WO2020218649A1 - 온도조절모듈을 포함하는 산소 마스크 - Google Patents

온도조절모듈을 포함하는 산소 마스크 Download PDF

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WO2020218649A1
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oxygen
breathing
temperature
oxygen mask
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PCT/KR2019/005054
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백미진
백종태
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주식회사 카이렌
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    • A62B9/06Mouthpieces; Nose-clips

Definitions

  • the present invention relates to an oxygen mask for preventing suffocation in a situation where a user is exposed to toxic gas, and more particularly, to an oxygen mask including a temperature control module to effectively remove carbon dioxide emitted during breathing. .
  • Gas masks are representative safety devices used in situations where users are exposed to toxic gases such as fire.
  • a gas mask simply purifies the toxic gas from the outside air and allows the user to breathe, it can be completely useless in a space lacking oxygen, and the need for a safety mechanism that can more fundamentally solve this problem has emerged.
  • a conventional oxygen mask is provided with a hood covering the user's head, inhaling oxygen or exhaling exhalation, a breathing unit connected to the oxygen tank, and expansion after initial breathing at the start of use of the oxygen mask. And a breathing bag that repeats the contraction.
  • the present invention was conceived to solve the problems of the prior art described above, and an object of the present invention is to provide an oxygen mask that effectively removes carbon dioxide emitted during breathing or converts it to oxygen to extend the usage time compared to the conventional product. Have.
  • An oxygen mask including a temperature control module of the present invention for achieving the above object includes an internal housing provided on the front side of the user's face, and oxygen provided in the internal housing to supply oxygen into the accommodation space for the user's breathing.
  • a breathing bag provided in the supply unit, the internal housing and repeating expansion/contraction according to the air flow by the user's breath, a filter unit that removes at least a part of carbon dioxide contained in the user's exhalation, and air flow by the user's breath It includes a temperature control module formed to be able to control the temperature of the path.
  • an opening in which the user's head is inserted is formed on one side, and an external housing in which an opening is communicated with the opening and an accommodation space in which the interior housing is provided is formed.
  • the filter unit may be formed to convert at least a part of carbon dioxide contained in the user's exhalation into oxygen through a chemical reaction.
  • the filter unit may be formed to adsorb and remove at least a portion of carbon dioxide contained in the user's exhalation.
  • it may further include a temperature sensing module for sensing the temperature of the air flow path by the user's breath.
  • the temperature control module may be formed to control the temperature of the air flow path by the user's breathing based on the sensing result of the temperature sensing module.
  • the oxygen mask including the temperature control module of the present invention for solving the above problems has the following effects.
  • FIG. 1 to 3 are views showing an oxygen mask according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 5 to 8 are views showing the breathing process through the oxygen mask according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing an oxygen mask according to a second embodiment of the present invention.
  • an oxygen mask including a temperature control module includes an internal housing provided on the front side of the user's face, an oxygen supply unit provided in the internal housing to supply oxygen into the accommodation space for the user's breathing, and the interior A breathing bag that is provided in the housing and repeats expansion/contraction according to the flow of air by the user's breath, a filter unit that removes at least part of carbon dioxide contained in the user's exhalation, and the temperature of the air flow path by the user's breath It includes a temperature control module that is formed to be adjustable.
  • FIG 1 and 2 are views showing an oxygen mask according to a first embodiment of the present invention.
  • the oxygen mask according to the first embodiment of the present invention includes an external housing 100, an internal housing 300, an oxygen supply unit 200, an initial breathing valve 700, and a respiration. It may be configured to include a bag 800, a filter unit 810 and a temperature control module 830.
  • the external housing 100 is provided to surround the user's head to prevent external air from flowing into the external housing 100 and to prevent the user's head from being exposed to flames, dust, or toxic gases. to be.
  • the external housing 100 may be formed to surround the user's head by inserting the user's head through an opening formed at one side, and placing the user's head in an accommodation space formed therein.
  • the exterior housing 100 may have a sealed and waterproof structure, and may be formed of a hard material to effectively protect against external impacts. However, it is natural that this does not limit the scope of the rights.
  • the exterior housing 100 may be made of a synthetic resin material having a certain hardness, and may be formed of a flame-retardant reflective material so that the user's location can be informed to a third party while protecting the face from flames.
  • the exterior housing 100 includes a body 120 formed to surround the user's head, and a first body portion 120 provided to surround the outside of the oxygen supply unit 200 to be described later. It has a shape including a receiving portion 140 and a second receiving portion 130 provided in the body 120 so as to surround the breathing bag 800 to be described later.
  • first receiving unit 140 and the second receiving unit 130 have a shape protruding from the body unit 120, and at least some areas of the body unit 120 allow the user to A see-through unit having transparency may be provided so that it can be easily checked with the naked eye.
  • the exterior housing 100 may include a face protection unit 110 provided in front of the interior housing 300 to be described later.
  • a plurality of ventilation holes 112 may be formed in the face protection unit 110, and a filter that removes high concentration of carbon dioxide discharged during breathing by the user so as not to interfere with normal breathing inside the ventilation hole 112
  • the unit 810 may be provided.
  • the interior housing 300 may be provided on the front side of the user's face in the accommodation space, and when the pressure inside the accommodation space increases above a preset pressure, it discharges the air inside the accommodation space to the outside of the accommodation space. It may include a breathing unit 310 including an outlet and an inlet for introducing purified outdoor air containing oxygen into the receiving space for the user's breathing.
  • the inlet of the breathing unit 310 may not be necessary if oxygen can be supplied to the user only with the oxygen supply unit 200 to be described later, but the user of purified outdoor air containing oxygen through the inlet of the breathing unit 310 If supplied to the oxygen supply unit 200, it is possible to reduce the amount of oxygen introduced into the oxygen supply unit 200, thereby increasing the life of the oxygen supply unit 200 or can have the advantage of reducing the capacity of the oxygen supply unit 200.
  • the inlet of the breathing unit 310 may be provided with an auxiliary filter (not shown) in order to introduce purified outside air containing oxygen into the receiving space.
  • the auxiliary filter serves to filter harmful components from the outdoor air supplied to the user, and its structure and shape may vary, and thus it is natural that the scope of the rights is not limited.
  • the oxygen supply unit 200 is a component provided in the internal housing 300 to supply oxygen for the user's breathing, and may be configured in any form as long as it can supply oxygen, such as an oxygen compression container or an oxygen generator, It is natural that this does not limit the scope of the rights.
  • the oxygen supply unit 200 may include a storage tank 210 in which oxygen is stored, and a regulator 220 that supplies oxygen to a user at a preset flow rate. At this time, the regulator 220 controls the flow rate of oxygen discharged from the storage tank 210 to supply oxygen to the user at a preset flow rate.
  • the regulator 220 is provided in the oxygen supply unit 200, it is possible to prevent excessive oxygen from being supplied to the user by adjusting the flow rate of oxygen supplied to the user.
  • the oxygen supply unit 200 is a safety unit (not shown) that automatically discharges oxygen when the temperature inside the receiving space is higher than a preset temperature or when the internal pressure of the oxygen supply unit 200 is higher than a preset pressure. It may be further provided.
  • the outlet of the breathing unit 310 is a component that is mounted on the internal housing 300 and discharges the air inside the receiving space to the outside of the receiving space when the pressure inside the receiving space increases above a preset pressure. .
  • the external housing 100 As described above, as the external housing 100 is provided to cover the user's head, the interior of the external housing 100 will be a substantially sealed space, and accordingly, the air discharged during the user's breathing is transferred to the external housing ( 100) If it is not discharged to the outside, since the internal pressure of the external housing 100 increases, the outlet of the breathing unit 310 is accommodated when the pressure of the accommodation space inside the external housing 100 increases above a preset pressure. The air inside the space may be discharged to the outside of the outer housing 100.
  • the outlet of the breathing unit 310 may be formed in the form of a one-way valve that blocks the inflow of outside air while discharging the air inside the receiving space to the outside of the outer housing 100.
  • the initial breathing valve 700 includes an air flow path for supplying air required for the user's initial breathing from the outside of the outer housing 100 to the interior of the accommodation space.
  • the initial breathing valve 700 introduces air outside the external housing 100 into the receiving space by inhalation. .
  • the process of blowing air into the breathing bag 800 by the user immediately before using the oxygen mask can be omitted, and thus the oxygen mask can be conveniently and quickly used.
  • the initial breathing valve 700 may be converted to a non-use state after the user's initial breathing. This is to prevent external air from continuously flowing into the receiving space. That is, the initial breathing valve 700 can prevent the air inside the external housing 100 from being contaminated by introducing the external air once only during the initial breathing of the user and not being used thereafter.
  • the valve of the initial breathing valve 700 is opened by the pressure only during the first breathing process, and is not opened after the first breathing. Will not be.
  • the form in which the initial breathing valve 700 is provided is an embodiment, and the initial breathing valve 700 may be omitted.
  • the filter unit 810 is provided in the internal housing 300 and serves to remove at least a portion of carbon dioxide contained in the user's exhalation.
  • the filter unit 810 may be provided on the air flow path by the user's breathing, and may remove carbon dioxide contained in the user's exhalation by adsorption, or convert it to oxygen through a chemical reaction and supply it.
  • an alkali metal hydroxide, silica, polyethyleneimine, etc. may be used as the adsorbing material for carbon dioxide, but the adsorbed material and the type of oxygen conversion material through a chemical reaction are not limited thereto.
  • a breathing bag 800 may be connected to the front of the filter unit 810, and a mouthpiece 850 for a user to bite into the mouth may be provided at the rear of the filter unit 180.
  • a check valve 820 having a flow path may be further provided.
  • the oxygen supplied through the oxygen supply unit 200 may pass through the check valve 820 and be supplied to the user.
  • the above-described carbon dioxide removal process is affected by temperature, and therefore, the carbon dioxide removal rate is inevitably different depending on the use situation of the oxygen mask such as the season of use of the oxygen mask and the area of use.
  • a temperature control module 830 may be further provided.
  • the temperature control module 830 adjusts the temperature of the air flow path by the user's breath, so that the carbon dioxide removal rate can be controlled as intended without being restricted by the external environment.
  • a temperature sensing module 840 for sensing the temperature of the air flow path by the user's breath may be further included, and accordingly, the temperature control module 830 may sense the temperature sensing module 840 Based on the result, it is possible to control the temperature of the air flow path by the user's breathing.
  • the temperature control module 830 may maintain the carbon dioxide removal rate uniformly, but of course, the temperature control module 830 may control the carbon dioxide removal rate to vary according to circumstances.
  • the temperature sensing module 840 is provided inside the outer housing 100, and the temperature control module 830 covers the filter unit 810, but the temperature sensing module It goes without saying that the positions of the 840 and the temperature control module 830 are not limited thereto, and may be provided at various positions other than this.
  • the breathing bag 800 has a contracted state.
  • the filter unit 830 may remove carbon dioxide contained in the exhalation or convert it to oxygen for rebreathing.
  • the oxygen supply unit 200 may compensate for the reduced amount of oxygen by discharging the amount of oxygen corresponding to the reduced amount of oxygen to the user.
  • the breathing bag 800 repeats expansion and contraction as shown in FIGS. 6 and 7.
  • the filter unit 830 performs rebreathing. Carbon dioxide included in the exhalation may be removed or converted into oxygen, and the amount of oxygen gradually decreasing may be compensated by the oxygen supply unit 200.
  • the outlet of the breathing unit 310 provided in the internal housing 300 is configured to transfer the air inside the receiving space to the exterior when the pressure in the receiving space increases above a preset pressure. It is discharged to the outside of the housing 100, and as a result, the pressure inside the receiving space can be maintained at a certain level.
  • FIG. 9 is a view showing an oxygen mask according to a second embodiment of the present invention.
  • the first embodiment and the overall components are all formed identically, but the temperature sensing module 840 is provided inside the filter unit 840. different.
  • the temperature sensing module 840 is provided in a state exposed to the air flow path when the user breathes, and accordingly, the temperature of exhalation is more effectively and accurately controlled through the temperature control module 830 To be able to do it.
  • the positions of the temperature sensing module 840 and the temperature control module 830 may be provided in various positions.
  • the present invention relates to an oxygen mask for preventing asphyxiation in a situation where a user is exposed to toxic gas, and to an oxygen mask including a temperature control module to effectively remove carbon dioxide discharged during breathing.

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Abstract

본 발명에 따른 온도조절모듈을 포함하는 산소 마스크는, 사용자 안면 전방 측에 구비되는 내장하우징, 상기 내장하우징에 구비되어 사용자의 호흡을 위하여 상기 수용공간 내에 산소를 공급하는 산소공급부, 상기 내장하우징에 구비되며, 사용자의 호흡에 의한 공기 유동에 따라 팽창/수축을 반복하는 호흡 주머니, 사용자의 날숨에 포함된 이산화탄소의 적어도 일부를 제거하는 필터부 및 사용자의 호흡에 의한 공기 유동 경로의 온도를 조절 가능하게 형성되는 온도조절모듈을 포함한다.

Description

온도조절모듈을 포함하는 산소 마스크
본 발명은 사용자가 유독가스에 노출된 상황에서 질식사를 방지하기 위한 산소 마스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 온도조절모듈을 포함하여 호흡 시 배출되는 이산화탄소를 효과적으로 제거할 수 있도록 하는 산소 마스크에 관한 것이다.
방독면은 화재와 같이 사용자가 유독가스에 노출된 상황에서 사용되는 대표적인 안전기구이다. 그러나 방독면은 단순히 외기의 유독가스를 정화시켜 사용자로 하여금 호흡하도록 하기 때문에, 산소가 부족한 공간에서는 완전히 무용지물로 될 수 있는 바, 이와 같은 문제를 더욱 근원적으로 해결할 수 있는 안전기구의 필요성이 대두되었다.
이러한 필요성을 충족시키기 위해 개발된 것이 바로 산소 마스크로서, 종래의 산소 마스크는 유독가스의 흡입을 차단하기 위하여 사용자의 머리를 감싸는 두건 및 두건 내부로 신선한 공기로 호흡할 수 있도록 지속적으로 산소를 공급하는 대형 산소용기를 포함하여 구성되는 것이 일반적이다.
일반적으로 종래의 산소 마스크는 사용자의 머리를 감싸는 두건과, 산소를 흡입하거나 날숨을 배출할 수 있도록 구비되며, 산소탱크와 연결되는 호흡부와, 산소 마스크의 사용 시작 시 초기 호흡을 수행한 이후 팽창 및 수축을 반복하는 호흡 주머니를 포함한다.
다만, 종래의 산소 마스크의 경우 호흡으로 인해 배출된 공기를 외부로 배출시키고, 배출된 공기와 동일한 양의 산소를 산소용기로부터 보충하는 방식을 가지며, 이에 따라 산소용기에 수용된 산소의 소모량이 매우 크다는 문제가 있다.
이에 따라 종래의 산소 마스크는 운용 가능한 시간이 촉박하여 극한 상황에서는 사용자의 생존 확률을 보장하기가 어렵다는 문제가 있다.
따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 호흡 시 배출되는 이산화탄소를 효과적으로 제거하거나 산소로 전환하여 종래 제품 대비 사용 시간을 연장시킬 수 있도록 하는 산소 마스크를 제공하기 위한 목적을 가진다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 온도조절모듈을 포함하는 산소 마스크는, 사용자 안면 전방 측에 구비되는 내장하우징, 상기 내장하우징에 구비되어 사용자의 호흡을 위하여 상기 수용공간 내에 산소를 공급하는 산소공급부, 상기 내장하우징에 구비되며, 사용자의 호흡에 의한 공기 유동에 따라 팽창/수축을 반복하는 호흡 주머니, 사용자의 날숨에 포함된 이산화탄소의 적어도 일부를 제거하는 필터부 및 사용자의 호흡에 의한 공기 유동 경로의 온도를 조절 가능하게 형성되는 온도조절모듈을 포함한다.
그리고 일측에 사용자의 머리가 삽입되는 개구부가 형성되며, 내부에 상기 개구부와 연통되고, 상기 내장하우징이 구비되는 수용공간이 형성된 외장하우징을 더 포함할 수 있다.
또한 상기 필터부는 사용자의 날숨에 포함된 이산화탄소의 적어도 일부를 화학 반응을 통해 산소로 전환하도록 형성될 수 있다.
그리고 상기 필터부는 사용자의 날숨에 포함된 이산화탄소의 적어도 일부를 흡착하여 제거하도록 형성될 수 있다.
또한 사용자의 호흡에 의한 공기 유동 경로의 온도를 센싱하는 온도센싱모듈을 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 온도조절모듈은, 상기 온도센싱모듈의 센싱 결과에 의거하여 상기 사용자의 호흡에 의한 공기 유동 경로의 온도를 제어하도록 형성될 수 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 온도조절모듈을 포함하는 산소 마스크는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 필터부를 통해 호흡 시 배출되는 이산화탄소를 효과적으로 제거하거나 산소로 전환하여 사용 시간을 비약적으로 연장시킬 수 있는 장점이 있다.
둘째, 이에 따라 극한 환경에서도 사용자의 생존 확률을 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
셋째, 온도조절모듈을 통해 사용자의 호흡 시 배출되는 이산화탕소의 제거율을 용이하게 조절할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 산소 마스크의 모습을 나타낸 도면;
도 4는 온도에 따른 시간 당 이산화탄소 제거율을 나타낸 그래프;
도 5 내지 도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 산소 마스크를 통한 호흡 과정을 나타낸 도면; 및
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 산소 마스크의 모습을 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에서 온도조절모듈을 포함하는 산소 마스크는, 사용자 안면 전방 측에 구비되는 내장하우징, 상기 내장하우징에 구비되어 사용자의 호흡을 위하여 상기 수용공간 내에 산소를 공급하는 산소공급부, 상기 내장하우징에 구비되며, 사용자의 호흡에 의한 공기 유동에 따라 팽창/수축을 반복하는 호흡 주머니, 사용자의 날숨에 포함된 이산화탄소의 적어도 일부를 제거하는 필터부 및 사용자의 호흡에 의한 공기 유동 경로의 온도를 조절 가능하게 형성되는 온도조절모듈을 포함한다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 산소 마스크의 모습을 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 산소 마스크는 외장하우징(100), 내장하우징(300), 산소공급부(200), 초기호흡용 밸브(700), 호흡 주머니(800), 필터부(810) 및 온도조절모듈(830)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 외장하우징(100)은 사용자의 머리를 감싸도록 구비되어 외부의 공기가 상기 외장하우징(100) 내부로 유입되는 것을 방지하고, 사용자의 머리가 화염 또는 분진, 유독가스 노출되는 것을 방지하는 구성요소이다.
이러한 외장하우징(100)은 일측에 형성된 개구부를 통해 사용자의 머리를 삽입하여, 내부에 형성된 수용공간 내에 사용자의 머리가 위치되도록 하여 사용자의 머리를 감싸도록 형성될 수 있다.
또한 상기 외장하우징(100)은 밀폐 및 방수 구조를 가질 수 있으며, 외부로부터의 충격을 효과적으로 방어하기 위해 경질의 재질로 형성될 수 있다. 다만, 이로 인해 권리범위가 제한되지 않음은 당연하다.
예컨대 상기 외장하우징(100)은 일정 경도를 가지는 합성수지 재질일 수도 있으며, 안면을 화염으로부터 보호하면서도 사용자의 위치를 제3자에게 알릴 수 있도록 난연성의 반사 재질로 형성될 수도 있다.
특히 본 실시예에서 상기 외장하우징(100)은, 사용자의 머리를 감싸도록 형성된 바디부(120)와, 후술할 산소공급부(200)의 외측을 감싸도록 상기 바디부(120)에 구비되는 제1수용부(140)와, 후술할 호흡 주머니(800)를 감싸도록 상기 바디부(120)에 구비되는 제2수용부(130)를 포함하는 형태를 가진다.
보다 구체적으로 상기 제1수용부(140) 및 상기 제2수용부(130)는 상기 바디부(120)로부터 돌출된 형태를 가지며, 상기 바디부(120)의 적어도 일부 영역에는 사용자가 외부의 상황을 육안으로 용이하게 확인할 수 있도록 투명성이 있는 투시부가 구비될 수 있다.
또한 상기 외장하우징(100)은 후술할 내장하우징(300)의 전방에 구비되는 안면보호부(110)를 포함할 수 있다. 상기 안면보호부(110)에는 복수 개의 통기공(112)이 형성될 수 있으며, 상기 통기공(112)의 내측에는 사용자가 호흡 시 배출하는 높은 농도의 이산화탄소를 정상호흡에 방해되지 않도록 제거하는 필터부(810)가 구비될 수 있다.
상기 내장하우징(300)은 상기 수용공간 내의 사용자 안면 전방 측에 구비될 수 있으며, 상기 수용공간 내부의 압력이 기 설정된 압력 이상으로 증가할 경우 상기 수용공간 내부의 공기를 상기 수용공간 외부로 배출시키는 배출구와, 사용자의 호흡을 위하여 산소를 포함하는 정화된 외기를 상기 수용공간 내부로 유입시키는 유입구를 포함하는 호흡부(310)를 포함할 수 있다.
상기 호흡부(310)의 유입구는 후술할 산소공급부(200)만으로 사용자에게 산소를 공급할 수 있다면 반드시 필요하지 않을 수 있으나, 상기 호흡부(310)의 유입구를 통해 산소를 포함하는 정화된 외기를 사용자에게 공급한다면, 산소공급부(200)로 유입되는 산소의 양을 줄일 수 있게 되고, 이를 통해 산소공급부(200)의 수명을 늘리거나 산소공급부(200)의 용량을 줄일 수 있다는 장점을 가질 수 있다.
이러한 호흡부(310) 유입구는 산소를 포함하는 정화된 외기를 상기 수용공간 내부로 유입시키기 위해 보조필터(미도시)를 구비할 수 있다. 상기 보조필터는 사용자에게 공급되는 외기 중에서 유해한 성분을 필터링해주는 역할을 하는 것으로, 그 구조 및 형태는 다양할 수 있으며, 이로 인해 권리범위가 제한되지 않음은 당연하다.
상기 산소공급부(200)는 상기 내장하우징(300)에 구비되어 사용자의 호흡을 위하여 산소를 공급하는 구성요소로서, 산소압축용기 또는 산소발생기와 같이 산소를 공급할 수 있으면 어떠한 형태로 구성되어도 무방하며, 이로 인해 권리범위가 제한되지 않음은 당연하다.
또한 상기 산소공급부(200)는 산소가 저장되는 저장탱크(210)와, 사용자에게 기 설정된 유량으로 산소를 공급하도록 하는 레귤레이터(220)를 포함할 수 있다. 이때 상기 레귤레이터(220)는 상기 저장탱크(210)에서 배출되는 산소의 유량을 조절함으로써 사용자에게 기 설정된 유량으로 산소를 공급하도록 한다.
즉 상기 레귤레이터(220)가 산소공급부(200)에 구비됨으로써, 사용자에게 공급되는 산소의 유량을 조절하여 사용자에게 과도한 산소가 공급되지 않도록 할 수 있다.
또한 상기 산소공급부(200)는 상기 수용공간 내부의 온도가 기 설정된 온도보다 높은 경우 또는 산소공급부(200)의 내부 압력이 기설정된 압력보다 높은 경우에 산소를 자동으로 배출하는 안전유닛(미도시)을 더 구비할 수 있다.
상기 호흡부(310)의 배출구는 내장하우징(300)에 장착되어, 상기 수용공간 내부의 압력이 기 설정된 압력 이상으로 증가할 경우 상기 수용공간 내부의 공기를 상기 수용공간 외부로 배출시키는 구성요소이다.
전술한 바와 같이 외장하우징(100)은 사용자의 머리를 감싸도록 구비되는 만큼 상기 외장하우징(100)의 내부는 실질적으로 밀폐된 공간이 될 것이고, 이에 따라 사용자의 호흡 시 배출되는 공기를 외장하우징(100) 외부로 배출시키지 못한다면 외장하우징(100) 의 내부 압력이 높아지게 되므로, 상기 호흡부(310)의 배출구는 상기 외장하우징(100) 내부의 수용공간 압력이 기 설정된 압력 이상으로 증가할 경우 상기 수용공간 내부의 공기를 상기 외장하우징(100) 외부로 배출시킬 수 있다.
이때 호흡부(310)의 배출구를 통해서 상기 수용공간 내로 정화되지 않은 외기가 들어올 경우에는 본 발명에 따른 산소 마스크의 효과가 저하될 수 있다. 따라서 상기 호흡부(310)의 배출구는 상기 수용공간 내부의 공기를 상기 외장하우징(100) 외부로 배출시키면서도, 외기의 유입은 차단하는 일방향 밸브 형태로 형성될 수 있다.
상기 초기호흡용 밸브(700)는 사용자의 초기 호흡에 필요한 공기를 상기 외장하우징(100) 외부로부터 상기 수용공간 내부로 공급하는 공기유동경로를 포함한다.
즉 상기 초기호흡용 밸브(700)는 사용자가 외장하우징(100)을 장착한 상태에서 최초 호흡을 수행할 경우, 들숨에 의해 상기 외장하우징(100) 외부의 공기를 상기 수용공간 내부로 유입시키게 된다.
이와 같은 초기호흡용 밸브(700)에 따라 산소 마스크를 사용하기 직전 사용자가 호흡 주머니(800)에 공기를 불어넣는 과정을 생략할 수 있으며, 따라서 편리하고 신속하고 산소 마스크를 사용할 수 있게 된다.
또한 상기 초기호흡용 밸브(700)는 사용자의 초기 호흡 이후 비사용 상태로 전환될 수 있다. 이는 외부의 공기가 상기 수용공간 내부로 지속적으로 유입되는 것을 방지하기 위한 것이다. 즉 상기 초기호흡용 밸브(700)는 사용자의 초기 호흡 시에만 외부 공기를 1회 유입시키고, 이후에는 사용되지 않도록 하여 상기 외장하우징(100) 내부의 공기가 오염되는 것을 방지할 수 있다.
이때 최초 호흡 이후에는 상기 외장하우징(100) 내부의 압력이 일정 수준으로 유지될 수 있으므로, 상기 초기호흡용 밸브(700)의 밸브는 최초 호흡 과정에서만 압력에 의해 개방되며, 최초 호흡 이후에는 개방되지 않게 된다.
이와 같은 초기호흡용 밸브(700)가 구비된 형태는 하나의 실시예로서, 상기 초기호흡용 밸브(700)는 생략될 수도 있음은 물론이다.
상기 필터부(810)는 상기 내장하우징(300)에 구비되며, 사용자의 날숨에 포함된 이산화탄소의 적어도 일부를 제거하는 역할을 수행한다.
일반적으로 들숨에 포함되어 있는 산소는 체내에서 신진대사를 거치고 날숨으로 배출될 때, 약 4.5%의 산소가 이산화탄소로 전환된다. 종래에는 호흡 과정에서 전환된 이산화탄소가 포함된 공기를 그대로 외부로 배출시키는 방식이 적용되었으나, 본 발명의 경우 날숨을 재호흡하는 기술을 통해 종래의 산소 마스크 대비 사용시간을 비약적으로 연장시킬 수 있다.
즉 상기 필터부(810)는 사용자의 호흡에 의한 공기 유동 경로 상에 구비되어, 사용자의 날숨에 포함된 이산화탄소를 흡착에 의해 제거하거나, 또는 화학 반응을 통해 산소로 전환하여 공급할 수 있다. 이때 상기 이산화탄소의 흡착 물질로는 알카리 금속계 수산화물, 실리카, 폴리에틸렌이민(Polyethyleneimine) 등이 사용될 수 있으나, 흡착 물질 및 화학반응을 통한 산소 전환 물질의 종류는 이에 제한되지 않음은 물론이다.
이때 상기 필터부(810)의 전방에는 호흡 주머니(800)가 연결될 수 있으며, 상기 필터부(180)의 후방으로는 사용자가 입으로 물 수 있는 마우스피스(850)가 구비될 수 있다.
그리고 본 실시예에서 상기 필터부(180) 및 상기 마우스피스(850) 사이에는, 사용자가 전술한 호흡부(310)의 배출구를 통해 호흡을 배출하기 위한 상황에서 들숨만이 가능하도록 일 방향의 공기 유동 경로를 가지는 체크밸브(820)가 더 구비될 수도 있다. 이와 같은 경우 상기 산소공급부(200)를 통해 공급된 산소가 상기 체크밸브(820)를 통과하여 사용자에게 공급될 수 있다.
한편 일반적으로 상술한 이산화탄소 제거 과정은 온도에 따라 영향을 받게 되며, 따라서 산소 마스크의 사용계절, 사용지역 등 산소 마스크의 사용 상황에 따라 이산화탄소 제거율은 차이가 날 수밖에 없다.
도 4에 도시된 그래프 및 이하의 <표 1>과 같이, 온도가 낮을수록 시간 당 이산화탄소 제거율이 점차 저하된다는 것을 확인할 수 있다.
EP-PEI/SiO2 CO2 capacity in 5 min
Temperature 10 ℃ 5.8 wt% (80%)
15 ℃ 6.2 wt% (83%)
20 ℃ 6.5 wt% (84%)
30 ℃ 6.8 wt% (91%)
특히 온도가 낮은 냉대지역 또는 수중지역에서는 이산화탄소 제거율이 크게 떨어지게 될 것이다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 경우 온도조절모듈(830)이 더 구비될 수 있다.
즉 상기 온도조절모듈(830)은 사용자의 호흡에 의한 공기 유동 경로의 온도를 조절하여, 외부 환경에 구애되지 않고 이산화탄소 제거율을 의도대로 제어할 수 있도록 한다.
특히 본 실시예의 경우 사용자의 호흡에 의한 공기 유동 경로의 온도를 센싱하는 온도센싱모듈(840)을 더 포함할 수 있으며, 이에 따라 상기 온도조절모듈(830)은 상기 온도센싱모듈(840)의 센싱 결과에 의거하여 상기 사용자의 호흡에 의한 공기 유동 경로의 온도를 제어할 수 있다.
이때 상기 온도조절모듈(830)은 이산화탄소 제거율을 균일하게 유지하도록 할 수도 있으나, 상황에 따라 이산화탄소 제거율이 가변되도록 제어할 수도 있음은 물론이다.
또한 본 실시예에서 상기 온도센싱모듈(840)은 상기 외장하우징(100)의 내측에 구비되는 것으로 하였으며, 상기 온도조절모듈(830)은 상기 필터부(810)를 감싸는 것으로 하였으나, 상기 온도센싱모듈(840) 및 상기 온도조절모듈(830)의 위치는 이에 제한되지는 않으며 이외의 다양한 위치에 구비될 수 있음은 물론이다.
이하에서는, 도 5 내지 도 8을 통해 본 발명의 산소 마스크를 이용한 호흡 과정에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이 사용 시초에 상기 호흡 주머니(800)는 수축되어 있는 상태를 가진다. 전술한 바와 같이, 종래에는 상기 호흡 주머니(800)에 공기를 불어넣은 뒤 사용이 가능하였으나, 본 발명에서는 상기 초기호흡용 밸브(700)에 의해 상기 호흡 주머니(800)가 수축되어 있는 상태에서 산소 마스크를 신속하게 사용할 수 있다.
그리고 사용자가 최초 호흡을 위해 공기를 들이마시게 되면, 상기 초기호흡용 밸브(700)를 통해 외부로부터 공기가 상기 수용공간의 내부로 유입된다.
이후 사용자가 최초 호흡을 위해 들이마신 공기를 내뱉을 경우, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 호흡 주머니(800) 내로 공기가 들어가 팽창하게 된다.
또한 사용자의 날숨은 들숨에 의해 체내로 유입된 공기에 비해 산소량이 감소한 상태를 가지게 되므로, 상기 필터부(830)는 재호흡을 위해 날숨에 포함된 이산화탄소를 제거하거나 산소로 전환시킬 수 있다.
그리고 상기 과정에서 총 산소량이 감소하게 될 경우, 상기 산소공급부(200)는 줄어든 산소량에 대응되는 양만큼의 산소를 사용자 측으로 배출하여 감소한 산소량을 보상시킬 수 있다.
이후 사용자가 지속적으로 호흡을 수행할 경우, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 상기 호흡 주머니(800)가 팽창 및 수축을 반복하게 되며, 마찬가지로 이 과정에서 상기 필터부(830)는 재호흡을 위해 날숨에 포함된 이산화탄소를 제거하거나 산소로 전환시킬 수 있으며, 점차 감소하는 산소량은 상기 산소공급부(200)에 의해 보상될 수 있다.
다만, 이와 같은 과정이 반복될 경우 상기 수용공간 내부의 공기량이 일정한 상태에서 상기 산소공급부(200)에 의해 산소가 더 발생되므로, 상기 수용공간 내부의 압력이 계속하여 증가되는 문제가 있다.
이에 따라 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 내장하우징(300)에 구비되는 호흡부(310)의 배출구는 상기 수용공간 내의 압력이 기 설정된 압력 이상으로 증가할 경우 상기 수용공간 내부의 공기를 상기 외장하우징(100) 외부로 배출시키게 되며, 결과적으로 상기 수용공간 내부의 압력이 일정 수준으로 유지될 수 있다.
한편 도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 산소 마스크의 모습을 나타낸 도면이다.
도 9에 도시된 본 발명의 제2실시예의 경우, 전술한 제1실시예와 전체적인 구성요소는 모두 동일하게 형성되나, 상기 온도센싱모듈(840)이 상기 필터부(840) 내측에 구비된다는 점이 다르다.
즉 본 실시예에서는 상기 온도센싱모듈(840) 직접적으로 사용자의 호흡 시 공기 유동 경로 상에 노출된 상태로 구비되며, 이에 따라 상기 온도조절모듈(830)을 통해 날숨의 온도를 보다 효과적이고 정확하게 제어할 수 있도록 한다.
본 실시예와 같이, 상기 온도센싱모듈(840) 및 상기 온도조절모듈(830)의 위치는 다양한 위치에 구비될 수 있음을 알 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
본 발명은 사용자가 유독가스에 노출된 상황에서 질식사를 방지하기 위한 산소 마스크로서, 온도조절모듈을 포함하여 호흡 시 배출되는 이산화탄소를 효과적으로 제거할 수 있도록 하는 산소 마스크에 관한 것이다.

Claims (6)

  1. 사용자 안면 전방 측에 구비되는 내장하우징;
    상기 내장하우징에 구비되어 사용자의 호흡을 위하여 상기 수용공간 내에 산소를 공급하는 산소공급부;
    상기 내장하우징에 구비되며, 사용자의 호흡에 의한 공기 유동에 따라 팽창/수축을 반복하는 호흡 주머니;
    사용자의 날숨에 포함된 이산화탄소의 적어도 일부를 제거하는 필터부; 및
    사용자의 호흡에 의한 공기 유동 경로의 온도를 조절 가능하게 형성되는 온도조절모듈;
    을 포함하는 산소 마스크.
  2. 제1항에 있어서,
    일측에 사용자의 머리가 삽입되는 개구부가 형성되며, 내부에 상기 개구부와 연통되고, 상기 내장하우징이 구비되는 수용공간이 형성된 외장하우징을 더 포함하는 산소 마스크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 필터부는 사용자의 날숨에 포함된 이산화탄소의 적어도 일부를 화학 반응을 통해 산소로 전환하도록 형성된 산소 마스크.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 필터부는 사용자의 날숨에 포함된 이산화탄소의 적어도 일부를 흡착하여 제거하도록 형성된 산소 마스크.
  5. 제1항에 있어서,
    사용자의 호흡에 의한 공기 유동 경로의 온도를 센싱하는 온도센싱모듈을 더 포함하는 산소 마스크.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 온도조절모듈은, 상기 온도센싱모듈의 센싱 결과에 의거하여 상기 사용자의 호흡에 의한 공기 유동 경로의 온도를 제어하도록 형성되는 산소 마스크.
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