KR20230002485A - 항균, 소독 챔버 호흡기 안면 마스크/쉴드 - Google Patents

항균, 소독 챔버 호흡기 안면 마스크/쉴드 Download PDF

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샤론 에이. 키네
벤자민 제이. 데이븐포트
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샤론 에이. 키네
벤자민 제이. 데이븐포트
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Abstract

자가 살균, 안면 마스크, 호흡용보호구 개방형 또는 밀폐형 안면 쉴드는 직접적인 인간 노출에 안전한 살균, 원자외선-C(far UV-C) 광을 사용하여 고비드 19(COVID 19)와 같은 호흡기 병원체의 감염 또는 전파 위험을 완화한다. 장치 부착물 또는 특수 렌즈는 원자외선-C 광을 호흡기 챔버 및/또는 비강, 구인두 또는 안구 영역을 포함한 감염 저장소 영역으로 보내 병원체를 줄이거나 제거하기 위한 치료 방식으로도 사용된다. 바람직한 실시예에서, 안면 쉴드는 제거 가능한 전방 섹션을 가지며, 이는 다양한 기능적 속성을 포함하는 섹션으로 교환 또는 대체될 수 있으며, 반면에 살균 보호를 유지하고 액체, 경구 약물 또는 음식 섭취를 포함하여 이러한 활동 중에 PPE를 제거할 필요를 피하면서, 항균 흡수 재채기 또는 기침 가드 또는 콧물 분비 흡수를 제공하거나 호흡기 보호 장벽으로 인한 의사 소통 결함을 해결하기 위한 의사 소통 장치를 제공한다.

Description

항균, 소독 챔버 호흡기 안면 마스크/쉴드
본 발명은 항균, 소독 챔버 호흡기 안면 마스크/쉴드에 관한 것이다.
본 발명은 감염성 질병(infectious diseases)의 확산을 방지하기 위한 항균 안면 마스크/안면 쉴드(antimicrobial face masks/face shield)에 관한 것이다. 본 발명은 안면 마스크(face mask) 및 안면 쉴드(face shield)와 같은 개인 보호 장비(personal protective equipment)(PPE)와 관련하여 특별한 유용성(utility)을 가지며 이러한 유용성과 관련하여 설명될 것이다.
수술용 마스크(Surgical mask), 호흡용보호구(respirator) 및 안면 쉴드(face shield)는 일반 감기, 인플루엔자, 사스(SARS), 에이치원엔원(H1N1) 돼지 독감(Swine Flu) 및 가장 최근에는 "코로나바이러스" 또는 사스-코브2(SARS-COV2)로 알려진 코비드-19(COVID-19)를 포함하되 이에 제한되지 않는 전염병의 확산을 완화하는 데 도움이 된다. 수술용 마스크 및 안면 쉴드를 포함한 호흡용보호구 및 마스크는 사용자의 기도(respiratory tract)와 사용자의 주변 환경을 연결하는 안면 영역 사이에 물리적 필터를 제공하여 공기 중 질병의 확산을 줄이도록 설계되었다. 호흡용보호구는 병원체(pathogen)의 공기 여과를 통해 추가 보호 기능을 추가한다. 수술용 마스크는 주로 병원성 에어로졸(pathogenic aerosols)에 대한 보호가 보통에서 최소 수준으로 튀거나 튀는 것을 차단하기 때문에 호흡용보호구보다 덜 효과적이다. 호흡용보호구는 코와 입 주위를 더 단단히 밀봉하고 공기 여과를 개선할 수 있다. 수술용 마스크(surgical mask)는 또한 에어로졸 입자(aerosolized particle)를 통한 바이러스 또는 기타 미생물 감염(microbial infection)의 확산을 줄이는 데 호흡용보호구보다 덜 효과적이기 때문에 인플루엔자, 코비드-19(COVID-19) 및 기타 미생물 대유행(microbial pandemic)을 다루는 의료 제공자(health care provider)에게 위험한 형태의 개인 보호 장비가 될 수 있다. 공기 매개 질병의 확산을 효과적으로 예방하는 것은 감염 및 비감염 환자와 자주 접촉하는 의료 제공자와 최초 대응자에게 특히 중요하다. 그러나, 호흡기 병원체(respiratory pathogen)로부터 일반 대중을 보호하는 것은 전염병 질병률(morbidity)과 사망률을 줄이는 것은 물론, 대유행 기간 동안 병원과 의료 서비스에 대한 압박을 줄이는 데도 중요하다. 안면 쉴드는 튀김에 대한 물리적 장벽을 제공하지만 가장자리 주변의 주변 공기에 개방되어 있기 때문에 에어로졸화된 바이러스나 작은 부유 방울로부터 보호할 수 없다. 공기 중 호흡기 병원체에 대한 실질적인 보호를 제공하려면 안면 쉴드를 닫아야 한다.
최근에 개발된 COVID 백신의 효과에도 불구하고, 새롭게 확인된 돌연변이의 급증으로 인해 호흡기 전염병으로부터 인구를 보호하고 질병의 확산을 줄이는 동시에 의료 시스템의 부담을 완화하는 데 도움이 되는 다른 옵션을 갖는 것이 현명한다. 비의료 전문가가 사용하는 일반적인 마스크는 종이 또는 천 마스크로, 흡기 및 배기(exhalation)를 통한 바이러스 또는 기타 병원체 감염의 확산을 줄이는 데 부분적으로만 효과적이다. 종이 마스크는 규제되지 않으며 장벽이 없는 것보다 더 효과적인 것으로 설정되었지만 그 효능은 가변적이며 일부 경우에 30 내지 50%의 장벽 효능으로 사용자에게 잘못된 보안 감각을 제공하여 전염병에 감염되거나 확산할 수 있다. 이러한 규제되지 않은 마스크는 일반적으로 여러 겹이 아니며 에어로졸화된 병원체(aerosolized pathogen)로부터 호흡기 보호를 제공하지 않는다. 종이 마스크는 사용자가 코와 입 주변을 만지는 것을 방지하고 물방울(droplet)에 대한 장벽을 만드는 데 주로 유용하다. 이러한 일반 종이 및 천 마스크는 환자의 감염을 예방하거나 감염된 환자가 감염을 퍼뜨리는 것을 방지하는 데 약간 유용하다. 그럼에도 불구하고 연구에 따르면, 에어로졸화된 바이러스의 경우, 연구에 따르면 비규제 마스크는 마스크를 전혀 사용하지 않는 것보다 바이러스 병원체에 대해 더 나은 보호 기능을 제공한다. 높은 수요로 인해 개인 보호 장비가 배급될 수 있는 팬데믹 기간 동안 교체용 마스크, 호흡용보호구 및 안면 쉴드의 지속적인 공급이 필요하므로 의료 시스템에 재정적 및 의료적 부담이 가중된다.
수술용 마스크는 헐렁하고 일회용이며 코와 입을 덮기 위해 귀를 감싸는 경우가 많다. 대부분의 수술용 마스크는 여러 겹으로 되어 있어 천이나 수제 마스크보다 더 나은 여과 기능을 제공한다. 일부 수술용 마스크에는 추가 안면 쉴드가 있다. 수술용 마스크는 천이나 종이 마스크와 달리 규제되며, 바이러스와 같은 작은 입자를 어느 정도 걸러냄으로써 감염의 감염 또는 확산 위험을 줄이다. 수술용 마스크는 비감염성 환경에서 무균 절차를 유지하고 의료 제공자와 환자 간의 체액 전달을 방지하기 위해 의료 절차 중에 의사, 외과 의사 및 치과 의사가 사용한다. 그러나, 호흡기 전염병이 유행하는 시기에, 이러한 수술용 마스크는 공기 여과를 위한 입자의 약 80%에 대해 보고된 바에 따르면 효율을 감소시키는 것으로 나타으므로 여전히 감염의 위험이 있으며, 이는 배기 또는 흡기를 통해 바이러스 병원체의 확산을 줄이는 데 도움이 되지만 완전히 막지는 못한다. 일상적으로 수술용 마스크는 타액(saliva)을 포함한 액체가 튀는 것을 막는 장벽 역할도 한다. 그러나, 수술용 마스크는 에어로졸화된 병원체의 안구 전염을 방지하기 위해 눈을 가리지 않는다. 수술용 마스크는 일본과 대만을 포함한 동아시아 문화권에서 감염 확산 위험을 줄이고 다른 사람들에게 감염 가능성을 경고해야 하는 사회적 책임의 표시로 자주 착용한다.
호흡용보호구는 감염의 양측 확산에 대한 추가 보호 기능을 제공하여 착용자가 감염에 노출되는 것을 방지하고 감염된 사람이 다른 사람에게 감염을 전파하는 것을 방지한다. 가장 일반적인 호흡용보호구는 일회용 N95-N100 호흡용보호구 마스크이다. 최적의 환경에서 호흡용보호구는 피부에 밀착될 때 코와 입 주변에 밀착되도록 설계되었으며, 바이러스를 포함한 작은 입자를 걸러내어 미생물로부터 흡기된 공기를 크게 정화한다. 완벽하게 장착되면, 호흡용보호구가 0.3마이크론만큼 작은 공기 중 입자를 95%-100% 걸러낼 수 있다. 호흡용보호구는, 다른 개인 보호 장비와 함께, 바이러스 및 박테리아 병원체의 확산을 줄이는 데 매우 효과적이며 연구 및 의료 전문가가 일반적으로 사용한다. 그러나, 예를 들어 수염이 있거나, 마스크의 폐쇄형 핏(occlusive fit)을 제한하는 얼굴에 땀을 흘리거나, 얼굴 모양이 완벽하거나 안정적인 피팅을 허용하지 않거나, 밀실 공포증을 느끼고 마스크를 자주 만지거나 조절하여 호흡을 개선하여 잠재적으로 마스크를 오염시키거나 마스크의 호흡기 챔버(respiratory chamber)로 정화되지 않은 공기를 유입시켜 효율성을 감소시키는 착용자가 사용하는 경우, 호흡용보호구를 포함한 마스크의 효과에는 고유한 한계가 있다. 더욱이, 최적의 착용감을 제공하더라도, 이러한 옵션 중 어느 것도 착용자가 감염된 경우 재채기 또는 기침의 힘에 대해 적절한 보호를 제공하지 않으며, 강력한 에어로졸이 현재의 모든 유형의 마스크와 호흡용보호구 장벽(respirator barrier)에 침투할 수 있는 곳이다. 코로나 19의 경우, 바이러스가 0.2마이크론 미만으로 극히 작아 마스크나 안면 쉴드의 호흡기 챔버 내에서 항균 보호의 보조 수단이 되는 것이 바람직한 목표이다. 또한, 현재 착용자가 음식이나 액체를 섭취하는 동안 보호된 상태를 유지하고 제약 없이 의사 소통할 수 있고, 자신의 PPE를 제거하지 않고 감염 증상을 해결하거나 노출되면 실제로 치료할 수 있도록 하는 효과적인 PPE 옵션이 없다. 안면 쉴드 내부의 호흡 챔버의 항균 환경을 개선하려면 먼저 밀폐형(enclosed)으로 만들고, 두 번째로 효과적인 보조 항균 기술을 제공하여 개선할 것이다. 불완전한 마스크 또는 호흡용보호구의 한계를 극복하고 새로운 방식의 항균 치료를 제공하면서 밀폐형 안면 쉴드형(face shield type) 호흡기 장벽의 항균 환경을 개선할 필요성이 남아 있다.
중요한 것은 N95 마스크를 포함한 일부 호흡용보호구는 감염된 사람이나 환자에게 노출될 때 매일 오염될 기회를 제거하고 의료 제공자 간의 잠재적인 감염 확산 또는 교차 오염을 통한 환자 간의 감염 확산을 피하기 위해 일회용이다. 특히 에어로졸 형태의 감염에 대해 의사가 감염된 환자와 접촉하거나 감염된 사람이 착용할 때 호흡용보호구가 오염된다고 가정한다. 불행히도 안면 마스크, 호흡용보호구 및 안면 쉴드를 포함한 개인 보호 장비가 부족한 경우 의료 제공자와 응급 구조원은 일회용 PPE를 재사용해야 하므로 자신이 감염되고 다른 사람에게 감염을 퍼뜨릴 가능성이 높아진다. 바이러스, 박테리아 또는 곰팡이 병원체에 감염된 사람이 적절하게 착용할 때 기존의 호흡용보호구는 비말이 안면 컵에 갇힌 상태로 유지하여 비말의 확산을 줄이다. 그러나, 이러한 장치는 피부 또는 감염된 사람의 비강(nasal) 또는 구강(oral cavities)의 바이러스 저장소에 이미 존재하는 감염성 병원체의 수준을 낮추는 데는 아무 역할도 하지 않는다. 사실, 어떤 경우에는 감염된 사람의 안면 마스크가 실제로 바이러스 복제를 증가시킬 수 있는 습한 환경을 만들 수 있다.
안면 쉴드는 안면 마스크가 제공하지 않는 눈 보호 기능을 제공한다. 그들은 또한 의사 소통 중에 착용자의 얼굴을 더 많이 볼 수 있게 하여 대유행 시기에 환자를 더 진정시킬 수 있고 공공 장소에서 보호 장비를 착용하기로 선택한 경우 대중 구성원 사이에 더 많은 사회적 상호 작용을 허용하며, 또한 중요한 상황(병원, 진료소, 은행 또는 기타 상업 등)에서 사람을 식별할 수 있는 기능을 제공할 수도 있다. 그러나, 기존의 안면 쉴드는 밀폐되어 있지 않으며 공기를 걸러내거나 사스-코브2(SARS-COV2)라고도 불리는 코비드 19(COVID 19)와 같은 에어로졸화된 병원체로부터 착용자를 보호하지 않는다.
전기 공기 정화 호흡용보호구(Powered Air Purifying Respirators)(PAPR)은 일반적으로 N95 호흡용보호구보다 더 효과적이며, 배터리로 작동되는 송풍기(battery operated blower)를 사용하여 필터 카트리지를 통해 공기를 불어넣어 다양한 병원체와 미립자에 대한 효과적인 정화를 하고 최소 25의 보호 계수(protection factor)(APF)를 할당했다. 이러한 장치는 밀폐형 호흡용보호구를 제공하며 후드 및 헬멧과 같은 헐렁한 헤드기어와 함께 제공될 수 있으며 제한된 양의 수염으로 착용할 수 있다. 대부분의 PAPR 구성 요소는 세척, 소독, 재사용 및 공유할 수 있으며 N95 마스크에 비해 호흡 저항이 낮을 수 있다. 그러나, 의료 환경 세팅에서 사용의 제한은 비용, 제한된 하향 수직 시야, 착용자의 청력을 손상시키는 송풍기 소음 및 머리 덮개, 청진기 사용 능력 감소, 교체 배터리의 필요성, 매 사용 또는 오염 노출 후 적절한 소독 및 청소의 필요성을 포함한다. 효율성에도 불구하고 이러한 시스템은 소음, 부피 및 오염 노출 후 특수 소독 절차의 필요성으로 인해 일반 대중이 쉽게 사용할 수 있는 것으로 간주되지 않는다. 더욱이, 이러한 유형의 보호 호흡용보호구(protective respirator)에 그러한 헤드 기어가 있는 것은 환자 또는 다른 일반 대중에게 불안을 유발할 수 있다. 또한 현재의 모든 마스크, 호흡용보호구 및 차폐는 입과 코를 덮는 이러한 형태의 PPE가 제공하는 고유한 의도하지 않은 음향 장벽으로 인해 통신을 어느 정도 제한한다. 현재 사용 중인 모든 마스크, 호흡용보호구 및 차폐는 음식, 음료 또는 약물을 섭취하는 동안 제거해야 사용자가 이러한 활동 중에 노출될 수 있다. 현재 유행성 비상 사태 동안 의료 종사자는 부족한 일회용 PPE 제거를 피하기 위해 음식이나 음료 없이 많은 시간을 일한다. 또한 마스크, 호흡용보호구 또는 쉴드는 PPE를 제거하지 않고 콧물이나 기침을 경험하는 사람이 이러한 문제를 처리하는 데 도움이 되지 않으며, 이는 공기와 주변 사람들을 오염시키는 데 사용자를 노출시킨다. 에어로졸화된 병원체로부터 휴대용 호흡기 보호의 보다 효과적이고, 편안하고, 사회적으로 유용하고, 시각적으로 위협적이지 않고 개인적으로 식별되는 방법에 대한 필요성이 존재한다.
자외선(UV) 광은 미생물 병원체의 DNA에 손상과 파괴를 일으키는 것으로 알려져 있으며, 표면을 살균하는 데 효과적이어서, 몇 가지 예를 들자면, 병원과 진료소, 실험실, 제약 클린룸, 정수 시스템과 같은 의료 환경에서 국소 살균 방법으로 유용하다. 자외선 광(UV light)은 UV-A(315nm-400nm), UV-B(280nm-315nm), UV-C(100nm-280nm)의 세 가지 주요 파장 범위로 나뉘고, 모두 특정 살균 특성을 가지고 있다; 그러나 특정 파장은 또한 인간 세포 독성이 있는 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 특정 파장의 자외선 광은 일광화상을 포함하여 눈과 피부에 손상을 일으키고, DNA 손상은 인간 세포에도 누적되어 궁극적으로 피부 및 기타 암으로 이어질 수 있다. 그러나, 최근에, 원자외선-C(far UV-C) 광(207 내지 222 nm)으로 알려진 자외선-C 광의 파장 서브세트가 박테리아, 바이러스 및 곰팡이 병원체를 죽이는 것으로 나타났으며, 피부의 바깥층이나 사람의 눈의 눈물에도 흡수되지 않아 눈과 피부에 손상을 줄 위험이 없으므로 위험한 부작용 없이 자외선-C(UV-C) 광의 항균 특성을 활용할 수 있다.
원자외선-C(UV-C) 현상을 연구하는 연구원들은 예를 들어 공공 건물에서 머리 위 항균 조명으로 사용함으로써 건물의 공기에서 병원체를을 청소하는 데 유용할 수 있는 환경 살균제로서의 이점을 가정했다. 과학자들의 추가 제안은 비행 내내 주기적으로 또는 비행 사이에 비행기가 살균될 수 있는 비행기에서 공개적으로 사용하는 것이다. 그러나 원자외선-C 광(far UV-C light)은 피부나 코, 목과 같은 다른 조직 부위에 대한 직접 소독제로 개인 보호 장비의 일부로 활용되지 않고 있으며, 감염을 직접 예방하고 치료하기까지 하는 수단으로 활용되고 있으며, 광에 대한 노출은 감염되지 않은 사용자를 위한 항균 보호와 바이러스 부담을 줄이고 감염된 사용자를 위한 감염 억제 장치 역할을 하는 치료 방식(therapeutic modality)의 이중 목적을 제공한다. 또한, 원자외선-C 광선을 타겟(얼굴/코/입)에 아주 근접하게 사용할 때 오존이 없는 광원을 제조하거나 원자외선-C(UV-C) 광파(light wave)를 방출하도록 적절하게 감쇠된, 이 범위 밖의 다른 자외선-C 파장은 흡수되는, LED와 같은 광원이 사용될 수 있다. 원자외선-C(far UV-C) 광으로 마스크 내부와 피부 표면 사이의 영역을 비추는 것은 인체 조직에 안전한 공진 주파수(resonant frequency)이다. 이것은 물체가 자연적으로 진동하는 주파수인 "공진 주파수"로 알려진 모든 물체의 고유한 특성에서 발생한다. 출원인의 마스크 장치는 바이러스 및 기타 병원체를 타겟으로 하고 원자외선-C는 병원체에 침투하여 구조를 분해하고 병원체의 세포 기능을 손상시켜 성장할 수 없도록 에너지를 주입한다. 따라서, 본 발명은 이중 요소 보호 시스템이며(two-factor protection system), 마스크의 물질은 여과 장벽을 생성하고 원자외선-C(far UV-C) 광의 공진 주파수는 장벽을 통해 탈출하는 모든 주변 병원체를 파괴하여 호흡기 챔버를 효과적으로 살균한다. 참고로, 원자외선-C 광 영역에서, H2O 주파수가 마스크 또는 차폐 시스템에 대한 원자외선-C 광 초점 대역 밖에 있기 때문에 인체 조직은 영향을 받지 않는다. 전자기 에너지의 원자외선-C(far UV-C) 파장을 신중하게 사용하여 원치 않는 병원체를 파괴하고 마스크 물질 결함을 무시하며 원자외선-C(far UV-C) 광 정화 공기 흡입을 제어하여 병원성 미생물의 감염 또는 전송을 안전하고 효과적으로 중지한다. 또한 감염된 착용자의 경우, 감염된 저장소에 원자외선-C(far UV-C) 광을 국소 적용하면 바이러스 부담을 줄이거나 제거하고 질병의 심각성을 예방, 근절 또는 감소시킬 것으로 예상할 수 있다.
착용자가 호흡하는 공기를 살균하기 위해 240 내지 270 nm의 파장 범위에서 자외선-C 발광 다이오드를 갖는 항균 보호 마스크에 대해 로스(Roth)에게 허여된 미국 특허 제8,733,356호에 기재된 바와 같은 보호 마스크에 UV 광의 초기 적용 호흡된 공기를 해독하고 착용자에게 직접적인 광 노출을 방지하도록 특별히 설계되었다. 이 구성은 특히 착용자에게 자외선-C 광 노출을 피하기 위해 차폐물을 생성하는 설계에서 별도의 "홈(recess)" 또는 통로(passageway)의 생성을 언급하며, 착용자에게 UV-C 광선 노출을 피하기 위해 UV 다이오드가 코와 입에서 "방향을 바꾸게(pivot away)"하도록 설명한다. 명백한 의도는 240 내지 270 nm 파장의 자외선-C 광의 독성에 착용자의 피부에 노출되는 것을 방지하는 방식으로 항균 공기 살균을 목적으로 보호 홈이나 통로를 통해 공기를 순환시키는 것이었다. 특히, 240 내지 270 nm 파장의 자외선-C 광은 피부, 눈 및 기타 인간 조직에 해를 끼칠 것으로 예상된다. 로스(Roth)의 마스크 디자인은 이러한 이해를 반영했다. 특히, 공기는 코와 입을 둘러싸고 있는 조명이 있는 홈 또는 '덕트' 시스템을 통과하거나 그 앞을 통과하지만 착용자의 피부(또는 아마도 눈)를 자외선-C 광에 직접 노출시키지 않는다. 또한, 로스(Roth)는 이러한 구조에서 바이러스 및 박테리아 병원체를 줄이기 위한 목적으로 비강(nasal passage)이나 구강인두(oropharynx) 또는 안구주위와 같은 잠재적인 바이러스 저장소(reservoirs)를 타겟으로 하기 위해 UV 광선을 사용하도록 마스크를 설계하지 않았다 - 후자는 단지 보호적인 것이 아니라 치료적인 기동으로 사용된다.
따라서, 외부 병원체로부터 착용자를 보호할 뿐만 아니라, 선택적으로 보호 및 치료 방식(treatment modality) 모두로서 착용자의 피부, 코 및 구강인두 내부 또는 안구 주위의 병원체를 감소시키는 데 사용될 수 있는 호흡기 챔버를 생성하기 위한 자가 살균 살균 안면 마스크, 호흡용보호구 또는 밀폐형 안면 쉴드를 위해 필요하다. 비강 및 입에는 종종 바이러스 또는 기타 병원성 미생물의 저장소 또는 진입 영역인 구조가 포함되어 있다. 잠재적으로 질병의 중증도를 감소시키면서 병원체의 감염 또는 전파를 감소시키기 위해 저장소 영역에서 바이러스 부하를 감소시키는 방법이 필요하다. 더욱이, 전염병 동안 의료 전문가 또는 일반 대중이 필요로 하는 일회용 개인 보호 장비의 양을 줄이기 위해서 뿐만아니라 특히 대유행 기간 동안 천 마스크와 비교하여 공기 매개 및 에어로졸화된 감염성 병원체에 대한 노출로부터 더 큰 보호를 얻을 수 있는 일반 항균 호흡용보호구 마스크의 접근성을 잠재적으로 증가시키기 위해 자가 살균할 수 있는 일종의 안면 마스크, 호흡용보호구 또는 밀폐형 안면 쉴드에 대한 충족되지 않은 요구가 있었다.
또한, 많은 안면 마스크 착용자들은 호흡용보호구형 마스크의 제한된 공기 공간으로 인해 밀실 공포증을 호소하여 지속적인 조작과 만짐으로 인해 장벽으로서의 효용이 감소하고 오염 위험이 증가한다. 이러한 사람들의 경우 더 큰 호흡기 챔버가 있는 밀폐형 안면 마스크나 차폐물이 더 편안한 사용을 제공할 수 있으므로 질병의 감염 또는 전파로부터 보호할 가능성이 더 높아진다.
많은 호흡용보호구형 마스크와 헤드기어의 등장으로 일반인, 특히 환자들은 불안을 느낄 수 있다. PAPR 기계는 크고 부피가 크며 때로는 송풍기가 시끄럽다. 덜 위협적으로 보이고 효과적인 병원체 보호가 필요하다. 또한, 사람의 얼굴을 보고 긍정적으로 식별하는 능력은 개인의 적절한 의료, 은행 업무 또는 이것이 필요할 수 있는 기타 다양한 형태의 상업 또는 사람의 얼굴이 편안하고 사회적으로 유리하지만 호흡기 감염 또는 전파에 대한 보호의 필요성이 남아 있다.
하나의 측면에서 본 발명은, 마스크 또는 쉴드의 코와 입 컵 내부에 살균 호흡 챔버를 생성하기 위해 또는 바이러스 입자 및 박테리아를 포함하여 주변 공기가 마스크로 빠져나갈 때 발생할 수 있는 착용자의 병원체 흡입을 줄이거나 효과적으로 제거하기 위해, 원자외선-C 범위(현재 207 내지 222 nm로 정의)의 파장을 방출하고 마스크의 내부/얼굴 면에서 오존 생성을 피하기 위해 제조되거나 감쇠되는, 발광다이오드(Light Emitting Diodes)(LED)와 같은 광원의 하나, 여러 개 또는 어레이를 포함하는 안면 마스크, 호흡용보호구 개방형 또는 밀폐형 안면 쉴드를 제공하고, 및 또한 감염된 착용자로부터 병원체의 전염을 효과적으로 감소시킨다. 마스크는 LED 제조 또는 감쇠, LED 또는 기타 광원에서 오존을 생성하지 않는 원자외선-C 방출광, 또는 이동 또는 부착 가능한 "봉(wands)" 또는 내부 내장 또는 부착 가능한, 사용자의 피부, 인두 또는 비강에 대한 바이러스 또는 기타 병원체 부담을 줄이거나 제거하기 위한 목적으로 비강 및 구인두를 향할 수 있는, 원자외선-C 발광 링이 있는 비강 영역 근처에 장착될 수 있고, 및 병원체 저장소 또는 안구 영역으로 향할 수 있는 분리 가능한 원자외선-C 방출 봉 또는 스타일러스를 포함할 수 있다. 대안적으로, 광원의 렌즈는 원자외선-C 광선(light beam)을 비강 및 구강으로도 향하게 할 수 있다. 원자외선-C(far UV-C) 광의 자체 살균 살균 특성으로 인해 사용자는 감염된 사람이 있는 곳에서 착용하더라도 감염의 획득 또는 전파 위험 없이 마스크, 호흡용보호구 또는 안면 쉴드를 재사용할 수 있다. 원자외선-C(far UV-C) 광을 추가하면 현재의 모든 일회용 마스크, 호흡용보호구 또는 안면 쉴드를 재사용 가능한 PPE로 전환하여 현재 부족을 완화할 수 있다. 또한, 원자외선-C 광을 포함하는 가단성 코걸이는 "추가" 가단성 코 부착물로 만들거나 모든 마스크, 호흡용보호구 방패와 함께 사용하거나 콧구멍에 직접 부착할 수 있다.
다른 측면에서 본 발명은, 안면 쉴드 내부에 항균 호흡기 챔버를 만들어 바이러스 입자 및 박테리아를 포함하여 착용자가 병원체를 흡입 및 획득하는 것을 줄이거나 효과적으로 제거하는 동시에 착용자로부터 배기하는 동안 병원체의 전파를 효과적으로 감소시키기 위해, 내부 안면에 오존을 생성하지 않는 원자외선-C(far UV-C) 광(범위 207 내지 222 nm)을 방출하도록 제조되거나 감쇠된 LED와 같은 광원의 어레이 또는 하나 또는 여러 개를 포함하는 밀폐형 안면 쉴드를 제공한다. 밀폐형 안면 쉴드는 이마, 관자놀이, 옆 볼, 턱선을 따라 그리고 착용자의 볼 위 또는 아래에 밀접하게 밀착된 연속적인 폐쇄형 핏으로 구성될 수 있으며, 코와 입 주위에 쉴드의 제거 가능/교체 가능한 중간 섹션이 있는 섹션화된, 기침-재채기 가드(cough-sneeze guard), 콧물 롤링 흡수성 항균 패드; 액체 소비를 위한 빨대 또는 튜브의 유입을 허용하는 탄력적으로 변형 가능한 어퍼처(aperture) 또는 단방향 밸브; 또는 경구용 약물 또는 식사를 위한 더 큰 변형 가능한 자가 밀봉 또는 기계적으로 밀봉되는 어퍼처; 또는 근접한 의사소통자들 사이에 프라이버시를 제공하고 유선 전화에 응답할 수 있도록 구성된, 항균 보호 기능을 유지하면서 향상된 의사 소통을 달성하기 위해 많은 청중이나 교실에서도 사용할 수 있는 가변 볼륨 제어 기능이 있는, 무선 주파수(RF) 무선 통신 마이크/청각 증폭기와 같은, 다양한 액세서리 기능을 각각 제공할 수 있는 교체 가능한 섹션이 있는, 하부 챔버를 포함할 수 있다. RF 기술은 셀룰러 네트워크 통신을 허용하도록 구성할 수 있으므로 휴대전화에 응답하거나 대규모 그룹 통신에 참여할 때 보호 장비를 벗을 필요가 없다.
본 발명의 모든 원자외선-C 실시예는, 넓은 스펙트럼의 UV-C 광은 DNA 독성이 알려져 있으며 피부를 타겟으로 삼을 때 발암성이 있고 눈에 손상을 주는 것으로 알려져 있으므로, 관련 기술이 피부 또는 눈에 대한 직접적인 손상 UV-C 노출을 피하려고 시도한다는 점에서 선행 기술에 비해 예상치 못한 결과를 제공한다. 그러나, 원자외선-C(far UV-C) 광(현재 207 내지 222 nm로 정의됨)은 피부의 가장 바깥층이나 사람의 눈에 있는 눈물까지 침투하지 않기 때문에 사람의 피부에 해롭지 않다. 따라서 본 발명은 흡입된 공기를 정화할 뿐만 아니라 감염된 사용자의 배기에서 바이러스 또는 기타 타겟 병원체 부담을 줄이는 방식으로 설계되고 사용자의 병원체 저장소 가능성이 있는, 코, 목구멍 또는 구인두 및 안구 영역을 다양한 유효 투여량에서 원자외선-C 광선(현재 207 내지 222 nm로 정의됨)에 대한 노출을 통해 병원체를 줄이는 데 사용될 수 있다는 점에서 선행 기술보다 개선된다. 본 발명은, 개인 보호복을 위한 이 독특한 디자인과 구성에 활용될 때 특정 파장 범위의 특성 때문에, 또한 넓은 스펙트럼의 자외선-C 광보다 원자외선-C 광을 방출하는 것이 피부 또는 다른 조직에 대한 병원체를 안전하게 감소시키는 독특한 유익한 효과를 갖는다는 새로운 결과를 낳는다. 알려진 광의 특성은 LED와 같은 원자외선-C 광원이 타겟 영역에 근접할 수 있다는 이점을 뒷받침하므로 이전에 제안된 주변 처리 방식에 비해 더 정확하고 일관된 투여가 가능하다. 예를 들어, 타겟에 가까우면 LED와 같은 저전력 원자외선-C(far UV-C) 광원을 사용할 수 있으며, 이는 더 높은 전력에서 원자외선-C(far UV-C) 파장의 산소 광분해로 인해 발생할 수 있는 오존 생성을 방지할 수 있다.
본 발명은, 원자외선-C 광(마스크 또는 쉴드 내부)을 대상으로 하고 또는 호흡 또는 호흡하는 공기를 위한 소독 챔버를 생성함으로써, 재사용 및 교차 오염을 피하기 위해 피부와 코와 입 내부 또는 눈 주변의 병원체를 줄이기 위한 능력 향상을 위해 내부 및 외부 표면을 자체 살균할 수도 있는 호흡용 안면 마스크 또는 밀폐형 호흡기 챔버 안면 쉴드를 제공한다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 호흡용보호구 안면 마스크 또는 밀폐형 안면 쉴드는 안면 및 외부 표면, 안면 마스크 또는 밀폐형 안면 쉴드의 안면 표면에 배치된 원자외선-C 파장을 방출하도록 제조되거나 감쇠된 광의 하나 이상 또는 어레이 및 안면 마스크 또는 안면 쉴드의 외부 표면에 배치된 배터리 전원 스위치를 포함하고, 여기서 스위치의 활성화는 연속 또는 박동 모드에서 오존을 피하고 원자외선-C 범위의 광을 방출하도록 제조되거나 적절하게 감쇠된 광원의 어레이 또는 하나 이상을 활성화한다. 다른 실시예에서, 안면 마스크는 2개의 조명 봉(lighted wand)을 갖는 가단성 링(malleable ring)을 추가로 포함할 수 있고, 여기서 봉 또는 링 상의 원자외선-C(far UV-C) 방출 광원은 원하는 대로 착용자의 비강 또는 구강인두(oropharynx)로 지향될 수 있다. 원자외선-C 방출 광원이 마스크, 호흡용보호구 또는 안면 쉴드에 내장된 경우 특정 렌즈를 사용하여 고정 광원을 지향할 수도 있다. 또한, 마스크 또는 쉴드의 외부 또는 내부 표면을 향하는 다이오드와 같은 소스로부터 원자외선-C 광을 제공함으로써 이러한 조명은 반복 사용을 위해 마스크 또는 쉴드의 외부 및 내부 표면 모두를 살균할 수 있다. 다른 실시예에서, 밀폐형 안면 쉴드는 밀폐형 호흡용보호구 보호구의 더 큰 호흡 챔버 및 공기를 살균하기 위해 LED와 같은 임의의 적절하게 감쇠된 광원으로부터의 오존 생성이 아닌 원자외선-C(far UV-C)를 포함한다. 안면 마스크, 호흡용보호구 또는 안면 쉴드는 마스크 또는 쉴드의 외부 및 내부 표면에 있는 복수의 원자외선-C(far UV-C) 광을 사용하여 자가 소독되도록 만들 수 있다. 그러나, 바람직한 실시예에서 쉴드 또는 마스크는 내부 또는 외부의 광이 마스크의 양면을 조사하고 표면을 살균할 수 있도록 하는 투명한 구성요소로 만들어질 수 있다. 동봉된 안면 쉴드는 코와 인두의 저장 영역과 안구 영역으로 광을 지향하기 위해 이동식 또는 분리형 봉 또는 스타일러스가 포함할 수 있으며, 대안적으로 렌즈를 사용하여 대상 영역으로 광을 유도할 수 있다. 원자외선-C(far UV-C) 광에 대한 착용자의 노출은 특정 병원체에 대한 최적의 살균 효능을 달성하기 위해 조정된 전력 및 용량으로 연속적이거나 펄스적일 수 있다.
본 발명은, 병원체가 도입되는 경우 감염에 걸릴 위험을 줄이고, 뿐만아니라 이미 감염된 사람의 병원체 부담을 줄이기 위해, 추가로 피부, 비강 및 구강인두 내부 또는 안구 주위에 원자외선-C 광을 투여하는 방법에 관한 것이고, 따라서 질병의 심각성과 감염의 확산을 모두 줄일 수 있다.
본 발명의 또 다른 이점은, 의료 제공자와 최초 대응자를 위한 개인 보호 장비의 부족을 방지하기 위해, 재사용을 위해 안면 마스크, 호흡용보호구 또는 안면 쉴드/밀폐형 안면 쉴드를 자가 살균할 수 있고, 또는 일반 대중의 감염 보호에 대한 접근을 개선하고 오염된 장비를 변경하거나 취급할 필요를 없앨 수 있는 것이다. 밀폐형 안면 쉴드는 오염 제거를 위해 장치의 양쪽 면에 광이 스며들 수 있도록 완전히 투명한 물질로 구성할 수 있다. 원자외선-C 광을 방출하도록 제조되거나 감쇠된 외부 광원 또는 이를 포함하는 스타일러스가 있으면 사용자가 경로에 있는 모든 대상(예를 들어, 조리대, 문 손잡이, 손)으로 외부 광원을 타겟팅할 수 있다. 본 안면 쉴드는 현재의 마스크 및 호흡용보호구에 비해, 이중 요소 호흡기 오염 제거(2 factor respiratory decontamination)가 있는 전체적으로 더 크고 안전한 호흡기 챔버, 및 또한 착용자가 재채기 또는 콧물 가드를 갖기 위해, 허용하는 다양한 액세서리가 있는 탈착식/교체 가능한 하부 섹션을 갖는, 액체를 소비하기 위해, 사용자가 음식이나 음료를 섭취하기 전에 원자외선-C 광을 음식이나 음료에 향하게 하도록 하고, 음식이나 경구 약물을 - 개인 보호 장비를 제거하지 않고 - 소비할 수 있도록 하는 방법, 또한 의사 소통 장벽을 생성할 수 있는 호흡기 장벽이 있는 상태에서 향상된 의사 소통을 위한 방식의, 여러 가지 이점을 제공한다. 병원 환경에서 안면 쉴드는 기관 내 튜브 또는 흡입 장치의 통과를 위한 기밀 개구부(opening)가 있어 병원 직원에 대한 노출을 최소화하면서 기도에 접근할 수 있다. 인클로저 속성(enclosure attribute)이 없는 안면 쉴드는 살균 공기 정화를 위한 원자외선-C 광의 안전성이 추가된 기존 N95 마스크 또는 기타 여과 마스크와 함께 사용할 수도 있으며; 또는 항균 여과 시스템이 있는 밀폐형 호흡기 챔버 안면 쉴드로서 착용자에게 사실상 머리를 위한 보행 격리 공간을 제공한다.
본 발명의 또 다른 이점은, 착용자가 감염될 수 있고, 무증상 또는 전증상이고 보행이 가능하고 사회적으로 이동할 수 있으므로, 바이러스 및 기타 병원체를 저장소 또는 인체에 침입한 곳에서 직접 근절하기 위해, 원자외선-C 광을 코와 인두 또는 안구 주변으로 국소적으로 유도하는 능력을 통해 치료 옵션(therapeutic option)을 제공하는 것이다. 해부학적 저장소의 바이러스 부하 감소는 질병의 전파 감소 및 질병 중증도와 상관관계가 있는 반면 감염된 환자의 회복 속도는 증가한다.
본 안면 쉴드 전면에 있는 제거 가능한 섹션(removeable section)의 메커니즘은 기계적 부착 또는 희토류 자석의 사용이 포함될 수 있으며, 이는 섹션을 교환하는 동안 바이러스 유인 물질(attractant)로도 작용할 수 있다. 유입된 바이러스 또는 기타 병원체는 원자외선-C 광에 의해 비활성화될 수 있다. 부착물 또는 안면 쉴드 물질의 추가 속성(Further attribute)은 추가 항균 보호를 위해 구리와 같은 내장 입자를 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 및 기타 특징 및 이점은 본 발명의 바람직한 실시예 및 첨부 도면에 대한 보다 구체적인 설명으로부터 명백할 것이며, 여기서 유사한 번호는 유사한 부분을 나타내고, 여기서:
도 1 내지 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안면 마스크의 외부 및 내부 도면이다.
도 3은 도 1 내지 도 2의 안면 마스크의 측면도이이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크의 안면 측에 비오존(non ozone) 발생, 원자외선-C(far UV-C) 광을 방출하도록 제조되거나 감쇠된 임의의 광원(light source)을 도시한다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐형 안면 쉴드의 사시도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안면 쉴드의 사시도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예의 사시도이다.
본 발명의 바람직한 실시예 및 그 이점은 도면을 참조함으로써 이해될 수 있다. 본 발명의 추가 특징 및 이점, 뿐만 아니라 본 발명의 다양한 실시예의 구조 및 작동이 아래에서 상세히 설명된다. 본 발명은 안면 마스크, 호흡용보호구 또는 안면 쉴드와 관련하여 설명되지만, 본 명세서에 설명된 본 발명의 기술은 임의의 안면 마스크, 호흡용보호구, 안면 쉴드, 또는 외과용 마스크 또는 천 마스크를 포함하는 밀폐형 안면 쉴드로서 구현될 수 있다. 개방형 안면 쉴드에서 원자외선-C(far UV-C) 광을 적용하는 효과는 필터링되고 밀폐형 안면 쉴드의 이중 요소 보호(two factor protection)를 제공하지 않는다.
본 명세서 전체에서 "하나의 실시예", "실시예" 또는 유사한 언어에 대한 참조는 실시예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체에서 "하나의 실시예에서", "실시예에서"라는 문구의 출현 및 유사한 언어는 반드시 그런 것은 아니지만 모두 동일한 실시예를 지칭할 수 있다.
여기에서 사용된 "원자외선-C(far UV-C) 광"은 207 내지 222 nm 범위에서 현재 확인된 파장을 갖는 특정 용량에서 노출된 사람의 피부 또는 눈을 투과하지 않고 인체 노출에 대해 독성이 없는 것으로 확인된 UV 광를 의미한다.
더욱이, 본 발명의 설명된 특징, 구조 또는 특징은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다. 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 본 발명에 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위 및 그 균등물의 범위 내에 있는 한 본 발명의 수정 및 변형을 포함하도록 의도된다. 이제 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 참조할 것이다.
본 발명은, 원자위선-C 광을 호흡기 챔버, 피부, 비강, 인두 및 안구 부위에 직접 조사함으로써, 공기, 피부, 착용자의 코와 입 내부에 있는 바이러스, 조류, 곰팡이, 곰팡이, 효모 또는 기타 병원체를 포함하는, 미생물을 자체 살균 및 감소 또는 안전하게 제거할 수 있는 원자외선-C 파장을 방출하도록 제조되거나 감쇠된 광원의 다양한 실시예에 맞는 호흡기 챔버를 생성하는 안면 마스크, 호흡용보호구 또는 안면 쉴드/밀폐형 안면 쉴드를 제공한다. 하나의 측면에서 호흡기 안면 마스크 또는 안면 쉴드는 내부 표면(interior surface) 및 외부 표면(exterior surface)을 포함하고; 안면 마스크 또는 안면 쉴드의 내부로 원자외선-C 광을 방출하도록 제조되거나 감쇠된 하나 이상의 광원(light source); 선택적으로 원자외선-C 광을 안면 마스크 또는 안면 쉴드의 외부 표면 상으로 지향시키도록 구성된 하나 이상의 광원(light source) 및 바람직하게는 안면 마스크 또는 안면 쉴드의 외부 표면에 배치된 스위치(switch)를 포함한다. 스위치를 활성화하면 하나 이상의 원자외선-C 광원이 활성화된다. 본 발명은 또한, 감염의 획득 또는 전파를 감소시키기 위해, 병원체의 수준을 감소시키기 위한 원적외선-C 광을 공기 및 호흡기 챔버의 표면, 피부, 비강, 그리고 입 내부 또는 안구 영역으로, 및 선택적으로 지속적인 사용을 위해 이들 안면 마스크 또는 개방형 또는 밀폐형 안면 쉴드의 내부 및 외부 표면 상에 투여하는 방법에 관한 것이다.
광파(light wave)는 주변 고도의 영향을 받으므로, 고도 센서를 사용하여 필터 조정을 수행하여 마스크의 파장 범위와 호흡용보호구 또는 쉴드가 원자외선-C 범위에 유지되도록 할 수 있다.
원자외선-C(far UV-C) 광 기술과 개방형 또는 밀폐형 안면 쉴드 또는 안면 마스크 또는 호흡용보호구를 결합하면 현재 사용 가능한 마스크, 호흡용보호구 또는 안면 쉴드보다 더 높은 수준의 항균 보호가 가능하며 살균 보호를 위한 추가 메커니즘을 제공하여 이 PPE의 일부 한계를 극복하는 데 도움이 된다. 또한, 마스크, 호흡용보호구 또는 안면 쉴드 내부의 간헐적 타겟 원자외선-C는 발생 시 저장소의 바이러스 부담을 줄이는 데 도움이 될 수 있다. 투명 안면 쉴드형 호흡기 챔버의 경우, 호흡 편안함이 개선되어 사용자에게 보다 사회적인 모습을 유지함으로써 병원이나 진료소 외부의 사회적 환경에서 사용을 장려할 수 있다. 투명한 안면 쉴드, 호흡용보호구 또는 마스크를 사용하면 원자외선-C 광이 양면을 투과하여 특정 병원체에 대해 자가 살균되어 장치를 재사용할 수 있다. 보다 사회적인 모습은 대중이 질병에 걸리거나 증상 또는 무증상 질병의 전파 위험을 줄이는 조치를 취하도록 권장한다. 개선된 의사 소통, 음식, 액체 또는 약물 소비, 기침 또는 콧물 해결 능력을 포함한 안면 쉴드 액세서리는 호흡기 오염으로부터 개인 및 주변 보호를 유지하면서 이전에 PPE에서 사용할 수 없었던 기능을 제공하여 전체적으로 의료 종사자와 대중에게 유리하다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마스크의 외측에 푸시 버튼을 구비한 호흡용 안면 마스크(respiratory face mask)(100)를 도시한다. 호흡용보호구(100)는 원자외선-C 광을 방출하도록 제조되거나 감쇠된 광원을 포함하는 모듈(110) 내에 배터리 및 회로를 포함하고, 마스크의 외부 표면에 온-오프 스위치(on-off switch)(밀폐된 푸시 버튼 스위치)(111) 및 안면 마스크를 사용자에게 고정하기 위해 머리 뒤쪽을 감싸는 가요성 밴드(flexible band)(120)를 갖는 전원을 포함한다. 모듈(Module)(110)은 인플루엔자를 파괴할 수 있는, 또는 3 mJ/cm2/hr 이하, 몇 분 안에 SARS-COv2를 비활성화하는 것으로 확인되는, LED와 같은 원자외선-C(far UV-C) 광원으로부터 0.8-2.0 mJ/cm2의 낮은 선량 범위를 허용하는 단일 또는 가변 전력 변조기를 가질 수 있다. 다른 바이러스 또는 타겟 병원체는 특정 용량 조정이 필요하다. 바람직한 실시예에서, 마스크의 원자외선-C 광파는, 바이러스 또는 기타 병원성 입자 저장소가 있는 비강 또는 구강인두 통로(oropharyngeal passage)로 빔을 직접 보내기 위해 원자외선-C 광선의 방향성 사용을 허용하는, 2개 이상의 분리 가능한 원자외선-C 다이오드 또는 유사한 봉 또는 스타일러스(stylus)(128)를 갖는 U자형 링 또는 유사한 가단성 부착물(malleable attachment)(126) 내의 LED 또는 다른 광원을 통해 투과될 수 있다. U자형 또는 기타 형태의 원자외선-C(far UV-C) 방출 링은 내장되거나 클립으로 기존 마스크 또는 호흡용보호구에 부착되거나 콧구멍에 직접 부착될 수 있다. 안면 마스크, 호흡용보호구 또는 안면 쉴드는 또한 안면 마스크 또는 호흡용보호구의 안면 및 내부/외부 표면 상으로 원자외선-C 광(124)을 방출하도록 제조되거나 감쇠된 하나 또는 복수의 광원을 포함하고, 또는 렌즈를 사용하여 빛을 비강 또는 구강인두 통로로 보낼 수 있다. 사용하는 동안, 착용자는 바이러스 부하를 줄이고 병원체를 죽이기 위해 또는 무증상 감염에 대한 예방으로 원자외선-C 광이 전송되는 동안 주기적으로 입을 벌릴 수 있다. 마스크의 모든 표면을 살균하기 위해 안면 마스크의 외부(exterior)(130) 상으로 원자외선-C 광을 지향하도록 구성된 원자외선-C(far UV-C) 광(light)(128)을 방출하는 하나 또는 복수의 광원을 제공함으로써 마스크는 추가로 자가 살균될 수 있다. 마스크는 가장자리 주위의 스커트(skirt)(132) 및 사용자의 얼굴에 꼭 맞는 형태를 형성하기 위한 코 클립(nose clip)(134)을 더 포함할 수 있다.
도 3은 도 1 및 도 2의 안면 마스크(face mask)(100)의 측면도이고, 원자외선-C(far UV-C) 광선(140) 경로의 예를 도시한다.
다중 스펙트럼 센서는 피부 색소 및 고도 변화에 따라 파장을 조정하여 원하는 원자외선-C(far UV-C) 파장이 되도록 하는 안면 쉴드에 사용할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 안면 쉴드(face shield)(400)가 도시되어 있다. 안면 쉴드(400)는 착용자의 이마와 실질적으로 일치하도록 구성된 만곡된 눈썹 부분(brow section)(402), 및 착용자의 코와 입을 덮도록 구성된 하부 안면 부분(lower face section)(404)을 포함한다. 착용자의 편안함을 증가시키기 위해, 눈섭 부분(402)과 하부 안면 부분(404)은, 호흡기 챔버를 만들고 어퍼처 및 공기 여과를 위한 적절한 공간을 허용하기 위해, 선반(shelf)이 안면 쉴드를 얼굴과 피부로부터 지정된 거리만큼 유지하도록 부드러운 변형 가능한 폐쇄형 패딩(occlusive padding)(406)으로 패딩된다. 한 쌍의 조절 가능한 헤드 스트랩, 또는 다른 장치(408, 410)는 착용자의 머리에 안면 쉴드(face shield)(400)를 유지하기 위해 제공된다. 대안적으로, 안면 쉴드(400)는 헬멧, 모자 또는 모자 또는 다른 머리 덮개에 부착되거나 투명한 헤드 밴드 또는 헤드 하니스 또는 독서대 또는 보안경과 같은 밴드에 의해 고정되도록 구성될 수 있다.
안면 쉴드(400)는 투명한 플라스틱 또는 기타 투명 물질로 형성되며, 위에서 논의된 모듈(110)과 유사한 배터리 구동식 모듈(battery powered module)(412)을 포함하여 내부 및 선택적으로 안면 쉴드의 외부로 지향되는 하나 이상의 원자외선-C(far UV-C) 광원에 전력을 공급한다. 바람직한 실시예에서 광원(420)(도 6 참조)은 헤드 쉴드의 상부에 인접하게 장착되고, 원자외선-C(far UV-C) 광으로 안면 쉴드의 내부를 채우도록 아래쪽으로 지향된다. 다양한 렌즈를 사용하여 원하는 대상을 향해 광을 지향하거나 초점을 맞출 수도 있다. 또한, 안면 쉴드를 둘러싸고 있는 공기 유입 천공(air inlet fenestration)은 HEPA 또는 기타 항균 유형 여과 장치 또는 활성탄 필터로 더욱 강화될 수 있다. 쉴드의 일방향 배출 밸브(exhaust valve)(424)는 흡기된 CO2의 제거를 돕기 위해 선반 앞의 입 아래에 위치될 것이다.
특정 바람직한 실시예의 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 안면 쉴드는 밀폐되어 있으며 조작 가능한 재채기/기침 가드 또는 콧물 흡수 조직 역할과 같은 다양한 액세서리를 선택적으로 포함할 수 있는 분리 및 제거 가능/교환 가능한 섹션(detachable and removable/exchangeable section)(440)을 포함한다. 특히 도 7 및 도 8를 참조하면, 제거 가능한/변경 가능한 섹션(440)은, 호흡기 챔버의 안전을 유지하면서 나머지 개인 보호 요소를 제거할 필요가 없이, 액체 섭취를 위한 빨대 또는 기타 기구 삽입 또는 액체 영양 공급 튜브 삽입을 허용하는 일방향 밸브 또는 다른 유형의 기밀 식수 포트(air tight drinking port)(442)를 포함할 수 있다. 제거 가능한 섹션(440)은 예를 들어 피팅(fitting)(450)을 사용하여 기계적으로 부착/분리 가능하거나 바람직한 실시예에서 바람직하게는 희토류 자석(rare earth magnet)(460)(도 9 참조) 및/또는 스냅온 유형 클립(snap on type clip)을 사용하여 안면 쉴드에 자기적으로 부착될 수 있다. 자석을 사용하면 자기장이 극성인 특정 바이러스를 끌어들일 수 있다는 이점이 있다. 또한, 방사 원자외선-C 광선(462)은 부착 솔기를 따라 및/또는 착용자의 코 및/또는 구강인두 영역을 향하여 조준될 수 있다. 추가적으로, 필요하다고 간주되는 경우, 착용자를 위한 흡기 산소 함량을 향상시키기 위해 안면 쉴드 내로 가압 공기 또는 산소의 흐름을 허용하도록 탄성적으로 변형 가능한 자체 밀봉 포트(464)가 제공될 수 있다. 더욱이, 선택적으로 호흡기 챔버의 약간 가압된 공기는 음식이나 약물을 위한 어퍼처(aperture)를 열 때 공기 유입에 대한 장벽을 제공할 수 있다.
또한, 원자외선-C 광을 방출하도록 제조되거나 감쇠된 광원(light source)(480)의 어레이는 하부 섹션이 제거되고 여과되지 않은 외부 공기에 대한 노출이 발생할 때 활성화를 위해 제거 가능한 하부 섹션 주위에 위치할 수 있다. 다시 말하지만, 제거 또는 교환 중에 약간의 압력을 가한 공기는 여과되지 않은 공기의 유입을 제한할 수 있다.
또한, 원할 경우, 마이크/증폭/휴대전화 통신 모듈(485)이 청각 및 증폭 장치와 함께 제공되어 근거리 또는 원거리 통신 또는 착용자가 음악 등을 들을 수 있도록 할 수 있다.
안면 쉴드는 자기 또는 클립 부착물을 사용하여 쉴드의 외부에 부착될 수 있는 원자외선-C(far UV-C) 광을 방출하는 제거 가능한 스타일러스(490)를 포함할 수 있다.
안면 쉴드는 또한 다른 상업적으로 이용 가능한 호흡용보호구 필터와 함께 사용할 수 있는 총검 고정구(bayonet fixture)와 같은 기계적 부착물을 포함할 수 있다.
본 발명은 단지 예시의 목적으로 특정 실시예를 사용하여 본 명세서에서 설명되었으며, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 장치는 원자외선-C(far UV-C) 광원으로부터의 광선을 착용자의 비강 및/또는 구강인두 영역에 집속시키기 위한 LED 렌즈를 포함할 수 있다. 또한, 원자외선-C(far UV-C) LED 광원은 스타일러스에 부착될 수 있고 착용자의 특정 치료 또는 잠재적으로 오염된 타겟을 겨냥하도록 구성될 수 있다. 또는 원자외선-C 광원에는 타겟 병원체 및 대기 조건에 따라 0.1-3.0 mJ/cm2 사이에서 또는 이상 또는 이하에서 적절한 투여량 조정을 자동으로 조절하기 위해 피부 색소 변화 및 대기 감쇠를 식별하는 선택적 다중 스펙트럼 센서가 있을 수 있다. 또한, 안면 쉴드는 착용자의 코 영역에서 입 아래로 연장되는 제거 가능한/교환 가능한 코 및 입 부분을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 다양한 기능 또는 환경적 또는 치료적 요구사항을 위한 선택적 액세서리를 수용하기 위해 자기 부착물(희토류 자석과 같은)을 사용하여 제거하는 것이 바람직하다. 마스크 또는 안면 쉴드는 이중 요소의 호흡 보호 방법을 제공하기 위해 HEPA 또는 유사 또는 기타 항균 또는 오염 제거 공기 필터로 덮인 주변 공기 천공(air fenestration)이 포함될 수 있으며, 특히 착용자의 선명한 얼굴, 향상된 의사 소통, 액체 또는 음식 소비의 이점을 제공하기 위해 다양한 기능으로 설계된 밀폐형 안면 쉴드에 사용할 때 전염병 또는 기타 기간 동안 의료 종사자 또는 교사와 같은 다양한 대중 그룹 또는 일반 대중의 호흡기 보호를 개선한다. 마스크 또는 안면 쉴드는 또한 기관내 튜브 또는 기타 흡입 장비의 통과를 허용하는 기밀 개구부 또는 어퍼처를 포함할 수 있다. 그리고, 안면 쉴드 제거 가능 섹션은 예를 들어 흡수성 패들(absorbable paddle)을 갖는 기침/재채기 가드(cough/sneeze guard)를 위한 메커니즘을 포함할 수 있으며, 이는 전기 또는 수동일 수 있는 요동 메커니즘을 사용하여 전후로 이동할 수 있다. 또는 제거 가능한 섹션은 예를 들어 흡수성 항균 물질(천 또는 종이)의 변경을 위해 이중 롤러를 사용하여 콧물/비강 분비물 흡수를 위한 메커니즘을 포함할 수 있으며, 이러한 메커니즘은 필요에 따라 외부에서 제어될 수 있다. 또는 안면 쉴드 제거 가능 섹션에는 빨대, 공급 튜브 또는 기타 유사한 장치를 수용하기 위한 일방향 밸브 또는 밀폐형 음료 포트가 포함될 수 있다. 또는 제거 가능한 섹션에는 음식 또는 약물 소비를 위한 어퍼처가 포함될 수 있다. 또는 제거 가능한 섹션에는 마이크, 증폭기 또는 기타 통신 장치가 포함될 수 있다. 안면 쉴드 제거 가능 섹션에는 오래 지속되는 여과 장치와 같은 상업적으로 이용 가능한 다양한 외부 장치를 부착하기 위한 하나 이상의 총검 유형 연결부(bayonet style connector)가 포함될 수도 있다. 또한, 원하는 경우, 안면 쉴드는 안면 쉴드의 상단 및 측면을 따라 환기 포트(ventilation port)를 포함할 수 있으며, 이 환기 포트는 다양한 유형의 항균성 공기 필터(예를 들어, HEPA, 활성탄) 및/또는 일방향 호흡기 배출 밸브를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 안면 쉴드는 코와 입 부분에 다양한 액세서리로 교환 가능한 착탈부를 포함할 수 있으며, 이러한 부착물은 폐쇄된 연결 및 클립을 생성하기 위해 방수 고무 또는 플라스틱 또는 기타 물질을 사용하여 기계적으로 부착되거나 바이러스 유인 물질로 두 배가 될 수 있는 자기 부착물을 통해 부착될 수 있으며; 이러한 유인 물질은 항바이러스 나노입자로 처리하여 바이러스 또는 민감한 병원체를 비활성화하거나 원자외선-C 방출 광 비활성화에 대한 표적을 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 개시된 특정 실시예로 범위가 제한되는 것으로 간주되어서는 안 되며, 또한 다음 청구범위의 범위를 포함하고 이들 또는 유사한 유형의 액세서리 또는 부착물 또는 실시예에 상응하는 것으로 간주되어야 한다.

Claims (12)

  1. 안면 마스크, 호흡용보호구, 개방형 또는 밀폐형 안면 쉴드 장치에 있어서,
    내부 표면 및 외부 표면을 갖는 호흡기 챔버; 및
    오존 생성을 방지하고 살균 원자외선-C 파장만을 방출하도록 제조되거나 감쇠된 내장형 또는 부착형 또는 분리형 광원의 하나 이상 또는 어레이 - COVID-19와 같은 호흡기 병원체의 공기 및 표면 살균을 위해 안면 마스크, 호흡용보호구 또는 안면 쉴드/호흡기 챔버의 내부 또는 이러한 장치의 표면 외부로 원적외선-C 광선의 안전한 국소 적용을 지시하도록 구성됨 - 를 제공하는
    장치.
  2. 제1항에 있어서,
    호흡 보호의 이중 요소 방법을 제공하기 위해 주변 공기 천공이 HEPA 또는 유사 또는 기타 항균 또는 오염 제거 공기 필터로 덮이는
    장치.
  3. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 광원은 안면 마스크, 호흡용보호구 또는 안면 쉴드에 부착/분리 가능하고, 및/또는 안면 마스크, 호흡용보호구 또는 안면 쉴드 내부로 향하도록 구성된 원자외선-C 조명 봉 또는 스타일러스를 갖는 U 자형 또는 기타 모양 또는 가단성 링을 포함하고, 또는 호흡기 병원체의 감염 또는 전파와 싸우는 바이러스 또는 기타 병원체에 대한 부담을 감소시키기 위해 또는 상기 바이러스 또는 병원체에 의한 착용자의 감염을 치료하기 위해, 호흡기 챔버 또는 흡입/배기 공기의 항균 및 살균 소독을 제공하거나 비강 또는 인두 또는 기타 병원체 저장소의 조사를 위해 상기 착용자의 양쪽 콧구멍 중 하나에 부착 가능한
    장치.
  4. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 광원은 이러한 광을 상기 호흡기 챔버 내부로 향하게 하거나, 호흡기 챔버 살균 및 재사용 가능한 PPE를 생산하기 위한 장치 자가 살균을 위해 안면 마스크, 호흡용보호구 또는 밀폐형 안면 쉴드의 외부로 향하도록 구성되는
    장치.
  5. 제1항에 있어서,
    (a) 상기 장치는 부착 가능한 안면 공기 여과 장벽, 천 또는 종이를 포함하거나 N95 이상의 호흡용보호구 또는 수술용 마스크를 포함하고;
    (b) 상기 호흡기 챔버를 확장하기 위해 상기 장치의 내부 주변부 주위에 부분적으로 배치된 가단성 물질의 스커트 또는 패딩 또는 부드러운 선반을 추가로 포함하고, 상기 장치는 개방형 안면 쉴드 또는 호흡용보호구를 포함하고, 상기 패딩 또는 스커트는 개방형 안면 쉴드 또는 호흡용보호구의 주변부 주위에 배치된 선반을 생성하여 착용자의 피부를 폐쇄하는 밀폐된 호흡기 챔버를 생성하고;
    (c) 상기 장치는, HEPA 또는 유사한 항균 또는 오염 제거 필터 호흡기 보호를 사용하여 이마 또는 볼 선반 또는 스커트의 주변을 따라 여과된 공기 구멍을 포함하는 밀폐형 안면 쉴드를 포함하고, 밀폐된 안면 쉴드 또는 호흡용보호구는 바람직하게는 배기 및 CO2에 대한 배출 체크 밸브를 포함하고; 및
    (d) 병원체 부담을 줄이고 병원체의 획득 및 전파를 줄이며 전염병을 치료하기 위해 원자외선-C 광을 착용자의 비강 및/또는 구인두 또는 안구 영역으로 방출하도록 제조되거나 감쇠된 광원으로부터의 광선을 집속하도록 구성된 하나 이상의 렌즈를 추가로 포함하는 특징 중 하나 이상을 특징으로 하는
    장치.
  6. 제1항에 있어서,
    LED와 같은 광원은 외부에서 분리 가능한 스타일러스에 부착된 원자외선-C 광을 생성하기 위해 제조되거나 감쇠되고 및 다양한 타겟에 대한 병원체를 감소시켜 질병의 감염 또는 전파 위험을 감소시키기 위해 상기 착용자의 비강 및/또는 인두 또는 안구 영역과 같은 상기 착용자의 특정 치료 또는 잠재적으로 오염된 타겟 또는 도어 손잡이와 같은 오염 주변 영역을 목표로 하도록 구성되고, 및/또한 상기 광원은, 타겟 병원체 및 대기 조건에 따라 0.1 내지 3.0 mJ/cm2 사이에서 또는 이상 또는 이하에서 적절한 투여량 조정을 자동으로 조절하기 위해, 원자외선-C 광을 방출하도록 제조되거나 적절하게 감쇠되고 피부 색소 변화 및 대기 감쇠를 식별하기 위한 선택적 다중 스펙트럼 센서를 포함하는
    장치.
  7. 제1항에 있어서,
    (a) 제1항에 있어서, 안면 쉴드는 비강 영역으로부터 착용자의 입 아래로 연장되는 제거 가능한/교환 가능한 코 및 입 섹션을 포함하고, 및/또는 상기 안면 쉴드의 하부 또는 섹션은 바람직하게 희토류 자석과 같은 자기 부착물을 사용하거나 기계적 부착물, 폐쇄 물질 및/또는 기밀 밀봉을 위한 클립을 사용하여 제거가능하고;
    (b) 상기 안면 마스크, 호흡용보호구 또는 밀폐형 안면 쉴드는 PPE를 제거하지 않고, 상기 착용자의 항균 호흡 보호를 유지하면서 빨대, 공급 튜브 또는 유사한 장치를 통해 수화 또는 영양 액체의 통과를 위해 구성된 일방향 밸브 또는 탄성적으로 변형 가능한 기밀 포트를 갖고, 및 상기 안면 마스크, 호흡용보호구 또는 밀폐된 안면 쉴드는 음식 또는 약물의 소비를 위한 수동 또는 전자적으로 활성화되는 개구부를 가지며, 원자외선-C 광을 방출하도록 제조되거나 적절하게 감쇠된 지향성 광원은 구강 내용물을 조명 및 살균하고/하거나 개구부가 닫힌 후 호흡기 챔버를 재살균하도록 구성되고;
    (c) 상기 장치는 통신 모듈을 포함하는 안면 쉴드를 포함하고, 상기 통신 모듈은 바람직하게는: 마이크, 스피커, 공개 또는 사적인 대화를 위한 개방 또는 폐쇄 회로 통신, 휴대 전화 통신, 또는 이중 요소의 항균성 호흡기 보호를 지속적으로 유지하면서 통신을 개선하는 음악 또는 기타 오디오 방송 청취 중 하나 이상을 포함하고;
    (d) 상기 장치는, 원자외선-C 치료 또는 감염된 환자의 기타 치료 중 의료 종사자의 노출을 방지하고 차폐 내에서 호흡기 병원체를 격리하는 데 도움이 되는 기관 내 또는 흡입관 또는 기타 장치의 통과 또는 배출을 허용하기 위한, 기밀 개구부 또는 어퍼처를 포함하는 교체 가능한 하부 중간 섹션을 포함하는 안면 쉴드를 포함하고;
    e. 상기 장치는 기침/재채기 가드를 포함하는 교체 가능한 섹션을 포함하는 안면 쉴드를 포함하고, 기침/재채기 가드는 바람직하게는 콧물/비강 분비물 흡수를 위한 물질을 포함하고; 및
    (f) 상기 장치는 하나 이상의 기계적 연결부, 바람직하게는 다른 상업적으로 이용 가능한 필터 또는 장치의 부착을 위한 총검 유형 연결부를 포함하는 안면 쉴드를 포함하고, 및/또는 상기 안면 쉴드는 HEPA 및 활성탄 필터와 같은 다양한 유형의 공기 필터, 및 추가로 일방향 배기 배출 체크 밸브를 선택적으로 포함할 수 있는 환기 포트를 포함하는
    특징 중 하나 이상의 특징을 포함하는
    장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 호흡기 챔버를 살균하기 위해 원자외선-C 살균 조사를 포함하는 호흡용보호구를 포함하여, 체크 밸브를 빠져나가기 전에 호흡기 배출을 살균하여 현재 호흡용보호구 내부의 정상적인 체크 밸브에서 발생하는 감염성 병원체의 방출을 방지하는
    장치.
  9. 바이러스, 박테리아 및 진균 병원체의 공기 전달을 감소시키는 방법에 있어서,
    안면 마스크, 호흡용보호구, 하나 이상의 광원, 모든 자외선 파장을 포함하지만 현재 207 내지 222 nm로 정의된 파장을 갖는 오존을 생성하지 않는 원자외선-C 광만을 방출하도록 제조되거나 적절하게 감쇠된 임의의 파장일 수 있는, 예를 들어 백열등 및 LED를 포함하는 개방형 또는 밀폐형 안면 쉴드를 제공하는 단계,
    호흡기 병원체에 대한 장벽 보호를 제공하기 위해 안면 마스크, 호흡용보호구, 개방형 안면 쉴드 또는 밀폐형 안면 쉴드 장치를 사람의 머리에 배치하는 단계,
    원자외선-C 항균 광을 생성하기 위해 제조되거나 적절하게 감쇠된 하나 이상의 광원을 활성화하는 단계, 및
    살균 조사를 공기와 호흡기 챔버 표면 또는 피부, 비강 및/또는 착용자의 잠재적인 바이러스 또는 기타 병원체 진입의 구인두 및 안구 영역 및 선택적으로 상기 원 UV-C 항균 광에 대한 안면 마스크 또는 밀폐된 안면 쉴드의 외부에 노출하는 단계를 포함하는
    방법.
  10. 제9항에 있어서,
    미생물이 호흡기 챔버에 들어가는 것을 차단하기 위해 HEPA 또는 다른 필터를 제공하는 단계를 추가로 포함하는
    방법.
  11. 제9항에 있어서,
    (a) 상기 LED는 마스크, 호흡용보호구 또는 안면 쉴드/밀폐형 안면 쉴드 내부 또는 외부의 타겟 치료 영역으로 지향되는 원자외선-C 광만을 방출하도록 제조되거나 적절하게 감쇠되고;
    (b) 상기 광원은 착용자 또는 외부 사이트의 코 또는 인두의 바이러스 또는 기타 병원체 저장소를 타겟으로 하는 데 사용될 수 있는 원자외선-C 파장만을 방출하도록 제조되거나 감쇠된 광원을 포함하는 탈착가능한 스타일러스 또는 봉 또는 가단성 고리 또는 부착 가능한 코 고리를 포함하고; 및
    (c) 상기 광원은 상기 장치 내부에 있거나 장치 없이 또는 장치에 부착된 타겟 영역에 렌즈에 의해 초점이 맞춰진 원자외선-C 광만을 방출하도록 제조되거나 감쇠되는 특징의 하나 이상을 특징으로 하는
    방법.
  12. 제9항에 있어서,
    (a) 상기 장치는, 폐쇄 연결 및 클립, 또는 바이러스 유인 물질로 두 배가 되도록 구성된 자기 부착물을 달성하기 위해, 방수 고무, 플라스틱 또는 기타 물질을 사용하여 기계적으로 부착되도록 구성된 분리 가능한 중간 섹션을 갖는 전면 호흡기 챔버를 포함하는 안면 쉴드를 포함하고;
    (b) 상기 장치는 상기 착용자가 액체를 소비할 수 있도록 하기 위한 밀폐 밸브 또는 포트를 포함하는 교환 가능한 섹션을 갖고 - 상기 교환 가능한 섹션은 바람직하게는 약물 또는 음식의 소비를 허용하기 위한 자체 밀봉 구멍 또는 개구를 포함함 -;
    (c) 상기 장치는 상기 착용자의 기침 또는 재채기 동안 생성된 체액을 흡수하도록 구성된 흡수성 물질을 포함하는 재채기/기침 가드를 포함하는 교체 가능한 섹션을 갖는 안면 쉴드를 포함하고 - 상기 흡수성 물질은 바람직하게는 항균성 물질을 포함함 -;
    (d) 상기 장치는 통신 시스템을 포함하는 교체 가능한 섹션을 가지고; 및
    (e) 상기 장치는 기관내 튜브 또는 흡입 장치를 수용하는 포트를 포함하는 교환 가능한 섹션을 갖으며, 병원체를 의료인에게 전파할 위험을 줄이기 위해 항균 인클로저를 유지하는
    방법.
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