KR102506676B1

KR102506676B1 - Cryoanesthesia device, method for controlling cryoanesthesia device and temperature controller of coolant in cryoanesthesia device

Info

Publication number: KR102506676B1
Application number: KR1020180117137A
Authority: KR
Inventors: 김건호
Original assignee: 주식회사 리센스메디컬
Priority date: 2016-11-15
Filing date: 2018-10-01
Publication date: 2023-03-06
Also published as: KR20180109827A

Abstract

시술 부위에 분사되는 냉각재의 온도를 보다 신속하고 정확하게 조절할 수 있도록, 시술 부위에 냉각재를 분사하여 시술 부위를 냉각하는 냉각 장치로, 외형을 이루며 냉각재가 분사되는 하우징, 상기 하우징에 설치되어 냉각재를 분사하기 위한 분사부, 상기 분사부에 연결되어 분사되는 냉각재에 열 에너지를 가하여 온도를 조절하기 위한 냉각온도조절기, 상기 냉각온도조절기에 연결되어 냉각온도조절기를 제어하는 제어부를 포함하는 국부 냉각 장치를 제공한다.A cooling device that cools the treatment area by spraying the cooling material to the treatment area so that the temperature of the cooling agent sprayed to the treatment area can be more quickly and accurately controlled. A cooling temperature controller connected to the cooling temperature controller to control the cooling temperature controller by applying thermal energy to the sprayed coolant and adjusting the temperature thereof. do.

Description

Local cooling device, control method of local cooling device, and cooling temperature controller of local cooling device

본 발명은 한냉요법(cryotherapy)에서 사용되는 국부 냉각 장치와 국부 냉각 장치의 제어 방법 및 국부 냉각 장치의 냉각 온도 조절기에 관한 것이다.The present invention relates to a local cooling device used in cryotherapy, a control method of the local cooling device, and a cooling temperature controller of the local cooling device.

일반적으로 냉각에 사용되는 기기(Cryoanesthesia)는 Lidocane 등 의약품 사용과 달리 빠른 시간 안에 국소 부위에서 마취 상태를 생성시킬 수 있어 여러 의료 시술 시 필요한 국소마취에 유용하다.Unlike the use of drugs such as Lidocane, cryoanesthesia, which is generally used for cooling, can create an anesthetic state in a local area in a short time, so it is useful for local anesthesia required for various medical procedures.

Lidocane 등 마취제의 경우, 마취제가 두꺼운 피부층을 투과하여 통감 신경에 도달하기까지 시간이 오래 걸린다는 한계가 있고, 피부 및 직접 주사가 없이는 마취효과 또한 미비한 경우가 많다.In the case of anesthetics such as Lidocane, there is a limitation that it takes a long time for the anesthetic to pass through the thick skin layer and reach the sensory nerve, and the anesthetic effect is often insufficient without skin and direct injection.

국소 마취의 필요성이 큰 예로, 치료나 미용 목적 등에 쓰이는 레이저 시술이 있는데, 이는 피부세포 파괴를 수반할 수 있기 때문에 중간 이상의 고통이 수반된다. 레이저 시술 전 표준 마취법으로 사용되는 Lidocane 등 마취제를 이용한 마취법은 효과가 나타나는데 30분 이상이 필요하여 시술시까지 환자가 많은 시간을 대기해야 하고 진료 시간이 늘어나는 원인이 되며, 효과도 미비해 환자 만족도를 저하시키고, 특히, 어린이를 대상으로 한 레이저 시술에서 큰 어려움을 가져온다.As an example of a high need for local anesthesia, there is a laser procedure used for treatment or cosmetic purposes, which is accompanied by moderate or high pain because it may accompany the destruction of skin cells. Anesthesia using an anesthetic such as Lidocane, which is used as a standard anesthesia before laser surgery, requires more than 30 minutes to be effective, causing the patient to wait for a long time until the procedure, increasing the treatment time, and reducing patient satisfaction due to ineffectiveness. and, in particular, brings great difficulties in laser procedures targeting children.

냉각 장치(cryoanesthesia)는 마취제에 비해 월등히 빠른 마취효과를 가져올 수 있을 뿐만 아니라, 시술 영역의 온도를 낮추는 것을 통해 마취를 일으키는 기법이기 때문에 레이저 시술 시 열화상으로 인한 주변 세포 파괴를 최소화하고, 일반적 부작용인 erythema, purpura, crusting 등의 위험성을 줄인다. 레이저 시술 외에도, 초고속 냉각 장치는 무통 혈액 체취, 무통 주사 또는 간단한 절제술 등 여러 의료 시술에서 유용하게 쓰일 수 있다.The cooling device (cryoanesthesia) not only can bring about an anesthetic effect much faster than an anesthetic, but also minimizes the destruction of surrounding cells due to thermal burns during laser treatment and general side effects because it is a technique that causes anesthesia by lowering the temperature of the treatment area. Reduces the risk of erythema, purpura, and crusting. In addition to laser procedures, ultra-fast cooling devices can be useful in many medical procedures, such as painless blood sampling, painless injections, or simple excision.

냉각된 공기를 이용한 마취 방식은 공기의 낮은 열용량으로 인해 마취효과가나타나는 온도까지 시술 부위 온도를 낮추기 어렵다. 액화 질소, CO₂ 등의 냉각재를 이용한 시술 부위 냉각은 냉각재의 상변화 시 일어나는 흡열로 인해 냉각효과가 강력하고 신속하게 이루어지나 냉각재의 기화점 또는 액화점이 정해져 있고 그 온도가 세포파괴 온도보다 낮아 암세포 파괴 등 세포파괴를 필요로 하는 시술에 주로 이용된다. 액화 질소 또는 CO₂ 등을 이용할 시 냉각 기기에서 냉각재의 온도를 제대로 조절하지 못할 경우 시술 영역의 온도가 안전 범위 이하로 내려가 건강한 세포의 파괴를 일으킬 수 있다. In the anesthesia method using cooled air, it is difficult to lower the temperature of the treatment area to the temperature at which the anesthetic effect appears due to the low heat capacity of the air. Cooling of the treatment area using a coolant such as liquid nitrogen or CO ₂ has a powerful and rapid cooling effect due to the heat absorption that occurs when the coolant phase changes, but the vaporization or liquefaction point of the coolant is fixed and the temperature is lower than the cell destruction temperature, so cancer cells It is mainly used for procedures that require cell destruction, such as destruction. When using liquid nitrogen or CO ₂ , if the temperature of the coolant is not properly controlled in the cooling device, the temperature of the treatment area may drop below the safe range, causing destruction of healthy cells.

과도 냉각을 방지하기 위해 냉각재의 분사량이나 분사시간을 조절할 수 있으나, 이 경우에도 시술 영역에 가해지는 냉각재 자체의 온도는 여전히 세포파괴를 가져오는 위험 온도에 머물러 있어 과도 냉각으로 인한 위험성을 낮추기 어렵다. 특히, 냉각재를 피부 및 통감신경층까지 냉각시키에 충분한 시간에 걸쳐 분사할 경우 표면 세포의 온도가 과도하게 낮어져 세포 파괴에 따른 추가 통증을 일으키고, 피부 세포 파괴를 막기 위해 냉각재를 짧은 시간에 걸쳐 적용하게 되면 통감신경층의 온도를 충분히 냉각할 수 없어 마취효과가 미비하다. In order to prevent excessive cooling, the spray amount or spray time of the coolant can be adjusted, but even in this case, the temperature of the coolant itself applied to the treatment area remains at a dangerous temperature that causes cell destruction, making it difficult to reduce the risk due to excessive cooling. In particular, when the coolant is sprayed over a sufficient time to cool the skin and the sensory nerve layer, the temperature of the surface cells is excessively lowered, causing additional pain due to cell destruction, and the coolant is applied over a short period of time to prevent skin cell destruction. When applied, the temperature of the sensory nerve layer cannot be cooled sufficiently, so the anesthetic effect is insignificant.

시술 부위에 분사되는 냉각재의 온도를 보다 신속하고 정확하게 조절할 수 있도록 된 국부 냉각 장치와 국부 냉각 장치의 제어 방법 및 국부 냉각 장치의 냉각 온도 조절기를 제공한다.Provided are a local cooling device, a control method of the local cooling device, and a cooling temperature controller of the local cooling device, which can more quickly and accurately control the temperature of a coolant sprayed to a treatment area.

냉각재 자체의 온도를 빠르고 정밀하게 측정하고 조절하여, 세포 파괴 등 부작용 없이 마취 효과가 나타나기에 충분한 시간에 걸쳐 냉각재를 적용할 수 있도록 된 국부 냉각 장치와 국부 냉각 장치의 제어 방법 및 국부 냉각 장치의 냉각 온도 조절기를 제공한다.A local cooling device capable of quickly and precisely measuring and controlling the temperature of the coolant itself so that the coolant can be applied over a sufficient time for an anesthetic effect to appear without side effects such as cell destruction, and a control method of the local cooling device and cooling of the local cooling device A thermostat is provided.

본 구현예의 냉각 장치는, 시술 부위에 냉각재를 분사하여 시술 부위를 냉각하는 냉각 장치로, 외형을 이루며 냉각재가 분사되는 하우징, 상기 하우징에 설치되어 냉각재를 분사하기 위한 분사부, 상기 분사부에 연결되어 분사되는 냉각재에 열 에너지를 가하여 온도를 조절하기 위한 냉각온도조절기, 상기 냉각온도조절기에 연결되어 냉각온도조절기를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.The cooling device of the present embodiment is a cooling device that cools the treatment area by spraying a coolant on the area to be treated, a housing through which the coolant is sprayed forming an outer shape, a spray unit installed in the housing to spray the coolant, and connected to the spray unit. and a cooling temperature controller for adjusting the temperature by applying thermal energy to the coolant sprayed, and a control unit connected to the cooling temperature controller to control the cooling temperature controller.

상기 하우징에 설치되고 상기 분사부로 냉각재를 공급하기 위한 공급부를 더 포함할 수 있다.A supply unit installed in the housing and configured to supply a coolant to the injection unit may be further included.

상기 공급부는 냉각재의 공급압력을 제공하기 위해 냉각재를 압축하는 압축기를 더 포함할 수 있다.The supply unit may further include a compressor for compressing the coolant to provide a supply pressure of the coolant.

상기 냉각재는 CO₂, 액화질소 또는 공기 일 수 있다. The coolant may be CO ₂ , liquid nitrogen or air.

상기 냉각재는 공기 중에서 흡열반응을 통해 온도를 낮출 수 있다.The coolant may lower the temperature through an endothermic reaction in the air.

상기 하우징에 설치되고 상기 하우징 내부에 전원을 공급하기 위한 전원공급부를 더 포함할 수 있다.It may be installed in the housing and further include a power supply unit for supplying power to the inside of the housing.

상기 분사부는 냉각재가 이송되는 이송라인에 설치되어 냉각재를 분사하는 노즐, 상기 이송라인 상에 설치되어 상기 이송라인을 통한 냉각재 공급량을 조절하는 밸브를 포함한다.The injection unit includes a nozzle installed on a transfer line through which the coolant is transported to spray the coolant, and a valve installed on the transfer line to control the supply amount of the coolant through the transfer line.

상기 분사부는 냉각재가 분사되는 노즐, 상기 노즐로 이송되는 냉각재의 이송라인 상에 설치되어 상기 이송라인을 개폐하기 위한 밸브를 포함할 수 있다.The spraying unit may include a nozzle through which the coolant is sprayed and a valve installed on a transfer line of the coolant transferred to the nozzle to open and close the transfer line.

상기 제어부는 시술 부위 온도를 검출하기 위한 온도측정부, 냉각온도조절기에 설치되어 냉각온도조절기의 온도를 검출하기 위한 온도센서를 포함하고, 내부에 냉각온도조절기의 열원 온도 제어를 위한 계산식을 내장하여, 계산식에 따라 실제 온도와 목표로 설정된 온도를 비교 연산하여 냉각온도조절기의 열 에너지 또는 분사부의 분사량을 조절하는 구조일 수 있다.The control unit includes a temperature measuring unit for detecting the temperature of the treatment area, a temperature sensor installed in the cooling temperature controller to detect the temperature of the cooling temperature controller, and a calculation formula for controlling the temperature of the heat source of the cooling temperature controller is embedded therein , It may be a structure in which the thermal energy of the cooling temperature controller or the injection amount of the injection part is adjusted by comparing the actual temperature and the target temperature according to the calculation formula.

상기 온도측정부는 시술부위에 대한 냉각재 분사 위치에서 이격되어 배치될 수 있다.The temperature measuring unit may be disposed spaced apart from a coolant injection position with respect to the treatment area.

상기 제어부는 설정값을 입력하기 위한 입력부와, 제어부에 인가된 신호를 외부에 표시하기 위한 표시부를 더 포함할 수 있다.The control unit may further include an input unit for inputting a set value and a display unit for externally displaying a signal applied to the control unit.

상기 표시부는 정보 표시를 위한 디스플레이, 시각적 경고 표시를 위한 경고등 또는 청각적 경고를 위한 알람을 포함할 수 있다.The display unit may include a display for information display, a warning light for visual warning display, or an alarm for audible warning.

상기 냉각온도조절기는 냉각재를 가열하기 위한 열원, 상기 열원의 열을 냉각재에 전달하기 위한 열교환부를 포함할 수 있다.The cooling temperature controller may include a heat source for heating the coolant and a heat exchanger for transferring heat from the heat source to the coolant.

상기 하우징의 선단에 설치되고 냉각온도조절기의 열교환부에 연결되어 냉각되며, 시술 부위와의 면접촉을 통해 시술 부위를 냉각하는 냉각용 구조물을 더 포함할 수 있다.It is installed at the front end of the housing, is connected to the heat exchanger of the cooling thermostat and is cooled, and may further include a cooling structure for cooling the treatment site through surface contact with the treatment site.

한편, 본 구현예의 냉각온도조절기는, 시술 부위를 냉각하기 위해 냉각재를 분사하는 냉각 장치에 설치되어 시술 부위로 분사되는 냉각재의 온도를 조절하기 위한 냉각온도조절기로, 냉각재를 가열하기 위한 열원, 상기 열원의 열을 냉각재에 전달하기 위한 열교환부를 포함할 수 있다.On the other hand, the cooling temperature controller of the present embodiment is a cooling temperature controller installed in a cooling device for spraying a coolant to cool the treatment site to control the temperature of the coolant sprayed to the treatment site, a heat source for heating the coolant, A heat exchanger for transferring heat from the heat source to the coolant may be included.

상기 냉각온도조절기는 냉각재와 열교환되어 신속하게 냉각재의 온도에 근접하여, 냉각온도조절기를 통해 냉각재의 온도를 측정가능한 구조일 수 있다.The cooling temperature controller may have a structure capable of measuring the temperature of the coolant through the cooling temperature controller by rapidly approaching the temperature of the coolant by exchanging heat with the coolant.

상기 열교환부는 열원이 설치되는 발열판과, 상기 발열판에 설치되고 냉각재와 접하는 복수의 방열핀을 포함할 수 있다.The heat exchange unit may include a heating plate on which a heat source is installed, and a plurality of heat dissipation fins installed on the heating plate and in contact with a coolant.

상기 방열핀은 발열판에서 돌출 형성되고 냉각재의 분사 방향을 따라 길게 연장된 판 형태로 이루어지고, 복수개가 간격을 두고 배치되어 냉각재와의 접촉면적을 높이도록 된 구조일 수 있다.The heat dissipation fins may have a structure in which a plurality of heat dissipation fins protrude from the heating plate and extend in a direction in which the coolant is sprayed, and a plurality of fins are arranged at intervals to increase a contact area with the coolant.

상기 냉각온도조절기는 상기 열교환부의 발열판이 내부가 빈 원통 형태로 이루어지고, 방열핀은 발열판의 외주면을 따라 배열 설치되어 냉각재가 발열판 외측을 지나며 방열핀과 열교환이 이루어지며, 상기 열원은 발열판의 중심에 삽입 설치된 구조일 수 있다.In the cooling temperature controller, the heating plate of the heat exchanging part is made in the form of a hollow cylinder, and heat dissipation fins are arranged along the outer circumferential surface of the heating plate so that the coolant passes through the outside of the heating plate and exchanges heat with the heat dissipation fin, and the heat source is inserted into the center of the heating plate. It can be an installed structure.

상기 냉각온도조절기는 상기 열교환부의 발열판이 내부가 빈 다각 형태로 이루어지고, 방열핀은 발열판의 내주면에 배열 설치되어 냉각재가 발열판 내부를 지나며 방열핀과 열교환이 이루어지며, 상기 열원은 발열판의 적어도 일면에 설치되는 구조일 수 있다.In the cooling temperature controller, the heating plate of the heat exchanging part is formed in a hollow polygon shape, and the heat dissipation fins are arranged and installed on the inner circumferential surface of the heating plate so that the coolant passes through the inside of the heating plate and exchanges heat with the heat dissipation fins, and the heat source is installed on at least one surface of the heating plate. It may be a structure that becomes

상기 열교환부는 냉각재 분사방향을 따라 끝으로 갈수록 직경이 점차 작아지는 구조일 수 있다.The heat exchange unit may have a structure in which a diameter gradually decreases toward an end along a coolant spraying direction.

상기 열원은 전열 히터, 열전소자 또는 빛이나 전자기파를 조사여 열을 가하는 구조일 수 있다.The heat source may be an electric heater, a thermoelectric element, or a structure that applies heat by irradiating light or electromagnetic waves.

상기 열교환부는 열전도도가 높은 금속 재질로 이루어 질 수 있다.The heat exchange unit may be made of a metal material having high thermal conductivity.

상기 냉각온도조절기는 외측에 열전달을 차단하기 위한 밀봉재가 더 설치되어 외부와의 열전달을 방지하는 구조일 수 있다.The cooling temperature controller may have a structure in which a sealant for blocking heat transfer is further installed on the outside to prevent heat transfer with the outside.

한편, 본 구현예에 따른 국부 냉각 장치의 제어 방법은, 시술부위에 냉각재를 분사하기 위한 분사부, 냉각재냉각재의 온도를 조절하기 위한 냉각온도조절기, 및 상기 냉각온도조절기에 연결되어 냉각온도조절기를 제어하는 제어부를 구비하여, 시술 부위에 냉각재를 분사하여 냉각하는 국부 냉각 장치에 대한 제어 방법으로, 시술 부위에 대한 냉각 목표온도를 설정하는 단계, 시술 부위에 냉각재를 분사하여 냉각하는 단계, 시술 부위의 실제온도를 검출하는 단계, 및 검출된 실제온도 값과 목표온도 값을 비교 연산하여 실제온도 값이 목표온도 값에 도달하도록 냉각온도조절기의 열원 또는 냉각재 분사량을 조절하여 냉각재 온도를 제어하는 온도 제어 단계를 포함할 수 있다.On the other hand, the control method of the local cooling device according to the present embodiment includes a spray unit for spraying a coolant on the treatment area, a cooling temperature controller for adjusting the temperature of the coolant coolant, and a cooling temperature controller connected to the cooling temperature controller. A control method for a local cooling device comprising a control unit for cooling by spraying a coolant on an area to be treated, including setting a target cooling temperature for the area to be treated, spraying and cooling the area to be treated, and cooling the area to be treated. Detecting the actual temperature of the temperature controller, and comparing and calculating the detected actual temperature value with the target temperature value to control the coolant temperature by adjusting the heat source or coolant injection amount of the cooling thermostat so that the actual temperature value reaches the target temperature value steps may be included.

상기 목표온도 설정 단계에서 냉각재의 분사량을 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The setting of the target temperature may further include setting an injection amount of the coolant.

상기 온도 제어 단계는, 검출된 실제온도 값과 목표온도 값을 비교하여 실제온도 값과 목표온도 값의 차이의 절대값이 기 설정된 임의의 알파값(α) 보다 작은지 여부를 연산하는 단계, 실제온도 값과 목표온도 값의 차이의 절대값이 알파값 보다 작은 경우 정밀 냉각 제어에 따라 냉각온도조절기의 열원을 제어하여 냉각재 온도를 제어하는 1차 연산 단계, 실제온도 값과 목표온도 값의 차이의 절대값이 알파값 이상인 경우 빠른 냉각 제어에 따라 냉각온도조절기의 열원을 제어하여 냉각재 온도를 제어하는 2차 연산 단계를 포함할 수 있다.The temperature control step may include comparing the detected actual temperature value and the target temperature value to calculate whether the absolute value of the difference between the actual temperature value and the target temperature value is smaller than a predetermined alpha value (α); If the absolute value of the difference between the temperature value and the target temperature value is smaller than the alpha value, the first operation step of controlling the coolant temperature by controlling the heat source of the cooling thermostat according to the precise cooling control, the difference between the actual temperature value and the target temperature value When the absolute value is equal to or greater than the alpha value, a secondary operation step of controlling the coolant temperature by controlling the heat source of the cooling thermostat according to the rapid cooling control may be included.

상기 온도 제어 단계에서, 1차 연산 단계는 정밀 냉각 제어를 위한 1차 식(1)을 통해 이루어지며, 2차 연산 단계는 빠른 냉각 제어를 위한 2차 식(2)를 통해 이루어질 수 있다.In the temperature control step, the first calculation step may be performed through a first order equation (1) for precision cooling control, and the second order calculation step may be performed through a second order expression (2) for quick cooling control.

1차 식(1)

Linear equation (1)

2차 식(2)

Quadratic equation (2)

위 식에서 P(t)는 어떤 시간 t에서 제어부에서 나오는 디지털 또는 아날로그 형태의 출력값이고, error(t)는 시간 t에서 측정된 온도와 목표온도의 차이이다. C_p, C_i, C_d 는 각각 PID 제어에서 쓰이는 proportional (P), integral (I), differential (D) 상수이다. In the above equation, P(t) is the output value in digital or analog form from the control unit at a certain time t, and error(t) is the difference between the measured temperature at time t and the target temperature. C _p , C _i , C _d are proportional (P), integral (I), and differential (D) constants used in PID control, respectively.

상기 1차 식(1)과 2차 식(2)의 각 상수는 다른 값을 가져 2차 식(2)에 의한 인가값 P(t)의 값이 1차 식(1)에 의한 P(t)의 값보다 클 수 있다.Each constant of the first equation (1) and the second equation (2) has a different value, and the value of the applied value P(t) according to the second equation (2) is P(t) according to the first equation (1) ) may be greater than the value of

상기 온도 제어 단계는, 냉각온도조절기 구동 후 검출된 실제온도 값과 목표온도 값을 비교하여 실제온도 값과 목표온도 값의 차이의 절대값이 기 설정되며 상기 알파값(α) 보다 작은 수치를 갖는 임의의 베타값(β)보다 작은지 여부를 연산하는 단계, 실제온도 값과 목표온도 값의 차이의 절대값이 베타값보다 작은 경우 타이머를 구동하는 단계, 및 타이머 설정 시간 경과 후 냉각 시술을 종료하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the temperature control step, the absolute value of the difference between the actual temperature value and the target temperature value is preset by comparing the actual temperature value detected after driving the cooling thermostat and the target temperature value, and having a numerical value smaller than the alpha value (α) Calculating whether it is smaller than a certain beta value (β), driving a timer if the absolute value of the difference between the actual temperature value and the target temperature value is smaller than the beta value, and terminating the cooling procedure after the timer set time has elapsed It may further include steps to do.

상기 온도 제어 단계에서, 3차 이상의 복수의 연산 단계를 통해 온도 제어를 수행할 수 있다.In the temperature control step, temperature control may be performed through a plurality of third-order or higher arithmetic steps.

상기 온도 제어 단계에서, 초기 고속냉각이 필요한 경우 상기 2차 식(2)의 상수는 냉각온도조절기의 열원에 인가되는 전력이 제로(0)가 되도록 설정될 수 있다.In the temperature control step, when initial high-speed cooling is required, the constant of the quadratic equation (2) may be set so that the power applied to the heat source of the cooling thermostat becomes zero (0).

상기 온도 제어 단계에서, 초기 저속냉각이 필요한 경우 상기 2차 식(2)의 상수는 1℃/sec의 속도로 냉각재의 온도가 변하도록 냉각온도조절기의 열원에 인가되는 전력값을 설정할 수 있다.In the temperature control step, when initial low-speed cooling is required, the constant of the quadratic equation (2) may set the power value applied to the heat source of the cooling thermostat so that the temperature of the coolant changes at a rate of 1 ° C / sec.

상기 온도 제어 단계에서, 초기 고속 냉각이 필요한 경우 냉각재를 미리 분사하여 냉각온도조절기의 온도를 미리 낮추는 단계를 더 포함할 수 있다.In the temperature control step, if initial high-speed cooling is required, a step of pre-injecting a coolant to lower the temperature of the cooling thermostat may be further included.

이와 같이 본 구현예에 의하면, 냉각재의 온도를 측정 및 조절할 수 있는 기능을 가짐으로써 냉각재를 시술 목적에 따른 안전 범위 내 온도에서 시술 영역에 적용할 수 있다. 이에 따라 국소마취 등의 원하는 시술 목표를 세포파괴 등의 부작용 없이 안전하고 신속하게 이룰 수 있게 된다.As described above, according to the present embodiment, by having a function of measuring and adjusting the temperature of the coolant, the coolant can be applied to the treatment area at a temperature within a safe range according to the purpose of the treatment. Accordingly, it is possible to achieve a desired surgical goal, such as local anesthesia, safely and quickly without side effects such as cell destruction.

또한, 표피 세포 파괴 없이 오랜시간에 걸쳐 냉각재를 적용시킬 수 있게 되어, 충분한 적용시간을 통해 피부 및 통감신경층까지 안전하게 냉각시킬 수 있게 된다. 이에 강력한 국소마취 효과를 얻을 수 있게 된다.In addition, since the coolant can be applied over a long period of time without destroying epidermal cells, the skin and the sensory nerve layer can be safely cooled through sufficient application time. As a result, a strong local anesthetic effect can be obtained.

도 1은 본 실시예에 따른 냉각 온도 조절기를 구비한 국부 냉각 장치를 도시한 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 국부 냉각 장치의 구성을 도시한 개략적인 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 냉각 온도 조절기가 국부 냉각 장치에 설치된 상태를 도시한 개략적인 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 냉각 온도 조절기를 도시한 개략적인 도면이다.
도 5는 또다른 실시예에 따른 냉각 온도 조절기를 도시한 개략적인 도면이다.
도 6은 본 실시예에 따른 냉각 온도 조절 과정을 도시한 순서도이다.1 is a schematic perspective view showing a local cooling device having a cooling temperature controller according to an embodiment.
2 is a schematic diagram showing the configuration of a local cooling device according to the present embodiment.
3 is a schematic diagram showing a state in which the cooling temperature controller according to the present embodiment is installed in a local cooling device.
4 is a schematic diagram showing a cooling temperature controller according to this embodiment.
5 is a schematic diagram showing a cooling thermostat according to another embodiment.
6 is a flowchart illustrating a cooling temperature control process according to the present embodiment.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는”의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used below is only for referring to specific embodiments and is not intended to limit the present invention. As used herein, the singular forms also include the plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite. As used herein, the meaning of "comprising" specifies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element, and/or component, and specifies another specific characteristic, region, integer, step, operation, element, element, and/or group. does not exclude the presence or addition of

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 이에, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described so that those skilled in the art can easily practice it. As can be easily understood by those skilled in the art to which the present invention pertains, the embodiments described below may be modified in various forms without departing from the concept and scope of the present invention. Accordingly, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

이하 본 발명의 실시예로, 레이저 시술 등에 사용될 수 있는 국소마취를 시술 목적으로 하는 장치를 예로서 설명한다. 그러나, 본 발명에 따른 국부 냉각 장치는 국소마취에 그 시술 목적이 제한되지 않으며 필요할 시 세포파괴를 시술 목적으로 하는 암치료 등 다양한 시술에 대해 모두 적용 가능하다. Hereinafter, as an embodiment of the present invention, a device for the purpose of local anesthesia that can be used for laser treatment or the like will be described as an example. However, the purpose of the local cooling device according to the present invention is not limited to local anesthesia and can be applied to various procedures such as cancer treatment for the purpose of destroying cells when necessary.

도 1과 도 2는 본 실시예에 따라 냉각온도조절기를 구비한 국부 냉각 장치의 구성을 도시하고 있으며, 도 3은 본 실시예에 따른 냉각온도조절기의 설치 상태를 개략적으로 도시하고 있다.1 and 2 show the configuration of a local cooling device having a cooling temperature controller according to the present embodiment, and FIG. 3 schematically illustrates the installation state of the cooling temperature controller according to the present embodiment.

본 실시예의 국부 냉각 장치(10)는 외형을 이루는 하우징(12), 하우징(12) 내부에 설치되는 분사부, 냉각온도조절기(20), 제어부(50), 공급부(30), 전원공급부(40)를 포함한다.The local cooling device 10 of this embodiment includes a housing 12 forming an external shape, a spraying unit installed inside the housing 12, a cooling temperature controller 20, a control unit 50, a supply unit 30, and a power supply unit 40. ).

본 실시예는 하우징(12)에 냉각재 공급을 위한 공급부(30)와 동력 구동을 위한 전원공급부(40)를 모두 구비하여 하우징(12) 자체가 독립적으로 구동될 수 있는 휴대가능한 장치를 구성할 수 있다. 이러한 구조와 달리 고출력를 위해 공급부(30)나 전원공급부(40)가 하우징(12)의 외부에 별도로 배치되고 별도의 라인을 통해 외부에서 하우징(12) 내부로 냉각재나 전원을 공급받아 사용하는 구조일 수 있다.In this embodiment, the housing 12 is provided with both the supply unit 30 for supplying the coolant and the power supply unit 40 for power driving, so that the housing 12 itself can constitute a portable device that can be driven independently. there is. Unlike this structure, the supply unit 30 or the power supply unit 40 is separately disposed outside the housing 12 for high output and is supplied with coolant or power from the outside to the inside of the housing 12 through a separate line. can

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(12)은 장치의 외형을 이루어 내부 구성부를 보호하며, 외부로 냉각재의 냉기나 냉각온도조절기(20)의 열 에너지가 전달되지 않도록 단열 재질로 이루어질 수 있다. 상기 하우징(12)은 사용자가 수월히 잡을 수 있게 인체공학적 형태로 이루어질 수 있다. 도 1에 상기 하우징(12)의 외형이 도시되어 있으나, 상기 하우징(12)은 이에 한정되지 않으며 사용자가 보다 편리하고 용이하게 사용할 수 있도록 다양한 형태로 변형가능하다.As shown in FIG. 1, the housing 12 forms the outer shape of the device to protect internal components, and may be made of a heat insulating material so that cold air of the coolant or thermal energy of the cooling thermostat 20 is not transmitted to the outside. . The housing 12 may be formed in an ergonomic shape so that a user can easily hold it. Although the outer appearance of the housing 12 is shown in FIG. 1, the housing 12 is not limited thereto and can be deformed into various shapes so that users can use it more conveniently and easily.

상기 하우징(12)의 선단에는 시술 부위로 냉각재를 분사하기 위한 분사구(14)가 형성된다. 분사구(14) 아래쪽으로 소정 거리 이격되어 시술부위 온도를 측정하기 위한 온도측정부(51)가 설치된다. 또한, 하우징(12)의 일측에 장치 제어 작동을 위한 입력부(53)와 표시부(54)가 설치된다. 온도측정부, 입력부 및 표시부에 대해서는 뒤에서 다시 상세하게 설명한다. A spray hole 14 is formed at the front end of the housing 12 to spray a coolant to the treatment site. A temperature measuring unit 51 is installed at a predetermined distance below the injection port 14 to measure the temperature of the treatment area. In addition, an input unit 53 and a display unit 54 for device control operation are installed on one side of the housing 12 . The temperature measurement unit, the input unit, and the display unit will be described in detail later.

상기 분사구(14)는 하우징(12) 내부에 배치된 냉각온도조절기(20)와 매끄럽게 연결된다. 이에 냉각온도조절기(20)를 거치면서 온도가 조절된 냉각재가 분사구(14)를 통해 원활하게 분사될 수 있다. 상기 분사구(14)는 시술영역에 빛을 조사할 수 있도록 조명부가 더 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 분사구(14) 외측을 따라 빛을 조사하는 LED가 설치되어 LED 빛이 시술 영역에 조사될 수 있다.The nozzle 14 is smoothly connected to the cooling temperature controller 20 disposed inside the housing 12 . Accordingly, the coolant whose temperature is controlled while passing through the cooling temperature controller 20 can be smoothly sprayed through the spray hole 14 . The spray hole 14 may be further coupled with a lighting unit to irradiate light to the treatment area. For example, an LED for irradiating light along the outside of the spray hole 14 is installed so that the LED light can be irradiated to the treatment area.

공급부(30)는 하우징(12)에 설치되고 내부에는 냉각재가 충전되는 압력용기일 수 있다. 상기 압력용기에는 냉각재가 압축되어 충전될 수 있다. 상기 공급부(30)는 냉각재의 공급압력을 제공하기 위해 냉각재를 압축하기 위한 압축기를 더 포함할 수 있다. 상기 압축기를 통해 냉각재를 공급부(30)인 압축용기에 고압으로 충전할 수 있다.The supply unit 30 may be a pressure vessel installed in the housing 12 and filled with a coolant therein. A coolant may be compressed and filled in the pressure container. The supply unit 30 may further include a compressor for compressing the coolant to provide a supply pressure of the coolant. Through the compressor, the coolant may be charged at a high pressure into the compression vessel serving as the supply unit 30 .

상기 냉각재는 액체 질소, CO₂ 또는 저온으로 냉각된 공기 등 다양한 물질을 사용할 수 있다. 또한, 상기 냉각재는 공기 중에서 흡열반응을 통해 온도를 낮출 수 있는 물질일 수 있다.As the coolant, various materials such as liquid nitrogen, CO ₂ or air cooled to a low temperature may be used. In addition, the coolant may be a material capable of lowering the temperature through an endothermic reaction in the air.

이하, 본 실시예에서는 상기 냉각재로 CO₂가 사용되는 경우를 예로서 설명한다. 상기 압력용기는 CO₂가 고압으로 충전된 용기로, 분사부와 연결되어 고압의 CO₂를 분사부로 공급한다. 예를 들어, 상기 압력용기는 600 kPa 압력을 견딜 수 있고, 50g의 CO₂를 보관할 수 있다. Hereinafter, in this embodiment, a case in which CO ₂ is used as the coolant will be described as an example. The pressure container is a container filled with CO ₂ at high pressure, and is connected to an injection unit to supply high-pressure CO ₂ to the injection unit. For example, the pressure vessel can withstand a pressure of 600 kPa and store 50 g of CO ₂ .

상기 공급부는 CO₂를 보관하는 압력용기가 1kg 이상의 대용량으로 이루어져 하우징 외부에 배치될 수 있다. 이러한 구조의 경우, 외부 압력용기에서 분사부로 긴 튜브에 의해 CO₂가 공급될 수 있다.The supply unit may be disposed outside the housing by making a pressure container for storing CO ₂ with a large capacity of 1 kg or more. In the case of this structure, CO ₂ may be supplied from the external pressure container to the injection unit by a long tube.

상기 분사부는 냉각재가 이송되는 이송라인(31)에 설치되어 냉각재를 분사하는 노즐(32), 상기 이송라인(31) 상에 설치되어 상기 이송라인(31)을 통한 냉각재 공급량을 조절하는 밸브(33)를 포함한다.The injection unit includes a nozzle 32 installed on the transfer line 31 through which the coolant is transported and spraying the coolant, and a valve 33 installed on the transfer line 31 to control the supply amount of the coolant through the transfer line 31. ).

상기 공급부(30)에 이송라인(31)이 연결 설치된다. 이송라인(31)을 따라 이송된 CO2는 이송라인(31) 선단에 설치된 노즐(32)을 통해 분사된다. 본 실시예에서 상기 노즐(32)은 구멍의 직경이 대략 500㎛ 정도로 고압의 CO₂ 냉각재를 외부에 분출하게 된다. 상기 밸브(33)는 제어부(50)의 신호에 따라 제어 구동되어 이송라인(31)을 통해 공급되는 냉각재의 공급량을 조절하게 된다. 밸브(33)의 구동에 따라 노즐(32)을 통해 외부로 분사되는 냉각재 분사량이 조절된다.A transfer line 31 is connected to the supply unit 30 and installed. CO 2 transferred along the transfer line 31 is injected through a nozzle 32 installed at the front end of the transfer line 31 . In this embodiment, the nozzle 32 ejects a high-pressure CO ₂ coolant to the outside with a hole diameter of about 500 μm. The valve 33 is controlled and operated according to a signal from the control unit 50 to adjust the supply amount of the coolant supplied through the transfer line 31 . As the valve 33 is driven, the amount of coolant sprayed to the outside through the nozzle 32 is controlled.

상기 전원공급부(40)는 하우징(12) 내부 각 구성부의 작동에 필요한 전원을 공급하기 위한 것으로, 예를 들어, 리튬이온전지와 같은 반복 사용이 가능한 이차전지 또는 교체 가능한 일차전지일 수 있다. 상기 전원공급부(40)는 하우징(12) 선단에 착탈가능하게 설치될 수 있다. The power supply unit 40 is for supplying power necessary for the operation of each component inside the housing 12, and may be, for example, a rechargeable secondary battery such as a lithium ion battery or a replaceable primary battery. The power supply unit 40 may be detachably installed at the front end of the housing 12 .

상기 냉각온도조절기(20)는 분사부의 노즐(32)에서 분사되는 냉각재에 열 에너지를 가하여 시술 부위로 분사되는 냉각재의 온도를 조절한다. 상기 냉각온도조절기(20)는 하우징(12) 선단부 즉, 분사부의 노즐(32)과 하우징(12)의 선단 분사구(14) 사이의 냉각재 이동통로 상에 배치되어 노즐(32)로부터 분사되어 분사구(14)로 향하는 냉각재와 열교환을 이루게 된다. 노즐(32)과 냉각온도조절기(20) 사이는 높은 열전달을 갖는 접합 방식으로 접합될 수 있다. 예를 들어 노즐(32)과 냉각온도조절기(20) 사이는 써멀페이스트(thermal paste)를 매개로 접합될 수 있다.The cooling temperature controller 20 applies heat energy to the coolant sprayed from the nozzle 32 of the injection unit to adjust the temperature of the coolant sprayed to the treatment area. The cooling temperature controller 20 is disposed on the coolant movement passage between the front end of the housing 12, that is, the nozzle 32 of the injection part and the front nozzle 14 of the housing 12, and is sprayed from the nozzle 32 to the nozzle 32 ( 14) to achieve heat exchange with the coolant. The nozzle 32 and the cooling thermostat 20 may be bonded in a bonding method having high heat transfer. For example, a thermal paste may be used between the nozzle 32 and the cooling temperature controller 20.

상기 냉각온도조절기(20)는 냉각재를 가열하기 위한 열원(21), 상기 열원(21)의 열을 냉각재에 전달하기 위한 열교환부를 포함한다. 상기 열교환부는 하우징(12) 내에서 냉각재 분사방향을 따라 길게 배치된다. 열원(21)과 냉각재 사이의 열교환 효율을 보다 극대화할 수 있도록, 상기 열교환부는 열원(21)이 설치되는 발열판(22)과, 상기 발열판(22)에 설치되고 냉각재와 접하는 복수의 방열핀(23)을 포함한다. The cooling temperature controller 20 includes a heat source 21 for heating the coolant and a heat exchange unit for transferring the heat of the heat source 21 to the coolant. The heat exchanging part is disposed elongated along the coolant spraying direction within the housing 12 . To further maximize heat exchange efficiency between the heat source 21 and the coolant, the heat exchange part includes a heating plate 22 on which the heat source 21 is installed, and a plurality of heat radiating fins 23 installed on the heating plate 22 and in contact with the coolant. includes

상기 열교환부는 열전도도가 높은 금속 재질로 이루어 질 수 있다. 상기 방열판과 방열핀(23)은 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어 상기 열교환부는 알루미늄 또는 구리 재질로 형성될 수 있다. The heat exchange unit may be made of a metal material having high thermal conductivity. The heat dissipation plate and the heat dissipation fin 23 may be integrally formed. For example, the heat exchanging part may be formed of aluminum or copper.

상기 방열핀(23)을 통해 냉각재와 열교환이 이루어진다. 상기 방열핀(23)은 발열판(22)에서 돌출 형성되고 냉각재의 분사 방향을 따라 길게 연장된 판 형태로 이루어지고, 복수개가 간격을 두고 배치되어 냉각재와의 접촉면적을 높이도록 된 구조로 되어 있다. 이에, 방열핀(23)에 의해 냉각재와의 접촉면적이 보다 증대되어 열전달 효율을 극대화할 수 있게 된다. Heat is exchanged with the coolant through the radiating fins 23 . The heat dissipation fins 23 protrude from the heating plate 22 and are formed in a plate shape elongated along the spray direction of the coolant. Accordingly, the contact area with the coolant is further increased by the radiating fins 23, so that heat transfer efficiency can be maximized.

상기 열원(21)은 전열히터, 열전소자 또는 적외선이나 마이크로웨이브 등 빛이나 전자기파를 조사하여 열을 가하는 구조일 수 있다. 본 실시예에서 상기 열원(21)은 0.1 내지 10W의 최대출력을 가질 수 있다.The heat source 21 may have a structure that applies heat by irradiating light or electromagnetic waves such as an electric heater, a thermoelectric element, or infrared rays or microwaves. In this embodiment, the heat source 21 may have a maximum output of 0.1 to 10W.

또한, 본 장치는 상기 냉각온도조절기(20)의 열교환부를 거친 냉각재를 직접 시술 부위에 분사하지 않고, 별도의 냉각용 구조물을 시술부위에 접촉하여 냉각하는 구조일 수 있다.In addition, the present device may have a structure in which a separate cooling structure is brought into contact with the treatment site to cool it, rather than directly spraying the coolant that has passed through the heat exchanger of the cooling temperature controller 20 to the treatment site.

예를 들어, 눈 표면 등과 같은 시술 대상의 경우 냉각재를 시술 부위에 직접 분사하여 냉각하는 방식에 적합하지 않다. 이에, 눈 표면 등과 같은 시술대상의 경우 냉각온도조절기(20)를 통과한 냉각재가 시술 부위에 직접 분사되어 온도를 조절하는 대신, 냉각온도조절기에 별도의 구조물이 설치되어 냉각온도조절기는 별도의 구조물 온도를 조절하고, 별도의 구조물이 시술부위와 직접 접촉하여 시술부위의 온도를 낮출 수 있다.For example, in the case of a treatment target, such as the surface of the eye, it is not suitable for cooling by directly spraying a coolant on the treatment site. Therefore, in the case of a treatment target such as the surface of the eye, a separate structure is installed in the cooling temperature controller, instead of the coolant passing through the cooling temperature controller 20 being directly sprayed on the treatment area to adjust the temperature. The temperature can be adjusted, and the temperature of the treatment site can be lowered by a separate structure directly contacting the treatment site.

이를 위해, 상기 하우징의 선단에는 냉각온도조절기(20)의 열교환부에 연결되며 시술 부위에 접촉하는 별도의 냉각용 구조물(15)이 설치될 수 있다. 상기 냉각용 구조물(15)은 시술 부위와의 접촉면을 갖는 소정 면적의 막혀진 플레이트 구조물로 이해할 수 있다. 예를 들어, 상기 냉각용 구조물(15)은 냉각재를 분사하는 분사구 대신에 하우징 선단에 설치되거나 또는 분사구에 별도로 설치될 수 있다. To this end, a separate cooling structure 15 connected to the heat exchange unit of the cooling temperature controller 20 and in contact with the treatment site may be installed at the front end of the housing. The cooling structure 15 can be understood as a closed plate structure having a predetermined area and having a contact surface with a treatment area. For example, the cooling structure 15 may be installed at the front end of the housing or separately installed at the spray hole instead of the spray hole for spraying the coolant.

상기 냉각용 구조물(15)은 하우징 선단을 통한 냉각재 분사를 차단하며, 시술 부위에 접촉하여 시술 부위를 냉각한다. 상기 냉각온도조절기(20)의 열교환부는 하우징 선단에 설치된 냉각용 구조물에 연결되어 열교환부를 거친 냉각재를 냉각용 구조물에 가함으로써, 상기 냉각용 구조물의 온도를 조절할 수 있다. The cooling structure 15 blocks coolant injection through the front end of the housing and cools the treatment site by contacting the treatment site. The heat exchange unit of the cooling temperature controller 20 is connected to the cooling structure installed at the front end of the housing, and the coolant passing through the heat exchange unit is applied to the cooling structure, so that the temperature of the cooling structure can be adjusted.

상기 냉각용 구조물(15)은 냉각온도조절기의 열교환부를 거쳐 분사되는 냉각재에 의해 냉각되며, 시술 부위에 접촉되어 냉각재의 냉기를 전달하게 된다. 이에, 시술 부위에 냉각재가 직접 분사되지 않고 냉각용 구조물에 의해 냉각이 이루어지게 된다. The cooling structure 15 is cooled by the coolant sprayed through the heat exchanging unit of the cooling thermostat, and is brought into contact with the treatment site to deliver the cool air of the coolant. Accordingly, the cooling material is not directly sprayed to the treatment area, but cooling is performed by the cooling structure.

상기한 구조 외에, 냉각온도조절기(20)는 열교환부 선단이 냉각재가 분사되지 않도록 막혀진 구조로 형성되며, 하우징(12) 선단으로 돌출된 구조일 수 있다. 이러한 구조의 경우 냉각온도조절기(20) 선단이 직접 시술영역에 접촉되어 시술 영역의 온도를 낮출 수 있다. In addition to the structure described above, the cooling thermostat 20 may have a structure in which the front end of the heat exchange unit is blocked to prevent coolant from being sprayed, and may protrude toward the front end of the housing 12 . In the case of this structure, the front end of the cooling temperature controller 20 directly contacts the treatment area to lower the temperature of the treatment area.

또한, 열교환부가 하우징(12) 선단으로 돌출되어 직접 분사구를 이룰 수 있다. 이러한 구조의 경우 열교환부 선단이 직접 시술영역에 접촉되어 시술영역의 온도를 낮출 수 있다.In addition, the heat exchanging unit may protrude toward the front end of the housing 12 to form a direct nozzle. In the case of this structure, the front end of the heat exchanger directly contacts the treatment area to lower the temperature of the treatment area.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 상기 냉각온도조절기(20)는 상기 열교환부의 발열판(22)이 내부가 빈 사각 형태로 이루어지고, 방열핀(23)은 발열판(22)의 내주면에 배열 설치되어 냉각재가 발열판(22) 내부를 지나며 방열핀(23)과 열교환이 이루어지며, 상기 열원(21)은 발열판(22)의 적어도 일면에 설치되는 구조로 되어 있다. As shown in FIG. 4, in the present embodiment, in the cooling temperature controller 20, the heating plate 22 of the heat exchanging part is formed in a rectangular shape with an empty inside, and the heat radiation fins 23 are arranged on the inner circumferential surface of the heating plate 22. It is installed so that the coolant passes through the inside of the heating plate 22 and exchanges heat with the heat radiation fins 23, and the heat source 21 is installed on at least one surface of the heating plate 22.

즉, 본 실시예에서, 상기 냉각온도조절기(20)의 열교환부는 내부가 빈 사각의 관 형태로 이루어져, 분사부의 노즐(32)에서 분사된 냉각재는 열교환부의 빈 내부를 지나게 된다. 상기 열교환부의 빈 내부에는 발열판(22)과 연결된 복수의 방열핀(23)이 배열 설치되어 있어서, 열교환부의 발열판(22) 내부를 지나는 냉각재는 발열판(22) 내부에 설치된 방열핀(23)을 지나게 되어 방열핀(23)과 열교환이 이루어지게 된다. That is, in this embodiment, the heat exchanging part of the cooling temperature controller 20 is formed in the form of a hollow square tube, so that the coolant sprayed from the nozzle 32 of the spraying part passes through the empty inside of the heat exchanging part. A plurality of radiating fins 23 connected to the heating plate 22 are arranged in the empty interior of the heat exchanger, so that the coolant passing through the heating plate 22 of the heat exchanger passes through the radiating fins 23 installed inside the heating plate 22, thereby radiating fins. (23) and heat exchange takes place.

본 실시예에서 상기 발열판(22)은 분사부의 노즐(32)에서 분사되는 냉각재가 모두 발열판(22)의 내부를 지날 수 있도록 하우징(12) 내부에서 충분한 크기로 형성될 수 있다. 이에, 노즐(32)에서 분사된 냉각재가 모두 열교환부를 지나면서 열교환되어 냉각재 온도 제어 효율을 보다 높일 수 있다. In this embodiment, the heating plate 22 may be formed to a size sufficient inside the housing 12 so that all of the coolant sprayed from the nozzle 32 of the injection unit passes through the inside of the heating plate 22 . Accordingly, all of the coolant sprayed from the nozzle 32 is heat-exchanged while passing through the heat exchanger, so that the coolant temperature control efficiency can be further increased.

또한, 본 실시예에서 상기 열교환부는 도 4에 도시된 바와 같이, 발열판(22)의 직경이 냉각재 분사방향을 따라 동일한 직경으로 형성될 수 있다. 상기한 구조 외에 상기 발열판(22)은 냉각재 분사방향을 따라 하우징(12) 선단의 분사구(14)쪽으로 갈수록 직경이 점차 작아져 사다리꼴로 형성될 수 있다. 이러한 구조의 경우 발열판(22) 내부를 통과하는 냉각재가 점차적으로 좁아지는 발열판(22)의 출구를 통과하는 과정에서 발열판(22) 내에 보다 오래 머물러 열교환부와 냉각재 간의 열교환 시간을 보다 증대시킬 수 있게 된다.Also, in this embodiment, as shown in FIG. 4 , the heat exchanging part may have the same diameter as the diameter of the heating plate 22 along the coolant spraying direction. In addition to the structure described above, the heating plate 22 may be formed in a trapezoidal shape with a diameter gradually decreasing toward the nozzle 14 at the front end of the housing 12 along the coolant spraying direction. In the case of this structure, the coolant passing through the inside of the heating plate 22 stays in the heating plate 22 longer in the process of passing through the gradually narrowing outlet of the heating plate 22 to increase the heat exchange time between the heat exchange unit and the coolant. do.

상기 발열판(22) 내부에 설치되는 방열핀(23)의 배치 구조는 다양하게 변형 가능하다.The disposition structure of the radiating fins 23 installed inside the heating plate 22 can be modified in various ways.

또한, 상기 냉각온도조절기의 열교환부 외측에 열차단을 위한 밀봉재가 더 설치될 수 있다. 상기 밀봉재는 발열판(22)을 감싸 외부에서 열교환부로 열이 전달되는 것을 차단하게 된다. 이에, 열교환부와 냉각재 사이의 열교환시 열손실을 최소화할 수 있게 된다. 본 실시예에서, 상기 냉각온도조절기는 하우징 내부에 설치되어 열교환부가 하우징(12)에 의해 감싸여져 있으므로, 상기 하우징(12)이 밀봉재의 역할을 수행할 수 있다. 특히, 냉각온도조절기가 위치한 하우징의 선단부는 하우징의 재질과 다르게 열차단을 위한 별도의 재질로 형성될 수 있다. 이에, 열교환이 이루어지는 냉각온도조절기 영역에서 열차단이 보다 효과적으로 이루어질 수 있게 된다.In addition, a sealing material for thermal insulation may be further installed outside the heat exchange unit of the cooling thermostat. The sealing material surrounds the heating plate 22 and blocks heat transfer from the outside to the heat exchanging unit. Accordingly, heat loss during heat exchange between the heat exchange unit and the coolant can be minimized. In this embodiment, since the cooling thermostat is installed inside the housing and the heat exchanging part is covered by the housing 12, the housing 12 can serve as a sealing material. In particular, the front end of the housing where the cooling temperature controller is located may be formed of a separate material for thermal insulation, different from the material of the housing. Accordingly, thermal insulation can be more effectively performed in the area of the cooling thermostat where heat exchange takes place.

상기 열원(21)은 발열판(22)의 외측면에 부착 설치되는 전열 히터를 포함할 수 있다.The heat source 21 may include an electric heater attached to the outer surface of the heating plate 22 .

상기 전열 히터는 사각의 발열판(22) 각 측면에 모두 설치되거나 일부 측면에만 설치될 수 있다. 상기 전열 히터는 전기 에너지를 열에너지로 전환하는 구조로, 전원공급부(40)로부터 전원을 공급받아 열에너지를 발생한다. 상기 전열 히터는 예를 들어 발열판(22) 측면에 대응되는 크기를 갖는 필름 형태로 이루어져 발열판(22) 측면에 부착될 수 있다.The electric heater may be installed on all sides of the square heating plate 22 or only on some sides. The electric heater has a structure that converts electrical energy into thermal energy, and receives power from the power supply unit 40 to generate thermal energy. For example, the electric heater may be formed in the form of a film having a size corresponding to the side of the heating plate 22 and attached to the side of the heating plate 22 .

이에, 전열 히터가 가동되면 발열판(22)으로 열이 전달되어 가열되고 발열판(22)의 열은 발열판(22)에 설치된 방열핀(23)으로 전달된다. 따라서, 방열핀(23) 사이를 지나는 냉각재가 방열핀(23)으로 전달된 열에 의해 가열되어 온도가 높아지게 된다.Accordingly, when the electric heater is operated, heat is transferred to the heating plate 22 to be heated, and the heat of the heating plate 22 is transferred to the heat radiation fins 23 installed on the heating plate 22 . Therefore, the coolant passing between the radiating fins 23 is heated by the heat transferred to the radiating fins 23 and the temperature is increased.

한편, 도 5는 상기 냉각온도조절기(20)의 또다른 실시예를 도시하고 있다.Meanwhile, FIG. 5 shows another embodiment of the cooling temperature controller 20 .

도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 냉각온도조절기(20)는 냉각재를 가열하기 위한 열원(21), 상기 열원(21)과 냉각재 사이에 설치되어 열을 전달하기 위한 열교환부를 포함하고, 상기 열교환부는 열원(21)이 설치되는 발열판(22)과, 상기 발열판(22)에 설치되고 냉각재와 접하여 발열판(22)의 열을 냉각재에 방열하는 복수의 방열핀(23)을 포함한다.As shown in FIG. 5, the cooling thermostat 20 of this embodiment includes a heat source 21 for heating the coolant, and a heat exchange unit installed between the heat source 21 and the coolant to transfer heat, The heat exchange unit includes a heating plate 22 on which a heat source 21 is installed, and a plurality of heat radiating fins 23 installed on the heating plate 22 and contacting the coolant to dissipate the heat of the heating plate 22 to the coolant.

본 실시예에서 상기 열교환부의 발열판(22)은 내부가 빈 원통 형태로 이루어지고, 방열핀(23)은 발열판(22)의 외주면을 따라 배열 설치되어 냉각재가 발열판(22) 외측을 지나며 방열핀(23)과 열교환이 이루어지며, 상기 열원(21)은 발열판(22)의 중심에 삽입 설치된 구조일 수 있다. In this embodiment, the heating plate 22 of the heat exchanging unit is made of a hollow cylindrical shape, and the heat radiation fins 23 are arranged along the outer circumferential surface of the heating plate 22 so that the coolant passes through the outside of the heating plate 22 and the heat radiation fins 23 and heat exchange is performed, and the heat source 21 may have a structure inserted and installed in the center of the heating plate 22 .

상기 방열핀(23)은 발열판(22)에서 돌출 형성되고 냉각재의 분사 방향을 따라 길게 연장된 판 형태로 이루어지고, 복수개가 간격을 두고 배치되어 냉각재와의 접촉면적을 높이도록 된 구조로 되어 있다. 이에, 방열핀(23)에 의해 냉각재와의 접촉면적이 보다 증대되어 열전달 효율을 극대화할 수 있게 된다. The heat dissipation fins 23 protrude from the heating plate 22 and are formed in a plate shape elongated along the spray direction of the coolant. Accordingly, the contact area with the coolant is further increased by the radiating fins 23, so that heat transfer efficiency can be maximized.

본 실시예에서, 상기 냉각온도조절기(20)는 분사부의 노즐(32)에서 분사된 냉각재가 발열판(22)의 외측을 지나면서 열 교환이 이루어지게 된다. 상기 발열판(22)의 외측에는 발열판(22)과 연결된 복수의 방열핀(23)이 배열 설치되어 있어서, 발열판(22) 외측을 지나는 냉각재는 방열핀(23)을 지나게 되어 방열핀(23)과 열교환이 이루어지게 된다. In the present embodiment, in the cooling temperature controller 20, heat exchange is performed while the coolant sprayed from the nozzle 32 of the injection unit passes the outside of the heating plate 22. A plurality of heat radiating fins 23 connected to the heat radiating plate 22 are arranged on the outside of the heat emitting plate 22, so that the coolant passing through the outside of the heat emitting plate 22 passes through the heat radiating fins 23, thereby exchanging heat with the heat radiating fins 23. will lose

또한, 도 5에 도시된 바와같이, 본 실시예에서 상기 열교환부는 상기 방열핀(23)이 냉각재 분사방향을 따라 하우징(12) 선단의 분사구(14)쪽으로 갈수록 돌출 길이가 줄어 전체적으로 열교환부는 냉각재 분사방향을 따라 원뿔 형태를 이루는 구조일 수 있다. 이러한 구조의 경우 열교환부의 선단을 분사구(14)와 유연하게 연결하여 방열핀(23)을 지나 분사구(14)로 흐르는 냉각재의 흐름을 보다 원활하게 유지할 수 있게 된다.In addition, as shown in FIG. 5, in the present embodiment, the protruding length of the heat exchanger fin 23 decreases as the heat dissipation fin 23 moves toward the nozzle 14 at the front end of the housing 12 along the coolant spray direction, so that the heat exchange unit as a whole decreases in the coolant spray direction. It may be a structure forming a cone shape along. In this structure, the tip of the heat exchanging unit is flexibly connected to the spray hole 14 so that the flow of the coolant passing through the radiating fin 23 and flowing into the spray hole 14 can be maintained more smoothly.

상기 열원(21)은 바 형태의 전열히터를 포함할 수 있다. 상기 전열히터는 발열판(22)의 중심에는 상기 전열히터가 설치될 수 있도록 중공 홈에 형성되어 있어서, 바 형태의 전열히터가 중공 홈에 끼워져 발열판(22)과 결합된다. 상기 발열판(22)에 형성되는 중공 홈과 중공 홈에 삽입 설치되는 전열히터의 형태나 개수는 다양하게 변형가능하다. The heat source 21 may include a bar-shaped electric heater. The electric heater is formed in a hollow groove so that the electric heater can be installed at the center of the heating plate 22, so that the bar-shaped electric heater is inserted into the hollow groove and coupled to the heating plate 22. The shape or number of the hollow groove formed in the heating plate 22 and the electric heater inserted into the hollow groove can be variously modified.

상기 제어부(50)는 시술 부위 온도를 검출하기 위한 온도측정부(51), 냉각온도조절기(20)에 설치되어 냉각온도조절기(20)의 온도를 검출하기 위한 온도센서(52)를 포함하여, 실제 시술 부위 온도와 냉각온도조절기(20)를 거친 냉각재 실제 온도 및 목표로 설정된 온도를 비교 연산하여 냉각온도조절기(20)의 열 에너지 또는 분사부의 분사량을 조절하는 구조로 되어 있다.The control unit 50 includes a temperature measuring unit 51 for detecting the temperature of the treatment site and a temperature sensor 52 installed in the cooling temperature controller 20 to detect the temperature of the cooling temperature controller 20, It has a structure in which the thermal energy of the cooling temperature controller 20 or the injection amount of the injection part is adjusted by comparing and calculating the actual temperature of the treatment site, the actual temperature of the coolant that has passed through the cooling temperature controller 20, and the target temperature.

이에, 상기 제어부(50)는 냉각온도조절기(20)의 열원(21)을 제어하여 냉각재가 냉각온도조절기(20)를 통과할 때 온도가 조절되도록 함으로써, 최종적으로 시술 목적에 맞게 온도가 조절된 냉각재를 분사하여 시술 부위를 냉각시키게 된다.Accordingly, the control unit 50 controls the heat source 21 of the cooling temperature controller 20 so that the temperature is adjusted when the coolant passes through the cooling temperature controller 20, so that the temperature is finally adjusted according to the purpose of the procedure. A coolant is sprayed to cool the treated area.

또한, 상기 제어부(50)는 설정값을 입력하기 위한 입력부(53)와, 제어부(50)에 인가된 신호를 외부에 표시하기 위한 표시부(54)를 더 포함한다. 상기 표시부(54)는 정보 표시를 위한 디스플레이, 시각적 경고 표시를 위한 경고등 또는 청각적 경고를 위한 알람을 포함할 수 있다.In addition, the control unit 50 further includes an input unit 53 for inputting a set value and a display unit 54 for displaying a signal applied to the control unit 50 to the outside. The display unit 54 may include a display for information display, a warning light for visual warning display, or an alarm for audible warning.

상기 제어부(50)는 내부에 냉각온도조절기(20)의 열원(21) 온도 제어를 위한 계산식을 내장하여, 계산식에 따라 목표온도 값과 실제온도 값을 비교 연산하여 열원(21) 온도 제어값을 계산하고, 이 계산된 결과에 따라 냉각온도조절기(20)를 제어작동하게 된다. 상기 제어부(50)는 내장된 계산식을 통해 상기 냉각온도조절기(20)에 설치된 열원(21)에 가하는 전력을 electric feedback 형태로 조정할 수 있다. 상기 electric feedback 형태는 Proportional Integral Differential 기법과(PID 기법), Pulsed Width Modulation기법(PWM 기법)으로 구성될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 제어부(50)는 electric feedback을 위한 연산을 복수회에 걸쳐 다단계로 수행할 수 있다. 예를 들어, 본 실시예의 제어부는 PID 연산을 1차 수식과 2차 수식을 통해 두 단계로 실시하여 열원의 온도를 제어할 수 있다. 제어부의 계산식 및 이를 통해 냉각온도조절기를 제어하는 과정에 대해서는 뒤에서 보다 상세하게 설명하도록 한다.The control unit 50 has a built-in calculation formula for temperature control of the heat source 21 of the cooling thermostat 20, and calculates the temperature control value of the heat source 21 by comparing the target temperature value and the actual temperature value according to the calculation formula. calculated, and the cooling temperature controller 20 is controlled and operated according to the calculated result. The control unit 50 may adjust the power applied to the heat source 21 installed in the cooling temperature controller 20 in the form of electric feedback through a built-in calculation formula. The electric feedback form may be composed of a Proportional Integral Differential technique (PID technique) and a Pulsed Width Modulation technique (PWM technique). In this embodiment, the control unit 50 may perform an operation for electric feedback multiple times in multiple stages. For example, the control unit of the present embodiment may control the temperature of the heat source by performing PID operation in two stages through a primary equation and a secondary equation. The calculation formula of the control unit and the process of controlling the cooling temperature controller through it will be described in more detail later.

또한, 상기 제어부(50)는 휴대용 전원 장치를, 예를 들어 이차전지를, 전원으로 사용할 수 있으나, 그에 제한되지 않는다. 상기 제어부(50)는 시술자의 시술 목적, 예를 들어 국소마취, 세포파괴 등에 따라 미리 입력된 필요한 냉각재의 온도와 시술시간을 적용할 수 있다.In addition, the controller 50 may use a portable power supply, for example, a secondary battery, as a power source, but is not limited thereto. The control unit 50 may apply the required coolant temperature and operation time input in advance according to the procedure purpose of the operator, for example, local anesthesia or cell destruction.

이와 같이, 제어부(50)에서 출력된 신호에 의해 냉각온도조절기(20)의 열원(21)이 구동하여 계산된 열 에너지를 냉각재에 가하여 냉각재를 가열하게 된다.As such, the heat source 21 of the cooling thermostat 20 is driven by the signal output from the control unit 50, and the calculated heat energy is applied to the coolant to heat the coolant.

상기 입력부(53)는 제어부(50)에 연결되고 하우징(12)의 외측에 설치되어 필요시 제어부(50)에 설정값을 입력할 수 있다. 입력부(53)는 예를 들어 제어부(50)에 시술 목적에 따른 목표온도 값, 냉각재 분사량 등을 입력할 수 있다.The input unit 53 is connected to the control unit 50 and is installed outside the housing 12 to input a set value to the control unit 50 when necessary. The input unit 53 may input, for example, the control unit 50 a target temperature value and a coolant injection amount according to the purpose of the procedure.

상기 입력부(53)는 시술입력부와 제어입력부로 이루어질 수 있다. 상기 시술입력부는 예를 들어, 상기 분사구(14)에서 인접한 곳에 위치하여 냉각재의 분사를 통제할 수 있다. 상기 시술입력부는 분사스위치를 포함할 수 있고 이를 통해 분사스위치를 온/오프시켜 냉각재 분사 여부를 결정할 수 있다. 상기 제어입력부는 상기 분사부에서 인접하거나 상기 제어부에서 인접하게 위치할 수 있다. 상기 제어입력부는 국소마취를 위해 냉각재 또는 시술영역의 온도를 -50℃ 내지 15℃ 범위로 정할 수 있다. 상기 제어입력부는 국소마취를 위해 시술 시간을 10분 내지 1초 범위로 정할 수 있다. 상기 제어입력부는 push button switch 와 encoder 기능을 가진 제어스위치를 구비할 수 있다. 상기 제어스위치의 push button switch 가 off 상태이며 시계방향으로 회전시 시술온도를 증가시키거나 시술종류를 선택할 수 있다. 상기 제어스위치의 push button switch 가 off 상태이며 반시계방향으로 회전시 시술온도를 감소시키거나 시술종류를 선택할 수 있다. 상기 제어스위치의 push button switch 가 on 상태이며 시계방향으로 회전시 시술시간을 증가시킬 수 있다. 상기 제어스위치의 push button switch 가 on 상태이며 반시계방향으로 회전시 시술시간을 감소시킬 수 있다. 상기 제어스위치의 회전이 시술 온도 대신 시술 종류를 조절할 경우 미리 프로그램된 시술온도와 시술시간을 상기 제어부에서 사용할 수 있다.The input unit 53 may include a treatment input unit and a control input unit. The treatment input unit may be located adjacent to, for example, the injection hole 14 to control the injection of the coolant. The treatment input unit may include a spray switch, and through this, the spray switch may be turned on/off to determine whether to spray the coolant. The control input unit may be located adjacent to the injection unit or adjacent to the control unit. The control input unit may set the temperature of the coolant or treatment area in the range of -50°C to 15°C for local anesthesia. The control input unit may set a procedure time in the range of 10 minutes to 1 second for local anesthesia. The control input unit may include a control switch having a push button switch and an encoder function. The push button switch of the control switch is in an off state and when rotated clockwise, the treatment temperature can be increased or the treatment type can be selected. The push button switch of the control switch is in an off state and when rotated counterclockwise, the treatment temperature can be reduced or the treatment type can be selected. When the push button switch of the control switch is in an on state and rotates clockwise, the operation time can be increased. When the push button switch of the control switch is turned on and rotated counterclockwise, the operation time can be reduced. When the rotation of the control switch controls the type of treatment instead of the treatment temperature, the controller may use a pre-programmed treatment temperature and treatment time.

상기 표시부(54)는 상기 시술입력부와 인접하여 위치할 수 있다. 상기 표시부(54)는 시술영역의 현재 온도, 냉각재의 현재 온도, 또는 냉각재 및 시술영역의 현재 온도를 디스플레이 등을 통해 표시할 수 있다. 상기 표시는 상기 제어입력부에서 정한 목표값 (set point), 즉, 냉각재 목표온도, 시술영역 목표온도, 또는 시술역영 및 냉각재의 목표온도를 디스플레이 등을 이용하여 표시할 수 있다. 상기 표시부(54)는 상기 제어입력부에서 정한 시술 시간, 현재 남은 시간 또는 시술 시간 및 현재 남은 시간을 표시할 수 있다. 상기 표시부는 터치스크린 등을 이용하여 상기 입력부의 기능 중 일부 또는 모두를 동시에 수행할 수 있다. The display unit 54 may be located adjacent to the treatment input unit. The display unit 54 may display the current temperature of the treatment area, the current temperature of the coolant, or the current temperature of the coolant and the treatment area through a display or the like. The display may display the set point determined by the control input unit, that is, the target temperature of the coolant, the target temperature of the treatment area, or the target temperature of the treatment area and coolant using a display or the like. The display unit 54 may display the operation time determined by the control input unit, the current remaining time, or the operation time and the current remaining time. The display unit may simultaneously perform some or all of the functions of the input unit using a touch screen or the like.

상기 표시부(54)의 디스플레이는 하우징(12) 외측에 설치되어 제어부(50)의 신호에 따라 정보를 표시한다. 상기 표시부(54)는 디스플레이를 통해 시술영역의 실제온도 값, 냉각재의 온도 값, 시술 시간 등 시술에 관한 정보를 디스플레이할 수 있다. 상기 표시부(54)의 경고등과 알람은 장치 구동시 제어부(50)에서 인가되는 경고 신호를 시각적인 빛 또는 청각적인 소리를 이용하여 외부에 표시한다. 예를 들어, 상기 표시부(54)는 냉각재의 온도가 안전 범위를 벗어났을 때, 냉각재의 압력이 정해진 범위를 벗어났을 때, 시술영역의 온도가 안전 범위를 벗어났을 때, 또는 전원이 약할 경우 등 본 장치의 성능이 정해진 범위를 벗어났을 때, 사용자에게 경고할 수 있다. The display of the display unit 54 is installed outside the housing 12 and displays information according to a signal from the control unit 50 . The display unit 54 may display information related to the treatment, such as the actual temperature value of the treatment area, the temperature value of the coolant, and the treatment time, through the display. The warning light and alarm of the display unit 54 externally displays a warning signal applied from the control unit 50 when the device is driven by using visual light or audible sound. For example, the display unit 54 is displayed when the temperature of the coolant is out of a safe range, when the pressure of the coolant is out of a predetermined range, when the temperature of the treatment area is out of a safe range, or when the power is weak. When the performance of the device is out of a defined range, the user can be alerted.

상기 온도센서(52)는 냉각온도조절기(20)의 내측 또는 외측에 설치될 수 있다. 상기 온도센서(52)는 예를 들어, 접촉식으로 온도를 검출하는 서미스터(thermistor)일 수 있다. 상기 온도센서(52)는 냉각온도조절기(20)를 통해 열교환되어 배출되는 냉각재의 정확한 온도를 검출할 수 있도록, 열원(21)과 최대한 멀리 떨어진 위치에서 설치될 수 있다. The temperature sensor 52 may be installed inside or outside the cooling temperature controller 20 . The temperature sensor 52 may be, for example, a thermistor that detects temperature in a contact manner. The temperature sensor 52 may be installed at a location as far away from the heat source 21 as possible to detect an accurate temperature of the coolant discharged after heat exchange through the cooling thermostat 20 .

상기 온도측정부(51)는 시술부위에 대한 냉각재 분사 위치에서 이격되어 배치되어 비접촉 방식으로 온도를 측정하는 구조일 수 있다. 상기 온도측정부(51)는 비접촉 온도 측정용 적외선 센서일 수 있다. 상기 온도측정부(51)는 냉각재가 시술 영역 온도 측정에 대한 최소화할 수 있는 각도로 배치될 수 있다. 본 실시에에서 상기 온도측정부(51)는 냉각재 분사방향에 대해 2 내지 20도(°)의 각도로 기울어져 시술부위를 향해 배치되어 온도를 측정하는 구조일 수 있다. 이에, 냉각재는 제어부(50)에 의해 제어작동된 냉각온도조절기(20)를 지나면서 열교환되어 원하는 온도 값으로 조정된다. 냉각재가 적절한 온도 값으로 조정되어 시술부위에 분사됨으로써, 냉각재가 직접 닿는 시술부위 표면 세포에 대한 위험도를 최소화시킬 수 있다. The temperature measurement unit 51 may be disposed at a distance from a coolant injection position for the treatment area to measure the temperature in a non-contact manner. The temperature measurement unit 51 may be an infrared sensor for non-contact temperature measurement. The temperature measuring unit 51 may be disposed at an angle at which the coolant can minimize the temperature measurement of the treatment area. In this embodiment, the temperature measuring unit 51 may be disposed toward the treatment site at an angle of 2 to 20 degrees (°) with respect to the coolant injection direction, and measure the temperature. Accordingly, the coolant is heat-exchanged while passing through the cooling temperature controller 20 controlled by the control unit 50 and adjusted to a desired temperature. Since the coolant is adjusted to an appropriate temperature and sprayed to the treatment site, the risk of the surface cells of the treatment site directly contacted by the coolant can be minimized.

이하, 도 6을 참조하여 본 실시예에 따라 냉각재 온도를 제어하는 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a process of controlling the temperature of the coolant according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 6 .

본 실시예에 따른 제어 과정은 시술 부위에 대한 냉각 목표온도를 설정하는 단계, 시술 부위에 냉각재를 분사하여 냉각하는 단계, 시술 부위의 실제온도를 검출하는 단계, 및 검출된 실제온도 값과 목표온도 값을 비교 연산하여 실제온도 값이 목표온도 값에 도달하도록 냉각온도조절기의 열원 또는 냉각재 분사량을 조절하여 냉각재 온도를 제어하는 제어 단계를 포함한다.The control process according to the present embodiment includes setting a cooling target temperature for the treatment site, spraying a coolant on the treatment site to cool it, detecting the actual temperature of the treatment site, and detecting the actual temperature value and the target temperature. and a control step of controlling the temperature of the coolant by adjusting the heat source of the cooling thermostat or the amount of coolant injected so that the actual temperature value reaches the target temperature value by comparing and calculating the values.

냉각재 분사에 앞서, 입력부(53)의 명령에 따라 시술목적에 따른 목표온도 값이 셋팅되고, 냉각재의 분사량이 조절된다. 시술부위에 대한 냉각이 개시되면, 공급부(30)에서 공급된 냉각재는 냉각온도조절기(20)를 통과하면서 온도가 조절되어, 최종적으로 시술의 목적에 맞게 온도가 조절된 냉각재를 시술 부위에 분사할 수 있다. 이에, 시술부위의 과냉각에 의한 손상을 방지할 수 있게 된다.Prior to spraying the coolant, a target temperature value according to the purpose of treatment is set according to a command of the input unit 53, and the spray amount of the coolant is adjusted. When cooling of the treatment area starts, the temperature of the coolant supplied from the supply unit 30 is adjusted while passing through the cooling temperature controller 20, and finally, the coolant whose temperature is adjusted to suit the purpose of the procedure is sprayed to the treatment area. can Accordingly, damage caused by supercooling of the treatment site can be prevented.

온도 제어 단계에서, 제어부(50)는 전원부로부터 전원을 공급받아 온도측정부(51)로부터 받은 시술부위 실제온도 값과 상기 입력부(53)로부터 셋팅된 목표온도 값에 따라 상기 냉각온도조절기(20)에 설치된 열원(21)을 통제하게 된다.In the temperature control step, the control unit 50 receives power from the power supply unit and controls the cooling temperature controller 20 according to the actual temperature value of the treatment area received from the temperature measuring unit 51 and the target temperature value set from the input unit 53. The heat source 21 installed in is controlled.

여기서, 상기 실제 온도 값은 온도측정부(51)를 통해 얻어진 온도 값 또는 냉각온도조절기에 설치된 온도센서(52)를 통해 얻어진 냉각재의 온도 값일 수 있다. Here, the actual temperature value may be a temperature value obtained through the temperature measuring unit 51 or a temperature value of the coolant obtained through the temperature sensor 52 installed in the cooling temperature controller.

시술 목표에 따른 초기값이 셋팅되면, 장치가 가동되어 시술 부위에 냉각재를 분사한다. 냉각재는 공급부(30)에서 냉각온도조절기(20)를 거쳐 하우징(12) 선단의 분사구(14)를 통해 시술부위로 분사되어 시술부위를 냉각시키게 된다.When the initial value according to the treatment target is set, the device is operated to spray the coolant to the treatment site. The coolant is sprayed from the supply unit 30 through the cooling temperature controller 20 to the treatment area through the spray hole 14 at the tip of the housing 12 to cool the treatment area.

시술부위 냉각 과정에서 온도측정부(51)를 통해 냉각재에 의해 냉각된 시술부위의 실제온도 값이 검출된다.In the process of cooling the treatment site, the actual temperature value of the treatment site cooled by the coolant is detected through the temperature measurement unit 51 .

제어부(50)는 검출된 실제온도 값과 목표온도 값을 비교 연산하여 실제온도 값이 목표온도 값에 도달하도록 냉각온도조절기(20)의 열원(21) 또는 냉각재 분사량을 조절하여 냉각재 온도를 제어한다.The control unit 50 compares the detected actual temperature value with the target temperature value and controls the coolant temperature by adjusting the heat source 21 of the cooling temperature controller 20 or the amount of coolant injection so that the actual temperature value reaches the target temperature value. .

상기 온도 제어 과정을 보다 상세하게 설명하면, 상기 제어부(50)는 내부에 기 저장되어 있는 두 개의 계산식을 통해 PID 연산 기법으로 연산하여 냉각온도조절기(20)의 열원(21)에 인가되는 출력을 2단계로 제어한다. 이에, 상기 온도 제어 과정을 통해 냉각온도조절기(20)를 거치는 냉각재의 온도를 신속하게 또는 정밀하게 조절할 수 있게 된다. 두 단계의 연산 과정을 통해 실제온도 값이 목표온도 값에서 먼 경우에는 빠른 온도 제어를, 근접한 경우에 대해서는 정밀한 온도 제어를 수행할 수 있게 된다.Describing the temperature control process in more detail, the control unit 50 calculates the output applied to the heat source 21 of the cooling thermostat 20 by calculating the PID calculation method through two calculation formulas pre-stored therein. Control in two steps. Accordingly, the temperature of the coolant passing through the cooling thermostat 20 can be quickly or precisely controlled through the temperature control process. Through the two-step calculation process, fast temperature control can be performed when the actual temperature value is far from the target temperature value, and precise temperature control can be performed when the actual temperature value is close to the target temperature value.

상기 온도 제어 과정은 1차 수식(1)과 2차 수식(2)에 의한 두 단계의 PID 연산에 한정되지 않으며, 필요시 PID 연산을 세 개 이상 복수의 단계로 수행할 수 있다. 예를 들어, 3차 연산단계를 통해 냉각 종료 후 열원의 온도 제어를 적절하게 수행할 수 있다.The temperature control process is not limited to the two-step PID calculation by the first equation (1) and the second equation (2), and if necessary, three or more PID calculations may be performed in a plurality of stages. For example, after the cooling is finished through the tertiary operation step, the temperature of the heat source may be appropriately controlled.

이하 설명에서는 1차 수식(1)과 2차 수식(2)에 의한 두 개의 PID 연산 단계를 통해 온도를 제어하는 경우를 예로서 설명한다.In the following description, a case in which the temperature is controlled through two PID calculation steps according to the first equation (1) and the second equation (2) will be described as an example.

상기 제어부에 기 설정된 계산식 중 1차 식(1)은 정밀한 온도 제어를 위한 계산식이고, 2차 식(2)은 빠른 온도 제어를 위한 계산식이다. 본 실시예에서 각 계산식은 다음과 같다. Among the calculation formulas preset in the control unit, the first equation (1) is a calculation equation for precise temperature control, and the second equation (2) is a calculation equation for fast temperature control. In this embodiment, each calculation formula is as follows.

1차 식(1)

Linear equation (1)

2차 식(2)

Quadratic equation (2)

여기서, 상기 1차 식(1)과 2차 식(2)의 각 상수는 다른 값을 가져 2차 식(2)에 의한 인가값 P(t)의 값이 1차 식(1)에 의한 P(t)의 값보다 클 수 있다 (예: C_p,1 < C_p,2, C_i,1 < C_i,2, C_d,1 < C_d,2). Here, each constant of the first equation (1) and the second equation (2) has a different value, and the value of the applied value P(t) according to the second equation (2) is P according to the first equation (1). can be greater than the value of (t) (e.g. C _p,1 < C _p,2 , C _i,1 < C _i,2 , C _d,1 < C _d,2 ).

예를 들어, 상기 온도 제어 단계에서, 2차 식(2)에 쓰이는 상수들(C_p,2, C_i,2, C_d,2)을 크게 설정하여 같은 error(t)에서 P(t)를 크게 만들어 시술 초기 빠른 냉각을 할 수 있고, 1차 식(1)에서 쓰이는 상수들(C_p,1, C_i,1, C_d,1)을 작게 조정되어 error(t)가 작을 때 정밀한 온도 조절을 할 수 있다. For example, in the temperature control step, by setting the constants (C _p,2 , C _i,2 , C _d,2 ) used in the quadratic equation (2) large, P(t) at the same error (t) can be made large for quick cooling at the beginning of the procedure, and the constants (C _p,1 , C _i,1 , C _d,1 ) used in the linear equation (1) are adjusted to be small so that when the error (t) is small, precise You can adjust the temperature.

상기 제어부(50)는 1 단계로 알파값에 의한 PID 연산을 통해 온도를 제어한다. 제어부는 검출된 실제온도 값과 목표온도 값을 비교하여 실제온도 값과 목표온도 값의 차이의 절대값이 기 설정된 임의의 범위인 알파값(α) 보다 작은지 여부를 연산한다. 알파값(α)이란 목표온도 값에서 멀어지는 1차 한계 범위를 의미한다. 이에, 제어부는 상기 과정을 통해 실제온도 값이 목표온도 값에서 1차 한계인 알파값보다 더 벗어난 지 여부를 연산하게 된다.The controller 50 controls the temperature in one step through PID calculation based on an alpha value. The control unit compares the detected actual temperature value with the target temperature value and calculates whether the absolute value of the difference between the actual temperature value and the target temperature value is smaller than an alpha value α, which is a predetermined range. The alpha value (α) means the first limit range away from the target temperature value. Accordingly, the control unit calculates whether the actual temperature value deviates from the target temperature value more than the alpha value, which is the first limit, through the above process.

그리고, 실제온도 값과 목표온도 값의 차이의 절대값이 알파값(α) 보다 작은 경우, 제어부(50)는 내장되어 있는 계산식 중 정밀 냉각 제어를 위한 상기 1차 식(1)에 따라 냉각온도조절기(20)의 열원(21)으로 인가되는 전력을 제어하여 냉각재를 가열한다.And, when the absolute value of the difference between the actual temperature value and the target temperature value is smaller than the alpha value (α), the controller 50 determines the cooling temperature according to the first equation (1) for precise cooling control among the built-in calculation equations. The coolant is heated by controlling power applied to the heat source 21 of the regulator 20.

냉각온도조절기(20)의 열원(21)이 제어됨에 따라 냉각온도조절기(20)를 지나는 냉각재는 열원(21)의 열에너지와 열교환되어 가열된다. 열원(21)에 의해 가열되어 온도가 상승된 냉각재가 시술부위로 분사되어 시술부위의 실제 냉각 온도가 목표값에 근접되도록 조정된다.As the heat source 21 of the cooling temperature controller 20 is controlled, the coolant passing through the cooling temperature controller 20 exchanges heat with the heat energy of the heat source 21 and is heated. The cooling medium heated by the heat source 21 and the temperature of which has risen is sprayed to the treatment area so that the actual cooling temperature of the treatment area is adjusted to approach the target value.

제어부(50)는 상기 연산 과정을 통해 실제온도 값과 목표온도 값의 차이의 절대값이 알파값(α) 이상인 경우, 제어부(50)에 내장되어 있는 계산식 중 빠른 냉각 제어를 위한 상기 2차 식(2)에 따라 냉각온도조절기(20)의 열원(21)에 인가되는 전력을 제어하여 냉각재를 가열한다.When the absolute value of the difference between the actual temperature value and the target temperature value is greater than or equal to the alpha value (α) through the above calculation process, the controller 50 performs the secondary equation for quick cooling control among calculation equations built into the controller 50. According to (2), the coolant is heated by controlling the power applied to the heat source 21 of the cooling thermostat 20.

또한, 상기 제어부(50)는 초기 고속냉각이 필요한 경우 상기 2차 식(2)의 상수는 열원(21)에 인가되는 전력이 제로(0)가 되도록 설정할 수 있다. 이에 냉각온도조절기(20)의 열원(21)이 작동되지 않아 냉각재는 냉각온도조절기(20)와 열교환되지 않고 그대로 분사구(14)를 통해 시술부위로 분사되어 시술부위를 급냉시킬 수 있게 된다. 반대로 부드러운 초기 냉각이 필요할 경우에는 2차 식(2)의 상수는 비교적 느린 냉각을 위해 예를 들어, 1℃/sec의 속도로 냉각재의 온도가 변하도록 열원(21)의 전력값을 설정할 수 있다.In addition, the controller 50 may set the constant of the quadratic equation (2) so that the power applied to the heat source 21 becomes zero (0) when initial high-speed cooling is required. As a result, since the heat source 21 of the cooling temperature controller 20 does not operate, the coolant is sprayed to the treatment site through the injection hole 14 without exchanging heat with the cooling temperature controller 20, so that the treatment site can be rapidly cooled. Conversely, when soft initial cooling is required, the constant of the quadratic equation (2) can set the power value of the heat source 21 so that the temperature of the coolant changes at a rate of 1 ° C / sec, for example, for relatively slow cooling. .

또한, 상기 온도 제어 단계에서, 초기 고속 냉각이 필요한 경우 냉각재를 미리 분사하여 냉각온도조절기의 온도를 미리 낮출 수 있다. 이에, 시술 전에 냉각온도조절기의 온도가 낮춰져 있어, 시술부위 냉각에 소요되는 시간을 더욱 단축하여 최소화할 수 있게 된다.In addition, in the temperature control step, when initial high-speed cooling is required, the temperature of the cooling thermostat may be lowered in advance by spraying a coolant in advance. Therefore, since the temperature of the cooling thermostat is lowered before the procedure, the time required for cooling the treatment area can be further shortened and minimized.

다음으로, 제어부는 상기 1차 식 또는 2차 식에 의해 열원(21)이 제어된 상태에서, 시술 부위의 실제온도 값과 목표온도 값을 비교하여 실제온도 값이 목표온도 값에 충분히 가깝게 근접하였는지를 연산한다.Next, in the state where the heat source 21 is controlled by the first equation or the second equation, the control unit compares the actual temperature value of the treatment area with the target temperature value to determine whether the actual temperature value is sufficiently close to the target temperature value. calculate

즉, 검출된 실제온도 값과 목표온도 값을 비교하여 실제온도 값과 목표온도 값의 차이의 절대값이 기 설정된 임의의 베타값(β)보다 낮은지 여부를 연산한다. 타값(β)이란 목표온도 값에서 멀어지는 2차 한계 범위를 의미하며, 알파값보다 목표온도에 보다 근접한 값으로 설정될 수 있다. 이에, 제어부는 상기 과정을 통해 실제온도 값이 목표온도 값보다 2차 한계인 베타값(β)을 벗어났는지 여부를 연산하게 된다.That is, by comparing the detected actual temperature value with the target temperature value, it is calculated whether the absolute value of the difference between the actual temperature value and the target temperature value is lower than a predetermined beta value β. The other value β means a secondary limit range away from the target temperature value, and may be set to a value closer to the target temperature than the alpha value. Accordingly, the control unit calculates whether the actual temperature value is out of the beta value (β), which is the second limit of the target temperature value, through the above process.

실제온도 값과 목표온도 값의 차이의 절대값이 베타값(β) 이상인 경우 상기 과정을 반복하여 냉각온도조절기(20)를 제어하고 두 값을 비교 연산한다. 실제온도 값과 목표온도 값의 차이의 절대값이 베타값(β)보다 작은 경우 즉, 실제온도 값이 목표온도 값에 충분히 근접한 경우, 타이머를 구동하고, 타이머 설정 시간 경과 후 냉각 시술을 종료한다. When the absolute value of the difference between the actual temperature value and the target temperature value is greater than the beta value (β), the above process is repeated to control the cooling thermostat 20 and the two values are compared and calculated. When the absolute value of the difference between the actual temperature value and the target temperature value is smaller than the beta value (β), that is, when the actual temperature value is sufficiently close to the target temperature value, the timer is driven, and the cooling procedure is terminated after the timer setting time has elapsed. .

상기 알파값(α)과 베타값(β)은 목표온도 값에 임으로 부가되는 소정의 온도 값으로 이해할 수 있다. 상기 알파값(α)은 베타값(β)보다 상대적으로 더 큰 수치의 절대값이고, 베타값(β)은 알파값보다 상대적으로 작은 수치의 절대값을 의미한다. 예를 들어, 상기 목표온도 값이 -10℃일 때, 상기 알파값은 2℃이고, 베타값은 2℃보다 작은 1℃로 설정될 수 있다. 상기 알파값과 베타값(β)은 어느 특정된 값이 아니며 시술 목표에 따라 알맞게 설정할 수 있다.The alpha value (α) and the beta value (β) can be understood as predetermined temperature values arbitrarily added to the target temperature value. The alpha value (α) is an absolute value of a numerical value relatively greater than the beta value (β), and the beta value (β) means an absolute value of a numerical value relatively smaller than the alpha value. For example, when the target temperature value is -10°C, the alpha value is 2°C and the beta value may be set to 1°C smaller than 2°C. The alpha value and the beta value (β) are not specific values and can be appropriately set according to the treatment goal.

1차 수식(1)을 통한 1차 연산 과정과 2차 수식(2)을 통한 2차 연산 과정을 포함한 두 단계의 PID 연산을 통해, 실제온도 값이 목표온도 값에서 멀 때는 빠른 온도 제어를, 가까울 때는 정밀한 온도 제어를 수행함으로써, 효과적으로 실제온도 값을 목표온도 값에 맞출 수 있게 된다. 본 실시예의 온도 제어 과정에서, 제어부는 상기 두 단계를 통해 PID 연산을 수행되나, 이에 한정되지 않으며 필요시 온도 제어 단계를 보다 세분화하여 세 개 이상 복수의 단계로 제어를 수행할 수 있다.Through two stages of PID calculation, including the first operation process through the first equation (1) and the second operation process through the second equation (2), when the actual temperature value is far from the target temperature value, fast temperature control, When it is close, it is possible to effectively match the actual temperature value to the target temperature value by performing precise temperature control. In the temperature control process of this embodiment, the control unit performs PID operation through the above two steps, but is not limited thereto, and if necessary, the temperature control step may be further subdivided to perform control in three or more steps.

제어부(50)는 타이머 구동시 또는 타이머 설정 시간 경과 시 외부에 경고를 표시하여 시술 부위 냉각이 완료되었음을 알릴 수 있다.The controller 50 may notify the completion of cooling the treatment area by displaying a warning externally when the timer runs or when the timer setting time elapses.

이와 같이, 냉각재는 상기 냉각온도조절기(20)를 통과하면서 열교환을 하고 원하는 온도로 조정된다. 이에, 냉각재 분사에 따른 시술부위 온도가 안전범위 이하로 내려가는 것을 방지할 수 있다. 또한, 냉각재가 시술목적에 따라 제어된 냉각온도조절기(20)를 거침에 따라 시술 목적에 따른 온도로 조절되어 시술 부위로 분사된다. 이러한 냉각재의 온도 상승은 냉각 시술을 부드럽게 시작할 수 있게 하여, 냉각재가 직접 닿는 표면 세포에 대한 위험도를 최소화시킬 수 있다. 초반 급속 냉각 시술이 필요할 시 시술전 냉각재를 상기 냉각온도조절기(20)로 미리 통과시킴으로써 상기 냉각온도조절기(20)의 온도를 시술목적에 따른 온도로 만들 수 있다. 상기 제어부(50)는 냉각재를 기반한 흡열과 상기 냉각온도조절기(20)의 열원(21)의 발열을 동시에 사용하여 냉각재 및 냉각온도조절기(20)의 온도를 정밀하게 조절할 수 있다.In this way, the coolant exchanges heat while passing through the cooling thermostat 20 and is adjusted to a desired temperature. Accordingly, it is possible to prevent the temperature of the treatment area from falling below a safe range due to the spraying of the coolant. In addition, as the coolant passes through the cooling temperature controller 20 controlled according to the treatment purpose, the temperature is adjusted according to the treatment purpose and sprayed to the treatment site. This increase in the temperature of the coolant makes it possible to smoothly start the cooling procedure, thereby minimizing the risk to surface cells directly contacted by the coolant. When a quick cooling procedure is required in the early stage, the temperature of the cooling temperature controller 20 can be set to a temperature according to the purpose of the procedure by passing the coolant through the cooling temperature controller 20 in advance before the procedure. The controller 50 can precisely control the temperature of the coolant and the cooling thermostat 20 by simultaneously using heat absorption based on the coolant and heat generated by the heat source 21 of the cooling thermostat 20 .

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited thereto, and it is possible to make various modifications and practice within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings, and this is also the present invention. It is natural to fall within the scope of

10 : 국부냉각마취장치 12 : 하우징
14 : 분사구 20 : 냉각온도조절기
21 : 열원 22 : 발열판
23 : 방열핀 30 : 공급부
40 : 전원공급부 50 : 제어부
51 : 온도측정부 52 : 온도센서
53 : 입력부 54 : 표시부10: local cooling anesthesia device 12: housing
14: nozzle 20: cooling temperature controller
21: heat source 22: heating plate
23: radiation fin 30: supply unit
40: power supply unit 50: control unit
51: temperature measuring unit 52: temperature sensor
53: input unit 54: display unit

Claims

A cooling device for spraying a coolant to a target area,
a supply unit accommodating the coolant;
a nozzle fluidly connected to the supply unit through which the coolant supplied from the supply unit passes, wherein the nozzle increases the pressure of the coolant to increase the flow rate of the coolant passing through the nozzle;
a valve disposed between the supply and the nozzle, the valve blocking or allowing passage of the coolant from the supply to the nozzle;
a cooling temperature controller configured to control the temperature of the coolant by applying thermal energy to the coolant flowing out from the supply unit and spaced apart from the supply unit in a direction toward the nozzle; and
A cooling device comprising a; control unit for controlling the valve and the cooling thermostat.

According to claim 1,
A cooling device further comprising a housing in which the nozzle, the valve, the cooling thermostat and the controller are disposed.

According to claim 2,
In the supply unit, the refrigerant is stored in a compressed form.

According to claim 1,
A cooling device further comprising a; power supply unit for supplying power to the cooling thermostat.

According to claim 1,
Further comprising a spray hole through which the coolant is sprayed,
The cooling temperature controller is located between the spray hole and the nozzle,
The cooling device according to claim 1 , wherein the coolant is injected from the cooling device through the nozzle through the cooling thermostat after passing through the nozzle.

According to claim 1,
Further comprising a spray hole through which the coolant is sprayed,
The cooling device of claim 1 , wherein the cooling temperature controller is positioned between the injection hole and the supply part, and heats at least a part of the coolant passage formed from the supply part to the injection hole.

According to claim 6,
Further comprising a temperature measurement unit for measuring the temperature of the target region,
Wherein the control unit compares the temperature measured by the temperature measurement unit with a target temperature to control the heat energy provided by the cooling thermostat.

According to claim 7,
The control unit further includes an input unit for receiving a set value for the target temperature and a display unit for displaying the set value.

According to any one of claims 1 to 8,
The cooling device includes a heat source for generating heat and a heat exchange unit for transferring the heat generated from the heat source to the coolant.

According to claim 1,
The cooling device, wherein the cooling temperature controller does not directly provide heat to the nozzle.

According to claim 9,
The heat exchange unit includes a plurality of heat dissipating members that contact and exchange heat with the coolant.

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