KR20230132429A - 일회용 냉각 팁 - Google Patents

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Abstract

본 출원의 일 실시예에 따른 냉각장치는, 냉각재가 유동하는 제 1 채널을 포함하는 노즐부, 상기 노즐부를 통과한 상기 냉각재가 이동하는 제 2 채널을 제공하여 상기 노즐부로부터 배출되는 상기 냉각재가 상기 제 2 채널을 통과함에 따라 냉각되는 냉각매체 및 상기 냉각매체와 결합되고, 상기 냉각매체 및 상기 냉각매체를 통과한 상기 냉각재와 직접 접촉하여 냉각되는 냉각팁를 포함한다.

Description

일회용 냉각 팁 {DISPOSABLE COOLING TIP}
본 발명은 냉각재를 이용한 냉각방법 및 냉각장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉각재를 분사하여 목표 영역을 선택적으로 냉각시키는 냉각방법 및 냉각장치에 관한 것이다.
냉각을 이용한 한랭 의료 기술은 통증의 제거, 마취, 병변 제거, 여드름 치료, 색소 침착 조절, 탈모 치료, 국소적인 지방 감소, 성형 수술, 가려움증의 완화, 염증 축소, 자가 면역 반응 억제 등의 목적으로 사용되고 있다.
특히 의학 분야에서, 극저온물질(Cryogen), 아이스, 열전소자, 냉각된 공기나 물 등은 한랭 기술에 사용되는 대표적인 재료이다.
신체 조직의 열용량이 크다는 것을 감안할 때, 극저온물질에 기반한 한랭 의료 기술은 신체 조직을 냉각시키기 위한 가장 효율적인 수단이며 다양한 유형의 병변을 제거하기 위해 피부학 분야에서 활발히 논의되고 있다.
그러나 이러한 극저온물질은 온도제어가 힘들고 극저온물질 외의 냉각의 수단은 효율적으로 신체 조직을 냉각시키지 못해, 한랭 의료 기술이 여러 의학적 증상에 사용될 수 있는 임상학적 예상에도 불구하고, 현재까지 조직 절제 등 수술적 요법 외에 효과적으로 사용되고 있지 않다.
현재 한랭 의료 시술에서 가장 많이 쓰이고 있는 극저온냉각물질로 신체 조직을 냉각하는 수단에 있어, 냉각 온도의 조절은 냉각재의 단순 속도 조절 또는 냉각재와 다른 유체와의 혼합 등을 통해서 이루어지고 있는 실정이어서 넓은 범위의 온도에서 정밀한 제어가 힘들다.
예를 들어, 지금까지도 마취, 통증 완화, 여드름 치료, 피부착색 조절 및 탈모 치료 등의 의료 영역에 한랭 의료 기술을 적용하기에는 온도 제어의 정밀함이 부족하여 만족스러운 결과를 가져오고 있지 못하다.
본 발명은 보다 정밀하고 효율적인 냉각 기술을 제공함에 있고, 본 발명의 수단은 앞에서 언급한 병변의 치료에 진일보한 효과를 가져올 것으로 기대한다.
구체적으로, 본 발명은 극저온물질(냉각재로 칭함)을 신체에 적용함에 있어, 냉각재의 열역학적 상태를 제어하는 것이고 대표적으로는 Joule-Thompson 효과에 의해 정밀하게 온도를 제어할 수 있는 냉각 장치를 소개할 것이다. 특히 본 발명에 한랭 의료 기술은 적용하고자 신체 목표 영역의 온도, 목표 영역의 깊이, 목표 영역의 넓이 등을 정밀하고 신속하게 제어할 수 있다.
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 냉각 장치 및 냉각 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 냉각재가 유동하는 제 1 채널을 포함하는 노즐부, 상기 노즐부를 통과한 상기 냉각재가 이동하는 제 2 채널을 제공하여 상기 노즐부로부터 배출되는 상기 냉각재가 상기 제 2 채널을 통과함에 따라 냉각되는 냉각매체 및 상기 냉각매체와 결합되고, 상기 냉각매체 및 상기 냉각매체를 통과한 상기 냉각재와 직접 접촉하여 냉각되는 냉각팁을 포함하는 냉각장치가 제공될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각장치는, 냉각재가 유동하는 제 1 채널을 포함하는 노즐부; 상기 노즐부를 통과한 상기 냉각재가 이동하는 제 2 채널을 제공하여 상기 노즐부로부터 배출되는 상기 냉각재가 상기 제 2 채널을 통과함에 따라 냉각되는 냉각매체; 및 상기 냉각매체와 결합되고, 상기 냉각매체 및 상기 냉각매체를 통과한 상기 냉각재와 직접 접촉하여 냉각되는 냉각팁을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 냉각 장치 및 냉각 방법에 의해 나타나는 효과는 다음과 같다.
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, 목표 영역 외에서 과도한 냉각이 일어나지 않게 할 수 있는 효과를 가진다.
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.
또한, 분사부로부터 분출된 냉각재 또는 냉각매체가 환자의 신체에 닿은 냉각팁을 냉각함으로써 냉각효율을 높일 수 있고, 냉각되어야 하는 환부를 정확하게 타겟팅함으로써 환부의 고통 경감 및 마취 효과를 높일 수 있다.
도 1 은 본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 3은 본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치의 구조를 설명하지 위한 도면이다.
도 4는 본 출원의 제1 실시예에 따른 냉각 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 출원의 제1 실시예에 따른 냉각 장치의 단면도이다.
도 6 은 본 출원의 다른 실시예에 따른 천공 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 은 본 출원의 다른 실시예에 따른 천공 구조 및 냉각재한정저장부를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 출원의 제2 실시예에 따른 냉각 장치를 포함하는 냉각 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 시스템을 도시한 것이다.
도 10은 본 출원의 제2 실시예에 따른 냉각 장치의 단면도 이다.
도 11은 본 출원의 다른 실시예에 따른 냉각재냉각부를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 출원의 제3-1 실시예에 따른 분사부를 나타내는 사시도이다.
도 13은 본 출원의 제3-1 실시예에 따른 분사부를 나타내는 투영도이다.
도 14은 본 출원의 제3-1 실시예에 따른 분사부를 나타내는 분해도이다.
도 15는 본 출원의 제3-1 실시예에 따른 분사부의 결합 과정을 설명하기 위한 도이다.
도 16은 본 출원의 제3-1 실시예에 따른 분사부를 나타내는 단면도이다.
도 17은 본 출원의 제3-1 실시예에 따른 냉각팁을 나타내는 사시도이다.
도 18은 본 출원의 제3-1 실시예에 따른 냉각매체를 나타내는 사시도이다.
도 19는 본 출원의 제3-2 실시예에 따른 분사부를 나타내는 투영도이다.
도 20는 본 출원의 제3-2 실시예에 따른 분사부를 나타내는 분해도이다.
도 21는 본 출원의 제3-2 실시예에 따른 분사부의 결합 과정을 설명하기 위한 도이다.
도 22는 본 출원의 제3-2 실시예에 따른 분사부를 나타내는 단면도이다.
도 23는 본 출원의 제3-2 실시예에 따른 냉각팁을 나타내는 사시도이다.
도 24는 본 출원의 제3-2 실시예에 따른 냉각매체를 나타내는 사시도이다.
도 25는 본 출원의 제3-2 실시예에 따른 노즐 가이드부를 나타내는 분해도이다.
도 26은 본 출원의 제3-2 실시예에 따른 오리피스를 나타내는 사시도이다.
본 발명에서는 냉각재를 사용하는 한랭 의료 기술을 제시함에 있어서 크게 안구와 안구 외의 신체 조직을 마취 또는 치료하는 제품 및 기술을 설명할 것이다.
안구에 주사를 시술(Intravitreal injection)하거나 라식 또는 라섹 등의 시력 교정술을 진행하기 위해서는 먼저 환자의 안구를 마취시킬 필요가 있다. 마취제의 경우 마취제가 통감 신경에 도달하기까지 시간이 걸린다는 한계 및 화학물질의 확산이 잘 안될 가능성으로 인해 마취 효과가 미비할 수 있다. 이를 효과적으로 보완하기 위해 본 발명은 냉각재를 안구에 분사하여 안구 주사 시술 및 시력교정술 등을 시행하기 전에 안구를 마취시킬 수 있는 장치 및 방법을 제안한다.
특히, 안구 마취의 경우 주사가 삽입되는 부분만을 효과적으로 마취하기 위한 정밀성과 환자가 마취된 이후 주된 의료시술을 받기 위한 대기 시간을 줄이고자 신속성이 요구된다. 안구 마취의 정밀한 제어를 위해 의사는 사용이 간편하고 휴대성이 높은 의료기기에 대한 요구도가 높으며, 따라서 마취를 하기 위한 냉각재는 의사의 사용성을 방해하지 않도록 소량으로 의료기기 내에 탑재될 필요가 있다.
본 발명에서 제안하는 소량의 냉각재를 보관하는 용기 또는 카트리지 타입의 냉각재 제품을 적용하는 장치는 높은 휴대성을 가지고 있으며, 냉각재의 소모 시 교체가 용이하도록 설계되어 있다.
반면, 안구 이외 피부 등의 신체에 한랭 의료 기술을 적용할 경우는 한 환자당 다수회의 시술을 진행해야 하는 특성상 소모되는 냉각재의 양이 매우 많다. 이러한 경우 의료기기에 탈부착되어 교체되는 냉각재 제품은 빠른 냉각재의 소모로 인하여 의사의 사용성을 저해할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 냉각 장치 외부의 용량이 큰 냉각재 저장장치 등으로부터 냉각재를 공급받아 여러 번 시술하더라도 교체의 필요성이 적은 방식의 냉각 장치 또한 개시할 것이다.
상기 두가지 타입의 냉각 장치는 병변 및 의사의 선호도에 따라 선택적으로 적용할 수 있는 장점을 가지고 있으며, 상호 배타적이지 않다.
본 출원의 상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해질 것이다. 다만, 본 출원은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다.
도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이며, 또한, 구성요소(element) 또는 층이 다른 구성요소 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 구성요소 또는 층의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 구성요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 원칙적으로 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명하며, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 출원과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 출원의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2, 제11, 제12, 제21, 제22 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 이하의 실시예에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타낸 것으로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등이 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소들이 직접적으로 연결된 경우뿐만 아니라 막, 영역, 구성요소들 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다. 예컨대, 본 명세서에서 막, 영역, 구성 요소 등이 전기적으로 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소 등이 직접 전기적으로 연결된 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 간접적으로 전기적 연결된 경우도 포함한다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각장치는, 냉각재가 유동하는 제 1 채널을 포함하는 노즐부; 상기 노즐부를 통과한 상기 냉각재가 이동하는 제 2 채널을 제공하여 상기 노즐부로부터 배출되는 상기 냉각재가 상기 제 2 채널을 통과함에 따라 냉각되는 냉각매체; 및 상기 냉각매체와 결합되고, 상기 냉각매체 및 상기 냉각매체를 통과한 상기 냉각재와 직접 접촉하여 냉각되는 냉각팁을 포함할 수 있다.
상기 냉각팁은, 상기 냉각매체와 결합되는 냉각매체 결합부; 및 상기 냉각매체 결합부 전단에 위치하고, 상기 냉각매체 결합부보다 폭 또는 직경이 작은 외면을 포함하는 냉각재 접촉부를 포함할 수 있다.
상기 냉각재 접촉부의 전단은 폐쇄된 면으로 구성되고, 상기 냉각재 접촉부 및 상기 냉각매체 결합부의 내부는 빈 공간으로 정의될 수 있다.
상기 냉각팁은 상기 냉각매체 결합부를 통하여 상기 냉각 매체로부터 전도의 방식으로 전달된 열의 흐름을 전달받고, 상기 냉각재 접촉부를 통하여 상기 냉각매체를 통과한 상기 냉각재로부터 전도 또는 대류 중 어느 하나의 방식으로 전달된 열의 흐름을 전달받아 냉각될 수 있다.
상기 냉각팁 및 상기 냉각매체는 금속으로 이루어질 수 있다.
상기 냉각팁은 교체하여 사용할 수 있다.
상기 냉각팁은 상기 냉각재 접촉부의 전단에 환자의 안구에 접촉될 경우 상기 안구에 자국을 형성시키는 마커를 더 포함하되, 상기 마커의 직경은 3mm 이하일 수 있다.
상기 제 1 채널의 전단의 직경은 상기 제 1 채널의 전단 외 영역의 직경보다 작을 수 있다.
상기 제 2 채널의 직경은 상기 제 1 채널의 직경보다 크고, 상기 노즐부의 외경과 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 노즐부를 둘러싸도록 위치하여 상기 노즐부를 포지셔닝하는 노즐부 절연체; 및 상기 노즐부 절연체의 후단과 결합되어, 상기 노즐부 절연체에 탄성을 제공하는 스프링을 포함하는 탄성결합부;를 더 포함할 수 있다.
상기 냉각팁과 상기 냉각매체는 상기 탄성결합부에서 제공하는 탄성력을 상기 노즐부 절연체로부터 전달받아 밀착가압될 수 있다.
상기 노즐부 절연체를 둘러싸도록 위치하는 절연체 커버; 상기 절연체 커버를 둘러싸도록 위치하는 전단 커버; 및 상기 전단커버의 후단에 위치하고, 상기 전단커버의 후단 및 상기 노즐부 절연체의 후단과 결합되는 후단 커버;를 더 포함할 수 있다.
상기 냉각재 접촉부는 상기 전단커버의 개구부를 통해 외부로 노출될 수 있다.
상기 냉각매체 및 상기 노즐 사이에 위치하여, 상기 냉각매체 및 상기 노즐의 결합 및 정렬을 유도하는 노즐 가이드부; 및 상기 노즐 가이드부 및 상기 노즐부 사이에 위치하여, 상기 냉각매체에 상기 냉각재를 전달하는 오리피스;를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각장치는 냉각재가 유동하는 제 1 채널을 포함하는 노즐부; 상기 노즐부와 연결되어 상기 노즐부에 전달하는 상기 냉각재의 양을 조절하는 밸브; 상기 노즐부로부터 전달받은 냉각재에 의해 냉각되는 냉각매체; 및 상기 냉각매체로부터 전달받은 열의 흐름으로 인해 냉각되는 냉각팁;을 포함하고, 상기 냉각매체는 상기 냉각팁의 내부 공간에 인입되어 결합될 수 있다.
상기 냉각팁은 제 1전단부 및 상기 제 1 전단부보다 폭 또는 직경이 큰 제 1 후단부를 포함하고, 상기 냉각매체는 제 2 전단부 및 상기 제 1 전단부보다 폭 또는 직경이 큰 제 2 전단부를 포함하되, 상기 제 2 전단부는 상기 제 1 전단부에 인입되어 결합되고, 상기 제 2 후단부는 상기 제1 후단부에 인입되어 결합될 수 있다.
상기 제 1 전단부 및 제 2 전단부는 각각 폐쇄된 전단면을 포함하고, 상기 제 2 전단부의 전단면은 상기 제 1 전단부의 전단면에 접촉하여 상기 냉각팁을 냉각시킬 수 있다.
상기 제 1전단부, 상기 제 1후단부, 상기 제 2 전단부 및 상기 제 2 후단부는 원통형 외주 형상을 가질 수 있다.
상기 냉각팁은 상기 제1 전단부에 환자의 안구에 접촉될 경우 상기 안구에 자국을 형성시키는 마커를 더 포함하고, 상기 마커의 직경은 3mm 이하일 수 있다.
상기 냉각매체 및 상기 노즐 사이에 위치하여, 상기 냉각매체 및 상기 노즐의 결합 및 정렬을 유도하는 노즐 가이드부; 및 상기 노즐 가이드부 및 상기 노즐부 사이에 위치하여, 상기 냉각매체에 상기 냉각재를 전달하는 오리피스;를 포함할 수 있다.
상기 노즐 가이드부, 상기 노즐부 및 상기 오리피스가 결합되는 경우 상기 오리피스의 전단은 상기 노즐 가이드부의 전단을 통과하여 위치할 수 있다.
상기 오리피스에서 상기 냉각재가 흐르는 통로의 직경은 상기 제 1 채널의 직경보다 작을 수 있다.
상기 노즐부 또는 상기 오리피스로부터 배출되는 냉각재는 상기 냉각매체를 전도 또는 대류 중 적어도 어느 하나의 방식으로 냉각시킬 수 있다.
상기 노즐부를 둘러싸도록 위치하여 상기 노즐부를 포지셔닝하는 노즐부 절연체; 및 상기 노즐부 절연체의 후단과 결합되어, 상기 노즐부 절연체에 탄성을 제공하는 스프링을 포함하는 탄성결합부;를 더 포함할 수 있다.
상기 냉각팁과 상기 냉각매체는 상기 탄성결합부에서 제공하는 탄성력을 상기 노즐부 절연체로부터 전달받아 밀착가압될 수 있다.
상기 냉각매체는 홈을 더 포함하고, 상기 홈에는 온도 센서가 위치할 수 있다.
상기 냉각팁의 열용량은 상기 냉각매체의 열용량의 0.1 내지 5배일 수 있다.
상기 노즐부와 상기 냉각매체 사이에 위치하며, 상기 냉각매체로 전달되는 상기 냉각재의 온도를 조절하는 분사온도조절부를 더 포함할 수 있다.
<냉각 장치(10000)>
본 출원의 일 실시예에 따르는 냉각 장치(10000)는 복사(radiation), 전도(conduction) 및/또는 대류(convection) 중 적어도 하나의 현상이 일어나는 환경에서 목표 영역(target region: TR)의 온도를 낮추는 데에 이용되는 장치일 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르는 냉각 장치(10000)는 기체(gas), 액체(liquid) 및/또는 고체(solid) 상(phase)의 물질(예, 냉각재)을 분사하여 목표 영역(TR)에의 온도를 낮추는 장치일 수 있다.
일 예로, 상기 냉각 장치(10000)는 냉각재를 분사하고, 상기 냉각재는 상기 목표 영역(TR)과 접촉할 수 있다. 상기 목표 영역(TR)과 상기 냉각재의 접촉을 통해 전도(conduction)에 의한 열 전달이 발생할 수 있다. 상기 냉각 장치(10000)는 상술한 과정을 통해 목표 영역(TR)의 적어도 일 부분을 냉각할 수 있다.
다른 예로, 상기 냉각 장치(10000)는 냉각재를 분사하고, 상기 냉각재는 상기 목표 영역(TR)의 일 영역 상을 유동할 수 있다. 상기 목표 영역(TR)에서는 상기 냉각재의 유동을 통해 대류(convention)에 의한 열 전달이 발생할 수 있다. 상기 냉각 장치(10000)는 상술한 과정을 통해 목표 영역(TR)의 적어도 일 부분을 냉각할 수 있다.
또 다른 예로, 상기 냉각 장치(10000)는 냉각재를 분사하고, 상기 냉각재는 상기 목표 영역(TR)상에 잔류할 수 있다. 상기 목표 영역(TR)에서는 잔류한 냉각재 중 일부는 상변화에 의해 열 전달이 발생할 수 있다. 보다 구체적인 예를 들어, 상기 액체상의 냉각재가 상기 목표 영역(TR)에 잔류하다 기체로 상변화를 수행하는 경우, 상기 냉각재는 상기 목표 영역(TR)으로부터 증발열 또는 승화열에 상응하는 열을 전달받아, 상기 목표 영역(TR)을 냉각할 수 있다.
상술한 과정은 동시에 일어날 수 있고, 순차적으로 일어날 수 있으며, 적어도 하나의 현상만 발생할 수 도 있다. 또한, 이에 한정되지 않고, 상기 냉각 장치(10000)는 당업자에게 용이한 범주에서 다양한 방식을 이용하여 목표 영역(TR)을 냉각시킬 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는 목표 영역(TR)에 대한 냉각을 수행할 수 있다. 일 예로, 상기 목표 영역(TR)은 사람의 신체와 관련된 일 영역일 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 목표 영역(TR)은 상기 표피에 위치하는 각질층, 과립층, 유극층 및/또는 기저층 등일 수 있다. 다른 구체적인 예를 들어, 상기 목표 영역(TR)은 진피에 위치하는 땀샘, 모낭, 피지샘 및/또는 지방층 등일 수 있다. 다른 구체적인 예를 들어, 상기 목표 영역(TR)은 구강 점막, 눈 점막(결막) 등일 수 있다. 또 다른 구체적인 예를 들어, 상기 목표 영역(TR)은 표피조직, 상피조직, 결합조직, 연골조직, 골조직, 혈액, 임파, 근조직 및/또는 신경조직 등을 포함하는 조직(tissue)일 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는 다양한 분야에서 활용 될 수 있다. 예를 들어, 상기 냉각 장치(10000)는 목표 영역(TR)에의 냉각을 수행하여 목표 영역(TR)에의 마취 효과를 유도하기 위해 이용되거나, 병변세포의 효과적 파괴를 위해 이용될 수 있다. 또는, 본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는 목표 영역(TR)에의 냉각을 수행하여 국소부위의 지방 감소, 피부 노화의 개선, 가려움증의 완화, 염증의 감소, 자가 면역 반응 억제 등의 효과를 유도할 수 있다. 또는, 본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는 목표 영역(TR)에의 냉각을 수행하여 저색소침착 효과를 유발하여, 기미 또는 주근깨와 같은 과색소침착을 제거하거나 개선할 수 있다.
이에 한정되지 않고, 상기 냉각 장치(10000)는 냉각조건을 안정적으로 구현하여 다양한 임상효과를 발생시키기 위해 이용될 수 있다.
본 출원의 해결하고자 하는 일 과제는, 정밀한 냉각 제어를 수행할 수 있는 냉각 장치(10000)를 제공하는 것이다.
이하에서는, 본 출원의 일 실시예에 따르는 냉각 장치(10000)에 대해서 설명하기로 한다.
1. 냉각 장치(10000)의 구성요소
도 1 은 본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는 냉각재공급부(1000), 유량조절부(2000), 냉각재상태조절부(3000), 분사부(4000), 제어부(5000) 및 센서부(6000)를 포함할 수 있다.
다만, 위의 기재는 본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)가 위의 구성요소를 포함할 수 있다는 것을 명확히 개시하는 것일 뿐, 본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)의 형태가 상기 냉각 장치(10000)의 구성요소 중 적어도 하나의 구성요소는 제거된 장치이거나, 상기 냉각 장치(10000)의 구성요소 이외의 다른 구성을 더 포함하는 장치이거나, 상기 냉각 장치(10000)의 일부 구성요소가 복수개 포함되는 장치일 수 있음은 물론이다.
이하에서는, 보다 구체적인 이해를 위하여, 냉각재공급부(1000), 유량조절부(2000), 냉각재상태조절부(3000), 분사부(4000), 제어부(5000) 및 센서부(6000)의 기능, 구조 및 구체적인 실시 태양에 대해서 설명하기로 한다.
1.1 냉각재공급부(1000)(coolant supply unit)
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각재공급부(1000)는 냉각재를 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 냉각재공급부(1000)는 상기 냉각 장치(10000)를 유동하는 냉각재를 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 냉각재공급부(1000)는 상기 유량조절부(2000), 냉각재상태조절부(3000) 및/또는 분사부(4000)를 유동하는 냉각재를 제공하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 냉각재는 기체(gas) 또는 액체(liquid) 및/또는 고체(solid) 상일 수 있다. 다시 말해, 상기 냉각재는 기체(gas)상일 수 있고, 액체(liquid)상일 수 있고, 고체(solid) 상일 수 있으며, 적어도 둘 이상의 상의 냉각재가 함께 분포하는 혼합물일 수 있다.
상기 냉각재는 상압에서 분사될 때 Joule-Thompson 효과에 의한 냉각을 수행할 수 있는 물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 냉각재는 질소(N2), 아산화질소(N2O), 이산화탄소(CO2) 등일 수 있다. 다만, 상기 냉각재가 본 출원에서 개시하는 물질에 한정되는 것은 아니고, 상기 냉각재는 당업자가 냉각재로 이용하는 일반적인 물질에 대응될 수 있음은 물론이다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각재공급부(1000)는 냉각재를 공급하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 냉각재공급부(1000)는 상기 냉각 장치(10000)에 냉각재를 공급하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 냉각재공급부(1000)는 상기 유량조절부(2000), 냉각재상태조절부(3000) 및/또는 분사부(4000)에 냉각재를 공급하는 기능을 수행할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각재공급부(1000)는 냉각 장치(10000)의 구성요소 중 적어도 일부 영역으로 냉각재가 이동하도록, 냉각재를 공급하는 기능을 수행할 수 있다. 일 예로, 냉각재는 중력의 영향을 받아 냉각재공급부(1000)로부터 냉각 장치(10000)의 구성요소 중 적어도 일부 영역으로 이동할 수 있다. 다른 예로, 냉각재는 압력차의 영향을 받아 냉각재공급부(1000)로부터 냉각 장치(10000)의 구성요소 중 적어도 일부 영역으로 이동할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각재공급부(1000)는 냉각 장치(10000)에 형성된 유로 중 일단에 위치할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각재공급부(1000)는 냉각 장치(10000)에 형성된 유로를 기준으로 분사부(4000)로부터 이격된 위치에 위치할 수 있다. 상기 냉각재공급부(1000)는 냉각 장치(10000)에 형성된 유로를 기준으로 분사부(4000)로부터 가장 이격된 위치에 위치할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 냉각재공급부(1000)는 저장부(1100)를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 저장부(1100)는 냉각재를 임의의 시간동안 보관하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 저장부(1100)는 냉각재를 임의의 시간동안 보유하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 저장부(1100)는 냉각재를 임의의 시간동안 수용하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 저장부(1100)는 냉각재를 임의의 시간동안 저장하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 저장부(1100)는 상대적으로 고압의 환경이 조성되어 있을 수 있다. 상기 저장부(1100)는 대기압(atmospheric pressure)에 비해 고압의 환경이 조성되어 있을 수 있다. 상기 저장부(1100)는 상기 유량조절부(2000), 냉각재상태조절부(3000) 및/또는 분사부(4000)에 비해 고압의 환경이 조성되어 있을 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 의할 때, 상기 저장부(1100)는 CO2를 보관할 수 있고, 이때 1~150bar의 압력을 가지는 환경이 조성되어 있을 수 있다. 더 바람직하게는, 상기 저장부(1100)는 3~100bar의 압력을 가지는 환경이 조성되어 있을 수 있다. 더 바람직하게는, 상기 저장부(1100)는 5~80bar의 압력을 가지는 환경이 조성되어 있을 수 있다. 더 바람직하게는, 상기 저장부(1100)는 20~70bar의 압력을 가지는 환경이 조성되어 있을 수 있다.
상기 저장부(1100)는 내압특성을 가질 수 있다. 상기 저장부(1100)는 저장되는 냉각재의 압력을 견딜 수 있도록 구현될 수 있다. 상기 저장부(1100)는 물질, 두께 및/또는 용접방법을 적절히 선택하여 내압특성을 가지도록 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 저장부(1100)는 금속으로 형성될 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 저장부(1100)는 스틸 또는 스테인리스스틸로 형성될 수 있다. 다른 예로, 상기 저장부(1100)는 복합재로 형성될 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 저장부(1100)는 탄소섬유를 포함한 복합재로 형성될 수 있다.
상기 저장부(1100)는 냉각재를 수용하는 탱크일 수 있다. 상기 저장부(1100)는 냉각재를 수용하는 카트리지일 수 있다. 상기 저장부(1100)는 냉각재를 수용하는 통상의 봄베일 수 있다. 예시적으로, 상기 저장부(1100)는 그 내부에 저온 고압의 액화 질소(N2) 또는 이산화탄소(CO) 등을 수용하는 탱크일 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는 상기 저장부(1100)로부터의 냉각재의 유출이 방지되는 구조로 제공될 수 있다.
일 예로, 상기 저장부(1100)에는 유출을 방지하는 구조가 형성되어 있을 수 있다. 상기 저장부(1100)는 저장되어 있는 냉각재가 유출되지 않도록 폐쇄하는 구조가 형성되어 있을 수 있다. 상기 저장부(1100)는 저장되어 있는 냉각재가 유출되어야 하는 시점에 유출되도록 개방 및 폐쇄 동작을 수행하는 구조가 형성되어 있을 수 있다.
구체적인 예를 들어, 상기 저장부(1100)에는 저장되어 있는 냉각재가 선택적으로 유출되도록하는 밸브(2100)가 구비되어 있을 수 있다. 상기 밸브(2100)는 사용자의 수동 조작에 의해 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 또는, 상기 밸브(2100)는 특정 신호에 응답하여 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 이 때, 상기 밸브(2100)는 전기적 신호에 응답하여 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 또는, 상기 밸브(2100)는 유체에 의한 압력 변화에 응답하여 개방되거나 폐쇄될 수 있다.
다른 예로, 상기 냉각 장치(10000)는 상기 저장부(1100)로부터 지속적으로 냉각재가 유출되는 형태로 제공되되, 상기 저장부(1100)와 유체가 이동가능하도록 연결된 냉각재의 구성요소에 냉각재 유출을 폐쇄하는 구조가 형성되어 있을 수 있다.
구체적인 예를 들어, 상기 냉각 장치(10000)의 상기 저장부(1100)와 상기 유량조절부(2000)는 유체가 이동 가능하도록 연결될 수 있고, 상기 유량조절부(2000)의 냉각재의 유출 폐쇄 구조에 의해 상기 저장부(1100)에 저장된 냉각재의 지속적인 유출이 방지될 수 있다. 또는, 상기 냉각 장치(10000)는 저장부(1100)와 상기 유량조절부(2000) 사이에 형성되는 도관을 가질 수 있고, 상기 도관과 상기 저장부(1100)는 냉각재의 유실을 방지하는 오링(O-ring)을 통해 연결되어, 냉각재의 유출이 방지될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 냉각 장치(10000)는 저장부수용부(1300)를 포함할 수 있다. 상기 저장부수용부(1300)는 상기 저장부(1100)가 상기 냉각 장치(10000)에 설치되었을 때 상기 저장부(1100)의 이격을 방지하도록 형성된 하우징(housing)일 수 있다.
상기 저장부수용부(1300)에 대해서는, 이하에서 설명하는 실시예들을 통하여 보다 명확히 이해될 것이다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 냉각재공급부(1000)는 전달부(1200)를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 전달부(1200)는 외부로부터 냉각재를 유입받아 냉각 장치(10000)에 냉각재를 공급하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 전달부(1200)는 상기 냉각 장치(10000)의 외부에 위치한 탱크로부터 냉각재를 유입받아 냉각 장치(10000)에 냉각재를 공급하는 기능을 수행할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 전달부(1200)는 상기 냉각 장치(10000)가 외부로부터 유체를 유입받을 수 있는 통로를 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 전달부(1200)는 상기 냉각 장치(10000)의 외부로부터 냉각재를 공급받아, 상기 냉각 장치(10000)의 적어도 일 구성요소로 상기 냉각재를 전달하는 기능을 수행할 수 있다.
구체적인 예를 들어, 상기 전달부(1200)는 상기 냉각 장치(10000)와 물리적으로 이격되어 있는 탱크(tank)로부터 배출되는 냉각재가 상기 냉각 장치(10000) 내부로 유입될 수 있도록 하는 통로를 제공할 수 있다. 상기 탱크로부터 배출되는 냉각재는 상기 전달부(1200)를 통과하여 상기 유량조절부(2000), 상기 냉각재상태조절부(3000) 및/또는 상기 분사부(4000) 중 적어도 하나의 공간으로 이동할 수 있다.
상기 전달부(1200)는 내압특성을 가질 수 있다. 상기 전달부(1200)는 상기 전달부(1200)를 통과하는 냉각재가 유출되지 않도록 상기 통과하는 냉각재의 압력을 견딜 수 있도록 구현될 수 있다. 상기 전달부(1200)는 물질, 두께 및/또는 용접방법을 적절히 선택하여 내압특성을 가지도록 형성될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 전달부(1200)는 내후성 및/또는 내열성을 가질 수 있다. 상기 전달부(1200)는 상기 전달부(1200)를 통과하는 냉각재의 온도가 급격하게 변동되는 것을 방지하기 위해, 내열성을 가진 물질로 구현될 수 있다. 상기 전달부(1200)는 외부 수분등과 접촉하여 녹스는 것을 방지하기 위해, 내후성을 가진 물질로 구현될 수 있다.
구체적인 예를 들어, 상기 전달부(1200)는 알루미늄 합금, 스테인리스스틸, 스틸, 및/또는 구리합금으로 형성될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 전달부(1200)는 냉각재가 이동할 수 있는 관이 연결되도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 전달부(1200)는 냉각재를 보관하는 탱크와 관을 통해 연결되어, 상기 탱크로부터 배출된 냉각재가 상기 전달부(1200)로 유입될 수 있다. 상기 탱크와 전달부(1200)를 연결하는 관은 굴곡성(flexibility)을 가질 수 있고, 구체적인 예를 들어 호스일 수 있다.
상기 탱크와 전달부(1200)를 연결하는 관은 내후성 및/또는 내열성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 탱크와 전달부(1200)를 연결하는 관은 고무로 형성될 수 있다.
1.2 유량조절부(2000)(flow regulation unit)
본 출원의 일 실시예에 따른 유량조절부(2000)는 냉각 장치(10000) 내의 유로를 이동하는 냉각재의 유량을 조절하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 유량조절부(2000)는 상기 유량조절부(2000), 상기 냉각재상태조절부(3000) 및/또는 상기 분사부(4000)로 이동하는 냉각재의 유량을 조절하는 기능을 수행할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 유량조절부(2000)는 상기 유량조절부(2000)를 기준으로 제1 측에 위치하는 유로의 이동 유량이 가지는 압력과 제2 측에 위치하는 유로의 이동 유량이 가지는 압력의 차이를 형성하는 기능을 수행할 수 있다.
일 예로, 상기 유량조절부(2000)는 상기 유량조절부(2000)를 통과하는 냉각재에 난류 또는 chocked flow를 형성하여 유량을 감소시키는 기능을 수행할 수 있고, 이때 단열팽창에 의하여 상기 냉각재의 온도를 분사부에 공급하기 전에 미리 감소시킬 수 있다. 다시 말해, 상기 유량조절부(2000)는 상기 유량조절부(2000)를 기준으로 상류측의 유체의 온도는 상기 유량조절부(2000)를 기준으로 하류측의 유체의 온도에 비해 크도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
다른 예로, 상기 유량조절부(2000)는 상기 유량조절부(2000)를 통과하는 냉각재의 유출 및 폐쇄를 조절할 수 있다. 상기 유량조절부(2000)는 폐쇄상태일 때, 상기 유량조절부(2000)를 기준으로 상류측에는 다수의 냉각재가 분포하나, 상기 유량조절부(2000)를 기준으로 하류측에는 상대적으로 미미한 양의 냉각재가 분포하도록 하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 유량조절부(2000)는 개방상태일 때, 상기 유량조절부(2000)를 기준으로 상류측과 하류층의 단위면적당 유량이 유사하도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 유량조절부(2000)는 밸브(2100)를 포함할 수 있다.
상기 밸브(2100)는 냉각재의 흐름을 조절하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 밸브(2100)는, 상기 밸브(2100)를 통과하는 냉각재를 유출시키거나 차단시키는 기능을 수행할 수 있다. 또는, 상기 밸브(2100)는, 상기 밸브(2100)를 통과하는 냉각재의 유출 정도를 조절하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 밸브(2100)는, 상기 밸브(2100)를 통과하는 냉각재의 양을 조절하는 기능을 수행할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 밸브(2100)는 상기 분사부(4000)로 유출되는 냉각재의 유량을 제어하여, 상기 분사부(4000)로부터 유출된 냉각재가 도달하는 목표 영역(TR)에서의 온도 변화에 영향을 줄 수 있다. 이와 관련된 구체적인 실시 태양에 관해서는 아래에서 상세히 설명하기로 한다.
본 출원의 일 실시예에 따른 밸브(2100)는 특정 신호에 따라 제어될 수 있다. 상기 밸브(2100)는 상기 제어부(5000)에 의해 생성된 전자적 신호에 따른 응답으로 개방 및 폐쇄 동작이 수행될 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 밸브(2100)는 전자 밸브(2100)(예, 솔레노이드 밸브(2100))일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 출원의 일 실시예에 따른 밸브(2100)는 기계적 구조 및 유체의 이동에 따라 제어될 수 있다. 상기 밸브(2100)는 상기 냉각 장치(10000) 내의 유로를 따라 이동하는 유체가 형성하는 압력에 따라 개방 및 폐쇄 동작이 수행될 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 밸브(2100)는 유압 밸브(2100)(예, 압력 제어 밸브(2100))일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 출원의 일 실시예에 따른 밸브(2100)는 사용자의 입력에 따라 제어될 수 있다. 상기 밸브(2100)는 상기 사용자에 의해 개방 상태에 놓이거나 폐쇄 상태에 놓일 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 밸브(2100)는 수동 밸브(2100)(예, 글로브 밸브(2100))일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 출원의 일 실시예에 따른 유량조절부(2000)는 유량제한부를 포함할 수 있다.
상기 유량제한부는 상기 유량제한부를 통과하는 냉각재의 양을 감소시키는 기능을 수행할 수 있다. 또는, 상기 유량제한부는 상기 유량제한부를 통과하는 냉각재의 양을 기설정된 유량 이하로 유지하는 기능을 수행할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 유량제한부는 상기 분사부(4000)로 유출되는 냉각재의 유량의 최대량을 설정하여, 상기 유량제한부를 통과하여 배출되는 냉각재의 양이 상기 냉각 장치(10000)의 안전을 위한 제한을 초과하지 않도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
1.3 냉각재상태조절부(3000)(coolant condition regulation unit)
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각재상태조절부(3000)는 냉각재의 물리적 상태를 조절하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 냉각재상태조절부(3000)는 상기 냉각재상태조절부(3000)를 통과하는 냉각재의 물리적 상태를 조절하는 기능을 수행할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각재상태조절부(3000)는 상기 냉각 장치(10000) 내의 냉각재의 물리적 상태를 조절하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 냉각재상태조절부(3000)는 상기 냉각재공급부(1000), 상기 유량조절부(2000) 및/또는 상기 분사부(4000)를 이동하는 냉각재의 물리적 상태를 조절하는 기능을 수행할 수 있다.
일 예로, 상기 냉각재상태조절부(3000)는 냉각재의 온도를 조절할 수 있다. 상기 냉각재상태조절부(3000)는 상기 냉각재를 가열할 수 있다. 또는, 상기 냉각재상태조절부(3000)는 상기 냉각재를 냉각할 수 있다. 또는, 상기 냉각재상태조절부(3000)는 상기 냉각재의 상태에 따라 가열 및/또는 냉각을 수행하여 상기 냉각재의 온도를 유지할 수 있다. 또는, 상기 냉각재상태조절부(3000)는 상기 냉각재의 상태에 따라 가열 및/또는 냉각을 수행하여 상기 냉각재의 압력을 유지할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 냉각재상태조절부(3000)는 냉각재온도조절부를 포함할 수 있다.
상기 냉각재온도조절부는, 상기 냉각재를 가열시키는 기능을 수행할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 냉각재온도조절부는 상기 냉각재를 가열하여, 상기 냉각재의 온도 및/또는 압력을 조절하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 냉각재온도조절부는, 상기 냉각재를 냉각시키는 기능을 수행할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 냉각재온도조절부는 상기 냉각재를 냉각하여, 상기 냉각재의 온도 및/또는 압력을 조절하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 냉각재온도조절부는, 상기 냉각재를 가열 및 냉각시키는 기능을 수행할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 냉각재온도조절부는 상기 냉각재를 가열하거나, 상기 냉각재를 냉각하여, 상기 냉각재의 온도 및/또는 압력을 조절하는 기능을 수행할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각재온도조절부는 열에너지를 공급할 수 있는 소자를 포함할 수 있다. 상기 냉각재온도조절부는 열에너지를 발생시킬 수 있는 하나 이상의 가열소자를 포함할 수 있다.
상기 가열소자는 화학적 에너지를 이용하여 열에너지를 발생시키거나, 전기적 에너지를 이용하여 열에너지를 발생시킬 수 있다. 또한, 상기 가열 소자는 응축 가스를 이용한 줄-톰슨(Joule-Thomson) 방식을 이용하여 열에너지를 발생시킬 수 있다.
또는, 상기 가열소자는 펠티에(Peltier) 소자와 같은 열전소자를 이용하여 열에너지를 공급할 수도 있다. 상기 가열소자가 열전소자인 경우, 열전소자에 전류를 인가하면 펠티에 효과에 의하여 열전소자의 제1 면은 흡열이 일어나고, 열전소자의 제2 면은 발열이 일어날 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 열전소자의 제2 면에 상응하는 면이 상기 냉각재에 이동하는 유로와 열적으로 접촉하도록 배치되는 냉각 장치(10000)가 제공될 수 있고, 이 때, 상기 열전소자는 상기 냉각재온도조절부로써 기능할 수 있다.
본 출원의 다른 실시예에 의하면, 제어부(5000)는 상기 열전소자에 가하는 전류의 방향을 반대로 하여 상기 열전소자의 제 2면에서 흡열이 일어나도록 제어할 수 있고, 이때 상기 냉각재온도조절부를 흐르는 냉각재는 상기 열전소자에 의한 흡열에 의해 냉각될 수 있다.
따라서, 상기 냉각재온도조절부에 열전소자를 적용한다면, 제어부(5000)는 상기 열전소자에 가하는 전류의 방향을 조절하여, 상기 냉각재온도조절부를 통과하는 냉각재를 가열할 수도 있고 냉각할 수도 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 냉각 장치(10000)는 냉각재온도조절부로써 상기 유량조절부(2000)와 상기 분사부(4000) 사이에 위치되는 분사온도조절부(3100)를 포함할 수 있다. 상기 분사온도조절부(3100)는, 상기 유량조절부(2000)로부터 배출된 냉각재의 온도를 조절하고, 조절된 온도의 냉각재를 분사부(4000)를 통해 배출하도록 하는 기능을 수행할 수 있다. 이와 관련된 구체적인 동작과 관련하여서는 이하에서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각재냉각부(3200)는 냉각에너지를 공급할 수 있는 소자를 포함할 수 있다. 상기 냉각재냉각부(3200)는 냉각에너지를 발생시킬 수 있는 하나 이상의 냉각소자를 포함할 수 있다.
상기 냉각소자는 스털링 냉각 장치(10000)(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. 상기 냉각소자는 액체 질소 또는 이산화탄소를 이용하여 냉각에너지를 발생시킬 수 있다.
또는, 상기 냉각소자는 펠티에(Peltier) 소자와 같은 열전소자를 이용하여 냉각에너지를 발생시킬 수 있다. 상기 열전 소자는 펠티에 효과를 이용하여 냉각을 수행하는 소자이며, 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.
상기 냉각소자가 열전소자인 경우, 열전소자에 전류를 인가하면 펠티에 효과에 의하여 열전소자의 제1 면은 흡열이 일어나고, 열전소자의 제2 면은 발열이 일어날 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 열전소자의 제1 면에 상응하는 면이 상기 냉각재에 이동하는 유로와 열적으로 접촉하도록 배치되는 냉각 장치(10000)가 제공될 수 있고, 이 때, 상기 열전소자는 상기 냉각재온도조절부로써 기능할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각재온도조절부는 방열소자를 더 포함할 수 있다. 상기 냉각 소자가 흡열 반응을 발생시키는 경우, 자연히 생성되는 열에너지를 방열하기 위한 소자를 더 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 냉각 장치(10000)는 냉각재온도조절부로써 상기 냉각재공급부(1000)와 상기 유량조절부(2000)의 사이에 위치되는 냉각재냉각부(3200)를 포함할 수 있다. 상기 냉각재냉각부(3200)는, 상기 냉각재공급부(1000)로부터 공급받은 냉각재를 냉각시켜 압력을 조절하고, 조절된 압력의 냉각재가 상기 유량조절부(2000)를 통과하도록 하는 기능을 수행할 수 있다. 이와 관련된 구체적인 동작과 관련하여서는 이하에서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
1.4 분사부(4000)(discharge unit)
본 출원의 일 실시예에 따른 분사부(4000)는 냉각 장치(10000) 내의 유체를 외부로 배출하는 기능을 수행할 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 따른 분사부(4000)는 냉각 장치(10000) 내의 유체를 외부로 분사하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 분사부(4000)는, 상기 냉각재공급부(1000), 상기 유량조절부(2000) 및/또는 상기 냉각재상태조절부(3000)를 통과한 냉각재를 외부로 배출하는 기능을 수행할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 분사부(4000)는 노즐부(4100)를 포함할 수 있다. 상기 노즐부(4100)는 냉각 장치(10000) 내의 적어도 일 영역을 유동하는 냉각재가 자유공간으로 분출하도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 분출되는 냉각재는 기체(gas) 액체(liquid) 및/또는 고체(solid) 상일 수 있다. 다시 말해, 상기 냉각재는 기체(gas)상일 수 있고, 액체(liquid)상일 수 있고, 고체(solid) 상일 수 있으며, 적어도 둘 이상의 상의 냉각재가 함께 분포하는 혼합물일 수 있다. 일 예에서, 냉각재가 CO2일 때 상기 분출되는 냉각재 기체와 고체가 혼합되어 분포할 수 있다. 또 다른 예에서, 냉각재가 N2일 때 상기 분출되는 냉각재는 기체와 액체가 혼합되어 분포할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 노즐부(4100)는 상기 냉각 장치(10000) 내의 냉각재가 배출될 수 있는 통로를 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 노즐부(4100)는 상기 냉각 장치(10000) 내의 적어도 일 영역을 유동하는 냉각재가 자유공간으로 분출되도록 형성된 관일 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 노즐부(4100)는 상기 냉각 장치(10000)에 형성된 유로의 일단에 위치하는 관일 수 있다.
상기 노즐부(4100)는 상대적으로 작은 단면적을 가지는 관을 포함할 수 있다. 상기 노즐부(4100)는 상기 냉각재공급부(1000), 상기 유량조절부(2000), 상기 냉각재상태조절부(3000) 및/또는 상기 냉각 장치(10000)의 구성요소 사이의 도관 중 적어도 어느 하나에 비해 작은 단면적을 가지는 관을 포함할 수 있다.
상기 노즐부(4100)의 형태는 다양할 수 있다. 일 예로, 상기 노즐부(4100)는 일직선 노즐 형태일 수 있다. 이 때, 상기 노즐부(4100)의 단면은 중공을 가지는 원형일 수 있다. 다른 예로, 상기 노즐부(4100)는 환형 노즐 형태일 수 있다. 이 때, 상기 노즐부(4100)의 단면은 원형이고, 그 원형에 비해 작은 원형 형태로 천공되어 있을 수 있다. 상기 환형 노즐은 링(ring) 형상의 중공을 가지고, 그 중심부는 냉각재가 차단되며, 상기 중심부의 엣지로부터 냉각재가 분출되는 형태일 수 있다. 또 다른 예로, 상기 노즐부(4100)는 벨 노즐 형태일 수 있다. 또 다른 예로, 상기 노즐부(4100)는 에어로 스파이크 노즐 형태일 수 있다. 다만, 지금까지 개시된 상기 노즐부(4100)의 형태는 이해를 돕기 위해 구체적인 예시들을 나열한 것일뿐, 상기 노즐부(4100)의 형상이 개시된 예시들에 한정되는 것은 아니다.
상기 노즐부(4100)는 내마모성 특성을 가질 수 있다. 다시 말해, 상기 노즐부(4100)는 마찰에 의한 손상이 적은 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 노즐부(4100)는 알루미늄합금, 스틸합금, 스테인레스스틸 또는 구리합금으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 냉각 장치(10000)는 냉각제한부(4500)를 더 포함할 수 있다.
상기 냉각제한부(4500)는 상기 노즐부(4100)로부터 분사되는 냉각재를 제한하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 냉각제한부(4500)는 기설정된 조건에 기초하여 상기 노즐부(4100)로부터 분사되는 냉각재를 제한하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 냉각제한부(4500)는 상기 노즐부(4100)로부터 분사되는 냉각재의 온도가 기 설정되어 있던 임계온도보다 낮은 경우, 상기 노즐부(4100)로부터 분사되는 냉각재를 제한하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 노즐부(4100)로부터 분사되는 냉각재를 제한하는 것은, 상기 노즐부(4100)로부터 분사된 냉각재의 방향을 변경하여 목표 영역(TR)에의 냉각재의 분사를 제한하거나, 상기 노즐부(4100)로부터 분사된 냉각재의 분사를 차단하여 냉각재의 분사를 제한하는 것일 수 있다. 다만, 이는 상기 냉각제한부(4500)의 몇몇 실시예를 개시한 것일 뿐, 기 개시한 실시예로 상기 냉각제한부(4500)의 실시의 형태가 한정되는 것은 아니다.
상기 냉각제한부(4500)에 대해서는 이하에서 보다 자세히 기재하도록 한다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 냉각 장치(10000)는 냉각완화부(4600)를 더 포함할 수 있다.
상기 냉각완화부(4600)는 상기 노즐부(4100)로부터 분사되는 냉각재의 온도를 완화하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 냉각완화부(4600)는 상기 노즐부(4100)로부터 분사되는 냉각재가 목표 영역(TR)에 도달하기 전에 냉각재의 온도를 완화하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 냉각재의 온도를 완화하는 것은, 상기 노즐부(4100)로부터 분사된 냉각재가 상기 노즐부(4100)로부터 분사된 직후의 냉각재의 온도에 비해 높은 온도로 목표 영역(TR)에 도달할 수 있도록 상기 냉각재와 열교환을 수행하는 것일 수 있다. 다만, 이는 상기 냉각완화부(4600)의 일 실시예를 개시한 것일 뿐, 기 개시한 실시예로 상기 냉각완화부(4600)의 실시의 형태가 한정되는 것은 아니다.
상기 냉각완화부(4600)에 대해서는 이하에서 보다 자세히 기재하도록 한다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 분사부(4000)는 상기 분사부(4000)로부터 배출되는 냉각재의 도달 영역을 한정하기 위한 분사부위한정부를 더 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 분사부위한정부는 상기 목표 영역(TR) 이외의 영역으로 냉각재가 도달하지 못하도록 하는 장벽의 기능을 수행하는 가이드부(4210)를 포함할 수 있다.
상기 가이드부(4210)는 상기 냉각재가 분사되는 영역이 목표 영역(TR)에 대응되도록 한정하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 가이드부(4210)는 상기 냉각재가 분사되는 영역이 목표 영역(TR)의 표면 넓이에 대응되도록 한정하는 기능을 수행할 수 있다.
여기서, 상기 목표 영역(TR)은 시술 목적에 적합한 표면 넓이를 가지도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 냉각의 목적이 주사를 위한 냉각마취 기능일 때, 상기 목표 영역(TR)은 냉각 후 주사 시술을 할 장소를 찾기에 충분한 크기가 되는 동시에 너무 큰 영역을 냉각하여 과도한 냉감으로 환자가 크게 불편함을 느끼는 크기는 아닌 적절한 크기의 표면 넓이를 가지도록 설정될 수 있다.
일 예로, 냉각 장치(10000)를 이용하여 주사를 위한 냉각 마취 기능을 수행할 때, 상기 가이드부(4210)는 상기 목표 영역(TR)의 표면 넓이가 1mm2 이상 50mm2 이하로 유지되도록 할 수 있다. 구체적인 예로, 상기 가이드부(4210)는 상기 목표 영역(TR)의 표면 넓이가 5mm2 이상 20mm2 이하로 유지되도록 할 수 있다. 더 구체적인 예로, 상기 가이드부(4210)는 상기 목표 영역(TR)의 표면 넓이가 5mm2 이상 10mm2 이하로 유지되도록 할 수 있다.
상기 가이드부(4210)의 형태는 다양할 수 있다. 일 예로, 상기 가이드부(4210)는 사각형 단면을 가지는 형태일 수 있다. 다시 말해, 상기 가이드부(4210)는 목표 영역(TR)과 상대적으로 인접하게 배치되는 일단의 단면적이 목표 영역(TR)과 이격하여 배치되는 타단의 단면적과 동일한 형태로 형성될 수 있다. 다른 예로, 상기 가이드부(4210)는 원뿔형 단면을 가지는 형태일 수 있다. 다시 말해, 상기 가이드부(4210)는 목표 영역(TR)과 상대적으로 인접하게 배치되는 일단의 단면적이 목표 영역(TR)과 이격하여 배치되는 타단의 단면적보다 더 큰 형태로 형성될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 가이드부(4210)는 목표 영역(TR)과 상대적으로 인접하게 배치되는 일단이 사선 형태로 형성될 수 있다. 다만, 지금까지 개시된 상기 가이드부(4210)의 형태는 이해를 돕기 위해 구체적인 예시들을 나열한 것일뿐, 상기 가이드부(4210)의 형상이 개시된 예시들에 한정되는 것은 아니다.
상기 가이드부(4210)는 상대적으로 열전도율이 낮은 물질로 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 가이드부(4210)는 상기 냉각재공급부(1000), 상기 유량조절부(2000), 상기 냉각재상태조절부(3000) 및/또는 상기 노즐부(4100)에 비해 상대적으로 열전도율이 낮은 물질로 형성될 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 가이드부(4210)는 20 W/m-K 이하의 열전도도를 갖는 재질로 이루어질 수 있고, 예를 들어, 상기 가이드부(4210)는 플라스틱으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다른 구체적인 예를 들어, 상기 가이드부(4210)는 1 W/m-K 이하의 열전도도를 갖는 재질로 이루어질 수 있고, 예를 들어, 상기 가이드부(4210)는 천연 고무, 실리콘 고무 등으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 가이드부(4210)는 적어도 하나의 주변홀(Periphery hole)(4211)을 더 포함할 수 있다. 상기 가이드부(4210)에 형성된 주변홀(4211)을 통해, 외부 기체가 가이드부(4210)의 내측 공간으로 유입될 수 있다. 상기 가이드부(4210)에 형성된 주변홀(4211)을 통해, 상기 노즐부(4100)로부터 배출된 냉각재가 상기 분사부위한정부의 외부로 배출될 수 있다. 상기 가이드부(4210)에 형성된 주변홀(4211)을 통해, 상기 노즐부(4100)로부터 배출된 냉각재가 상기 가이드부(4210)의 외부로 배출될 수 있다.
상기 가이드부(4210)에 형성된 주변홀(periphery hole) (4211)의 개수, 크기 및 위치는 상기 외부 기체의 유입 정도에 영향을 미칠 수 있다. 상기 가이드부(4210)에 형성된 주변홀(4211)의 개수, 크기 및 위치는 상기 노즐부(4100)로부터 배출된 냉각재가 상기 분사부위한정부의 내측 공간에 머무는 시간에 영향을 미칠 수 있다. 결과적으로, 상기 가이드부(4210)에 형성된 주변홀(4211)의 개수, 크기 및 위치는 상기 목표 영역(TR)의 냉각 정도에 영향을 미칠 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 가이드부(4210)에 형성된 주변홀(4211)의 크기가 상대적으로 작은 냉각 장치(10000)를 이용하여 냉각을 수행하는 경우, 주변홀(4211)의 크기가 상대적으로 더 큰 가이드부(4210)를 포함하는 냉각 장치(10000)를 이용하여 냉각을 수행하는 경우에 비해, 냉각 장치(10000)의 분사부(4000)로부터 동일한 양의 냉각재가 분사되었을 때 목표 영역(TR)의 온도가 더 낮을 수 있다. 다시 말해, 상기 가이드부(4210)에 형성된 주변홀(4211)의 크기가 작으면 작을 수록 적은 양의 냉각재로 상기 목표 영역(TR)의 온도를 더 낮게 냉각할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 가이드부(4210)에 복수의 주변홀(4211)이 형성된 경우, 형성된 복수의 주변홀(4211)의 단면적의 총합이 상대적으로 작은 냉각 장치(10000)를 이용하여 냉각을 수행하는 경우, 형성된 복수의 주변홀(4211)의 단면적의 총합이 상대적으로 큰 냉각 장치(10000)를 이용하여 냉각을 수행하는 경우에 비해, 냉각 장치(10000)의 분사부(4000)로부터 동일한 양의 냉각재가 분사되었을 때 목표 영역(TR)의 온도가 더 낮을 수 있다. 다시 말해, 상기 가이드부(4210)에 형성된 하나의 또는 복수의 주변홀(4211)의 단면적의 합이 작으면 작을 수록 적은 양의 냉각재로 상기 목표 영역(TR)의 온도를 더 낮게 냉각할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 냉각 장치(10000)의 가이드부(4210)의 주변홀(4211)은 냉각 장치(10000)의 효율을 크게 저하하지 않는 정도로 그 개수, 크기 및 위치가 결정될 수 있다. 구체적인 예로, 냉각 장치(10000)의 가이드부(4210)는 상기 주변홀(4211)의 단면적의 총합이 100mm2보다 작도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 가이드부(4210)에 형성된 주변홀(4211)의 개수, 크기 및 위치는 상기 목표 영역(TR)의 냉각 정도에 영향을 미치며, 상기 형성된 주변홀(4211)을 거쳐서 외부로 배출되는 냉각재의 상에 영향을 미칠 수 있다. 바람직한 실시예에서, 상기 가이드부(4210)에 형성된 주변홀(4211)은 상기 가이드부(4210)에 형성된 주변홀(4211)을 통해 외부로 배출되는 냉각재가 부피 기준으로 90% 이상의 기체 상을 가질 수 있도록 하는 주변홀(4211)의 크기와 위치를 가질 수 있으며, 이에 따라 상기 홀(hole)을 통한 냉각재의 배출을 원활하게 하는 효과가 도출될 수 있다. 구체적인 예로, 냉각 장치(10000)의 가이드부(4210)는 상기 주변홀(4211)의 단면적의 총합이 10mm2보다 크도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 가이드부(4210)는 목표 영역(TR)과 관련된 영역에 압력을 가하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 가이드부(4210)는 목표 영역(TR)의 적어도 일부 영역에 압력을 가하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 가이드부(4210)는 목표 영역(TR)의 경계 영역에 압력을 가하는 기능을 수행할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 분사부(4000)는 가압부(4300)를 포함할 수 있다.
가압부(4300)는 목표 영역(TR)의 표면에 접촉할 때, 목표 영역(TR)과 관련된 일 영역에 접촉에 의한 압력을 가하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 가압부(4300)는 상대적으로 돌출된 형상을 갖도록 구성되고, 이러한 형상을 이용하여 목표 영역(TR)과 관련된 일 영역에 압력을 가할 수 있다.
상기 가압부(4300)는 상기 목표 영역(TR)과 관련된 일 영역에 압력을 인가함으로써, 상기 가압부(4300)가 목표 영역(TR)에서 분리하여 제거하더라도 상기 일 영역에 자국(mark)를 남도록 하여, 냉각 장치(10000)에 의한 냉각 후 후속 주사를 수행할 때에 냉각된 영역를 쉽게 인지할 수 있도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 가압부(4300)는 노즐부(4100) 또는 분사부위한정부에 포함되는 일 구성일 수 있다. 상기 가압부(4300)는 상기 노즐부(4100) 및 분사부위한정부와 구별되는 별도의 구성일 수 있다.
예를 들어, 상기 가압부(4300)는 상기 가이드부(4210)의 일 영역일 수 있다. 상기 가압부(4300)는 상기 목표 영역(TR)에 접촉하는 상기 가이드부(4210)의 접촉부 중 일 영역일 수 있다. 상기 가압부(4300)는 상기 목표 영역(TR)에 접촉하는 상기 가이드부(4210)의 접촉부 중 상대적으로 돌출된 일 영역일 수 있다.
다른 예를 들어, 상기 가압부(4300)는 냉각팁의 일 영역일 수 있다. 상기 가압부(4300)는 상기 냉각 장치(10000)에 냉각팁의 일 영역일 수 있다. 상기 가압부(4300)는 상기 냉각팁이 상기 냉각 장치(10000)에 장착된 후 상기 냉각 장치(10000)에 의한 냉각이 수행되는 경우, 상기 목표 영역(TR)에 접촉하는 상기 냉각팁의 접촉부 중 일 영역일 수 있다. 상기 가압부(4300)는 상기 냉각팁이 상기 냉각 장치(10000)에 장착된후 상기 냉각 장치(10000)에 의한 냉각이 수행되는 경우, 상기 목표 영역(TR)에 접촉하는 상기 냉각팁의 접촉부 중 상대적으로 돌출된 일 영역일 수 있다.
또 다른 예를 들어, 상기 가압부(4300)는 상기 냉각 장치(10000)의 하우징의 일 영역일 수 있다. 상기 가압부(4300)는 상기 냉각 장치(10000)에 의한 냉각이 수행되는 경우, 상기 목표 영역(TR)에 접촉하는 하우징의 접촉부 중 일 영역일 수 있다. 상기 가압부(4300)는 상기 냉각 장치(10000)에 의한 냉각이 수행되는 경우, 상기 목표 영역(TR)에 접촉하는 하우징의 접촉부 중 상대적으로 돌출된 일 영역일 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 분사부위한정부는 상기 노즐부(4100)로부터 배출되는 냉각재가 도달하는 영역을 한정하기 위해 목표 영역(TR)의 이외의 영역에 열을 제공하는 경계열공급부를 더 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 경계열공급부는 대류를 이용하여 목표 영역(TR) 경계에 열을 공급할 수 있으며, 가열된 유체를 목표 영역(TR)의 이외의 영역으로 배출하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 가열된 유체가 상기 목표 영역(TR)의 이외의 영역에 접촉하여 목표 영역(TR)의 이외의 영역에 열을 제공할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 경계열공급부는 전도를 이용하여 목표 영역(TR) 경계에 열을 공급할 수 있으며, 가열 소자를 목표 영역(TR)의 이외의 영역에 접촉시키는 기능을 수행할 수 있다. 상기 가열 소자가 상기 목표 영역(TR)의 이외의 영역에 접촉하여 목표 영역(TR)의 이외의 영역에 열을 제공할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 경계열공급부는 복사를 이용하여 목표 영역(TR) 경계에 열을 공급할 수 있으며, 복사에너지를 목표 영역(TR)의 이외의 영역에 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 복사에너지가 상기 목표 영역(TR)의 이외의 영역에 제공되어 목표 영역(TR)의 이외의 영역에 열을 제공할 수 있다.
1.5 제어부(5000)(control unit)
본 출원의 일 실시예에 따른 제어부(5000)는 냉각 장치(10000)의 구성요소의 동작을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 제어부(5000)는 상기 냉각재공급부(1000), 상기 유량조절부(2000), 상기 냉각재상태조절부(3000) 및/또는 상기 분사부(4000)를 제어하는 기능을 수행할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 제어부(5000)는 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에 따라 컴퓨터나 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다. 하드웨어적으로 제어부(5000)는 전기적인 신호를 처리하여 제어 기능을 수행하는 CPU 칩 등의 전자 회로 형태로 제공될 수 있으며, 소프트웨어적으로는 하드웨어적인 제어부(5000)를 구동시키는 프로그램 형태로 제공될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 제어부(5000)는 유량조절부(2000)의 구동을 제어할 수 있다. 보다 구체적인 예를 들어, 상기 제어부(5000)는 밸브(2100)의 개폐를 제어할 수 있고, 필요에 따라 상기 밸브(2100)의 개폐가 반복적인 주기를 갖도록 제어할 수도 있다. 이와 관련한 구체적인 실시 태양에 대해서는 아래에서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
본 출원의 일 실시예에 따른 제어부(5000)는 냉각재상태조절부(3000)의 구동을 제어할 수 있다. 보다 구체적인 예를 들어, 상기 제어부(5000)는 가열소자의 구동 여부를 제어할 수 있고, 필요에 따라 상기 밸브(2100)의 개폐 여부와의 연계성을 고려하여 상기 가열소자의 온-오프를 제어할수도 있다. 이와 관련한 구체적인 실시 태양에 대해서는 아래에서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
본 출원의 일 실시예에 따른 제어부(5000)는 이하에서 설명할 센서부(6000)의 검출 신호에 기초하여, 상기 냉각재공급부(1000), 상기 유량조절부(2000), 상기 냉각재상태조절부(3000) 및/또는 상기 분사부(4000) 중 적어도 하나를 제어하는 기능을 수행할 수 있다.
보다 구체적인 예를 들어, 상기 제어부(5000)는 온도센서(6100), 압력센서, 입력센서(6300), 식별센서 및/또는 가스센서 중 적어도 하나로부터 획득되는 검출 신호에 기초하여 상기 밸브(2100)의 개폐를 제어할 수 있다. 이와 관련한 구체적인 실시 태양에 대해서는 아래에서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
본 출원의 일 실시예에 따른 제어부(5000)는 하나의 제어 유닛으로 구현될 수 있다. 본 출원의 다른 실시예에 따른 제어부(5000)는 복수의 제어 유닛으로 구현될 수 있다.
여기서, 복수의 제어 유닛을 포함하는 제어부(5000)를 포함하는 냉각 장치(10000)는, 독립적으로 작동하는 제1 제어 유닛 및 제2 제어 유닛을 가지는 냉각 장치(10000)로 해석될 수 있다. 상기 제1 제어 유닛은 적어도 제1 기능과 관련된 제어를 수행하고, 상기 제2 제어 유닛은 적어도 제2 기능과 관련된 제어를 수행할 수 있다.
구체적인 예를 들어, 상기 제1 제어 유닛은 냉각 장치(10000)의 냉각 동작이 수행될 때, 통상적으로 밸브(2100)의 개/폐를 제어하는 기능을 제어할 수 있다. 상기 제2 제어 유닛은 냉각 장치(10000)의 냉각 동작이 수행될 때, 냉각재가 흐르는 유로의 적어도 일 영역에의 온도가 미리 설정된 온도 이하로 감소하게 되면, 냉각재의 흐름을 막기 위한 동작을 수행하도록 제어할 수 있다. 이 때, 상기 제2 제어 유닛은 밸브(2100)의 폐쇄 동작을 수행하는 형태로 냉각재의 흐름을 막을 수도 있다. 상기 제1 제어 유닛과 독립적으로 작동하는 제2 제어 유닛이 과냉각을 막을 수 있는 수단을 제공함으로써, 냉각 장치(10000)의 제1 제어 유닛이 오작동을 하더라도 피시술자의 안전을 확보할 수 있는 냉각 장치(10000)가 제공될 수 있게 된다.
1.6 센서부(6000)(sensing unit)
본 출원의 일 실시예에 따른 센서부(6000)는 냉각 장치(10000)와 연관된 환경을 감지하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 센서부(6000)는 온도센서(6100), 압력센서, 입력센서(6300), 식별센서 및/또는 가스센서를 포함할 수 있다.
상기 온도센서(6100)는 온도를 측정하는 기능을 수행할 수 있다. 일 예로, 상기 온도센서(6100)는 노즐부(4100)를 통해 분사되는 냉각재의 온도를 측정하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 온도센서(6100)은 냉각팁의 온도를 측정하는 기능을 수행할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 온도센서(6100)는 노즐부(4100)의 온도를 측정하는 기능을 수행할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 온도센서(6100)는 외기의 온도를 측정하는 기능을 수행할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 온도센서(6100)는 저장부(1100)의 온도를 측정하는 기능을 수행할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 온도센서(6100)는 목표 영역(TR)의 온도를 측정하는 기능을 수행할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는 적어도 하나 이상의 온도센서(6100)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 냉각 장치(10000)는 하나의 온도센서(6100)를 포함할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 냉각 장치(10000)는 목표 영역(TR)의 온도를 측정하는 제1 온도센서(6100)를 포함할 수 있다.
다른 예를 들어, 상기 냉각 장치(10000)는 상이한 기능을 수행하는 둘 이상의 온도센서(6100)를 포함할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 냉각 장치(10000)는 노즐부(4100) 또는 냉각팁의 온도를 측정하는 제1 온도센서(6100) 및 외기의 온도를 측정하는 제2 온도센서(6100)를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는 접촉 타입 또는 비접촉타입 온도센서(6100)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 온도센서(6100)는 IR온도계일 수 있다.
다만, 기 서술한 온도센서(6100)의 몇몇 실시예는 이해를 돕기위해 구체적인 예를 들어 개시한 것일 뿐, 본 출원의 일 실시예에 따른 온도센서(6100)는 다양한 형태로 다양한 목적을 위해 구비될 수 있다.
상기 압력센서는 압력을 측정하는 기능을 수행할 수 있다. 일 예로, 상기 압력센서는 저장부(1100)에 의해 인가되는 압력을 측정하는 기능을 수행할 수 있다. 다른 예로, 상기 압력센서는 저장부(1100)에 저장된 냉각재의 압력을 측정하는 기능을 수행할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 압력센서는 목표 영역(TR)에 인가되는 압력을 측정하는 기능을 수행할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 압력센서는 냉각 장치(10000)에 위치하는 적어도 하나의 도관 내부의 압력을 측정하는 기능을 수행할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는 적어도 하나 이상의 압력센서를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는 상기 저장부(1100)와 저장부수용부(1300)사이에 압력센서를 포함하고, 상기 압력센서는 저장부(1100)에 의해 인가되는 압력을 측정할 수 있다. 상기 압력센서에서 검출된 신호에 기초하여, 상기 제어부(5000)는 상기 저장부(1100)에 저장된 냉각재의 압력을 산출할 수 있다. 이 때, 상기 압력센서는 피에조 센서(Piezo sensor)일 수 있다.
다만, 기 서술한 압력센서의 일 실시예는 이해를 돕기위해 구체적인 예를 들어 개시한 것일 뿐, 본 출원의 일 실시예에 따른 압력센서는 다양한 형태로 다양한 목적을 위해 구비될 수 있다.
상기 입력센서(6300)는 사용자 입력을 감지하는 기능을 수행할 수 있다. 일 예로, 상기 입력센서(6300)는 냉각재의 분사를 개시하기 위한 입력을 감지하는 기능을 수행할 수 있다. 다른 예로, 상기 입력센서(6300)는 냉각재의 분사를 종료하기 위한 입력을 감지하는 기능을 수행할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 입력센서(6300)는 냉각 장치(10000)의 상태를 확인하기 위한 입력을 감지하는 기능을 수행할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는 적어도 하나 이상의 입력센서(6300)를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 냉각 장치(10000)는 하나의 입력 센서(6300)를 포함할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 입력센서(6300)는, 냉각재의 분사를 개시하기 위한 입력 및 냉각재의 분사를 종료하기 위한 입력을 감지할 수 있다. 개시를 위한 입력과 종료를 위한 입력은, 상기 입력센서(6300)에 감지되는 사용자입력의 지속 시간을 기초로 구별될 수 있다. 또는 개시를 위한 입력과 종료를 위한 입력은, 상기 입력센서(6300)에 감지되는 사용자입력의 시점을 기초로 구별될 수 있다. 다른 예로, 상기 냉각 장치(10000)는 둘 이상의 입력센서(6300)를 포함할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 제1 입력 센서(6300)는 냉각재의 분사를 개시하기 위한 입력을 감지할 수 있고, 제2 입력 센서(6300)는 냉각재의 분사를 종료하기 위한 입력을 감지할 수 있다. 이 때, 상기 제2 입력센서(6300)는 상기 제1 입력센서(6300)을 통해 감지된 신호를 기초로 개시된 냉각 동작을 긴급하게 종료해야 하는 경우에 사용될 수 있도록 상기 제1 입력 센서(6300)와는 다른 위치에 형성된 버튼(button)일 수 있다.
상기 입력센서(6300)는 물리적인 버튼이거나, 제스처 센서, 터치 센서, 음성 인식 센서 등의 형태로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 기 서술한 입력센서(6300)의 몇몇 실시예는 이해를 돕기위해 구체적인 예를 들어 개시한 것일 뿐, 본 출원의 일 실시예에 따른 입력센서(6300)는 다양한 형태로 다양한 목적을 위해 구비될 수 있다.
상기 식별센서는 사용자 입력을 감지하는 기능을 수행할 수 있다. 일 예로, 상기 식별센서는 냉각 장치(10000)에 장착된 냉각팁을 식별하는 기능을 수행할 수 있다. 다른 예로, 상기 식별센서는 상기 냉각 장치(10000)를 이용하는 사용자를 식별하는 기능을 수행할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 식별센서는 상기 저장부수용부(1300)에 수용된 저장부(1100)를 식별하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 식별센서는 식별 대상이 존재하는지를 확인하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 식별센서는 냉각 장치(10000)에 냉각팁이 장착되었는지를 확인하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 식별센서는 식별 대상의 종류를 구별하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 식별센서는 냉각팁의 종류(예를 들어, 냉각팁의 크기)를 구별하는 기능을 수행할 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 식별센서는 가이드부(4210)의 종류(예를 들어, 가이드부(4210)가 한정하는 분사 영역의 크기)를 구별하는 기능을 수행할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 상기 식별센서는 저장부(1100)의 종류(예를 들어, CO2 탱크의 크기)를 구별하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 식별센서는 식별 대상을 인증하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 식별센서는 냉각 장치(10000)을 사용하는 사용자가 인증받은 사용자인지 여부를 확인하는 기능을 수행할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는 적어도 하나 이상의 식별센서를 포함할 수 있다.
상기 식별센서는 바코드, QR코드를 인식할 수 있는 스캐너이거나, NFC 태그를 읽을수 있는 NFC 리더 등의 형태로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 기 서술한 식별센서의 몇몇 실시예는 이해를 돕기위해 구체적인 예를 들어 개시한 것일 뿐, 본 출원의 일 실시예에 따른 식별센서는 다양한 형태로 다양한 목적을 위해 구비될 수 있다.
상기 가스센서는 가스 농도를 감지하는 기능을 수행할 수 있다. 일 예로, 상기 가스센서는 냉각 장치(10000)가 사용되는 환경에서의 가스 농도를 감지하는 기능을 수행할 수 있다. 다른 예로, 상기 가스센서는 상기 냉각 장치(10000) 내부에서의 가스 농도를 감지하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 가스센서는 냉각 장치(10000)의 사용으로 유출되는 기체의 농도를 확인하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 가스센서는 냉각 장치(10000)가 냉각재로 CO2를 사용하는 경우, CO2 농도를 측정하기 위한 가스 감지 기능을 수행할 수 있다. 이 때, 상기 가스센서는 이산화탄소 감지센서 일 수 있다. 또는, 상기 가스센서는 복수의 유해 가스 농도를 감지하기 위한 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 가스센서는 질소 및/또는 질소산화물, 이산화탄소, 수소 및/또는 수소산화물의 농도를 감지하는 기능을 수행할 수 있다. 이 때, 상기 가스센서는 유해가스 감지센서 일 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는 적어도 하나 이상의 가스센서를 포함할 수 있다.
다만, 기 서술한 가스센서의 몇몇 실시예는 이해를 돕기위해 구체적인 예를 들어 개시한 것일 뿐, 본 출원의 일 실시예에 따른 가스센서는 다양한 형태로 다양한 목적을 위해 구비될 수 있다.
지금까지 본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)의 구성 요소에 대해서 살펴보았다. 다만, 본 출원의 냉각 장치(10000)가 위의 구성요소 만을 포함하여야 하는 것은 아니며, 사용자에게 특정 정보를 출력하기 위한 출력부, 상기 냉각 장치(10000)를 유동하는 냉각재의 불순물을 여과하기 위한 필터 등을 더 포함할 수 있음은 물론이다.
이하에서는, 본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)의 구성 요소간 연결 관계 및 배치에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
2. 냉각 장치(10000)의 구조
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는 휴대용 디바이스로 제공되도록 상기 저장부(1100)와 일체된 형태로 구현될 수 있다. 또는, 본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는 외부 탱크와 연결되어 사용되도록 외부 탱크와의 연결부를 갖는 핸드 피스의 형태로 구현될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는 상술한 상기 냉각재공급부(1000), 상기 유량조절부(2000), 상기 냉각재상태조절부(3000), 상기 분사부(4000) 및 상기 제어부(5000) 중 적어도 하나의 구성 요소를 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 냉각 장치(10000)는 상기 냉각재공급부(1000), 상기 유량조절부(2000), 상기 분사부(4000) 및 상기 제어부(5000)를 포함할 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 따른 상기 냉각 장치(10000)는 냉각재공급부(1000), 유량조절부(2000) 및 상기 분사부(4000) 순으로 연결되어 유로를 형성하고, 상기 제어부(5000)는 적어도 상기 유량조절부(2000)를 제어하도록 구현될 수 있다.
다른 예로, 상기 냉각 장치(10000)는 상기 냉각재공급부(1000), 상기 유량조절부(2000), 상기 냉각재상태조절부(3000), 상기 분사부(4000) 및 상기 제어부(5000)를 포함할 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는 냉각재공급부(1000), 유량조절부(2000), 냉각재상태조절부(3000) 및 상기 분사부(4000) 순으로 연결되어 유로를 형성하고, 상기 제어부(5000)는 적어도 상기 유량조절부(2000) 및 냉각재상태조절부(3000)를 제어하도록 구현될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는 상술한 상기 냉각재공급부(1000), 상기 유량조절부(2000), 상기 냉각재상태조절부(3000), 상기 분사부(4000) 및 상기 제어부(5000) 중 적어도 하나의 구성 요소를 복수개 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 냉각 장치(10000)는 적어도 두개의 밸브(2100)를 유량조절부(2000)로써 포함할 수 있다. 다른 예로, 상기 냉각 장치(10000)는 적어도 두개의 냉각재냉각부(3200)를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는 상술한 상기 냉각재공급부(1000), 상기 유량조절부(2000), 상기 냉각재상태조절부(3000), 상기 분사부(4000) 및 상기 제어부(5000) 중 적어도 하나의 구성 요소를 복수개 포함할 수 있다. 이 때, 상기 복수개의 일 구성 요소는 상이한 기능을 수행할 수 있다.
일 예로, 상기 냉각 장치(10000)는 적어도 냉각재냉각부(3200) 및 분사온도조절부(3100)를 냉각재상태조절부(3000)로써 포함할 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는 냉각재공급부(1000), 냉각재냉각부(3200), 밸브(2100), 분사온도조절부(3100) 및 노즐부(4100) 순으로 연결되어 유로를 형성하고, 상기 제어부(5000)는 적어도 상기 밸브(2100), 냉각재냉각부(3200) 및 분사온도조절부(3100)를 제어하도록 구현될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는 다양한 형태의 하우징으로 구현될 수 있다.
일 예로, 상기 냉각 장치(10000)는 세장형 몸체를 가질 수 있다(미도시). 본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)가 세장형 몸체를 가지는 경우, 상기 냉각 장치(10000)의 구성 요소는 제1 방향으로 연장된 세장형 몸체 내에 모두 배치될 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 세장형 몸체내에 배치되는 상기 냉각 장치(10000)의 구성 요소는 유체의 이동 방향과 일치되는 순서로 배치될 수 있다.
다른 예로, 상기 냉각 장치(10000)는 C자형 몸체를 가질 수 있다(도 2). 본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)가 C자형 몸체를 가지는 경우, 상기 냉각 장치(10000)의 구성 요소는 상기 C자형 몸체 내에 모두 배치될 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 C자형 몸체내에 배치되는 상기 냉각 장치(10000)의 구성 요소는 유체의 이동 방향과 일치되는 순서로 배치될 수 있다.
또 다른 예로, 상기 냉각 장치(10000)는 T자형 몸체를 가질 수 있다(도 3). 본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)가 T자형 몸체를 가지는 경우, 상기 냉각 장치(10000)의 구성 요소는 T자형 몸체 중 제1 방향으로 연장된 영역 내에 모두 배치될 수 있다. 또는, 본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)가 T자형 몸체를 가지는 경우, 상기 냉각 장치(10000)의 구성 요소 중 일부는 T자형 몸체 중 제1 방향으로 연장된 영역 내에 배치되고, 나머지 구성 요소 중 일부는 T자형 몸체 중 제2 방향으로 연장된 영역 내에 배치될 수 있다.
이외에도, 상기 냉각 장치(10000)는 사용시 조작의 용이성을 위하여, 펜, 권총, 다각형 또는 기타 모양으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 냉각 장치(10000)는 사용자가 파지할 수 있는 파지부를 제공할 수 있다. 또한, 상기 냉각 장치(10000)는 비세장형 구조로 형성될 수 있고, 상기 비세장형 구조는 개방형 구조, 폐쇄형 구조, 다각형 구조, 곡선 구조를 포함할 수 있다.
지금까지, 본 출원의 몇몇 실시예에 따른 냉각 장치(10000)에 대해서 자세하게 설명한 바 있다. 다만, 위에서 설명한 몇몇 실시예들은 본 명세서의 이해를 돕기위한 구체적인 실시 태양을 개시한 것일 뿐, 본 출원에 따른 권리 범위는 청구 범위의 해석에 의하여 결정되어야 할 것이다.
3. 제1 실시예에 따른 냉각 장치(10000)의 기본 구성
도 4는 본 출원의 제1 실시예에 따른 냉각 장치(10000)를 설명하기 위한 도면이다.
본 출원의 제1 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는, 냉각재공급부(1000), 유량조절부(2000), 분사부(4000) 및 제어부(5000)를 포함할 수 있다.
보다 구체적인 예를 들어, 본 출원의 제1 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는, 냉각재공급부(1000)로써 저장부수용부(1300)를 포함할 수 있다. 본 출원의 제1 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는, 유량조절부(2000)로써 솔레노이드 밸브(2100)를 포함할 수 있다. 본 출원의 제1 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는, 분사부(4000)로써 노즐부(4100)를 포함할 수 있다. 본 출원의 제1 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는, 제어부(5000)로써 마이크로컨트롤러(MCU)를 포함할 수 있다.
도 5는 본 출원의 제1 실시예에 따른 냉각 장치(10000)의 단면도이다.
상기 냉각 장치(10000)는 저장부수용부(1300)를 포함할 수 있다. 상기 냉각 장치(10000)는 저장부(1100)를 포함할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 냉각 장치(10000)는 저장부수용부(1300)가 형성되어 있고, 상기 저장부수용부(1300)에 상기 저장부(1100)가 장착되는 형태로, 상기 냉각 장치(10000)는 저장부수용부(1300) 및 상기 저장부(1100)를 포함할 수 있다.
상기 저장부수용부(1300)는 수용하우징(1310) 및 보호부(1320)를 포함할 수 있다. 상기 수용하우징(1310)은 상기 냉각 장치(10000)의 하우징의 일 구성요소일 수 있다. 상기 수용하우징(1310)은 상기 냉각 장치(10000)의 외부로 노출되는 영역일 수 있다. 상기 보호부(1320)는 상기 수용하우징(1310)의 내측에 위치할 수 있다. 상기 보호부(1320)는 상기 수용하우징(1310)과 상기 저장부(1100)사이에 위치할 수 있다. 상기 보호부(1320)는, 상기 저장부(1100)가 상기 저장부수용부(1300)에 수용되었을 때, 상기 하우징(1310)과 상기 저장부(1100)사이에 위치할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 수용하우징(1310)은 전기전도성이 상대적으로 낮거나, 전기전도성이 없는 물질(예, 부도체)로 구성될 수 있다. 상기 수용하우징(1310)은, 상기 냉각 장치(10000)의 사용자 및/또는 환자의 안전을 위해, 전기전도성이 상대적으로 낮거나, 전기전도성이 없는 물질(예, 부도체)로 구성될 수 있다. 상기 수용하우징(1310)은, 상기 냉각 장치(10000)의 적어도 일 부위가 환자와 접촉되는 경우 발생할 수 있는 감전(electric shock)를 방지하기 위해, 전기전도성이 상대적으로 낮거나, 전기전도성이 없는 물질(예, 부도체)로 구성될 수 있다. 상기 수용하우징(1310)은, 상기 냉각 장치(10000)가 상기 냉각 장치(10000)의 상업적 이용을 위해 수행되는 내전압 시험 조건을 충족하도록, 전기전도성이 상대적으로 낮거나, 전기전도성이 없는 물질(예, 부도체)로 구성될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 보호부(1320)는 내열성이 높은 물질로 구성될 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 따른 보호부(1320)는 내마모성이 높은 물질로 구성될 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 따른 보호부(1320)는 내압성이 높은 물질로 구성될 수 있다. 상기 보호부(1320)는 상기 냉각 장치(10000)의 일 구성요소에 비해 내열성, 내구성 및 내압성 중 적어도 하나의 성질이 상대적으로 높은 특성을 가질 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 보호부(1320)는, 상기 저장부(1100)에의 유체 또는 상기 저장부(1100)로부터 유출된 유체가 고온으로 형성되더라도, 상기 냉각 장치(10000) 외부로의 폭발을 방지하기 위해 내열성 및/또는 내압성이 높은 물질로 구성될 수 있다. 다른 구체적인 예를 들어, 상기 보호부(1320)는 상기 저장부(1100)가 상기 냉각 장치(10000)에 장착되고, 또한 탈거되는 과정에서 상기 저장부수용부(1300)의 마모 등을 방지하기 위해, 내마모성이 높은 물질로 구성될 수 있다.
본 출원에 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는 플라스틱 소재의 수용하우징(1310) 및 금속 소재의 보호부(1320)를 포함할 수 있다. 상기 보호부(1320)는 상기 수용하우징(1310)의 내부에 위치하여, 상기 저장부(1100)가 수용되는 위치에서 발생할 수 있는 현상으로 인해 상기 수용하우징(1310)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 상기 수용하우징(1310)은 상기 보호부(1320)의 외측에 위치하여, 상기 보호부(1320)에 대전체로 작용하는 경우에도 상기 수용하우징(1310)을 통과하여 사용자 또는 환자가 감전되는 것을 방지할 수 있다.
상기 저장부(1100)는 냉각재를 수용하는 카트리지일 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 저장부(1100)는 이산화탄소(CO2)를 수용하는 카트리지일 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 상기 저장부(1100)는, 상기 저장부(1100)가 상기 저장부수용부(1300)에 장착되었을 때, 상기 보호부(1320)와 접촉하는 영역을 포함할 수 있다. 본 출원의 다른 실시예에 따른 상기 저장부(1100)는, 상기 저장부(1100)가 상기 저장부수용부(1300)에 장착되었을 때, 상기 보호부(1320)와 접촉하는 영역이 없도록 상기 보호부(1320)와 이격되어 있을 수 있다.
상기 냉각 장치(10000)는 솔레노이드 밸브(2100)를 포함할 수 있다. 상기 솔레노이드밸브(2100)는 전기적 신호에 응답하여 유체의 배출 및 차단을 수행할 수 있다. 보다 구체적인 예를 들어, 상기 솔레노이드 밸브(2100)는 유체가 유입되는 인렛(inlet), 유체가 유출되는 아웃렛(outlet), 상기 유체의 흐름을 차단하기 위하여 왕복 운동하는 플런저 및 유도자기력이 발생되는 아마추어를 포함할 수 있다.
상기 냉각 장치(10000)는 노즐부(4100)를 포함할 수 있다. 상기 노즐부(4100)는 제1 단의 단면적과 제2 단의 단면적이 상이한 형태로 제공될 수 있다. 상기 노즐부(4100)는 카트리지와 상대적으로 보다 더 이격된 제1 단의 단면적이 제2 단면적에 비해 작은 형태로 제공될 수 이 있다. 이 때, 제1 단에서 단면적이 감소함으로 인해 유체흐름에 가해지는 저항이 증가함을 통해, 상기 노즐부(4100)는 일정량의 냉각재가 상기 냉각 장치(10000)의 외부로 분출되도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 냉각 장치(10000)는 제어부(5000)(예, 마이크로컨트롤러)를 포함할 수 있다. 상기 제어부(5000)는 상기 솔레노이드 밸브(2100)의 온-오프 및/또는 개폐량을 조절하기 위한 제어 신호를 생성, 상기 솔레노이드 밸브(2100)로 전송할 수 있다.
상기 냉각 장치(10000)는 적어도 하나의 도관을 포함할 수 있다. 상기 도관은 상기 냉각 장치(10000) 내에서 상기 저장부(1100)로부터 배출되는 냉각재를 상기 노즐부(4100)를 통해 외부로 분출하기 위해 유로를 형성하는데에 이용될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 냉각 장치(10000)는 상기 저장부(1100)의 냉각재의 배출구로부터 상기 솔레노이드 밸브(2100)의 인렛 사이의 유로를 형성하는데 관여하는 도관을 포함할 수 있다. 상기 저장부(1100)의 냉각재의 배출구와 상기 솔레노이드 밸브(2100)의 인렛 사이에는 적어도 하나의 도관이 배치될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따라 상기 저장부(1100)의 냉각재의 배출구와 상기 솔레노이드 밸브(2100)의 인렛 사이에 복수의 도관이 배치되는 경우, 제1 도관과 제2 도관은 냉각재의 유출이 적은 형태로 연결되어 유로를 형성할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 제1 도관 및 제2 도관은 끼움 결합 형태로 연결될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 냉각 장치(10000)는 상기 솔레노이드 밸브(2100)의 아웃렛으로부터 상기 노즐부(4100)의 냉각재의 배출구 사이의 유로를 형성하는데 관여하는 도관을 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따라 상기 솔레노이드 밸브(2100)의 아웃렛으로부터 상기 노즐부(4100)의 냉각재의 배출구 사이에 복수의 도관이 배치되는 경우, 제3 도관과 제4 도관은 냉각재의 유출이 적은 형태로 연결되어 유로를 형성할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 제3 도관 및 제4 도관은 끼움 결합 형태로 연결될 수 있다.
상기 냉각 장치(10000)는 상기 저장부(1100)를 천공하기 위한 천공 구조(7100)가 형성되어 있을 수 있다. 상기 냉각 장치(10000)가 저장부(1100)를 포함하는 경우, 저장부(1100)는 교체가능한 형태로 제공되는 경우가 있다. 이 경우, 상기 저장부(1100)가 상기 냉각 장치(10000)에 장착되었을 때, 상기 냉각 장치(10000)는 상기 저장부(1100)에 저장된 유체가 유출될 수 있도록 천공을 하는 동작을 수행할 필요가 있다. 이에, 상기 냉각 장치(10000)는 상기 저장부(1100)를 천공하기 위한 천공 구조(7100)가 형성되어 있을 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 냉각 장치(10000)는 상기 유로의 일단의 외경이 점진적으로 감소하는 영역을 천공 구조(7100)로써 포함할 수 있다. 상기 유로의 일단의 외경이 가장 작은 영역은 상기 유로의 일단의 외경이 가장 큰 영역에 비해 상기 저장부(1100)에 인접한 위치에 형성될 수 있다.
구체적인 예를 들어, 상기 천공 구조(7100)의 외경은 점진적으로 감소하는 구조를 가질 수 있고, 외경이 점진적으로 감소하는 구조는 상기 천공 구조(7100)의 외면에 경사가 진 면을 형성할 수 있으며, 상기 천공 구조(7100)의 상기 경사가 진 외면은 상기 저장부(1100)의 천공된 부분과 직접적으로 밀착하게 될 수 있다. 상기 천공 구조(7100)의 경사가 진 외면이 상기 저장부(1100)의 천공된 부분과 밀착하여 별도의 o-ring이 없더라도 저장부(1100)에 저장된 냉각재가 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다. 상기 천공 구조(7100)가 직접적으로 상기 저장부(1100)와 sealing을 형성할 경우, 상기 저장부(1100)가 천공 구조(7100)로부터 분리되더라도 저장부(1100)에 잔류한 냉각재가 부드럽게 나올 수 있게 하는 효과가 도출될 수 있다.
상기 천공 구조(7100)는 상대적으로 강성이 높은 물질로 형성될 수 있다. 상기 천공 구조(7100)는 상대적으로 내마모성이 높은 물질로 형성될 수 있다. 상기 천공 구조(7100)의 외측은 상기 저장부(1100)에 비해 상대적으로 강성이 높거나 내마모성이 높은 물질로 형성될 수 있다.
상기 천공 구조(7100)는 상대적으로 강성이나 내마모성이 높은 물질이 코팅되어 있는 형태일 수 있다. 상기 천공 구조(7100)의 내측은 상기 냉각 장치(10000)의 도관과 동일한 물질로 형성되고, 상기 천공 구조(7100)의 외측에 강성이 높은 물질이 코팅되어 있는 형태일 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 천공 구조(7100)의 일 영역에는 냉각재가 유동할 수 있는 통로가 형성되어 있을 수 있다. 상기 천공 구조(7100)는 도관의 일 영역으로 특정한 형상을 가져, 상기 저장부(1100)가 상기 저장부수용부(1300)에 수용되었을 때, 상기 저장부(1100)에 냉각재 유출이 가능한 영역을 형성할 수 있다. 이를 통해, 상기 냉각 장치(10000)는, 냉각재가 상기 저장부(1100)의 냉각재 유출이 가능한 영역으로부터 상기 천공 구조(7100) 내부에 형성된 통로를 통과하여 상기 밸브(2100)의 인렛으로 유동할 수 있도록 하는 천공 구조(7100)를 포함할 수 있다.
도 6 은 본 출원의 다른 실시예에 따른 천공 구조(7100)를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 냉각 장치(10000)는 상기 밸브(2100)와 상기 저장부(1100) 사이에서 유동하는 유체에 통로를 제공하는 도관(7410) 및 상기 저장부(1100)의 적어도 일 영역을 천공하는데에 이용되는 핀(7110)을 포함할 수 있다.
상기 핀(7110)은 상기 도관(7410)의 내부에 위치될 수 있다. 상기 핀(7110)은 상기 도관(7410)의 냉각재가 유동하는 공간에 위치될 수 있다. 상기 핀(7110)은 상기 저장부(1100)가 상기 저장부수용부(1300)에 수용되었을 때, 상기 저장부(1100)의 일 영역과 접촉되도록 위치될 수 있다.
상기 핀(7110)은 외경이 점진적으로 감소하는 영역(7111)을 천공 구조(7100)로써 포함할 수 있다. 상기 핀(7110)은, 상기 핀(7110)의 외경이 가장 작은 영역이 상기 저장부(1100)에 가장 인접하게 형성되도록, 상기 도관(7410) 내부에 위치될 수 있다.
상기 핀(7110)은 상대적으로 강성이 높은 물질로 형성될 수 있다. 상기 핀 (7110)은 상대적으로 내마모성이 높은 물질로 형성될 수 있다. 상기 핀(7110)의 외측은 상기 저장부(1100)에 비해 상대적으로 강성이 높거나 내마모성이 높은 물질로 형성될 수 있다. 상기 핀(7110)은 상대적으로 강성이나 내마모성이 높은 물질이 코팅되어 있는 형태일 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 핀(7110)은 상기 핀(7110)의 내부 영역이 상기 냉각 장치(10000)의 도관과 동일한 물질로 형성되고, 상기 핀(7110)의 외측은 강성이 높은 물질이 코팅되어 있는 형태일 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 도관(7410)의 내부에는 상기 저장부(1100)의 적어도 일 부분이 유입될 수 있다. 상기 도관(7410)은 상기 저장부(1100)의 적어도 일 부분이 유입되도록 위치할 수 있다. 상기 도관(7410)은, 상기 저장부(1100)가 장착되었을 때, 상기 저장부(1100)의 적어도 일부분이 유입되도록 위치할 수 있다. 상기 도관(7410)의 냉각재가 유동하는 공간에는 상기 저장부(1100)의 적어도 일 부분이 유입될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 도관(7410)에 상기 저장부(1100)가 유입되었을 때, 상기 저장부(1100)와 상기 도관(7410) 사이에 씰링부재(7510)가 위치될 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 도관(7410)의 내부에는 o-ring 형태의 씰링부재(7510)가 위치할 수 있고, 상기 저장부(1100)가 상기 도관(7410)의 내부로 삽입되어 상기 저장부(1100)가 천공되는 경우, 상기 저장부(1100)로부터 유출되는 냉각재는 상기 도관(7410)으로 유입될 수 있다. 이 때, 상기 씰링부재(7510)가 상기 냉각재의 상기 도관(7410) 외부로의 유출을 최소화할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 냉각재를 통해 목표 영역을 냉각하는 냉각 장치(10000)에 있어서, 냉각재를 공급하는 냉각재 공급부(1000); 상기 냉각재를 분사하는 분사부(4000); 및 상기 냉각재 공급부(1000)와 상기 분사부(4000) 사이에 위치하는 밸브(2100);를 포함할 수 있다. 상기 밸브(2100)와 상기 냉각재 공급부(1000) 사이에는, 상기 냉각재 이동 속도가 조절되는 제1 영역(A1)이 포함될 수 있다. 상기 제1 영역(A1)은, 상기 밸브(2100)와 상기 냉각재 공급부(1000) 사이에 형성된 도관(7410) 내부에 핀(7110)이 위치되는 영역일 수 있다. 상기 핀(7110)이 위치되지 않은 상기 도관(7410)의 외경과, 상기 핀(7110)이 위치되는 상기 도관(7410)의 외경은 동일하며, 상기 핀(7110)이 위치되지 않은 상기 도관(7410)에서 유체가 이동 가능한 영역의 단면적은, 상기 핀(7110)이 위치되는 도관(7410)에서 유체가 이동 가능한 영역의 단면적보다 크도록 하는 냉각 장치(10000)가 제공될 수 있다.
상기 핀(7110)이 위치되지 않은 상기 도관(7410)에서 유체가 이동 가능한 영역의 단면적과 상기 핀(7110)이 위치되는 상기 도관(7410)에서 유체가 이동 가능한 영역의 단면적이 상이하여, 상기 제1 영역(A1)은 유체의 이동 속도가 변경되는 구간으로 기능할 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 상기 저장부(1100)로부터 유출된 냉각재는 상기 밸브(2100)의 인렛으로 유입될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 냉각 장치(10000)는 특정 부피만큼의 냉각재를 수용할 수 있는 냉각재한정저장부(7200)를 더 포함할 수 있다. 상기 냉각재한정저장부(7200)는 미리 정해진 양의 냉각재를 수용할 수 있다.
상기 냉각재한정저장부(7200)는 상기 솔레노이드 밸브(2100)와 상기 저장부(1100) 사이에 위치할 수 있다. 상기 냉각재한정저장부(7200)의 유입구는 상기 저장부(1100)와 유체가 이동가능하도록 연결될 수 있다. 상기 냉각재한정저장부(7200)의 유출구는 상기 솔레노이드 밸브(2100)와 유체가 이동가능하도록 연결될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 냉각재한정저장부(7200)의 유입구와 연결된 제1 도관은 상기 냉각재한정저장부(7200)의 유출구와 연결된 제2 도관에 비해 상대적으로 작은 단면적을 가질 수 있다. 상기 제1 도관에서 상기 냉각재의 흐름에 부하되는 저항은 상기 제2 도관에서 상기 냉각재의 흐름에 부하되는 저항에 비해 클 수 있다. 즉, 상기 제1 도관에서의 상기 냉각재의 압력 강하가 상기 제2 도관에서의 상기 냉각재의 압력 강하보다 클 수 있고, 이때 상기 제1 도관에서의 상기 냉각재의 온도의 하강이 상기 제2 도관에서의 상기 냉각재의 온도의 하강보다 더 클 수 있다.
본 출원의 다른 실시예에 따르면, 상기 냉각재한정저장부(7200)의 유입구와 연결된 제1 도관은 상기 냉각재한정저장부(7200)의 유출구와 연결된 제2 도관에 비해 실질적으로 동일한 단면적을 가질 수 있다. 상기 제1 도관에서의 상기 냉각재의 유량은 상기 제2 도관에서의 상기 냉각재의 유량과 실질적으로 동일할 수 있다. 상기 제1 도관에서의 상기 냉각재의 압력은 상기 제2 도관에서의 상기 냉각재의 압력과 실질적으로 동일할 수 있다.
도 7 은 본 출원의 다른 실시예에 따른 천공 구조(7100) 및 냉각재한정저장부(7210)를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 냉각 장치(10000)는 상기 밸브(2100)와 상기 저장부(1100) 사이에서 유동하는 유체에 통로를 제공하는 도관(7410) 및 상기 저장부(1100)의 적어도 일 영역을 천공하는데에 이용되는 핀(7110)을 포함할 수 있다.
도 6에서 설명한 바와 마찬가지로, 상기 핀(7110)은 상기 도관(7410)의 내부에 위치될 수 있다. 상기 핀(7110)은 외경이 점진적으로 감소하는 영역(7111)을 천공 구조(7100)로써 포함할 수 있다. 상기 핀(7110)는 상대적으로 강성이 높은 물질로 형성될 수 있다. 상기 도관(7410)은 상기 저장부(1100)가 유입되도록 위치할 수 있다. 상기 도관(7410)에 상기 저장부(1100)가 유입되었을 때, 상기 저장부(1100)와 상기 도관(7410) 사이에 씰링부재(7510)가 위치될 수 있다.
이와 관련하여서는, 이미 도 6에 따른 냉각 장치(10000)를 설명함에 있어 구체적으로 기재한 바 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 출원의 일 실시예에 따른 핀(7110)은 상대적으로 큰 외경을 가지는 영역(7113)을 포함할 수 있다. 상기 핀(7110)은 외경이 점진적으로 감소하는 영역(7111)을 천공 구조(7100)로써 포함하고, 상대적으로 큰 외경을 가지는 영역(7113)을 유량제한부로써 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 냉각재를 통해 목표 영역을 냉각하는 냉각 장치(10000)에 있어서, 냉각재를 공급하는 냉각재 공급부(1000); 상기 냉각재를 분사하는 분사부(4000); 및 상기 냉각재 공급부(1000)와 상기 분사부(4000) 사이에 위치하는 밸브(2100);을 포함할 수 있다. 상기 밸브(2100)와 상기 냉각재 공급부(1000) 사이에는, 상기 냉각재 이동 속도가 조절되는 제2 영역(A2)이 포함될 수 있다. 상기 제2 영역(A2)은, 상기 밸브(2100)와 상기 냉각재 공급부(1000) 사이에 위치하는 상기 제1 영역(A1) 중 상대적으로 외경이 큰 핀이 위치되는 영역일 수 있다. 상기 제1 영역(A1)의 상기 도관(7410)의 외경과, 상기 제2 영역(A2)의 상기 도관(7410)의 외경은 동일하며, 상기 제1 영역(A1)의 도관(7410)에서 유체가 이동 가능한 영역의 단면적은, 상기 제2 영역(A2)의 도관(7410)에서 유체가 이동 가능한 영역의 단면적보다 크도록 상기 냉각 장치(10000)가 제공될 수 있다.
상기 제2 영역(A2)은 유체의 이동 속도가 변경되는 구간으로 기능할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는, 상기 냉각 장치(10000)를 유동하는 냉각재의 불순물을 여과하기 위한 필터를 더 포함할 수 있다. 상기 필터는 상기 냉각 장치(10000) 내의 상기 냉각재가 유동하는 유로를 기준으로 적어도 일 영역에 설치될 수 있다. 상기 필터는 도관의 단면적의 형상에 상응하는 형태를 가질 수 있다. 상기 필터는 다공성물질로 형성될 수 있다. 상기 필터는 금속메쉬(mesh)로 형성될 수 있다. 상기 필터는 종이 또는 섬유(fiber)로 구성된 재질로 형성될 수 있다. 상기 필터는 소수성물질로 형성될 수 있다.
구체적인 예를 들어, 상기 필터는 상기 냉각재한정저장부(7200) 내에 위치될 수 있다. 상기 냉각 장치(10000)는 입력센서(6300)를 더 포함할 수 있다. 상기 입력센서(6300)는 사용자의 입력에 대응하는 신호를 획득할 수 있다. 상기 입력센서(6300)는 키보드, 키 패드, 버튼, 조그셔틀 및 휠 등으로 구현될 수 있다. 상기 입력센서(6300)는 스위치로 활용되는 키 패드일 수 있다.
상기 냉각 장치(10000)는 사용자의 접촉에 대한 응답으로 전기적 신호를 발생시키는 스위치를 포함할 수 있다. 상기 스위치는 사용자의 접촉에 따른 전기적 또는 정전기적 신호의 발생에 대한 응답으로 전기적 신호를 발생시키는 기능을 수행할 수 있다. 또는, 상기 스위치는 사용자의 접촉에 따른 기 설정된 수치 이상의 압력의 발생에 대한 응답으로 전기적 신호를 발생시키는 기능을 수행할 수 있다.
상기 냉각 장치(10000)는 온도센서(6100)를 더 포함할 수 있다(미도시). 구체적인 예를 들어, 상기 온도센서(6100)는 상기 노즐부(4100)와 상기 밸브(2100)의 사이에 위치하는 도관의 외측에서 온도를 측정하는 접촉식 온도 센서일 수 있다.
상기 냉각 장치(10000)는 가이드부(4210)를 포함할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 노즐부(4100)를 통해 분사되는 냉각재의 분사범위를 한정하기 위해, 상기 냉각 장치(10000)에는 가이드부(4210)가 장착될 수 있다. 상기 가이드부(4210)는 상기 노즐부(4100)로부터 분사되는 냉각재의 이동 경로 상에 위치할 수 있다.
상기 냉각 장치(10000)는 전원부를 더 포함할 수 있다. 상기 냉각 장치(10000)는 상기 냉각 장치(10000)를 구동시키기 위한 전력을 공급하는 전원부를 더 포함할 수 있다. 상기 전원부는 직류를 공급하기 위한 직류전원과 교류를 공급하기 위한 교류전원 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전원부는 이차 배터리일 수 있다.
상기 전원부는 상기 제어부(5000)에 전력을 공급할 수 있다. 상기 전원부는 솔레노이드 밸브(2100)에 전력을 공급할 수 있다. 상기 전원부는 솔레노이드 밸브(2100)의 개폐를 제어하기 위한 전력을 공급할 수 있다.
지금까지 본 출원의 제1 실시예에 따른 냉각 장치(10000)에 대해서 개시하였다. 다만, 이는 이해를 돕기위해 일 실시 태양을 들어 구체적으로 개시한 것일 뿐, 본 출원의 의해 개시되는 냉각 장치(10000)의 형태가 기 서술한 제1 실시예에 따른 냉각 장치(10000)에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 출원의 권리 범위의 해석은 청구 범위의 해석에 따라 결정되어야 할 것이다.
4. 제2 실시예에 따른 냉각 장치(10000)의 기본 구성
도 8은 본 출원의 제2 실시예에 따른 냉각 장치(10000)를 포함하는 냉각 시스템(1)을 설명하기 위한 도면이다.
본 출원의 제2 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는, 냉각재공급부(1000), 유량조절부(2000), 냉각재상태조절부(3000), 분사부(4000) 및 제어부(5000)를 포함할 수 있다.
본 출원의 제2 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는, 전달부(1200), 솔레노이드 밸브(2100), 냉각재냉각부(3200), 분사온도조절부(3100), 노즐부(4100) 및 제어부(5000)를 포함할 수 있다.
도 9는 본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 시스템(1)을 도시한 것이다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 시스템(1)은, 상술한 냉각 장치(10000), 상술한 냉각 장치(10000)와 연결된 호스 및 냉각재 저장 탱크를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 냉각재 저장 탱크는 본체(20000)의 내부에 보관되는 형태일 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 본체(20000)는 이동의 편의성을 위해 바퀴와 연결되어 있을 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 본체(20000)는 사용자에게 상기 냉각 시스템(1)의 상태를 알리기 위한 디스플레이 패널을 포함할 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 본체(20000)는 상기 냉각 장치(10000)가 거치될 수 있는 거치영역을 포함할 수 있다.다만, 이는 본 출원의 일 실시예에 따르는 본체(20000)에 대해서 개시한 것일 뿐 몇몇 구성 요소가 생략되거나, 부가되거나 또는 중복되는 형태로 충분히 구현될 수 있음은 물론이다.
도 10은 본 출원의 제2 실시예에 따른 냉각 장치(10000)의 단면도 이다.
상기 냉각 장치(10000)는 전달부(1200)를 포함할 수 있다. 상기 전달부(1200)는 탱크로부터 냉각재를 전달받는 유입구일 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 전달부(1200)는 이산화탄소(CO2)를 수용하는 냉각재 저장 탱크로부터 이산화탄소(CO2)를 공급받아, 냉각 장치(10000)의 일 구성요소로 전달할 수 있다.
상기 냉각 장치(10000)는 냉각재냉각부(3200)를 포함할 수 있다. 상기 냉각재냉각부(3200)는 상기 전달부(1200)를 통과한 냉각재의 상태를 변경할 수 있다. 상기 냉각재냉각부(3200)는 상기 전달부(1200)를 통과한 냉각재를 냉각하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 냉각 장치(10000)는 솔레노이드 밸브(2100)를 포함할 수 있다. 상기 솔레노이드밸브(2100)는 전기적 신호에 응답하여 유체의 배출 및 차단을 수행할 수 있다. 보다 구체적인 예를 들어, 상기 솔레노이드 밸브(2100)는 유체가 유입되는 인렛(inlet), 유체가 유출되는 아웃렛(outlet), 상기 유체의 흐름을 차단하기 위하여 왕복 운동하는 플런저 및 유도자기력이 발생되는 아마추어를 포함할 수 있다.
상기 솔레노이드 밸브(2100)는 인가되는 전기적 신호에 응답하여, 상기 아마추어에 전자기력을 발생시켜 상기 플런저를 오픈 상태로 변경할 수 있다. 상기 솔레노이드 밸브(2100)는 상기 아마추어에 대해 발생시켰던 전자기력을 제거하여, 상기 플런저를 클로즈 상태로 변경할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 냉각재냉각부(3200)는 상기 전달부(1200)를 통과한 냉각재를 냉각하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 냉각재냉각부(3200)는 냉각재를 수용하는 리저버(3210), 리저버를 냉각하기 위한 냉각 소자(3220), 냉각 소자에서 발생한 열을 방열하기 위한 방열부(3230)를 포함할 수 있다.
상기 전달부(1200)로 유입된 냉각재는 상기 전달부(1200)를 통과하여 상기 리저버(3210)로 유입될 수 있다. 상기 리저버(3210)에 수용된 냉각재는 상기 리저버(3210)와 열교환이 가능하도록 위치되어 있는 냉각 소자(3220)를 통해 냉각될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 냉각 소자(3220)의 냉각 동작에 따라, 상기 리저버(3210)에 수용된 냉각재의 액상 비율은 증가할 수 있다. 다시 말해, 상기 리저버(3210)에 유입될 때의 냉각재의 액체/기체 비율에 비해, 상기 리저버(3210)에 수용된 후 상기 냉각 소자(3220)에 의해 냉각되었을 때의 냉각재의 액체/기체 비율이 더 클 수 있다.
상기 냉각 소자(3220)가 열전소자인 경우, 상기 냉각 소자(3220)의 상기리저버(3210)측 일면에서 흡열 반응이 수행됨에 따라 상기 냉각 소자(3220)의 상기 리저버(3210)의 반대측 일면에서 발열 반응이 수행될 수 있다. 따라서, 상기 냉각 소자(3220)의 상기 리저버(3210)의 반대측에서는 상기 발열 반응에 따른 열을 방출하기 위한 방열부(3230)가 위치될 수 있다.
상기 방열부(3230)는 상기 냉각 소자(3220)의 일부 영역에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 방열부(3230)는 열을 발산하기 위한 구조를 포함할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 방열부(3230)는 방사형의 구조를 포함할 수 있다. 상기 방열부(3230)는 공기를 순환하기 위한 구조를 포함할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 방열부(3230)는 환풍기를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 방열부(3230)는 상기 방사형의 구조 및 상기 방사형의 구조로 외기가 순환될 수 있도록 하는 환풍기를 포함할 수 있다.
도 11은 본 출원의 다른 실시예에 따른 냉각재냉각부(3200)를 설명하기 위한 도면이다.
본 출원의 다른 실시예에 따른 냉각재냉각부(3200)는 저장부(1100)에 저장된 냉각재를 활용하여 상기 전달부(1200)를 통과한 냉각재를 냉각하는 구조를 개시한다. 본 출원의 다른 실시예에 따른 냉각재냉각부(3200)가 적용된 냉각 장치(10000)의 경우, 냉각 동작을 수행함에 있어 필요한 총 전력량이 감소하여 에너지 절약 효과가 도출되고, 방열부(3230)등을 구현하기 위한 공간이 생략될 수 있어 냉각 장치(10000)의 소형화 효과가 유도될 수 있다.
상기 본 출원의 다른 실시예에 따른 냉각재냉각부(3200)는 냉각재이동통로(3240) 및 냉각재냉각통로(3250)를 포함할 수 있다.
상기 냉각재이동통로(3240)는 상기 전달부(1200)로부터 냉각재를 유입받아 목표 영역(TR)으로 냉각재가 토출되도록 중간 경로를 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 냉각재이동통로(3240)를 통과한 냉각재는 상기 목표 영역(TR)으로 전달될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 냉각재이동통로(3240)는 적어도 전달부(1200)로부터 냉각재를 유입받기위한 전달부연결인렛(3241), 상기 전달부연결인렛(3241)으로 유입된 냉각재를 밸브(2100)로 유출하기 위한 밸브연결아웃렛(3242), 및 상기 전달부연결인렛(3241)과 상기 밸브연결아웃렛(3242)사이에 위치하여 유체가 이동가능하도록 연결하는 연결도관(3243)을 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각재냉각부(3200)에는 상기 냉각재이동통로(3240)로 유입되는 냉각재 중 일부가 상기 냉각재냉각통로(3250)로 유입되기 위한 유출홈(3244)이 형성되어 있을 수 있다. 일 예로, 상기 유출홈(3244)은 상기 냉각재이동통로(3240)의 적어도 일 위치에 형성되어 있을 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 유출홈(3244)은 밸브(2100)에 비해 상기 전달부연결인렛(3241)에 가깝게 위치될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 상기 냉각재냉각통로(3250)로 공급되는 냉각재는 상기 전달부연결인렛(3241)로부터 유입되는 냉각재가 상기 유출홈(3244)을 통해 유입되는 것이 아니라, 상기 냉각재이동통로(3240)에 공급되는 냉각재를 저장한 냉각재공급부(1000)와 독립된 제2의 냉각재공급부(1000)로부터 공급되는 것일 수 있다.
상기 유출홈(3244)을 통해 냉각재는 냉각재냉각통로(3250)로 유입될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 상기 냉각재냉각통로(3250)는 적어도 유출홈(3244)으로부터 유입된 냉각재가 팽창하는 배출도관(3252) 및 상기 기설정된 조건에서 상기 배출도관(3252) 내부의 냉각재를 상기 배출도관(3252)의 외부로 유출시키도록 냉각재의 흐름을 제어하는 컨트롤밸브(3254)를 포함할 수 있다. 상기 컨트롤밸브(3254)는 상기 냉각재냉각통로(3250)의 냉각재가 분사되는 끝단과 상기 유출홈(3244)의 사이에 존재할 수 있다.
상기 배출도관(3252)에서 상기 냉각재는 팽창을 통한 냉각을 수행할 수 있다. 다시 말해, 상기 유출홈(3244)을 통과하기 이전의 냉각재의 압력과 상기 유출홈(3244)을 통과한 이후 냉각재의 압력이 상이할 수 있다. 상기 유출홈(3244)을 통과하기 이전의 냉각재의 압력은 상기 유출홈(3244)을 통과한 이후 냉각재의 압력에 비해 클 수 있다. 따라서, 상기 냉각재는 상기 유출홈(3244)을 통과한 이후 상기 배출도관(3252)에서 팽창에 의한 냉각을 수행할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 배출도관(3252)의 단면적은 냉각재가 팽창되도록 상기 연결도관(3243)의 단면적에 비해 클 수 있다.
상기 컨트롤밸브(3254)는 기설정된 조건에서 상기 배출도관(3252) 내부의 냉각재를 상기 배출도관(3252)의 외부로 유출시키도록 냉각재의 흐름을 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 컨트롤밸브(3254)는 배출도관(3252)의 압력이 기설정된 수치 이상으로 증가하면, 상기 배출도관(3252) 내부의 냉각재를 상기 배출도관(3252)의 외부로 유출시키도록 냉각재의 흐름을 제어하는 컨트롤밸브(3254)를 포함할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 컨트롤밸브(3254)는 배출도관(3252)의 온도가 기설정된 수치 이상으로 증가하면, 상기 배출도관(3252) 내부의 냉각재를 상기 배출도관(3252)의 외부로 유출시키도록 냉각재의 흐름을 제어하는 컨트롤밸브(3254)를 포함할 수 있다.
상기 컨트롤밸브(3254)는 상기 배출도관(3252) 내부의 압력을 측정하기 위한 별도의 압력센서와 연결되어 있을 수 있다. 또는 상기 컨트롤밸브(3254)는 상기 배출도관(3252) 내부의 압력을 측정하기 위한 압력센서와 통합된 형태로 형성되어 있을 수 있다. 마찬가지로, 상기 컨트롤밸브(3254)는 상기 배출도관(3252) 내부의 온도를 측정하기 위한 별도의 온도센서와 연결되어 있을 수 있다. 또는 상기 컨트롤밸브(3254)는 상기 배출도관(3252) 내부의 온도를 측정하기 위한 온도센서와 통합된 형태로 형성되어 있을 수 있다.
상기 컨트롤밸브(3243)는 확인된 배출도관(3252) 의 압력 또는 온도에 기초하여 냉각재의 유출 또는 폐쇄를 제어하는 제어부(5000)와 전기적으로 연결되어 있을 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 냉각 장치(10000)는 제어부(5000)를 포함할 수 있고, 상기 제어부(5000)는 밸브(2100) 및 컨트롤밸브(3254)를 제어할 수 있다. 다른 구체적인 예를 들어, 상기 냉각 장치(10000)는 복수의 제어부(5000)를 포함할 수 있고, 일 제어부(5000)는 밸브(2100)를 제어하고, 다른 일 제어부(5000)는 컨트롤밸브(3254)를 제어할 수 있다.
상기 냉각재이동통로(3240)는 상기 냉각재냉각통로(3250)와 열교환이 가능하도록 위치될 수 있다. 상기 배출도관(3252)을 포함하는 상기 냉각재냉각통로(3250)는 연결도관(3243)을 포함하는 상기 냉각재이동통로(3240)와 열교환이 가능하도록 위치될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 냉각 장치(10000)는 냉각재이동통로(3240) 및 냉각재냉각통로(3250) 사이의 열교환이 수행되는 영역이 외기에 의해 가열되는 것을 방지하기 위해 단열통로(3260)를 더 포함할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 냉각재이동통로(3240)와 냉각재냉각통로(3250)은 단열통로(3260)에 의해 하나의 밀폐된 공간에서 인접하게 위치될 수 있고, 외기에 의해 상기 냉각재이동통로(3240) 및/또는 냉각재냉각통로(3250)이 가열되는 것이 방지될 수 있다.
상기 단열통로(3260) 내부에서 배출도관(3252)은 냉각재이동통로(3240)의 끝단에 위치한 전달부연결인렛(3241)에 비해 밸브연결아울렛(3242)에 인접하게 위치될 수 있다. 구체적으로, 상기 배출도관(3252)에서 냉각재가 외부로 분사되는 위치는, 냉각재이동통로(3240)에 이동하는 냉각재의 분사를 제어하는 밸브(2100)의 입구부에서 300mm 이내에 위치할 수 있다.
일 예로, 상기 냉각재냉각통로(3250)는 상기 냉각재이동통로(3240)를 유동하는 냉각재의 온도를 낮추는 기능을 수행할 수 있다. 이 때, 상기 냉각재냉각통로(3250)는 상기 냉각재이동통로(3240)를 유동하는 냉각재의 기체에 대한 액체 비율을 증가시키는 기능을 수행할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 배출도관(3252)에서 팽창된 냉각재는 적어도 상기 연결도관(3243)을 통과하는 냉각재에 비해 낮은 온도를 가질 수 있고, 상기 냉각재냉각통로(3250)와 상기 냉각재이동통로(3240) 사이의 열교환을 통해 상기 냉각재이동통로(3240)를 유동하는 냉각재의 기체에 대한 액체 비율을 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 동일한 저장부(1100)로부터 유출된 냉각재는 상기 냉각재냉각통로(3250) 및 냉각재이동통로(3240)로 유입될 수 있다. 상기 냉각재이동통로(3240)로 유입된 냉각재는 목표 영역(TR)으로 분사될 수 있고, 상기 냉각재냉각통로(3250)로 유입된 냉각재는 목표 영역(TR)으로 분사되지 않을 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 냉각재이동통로(3240) 및 상기 냉각재냉각통로(3250)로 유입되는 냉각재는 같은 저장부(1100)로부터 유출된 냉각재이며, 상기 냉각재이동통로(3240)를 통과한 냉각재는 노즐부(4100)를 통해 목표 영역(TR)으로 분사되고, 상기 냉각재냉각통로(3250)를 통과한 냉각재는 컨트롤밸브(3254)를 통과하여 외부로 배출될 수 있다.
지금까지 본 출원의 다른 실시예에 따른 냉각재냉각부(3200)에 대해서 구체적으로 설명한 바 있다. 다만, 위에서 냉각재냉각부(3200)에 대해서 설명할 때에는, 설명의 편의를 위해 냉각재이동통로(3240) 및 냉각재냉각통로(3250)가 각각 하나의 유로를 형성하는 것을 기준으로 도시된 도면에 기초하여 설명을 개시하였으나, 상기 냉각재이동통로(3240)는 복수개의 유로를 가지도록 형성될 수 있고, 상기 냉각재냉각통로(3250)는 복수개의 유로를 가지도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 냉각재냉각통로(3250)는 하나의 유로를 형성하고, 상기 냉각재냉각통로(3250)를 둘러싸는 형태로 상기 냉각재이동통로(3240)가 형성될 수 있으며, 상기 냉각재이동통로(3240)는 복수개의 연결도관(3243)을 포함하며, 하나의 전달부연결인렛(3241)으로 유입된 냉각재는 복수개의 연결도관(3243)으로 유입될 수 있고, 복수개의 연결도관(3243)으로부터 유출되는 냉각재는 하나의 밸브연결아웃렛(3242)으로 배출되어 밸브(2100)로 전달될 수 있다.
상기 냉각 장치(10000)는 노즐부(4100)를 포함할 수 있다. 상기 노즐부(4100)는 제1 단의 단면적과 제2 단의 단면적이 상이한 형태로 제공될 수 있다. 상기 노즐부(4100)는 전달부(1200)와 상대적으로 보다 더 이격된 제1 단의 단면적이 제2 단면적에 비해 작은 형태로 제공될 수 있다. 이 때, 제1 단에서 단면적이 감소함으로 인해 압력이 증가하고, 압력에너지가 속도에너지로 변경되는 현상으로 인해, 상기 노즐부(4100)는 냉각재가 상기 냉각 장치(10000)의 외부로 분출되도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 냉각 장치(10000)는 분사온도조절부(3100)를 포함할 수 있다. 상기분사온도조절부(3100)는 분사되는 냉각재의 온도를 조절하는 기능을 수행할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 분사온도조절부(3100)는 냉각재가 이동할 수 있는 유로의 주변에서 유로 내의 냉각재의 온도를 조절하는 가열 소자를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 가열 소자는 열전 소자일 수 있다. 상기 열전 소자는 냉각재와 열적으로 연결되어 상기 냉각재를 가열하는 제1 면과 상기 제1 면의 발열 반응에 따라 흡열 반응을 수행하는 제2 면을 구비할 수 있다. 이 때, 상기 제1 면은 상기 제2 면에 비해 상기 노즐부(4100)에 더 인접하게 배치될 수 있다. 다시 말해, 상기 제1 면은 상기 제2 면에 비해 냉각재가 이동하는 유체에 더 인접하게 배치될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는, 상기 밸브(2100)와 상기 노즐부(4100) 사이에 상기 분사온도조절부(3100)가 위치되는 형태로 구성될 수 있고, 상기 분사온도조절부(3100)는 상기 밸브(2100)의 아웃렛을 통해 배출된 냉각재의 온도를 가열하여 상기 노즐부(4100)로 분사되도록 하는 동작을 수행할 수 있다.
상기 냉각 장치(10000)는 적어도 하나의 도관을 포함할 수 있다. 상기 도관은 상기 냉각 장치(10000) 내에서 상기 전달부(1200)로부터 전달되는 냉각재를 상기 노즐부(4100)를 통해 외부로 분출하기 위해 유로를 형성하는데에 이용될 수 있다.
상기 냉각 장치(10000)는 상기 전달부(1200)로부터 상기 냉각재냉각부(3200)를 지나 상기 솔레노이드 밸브(2100)까지 상기 냉각재가 이동하는데에 이용되는 유로를 형성하는데 관여하는 도관을 포함할 수 있다. 상기 전달부(1200)와 솔레노이드 밸브(2100)의 인렛 사이에는 적어도 하나의 도관이 배치될 수 있다.
상기 전달부(1200)와 상기 솔레노이드 밸브(2100)의 인렛 사이에 복수의 도관이 배치되는 경우, 제1 도관과 제2 도관은 냉각재의 유출이 적은 형태로 연결되어 유로를 형성할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 제1 도관 및 제2 도관은 끼움 결합 형태로 연결될 수 있다.
상기 냉각 장치(10000)는 상기 솔레노이드 밸브(2100)의 아웃렛으로부터 상기 분사온도조절부(3100)를 지나 상기 노즐부(4100)의 냉각재의 배출구까지 이동하는데에 이용되는 유로를 형성하는데 관여하는 도관을 포함할 수 있다.
상기 솔레노이드 밸브(2100)의 아웃렛으로부터 상기 노즐부(4100)의 냉각재의 배출구 사이에 복수의 도관이 배치되는 경우, 제3 도관과 제4 도관은 냉각재의 유출이 적은 형태로 연결되어 유로를 형성할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 제3 도관 및 제4 도관은 끼움 결합 형태로 연결될 수 있다.
상기 냉각 장치(10000)는, 상기 냉각 장치(10000)를 유동하는 냉각재의 불순물을 여과하기 위한 필터를 더 포함할 수 있다. 상기 필터는 상기 냉각 장치(10000) 내의 상기 냉각재가 유동하는 유로를 기준으로 적어도 일 영역에 설치될 수 있다. 상기 필터는 도관의 단면적의 형상에 상응하는 형태를 가질 수 있다. 상기 필터는 다공성물질로 형성될 수 있다. 상기 필터는 소수성물질로 형성될 수 있다.
상기 냉각 시스템(1)은 입력센서(6300)를 더 포함할 수 있다. 상기 입력센서(6300)는 사용자의 입력에 대응하는 신호를 획득할 수 있다. 상기 입력센서(6300)는 키보드, 키 패드, 버튼, 조그셔틀 및 휠 등으로 구현될 수 있다. 상기 입력센서(6300)는 스위치로 활용되는 키 패드일 수 있다.
상기 입력센서(6300)는 본 출원의 제2 실시예에 따른 냉각 장치(10000)에 포함되어 있을 수 있다. 또는, 상기 입력센서(6300)는 냉각 장치(10000) 외부에 별도로 존재하는 본체에 형성되어 있을 수 있다. 이 때, 상기 본체는 상기 냉각 장치(10000)와 전기적으로 연결되어, 상기 입력센서(6300)를 통해 입력된 정보를 토대로 상기 냉각 장치(10000)를 제어할 수 있다.
본 출원의 제2 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는 사용자의 접촉에 대한 응답으로 전기적 신호를 발생시키는 스위치를 포함할 수 있다. 상기 스위치는 사용자의 접촉에 따른 정전기적 신호의 발생에 대한 응답으로 전기적 신호를 발생시키는 기능을 수행할 수 있다. 또는, 상기 스위치는 사용자의 접촉에 따라 발색하는 기 설정된 수치 이상의 압력에 대한 응답으로 전기적 신호를 발생시키는 기능을 수행할 수 있다.
상기 냉각 시스템(1)은 제어부(5000)를 포함할 수 있다. 상기 냉각 시스템(1)은 마이크로컨트롤러를 포함할 수 있다. 상기 마이크로컨트롤러는 상기 솔레노이드 밸브(2100)의 온-오프 및/또는 개폐량 조절하기 위한 제어 신호를 생성, 상기 솔레노이드 밸브(2100)로 전송할 수 있다. 상기 마이크로컨트롤러는 상기 냉각재냉각부(3200)의 냉각 소자의 온-오프 및/또는 인가되는 전류량을 조절하기 위한 제어 신호를 생성, 상기 냉각 소자로 전송할 수 있다. 상기 마이크로컨트롤러는 상기 분사온도조절부(3100)의 가열 소자의 온-오프 및/또는 인가되는 전류량을 조절하기 위한 제어 신호를 생성, 상기 가열 소자로 전송할 수 있다.
상기 마이크로컨트롤러는 본 출원의 제2 실시예에 따른 냉각 장치(10000)에 포함되어 있을 수 있다. 또는, 상기 마이크로컨트롤러는 냉각 장치(10000) 외부에 별도로 존재하는 본체에 형성되어 있을 수 있다. 이 때, 상기 본체는 상기 냉각 장치(10000)와 전기적으로 연결되어, 상기 마이크로컨트롤러에 의해 생성된 제어 신호를 기 냉각 장치(10000)의 적어도 일 영역으로 제공하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 냉각 시스템(1)은 전원부를 더 포함할 수 있다. 상기 냉각 시스템(1)은 상기 냉각 장치(10000)를 구동시키기 위한 전력을 공급하는 전원부를 더 포함할 수 있다. 상기 전원부는 직류를 공급하기 위한 직류전원과 교류를 공급하기 위한 교류전원 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전원부는 배터리 또는 건전지의 형태일 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 전원부는 지속적으로 전원을 공급받는 전원선의 형태일 수 있다.
상기 전원부는 본 출원의 제2 실시예에 따른 냉각 장치(10000)에 포함되어 있을 수 있다. 또는, 상기 전원부는 냉각 장치(10000) 외부에 별도로 존재하는 본체에 형성되어 있을 수 있다. 이 때, 상기 본체는 상기 냉각 장치(10000)와 전기적으로 연결되어, 상기 전원부를 통해 입력된 전력을 상기 냉각 장치(10000)의 적어도 일 영역으로 제공하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 전원부는 상기 제어부(5000)에 전력을 공급할 수 있다. 상기 전원부는 솔레노이드 밸브(2100)에 전력을 공급할 수 있다. 상기 전원부는 솔레노이드 밸브(2100)의 개폐를 제어하기 위한 전력을 공급할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 냉각 장치(10000)는 목표 영역(TR)과 냉각장치(10000) 사이의 거리를 가이딩하는 거리고정기(4900)를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 거리고정기(4900)는 상기 목표 영역(TR)과 상기 냉각 장치(10000)사이의 거리를 기결정되어 있는 거리로 일정하게 유지하는 기능을 수행할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 거리고정기(4900)는 일정 거리를 가지는 봉 형태로 구현되어, 항상 동일한 거리로 상기 목표 영역(TR)과 상기 냉각 장치(10000) 사이의 거리를 유지할 수 있다. 다른 예로, 상기 거리고정기(4900)는 상기 목표 영역(TR)과 상기 냉각 장치(10000)사이의 거리를 냉각 장치(10000)의 동작 모드에 따라 결정하여, 상기 목표 영역(TR)과 상기 냉각 장치(10000) 사이의 거리를 결정된 거리로 유지하는 기능을 수행할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 거리고정기(4900)는 길이 조절이 가능한 봉 형태로 구현되어, 제어부(5000)로부터 인가되는 전기적 신호에 따라 그 길이가 조절될 수 있다.
지금까지 본 출원의 제 2 실시예에 따른 냉각 장치(10000)에 대해서 개시하였다. 다만, 이는 이해를 돕기위해 일 실시 태양을 들어 구체적으로 개시한 것일 뿐, 본 출원의 의해 개시되는 냉각 장치(10000)의 형태가 기 서술한 제 2 실시예에 따른 냉각 장치(10000)에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 출원의 권리 범위의 해석은 청구 범위의 해석에 따라 결정되어야 할 것이다.
5. 제3 실시예에 따른 냉각 장치(10000)의 기본 구성
본 출원의 제 3 실시예에 따른 냉각장치는 앞에서 설명한 1. 냉각장치의 구성요소, 2. 냉각장치의 구조, 3. 1 실시예의 기본 구성 및 4. 제 2 실시예의 기본 구성에서 설명하고 있는 내용중 분사부(7000)에 관한 내용에 차이점을 두고 있다. 이하에서는 이에 대하여 설명한다.
본 출원의 제 3 실시예에 따른 냉각장치는 환자의 피부, 안구 등 점막의 통증 감소 및 마취를 위해 냉각 요법을 진행할 경우, 분사된 냉각재에 의해 냉각된 냉각팁(7200)을 환자의 신체에 접촉하는 냉각장치에 관한 것이다. 이하에서는 분사부(7000)에 중점을 두고 설명할 것이다.
<3-1 실시예>
도 12는 본 출원의 제3-1 실시예에 따른 분사부(7000)를 나타내는 사시도이고, 도 13은 본 출원의 제3-1 실시예에 따른 분사부(7000)를 나타내는 투영도이고, 도 14는 본 출원의 제3-1 실시예에 따른 분사부(7000)를 나타내는 분해도이다. 도 15는 본 출원의 제3-1 실시예에 따른 분사부(7000)의 결합 과정을 설명하기 위한 도이다. 도 16은 본 출원의 제3-1 실시예에 따른 분사부(7000)를 나타내는 단면도이다.
도 12 내지 도 16를 참조하면, 본 출원의 제 3-1 실시예에 따른 분사부(7000)는 노즐부(7100), 냉각팁(7200), 냉각매체(7300), 노즐부 절연체(7400), 절연체 커버(7500), 전단 커버(7600), 후단 커버(7700), 탄성결합부(7800)를 포함할 수 있다. 본 출원의 제 3-1 실시예에 따른 냉각장치는 앞서 설명한 다른 실시예와 비교하여, 분사부(7000)를 제외하고 냉각재공급부(1000), 유량조절부(2000), 냉각재상태조절부(3000), 제어부(5000), 센서부(6000) 중 적어도 어느 하나의 구성 요소를 선택적으로 더 포함할 수 있다
상기 노즐부(7100)는 상기 냉각 장치(10000) 내의 냉각재가 배출될 수 있는 통로를 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 노즐부(7100)는 상기 냉각 장치(10000) 내의 적어도 일 영역을 유동하는 냉각재가 자유공간으로 분출되도록 형성된 관일 수 있다. 상기 노즐부(7100)는 솔레노이드 밸브로부터 냉각재를 전달받아 냉각매체(7300) 및 냉각팁(7200)으로 냉각재를 전달할 수 있다. 상기 밸브는 상기 노즐부에 전달하는 냉각재의 흐름을 PWM(Pulse width modulation) 방식으로 조절할 수 있다.
상기 노즐부(7100)는 상기 냉각 장치(10000)에 형성된 유로의 일단에 위치하는 관일 수 있다.
상기 노즐부(7100)는 상대적으로 작은 단면적을 가지는 관을 포함할 수 있다.
상기 노즐부(7100)의 형태는 다양할 수 있다. 일 예로, 상기 노즐부(7100)는 일직선 노즐 형태일 수 있다. 상기 노즐부(7100)는 내부에 길이 방향의 중공을 가지는 일직선 형태의 노즐일 수 있다.
상기 노즐부(7100)에서 상기 냉각재가 흐르는 통로는 제 1 채널로 지칭될 수 있다. 상기 제 1 채널은 전단 및 전단 외 영역으로 구분될 수 있고, 상기 제 1 채널 중 전단 영역(7110)의 채널의 직경/폭/넓이는 전단 외 영역(7120)의 직경/폭/넓이보다 작을 수 있다. 상기 노즐부(7100)에서 전단 외 영역을 흐르던 냉각재는 상기 노즐부(7100)의 전단 영역으로 진입하면서 높은 압력을 받게 될 수 있다. 이후 노즐부(7100)의 전단 영역을 흐르던 냉각재는 냉각 매체로 이동하며 넓은 공간으로 단열 팽창하며 줄-톰슨 효과에 의해 온도가 낮아질 수 있다.
상기 노즐부(7100)는 내마모성 및 내압성을 가질 수 있다. 다시 말해, 상기 노즐부(7100)는 마찰 또는 냉각재의 압력에 의한 파손이 적은 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 노즐부(7100)는 알루미늄합금, 스틸합금, 텅스텐, 스테인레스스틸 또는 구리합금으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 출원의 제 3-1 실시예에 따른 분사부(7000)는 냉각팁(7200)을 포함할 수 있다. 도 17은 본 출원의 제3-1 실시예에 따른 냉각팁(7200)을 나타내는 사시도이다.
도 12 내지 16을 도 17과 함께 참조하면, 상기 냉각팁(7200)은 냉각매체(7300)에 의해 냉각될 수 있다. 상기 냉각팁(7200)은 냉각재에 의해 냉각될 수 있다. 보다 상세히 설명하면, 냉각매체(7300)가 노즐부(7100)를 통과한 냉각재가 냉각매체(7300)를 통과함에 따라 냉각되면, 냉각매체(7300)와 물리적으로, 직접적으로 접촉하고 있는 냉각팁(7200)은 냉각매체(7300)로부터 전도의 방식으로 전달된 열의 흐름을 전달받아 냉각될 수 있다. 또한, 냉각팁(7200)은 냉각매체(7300)를 통과한 냉각재가 직접 접촉됨으로써 전도 또는 대류 중 적어도 어느 하나의 방식으로 전달된 열의 흐름을 전달받아 냉각될 수 있다. 상기 냉각팁(7200)은 냉각재에 의해 냉각된 냉각매체(7300)와 냉각재들로부터 냉각될 수 있다.
상기 냉각팁(7200)은 냉각매체(7300)와 결합되는 냉각매체 결합부(7210) 및 상기 냉각매체 결합부(7210) 전단에 위치하고, 상기 냉각매체 결합부(7210)보다 직경/폭/넓이가 작은 외면을 포함하는 냉각재 접촉부(7220)를 포함할 수 있다. 상기 냉각매체 결합부(7210)는 원통형의 형상을 가질 수 있다. 상기 냉각매체 결합부(7210)는 냉각매체(7300)의 전단과 결합할 수 있는 직경/폭/넓이를 가질 수 있다. 상기 냉각매체 결합부(7210)의 내부는 상기 냉각매체(7300)와 결합될 수 있도록 빈 공간으로 구성된다. 상기 냉각매체(7300)는 상기 냉각매체 결합부(7210)에 끼워지는 방식으로 결합될 수 있다 상기 냉각매체 결합부(7210)는 상기 냉각매체(7300)로부터 열의 흐름을 잘 전달받을 수 있도록 물리적으로, 직접 접촉하는 방식이라면 그 구조가 특정 형상 및 방식으로 한정되는 것은 아니다.
상기 냉각재 접촉부(7220)는 상기 냉각매체 결합부(7210)와 일체로 구성될 수 있다. 상기 냉각재 접촉부(7220)는 상기 냉각매체 결합부(7210) 전단에 위치하고 상기 냉각매체 결합부(7210)보다 직경/폭/넓이가 작은 외면 또는 외주면을 가질 수 있다. 상기 냉각재 접촉부(7220)는 원통형의 형상을 가질 수 있다. 상기 냉각재 접촉부(7220)의 전단은 사람의 신체와 맞닿는 곳으로써, 폐쇄된 면을 포함할 수 있다. 상기 냉각재 접촉부(7220)의 내부는 빈 공간으로 구성된다. 상기 냉각매체(7300)를 통과한 냉각재는 상기 냉각재 접촉부(7220) 내부로 배출되며, 상기 냉각재는 냉각재 접촉부(7220)를 냉각시킬 수 있다. 상기 냉각재 접촉부(7220)에 도달한 냉각재는 상기 냉각매체(7300)의 냉각재 배출로(7320)를 통해 냉각장치 외부로 빠져나갈 수 있다.
상기 냉각팁(7200)은 냉각재 접촉부(7220)에서 냉각장치의 외부를 향한 전면이 마커로서의 역할을 수행할 수 있다. 이 경우 상기 냉각팁(7200)이 환자의 안구 또는 피부를 냉각 또는 마취시키기 위해 환자의 안구 또는 피부에 접촉될 경우, 냉각재 접촉부(7220)의 전면에 대응하는 자국이 환자의 신체에 생길 수 있다. 냉각재 접촉부(7220)의 전면의 폭/직경은 3mm 이상일 수 있다. 또한, 상기 냉각팁(7220)은 상기 냉각재 접촉부(7220)의 전면에 별도의 마커(7230)를 포함할 수 있다. 상기 마커(7230)는 냉각팁(7200)이 환자의 안구 또는 피부를 냉각 또는 마취시키기 위해 환자의 안구 또는 피부에 접촉될 경우, 환자의 신체에 자국을 형성시킬 수 있다. 마커(7230)는 환자의 신체에 압력을 가할 수 있도록 전단이 냉각제 접촉부로부터 돌출되어 있다. 상기 마커(7230)의 직경은 약 3mm 이하일 수 있다.상기 냉각재 접촉부(7220), 상기 냉각매체 결합부(7210) 및 마커(7230)는 모두 일체형으로 구성될 수 있다.
상기 냉각팁(7200)은 1회 사용 후 교체가 가능한 구성품일 수 있다. 상기 냉각팁(7200)은 후술하는 전단 커버(7600)와 함께 교체가 가능한 구성품일 수 있다. 상기 냉각팁(7200)은 전단 커버(7600)가 교체될 때 함께 교체될 수도 있고, 전단 커버(7600)는 사용을 유지하는 채로 개별적으로 교체될 수도 있다. 상기 냉각팁(7200)은, 상기 전단 커버(7600)가 후단 커버(7700)로부터 분리된 후에 상기 전단 커버(7600)로부터 분리될 수 있다. 상기 냉각팁(7200)은, 상기 전단 커버(7600)가 후단 커버(7700)로부터 분리된 후에, 상기 전단 커버(7600)와 함께 교체될 수 있다.
상기 냉각팁(7200)은 열전도도가 높은 금속으로 이루어질 수 있다. 대표적으로 상기 냉각팁(7200)은 알루미늄으로 이루어질 수 있다.
본 출원의 제 3-1 실시예에 따른 분사부(7000)는 냉각매체(7300)를 포함할 수 있다. 도 18은 본 출원의 제3-1 실시예에 따른 냉각매체(7300)를 나타내는 사시도이다.
도 12 내지 16을 도 18과 함께 참조하면, 상기 냉각매체(7300)는 노즐부(7100)를 통과한 냉각재가 냉각매체(7300)를 통과함에 따라 냉각될 수 있다. 상기 냉각매체(7300)는 노즐부(7100)를 통과한 냉각재를 냉각팁(7200)까지 전달할 수 있다. 상기 노즐부와 상기 냉각매체 사이에는 상기 냉각매체로 전달되는 냉각재의 온도를 조절하는 분사온도조절부를 더 포함할 수 있다. 분사온도조절부는 펠티에 소자일 수 있다.
상기 냉각매체(7300)는 중앙에 긴 중공을 포함할 수 있다. 상기 중공은 제 2 채널(7310)로 지칭될 수 있다. 노즐부(7100)를 통과한 냉각재는 제 2 채널(7310)을 통과함에 따라 냉각매체(7300)를 냉각시킬 수 있다. 상기 냉각재는 냉각매체(7300)를 통과한 후에 냉각팁(7200), 보다 상세하게는, 냉각재 접촉부(7220)에 도달하여 냉각팁(7200)을 냉각시킬 수 있다.
상기 냉각매체(7300)는 상기 냉각팁(7200)의 후단인 냉각매체 결합부(7210)에 끼워지는 방식으로 결합될 수 있다. 상기 냉각매체(7300)의 전단은 외면이 긴 리세스 형태를 가지는 적어도 하나 이상의 냉각재 배출로(7320)가 형성된 원통형 형상을 가질 수 있다. 상기 냉각매체(7300)의 후단은 노즐부(7100)의 전단이 제 2 채널(7310) 내부에 결합되는 원통형 형상을 가질 수 있다.
상기 냉각매체(7300)는 열전도도가 높은 금속으로 이루어질 수 있다. 대표적으로 상기 냉각매체(7300)는 알루미늄, 구리, 철 및 이들이 적어도 어느 하나 이상 들어가는 합금으로 이루어질 수 있다.
상기 냉각매체(7300)는 상기 중앙의 긴 중공 주변에 홈(7350)을 포함할 수 있다. 냉각 장치는 상기 냉각매체(7300)의 홈(7350)에 위치하는 온도센서를 포함할 수 있다. 냉각장치는 환자의 치료 방법에 따라 냉각장치의 온도를 정밀하게 조절해야 하고, 이를 위해 환자의 환부에 닿는 구성부품 또는 그에 가까운 구성부품에의 온도를 측정해야 한다. 냉각장치에서 사람의 환부에 직접 닿는 부분은 냉각팁이지만, 냉각팁(7200)은 환자의 위생을 위해 1회 사용 후 교체되는 부품이므로, 냉각팁(7200)에 온도센서를 설치하는 것은 제품 설계상 효율적이지 않다.
따라서, 냉각팁(7200)에 가장 근거리에 위치하여 접촉하고, 냉각팁(7200)에 직접 접촉 및 냉각재 전달을 통해 열의 흐름을 전달시키는 냉각매체(7300)에 온도센서를 설치함으로서 온도를 측정하는 것이 효율적일 수 있다. 이 경우, 냉각팁(7200)의 온도를 직접 측정하지 않더라도 냉각매체(7300)의 온도를 측정하고 냉각재의 양을 제어함을 통해, 냉각팁(7200)의 온도를 추정/제어할 수 있다.
이때, 상기 냉각팁(7200)과 상기 냉각매체(7300)의 냉각온도가 정상 상태에 도달하기 전, 동적인 온도의 변화를 일정 범위 안에서 만들기 위해, 상기 냉각팁(7200)과 상기 냉각매체(7300)은 소정 비율 범위 내에서 열용량 (heat capacitance)을 가질 수 있다. 또한, 상기 냉각팁(7200)과 상기 냉각 매체(7300)의 재료는 상기 소정 비율의 열용량을 가지도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 냉각팁(7200)의 열용량은 상기 냉각매체(7300)의 열용량 대비 0.1배 내지 5배 일수 있다. 만약, 상기 냉각팁(7200)의 열용량이 상기 냉각매체(7300)의 열용량과 동일하지 않은 경우, 상기 냉각팁(7200)이 냉각재와 접촉하는 부분을 증가 또는 감소시키거나, 냉각팁(7200)과 냉각매체(7300)가 접촉하는 면적을 조절함으로써 온도반응을 일정한 범위 내로 만들 수 있다. 냉각팁(7200)의 열용량이 냉각매체의 열용량의 0.1배보다 낮거나 5배보다 높은 경우에는 상호간 열용량의 차이가 너무 많이 나기 때문에 냉각팁(7200)과 냉각매체(7300)의 접촉 영역을 조절하거나 냉각재가 냉각팁(7200)에 닿는 면적을 조절함으로써 온도의 조절이 용이하지 않을 수 있다. 상기 냉각매체(7300)의 동적온도 반응성을 빠르게 하기 위해, 상기 냉각매체(7300)는 냉각장치의 다른 구성요소로부터 열적으로 분리될 수 있고, 이를 위해 상기 노즐 절연체(7400)를 통해 다른 구성요소들과 절연될 수 있다.
이하에서는 도 15 및 도 16을 참조하여 본 출원의 3-1 실시예의 냉각 방식에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 상기 냉각장치는 분사된 냉각재가 냉각장치의 최전단에 있는 냉각팁(7200)을 냉각시켜 사람의 신체, 보다 구체적으로는 안구에 냉각팁(7200)을 접촉함으로써, 환부의 통증을 경감시키거나 환부를 마취시킬 수 있다. 상기 냉각팁(7200)은 냉각매체(7300) 및 냉각재 두개의 냉각 수단에 의하여 냉각될 수 있다. 보다 상세하게 설명하면, 노즐부(7100)를 통해 전달된 냉각재가 냉각매체(7300)를 냉각시키고, 냉각된 냉각매체(7300)는 냉각팁(7200)을 다시 냉각시킬 수 있다. 또한, 노즐부(7100) 및 냉각매체(7300)를 통과한 냉각재는 다시 냉각팁(7200)에 전달됨으로써, 냉각팁(7200)은 냉각팁(7200)에 의해 추가적으로 냉각될 수 있다. 상기 냉각장치가 작동하는 경우 상기 냉각팁(7200)과 상기 냉각 매체가 결합된 사이의 빈 공간에 냉각재가 배출될 수 있다. 상기 빈 공간은 상기 냉각팁(7200) 중 냉각재 접촉부(7220)의 내부 공간일 수 있다. 상기 냉각팁(7200)에 접촉된 냉각재는 상기 냉각매체(7300)의 냉각재 배출로(7320)를 통해 외부로 빠져나갈 수 있다.
상기 노즐부(7100)에서 제 1 채널의 전단의 직경은 상기 제 1 채널의 전단 이외의 영역의 직경보다 작을 수 있다. 제 1 채널의 전단의 직경을 제 1 채널 이외의 영역의 직경보다 작게 함으로써 노즐부(7100)로부터 냉각재가 배출될 경우 줄-톰슨 효과에 의해 냉각재의 온도를 강하시킬 수 있다.
상기 냉각매체(7300)에서 제 2 채널(7310)의 직경은 노즐부(7100)의 제 1 채널의 직경보다는 크고, 상기 노즐부(7100)의 외경과 실질적으로 동일할 수 있다. 상기 제 2 채널(7310)의 직경을 제 1 채널의 직경보다 크게 함으로써, 상기 노즐부(7100)로부터 배출된 냉각재는 제 2 채널(7310)에서 확산됨으로써 냉각매체(7300)를 냉각시킬 수 있다. 또한, 상기 제 2 채널(7310)의 직경을 상기 노즐부(7100)의 외경과 실질적으로 동일하게 함으로써, 상기 냉각매체(7300)와 상기 노즐부(7100) 간의 유격을 최소화시킬 수 있다.
이하에서는, 본 출원의 제 3-1 실시예에 따른 분사부(7000) 중 노즐부 절연체(7400), 절연체 커버(7500), 전단 커버(7600), 후단 커버(7700), 탄성결합부(7800)를 설명하기로 한다.
도 14 및 도16을 참조하면, 상기 노즐부 절연체(7400)는 상기 노즐부(7100)를 타 구성부품으로부터 전기적으로 절연시킬 수 있다. 상기 노즐부 절연체(7400)는 상기 노즐부(7100) 내에 흐르는 냉각재가 외부 환경으로부터 영향을 받지 않도록, 외부로부터 열을 차단할 수 있다.
상기 노즐부 절연체(7400)는 노즐부(7100)를 둘러싸는 원통형 형상을 가질 수 있다. 상기 노즐부 절연체(7400)는 후단으로 갈수록 폭/넓이/직경이 더 커질 수 있다. 상기 노즐부 절연체(7400)의 전단은 상기 냉각매체(7300)의 후단을 둘러싸며 결합될 수 있다. 상기 냉각매체(7300)의 후단은 노즐부(7100)의 전단을 둘러싸도록 결합하며, 상기 노즐부 절연체(7400)는 냉각매체(7300)의 후단을 둘러싸도록 결합될 수 있다. 노즐부(7100)는 냉각매체(7300) 및 노즐부 절연체(7400)에 의하여 정위치에 포지셔닝될 수 있다.
상기 노즐부 절연체(7400)는 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
상기 절연체 커버(7500)는 상기 노즐부(7100) 내에 흐르는 냉각재가 외부 환경으로부터 영향을 받지 않도록, 외부로부터 열을 차단할 수 있다. 상기 절연체 커버(7500)는 상기 노즐부(7100)의 열이 외부로 빠져나가지 않도록 하여, 열손실을 최소화할 수 있다. 또한, 냉각재가 외부로 의도치 않게 분출되어 발생할 수 있는 위험이나 불편함을 없앨 수 있다.
상기 노즐부 절연체(7400)를 둘러싸도록 위치하며, 원통형 형상을 가질 수 있다. 상기 절연체 커버(7500)는 후단으로 갈수록 폭/넓이/직경이 더 커질 수 있다. 상기 절연체 커버(7500)는 후술하는 탄성결합부(7800)에서 제공하는 탄성력을 노즐부 절연체(7400)로부터 전달받아 냉각팁(7200)과 냉각매체(7300)에 전달함으로써 냉각팁(7200)과 냉각매체(7300)의 결합력을 높일 수 있다. 상기 냉각팁(7200)과 상기 냉각매체(7300)는 탄성력에 의해 상호 밀착가압될 수 있다.
상기 절연체 커버(7500)는 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
상기 전단 커버(7600)는 상기 절연체 커버(7500) 및 냉각팁(7200)을 둘러싸도록 위치할 수 있다. 상기 전단 커버(7600)는 원통형의 형상을 가질 수 있다. 상기 전단 커버(7600)는 후단으로 갈수록 폭/넓이/직경이 더 커질 수 있다.
상기 전단 커버(7600)는 상기 전단 커버(7600) 내의 구성부품들을 외부 환경의 물리적인 충격으로부터 보호할 수 있다. 상기 전단 커버(7600)의 전단에는 홀이 형성될 수 있다. 상기 냉각팁(7200) 중 냉각재 접촉부(7220) 및 마커(7230)는 상기 전단 커버(7600)의 홀을 통해 냉각장치에서 외부로 노출 될 수 있다.
상기 전단 커버(7600)는 교체가 가능한 1회성 사용 부품일 수 있다. 상기 전단 커버(7600)는 후술하는 후단 커버(7700)와 암수 결합에 의하여 결합될 수 있다. 상기 전단 커버(7600)는 교체가 용이하도록, 예를 들어 누르는 방식의 물리적 외력에 의해 상기 후단 커버(7700)로부터 분리될 수 있다.
상기 전단 커버(7600)는 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
상기 후단 커버(7700)는 상기 전단 커버(7600)의 후단에 위치하고 상기 전단 커버(7600)의 후단 및 상기 노즐부 절연체(7400)의 후단과 결합될 수 있다. 상기 후단 커버(7700)는 후술하는 탄성결합부(7800)와 스크루 체결 방식에 의해 결합될 수 있다.
상기 후단 커버(7700)는 원통 형상을 가질 수 있으며, 후단으로 갈수록 폭/넓이/직경이 커질 수 있다. 상기 후단 커버(7700)는 상기 노즐부(7100) 및 노즐부 절연체(7400)가 통과 가능한 크기의 중공을 가질 수 있다. 상기 노즐부 절연체(7400)의 후단은 상기 노즐부 절연체(7400)가 상기 후단 커버(7700)를 통과한 후 상기 후단 커버(7700)의 후단과 결합될 수 있다.
상기 후단 커버(7700)는 전단 커버(7600)의 잦은 교체에도 변형이 일어나지 않도록 강도 및 내마모성이 높은 금속으로 이루어질 수 있다.
상기 탄성결합부(7800)는 노즐부 절연체(7400) 및 후단 커버(7700)와 결합될 수 있다. 상기 탄성결합부(7800)는 노즐부 절연체(7400)의 후단 및 후단 커버(7700)의 후단과 결합될 수 있다. 상기 탄성결합부(7800)는 냉각재공급부, 유량조절부, 냉각재상태조절부, 제어부, 센서부를 포함하는 냉각 장치의 본체부와 결합될 수 있다.
상기 탄성결합부(7800)는 스프링(7850)을 포함할 수 있다. 상기 스프링(7850)은 상기 노즐부 절연체(7400)의 내부 공간에 위치할 수 있다. 상기 스프링(7850)은 상기 노즐부(7100)와 상기 탄성결합부(7800) 사이에 위치하여 상기 노즐부 절연체(7400)에 탄성력을 제공할 수 있다. 상기 분사부(7000)의 냉각팁(7200), 냉각매체(7300), 노즐부(7100), 노즐부 절연체(7400), 절연체 커버(7500), 전단 커버(7600), 후단 커버(7700), 탄성결합부(7800)가 모두 결합되었을 때, 상기 탄성결합부(7800)는 상기 스프링(7850)의 탄성력에 의해 냉각팁(7200)과 냉각매체(7300) 사이에 유격을 최소화하도록 기능할 수 있다. 상기 스프링(7850)은 노즐부 절연체(7400) 및 절연체 커버(7500)에 탄성력을 직접 제공하고, 노즐부 절연체(7400) 및 절연체 커버(7500)는 이를 냉각매체(7300)에 전달함으로써 냉각팁(7200)과 냉각매체(7300)의 결합력을 높일 수 있다.
본 출원의 제 3-1 실시예에 따른 분사부(7000)는 노즐 가이드부(7150) 및 오리피스(7900)를 선택적으로 더 포함할 수 있다. 상기 노즐 가이드부(7150)는 냉각 매체 및 노즐 사이에 위치하여 냉각매체(7300) 및 노즐의 결합 및 정렬을 유도할 수 있다. 상기 오리피스(7900)는 노즐 가이드부(7150) 및 노즐부(7100) 사이에 위치하여 냉각매체(7300)에 냉각재를 전달할 수 있다. 노즐 가이드부(7150) 및 오리피스(7900)에 대한 자세한 설명은 본 출원의 제 3-2 실시예에서 하기로 한다.
<3-2 실시예>
도 19는 본 출원의 제3-2 실시예에 따른 분사부(7000)를 나타내는 투영도이다. 도 20는 본 출원의 제3-2 실시예에 따른 분사부(7000)를 나타내는 분해도이다. 도 21는 본 출원의 제3-2 실시예에 따른 분사부(7000)의 결합 과정을 설명하기 위한 도이다. 도 22는 본 출원의 제3-2 실시예에 따른 분사부(7000)를 나타내는 단면도이다.
도 19 내지 도 22를 참조하면, 본 출원의 제 3-2 실시예에 따른 분사부(7000)는 노즐부(7100), 냉각팁(7200), 냉각매체(7300), 노즐 가이드부(7150), 오리피스(7900), 노즐부 절연체(7400), 절연체 커버(7500), 전단 커버(7600), 후단 커버(7700), 탄성결합부(7800)를 포함할 수 있다.
이하에서는 본 출원의 제 3-2 실시예에 따른 냉각장치 중 3-1 실시예와의 차이점을 중심으로 설명하기로 한다. 또한, 본 출원의 제 3-2 실시예도 분사부(7000)를 제외하고 냉각재공급부(1000), 유량조절부(2000), 냉각재상태조절부(3000), 제어부(4000), 센서부(6000) 중 적어도 어느 하나의 구성 요소를 선택적으로 더 포함할 수 있다.
본 출원의 제 3-2 실시예에 따른 냉각장치는 냉각매체(7300)가 냉각팁(7200)과 물리적으로, 직접적으로 접촉하되, 냉각팁(7200)이 냉각매체(7300)에 의해서 냉각되는 구조로 구성될 수 있다. 보다 상세하게, 냉각매체(7300)의 전면은 폐쇄된 면으로 구성되어 노즐부(7100)를 통해 냉각매체(7300)에 전달된 냉각재는 냉각팁(7200)과 직접 접촉하지 않을 수 있다. 냉각팁(7200)은 냉각매체(7300)로부터 전도의 방식으로 열을 전달받아 냉각될 수 있다. 또는 본 출원의 제 3-2 실시예에 따른 냉각장치는 냉각매체(7300)와 노즐부(7100) 사이에 노즐 가이드부(7150) 및 오리피스(7900)를 더 포함할 수 있다. 노즐 가이드부(7150) 및 오리피스(7900)는 냉각 장치를 설계함에 있어서 선택적으로 들어갈 수 있는 구성부품으로서, 이들은 제 3-1 실시예에서 설명한 냉각장치에도 적용될 수 있다.
상기 노즐부(7100)는 상기 냉각 장치(10000) 내의 냉각재가 배출될 수 있는 통로를 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 노즐부(7100)는 상기 냉각 장치(10000) 내의 적어도 일 영역을 유동하는 냉각재가 자유공간으로 분출되도록 형성된 관일 수 있다. 상기 노즐부(7100)는 솔레노이드 밸브로부터 냉각재를 전달받아 냉각매체(7300)로 냉각재를 전달할 수 있다. 상기 밸브는 상기 노즐부에 전달하는 냉각재의 흐름을 PWM(Pulse width modulation) 방식으로 조절할 수 있다. 상기 노즐부(7100)는 냉각재를 오리피스(7900)를 통해 냉각매체(7300)로 전달할 수 있다. 상기 노즐부(7100)는 냉각재를 오리피스(7900) 및 노즐 가이드부(7150)를 통해 냉각매체(7300)로 전달할 수 있다.
상기 노즐부(7100)는 상기 냉각 장치(10000)에 형성된 유로의 일단에 위치하는 관일 수 있다. 상기 노즐부(7100)는 상대적으로 작은 단면적을 가지는 관을 포함할 수 있다.
상기 노즐부(7100)의 형태는 다양할 수 있다. 일 예로, 상기 노즐부(7100)는 일직선 노즐 형태일 수 있다. 상기 노즐부(7100)는 내부에 길이 방향의 중공을 가지는 일직선 형태의 노즐일 수 있다.
상기 노즐부(7100)에서 상기 냉각재가 흐르는 통로는 제 1 채널로 지칭될 수 있다. 상기 제 1 채널은 전단 및 전단 외 영역으로 구분될 수 있고, 상기 제 1 채널 중 전단 영역의 채널의 직경/폭/넓이는 전단 외 영역의 직경/폭/넓이보다 작을 수 있다. 상기 노즐부(7100)에서 전단 외 영역을 흐르던 냉각재는 상기 노즐부(7100)의 전단 영역으로 진입하면서 높은 압력을 받게 될 수 있다. 이후 노즐부(7100)의 전단 영역을 흐르던 냉각재는 냉각 매체로 이동하며 넓은 공간으로 단열 팽창하며 줄-톰슨 효과에 의해 온도가 낮아질 수 있다. 상기 제 1 채널의 직경/폭/넓이는 노즐부(7100) 전체 영역에 걸쳐서 동일할 수 있다. 상기 노즐부(7100)는 후술하는 오리피스(7900)에 결합될 수 있고, 오리피스(7900)에서 냉각재가 흐르는 통로(7910)의 직경/폭/넓이는 상기 노즐부(7100)의 제 1 채널의 직경/폭/넓이보다 작을 수 있다. 상기 노즐부(7100)를 흐르던 냉각재는 상기 오리피스(7900)로 진입하면서 높은 압력을 받게 될 수 있다. 이후 오리피스(7900)의 통로를 따라 흐르던 냉각재는 냉각 매체로 이동하며 넓은 공간으로 단열 팽창하며 줄-톰슨 효과에 의해 온도가 낮아질 수 있다.
도 23는 본 출원의 제3-2 실시예에 따른 냉각팁(7200)을 나타내는 사시도이다. 도 24는 본 출원의 제3-2 실시예에 따른 냉각매체(7300)를 나타내는 사시도이다.
도 23 및 도 24를 도 19 내지 도 22와 함께 참조하면, 상기 냉각팁(7200)은 냉각매체(7300)에 의해 냉각될 수 있다. 보다 상세히 설명하면, 노즐부(7100)를 통과한 냉각재가 냉각매체(7300)를 통과함에 따라 냉각되면, 냉각매체(7300)와 물리적으로, 직접적으로 접촉하고 있는 냉각팁(7200)은 냉각매체(7300)로부터 전도의 방식으로 전달된 열의 흐름을 전달받아 냉각될 수 있다. 상기 노즐부와 상기 냉각매체 사이에는 상기 냉각매체로 전달되는 냉각재의 온도를 조절하는 분사온도조절부를 더 포함할 수 있다. 분사온도조절부는 펠티에 소자일 수 있다.
상기 냉각팁(7200)은 제 1 전단부(7260) 및 제 1 후단부(7270)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 전단부(7260) 및 상기 제 1 후단부(7270)는 각각 원통형 형상을 가질 수 있고, 후단으로 갈수록 각각 직경/폭/넓이가 커질 수 있다. 상기 제 1 전단부(7260)는 상기 제 1 후단부(7270)의 전단에 위치하고 상기 제 1 후단부(7270)보다 직경/폭/넓이가 작은 외면 또는 외주면을 가질 수 있다. 상기 냉각팁(7200)의 제 1 전단부(7260)는 상기 제 1 후단부(7270)와 일체로 구성될 수 있다. 상기 제 1 전단부(7260) 및 상기 제 1 후단부(7270)는 냉각매체(7300)와 결합될 수 있도록 빈 공간으로 구성된다.
상기 냉각매체(7300)는 제 2 전단부(7330) 및 제 2 후단부(7340)를 포함할 수 있다. 상기 제 2 전단부(7330) 및 상기 제 2 후단부(7340)는 각각 원통형 형상을 가질 수 있고, 후단으로 갈수록 각각 직경/폭/넓이가 커질 수 있다. 상기 제 2 전단부(7330)는 상기 제 2 후단부(7340)의 전단에 위치하고 상기 제 2 후단부(7340)에 비해 직경/폭/넓이가 작은 외면 또는 외주면을 가질 수 있다. 상기 냉각매체(7300)는 후술하는 노즐 가이드부(7150)가 결합될 수 있도록 중공을 가지고, 중공의 주변에는 중공의 둘레를 따라 형성된 적어도 하나 이상의 냉각재 배출로(7320)가 형성될 수 있다.
상기 냉각매체(7300)의 제 2 전단부(7330)는 상기 냉각팁(7200)의 제 1 전단부(7260)에 인입되어 결합되고, 상기 냉각매체(7300)의 제 2 후단부(7340)는 상기 냉각팁(7200)의 제 1 후단부(7270)에 인입되어 결합될 수 있다. 상기 냉각매체(7300)의 제 2 후단부(7340) 중 일부만 상기 냉각팁(7200)의 제 1 후단부(7270)에 인입되어 결합될 수 있다.
상기 냉각팁(7200)의 제 1 전단부(7260)의 전면은 사람의 신체와 맞닿는 곳으로써, 폐쇄된 전면을 포함할 수 있다. 상기 냉각팁(7200)의 전면은 마커로서의 역할을 수행할 수 있다. 이 경우 상기 냉각팁(7200)이 환자의 안구 또는 피부를 냉각 또는 마취시키기 위해 환자의 안구 또는 피부에 접촉될 경우, 제 1 전단부(7260) 전면에 대응하는 자국이 환자의 신체에 생길 수 있다. 제 1 전단부(7260)의 전면의 폭/직경은 3mm 이상일 수 있다. 또는, 상기 냉각팁(7200)은 상기 제 1 전단부(7260)의 전면에 마커(7230)를 별도로 포함할 수 있다. 상기 마커(7230)는 냉각팁(7200)이 환자의 안구 또는 신체를 냉각 또는 마취시키기 위해 환자의 안구 또는 신체에 접촉될 경우, 자국을 형성시킬 수 있다. 마커(7230)는 환자의 신체에 압력을 가할 수 있도록 전단이 냉각제 접촉부로부터 돌출되어 있다. 상기 마커(7230)의 직경은 약 3mm 이하일 수 있다.
상기 냉각매체(7300)의 제 2 전단부(7330)는 폐쇄된 전면을 포함할 수 있다. 상기 냉각매체(7300)에 도달한 냉각재는 제 2 전단부(7330)에 의해 막혀 냉각팁(7200)에 도달하지 못하고, 제 2 후단부(7340)에 형성된 냉각재 배출로(7320)를 통해 냉각장치 외부로 빠져나갈 수 있다.
상기 냉각매체(7300)는 노즐부(7100)를 통과한 냉각재에 의해 냉각될 수 있다. 상기 냉각매체(7300)는 상기 냉각팁(7200)과 물리적으로, 직접적으로 접촉하여 냉각팁(7200)을 냉각시킬 수 있다.
상기 냉각매체(7300)는 제 2 후단부(7340)에 홈(7350)을 포함할 수 있다. 냉각 장치는 상기 냉각매체(7300)의 홈(7350)에 위치하는 온도센서를 포함할 수 있다. 냉각장치는 환자의 치료 방법에 따라 냉각장치의 온도를 정밀하게 조절해야 하고, 이를 위해 환자의 환부에 닿는 구성부품 또는 그에 가까운 구성부품에의 온도를 측정해야 한다. 냉각장치에서 사람의 환부에 직접 닿는 부분은 냉각팁이지만, 냉각팁(7200)은 환자의 위생을 위해 1회 사용 후 교체되는 부품이므로, 냉각팁(7200)에 온도센서를 설치하는 것은 제품 설계상 효율적이지 않다.
따라서, 냉각팁(7200)에 가장 근거리에 위치하여 접촉하고, 냉각팁(7200)에 직접 접촉 및 냉각재 전달을 통해 열의 흐름을 전달시키는 냉각매체(7300)에 온도센서를 설치함으로서 온도를 측정하는 것이 효율적일 수 있다. 이 경우, 냉각팁(7200)의 온도를 직접 측정하지 않더라도 냉각매체(7300)의 온도를 측정하고 냉각재의 양을 제어함을 통해, 냉각팁(7200)의 온도를 추정/제어할 수 있다.
이때, 상기 냉각팁(7200)과 상기 냉각매체(7300)의 냉각온도가 정상 상태에 도달하기 전, 동적인 온도의 변화를 일정 범위 안에서 만들기 위해, 상기 냉각팁(7200)과 상기 냉각매체(7300)은 소정 비율 범위 내에서 열용량 (heat capacitance)을 가질 수 있다. 또한, 상기 냉각팁(7200)과 상기 냉각 매체(7300)의 재료는 상기 소정 비율의 열용량을 가지도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 냉각팁(7200)의 열용량은 상기 냉각매체(7300)의 열용량 대비 0.1배 내지 5배 일수 있다. 만약, 상기 냉각팁(7200)의 열용량이 상기 냉각매체(7300)의 열용량과 동일하지 않은 경우, 상기 냉각팁(7200)과 냉각매체가 접촉하는 면적의 증가 또는 감소시킴으로써 온도반응을 일정한 범위 내로 만들 수 있다. 냉각팁(7200)의 열용량이 냉각매체의 열용량의 0.1배보다 낮거나 5배보다 높은 경우에는 상호간 열용량의 차이가 너무 많이 나기 때문에 냉각팁(7200)과 냉각매체(7300)의 접촉 영역을 조절 조절함으로써 온도의 조절이 용이하지 않을 수 있다. 상기 냉각매체(7300)의 동적온도 반응성을 빠르게 하기 위해, 상기 냉각매체(7300)는 냉각장치의 다른 구성요소로부터 열적으로 분리될 수 있고, 이를 위해 상기 노즐 절연체(7400)를 통해 다른 구성요소들과 절연될 수 있다.
도 25는 본 출원의 제3-2 실시예에 따른 노즐 가이드부(7150)를 나타내는 분해도이다. 도 26은 본 출원의 제3-2 실시예에 따른 오리피스(7900)를 나타내는 사시도이다.
도 25 및 도 26을 도 19 내지 도 22와 함께 참조하면, 상기 노즐 가이드부(7150)는 냉각매체(7300)와 노즐이 바른 위치에서 결합될 수 있도록 가이드하는 역할을 할 수 있다. 노즐 가이드부(7150)는 냉각매체(7300) 및 노즐부(7100)의 결합 및 정렬을 유도할 수 있다. 또한 노즐 가이드부(7150)는 냉각매체(7300)와 냉각팁(7200) 사이의 결합력을 높일 수 있도록 탄성결합부(7800)에서 제공하는 탄성력을 냉각매체(7300)에 전달할 수 있다.
상기 노즐 가이드부(7150)의 전단은 상기 냉각매체(7300)의 제 2 후단부(7340) 내부로 인입되어 결합될 수 있다. 상기 노즐 가이드부(7150)의 후단은 후술하는 노즐부 절연체(7400)와 결합될 수 있다.
상기 노즐 가이드부(7150)는 열전도도가 높은 금속으로 이루어질 수 있다. 냉각매체(7300)의 냉각은 실질적으로 냉각재에 의해 이루어지지만, 노즐 가이드부(7150)도 냉각재에 의해 냉각되어 냉각매체(7300)를 냉각시킬 수 있다. 냉각매체(7300)는 냉각재에 의해 전도 및 대류의 방식으로 열의 흐름을 전달받고, 노즐 가이드부(7150)에 의해 전도의 방식으로 열의 흐름을 전달받아 냉각될 수 있다.
상기 노즐 가이드부(7150)는 냉각매체(7300)의 냉각재 배출로(7320)를 따라 배출된 냉각재가 통과하는 냉각재 배출공을 적어도 하나 이상 더 포함할 수 있다.
상기 노즐 가이드부(7150)는 선택적으로 냉각 장치에 적용될 수 있다. 즉, 노즐부(7100)는 노즐 가이드부(7150) 없이 냉각매체(7300)와 결합될 수 있다.
상기 오리피스(7900)는 상기 노즐부(7100) 전단에 위치하여 상기 노즐부(7100)와 결합될 수 있다. 상기 오리피스(7900)는 노즐부(7100) 및 노즐 가이드부(7150) 사이에 위치하여 냉각매체(7300) 또는 노즐 가이드부(7150)에 냉각재를 전달할 수 있다. 또한 오리피스(7900)가 노즐부(7100) 및 노즐 가이드부(7150)와 결합되는 경우, 오리피스의 전단은 노즐 가이드부(7150)의 전단을 통과하여 위치함으로써 냉각매체(7300)에 냉각재를 전달할 수 있다.
오리피스(7900)에서 냉각재가 흐르는 통로의 직경(7910)은 상기 노즐부(7100)의 제 1 채널의 직경보다 작을 수 있다.
상기 오리피스(7900)는 상기 노즐부(7100)와 일체로 구성될 수 있다. 상기 오리피스(7900)가 상기 노즐부(7100)와 일체로 구성되는 경우, 제 3-1 실시예의 노즐부(7100)에서 설명한 바와 같이 노즐부(7100)의 전단 직경을 노즐부(7100)의 전단 외 영역의 직경보다 작게할 수 있다.
상기 오리피스(7900)는 내마모성 및 내압성이 좋은 금속으로 이루어질 수 있다. 상기 오리피스(7900)는 스테인리스 스틸로 이루어질 수 있다.
본 출원의 제 3-2 실시예에 따른 분사부(7000)도 노즐부 절연체(7400), 절연체 커버(7500), 전단 커버(7600), 후단 커버(7700), 탄성결합부(7800)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 제 3-1 실시예와 비교하여 절연체 커버(7500)를 제외한 구성으로 도시하였으나, 본 실시예에 따른 냉각장치는 절연체 커버(7500)를 더 포함할 수 있다. 노즐부 절연체(7400), 절연체 커버(7500), 전단 커버(7600), 후단 커버(7700), 탄성결합부(7800)는 제3-1 실시예에서 설명한 바와 동일하므로 이하에서는 설명을 생략하기로 한다.
지금까지 본 출원의 제 3 실시예에 따른 냉각 장치(10000)에 대해서 개시하였다. 다만, 이는 이해를 돕기위해 일 실시 태양을 들어 구체적으로 개시한 것일 뿐, 본 출원의 의해 개시되는 냉각 장치(10000)의 형태가 기 서술한 제 3 실시예에 따른 냉각 장치(10000)에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 출원의 권리 범위의 해석은 청구 범위의 해석에 따라 결정되어야 할 것이다.
1 : 냉각시스템
10000: 냉각 장치
1000: 냉각재공급부
2000: 유량조절부
3000: 냉각재상태조절부
4000, 7000: 분사부
5000: 제어부
6000: 센서부

Claims (11)

  1. 냉각매체를 포함하는 냉각장치에 장착되는 착탈식 팁 구조체에 있어서,
    상기 냉각매체가 삽입되는 내부 공간을 정의하는 내면 및 상기 냉각장치와 연결되기 위한 연결부재가 형성되는 외면을 포함하는 전단 커버; 및
    상기 냉각매체와 타겟 사이의 열전달 기능을 수행하기 위한 냉각 팁 -상기 냉각 팁은 상기 타겟에 접촉하기 위한 접촉면을 포함하는 접촉 부분과 상기 전단 커버에 장착되기 위한 걸림 부분을 포함함-;
    상기 전단 커버의 일단에는 상기 냉각 팁의 접촉 부분에 대응하는 홀이 형성되고, 상기 전단 커버의 내부에는 상기 냉각 팁의 걸림 부분에 대응하는 턱이 형성되어,
    상기 냉각 팁이 상기 전단 커버에 장착되면, 상기 냉각 팁의 상기 걸림 부분이 상기 전단 커버의 상기 턱에 걸리면서 상기 냉각 팁의 상기 접촉 부분이 상기 전단 커버의 상기 홀을 통해 노출되고,
    상기 전단 커버의 상기 내면에 의해 정의되는 상기 내부 공간의 크기가 상기 냉각매체의 크기 보다 크게 설계되어,
    상기 팁 구조체가 상기 냉각장치에 장착되면, 상기 냉각매체는 상기 냉각 팁과 면 접촉하되 상기 전단 커버의 내면과는 물리적으로 접촉하지 않는,
    팁 구조체.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전단 커버는 플라스틱 재질이고,
    상기 냉각 팁은 금속재질인,
    팁 구조체.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 냉각 팁의 열 용량은 상기 냉각매체의 열용량 대비 0.1배 내지 5배인,
    팁 구조체.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 전단 커버의 상기 내부 공간은 너비가 점점 커지는 원통 형상인,
    팁 구조체.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 전단커버의 상기 연결부재는 상기 냉각장치와 암수 결합에 의해 결합되는,
    팁 구조체.
  6. 냉각매체, 상기 냉각매체의 적어도 일부를 둘러싸는 절연체, 및 상기 절연체의 적어도 일부를 둘러싸는 후단 커버를 포함하는 냉각 모듈; 및
    상기 냉각매체와 타겟 사이의 열전달 기능을 수행하는 냉각 팁 및 상기 냉각 팁이 내부에 배치되는 전단 커버를 포함하는 팁 구조체;를 포함하고,
    상기 전단 커버는 상기 냉각매체가 삽입되는 내부 공간을 정의하는 내면 및 상기 후단 커버에 장착되기 위한 연결부재가 형성되는 외면을 포함하고,
    상기 냉각 팁은 상기 타겟에 접촉하기 위한 접촉 부분과 상기 접촉 부분과 연결되는 걸림 부분을 포함하며,
    상기 전단 커버의 일단에는 상기 냉각 팁의 상기 접촉 부분에 대응하는 홀이 형성되고 상기 전단 커버의 내부에는 상기 냉각 팁의 걸림 부분에 대응하는 턱이 형성되어, 상기 냉각 팁의 상기 걸림 부분이 상기 전단 커버의 상기 턱에 걸린 상태에서 상기 냉각 팁의 상기 접촉 부분이 상기 홀을 통해 노출되도록 상기 냉각 팁이 상기 전단 커버 내측에 배치되고,
    상기 팁 구조체의 상기 전단 커버가 상기 연결부재를 통해 상기 냉각 모듈의 상기 후단 커버에 장착되면, 상기 냉각매체가 상기 전단 커버의 상기 내부 공간으로 삽입되어 상기 냉각 팁과 물리적으로 접촉하되,
    상기 전단 커버의 상기 내부 공간의 크기가 상기 냉각매체의 크기 보다 크게 설계되어, 상기 냉각매체 상기 전단 커버의 내면과는 물리적으로 접촉하지 않는,
    냉각 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 팁 구조체는 상기 냉각 모듈로부터 분리가 가능한,
    냉각 장치.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 냉각 모듈은 상기 절연체가 결합되는 탄성결합부;를 더 포함하고,
    상기 탄성 결합부는 상기 후단 커버와 결합되는,
    냉각 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 탄성결합부는 탄성부재를 포함하고,
    상기 팁 구조체가 상기 냉각 모듈에 장착되면, 상기 탄성부재가 상기 냉각매체에 탄성력을 제공하여 상기 냉각 팁과 상기 냉각매체가 상호 밀착가압되는,
    냉각 장치.
  10. 제6 항에 있어서,
    상기 냉각매체의 온도를 측정하기 위한 온도 센서;를 더 포함하고,
    상기 냉각매체는 내부에 중공홀이 구비되어, 상기 온도 센서가 상기 중공홀을 통해 상기 냉각매체 내부에 삽입되는,
  11. 제6 항에 있어서,
    상기 절연체는 플라스틱 재질인,
    냉각 장치.
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