KR102274441B1

KR102274441B1 - 극저온 치료 장치

Info

Publication number: KR102274441B1
Application number: KR1020190109618A
Authority: KR
Inventors: 김진오
Original assignee: 김진오
Priority date: 2019-03-19
Filing date: 2019-09-04
Publication date: 2021-07-07
Also published as: KR20200111599A

Abstract

극저온 치료 장치에 관한 것이며, 극저온 치료 장치는 사용자를 수용하는 플랫폼; 액체질소 공급탱크와 연결되어 액체질소의 공급량을 조절하는 공급 매니폴드 장치; 액체질소의 기화가 이루어지는 기화기; 상기 기화기로부터 기화된 질소가스 혼합물을 상기 플랫폼으로 공급하는 공급용 파이프; 외부공기를 상기 기화기로 유입시키는 외부공기용 송풍모터 및 파이프; 상기 플랫폼으로부터 질소가스 혼합물을 상기 기화기로 재순환시키는 재순환용 송풍모터 및 파이프; 및 상기 플랫폼에 공급되는 질소가스 혼합물의 온도와 상기 기화기 내의 기화량을 조절하기 위해, 상기 기화기에 공급되는 액체질소의 양, 상기 기화기로 유입되는 외부공기의 양 및 재순환되는 질소가스 혼합물의 양 중 적어도 하나를 조절하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

극저온 치료 장치{CRYOGENIC THERAPEUTIC DEVICE}

본원은 극저온 치료 장치에 관한 것이다.

전신 극저온 치료법(Cryo Therapy)은 타박상이나 염증 등 통증이 있을 때 얼음 찜질을 하는 원리를 적용한 것으로서, 사용자의 전신을 저온의 공기에 2 내지 3분 동안 노출되게 하여 체내로부터 체온 유지를 위한 열을 발산토록 함으로써 몸안의 면역 체계를 강화하고, 염증부위의 발열 작용으로 체내 자연치유력을 증대시키며, 또한 신경계에 강한 자극을 주어 통증유발 신경 섬유가 작용하지 못하도록 함으로써 통증을 완화시키는 효과가 있어 유럽 등에서 널리 이용되고 있는 치료법이다.

극저온 치료기는 극저온의 냉각물질을 피치료자의 환부에 분사함으로써 통증의 완화, 부종 경감 등의 치료에 사용되는 장치로서, 지속적으로 냉각물질을 공급할 수 있어야 한다. 기존의 극저온 치료기에는 치료용 냉각물질로 질소 또는 이산화탄소를 사용하였고, 이들 냉각 물질을 탱크에 저장한 후 필요시 환부로 분사하도록 하였다.

그런데, 직접분사방식으로 극저온의 냉각물질을 공급할 경우 필요한 온도의 항상성을 가지는 냉각물질의 공급이 어려웠으며, 분사 시 액체 상태의 냉각 물질이 사람 신체에 뿌려지는 위험이 있었다.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 직접분사방식을 이용하지 않아 질소액체가 사람 신체에 뿌려지는 위험을 제거하고, 사용자에게 편안한 느낌을 줄 수 있는 극저온 치료 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본원은 짧은 시간 내에 충분한 기화량을 발생시키고, 치료 상황에 맞는 필요한 낮은 온도를 지속적으로 균일하게 유지할 수 있는 극저온 치료 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본원은 액체질소의 소모량을 저감하고 최소화 할 수 있는 극저온 치료 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 극저온 치료 장치는, 사용자를 수용하는 플랫폼; 액체질소 공급탱크와 연결되어 액체질소의 공급량을 조절하는 공급 매니폴드 장치; 액체질소의 기화가 이루어지는 기화기; 상기 기화기로부터 기화된 질소가스 혼합물을 상기 플랫폼으로 공급하는 공급용 파이프; 외부공기를 상기 기화기로 유입시키는 외부공기용 송풍모터 및 파이프; 상기 플랫폼으로부터 질소가스 혼합물을 상기 기화기로 재순환시키는 재순환용 송풍모터 및 파이프; 및 상기 플랫폼에 공급되는 질소가스 혼합물의 온도와 상기 기화기 내의 기화량을 조절하기 위해, 상기 기화기에 공급되는 액체질소의 양, 상기 기화기로 유입되는 외부공기의 양 및 재순환되는 질소가스 혼합물의 양 중 적어도 하나를 조절하는 제어부를 포함할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 극저온 치료 장치는, 상기 기화기로부터 상기 플랫폼으로 공급되는 질소가스 혼합물의 온도를 측정하는 제 1 온도 센서를 더 포함할 수 있고, 상기 제어부는 상기 제 1 온도 센서로부터 측정된 온도에 기초하여 상기 기화기에 공급되는 액체질소의 양, 상기 기화기로 유입되는 외부공기의 양 및 재순환되는 질소가스 혼합물의 양 중 적어도 하나를 조절할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 극저온 치료 장치는, 상기 기화기 내의 온도를 측정하는 제 2 온도 센서를 더 포함할 수 있고, 상기 제어부는 상기 제 2 온도 센서로부터 측정된 온도에 더 기초하여 상기 기화기에 공급되는 액체질소의 양, 상기 기화기로 유입되는 외부공기의 양 및 재순환되는 질소가스 혼합물의 양 중 적어도 하나를 조절할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 공급 매니폴드 장치는, 액체질소 공급탱크와 연결되어 액체질소의 공급 압력을 제어하는 레귤레이터; 상기 레귤레이터에 의해 제어된 액체질소의 공급 압력을 표시하는 표시기; 상기 액체질소 공급탱크로부터 공급되는 액체질소를 상기 기화기로 공급하는 복수의 공급관을 포함하는 액체질소 공급 매니폴드; 상기 각 공급관별 유량을 조절하는 밸브 장치; 및 상기 기화기 내부에 위치하고, 상기 각 공급관을 통해 공급되는 액체질소를 상기 기화기 내로 분사하는 스프레이 노즐을 포함할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 밸브 장치는, 상기 각 공급관별 유량을 조절하는 니들 밸브; 및 상기 니들 밸브의 열림과 닫힘을 조절하는 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 각 공급관별로 밸브 장치를 제어하여 상기 각 공급관별 액체질소의 유량을 조절할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 기화기는 내부에 기화기의 밑면과 평행하면서 위로 갈수록 크기가 작아지는 복수개의 트레이를 포함할 수 있고, 액체질소 공급탱크로부터 상기 기화기 내로 공급되는 액체질소는 상기 스프레이 노즐을 통해 상기 트레이 중 가장 높이 있는 트레이보다 높은 위치에서 물방울 형태로 분사될 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 극저온 치료 장치는, 상기 기화기로 열을 공급하는 히터부를 더 포함할 수 있고, 상기 제어부는 상기 플랫폼에 공급되는 질소가스 혼합물의 온도와 상기 기화기 내의 기화량을 조절하기 위해, 상기 기화기에 공급되는 액체질소의 양, 상기 기화기로 유입되는 외부공기의 양, 재순환되는 질소가스 혼합물 및 상기 히터부에 의해 공급되는 열의 양 중 적어도 하나를 조절할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 극저온 치료 장치는 사용자의 머리가 상기 플랫폼 상부 밖으로 나와 있는지 감지하는 머리 감지 센서를 더 포함할 수 있고, 상기 플랫폼의 바닥부분이 상하이동 가능할 수 있다.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 기화방식을 채택하여 균일한 온도로 기화된 가스를 플랫폼에 공급함으로써, 액체질소가 사람 신체에 직접 뿌려지는 위험을 제거하고, 사용자에게 편안한 느낌을 줄 수 있다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 기화기로 공급되는 액체질소의 양, 기화기로 유입되는 외부공기의 양, 재순환되는 질소가스 혼합물의 양 및 기화기의 온도, 히터의 구동을 조절함으로써, 기화량, 기화속도를 조절함과 동시에 플랫폼으로 공급되는 질소가스의 온도 특성을 조절할 수 있다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 플랫폼 내의 질소가스 혼합물을 기화기로 재순환시킴으로써 액체질소의 소모량을 감소시킬 수 있다.

다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 극저온 치료 장치의 정면도이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 극저온 치료 장치의 측면도이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 극저온 치료 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 극저온 치료 장치의 액체질소 공급 매니폴드 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 극저온 치료 장치의 기화기 내부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 극저온 치료 장치의 히터부가 기화기에 열을 공급하는 방식을 개략적으로 나타낸 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결" 또는 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본원의 극저온 치료 장치에 따르면, -190도의 액체질소로부터 기화된 -100도 ~ -170도의 차가운 질소가스를 이용해서 약 3분 동안 사람의 신체 피부를 차갑게 자극함으로써 크라이오 사우나(Cryo Sauna)라고 불리는 다양한 건강효과를 제공할 수 있다. 또한, 본원의 극저온 치료 장치는 액체질소의 직접분사방식이 아닌 기화방식을 사용함으로써, 균일한 온도로 기화된 가스만 플랫폼(캐빈(Cabin))에 공급하기 때문에 사용자에게 가장 편안한 느낌을 줄 수 있으며, 직접분사방식에서 발생할 수 있는 질소액체가 사용자의 신체에 뿌려지는 위험을 제거할 수 있다. 또한, 본원의 극저온 치료 장치에 따르면, 짧은 시간 내에 발생시길 수 있는 충분한 기화량과 지속적인 낮은 온도의 유지를 동시에 구현할 수 있다. 또한, 액체질소 소모량을 최소화할 수 있으며, 이를 위해서 플랫폼으로 공급된 질소가스를 기화기로 재순환시킬 수 있다. 또한, 정밀한 온도제어를 위해서 온도 피드백을 통한 액체질소공급량을 제어하는 방식을 사용하며, 안전을 강화하기 위한 다양한 수단(인체 감지 센서, 산소센서, 비상스위치 등)을 포함할 수 있다. 또한, 아울러 급속 냉각이 가능하며 종래 기술보다 단시간에 온도를 낮추고 일정한 온도를 유지할 수 있다. 이에 따라 통증 완화, 피로회복, 부종 감소, 면역력 강화, 수면 기능 향상 효과 등을 제공할 수 있다. 또한, 사용자가 직접 컨트롤할 수 있도록 정면부에 터치스크린이 적용돼 사용자 편의 및 안전성을 높일 수 있다. 사용자 움직임을 감지함으로써 문제 발생 시 즉시 지켜주는 적외선 센서, 플랫폼의 문이 열릴 경우 자동제어 하는 안전 도어 열림·닫힘 센서 등을 포함할 수 있다.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 극저온 치료 장치(100)의 개략적인 모습을 정면에서 바라본 도면이다. 또한, 극저온 치료 장치(100)의 세부 구성이 잘 보일 수 있도록 정면부의 문을 투시하여 나타낸 도면으로, 후술하는 플랫폼(200), 기화기(300), 공급 매니폴드 장치(400), 외부공기용 송풍모터 및 파이프(500), 공급용 파이프(600), 재순환용 송풍모터 및 파이프(700), 제 2 온도센서(900b) 및 히터부(310)가 도시되어 있다. 또한, 플랫폼(200)의 문이 열려 있고, 플랫폼(200)의 상부 밖으로 사용자의 머리가 나와 있는 모습이 도시되어 있다.

도 2는 본원의 일 실시예에 따른 극저온 치료 장치(100)의 개략적인 모습을 측면에서 바라본 도면이다. 플랫폼(200)의 문이 열려 있고, 플랫폼(200)이 사용자를 수용하고 있는 상태가 도시되어 있다. 또한, 플랫폼(200)의 바닥부분에 연결된 구동부(210) 및 관리자가 장치의 작동상태를 확인할 수 있고, 직접 제어할 수 있는 터치스크린(220)이 도시되어 있다.

도 3은 본원의 일 실시예에 따른 극저온 치료 장치(100)의 구성을 간략하게 블록 형태로 나타낸 도면이다.

본원의 일 실시예에 따른 극저온 치료 장치(100)는 플랫폼(200), 공급 매니폴드 장치(400), 기화기(300), 공급용 파이프(600), 외부공기용 송풍모터 및 파이프(500), 재순환용 송풍모터 및 파이프(700), 제1온도센서(900a), 제2온도센서(900b), 히터부(310)및 제어부(800)를 포함할 수 있다.

플랫폼(200)은 본원의 일 실시예에 따른 극저온 치료 장치(100)를 사용하는 사용자를 수용할 수 있다. 질소가스 혼합물은 공기보다 무거워서 플랫폼(200)내에서 사용자의 발 아래 부분에 쌓이기 때문에, 플랫폼(200)은 사용자의 체내 산소 포화도를 적정 범위에서 유지하기 위해 사용자의 머리를 제외한 몸만을 수용하는 것이 바람직하다. 이를 위해 플랫폼(200)의 바닥부분은 사용자의 신장에 맞추어 상하이동 할 수 있다. 또한, 본원의 일 실시예에 따른 극저온 치료 장치(100)의 플랫폼(200)의 바닥부분을 상하방향으로 구동하기 위한 구동부(210)(예를 들어, 엘리베이터)를 더 포함할 수 있다. 본원의 일 실시예에 따르면, 극저온 치료 장치(100)의 플랫폼(200)은 사용자의 제어 입력에 따라 상기 구동부의 구동에 의해 상승 또는 하강할 수 있다. 또한, 본원의 다른 일 실시예에 따르면, 극저온 치료 장치(100)의 플랫폼(200)은 후술하는 머리 감지 센서의 센싱 결과에 기초하여 사용자의 머리가 상기 플랫폼 상부 밖으로 나와 있는지 여부 또는 그 정도에 따라 상기 구동부의 구동에 의해 상승 또는 하강할 수 있다.

또한, 극저온 치료 장치(100)는 사용자의 머리가 상기 플랫폼(200) 상부 밖으로 나와 있는지 감지하는 머리 감지 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 머리 감지 센서는 IR 센서, 발수광 센서, 초음파 센서 등 사용자의 머리가 플랫폼(200) 내부에 위치하는지 여부 또는 그 정도를 감지할 수 있는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 머리 감지 센서는 사용자의 머리카락, 머리의 형태 등 사용자의 머리 유무를 판단할 수 있는 데이터를 내장할 수 있다. 또한, 본원의 일 실시예에 따르면 상기 머리 감지 센서에서 사용자의 머리가 감지되는 경우, 알림음이 울릴 수 있으며, 상기 플랫폼(200)의 바닥부분이 사용자의 머리가 감지되지 않을 때까지 상승이동 할 수 있다.

또한, 본원의 일 실시예에 따른 극저온 치료 장치(100)의 플랫폼(200)은 공급용 파이프(600)로부터 플랫폼(200)으로 공급되는 기화된 질소가스 혼합물을 사용자의 주변으로 분산시키는 분산 부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 분산 부재는 플랫폼(200) 내에서 사용자의 일부를 둘러쌀 수 있도록 일부가 개방된 원형 또는 다각형의 단면 형상을 가지며 플랫폼(200) 내에서 플랫폼(200)의 높이 방향으로 직립하여 설치될 수 있다. 따라서, 공급용 파이프(600)로부터 플랫폼(200)으로 공급되는 기화된 질소가스 혼합물이 상기 분산 부재에 의하여 분산 부재를 따라 사용자의 양 옆 방향 및 상하 방향으로 고르게 분산될 수 있으며, 공급용 파이프(600)와 연결된 질소가스 투입부를 통해 플랫폼(200)으로 공급되는 질소가스 혼합물이 사용자의 특정 부위에만 집중되어 직접적으로 접촉하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 공급 매니폴드 장치(400)는 액체질소를 저장하고 극저온 치료 장치(100)와 연결되어 액체질소를 고압으로 제공하는 액체질소 공급탱크(10)를 극저온 치료 장치(100)에 연결할 수 있다. 이는 공급 매니폴드 장치(400)가 액체질소 공급탱크(10)로부터 액체질소를 기화기(300)로 공급하는 것을 의미한다. 또한, 공급 매니폴드 장치(400)는 기화기(300)로 공급하는 액체질소의 공급량을 조절할 수 있다.

또한, 기화기(300)는 액체질소의 기화가 이루어지는 곳이다. 기화기(300)의 내부에서는 공급 매니폴드 장치(400)를 통해 액체질소 공급탱크(10)로부터 기화기(300)로 공급되는 액체질소의 기화가 이루어진다.

또한, 공급용 파이프(600)는 기화기(300)로부터 기화된 질소가스 혼합물을 플랫폼(200)으로 공급할 수 있다. 본원의 일 실시예에 따르면, 공급용 파이프(600)를 매개로 연결된 기화기(300) 내부와 플랫폼(200)의 압력차이로 인하여, 기화기(300) 내부에서 기화된 고압의 질소가스 혼합물은 기화기(300)에서 플랫폼(200)으로 공급될 수 있다.

또한, 외부공기용 송풍모터 및 파이프(500)는 극저온 치료 장치(100)의 외부공기를 기화기(300)로 유입시킬 수 있다. 외부공기용 파이프와 연결된 송풍모터의 구동으로 인해, 기화기 외부의 외부공기를 상대적으로 고압인 기화기(300)의 내부로 유입시킬 수 있다. 또한, 예를 들어, 상기 외부공기는 실온의 온도를 유지하고 있기 때문에, 기화기(300)로 유입된 외부공기는 기화기(300) 내부의 액체질소보다 고온이며, 기화기(300) 내에서 액체질소의 기화를 일으킬 수 있다.

또한, 재순환용 송풍모터 및 파이프(700)는 플랫폼(200)으로부터 질소가스 혼합물을 기화기(300)로 재순환시킬 수 있다. 재순환용 파이프와 연결된 송풍모터의 가동에 의해 기화기 외부의 플랫폼(200)으로 공급되었던 질소가스 혼합물을 상대적으로 고압인 기화기(300)의 내부로 유입시킴으로써, 플랫폼(200)으로 공급된 질소가스가 재순환될 수 있다. 상기 재순환되는 질소가스 혼합물은 질소가스 및 그 밖의 외부공기를 포함할 수 있다. 또한, 상기 재순환되는 질소가스 혼합물은 외부공기용 송풍모터 및 파이프(500)에 의해 기화기(300)로 유입되는 외부공기에 비하여 상대적으로 낮은 온도를 가지며, 플랫폼(200)으로 공급되기 전의 기회기(300) 내부의 질소가스 혼합물의 온도에 비하여는 상대적으로 높은 온도를 가질 수 있다. 한편, 질소가스 혼합물은 공기보다 무거워서 상기 플랫폼(200) 내에서 바닥부분에 깔리게 되므로, 본원의 일 실시예에 따르면, 재순환용 송풍모터 및 파이프(700)는 플랫폼(200)의 하부로부터 기화기(300)와 연결되는 것이 바람직하다. 기화기(300)로 재순환된 질소가스 혼합물은 액체질소에 비해 높은 온도이므로, 이로 인해 액체질소의 기화가 이루어질 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 질소가스 혼합물을 재순환시킴으로써 액체질소 소모량을 줄일 수 있고, 그에 따라 극저온 치료 장치(100)의 운영 유지비를 절감할 수 있다. 또한, 플랫폼(200) 내의 질소가스 혼합물이 균일하게 분포될 수 있고, 상기 플랫폼(200) 내부를 목표하는 온도로 균일하게 유지하기 쉽다. 이 때, 목표하는 온도는 100℃ ~ 170℃ 범위이며, 바람직하게는 140℃ ~ 170℃ 범위이다.

제어부(800)는 플랫폼(200)에 공급되는 질소가스 혼합물의 온도와 기화기(300) 내의 기화량을 조절하기 위해, 기화기(300)에 공급되는 액체질소의 양, 기화기(300)로 유입되는 외부공기의 양 및 재순환되는 질소가스 혼합물의 양 중 적어도 하나를 조절할 수 있다.

또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 극저온 치료 장치(100)는 플랫폼(200)에 공급되는 질소가스 혼합물의 온도를 조절하기 위해, 기화기(300)로부터 플랫폼(200)으로 공급되는 질소가스 혼합물의 온도를 측정하는 제 1 온도 센서(900a)를 더 포함할 수 있다. 본원의 일 실시예에 따르면, 제 1 온도 센서(900a)는 사용자에게 실제로 공급되는 질소가스 혼합물의 온도를 보다 정확하게 측정하기 위해, 공급용 파이프(600)와 플랫폼(200) 사이에 위치하는 것이 바람직하다.

또한, 제어부(800)는 제 1 온도 센서(900a)로부터 측정된 질소가스 혼합물의 온도에 기초하여, 기화기(300)에 공급되는 액체질소의 양, 기화기(300)로 유입되는 외부공기의 양 및 재순환되는 질소가스 혼합물의 양 중 적어도 하나를 조절할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 제어부(800)는 제 1 온도 센서(900a)로부터 측정된 온도와 목표하는 온도(사용자가 설정한 목표온도 또는 미리 설정된 목표 온도 등)를 비교하여, 기화기(300)로 공급되는 액체질소의 양을 조절할 수 있다. 예를 들어, 기화기(300)로 공급되는 상대적으로 온도가 낮은 액체질소의 공급량이 증가할 경우, 기화기(300) 내부의 온도가 낮아지게 되고, 그에 따라 플랫폼(200)에 공급되는 질소가스 혼합물의 온도가 낮아질 수 있다. 반대로, 기화기(300)로 공급되는 액체질소의 양이 감소하는 경우, 상대적으로 온도가 높은 외부공기와 재순환되는 질소가스 혼합물의 영향이 우세하게 되어, 플랫폼(200)에 공급되는 질소가스 혼합물의 온도가 증가할 수 있다.

또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 제어부(800)는 제 1 온도 센서(900a)로부터 측정된 온도와 상기 목표하는 온도를 비교하여, 기화기(300)로 유입되는 외부공기의 양과 재순환되는 질소가스 혼합물의 양을 조절할 수 있다. 기화기(300)로 유입되는 외부공기의 양과 재순환되는 질소가스 혼합물의 양이 증가하는 경우, 외부공기와 질소가스 혼합물의 온도가 기화기(300) 내에서 기화된 질소가스 혼합물의 온도보다 높기 때문에 기화된 질소가스 혼합물의 온도가 상승하게 되고, 그에 따라 플랫폼(200)에 공급되는 질소가스 혼합물의 온도가 증가할 수 있다. 반대로, 기화기(300)로 유입되는 외부공기의 양과 재순환되는 질소가스 혼합물의 양이 감소하는 경우, 상대적으로 온도가 높은 외부공기와 재순환되는 질소가스 혼합물의 영향이 감소하게 되어 플랫폼(200)에 공급되는 질소가스 혼합물의 온도가 감소할 수 있다.

또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 제어부(800)는, 플랫폼(200)에 공급되는 질소가스 혼합물의 온도에 서로 반대작용을 하는 기화기(300)로 공급되는 액체질소의 양과 기화기(300)로 유입되는 외부공기의 양과 재순환되는 질소가스 혼합물의 양을 함께 조절함으로써, 플랫폼(200)에 공급되는 질소가스 혼합물의 온도를 조절할 수 있다.

한편, 본원의 일 실시예에 따르면, 기화기(300) 내의 기화량을 조절하고 플랫폼(200)에 공급되는 질소가스 혼합물의 온도를 더 정밀하게 제어하기 위해, 극저온 치료 장치(100)는 기화기(300) 내의 온도를 측정하는 제 2 온도 센서(900b)를 더 포함할 수 있다. 제 2 온도 센서(900b)는 기화기(300) 내부에 연결되어 있을 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 제어부(800)는 제 2 온도 센서(900b)로부터 측정된 온도에 더 기초하여 기화기(300)에 공급되는 액체질소의 양, 기화기(300)로 유입되는 외부공기의 양 및 재순환되는 질소가스 혼합물의 양 중 적어도 하나를 조절할 수 있다. 제어부(800)는 제 2 온도 센서(900b)로부터 측정된 온도와 미리 설정된 기화기 내부의 목표하는 온도를 비교하여, 기화기(300)로 공급되는 액체질소의 양을 조절할 수 있다. 기화기(300)로 공급되는 액체질소의 양이 증가할 경우, 액체질소의 온도가 낮기 때문에 기화기(300) 내부 온도가 낮아지게 되고, 그에 따라 결과적으로 플랫폼(200)에 공급되는 질소가스 혼합물의 온도가 감소할 수 있다. 한편, 기화기(300)로 공급되는 액체질소의 양이 감소할 경우, 상대적으로 온도가 높은 외부공기와 재순환되는 질소가스 혼합물의 영향이 우세하게 되어 플랫폼(200)에 공급되는 질소가스 혼합물의 온도가 증가할 수 있다.

또한, 제어부(800)는 제 2 온도 센서(900b)로부터 측정된 온도와 미리 설정된 기화기 내부의 목표하는 온도를 비교하여, 기화기(300)로 유입되는 외부공기의 양과 재순환되는 질소가스 혼합물의 양을 조절할 수 있다. 기화기(300)로 유입되는 외부공기의 양과 재순환되는 질소가스 혼합물의 양이 증가할 경우, 외부공기와 질소가스 혼합물의 온도가 기화기(300) 내에서 기화된 질소가스 혼합물의 온도보다 높기 때문에 기화된 질소가스 혼합물의 온도가 증가하게 되고, 플랫폼(200)에 공급되는 질소가스 혼합물의 온도가 증가할 수 있다. 한편, 기화기(300)로 유입되는 외부공기의 양과 재순환되는 질소가스 혼합물의 양이 감소할 경우, 상대적으로 온도가 높은 외부공기와 재순환되는 질소가스 혼합물의 영향이 감소하게 되어 플랫폼(200)에 공급되는 질소가스 혼합물의 온도가 감소할 수 있다.

또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 극저온 치료 장치(100)의 제어부(800)는, 제 1 온도 센서(900a)로부터 측정된 온도와 제 2 온도 센서(900b)로부터 측정된 온도를 함께 고려함으로써, 기화기(300)에 공급되는 액체질소의 양, 기화기(300)로 유입되는 외부공기의 양 및 재순환되는 질소가스 혼합물의 양을 정밀하게 제어하여 플랫폼(200)으로 공급되는 기화된 질소가스 혼합물의 목표 온도를 지속적으로 유지할 수 있다.

또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 제어부(800)는 상기 기화기(300) 내의 질소가스 혼합물의 기화량을 조절하기 위해, 기화기(300)에 공급되는 액체질소의 양, 상기 기화기(300)로 유입되는 외부공기의 양 및 재순환되는 질소가스 혼합물의 양 중 적어도 하나를 조절할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 기화기(300) 내의 기화량이 감소하는 경우, 기화량을 증가시키기 위하여 제어부(800)는 원료가 되는 액체질소의 기화기(300)로의 공급량을 늘릴 수 있다. 또한, 기화가 활발히 이루어지기 위해서는 높은 온도가 요구되므로, 제어부(800)는 외부공기와 재순환되는 질소가스 혼합물의 기화기(300)로의 유입량을 증가시키기 위해 외부공기용 송풍모터 및 파이프(500) 및 재순환용 송풍모터 및 파이프(700)의 구동을 제어할 수 있다.

또한, 기화기(300) 내의 기화량이 필요 이상으로 증가하는 경우, 제어부(800)는 원료가 되는 액체질소의 기화기(300)로의 공급량을 줄여 액체질소의 소모량을 감소시킬 수 있다. 또한, 제어부(800)는 외부공기와 재순환되는 질소가스 혼합물의 기화기(300)로의 유입량을 감소시키기 위해 외부공기용 송풍모터 및 파이프(500) 및 재순환용 송풍모터 및 파이프(700)의 구동을 제어할 수 있다.

한편, 본원의 일 실시예에 따른 극저온 치료 장치(100)는 플랫폼(200)에 공급되는 질소가스 혼합물의 온도와 기화기(300) 내의 기화량을 조절하기 위해, 히터부(310)를 더 포함할 수 있으며, 히터부(310)는 기화기(300)로 열을 공급할 수 있다.

히터부(310)에 의하여 기화기(300)로 공급되는 열의 양이 증가하는 경우, 기화기(300) 내부의 온도가 높아질 수 있다. 그에 따라, 기화기(300) 내의 액체질소의 기화량이 증가할 수 있다. 기화기(300)로 공급되는 열의 양이 감소하는 경우, 기화기(300) 내에서 상대적으로 기화의 양이 감소하게 된다. 본원의 일 실시예에 따르면, 히터부(310)는 기화기(300)로 공급되는 열의 양을 조절함으로써, 극저온 치료 장치(100)의 예열을 제어할 수 있고, 기화기(300) 내에서 진행되는 액체질소의 기화량과 기화 속도를 조절할 수 있다.

제어부(800)는 앞서 설명한 바와 같이, 히터부(310)에 의해 기화기(300)로 공급되는 열의 양을 조절하여 플랫폼(200)에 공급되는 질소가스 혼합물의 온도와 기화기(300) 내의 기화량을 더 용이하게 조절할 수 있다.

한편, 상기 기화기(300) 내의 기화량이 증가하는 경우, 제 2 온도 센서(900b)에서 측정되는 기화기(300) 내부의 온도와 제 1 온도 센서(900a)에서 측정되는 플랫폼(200)으로 공급되는 질소가스 혼합물의 온도가 증가할 수 있다. 그에 따라, 기화량은 충분히 증가하더라도 플랫폼(200) 내부 온도가 목표하는 온도범위를 벗어날 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 본원의 일 실시예에 따른 극저온 치료 장치(100)의 제어부(800)는, 앞서 상술한 바와 같이, 제 1 온도 센서(900a)와 제 2 온도 센서(900b)에서 측정되는 온도에 기초하여, 기화기(300)에 공급되는 액체질소의 양, 기화기(300)로 유입되는 외부공기의 양, 재순환되는 질소가스 혼합물, 히터부(310)에 의해 공급되는 열의 양 중 적어도 하나를 조절함으로써, 기화기(300) 내의 기화량과 플랫폼(200)에 공급되는 질소가스 혼합물의 온도를 모두 고려하고 조절할 수 있다. 이로써, 본원의 일 실시예에 따른 극저온 치료 장치(100)는 짧은 시간 내에 플랫폼(200)으로 충분한 양의 질소가스 혼합물을 공급하면서 기화속도를 조절할 수 있고, 동시에 플랫폼(200) 내부를 목표하는 온도로 지속적으로 유지할 수 있다.

도4는 본원의 일 실시예에 따른 극저온 치료 장치(100)의 액체질소 공급 매니폴드 장치(400)의 세부적인 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

공급 매니폴드 장치(400)는 레귤레이터(410), 표시기(420), 액체질소 공급 매니폴드(430), 밸브 장치(440), 및 스프레이 노즐(450)을 포함할 수 있다.

레귤레이터(410)는 액체질소 공급탱크(10)와 연결되어 액체질소의 공급 압력을 제어할 수 있다. 액체질소 공급탱크(10)는 기화기(300)의 내부 압력보다 상대적으로 고압 상태이며, 액체질소 공급탱크(10) 내의 액체질소의 양에 따라 그 압력이 변화될 수 있고, 액체질소 공급탱크(10)로부터 공급 매니폴드 장치(400)로 공급되는 액체질소의 압력이 일정하지 않다. 레귤레이터(410)는 이와 같이 변화되는 액체질소 공급탱크(10)로부터 공급 매니폴드 장치(400)로 공급되는 액체질소의 공급압력을 일정하게 유지시킬 수 있다.

표시기(420)는 레귤레이터(410)에 의해 제어되는 액체질소의 공급 압력을 표시할 수 있다. 레귤레이터(410)에 의해 제어된 액체질소의 공급 압력이란, 일정하게 유지되는 액체질소의 공급 압력을 의미할 수 있다.

액체질소 공급 매니폴드(430)는 액체질소 공급탱크(10)로부터 공급되는 액체질소를 기화기(300)로 공급하는 복수의 공급관을 포함할 수 있다. 또한, 밸브 장치(440)는 상기 각 공급관별 액체질소의 유량을 조절할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 밸브 장치(440)는 상기 각 공급관별 유량을 조절하는 니들 밸브(441), 니들 밸브(441)의 열림과 닫힘을 조절하는 솔레노이드 밸브(442) 및 레귤레이터(410)와 솔레노이드 밸브(442) 사이에서 공급관의 최고 압력을 조절하는 릴리프밸브(미도시)를 포함할 수 있다. 니들 밸브(441)는 공급관 별로 액체질소의 출력량의 비율이 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 액체질소 공급 매니폴드(430)가 3개의 공급관을 가지고, 각 공급관의 출력량의 상대적인 비율이 1 : 1.5 : 2가 되도록 각 니들 밸브(441)가 설정될 수 있다.

본원의 일 실시예에 따른 극저온 치료 장치(100)의 제어부(800)는 각 공급관별로 밸브 장치(440)를 제어하여 상기 각 공급관별 액체질소의 유량을 조절할 수 있다. 제어부(800)는 각 공급관 별로 솔레노이드 밸브(442)의 제어 신호를 생성하여 각 솔레노이드 밸브(442)와 연결된 니들 밸브(441)의 열림과 닫힘을 제어함으로써, 기화기(300)에 공급되는 액체질소의 양을 보다 정밀하게 제어할 수 있다. 예를 들어, 액체질소 공급 매니폴드(430)가 3개의 공급관을 가지고 있으며, 각 니들 밸브(441)의 출력량의 상대적 비율이 1 : 1.5 : 2인 경우, 제어부(800)는 각 니들 밸브(441)와 연결된 각 솔레노이드 밸브(442)를 제어함으로써, 총 8가지 경우(각 니들밸브가 모두 닫힘의 경우부터 모두 열림의 경우까지)의 서로 다른 액체질소 공급량의 상태를 만들 수 있다.

스프레이 노즐(450)은 기화기(300) 내부에 위치하고, 상기 각 공급관을 통해 공급되는 액체질소를 기화기(300) 내로 분사한다. 액체질소 공급 매니폴드(430)을 통해 공급되는 액체질소의 압력이 기화기(300) 내부의 압력보다 상대적으로 고압이기 때문에, 액체질소가 스프레이 노즐(450)을 통과하면서 스프레이 형태로 분사될 수 있다. 스프레이 노즐(450)은 기화기(300) 내에 액체질소를 스프레이 형태로 공급함으로써, 보다 넓은 범위에 액체 질소를 분사하여 액체 질소가 한 군데로 뭉치지 않도록 할 수 있다. 이 경우, 상대적으로 높은 온도인 외부공기와 재순환되는 질소가스 혼합물과의 접촉 표면적이 증가하여 액체질소의 기화량이 증가하고 기화속도가 증가할 수 있다.

도 5는 본원의 일 실시예에 따른 극저온 치료 장치(100)의 기화기(300) 내부구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

본원의 일 실시예에 따르면, 기화기(300)는 내부에 복수개의 트레이(302, 303)를 포함할 수 있고, 복수개의 트레이(302, 303)는 기화기의 밑면(301)과 평행하면서 위로 갈수록 크기가 작아질 수 있다. 액체질소 공급탱크(10)로부터 기화기(300) 내로 공급되는 액체질소는 스프레이 노즐(450)을 통해 트레이(302, 303) 중 가장 높이 있는 트레이보다 높은 위치에서 물방울 형태로 분사될 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 기화기(300)는 기화기의 밑면(301), 제 1 트레이(302) 및 제 2 트레이(303)의 3단 구조(CASCADE 구조)를 가질 수 있다. 제 1 트레이(302) 및 제 2 트레이(303)는 다수의 홀(304)을 포함할 수 있으며, 이로 인해 상대적으로 더 높이 있는 트레이에서 아래 있는 트레이로 분사된 액체질소가 낙하하면서 기화가 이루어질 수 있다. 이는 캐스케이드 방식이다. 기화기(300)의 내부로 공급되는 액체질소는 스프레이 노즐(450)을 통해 미세한 액체방울이 되어 떨어지면서 상기 트레이들과 기화기(300)의 바닥면에 도달하기 전 또는 도달한 후에 기화가 될 수 있다. 기화기(300)로 공급되는 액체질소가 한 곳에 뭉치지 않고 분산되기 때문에 기화가 더 잘 이루어질 수 있으며, 홀(304)에 의해 액체질소가 한 곳에 뭉쳐지지 않고 분산되는 효과가 더 커질 수 있다.

한편, 본원의 일 실시예에 따르면, 기화기(300)의 일측에서 기화된 질소가스 혼합물을 상기 플랫폼(200)으로 공급하고, 타측에서 외부공기와 재순환되는 질소가스 혼합물이 유입될 수 있다.

도6은 본원의 일 실시예에 따른 극저온 치료 장치(100)의 히터부(310)가 기화기(300)에 열을 공급하는 방식을 개략적으로 나타낸 도면이다.

본원의 일 실시예에 따르면, 기화기(300)는 내벽(305)과 외벽(306)을 가지는 이중구조일 수 있으며, 히터부(310)는 상기 기화기(300)의 하부에 부착되어, 내벽(305)과 외벽(306) 사이에 고온의 공기를 주입함으로써 기화기(300)로 열을 공급할 수 있다. 이 때, 히터부(310)는 복수개일 수 있다. 히터부(310)는 기화기(300)의 하부 바깥면에서 열을 공급할 수 있다.

히터부(310)의 열 공급에 따라, 기화기(300)의 외벽(306)에 물방울이 맺히거나 성에가 끼는 것을 방지할 수 있다. 또한, 기화기(300)의 본격적인 작동 전에 상기 기화기(300)를 예열하여 기화기(300) 내에서 기화가 단시간에 잘 이루어지도록 하는 효과를 가질 수 있다. 또한, 히터부(310)는 액체질소에 의한 기화기(300) 외부의 결빙을 막고, 기화기(300) 내의 액체질소의 기화속도를 빠르게 함과 동시에 액체질소의 기화 과정이 끝나면 기화기(300)와 플랫폼(200)의 온도를 상온으로 상승시키고 습기를 제거하는 드라이(Dry) 작업 및 효과를 제공할 수 있다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 극저온 치료 장치
200: 플랫폼
300: 기화기
302: 제 1 트레이
303: 제 2 트레이
310: 히터부
400: 공급 매니폴드 장치
430: 액체질소 공급 매니폴드
440: 밸브 장치
450: 스프레이 노즐
500: 외부공기용 송풍모터 및 파이프
600: 공급용 파이프
700: 재순환용 송풍모터 및 파이프
800: 제어부
900a: 제 1 온도 센서
900b: 제 2 온도 센서
10: 액체질소 공급탱크

Claims

극저온 치료 장치에 있어서,
사용자를 수용하는 플랫폼;
액체질소 공급탱크와 연결되어 액체질소의 공급량을 조절하는 공급 매니폴드 장치;
액체질소의 기화가 이루어지는 기화기;
상기 기화기로부터 기화된 질소가스 혼합물을 상기 플랫폼으로 공급하는 공급용 파이프;
외부공기를 상기 기화기로 유입시키는 외부공기용 송풍모터 및 파이프;
상기 플랫폼으로부터 질소가스 혼합물을 상기 기화기로 재순환시키는 재순환용 송풍모터 및 파이프; 및
상기 플랫폼에 공급되는 질소가스 혼합물의 온도와 상기 기화기 내의 기화량을 조절하기 위해, 상기 기화기에 공급되는 액체질소의 양, 상기 기화기로 유입되는 외부공기의 양 및 재순환되는 질소가스 혼합물의 양 중 적어도 하나를 조절하는 제어부,
를 포함하되,
상기 공급 매니폴드 장치는,
액체질소 공급탱크와 연결되어 액체질소의 공급 압력을 제어하는 레귤레이터;
상기 레귤레이터에 의해 제어된 액체질소의 공급 압력을 표시하는 표시기;
상기 액체질소 공급탱크로부터 공급되는 액체질소를 상기 기화기로 공급하는 복수의 공급관을 포함하는 액체질소 공급 매니폴드;
상기 각 공급관별 유량을 조절하는 밸브 장치; 및
상기 기화기 내부에 위치하고, 상기 각 공급관을 통해 공급되는 액체질소를 상기 기화기 내로 분사하는 스프레이 노즐,
을 포함하는 것을 특징으로 하는 극저온 치료 장치.
제1항에 있어서,
상기 기화기로부터 상기 플랫폼으로 공급되는 질소가스 혼합물의 온도를 측정하는 제 1 온도 센서,
를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 제 1 온도 센서로부터 측정된 온도에 기초하여 상기 기화기에 공급되는 액체질소의 양, 상기 기화기로 유입되는 외부공기의 양 및 재순환되는 질소가스 혼합물의 양 중 적어도 하나를 조절하는 것을 특징으로 하는 극저온 치료 장치.
제2항에 있어서,
상기 기화기 내의 온도를 측정하는 제 2 온도 센서,
를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 제 2 온도 센서로부터 측정된 온도에 더 기초하여 상기 기화기에 공급되는 액체질소의 양, 상기 기화기로 유입되는 외부공기의 양 및 재순환되는 질소가스 혼합물의 양 중 적어도 하나를 조절하는 것을 특징으로 하는 극저온 치료 장치
삭제
제1항에 있어서,
상기 밸브 장치는,
상기 각 공급관별 유량을 조절하는 니들 밸브; 및
상기 니들 밸브의 열림과 닫힘을 조절하는 솔레노이드 밸브,
를 포함하는 것을 특징으로 하는 극저온 치료 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 각 공급관별로 밸브 장치를 제어하여 상기 각 공급관별 액체질소의 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 극저온 치료 장치.
제1항에 있어서,
상기 기화기는 내부에 기화기의 밑면과 평행하면서 위로 갈수록 크기가 작아지는 복수개의 트레이를 포함하며,
액체질소 공급탱크로부터 상기 기화기 내로 공급되는 액체질소는 상기 스프레이 노즐을 통해 상기 트레이 중 가장 높이 있는 트레이보다 높은 위치에서 물방울 형태로 분사되는 것을 특징으로 하는 극저온 치료 장치.
제1항에 있어서,
상기 기화기로 열을 공급하는 히터부,
를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 플랫폼에 공급되는 질소가스 혼합물의 온도와 상기 기화기 내의 기화량을 조절하기 위해, 상기 기화기에 공급되는 액체질소의 양, 상기 기화기로 유입되는 외부공기의 양, 재순환되는 질소가스 혼합물 및 상기 히터부에 의해 공급되는 열의 양 중 적어도 하나를 조절하는 것을 특징으로 하는 극저온 치료 장치.
제1항 내지 제3항, 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 극저온 치료 장치는,
사용자의 머리가 상기 플랫폼 상부 밖으로 나와 있는지 감지하는 머리 감지 센서를 더 포함하고,
상기 플랫폼의 바닥부분이 상하이동 가능한 것을 특징으로 하는 극저온 치료 장치.