KR20200020747A

KR20200020747A - 광 필터를 구비한 개인용 위생 마스크

Info

Publication number: KR20200020747A
Application number: KR1020200015021A
Authority: KR
Inventors: 박행배; 최유진
Original assignee: 박행배; 최유진
Priority date: 2020-02-06
Filing date: 2020-02-06
Publication date: 2020-02-26

Abstract

본 발명은 균의 크기나 종류에 무관하게 바이러스의 DNA를 분해하여 호흡하는 공기와 내부 마스크의 살균을 지속성 있게 수행하여, 전염병과 호흡기 질환을 예방하도록 고안된; 광 필터 장치가 구비된 개인용 위생 마스크에 관한 것이다.
이에 대한 본 발명의 특징적인 구성은, 얼굴 윤곽에 밀착되어 형상을 유지하는 외부 하우징과; 상기 외부 하우징의 외측에 결합 되어, 호흡하는 공기를 통행시키는 다수의 홀로 이루어진 공기 통로와; 상술한 공기 통로의 내부에 소독 파장의 광선을 조사하여, 호흡을 위해 통행하는 공기 중의 바이러스의 DNA를 분해하는 역할의 광원 모듈과; 상술한 광원 모듈에 전원을 인가하는 전원 스위치와, 상술한 광원 모듈에 전원을 공급하는 전원 공급원과; 상술한 전원 공급원에서 출력된 전류와 전압을 상술한 광원 모듈에 적합한 전류와 전압으로 변환시키는 전원 변환장치가 조합되어 광 필터가 구성된다. 한편, 마스크의 형상을 유지하는 외부 하우징의 내측에는; 광선이 피부에 직접 조사되는 것을 방지하는 역할과, 유해 부유물을 걸러주는 역할과, 광 촉매가 도포되어 지속적인 항균성을 유지하는 역할을 수행하는, 내부 마스크가 구성되어 결합체에 의해 마스크 외부 하우징과 결합된다.
상술한 본 발명의 구성에 의하면; 광원 모듈을 통해 살균 파장의 UV 광선이 안정적으로 방출되고, 방출된 광선은 호흡하는 공기와 내부 마스크를 상시 살균하는 역할이 수행되므로; 마스크의 사용 기한이 연장되는 경제적인 효과와, 폐기량을 감소시키는 환경오염방지 효과뿐만 아니라, 착-탈 구조로 되어있어 오염 또는 수명이 다한 부품의 교체가 가능하게 하는 등의 효과가 있다.

Description

광 필터를 구비한 개인용 위생 마스크{Personal sanitary mask with light filter}

본 발명은 광 필터를 구비한 개인용 위생 마스크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광 필터에서 방출되는 살균 파장 대역의 광선에 의해서 호흡하는 공기가 공기 통로에서 살균되는 동시에 내부 마스크의 표면에 도포된 광 촉매의 활성화 작용으로, 마스크에 상시 살균 기능이 수행되므로; 호흡기 질환과 전염병을 예방하게 되고, 마스크의 수명이 연장되며 또한, 살균 파장의 광선이 직접 피부에 조사되는 것이 회피 되는 구조로 안전성이 있는; 광 필터를 구비한 개인용 위생 마스크에 관한 것이다.

일반적으로 개인위생용 마스크는; 공기 중에 부유하는 황사 등의 미세물질에 의한 호흡기 질환의 예방과, 유해 세균이나 질병에 감염된 환자의 비말을 통한 호흡기 전염병을 차단하기 위하여 사용되고 있다.

일반적으로 개인위생용 마스크의 재질은 섬유 또는 펄프로 되어있고, 구성적인 측면으로는; 유해 세균 차단을 목적으로 활성탄, 은 나노 물질 등이 함유된 충진 제가 구성된 필터 교체 방식과, 마스크 재질의 공극을 이용한 안면 부 여과 방식으로 구분된다.

상기와 같은 모든 마스크는 재질의 종류 및 구성상의 구분과 관계없이 모두 인체의 코와 입에 근접하여 접촉되므로 마스크의 청결은 중요한 위생관리 인자이다.

세균은 땅속, 물속, 공기 속, 사람의 몸속 등 어느 곳에나 양분이 있으면 기생한다.

세균이 서식 및 증식하기 위해서는, 양분과 함께 알맞은 온도와 습도 및 산소가 필요하다.

한편, 세균을 사멸하기 위한 소독방법으로는; 화학성분의 항균제나 광선에 의한 소독방식이 사용되고 있으며, 마스크는 제조 공정의 마지막 단계에서 이러한 소독 과정을 거쳐 소비자에게 공급되게 된다.

상기의 소독 과정을 거쳐 살균 상태로 소비자에게 공급된 마스크는, 호흡의 과정에서 발생되는 습도와 온도로 인하여 세균이 서식하기에 유리한 조건이 조성되며, 이러한 연유로 장시간 사용한 마스크는 위생상 유해하므로 일회용 사용이 권장되고 이는 경제적 부담과 폐기에 따른 환경오염의 원인이 되는 문제점이 있다.

상기의 화학물질에 의한 소독방법에서는; 알콜 또는, 염소계 화합물이 주로 사용되나, 이러한 물질은 일정 시간 외기에 노출되면 소독 력을 상실하는 단점이 있으며 한편, 재질의 공극을 이용하여 바이러스 균을 걸러주는 마스크 방식은; 유행하는 전염병의 원인이 되는 바이러스의 크기보다 마스크 재질의 공극이 작아야 바이러스를 걸러주는 효과가 있는 방식이므로, 원인균이 밝혀지지 않은 초기 전염병의 확산 방지와 예방에 어려운 문제점이 있다.

한편, 소독 효과의 지속시간이 짧은 마스크의 단점을 보완하는 방법으로; 소독 효과의 지속성이 있는, 광 촉매가 도포된 항균 재질을 사용하기도 한다.

그러나, 광 촉매는 조사되는 광선에 반응하여 공기 중의 부유 유해물질인 휘발성 유기화합물이나 부유 세균을 제거하는 효과가 있으나, 광 촉매에 일정 광량의 광선이 직접 조사되어야 그 효과가 발현되는데, 야간이나 실내와 같은 광량이 부족한 환경에서는 그 효과가 반감되는 또 다른 문제점이 있다.

한편, 광선에 의한 소독방식은 일반적으로 200nm ~ 390nm 대역의 자외선 광선이 사용되며, 이러한 자외선 중에서도 UV-C 대역인 200nm ~280nm 파장의 광선이 세균의 DNA를 파괴하고 특수물질에 화학 반응의 효과가 커서 살균이나 경화 장치 등에 주로 이용된다.

그러나, UV-C 대역의 자외선이 피부에 장시간 노출되게 되면 심한 경우 피부 화상까지 유발하게 되므로, 안면에 직접 착용하는 마스크에 광선에 의한 소독을 상시 실시하려면 광선이 피부에 직접 노출되지 않는 안전성이 담보되어야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여; 바이러스의 크기나 종류에 무관하게 바이러스를 살균하게 되고 또한, 사용 장소에도 무관하게 상시 소독이 이루어져, 보다 위생적으로 마스크의 장시간 사용이 가능하도록 구상된 광 필터가 구비 되어있는 개인용 위생 마스크의 구성 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 구성은; 마스크의 형상을 유지하기 위한 마스크 외부 하우징과, 상기 마스크 외부 하우징의 표면에 결합 되어 소독 파장의 광선을 방사하는 광 필터와, 상기 광 필터의 광원을 구동하기 위한 전원을 공급하여 주는 전원 공급원과, 상기 전원 공급원의 전기를 광원에 적합한 전류와 전압으로 변환하는 전원 변환장치와, 상기 전원 변환장치와 연계되어 광원의 구동을 인가하는 전원 스위치와, 상기 외부 하우징의 내부에는 광 촉매가 도포된 섬유나 펄프 재질로 이루어진 내부 마스크가 결합 되는 것을 포함하여 이루어 진다.

상술한 외부 하우징에 결합된 광 필터는 호흡을 위한 공기가 출입할 수 있는 공기 통로가 구성되고, 상기 공기 통로의 내부에 광원 모듈이 구성되어 호흡을 위해 출입하는 공기에 살균 파장의 광선이 직접 조사되는 구조로; 호흡하는 공기 중의 바이러스의 DNA가 파괴되어 소독되도록 자외선 파장의 광선이 방출되는 광원의 조합으로 광원 모듈이 구성되고 또한, 소독에 필요한 체류 시간을 갖는 크기로 공기 통로가 구성됨이 바람직하다.

상술한 광 필터는; 살균 파장의 자외선 광원으로 구성된 광원 모듈과, 상기 광원 모듈에 적절한 전원을 공급하는 전원공급 장치와, 호흡하는 공기가 출입하는 공기 통로로 구성된다.

상술한 광원 모듈을 구성하는 광원으로는; 소독 기능이 있는 400nm 이하 파장의 광선을 방사하는 LED 자외선 광원으로서, 살균력이 우수한 200nm ~ 300nm 파장의 UV-C 대역의 광원으로 구성됨이 더욱 바람직하다.

상술한 광원 모듈은; PCB 기판 위에 소독 기능이 있는 파장의 반도체 광원이 최소 하나에서 수 개가 장착되어 구성된다.

상술한 전원 공급 장치는; 광원 구동을 인가하는 온-오프 기능의 전원 스위치와, 상술한 광원에 전기를 공급하는 전원 공급원과, 상술한 전원 공급원에서 발생한 전압과 전류를 광원에 적절한 전압과 전류로 변환하는 전기 변환장치를, 조합하여 PCB 기판에 장착하여 구성된다.

상술한 전원 공급원은 배터리 또는, 태양광 패널과 연계된 배터리이다.

한편, 상술한 내부 마스크는; 섬유나 펄프 재질로 이루어지며, 외부 하우징의 내부에 벌크로나 단추에 의해 결합 및 교체가 가능한 구조이고, 상기 외부 하우징에 장착된 광 필터에서 방사되는 빛에 반응하여 항균력을 갖게 되는 광 촉매가 표면에 도포되어 구성되며 또한, 그 크기는 광선이 피부에 직접 조사되지 않도록 광선의 방사 범위보다 넓은 면적으로 구성됨이 바람직하다.

본 발명에 따른 광 필터를 구비한 개인 위생용 마스크에 의하면; 흡입하는 공기가 공기 통로에 방사되는 살균 파장의 광선에 의해 바이러스 균의 종류와 크기에 무관하게 바이러스 균의 DNA를 파괴하여 사멸시키므로, 개인의 위생과 전염병의 확산을 방지하는 효과가 있다.

또한, 실리콘, 합성피혁 등의 재질로 구성된 외부 마스크와 피부에 직접 접촉하는 내부 마스크의 이중 구조로 구성되어 착용을 위한 과정에서 손을 통한 오염을 미연에 방지하는 효과가 있다.

또한, 인체에 유해한 자외선이 피부에 직접 노출되는 것을 방지하는 안전성이 있다.

또한, 소독력이 우수한 자외선 광선의 살균작용과 광 촉매의 항균 작용으로, 마스크에 서식하는 균을 사멸하는 상시 소독 효과로, 마스크의 사용 기한을 연장하는 경제적인 효과와 폐기물의 발생량이 감소되는 환경오염 방지 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 구체적인 실시 예를 구현한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 광 필터가 구비된 개인용 위생 마스크의 구성에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세히 기술한다.

본 발명에 따른 광 필터가 구비된 개인용 위생 마스크는 도 1에 도시한 바와 같이; 안면에 밀착되어 코와 입을 가리는 3D 입체 형태인 마스크의 형상을 유지하는 마스크 외부 하우징(S001)과; 상기 마스크 외부 하우징(S001)의 공기 통로(S012)의 윗면에 결합 되어, 호흡을 위해 출입하는 공기를 공기 통로(S004, S012)에서 살균 파장의 광선으로 바이러스 균의 DNA를 분해하여 살균하는 광 필터(S003)와; 상술한 광 필터(S003)에서 방사되는 소독 파장의 광선이 피부에 직접 노출되는 것을 방지하는 역할 및 공기 중의 유해 부유 성분을 필터링하는 내부 마스크(S002)의; 조합으로 구성되어 있다.

본 발명에 따른 구성에 대하여 보다 상세히 설명하면, 상술한 마스크 외부 하우징(S001)은; 형상을 유지함과 동시에 오염에 강하면서 유연한 재질인 실리콘 또는, 합성피혁 또는, 합성수지의 재질로 구성되고 또한, 광 필터가 부착되는 일 측면에는 호흡을 위한 공기 통로(S012)가 구성되고 또한, 상기 공기 통로(S012)와 접한 외부 면의 상부에는 광 필터(S003)가 분해가 가능한 구조로 결합 되며, 외부 마스크(S001)의 내측에는 결합체(S013)에 의해 마스크 외부 하우징과 내부 마스크(S002)가 착-탈이 가능하도록 결합 되는 구조이다.

상술한 광 필터(S003)는; 170nm ~ 400nm 범위의 파장을 갖는 광선이 방출되는 반도체 광원(S010)이 하나 또는, 수 개가 조합되어 pcb 기판(S008)에 실장 되어 광원 모듈(S009)을 구성하고 또한, 광원에서 방출되는 광선이 호흡을 위한 공기 통로(S004, S012)의 내부로 조사되는 구조이다.

상술한 전원 공급장치(S019)는; 마스크 외부 하우징(S001)의 일 측면에 부착되거나 또는, 광 필터(S003)의 내부에 부착되어, 광 모듈(S009)의 광원(S010)에 전원을 인가하는 전원 스위치(S005)와. 상기 광 모듈의 광원에 필요한 전기를 공급하는 전원 공급원(S006)과, 상기 전원 공급원(S006)에서 발생되는 전류와 전압이 반도체 광원(S010)에 적합하도록 전류와 전압이 조절되는 전원 변환 장치(S007)의, 조합으로 구성된다.

한편, 광 필터의 내측 하부(S011)는; 투명한 실리콘, 또는, 투명한 폴리카보네이트, 투명한 고무, 투명한 합성수지 등의, 광이 투과되는 재질에 다수의 구멍을 구성하여 상기 광 필터(S003)의 광원(S010)에서 방출되는 소독 파장의 광선이 마스크 외부 하우징의 공기 통로(S012)를 통하여 내부 마스크(S002)의 일부 표면에 조사되도록 구성하였다.

한편, 상술한 내부 마스크(S002)는; 부직포 이거나, 섬유이거나, 펄프인 재질로써, 한 겹에서 수 겹으로 구성되고 또한, 내부 마스크(S002)의 내부에 활성탄, 규조토 등의 헤파필터 기능을 갖는 충진 제(S016)가 구성될 수도 있다.

또한, 상술한 내부 마스크(S002)는 광 필터(S003)에서 방출되는 광선의 조사면 보다 넓은 크기로 구성되어 광선이 피부에 직접 조사되는 것을 방지하는 구조이다.

또한, 상술한 내부 마스크(S002)는; 단추 또는, 베크로 등의 결합체(S013)에 의해, 마스크 외부 하우징(S001)과 서로 결합되는 구조로, 필요시에 교체가 용이하다.

또한, 호흡의 열과 습도로 인하여 장시간 사용 시에, 균이 서식 및 증식하기 쉬운 환경이 조성되는 내부 마스크(S002)의 표면에는 광 촉매를 도포 하여, 살균력을 상승시켜주는 것이 더욱 바람직하다.

상기와 같은 구조와 구성으로 이루어진 본 발명은, 광선에 의해 호흡하는 공기에 부유하는 박테리아의 DNA를 분해하여 직접 살균하는 작용과 함께, 균이 서식하기 쉬운 내부 마스크의 표면을 광 촉매와 광선에 의해 살균하고 항균성을 유지 시켜, 상시 소독 기능을 수행하게 되는 것이다.

또한, 소독에 필요한 자외선 대역 파장의 광선이 피부에 직접 노출되는 것을 방지하는 안전성이 확보된 구조이다.

다음은 본 발명을 구현한 구체적인 실시 예이다.

실시 예

외부 하우징(S001); 실리콘 고무 재질로 얼굴에 밀착되면서도 코와 입에 직접 접촉되지 않는 3D 입체 구조로 성형하였고 또한, 좌우 각 일측에는 얼굴에 착용할 수 있는 고무밴드 재질의 귀걸이(S014)를 장착하여 안면에 고정 및 착-탈이 가능하도록 구성하였다.

전원 스위치(S005); 기존 시중에서 구매가 가능한 초소형 버튼 스위치인 SMD 타입의 마이크로 텍트 스위치(모델명 HX-A06-C1)를 광 필터(S003) 내부에 위치한 광원 모듈(S009)과 연계하여 광 필터(S003)의 외부에 버튼이 노출되도록 장착하였다.

전원 공급원(S006); 단추 코인-셀 배터리 Ag10 시계용 1.5V 배터리 3개를 병렬로, 광 필터(S003) 내부에 설치하였다.

전류 및 전압 변환장치(S007); 배터리 3개가 직렬 연결된 전원 공급원(S006)의 출력 전압 4.5V를 광원(S010)인 심 자외선 LED의 정격구동 전압인 3.8V로 감압 되도록 저항을 사용하여 광원(S010)과 전원 스위치(S005)와 연계하여 PCB 기판(S008)에 실장 후, 광 필터(S003)의 내부에 장착하였다.

광원; LG이노텍의 심 자외선 LED 광원(S010) 3개를 병렬로 PCB 기판(S008)에 실장 하여 광원 모듈(S009)을 구성하고, 상기 광원(S010)에서 방출되는 광선이, 공기 통로(S004, S012)와 내부 마스크(S002)의 겉감(S015)에 조사되도록, 광 필터 내측 하부(S011)의 광원(S010)에서 방출되는 광선의 방향이 내부 마스크(S002)를 향하도록 하여 광원모듈(S009)을 설치하였다.

내부 마스크; 시중에서 판매하는 기성의 부직포 재질의 마스크를 이용하여 겉감과 안감의 2중 구조로 구성하였다.

상기의 내부 마스크(S002)는 광선이 방사되는 면적보다는 크고, 마스크 외부 하우징(S001) 대비 95%의 면적을 갖는 크기로 구성하였다.

또한, 상술한 내부 마스크(S002)의 겉감 표면(S015)에 바인더를 바른 후에 광 촉매인 산화 티타늄 분말을 표면에 도포 하였다.

마스크 외부 하우징(S001)과 내부 마스크(S002)의 상하, 좌우 각 일변의 대칭점에 직경 50mm의 벌크로(S013)를 설치하여, 마스크 외부 하우징(S001)과 내부 마스크(S002)가 결합하여 장착되도록 하였다.

상기의 실시 예와 같은 구조와 구성으로 이루어진 본 발명은, 호흡하는 공기중의 바이러스 균의 종류와 크기에 무관하게 사용 중에도 안전하게 상시 살균하게 됨으로서 전염성 호흡기 질환의 예방에 탁월한 효과와 더불어 마스크 사용 기간의 연장과 폐기량이 감소 됨으로서 경제적인 효과와 환경오염 방지에 효과가 있게 되는 것이다.

S001; 마스크 외부 하우징
S002; 내부 마스크
S003; 광 필터
S004; 광 필터에 조성된 공기 통로
S005; 전원 스위치
S006; 전원 공급원
S007; 전기 변환장치
S008; +측 배터리 접속 및 전기 변환장치와 광원 모듈 겸용의 PCB 기판
S009; 광원 모듈
S010; 광원
S011; 광 필터 내측 하부
S012; 마스크 외부 하우징에 조성된 공기 통로
S013; 내-외부 마스크 결합용 벨크로 또는, 단추
S014; 마스크 착-탈용 고무밴드
S015; 내부 마스크 겉면
S016; 헤파필터 기능의 충진제
S017; 내부 마스크 안감
S018; 전원 스위치 및 -측 배터리 접속 겸용 PCB
S019; 전원 공급장치

Claims

살균 파장 대역의 반도체 광원의 광선에 의해 호흡하는 공기가 살균되도록, 200nm ~ 400nm 파장의 광선을 방출하는 LED 자외선 광원과 호흡하는 공기가 출입하는 공기 통로가 구성된, 광 필터를 구비한 개인위생용 마스크
살균 파장의 반도체 광원을 구동하는 전원 공급원이 배터리 이거나, 태양광 패널로 구성된, 개인위생용 마스크
살균 파장의 광선이 공기 통로와 내부 마스크에 방사되도록 구성된, 개인위생용 마스크
안면 부 마스크의 표면에 광 촉매가 도포된, 개인위생용 마스크