KR101682685B1

KR101682685B1 - 냉각 컵, 냉동 지방 분해 장치 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR101682685B1
Application number: KR1020160048921A
Authority: KR
Inventors: 정성재
Original assignee: 정성재
Priority date: 2016-04-21
Filing date: 2016-04-21
Publication date: 2016-12-06

Abstract

본 발명은 냉각 컵, 냉동 지방 분해 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동 지방 분해 장치는 피시술자의 치료 부위에 접촉되는 냉각부, 그리고 냉각부의 복수의 부위에 각각 착탈 가능하게 결합되어 냉각부를 냉각시키는 복수 개의 핸드피스 몸체를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 냉동 지방 분해 장치에 의하면 비만 치료 범위를 확장시키면서도 냉각 컵의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다.

Description

냉각 컵, 냉동 지방 분해 장치 및 그 제어 방법{Ice Cup, Device for Lipolysis using Cooling and Control Method thereof}

본 발명은 지방 분해 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피시술자의 피부 조직을 냉각시켜 지방을 분해하는 냉각 컵, 냉동 지방 분해 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

비만은 만병의 원인으로 알려져 있다. 비만의 원인은 여러 가지가 있지만 가장 큰 영향을 주는 요소는 바로 신체에 과도하게 쌓인 지방이다. 이 지방이 비만으로 이어지면서 간, 혈관 또는 혈액에 고이게 되어 지방간, 동맥경화나 고지혈증 등의 증상으로 나타나게 된다.

비만을 해소하기 위한 다양한 다이어트 방법 및 수술과 같은 외과적 치료 방법이 존재하고 있다. 그러나 다이어트는 사람들에게 성공하기 쉽지 않으며, 수술적 방법은 위험 부담이 있다.

현재까지 소개된 피하 지방층 또는 지방 조직을 줄이는 비침습적 방법으로는 고주파나 광선 등을 이용하여 피하 지질 과다 세포 영역에 열을 가하는 방법이 있다. 또 다른 방법으로서 직접 냉각(Direct Cooling)을 통해 표피나 신경 등의 조직에는 손상을 주지 않고 지방 세포만을 선택적으로 파괴하는 원리, 즉 세포 사멸(apoptosis) 원리에 의해 지방 세포가 자연 괴사하도록 유도하는 방법이 있다. 이를 냉동 지방 분해술(Cryolipolysis)이라 한다.

종래의 냉동 지방 분해술을 이용한 장치의 경우 하나의 핸드피스에 피시술자의 피부를 흡입하기 위한 하나의 흡입 컵이 장착되어 사용되기 때문에 흡입 컵의 사이즈에 의해 비만 치료 범위가 결정되었다.

이에 비만 치료 범위를 확장하기 위하여 흡입 컵의 사이즈를 크게 할 경우 하나의 핸드피스로는 흡입 컵의 온도를 일정하게 유지시키기 어려운 문제점이 있었다.

한국공개특허공보 제2012-0018779호 (공개일 2012. 03. 05.)

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 하나의 냉각 컵에 두 개 이상의 핸드피스 몸체를 착탈 가능하게 결합시켜 비만 치료 범위를 확장시키면서도 냉각 컵의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있는 냉각 컵, 냉동 지방 분해 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 명시적으로 언급된 목적 이외에도, 후술하는 본 발명의 구성으로부터 달성될 수 있는 다른 목적도 포함한다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 냉동 지방 분해 장치는 피시술자의 치료 부위에 접촉되는 냉각부, 그리고 상기 냉각부의 복수의 부위에 각각 착탈 가능하게 결합되어 상기 냉각부를 냉각시키는 복수 개의 핸드피스 몸체를 포함한다.

상기 냉각부는 일면이 개방되어 상기 피시술자의 치료 부위를 흡인하여 수용하는 공간이 형성되고, 타면은 상기 복수 개의 핸드피스 몸체에 형성된 흡입 관로와 각각 연결되는 복수 개의 흡입 관로가 형성될 수 있다.

상기 냉각부는 상기 타면에 상기 복수 개의 핸드피스 몸체를 각각 착탈 가능하게 고정하기 위한 복수 개의 고정수단을 구비할 수 있다.

상기 핸드피스 몸체는 상기 냉각부를 냉각시키는 열전소자, 그리고 상기 열전소자의 타면에 부착되어 상기 열전소자에서 발생되는 열을 냉각시키는 열교환부를 포함할 수 있다.

상기 열전소자에서 발생하는 역기전력을 기초로 상기 냉각부의 온도를 산출하여 상기 냉각부의 온도를 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 열교환부는 상기 냉각부를 냉각시키는 냉각수가 순환되고, 상기 제어부는 상기 역기전력과 상기 열전소자를 구동하는 구동 전압이 혼재된 전압을 측정하고, 상기 냉각수의 온도를 측정하는 검출부, 그리고 상기 구동 전압과 상기 역기전력 사이의 상관관계를 기초로 상기 측정 전압을 이용하여 상기 역기전력을 계산하고, 상기 측정된 냉각수의 온도를 이용하여 상기 열전소자 타면의 온도를 계산하며, 상기 계산된 역기전력과 상기 계산된 열전소자 타면의 온도를 이용하여 상기 열전소자 일면의 온도를 계산하는 계산부를 포함할 수 있다.

상기 계산부는 상기 계산된 열전소자 일면의 온도를 소정의 알고리즘을 통해 보정하여 상기 냉각부의 온도를 산출할 수 있다.

상기 소정의 알고리즘은 상기 열전소자의 구동 에너지량 또는 상기 열전소자의 일면과 상기 피시술자의 치료 부위 사이의 이격거리를 변수로 가질 수 있다.

상기 제어부는 상기 산출된 냉각부의 온도와 상기 냉각부의 목표 온도에 기초하여 상기 복수 개의 열전소자를 각각 구동하는 구동 전압을 제어하는 구동부를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 냉동 지방 분해 장치용 냉각 컵은 일면이 개방되어 피시술자의 치료 부위를 흡인하여 수용하는 공간이 형성되고, 타면은 복수 개의 핸드피스 몸체에 각각 착탈 가능하게 고정하기 위한 복수 개의 고정수단을 구비하고, 상기 타면은 상기 복수 개의 핸드피스 몸체에 형성된 흡입 관로와 각각 연결되는 복수 개의 흡입 관로가 형성되어 있을 수 있다.

상기 고정수단은 상기 핸드피스 몸체의 양 측면에 설치된 착탈 고리에 각각 착탈 가능하게 고정하기 위한 걸쇠를 구비할 수 있다.

표면은 코팅 부재로 코팅되고, 상기 핸드피스 몸체가 접촉되는 부위에는 냉기가 전달될 수 있도록 코팅 부재가 코팅되지 않고 금속 재질로 이루어져 상기 핸드피스 몸체와 직접 접촉될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 냉동 지방 분해 장치용 냉각 장치는 일면이 피시술자의 치료 부위에 접촉되며, 타면은 복수 개의 핸드피스 몸체를 각각 착탈 가능하게 고정하기 위한 복수 개의 고정수단을 구비할 수 있다.

상기 일면이 개방되어 상기 피시술자의 치료 부위를 흡인하여 수용하는 공간이 형성되고, 상기 타면은 상기 복수 개의 핸드피스 몸체에 형성된 흡입 관로와 각각 연결되는 복수 개의 흡입 관로가 형성될 수 있다.

한편, 피시술자의 치료 부위에 접촉되는 냉각부 및 상기 냉각부의 복수의 부위에 각각 착탈 가능하게 결합되되, 상기 냉각부를 냉각시키는 열전소자와, 상기 열전소자의 타면에 부착되어 상기 열전소자에서 발생되는 열을 냉각시키는 열교환부를 구비하는 복수 개의 핸드피스 몸체를 포함하는 냉동 지방 분해 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 열전소자에서 발생하는 역기전력과 상기 열전소자를 구동하는 구동 전압이 혼재된 전압을 측정하는 단계, 상기 복수 개의 열교환부에서 상기 냉각부를 냉각시키기 위해 순환되는 냉각수의 온도를 측정하는 단계, 상기 구동 전압과 상기 역기전력 사이의 상관관계를 기초로 상기 측정 전압을 이용하여 상기 역기전력을 계산하는 단계, 상기 측정된 냉각수의 온도를 이용하여 상기 열전소자 타면의 온도를 계산하는 단계, 그리고 상기 계산된 역기전력과 상기 계산된 열전소자 타면의 온도를 이용하여 상기 열전소자 일면의 온도를 계산하는 단계를 포함한다.

상기 계산된 열전소자 일면의 온도를 소정의 알고리즘을 통해 보정하여 상기 냉각부의 온도를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 산출된 냉각부의 온도와 상기 냉각부의 목표 온도에 기초하여 상기 복수 개의 열전소자를 각각 구동하는 구동 전압을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 냉각 컵, 냉동 지방 분해 장치 및 그 제어 방법에 따르면, 하나의 냉각 컵에 두 개 이상의 핸드피스 몸체를 착탈 가능하게 결합시켜 비만 치료 범위를 확장시키면서도 냉각 컵의 여러 부위의 온도를 각각 제어하여 냉각 컵의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있는 장점이 있다.

이에 따라, 비만의 치료 효율을 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

한편, 본 발명의 효과는 상술된 것에 국한되지 않고 후술하는 본 발명의 구성으로부터 도출될 수 있는 다른 효과도 본 발명의 효과에 포함된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동 지방 분해 장치의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시한 냉동 지방 분해 장치의 세부 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 및 제2 핸드피스 몸체에 냉각 컵이 결합된 상태를 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 및 제2 핸드피스 몸체에 냉각 컵이 분리된 상태를 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 및 제2 핸드피스 몸체와 냉각 컵의 종단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동 지방 분해 장치의 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동 지방 분해 장치의 개략도 및 도 2는 도 1에 도시한 냉동 지방 분해 장치의 세부 구성을 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 냉동 지방 분해 장치(1)는 본체(100), 본체(100)와 케이블(200)을 통해 연결되는 복수 개의 핸드피스 몸체(300) 및 냉각부(400)를 포함하여 구성된다.

본체(100)는 바퀴가 달려 손잡이로 이동할 수 있고, 복수 개의 핸드피스 몸체(300)를 구성하는 복수 개의 열전소자(320)에서 발생된 열을 냉각시키기 위한 냉각수를 공급하고 사용된 냉각수를 환수하여 쿨링시키기 위한 냉각 시스템(150) 및 냉동 지방 분해 장치(1)의 동작 상태를 표시하고 사용자로부터 조작 명령을 입력받기 위한 LCD(110) 등을 포함할 수 있다.

냉각 시스템(150)은 복수 개의 핸드피스 몸체(300) 각각에 냉각수를 급수 및 환수하는 기능을 수행한다. 냉각 시스템(150)에서 공급된 냉각수는 복수 개의 핸드피스 몸체(300)를 구성하는 복수 개의 열교환부(330)의 내부를 순환하면서 복수 개의 열전소자(320)에서 발생하는 열을 수냉식으로 냉각시킬 수 있다.

그리고 본체(100)는 피시술자의 치료 부위를 흡인하기 위한 흡인력을 냉각부(400)에 제공하기 위한 흡입 펌프(170)를 더 포함하는데, 흡입 펌프(170)는 흡입관을 통해 냉각부(400)와 피시술자의 치료 부위 사이에 존재하는 공기를 흡입하는 기능을 수행할 수 있다. 흡입 펌프(170), 밸브(160) 및 탱크(140)는 흡입관을 통해 연결되어 있고, 밸브(160)를 거친 흡입관이 분기되면서 압력 센서(130)와 연결될 수 있다. 압력 센서(130)는 탱크(140)의 압력을 감지하여 제어부(120)로 전달할 수 있다.

탱크(140)는 흡입관을 통해 흡인된 동결방지제를 저장함과 아울러 압력을 버퍼링하는 기능을 수행하고, 밸브(160)는 흡입 펌프(170)와 탱크(140) 사이를 연결하는 흡입관을 통해 개폐하는 기능을 수행할 수 있다.

제어부(120)는 압력 센서(130)에서 감지된 압력을 기초로 흡입 펌프(170)와 밸브(160)의 동작을 제어하여 냉각부(400)에 적절한 흡인력을 생성시킬 수 있다.

케이블(200)은 본체(100)로부터 복수 개의 핸드피스 몸체(300)를 구성하는 복수 개의 열교환부(330)로 냉각수를 공급하는 급수관, 사용된 냉각수를 회수하기 위한 환수관, 신호선이나 흡입관 등을 내장할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 및 제2 핸드피스 몸체에 냉각 컵이 결합된 상태를 예시한 도면, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 및 제2 핸드피스 몸체에 냉각 컵이 분리된 상태를 예시한 도면 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 및 제2 핸드피스 몸체와 냉각 컵의 종단면도를 나타낸다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 복수 개의 핸드피스 몸체(300)는 복수 개의 열전소자(320) 및 복수 개의 열교환부(330)를 포함할 수 있다. 설명의 편의를 위하여 본 발명의 일 실시예에서는 복수 개의 핸드피스 몸체가 2개인 것으로 예를 들어 설명하도록 한다.

제1 및 제2 핸드피스 몸체(300a, 300b)는 제1 및 제2 열전소자(320a, 320b)와, 제1 및 제2 열교환부(330a, 330b)를 포함할 수 있으며, 냉각부(400)로 보다 효율적인 냉기 전달을 위하여 제1 및 제2 냉각블럭(310a, 310b)을 더 포함할 수 있다.

제1 및 제2 냉각블럭(310a, 310b)의 상면에 제1 및 제2 열전소자(320a, 320b)가 각각 설치되어 제1 및 제2 열전소자(320a, 320b)가 작동되면 제1 및 제2 냉각블럭(310a, 310b)이 냉각되고, 냉각된 제1 및 제2 냉각블럭(310a, 310b)에 의해 제1 및 제2 냉각블럭(310a, 310b)의 하면에 설치된 냉각부(400)가 냉각될 수 있다. 특히 제1 및 제2 냉각블럭(310a, 310b)에는 제11 및 제12 흡입 관로(311a, 311b)가 각각 형성되어 냉각부(400)에 형성된 제21 및 제22 흡입 관로(411, 412)와 각각 연결될 수 있다.

제1 및 제2 열전소자(320a, 320b)는 펠티에 소자(Peltier effect device)로 구현되어 제1 및 제2 열전소자(320a, 320b)의 제1 및 제2 냉각면은 제1 및 제2 냉각블럭(310a, 310b)에 각각 부착되고, 제1 및 제2 열전소자(320a, 320b)의 제1 및 제2 발열면은 제1 및 제2 열교환부(330a, 330b)에 각각 부착될 수 있다.

제1 및 제2 열전소자(320a, 320b)는 본체(100)에서 구동 전압이 인가되면, 제1 및 제2 냉각면에서 흡열 현상이 발생하여 제1 및 제2 냉각블럭(310a, 310b) 및 냉각부(400)를 순차적으로 냉각시킬 수 있다. 이때, 제1 및 제2 열전소자(320a, 320b)의 제1 및 제2 발열면은 제1 및 제2 열교환부(330a, 330b)를 순환하는 냉각수를 통해 각각 냉각될 수 있다.

제1 및 제2 열교환부(330a, 330b)는 급수관 및 환수관과 연결되고, 제1 및 제2 열교환부(330a, 330b) 내로 냉각수가 순환되면서 제1 및 제2 열전소자(320a, 320b)에서 발생되는 열을 냉각시킬 수 있다.

냉각부(400)는 피시술자의 치료 부위에 접촉되어 피시술자의 치료 부위를 소정 온도로 냉각하여 피하 지방질을 파괴할 수 있다. 이를 위하여 사전에 피시술자의 치료 부위의 피부에 동결 방지제를 바르고, 기밀을 유지하여 흡착이 유지될 수 있도록 패드 또는 필름 등을 부착할 수 있다.

냉각부(400)는 일면이 개방되어 피시술자의 치료 부위의 피부를 흡인하여 수용하는 공간이 형성되고, 타면은 제1 및 제2 핸드피스 몸체(300a, 300b)에 착탈 가능하게 고정하기 위한 제1 및 제2 고정수단을 구비하는 냉각 컵(410)으로 이루어질 수 있다.

냉각 컵(410)의 제1 고정수단은 제1 핸드피스 몸체(300a)의 양 측면에 각각 설치된 제1 착탈 고리(340a)에 착탈 가능하게 고정하기 위한 2개의 제1 걸쇠(420a)를 구비할 수 있고, 냉각 컵(410)의 제2 고정수단은 제2 핸드피스 몸체(300b)의 양 측면에 각각 설치된 제2 착탈 고리(340b)에 착탈 가능하게 고정하기 위한 2개의 제2 걸쇠(420b)를 구비할 수 있다. 제1 및 제2 착탈 고리(340a, 340b)에 제1 및 제2 걸쇠(420a, 420b)를 각각 걸어 고정할 경우 제1 및 제2 핸드피스 몸체(300a, 300b)에 냉각 컵(410)이 올바르게 장착되어 제1 및 제2 핸드피스 몸체(300a, 300b)와 냉각 컵 몸체가 면접촉될 수 있다. 여기서, 고정수단으로 착탈 고리에 걸리는 걸쇠를 설명하였으나, 고정수단은 이제 한정되지 않고 착탈 가능한 다양한 수단으로 이루어질 수 있다.

보다 자세하게는, 냉각 컵(410)이 피시술자의 치료 부위에 맞닿으면 본체(100)는 흡입관을 통한 흡인력으로 치료 부위의 피부를 냉각 컵(410) 내부로 끌어당기며, 제1 및 제2 열전소자(220a, 220b)에 구동 전압을 인가하여 제1 및 제2 열전소자(220a, 220b)를 냉각시켜서 치료 부위의 지방을 파괴하도록 동작시킬 수 있다. 그리고 본체(100)는 급수관을 통해 냉각수를 제1 및 제2 핸드피스 몸체(300a, 300b)로 각각 공급하고, 제1 및 제2 핸드피스 몸체(300a, 300b)를 순환한 냉각수를 환수관을 통해 환수할 수 있다.

냉각 컵(410)의 타면은 제1 및 제2 핸드피스 몸체(300a, 300b)에 형성된 제11 및 제12 흡입 관로(311a, 311b)와 각각 연결되는 제21 및 제22 흡입 관로(411, 412)가 형성될 수 있다. 이에 본체(100)는 흡입관과 연결된 제1 및 제2 핸드피스 몸체(300a, 300b)의 제11 및 제12 흡입 관로(311a, 311b) 및 이와 연결된 냉각 컵(410)의 제21 및 제22 흡입 관로(411, 412)를 통해 냉각 컵(410)과 피시술자의 치료 부위 사이에 존재하는 공기를 흡입할 수 있다.

냉각 컵(410)은 알루미늄 등과 같은 금속 재질의 냉각 컵 몸체(410a)와, 냉각 컵 몸체(410a)의 상면을 제외한 부분에 피부와의 접촉감을 향상시키기 위한 실리콘 등의 코팅부재가 코팅되어 형성되는 코팅층(410b)을 포함할 수 있다. 냉각 컵 몸체(410a)의 상면에는 열전소자가 직접 접촉되어야 하기 때문에 코팅층이 형성되지 않을 수 있다.

이러한 구조를 갖는 냉각 컵에 따르면 금속 재질로 제작된 냉각 컵 몸체(410a)의 상면에 접촉된 제1 및 제2 열전소자(320a 320b)를 통해 냉기가 냉각 컵 전체로 전달됨에 따라 냉각 컵 안에 흡인된 치료 부위에 대한 전방향의 치료가 이루어질 수 있다. 특히, 냉각 컵(410)의 사이즈를 확장시켜 치료 부위의 범위를 확장시킬 수 있는데, 냉각 컵(410)의 온도를 종래와 같이 단일의 핸드피스 몸체에서 조절하는 것이 아니라 복수 개의 핸드피스 몸체에서 냉각 컵의 복수의 부위에 해당되는 온도를 각각 제어하여 냉각 컵의 사이즈 확장에 따른 온도 제어의 어려움을 해결할 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에서는 냉각 컵 몸체(410a)가 알루미늄과 같은 열전도율이 높은 금속 재질로 이루어져 제1 및 제2 열전소자(320a, 320b)로부터 발생된 냉기가 냉각 컵 몸체(410a)의 전체로 용이하게 전달되어 냉각 컵(410)의 전방향에서 치료가 이루어질 수 있다.

한편, 냉각 컵(410)은 다양한 형태로 제작하여 복수 개의 핸드피스 몸체에 선택적으로 결합하여 사용될 수 있다. 특히, 냉각 컵(410)이 복수 개의 핸드피스 몸체에 착탈 가능하게 결합되고, 열전소자가 핸드피스 몸체에 내장되어 냉각 컵(410)의 상부에 위치되므로 사용 중에도 냉각 컵을 다른 형태의 것으로 용이하게 교체할 수 있다.

이러한 냉각 컵(410)은 신체에 접촉되는 부분이 직선형으로 형성될 수도 있고, 오목한 형태 등 다양한 형태로 형성될 수 있다. 신체에 접촉되는 부분뿐만 아니라 다른 부분의 형태도 다양하게 실시될 수 있다.

그리고 지금까지 치료 부위를 소정 온도로 냉각하는 냉각부(400)로서 냉각 컵(410)을 대표로 하여 설명하였으나, 냉각부(400)는 이에 한정되지 않으며 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어 냉각부(400)는 평평한 형태로 이루어질 수 있으며, 이 경우 흡입 펌프 등이 생략될 수 있고 냉각부(400)가 피부에 고정 또는 밀착되기 위하여 예를 들면 고정 벨트와 같은 별도의 고정 수단이 구비될 수 있다.

한편, 본체(100)는 제1 및 제2 핸드피스 몸체(300a, 300b)에 장착된 제1 및 제2 열전소자(320a, 320b)에서 발생하는 역기전력을 기초로 냉각 컵(410)의 온도를 계산하여 냉각 컵(410)을 목표 온도로 제어할 수 있다. 즉, 본체(100)는 제1 및 제2 핸드피스 몸체(300a, 300b)에 각각 면접촉된 냉각 컵(410)의 제1 및 제2 부위에 해당되는 온도를 목표 온도로 각각 제어할 수 있게 한다.

이를 위해 본체(100)는 케이블(200)에 내장된 신호선을 통해 제1 및 제2 핸드피스 몸체(300a, 300b)로부터 제1 및 제2 열전소자(320a, 320b)의 역기전력과 제1 및 제2 열전소자(320a, 320b)의 구동 전압이 혼재된 전압 신호를 측정할 수 있다.

제어부(120)는 제1 및 제2 열전소자(320a, 320b)에서 발생하는 역기전력을 기초로 냉각 컵(410)의 제1 및 제2 부위에 해당되는 온도를 계산하여 냉각 컵(410)을 목표 온도로 제어할 수 있다.

먼저, 일반적으로 펠티에 소자와 같은 열전소자는 아래 [수학식 1]과 같은 특성을 가진다.

[수학식 1]

V=a*(Th-Tc)

여기서, V는 열전소자에서 발생되는 역기전력, a는 열전소자 제조사에서 제공하는 온도차-기전력 비례상수, Th는 발열면의 온도, Tc는 냉각면의 온도를 나타낸다.

검출부(121)는 제1 및 제2 열전소자(320a, 320b)에 연결된 신호선을 통해 전압(Vo)을 각각 측정할 수 있다. 이 신호선은 2개의 선(GND, Signal)으로 이루어져 있으며, 이 신호선을 통하여 제1 및 제2 열전소자(320a, 320b)로부터 전압(Vo)을 측정할 수 있을 뿐만 아니라 이 신호선을 통하여 구동부(125)는 제1 및 제2 열전소자(320a, 320b)로 구동 전압(V1)을 각각 내보낸다. 따라서 이 신호선에 나타나는 전압(Vo)은 제1 및 제2 열전소자(320a, 320b)를 각각 구동하는 구동 전압(V1)과 제1 및 제2 열전소자(320a, 320b)에서 각각 발행하는 역기전력(V)이 혼재되어 있다. 그리고 검출부(121)는 냉각 시스템(150)을 통해 냉각수의 온도(Tw)를 측정하거나 전달받을 수 있다.

계산부(123)는 검출부(121)에서 제공되는 전압(Vo)과 냉각수 온도(Tw)를 이용하여 다음과 같은 방법으로 냉각면의 온도(Tc)를 각각 계산할 수 있다.

앞서 설명한 것과 같이 검출부(121)에서 검출되는 전압(Vo)은 제1 및 제2 열전소자(320a, 320b)를 구동하는 구동 전압(V1)과 제1 및 제2 열전소자(320a, 320b)에서 발행하는 역기전력(V)이 혼재되어 있으므로 아래 [수학식 2]와 같이 열전소자 구동 전압(V1)과 역기전력(V) 사이의 상관관계를 계산하여 역기전력(V)을 산출할 수 있다.

[수학식 2]

V=f1(V1)-f2(Vo)+c

f1 및 f2는 실험에 근거하여 산출한 계산식이고 c는 실험에 의한 연산 팩터이다.

한편 열전소자의 발열면 온도(Th)는 열교환부와 인접되어 있어 열교환부를 통과하는 냉각수의 온도(Tw)로 추산할 수 있다.

발열면 온도(Th)는 아래 [수학식 3]을 통해 계산할 수 있다.

[수학식 3]

Th=f3(Tw)+d

f3은 실험에 의해 산출한 계산식이고, d는 실험에 의한 연산 팩터이다.

[수학식 1] 내지 [수학식 3]을 냉각면 온도(Tc)에 대해서 정리하면 [수학식 4]와 같이 정리할 수 있다. 따라서 냉각면 온도(Tc)는 아래 [수학식 4]를 통해 계산할 수 있다.

[수학식 4]

Tc=Th-V/a

Tc=f3(Tw)+d-(f1(V1)-f2(Vo)+c)/a

열전소자의 냉각면은 냉각 컵(410)과 인접되어 있으므로 냉각면 온도(Tc)를 이용하여 냉각 컵(410)의 온도(Tb)를 산출할 수 있다. 이때, 냉각 컵(410)의 온도는 제1 및 제2 핸드피스 몸체(300a, 300b)와 각각 접촉되어 있는 냉각 컵(410)의 제1 및 제2 부위에 해당되는 온도일 수 있다. 다만 냉각면 온도(Tc)는 피시술자의 피부에 접촉되는 냉각 컵 온도(Tb)와 여러 요인에 의해 차이가 있다.

계산부(123)는 냉각 시스템(150)의 상태 정보 및 기타 수집 정보, 열전소자의 상태 등을 참고하여 냉각면 온도(Tc)를 소정의 알고리즘을 통해 보정하여 최종적으로 냉각 컵 온도(Tb)를 산출할 수 있다.

아래 [수학식 5]는 냉각면 온도(Tc)를 보정하여 냉각 컵 온도(Tb)를 산출하는 방법을 나타낸 것이다.

[수학식 5]

Tb=f4(Tc)+Ptec*n+T1

f4는 실험에 의하여 산출한 계산식이고, Ptec는 열전소자 구동 에너지량이며, n은 실험에 의한 보정상수이고, T1은 열전소자(220)의 냉각면과 치료 부위 사이의 이격거리 및 열부하에 따른 온도 보정값으로 실험에 의하여 결정될 수 있다.

구동부(125)는 계산부(123)에서 산출된 냉각 컵의 제1 및 제2 부위의 온도(Tb)를 아래 [수학식 6]과 같은 구동 제어 알고리즘에 대입하여, 냉각 컵의 제1 및 제2 부위의 온도(Tb)가 설정된 목표 온도치(Tt)와 부합되도록 제1 및 제2 열전소자(320a, 320b)를 구동하는 구동 전압을 각각 제어할 수 있다.

[수학식 6]

Po=Kp*(Tt-Tb)+Pb

Kp는 실험에 의한 비례상수이고, Po는 실험에 의한 보정 팩터이다.

[수학식 2], [수학식 3] 및 [수학식 5]에서 사용된 함수 f1 내지 f4는 다항식이나, 일차, 이차, 또는 3차 이상의 함수로 나타낼 수 있으며, 필요에 따라 함수 대신 룩업 테이블(look-up table) 형식으로 입력에 대한 결과값을 기억해두고 계산에 사용할 수도 있다.

한편, 냉동 지방 분해 장치(1)의 동작 상태를 표시하고 사용자로부터 조작 명령을 입력받기 위한 LCD(110) 및 제어부(120)는 본체(100)가 아닌 핸드피스 몸체(300)에 구비될 수도 있다. 제어부(120)가 핸드피스 몸체(300)에 구비될 경우 복수 개의 핸드피스 몸체(300)를 각각 제어하는 복수 개의 제어부(120)가 구비될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동 지방 분해 장치의 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도를 나타낸다.

도 6을 참조하면, 먼저 검출부는 복수 개의 열전소자에 연결된 신호선을 통해 전압(Vo)을 측정할 수 있다(S610).

그리고 검출부는 냉각 시스템을 통해 냉각수의 온도(Tw)를 측정하거나 전달받을 수 있다(S620). 단계(S610) 및 단계(S620)는 동시에 이루어지거나 그 순서가 바뀌어도 무방하다.

이후 계산부는 검출부에서 제공되는 전압(Vo)과 냉각수 온도(Tw)를 이용하여 다음과 같은 방법으로 냉각 컵의 온도(Tc)를 계산할 수 있다(S630). 즉, 검출부에서 제공되는 복수 개의 전압과 복수 개의 냉각수 온도를 이용하여 냉각 컵의 복수의 부위에 해당되는 온도를 계산할 수 있다.

앞서 설명한 것과 같이 검출부에서 검출되는 전압(Vo)은 복수 개의 열전소자를 각각 구동하는 복수 개의 구동 전압(V1)과 복수 개의 열전소자에서 발행하는 복수 개의 역기전력(V)이 혼재되어 있으므로, 열전소자 구동 전압(V1)과 역기전력(V) 사이의 상관관계를 계산하여 복수 개의 역기전력(V)을 산출할 수 있다(S631).

그리고 계산부는 복수 개의 열교환부를 각각 통과하는 복수 개의 냉각수의 온도(Tw)로부터 복수 개의 열전소자의 발열면 온도(Th)를 산출할 수 있다(S633).

다음으로 계산부는 단계(S631)에서 산출된 역기전력(V)과 발열면 온도(Th)를 이용하여 복수 개의 열전소자의 냉각면 온도(Tc)를 산출할 수 있다(S635). 즉, 계산부는 단계(S631)에서 산출된 복수 개의 역기전력과 복수 개의 발열면 온도를 이용하여 복수 개의 열전소자의 냉각면 온도를 산출할 수 있다. 열전소자의 냉각면은 냉각 컵과 인접되어 있으므로 계산부는 단계(S635)에서 산출된 복수 개의 열전소자의 냉각면 온도(Tc)를 이용하여 냉각 컵의 복수의 부위의 온도(Tb)를 산출할 수 있다(S637). 단계(S637)에서 계산부는 냉각 시스템의 상태 정보 및 기타 수집 정보, 열전소자의 상태 등을 참고하여 냉각면 온도(Tc)를 소정의 알고리즘을 통해 보정하여 냉각 컵의 복수의 부위의 온도(Tb)를 산출할 수 있다.

마지막으로 구동부는 계산부에서 산출된 냉각 컵의 복수의 부위에 해당되는 온도(Tb)를 소정의 열전소자 구동 제어 알고리즘에 대입하여 냉각 컵의 복수의 부위에 해당되는 온도(Tb)가 설정된 목표 온도치(Tt)와 부합되도록 복수 개의 열전소자를 구동하는 구동 전압을 각각 제어할 수 있다(S640).

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

100: 본체
110: LCD 120: 제어부
130: 압력센서 140: 탱크
150: 냉각 시스템 160: 밸브
200: 케이블
300: 핸드피스 몸체
310: 냉각블럭
320: 열전소자 330: 열교환부
400: 냉각부
410: 냉각 컵

Claims

피시술자의 치료 부위에 접촉되는 냉각부, 그리고
상기 냉각부의 복수의 부위에 각각 착탈 가능하게 결합되어 상기 냉각부를 냉각시키는 복수 개의 핸드피스 몸체
를 포함하는 냉동 지방 분해 장치.
제 1 항에서,
상기 냉각부는,
일면이 개방되어 상기 피시술자의 치료 부위를 흡인하여 수용하는 공간이 형성되고, 타면은 상기 복수 개의 핸드피스 몸체에 형성된 흡입 관로와 각각 연결되는 복수 개의 흡입 관로가 형성되는 냉동 지방 분해 장치.
제 2 항에서,
상기 냉각부는,
상기 타면에 상기 복수 개의 핸드피스 몸체를 각각 착탈 가능하게 고정하기 위한 복수 개의 고정수단을 구비하는 냉동 지방 분해 장치.
제 1 항에서,
상기 핸드피스 몸체는,
상기 냉각부를 냉각시키는 열전소자, 그리고
상기 열전소자의 타면에 부착되어 상기 열전소자에서 발생되는 열을 냉각시키는 열교환부를 포함하는 냉동 지방 분해 장치.
제 4 항에서,
상기 열전소자에서 발생하는 역기전력을 기초로 상기 냉각부의 온도를 산출하여 상기 냉각부의 온도를 조절하는 제어부를 더 포함하는 냉동 지방 분해 장치.
제 5 항에서,
상기 열교환부는 상기 냉각부를 냉각시키는 냉각수가 순환되고,
상기 제어부는,
상기 역기전력과 상기 열전소자를 구동하는 구동 전압이 혼재된 전압을 측정하고, 상기 냉각수의 온도를 측정하는 검출부, 그리고
상기 구동 전압과 상기 역기전력 사이의 상관관계를 기초로 상기 측정 전압을 이용하여 상기 역기전력을 계산하고, 상기 측정된 냉각수의 온도를 이용하여 상기 열전소자 타면의 온도를 계산하며, 상기 계산된 역기전력과 상기 계산된 열전소자 타면의 온도를 이용하여 상기 열전소자 일면의 온도를 계산하는 계산부를 포함하는 냉동 지방 분해 장치.
제 6 항에서,
상기 계산부는,
상기 계산된 열전소자 일면의 온도를 소정의 알고리즘을 통해 보정하여 상기 냉각부의 온도를 산출하는 냉동 지방 분해 장치.
제 7 항에서,
상기 소정의 알고리즘은,
상기 열전소자의 구동 에너지량 또는 상기 열전소자의 일면과 상기 피시술자의 치료 부위 사이의 이격거리를 변수로 가지는 냉동 지방 분해 장치.
제 6 항에서,
상기 제어부는,
상기 산출된 냉각부의 온도와 상기 냉각부의 목표 온도에 기초하여 상기 복수 개의 열전소자를 각각 구동하는 구동 전압을 제어하는 구동부를 더 포함하는 냉동 지방 분해 장치.
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피시술자의 치료 부위에 접촉되는 냉각부 및 상기 냉각부의 복수의 부위에 각각 착탈 가능하게 결합되되, 상기 냉각부를 냉각시키는 열전소자와, 상기 열전소자의 타면에 부착되어 상기 열전소자에서 발생되는 열을 냉각시키는 열교환부를 구비하는 복수 개의 핸드피스 몸체를 포함하는 냉동 지방 분해 장치의 제어 방법에 있어서,
상기 열전소자에서 발생하는 역기전력과 상기 열전소자를 구동하는 구동 전압이 혼재된 전압을 측정하는 단계,
상기 열교환부에서 상기 냉각부를 냉각시키기 위해 순환되는 냉각수의 온도를 측정하는 단계,
상기 구동 전압과 상기 역기전력 사이의 상관관계를 기초로 상기 측정 전압을 이용하여 상기 역기전력을 계산하는 단계,
상기 측정된 냉각수의 온도를 이용하여 상기 열전소자 타면의 온도를 계산하는 단계, 그리고
상기 계산된 역기전력과 상기 계산된 열전소자 타면의 온도를 이용하여 상기 열전소자 일면의 온도를 계산하는 단계
를 포함하는 냉동 지방 분해 장치의 제어 방법.
제 15 항에서,
상기 계산된 열전소자 일면의 온도를 소정의 알고리즘을 통해 보정하여 상기 냉각부의 온도를 산출하는 단계
를 더 포함하는 냉동 지방 분해 장치의 제어 방법.
제 16 항에서,
상기 소정의 알고리즘은,
상기 열전소자의 구동 에너지량 또는 상기 열전소자의 일면과 상기 피시술자의 치료 부위 사이의 이격거리를 변수로 가지는 냉동 지방 분해 장치의 제어 방법.
제 17 항에서,
상기 산출된 냉각부의 온도와 상기 냉각부의 목표 온도에 기초하여 상기 복수 개의 열전소자를 각각 구동하는 구동 전압을 제어하는 단계
를 더 포함하는 냉동 지방 분해 장치의 제어 방법.