KR20230043601A

KR20230043601A - 호흡 보조 장치

Info

Publication number: KR20230043601A
Application number: KR1020210126682A
Authority: KR
Inventors: 김진모
Original assignee: 주식회사 뉴마핏
Priority date: 2021-09-24
Filing date: 2021-09-24
Publication date: 2023-03-31
Also published as: KR102613153B1; WO2023048389A1

Abstract

일 실시예에 따르면, 저온 환경에서의 사용자 호흡을 보조하기위한 장치로서, 제1 공기 통로를 정의하는 제1 서브하우징 및 제2 공기 통로를 정의하는 제2 서브하우징을 포함하는 하우징 - 이때, 상기 제1 서브하우징은 외부 공기가 상기 하우징으로 유입되도록 설계된 제1 인렛을 포함하고, 상기 제2 서브하우징은 내부 공기가 상기 하우징으로부터 유출되도록 설계된 아웃렛을 포함하고, 상기 제1 공기 통로 및 상기 제2 공기 통로는 상기 제1 인렛 및 아웃렛 사이에 유체학적으로 연결되어 형성됨 -; 연결부, 바이팅부 및 공기 배출구를 포함하는 마우스피스 - 이때, 상기 마우스피스는 상기 아웃렛을 통해 유출되는 공기가 통하도록 상기 연결부를 통해 상기 아웃렛에 탈착 가능하게 연결되고, 상기 마우스피스는 상기 사용자가 상기 장치를 작용하는 경우 상기 아웃렛을 통해 유출되는 공기를 상기 공기 배출구를 통해 상기 제2 공기 통로의 방향과 상이한 공급 방향으로 상기 사용자에게 공급함 - ; 상기 하우징에 탈착 가능하게 연결되는 히팅 모듈 - 이때, 상기 히팅 모듈은 상기 하우징에 연결될 때 상기 히팅 모듈의 일부는 상기 제1 공기 통로 내부에 배치되어 상기 제1 공기 통로에 열을 공급함 - ; 및 상기 히팅 모듈에 탈착 가능하게 접촉하는 흡습성 부재 - 이때, 상기 흡습성 부재는 상기 히팅 모듈에 의해 열을 공급받을 수 있도록 상기 제1 공기 통로 내에 배치됨 - ; 을 포함하고, 젖은 상태의 상기 흡습성 부재는 상기 제1 공기 통로에 가열된 물분자들을 공급하는 호흡 보조 장치가 제공될 수 있다.

Description

호흡 보조 장치{A DEVICE FOR ASSISTING TO BREATH}

본 발명은 외부 공기를 가열 및 가습하여 사용자의 구강에 전달하는 호흡 보조 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 히팅 모듈과 흡습성 부재를 이용하여 외부로부터 유입된 공기에 열과 수분을 공급함으로써 사용자에게 따뜻하고 습윤한 공기를 제공하는 호흡 보조 장치에 관한 것이다.

사용자가 호흡할 때 흡입하는 공기의 온도나 습도는 사용자의 호흡 기관 및 심폐 기관의 건강과 관련이 깊다. 구체적으로, 차고 건조한 공기에 과다하게 노출되는 경우, 사용자의 기도나 기관지 등의 호흡 기관 및 폐 등의 심폐 기관에 각종 질병이 유발될 수 있다.

특히, 겨울철 야외 스포츠를 즐기는 사용자의 경우, 상술한 위험에 노출되는 빈도가 훨씬 높아서, 호흡 기관 및 심폐 기관의 질병을 예방하기 위한 수단이 필요하다.

최근 이러한 문제를 해결하기 위해, 방한 성능이 뛰어난 마스크 제품이 시중에 활발히 유통되고 있다. 다만, 방한 마스크의 경우, 사용자의 호흡을 차단함으로써 찬 공기의 유입을 방지하기 때문에, 스포츠를 즐기는 사용자의 사용 편의성에 문제가 있다.

본 발명의 일 과제는 외부로부터 유입된 찬 공기를 습윤하고 따뜻한 공기로 배출하는 것이다.

본 발명의 과제의 해결 수단이 상술한 해결 수단들로 제한되는 것은 아니며, 언급하지 아니한 해결 수단들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 외부로부터 유입된 찬 공기를 습윤하고 따뜻한 공기로 배출하는 호흡 보조 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 효과들이 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세성 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 일 실시예에 따른 호흡 보조 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 바디부의 상세 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 가열부의 상세 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 바디부와 가열부의 연결 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 가열부가 장착되는 경우의 호흡 보조 장치의 각 구성들 간의 전기적 접속 상태를 설명하기 위해 도 4의 P 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 호흡 보조 장치 내부에 정의되는 공기통로의 단면을 도시한 도면이다.
도 7은 공기층의 두께 변화에 따른 인렛 및 공기 배출구 사이의 온도 및 압력의 차이를 나타내는 실험 결과이다.
도 8은 일 실시예에 따른 호흡 보조 장치의 온도 제어 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하여 가능한 현재 널리 사용되고 있는 일반적인 용어를 선택하였으나 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 의도, 판례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 다만, 이와 달리 특정한 용어를 임의의 의미로 정의하여 사용하는 경우에는 그 용어의 의미에 관하여 별도로 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가진 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 한다.

본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것으로 도면에 도시된 형상은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 필요에 따라 과장되어 표시된 것일 수 있으므로 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에서 본 발명에 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 이에 관한 자세한 설명은 필요에 따라 생략하기로 한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.

또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부분" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

여기서, 상기 제1 공기 통로의 방향 및 상기 제2 공기 통로의 방향 사이의 각도는 90도 이하일 수 있다.

여기서, 상기 하우징은 제3 공기 통로를 정의하는 제3 서브하우징을 포함하고, 상기 제3 서브하우징은 외부 공기가 상기 하우징으로 유입되도록 설계되는 제2 인렛을 포함하고, 상기 제3 공기 통로 및 상기 제2 공기 통로는 상기 제2 인렛 및 상기 아웃렛 사이에 유체학적으로 연결되어 형성될 수 있다.

여기서, 상기 제3 공기 통로의 방향 및 상기 제2 공기 통로의 방향 사이의 각도는 90도 이하일 수 있다.

여기서, 상기 히팅 모듈은 상기 하우징에 연결될 때, 상기 제1 공기 통로의 내부 및 상기 제3 공기 통로의 내부에 배치되고, 상기 제1 공기 통로 및 상기 제3 공기 통로에 열을 공급할 수 있다.

여기서, 상기 히팅 모듈은 제1 히팅 모듈 및 제2 히팅 모듈을 포함하고, 상기 제1 히팅 모듈은 상기 제1 공기 통로 내부에 배치되되, 상기 제2 히팅 모듈은 상기 제3 공기 통로 내부에 배치되고, 상기 제1 히팅 모듈은 상기 제1 공기 통로에 열을 공급하고, 상기 제2 히팅 모듈은 상기 제3 공기 통로에 열을 공급할 수 있다.

여기서, 상기 히팅 모듈의 제1 영역이 삽입되어 고정되는 수용부;를 더 포함하고, 상기 수용부의 적어도 일부분에 배치되어 상기 히팅 모듈의 표면의 온도를 센싱하는 온도 센서;를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 온도 센서는 상기 히팅 모듈의 상기 제1 영역의 적어도 일부분과 오버랩되도록 상기 수용부의 적어도 일부분에 장착될 수 있다.

여기서, 상기 히팅 모듈에 전력을 공급하는 전원부;를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 전원부는 상기 하우징 외부에 배치되고, 상기 히팅 모듈은 상기 전원부에 전기적으로 연결될 수 있다.

여기서, 상기 전원부 및 상기 온도 센서에 전기적으로 연결되어 상기 전원부를 제어하는 제어부; 를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제어부는 상기 히팅 모듈의 표면의 온도가 일정하도록 상기 전원부를 제어할 수 있다.

여기서, 상기 제어부는 상기 히팅 모듈의 표면의 온도가 미리 정해진 온도에서 소정 범위 내외로 유지되도록 상기 전원부를 제어할 수 있다.

여기서, 상기 제어부는 상기 제2 서브하우징 내부에 배치되되, 상기 온도 센서로부터 센싱된 온도를 기초로 상기 전원부의 전력을 조정할 수 있다.

여기서, 상기 히팅 모듈의 일단이 삽입되어 고정되는 수용부;를 더 포함하고, 상기 히팅 모듈은 상기 수용부로 삽입되는 제1 영역 및 상기 수용부로 삽입되지 않는 제2 영역을 포함하고, 상기 흡습성 부재는 상기 히팅 모듈의 제2 영역을 감싸도록 배치될 수 있다.

여기서, 젖은 상태의 상기 흡습성 부재는 상기 제1 공기 통로에 상기 가열된 물분자들을 증기 상태로 공급할 수 있다.

여기서, 상기 흡습성 부재는 PVA 소재로 구성될 수 있다.

여기서, 상기 하우징 및 상기 흡습성 부재 사이의 거리는 상기 제1 인렛에서의 공기의 온도와 상기 공기 배출구에서의 공기의 온도의 차이 및 상기 제1 인렛에서의 공기의 압력과 상기 공기 배출구에서의 공기의 압력의 차이 중 적어도 하나를 고려하여 설계될 수 있다.

여기서, 상기 하우징 및 상기 흡습성 부재 사이의 거리는 1.5mm일 수 있다.

본 명세서는 상술한 목적을 달성하기 위한 호흡 보조 장치를 제안한다.

도 1은 일 실시예에 따른 호흡 보조 장치의 구성을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 호흡 보조 장치(1000)는 호흡 보조 장치의 내부를 흐르는 공기를 가열 및 가습하기 위한 다양한 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 호흡 보조 장치는 바디부(1100), 가열부(1200), 전원부(1300), 센싱부(1400), 및 제어부(1500)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

이때, 상기 바디부(1100)는 상기 호흡 보조 장치(1000) 내의 공기의 흐름을 규정할 수 있다. 구체적으로, 상기 바디부(1100)는 상기 바디부(1100) 내부에는 내벽에 의해 규정되는 내부 공간이 형성될 수 있고, 상기 내부 공간이 공기가 이동하는 통로 역할을 할 수 있다.

또한, 상기 바디부(1100)는 공기 유입구와 공기 배출구를 포함할 수 있다. 이때, 상기 공기 유입구의 압력과 상기 공기 배출구의 압력의 차이에 의해 상기 바디부(1100) 내부의 공기가 이동할 수 있다.

예를 들어, 일 실시예에 따른 호흡 보조 장치(1000)를 장착한 사용자가 상기 공기 배출구를 통해 공기를 흡입하는 경우, 공기 유입구를 통해 유입된 외부 공기가 상기 바디부(1100)를 따라 사용자의 호흡기로 흐를 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 가열부(1200)는 상기 호흡 보조 장치(1000) 내부에 열을 공급할 수 있다. 구체적으로, 상기 가열부(1200)는 상기 바디부(1100) 내부의 공기 통로에 열을 공급할 수 있다. 예를 들어, 상기 가열부(1200)는 상기 바디부(1100) 내부에 정의된 공기 통로에 배치되어 상기 통로로 열을 공급할 수 있고, 이에 따라, 상기 통로 내부를 흐르는 공기를 가열할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 가열부(1200)는 상기 호흡 보조 장치(1000) 내부에 습기를 공급할 수 있다. 구체적으로, 상기 가열부(1200)는 상기 바디부(1100) 내부의 공기 통로에 습기를 공급할 수 있다. 예를 들어, 상기 가열부(1200)는 상기 바디부(1100) 내부에 정의되는 공기 통로에 배치되어 상기 통로로 습기를 공급할 수 있고, 이에 따라, 상기 통로 내부를 흐르는 공기를 가습할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

가열부(1200)가 습기를 공급하는 구체적인 원리에 대해서는 하기에서 설명한다.

예를 들어, 일 실시예에 따른 호흡 보조 장치(1000)를 장착한 사용자가 상기 공기 배출구를 통해 공기를 흡입하는 경우, 유입된 외부 공기가 상기 가열부(1200)에 의해 가열 및 가습되어 사용자의 호흡기로 흐를 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 전원부(1300)는 상기 호흡 보조 장치(1000)에 전력을 공급할 수 있다.

구체적으로, 상기 전원부(1300)는 상기 가열부(1200)에 전력을 공급할 수 있다. 이때, 상기 전원부(1300)는 상기 가열부(1200)에 전기적으로 연결되어 상기 가열부(1200)에 전력을 공급할 수 있다. 이에 따라, 상기 가열부(1200)는 상기 전원부(1300)로부터 공급받은 전력을 기초로 열을 공급할 수 있다.

또한, 상기 센싱부(1400)는 온도를 센싱할 수 있다. 구체적으로, 상기 센싱부(1400)는 상기 가열부(1200)의 일부분의 온도를 센싱할 수 있다. 예를 들어, 상기 센싱부(1400)는 상기 가열부(1200)의 일부분에 부착되어, 상기 가열부(1200)의 온도를 센싱하는 온도 센서를 포함할 수 있다.

또한, 상기 센싱부(1400)는 상기 센싱된 온도를 기초로 센싱 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 센싱부(1400)는 상기 가열부(1200)의 온도를 센싱할 수 있고, 상기 센싱된 온도를 기초로 센싱 데이터를 생성할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 센싱부(1400)는 상기 센싱 데이터를 하술할 제어부(1500)로 전송할 수 있다.

또한, 상기 제어부(1500)는 호흡 보조 장치(1000)의 동작을 제어할 수 있다.

구체적으로, 상기 제어부(1500)는 전원부(1300)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(1500)는 상기 전원부(1300)로부터 출력되는 전력을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부(1500)는 상기 전원부(1300)로부터 출력되는 전력의 크기를 조정할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 제어부(1500)는 상기 센싱부(1400)로부터 수신한 센싱 데이터를 기초로 상기 전원부(1300)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부(1500)는 상기 가열부(1200)의 온도를 반영하는 센싱 데이터를 수신하여, 이를 기초로 상기 전원부(1300)로부터 출력되는 전력의 크기를 조정할 수 있다.

예를 들어, 상기 제어부(1500)는 상기 가열부(1200)의 온도가 미리 정해진 온도 값으로 유지되도록 상기 전원부(1300)의 전력을 제어할 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부(1500)는 상기 가열부(1200)의 온도가 75도로 유지되도록 상기 전원부(1300)의 전력을 제어할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 실시예에 따라 미리 정해진 온도로 유지되도록 상기 전원부(1300)의 전력을 제어할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부(1500)는 상기 가열부(1200)의 온도가 75도 미만인 경우, 상기 전원부(1300)의 전력을 증가시킬 수 있고, 상기 가열부(1200)의 온도가 75도 이상인 경우, 상기 전원부(1300)의 전력을 감소시킬 수 있다.

또한, 이에 한정되지 않고, 상기 제어부(1500)는 상기 가열부(1200)의 온도가 소정 범위 내에서 유지되도록 상기 전원부(1300)의 전력을 제어할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

도 2는 일 실시예에 따른 바디부의 상세 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 바디부(1100)는 공기가 흐르는 공기 통로를 규정하기 위한 다양한 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 바디부(1100)는 하우징(1110) 및 마우스피스(1160)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

이때, 상기 하우징(1110)은 적어도 하나의 인렛과 적어도 하나의 아웃렛을 포함할 수 있다. 이때, 외부 공기는 상기 적어도 하나의 인렛을 통해 상기 하우징(1110) 내부로 유입되어 상기 적어도 하나의 아웃렛을 통해 상기 하우징(1110)으로부터 유출될 수 있다. 예를 들어, 상기 하우징(1110)은 위치가 상이한 두개의 인렛과 하나의 아웃렛을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 하나의 인렛과 하나의 아웃렛을 포함할 수도 있고, 세개 이상의 인렛과 하나의 아웃렛을 포함할 수도 있다.

구체적인 예로, 상기 하우징(1110)은 제1 인렛(1120), 상기 제1 인렛(1120)에 대칭되게 위치하는 제2 인렛(1130) 및 상기 제1 인렛(1120) 및 상기 제2 인렛(1130) 사이에 위치하는 아웃렛(1140)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 적어도 하나의 아웃렛은 하술할 마우스피스(1160)에 유체학적으로 연결될 수 있다.

또한, 상기 하우징(1110)은 공기 통로를 규정할 수 있다. 구체적으로, 상기 하우징(1110)의 내벽에 의해 규정된 내부 공간은 공기가 흐르는 공기 통로의 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 상기 하우징(1110)의 적어도 하나의 인렛 및 상기 적어도 하나의 아웃렛 사이의 공기 통로를 통해 공기가 흐를 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 하우징(1110)은 공기가 흐르는 방향을 기초로 적어도 하나의 공기 통로를 정의할 수 있다. 예를 들어, 상기 하우징(1110)은 제1 방향으로 형성된 제1 공기 통로(1112), 제2 방향으로 형성된 제2 공기 통로(1114) 및 제3 방향으로 형성된 제3 공기 통로(1116)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

예를 들어, 상기 제1 인렛(1120)으로부터 유입되어 상기 제1 공기 통로(1112)를 따라 흐르는 공기 및 상기 제2 인렛(1130)으로부터 유입되어 상기 제3 공기 통로(1116)를 따라 흐르는 공기는 상기 제2 공기 통로(1114)를 통해 상기 아웃렛(1140)으로 흐를 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 하우징(1110)은 상기 적어도 하나의 공기 통로 각각을 규정하는 적어도 하나의 서브 하우징을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 하우징(1110)은 상기 제1 공기 통로(1112)를 규정하는 제1 서브하우징(1111), 상기 제2 공기 통로(1114)를 규정하는 제2 서브하우징(1113) 및 상기 제3 공기 통로(1116)를 규정하는 제3 서브하우징(1115)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

보다 구체적으로, 상기 제1 서브하우징(1111)은 상기 제1 인렛(1120)을 포함하며, 상기 제1 인렛(1120)으로부터 상기 제1 방향으로 형성된 제1 공기 통로(1112)를 규정할 수 있다.

또한, 제1 서브 하우징(1111)의 일단에는 상기 제1 인렛(1120)이 형성될 수 있고, 상기 제1 서브 하우징(1111)의 타단은 상기 제2 서브 하우징(1113)과 연결될 수 있다.

또한, 상기 제2 서브하우징(1113)은 상기 아웃렛(1140)을 포함하며, 상기 제2 방향으로 상기 아웃렛(1140)을 향해 형성된 제2 공기 통로(1114)를 규정할 수 있다.

또한, 상기 제3 서브하우징(1115)은 상기 제2 인렛(1130)을 포함하며, 상기 제2 인렛(1130)으로부터 상기 제3 방향으로 형성된 제3 공기 통로(1116)를 포함할 수 있다.

또한, 제3 서브 하우징(1115)의 일단에는 상기 제2 인렛(1130)이 형성될 수 있고, 상기 제3 서브 하우징(1115)의 타단은 상기 제2 서브 하우징(1113)과 연결될 수 있다.

또한, 상기 제1 공기 통로(1112) 및 상기 제2 공기 통로(1114)는 제1 인렛(1120)으로부터 외부로부터 유입된 공기가 상기 아웃렛(1140)을 향하도록 유체학적으로 연결될 수 있다.

또한, 상기 제3 공기 통로(1116) 및 상기 제2 공기 통로(1114)는 제2 인렛(1130)으로부터 외부로부터 유입된 공기가 상기 아웃렛(1140)을 향하도록 유체학적으로 연결될 수 있다.

또한, 상기 제1 서브하우징(1111) 및 상기 제3 서브하우징(1115)은 상기 제2 서브하우징(1113)을 사이에 두고 대칭적으로 배치될 수 있다.

이에 따라, 상기 제1 공기 통로(1112) 및 상기 제3 공기 통로(1116)는 대칭적으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 공기 통로(1112)가 형성된 상기 제1 방향 및 상기 제2 공기 통로(1114)가 형성된 상기 제2 방향 사이의 각도는 90도 이하일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 인렛(1120)으로부터 상기 제2 서브하우징(1113)의 중심까지의 가상의 선과 상기 제2 서브하우징(1113)으로부터 상기 아웃렛(1140)까지의 가상의 선 사이의 각도는 90도 이하일 수 있다.

이는, 상기 호흡 보조 장치의 무게 중심을 인체에 가깝게 하기 위함일 수 있다. 구체적으로, 사용자가 상기 호흡 보조 장치를 물고 있는 경우, 상기 호흡 보조 장치의 무게 중심이 사용자에 가까울수록 착용감이 편리할 수 있다.

또한, 상기 바디부(1110)를 통과한 외부 공기는 하술할 가열부에 의해 가열 및 가습되어 상기 아웃렛(1140)을 통해 하술할 마우스피스로 향할 수 있다.

또한, 상기 호흡 보조 장치는 마우스피스(1160)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 마우스피스(1160)는 사용자에게 상기 가열 및 가습된 공기를 전달하기 위한 구성일 수 있다.

또한, 상기 마우스피스(1160)는 상기 하우징(1110)에 탈착 가능하게 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 호흡 보조 장치를 사용하는 경우, 상기 마우스피스(1160)는 상기 하우징(1110)에 연결될 수 있고, 상기 호흡 보조 장치를 사용하지 않는 경우, 마우스피스(1160)의 세척을 위해 상기 하우징(1110)으로부터 분리될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 실시예에 따라 상기 마우스피스(1160)는 상기 하우징(1110)과 일체로 형성될 수도 있다.

또한, 상기 마우스피스(1160)는 사용자에게 상기 가열 및 가습된 공기를 전달하기 위한 다양한 구성들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 마우스피스(1160)는 바이팅(biting)부(1161), 연결부(1163) 및 공기 배출구(1165)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

이때, 상기 바이팅부(1161)는 사용자가 호흡 보조 장치의 착용을 위해 물도록 설계된 구성일 수 있다. 다시 말해, 사용자는 상기 바이팅부(1161)를 구강내에 고정함으로써 상기 호흡 보조 장치를 착용할 수 있다.

또한, 상기 연결부(1163)는 상기 하우징(1110)에 연결되는 구성일 수 있다. 구체적으로, 상기 연결부(1163)는 상기 하우징(1110)에서 상기 아웃렛(1140)이 형성되는 영역에 탈착가능하게 장착될 수 있다.

또한, 상기 공기 배출구(1165)는 상기 하우징(1110) 내부 공기 통로를 통해 흐르는 공기를 배출할 수 있다. 구체적으로, 상기 아웃렛(1140)을 통해 유출된 공기는 상기 마우스피스(1160) 내부로 흘러들어올 수 있고, 상기 공기 배출구(1165)를 통해 빠져나갈 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 인렛(1120) 또는 상기 제2 인렛(1130) 중 적어도 하나로부터 유입된 외부공기는 가열 및 가습되어 상기 공기 배출구(1165)를 통해 유출될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 공기 배출구(1165)는 소정의 공급 방향(1166)으로 공기가 배출되도록 설계될 수 있다. 이때, 상기 공급 방향(1166)은 상기 하우징(1110)으로부터 유출된 공기의 방향과 상이할 수 있다. 구체적으로, 상기 공급 방향(1166)은 상기 제2 공기 통로(1113)가 형성된 상기 제2 방향(1114)과 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 공급 방향(1166)은 상기 제2 공기 통로(1113)가 형성된 상기 제2 방향(1114)과 수직할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 사용자가 호흡 보조 장치를 착용한 경우, 상기 공기 배출구(1165)로부터 배출된 공기가 사용자의 혀를 향하도록 설계될 수 있다. 이 경우, 상기 공급 방향(1166)은 땅을 향하는 방향일 수 있다.

이는, 상기 호흡 보조 장치를 이용하는 사용자의 기도로 직접적으로 공기가 흐르지 않도록 하기 위함일 수 있다. 또한, 이를 통해, 공기가 사용자의 구강 내에 머무르는 시간이 확보되어 추가적인 가열 및 가습 효과를 달성할 수도 있다.

다만, 상기 공기 배출구(1165)의 설계가 상술한 기재에 한정되는 것은 아니고, 실시예에 따라, 상기 공기 배출구(1165)는 상기 제2 방향(1114)과 동일한 방향으로 공급 방향(1166)이 형성되도록 설계될 수도 있다.

도 3은 일 실시예에 따른 가열부의 상세 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 호흡 보조 장치의 가열부(1200)는 상기 바디부에 의해 정의되는 공기 통로에 열 및 습기를 공급하기 위한 다양한 구성들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 가열부(1200)는 히팅 모듈(1210), 수용부(1220), 커버(1230), 흡습성 부재(1240), 및 고정 부재(1250)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

이때, 상기 히팅 모듈(1210)은 전력을 기초로 열을 발생시키는 구성일 수 있다 구체적으로, 상기 히팅 모듈(1210)은 전원부로부터 전력을 공급받아 열을 발생시킴으로써 호흡 보조 장치 내의 공기 통로에 열을 공급할 수 있다. 예를 들어, 상기 히팅 모듈(1210)은 세라믹 히터일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 히팅 모듈(1210)은 다양한 형상으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 상기 히팅 모듈(1210)는 사각 형상일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 모서리가 굴곡진 사각 형상일 수 있고, 타원 형상일 수도 있다.

또한, 상기 히팅 모듈(1210)의 일단은 수용부(1220)에 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 수용부(1220)는 소정의 내부 공간(1225)을 포함할 수 있고, 상기 소정의 내부 공간(1225)에 상기 히팅 모듈(1210)의 일단이 삽입되어 고정될 수 있다.

이때, 상기 수용부(1220)는 상기 히팅 모듈(1210)을 고정하기 위한 구성일 수 있다. 구체적으로, 상기 수용부(1220)는 상기 히팅 모듈(1210)의 일단과 상기 히팅 모듈(1210)의 양 측면과 접촉하여 상기 히팅 모듈(1210)을 고정할 수 있다.

또한, 상기 수용부(1220)는 상기 히팅 모듈(1210)의 양 측면을 감싸는 사출 구조(1221)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 사출 구조(1221)는 상기 히팅 모듈(1211)보다 두꺼울 수 있다. 또한, 상기 사출 구조(1221)는 도 4와 같이 가열부(1200)를 하우징(1110)에 장착시키기 위한 돌출부를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 가열부(1200)는 상기 돌출부를 통해 슬라이딩 방식으로 상기 하우징(1110)에 장착될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 히팅 모듈(1210)의 제1 영역(1211)은 상기 수용부(1220)의 소정의 내부 공간(1225) 내에 삽입될 수 있고, 상기 히팅 모듈(1210)의 제2 영역(1212)은 상기 내부 공간(1225)에 삽입되지 않을 수 있다.

이때, 상기 가열부(1200)가 도 4와 같이 상기 하우징(1110)에 장착되는 경우, 상기 히팅 모듈(1210)의 제1 영역(1211)은 상기 하우징(1110) 내부를 흐르는 공기와 접촉하지 않을 수 있고, 상기 히팅 모듈(1210)의 제2 영역(1212)은 상기 하우징(1110) 내부를 흐르는 공기와 접촉할 수 있다. 다만 바람직하게는, 상기 히팅 모듈(1210)의 제2 영역(1212)의 표면에는 흡습성 부재(1240)가 부착되므로, 상기 제1 영역(1211) 및 상기 제2 영역(1212)은 상기 하우징(1110) 내부를 흐르는 공기와 접촉하지 않을 수 있다.

또한, 상기 수용부(1220)의 소정의 내부 공간(1225)에는 온도 센서(1410)가 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 수용부(1220)에는 온도 센서(1410)가 배치된 PCB가 내장되어 있을 수 있다.

이 경우, 상기 온도 센서(1410)는 상기 히팅 모듈(1210)의 온도를 측정하기 위한 구성일 수 있다. 구체적으로, 상기 온도 센서(1410)는 상기 소정의 내부 공간(1225)으로 삽입되는 기 히팅 모듈(1210)의 제1 영역(1211)의 온도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 온도 센서(1410)는 상기 히팅 모듈(1210)의 제1 영역(1211)가 접촉하거나, 소정 거리만큼 이격되어서 상기 히팅 모듈(1210)의 온도를 측정할 수 있다.

또한, 이에 한정되지 않고, 상기 온도 센서(1410)는 상기 히팅 모듈(1210)의 표면에 부착될 수도 있다. 구체적으로, 상기 히팅 모듈(1210)의 적어도 일붑분에는 온도 센서(1410)가 배치된 PCB가 부착될 수 있다. 이 경우, 상기 온도 센서(1410)는 상기 히팅 모듈(1210)의 온도를 센싱할 수 있다. 예를 들어, 상기 온도 센서(1410)는 상기 히팅 모듈(1210)의 제1 영역(1211)에 부착되어 상기 히팅 모듈(1210)의 온도를 센싱할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 히팅 모듈(1210)의 타단은 커버부(1230)에 연결될 수 있다.

이때, 상기 커버부(1230)는 상기 수용부(1220) 또는 상기 히팅 모듈(1210)을 보호하기 위한 구성일 수 있다.

또한, 상기 커버부(1230)는 외부로부터 공기가 유입되기 위한 적어도 하나의 홀을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 가열부가 상기 바디부에 장착되는 경우, 상기 커버부(1230)는 외부 공기가 바디부의 통로 내부로 유입되기 위한 적어도 하나의 홀을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 커버부(1230)는 타원 형상의 굴곡진 4개의 홀들을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 상기 적어도 하나의 홀의 개수 및 형상은 실시예에 따라 다양하게 설계될 수 있다.

상기 커버부(1230)가 포함하는 적어도 하나의 홀에 대한 상세한 설명은 하술하기로 한다.

또한, 상기 히팅 모듈(1210)은 흡습성 부재(1240)와 접촉할 수 있다. 구체적으로, 상기 히팅 모듈(1210)에서 열을 발생시키는 외면의 적어도 일부분에는 상기 흡습성 부재(1240)가 부착될 수 있다. 예를 들어, 상기 수용부(1220)에 삽입되지 않는 상기 히팅 모듈(1210)의 제2 영역(1212)은 상기 흡습성 부재(1240)와 접촉할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 흡습성 부재(1240)는 상기 히팅 모듈(1210)을 감싸는 형태로 상기 히팅 모듈(1210)에 부착될 수 있다.

이때, 상기 흡습성 부재(1240)는 수분을 공급하기 위한 구성일 수 있다.

또한, 상기 흡습성 부재(1240)는 액체를 저장할 수 있는 소재로 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 흡습성 부재(1240)는 젖은 상태이거나 마른 상태일 수 있다. 예를 들어, 상기 흡습성 부재(1240)는 액체를 머금을 수 있는 PVA 소재의 스펀지일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 하이드로겔일 수도 있다. 다만, 하이드로겔의 경우, 수분을 흡수하거나 배출하는 속도가 현저히 떨어지므로 바람직하게는 PVA 소재의 스펀지가 상기 흡습성 부재(1240)로 이용될 수 있다.

또한, 상기 흡습성 부재(1240)의 포어 사이즈는 약 100 내지 120 마이크로미터일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 흡습성 부재(1240)는 바디부 내부의 공기 통로에 수분을 공급하기 위한 구성일 수 있다. 예를 들어, 상기 흡습성 부재(1240)는 상기 히팅 모듈(1220)에 의해 발생되는 열을 공급받아 물 분자를 방출할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 구체적으로, 상기 흡습성 부재(1240)는 드랍렛(droplet)을 방출하거나, 기체 상태의 수증기를 방출할 수도 있다.

또한, 상기 흡습성 부재(1240)는 상기 히팅 모듈(1210)에 탈착 가능하게 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 흡습성 부재(1240)는 상기 히팅 모듈(1210)의 적어도 일부분에 부착되거나 탈착될 수 있다. 예를 들어, 상기 흡습성 부재(1240)는 상기 히팅 모듈(1210)의 제2 영역(1212)에 부착되거나 탈착될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 흡습성 부재(1240)는 상기 히팅 모듈(1210)과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 흡습성 부재(1240)는 상기 히팅 모듈(1210)의 제2 영역()과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 흡습성 부재(1240)는 사각 형상일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 모서리가 둥근 사각 형상 또는 타원 형상일 수도 있다.

또한, 상기 고정 부재(1250)은 상기 흡습성 부재(1240)를 상기 히팅 모듈(1210)에 부착되는 경우, 상기 흡습성 부재(1240)의 고정을 보조하기 위한 구성일 수 있다.

또한, 상기 고정 부재(1250)는 상기 히팅 모듈(1210)에서 상기 흡습성 부재(1240)가 장착되는 영역과 대응되는 크기를 가질 수 있다.

또한, 상기 고정 부재(1250)는 허니콤 구조를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 고정 부재(1250)는 상기 흡습성 부재(1240)로부터 물 분자가 방출될 수 있도록 허니콤 구조를 가질 수 있다.

도 4는 일 실시예에 따른 바디부와 가열부의 연결 관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 호흡 보조 장치(1000)는 바디부(1100) 및 적어도 하나의 가열부(1201, 1202)가 연결되어 구성될 수 있다.

또한, 상기 적어도 하나의 가열부(1201, 1202)는 하우징(1110)의 적어도 일부분에 탈착 가능하게 연결될 수 있다.

예를 들어, 제1 이용 상태일 때, 상기 적어도 하나의 가열부(1201, 1202)는 하우징(1110) 내부에 배치될 수 있다. 이때, 상기 제1 이용 상태는 사용자가 호흡 보조 장치(1000)를 사용하기 위한 상태를 의미할 수 있다. 또한, 이 경우, 상기 적어도 하나의 가열부의 히팅 모듈 및 흡습성 부재는 상기 하우징에 의해 정의된 공기 통로 내부에 열 및 습기를 공급할 수 있다.

또한, 예를 들어, 제2 이용 상태일 때, 상기 적어도 하나의 가열부(1201, 1202)는 상기 하우징으로부터 분리될 수 있다. 이때, 상기 제2 이용 상태는 사용자가 가열부의 히팅 모듈과 흡습성 부재를 분리 또는 결합하기 위한 상태이거나 상기 호흡 보조 장치(1000)를 이용하지 않는 상태를 의미할 수 있다. 또한, 이 경우, 상기 사용자는 상기 흡습성 부재를 물에 적심으로써 상기 흡습성 부재에 물을 저장할 수 있다.

또한, 상기 적어도 하나의 가열부(1201, 1202)는 상기 하우징(1110)으로부터 완전히 분리될 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 상기 하우징(1110)과 적어도 일부분이 체결되어 완전히 분리되지 않을 수도 있다.

또한, 이에 한정되지 않고, 상기 적어도 하나의 가열부(1201, 1202)는 상기 하우징(1110)과 별물로 구성될 수도 있고, 일체형으로 형성될 수도 있다.

또한, 상기 적어도 하나의 가열부(1201, 1202)는 상기 하우징(1110)에 포함되는 적어도 하나의 인렛(1120, 1130)을 통해 상기 하우징(1110)에 장착될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

구체적으로, 제1 가열부(1201)는 제1 서브하우징(1111)의 일단에 형성된 제1 인렛(1120)을 통해 상기 하우징(1110)에 장착될 수 있고, 상기 제2 가열부(1202)는 제3 서브하우징(1115)의 일단에 형성된 제2 인렛(1130)을 통해 상기 바디부(1100) 내부에 삽입되어 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

즉, 상기 제1 서브하우징(1111)의 일단은 상기 제1 가열부(1201)와 연결될 수 있고, 상기 제1 서브하우징(1111)의 타단은 상기 제2 서브하우징(1113)과 연결될 수 있다. 또한, 상기 제3 서브하우징(1115)의 일단은 상기 제2 가열부(1202)와 연결될 수 있고, 상기 제3 서브하우징(1115)의 타단은 상기 제2 서브하우징(1113)과 연결될 수 있다.

또한, 이 경우, 상기 제1 가열부의 히팅 모듈은 상기 제1 서브하우징(1111) 내부에 정의되는 제1 공기 통로 내부에 배치될 수 있고, 상기 제2 가열부의 히팅 모듈은 상기 제3 서브하우징(1115) 내부에 정의되는 제3 공기 통로 내부에 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 제1 가열부의 히팅 모듈은 상기 제1 공기 통로 내부에 열을 공급할 수 있고, 상기 제2 가열부의 히팅 모듈은 상기 제3 공기 통로 내부에 열을 공급할 수 있다.

또한, 상기 제1 가열부의 커버부는 상기 제1 인렛(1120)의 직경에 대응될 수 있고, 상기 제2 가열부의 커버부는 상기 제2 인렛(1130)의 직경에 대응될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 제1 가열부의 히팅 모듈의 직경은 상기 제1 인렛(1120)의 직경보다 작을 수 있고, 상기 제2 가열부의 히팅 모듈의 직경은 상기 제2 인렛(1130)의 직경보다 작을 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 도 4에는 상기 적어도 하나의 가열부(1200)가 두개인 것으로 도시되어 있지만, 다른 실시예에 따른 호흡 보조 장치는 하나의 가열부를 포함할 수 있다. 구체적으로, 하우징이 마우스피스와 연결되는 측면과 반대측면에 상기 가열부가 연결될 수 있다.

또한 이 경우, 상기 가열부의 히팅 모듈은 상기 제1 서브하우징(1111)에 의해 정의되는 제1 공기 통로의 내부 및 상기 제3 서브하우징(1115)에 의해 정의되는 제3 공기 통로 내부에 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 가열부의 히팅 모듈은 상기 제1 공기 통로 및 상기 제3 공기 통로에 열을 공급할 수 있다.

도 5는 일 실시예에 따른 가열부가 장착되는 경우의 호흡 보조 장치의 각 구성들 간의 전기적 접속 상태를 설명하기 위해 도 4의 P 부분을 확대하여 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 호흡 호조 장치는 제어부(1500)를 포함할 수 있다. 이, 상기 제어부(1500)의 PCB는 하우징(도 4의 1110 참조) 내부에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부(1500)의 PCB는 제2 서브하우징(도 4의 1113 참조) 내부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(1500)의 PCB는 상기 적어도 하나의 가열부(1201, 1202)가 하우징에 장착되는 경우, 상기 제1 가열부(1201) 및 상기 제2 가열부(1202) 사이에 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 제어부(1500)는 상기 적어도 하나의 가열부(1201, 1202)와 전기적으로 연결될 수 있다.

또한, 상기 제어부(1500) 및 적어도 하나의 가열부(1201, 1202)는 포고핀(50,60)을 통해 전기적으로 접속될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 가열부(1201)는 제1 포고핀들(50)을 포함할 수 있고, 상기 제어부(1500)는 상기 제1 포고핀들(50)에 대응되는 제2 포고핀들(60)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 가열부(1201)의 제1 포고핀들(50)이 상기 제어부(1500)의 제2 포고핀들(60)과 접촉함으로써, 상기 제어부(1500) 및 상기 제1 가열부(1201)는 전기적으로 연결될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 제1 가열부(1201) 및 상기 제어부(1500)는 전기선을 통해 전기적으로 연결될 수도 있다.

예를 들어, 상기 제어부(1500)는 상기 적어도 하나의 가열부(1201, 1202) 내부에 배치되는 온도 센서(도 3의 1410 참조)와 전기적으로 연결되어, 상기 온도 센서로부터 히팅 모듈의 온도에 대한 센싱 데이터를 수신할 수 있다.

또한, 도 5에는 도시되어 있지 않지만, 일 실시예에 따른 호흡 보조 장치는 전원부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 전원부는 상기 하우징 외부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 전원부는 상기 하우징과 분리되어 배치될 수 있고, 사용자가 이용하는 경우, 사용자의 신체 부위(예를 들어, 팔)에 부착될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 전원부는 상기 적어도 하나의 가열부(1201, 1202)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 전원부는 상기 적어도 하나의 가열부(1201, 1202)의 히팅 모듈에 전기적으로 연결되어, 상기 히팅 모듈에 전력을 공급할 수 있다.

예를 들어, 상기 전원부는 전기선으로 통해 상기 제어부(1500)의 제2 포고핀들(60)에 연결될 수 있다. 또한, 이 경우, 상기 전원부는 포고핀 간의 전기적 접속을 통해 상기 히팅 모듈에 전기적으로 연결될 수 있다.

또한, 일 실시예에 따른 호흡 보조 장치는 사용자의 목에 착용할 수 있는 목걸이 형태의 케이스를 포함할 수 있다. 이때, 상기 케이스 내부에 상기 전원부로부터 연결된 전기선이 배치될 수 있다. 또한, 상기 전기선의 일단에는 커넥터가 배치될 수 있고, 상기 커넥터를 통해 상기 제어부(1500)로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제어부(1500)에 배치된 포고핀들(60)을 통해 상기 히팅 모듈(1210)에 전기적으로 연결될 수 있다.

또한, 상기 전원부는 상기 제어부(1500)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 전원부는 상기 제어부(1500)로부터 전기적 신호를 수신할 수 있고, 상기 전기적 신호를 기초로 히팅 모듈에 전력을 공급할 수 있다.

상기 전원부, 제어부, 온도 센서 및 히팅 모듈을 통한 온도 제어 방법은 하기에서 상세히 설명한다.

도 6은 일 실시예에 따른 호흡 보조 장치 내부에 정의되는 공기통로의 단면을 도시한 도면이다.

도 6의(a)는 일 실시예에 따른 호흡 보조 장치(1000)를 A-A`선에 따른 단면도이다.

도 6의(b)는 일 실시예에 따른 호흡 보조 장치(1000)를 B-B`선에 따른 단면도이다.

도 6의(c)는 일 실시예에 따른 호흡 보조 장치(1000)를 C-C`선에 따른 단면도이다.

도 6의 (a)를 참조하면, 커버부(1230)의 적어도 하나의 홀(1235)을 기초로 외부 공기가 유입되는 인렛이 정의될 수 있다. 구체적으로, 외부 공기는 가열부의 커버부(1230)에 형성된 적어도 하나의 홀(1235)을 통해 하우징 내부로 유입될 수 있다.

도 6의(b)를 참조하면, 하우징(1110)에 의해 정의되는 공기 통로 내부에 가열부(1203)가 배치됨에 따라 상기 하우징의 내벽 및 가열부의 외면 사이의 갭(gap)이 정의될 수 있고, 상기 갭을 통해 호흡 보조 장치 내부로 공기가 흐르기 위한 공기층(100)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 공기층(100)은 상기 하우징(1110)의 내벽괴 상기 가열부(1203) 사이 공간을 의미할 수 있다.

예를 들어, 흡습성 부재가 부착된 히팅 모듈이 상기 하우징(1110) 내부로 삽입되어 장착되는 경우, 상기 하우징(1110)의 내벽과 흡습성 부재 사이의 공간에 외부 공기가 흐르는 공기층(100)이 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

이때, 상기 가열부(1203)의 히팅 모듈이 열을 발생시키는 경우, 상기 히팅 모듈에 부착된 흡습성 부재로부터 가열된 물분자가 상기 공기층(100)으로 방출될 수 있다. 이 경우, 상기 가열된 물분자가 상기 공기층(100)을 통과하는 외부 공기와 혼합됨으로써 외부 공기가 가열 및 가습될 수 있다.

또한, 공기층(100)의 두께는 상기 호흡 보조 장치(1000) 내부 위치에 따라 소정의 오차범위 내에서 일정할 수 있다. 이때, 상기 공기층(100)의 두께는 하우징(1110)의 내벽과 가열부(1203) 사이의 거리일 수 있다.

이때, 상기 공기층(100) 내에서의 병목현상을 방지하기 위해, 상기 호흡 보조 장치(1000) 내부에서 공기층(100)의 두께를 일정하게 설계함으로써 공기층(100)의 단면적을 균일하게 유지할 수 있다.

예를 들어, 도 6의 (a)의 A-A`위치에서의 적어도 하나의 홀(1235)의 두께와 도 6의 (b)의 B-B`에서의 공기층(100)의 두께와 도6의 (c)의 C-C`에서의 공기층(100)의 두께는 균일할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

[실험예]

공기층(100)의 두께는 호흡 보조 장치(1000)의 인렛과 공기 배출구 사이의 온도 및 압력 차이를 고려하여 설계될 수 있다.

도 7은 공기층의 두께 변화에 따른 인렛 및 공기 배출구 사이의 온도 및 압력의 차이를 나타내는 실험 결과이다.

도 7의 (a)의 실험 결과는 인렛에서의 외부공기의 온도를 영하 10도로 가정하였을 때, 공기층의 두께에 따른 공기 배출구에서의 공기의 온도 변화를 나타낸다.

이때, 인렛 및 공기 배출구 사이의 공기의 온도 차이는 호흡 보조 장치의 방한 성능을 대표하는 지표일 수 있다. 구체적으로, 인렛 및 공기 배출구 사이의 공기의 온도 차이가 크다는 것은 찬공기를 유입하여 따뜻한 공기가 배출된다는 의미이므로 방한 성능이 좋다는 의미일 수 있다.

도 7의 (a)를 참조하면, 공기층의 두께가 0.5mm에서 3mm까지 변화함에 따라 사용자의 구강으로 들어오는 공기 온도는 섭씨 약 20도에서 1도까지 선형적으로 감소하였다.

이는, 공기층이 두꺼워짐에 따라 흡습성 부재 및 히팅 모듈과 직접적으로 접촉하지 않는 공기의 양이 늘어나기 때문일 수 있다.

따라서, 상기 공기층의 두께가 얇을수록 호흡 보조 장치의 가열 성능은 향상될 수 있다.

도 7의 (b)의 실험 결과는 외부공기의 공기층의 두께에 따른 인렛 및 아웃렛에서의 압력 차이를 나타낸다.

이때, 인렛 및 공기 배출구 사이의 공기의 압력 차이는 호흡 보조 장치의 사용자의 호흡 편의성을 나타내는 지표일 수 있다. 구체적으로, 인렛 및 공기 배출구 사이의 공기의 압력 차이가 크다는 것은 일정량의 공기를 흡입하기 위해 요구되는 사용자의 흡입 강도가 커서 편의성이 떨어진다는 의미일 수 있다.

도 7의 (b)를 참조하면, 공기층의 두께가 0.5mm에서 3mm까지 변화함에 따라 인렛 및 공기 배출구 사이의 압력차가 약 825Pa에서 23Pa까지 지수적으로 감소하였다. 이는, 공기층의 두께가 얇을 때 사용자가 충분한 호흡량을 확보하기 위해서는 사용자는 매우 강한 흡입력으로 호흡해야하기 때문일 수 있다.

따라서, 상기 공기층의 두께가 두꺼울수록 호흡 보조 장치의 편의 성능은 향상될 수 있다.

상술한 실험의 상세한 실험 설계 및 수치는 아래와 같다.

(steps per min : 180 times, number of breaths : 45, Mean tidal volume : 2.5L, Flow rate : 0.001875m^3/s, external temperature : -10 degC, heating power : 35W)

도 7 의(a) 및 도7의 (b)를 기초로, 방한 성능을 충분히 확보하면서도 사용자의 호흡 편의성을 헤치지 않는 최적의 공기층 두께를 추출할 수 있다. 구체적으로, 호흡 보조 장치의 공기층의 두께는 약 1.5mm일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

사용자가 호흡 보조 장치를 이용하는 데에 있어서, 사용자가 흡입하는 공기의 온도는 일정하게 유지될 필요가 있다. 이를 위해, 호흡 보조 장치는 외부 공기를 가열하는 히팅 모듈의 온도를 일정 범위 내로 제어함으로써 사용자의 흡입 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 히팅 모듈의 온도를 항온으로 유지함으로써, 외부 공기의 온도와 히팅 모듈의 온도 사이의 온도 차이에 따라 공기 통로로 배출되는 가습양이 조절될 수 있다.

아래에서는, 히팅 모듈의 온도를 제어하기 위한 구체적인 방법에 대해 설명한다.

도 8은 일 실시예에 따른 호흡 보조 장치의 온도 제어 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 호흡 보조 장치는 온도 제어 시스템(1600)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 호흡 보조 장치는 상기 온도 제어 시스템(1600)의 피드백 알고리즘을 기초로 히팅 모듈(1215)의 온도를 제어할 수 있다.

상기 히팅 모듈(1215)은 전원부(1300)로부터 전력을 공급받아 바디부(1100) 내부의 공기 통로에 열을 공급할 수 있다.

이때, 상기 히팅 모듈(1215)에 공급되는 전력은 상기 히팅 모듈(1215)의 온도를 기초로 결정될 수 있다.

구체적으로, 일 실시예에 따른 호흡 보조 장치의 센싱부에 포함되는 온도 센서(1450)는 상기 히팅 모듈(1215)의 온도를 측정할 수 있다. 이때, 상기 온도 센서(1450)는 상기 히팅 모듈(1215)의 온도에 대응되는 센싱 데이터를 생성할 수 있다.

또한, 상기 온도 센서(1450)는 상기 센싱 데이터를 제어부(1500)로 전송할 수 있다.

또한, 상기 제어부(1500)는 상기 센싱 데이터를 기초로 전원부(1300)의 전력을 결정할 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부(1500)는 상기 센싱 데이터로부터 확인된 히팅 모듈(1215)의 온도를 기초로 상기 전원부(1300)의 공급 전력을 조정할 수 있다.

또한, 상기 제어부(1500)는 상기 히팅 모듈(1215)의 표면의 온도가 일정하도록 상기 전원부(1300)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(1500)는 상기 히팅 모듈(1215)의 표면의 온도가 75도로 유지되도록 상기 전원부(1300)의 공급 전력을 조정할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 이 경우, 상기 제어부(1500)는 전력을 높일지 낮출지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(1500)는 상기 히팅 모듈(1215) 표면의 온도가 75도 미만인 경우, 상기 전원부(1300)의 전력을 증가시킬 수 있고, 상기 히팅모듈(1215) 표면의 온도가 75도 이상인 경우, 상기 전원부(1300)의 전력을 감소시킬 수 있다.

또한, 상기 제어부(1500)는 상기 히팅 모듈(1215) 표면의 온도가 소정 범위 내로 유지되도록 상기 전원부(1300)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부(1500)는 상기 히팅 모듈(1215) 표면의 온도가 75도로부터 3도 내외의 범위로 유지되도록 상기 전원부(1300)의 공급 전력을 조정할 수 있다.

또한, 상기 전원부(1400)는 상기 제어부(1500)의 제어에 따라 상기 히팅 모듈(1215)에 전력을 공급할 수 있다.

또한, 외부 공기의 온도와 히팅 모듈(1215)의 온도의 차이에 따라 하우징 내부로 가습되는 물 분자의 양이 결정될 수 있다. 구체적으로, 상기 외부 공기와 상기 히팅 모듈(1215)의 온도의 차이가 클 수록, 흡습성 부재로부터 방출되는 물의 양이 증가할 수 있고, 상기 외부 공기와 상기 히팅 모듈(1215)의 온도의 차이가 작을수록, 흡습성 부재로부터 방출되는 물의 양이 감소할 수 있다.

또한, 상기 제어부(1500)는 상기 히팅 모듈(1215)의 온도를 일정하게 제어함으로써 상기 방출되는 물의 양을 조절할 수 있다. 구체적으로, 상기 히팅 모듈(1215)의 온도가 일정하게 유지됨에 따라 외부공기의 온도에 따라 외부 공기와 히팅 모듈(1215)의 온도 차이가 규정될 수 있고, 이에 따라, 방출되는 물의 양이 결정될 수 있다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

1000 호흡 보조 장치
1100 바디부
1110 하우징
1160 마우스피스
1200 가열부
1210 히팅 모듈
1300 전원부
1400 센싱부
1500 제어부

Claims

저온 환경에서의 사용자 호흡을 보조하기위한 장치로서,
제1 공기 통로를 정의하는 제1 서브하우징 및 제2 공기 통로를 정의하는 제2 서브하우징을 포함하는 하우징 - 이때, 상기 제1 서브하우징은 외부 공기가 상기 하우징으로 유입되도록 설계된 제1 인렛을 포함하고, 상기 제2 서브하우징은 내부 공기가 상기 하우징으로부터 유출되도록 설계된 아웃렛을 포함하고, 상기 제1 공기 통로 및 상기 제2 공기 통로는 상기 제1 인렛 및 아웃렛 사이에 유체학적으로 연결되어 형성됨 -;
연결부, 바이팅부 및 공기 배출구를 포함하는 마우스피스 - 이때, 상기 마우스피스는 상기 아웃렛을 통해 유출되는 공기가 통하도록 상기 연결부를 통해 상기 아웃렛에 탈착 가능하게 연결되고, 상기 마우스피스는 상기 사용자가 상기 장치를 작용하는 경우 상기 아웃렛을 통해 유출되는 공기를 상기 공기 배출구를 통해 상기 제2 공기 통로의 방향과 상이한 공급 방향으로 상기 사용자에게 공급함 - ;
상기 하우징에 탈착 가능하게 연결되는 히팅 모듈 - 이때, 상기 히팅 모듈은 상기 하우징에 연결될 때 상기 히팅 모듈의 일부는 상기 제1 공기 통로 내부에 배치되어 상기 제1 공기 통로에 열을 공급함 - ; 및
상기 히팅 모듈에 탈착 가능하게 접촉하는 흡습성 부재 - 이때, 상기 흡습성 부재는 상기 히팅 모듈에 의해 열을 공급받을 수 있도록 상기 제1 공기 통로 내에 배치됨 - ; 을 포함하고,
젖은 상태의 상기 흡습성 부재는 상기 제1 공기 통로에 가열된 물분자들을 공급하는
호흡 보조 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 공기 통로의 방향 및 상기 제2 공기 통로의 방향 사이의 각도는 90도 이하인
호흡 보조 장치.
제1항에 있어서,
상기 하우징은 제3 공기 통로를 정의하는 제3 서브하우징을 포함하고,
상기 제3 서브하우징은 외부 공기가 상기 하우징으로 유입되도록 설계되는 제2 인렛을 포함하고, 상기 제3 공기 통로 및 상기 제2 공기 통로는 상기 제2 인렛 및 상기 아웃렛 사이에 유체학적으로 연결되어 형성되는
호흡 보조 장치.
제3항에 있어서,
상기 제3 공기 통로의 방향 및 상기 제2 공기 통로의 방향 사이의 각도는 90도 이하인
호흡 보조 장치.
제3항에 있어서,
상기 히팅 모듈은 상기 하우징에 연결될 때, 상기 제1 공기 통로의 내부 및 상기 제3 공기 통로의 내부에 배치되고, 상기 제1 공기 통로 및 상기 제3 공기 통로에 열을 공급하는
호흡 보조 장치.
제3항에 있어서,
상기 히팅 모듈은 제1 히팅 모듈 및 제2 히팅 모듈을 포함하고,
상기 제1 히팅 모듈은 상기 제1 공기 통로 내부에 배치되되, 상기 제2 히팅 모듈은 상기 제3 공기 통로 내부에 배치되고,
상기 제1 히팅 모듈은 상기 제1 공기 통로에 열을 공급하고, 상기 제2 히팅 모듈은 상기 제3 공기 통로에 열을 공급하는
호흡 보조 장치.
제1항에 있어서,
상기 히팅 모듈의 제1 영역이 삽입되어 고정되는 수용부;를 더 포함하고,
상기 수용부의 적어도 일부분에 배치되어 상기 히팅 모듈의 표면의 온도를 센싱하는 온도 센서;를 더 포함하는
호흡 보조 장치.
제7항에 있어서,
상기 온도 센서는 상기 히팅 모듈의 상기 제1 영역의 적어도 일부분과 오버랩되도록 상기 수용부의 적어도 일부분에 장착되는
호흡 보조 장치.
제7항에 있어서,
상기 히팅 모듈에 전력을 공급하는 전원부;를 더 포함하는
호흡 보조 장치.
제9항에 있어서,
상기 전원부는 상기 하우징 외부에 배치되고,
상기 히팅 모듈은 상기 전원부에 전기적으로 연결되는
호흡 보조 장치.
제9항에 있어서,
상기 전원부 및 상기 온도 센서에 전기적으로 연결되어 상기 전원부를 제어하는 제어부; 를 더 포함하는
호흡 보조 장치.
제11항에 있어서,
상기 제어부는 상기 히팅 모듈의 표면의 온도가 일정하도록 상기 전원부를 제어하는
호흡 보조 장치.
제11항에 있어서,
상기 제어부는 상기 히팅 모듈의 표면의 온도가 미리 정해진 온도에서 소정 범위 내외로 유지되도록 상기 전원부를 제어하는
호흡 보조 장치.
제12항에 있어서,
상기 제어부는
상기 제2 서브하우징 내부에 배치되되,
상기 온도 센서로부터 센싱된 온도를 기초로 상기 전원부의 전력을 조정하는
호흡 보조 장치.
제1항에 있어서,
상기 히팅 모듈의 일단이 삽입되어 고정되는 수용부;를 더 포함하고,
상기 히팅 모듈은 상기 수용부로 삽입되는 제1 영역 및 상기 수용부로 삽입되지 않는 제2 영역을 포함하고,
상기 흡습성 부재는 상기 히팅 모듈의 제2 영역을 감싸도록 배치되는
호흡 보조 장치.
제1항에 있어서,
젖은 상태의 상기 흡습성 부재는 상기 제1 공기 통로에 상기 가열된 물분자들을 증기 상태로 공급하는
호흡 보조 장치.
제1항에 있어서,
상기 흡습성 부재는 PVA 소재로 구성되는
호흡 보조 장치.
제1항에 있어서,
상기 하우징 및 상기 흡습성 부재 사이의 거리는 상기 제1 인렛에서의 공기의 온도와 상기 공기 배출구에서의 공기의 온도의 차이 및 상기 제1 인렛에서의 공기의 압력과 상기 공기 배출구에서의 공기의 압력의 차이 중 적어도 하나를 고려하여 설계되는
호흡 보조 장치.
제18항에 있어서,
상기 하우징 및 상기 흡습성 부재 사이의 거리는 1.5mm인
호흡 보조 장치.