KR20190111204A - 기능성 고분자 나노섬유필터를 포함한 호흡 마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기능성 고분자 나노섬유필터를 포함한 호흡 마스크에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 고분자 나노섬유필터가 내장되어 외부 공기 호흡시 공기에 포함된 이물질이 착용자의 인체 내부로 유입되는 것을 차단하기 위한 마스크; 및 상기 마스크의 앞면에 탈착되며 착용자의 날숨을 배출하기 위한 송기부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

기능성 고분자 나노섬유필터를 포함한 호흡 마스크{Breathing mask with functional polymer nanofiber filter}

본 발명은 기능성 고분자 나노섬유필터를 포함한 호흡 마스크에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 외부 공기 호흡시 상기 공기에 포함된 유해물질 또는 미세먼지 등이 착용자의 인체 내부로 흡입되는 것을 차단하며, 마스크와 착용자 안면 사이에 잔존하는 착용자의 날숨을 코안다 효과(Coanda effect)를 이용하여 모두 배출함으로써 착용자가 편하게 호흡할 수 있고 안경 또는 고글을 사용하는 착용자에 있어서는 날숨에 의한 김 서림 현상을 방지할 수 있는 기능성 고분자 나노섬유필터를 포함한 호흡 마스크에 관한 것이다.

최근 우리나라의 경우, 봄철 황사나 배기가스 등에 의한 다양한 요인들로 인해 미세 먼지가 많이 발생하게 되면서 국민 건강을 해치는 대기 오염이 점차 심각해지고 있으며, 이러한 대기 오염으로부터 건강을 지킬 수 있는 각종 물품들이 개발 및 사용되고 있다.

특히, 감기 등의 호흡기병을 앓고 있는 환자는 외기의 찬바람을 직접 호흡기에 쐬지 않을 목적 또는 타인에게 바이러스 전염방지 목적으로 마스크를 착용하며, 황사 등의 대기오염이 심한 환경에서는 노약자뿐만 아니라 건강한 성인이라도 마스크를 착용하게 된다.

한편, 종래의 일반적인 마스크의 경우에는 안면의 코와 입을 덮는 형태로서, 황사나 미세먼지의 여과성능이 낮고 마스크를 착용하게 되면 필연적으로 마스크 착용 전에 비해 안면부가 많이 가려지기 때문에 대화 등이 불편하며, 여과성능을 높이고자 하는 경우에는 외부 공기 통과마저 어려워 착용자가 호흡 곤란 등의 상황을 겪게되는 문제점이 있었다.

또한, 종래 마스크는 착용자가 안경 또는 고글을 착용할 경우에 코김 및 입김에 의해서 안경 또는 고글 표면에 김 서림이 생기는 현상이 발생하여 운동이나 보행시에 사용상 불편함이 있었다.

아울러, 사람은 호흡을 통해 산소를 흡입하여 유기물을 분해하면서 생활에 필요한 에너지를 얻는데, 이때 이산화탄소가 만들어지고 날숨을 통해 배출되며 마스크를 착용한 사용자는 마스크 내부 즉, 마스크와 착용자의 안면 사이에 날숨에 함유된 이산화탄소가 잔존하게 되고 호흡시 상기 이산화탄소를 재흡입하게 된다.

이러한 호흡이 반복되어 지속적으로 이산화탄소가 재흡입되면 두통을 일으킬 수 있으며, 산소부족으로 인한 숨 가쁨, 정신적 경계심의 감소, 근육 조정의 손상, 판단력 상실, 감각의 무뎌짐, 정신적 불안정 또는 피로를 일으킬 수 있는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위해 창안된 것으로, 외부 공기 호흡시 상기 공기에 포함된 유해물질 또는 미세먼지 등이 착용자의 인체 내부로 흡입되는 것을 차단할 수 있는 기능성 고분자 나노섬유필터를 포함한 호흡 마스크의 제공을 일 목적으로 한다.

아울러, 마스크와 착용자 안면 사이에 잔존하는 착용자의 날숨을 코안다 효과(Coanda effect)를 이용하여 모두 배출함으로써 착용자가 편하게 호흡할 수 있고 안경 또는 고글을 사용하는 착용자에 있어서는 날숨에 의한 김서림 현상을 방지할 수 있는 기능성 고분자 나노섬유필터를 포함한 호흡 마스크의 제공을 다른 목적으로 한다.

한편, 본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 상술한 목적들을 달성하기 위하여, 고분자 나노섬유필터가 내장되어 외부 공기 호흡시 공기에 포함된 이물질이 착용자의 인체 내부로 유입되는 것을 차단하기 위한 마스크 및 상기 마스크의 앞면에 탈착되며 착용자의 날숨을 배출하기 위한 송기부를 포함할 수 있다.

바람직하게는 상기 마스크는 생체 친화적 부직포로 이루어진 안감, 상기 안감과 봉합되며 부직포 필터로 이루어진 겉감 및 상기 안감과 겉감 사이에 내장되는 고분자 나노섬유필터로 이루어질 수 있다.

바람직하게는 상기 송기부는 상기 마스크의 앞면에 탈착되며 착용자의 날숨을 외부로 배출하기 위한 송기패드, 착용자의 목에 걸려지며 공기 유로를 통해 상기 송기패드와 연결되는 본체, 상기 본체의 내부에 구비되며 상기 공기 유로를 통해 필터링 된 외부 공기를 상기 송기패드로 주입하기 위한 송풍기 및 상기 송풍기에 전원을 공급하기 위한 전원공급수단을 포함할 수 있다.

바람직하게는 상기 송기패드는 코안다 효과(Coanda effect)를 이용하여 상기 착용자의 날숨을 외부로 배출할 수 있다.

바람직하게는 상기 송기패드 및 공기 유로는 플렉시블한 소재로 이루어지되, 상기 공기 유로는 일정형상의 관형으로 이루어질 수 있다.

본 발명은 다음과 같은 우수한 효과가 있다.

먼저, 외부 공기 호흡시 상기 공기에 포함된 유해물질 또는 미세먼지 등이 착용자의 인체 내부로 흡입되는 것을 차단할 수 있다.

아울러, 마스크와 착용자 안면 사이에 잔존하는 착용자의 날숨을 코안다 효과(Coanda effect)를 이용하여 모두 배출함으로써 착용자가 편하게 호흡할 수 있고 안경 또는 고글을 사용하는 착용자에 있어서는 날숨에 의한 김 서림 현상을 방지할 수 있는 우수한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 기능성 고분자 나노섬유필터를 포함한 호흡 마스크의 전체 구성을 도시한 분해 사시도다.
도 2는 마스크에 결합 된 송기패드의 측단면 확대도다.
도 3은 도 1에 도시된 기능성 고분자 나노섬유필터를 포함한 호흡 마스크의 착용 상태도다.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.

이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시 예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.

이와 관련하여 먼저, 도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 기능성 고분자 나노섬유필터를 포함한 호흡 마스크의 전체 구성을 도시한 분해 사시도, 도 2는 마스크에 결합 된 송기패드의 측단면 확대도이며, 도 3은 도 1에 도시된 기능성 고분자 나노섬유필터를 포함한 호흡 마스크의 착용 상태도다.

상기 도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 기능성 고분자 나노섬유필터를 포함한 호흡 마스크(100)는 고분자 나노섬유필터가 내장되어 외부 공기 호흡시 공기에 포함된 이물질이 착용자의 인체 내부로 유입되는 것을 차단하기 위한 마스크(110)를 포함한다.

이때, 본 발명의 일실시 예에 따른 상기 마스크(110)는 부직포로 이루어진 안감 및 상기 안감과 봉합되며 부직포 필터로 이루어진 겉감을 포함하며, 상기 안감은 천연섬유와 같은 생체친화적인 소재로 이루어져 착용자의 안면과 접촉시 착용자의 피부를 보호한다.

그리고 상기 겉감은 상술한 바와 같이 부직포 필터로 이루어지는데, 이를 통해 착용자가 흡입하는 외부 공기를 1차적으로 필터링한다.

아울러, 상기 마스크(110)는 상기 안감과 겉감 사이에 내장되는 고분자 나노섬유필터를 포함한다.

이때, 상기 고분자 나노섬유필터는 상기 겉감을 통해 1차적으로 필터링된 공기에 포함된 미세먼지 또는 유해물질 등을 2차적으로 필터링하기 위하 구성으로, 다양한 고분자를 이용한 나노섬유필터를 이용할 수 있으나, 본 발명의 일실시 예에 있어서 상기 고분자는 실란기 또는 실록산기를 포함하는 단독 고분자 또는 실란기 또는 실록산기에 모노메타크릴레이트, 비닐, 하이드라이드, 디스테아레이트, 시브(12-하이드록시-스테아레이트), 메톡시, 에톡시레이트, 프로폭시레이트, 디글리시딜 에테르, 모노글리시딜 에테르, 모노하이드록시, 비스(하이드록시알킬), 클로린, 비스(3-아미노프로필) 및 비스((아미노에틸-아미노프로필)디메톡시실릴)에테르 중에서 선택된 결합기가 포함된 공중합체 고분자일 수 있다.

한편, 상기 고분자 나노섬유필터는 다양한 방법을 통해 제조될 수 있으나, 본 발명의 일실시 예에 있어서는 별도로 준비되는 기재상에 상기 고분자가 용해된 방사용액을 상기 기재에 전기방사시켜 제조된다.

한편, 본 발명의 일실시 에에 따른 기능성 고분자 나노섬유필터를 포함한 호흡 마스크(100)는 상기 마스크(100)의 앞면에 탈착되며 착용자의 날숨을 배출하기 위한 송기부(120)를 포함하며, 이하에서는 도 1 및 2를 참고하여 상기 송기부(120)에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명의 일실시 예에 따른 상기 송기부(120)는 상기 마스크(110)의 앞면에 탈착되며 착용자의 날숨을 외부로 배출하기 위한 송기패드(122)를 포함한다.

이때, 상기 송기패드(122)와 마스크(110)의 탈착 방식은 스냅버튼 또는 벨크로를 포함하는 다양한 방식을 이용할 수 있으므로 이에 대한 특별한 한정은 두지 아니한다.

한편, 상기 송기패드(122)는 다양한 형상으로 이루어질 수 있으나, 본 발명의 일실시 예에 있어서는 도 1 및 3에 도시된 바와 같이 마스크(110) 착용자의 호흡을 방해하지 않도록 중앙이 개방된 도넛(doughnut)형상으로 이루어진다.

한편, 상기 도 2를 참조하면, 상기 송기패드(122)의 내 측면에는 후술할 공기 유로(121)를 통해 주입되는 공기를 상기 마스크의 앞면으로 배출하기 위한 배출구(126)가 형성되며, 상기 배출구(126)는 도 2에 도시된 바와 같이 일정 곡률을 갖는 곡면으로 형성된다.

이처럼 곡면으로 형성하는 이유는 주입되는 공기를 배출함에 있어 코안다 효과(Coanda effect)를 이용하기 위함이다.

이때, 상기 코안다 효과라 함은 벽면이나 천장 면에 접근하여 분출된 기류가 그 면에 빨려서 부착하여 흐르는 경향을 갖는 것을 의미한다.

즉, 본 발명의 일실시 예에 따른 송기패드(122)는 도 2에 도시된 바와 같이 송기패드(122)에 형성된 배출구(126)로 공기를 주입하면, 주입된 공기는 상기 배출구(126)의 곡면을 따라 도 2에 도시된 방향으로 배출되며, 이때 마스크(110) 착용자의 날숨을 빨아들여 함께 마스크(110)의 앞면으로 배출하는 역할을 수행한다.

이를 통해, 본 발명의 일실시 예에 따른 기능성 고분자 나노섬유필터를 포함한 호흡 마스크(100)는 상술한 송기패드(122)를 통해 착용자의 날숨, 보다 구체적으로는 날숨에 포함된 이산화탄소가 마스크(110)와 착용자의 안면 사이에 잔존하지 않도록 배출할 수 있으며, 김 서림과 같은 문제점을 해결할 수 있다.

아울러, 상기 송기패드(122)의 일정부분에는 착용자의 호흡이 날숨인지 들숨인지를 감지하기 위한 센서(도시되지 않음)가 더 구비될 수 있다.

이처럼 센서를 구비하는 이유는 상기 센서를 통해 착용자의 호흡이 날숨일 경우에만 하기 송풍기(124)를 작동하기 위함이며 이를 통해 송풍기(124) 구동을 위한 전력을 절약할 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 송기부(120)는 착용자의 목에 걸려지며 공기 유로(121)를 통해 상기 송기패드(122)와 연결되는 본체(123)를 포함한다.

이때, 상기 본체(123)는 다양한 형상으로 이루어질 수 있으나, 본 발명의 일실시 예에 있어서는 도 1 및 3에 도시된 바와 같이 원기둥 형상으로 이루어지며, 외주 면에는 외부 공기가 유입될 수 있도록 복수 개의 공기 유입구(127)가 타공된다.

한편, 상기 공기 유입구(127)는 외부 공기에 포함된 이물질을 제거하는 필터 기능을 수행할 수도 있으며 상기 본체(123)의 내주 면에는 유입되는 공기에 포함된 미세먼지 또는 유해물질 등을 필터링 하기 위한 별도의 필터(도시되지 않음)가 구비될 수도 있다.

아울러, 상기 본체(123)의 외부 면에는 상기 본체(123)를 착용자의 목에 걸기 위한 와이어 연결고리(128)가 구비되어 있으며 상기 와이어 연결고리(128)에 체결되는 와이어(129)를 통해 상기 본체(123)는 착용자의 목에 결려지게 된다.

상술한 바와 같이 상기 본체(123)를 마스크(110)가 아닌 착용자의 목에 걸려지도록 구비함으로써 마스크(110)의 경량화가 가능하고 착용자의 활동성을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 송기부(120)는 상기 본체(123)의 내부에 구비되며 상기 공기 유로(121)를 통해 필터링 된 외부 공기를 상기 송기패드(122)로 주입하기 위한 송풍기(124) 및 상기 송풍기(124)에 전원을 공급하기 위한 전원공급수단(125)을 포함한다.

이때, 상기 송풍기(124)는 다양한 송풍기(124)를 이용할 수 있으나, 본 발명의 일실시 예 있어서는 저소음 및 경량화된 송풍기(124)를 이용한다.

한편, 상기 전원공급수단(125)은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 본체(123)의 내부에 삽입되는 배터리일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니라 할 것이며, 태양광 발전섬유와 같은 수단을 이용할 수도 있다.

한편, 상술한 송기패드(122) 및 공기 유로(121)는 실리콘을 포함하는 플렉시블(flexible)한 소재로 이루어지며 특히, 상기 공기 유로(121)는 튜브를 포함하는 일정형상의 관형으로 이루어진다.

결과적으로 본 발명의 일실시 예에 따른 기능성 고분자 나노섬유필터를 포함한 호흡 마스크는 상술한 기술적 구성들을 통해 외부 공기 호흡시 상기 공기에 포함된 유해물질 또는 미세먼지 등이 착용자의 인체 내부로 흡입되는 것을 차단할 수 있으며 아울러, 마스크와 착용자 안면 사이에 잔존하는 착용자의 날숨을 코안다 효과(Coanda effect)를 이용하여 모두 배출함으로써 착용자가 편하게 호흡할 수 있고 안경 또는 고글을 사용하는 착용자에 있어서는 날숨에 의한 김 서림 현상을 방지할 수 있는 우수한 효과가 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능하다 할 것이다.

100 : 본 발명의 일실시 예에 따른 기능성 고분자 나노섬유필터를 포함한 호흡 마스크
110 : 마스크
120 : 송기부
121 : 공기 유로
122 : 송기패드
123 : 본체
124 : 송풍기
125 : 전원공급수단
126 : 배출구
127 : 공기 유입구
128 : 와이어 연결고리
129 : 와이어

Claims (5)

1. 고분자 나노섬유필터가 내장되어 외부 공기 호흡시 공기에 포함된 이물질이 착용자의 인체 내부로 유입되는 것을 차단하기 위한 마스크; 및
   상기 마스크의 앞면에 탈착되며 착용자의 날숨을 배출하기 위한 송기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 고분자 나노섬유필터를 포함한 호흡 마스크.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 마스크:는
   생체 친화적 부직포로 이루어진 안감;
   상기 안감과 봉합되며 부직포 필터로 이루어진 겉감; 및
   상기 안감과 겉감 사이에 내장되는 고분자 나노섬유필터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기능성 고분자 나노섬유필터를 포함한 호흡 마스크.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 송기부:는
   상기 마스크의 앞면에 탈착되며 착용자의 날숨을 외부로 배출하기 위한 송기패드;
   착용자의 목에 걸려지며 공기 유로를 통해 상기 송기패드와 연결되는 본체;
   상기 본체의 내부에 구비되며 상기 공기 유로를 통해 필터링 된 외부 공기를 상기 송기패드로 주입하기 위한 송풍기; 및
   상기 송풍기에 전원을 공급하기 위한 전원공급수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 고분자 나노섬유필터를 포함한 호흡 마스크.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 송기패드는 코안다 효과(Coanda effect)를 이용하여 상기 착용자의 날숨을 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 기능성 고분자 나노섬유필터를 포함한 호흡 마스크.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 송기패드 및 공기 유로는 플렉시블한 소재로 이루어지되, 상기 공기 유로는 일정형상의 관형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기능성 고분자 나노섬유필터를 포함한 호흡 마스크.
   

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