KR102170327B1 - Medical cooling device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉각재를 분사하는 노즐부와, 상기 냉각재의 온도 및 압력을 열을 통해 조절하는 냉각재온도압력조절부(cryogen temperature pressure controller); 및 상기 냉각재온도압력조절부에 가해지는 열을 제어는 제어부를 포함하여, 병변세포의 효과적 파괴, 주변 정상세포의 파괴 최소화, 냉각마취, 냉각에 의한 면역활성화 등 다양한 임상효과에 요구되는 냉각조건을 안정적으로 구현할 수 있는 의료용 냉각장치를 제공한다.The present invention comprises: a nozzle part for spraying a coolant, and a cryogen temperature pressure controller for controlling temperature and pressure of the coolant through heat; And a control unit to control the heat applied to the coolant temperature and pressure control unit, including effective destruction of lesion cells, minimization of destruction of surrounding normal cells, cooling anesthesia, and cooling conditions required for various clinical effects such as immune activation by cooling. Provides a medical cooling device that can be stably implemented.

Description

의료용 냉각장치{Medical cooling device}Medical cooling device

본 발명은 냉각재를 이용한 의료용 냉각장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피부의 국소 부위에 냉각재를 분사하여 원하는 조직을 선택적으로 냉각 시켜 치료 또는 마취시키는 의료용 냉각장치에 관한 것이다.The present invention relates to a medical cooling device using a coolant, and more particularly, to a medical cooling device for treating or anesthesia by selectively cooling a desired tissue by spraying a coolant on a local area of the skin.

일반적으로 한랭요법(Cryotherapy)은, 병변세포를 제거-치료하기 위해 국소 부위를 냉각하는 것으로, 얼음조각에 의한 마사지, 미리 냉각된 냉각봉에 의한 전도를 이용하는 방법, 노즐을 통해 분사되는 냉각재(예: 드라이아이스, 액체질소)를 이용한 방법 등으로 피부 또는 장기 등 신체의 일부를 냉각시킴을 통해 이루어 진다. 이러한 국부냉각은 낮은 온도에서 병변세포를 파괴하여 제거-치료에 이용될 뿐만 아니라, 시술부위에 가해지는 냉각온도에 따라, 세포기능저하 (예: 신경마비), 면역활성화 및 세포자살 등의 다양한 임상효과를 가져올 수 있어, 주로 고온 세포사멸을 통한 제거-치료에 제한되어 사용되는 레이저 또는 RFA에 비해, 냉각마취, 면역질환치료 등 다양한 임상목적을 위해 사용할 수 있다. In general, cryotherapy is to cool a local area to remove-treat lesion cells, massage by ice cubes, a method using conduction by a pre-cooled cooling rod, and a coolant sprayed through a nozzle (e.g. : Dry ice, liquid nitrogen), etc., by cooling parts of the body such as skin or organs. This local cooling destroys lesion cells at low temperatures and is used for removal-treatment, as well as various clinical trials such as cell function decline (eg, nerve paralysis), immune activation, and apoptosis, depending on the cooling temperature applied to the treatment site. Since it can bring an effect, it can be used for various clinical purposes such as cold anesthesia, immune disease treatment, etc., compared to laser or RFA, which is mainly used for removal-treatment through high-temperature apoptosis.

상기한 바와 같은 종래의 국부 냉각장치에 관한 기술로는 대한민국 공개특허 제 10-2010-0054097호가 개시되어 있다. As a technology related to the conventional local cooling device as described above, Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2010-0054097 is disclosed.

의료용 국부냉각을 위해 개발된 공개되어 있는 종래 기술들을 살펴보면 액체질소, 드라이아이스 등 극저온의 냉각재를 이용하여 국부냉각을 사용하는데, 이러한 냉각재가 가지는 고유온도가 세포사멸 온도보다 크게 낮아, 앞서 설명한 냉각마취, 면역활성화 등의 효과가 나타나는 냉각조건을 안정적으로 구현하기 어려워 다양한 임상목적으로 사용을 제한받고 있다. 이러한 기술 부재는, 근본적으로 세포가 가지는 큰 비열에서 기인하는데, 공학적으로 효과적인 세포냉각을 위해 필요한 고출력의 냉각량을 가진 냉각재의 온도를 그 고유온도범위를 벗어나 임의의 온도에서 정밀하게 제어하기가 어렵기 때문이다. Looking at the publicly available conventional technologies developed for local cooling for medical use, local cooling is used using cryogenic coolants such as liquid nitrogen and dry ice, and the intrinsic temperature of these coolants is significantly lower than the cell death temperature. It is difficult to stably implement the cooling conditions in which the effects such as immune activation, etc. are exhibited, and thus its use is limited for various clinical purposes. This lack of technology is fundamentally due to the large specific heat of cells, and it is difficult to precisely control the temperature of a coolant with a high-power cooling amount required for efficient cell cooling in an engineering manner outside its intrinsic temperature range. Because.

상기한 한랭요법의 확장된 사용예인 냉각마취의 경우, 화학물질이 신경까지 확산하는데 그 시간이 소모되는 국소마취약(Lidocaine)과 달리, 신경온도를 물리적으로 냉각시켰을 때, 즉시 해당 부위의 마취 상태를 생성시킬 수 있어 여러 의료 시술 시 필요한 빠른 국소마취에 유용하다. 부연하면, 국소 부위 마취를 위한 마취제의 경우, 마취제가 두꺼운 피부층을 투과하여 통감 신경에 도달하기까지 시간이 오래 걸린다는 한계뿐만 아니라, 화학물질이 확산이 잘 안되는 피부의 경우, 직접 주사가 없이는 마취효과 또한 미비한 경우가 많다는 단점이 있다. 이러한 마취의 목적으로 냉각된 공기를 이용하여 피부의 국소부위를 통증을 절감시키는 종래 의료용 냉각장치가 개발되어 있으나, 공기의 낮은 열용량으로 인해 마취효과가 나타나는 온도까지 시술부위 온도를 낮추기 어려운 한계를 가진다. In the case of cold anesthesia, which is an extended use example of the above-described cold therapy, unlike local anesthetics (Lidocaine), which takes the time for chemical substances to diffuse to the nerves, when the nerve temperature is physically cooled, the anesthesia state of the area is immediately relieved. As it can be generated, it is useful for rapid local anesthesia required in various medical procedures. Incidentally, in the case of anesthetics for local anesthesia, it takes a long time for the anesthetic to penetrate the thick skin layer and reach the palpable nerve, and in the case of skin that does not diffuse well, anesthesia without direct injection. The disadvantage is that the effect is often insufficient. For the purpose of such anesthesia, conventional medical cooling devices have been developed that reduce pain in local areas of the skin using cooled air, but due to the low heat capacity of the air, it is difficult to lower the temperature of the treatment site to the temperature at which the anesthetic effect appears. .

한편, 병변세포 제거-치료를 위한 고출력의 냉각을 필요로 하는 종래 의료용 냉각장치는, 액화 질소, CO2 등의 냉각재를 이용하고, 이러한 냉각재가 상변화 시 가지는 잠열로 인해 냉각효과가 강력하고 신속하게 이루어진다. 그러나, 현재 냉각기술은 사용하는 냉각재의 기화점 또는 액화점에 냉각온도가 제한되는 한계를 가진다. 특히, 명시한 액화 질소, CO2 를 포함한 일반적인 의료용 냉각재가 세포가 물리적으로 파괴되는 사멸온도보다 크게 낮아, 냉각재의 온도를 제대로 조절하지 못할 경우, 시술 영역의 온도가 안전 범위 이하로 내려가 주변 정상세포의 과도한 파괴를 일으킬 수 있다는 문제점이 있다. 이러한 과도한 정상세포 파괴로 인한 부작용으로는 혈, 부종, 수포형성, 감염, 색소변성, 감각이상, 반흔 형성 등이 있다.On the other hand, conventional medical cooling devices that require high-power cooling for lesion cell removal-treatment use coolants such as liquefied nitrogen and CO2, and have a strong and quick cooling effect due to the latent heat that these coolants have during phase change. Done. However, the current cooling technology has a limitation in that the cooling temperature is limited at the evaporation point or liquefaction point of the coolant used. In particular, if the temperature of the coolant is not properly controlled because the general medical coolant including the specified liquid nitrogen and CO2 is significantly lower than the killing temperature at which the cells are physically destroyed, the temperature of the treatment area falls below the safe range, causing excessive damage to the surrounding normal cells. There is a problem that it can cause destruction. Side effects caused by such excessive destruction of normal cells include blood, swelling, blistering, infection, pigmentation, paresthesia, and scar formation.

과도 냉각을 방지하기 위해 냉각재의 분사량이나 분사시간을 조절할 수 있으나, 이 경우에는 시술 영역에 가해지는 냉각재 자체의 온도는 여전히 세포파괴를 가져오는 위험온도에 머물러 있어 과도 냉각으로 인한 위험성을 낮추기 어렵다. In order to prevent overcooling, the spraying amount or spraying time of the coolant can be adjusted, but in this case, the temperature of the coolant itself applied to the treatment area remains at a dangerous temperature that causes cell destruction, so it is difficult to reduce the risk due to overcooling.

이처럼 냉각재의 고유온도가 아닌 세포사멸을 포함하여 신경마비온도 또는 면역활성화온도를 안정적으로 제어할 수 있는 의료용 냉각장치는, 한랭요법이 가지는 다양한 임상적 효과를 시술자의 숙련도에 의존하지 않고 정량적으로 구현함에 있어서 핵심적이라 할 수 있다.As such, the medical cooling device capable of stably controlling the nerve paralysis temperature or the immune activation temperature including apoptosis, not the intrinsic temperature of the coolant, implements various clinical effects of cold therapy quantitatively without depending on the skill of the practitioner. It can be said to be the key to doing.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 병변세포의 효과적 파괴, 주변 정상세포의 파괴 최소화, 냉각마취, 냉각에 의한 면역활성화 등 다양한 임상효과에 요구되는 냉각조건을 안정적으로 구현할 수 있는 의료용 냉각장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention was created to solve the above-described problems, and the cooling conditions required for various clinical effects such as effective destruction of lesion cells, minimization of destruction of surrounding normal cells, cooling anesthesia, and immune activation by cooling can be stably implemented. Its purpose is to provide a medical cooling device that can be used.

본 발명에 따른 의료용 냉각장치는 냉각재를 분사하는 노즐부와, 상기 냉각재의 온도 및 압력을 열을 통해 조절하는 냉각재온도압력조절부(cryogen temperature pressure controller); 및 상기 냉각재온도압력조절부에 가해지는 열을 제어는 제어부를 포함한다.The medical cooling apparatus according to the present invention includes a nozzle part for spraying a coolant, and a cryogen temperature pressure controller for controlling a temperature and pressure of the coolant through heat; And a control unit for controlling heat applied to the coolant temperature and pressure control unit.

이때 본 발명에 따른 상기 냉각재온도압력조절부는 열을 발생시키는 발열부와, 상기 발열부에서 발생된 열을 냉각재로 전달하는 열전달 매개체를 포함하고, 상기 발열부는 열전소자로 구성되거나, 상기 발열부는 전기히터로 구성될 수 있다.At this time, the coolant temperature pressure control unit according to the present invention includes a heating unit that generates heat and a heat transfer medium that transfers heat generated from the heating unit to the coolant, and the heating unit is composed of a thermoelectric element, or the heating unit is electrically It can be composed of a heater.

그리고 본 발명에 따른 상기 열전달 매개체는 열전도도 10 W/m-K 이상의 재질로 이루어진 유로를 포함하고, 상기 열전달 매개체는 열전달 면적이 확대되도록, 복수의 핀(fin)이 형성되며, 상기 열전달 매개체는 상기 발열체 자체로 구성되거나, 상기 열전달 매개체는 열전달 면적이 확대되도록, 다공성 구조로 이루어질 수 있다.And the heat transfer medium according to the present invention includes a flow path made of a material having a thermal conductivity of 10 W / mK or more, the heat transfer medium is formed with a plurality of fins so that the heat transfer area is enlarged, the heat transfer medium is the heating element It may be composed of itself, or the heat transfer medium may have a porous structure so that the heat transfer area is enlarged.

여기서 본 발명에 따른 상기 다공성 구조는 감압, 또는 흡음 중 적어도 하나의 역할을 수행한다.Here, the porous structure according to the present invention plays a role of at least one of reduced pressure or sound absorption.

또한 본 발명에 따른 상기 냉각재온도압력조절부는 주변 기구물과 작은 접촉면적을 가지거나, 또는 10W/m-K 이하의 열전도도를 가진 단열부재를 통해 주변 기구물과 단열되고, 상기 냉각재온도압력조절부는 상기 노즐부에서 분사된 냉각재, 상기 노즐부에 입력되는 냉각재 또는 냉각재 저장부에 연결된 호스를 통해 흐르는 냉각재 중 적어도 하나의 냉각재와 열교환이 이루어지며, 상기 냉각재온도압력조절부는 냉각장치가 사용된 후 선택적으로 발열하여 유로 상에 남아있는 냉각재를 제거한다.In addition, the coolant temperature pressure control unit according to the present invention has a small contact area with the surrounding equipment, or is insulated from the surrounding equipment through an insulating member having a thermal conductivity of 10 W/mK or less, and the coolant temperature pressure control unit Heat exchange is made with at least one of the coolant sprayed from the coolant, the coolant input to the nozzle, or the coolant flowing through a hose connected to the coolant storage unit, and the coolant temperature pressure control unit selectively generates heat after the cooling device is used. Remove the coolant remaining on the flow path.

본 발명에 따른 의료용 냉각장치에 의해 나타나는 효과는 다음과 같다. The effects exhibited by the medical cooling device according to the present invention are as follows.

노즐부에 인접한 위치에서 냉각재의 압력을 지속적으로 유지함을 통해 빠른 동적반응을 가지고 냉각재가 미리 설정한 열역학적 상태에 도달할 수 있다. 또한, 냉각재의 열역학적 상을 시술부위에 분사되기 직전에 제어하여 시술부위에 분사되는 냉각재의 온도가 원하는 온도로 조절된 채로 분사될 수 있는 효과가 있다. 또한, 냉각목표부위 이외의 시술부위에 열을 제어함으로써, 목표영역 외에서 과도한 냉각이 일어나지 않게 할 수 있는 효과를 가진다.By continuously maintaining the pressure of the coolant at a position adjacent to the nozzle, the coolant can reach a preset thermodynamic state with a rapid dynamic reaction. In addition, there is an effect that the thermodynamic phase of the coolant can be controlled immediately before spraying onto the treatment site, so that the temperature of the coolant sprayed onto the treatment site can be sprayed while being controlled to a desired temperature. In addition, it has the effect of preventing excessive cooling from occurring outside the target area by controlling heat in the treatment area other than the cooling target area.

이러한 냉각재의 온도를 빠르게 제어하는 동시에 냉각부위를 통제함을 통해, 다양한 임상효과, 예를 들어, 냉각마취, 면역활성화를 이용한 병변세포치료, 정상세포 파괴를 최소화한 병변세포 사멸치료, 또는 다양한 임상효과를 복합적으로 조합한 치료, 예를 들어, 냉각마취에 해당하는 냉각조건을 먼저 적용한 후 통증이 최소화된 상태에서 수행하는 병변세포 사멸치료 등의 다양한 치료 프로토콜을 위한 냉각프로토콜을 안정적으로 구현할 수 있는 효과를 가진다.By rapidly controlling the temperature of such a coolant and controlling the cooling area, various clinical effects, such as cooling anesthesia, lesion cell therapy using immune activation, lesion cell death therapy with minimal normal cell destruction, or various clinical trials It is possible to stably implement a cooling protocol for various treatment protocols such as treatment that combines the effects, for example, a cooling condition corresponding to cooling anesthesia first, and then the lesion cell death treatment performed in a state where pain is minimized. Has an effect.

도 1a은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각시스템의 외관을 나타낸 도면이다.
도 1c은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온도 제어 방법을 나타낸 도면이다.
도 1d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온도 제어 상태를 나타낸 도면이다.
도 1e는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각장치의 제어부의 동작을 나타낸 순서도이다.
도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 의료용 냉각장치의 냉각압력유지부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 의료용 냉각장치의 냉각온도압력유지부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각재온도압력조절부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각재온도압력조절부의 분해도이다.
도 3c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각재온도압력조절부의 단면을 나타낸 도면이다.
도 3d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발열부의 장착 상태를 나타낸 도면이고,
도 3c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀더부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 의료용 냉각장치의 냉각재회전부를 나타낸 도면이다.
도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각재회전부의 구성을 나타낸 분해사시도이다.
도 4c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 사이클론생성부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 냉각장치 경계열공급부의 사용예를 나타낸 도면이다.
도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경계열공급부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5c은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경계열공급부의 실시 상태를 나타낸 도면이다.
도 5d는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 경계열공급부의 실시 상태를 나타낸 도면이다.
1A is a view showing the configuration of a cooling system according to a preferred embodiment of the present invention.
1B is a view showing the appearance of a cooling system according to a preferred embodiment of the present invention.
1C is a diagram showing a temperature control method according to a preferred embodiment of the present invention.
1D is a view showing a temperature control state according to a preferred embodiment of the present invention.
1E is a flow chart showing the operation of the control unit of the cooling device according to a preferred embodiment of the present invention.
2A is a view showing a configuration of a cooling pressure maintaining unit of a medical cooling device according to a preferred embodiment of the present invention.
2B is a view showing a configuration of a cooling temperature pressure maintaining unit of a medical cooling device according to a preferred embodiment of the present invention.
3A is a view showing the configuration of a coolant temperature and pressure control unit according to a preferred embodiment of the present invention.
3B is an exploded view of a coolant temperature and pressure control unit according to a preferred embodiment of the present invention.
3C is a view showing a cross-section of a coolant temperature and pressure control unit according to a preferred embodiment of the present invention.
3D is a view showing the mounting state of the heating unit according to a preferred embodiment of the present invention,
3C is a view showing the configuration of a holder according to a preferred embodiment of the present invention.
4A is a view showing a coolant rotating part of a medical cooling device according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 4b is an exploded perspective view showing the configuration of a coolant rotation unit according to a preferred embodiment of the present invention.
4C is a diagram showing the configuration of a cyclone generator according to a preferred embodiment of the present invention.
5A is a view showing an example of use of a boundary heat supply unit for a cooling device according to an embodiment of the present invention.
5B is a view showing the configuration of a boundary heat supply unit according to a preferred embodiment of the present invention.
5C is a view showing an embodiment of the boundary heat supply unit according to a preferred embodiment of the present invention.
5D is a view showing an embodiment of the boundary heat supply unit according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventors appropriately explain the concept of terms in order to explain their own invention in the best way. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Accordingly, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all the technical spirit of the present invention, so at the time of the present application, they are equivalent to It should be understood that there may be variations.

I. 동적경계냉각제어I. Dynamic boundary cooling control

도 1a 내지 도 1e는 본 발명에 따른 동적 경계 냉각제어를 위한 냉각시스템 및 냉각장치의 구성을 도시한 도면이다. 본 발명은 냉각재가 이동하는 경로에 대응하여 냉각재의 온도조절이 가능하며, 실시예에 따르면 냉각재가 저장되는 저장부, 전달부 및 냉각장치의 각 구성 요소의 선택적 또는 서로 연계하여 히팅 또는 냉각을 통한 냉각재의 온도제어가 가능하다.1A to 1E are diagrams showing the configuration of a cooling system and a cooling device for dynamic boundary cooling control according to the present invention. In the present invention, it is possible to control the temperature of the coolant according to the path in which the coolant moves. Temperature control of coolant is possible.

본 발명의 일 실시예에 의할 때, 냉각장치를 구성하는 냉각재압력유지부(Cryogen Pressure Keeper)의 냉각, 냉각재온도압력조절부(Cryogen Temperature Pressure Controller)의 히팅, 또는 경계열공급부(Heat Providing Barrier)의 냉각 또는 히팅을 통하여 냉각재의 정밀한 온도제어를 수행할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, cooling of a cryogen pressure keeper constituting a cooling device, heating of a cryogen temperature pressure controller, or a heat providing barrier ) Through cooling or heating, it is possible to perform precise temperature control of the coolant.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각시스템의 구성 및 외관을 나타낸 도면이다.1A and 1B are views showing the configuration and appearance of a cooling system according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의할 때, 의료용 냉각시스템은 냉각재를 통해 목표영역을 냉각함에 있어, 냉각재를 저장하는 저장부(10)와, 상기 냉각재를 냉각장치로 전달하는 전달부(20) 및 냉각장치(100)를 포함할 수 있다. 상기 냉각장치(100)는 냉각재 압력유지부(Cryogen Pressure Keeper: 30), 냉각재 온도압력조절부(Cryogen Temperature Pressure Controller: 40), 냉각재 회전부(Cryogen Cyclone Generator: 50), 경계열공급부(Heat Providing Barrier: 60)와 상기 구성요소를 제어하기 위한 제어부(70)를 포함한다.Referring to FIG. 1A, according to an embodiment of the present invention, in cooling a target area through a coolant, a medical cooling system includes a storage unit 10 for storing a coolant and for transferring the coolant to a cooling device. It may include a delivery unit 20 and a cooling device 100. The cooling device 100 includes a coolant pressure keeper (30), a coolant temperature pressure controller (40), a coolant rotating part (Cryogen Cyclone Generator: 50), and a heat providing barrier (Heat Providing Barrier). : 60) and a control unit 70 for controlling the components.

다른 실시예에 의할 때, 상기 냉각장치(100)는 영역별로 냉각재가 입력되는 입력부(110) 및 냉각재를 처리하는 처리부(120) 그리고 냉각재를 출력하는 출력부(130)로 구분할 수 있으며, 상기 입력부(110)에는 냉각재 압력유지부(Cryogen Pressure Keeper: 30)가 구비되고, 상기 처리부(120)에는 냉각재 온도압력조절부(Cryogen Temperature Pressure Controller: 40) 또는 냉각재 회전부(Cryogen Cyclone Generator: 50)가 구비될 수 있고, 상기 출력부(130)에는 경계열공급부(Heat Providing Barrier: 60)가 구비될 수 있다.According to another embodiment, the cooling device 100 may be divided into an input unit 110 for inputting a coolant for each area, a processing unit 120 for processing the coolant, and an output unit 130 for outputting the coolant. The input unit 110 is provided with a coolant pressure keeper (30), and the processing unit 120 has a coolant temperature pressure controller (40) or a coolant rotating unit (Cryogen Cyclone Generator: 50). It may be provided, and the output unit 130 may be provided with a boundary heat supply unit (Heat Providing Barrier: 60).

상기 의료용 냉각시스템에 있어 저장부(10)는 냉각재 탱크 등의 형태로 구현될 수 있고, 전달부(20)는 저장부(10)의 냉각재를 냉각장치(100)로 전달하는 기능을 수행하며, 호스 등의 형태로 구현될 수 있다.In the medical cooling system, the storage unit 10 may be implemented in the form of a coolant tank, etc., and the delivery unit 20 performs a function of transferring the coolant from the storage unit 10 to the cooling device 100, It can be implemented in the form of a hose or the like.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 냉각재의 이동 경로에 따라 필요한 곳에 개폐부를 구비할 수 있고, 상기 개폐부는 상기 제어부(70)와 전기적으로 연결되어, 상기 제어부(70)의 제어에 의해 그 개폐가 제어되는 될 수 있다. 상기 개폐부는 솔레노이드 밸브 등으로 구현되어 개폐여부를 제어할 수 있고, 액추에이터 등으로 구현되어 냉각재의 유량까지 제어하도록 구성할 수 있다. 상기 적어도 하나의 개폐부는 제어부(70) 및 분사버튼과 전기적으로 연결되어, 사용자가 분사버튼을 조작함에 따라 발생한 신호가 상기 제어부(70)로 입력되고, 상기 제어부(70)가 이를 바탕으로 상기 개폐부를 제어하여, 냉각재의 분사가 원활이 이루어지도록 할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, an opening/closing part may be provided where necessary according to a moving path of the coolant, and the opening/closing part is electrically connected to the control unit 70 and is opened and closed by the control of the control unit 70. Can be controlled. The opening/closing unit may be implemented as a solenoid valve to control whether or not to open/close, and may be implemented as an actuator to control the flow rate of the coolant. The at least one opening/closing unit is electrically connected to the control unit 70 and the injection button, so that a signal generated as a user manipulates the injection button is input to the control unit 70, and the control unit 70 is based on this By controlling, it is possible to smoothly spray the coolant.

본 발명에 따른 의료용 냉각장치는, 분사되는 냉각재의 온도를 제어하는 의료용 냉각장치에 관한 것으로, 상기 의료용 냉각장치는 냉각재가 가지는 속성 온도와 상이한 온도로 냉각재를 목표영역에 분사하도록 제어할 수 있다. 일 실시예에 의할 때, 냉각목표온도, 냉각 속도, 해동목표온도, 해동 속도 중 적어도 하나를 포함하여 상기 냉각재의 온도를 동적으로 제어할 수 있고, 이러한 냉각 온도를 제어함에 있어, 상기 냉각재에 가하는 열을 포함하는 매개변수를 이용하여, 상기 목표영역을 미리 설정된 온도로 냉각할 수 있다.The medical cooling device according to the present invention relates to a medical cooling device for controlling the temperature of the injected coolant, and the medical cooling device may control to spray the coolant to a target area at a temperature different from the instantaneous temperature of the coolant. According to an embodiment, the temperature of the coolant may be dynamically controlled by including at least one of a cooling target temperature, a cooling rate, a thawing target temperature, and a thawing speed. In controlling this cooling temperature, the coolant The target region may be cooled to a preset temperature by using a parameter including the applied heat.

상기한 의료용 냉각장치는 어떠한 신체 부위라도 가능하며, 예를 들면, 피부, 안구, 잇몸 등일 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 의료용 냉각장치를 피부에 적용하는 경우를 중심으로 설명하기로 하나, 이에 한정되지 아니함은 당연하다. 또한, 의료용 냉각장치는 냉각을 이용한 치료뿐만 아니라, 마취 또는 지혈이 필요한 경우, 항균이 필요한 경우, 피부의 점, 사마귀, 티눈 제거와 같이 국소부위를 냉동시켜 제거하는 경우, 제모, 박피, 보톡스 시술 등과 같이 소규모 레이저 시술 등과 같이 비교적 짧은 시간에 국소 부위 마취가 필요한 경우 등에 적용 가능함은 물론이다. The above-described medical cooling device may be any body part, and may be, for example, skin, eyes, or gums. Hereinafter, for convenience of explanation, a description will be given mainly on the case of applying a medical cooling device to the skin, but it is natural that the present invention is not limited thereto. In addition, the medical cooling device is not only a treatment using cooling, but also when anesthesia or hemostasis is required, when antibacterial is required, when local areas such as skin spots, warts, and corn removal are frozen and removed, hair removal, peeling, and Botox procedures. Of course, it can be applied to cases where local anesthesia is required in a relatively short time, such as a small-scale laser procedure, such as.

또한, 상기 의료용 냉각장치의 바디부는 사용자가 손으로 파지할 수 있도록 인체공학적 형태를 이루는데, 일례로 펜 또는 권총 형태 중 어느 하나의 형태로 이루어질 수 있다. 이하, 본 발명에서는 상기 바디부의 형태를 권총 형태를 기준으로 설명하나, 이에 한정하지 않고 선택적으로 다양한 형태로 실시될 수 있다.In addition, the body portion of the medical cooling device has an ergonomic shape so that the user can grip it with his or her hand. For example, it may be formed in the form of a pen or a pistol. Hereinafter, in the present invention, the shape of the body portion is described based on the shape of the pistol, but it is not limited thereto and may be selectively implemented in various shapes.

상기 저장부(10)인 냉각재탱크는 액화가스를 수용하는 통상의 봄베로, 그 내부에는 저온 고압의 액화 질소(N) 또는 이산화탄소(CO₂) 등을 수용할 수 있다. 그리고 상기 저장부(10)인 냉각재탱크의 유출부에는 사용자의 자동 또는 수동조작으로 개폐되는 밸브가 구비되어, 상기 밸브의 선택적인 개방으로 상기 저장부(10)인 냉각재탱크 내부에 수용된 고압의 냉각재 유출이 이루어진다.The coolant tank, which is the storage unit 10, is a conventional cylinder for accommodating liquefied gas, and may accommodate low temperature and high pressure liquefied nitrogen (N) or carbon dioxide (CO2). In addition, a valve that opens and closes automatically or manually by a user is provided at the outlet of the coolant tank, which is the storage unit 10, and the high-pressure coolant accommodated in the coolant tank, which is the storage unit 10 by selective opening of the valve. Outflow occurs.

상기 전달부(20)는 상기 저장부(10)의 유출부에 구비된 밸브에 일측단이 연결되고, 상기 밸브의 개방으로 상기 저장부(10)에서 유출되는 고압의 냉각재를 상기 전달부(20)가 일측에서 타측으로 유도하는 유로를 제공한다. 이때 상기 전달부(20)는 고압의 냉각재가 외부로 유출되지 않도록, 내압성/내후성/내열성을 갖는 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 호스 등의 형태로 구현될 수 있다.One end of the delivery unit 20 is connected to a valve provided at the outlet of the storage unit 10, and the delivery unit 20 transfers a high-pressure coolant discharged from the storage unit 10 by opening the valve. ) Provides a flow path leading from one side to the other. At this time, the delivery unit 20 is preferably made of a material having pressure resistance/weather resistance/heat resistance so that the high-pressure coolant does not leak to the outside, and may be implemented in the form of a hose or the like.

그리고 상기 온도압력조절부(40)는 상기 전달부(20)의 타측단에 연결되어, 선택적으로 상기 전달부(20)를 통해 유입된 냉각재를 분사하며, 냉각재가 분사되는 부위는 노즐 등의 형태로 구현될 수 있다. 상기 노즐에서 분사된 냉각재는 본 발명에 따른 냉각재 출력부를 통하여 정확한 목표 영역, 즉 시술부위에 분출된 냉각재를 분사하며, 목표영역 외부의 냉각을 방지하기 위하여 경계열공급부(60)를 더 포함할 수 있다.In addition, the temperature and pressure control unit 40 is connected to the other end of the transfer unit 20 to selectively spray the coolant introduced through the transfer unit 20, and the part where the coolant is sprayed is in the form of a nozzle, etc. Can be implemented as The coolant sprayed from the nozzle sprays the coolant jetted to the correct target area, that is, the treatment site through the coolant output unit according to the present invention, and may further include a boundary heat supply unit 60 to prevent cooling outside the target area. have.

여기서 상기 온도압력조절부(40)와 전달부(20)가 연결되는 영역에 냉각재압력유지부(30)가 구비될 수 있는데, 상기 냉각재압력유지부(30)는 상기 온도압력조절부(40)로 유입되기 전의 냉각재를 고압의 상태로 유지되도록 하여, 상기 냉각재의 압력손실을 방지하고 빠른 응답속도로 냉각재의 분사가 이루어지도록 한다. Here, a coolant pressure maintaining unit 30 may be provided in a region where the temperature pressure adjusting unit 40 and the transmitting unit 20 are connected, the coolant pressure maintaining unit 30 being the temperature pressure adjusting unit 40 The coolant before flowing into the furnace is maintained at a high pressure, so that pressure loss of the coolant is prevented and the coolant is sprayed at a fast response speed.

도 1b를 참조하면, 본 발명에 따른 냉각장치의 외관이 도시되어 있다. 일 실시예에 의할 때, 상기 냉각장치(100)는 헨드헬드형의 바디부를 포함할 수 있다. 상기 바디부는 치료 또는 사용 시 조작의 용이성을 위하여, 펜, 권총, 다각형 또는 기타 모양으로 형성되어, 사용자가 파지할 수 있는 파지부를 제공할 수도 있다Referring to Fig. 1b, the exterior of the cooling device according to the present invention is shown. According to an embodiment, the cooling device 100 may include a hand-held body part. The body portion may be formed in a pen, pistol, polygon or other shape for ease of operation during treatment or use, and may provide a gripping portion that can be gripped by the user.

즉, 본 발명에 따른 냉각장치의 바디부는 세장형 구조(elongated body) 및 비세장형 구조(non-elongated body)를 포함하며, 비세장형 구조는 개방형 구조 및 폐쇄형 구조를 포함한다. 여기서, 비세장형 구조는 다각형 구조, 또는 곡선 구조를 포함하며, 상기 다각형 구조 및 곡선 구주는 개방형으로 구성될 수도 있고, 폐쇄형으로 구성될 수도 있다.That is, the body portion of the cooling apparatus according to the present invention includes an elongated body and a non-elongated body, and the non-elongated structure includes an open structure and a closed structure. Here, the non-elongated structure includes a polygonal structure or a curved structure, and the polygonal structure and the curved sphere may be configured in an open type or a closed type.

일 실시예에 의할 때, 상기 냉각재압력유지부(30)는 냉각장치(100) 내에 구비될 수 있고, 일 실시예에 의할 때, 상기 바디부는 복수개의 바디부 유닛으로 구성될 수 있으며, 상기 냉각재압력유지부(30)는 사용자가 파지할 수 있는 바디부 유닛에 상기 냉각재압력유지부(30)가 위치하도록 구성될 수 있다. According to one embodiment, the coolant pressure holding unit 30 may be provided in the cooling device 100, and according to one embodiment, the body unit may be composed of a plurality of body unit units, The coolant pressure holding unit 30 may be configured such that the coolant pressure holding unit 30 is located in a body unit that can be gripped by a user.

상기 바디부의 외주에는 상기 제어부(70)와 전기적으로 연결된 복수 개의 버튼과 표시부가 외부로 노출되도록 구비되는데, 상기 복수 개의 버튼을 통해 냉각재의 분사 및 냉각재의 온도를 조절할 수 있고, 상기 표시부를 통해 냉각재의 온도/압력 및 피시술부위의 온도, 장치의 상태를 확인할 수 있다. 예를 들어, 상기 복수 개의 버튼 중 어떤 버튼은 미리 설정된 냉각프로토콜을 제어부로부터 자동으로 구현할 때 사용하는 버튼일 수 있으며, 다른 버튼은 작동 시 냉각재 온도압력조절기에 전력을 차단하거나 또는 공급하여 사용자가 임의로 냉각조건을 수동으로 조절할 때 사용할 수 있다.A plurality of buttons electrically connected to the control unit 70 and a display unit are provided on the outer periphery of the body portion to be exposed to the outside, and spraying of the coolant and temperature of the coolant can be controlled through the plurality of buttons, and the coolant through the display unit You can check the temperature/pressure of and the temperature of the area to be treated, and the condition of the device. For example, one of the plurality of buttons may be a button used to automatically implement a preset cooling protocol from the control unit, and other buttons may block or supply power to the coolant temperature and pressure regulator when operating, so that the user can It can be used to manually adjust the cooling conditions.

도 1c 및 도 1d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온도 제어 방법을 나타낸 도면이다.1C and 1D are diagrams showing a temperature control method according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명은 냉각재의 분사 온도를 동적으로 제어하여, 치료 또는 사용 목적에 따라 다양한 부위 및 다양한 깊이의 치료 영역 및 치료 목적에 따른 최적화된 프로토콜에 따라 동적으로 냉각재의 온도를 제어하면서 목표영역을 냉각할 수 있다.The present invention dynamically controls the spraying temperature of the coolant to cool the target area while dynamically controlling the temperature of the coolant according to the treatment area of various areas and various depths according to the treatment or purpose of use, and an optimized protocol according to the treatment purpose. I can.

도 1c를 참조하면, 목표 영역의 온도가 냉각재의 온도 제어에 대응하여 동적으로 제어되는 것을 알 수 있다. 일 실시예에 의할 때, 본 발명에 따른 의료용 냉각장치의 동적온도 제어는 피시술부위의 세포가 냉각에 의해 파괴되는 것을 방지하기 위해 피시술부위의 온도를 세포가 파괴되지 않는 해당 온도범위 내로 유지되도록 조절하는 것으로, 냉각재의 분사를 확인하고, 피시술부위의 온도를 추적하면서 기준 온도 이하로 냉각되면 냉각재의 냉각을 정지 또는 냉각재의 히팅을 통하여 피시술부위의 온도를 동적으로 조절할 수 있다.Referring to FIG. 1C, it can be seen that the temperature of the target region is dynamically controlled in response to the temperature control of the coolant. According to one embodiment, the dynamic temperature control of the medical cooling device according to the present invention allows the temperature of the treatment site to be within a corresponding temperature range in which cells are not destroyed in order to prevent the cells of the treatment site from being destroyed by cooling. By controlling to be maintained, the temperature of the treated area can be dynamically adjusted by stopping the cooling of the coolant or heating the coolant when the cooling material is cooled below the reference temperature while checking the injection of the coolant and tracking the temperature of the area to be treated.

즉, 냉각재의 정밀한 온도제어를 통하여, 냉각재의 가지는 기본적인 속성 온도와 상이한 온도로 냉각재를 목표영역에 분사할 수 있고, 이러한 냉각재의 온도제어는 냉각목표온도, 냉각 속도, 해동목표온도, 해동 속도 중 적어도 하나를 포함하여 제어할 수 있다.That is, through precise temperature control of the coolant, the coolant can be sprayed to the target area at a temperature different from the basic property temperature of the coolant. The temperature control of this coolant is one of the cooling target temperature, cooling rate, thawing target temperature, and thawing speed. It can be controlled including at least one.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 제어부(70)에서 냉각재에 가해지는 열량 Q (단위: W)을 계산함에 있어 사용될 수 있는 냉각매개변수는 목표 시술부위의 열물성, 냉각재의 열물성에 의하여 정해질 수 있다. 여기서, 상기 냉각재에 의한 냉각량은 냉각재의 상변화 잠열 또는 비열 중 적어도 하나를 포함한 단위 질량당 냉각량(C, 단위: J/g), 냉각재 유량(V, 단위: g/sec) 및 냉각재의 고유온도(T0, 단위: K) 중 적어도 하나의 의하여 정해질 수 있다. 단, 시술부위로부터 거리가 미리 설정된 거리에서 벗어나는 경우, 상기 열량 Q는 거리의 제곱에 반비례하는 것이 자명하므로, 앞으로 소개될 매개변수에는 포함시키지 않기로 한다. 예를 들어, 냉각목표온도에 도달하기 위해 필요한 Q는, 냉각재가 분사되는 거리가 미리 설정한 거리보다 x배 늘어났을 때, Q/x²로 바뀐다. In one embodiment of the present invention, the cooling parameter that can be used in calculating the amount of heat Q (unit: W) applied to the coolant by the control unit 70 is determined by the thermal properties of the target treatment site and the coolant. Can be set. Here, the cooling amount by the coolant is the amount of cooling per unit mass including at least one of the phase change latent heat or specific heat of the coolant (C, unit: J/g), the coolant flow rate (V, unit: g/sec), and It may be determined by at least one of the intrinsic temperature (T0, unit: K). However, when the distance from the treatment site deviates from the preset distance, it is obvious that the heat quantity Q is inversely proportional to the square of the distance, so it will not be included in the parameters to be introduced in the future. For example, the Q required to reach the cooling target temperature is changed to Q/x² when the distance to which the coolant is sprayed is increased x times the preset distance.

그리고 상기 냉각매개변수는 다음과 같이 정의될 수 있다. 표면에서의 냉각목표온도(Tc,₁, 단위: K), 냉각속도(단위: K/sec), 해동목표온도(Tc,₂, 단위: K), 해동속도(단위: K/sec)를 치역으로 가지고, 냉각부위의 표면으로부터의 깊이(d, 단위: mm), 표면에서의 냉각면적(A, 단위: mm²), 시술부위의 비열(Ct, 단위: J/g)과 상기 냉각재의 냉각량과 더불어서, 냉각재에 가해지는 열량(Q, 단위: W)을 정의역으로 가지는 열공식을 이용하여, 냉각재에 가해지는 열량 Q가 2가지 매개변수(G₁, G₂) 로 표현될 수 있다. 이러한 냉각매개변수는 본 발명의 일 실시예에서 냉각재의 고유온도 To이상 30℃ 이하로 주어지는 냉각목표온도 및 해동목표온도를 구현하기 위해 필요한 최소의 Q를 정할 수 있다. 한편으로, 냉각속도와 해동속도의 절대값이 0.001 K/sec 이상의 속도를 가지도록 필요한 Q를 정할 수 있고, 이러한 냉각-해동목표온도와 냉각속도-해동속도에 연계된 각각의 Q를 2가지 매개변수의 범위로 표현할 수 있다. And the cooling parameter may be defined as follows. Surface cooling target temperature (Tc,₁, unit: K), cooling rate (unit: K/sec), thawing target temperature (Tc,₂, unit: K), defrosting speed (unit: K/sec) The depth from the surface of the cooling site (d, unit: mm), the cooling area at the surface (A, unit: mm²), the specific heat of the treatment site (Ct, unit: J/g) and the cooling amount of the coolant In addition, by using a thermal formula having the amount of heat applied to the coolant (Q, unit: W) as a domain, the amount of heat Q applied to the coolant can be expressed as two parameters (G₁, G₂). These cooling parameters may determine the minimum Q required to implement the cooling target temperature and the thawing target temperature given at 30° C. or less than the intrinsic temperature To of the coolant in an embodiment of the present invention. On the one hand, the required Q can be determined so that the absolute values of the cooling rate and the thawing rate have a speed of 0.001 K/sec or more, and each Q linked to the cooling-thawing target temperature and the cooling rate-thawing speed is two parameters. It can be expressed as a range of variables.

Figure 112018042148552-pat00001
Figure 112018042148552-pat00001

여기서, △T는 냉각과정 또는 해동과정에 따라, 각각 Tc,1-To 또는 Tc,2-To 으로 표시될 수 있으며, 이를 목표온도(Tt) 기준으로 Tt-To 로도 표현할 수 있다.Here, ΔT may be expressed as Tc,1-To or Tc,2-To, respectively, depending on the cooling process or the thawing process, and this may also be expressed as Tt-To based on the target temperature (Tt).

일 실시예에 의할 때, 본 발명은 예를 들면 30℃ 이하 To 이상의 온도를 구현하기 위해 매개변수 G₁의 범위를 다음과 같은 조건을 만족하도록 할 수 있다.According to an embodiment, the present invention may satisfy the following conditions in the range of the parameter G₁ in order to implement a temperature of 30°C or lower To or higher, for example.

Figure 112018042148552-pat00002
Figure 112018042148552-pat00002

한편, 냉각속도와 해동속도에 관계되는 냉각매개변수 G₂는 다음과 같이 정의되고, 0.001 K/sec 이상의 냉각속도-해동속도의 절대값을 가지기 위해 다음과 같이 한정된다.On the other hand, the cooling parameter G₂ related to the cooling rate and the thawing rate is defined as follows, and is limited as follows in order to have an absolute value of the cooling rate-thawing rate of 0.001 K/sec or more.

Figure 112018042148552-pat00003
Figure 112018042148552-pat00003

여기서 △T는 냉각과정 또는 해동과정에 따라, 각각 Tc,₁-To 또는 Tc,₂-To 로 표시될 수 있다.Here, ΔT may be expressed as Tc,₁-To or Tc,₂-To, respectively, depending on the cooling process or the thawing process.

본 발명의 실시예에 의할 때, 상기 변수들에 관계되어 냉각목표온도 또는 해동목표온도에 대한 반응속도(K/sec)를 나타내는 매개변수 G₃를 정의할 수 있으며, 구체적으로 동적 제어의 반응속도는 1℃/초 이상에 해당하는 G₃는 다음과 같이 한정된다.According to an embodiment of the present invention, a parameter G3 representing the reaction rate (K/sec) to the cooling target temperature or the thawing target temperature may be defined in relation to the above variables, and specifically, the reaction rate of dynamic control G₃ corresponding to 1℃/sec or more is limited as follows.

Figure 112018042148552-pat00004
Figure 112018042148552-pat00004

위 세가지 냉각매개변수에서 사용된, 상기 냉각목표온도 및 해동목표온도는 목표영역의 표면을 포함하고, 일 실시예에 의할 때, 목표영역으로부터 깊이 1mm 사이에서 측정된 온도를 말하는 것이다. 본 발명에 따른 의료용 냉각장치의 냉각목표온도가 시술부위의 표면온도에 해당할 때, -200℃ 이상 0℃ 이하의 범위를 가질 수 있고, 세포의 자살 온도범위로는 냉각목표온도가 -70℃ 이상 0℃ 이하의 범위를 가질 수 있고, 상기 해동목표온도는 상기 냉각목표온도 이상 37℃ 이하의 범위를 가질 수 있다.The cooling target temperature and the thawing target temperature, which are used in the above three cooling parameters, include the surface of the target area and, according to an embodiment, refer to a temperature measured between a depth of 1 mm from the target area. When the cooling target temperature of the medical cooling device according to the present invention corresponds to the surface temperature of the treatment site, it may have a range of -200°C to 0°C, and the target cooling temperature is -70°C as the cell suicide temperature range. It may have a range of not less than 0 ℃, the target thawing temperature may have a range of not less than 37 ℃ the cooling target temperature.

또한, 본 발명에 따른 의료용 냉각장치는 다단계의 냉각제어를 위해서는 복수의 냉각목표온도, 복수의 냉각속도, 복수의 해동목표온도, 복수의 해동속도로 이루어진 다단계의 냉각 프로토콜을 가질 수 있다. In addition, the medical cooling device according to the present invention may have a multi-stage cooling protocol consisting of a plurality of cooling target temperatures, a plurality of cooling rates, a plurality of target thawing temperatures, and a plurality of thawing rates for multi-stage cooling control.

도 1e는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각장치의 제어부의 동작을 나타낸 순서도이다. 1E is a flow chart showing the operation of the control unit of the cooling device according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 냉각장치의 제어부(70)는 동적으로 냉각재의 온도 및 이에 대응하는 목표 영역의 온도를 조절하기 위하여, 냉각 장치의 각 구성요소를 독립적 또는 연계하여 제어할 수 있다. 이하, 본 발명에 따른 냉각장치의 제어부(70)는, 설명의 편의상, 동적으로 온도를 제어한다는 의미에서 동적온도제어부와 혼용하여 사용하기로 한다. The control unit 70 of the cooling device according to the present invention may control each component of the cooling device independently or in connection to dynamically adjust the temperature of the coolant and the temperature of the target region corresponding thereto. Hereinafter, the control unit 70 of the cooling device according to the present invention will be used interchangeably with the dynamic temperature control unit in the sense of dynamically controlling the temperature for convenience of description.

동적온도제어부는 미리 설정된 냉각 프로토콜에 따라 각 구성요소를 제어할 수 있다. 냉각프로토콜 제어부는 비접촉식 냉각프로토콜에 따라 냉각재의 온도와 시술부위 온도에 기반한 동적 냉각제어를 수행하며, 정밀한 온도제어를 위하여, 시술부위 온도 실시간 측정 기술 및 오차 수정 제어 및 시술부위 및 냉각재 온도 시간차 고려한 제어를 통하여 적응증에 대응하는 프로토콜에 따라 제어를 동작시킬 수 있다. The dynamic temperature controller may control each component according to a preset cooling protocol. The cooling protocol control unit performs dynamic cooling control based on the temperature of the coolant and the temperature of the treatment site according to the non-contact cooling protocol.For precise temperature control, the treatment site temperature real-time measurement technology and error correction control and control considering the time difference between the treatment site and coolant temperature The control can be operated according to the protocol corresponding to the indication.

본 발명에 따른 제어부(70)는 냉각거리에 대응하여 냉각재의 분사속도, 분사온도, 분사압력 등을 제어할 수 있다. 다른 실시예에 의할 때, 냉각재가 분사되는 분사부와 인접하여 설치되며 상기 분사부와 상기 목표영역 간의 이격 거리를 유지하기 위한 물리적인 냉각거리유지부의 제어를 통하여, 냉각효과를 최적화할 수 있다. The control unit 70 according to the present invention may control the spraying speed, spraying temperature, spraying pressure, and the like of the coolant according to the cooling distance. According to another embodiment, the cooling effect can be optimized through the control of a physical cooling distance maintaining unit for maintaining a separation distance between the injection unit and the target area installed adjacent to the injection unit where the coolant is injected. .

이러한 제어를 위하여, 본 발명은 상기 목표영역의 온도를 측정하기 위한 제1 온도센서부와, 상기 분사부의 온도를 측정하기 위한 제2 온도센서부와, 상기 냉각재온도압력조절부(40) 온도를 측정하기 위한 제3 온도센서부와, 상기 냉각재의 온도를 측정하기 위한 제4 온도센서부 중 적어도 하나를 포함하는 온도센서부를 포함할 수 있다.For this control, the present invention provides a first temperature sensor unit for measuring the temperature of the target area, a second temperature sensor unit for measuring the temperature of the injection unit, and the coolant temperature and pressure control unit 40 A temperature sensor unit including at least one of a third temperature sensor unit for measuring and a fourth temperature sensor unit for measuring the temperature of the coolant may be included.

이때 상기 제1 온도센서부는 비접촉 온도센서로 구성되는 것이 바람직하고, 상기 비접촉 온도센서는 상기 냉각거리유지부로부터 주어지는 이격거리에 따라 각도가 조절되어 목표영역 중심 부근의 온도를 측정하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 발명의 의료용 냉각장치는 복수의 거리에 해당하는 상기 냉각거리유지부를 구비할 수 있고, 이때 상기 냉각거리유지부는 상기 비접촉 온도센서와 기계적으로 연동되어 해당 냉각거리에 대한 냉각 중심부를 조사하기 위한 비접촉 온도센서의 설치각도를 조절할 수 있다. In this case, it is preferable that the first temperature sensor unit be configured as a non-contact temperature sensor, and the non-contact temperature sensor is preferably configured to measure a temperature near the center of the target area by adjusting an angle according to a separation distance given from the cooling distance maintaining unit. For example, the medical cooling device of the present invention may include the cooling distance maintaining unit corresponding to a plurality of distances, and in this case, the cooling distance maintaining unit is mechanically interlocked with the non-contact temperature sensor to determine the cooling center for the corresponding cooling distance. The installation angle of the non-contact temperature sensor for irradiation can be adjusted.

일례로 상기 제어부(70)는 상기 노즐부 및 발열부와 전기적으로 연결되어, 상기 노즐부에서 냉각재의 분사를 제어하고, 상기 발열부의 구동제어로 냉각재의 온도조절로 피시술부위의 온도를 제어한다. 이때 상기 제어부는 제1 온도센서부 및 제2 온도센서부에서 측정 온도를 바탕으로 상기 노즐부 및 발열부를 제어하게 되는데, 상기 제1 온도센서부는 상기 제어부(70)와 전기적으로 연결되고, 상기 노즐부의 전단에 구비되어, 상기 노즐부에서 분사되는 기상의 냉각재 온도를 측정하여 상기 제어부로 출력한다.For example, the control unit 70 is electrically connected to the nozzle unit and the heating unit to control the injection of the coolant from the nozzle unit, and controls the temperature of the treated area by controlling the temperature of the coolant by controlling the driving of the heating unit. . At this time, the control unit controls the nozzle unit and the heating unit based on the temperature measured by the first temperature sensor unit and the second temperature sensor unit, and the first temperature sensor unit is electrically connected to the control unit 70, and the nozzle It is provided at the front end of the negative, and measures the temperature of the gaseous coolant sprayed from the nozzle and outputs it to the control unit.

그리고 상기 제2 온도센서부는 상기 제어부(70)와 전기적으로 연결되고, 상기 노즐부의 전단에 구비되어, 피시술부위의 온도를 측정하여 상기 제어부로 출력하는데, 이때 상기 제2 온도센서부는 피시술부위와 거리를 두고 피시술부위의 온도를 측정하는 비접촉 타입으로 구비되는 것이 바람직하다.And the second temperature sensor unit is electrically connected to the control unit 70, is provided at the front end of the nozzle unit, measures the temperature of the area to be treated, and outputs it to the control unit, wherein the second temperature sensor unit It is preferable to be provided in a non-contact type that measures the temperature of the area to be treated at a distance from

상기 제어부는 미리 설정된 냉각조건, 또는 상기 온도센서부에서 측정된 온도 정보 중 적어도 하나를 이용하여, 상기 냉각재온도압력조절부(200)에 가해지는 열 또는 냉각재 분사시간 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.The control unit may control at least one of heat applied to the coolant temperature pressure control unit 200 or a coolant injection time by using at least one of a preset cooling condition or temperature information measured by the temperature sensor unit. .

또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의할 때, 상기 제어부는 미리 설정된 프로토콜에 따라 자동으로 동작하는 모드 및 사용자 운용 모드에 따라서 사용자로부터 입력 받는 명령에 따라 동작하는 모드를 포함하며, 사용자 모드의 경우, 상기 온도센서부에서 측정된 온도데이터를 저장하고, 저장된 빅데이터를 위하여 향후 다양한 분야에 활용할 수 있다.In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, the control unit includes a mode that automatically operates according to a preset protocol and a mode that operates according to a command input from a user according to the user operation mode. In this case, the temperature data measured by the temperature sensor unit can be stored and used in various fields in the future for the stored big data.

본 발명에 따른 제어부는 각 구성요소 및 제어부 간 전기신호 및 전력 공급 커넥터 최적화하여 효율적인 제어 및 전원 공급이 이루어지도록 구성될 수 있다. 여기서, 제어부는 프로세서(processor)와 같이 데이터를 처리할 수 있는 모든 종류의 장치를 포함할 수 있다. 여기서, '프로세서(processor)'는, 예를 들어 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다. 이와 같이 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치의 일예로써, 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙처리장치(central processing unit: CPU), 프로세서 코어(processor core), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(application-specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 등의 처리 장치를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. The control unit according to the present invention may be configured to achieve efficient control and power supply by optimizing electrical signals and power supply connectors between each component and the control unit. Here, the controller may include all types of devices capable of processing data, such as a processor. Here, the'processor' may refer to a data processing device embedded in hardware having a circuit physically structured to perform a function represented by a code or instruction included in a program. As an example of a data processing device built into the hardware as described above, a microprocessor, a central processing unit (CPU), a processor core, a multiprocessor, and an application-specific integrated circuit (ASIC) ), a field programmable gate array (FPGA), and the like, but the scope of the present invention is not limited thereto.

또한, 제어부는 냉각매체로서, 이러한 냉각재가 일정한 온도로 유지되도록 냉각발생부를 제어할 수 있다. 다른 실시예로서, 제어부는 적어도 하나 이상의 온도값이 사전에 설정되고, 냉각이 수행되는 시간 동안 냉각재가 각 온도값을 순차적으로 또는 주기적으로 갖도록 냉각발생부를 제어할 수 있다. In addition, the control unit is a cooling medium, and may control the cooling generating unit so that the coolant is maintained at a constant temperature. In another embodiment, the control unit may control the cooling generator so that at least one temperature value is set in advance and the coolant has each temperature value sequentially or periodically during a time during which cooling is performed.

본 발명에 의할 때, 고출력 및 고정밀 냉각온도 제어를 통하여, 각 치료 목적에 따라 피부암, 양성종양, 염증성 질환, 면역이상질환 또는 질환별 최적화된 프로토콜을 설정하여, 상기 프로토콜에 따라 냉각장치를 제어할 수 있다. 또한, 제어부를 통하여 정밀 냉각 제어를 통해 주변 정상세포 사멸을 방지하고, 피부암, 양성종양, 염증성 질환, 면역이상 질환 또는 질환 별로 정확하고 안전한 맞춤형 냉각치료가 가능하다, 또한, 기술적 또는 임상적 차별화 통해 피부영역 및 타 치료영역으로 확대 가능함은 물론이고, 본 냉각장치를 이용하여 진단 및 치료 융복합 냉각장치를 구현할 수 있다.According to the present invention, through high power and high-precision cooling temperature control, an optimized protocol for skin cancer, benign tumor, inflammatory disease, immune abnormal disease or disease is set according to the treatment purpose, and the cooling device is controlled according to the protocol. can do. In addition, it is possible to prevent the death of surrounding normal cells through precise cooling control through the control unit, and to provide accurate and safe customized cooling treatment for each skin cancer, benign tumor, inflammatory disease, immune disorder or disease.In addition, through technical or clinical differentiation Not only can it be expanded to the skin area and other treatment areas, it is also possible to implement a diagnostic and therapeutic fusion cooling system using this cooling device.

본 발명에 따른 제어부(70)는 상기 프로토콜에 대응하여 목표영역과 미리 설정된 이격 거리에서 시술이 이루어질 수 있도록 유도하며, 거리센서로 측정된 시술부위까지의 거리가 상기 정적 냉각거리를 벗어난 경우, 예를 들면, 적정 거리 이내로 목표영역과 접근하거나, 목표영역와 일정 거리 이상으로 떨어지는 경우, 냉각장치의 동작을 제한하거나, 사용자가 인식하도록 경고음을 울리도록 제어할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 제어부는 상기 분사부와 상기 목표영역 간의 이격거리를 유지하기 위한 냉각거리를 제어하기 위한 제어부를 포함하며, 상기 제어부(70)는 온도센서부로부터 온도 정보를 수신하고, 상기 온도 정보를 이용하여 냉각 장치를 제어할 수 있으며, 이러한 온도센서부는 상기 목표영역의 온도를 측정하기 위한 제1 온도센서부, 상기 분사부의 온도를 측정하기 위한 제2 온도센서부, 상기 냉각재 온도압력조절부 온도를 측정하기 위한 제3 온도센서부 및 상기 냉각재의 온도를 측정하기 위한 제4 온도센서부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The control unit 70 according to the present invention induces the procedure to be performed at a predetermined distance from the target area in response to the protocol, and when the distance to the treatment site measured by the distance sensor deviates from the static cooling distance, yes For example, when approaching a target area within an appropriate distance or falling more than a certain distance from the target area, the operation of the cooling device may be restricted, or a warning sound may be sounded so that the user can recognize it. That is, the control unit according to the present invention includes a control unit for controlling a cooling distance for maintaining a separation distance between the injection unit and the target area, and the control unit 70 receives temperature information from the temperature sensor unit, and the The cooling device may be controlled using temperature information, and such a temperature sensor unit includes a first temperature sensor unit for measuring the temperature of the target area, a second temperature sensor unit for measuring the temperature of the injection unit, and the coolant temperature pressure. It may include at least one of a third temperature sensor unit for measuring the temperature of the control unit and a fourth temperature sensor unit for measuring the temperature of the coolant.

여기서, 비접촉 온도센서는 상기 냉각거리유지부로부터 주어지는 이격거리에 따라 각도가 조절되어 목표영역 중심 부근의 온도를 측정하도록 구성되며, 상기 제어부는 미리 설정된 냉각조건, 또는 상기 온도센서부에서 측정된 온도 정보 중, 적어도 하나를 이용하여, 냉각재온도압력조절부에 가해지는 열 또는 냉각재 분사시간 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. Here, the non-contact temperature sensor is configured to measure a temperature near the center of a target area by adjusting an angle according to a separation distance given from the cooling distance maintaining unit, and the control unit is a preset cooling condition or a temperature measured by the temperature sensor unit. Using at least one of the information, at least one of heat applied to the coolant temperature and pressure control unit or the coolant injection time may be controlled.

상기 제어부는 미리 설정된 프로토콜에 따라 자동으로 동작하는 모드 및 사용자 운용 모드에 따라서 사용자로부터 입력받는 명령에 따라 동작하는 모드를 포함하며, 사용자 모드의 경우, 상기 온도센서부에서 측정된 온도데이터를 저장하여, 이러한 데이터를 이용하여 활용할 수 있다. 그리고 미리 설정된 온도 이하에서 냉각시와 갈은 주의를 요하는 모드의 경우, 사용자로부터 복수개의 버튼 조작을 입력받는 경우에 동작하도록 한정하여, 사용자의 조작 실수에 따른 오동작을 방지할 수 있다.The control unit includes a mode that automatically operates according to a preset protocol and a mode that operates according to a command input from the user according to the user operation mode. In the case of the user mode, the temperature data measured by the temperature sensor unit is stored. , You can use these data. In addition, in the case of a mode that requires attention when cooling and when the temperature is lower than a preset temperature, it is limited to operate when a plurality of button manipulations are input from a user, thereby preventing malfunction due to a user's manipulation mistake.

이하, 도 1e를 참조하면, 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각장치의 피시술부위 온도 제어방법을 단계별로 살펴보면 다음과 같다. Hereinafter, referring to FIG. 1E, a method for controlling the temperature of a target area of the cooling device according to an embodiment of the present invention will be described step by step as follows.

상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 국부냉각장치의 피시술부위 온도 제어방법을 단계별로 살펴보면 다음과 같다.A step-by-step look at the method of controlling the temperature of the target area of the local cooling device according to an embodiment of the present invention is as follows.

먼저, 피시술부위의 온도를 해당 온도범위 내로 유지하기 위해 냉각재에 열을 제공하는 경우에는, First, in the case of providing heat to the coolant to keep the temperature of the treatment site within the corresponding temperature range,

a-1)단계로, 냉각재의 분사를 확인한다. 여기서 냉각재의 분사는 상기 노즐하우징에서 외부로 노출된 버튼을 사용자가 조작함에 따라 이루어지는데, 사용자가 버튼을 조작하면 이를 제어부가 감지하고, 상기 제어부는 감지된 버튼의 신호로 솔레노이드벨브를 통해 유로를 개방하면, 냉각재압력유지부를 통해 해당 고압력을 유지하고 있던 냉각재가 온도압력조절부로 유입되면서 노즐을 통해 냉각재의 분사가 이루어진다.In step a-1), the spray of the coolant is checked. Here, the coolant is sprayed by the user manipulating the button exposed to the outside from the nozzle housing. When the user manipulates the button, the control unit senses this, and the control unit passes the flow path through the solenoid valve with the signal of the detected button. When opened, the coolant that has maintained the high pressure through the coolant pressure holding unit flows into the temperature pressure control unit, and the coolant is sprayed through the nozzle.

이때 상기 제어부(50)가 냉각재의 분사 여부를 확인할 수 있고, 상기 냉각재의 분사가 이루어지지 않으면, 이에 대응하는 동작을 하거나, 냉각장치의 작동을 종료할 수 있다.At this time, the control unit 50 may check whether the coolant is sprayed, and if the coolant is not sprayed, a corresponding operation may be performed or the operation of the cooling device may be terminated.

다음은 b-1)단계로, 분사되는 냉각재 및 피시술부위의 온도를 측정한다.Next, in step b-1), the temperature of the sprayed coolant and the area to be treated is measured.

여기서 분사되는 냉각재 및 피시술부위의 온도는 상기 온도압력조절부(30)에 구비된 제1 온도센서 및 제2 온도센서를 통해 측정할 수 있다.Here, the temperature of the sprayed coolant and the area to be treated may be measured through a first temperature sensor and a second temperature sensor provided in the temperature pressure control unit 30.

상기 a-1)단계에서 냉각재의 분사가 확인되면, 제1 온도센서는 분사되는 냉각재의 온도를 실시간으로 측정하여 상기 제어부로 측정값을 인가할 수 있고, 제2 온도센서는 피시술부위의 온도를 실시간으로 측정하여 상기 제어부로 측정값을 인가한다.When the spraying of the coolant is confirmed in step a-1), the first temperature sensor measures the temperature of the sprayed coolant in real time and applies the measured value to the control unit, and the second temperature sensor is the temperature of the area to be treated. Is measured in real time and the measured value is applied to the control unit.

다음은 c-1)단계로, 측정된 냉각재 및 피시술부위의 온도가 각각 기설정된 하한기준온도보다 낮은 온도인지 비교한다. 여기서 하한기준온도는 피시술부위의 세포가 파괴되지 않도록 하는 온도범위의 하한 기준으로, 일 실시에 의할 때, 치료부위, 치료 목적에 따라 상이하게 설정될 수 있다. 상기 하한기준온도는 상기 제어부에 기설정되어 있는 것이 바람직하나, 필요에 따라 사용자가 온도압력조절부에 구비된 버튼을 조작하여 임의 변경도 가능하다.Next, in step c-1), it is compared whether the measured temperature of the coolant and the area to be treated is lower than the preset lower limit reference temperature, respectively. Here, the lower limit reference temperature is a lower limit reference of the temperature range that prevents the cells of the area to be treated from being destroyed, and may be set differently according to the treatment site and the purpose of treatment in accordance with one implementation. It is preferable that the lower limit reference temperature is preset in the control unit, but if necessary, the user can arbitrarily change it by operating a button provided in the temperature pressure control unit.

따라서 상기 b)단계에서 상기 제1 온도센서 및 제2 온도센서가 분사되는 냉각재 및 피시술부위의 온도를 측정하여 상기 제어부로 측정값을 인가하면, 상기 제어부는 상기 제1 온도센서 및 제2 온도센서를 통해 실시간으로 측정된 냉각재 및 피시술부위의 온도와 기설정된 하한기준온도와 비교하여 기설정된 하한기준온도보다 낮은 측정온도를 감지할 수 있다.Therefore, in step b), when the first temperature sensor and the second temperature sensor measure the temperature of the sprayed coolant and the area to be treated and apply the measured value to the control unit, the control unit performs the first temperature sensor and the second temperature. A measurement temperature lower than a preset lower limit reference temperature can be detected by comparing the temperature of the coolant and the treatment area measured in real time through the sensor with a preset lower limit reference temperature.

다음은 d-1)단계로, 측정된 온도가 하한기준온도보다 낮으면, 발열부가 냉각재에 열을 제공하여 피시술부위의 온도를 조절한다. 여기서 상기 c-1)단계에서 상기 제어부가 측정된 피시술부위의 온도가 하한기준온도보다 낮은 온도로 감지되면, 상기 온도압력조절부에 구비된 발열부에 전원 인가되면서 구동이 ON 되어, 상기 발열부가 발열되도록 하고, 상기 발열부가 발열함에 따라 상기 노즐공을 따라 유동하는 냉각재에 열을 제공하여 냉각재의 온도를 상승시켜, 이전 시점보다 높은 온도의 냉각재가 피시술부위에 분사되어 피시술부위의 온도를 조절한다. 예를 들어, 상기 온도압력조절부에 인가되는 전력은 PID (proportional, integral, differential) 기법으로 제어될 수 있다.Next, in step d-1), when the measured temperature is lower than the lower limit reference temperature, the heating unit provides heat to the coolant to adjust the temperature of the area to be treated. Here, when the control unit detects that the temperature of the area to be treated measured in step c-1) is lower than the lower limit reference temperature, power is applied to the heating unit provided in the temperature pressure control unit, and the driving is turned on. As the heat generating part generates heat, the temperature of the coolant is increased by providing heat to the coolant flowing along the nozzle hole, so that the coolant having a higher temperature than the previous point is sprayed onto the treatment area to be treated. Adjust. For example, the power applied to the temperature and pressure control unit may be controlled by a PID (proportional, integral, differential) technique.

다음은 e-1)단계로, 분사되는 냉각재 및 피시술부의 온도를 다시 측정한다.Next, in step e-1), the temperature of the sprayed coolant and the treated part is measured again.

여기서 상기 d)단계의 실시로, 상기 발열부가 구동하면, 다시 분사되는 냉각재 및 피시술부의 온도를 측정하는데, 이때에도 상기 온도압력조절부에 구비된 제1 온도센서 및 제2 온도센서를 통해 측정하고, 제1 온도센서는 분사되는 냉각재의 온도를 실시간으로 측정하여 상기 제어부로 측정값을 인가하고, 제2 온도센서는 피시술부위의 온도를 실시간으로 측정하여 상기 제어부로 측정값을 인가한다.Here, with the implementation of step d), when the heating unit is driven, the temperature of the coolant and the treatment unit that is injected again is measured, and also at this time, measured by the first temperature sensor and the second temperature sensor provided in the temperature pressure control unit. And, the first temperature sensor measures the temperature of the sprayed coolant in real time and applies the measured value to the control unit, and the second temperature sensor measures the temperature of the area to be treated in real time and applies the measured value to the control unit.

다음은 f-1)단계로, 측정된 냉각재 및 피시술부위의 온도가 각각 기설정된 상한기준온도보다 높은 온도인지 비교한다. 여기서 상한기준온도는 냉각재에 열을 제공하지 않는 발열부가 구동 off되거나 발열부에 가해지는 전력을 줄이는 시점으로, 상기 제어부에 기설정되어 있는 것이 바람직하나, 필요에 따라 사용자가 온도압력조절부에 구비된 버튼을 조작하여 임의 변경도 가능하다. 예를 들어, 상기 온도압력조절부에 인가되는 전력은 PID (proportional, integral, differential) 기법으로 제어될 수 있다.Next, in step f-1), it is compared whether the measured temperature of the coolant and the area to be treated is higher than the preset upper limit reference temperature, respectively. Here, the upper limit reference temperature is a point in time when the heating unit that does not provide heat to the coolant is driven off or the power applied to the heating unit is reduced, and is preferably preset in the control unit, but the user provides the temperature and pressure control unit as necessary. It is also possible to change arbitrarily by operating the button. For example, the power applied to the temperature and pressure control unit may be controlled by a PID (proportional, integral, differential) technique.

따라서 상기 e-1)단계에서 상기 제1 온도센서 및 제2 온도센서가 분사되는 냉각재 및 피시술부위의 온도를 측정하여 상기 제어부로 측정값을 인가하면, 상기 제어부는 상기 제1 온도센서 또는 제2 온도센서를 통해 실시간으로 측정된 냉각재 및 피시술부위의 온도와 기설정된 상한기준온도와 비교하여 기설정된 상한기준온도보다 높은 측정온도를 감지할 수 있다.Therefore, in step e-1), when the first temperature sensor and the second temperature sensor measure the temperature of the sprayed coolant and the treatment area and apply the measured value to the control unit, the control unit 2 It is possible to detect a measurement temperature higher than the preset upper limit reference temperature by comparing the temperature of the coolant and the treatment area measured in real time with the preset upper limit reference temperature through the temperature sensor.

다음은 g-1)단계로, 측정된 온도가 상한기준온도보다 높으면, 발열부의 구동을 off하거나 발열부에 가해지는 전력을 줄여 피시술부위의 온도를 조절한다. Next, in step g-1), when the measured temperature is higher than the upper limit reference temperature, the driving of the heating unit is turned off or the power applied to the heating unit is reduced to adjust the temperature of the treatment area.

여기서 상기 f-1)단계에서 상기 제어부가 측정된 피시술부위의 온도가 상한기준온도보다 높은 온도로 감지되면, 상기 온도압력조절부에 구비된 발열부에 전원 인가가 해지되어 구동이 off 되거나 발열부에 가해지는 전력을 감소시킴으로써, 이전 시점보다 낮은 온도의 기상 냉각재가 피시술부위에 분사되어 피시술부위의 온도를 조절한다. 예를 들어, 상기 온도압력조절부에 인가되는 전력은 PID (proportional, integral, differential) 기법으로 제어될 수 있다.Here, when the control unit detects that the temperature of the area to be treated measured in step f-1) is higher than the upper limit reference temperature, power is disconnected from the heating unit provided in the temperature pressure control unit to turn off or heat generation. By reducing the power applied to the part, a gaseous coolant with a temperature lower than the previous point is sprayed onto the treatment site to control the temperature of the treatment site. For example, the power applied to the temperature and pressure control unit may be controlled by a PID (proportional, integral, differential) technique.

II. 냉각재 압력유지부 (Cryogen Pressure Keeper)II. Coolant Pressure Keeper

도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 의료용 냉각장치의 냉각압력유지부의 구성을 나타낸 도면이다.2A to 2B are views showing the configuration of a cooling pressure maintaining unit of a medical cooling device according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 의료용 냉각장치는 냉각재를 통해 목표영역을 냉각함에 있어, 냉각재를 저장하는 저장부(10)에서, 상기 냉각재를 냉각장치로 전달하는 전달부(20) 및 냉각장치의 냉각재온도압력조절부(40)로 유입되어, 상기 냉각재는 미리 설정된 온도와 압력으로 분사된다.In the medical cooling device according to the present invention, when cooling a target area through a coolant, in the storage unit 10 for storing the coolant, the transfer unit 20 for transferring the coolant to the cooling device and the coolant temperature and pressure control of the cooling device Inflow into the part 40, the coolant is sprayed at a preset temperature and pressure.

여기서, 상기 전달부(20) 및 상기 냉각재온도압력조절부(40)의 전달경로로 인하여, 냉각재가 이동하면서 전달부(20)와의 열적-기계적 접촉을 함에 따라 온도 및 압력의 손실이 발생하며, 또 버튼 제어에 따른 냉각재 분사의 반응 시간도 지연될 수 있다. 본 발명은 냉각재온도압력조절부(40)의 입력단에 인접하여 냉각재압력유지부(30)를 구비하여, 전달부(20)에서 일어나는 손실과 무관하게, 미리 설정된 온도 또는 압력으로 안정적으로 냉각재를 분사부에 공급함으로써, 냉각재가 미리 설정된 온도에 정상상태로 도달하는 시간을 최소화하여 냉각재를 분사할 수 있다. 이러한 빠른 정상상태 도달 시간은, 앞서 설명한 동적냉각제어에 핵심적인 성능이다. 또한, 일 실시예에 의할 때, 전달경로가 긴 경우, 상기 전달 경로에 대응하여 복수개의 냉각재압력유지부(30)를 구성할 수 있다. Here, due to the transfer path of the transfer unit 20 and the coolant temperature and pressure control unit 40, the coolant moves and makes thermal-mechanical contact with the transfer unit 20, resulting in loss of temperature and pressure, Also, the reaction time of spraying coolant according to the button control may be delayed. The present invention is provided with a coolant pressure holding unit 30 adjacent to the input end of the coolant temperature and pressure control unit 40, irrespective of the loss occurring in the delivery unit 20, the coolant is stably divided at a preset temperature or pressure. By supplying to the sand part, the coolant can be sprayed by minimizing the time for the coolant to reach a steady state at a preset temperature. This fast steady state arrival time is a key performance for the dynamic cooling control described above. In addition, according to an embodiment, when the delivery path is long, a plurality of coolant pressure holding units 30 may be configured to correspond to the delivery path.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 동적온도제어부는 경로에 대응하여 냉각재의 온도조절이 가능하며, 실시예에 의할 때 냉각재가 저장되는 저장부(10), 전달부(20) 및 냉각장치의 각 구성 요소의 선택적 또는 서로 연계하여 히팅 또는 냉각을 통한 냉각재의 온도제어가 가능하다. As described above, the dynamic temperature control unit according to the present invention can control the temperature of the coolant according to the path, and according to the embodiment, the storage unit 10, the delivery unit 20, and the cooling device are It is possible to control the temperature of the coolant through heating or cooling selectively or in connection with each component.

일 실시예에 의할 때, 냉각 장치를 구성하는 냉각재압력유지부(Cryogen Pressure Keeper: 30)의 냉각, 냉각재온도압력조절부(Cryogen Temperature Pressure Controller: 40)의 히팅 또는 경계열공급부(Heat Providing Barrier: 60)의 냉각 또는 히팅을 통하여 냉각재의 정밀한 온도제어를 수행할 수 있으며, 이하, 도 2a를 참조하여 냉각재압력유지부(30)의 구성을 설명하기로 한다. According to an embodiment, cooling of a coolant pressure keeper (30) constituting a cooling device, heating of a coolant temperature pressure controller (40) or a heat providing barrier (Heat Providing Barrier) : It is possible to perform precise temperature control of the coolant through cooling or heating of 60). Hereinafter, the configuration of the coolant pressure maintaining unit 30 will be described with reference to FIG. 2A.

도 2a를 참조하면, 냉각재온도압력조절부(40)는 호스 등으로 이루어진 전달부(20)와 상기 냉각재를 미리 설정된 온도 및 압력으로 분사하는 냉각재온도압력조절부(40) 사이에 구비되며, 상기 냉각재가 분사될 때, 미리 설정된 조건에 빠르게 도달하여 분산되도록, 분사부에 냉각재가 공급될 때, 일정량의 냉각재가 빠져나가더라도 냉각재의 압력을 미리 설정된 압력 이상으로 유지하는 기능을 수행한다.Referring to Figure 2a, the coolant temperature and pressure control unit 40 is provided between the delivery unit 20 made of a hose, etc. and the coolant temperature and pressure control unit 40 for spraying the coolant at a preset temperature and pressure, the When the coolant is sprayed, the pressure of the coolant is maintained above a preset pressure even if a predetermined amount of coolant is discharged when the coolant is supplied to the spraying unit so as to rapidly reach and disperse a preset condition.

발명의 일 실시예에 의할 때, 냉각재압력유지부(30)는 분사부에서 분사되는 냉각재보다 질량기준으로 더 많은 냉각재를 저장할 수 있고, 하나의 예로, 분사부에서 1초 동안 분사되는 질량보다 10배 이상의 질량을 가진 냉각재를 저장할 수 있다. 또한, 냉각재압력유지부(30)는 저장되는 냉각재를 액상의 상태에서 보관함으로써, 같은 부피에서 훨씬 큰 질량의 냉각재를 보관하여, 분사부에서 냉각재가 소모될 때 냉각재의 압력을 유지할 수 있다.According to an embodiment of the invention, the coolant pressure holding unit 30 may store more coolant on a mass basis than the coolant sprayed from the injection unit, as an example, than the mass injected from the injection unit for 1 second. Coolant with more than 10 times the mass can be stored. In addition, the coolant pressure maintaining unit 30 may store the coolant of a much larger mass in the same volume by storing the stored coolant in a liquid state, thereby maintaining the pressure of the coolant when the coolant is consumed in the spray unit.

일 실시예에 의할 때, 본 발명에 따른 냉각재압력유지부(30)는 냉각재온도압력조절부(40)의 근단, 즉 냉각재 유입측에 위치하며, 냉각재온도압력조절부(40) 및 냉각재압력유지부(30)는 냉각재 이송로를 포함한 결합부을 통하여 결합되어 있다. 상기 결합부는 고압밸브를 포함하며, 수동 또는 자동으로 동작 여부를 제어할 수 있다.According to an embodiment, the coolant pressure maintaining unit 30 according to the present invention is located at the proximal end of the coolant temperature pressure adjusting unit 40, that is, at the coolant inlet side, and the coolant temperature pressure adjusting unit 40 and the coolant pressure The holding unit 30 is coupled through a coupling unit including a coolant transfer path. The coupling portion includes a high-pressure valve, and it is possible to manually or automatically control whether or not to operate.

일 실시예에 의할 때, 상기 제어부(70)의 제어에 따라 미리 설정된 냉각조건이 되도록 유량을 제어할 수 있다. 이러한 경우, 상기 결합부의 밸브는 Needle Valve 등 회전(Rotation) 운동 또는 액추에이터(motorized actuator)를 통해 유량을 조절할 수 있으며, 상기 바디부의 내부에는 상기 냉각재압력유지부(30)를 통해 유입된 냉각재를 냉각재온도압력조절부(40)로 안내하는 유로가 구비되고, 냉각재의 분사를 및 온도를 제어하는 제어부가 PCB 등의 전자회로로 내장될 수 있다.According to an embodiment, the flow rate may be controlled to become a preset cooling condition according to the control of the controller 70. In this case, the valve of the coupling part may adjust the flow rate through a rotational motion such as a needle valve or a motorized actuator, and the coolant introduced through the coolant pressure maintaining part 30 is contained in the body part. A flow path for guiding the temperature pressure control unit 40 is provided, and a control unit for controlling the injection of coolant and temperature may be incorporated into an electronic circuit such as a PCB.

일 실시예에서, 상기 고압밸브는 on-off 기능을 수행하는 솔레노이드벨브로 구성될 수 있고, 이 때, 미리 설정된 유량을 솔레노이드벨브를 주기적으로 여는 시간을 조절함으로써 제어할 수 있다. In one embodiment, the high-pressure valve may be composed of a solenoid valve that performs an on-off function, and in this case, a preset flow rate may be controlled by adjusting the periodic opening time of the solenoid valve.

일 실시예에 의할 때, 앞서 설명하였듯이 단위 부피당 더 큰 질량의 냉각재를 보관하기 위해, 상기 냉각재압력유지부(30)는 냉각재의 온도를 상기 저장부의 온도 이하의 온도에서 유지하여 저장되는 냉각재를 액상으로 유지시킬 수 있다. 일 실시예에 의할 때, 상기 냉각재압력유지부(30)는 저장된 냉각재를 미리 설정된 열역학적 상태로 유지시켜 분사시 냉각재의 압력을 유지함을 통해, 상기 냉각재온도압력조절부(40)에서 분사되는 냉각재가 미리 설정된 열역학적 상태로 5초 이내에 도달할 수 있으며, 다른 실시예에 의할 때 1초 이내로 상기 열역학적 상태로 도달할 수 있다. 여기서, 분사되는 냉각재의 열역학적 상태(state)는 고체 또는 액체 상태 중 적어도 어느 하나의 상태를 포함할 수 있다. According to an embodiment, as described above, in order to store a coolant having a greater mass per unit volume, the coolant pressure maintaining unit 30 maintains the temperature of the coolant at a temperature less than the temperature of the storage unit to store the coolant. It can be kept in a liquid state. According to one embodiment, the coolant pressure maintaining unit 30 maintains the stored coolant in a pre-set thermodynamic state to maintain the pressure of the coolant during spraying, so that the coolant sprayed from the coolant temperature pressure control unit 40 May reach a preset thermodynamic state within 5 seconds, and according to another embodiment, the thermodynamic state may be reached within 1 second. Here, the thermodynamic state of the sprayed coolant may include at least one of a solid or a liquid state.

도 2a를 참조하면, 상기 냉각재압력유지부(30)는 냉각재를 저장하는 냉각재 리저버(31), 상기 냉각재 리저버(31)를 냉각하는 냉각발생부(32), 상기 냉각발생부(32)에서 발생된 열을 방열하기 위한 방열부(33) 및 상기 냉각발생부(32)와 상기 방열부(33)를 열적으로 결합하는 히트파이프(34)를 포함하여 구성된다. 상기 냉각재 리저버(31)에 저장된 냉각재는 상기 냉각재압력유지부(30)의 일측에 구비된 냉각발생부(32)인 열전소자에 의해 냉각되어 액체상태 또는 기체 상태와 혼합하여 존재하며, 제어부 및 냉각발생부(32)를 통한 냉각을 통하여, 상기 리저버(31)에 존재하는 냉각재는 액체상태의 냉각재로 열역학적 상태에서 유지시키는 것이 바람직하다. 2A, the coolant pressure holding unit 30 is generated in a coolant reservoir 31 for storing a coolant, a cooling generating unit 32 for cooling the coolant reservoir 31, and the cooling generating unit 32. A heat dissipation unit 33 for dissipating the heat generated and a heat pipe 34 thermally coupling the cooling generation unit 32 and the heat dissipation unit 33 to each other. The coolant stored in the coolant reservoir 31 is cooled by a thermoelectric element, which is a cooling generator 32 provided on one side of the coolant pressure maintaining unit 30, and is present in a liquid state or a gaseous state, and the control unit   and   cooling Through cooling through the generator 32, the coolant present in the reservoir 31 is preferably maintained in a thermodynamic state as a coolant in a liquid state.

일 실시예에 의할 때, 상기 냉각재압력유지부(30)는 상기 냉각재온도압력조절부(40)와 30cm 이하의 거리 내에서 위치하고, 이러한 냉각재압력유지부(30)는 내부에 저장된 냉각재의 열역학적 상을 일정하게 유지하기 위해 열전도도 10W/m-K 이상을 가지는 재질로 구성될 수 있다. 또한 상기 냉각재압력유지부(30)는 열전도도가 10W/m-K 이하의 재질로 만들어진 단열부재로 단열되어, 외부로부터 영향을 최소화 할 수 있다.According to one embodiment, the coolant pressure holding unit 30 is located within a distance of 30 cm or less from the coolant temperature pressure control unit 40, and this coolant pressure holding unit 30 is a thermodynamic material stored therein. In order to keep the phase constant, it may be made of a material having a thermal conductivity of 10W/mK or more. In addition, the coolant pressure holding unit 30 is insulated with a heat insulating member made of a material having a thermal conductivity of 10 W/m-K or less, so that influence from the outside can be minimized.

또한, 상기 냉각재압력유지부(30)와 냉각재온도압력조절부(40)를 열적으로 독립시키기 위해, 상기 냉각재압력유지부(30)와 상기 냉각재온도압력조절부(40)가 연결되는 유로에서, 적어도 하나의 구성품이 가지는 열전도(thermal conductance)는 10 W/K 이하로 가질 수 있다. 또한, 일 실시예에 의할 때, 상기 냉각재압력유지부(30)는 선택적으로 냉각재가 유동하는 유로를 따라 복수 개로 구비될 수도 있다.In addition, in order to thermally separate the coolant pressure maintaining unit 30 and the coolant temperature pressure adjusting unit 40, in a flow path to which the coolant pressure maintaining unit 30 and the coolant temperature pressure adjusting unit 40 are connected, At least one component may have a thermal conductance of 10 W/K or less. In addition, according to an embodiment, the coolant pressure maintaining unit 30 may be provided in plural along a flow path through which the coolant flows selectively.

본 발명에 의할 때, 냉각재압력유지부(30)의 개폐 또는 유량을 조절하는 밸브를 통하여, 냉각재온도압력조절부(40)로 냉각재를 공급한다. 여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 의할 때, 상기 제어부(70)와 전기적으로 연결되어, 상기 제어부의 제어에 의해 그 개폐가 제어되는 솔레노이드밸브(35)가 내장되는데, 상기 솔레노이드밸브(35)는 상기 제어부의 제어로 냉각재가 유동하는 유로를 선택적으로 개폐한다.According to the present invention, the coolant is supplied to the coolant temperature and pressure control unit 40 through a valve for opening and closing the coolant pressure holding unit 30 or adjusting the flow rate. Here, according to a preferred embodiment of the present invention, there is a built-in solenoid valve 35 that is electrically connected to the control unit 70 and is controlled to open and close by the control of the control unit, the solenoid valve 35 Selectively opens and closes the flow path through which the coolant flows under the control of the controller.

이때 상기 솔레노이드밸브(35)는 고압인 냉각재의 압력을 지속 유지시키도록 상기 냉각재온도압력조절부(40)와 냉각재압력유지부(30) 사이의 유로 상에 배치되는 것이 바람직하다. At this time, the solenoid valve 35 is preferably disposed on a flow path between the coolant temperature pressure control unit 40 and the coolant pressure maintaining unit 30 so as to continuously maintain the high pressure of the coolant.

따라서 상기 솔레노이드밸브(35)는 제어부 및 분사버튼과 전기적으로 연결되어, 사용자가 분사버튼을 조작함에 따라 발생한 신호가 상기 제어부(70)로 입력되고, 상기 제어부가 이를 바탕으로 상기 솔레노이드밸브(35)를 개방 제어하여 냉각재의 분사가 이루어지도록 한다. 또 다른 실시예에서는, 상기 솔레노이드밸브(35)는 상기 제어부(70)로부터 미리 설정된 프로토콜에 따라 복수의 개폐동작을 자동으로 수행하여 시술시간 중에 일정 시간의 부분의 시간 동안만 밸브를 개방할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(70)는 Pulsed Width Modulation (PWM) 기법으로 상기 솔레노이드밸브(35)는 주기적으로 부분 개방할 수 있다. 더 구체적으로, 상기 제어부(70)는 3 Hz의 속도로 50% duty cycle 로 상기 솔레노이드밸브(35)를 개방할 수 있다.Therefore, the solenoid valve 35 is electrically connected to the control unit and the injection button, so that a signal generated as the user manipulates the injection button is input to the control unit 70, and the solenoid valve 35 By controlling the opening, the coolant is sprayed. In another embodiment, the solenoid valve 35 may automatically open a plurality of opening/closing operations according to a preset protocol from the control unit 70 to open the valve only for a certain amount of time during the treatment time. . For example, the control unit 70 may partially open the solenoid valve 35 periodically by using a Pulsed Width Modulation (PWM) technique. More specifically, the control unit 70 may open the solenoid valve 35 with a 50% duty cycle at a rate of 3 Hz.

도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각재압력유지부(30)가 냉각발생부(32)에서 공급되는 냉각을 통해 열역학적 상을 유지시키는 냉각재온도압력유지부로써 추가적으로 기능할 때 가지는 냉각 구조를 나타낸 도면이다. 부연하여 설명하면, 냉각재압력유지부(30)에 파생된 실시예인 냉각재온도압력유지부는, 냉각재의 열역학적 상에 대한 신속한 동적 제어를 수행하는 냉각재온도압력조절부(40)와 구분됨은 자명하다. 2B is a cooling structure having when the coolant pressure maintaining unit 30 additionally functions as a coolant temperature pressure maintaining unit that maintains a thermodynamic phase through cooling supplied from the cooling generating unit 32 according to a preferred embodiment of the present invention. It is a figure shown. In more detail, it is apparent that the coolant temperature pressure maintaining unit, which is an embodiment derived from the coolant pressure maintaining unit 30, is distinguished from the coolant temperature pressure adjusting unit 40 that performs rapid dynamic control of the thermodynamic phase of the coolant.

이하, 도 2b를 참조하면, 본 발명에 따른 냉각재온도압력유지부는 열적으로 결합된 냉각발생부(32)에 의하여 냉각을 유지하는데, 상기 냉각발생부(32)의 구성은 냉각재압력유지부(30)로 냉각에너지를 공급할 수 있는 어떠한 형태든 가능하며, 냉각에너지를 발생시킬 수 있는 하나 이상의 냉각소자로 이루어질 수 있다. Hereinafter, referring to FIG. 2B, the coolant temperature and pressure maintaining unit according to the present invention maintains cooling by a thermally coupled cooling generating unit 32, and the configuration of the cooling generating unit 32 is a coolant pressure maintaining unit 30 ) To supply cooling energy in any form, and may consist of one or more cooling elements capable of generating cooling energy.

상기, 냉각소자는 스털링 냉각장치(stirling cooler) 또는 증기 압축 냉각 사이클(vapor compression refrigeration cycle)과 같은 열역학적 사이클을 이용하거나, 액체 증발을 이용하거나, 팽창 가스를 이용한 줄-톰슨(Joule-Thomson) 방식을 이용하여 냉각에너지를 발생시킬 수 있다. 또한, 냉각소자는 액체 질소 또는 이산화탄소를 이용하여 냉각에너지를 발생시키거나, 펠티에(Peltier) 소자와 같은 열전소자를 이용하여 냉각에너지를 공급할 수도 있다. 본 발명에서는 냉각소자의 냉각 방식에 대한 제한은 없으나, 설명의 편의를 위하여 이하에서는 열전소자를 이용하는 경우를 중심으로 설명하기로 한다. 여기서 펠티에 효과란, n,p형 열전 물질(Thermoelectric materials)을 짝지어 전류를 흐르게 하면 한쪽면은 발열하고, 다른 쪽 면은 흡열(냉각)하는 현상을 의미한다. 이러한 펠티에(Peltier) 효과는, 다른 의미로 전기적 피드백 제어(feedback control)가 가능한 히트 펌프(heat-pump)라 할 수 있다. The cooling element is a Joule-Thomson method using a thermodynamic cycle such as a stirring cooler or a vapor compression refrigeration cycle, liquid evaporation, or expanding gas. Cooling energy can be generated by using. In addition, the cooling device may generate cooling energy using liquid nitrogen or carbon dioxide, or may supply cooling energy using a thermoelectric device such as a Peltier device. In the present invention, there is no limitation on the cooling method of the cooling device, but for convenience of explanation, the following description will focus on the case of using a thermoelectric device. Here, the Peltier effect refers to a phenomenon in which one side generates heat and the other side heats up (cools) when n,p-type thermoelectric materials are paired to allow current to flow. This Peltier effect may be referred to as a heat-pump capable of electrical feedback control in another sense.

냉각발생부(32)가 열전소자를 이용하는 경우, 열전소자에 전류를 인가하면, 펠티에 효과에 의하여, 열전소자에서 냉각재온도압력유지부와 접촉하는 면은 흡열이 일어나고, 열전소자에서 방열부(33)와 접촉하는 면은 발열이 일어날 수 있다. 이를 통해, 냉각발생부(32)와 대상체가 접촉하는 영역에서의 냉각열은 냉각발생부(32), 냉각재온도압력유지부를 통해 분사되는 냉각재로 전달되고, 냉각발생부(32)에서 발생되는 열은 후술하는 방열부(33)를 거쳐 외부로 방출될 수 있다. When the cooling generator 32 uses a thermoelectric element, when a current is applied to the thermoelectric element, due to the Peltier effect, heat absorption occurs on the surface of the thermoelectric element in contact with the coolant temperature and pressure holding unit, and the heat dissipation unit 33 in the thermoelectric element The surface in contact with) may generate heat. Through this, the cooling heat in the area in which the cooling generator 32 and the object are in contact is transferred to the coolant sprayed through the cooling generator 32 and the coolant temperature and pressure maintenance unit, and the heat generated by the cooling generator 32 May be discharged to the outside through the heat dissipation unit 33 to be described later.

방열부(33)는 냉각발생부(32)로부터 발생된 열을 외부로 배출시킬 수 있다. 방열부(33)는 히트싱크, 열배출부, 열발산부, 열분산부 등으로도 지칭될 수 있다. 방열부(33)는 냉각발생부(32)가 냉각에너지를 발생시키는 과정에서 생성되는 열을 효율적으로 배출하기 위하여 열전도성 재질로 이루어질 수 있다. 방열부(33)는 방열의 효율성을 위하여, 둘 이상의 방열 유닛으로 이루어져 결합될 수 있다.The heat dissipation unit 33 may discharge heat generated from the cooling generation unit 32 to the outside. The heat dissipation part 33 may also be referred to as a heat sink, a heat dissipation part, a heat dissipation part, a heat dissipation part, or the like. The heat dissipation unit 33 may be made of a thermally conductive material in order to efficiently discharge heat generated while the cooling generation unit 32 generates cooling energy. The heat dissipation unit 33 may be formed of two or more heat dissipation units and be combined for efficiency of heat dissipation.

상기 방열부(33) 및 냉각발생부(32)는 열전달매개체를 통하여 이격하여 위치하며, 냉각재온도압력유지부의 냉각을 유지할 수 있다. 본 발명에 따른 방열부(33)는 방열핀 사이에 냉각팬으로부터 형성된 공기흐름이 통과할 수 있도록 흡입구 및 배출구가 형성될 수 있다. 다른 실시예로서, 방열부(33)는 냉각핀의 개수에 대응하는 흡입구 및 배출구가 형성될 수 있다. 다시 말해, 방열부(33)는 바디부의 축방향에 평행하지 않은 방향으로 관통하는 복수개의 흡입구 및 배출구가 형성될 수 있다. 냉각핀의 작용에 의해, 방열부(33)의 흡입구로는 공기가 흡입되고 배출구로는 공기가 배출될 수 있다. 이때, 복수개의 흡입구 및 복수개의 배출구는 각각 중첩될 수 있도록 위치가 대응되며, 흡입구와 배출구 사이 각각에 냉각핀이 배치될 수 있다. 이를 통해, 복수의 냉각핀으로부터 형성되는 복수개의 공기흐름이 각각의 흡입구와 배출구로 형성될 수 있어, 방열부(33)와 공기 사이의 열전달을 극대화할 수 있다. The heat dissipation unit 33 and the cooling generation unit 32 are spaced apart through a heat transfer medium, and may maintain cooling of the coolant temperature and pressure maintaining unit. The radiating part 33 according to the present invention may have an inlet and an outlet formed between the radiating fins so that the air flow formed from the cooling fan passes. In another embodiment, the heat dissipation unit 33 may have suction ports and discharge ports corresponding to the number of cooling fins. In other words, the heat dissipation part 33 may have a plurality of suction ports and discharge ports passing through in a direction not parallel to the axial direction of the body part. By the action of the cooling fins, air may be sucked through the inlet of the heat dissipating unit 33 and air may be discharged through the outlet. At this time, the positions of the plurality of suction ports and the plurality of discharge ports correspond to overlap each other, and cooling fins may be disposed between the suction ports and the discharge ports. Through this, a plurality of air flows formed from a plurality of cooling fins may be formed through respective inlet and outlet ports, thereby maximizing heat transfer between the heat dissipation unit 33 and the air.

본 발명에 따른 히트파이프(34)는 냉각발생부(32) 및 방열부(33) 사이에 열전달을 매개하는 역할을 수행한다, 히트파이프(34) 등으로 구성된 상기 열전달매개체는 냉각발생부(32)와 방열부(33)를 연결하여 냉각발생부(32)의 열을 방열부(33)로 전달하는 기능을 수행함과 동시에, 냉각팬 등으로 구성된 방열부의 위치를 이격하여 배치하는 것이 가능하게 함으로써, 바디부의 구성을 사용자 편의성을 고려하여 구성할 수 있도록 할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 바디부 구조는 복수 개의 바디부 유닛으로 구성되며, 제1 바디부에는 냉각재압력유지부(30)를 배치하고, 제2 바디부 유닛에는 방열부(34)를 구성함으로써, 조작의 편의성 및 냉각팬의 방열 효율성을 각각 향상시킬 수 있다.The heat pipe 34 according to the present invention serves to mediate heat transfer between the cooling generating unit 32 and the heat dissipating unit 33. The heat transfer medium composed of a heat pipe 34 and the like is a cooling generating unit 32 ) And the heat dissipation part 33 to perform the function of transferring the heat of the cooling generating part 32 to the heat dissipation part 33, and at the same time, it is possible to dispose the heat dissipation part composed of a cooling fan, etc. , It is possible to configure the body part in consideration of user convenience. That is, the body structure according to the present invention is composed of a plurality of body unit units, the coolant pressure holding unit 30 is disposed in the first body unit, and the heat dissipation unit 34 is configured in the second body unit unit, Convenience of operation and heat dissipation efficiency of the cooling fan can be improved respectively.

본 발명에 따른 이때 상기 열전달매개체는 히트파이프(heat pipe: 34) 또는 증기 챔버(vapor chamber)일 수 있으며, 파이프 본체와 파이프 본체 내부에 구비되는 상변화물질(Phase Change Material)을 포함할 수 있다. 열전달매개체의 파이프 본체는 냉각발생부(32)와 접촉하여, 냉각발생부로부터 발생되는 열을 내부의 상변화물질 효과적으로 전달하도록 하기 위하여, 열전도율이 높은 재질로 이루어질 수 있다. 여기서, 상변화물질은 상변화과정을 통해 많은 향의 열에너지를 저장하거나 상기 저장된 열에너지를 방출하는 물질로서, 상변화물질은 고유의 열저장 능력을 가진다.In this case, the heat transfer medium according to the present invention may be a heat pipe 34 or a vapor chamber, and may include a pipe body and a phase change material provided in the pipe body. . The pipe body of the heat transfer medium may be made of a material having a high thermal conductivity in order to effectively transfer heat generated from the cooling generator 32 by contacting the cooling generator 32. Here, the phase change material is a material that stores thermal energy of many flavors or releases the stored thermal energy through a phase change process, and the phase change material has an inherent heat storage capability.

또한, 의료용 냉각장치는 냉각재가 분사되는 선단의 시술부위와 이격이 된, 바디부 후단에 방열부(33) 및 냉각핀을 배치함으로써, 시술부위에서 발생 가능한 공기흐름 효과를 최소화하여 감염 등의 위험을 방지할 수 있다. 이와 같이, 방열부(33)가 냉각재온도압력유지부에 인접하게 배치되지 않고, 이격되어 배치되는 것에 의해 본 실시예의 냉각 장치는 사용자에게 조작의 용이성을 제공하기 위하여 파지할 수 있는 구조를 제공함과 동시에, 성능의 효율성을 위하여, 실시예에 기재되지 아니한 다양한 다른 구조로 냉각장치를 구현할 수 있다.In addition, the medical cooling device minimizes the effect of air flow that may occur at the treatment site by placing a heat dissipation part 33 and a cooling fin at the rear end of the body part, which is spaced apart from the treatment part at the tip where the coolant is sprayed. Can be prevented. In this way, the heat dissipation unit 33 is not disposed adjacent to the coolant temperature and pressure holding unit, but is disposed spaced apart from each other, so that the cooling device of the present embodiment provides a structure that can be gripped to provide ease of operation to the user. At the same time, for efficiency of performance, a cooling device may be implemented with various other structures not described in the embodiments.

III. 온도압력조절부(Cryogen Temperature Pressure Controller)III. Cryogen Temperature Pressure Controller

도 3a 내지 3e는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온도압력조절부의 구성을 나타낸 도면이다. 본 발명은 냉각재가 이동하는 경로에 대응하여 냉각재의 열역학적 상(온도, 압력)의 조절이 가능하며, 냉각장치의 각 구성 요소의 선택적 또는 서로 연계하여 히팅 또는 냉각을 통한 냉각재의 열역학적 상에 대한 제어가 가능하다. 일 실시예에 의할 때, 냉각재의 열역학적 상에 대한 제어를 열에너지를 통해서 제어하는 것을 중심으로 설명하나, 다른 에너지를 통해, 예를 들어, 기계적 에너지를 이용한 압력에 대한 제어를 수행할 수 있다. 또 다른 실시예에 의할 때, 냉각재압력유지부는 냉각 제어, 냉각재온도압력조절부(40)는 히팅 제어를 중심으로 설명하나, 이에 한정되지 아니하고 다양한 방식으로 구성요소의 온도제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 의료용 냉각장치가 암치료 등 세포사멸을 위해 사용될 때, 냉각재온도압력조절부(40) 또한 냉각 제어를 받을 수 있다.3A to 3E are views showing the configuration of a temperature and pressure control unit according to a preferred embodiment of the present invention. In the present invention, it is possible to adjust the thermodynamic phase (temperature, pressure) of the coolant in response to the path in which the coolant moves, and control the thermodynamic phase of the coolant through heating or cooling selectively or in connection with each component of the cooling device. Is possible. According to an embodiment, a description is mainly made of controlling the thermodynamic phase of the coolant through thermal energy, but it is possible to control the pressure using other energy, for example, mechanical energy. According to another embodiment, the coolant pressure holding unit is described focusing on cooling control, and the coolant temperature pressure adjusting unit 40 is heating control, but is not limited thereto, and temperature control of components may be performed in various ways. . For example, when a medical cooling device is used for cell death such as cancer treatment, the coolant temperature and pressure control unit 40 may also receive cooling control.

도 3a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각재온도압력조절부(40)의 구성을 나타낸 도면이고, 도 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각재온도압력조절부(40)의 분해도, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각재온도압력조절부(40)의 투영도를 나타낸 도면이다.Figure 3a is a view showing the configuration of the coolant temperature pressure control unit 40 according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 3b is an exploded view of the coolant temperature pressure control unit 40 according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 3 Is a view showing a projection of the coolant temperature pressure control unit 40 according to a preferred embodiment of the present invention.

일 실시예에 의할 때, 본 발명에 따른 냉각재온도압력조절부(40)는 열전소자 기반 히팅 제어를 중심으로, 냉각재-열전소자 간 열전달 매개구조로 이루어져 있다. 또한, 냉각재온도압력조절부(40)는 냉각재 분사량 및 Joule-Thomson 효과를 최적화 될 수 있는 노즐 구조를 포함한다. According to an embodiment, the coolant temperature and pressure control unit 40 according to the present invention has a heat transfer medium structure between the coolant and the thermoelectric element, centering on a thermoelectric element-based heating control. In addition, the coolant temperature and pressure control unit 40 includes a nozzle structure capable of optimizing the coolant injection amount and the Joule-Thomson effect.

도 3a를 참조하면, 본 발명에 따른 의료용 냉각장치의 냉각재온도압력조절부(40)는 피시술부위에 분사되는 냉각재를 미리 설정된 압력 또는 온도로 분사를 조절할 수 있으며, 이러한 냉각재온도압력조절부(40)의 구성은 상기 냉각재가 유입 및 노즐부(41)로 유동하기 위한 배럴부 및 상기 배럴부에서 유입된 냉각재를 분사하기 위한 노즐부(41)를 포함한다.Referring to Figure 3a, the coolant temperature pressure control unit 40 of the medical cooling device according to the present invention can control the injection of the coolant sprayed to the treatment area to a preset pressure or temperature, such a coolant temperature pressure control unit ( The configuration of 40) includes a barrel portion through which the coolant flows in and flows to the nozzle portion 41, and a nozzle portion 41 for spraying the coolant introduced from the barrel portion.

본 발명의 바람직한 실시예에 의할 때, 상기 냉각재가 유동하는 유로가 형성된 배럴부 중 노즐부(41)에 유입되는 일측에는, 배럴 내부에서 상기 냉각재와의 열적 접촉을 통하여, 냉각재 분사전 냉각재에 대한 사전 열처리를 하기 위한 열전달매개체(42)가 더 구비될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, one side of the barrel portion in which the coolant flows into the nozzle portion 41 is formed, through thermal contact with the coolant in the barrel, to the coolant before spraying the coolant. A heat transfer medium 42 for pre-heat treatment may be further provided.

상기 노즐부(41)는 그 내부에 고압의 냉각재가 유동하는 배럴부의 유로보다, 폭이 좁은 노즐이 형성되어 있으며, 상기 유로가 개방됨에 따라 고압의 냉각재가 유로를 따라 상기 노즐로 안내되고, 상기 노즐을 통해 유출된 냉각재는 줄-톰슨 효과로 상기 노즐을 통하여 냉각된 상태에서 분사된다.The nozzle part 41 has a nozzle having a narrower width than the passage of the barrel part through which the high-pressure coolant flows, and as the passage is opened, the high-pressure coolant is guided to the nozzle along the passage. The coolant flowing out through the nozzle is sprayed in a cooled state through the nozzle by the Joule-Thomson effect.

여기서, 줄-톰슨 효과란 압축한 기체가 팽창할 때, 온도가 떨어지는 현상이다. 압력-온도로 이루어지는 열역학적 상에 연관해서 온도가 변하는 것으로, 공기를 액화시킬 때나 냉매를 통한 냉각에 응용되는 현상이다. 유체의 유로 안에 오리피스와 같은 조리개를 삽입할 경우, 유체의 온도가 조리개 뒤쪽에서 저하되는 현상이다. 가스가 자유 팽창(free expansion)할 때, 즉 외부와 일의 교환 없이 단열 팽창할 때는 거의 내부 에너지는 변하지 않는 현상으로 가스액화 장치로 저온을 얻기 위해 단열 자유 팽창시키는 효과를 말한다.Here, the Joule-Thomson effect is a phenomenon in which the temperature drops when the compressed gas expands. The temperature changes in relation to the thermodynamic phase consisting of pressure-temperature, and is a phenomenon applied to liquefying air or cooling through a refrigerant. When a stop, such as an orifice, is inserted into the fluid flow path, the temperature of the fluid decreases behind the stop. When gas freely expands, that is, when adiabatic expansion without exchanging work with the outside, the internal energy is almost unchanged. This is the effect of adiabatic free expansion in order to obtain a low temperature with the gas liquefaction device.

줄-톰슨효과로, 상기 노즐을 통해 분사된 냉각재는 급격한 압력 해제로 냉각재 주변의 열을 빼앗아 냉각이 이루어지고, 상기한 냉각재가 피시술부위에 분사되면, 상기 냉각재가 피시술부위와 접촉하면서 냉각재가 피시술부위의 열을 빼앗아 피시술부위의 냉각이 이루어진다.Due to the Joule-Thomson effect, the coolant sprayed through the nozzle is cooled by taking away heat around the coolant by rapid release of pressure, and when the coolant is sprayed on the area to be treated, the coolant is in contact with the area to be treated. Takes away the heat from the treatment area and cools the area to be treated.

여기서, 상기 분사되는 냉각재의 정밀한 온도 조절은 상기 노즐부(41)에 구비된 냉각재온도압력조절부(40)에 의해 이루어지고, 이하, 냉각재온도압력조절부(40)를 중심으로 설명하기로 한다. 이하, 도면을 참조하여 냉각재온도압력조절부(40)의 열전달매개체(43)를 통한 냉각재의 온도 제어를 더욱 상세하게 살펴보면 다음과 같다.Here, the precise temperature control of the sprayed coolant is performed by the coolant temperature pressure control unit 40 provided in the nozzle part 41, and will be described below with a focus on the coolant temperature pressure control unit 40. . Hereinafter, the temperature control of the coolant through the heat transfer medium 43 of the coolant temperature pressure control unit 40 will be described in more detail with reference to the drawings.

상기 냉각재의 온도 및 압력을 조절하는 냉각재온도압력조절부(cryogen temperature-pressure controller: 40)에서 분산된 냉각재는 상기 노즐부(41)를 통하여 냉각장치 외부, 즉 목표영역에 분사되어, 목표 영역을 원하는 온도도 냉각한다. The coolant dispersed in a cryogen temperature-pressure controller 40 that adjusts the temperature and pressure of the coolant is sprayed outside the cooling device through the nozzle part 41, that is, to the target area, Cool the desired temperature as well.

본 발명에 따른 냉각재온도압력조절부(40)는 분사전에 상기 냉각재에 열을 제공하여 정밀한 온도제어가 가능하도록 하는데, 일 실시예에 의할 때, 이런 구성을 통하여 냉각재의 분사 온도를 상승시켜, 피시술부위의 세포가 과냉각에 의해 괴사하지 않도록 피시술부위의 냉각 온도를 제어할 수 있다. The coolant temperature pressure control unit 40 according to the present invention provides heat to the coolant before spraying to enable precise temperature control. According to one embodiment, the spraying temperature of the coolant is increased through this configuration. , The cooling temperature of the treatment site can be controlled so that the cells in the treatment site do not die due to supercooling.

종래 액체질소(liquid nitrogen)를 이용한 한랭요법(cryotherapy / cold therapy)이 주로 사용되나, 냉각조건이 제어되지 않아, 병변세포 사멸 시 주변 다량의 정상 세포를 파괴하는 부작용이 있다. 본 발명에 따른 냉각 치료는 -40˚C 이하에서는 혈관세포를 포함한 세포 사멸을 목적으로 하는 반면, -40˚C ~ 0˚C 범위에서는 세포자살(apoptosis) 또는 면역활성화 효과를 목적으로 할 수 있다. 본 발명은 상술한 냉각재온도압력조절부(40)를 통하여, 목표영역, 시술부위 또는 치료목적에 따라 최적의 온도에 대응하여 냉각재를 분사할 수 있는 효과가 있다.Conventionally, cryotherapy / cold therapy using liquid nitrogen is mainly used, but the cooling conditions are not controlled, and thus there is a side effect of destroying a large amount of normal cells around when the lesion cells are killed. The cooling treatment according to the present invention is aimed at apoptosis including vascular cells below -40˚C, whereas in the range of -40˚C to 0˚C, it may aim for apoptosis or immune activation effect. . The present invention has the effect of spraying the coolant in response to an optimum temperature according to a target area, a treatment site, or a treatment purpose through the coolant temperature pressure control unit 40 described above.

도 3c를 참조하여, 본 발명에 따른 상기 냉각재온도압력조절부(40)의 구성을 보다 상세하게 살펴보면, 상기 냉각재온도압력조절부(40)는 내부에 중공형태의 배럴이 형성되며, 외주면에는 발열부(44)가 접촉하기 위한 접촉면이 형성된 홀더부(42)를 포함하고, 상기 홀더부(42)의 외주면에 상기 발열부(44)가 열적으로 결합되어, 냉각재온도압력조절부(40)의 배럴부에 유동하는 냉각재에 열을 공급하는 기능을 수행한다.Referring to Figure 3c, looking at the configuration of the coolant temperature pressure control unit 40 according to the present invention in more detail, the coolant temperature pressure control unit 40 has a hollow barrel formed inside, and heat generation on the outer circumferential surface It includes a holder part 42 formed with a contact surface for contacting the part 44, and the heating part 44 is thermally coupled to the outer circumferential surface of the holder part 42, so that the coolant temperature and pressure control part 40 It serves to supply heat to the coolant flowing in the barrel.

본 발명의 바람직한 실시예에 의할 때, 상기 홀더부(42)의 배럴, 즉 중공의 일측에는 냉각재의 열전달을 효율적으로 수행하기 위한 열전달매개체(43)가 수용될 수 있다. 일 실시예에 의할 때, 상기 열전달매개체(43)는 열전도도 10 W/m-K 이상의 재질로 이루질 수 있으며, 냉각재가 유동하는 배럴 중 노즐부(41)의 유입부에 형성된다. 일 실시예에 의할 때, 상기 열전달매개체(43)는 냉각재로 열전달을 효율적으로 하기 위해, 냉각재와의 접촉면적을 크게 할 수 있는 구조를 가지고 있다. 예를 들어, 상기 열전달매개체(43)는 다공성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 열전달매개체(43)는 고열전도도를 가지는 금속입자가 sintering 되어 형성된 다공성 물질로 구성될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, a heat transfer medium 43 for efficiently performing heat transfer of the coolant may be accommodated at one side of the barrel, that is, the hollow of the holder part 42. According to an embodiment, the heat transfer medium 43 may be made of a material having a thermal conductivity of 10 W/m-K or higher, and is formed at the inlet of the nozzle part 41 among the barrels through which the coolant flows. According to one embodiment, the heat transfer medium 43 has a structure capable of increasing a contact area with the coolant in order to efficiently transfer heat to the coolant. For example, the heat transfer medium 43 may be formed of a porous material. For example, the heat transfer medium 43 may be made of a porous material formed by sintering metal particles having high thermal conductivity.

상기 발열부(44), 홀더부(42) 그리고 열전달매개체(43)는 열적으로 결합되어 있으며, 상기 유로에 구비된 복수 개의 열전달매개체(43)와 냉각재는 열적 접촉을 통하여 열교환이 이루어진다. 그러므로 상기 홀더부(42)의 중공을 통해 상기 냉각재는 노즐로 유입되고, 유입된 냉각재는 외부로 유출되면서 분사가 이루어진다, 상기 냉각재가 배럴의 중공으로 유입되면, 유로에 형성된 열전달매개체(43)와의 열적 접촉을 통하여 냉각재의 열역학적 상, 즉, 온도와 압력을 제어 또는 상승시킬 수 있다.The heat generating part 44, the holder part 42, and the heat transfer medium 43 are thermally coupled, and the plurality of heat transfer media 43 and the coolant provided in the flow path perform heat exchange through thermal contact. Therefore, through the hollow of the holder part 42, the coolant flows into the nozzle, and the introduced coolant flows out to the outside to be sprayed. When the coolant flows into the hollow of the barrel, the heat transfer medium 43 formed in the flow path Through thermal contact, it is possible to control or increase the thermodynamic phase of the coolant, that is, temperature and pressure.

이러한, 냉각재온도압력조절부(40)의 냉각재의 온도뿐만 아니라 압력을 조절하는 기능은, 냉각재온도압력조절부(40)에 가해지는 에너지로 인한 압력으로 인해, 냉각재의 흐름이 제한 받는 즉, 열역학적 능동밸브로써의 기능을 수행하여, 냉각재의 온도뿐만 아니라 유량 자체를 줄일 수 있다.This, the function of controlling the pressure as well as the temperature of the coolant of the coolant temperature and pressure control unit 40 is due to the pressure due to the energy applied to the coolant temperature and pressure control unit 40, that is, the flow of the coolant is limited, that is, thermodynamic By performing the function as an active valve, it is possible to reduce not only the temperature of the coolant but also the flow rate itself.

일 실시예에 의할 때, 상기 발열부(44)는 열전소자로 구성되어 발열부(44)에서 발생되는 열을 선택적인 방향으로, 즉, 홀더부(42)가 있는 방향으로 전달할 수 있다. 이 때, 제어부의 제어로 상기 발열부(44)에 전원이 공급되면, 상기 전원으로 발열할 수 있다. 상기 발열부(44)에서 생성된 열은 홀더부(42)로 전도되고, 상기 홀더부(42)로 전도된 열은 상기 홀더부(42)의 내부에 내장된 열전달매개체(43)로 열이 전도되면서, 상기 열전달매개체(43)의 유로를 따라 유동하는 냉각재가 열을 전달 받아 히팅이 된다.According to an exemplary embodiment, the heating unit 44 may be configured as a thermoelectric element to transmit heat generated from the heating unit 44 in a selective direction, that is, in a direction in which the holder unit 42 is located. At this time, when power is supplied to the heating unit 44 under the control of the controller, the power may generate heat. The heat generated by the heating part 44 is conducted to the holder part 42, and the heat transferred to the holder part 42 is transferred to a heat transfer medium 43 built in the holder part 42. While being conducted, the coolant flowing along the flow path of the heat transfer medium 43 receives heat and heats it.

도 3d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발열부의 장착구조를 나타낸 도면이고, 도 3e는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀더부의 구성을 나타낸 도면이다.Figure 3d is a view showing the mounting structure of the heating unit according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 3e is a view showing the configuration of a holder according to a preferred embodiment of the present invention.

일 실시예에 의할 때, 상기 홀더부(42)는 내부에 냉각재가 유동하는 중공이 형성된 관 형태로, 상기 홀더부(42)의 외주면은 상기 발열부(44)가 접합 고정되는 접합고정면(47)으로 기능을 수행한다. 이때 상기 접합고정면(47)은 상기 홀더부(42)의 중심축을 기준으로 복수 개가 방사상 또는 대칭구조로 배치될 수 있는데, 일례로 도 3d와 같이, 상기 접합고정면(47)이 상기 홀더부(42)의 중공을 기준으로 4방으로 형성되어 총 4개의 발열부(44)가 각각 접합 고정될 수 있다.According to one embodiment, the holder part 42 is a tube shape in which the coolant flows through, and the outer circumferential surface of the holder part 42 is a bonding fixing surface on which the heating part 44 is bonded and fixed. It functions as (47). At this time, a plurality of the bonding fixing surfaces 47 may be arranged in a radial or symmetrical structure with respect to the central axis of the holder part 42. For example, as shown in FIG. 3D, the bonding fixing surface 47 is It is formed in four rooms based on the hollow of 42, so that a total of four heating parts 44 may be bonded and fixed, respectively.

여기서 본 발명에서는 상기 홀더부(42)의 접합고정면(47)을 4방으로 형성되는 것으로 한정하여 설명하나, 이에 한정하지 않고 제어 온도범위 및 발열부(44)의 발열량에 따라 2방면, 3방면, 5방면 등 다양하게 적용될 수 있다.Herein, in the present invention, the bonding fixing surface 47 of the holder part 42 is limited to being formed in four directions, but the present invention is not limited thereto, and is not limited thereto, but is not limited thereto. It can be applied in various ways, such as in various areas and 5 areas.

이때 상기 발열부(44)는 외부의 전원으로 발열하는 열전소자로 구성되는 것이 바람직하나, 상기 발열부(44)를 외부의 전원으로 발열하는 니크롬선으로 이루어질 수 있다.In this case, the heating part 44 is preferably composed of a thermoelectric element that generates heat from an external power source, but may be formed of a nichrome wire that heats the heating part 44 from an external power source.

여기서 본 발명에 따른 상기 열전달매개체(43)는 냉각재와의 열전달 면적을 늘리도록, 냉각재가 유동하는 유로에 복수의 핀(fin)을 형성할 수 있고, 또는 상기 열전달매개체(43)가 다공성 구조체로 이루어져 냉각재와의 열전달 면적을 늘릴 수 있다. 이때 다공성 구조체로 이루어진 열전달매개체(43)는 냉각재의 유동 시 발생하는 소음을 흡수하면서 냉각재의 압력을 감압하는 기능을 동시에 실시한다.Here, in the heat transfer medium 43 according to the present invention, a plurality of fins may be formed in a flow path through which the coolant flows so as to increase the heat transfer area with the coolant, or the heat transfer medium 43 is formed of a porous structure. It can increase the heat transfer area with the coolant. At this time, the heat transfer medium 43 made of a porous structure absorbs noise generated when the coolant flows and simultaneously performs a function of reducing the pressure of the coolant.

또한 상기 열전달매개체(43)는 냉각재의 유량을 조절할 수 있는데, 상기 열전달매개체(43)가 형성된 구간의 길이, 열전달매개체(43)의 크기 또는 구조에 따라, 기존 배럴 대비 상기 열전달매개체(43)의 유로가 협소해져 상기 열전달매개체(43)의 유로를 통과하는 냉각재의 유동 유량이 감소하는 역할을 수행하며, 더불어 상기 열전달매개체(43)는 흡음의 역할도 수행할 수 있다.In addition, the heat transfer medium 43 may adjust the flow rate of the coolant. According to the length of the section in which the heat transfer medium 43 is formed and the size or structure of the heat transfer medium 43, the heat transfer medium 43 As the flow path becomes narrow, the flow rate of the coolant passing through the flow path of the heat transfer medium 43 decreases, and the heat transfer medium 43 may also play a role of sound absorption.

즉, 본 발명은 냉각재온도압력조절부(40)에 구비된 발열부(44)로 냉각재에 열을 선택적으로 제공하면, 상기 열전달매개체(43)가 냉각재를 히팅함은 물론, 유량을 조절하여 피시술부위의 세포가 동결되어 파괴되지 않도록 피시술부위의 온도를 조절할 수 있다.That is, in the present invention, when heat is selectively provided to the coolant by the heat generating unit 44 provided in the coolant temperature and pressure control unit 40, the heat transfer medium 43 not only heats the coolant, but also controls the flow rate. The temperature of the treatment site can be adjusted so that the cells in the treatment site are not frozen and destroyed.

더불어 본 발명에 따른 상기 열전달매개체(43)는 열전달을 매개하는 열전달 매개체가 아니라, 스스로 발열하는 발열소재로 구성할 수도 있다. 일 실시예로, 상기 냉각재가 유동하는 상기 홀더부(42) 중공의 내부면을 따라 니크롬선으로 이루어진 발열소재가 설치되어, 상기 홀더부(42)의 중공을 통해 유동하는 냉각재에 직접 열을 제공할 수도 있다. In addition, the heat transfer medium 43 according to the present invention may be formed of a heating material that generates heat by itself, not a heat transfer medium that mediates heat transfer. In one embodiment, a heating material made of nichrome wire is installed along the inner surface of the hollow of the holder part 42 through which the coolant flows, providing direct heat to the coolant flowing through the hollow of the holder part 42 You may.

그리고 상기 냉각재온도압력조절부(40)는 주변 기구물과 작은 접촉면적을 가지거나 또는 10W/m-K 이하의 열전도도를 가진 단열부재(46)를 통해 주변 기구물과 단열이 이루어지는데, 이때 상기 단열부재(46)로는 테프론이 적용될 수 있다. 상기 단열부재(46)는 상기 홀더부(42)의 유입측 및 유출측에 각각 구비되어, 노즐부(41) 및 전달부(20)와 열적으로 단열시켜 외부의 영향을 최소화하면서, 미리 설정된 조건으로 상기 냉각재를 분사할 수 있다. In addition, the coolant temperature and pressure control unit 40 is insulated with surrounding devices through a thermal insulation member 46 having a small contact area with the surrounding devices or having a thermal conductivity of 10 W/mK or less. 46) can be applied to Teflon. The heat insulating member 46 is provided on the inlet side and outlet side of the holder part 42, respectively, and thermally insulates the nozzle part 41 and the delivery part 20 to minimize external influences, while pre-set conditions It is possible to spray the coolant.

본 발명의 바람직한 실시예에 의할 때, 상기 냉각재온도압력조절부(40)는 상기 의료용 냉각장치가 사용된 후 해당 지정시간 동안 발열하여, 내부에 남아있는 냉각재를 제거할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the coolant temperature and pressure control unit 40 generates heat for a specified time after the medical cooling device is used, thereby removing the coolant remaining therein.

IV. 냉각재 회전부 (Cryogen Cyclone Generator)IV. Coolant rotation part (Cryogen Cyclone Generator)

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따는 냉각재 회전부의 구성을 나타낸 도면이다. 보다 상세하게 도 4a 및 도 4b는 냉각재 회전부의 구성을 나타낸 도면이고, 도 4c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 사이클론생성부의 구성을 나타낸 도면이다. 본 발명에 따른 의료용 냉각장치는 냉각재를 사선으로 분사시켜 와류 형태의 회전운동을 통하여, 공기와 냉각재를 회전시킨 후, 외부로 분사되도록 하는 냉각재회전부(52)를 포함하며, 상기 냉각재회전부(52)는 그 내부에 핵심 구성요소로서 사이클론생성부(53)를 포함한다. 이하, 도면을 참조하여, 냉각재회전부(52)의 구성을 상세 설명하기로 한다.4A to 4C are views showing the configuration of a coolant rotating part according to a preferred embodiment of the present invention. In more detail, FIGS. 4A and 4B are views showing the configuration of a coolant rotating unit, and FIG. 4C is a view showing the configuration of a cyclone generation unit according to a preferred embodiment of the present invention. The medical cooling device according to the present invention includes a coolant rotating part 52 that rotates air and coolant through a vortex-type rotational motion by injecting the coolant diagonally and then sprays the coolant to the outside, and the coolant rotating part 52 Includes a cyclone generation unit 53 as a core component therein. Hereinafter, the configuration of the coolant rotating unit 52 will be described in detail with reference to the drawings.

도 4a는 냉각재회전부(52)의 구성을 나타낸 도면이고, 도 4b는 냉각재회전부(52)의 분해도를 나타낸 도면이다. 4A is a view showing the configuration of the coolant rotating part 52, and FIG. 4B is a view showing an exploded view of the coolant rotating part 52.

먼저, 도 4a를 참조하면, 본 발명에 따른 의료용 냉각장치는 냉각재가 유입되는 냉각재유입부(51) 및 냉각재유입부(51)에서 유입된 냉각재를 사선방향으로 분사하기 위한 사이클론생성부(53), 그리고 상기 냉각재의 와류 운동으로 회전하게 유도하는 냉각재회전부(52)를 포함한다. 일 실시예에 의할 때, 상기 냉각재유입부(51)와 냉각재회전부(52) 또는 사이클론생성부(53)는 개스킷 등의 밀폐부재(54)로 결합되어 있다.First, referring to FIG. 4A, in the medical cooling device according to the present invention, a coolant inlet 51 into which a coolant is introduced and a cyclone generator 53 for injecting a coolant introduced from the coolant inlet 51 in a diagonal direction. And it includes a coolant rotating part 52 for inducing rotation by the vortex motion of the coolant. According to one embodiment, the coolant inlet 51 and the coolant rotation unit 52 or the cyclone generation unit 53 are coupled with a sealing member 54 such as a gasket.

저장부에서 전달부를 통하여 전달된 냉각재는 상기 냉각재유입부(51)를 통하여 사이클론생성부(53)로 유입된다, 상기 사이클론생성부(53)는 유입된 냉각재를 사선으로 분사시켜 와류 형태의 회전운동을 통하여, 공기와 냉각재를 회전시킨 후, 외부로 분사되도록 구성한다. The coolant transferred from the storage unit through the transmission unit is introduced into the cyclone generation unit 53 through the coolant inlet unit 51, and the cyclone generation unit 53 injects the introduced coolant in a diagonal direction to make a vortex-shaped rotational motion. After rotating the air and coolant through, it is configured to be sprayed to the outside.

사선 방향으로 분산된 공기 및 냉각재의 혼합유체는 상기 냉각재회전부(52)의 내주면과의 직선 접촉이 아닌 사선 접촉을 함으로써, 냉각재의 흐름 자체를 조정하여 열전달매개체의 질량 증가가 없는 상태로 실질적인 접촉면적을 늘일 수 있다. 즉, 앞서 설명한 냉각재온도압력조절부에 구성된 열전달매개체와 달리, 늘어난 냉각재와의 접촉면적이 열전달매개체의 질량증가가 없는 상태로 이루어져, 열전달량을 늘이는 동시에 열적 반응 속도를 높일 수 있는 효과가 있다. 또한, 냉각재가 냉각재회전부(52) 내주면에서 회전 운동을 하면서 원심력에 의한 기체, 액체 또는 고체 상태의 냉각재가 냉각재회전부(52)의 내주면과 접촉에서 일어나는 마찰력의 차이로 인하여, 선별적이고 효과적으로 상기 냉각재의 분사속도 또는 분사 온도를 제어할 수 있는 효과가 있다. 예를 들어, 고체 상태의 냉각재가 가지는 높은 냉각재회전부(52) 내주면과의 마찰력으로 인해, 회전속도가 선택적으로 느려지며, 이로 인해 늘어난 냉각재회전부(52) 내주면과의 접촉 시간으로 인해, 냉각재회전부(52) 내주면으로부터 고체 상태의 냉각재로 주어지는 열전달이 선택적으로 늘어날 수 있다.The mixed fluid of air and coolant dispersed in the diagonal direction makes oblique contact with the inner circumferential surface of the coolant rotating part 52 instead of in a straight line, thereby adjusting the flow of the coolant itself so that there is no increase in the mass of the heat transfer medium. Can be extended. That is, unlike the heat transfer medium configured in the above-described coolant temperature and pressure control unit, the contact area with the increased coolant is made in a state in which the mass of the heat transfer medium does not increase, thereby increasing the amount of heat transfer and at the same time increasing the thermal reaction speed. In addition, as the coolant rotates on the inner circumferential surface of the coolant rotating unit 52, the coolant in a gas, liquid or solid state by centrifugal force is selectively and effectively caused by a difference in frictional force occurring in contact with the inner circumferential surface of the coolant rotating unit 52. There is an effect that can control the spraying speed or spraying temperature. For example, due to the high frictional force with the inner circumferential surface of the coolant rotating unit 52 of the solid coolant, the rotational speed is selectively slowed, and due to the increased contact time with the inner circumferential surface of the coolant rotating unit 52, the coolant rotating unit ( 52) Heat transfer from the inner peripheral surface to the solid coolant can be selectively increased.

상술한 냉각재온도압력조절부의 열전달매개체를 통한 냉각제 제어는 냉각재 분사전 제어라고 한다면, 냉각재회전부(52)에 의한 냉각재 제어는 냉각재 분사후 제어로 구분할 수 있다. 여기서 상기 냉각재회전부(52)의 외주면에는 열전달매개체가 접촉하여 구비되고, 이러한 구성을 통하여 냉각재회전부(52) 및 열전달매개체는 열적으로 결합되어 있는 상태에서, 상기 냉각재가 와류 형태로 회전하면서 상기 냉각재 회전부의 내주면과 열적 접촉을 하면서, 상기 냉각재회전부와 상기 냉각재간의 열전달을 통하여 냉각재의 온도를 노즐 분사후에도 제어할 수 있다.If the coolant control through the heat transfer medium of the coolant temperature and pressure control unit described above is control before the coolant injection, the coolant control by the coolant rotation unit 52 can be classified as a control after the coolant injection. Here, a heat transfer medium is provided in contact with the outer circumferential surface of the coolant rotating part 52, and through this configuration, the coolant rotating part 52 and the heat transfer medium are thermally coupled, while the coolant rotates in a vortex shape while the coolant rotating part It is possible to control the temperature of the coolant even after nozzle injection through heat transfer between the coolant rotating part and the coolant while making thermal contact with the inner circumferential surface of the coolant.

도 4a를 참조하면, 냉각재회전부(52)의 단면도가 도시되어 있다. 냉각재회전부(52)의 내부에는 사이클론생성부(53)가 구비되어 있으며, 일 실시예에 의할 때, 상기 사이클론생성부(53)의 외관은 원형으로 형성되어 있으나, 다른 형태로 구현할 수 있음은 당연하다. 상기 사이클론생성부(53)는 적어도 하나의 사선으로 형성된 유로(56)가 형성되어 있으며, 상기 사선방향 유로(56)는 상기 사이클론생성부(53)의 중심축을 기준으로 방사형태 또는 대칭 형태로 형성되는 것이 바람직하다.4A, a cross-sectional view of the coolant rotating part 52 is shown. The inside of the coolant rotation unit 52 is provided with a cyclone generation unit 53, and according to an embodiment, the appearance of the cyclone generation unit 53 is formed in a circular shape, but it can be implemented in other shapes. Of course. The cyclone generation unit 53 has a flow path 56 formed with at least one diagonal line, and the diagonal flow path 56 is formed in a radial or symmetrical shape with respect to the central axis of the cyclone generation unit 53 It is desirable to be.

사선방향 유로(56)에 의해 분사된 냉각재는 사선방향 유로(56)를 통하여 사선 방향으로 유출함과 동시에, 줄-톰슨 현상으로 냉각되어 분사된다. 상기 냉각재는 사선으로 유동한 후 냉각재회전부(52)의 내주면과 충동을 통하여 와류 운동을 하며, 외부로 분출되어 감소된 분사속도와 온도로 목표영역에 도달하게 된다.The coolant sprayed by the diagonal flow path 56 flows out in the diagonal direction through the diagonal flow path 56, and is cooled and sprayed by a Joule-Thomson phenomenon. The coolant flows in a diagonal line and then performs a vortex motion through the inner circumferential surface of the coolant rotating part 52 and impulses, and is ejected to the outside to reach a target area with a reduced spraying speed and temperature.

도 4b를 참조하면, 상기 냉각재회전부(52)의 외주면은 열전소자(55)와의 접촉하도록 구성되며, 본 발명의 바람직한 실시예에 의할 때, 상기 냉각재회전부(52)의 외주면, 즉 열전소자(55)와의 접촉면은 상기 열전소자(55)와의 접촉 또는 열전달의 효율성을 위하여 평면으로 형성될 수 있다, 이때 상기 외주면은 상기 냉각재회전부(52)의 중심축을 기준으로 복수 개가 방사상 또는 대칭구조로 배치될 수 있는데, 도 2와 같이 4방으로 형성되어 총 4개의 총 열전소자(55)가 각각 접합 고정될 수 있다. 여기서 본 발명에서는 상기 외주면을 4방으로 형성되는 것으로 한정하여 설명하나, 이에 한정하지 않고 제어 온도범위, 목표영역, 치료부위 또는 목적에 따라 2방면, 3방면, 5방면 등 다양하게 적용될 수 있다.4B, the outer circumferential surface of the coolant rotating part 52 is configured to contact the thermoelectric element 55, and according to a preferred embodiment of the present invention, the outer circumferential surface of the coolant rotating part 52, that is, a thermoelectric element ( The contact surface with 55) may be formed as a plane for the efficiency of contact with the thermoelectric element 55 or heat transfer.At this time, a plurality of the outer circumferential surfaces may be arranged in a radial or symmetrical structure with respect to the central axis of the coolant rotating part 52. As shown in FIG. 2, it is formed in four rooms so that a total of four thermoelectric elements 55 can be bonded and fixed, respectively. Here, in the present invention, the outer circumferential surface is described as being formed in four directions, but the present invention is not limited thereto, and may be applied in various ways such as 2, 3, 5, etc. depending on the control temperature range, target area, treatment area or purpose.

여기서, 상기 냉각재회전부(52)의 길이도 제어 온도범위, 목표영역, 치료부위 또는 목적에 따라 길이를 변형할 수 있음은 당연하다, 상술한 바와 같이, 상기 냉각재회전부(52)의 내주면은 사선 방향으로 분사된 냉각재의 출동을 통하여, 냉각재의 속도도 완화되고, 냉각재의 온도도 조절될 수 있으므로, 일 실시예에 의할 때, 상기 냉각재회전부(52)는 냉각재 속도 제어 또는 냉각재 온도 제어가 가능하도록 충분한 길이를 가지도록 구성되는 것이 바람직하다.Here, it is natural that the length of the coolant rotating unit 52 can also be changed according to a control temperature range, a target area, a treatment area, or a purpose. As described above, the inner circumferential surface of the coolant rotating unit 52 is in a diagonal direction. Through the movement of the sprayed coolant, the speed of the coolant is also relaxed and the temperature of the coolant can be adjusted, so according to one embodiment, the coolant rotation unit 52 is capable of controlling the coolant speed or the coolant temperature. It is desirable to be configured to have a sufficient length.

본 발명의 실시예에 의할 때, 상기 냉각재유입부(51) 및 상기 사이클론생성부(53)의 결합부는 개스킷인 밀폐부재(54)로 결합되어, 밀폐 성능을 향상시킴과 동시에 상기 밀폐부재(54)는 테플론과 같은 소재로 형성되어 열전달을 효과적으로 차단할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the coupling portion of the coolant inlet 51 and the cyclone generating portion 53 is coupled with a sealing member 54 that is a gasket, improving sealing performance and at the same time, the sealing member ( 54) is formed of a material such as Teflon and can effectively block heat transfer.

도 4c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따는 사이클론생성부(53)의 구성을 나타낸 도면이다.4C is a diagram showing the configuration of a cyclone generation unit 53 according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 사이클론생성부(cryogen cyclone generator: 53)는 냉각재가 와류 형태로 냉각재가 유동되도록 한 것으로, 냉각재를 통해 목표영역을 냉각함에 있어, 사선 방향으로 분사된 냉각재를 와류 형태의 회전 운동으로 유도하는 냉각재회전부(cryogen cyclone rotator: 52)를 통하여 회전운동을 하며, 시술 영역에 분사된다.The cyclone generator 53 according to the present invention allows the coolant to flow in the form of a vortex. In cooling the target area through the coolant, the coolant sprayed in the diagonal direction is rotated in the form of a vortex. It rotates through the inducing coolant rotation unit (52), and is sprayed into the treatment area.

여기서, 이러한 회전 운동을 위해서는, 냉각재를 사선방향으로 분사하기 위하여 제1 사선방향 유로(56)가 형성된 사이클론생성부(53)가 필요하며, 도 3을 참조하면, 사이클론생성부의 사시도 및 투영도가 도시되어 있다. Here, for such a rotational motion, a cyclone generating unit 53 having a first oblique flow path 56 formed thereon is required to inject the coolant in an oblique direction, and referring to FIG. 3, a perspective view and a projection view of the cyclone generating unit are shown. Has been.

상기 사이클론생성부(53)는 냉각재를 사선방향으로 분사하기 위하여 제2 사선방향 유로(56)를 더 포함할 수 있는데, 이때 상기 사이클론생성부(53)에 복수 개의 사선방향 유로(56)가 형성된 경우, 서로 대칭구조를 갖도록 배치되는 것이 바람직하고, 서로 대향하는 방향으로 냉각재를 분사시켜, 냉각재의 와류를 대칭적이고 안정적으로 생성할 수 있다. The cyclone generation unit 53 may further include a second diagonal flow path 56 for spraying the coolant in the diagonal direction, wherein a plurality of diagonal flow paths 56 are formed in the cyclone generation unit 53 In this case, it is preferable that they are arranged to have a symmetrical structure, and by spraying the coolant in a direction opposite to each other, vortex of the coolant can be symmetrically and stably generated.

본 발명의 바람직한 실시예에 의할 때, 상기 사이클론생성부(53)는 냉각재의 수직 입사를 발생하는 유로를 추가적으로 구비하여, 사선 방향의 분사 및 직진 방향의 분사를 연계하여 보다 정밀하게 분사 속도를 제어하도록 구성할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the cyclone generation unit 53 additionally includes a flow path for generating vertical incidence of the coolant, and increases the spray speed more precisely by linking the spray in the diagonal direction and the spray in the straight direction. Can be configured to control.

상기 냉각재회전부(52)는 분사되는 냉각재와의 접촉을 통하여 상기 냉각재의 온도를 조절하며, 상기 사선 방향 입사에 따른 늘어난 유체 궤적으로 상기 냉각재와 상기 냉각재회전부(52)의 접촉면 및 접촉시간이 수직 입사 대비 증가한다. 그리고 상기 증가한 냉각재와 상기 냉각재회전부(52)와의 접촉면적 및 접촉시간을 통해, 냉각재와 상기 냉각재회전부(52)와의 열전달을 증가시킬 수 있다.The coolant rotation unit 52 controls the temperature of the coolant through contact with the sprayed coolant, and the contact surface and contact time between the coolant and the coolant rotation unit 52 are vertically incident with the increased fluid trajectory according to the incident in the diagonal direction. Contrast increases. In addition, heat transfer between the coolant and the coolant rotating unit 52 may be increased through the increased contact area and contact time between the coolant and the coolant rotating unit 52.

또한 냉각재가 기체, 액체 및 고체 중 적어도 2개를 포함하는 복수 개의 페이즈(상)로 분사된 상기 냉각재에서, 액체 또는 고체로 존재하는 냉각재와 상기 냉각재회전부(52)와의 접촉 또는 마찰이 상대적으로 많이 발생할 수 있다. 즉, 액체 또는 고체로 존재하는 냉각재가 기체보다 느린 회전속도를 가지며, 이와 같이 상대적으로 느린 회전운동으로 하는 고체 또는 액체로 존재하는 냉각재에 상대적으로 더 많은 열전달을 수행할 수 있다.In addition, in the coolant in which the coolant is sprayed in a plurality of phases (phase) including at least two of gas, liquid and solid, the contact or friction between the coolant present as a liquid or solid and the coolant rotating part 52 is relatively high. Can occur. That is, a coolant existing as a liquid or a solid has a slower rotational speed than a gas, and relatively more heat transfer can be performed to a coolant existing as a solid or liquid with such a relatively slow rotational motion.

V. 경계열공급부 (Heat Providing Barrier)V. Heat Providing Barrier

도 5a 내지 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경계열공급부의 구성을 나타낸 도면이다. 이하, 도면을 참조하여, 경계열공급부의 구성을 상세히 설명하기로 한다.5A to 5B are views showing the configuration of a boundary heat supply unit according to a preferred embodiment of the present invention. Hereinafter, a configuration of the boundary heat supply unit will be described in detail with reference to the drawings.

도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 냉각장치의 사용예를 나타낸 도면이고, 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경계열공급부의 구성을 나타낸 도면이다.5A is a view showing an example of use of a cooling device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a view showing a configuration of a boundary heat supply unit according to a preferred embodiment of the present invention.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명에 따른 냉각장치의 출력부 영역에는 냉각재를 분사하는 분사부(61) 및 경계열공급부(63)가 구비될 수 있다, 여기서, 경계열공급부(63)는 목표 영역, 즉 시술부위 이외의 영역으로, 냉각이 확산되는 것을 방지하기 위하여, 시술부위 경계에 열을 공급하는 기능을 수행한다. 또한, 경계열공급부(63)가 시술부위 경계에 공급되는 열을 통하여, 시술부위 중심부의 온도를 더 낮출 수 있고, 이를 통해 시술목적에 요구되는 냉각온도를 더 깊은 부위에서 주변 정상세포 파괴를 최소화한 상태에서 실현시키는 효과가 있다. 이때, 경계열공급부(63)에서 공급되는 열을 시술부위 주변의 온도가 냉각마취가 일어나는 온도로 유지되도록 제어됨을 통해, 단순 주변 정상세포 보호뿐만 아니라, 시술부위 중심에 위치하는 병변세포를 제거할 때 고통을 최소화할 수 있는 효과를 가진다. 5A and 5B, an injection unit 61 and a boundary heat supply unit 63 for spraying coolant may be provided in the output unit region of the cooling apparatus according to the present invention. Here, the boundary heat supply unit 63 In order to prevent the spread of cooling to a target area, that is, a region other than the treatment site, it performs a function of supplying heat to the treatment site boundary. In addition, through the heat supplied by the boundary heat supply unit 63 to the boundary of the treatment site, the temperature at the center of the treatment site can be further lowered, thereby reducing the cooling temperature required for the treatment purpose and minimizing the destruction of surrounding normal cells at a deeper site. It has the effect of realizing it in one state. At this time, the heat supplied from the boundary heat supply unit 63 is controlled so that the temperature around the treatment site is maintained at the temperature at which cooling anesthesia occurs, thereby not only protecting the surrounding normal cells, but also removing the lesion cells located in the center of the treatment site. It has the effect of minimizing pain when.

일 실시예에 의할 때, 상기 경계열공급부(63)는 출력부의 하우징(64)에 구비될 수 있고, 경계열공급부(63)에서 목표영역의 경계부로 열을 공급하는 방식은 물리적인 접촉에 의한 제1 방식 및 별도의 기체 등을 통하여 비접촉 방식으로 경계열을 제공하는 제2 방식을 포함하며, 접촉식 경계열 공급방식은 도 5c에서 상세히 설명하고, 비접촉식 경계열공급부 구성은 도 5d에서 설명하기로 한다.According to an embodiment, the boundary heat supply unit 63 may be provided in the housing 64 of the output unit, and the method of supplying heat from the boundary heat supply unit 63 to the boundary of the target area is Including the first method and the second method of providing boundary heat in a non-contact method through a separate gas, etc., the contact-type boundary heat supply method is described in detail in FIG. 5C, and the configuration of the non-contact boundary heat supply unit is described in FIG. 5D. I will do it.

여기서, 본 발명에 따른 제1 방식은 상기 냉각재가 목표영역에 접촉한 후, 외부로 유출되기 위한 별도의 유출구(66)가 필요하며, 본 발명에 따른 제2 방식은 냉각재를 분사하기 위한 분사부(61)와 더불어, 경계열을 제공하기 위한 기체를 분사하기 위한 다른 분사부를 더 포함할 수 있다.Here, the first method according to the present invention requires a separate outlet 66 to be discharged to the outside after the coolant contacts the target area, and the second method according to the present invention is an injection unit for spraying the coolant. In addition to (61), it may further include another injection unit for injecting gas for providing the boundary heat.

본 발명에 따른 제어부는 상기 경계열공급부(63)에 가해지는 열을 제어하며, 상기 제어부에 제어에 따라 상기 의료용 냉각장치의 경계열공급부(heat providing barrier: 63)는 상기 목표영역의 경계에 미리 설정된 온도로 열을 공급하는 역할을 수행할 수 있다.The control unit according to the present invention controls the heat applied to the boundary heat supply unit 63, and according to the control by the control unit, the heat providing barrier 63 of the medical cooling device is in advance at the boundary of the target area. It can play a role of supplying heat at a set temperature.

여기서, 상기 경계열공급부(63)의 내측에는 경계열 공급에 열을 공급하기 위한 열전소자와 같은 차등경계열전달부(65)가 구비된다. 일 실시예에 의할 때, 상기 차등경계열전달부(65)는 경계열공급부(63)와 일면과 열적 결합을 함과 동시에, 타면은 분사부(61)와 열적 결합을 하면서, 경계열공급부(63)의 히팅과, 분사부(61)의 냉각을 동시에 수행하는 차등경계열전달부(65)로 구성할 수 있다. 여기서, 상기 차등경계열전달부(65)는 열전소자 등으로 구현할 수 있다. Here, a differential boundary heat transfer unit 65 such as a thermoelectric element for supplying heat to the boundary heat supply is provided inside the boundary heat supply unit 63. According to one embodiment, the differential boundary heat transfer unit 65 thermally couples with the boundary heat supply unit 63 and one surface, and at the same time, the other surface thermally couples with the injection unit 61, while the boundary heat supply unit ( It can be composed of a differential boundary heat transfer unit 65 that simultaneously performs heating of 63) and cooling of the injection unit 61. Here, the differential boundary heat transfer unit 65 may be implemented as a thermoelectric element.

본 발명에 의할 때, 상기 분사부(61)가 차등경계열전달부(65)에서 냉각되는 경우, 노즐에서 분사된 냉각재는 분사부(61)의 내면과 접촉을 통하여 냉각재의 온도가 조절된다. 즉, 노즐에서 분사된 냉각재는 분사부(61)를 통하여 유동하면서 외부로 분출되는데, 여기서, 상기 냉각재가 분사부를 통하여 유동하는 동안, 상기 분사부(61)의 내주면과의 열적접촉 또는 열적교환을 통하여 냉각재의 온도를 조절할 수 있다. 이러한 구성을 통하여 상기 목표영역의 온도 및 목표영역의 경계에 대한 온도제어를 수행할 수 있고, 이러한 경계열공급부(63)를 통하여, 목표영역 바깥의 영역까지의 냉각효과가 확장되는 것을 방지할 수 있다. According to the present invention, when the injection unit 61 is cooled by the differential boundary heat transfer unit 65, the coolant sprayed from the nozzle contacts the inner surface of the injection unit 61 to adjust the temperature of the coolant. That is, the coolant sprayed from the nozzle flows through the injection unit 61 and is ejected to the outside. Here, while the coolant flows through the injection unit, thermal contact or thermal exchange with the inner circumferential surface of the injection unit 61 is performed. Through it, the temperature of the coolant can be controlled. Through this configuration, it is possible to control the temperature of the target region and the boundary of the target region, and through the boundary heat supply unit 63, it is possible to prevent the cooling effect from extending to the region outside the target region. have.

도 5c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 접촉 타입의 경계열 공급방식의 구성을 나타낸 도면이다. 5C is a view showing the configuration of a contact-type boundary heat supply method according to a preferred embodiment of the present invention.

접촉 방식에 따른 경계열 공급 방식은 제1 분사부(61), 차등경계열전달부(65), 경계열공급부(63)를 포함할 수 있다.The boundary heat supply method according to the contact method may include a first injection unit 61, a differential boundary heat transfer unit 65, and a boundary heat supply unit 63.

상기 제1 분사부(61)는 일측을 통해 유입된 냉각재를 외부로 분사하는 노즐이 구비되는데, 즉 냉각재가 노즐을 통하여 분사됨으로써 피시술부위를 냉각시킬 수 있다. The first injection unit 61 is provided with a nozzle for injecting the coolant introduced through one side to the outside, that is, the coolant is injected through the nozzle to cool the area to be treated.

일 실시예에 의할 때, 상기 제1 분사부(61)를 통해 분사되는 냉각재는 적어도 액체 입자 또는 기체 입자를 포함할 수 있으며, 상기 냉각재가 상기 제1 분사부(61)의 노즐로 분사됨으로써, 줄-톰슨효과(Joule-Thomson effect)에 의하여 온도가 내려간 냉각재가 피부의 국소부위를 냉각시킬 수 있다. According to an embodiment, the coolant sprayed through the first injection unit 61 may contain at least liquid particles or gas particles, and the coolant is injected through the nozzle of the first injection unit 61 , The coolant whose temperature has been lowered due to the Joule-Thomson effect can cool local areas of the skin.

그리고 상기 경계열공급부(63)는 시술부위 주변의 세포가 손상되는 것을 최소화하기 위한 것으로, 상기 제1 분사부(61)의 외면을 따라 구비되는데, 더욱 상세하게는 상기 경계열공급부는 상기 제1 분사부(61)와 열매개체, 즉 차등경계열전달부(65)를 통하여 열적으로 결합될 수 있다.In addition, the boundary heat supply unit 63 is for minimizing damage to cells around the treatment site, and is provided along the outer surface of the first injection unit 61, and in more detail, the boundary heat supply unit It may be thermally coupled through the four part 61 and the heat medium, that is, the differential boundary heat transfer part 65.

일 실시예에 의할 때, 상기 경계열공급부(63)는 열전도도 10W/m-K 이상의 재질로 구성할 수 있으며, 이러한 재질의 경계열공급부(63)는 상기 목표영역과 접촉을 통해, 상기 차등경계열전달부(65)에서 공급받은 열을 목표영역에 경계에 전달할 수 있다. 여기서 상기 차등경계열전달부(65)는 열전소자뿐만 아니라, 니크롬선 등으로 구성하여 상기 경계열공급부(63)와 열적으로 결합할 수 있다. According to an embodiment, the boundary heat supply unit 63 may be made of a material having a thermal conductivity of 10 W/mK or higher, and the boundary heat supply unit 63 of this material is in contact with the target region, and the differential boundary The heat supplied from the heat transfer unit 65 may be transferred to the target area to the boundary. Here, the differential boundary heat transfer unit 65 may be formed of not only a thermoelectric element, but also a nichrome wire, and thermally coupled to the boundary heat supply unit 63.

일 실시예에 의할 때, 상기 경계열공급부(63)는 상기 제1 분사부(61)의 외주면을 따라 구비되는 역원뿔형상으로, 상기 경계열공급부(63)의 일측 내부에는 냉각재가 유동하는 이동공간이 형성될 수 있으며, 노즐에서 분사되는 냉각재는 가이드부에 형성된 이동공간을 따라서 피부에 분사된 후, 상기 냉각재는 냉각재 출구를 통하여 외부로 유출된다.According to an embodiment, the boundary heat supply unit 63 has an inverted cone shape provided along the outer circumferential surface of the first injection unit 61, and a coolant flows inside one side of the boundary heat supply unit 63. A moving space may be formed, and after the coolant sprayed from the nozzle is sprayed onto the skin along the moving space formed in the guide portion, the coolant is discharged to the outside through the coolant outlet.

상기 경계열공급부(63)에 의하여 피시술부위에 대한 경계가 형성됨으로써 피시술부위 외측으로 냉각재가 이동하는 것을 방지할 수 있으며, 피시술부위로 냉각재가 집중 분사되도록 유도함으로써 냉각 치료의 효율 및 정확성을 높여 안전성을 향상시킬 수 있다.By forming a boundary with respect to the area to be treated by the boundary heat supply unit 63, it is possible to prevent the coolant from moving outside the area to be treated, and by inducing the coolant to be intensively sprayed to the area to be treated, the efficiency and accuracy of cooling treatment Can improve safety.

도 5d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 비접촉 방식의 경계열공급부의 구성을 나타낸 도면이다.5D is a view showing the configuration of a non-contact boundary heat supply unit according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 비접촉 방식에 따른 경계열공급부(63)는 기체로 이루어진 분사재를 경계영역에 분사하여, 냉각재의 확산을 방지함과 동시에 시술부위의 냉각효과도 시술부부위의 경계 외부로 확산되는 것을 방지할 수 있다.The boundary heat supply unit 63 according to the non-contact method according to the present invention sprays a gaseous injection material into the boundary area to prevent the diffusion of the coolant and at the same time, the cooling effect of the treatment area is also diffused outside the boundary of the treatment area. Can be prevented.

도 5d를 참조하면, 상기 경계열공급부(63)는 상기 목표영역의 경계에 유체를 분사하는 제2 분사부(62)를 더 포함하며, 상기 제2 분사부(62)를 통해 흐르는 유체를 통해 상기 목표영역 경계에 열을 공급할 수 있다. 여기서, 상기 제2 분사부(62)는 상기 분사재와의 효율적인 열전달을 위해 복수의 방열핀이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 5D, the boundary heat supply unit 63 further includes a second injection unit 62 for injecting a fluid to the boundary of the target area, and through the fluid flowing through the second injection unit 62 Heat may be supplied to the boundary of the target area. Here, the second injection unit 62 may be formed with a plurality of radiating fins for efficient heat transfer with the injection material.

여기서, 상기 제1 분사부(61)는 냉각재를 분사하고, 제2 분사부(62)는 분사재를 분사한다. 상기 냉각재가 수용되는 냉각재 탱크로부터 냉각재를 전달받아, 국소부위의 시술부위에 냉각재를 분사함으로써 피부를 냉각할 수 있는데, 이때 냉각재는 이산화탄소(CO₂)인 것이 바람직하나 이에 한정하는 것은 아니며, 피부의 시술목적에 따라 다른 냉각재로 적용가능하며, 상기 냉각재 탱크는 냉각재를 액화가스의 형태로 저장하는 것이 바람직하다.Here, the first spraying part 61 sprays the coolant, and the second spraying part 62 sprays the spraying material. The skin can be cooled by receiving the coolant from the coolant tank in which the coolant is accommodated, and spraying the coolant to the local treatment area. In this case, the coolant is preferably carbon dioxide (CO₂), but is not limited thereto. Depending on the purpose, it can be applied as another coolant, and it is preferable that the coolant tank stores the coolant in the form of liquefied gas.

일 실시예에 의할 때, 상기 분사재는 냉각재와 동일할 수도 있고, 다른 기체의 냉각재를 사용할 수 있으며, 동일한 기체의 냉각재를 사용하더라도 하나의 저장탱크로 저장하거나, 각각 별도의 저장탱크에 저장할 수도 있다.According to an embodiment, the spray material may be the same as the coolant, may use a coolant of a different gas, and even if the coolant of the same gas is used, it may be stored in one storage tank, or each may be stored in a separate storage tank. have.

본 발명의 의할 때, 상기 제2 분사부(62)는 원의 원주 형상으로 형성되어 분사재를 분사되며, 상기 제2 분사부(62)의 외측부는 케이스를 형성하고, 상기 제2 분사부(62)의 내측부는 차등경계열전달부(65)와 열적 결합될 수 있다. In the context of the present invention, the second injection unit 62 is formed in a circular circumferential shape to inject the injection material, and the outer portion of the second injection unit 62 forms a case, and the second injection unit The inner portion of the 62 may be thermally coupled to the differential boundary heat transfer portion 65.

즉, 상기 차등경계열전달부(65)의 발열면은 상기 내주부의 일면과 열적결합을 하고, 상기 차등경계열전달부(65)의 냉각면은 상기 제1분사부(61)의 일면과 열적결합을 할 수 있다. 이러한 구성을 통하여, 상기 제2 분사부(62)를 이동하는 분사재는 상기 내측부와의 열적 접촉을 통하여 분사중에도 열을 공급받은 효과가 발생할 수 있다That is, the heating surface of the differential boundary heat transfer part 65 is thermally coupled with one surface of the inner circumferential part, and the cooling surface of the differential boundary heat transfer part 65 is thermally coupled with one surface of the first injection part 61 can do. Through this configuration, the injection material moving the second injection unit 62 may have an effect of receiving heat even during injection through thermal contact with the inner part.

일 실시예에 의할 때, 이러한 경계열 냉각부를 통하여, 시술 부위의 냉각온도를 -40℃ 이상 10℃ 이하의 온도범위를 제어하면서, 시술부위 이외의 영역으로 냉각에너지가 확산되는 것을 방지할 수 있다.According to an embodiment, through such a boundary heat cooling unit, the cooling temperature of the treatment site can be controlled in a temperature range of -40°C to 10°C, while preventing the diffusion of cooling energy to areas other than the treatment site. have.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

10: 저장부 20: 전달부
30: 냉각재압력유지부 31: 냉각재 리저버
32: 냉각발생부 33: 방열부
34: 히트파이프 35: 솔레노이드 밸브
40: 냉각재온도압력조절부 41: 노즐부
42: 홀더부 43: 열전달매개체
44: 발열부 46: 단열부재
47: 접합고정면 50: 냉각재 회전부
51: 냉각재유입부 52: 냉각재회전부
53: 사이클론생성부 54: 밀폐부재
55: 열전소자 56: 사선방향유로
60: 경계열공급부 61: 분사부(제1 분사부)
62: 제2 분사부 63: 경계열공급부
64: 하우징 65: 차등경계열전달부
70: 제어부 100: 냉각장치
110: 입력부 120: 처리부
130: 출력부
10: storage unit 20: delivery unit
30: coolant pressure holding unit 31: coolant reservoir
32: cooling generating unit 33: radiating unit
34: heat pipe 35: solenoid valve
40: coolant temperature pressure control unit 41: nozzle unit
42: holder part 43: heat transfer medium
44: heating part 46: heat insulating member
47: joint fixing surface 50: coolant rotating part
51: coolant inlet 52: coolant rotating part
53: cyclone generation unit 54: sealing member
55: thermoelectric element 56: oblique flow path
60: boundary heat supply unit 61: injection unit (first injection unit)
62: second injection unit 63: boundary heat supply unit
64: housing 65: differential boundary heat transfer unit
70: control unit 100: cooling device
110: input unit 120: processing unit
130: output

Claims (12)

냉각재를 통해 목표영역을 냉각하는 의료용 냉각장치에 있어서,
상기 냉각재를 저장하는 저장부;
상기 냉각재를 분사하는 노즐부;
상기 냉각재의 온도 및 압력을 열을 통해 조절하며, 상기 냉각재가 유동하는 중공이 형성된 관 형태의 홀더부, 상기 홀더부의 외주면에 열적으로 결합되며 열을 발생시키는 발열부 및 상기 홀더부의 내부에 상기 홀더부와 열적으로 결합되도록 내장되며 상기 발열부에서 발생된 열을 상기 홀더부의 내부에서 유동하는 냉각재로 전달하는 열전달매개체를 포함하는 냉각재온도압력조절부(cryogen temperature pressure controller);
상기 저장부와 상기 냉각재온도압력조절부 사이에 위치되는 밸브; 및
상기 냉각재온도압력조절부로부터 냉각재에 가해지는 열을 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 제어부는 상기 밸브의 개폐를 펄스 폭 변조 방식으로 제어하여 상기 저장부로부터 상기 냉각재온도압력조절부로 공급되는 냉각재의 유량을 조절하는,
의료용 냉각장치.
In a medical cooling device for cooling a target area through a coolant,
A storage unit for storing the coolant;
A nozzle part spraying the coolant;
The temperature and pressure of the coolant are controlled through heat, and a hollow tube-shaped holder part through which the coolant flows, a heating part thermally coupled to the outer peripheral surface of the holder part to generate heat, and the holder inside the holder part A cryogen temperature pressure controller including a heat transfer medium that is built in to be thermally coupled to the unit and transfers heat generated from the heating unit to the coolant flowing in the holder unit;
A valve positioned between the storage unit and the coolant temperature and pressure control unit; And
Includes; a control unit for controlling the heat applied to the coolant from the coolant temperature and pressure control unit,
The control unit controls the opening and closing of the valve in a pulse width modulation method to control the flow rate of the coolant supplied from the storage unit to the coolant temperature pressure control unit,
Medical cooling system.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 발열부는,
열전소자로 구성되는 의료용 냉각장치.
The method according to claim 1,
The heating part,
Medical cooling system composed of thermoelectric elements.
청구항 1에 있어서,
상기 발열부는,
전기히터로 구성되는 의료용 냉각장치.
The method according to claim 1,
The heating part,
Medical cooling system composed of electric heater.
청구항 1에 있어서,
상기 열전달 매개체는,
열전도도 10 W/m-K 이상의 재질로 이루어진 유로를 포함하는 의료용 냉각장치.
The method according to claim 1,
The heat transfer medium,
A medical cooling device including a flow path made of a material having a thermal conductivity of 10 W/mK or more.
청구항 1에 있어서,
상기 열전달 매개체는
열전달 면적이 확대되도록, 복수의 핀(fin)이 형성되는 의료용 냉각장치.
The method according to claim 1,
The heat transfer medium is
Medical cooling device in which a plurality of fins are formed so that the heat transfer area is enlarged.
청구항 1에 있어서,
상기 열전달 매개체는,
발열체 자체로 구성되는 의료용 냉각장치.
The method according to claim 1,
The heat transfer medium,
Medical cooling system composed of the heating element itself.
청구항 1에 있어서,
상기 열전달 매개체는,
열전달 면적이 확대되도록, 다공성 구조로 이루어진 의료용 냉각장치.
The method according to claim 1,
The heat transfer medium,
Medical cooling device made of a porous structure to increase the heat transfer area.
청구항 8에 있어서,
상기 다공성 구조는,
감압, 또는 흡음 중 적어도 하나의 역할을 수행하는 의료용 냉각장치.
The method of claim 8,
The porous structure,
A medical cooling device that performs at least one of decompression or sound absorption.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각재온도압력조절부는,
주변 기구물과 작은 접촉면적을 가지거나, 또는 10W/m-K 이하의 열전도도를 가진 단열부재를 통해 주변 기구물과 단열되는 의료용 냉각장치.
The method according to claim 1,
The coolant temperature and pressure control unit,
A medical cooling device that has a small contact area with peripheral equipment or is insulated from peripheral equipment through an insulating member having a thermal conductivity of 10W/mK or less.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각재온도압력조절부는,
상기 노즐부에서 분사된 냉각재, 상기 노즐부에 입력되는 냉각재 또는 상기 저장부에 연결된 호스를 통해 흐르는 냉각재 중 적어도 하나의 냉각재와 열교환이 이루어지는 의료용 냉각장치.
The method according to claim 1,
The coolant temperature and pressure control unit,
A medical cooling device that performs heat exchange with at least one of a coolant sprayed from the nozzle unit, a coolant input to the nozzle unit, or a coolant flowing through a hose connected to the storage unit.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각재온도압력조절부는,
냉각장치가 사용된 후 선택적으로 발열하여 유로 상에 남아있는 냉각재를 제거하는 의료용 냉각장치.
The method according to claim 1,
The coolant temperature and pressure control unit,
A medical cooling device that selectively generates heat after the cooling device is used to remove the coolant remaining in the flow path.
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