비율과 기압 변화에 따른 관계를 더욱 구체적으로 도출하고 기체의 종류, 기체의 혼합비율, 기압의 관계성을 더욱 세부적으로 연구하기 위함이다.

따라서, 기체주입돌출부(200)는 공기입력부(210), 산소입력부(220), 질소입력부(230), 헬륨입력부(240) 이외에,

챔버본체(100) 내부공간으로 나이트록스(Nitrox)를 주입하는 나이트록스입력부(250);

챔버본체(100) 내부공간으로 트라이믹스(Trimix)를 주입하는 트라이믹스입력부(260);

챔버본체(100) 내부공간으로 헬리옥스(Heliox)를 주입하는 헬리옥스입력부(270);

챔버본체(100) 내부공간의 기체를 흡입하여 진공(vacuum)상태를 조성하는 기체흡입부(280);

챔버본체(100) 내부공간의 기체를 채집하거나 챔버본체(100)의 내부공간에 주입되는 기체성분을 일정하게 유지시키거나, 챔버본체(100)의 내부공간에 입력되는 압력을 일정하게 유지시키는 기체채집부(290);를 더 포함하여 구성함으로서 챔버본체(100) 내부공간에 주입되는 기체를 산소, 질소가 혼합된 공기(air)를 시작으로 100[%]의 산소로 이루어진 순수산소, 산소, 질소가 일정 비율로 혼합된 나이트록스(Nitrox), 산소, 헬륨, 질소가 일정 비율로 혼합된 트라이믹스(Trimix), 산소, 헬륨이 일정 비율로 혼합된 헬리옥스(Heliox)를 용이하게 주입하여 혼합기체가 실험용 객체(O)에 끼치는 영향을 연구할 수 있다.

사실, 본 발명은 상기의 공기입력부(210), 산소입력부(220), 질소입력부(230), 헬륨입력부(240)의 최소한의 기체주입돌출부(200)의 형성만으로도 챔버본체(100) 내부공간을 나이트록스(Nitrox), 트라이믹스(Trimix), 헬리옥스(Heliox) 등의 혼합기체로 생성시켜 주입함으로서 챔버본체(100)의 내부공간의 환경을 특정할 수 있음에도 나이트록스입력부(250), 트라이믹스입력부(260), 헬리옥스입력부(270)의 입력부가 별도로 구성되는 것은 잠수 시 일반적으로 사용되는 나이트록스(Nitrox), 트라이믹스(Trimix), 헬리옥스(Heliox)로 챔버본체(100)의 내부공간을 용이하게 조성할 수 있도록 하기 위함이다.

즉, 특정 비율로 일반화된 나이트록스(Nitrox), 트라이믹스(Trimix), 헬리옥스(Heliox) 이외에 산소입력부(220), 질소입력부(230), 헬륨입력부(240)를 이용하여 산소, 질소, 헬륨의 다양한 혼합비율을 시도하고, 이로 인해 실험용 객체(O)의 상태를 확인하고 분석할 수 있는 정보를 획득할 수 있다.

또한, 도 4의 (A)에 도시된 바와 같이 상기의 기체채집부(290)를 통해 챔버본체(100) 내부공간으로부터 채집된 기체를 채집하여 성분을 분석할 수 있다.

이는, 기체주입돌출부(200)로 인해 챔버본체(100) 내부공간으로 주입된 다양한 기체와 주입된 기체로 인해 조성된 특정 환경에서의 실험용 객체(O)로부터 발산되는 호흡에 의하여 생성되는 챔버본체(100) 내부공간의 기체의 성분을 확인하기 위함이다.

또한, 기체채집부(290)는 상술한 바와, 도 4의 (B)에 도시된 바와 같이 챔버본체(100) 내부공간에 주입되는 기체성분이 일정하게 유지될 수 있도록, 그리고 챔버본체(100)의 내부공간에 입력되는 압력이 일정하게 유지될 수 있도록 기체채집부(290)를 통해 챔버본체(100) 내부공간의 기체를 일정하게 외부로 누출시키는 경로로 사용될 수 있다.

한편, 주입 기체의 종류 및 기압에 따라 내부환경이 변화되는 가감압 챔버(1)에는 챔버본체(100) 내부공간의 상황을 제어하고 챔버본체(100) 내부로 유도되는 실험용 객체(O)의 상태를 실시간으로 확인 가능하도록 챔버내부환경제어시스템부(300);를 더 포함하여 구성될 수 있으며,

이때, 챔버내부환경제어시스템부(300)는,

챔버본체(100)의 내부공간의 압력을 조절하는 챔버내압력조절부(310);

챔버본체(100)의 내부공간의 압력이 표시되는 챔버내압력표시부(320);

챔버본체(100)의 내부공간으로 주입되는 기체의 종류를 선택하는 주입기체선택부(330);

상기 주입기체선택부(330)에 표시된 기체의 종류 이외에 챔버본체(100)의 내부공간으로 기체의 종류 및 비율을 임의로 변경하여 주입되도록 하는 주입기체컨트롤부(340);

챔버본체(100)의 내부공간의 주입된 기체가 표시되는 주입기체표시부(350);

챔버본체(100)의 내부공간으로부터 배출되는 기체의 성분을 분석하여 표시하는 배출기체성분분석표시부(360);

챔버본체(100)의 내부공간으로 유도된 실험용 객체(O)의 상태를 확인하는 객체상태확인부(370);

챔버내압력조절부(310), 챔버내압력표시부(320), 주입기체선택부(330), 주입기체컨트롤부(340), 주입기체표시부(350), 배출기체성분분석표시부(360), 객체상태확인부(370)를 제어하는 시스템제어부(380);로 구성된다.

특히, 상기 주입기체컨트롤부(340)는 상술한 바와 같이 각각의 기체 및 기체의 혼합비율을 조절하여 챔버본체(100) 내부공간으로 주입되도록 하며,

이와 같이, 연구자에 의해 임의로 변경되는 기체는 주입기체표시부(350)로 인해 챔버본체(100) 내부공간으로 어떤 기체가 주입되는지, 주입되었는지를 확인할 수 있다.

또한, 배출기체성분분석표시부(360)는 기체채집부(290)에 결합된 기체성분분석장치(GC)를 통해 챔버본체(100) 내부공간으로부터 채집한 기체를 분석할 수 있다.

예를 들어, 챔버본체(100)의 내부공간에 주입되는 기체와 실험용 객체(O)로부터 발산되는 호흡과의 반응에 의해 발생되는 기체 및 산소, 질소, 헬륨, 일산화탄소, 이산화탄소의 수치를 분석하고 측정할 수 있다.

또한, 상기 객체상태확인부(370)에서는 실험용 객체(O)의 상태에 대한 정보를 실시간으로 수신할 수 있는 객체상태통신부(371);가 포함되어 구성됨으로서 실험용 객체(O)의 상태, 즉 심박수(heart rate)를 실시간 확인할 수도 있다.

이때, 실험용 객체(O)에는 심박수(heart rate)를 측정할 수 있는 센서로 구성되되, 객체상태확인부(370)와 통신 가능하게 구성되어 실험용 객체(O)에 부착되어야 한다.

또한, 본 발명인 주입 기체의 종류 및 기압에 따라 내부환경이 변화되는 가감압 챔버(1)에는 챔버본체(100) 내부공간의 기체를 흡입하여 진공(vacuum)상태가 조성되도록 하는 진공펌프(VP);를 더 포함하여 구성되도록 함으로서 챔버본체(100) 내부공간으로 주입되는 기체의 종류뿐만 아니라 기압을 변화시켜 실험용 객체(O)에 미치는 영향을 연구할 수 있다.

진공펌프(VP)는 고지대, 즉 저압으로 저산소 환경을 조성하기 위함이다.

즉, 본 발명은 챔버본체(100) 내부공간의 기압을 -10[bar] 내지 30[bar] 이하로 환경을 조성할 수 있도록 하여 폭 넓은 기압의 범위와 폭 넓은 기체의 혼합비율을 입력변수로 하여 연구에 필요한 정보를 구체적이고 세부적으로 획득할 수 있다.

더하여서, 본 발명은 챔버본체(100) 내부공간의 온도 및 습도를 조절할 수 있도록 온도습도조절부(400);가 더 포함되어 구성될 수 있으며, 실험용 객체(O)의 유산소 운동을 유도하는 트레이닝기구(500);가 더 포함되어 구성될 수 있다.

특히, 트레이닝기구(500)는 실험용 객체(O)의 유산소 운동을 유도하여 챔버본체(100) 내부공간의 특정 조건에서 이루어지는 유산소 운동이 인체에 어떠한 변화 및 어떠한 효과가 있는지에 대한 연구가 더욱 심도있게 이루어질 수 있도록 한다.

예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이 챔버본체(100) 내부공간에 실험용 쥐(O1)를 넣어 밀폐시킨 뒤, 주입되는 기체의 종류 및 기압에 따른 실험용 쥐(O1)의 행동변화 관찰 및 특정 조건으로 이루어진 환경, 즉 저압, 고압, 진공(vacuum)상태에 노출된 실험용 쥐(O1)의 혈액을 채취하여 검사할 수 있다.

즉, 본 발명은 궁극적으로 저압, 고압, 진공(vaccum)상태의 환경에 노출되는 인체에 그 환경이 끼치는 영향 및 변화를 분석하여 인체가 올바르게 그 환경에 적응하거나 그 환경으로부터 빠져나온 인체가 대기압에 올바르게 적응할 수 있도록 하기 위한 실험 및 방법을 확립해나가는 것이다.

또한, 본 발명은 실험용 쥐(O1) 이외에도 실험용 객체(O)는 다양한 기기 예를 들어, 저압, 고압, 진공(vacuum)상태에서 사용되거나 사용할 수 있는 시계, 휴대용 렌턴(O2), 디스플레이가 형성된 휴대기기, 다이빙 컴퓨터 및 라이트 등 잠수 시 사용되는 다양한 다이빙 장비의 내구성 및 성능을 검사할 수 있다.

이때, 챔버본체(100) 내부공간에 물을 채워 다양한 장비들의 방수 테스트 또한 이루어질 수 있다.

한편, 기체주입돌출부(200)에는 커플러(coupler) 형식의 기체주입수단(M);이 결합되어 챔버본체(100) 내부공간으로 일정 기체가 용이하게 주입되도록 구성될 수 있으며, 챔버본체(100)의 개폐구(D)와 외주연면 일측에는 챔버본체(100)의 내부공간을 확인할 수 있도록 투명한 재질의 강화유리로 제작될 수 있다.

정리하여, 본 발명은 입력변수인 주입기체의 종류 및 기압에 따라 챔버본체(100) 내부공간으로 유도된 실험용 쥐(O1)의 혈액을 채취하여 산소포화량, 질소농도, 활동량, 혈중 버블 등을 검사하여 기체 및 기압이 인체에 어떠한 영향을 미치는지에 대한 구체적이고 세부적인 연구와 감압병에 걸린 실험용 쥐(O1)의 치유 및 재활에 대한 학문적 연계가 이루어질 수 있도록 하는 연구를 가능하게 하는 가감압 챔버이다.

쉽게 설명하여, 본 발명은 기압에 따라 어떠한 기체가 인체에 효율적인지, 이로 인해 어떠한 스트레스가 발생되는지, 혈액 내에 축척되는 질소, 산소농도는 어떠한지, 기압의 변화에 따라 특정 기체가 어떠한 효과를 나타내는지 등 폭 넓은 연구가 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

이상에서와 같이, 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.

따라서, 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있으므로, 본 발명의 실시 예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 아니되며 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

본 발명은 주입 기체의 종류 및 기압에 따라 내부환경이 변화되는 가감압 챔버에 관한 것으로 이를 제작하는 제작업 및 판매업, 본 발명을 적용하여 실험하는 연구소 및 기업, 기체와 기압을 최소변수로 하여 인체에 미치는 영향을 연구하는 연구 및 운동학 등 다양한 연구 및 산업분야 증진에 기여하는데에 적용할 수 있다.

1: 주입 기체의 종류 및 기압에 따라 내부환경이 변화되는 가감압 챔버
100: 챔버본체 200: 기체주입돌출부
210: 공기입력부 220: 산소입력부
230: 질소입력부 240: 헬륨입력부
250: 나이트록스입력부 260: 트라이믹스입력부
270: 헬리옥스입력부 280: 기체흡입부
290: 기체채집부 300: 챔버내부환경제어시스템부
310: 챔버내압력조절부 320: 챔버내압력표시부
330: 주입기체선택부 340: 주입기체컨트롤부
350: 주입기체표시부 360: 배출기체성분분석표시부
370: 객체상태확인부 371: 객체상태통신부
380: 시스템제어부 400: 온도습도조절부
500: 트레이닝기구 D: 개폐부
M: 기체주입수단 O: 실험용 객체
O1: 실험용 쥐 O2: 휴대용 렌턴
GC: 기체성분분석장치 VP: 진공펌프

Claims (4)

1. 주입 기체의 종류 및 기압에 따라 내부환경이 변화되는 가감압 챔버(1)에 있어서,
   일정부피로 형성되되, 일측에 개폐 가능한 개폐부(D)가 형성되고 개폐부(D) 폐쇄 시에는 내부가 밀폐되는 챔버본체(100);
   상기 챔버본체(100)의 외주연면 일측에 하나 이상 형성되어 챔버본체(100) 내부공간으로 일정 기체가 주입되도록 관통된 기체주입돌출부(200);로 구성되는 것을 특징으로 하는 주입 기체의 종류 및 기압에 따라 내부환경이 변화되는 가감압 챔버.
2. 제 1항에 있어서,
   기체주입돌출부(200)는,
   챔버본체(100) 내부공간으로 공기(air)를 주입하는 공기입력부(210);
   챔버본체(100) 내부공간으로 산소를 주입하는 산소입력부(220);
   챔버본체(100) 내부공간으로 질소를 주입하는 질소입력부(230);
   챔버본체(100) 내부공간으로 헬륨을 주입하는 헬륨입력부(240);로 구성되되,
   챔버본체(100) 내부공간으로 주입되는 각 기체의 입력비율을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 주입 기체의 종류 및 기압에 따라 내부환경이 변화되는 가감압 챔버.
3. 제 1항에 있어서,
   주입 기체의 종류 및 기압에 따라 내부환경이 변화되는 가감압 챔버(1)에는 챔버본체(100) 내부공간의 상황을 제어하고 챔버본체(100) 내부로 유도되는 실험용 객체(O)의 상태를 실시간으로 확인 가능하도록 챔버내부환경제어시스템부(300);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 주입 기체의 종류 및 기압에 따라 내부환경이 변화되는 가감압 챔버.
4. 제 1항에 있어서,
   주입 기체의 종류 및 기압에 따라 내부환경이 변화되는 가감압 챔버(1)에는 챔버본체(100) 내부공간의 기체를 흡입하여 진공(vacuum)상태가 조성되도록 하는 진공펌프(VP);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 주입 기체의 종류 및 기압에 따라 내부환경이 변화되는 가감압 챔버.

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