KR20190124970A - Medical cooling device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉각재를 분사하는 제1 분사부와, 상기 목표영역의 경계에 열을 공급할 수 있는 경계열공급부(heat providing barrier) 및 상기 경계열공급부에 가해지는 열을 제어하는 제어부를 포함하여, 병변세포의 효과적 파괴, 주변 정상세포의 파괴 최소화, 냉각마취, 냉각에 의한 면역활성화 등 다양한 임상효과에 요구되는 냉각조건을 안정적으로 구현할 수 있는 의료용 냉각장치를 제공한다.The invention includes a first injection unit for injecting coolant, a heat providing barrier capable of supplying heat to the boundary of the target area, and a control unit for controlling heat applied to the boundary heat supply unit. The present invention provides a medical cooling apparatus that can stably implement cooling conditions required for various clinical effects such as effective destruction of cells, minimization of destruction of surrounding normal cells, cooling anesthesia, and immune activation by cooling.

Description

의료용 냉각장치{Medical cooling device}Medical cooling device

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

일반적으로 한랭요법(Cryotherapy)은, 병변세포를 제거-치료하기 위해 국소 부위를 냉각하는 것으로, 얼음조각에 의한 마사지, 미리 냉각된 냉각봉에 의한 전도를 이용하는 방법, 노즐을 통해 분사되는 냉각재(예: 드라이아이스, 액체질소)를 이용한 방법 등으로 피부 또는 장기 등 신체의 일부를 냉각시킴을 통해 이루어 진다. 이러한 국부냉각은 낮은 온도에서 병변세포를 파괴하여 제거-치료에 이용될 뿐만 아니라, 시술부위에 가해지는 냉각온도에 따라, 세포기능저하 (예: 신경마비), 면역활성화 및 세포자살 등의 다양한 임상효과를 가져올 수 있어, 주로 고온 세포사멸을 통한 제거-치료에 제한되어 사용되는 레이저 또는 RFA에 비해, 냉각마취, 면역질환치료 등 다양한 임상목적을 위해 사용할 수 있다. In general, cryotherapy is the cooling of topical areas to remove-treat lesion cells, massage with ice cubes, use of conduction with pre-cooled cold rods, coolant sprayed through nozzles (eg : Dry ice, liquid nitrogen) is used to cool parts of the body such as skin or organs. This local cooling is not only used to remove and treat lesion cells at low temperatures, but also depends on the cooling temperature applied to the treatment site, and can be used for various clinical functions such as cell dysfunction (e.g. nerve palsy), immune activation, and apoptosis. It can be used for various clinical purposes, such as cold anesthesia and immune disease treatment, compared to laser or RFA, which is mainly limited to removal-treatment through high temperature apoptosis.

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

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

상기한 한랭요법의 확장된 사용예인 냉각마취의 경우, 화학물질이 신경까지 확산하는데 그 시간이 소모되는 국소마취약(Lidocaine)과 달리, 신경온도를 물리적으로 냉각시켰을 때, 즉시 해당 부위의 마취 상태를 생성시킬 수 있어 여러 의료 시술 시 필요한 빠른 국소마취에 유용하다. 부연하면, 국소 부위 마취를 위한 마취제의 경우, 마취제가 두꺼운 피부층을 투과하여 통감 신경에 도달하기까지 시간이 오래 걸린다는 한계뿐만 아니라, 화학물질이 확산이 잘 안되는 피부의 경우, 직접 주사가 없이는 마취효과 또한 미비한 경우가 많다는 단점이 있다. 이러한 마취의 목적으로 냉각된 공기를 이용하여 피부의 국소부위를 통증을 절감시키는 종래 의료용 냉각장치가 개발되어 있으나, 공기의 낮은 열용량으로 인해 마취효과가 나타나는 온도까지 시술부위 온도를 낮추기 어려운 한계를 가진다. In the case of cold anesthesia, which is an extended use of the above-mentioned cold therapy, unlike local anesthetic (Lidocaine), which takes time for chemicals to spread to nerves, when the nerve temperature is physically cooled, the anesthetic state of the site is immediately changed. It can be used for rapid local anesthesia for many medical procedures. In addition, in the case of anesthetics for local anesthesia, not only does the anesthetic take a long time to penetrate the thick skin layer to reach the nerves of the nerve, but in the case of skin with poor diffusion of chemicals, anesthesia without direct injection There are also disadvantages that the effect is often insignificant. For the purpose of anesthesia, a conventional medical cooling apparatus has been developed that uses a cooled air to reduce pain in the local area of the skin. However, due to the low heat capacity of the air, it is difficult to lower the temperature of the procedure to an anesthetic effect. .

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

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

이처럼 냉각재의 고유온도가 아닌 세포사멸을 포함하여 신경마비온도 또는 면역활성화온도를 안정적으로 제어할 수 있는 의료용 냉각장치는, 한랭요법이 가지는 다양한 임상적 효과를 시술자의 숙련도에 의존하지 않고 정량적으로 구현함에 있어서 핵심적이라 할 수 있다.As such, the medical cooling device capable of stably controlling neuronal paralysis or immune activation temperature, including cell death rather than intrinsic temperature of the coolant, quantitatively realizes various clinical effects of cold therapy without depending on the skill of the operator. It's the key to that.

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

본 발명에 따른 의료용 냉각장치는 냉각재를 분사하는 제1 분사부와, 상기 목표영역의 경계에 열을 공급할 수 있는 경계열공급부(heat providing barrier) 및 상기 경계열공급부에 가해지는 열을 제어하는 제어부를 포함한다.The medical cooling apparatus according to the present invention includes a first injection unit for injecting coolant, a heat providing barrier capable of supplying heat to the boundary of the target region, and a control unit controlling heat applied to the boundary heat supply unit. It includes.

이때 본 발명에 따른 상기 경계열공급부는 열을 발생시킬 수 있는 발열부와 상기 목표영역 경계로 열을 전달하는 열매개체를 포함한다. In this case, the boundary heat supply unit according to the present invention includes a heat generating unit capable of generating heat and a fruit object transferring heat to the target area boundary.

그리고 본 발명에 따른 상기 발열부는 열전소자로 구성되고 상기 열전소자의 발열면이 상기 열매개체와 열적으로 결합되거나, 상기 발열부는 전기히터로 구성되고 상기 열매개체와 열적으로 결합될 수 있다.In addition, the heat generating unit according to the present invention may be composed of a thermoelectric element and the heat generating surface of the thermoelectric element is thermally coupled with the heat medium, or the heat generating part is composed of an electric heater and thermally coupled with the heat medium.

또한 본 발명에 따른 상기 열매개체는 열전도도 10W/m-K 이상의 재질로 만들어지고 목표영역과 접촉을 통해 상기 발열부의 열을 전달하고, 상기 열매개체는 상기 목표영역의 경계에 유체를 분사하는 제2 분사부로 구성되며, 상기 제2 분사부를 통해 흐르는 유체를 통해 상기 목표영역 경계에 열을 공급한다.In addition, the fruit object according to the present invention is made of a material having a thermal conductivity of 10W / mK or more and transfers the heat of the heat generating portion through contact with the target area, the fruit object is a second powder spraying fluid to the boundary of the target area Comprising a four-part, the heat is supplied to the target area boundary through the fluid flowing through the second injection.

더불어 본 발명에 따른 상기 제2 분사부는 상기 냉각재와 효율적인 열전달을 위해 복수의 핀(fin)을 형성하는 것이 바람직하다.In addition, the second injection unit according to the present invention preferably forms a plurality of fins for efficient heat transfer with the coolant.

그리고 본 발명에 따른 의료용 냉각장치는 상기 발열부와 상기 열매개체가 일체로 구성되어 제2 분사부를 이루고, 상기 열전소자의 냉각면이 상기 제1 분사부와 열적으로 결합하여 상기 목표영역의 경계부를 차등적으로 냉각할 수 있는 차등경계열전달부를 포함하며, 상기 차등경계열전달부의 냉각온도가 -40℃ 이상 10℃ 이하의 온도범위를 가진다.In the medical cooling apparatus according to the present invention, the heat generating portion and the fruit object are integrally formed to form a second spraying portion, and the cooling surface of the thermoelectric element is thermally coupled to the first spraying portion to form a boundary of the target area. It includes a differential boundary heat transfer unit that can be differentially cooled, the cooling temperature of the differential boundary heat transfer unit has a temperature range of -40 ℃ to 10 ℃.

또한 본 발명에 따른 상기 경계열공급부는 상기 목표영역 경계의 온도를 측정하기 위한 온도센서부를 포함하고, 상기 제어부는 미리 설정된 목표영역 온도조건과 상기 온도센서부에서 측정된 온도를 바탕으로 경계열공급부에 가해지는 열을 제어한다.In addition, the boundary heat supply unit according to the present invention includes a temperature sensor unit for measuring the temperature of the target area boundary, the control unit is based on a preset target area temperature conditions and the temperature measured by the temperature sensor unit in the boundary heat supply unit Control the heat applied.

본 발명에 따른 의료용 냉각장치에 의해 나타나는 효과는 다음과 같다. The effect of the medical cooling device according to the present invention is as follows.

냉각재 분사부에 인접한 위치에서 냉각재의 압력을 지속적으로 유지함을 통해 빠른 동적반응을 가지고 냉각재가 미리 설정한 열역학적 상태에 도달할 수 있다. 또한, 냉각재의 열역학적 상을 시술부위에 분사되기 직전에 제어하여 시술부위에 분사되는 냉각재의 온도가 원하는 온도로 조절된 채로 분사될 수 있는 효과가 있다. 또한, 냉각목표부위 이외의 시술부위에 열을 제어함으로써, 목표영역 외에서 과도한 냉각이 일어나지 않게 할 수 있는 효과를 가진다.By continuously maintaining the pressure of the coolant at a location adjacent to the coolant jet, the coolant can reach a pre-set thermodynamic state with fast dynamic response. In addition, by controlling the thermodynamic phase of the coolant just before the injection site, there is an effect that the temperature of the coolant injected to the treatment site can be sprayed while being adjusted to a desired temperature. In addition, by controlling the heat to the surgical site other than the cooling target site, there is an effect that can prevent excessive cooling outside the target area.

이러한 냉각재의 온도를 빠르게 제어하는 동시에 냉각부위를 통제함을 통해, 다양한 임상효과, 예를 들어, 냉각마취, 면역활성화를 이용한 병변세포치료, 정상세포 파괴를 최소화한 병변세포 사멸치료, 또는 다양한 임상효과를 복합적으로 조합한 치료, 예를 들어, 냉각마취에 해당하는 냉각조건을 먼저 적용한 후 통증이 최소화된 상태에서 수행하는 병변세포 사멸치료 등의 다양한 치료 프로토콜을 위한 냉각프로토콜을 안정적으로 구현할 수 있는 효과를 가진다.By rapidly controlling the temperature of the coolant and controlling the cooling site, various clinical effects such as cooling anesthesia, treatment of lesion cells using immunoactivation, treatment of lesion cells with minimal normal cell destruction, or various clinical It is possible to stably implement cooling protocols for various treatment protocols such as treatment of complex combinations of effects, for example, application of cooling conditions corresponding to cold anesthesia, followed by lesion cell death treatment performed with minimal pain. Has an effect.

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

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

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

I. 동적경계냉각제어I. Dynamic boundary cooling control

도 1a 내지 도 1e는 본 발명에 따른 동적 경계 냉각제어를 위한 냉각시스템 및 냉각장치의 구성을 도시한 도면이다. 본 발명은 냉각재가 이동하는 경로에 대응하여 냉각재의 온도조절이 가능하며, 실시예에 따르면 냉각재가 저장되는 저장부, 전달부 및 냉각장치의 각 구성 요소의 선택적 또는 서로 연계하여 히팅 또는 냉각을 통한 냉각재의 온도제어가 가능하다.1A to 1E are diagrams showing the configuration of a cooling system and a cooling apparatus for dynamic boundary cooling control according to the present invention. The present invention is capable of controlling the temperature of the coolant in response to the path of the coolant movement, and according to the embodiment through the heating or cooling of the storage unit, the delivery unit and the respective components of the cooling device is selectively or in conjunction with each other through Temperature control of the coolant is possible.

본 발명의 일 실시예에 의할 때, 냉각장치를 구성하는 냉각재압력유지부(Cryogen Pressure Keeper)의 냉각, 냉각재온도압력조절부(Cryogen Temperature Pressure Controller)의 히팅, 또는 경계열공급부(Heat Providing Barrier)의 냉각 또는 히팅을 통하여 냉각재의 정밀한 온도제어를 수행할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the cooling of the coolant pressure maintainer (Cryogen Pressure Keeper) constituting the cooling device, the heating of the coolant temperature pressure controller (Cryogen Temperature Pressure Controller), or the boundary heat supply (Heat Providing Barrier) Precise temperature control of the coolant can be performed by cooling or heating.

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

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

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

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

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 냉각재의 이동 경로에 따라 필요한 곳에 개폐부를 구비할 수 있고, 상기 개폐부는 상기 제어부(70)와 전기적으로 연결되어, 상기 제어부(70)의 제어에 의해 그 개폐가 제어되는 될 수 있다. 상기 개폐부는 솔레노이드 밸브 등으로 구현되어 개폐여부를 제어할 수 있고, 액추에이터 등으로 구현되어 냉각재의 유량까지 제어하도록 구성할 수 있다. 상기 적어도 하나의 개폐부는 제어부(70) 및 분사버튼과 전기적으로 연결되어, 사용자가 분사버튼을 조작함에 따라 발생한 신호가 상기 제어부(70)로 입력되고, 상기 제어부(70)가 이를 바탕으로 상기 개폐부를 제어하여, 냉각재의 분사가 원활이 이루어지도록 할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the opening and closing portion may be provided where necessary according to the movement path of the coolant, the opening and closing portion is electrically connected to the control unit 70, the opening and closing by the control of the control unit 70. Can be controlled. The opening and closing part may be implemented by a solenoid valve or the like to control whether the opening and closing, implemented by an actuator or the like may be configured to control the flow rate of the coolant. The at least one opening and closing unit is electrically connected to the control unit 70 and the injection button, the signal generated as the user manipulates the injection button is input to the control unit 70, the control unit 70 based on the opening and closing unit By controlling, the injection of the coolant can be made smoothly.

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

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

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

상기 저장부(10)인 냉각재탱크는 액화가스를 수용하는 통상의 봄베로, 그 내부에는 저온 고압의 액화 질소(N) 또는 이산화탄소(CO₂) 등을 수용할 수 있다. 그리고 상기 저장부(10)인 냉각재탱크의 유출부에는 사용자의 자동 또는 수동조작으로 개폐되는 밸브가 구비되어, 상기 밸브의 선택적인 개방으로 상기 저장부(10)인 냉각재탱크 내부에 수용된 고압의 냉각재 유출이 이루어진다.The coolant tank, which is the storage unit 10, is a common bomber for accommodating liquefied gas, and may contain liquefied nitrogen (N) or carbon dioxide (CO 2) at low temperature and high pressure therein. And the outlet of the coolant tank of the storage unit 10 is provided with a valve that is opened and closed by the user's automatic or manual operation, the high pressure coolant accommodated inside the coolant tank of the storage unit 10 by the selective opening of the valve Outflow takes place.

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

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

여기서 상기 온도압력조절부(40)와 전달부(20)가 연결되는 영역에 냉각재압력유지부(30)가 구비될 수 있는데, 상기 냉각재압력유지부(30)는 상기 온도압력조절부(40)로 유입되기 전의 냉각재를 고압의 상태로 유지되도록 하여, 상기 냉각재의 압력손실을 방지하고 빠른 응답속도로 냉각재의 분사가 이루어지도록 한다. Here, the coolant pressure holding unit 30 may be provided in an area where the temperature pressure adjusting unit 40 and the delivery unit 20 are connected, and the coolant pressure holding unit 30 is the temperature pressure adjusting unit 40. By maintaining the coolant before flowing into the high pressure state to prevent the pressure loss of the coolant is to be injected to the coolant at a fast response speed.

도 1b를 참조하면, 본 발명에 따른 냉각장치의 외관이 도시되어 있다. 일 실시예에 의할 때, 상기 냉각장치(100)는 헨드헬드형의 바디부를 포함할 수 있다. 상기 바디부는 치료 또는 사용 시 조작의 용이성을 위하여, 펜, 권총, 다각형 또는 기타 모양으로 형성되어, 사용자가 파지할 수 있는 파지부를 제공할 수도 있다1b, there is shown an appearance of a cooling apparatus according to the present invention. According to one embodiment, the cooling device 100 may include a hand-held body portion. The body portion may be formed in a pen, pistol, polygon, or other shape for ease of manipulation during treatment or use, and may provide a grip portion that can be gripped by a user.

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

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

상기 바디부의 외주에는 상기 제어부(70)와 전기적으로 연결된 복수 개의 버튼과 표시부가 외부로 노출되도록 구비되는데, 상기 복수 개의 버튼을 통해 냉각재의 분사 및 냉각재의 온도를 조절할 수 있고, 상기 표시부를 통해 냉각재의 온도/압력 및 피시술부위의 온도, 장치의 상태를 확인할 수 있다. 예를 들어, 상기 복수 개의 버튼 중 어떤 버튼은 미리 설정된 냉각프로토콜을 제어부로부터 자동으로 구현할 때 사용하는 버튼일 수 있으며, 다른 버튼은 작동 시 냉각재 온도압력조절기에 전력을 차단하거나 또는 공급하여 사용자가 임의로 냉각조건을 수동으로 조절할 때 사용할 수 있다.The outer circumference of the body portion is provided so that a plurality of buttons and a display portion electrically connected to the controller 70 are exposed to the outside, and the injection of the coolant and the temperature of the coolant can be adjusted through the plurality of buttons, and the coolant through the display portion. Temperature / pressure, temperature of the treatment site, and the condition of the device can be checked. For example, one of the plurality of buttons may be a button used to automatically implement a preset cooling protocol from the control unit, and another button may be used by the user to cut off or supply power to the coolant temperature pressure controller during operation. Can be used to manually adjust the cooling conditions.

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

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

도 1c를 참조하면, 목표 영역의 온도가 냉각재의 온도 제어에 대응하여 동적으로 제어되는 것을 알 수 있다. 일 실시예에 의할 때, 본 발명에 따른 의료용 냉각장치의 동적온도 제어는 피시술부위의 세포가 냉각에 의해 파괴되는 것을 방지하기 위해 피시술부위의 온도를 세포가 파괴되지 않는 해당 온도범위 내로 유지되도록 조절하는 것으로, 냉각재의 분사를 확인하고, 피시술부위의 온도를 추적하면서 기준 온도 이하로 냉각되면 냉각재의 냉각을 정지 또는 냉각재의 히팅을 통하여 피시술부위의 온도를 동적으로 조절할 수 있다.Referring to FIG. 1C, it can be seen that the temperature of the target region is dynamically controlled in response to the temperature control of the coolant. According to one embodiment, the dynamic temperature control of the medical cooling apparatus according to the present invention is to prevent the destruction of the cells of the surgical site by cooling the temperature of the surgical site within the temperature range that the cells are not destroyed. By adjusting to maintain the injection of the coolant, and after cooling to the reference temperature while tracking the temperature of the treatment site can stop the cooling of the coolant or dynamically adjust the temperature of the treatment site through the heating of the coolant.

즉, 냉각재의 정밀한 온도제어를 통하여, 냉각재의 가지는 기본적인 속성 온도와 상이한 온도로 냉각재를 목표영역에 분사할 수 있고, 이러한 냉각재의 온도제어는 냉각목표온도, 냉각 속도, 해동목표온도, 해동 속도 중 적어도 하나를 포함하여 제어할 수 있다.That is, through precise temperature control of the coolant, the coolant can be injected into the target region at a temperature different from the basic attribute temperature of the coolant, and the temperature control of the coolant is performed in the cooling target temperature, cooling rate, thawing target temperature, and thawing speed. Including at least one can be controlled.

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

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

Figure pat00001
Figure pat00001

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

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

Figure pat00002
Figure pat00002

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

Figure pat00003
Figure pat00003

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

본 발명의 실시예에 의할 때, 상기 변수들에 관계되어 냉각목표온도 또는 해동목표온도에 대한 반응속도(K/sec)를 나타내는 매개변수 G₃를 정의할 수 있으며, 구체적으로 동적 제어의 반응속도는 1℃/초 이상에 해당하는 G₃는 다음과 같이 한정된다.According to an embodiment of the present invention, in relation to the above variables, it is possible to define a parameter G3 which represents the reaction rate (K / sec) with respect to the cooling target temperature or the thawing target temperature, specifically, the reaction rate of the dynamic control. G 3 corresponding to 1 ° C / sec or more is defined as follows.

Figure pat00004
Figure pat00004

위 세가지 냉각매개변수에서 사용된, 상기 냉각목표온도 및 해동목표온도는 목표영역의 표면을 포함하고, 일 실시예에 의할 때, 목표영역으로부터 깊이 1mm 사이에서 측정된 온도를 말하는 것이다. 본 발명에 따른 의료용 냉각장치의 냉각목표온도가 시술부위의 표면온도에 해당할 때, -200℃ 이상 0℃ 이하의 범위를 가질 수 있고, 세포의 자살 온도범위로는 냉각목표온도가 -70℃ 이상 0℃ 이하의 범위를 가질 수 있고, 상기 해동목표온도는 상기 냉각목표온도 이상 37℃ 이하의 범위를 가질 수 있다.As used in the above three cooling parameters, the cooling target temperature and the thawing target temperature include the surface of the target area, and according to one embodiment, refers to a temperature measured between a depth of 1 mm from the target area. When the cooling target temperature of the medical cooling apparatus according to the present invention corresponds to the surface temperature of the treatment site, it may have a range of -200 ℃ to 0 ℃, the target temperature of the cell cooling target temperature is -70 ℃ The thawing target temperature may be in the range of 0 ° C. or less, and the thawing target temperature may be in the range of 37 ° C. or more.

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

도 1e는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각장치의 제어부의 동작을 나타낸 순서도이다. Figure 1e is a flow chart showing the operation of the controller of the cooling apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

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

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

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

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

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

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

그리고 상기 제2 온도센서부는 상기 제어부(70)와 전기적으로 연결되고, 상기 노즐부의 전단에 구비되어, 피시술부위의 온도를 측정하여 상기 제어부로 출력하는데, 이때 상기 제2 온도센서부는 피시술부위와 거리를 두고 피시술부위의 온도를 측정하는 비접촉 타입으로 구비되는 것이 바람직하다.The second temperature sensor unit is electrically connected to the control unit 70 and is provided at the front end of the nozzle unit to measure the temperature of the surgical site and output the measured temperature to the controller. It is preferably provided in a non-contact type for measuring the temperature of the surgical site at a distance from the.

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

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

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

또한, 제어부는 냉각매체로서, 이러한 냉각재가 일정한 온도로 유지되도록 냉각발생부를 제어할 수 있다. 다른 실시예로서, 제어부는 적어도 하나 이상의 온도값이 사전에 설정되고, 냉각이 수행되는 시간 동안 냉각재가 각 온도값을 순차적으로 또는 주기적으로 갖도록 냉각발생부를 제어할 수 있다. In addition, the control unit may control the cooling generating unit to maintain the coolant at a constant temperature as the cooling medium. In another embodiment, the control unit may control the cooling generation unit such that at least one or more temperature values are preset, and the coolant sequentially or periodically has each temperature value during the cooling time.

본 발명에 의할 때, 고출력 및 고정밀 냉각온도 제어를 통하여, 각 치료 목적에 따라 피부암, 양성종양, 염증성 질환, 면역이상질환 또는 질환별 최적화된 프로토콜을 설정하여, 상기 프로토콜에 따라 냉각장치를 제어할 수 있다. 또한, 제어부를 통하여 정밀 냉각 제어를 통해 주변 정상세포 사멸을 방지하고, 피부암, 양성종양, 염증성 질환, 면역이상 질환 또는 질환 별로 정확하고 안전한 맞춤형 냉각치료가 가능하다, 또한, 기술적 또는 임상적 차별화 통해 피부영역 및 타 치료영역으로 확대 가능함은 물론이고, 본 냉각장치를 이용하여 진단 및 치료 융복합 냉각장치를 구현할 수 있다.According to the present invention, through the control of high power and high-precision cooling temperature, by setting the optimized protocol for each skin cancer, benign tumor, inflammatory disease, immunodeficiency disease or disease according to each treatment purpose, controlling the cooling device according to the protocol can do. In addition, it is possible to prevent peripheral normal cell death through precise cooling control through the control unit, and accurate and safe customized cooling treatment for each skin cancer, benign tumor, inflammatory disease, immunological disorder or disease is possible, and also through technical or clinical differentiation. As well as being expandable to the skin area and other treatment areas, it is possible to implement a diagnostic and therapeutic fusion cooling device using the present cooling device.

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

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

상기 제어부는 미리 설정된 프로토콜에 따라 자동으로 동작하는 모드 및 사용자 운용 모드에 따라서 사용자로부터 입력받는 명령에 따라 동작하는 모드를 포함하며, 사용자 모드의 경우, 상기 온도센서부에서 측정된 온도데이터를 저장하여, 이러한 데이터를 이용하여 활용할 수 있다. 그리고 미리 설정된 온도 이하에서 냉각시와 갈은 주의를 요하는 모드의 경우, 사용자로부터 복수개의 버튼 조작을 입력받는 경우에 동작하도록 한정하여, 사용자의 조작 실수에 따른 오동작을 방지할 수 있다.The controller includes a mode that operates automatically according to a preset protocol and a mode that operates according to a command received from a user according to a user operating mode. In the case of a user mode, the controller stores temperature data measured by the temperature sensor unit. This data can then be used. In the case of the mode requiring the caution when cooling and grinding below a preset temperature, it is limited to operate when a plurality of button operations are input from the user, thereby preventing a malfunction due to a user's mistake of operation.

이하, 도 1e를 참조하면, 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각장치의 피시술부위 온도 제어방법을 단계별로 살펴보면 다음과 같다. Hereinafter, referring to FIG. 1E, a method of controlling the temperature of a surgical site of a cooling apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below.

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

먼저, 피시술부위의 온도를 해당 온도범위 내로 유지하기 위해 냉각재에 열을 제공하는 경우에는, First, when heat is supplied to the coolant to maintain the temperature of the surgical site within the temperature range,

a-1)단계로, 냉각재의 분사를 확인한다. 여기서 냉각재의 분사는 상기 노즐하우징에서 외부로 노출된 버튼을 사용자가 조작함에 따라 이루어지는데, 사용자가 버튼을 조작하면 이를 제어부가 감지하고, 상기 제어부는 감지된 버튼의 신호로 솔레노이드벨브를 통해 유로를 개방하면, 냉각재압력유지부를 통해 해당 고압력을 유지하고 있던 냉각재가 온도압력조절부로 유입되면서 노즐을 통해 냉각재의 분사가 이루어진다.In step a-1), confirm the injection of the coolant. In this case, the injection of the coolant is performed by a user operating a button exposed to the outside in the nozzle housing. When the user operates the button, the control unit detects the button, and the control unit opens a flow path through the solenoid valve as a signal of the detected button. When opened, the coolant maintained at the high pressure through the coolant pressure holding unit flows into the temperature pressure adjusting unit, and the coolant is injected through the nozzle.

이때 상기 제어부(50)가 냉각재의 분사 여부를 확인할 수 있고, 상기 냉각재의 분사가 이루어지지 않으면, 이에 대응하는 동작을 하거나, 냉각장치의 작동을 종료할 수 있다.In this case, the controller 50 may check whether the coolant is injected, and if the coolant is not injected, the controller 50 may perform a corresponding operation or terminate the operation of the cooler.

다음은 b-1)단계로, 분사되는 냉각재 및 피시술부위의 온도를 측정한다.Next, in the step b-1), the temperature of the injected coolant and the surgical site is measured.

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

상기 a-1)단계에서 냉각재의 분사가 확인되면, 제1 온도센서는 분사되는 냉각재의 온도를 실시간으로 측정하여 상기 제어부로 측정값을 인가할 수 있고, 제2 온도센서는 피시술부위의 온도를 실시간으로 측정하여 상기 제어부로 측정값을 인가한다.When the injection of the coolant is confirmed in step a-1), the first temperature sensor may measure the temperature of the injected coolant in real time and apply the measured value to the controller, and the second temperature sensor may measure the temperature of the surgical site. Measure in real time and apply the measured value to the controller.

다음은 c-1)단계로, 측정된 냉각재 및 피시술부위의 온도가 각각 기설정된 하한기준온도보다 낮은 온도인지 비교한다. 여기서 하한기준온도는 피시술부위의 세포가 파괴되지 않도록 하는 온도범위의 하한 기준으로, 일 실시에 의할 때, 치료부위, 치료 목적에 따라 상이하게 설정될 수 있다. 상기 하한기준온도는 상기 제어부에 기설정되어 있는 것이 바람직하나, 필요에 따라 사용자가 온도압력조절부에 구비된 버튼을 조작하여 임의 변경도 가능하다.Next, in step c-1), the measured temperatures of the coolant and the treated part are respectively lower than the preset lower limit reference temperature. Here, the lower limit reference temperature may be set differently according to the treatment site and the purpose of treatment as the lower limit reference of the temperature range for preventing the cells of the surgical site from being destroyed. The lower limit reference temperature is preferably set in the controller, but the user may optionally change the button by operating a button provided in the temperature pressure controller.

따라서 상기 b)단계에서 상기 제1 온도센서 및 제2 온도센서가 분사되는 냉각재 및 피시술부위의 온도를 측정하여 상기 제어부로 측정값을 인가하면, 상기 제어부는 상기 제1 온도센서 및 제2 온도센서를 통해 실시간으로 측정된 냉각재 및 피시술부위의 온도와 기설정된 하한기준온도와 비교하여 기설정된 하한기준온도보다 낮은 측정온도를 감지할 수 있다.Therefore, in step b), when the first temperature sensor and the second temperature sensor is measured the temperature of the coolant and the surgical site to be sprayed and the measured value is applied to the controller, the controller is the first temperature sensor and the second temperature The sensor may detect the measurement temperature lower than the preset lower limit reference temperature by comparing the temperature of the coolant and the treated part measured in real time with the preset lower limit reference temperature.

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

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

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

다음은 f-1)단계로, 측정된 냉각재 및 피시술부위의 온도가 각각 기설정된 상한기준온도보다 높은 온도인지 비교한다. 여기서 상한기준온도는 냉각재에 열을 제공하지 않는 발열부가 구동 off되거나 발열부에 가해지는 전력을 줄이는 시점으로, 상기 제어부에 기설정되어 있는 것이 바람직하나, 필요에 따라 사용자가 온도압력조절부에 구비된 버튼을 조작하여 임의 변경도 가능하다. 예를 들어, 상기 온도압력조절부에 인가되는 전력은 PID (proportional, integral, differential) 기법으로 제어될 수 있다.Next, in the step f-1), the measured temperatures of the coolant and the treated part are respectively higher than the preset upper limit reference temperature. Here, the upper limit reference temperature is a time point at which the heat generating unit which does not provide heat to the coolant is turned off or reduces the power applied to the heat generating unit. The upper limit reference temperature is preferably set in the control unit, but the user is provided with the temperature pressure adjusting unit if necessary. It can also be changed by operating the button. For example, the power applied to the temperature pressure controller may be controlled by a PID (proportional, integral, differential) technique.

따라서 상기 e-1)단계에서 상기 제1 온도센서 및 제2 온도센서가 분사되는 냉각재 및 피시술부위의 온도를 측정하여 상기 제어부로 측정값을 인가하면, 상기 제어부는 상기 제1 온도센서 또는 제2 온도센서를 통해 실시간으로 측정된 냉각재 및 피시술부위의 온도와 기설정된 상한기준온도와 비교하여 기설정된 상한기준온도보다 높은 측정온도를 감지할 수 있다.Therefore, in step e-1), when the temperature of the coolant and the treatment part to which the first temperature sensor and the second temperature sensor are sprayed is measured and the measured value is applied to the controller, the controller is configured to measure the first temperature sensor or the first temperature sensor. 2 The temperature sensor can detect the measured temperature higher than the preset upper limit reference temperature by comparing the temperature of the coolant and the treated part measured in real time with the preset upper limit reference temperature.

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

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

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

도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 의료용 냉각장치의 냉각압력유지부의 구성을 나타낸 도면이다.2a to 2b is a view showing the configuration of the cooling pressure holding unit of the medical cooling apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 의료용 냉각장치는 냉각재를 통해 목표영역을 냉각함에 있어, 냉각재를 저장하는 저장부(10)에서, 상기 냉각재를 냉각장치로 전달하는 전달부(20) 및 냉각장치의 냉각재온도압력조절부(40)로 유입되어, 상기 냉각재는 미리 설정된 온도와 압력으로 분사된다.In the medical cooling apparatus according to the present invention, in cooling the target area through the coolant, in the storage unit 10 for storing the coolant, the delivery unit 20 for transferring the coolant to the cooler and the coolant temperature pressure of the cooler are controlled. Flowing into the portion 40, the coolant is injected at a predetermined temperature and pressure.

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

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

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

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

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

일 실시예에 의할 때, 본 발명에 따른 냉각재압력유지부(30)는 냉각재온도압력조절부(40)의 근단, 즉 냉각재 유입측에 위치하며, 냉각재온도압력조절부(40) 및 냉각재압력유지부(30)는 냉각재 이송로를 포함한 결합부을 통하여 결합되어 있다. 상기 결합부는 고압밸브를 포함하며, 수동 또는 자동으로 동작 여부를 제어할 수 있다.According to one embodiment, the coolant pressure holding unit 30 according to the present invention is located at the proximal end of the coolant temperature pressure adjusting unit 40, that is, the coolant inlet side, and the coolant temperature pressure adjusting unit 40 and the coolant pressure. The holding part 30 is coupled through a coupling part including a coolant transfer path. The coupling part includes a high pressure valve and can control whether it is operated manually or automatically.

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

일 실시예에서, 상기 고압밸브는 on-off 기능을 수행하는 솔레노이드벨브로 구성될 수 있고, 이 때, 미리 설정된 유량을 솔레노이드벨브를 주기적으로 여는 시간을 조절함으로써 제어할 수 있다. In one embodiment, the high pressure valve may be composed of a solenoid valve to perform an on-off function, at this time, it is possible to control the predetermined flow rate by adjusting the time to periodically open the solenoid valve.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

냉각발생부(32)가 열전소자를 이용하는 경우, 열전소자에 전류를 인가하면, 펠티에 효과에 의하여, 열전소자에서 냉각재온도압력유지부와 접촉하는 면은 흡열이 일어나고, 열전소자에서 방열부(33)와 접촉하는 면은 발열이 일어날 수 있다. 이를 통해, 냉각발생부(32)와 대상체가 접촉하는 영역에서의 냉각열은 냉각발생부(32), 냉각재온도압력유지부를 통해 분사되는 냉각재로 전달되고, 냉각발생부(32)에서 발생되는 열은 후술하는 방열부(33)를 거쳐 외부로 방출될 수 있다. When the cooling generator 32 uses a thermoelectric element, when a current is applied to the thermoelectric element, due to the Peltier effect, the surface in contact with the coolant temperature pressure holding portion in the thermoelectric element is absorbed, and the heat dissipation portion 33 in the thermoelectric element The surface in contact with) may generate heat. As a result, the heat of cooling in the region where the cooling generator 32 is in contact with the object is transferred to the coolant injected through the cooling generator 32 and the coolant temperature pressure holding unit, and heat generated by the cooling generator 32. The light may be emitted to the outside via the heat dissipation unit 33 to be described later.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

여기서, 줄-톰슨 효과란 압축한 기체가 팽창할 때, 온도가 떨어지는 현상이다. 압력-온도로 이루어지는 열역학적 상에 연관해서 온도가 변하는 것으로, 공기를 액화시킬 때나 냉매를 통한 냉각에 응용되는 현상이다. 유체의 유로 안에 오리피스와 같은 조리개를 삽입할 경우, 유체의 온도가 조리개 뒤쪽에서 저하되는 현상이다. 가스가 자유 팽창(free expansion)할 때, 즉 외부와 일의 교환 없이 단열 팽창할 때는 거의 내부 에너지는 변하지 않는 현상으로 가스액화 장치로 저온을 얻기 위해 단열 자유 팽창시키는 효과를 말한다.Here, the Joule-Thomson effect is a phenomenon in which the temperature drops when the compressed gas expands. The temperature changes in association with a thermodynamic phase consisting of pressure and temperature, and is a phenomenon applied to liquefying air or cooling through a refrigerant. When the diaphragm such as an orifice is inserted into the fluid passage, the temperature of the fluid decreases behind the diaphragm. When the gas is free expansion, that is, when it is adiabatic expansion without exchanging work with the outside, almost no internal energy is changed, which is an effect of adiabatic free expansion to obtain a low temperature with the gas liquefaction apparatus.

줄-톰슨효과로, 상기 노즐을 통해 분사된 냉각재는 급격한 압력 해제로 냉각재 주변의 열을 빼앗아 냉각이 이루어지고, 상기한 냉각재가 피시술부위에 분사되면, 상기 냉각재가 피시술부위와 접촉하면서 냉각재가 피시술부위의 열을 빼앗아 피시술부위의 냉각이 이루어진다.By the Joule-Thomson effect, the coolant injected through the nozzle is cooled by taking heat around the coolant by rapid pressure release, and when the coolant is sprayed on the treatment site, the coolant is in contact with the treatment site. The heat is taken from the surgical site to cool the surgical site.

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

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

본 발명에 따른 냉각재온도압력조절부(40)는 분사전에 상기 냉각재에 열을 제공하여 정밀한 온도제어가 가능하도록 하는데, 일 실시예에 의할 때, 이런 구성을 통하여 냉각재의 분사 온도를 상승시켜, 피시술부위의 세포가 과냉각에 의해 괴사하지 않도록 피시술부위의 냉각 온도를 제어할 수 있다. Coolant temperature pressure control unit 40 according to the present invention to provide heat to the coolant before the injection to enable precise temperature control, according to one embodiment, by increasing the injection temperature of the coolant through this configuration In addition, the cooling temperature of the surgical site can be controlled so that the cells of the surgical site do not necrosis by supercooling.

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

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

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

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

이러한, 냉각재온도압력조절부(40)의 냉각재의 온도뿐만 아니라 압력을 조절하는 기능은, 냉각재온도압력조절부(40)에 가해지는 에너지로 인한 압력으로 인해, 냉각재의 흐름이 제한 받는 즉, 열역학적 능동밸브로써의 기능을 수행하여, 냉각재의 온도뿐만 아니라 유량 자체를 줄일 수 있다.The function of adjusting the pressure as well as the temperature of the coolant of the coolant temperature pressure control unit 40 is, due to the pressure due to the energy applied to the coolant temperature pressure control unit 40, the flow of the coolant is limited, that is, thermodynamic By functioning as an active valve, the flow rate itself as well as the temperature of the coolant can be reduced.

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

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

일 실시예에 의할 때, 상기 홀더부(42)는 내부에 냉각재가 유동하는 중공이 형성된 관 형태로, 상기 홀더부(42)의 외주면은 상기 발열부(44)가 접합 고정되는 접합고정면(47)으로 기능을 수행한다. 이때 상기 접합고정면(47)은 상기 홀더부(42)의 중심축을 기준으로 복수 개가 방사상 또는 대칭구조로 배치될 수 있는데, 일례로 도 3d와 같이, 상기 접합고정면(47)이 상기 홀더부(42)의 중공을 기준으로 4방으로 형성되어 총 4개의 발열부(44)가 각각 접합 고정될 수 있다.According to one embodiment, the holder portion 42 is in the form of a hollow tube with a coolant flows therein, the outer peripheral surface of the holder portion 42 is a joint fixing surface to which the heat generating portion 44 is bonded and fixed Function as 47. In this case, the joining fixing surface 47 may be disposed in a plurality of radial or symmetrical structures with respect to the central axis of the holder portion 42. For example, as shown in FIG. 3D, the joining fixing surface 47 is the holder portion. It is formed in four directions with respect to the hollow of the 42, a total of four heat generating portions 44 can be bonded and fixed respectively.

여기서 본 발명에서는 상기 홀더부(42)의 접합고정면(47)을 4방으로 형성되는 것으로 한정하여 설명하나, 이에 한정하지 않고 제어 온도범위 및 발열부(44)의 발열량에 따라 2방면, 3방면, 5방면 등 다양하게 적용될 수 있다.In the present invention, the bonding fixing surface 47 of the holder portion 42 is described as being limited to four sides, but not limited thereto, according to the control temperature range and the calorific value of the heat generating portion 44. It can be applied in various ways, such as direction.

이때 상기 발열부(44)는 외부의 전원으로 발열하는 열전소자로 구성되는 것이 바람직하나, 상기 발열부(44)를 외부의 전원으로 발열하는 니크롬선으로 이루어질 수 있다.At this time, the heat generating unit 44 is preferably composed of a thermoelectric element that generates heat by an external power source, but may be made of nichrome wire that generates the heat generating unit 44 by an external power source.

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

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

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

더불어 본 발명에 따른 상기 열전달매개체(43)는 열전달을 매개하는 열전달 매개체가 아니라, 스스로 발열하는 발열소재로 구성할 수도 있다. 일 실시예로, 상기 냉각재가 유동하는 상기 홀더부(42) 중공의 내부면을 따라 니크롬선으로 이루어진 발열소재가 설치되어, 상기 홀더부(42)의 중공을 통해 유동하는 냉각재에 직접 열을 제공할 수도 있다. In addition, the heat transfer medium 43 according to the present invention may be composed of a heating material that generates heat by itself, rather than a heat transfer medium that mediates heat transfer. In one embodiment, a heat generating material made of nichrome wire is installed along the inner surface of the hollow of the holder 42 in which the coolant flows, thereby providing heat directly to the coolant flowing through the hollow of the holder 42. You may.

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

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

IV. 냉각재 회전부 (Cryogen Cyclone Generator)IV. Cryogen Cyclone Generator

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따는 냉각재 회전부의 구성을 나타낸 도면이다. 보다 상세하게 도 4a 및 도 4b는 냉각재 회전부의 구성을 나타낸 도면이고, 도 4c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 사이클론생성부의 구성을 나타낸 도면이다. 본 발명에 따른 의료용 냉각장치는 냉각재를 사선으로 분사시켜 와류 형태의 회전운동을 통하여, 공기와 냉각재를 회전시킨 후, 외부로 분사되도록 하는 냉각재회전부(52)를 포함하며, 상기 냉각재회전부(52)는 그 내부에 핵심 구성요소로서 사이클론생성부(53)를 포함한다. 이하, 도면을 참조하여, 냉각재회전부(52)의 구성을 상세 설명하기로 한다.4A to 4C are views showing the configuration of the coolant rotating part according to the preferred embodiment of the present invention. 4A and 4B are views showing the configuration of the coolant rotating unit, and FIG. 4C is a view showing the configuration of the cyclone generating unit according to the preferred embodiment of the present invention. Medical cooling apparatus according to the present invention comprises a coolant rotating unit 52 for spraying the coolant in an oblique line to rotate the air and the coolant through the vortex-like rotational movement, and then injected to the outside, the coolant rotating unit 52 Includes a cyclone generator 53 as a core component therein. Hereinafter, the configuration of the coolant rotating unit 52 will be described in detail with reference to the drawings.

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

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

저장부에서 전달부를 통하여 전달된 냉각재는 상기 냉각재유입부(51)를 통하여 사이클론생성부(53)로 유입된다, 상기 사이클론생성부(53)는 유입된 냉각재를 사선으로 분사시켜 와류 형태의 회전운동을 통하여, 공기와 냉각재를 회전시킨 후, 외부로 분사되도록 구성한다. The coolant transmitted from the storage unit through the delivery unit is introduced into the cyclone generating unit 53 through the coolant inlet unit 51. The cyclone generating unit 53 injects the introduced coolant in an oblique line to rotate in the form of a vortex. Through the air and the coolant is rotated, and configured to be sprayed to the outside.

사선 방향으로 분산된 공기 및 냉각재의 혼합유체는 상기 냉각재회전부(52)의 내주면과의 직선 접촉이 아닌 사선 접촉을 함으로써, 냉각재의 흐름 자체를 조정하여 열전달매개체의 질량 증가가 없는 상태로 실질적인 접촉면적을 늘일 수 있다. 즉, 앞서 설명한 냉각재온도압력조절부에 구성된 열전달매개체와 달리, 늘어난 냉각재와의 접촉면적이 열전달매개체의 질량증가가 없는 상태로 이루어져, 열전달량을 늘이는 동시에 열적 반응 속도를 높일 수 있는 효과가 있다. 또한, 냉각재가 냉각재회전부(52) 내주면에서 회전 운동을 하면서 원심력에 의한 기체, 액체 또는 고체 상태의 냉각재가 냉각재회전부(52)의 내주면과 접촉에서 일어나는 마찰력의 차이로 인하여, 선별적이고 효과적으로 상기 냉각재의 분사속도 또는 분사 온도를 제어할 수 있는 효과가 있다. 예를 들어, 고체 상태의 냉각재가 가지는 높은 냉각재회전부(52) 내주면과의 마찰력으로 인해, 회전속도가 선택적으로 느려지며, 이로 인해 늘어난 냉각재회전부(52) 내주면과의 접촉 시간으로 인해, 냉각재회전부(52) 내주면으로부터 고체 상태의 냉각재로 주어지는 열전달이 선택적으로 늘어날 수 있다.The mixed fluid of air and coolant dispersed in the oblique direction is not in linear contact with the inner circumferential surface of the coolant rotating part 52 but in oblique contact, thereby adjusting the flow of the coolant to substantially increase the contact area without increasing the mass of the heat transfer medium. Can be increased. That is, unlike the heat transfer medium configured in the coolant temperature pressure control unit described above, the contact area with the increased coolant is in a state in which the mass of the heat transfer medium is not increased, thereby increasing the amount of heat transfer and at the same time increasing the thermal reaction rate. In addition, the coolant rotates on the inner circumferential surface of the coolant rotating unit 52 while the coolant in the gas, liquid or solid state due to the centrifugal force comes into contact with the inner circumferential surface of the coolant rotating unit 52. There is an effect that can control the injection speed or injection temperature. For example, due to the frictional force of the coolant rotating part 52 with the inner circumferential surface of the coolant in the solid state, the rotational speed is selectively lowered, and due to the increased contact time with the inner circumferential surface of the coolant rotating part 52, the coolant rotating part ( 52) The heat transfer from the inner circumferential surface to the solid coolant can optionally be increased.

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

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

사선방향 유로(56)에 의해 분사된 냉각재는 사선방향 유로(56)를 통하여 사선 방향으로 유출함과 동시에, 줄-톰슨 현상으로 냉각되어 분사된다. 상기 냉각재는 사선으로 유동한 후 냉각재회전부(52)의 내주면과 충동을 통하여 와류 운동을 하며, 외부로 분출되어 감소된 분사속도와 온도로 목표영역에 도달하게 된다.The coolant injected by the diagonal flow passage 56 flows out in the diagonal direction through the diagonal flow passage 56, and is cooled and injected by the Joule-Thomson phenomenon. The coolant flows in an oblique line and vortices through an impulse with the inner circumferential surface of the coolant rotating unit 52, and is ejected to the outside to reach the target region at a reduced injection speed and temperature.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명에 따른 냉각장치의 출력부 영역에는 냉각재를 분사하는 분사부(61) 및 경계열공급부(63)가 구비될 수 있다, 여기서, 경계열공급부(63)는 목표 영역, 즉 시술부위 이외의 영역으로, 냉각이 확산되는 것을 방지하기 위하여, 시술부위 경계에 열을 공급하는 기능을 수행한다. 또한, 경계열공급부(63)가 시술부위 경계에 공급되는 열을 통하여, 시술부위 중심부의 온도를 더 낮출 수 있고, 이를 통해 시술목적에 요구되는 냉각온도를 더 깊은 부위에서 주변 정상세포 파괴를 최소화한 상태에서 실현시키는 효과가 있다. 이때, 경계열공급부(63)에서 공급되는 열을 시술부위 주변의 온도가 냉각마취가 일어나는 온도로 유지되도록 제어됨을 통해, 단순 주변 정상세포 보호뿐만 아니라, 시술부위 중심에 위치하는 병변세포를 제거할 때 고통을 최소화할 수 있는 효과를 가진다. 5A and 5B, an injection unit 61 and a boundary heat supply unit 63 for injecting coolant may be provided in the output unit region of the cooling apparatus according to the present invention, wherein the boundary heat supply unit 63 is provided. Is a target region, that is, a region other than the treatment site, and serves to supply heat to the treatment site boundary in order to prevent cooling from being diffused. In addition, through the heat supplied from the boundary heat supply unit 63 to the treatment site boundary, the temperature at the center of the treatment site can be further lowered, thereby minimizing the destruction of surrounding normal cells at a deeper portion of the cooling temperature required for the treatment purpose. It is effective to realize in one state. At this time, the heat supplied from the boundary heat supply unit 63 is controlled to maintain the temperature around the surgical site at a temperature at which the cooling anesthesia occurs, so as to remove lesion cells located at the center of the surgical site as well as to protect the normal cells. It has the effect of minimizing pain.

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

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

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

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

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

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

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

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

일 실시예에 의할 때, 상기 제1 분사부(61)를 통해 분사되는 냉각재는 적어도 액체 입자 또는 기체 입자를 포함할 수 있으며, 상기 냉각재가 상기 제1 분사부(61)의 노즐로 분사됨으로써, 줄-톰슨효과(Joule-Thomson effect)에 의하여 온도가 내려간 냉각재가 피부의 국소부위를 냉각시킬 수 있다. According to an embodiment, the coolant injected through the first injector 61 may include at least liquid particles or gas particles, and the coolant is injected into the nozzle of the first injector 61. The coolant, cooled by the Joule-Thomson effect, can cool the skin.

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

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

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

상기 경계열공급부(63)에 의하여 피시술부위에 대한 경계가 형성됨으로써 피시술부위 외측으로 냉각재가 이동하는 것을 방지할 수 있으며, 피시술부위로 냉각재가 집중 분사되도록 유도함으로써 냉각 치료의 효율 및 정확성을 높여 안전성을 향상시킬 수 있다.By forming the boundary for the treatment site by the boundary heat supply unit 63, it is possible to prevent the coolant from moving to the outside of the treatment site, and to guide the injection of the coolant to the treatment site. Increase the safety.

도 5d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 비접촉 방식의 경계열공급부의 구성을 나타낸 도면이다.Figure 5d is a view showing the configuration of the boundary heat supply of the non-contact type in accordance with a preferred embodiment of the present invention.

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

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

여기서, 상기 제1 분사부(61)는 냉각재를 분사하고, 제2 분사부(62)는 분사재를 분사한다. 상기 냉각재가 수용되는 냉각재 탱크로부터 냉각재를 전달받아, 국소부위의 시술부위에 냉각재를 분사함으로써 피부를 냉각할 수 있는데, 이때 냉각재는 이산화탄소(CO₂)인 것이 바람직하나 이에 한정하는 것은 아니며, 피부의 시술목적에 따라 다른 냉각재로 적용가능하며, 상기 냉각재 탱크는 냉각재를 액화가스의 형태로 저장하는 것이 바람직하다.Here, the first sprayer 61 sprays the coolant, and the second sprayer 62 sprays the spray. The coolant may be delivered from the coolant tank in which the coolant is accommodated, and the skin may be cooled by spraying the coolant on a localized site, but the coolant is preferably carbon dioxide (CO₂), but is not limited thereto. According to the purpose it can be applied to other coolant, the coolant tank is preferably stored in the form of liquefied gas coolant.

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

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

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

일 실시예에 의할 때, 이러한 경계열 냉각부를 통하여, 시술 부위의 냉각온도를 -40℃ 이상 10℃ 이하의 온도범위를 제어하면서, 시술부위 이외의 영역으로 냉각에너지가 확산되는 것을 방지할 수 있다.According to one embodiment, through the boundary heat cooling unit, while controlling the cooling temperature of the treatment site temperature range of -40 ℃ to 10 ℃, it is possible to prevent the diffusion of cooling energy to the area other than the treatment site. have.

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

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

Claims (12)

냉각재를 통해 목표영역을 냉각하는 의료용 냉각장치에 있어서,
상기 냉각재를 분사하는 제1 분사부;
상기 목표영역의 경계에 열을 공급할 수 있는 경계열공급부(heat providing barrier); 및
상기 경계열공급부에 가해지는 열을 제어하는 제어부;를 포함하는 의료용 냉각장치.
In the medical cooling device for cooling the target area through the coolant,
A first injector for injecting the coolant;
A heat providing barrier capable of supplying heat to the boundary of the target area; And
And a control unit for controlling heat applied to the boundary heat supply unit.
청구항 1에 있어서,
상기 경계열공급부는,
열을 발생시킬 수 있는 발열부와 상기 목표영역 경계로 열을 전달하는 열매개체를 포함하는 의료용 냉각장치.
The method according to claim 1,
The boundary heat supply unit,
Medical cooling apparatus comprising a heat generating unit capable of generating heat and a fruit object to transfer heat to the boundary of the target area.
청구항 2에 있어서,
상기 발열부는,
열전소자로 구성되고 상기 열전소자의 발열면이 상기 열매개체와 열적으로 결합된 의료용 냉각장치.
The method according to claim 2,
The heating unit,
Medical cooling device comprising a thermoelectric element and the heat generating surface of the thermoelectric element is thermally coupled with the fruit.
청구항 2에 있어서,
상기 발열부는,
전기히터로 구성되고 상기 열매개체와 열적으로 결합된 의료용 냉각장치.
The method according to claim 2,
The heating unit,
Medical cooling device consisting of an electric heater and thermally coupled to the fruit entity.
청구항 2에 있어서,
상기 열매개체는,
열전도도 10W/m-K 이상의 재질로 만들어지고 목표영역과 접촉을 통해 상기 발열부의 열을 전달하는 의료용 냉각장치.
The method according to claim 2,
The fruit entity is,
A medical cooling apparatus made of a material having a thermal conductivity of 10 W / mK or more and transferring heat of the heat generating part through contact with a target area.
청구항 2에 있어서,
상기 열매개체는,
상기 목표영역의 경계에 유체를 분사하는 제2 분사부로 구성되고,
상기 제2 분사부를 통해 흐르는 유체를 통해 상기 목표영역 경계에 열을 공급하는 의료용 냉각장치.
The method according to claim 2,
The fruit entity is,
And a second injector for injecting a fluid to the boundary of the target area,
Medical cooling device for supplying heat to the target area boundary through the fluid flowing through the second injection.
청구항 6에 있어서,
상기 제2 분사부는,
상기 냉각재와 효율적인 열전달을 위해 복수의 핀(fin)을 형성한 의료용 냉각장치.
The method according to claim 6,
The second injection unit,
Medical cooling apparatus formed with a plurality of fins for efficient heat transfer with the coolant.
청구항 6에 있어서,
상기 발열부와 상기 열매개체가 일체로 구성되어 제2 분사부를 이루는 의료용 냉각장치.
The method according to claim 6,
Medical cooling apparatus comprising the heat generating portion and the fruit object integrally to form a second injection portion.
청구항 8에 있어서,
상기 열전소자의 냉각면이 상기 제1 분사부와 열적으로 결합하여 상기 목표영역의 경계부를 차등적으로 냉각할 수 있는 차등경계열전달부를 포함한 의료용 냉각장치.
The method according to claim 8,
And a differential boundary heat transfer part capable of differentially cooling the boundary of the target area by thermally coupling the cooling surface of the thermoelectric element with the first injection part.
청구항 8에 있어서,
상기 차등경계열전달부의 냉각온도가 -40℃ 이상 10℃ 이하의 온도범위를 가지는 의료용 냉각장치.
The method according to claim 8,
Medical cooling apparatus having a temperature range of -40 ℃ to 10 ℃ cooling temperature of the differential boundary heat transfer unit.
청구항 1에 있어서,
상기 경계열공급부는,
상기 목표영역 경계의 온도를 측정하기 위한 온도센서부를 포함하는 의료용 냉각장치.
The method according to claim 1,
The boundary heat supply unit,
Medical cooling apparatus including a temperature sensor for measuring the temperature of the target area boundary.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는,
미리 설정된 목표영역 온도조건과 상기 온도센서부에서 측정된 온도를 바탕으로 경계열공급부에 가해지는 열을 제어할 수 있는 의료용 냉각장치.
The method according to claim 1,
The control unit,
And a medical cooling device capable of controlling heat applied to the boundary heat supply unit based on a predetermined target region temperature condition and the temperature measured by the temperature sensor unit.
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