WO2017209321A1 - 열전소자를 이용한 체온조절장치 - Google Patents

열전소자를 이용한 체온조절장치 Download PDF

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Definitions

  • thermoelectric element It relates to a thermostat device using a thermoelectric element.
  • Temperature control is essential for all patients, especially operating room, intensive care unit and recovery room should be equipped with thermostat with both heating and cooling function. Indeed, one degree of patient body temperature is important enough to control the patient's life.
  • thermoregulator applied to the disclosed body temperature control system, the bucket and the pipes through which the water flows are integrally fixed to the device, and thus, tap water cannot be used due to failure due to sediment, etc., and only distilled water must be used. In this case, a large amount of distilled water of up to about 12 liters should always be provided, and a lot of force will be applied when the user pours it into the apparatus.
  • the refrigerant since the refrigerant is used for heating and cooling, it is not only restricted in terms of environmental protection and regulation, but also generates a lot of noise due to the motor required for circulation, making it difficult to use in various departments of the hospital where patient stability is required. It is difficult.
  • One embodiment is environmentally friendly, with little noise and fire hazard, providing a safe and comfortable environment for patients and users, while allowing for temperature regulation from lower to higher temperatures and the time required for cooling and heating.
  • the user's convenience is increased, and the efficiency of controlling the temperature is improved by accurately transmitting and recognizing it to the user in maintaining the body temperature. It provides a temperature control device using.
  • the chamber portion including a bucket for storing water; A temperature controller for cooling or heating water supplied from the chamber part; A circulation unit including a water circulation line circulated so that the cooled or heated water discharged from the temperature control unit flows back into the temperature control unit; A pad part which raises or lowers the body temperature of a person in which a part of the water circulation line is embedded and contacts the water circulation line; And a control unit for controlling the operation of the temperature control unit, wherein the temperature control unit includes a cartridge part and a main body part located on an upper surface of the cartridge part, and the main body part of the thermoelectric element and the thermoelectric element located on an upper surface of the cartridge part.
  • thermoelectric unit including a heat sink disposed on an upper surface thereof, wherein the pad part in which the cooled or heated water is circulated has a control temperature of 4 ° C. to 50 ° C., and a maximum temperature and a minimum temperature within a control temperature range of the pad part.
  • a body temperature control apparatus using a thermoelectric device having a temperature difference of 41 ° C. to 46 ° C.
  • the time taken to cool the water of 25 °C to 8 °C through the temperature control unit may be 10 minutes to 30 minutes.
  • the chamber unit may further include a sensor located independently of the bucket, an indicator mounted on the side of the bucket, or a combination thereof.
  • the body portion may further include a cover plate positioned on at least one of the facing surfaces of the thermoelectric unit, wherein the cover plate is located at least on the upper surface of the thermoelectric unit, and the cover plate located on the upper surface of the thermoelectric unit is a fan. It may include.
  • the ratio of the cross-sectional area of the cover plate located on the upper surface of the thermoelectric unit and the surface of the thermoelectric unit may be 1: 1 to 1.5: 1, and the cover plate located on the upper surface of the thermoelectric unit may include one to four fans. can do.
  • the cover plate may be located on the top, left and right sides of the thermoelectric unit.
  • the cover plate may be located at a distance spaced apart from the facing surface including the upper surface of the thermoelectric unit.
  • the cover plate further positioned on at least one of the front, rear, left and right sides of the thermoelectric unit may include at least one fan, at least one hole, or a combination thereof, and the cover plate including the hole may include:
  • the roof may further include a roof above the hole.
  • the cartridge portion may have a structure separated from the main body portion.
  • the cartridge unit may include a flow path body including an injection port through which water is introduced, a flow path area in which a flow path for cooling or heating water is formed, and a discharge port through which cooled or heated water is discharged; And it may include a temperature sensor located on the lower surface of the flow path body.
  • the temperature sensor is located on the outlet side of the flow path body and the first temperature sensor for measuring the temperature of the cooled or heated water, and located on the injection port side of the bottom surface of the flow path body after circulating the pad portion It may include a second temperature sensor for measuring the temperature of the water flowing into the negative.
  • the ratio of the cross-sectional area of the flow path body and the reference of the thermoelectric unit may be 1: 1 to 1: 1.5.
  • the water circulation line of the part embedded in the pad part may have a zigzag structure, a honeycomb structure, or a combination thereof.
  • the temperature control device may further include an air unit including an air line, the pad unit may be further embedded in a portion of the air line independently of the water circulation line, the control unit further controls the operation of the air unit can do.
  • the air unit may further include an air control unit for repeatedly injecting and discharging air.
  • the air line of the portion embedded in the pad portion may have a fork structure in a direction parallel to the injection direction of air.
  • body temperature can be controlled from a lower temperature to a higher temperature, and the time required for cooling and heating can be drastically reduced, resulting in a range of medical measures, including various departments in hospitals that require body temperature and hypothermia treatment. Can be used wherever needed.
  • tap water can greatly improve the user's convenience.
  • thermoelectric device 1 is a schematic diagram showing the configuration of a thermostat device using a thermoelectric device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram schematically showing a temperature control unit according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 2.
  • Figure 4 is a schematic diagram showing the configuration of a thermostat using a thermoelectric device according to another embodiment.
  • the opposite side is the back side
  • the left side is the left side
  • the right side is the right side
  • FIG. 1 a body temperature adjusting device according to an embodiment will be described with reference to FIG. 1.
  • the drawings used for reference only correspond to one form of the body temperature control device according to one embodiment, the present invention is not limited thereto.
  • thermoelectric device 1 is a schematic diagram showing the configuration of a thermostat device using a thermoelectric device according to an embodiment.
  • the body temperature control apparatus 10 includes a chamber part 20 for storing water and a thermoelectric element (not shown) for cooling or heating water supplied from the chamber part 20.
  • the water supplied from the chamber portion 20 through the body temperature controller 10 is cooled or heated to a temperature set by the thermoelectric element in the temperature controller 30, and then cooled or heated.
  • the circulated water circulates through the pad unit 50 and then flows back into the temperature controller 30 to be circulated.
  • the body temperature can be controlled by lowering or raising the body temperature as well as maintaining the body temperature of the person in contact with the pad unit.
  • by applying the thermoelectric element to the thermostat it is possible to secure a wider range from the lowest temperature to the highest temperature that can control the body temperature, and thus to patients who require temperature control including hypothermia treatment. It is useful, and the time required for cooling or heating is greatly shortened, and may be useful for those who need medical measures such as an emergency patient.
  • the temperature control unit 30 including the thermoelectric element will be described in detail later.
  • the chamber unit 20 may include a bucket 22 for storing water.
  • the bucket 22 may be formed in a detachable form so that it can be easily replaced.
  • water can be directly stored and replenished, and tap water can be used, thereby improving user convenience.
  • the water tank 22 not only the water tank 22 but also the cartridge unit 32 of the temperature control unit 30 to be described later may be formed to be detachable.
  • the cartridge part 32 is formed with a passage through which water flows, which will be described later.
  • the water container 22 and the cartridge unit 32 are formed in a separate type, it is possible to use tap water.
  • Conventional body temperature control device is a distilled water can be used because it is difficult to replace the water tank and the pipe flowing water is fixed in a complex structure. If the tap water is not replaced for a long time, unlike distilled water, impurity sedimentation and mineral solidification may cause problems with the function of the thermostat, and even the passage may be blocked and stop working.
  • the patient may be damaged, and an inefficient situation in which the entire part needs to be repaired, as well as an uncomfortable situation that may not be available to the user during the repair period, may occur.
  • the water tank 22 and the cartridge unit 32 can be replaced periodically, so that the tap water can be conveniently used without malfunction of the device, and the user can easily use the device with a small amount of water. It is available.
  • the size of the bucket 22 may be enough to store more than the amount of water circulated in the pad 50.
  • the chamber unit 20 may further include a sensor 24, an indicator 26, or a combination thereof, in addition to the bucket 22.
  • Both the sensor 24 and the indicator 26 are means capable of sensing the amount of water, and may be selectively employed to sufficiently secure the amount of water required for circulation in the pad unit 50. Insufficient water supply causes malfunction of the device, so it can be considered safer than using a general check valve. Accordingly, the thermostat according to the embodiment can be more usefully used as a medical device.
  • the sensor 24 is a sensor capable of detecting the amount of water, and may be formed at a position independent of the water tank 22.
  • the sensor 24 detects the amount of water in three stages, such as sufficient water, replenishing water, and insufficient water, and may deliver the same to the user through three stages of alarm.
  • an alarm can sound to indicate that the device is inoperable.
  • water replenishment normal operation of the device is possible, but if it is used continuously in the future, the water shortage step can be informed, so that water replenishment can be prevented in advance, causing the device to malfunction or stop working.
  • the indicator 26 is an electronic indicator capable of confirming both states of water by color change, and may be mounted at a position that a user can see on the side of the bucket 22.
  • the chamber 20 may have an injection hole (not shown) through which water is introduced and an discharge hole (not shown) through which water is discharged, and the injection hole may include a first injection hole (not shown) supplied with water stored in the water tank 22. C) and cooled or heated water may have a second injection hole (not shown) flowing back into the chamber part 20 to circulate after passing through the pad part 50.
  • the chamber 20 may be formed in a structure that can be separated from the water circulation line 45 of the circulation unit (not shown) to be described later.
  • a check valve (not shown) may be formed at the injection hole of the chamber part 20, specifically, the second injection hole and the discharge hole. When the chamber part 20 and the water circulation line 45 are separated, water may not leak by the check valve.
  • the second inlet and outlet of the chamber portion 20 may be connected via one check valve having a male and female connector.
  • Such a check valve is obvious to those skilled in the art, and the description thereof is omitted here, and the structure, mounting method, and the like of the check valve can be appropriately selected and adopted by those skilled in the art.
  • the temperature control part 30 is a place for cooling or heating the water supplied from the chamber part 20, and may include a cartridge part 32 and a main body part 34.
  • the temperature control unit 30 will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
  • the drawings used for reference only correspond to one form of the temperature control unit according to an embodiment, and the present invention is not limited thereto.
  • FIG. 2 is a schematic view schematically illustrating a temperature controller according to an embodiment
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a region cut along the line AA ′ of FIG. 2.
  • x, y and z are shown to refer to the direction of the facing surface of the thermoelectric unit 36.
  • the x direction is a direction indicating the rear surface of the thermoelectric unit 36
  • the opposite direction of x is a direction indicating the front surface of the thermoelectric unit 36
  • the y direction is a direction indicating the left surface of the thermoelectric unit 36
  • the opposite direction of y is a direction indicating the right side of the thermoelectric unit 36
  • the z direction is a direction indicating the upper surface of the thermoelectric unit 36
  • the opposite direction of z is a direction indicating the bottom surface of the thermoelectric unit 36.
  • the temperature control unit 30 may include a cartridge unit 32 and a main body 34 positioned on an upper surface of the cartridge unit 32.
  • the cartridge part 32 has a passage through which water flows, that is, a flow path, and water supplied from the chamber part 20 passes through the flow path.
  • Cartridge portion 32 may have a structure that is separated from the main body portion 34, for example may have a removable slide structure, but is not limited thereto.
  • the detachable direction may be, for example, the front direction of the thermoelectric unit 36 or the rear direction as shown in FIG. 2, but is not limited thereto.
  • the cartridge unit 32 is formed in a detachable form, it can be replaced periodically, and thus, tap water can be conveniently used without the risk of malfunction or stoppage of the apparatus.
  • the main body 34 may include a thermoelectric unit 36.
  • the thermoelectric unit 36 may include a thermoelectric element 37 positioned on an upper surface of the cartridge unit 32 and a heat sink 38 positioned on an upper surface of the thermoelectric element 37.
  • the cartridge part 32 is shown at a distance from the lower surface of the thermoelectric unit 36, but the cartridge part 32 may be separated from the main body part 34 including the thermoelectric unit 36. It is only displayed to indicate, when assembled to the device may be in close contact with the cartridge unit 32 and the thermoelectric unit 36 for efficient heat conduction.
  • thermoelectric element 37 is a place for cooling or heating water passing through a flow path in the cartridge part 32 located below, and specifically, a Peltier element using a peltier effect may be used.
  • the Peltier effect has the principle that heat is dissipated on one side and endothermic on the other side, depending on the polarity of the power when the power is supplied by joining different metals.
  • the thermostat uses a thermoelectric element 37, such as a Peltier element, without using a refrigerant or a heating wire.
  • a thermoelectric element 37 such as a Peltier element
  • the refrigerant gas is limited in terms of environmental protection due to the destruction of the ozone layer, etc., and severe noise is generated due to the installation of a motor required for circulation.
  • the refrigerant charge is performed by a separate company that handles the refrigerant gas, which is inefficient in terms of time and cost, and cannot guarantee the function after the service.
  • the heating wire used for heating not only poses a fire hazard with high power consumption, but may also cause lukewarm burns to the patient.
  • thermoelectric element replaces the refrigerant or the heating wire, it is environmentally friendly, generates little noise, and can be used in various departments of the hospital, including an intensive care unit, in which patient safety is absolute because there is no risk of fire. At the same time, it is possible to secure a wider temperature range that can be adjusted to the body temperature and can be usefully used in the medical field that requires the maintenance of normal body temperature as well as hypothermia treatment because cooling and heating are also made quickly.
  • the heat sink 38 may be disposed on the upper surface of the thermoelectric element 37 to release heat generated from the thermoelectric element 37.
  • the main body 34 may further include a cover plate 40 positioned on at least one of the facing surfaces of the thermoelectric unit 36.
  • the facing surface of the thermoelectric unit 36 may include, for example, an upper surface, a front surface, a rear surface, a left surface, and a right surface of the thermoelectric unit 36, and the cover plate 40 may include not only one surface of the thermoelectric unit 36. It can be located on the side of.
  • each cover plate 40 when the cover plate 40 is located on the surface adjacent to each other on two or more surfaces of the thermoelectric unit 36, each cover plate 40 may be formed integrally with each other in a structure perpendicular to each other, but the integral form is particularly limited It doesn't work.
  • the cover plate 40 may be formed of a flat plate (not shown) structure, and may be equipped with a fan 39 which may introduce or discharge external air into the plate, and introduce external air into the plate.
  • a hole 41 may be drilled to secure a passage for guiding the air and to direct the inflow of air, or may have both the fan 39 and the hole 41.
  • each cover plate 40 corresponding to each surface of the thermoelectric unit 36 may have any one of a fan 39 and a hole 41.
  • FIGS. 2 and 3 only show an example of one form of the temperature control unit
  • the reference numerals shown in FIGS. 2 and 3 are not limited thereto and may be denoted by the same reference numerals having the same terms not shown in the drawings. have. Accordingly, in the following, the fan 39 is shown only on the upper surface of the thermoelectric unit 36 in FIGS. 2 and 3, but the same reference numerals apply to the fan 39 that is present on the other corresponding surface of the thermoelectric unit 36, which is not shown. Is used.
  • the main body 34 further includes such a cover plate 40, a system for efficiently securing a passage through which external air is introduced and discharged can be formed. Therefore, by greatly improving the performance of the thermoelectric unit 36, cooling to a lower temperature and at the same time can be heated to a higher temperature to further widen the temperature range that can be controlled body temperature, greatly increasing the time required for cooling or heating It can be shortened.
  • the cover plate 40 may be located at least on the upper surface of the thermoelectric unit 36 of the facing surface of the thermoelectric unit 36, wherein the cover plate 40 located on the upper surface of the thermoelectric unit 36 May comprise a fan 39.
  • the cover plate 40 located on the upper surface of the thermoelectric unit 36 may be formed integrally with the plate and the fan 39.
  • the air coming in from the periphery of the thermoelectric unit 36 escapes through the fan 39 located on the upper surface of the thermoelectric unit 36 to quickly release heat, and also the fan 39 on the upper surface of the thermoelectric unit 36. Since the air is discharged by the driving of the air, at the same time, the outside air around the thermoelectric unit 36 can be easily sucked in, thereby ensuring an efficient air passage. As a result, the cooling or heating performance of the thermoelectric unit 36, specifically, the thermoelectric element 37 may be greatly improved.
  • the ratio of the cross-sectional area of the cover plate 40 and the thermoelectric unit 36 located on the upper surface of the thermoelectric unit 36 that is, the cross-sectional area ratio of the surface where the cover plate 40 and the thermoelectric unit 36 face each other. May be 1: 1 to 1.5: 1, for example, 1: 1 to 1.4: 1, 1: 1 to 1.3: 1, 1: 1 to 1.2: 1, 1: 1 to 1.1: 1, It is not limited.
  • the size ratio of the cover plate and the thermoelectric unit on the upper surface is within the above range, the passage system through which air is introduced and discharged is efficiently implemented, thereby improving the performance of cooling or heating, and thus the range of possible cooling and heating temperatures is wider. The time required for cooling and heating can be shortened.
  • the cover plate 40 disposed on the upper surface of the thermoelectric unit 36 may be equipped with one fan 39 or a plurality of fans 39.
  • the number of fans 39 mounted on the cover plate 40 located on the upper surface of the thermoelectric unit 36 may be appropriately selected within a range that satisfies the cross-sectional area ratio of the cover plate 40 and the thermoelectric unit 36.
  • the cover plate 40 located on the upper surface of the thermoelectric unit 36 may include one to four fans, for example, may include one to three, two to three fans, It is not limited to this.
  • the cover plate 40 may be further located on at least one of a front surface, a rear surface, a left surface, and a right surface of the thermoelectric unit 36.
  • the cover plate 40 present in this position may comprise at least one fan 39, at least one hole, or a combination thereof.
  • 2 and 3 illustrate an embodiment in which the cover plate 40 is positioned on both top and side surfaces of the thermoelectric unit 36, but is not limited thereto.
  • the cover plate 40 may be located on both the left side and the right side as well as the upper surface of the thermoelectric unit 36.
  • the fan plate 39 may be mounted on the cover plate 40 disposed on the upper surface of the thermoelectric unit 36, and the fan plate 39 may be disposed on the left and right sides of the thermoelectric unit 36, respectively. It may be mounted or have a hole 41.
  • the cover plate 40 is located on both the upper surface and both sides thereof to seal a portion of the thermoelectric unit 36 to efficiently form an inflow and outflow air passage system, thereby cooling the thermoelectric unit 36. Or heating performance can be improved.
  • thermoelectric unit 36 By placing the cover plate 40 on both sides as well as the upper surface of the thermoelectric unit 36, it is possible to induce air inflow in the downward direction rather than the lateral direction, so that the discharge of air is the thermoelectric unit 36 Through the fan 39 located on the upper surface of the can be proceeded more quickly. Therefore, a system having such an air passage can secure a wide temperature range that can be cooled or heated, and can be usefully applied to a medical device that requires functions such as maintaining body temperature and treating low temperature by rapidly cooling or heating. .
  • the total number of fans 39 mounted on the cover plate 40 positioned on the facing surface of the thermoelectric unit 36 is mounted on the cover plate 40 located on the upper surface of the thermoelectric unit 36.
  • Total 1 to 8 including, for example, fan 39, for example, 2 to 8, 3 to 7, 4 to 7, 4 to 6, 4 to 5 days.
  • the cover plate 40 may be located on both sides of the top surface of the thermoelectric unit 36 and at this time, one or more fans 39 may be mounted only on the top surface, respectively, on the top surface and one side.
  • One or more fans 39 may be mounted, or one or more fans 39 may be mounted on both top and side surfaces, respectively.
  • the inflow and discharge of air is made more quickly and efficiently, thereby greatly improving the cooling or heating performance, and thus, the lowest temperature that can be cooled and the highest temperature that can be heated.
  • the temperature range is widened and rapid cooling or heating can be achieved.
  • Operation of the fan 39 may be controlled through the control unit 60.
  • the cover plate 40 may be located at a distance spaced apart from the facetable surface including the top surface of the thermoelectric unit 36.
  • the cover plate 40 is formed at a predetermined distance from the thermoelectric unit 36, the inflow passage of the outside air and the discharge passage of the inflowed air may be further secured, so that the air passage system may be more efficiently implemented. Accordingly, the cooling or heating performance of the thermoelectric unit 36 can be greatly improved.
  • the cover plate 40 on which the fan 39 is not mounted may have a hole 41, in which the total number of the holes 41 may be one, or two or more, for example, one to two. 30, 2 to 20, 5 to 15, 10 to 15 and the like, but is not limited thereto.
  • the cover plate 40 including the hole 41 may further include a roof (not shown) above the hole 41.
  • the roof may be, for example, a lampshade, but is not particularly limited as long as it is installed on the upper side of the hole 41 as a roof structure for blocking air flowing in from the upper direction of the cover plate 40.
  • the cover plate 40 positioned on at least one of the front, rear, left and right sides of the thermoelectric unit 36, for example, located on at least one of the left and right sides of the thermoelectric unit 36 has a hole in which a roof is installed ( 41), it is possible to induce air inflow in a downward direction, so that the discharge of air can proceed more quickly through the fan 39 located on the upper surface of the thermoelectric unit 36. Accordingly, the cooling or heating performance of the thermoelectric unit can be further improved.
  • the method of supporting the cover plate 40 with the bottom is not limited.
  • the cover plate 40 may be supported by the support plate 43 located at the bottom. At this time, the cover plate 40 may be coupled to the support plate 43 and the screw.
  • the shape of the support plate 43 is not particularly limited as long as it can support the cover plate 40 and provided only a space in which the lower cartridge part 32 is detachable.
  • the cover plate 40 may be made in the form of a pillar with a bottom and a support at its edge.
  • the cartridge part 32 located below the main body part 34 is a place where water supplied from the chamber part 20 flows, and is passed by the thermoelectric unit 36 including the thermoelectric element 37 while passing through the place. Water is cooled or heated to the set temperature.
  • the cartridge part 32 may include a passage through which water flows, that is, a flow path body 33 in which a flow path is formed, and a temperature sensor 35 positioned on the bottom surface of the flow path body 33.
  • the flow path body 33 has an injection hole 44 through which water flows from the chamber part 20, a flow path area (not shown) in which a flow path 31 for cooling or heating water is formed, and cooled or heated water. It may include a discharge port 46 is discharged.
  • the chamber body 20 and the flow path body 33 of the cartridge unit 32 are connected to each other by the water circulation line 45, and the water circulation line 45 is a cartridge
  • the flow path body 33 of the unit 32 and the pad unit 50 may be connected, and the pad unit 50 and the chamber unit 20 may be connected to each other.
  • Check valves 47 may be formed at the inlet 44 and the outlet 46 of the flow path body 33, respectively. When the flow path body 33 and the water circulation line 45 of the cartridge unit 32 are separated, water may be prevented from flowing out by the check valve 47.
  • the information regarding the check valve is obvious to those skilled in the art, so the description thereof will be omitted.
  • the flow path 37 formed in the flow path region may have a zigzag structure, but is not limited thereto.
  • the temperature sensor 35 may include a first temperature sensor S1 located at a discharge port side of the flow path body 33 at a bottom surface of the flow path body 33, and the flow path body at a bottom surface of the flow path body 33. It may include a second temperature sensor (S2) located on the injection port side of (33).
  • the first temperature sensor S1 is a place for measuring the temperature of the cooled or heated water, through which the temperature of the water entering the pad unit 50 can be confirmed.
  • the second temperature sensor (S2) is to measure the temperature of the water flowing back into the temperature control unit 30 after circulating the pad unit 50, through which the temperature of the water circulated through the pad unit 50 You can check.
  • the temperature of the water entering the pad unit 50 and the temperature of the water circulating through the pad unit 50 can be checked, respectively.
  • by automatically calculating the average of the two temperatures to minimize the difference between the temperature set by the user and the temperature introduced into the pad unit 50 can maintain the body temperature of the patient efficiently. That is, in order to calculate the temperature at which heat is lost while circulating the pad part 50 so that the set temperature value is transmitted to the patient as accurately as possible, the temperature at the inlet side of the flow path body 33 and the outlet side of the flow path body 33 is determined.
  • the average value can be designed to match the set temperature.
  • the first temperature sensor S1 and the second temperature sensor S2 may be controlled through the controller 60.
  • the cross-sectional ratio of the flow path body 33 and the thermoelectric unit 36 on the basis of the face may be 1: 1 to 1: 1.5, for example, 1: 1 to 1: 1.4, 1: 1 to 1: 1.3, 1 1: 1 to 1: 1.2, 1: 1 to 1: 1.1, but is not limited thereto.
  • the ratio of the size of the flow path body 33 and the thermoelectric unit 36 is within the above range, the cooling or heating of the water is performed quickly, and the coolable temperature can be further lowered and the heatable temperature can be further increased.
  • the time required to cool the water of 25 °C to 8 °C through the above-described temperature control unit 30 is 10 minutes to 30 minutes when measured in the temperature control unit 30 For example, 15 minutes-30 minutes, 18 minutes-30 minutes, 20 minutes-28 minutes, etc. are mentioned.
  • the thermoregulator according to the embodiment can be usefully used in the medical field because the cooling or heating time can be greatly shortened, so that body temperature control such as maintenance of normal body temperature and hypothermia treatment can be performed quickly and accurately.
  • the circulation unit may include the pad portion 50 in which the cooled or heated water discharged from the flow path body 33 of the temperature control unit 30, specifically, the cartridge unit 32. It may include a water circulation line 45 circulated to pass through the temperature control unit 30 again.
  • the water circulation line 45 is a passage through which water discharged from the outlet of the chamber portion 20 flows into the temperature control portion 30, specifically, the inlet of the flow path body 33 in the cartridge portion 32, A passage through which water discharged from the outlet of the flow path body 33 flows into the pad part 50, a passage circulating in the pad part 50, and water circulating through the pad part 50 are formed in the chamber part 20.
  • Inlet port specifically, may include all the passages flowing into the second inlet.
  • the circulation portion is a water circulation line 45 of the portion embedded in the pad portion 50 and the portion that is not embedded in the pad portion 50, that is, the water circulation connected to the chamber portion 20 and the temperature control portion 30
  • the line 45 may further include a port (not shown) positioned outside the pad unit 50 so as to be separated from each other or connectable thereto.
  • the water circulation line 45 may be connected to each of the second inlet and outlet of the chamber portion 20, and may also be connected to each of the inlet and outlet of the temperature controller 30.
  • the water circulation line 45 embedded in the pad unit 50 and the water circulation line 45 outside the pad unit 50 may be connected to each other through the port (not shown).
  • the two water circulation lines 45 embedded in the pad unit 50 and flowing in the pad unit 50 and discharged from the pad unit 50 may be disposed outside the pad unit 50.
  • 50 may be connected to each other through the water circulation line 45 and the port in the direction flowing into the 50 and discharge direction from the pad unit 50. Each of these linking sites may be formed separately.
  • connection part of the circulation part is formed in a separate type so that it can be easily replaced, so that tap water can be used without the risk of malfunction or stoppage of the device due to sediment, etc., thereby increasing user convenience.
  • the form of each connection site of a circulation part is not specifically limited.
  • one check valve (not shown) may be formed in the port.
  • water circulation line 45 embedded in the pad unit 50 is separated from the water circulation line 45 outside the pad unit 50, water may be prevented from flowing out by the check valve.
  • Operation of the circulation unit may be controlled by the controller 60.
  • the pad part 50 may include a part of the water circulation line 45.
  • a part of the water circulation line 45 may be embedded in the pad part 50 to be integrated with each other.
  • the pad part 50 may raise or lower the body temperature of a person in contact by being circulated by cooling or heated water discharged from the temperature control part 30, specifically, the flow path body 33 of the cartridge part 32. have.
  • the pad unit 50 may be modified in various sizes and shapes according to characteristics of various body parts requiring body temperature control.
  • a plurality of pads 50 may be used to simultaneously use a plurality of body parts.
  • a plurality of pads 50 having a water circulation line 45 may be connected to a plurality of corresponding ports, respectively.
  • the water circulation line 45 embedded in the pad part 50 may be formed in a zigzag structure, a honeycomb structure, or a combination thereof.
  • the zigzag structure may be formed in a structure parallel to the injection direction of the water through the injection hole of the pad portion 50, may be formed in a structure perpendicular to the injection direction of the water, or may be formed by combining all of these structures.
  • the structure of the water circulation line 45 embedded in the pad unit 50 is not limited thereto.
  • the pad portion 50 in which the cooled or heated water is circulated may have a control temperature of 4 ° C to 50 ° C. That is, when measuring the temperature of the pad unit 50 in which the cooled water is circulated, a minimum temperature of 4 ° C. can be obtained, and when measuring the temperature of the pad unit 50 in which the heated water is circulated, 50 is obtained. A maximum temperature of ° C can be obtained.
  • the pad part 50 in which the cooled or heated water is circulated is controlled temperature such as 5 ° C. to 50 ° C., 5 ° C. to 49 ° C., 6 ° C. to 49 ° C., 6 ° C. to 48 ° C., and 7 ° C. to 48 ° C.
  • the difference between the highest temperature and the lowest temperature within the control temperature range of the pad unit 50 may be 41 °C to 46 °C, for example, 42 °C to 46 °C, 43 °C to 46 °C, 44 °C to 46 °C, 45 ° C. to 46 ° C., and the like.
  • the thermostat according to the embodiment secures a wide range of temperature control from the lowest possible temperature to the highest temperature that can be heated, that is, the difference between the minimum temperature that can be cooled and the maximum temperature that can be heated is large.
  • body temperature control such as maintenance of normal body temperature and treatment of hypothermia quickly and accurately, which can be usefully used in the medical field.
  • the controller 60 may control the operation of the temperature controller 30. That is, the first temperature sensor (S1) and the flow path body (1) located in the outlet side of the flow path body 33 in the lower surface of the flow path body 33, specifically mounted in the cartridge portion 32 of the temperature control part 30 ( It is possible to control the operation of the second temperature sensor (S2) located on the injection port side of 33).
  • the controller 60 may further control not only the operation of the first temperature sensor S1 and the second temperature sensor S2, but also various operations generally applied to the body temperature controller.
  • a separate probe can be added to the thermostat to directly measure the patient's body temperature, and can control the operation of these probes, as well as the ability to automatically cool or heat them to the patient's body temperature.
  • the operation of the timer for setting the time of cooling or heating may be controlled, and the conversion value calculation according to the temperature unit may be controlled, but is not limited thereto.
  • control unit Details of other designs of the control unit are obvious to those skilled in the art, and thus description thereof is omitted.
  • Thermoregulator according to an embodiment may further include an air unit to prevent bedsores.
  • an air unit to prevent bedsores may further include an air unit to prevent bedsores.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of a thermostat using a thermoelectric device according to another embodiment. Among the reference numerals shown in FIG. 4, the same reference numerals as those in FIG. 1 will be omitted.
  • the body temperature control apparatus 10 may further include an air unit (not shown).
  • the air unit may include an air line 70 corresponding to a passage of air.
  • the air line 70 is formed at a position independent of the water circulation line 45, so that the movement of air and the circulation of water can proceed independently without being disturbed. Air may be injected in one direction through the air line 70 or air may be drawn out in the opposite direction.
  • the bedsores of the patient it is possible to prevent the bedsores of the patient as much as possible by repeating the process that the air is injected into the pad unit 50 for a predetermined time through the air line 70 of the air unit.
  • Mats capable of preventing bedsores in the prior art are mainly made of non-woven fabric, and the air naturally escapes after the air is injected.
  • the body part of the patient who is in contact with the mat during the air injection is the same because the same while continuing to escape the air has a limit to prevent bedsores.
  • the cushioning is continuously adjusted to change the contact point between the mat and the body part of the patient can greatly improve the performance of bed sores prevention. .
  • a part of the air line 70 may be embedded in the pad unit 50 independently of the water circulation line 45.
  • the air line 70 and the water circulation line 45 in the pad part 50 may have a structure in which layers are different from each other as shown in FIG. 4, or may be formed in independent structures so as not to overlap each other in the same layer. May be
  • the structure of the air line 70 embedded in the pad unit 50 may be a fork structure in a direction parallel to the injection direction of air, as shown in FIG. 4, but is not limited thereto.
  • the air unit may further include an air manipulator 72 for repeatedly injecting and discharging air. Specifically, when the air operation unit 72 is operated, for example, by operating a method of pressing a button of the air operation unit 72, the air is injected and automatically opens the valve after the set time to discharge the air or Alternatively, forced air may be sucked out and discharged, and this process may be repeatedly performed.
  • an air manipulator 72 for repeatedly injecting and discharging air. Specifically, when the air operation unit 72 is operated, for example, by operating a method of pressing a button of the air operation unit 72, the air is injected and automatically opens the valve after the set time to discharge the air or Alternatively, forced air may be sucked out and discharged, and this process may be repeatedly performed.
  • Operation of the air unit may be controlled by the control unit 60.
  • Thermoregulator according to one embodiment is not only possible to manufacture a small size portable type for use in ambulances, paramedics, etc., it can also be produced in the stand type used in the operating room, intensive care unit, recovery room of the hospital.
  • both the portable type and the stand type may be equipped with a built-in battery in case of power failure or interruption.

Abstract

물을 저장하는 물통을 포함하는 챔버부, 상기 챔버부로부터 공급된 물을 냉각 또는 가열시키는 온도조절부, 상기 온도조절부에서 배출된 냉각 또는 가열된 물이 상기 온도조절부로 다시 유입되도록 순환되는 물 순환라인을 포함하는 순환부, 상기 물 순환라인의 일부가 내장되고 접촉되는 사람의 체온을 올리거나 내리는 패드부, 그리고 상기 온도조절부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 온도조절부는 카트리지부 및 상기 카트리지부의 상면에 위치하는 본체부를 포함하고, 상기 본체부는 상기 카트리지부의 상면에 위치하는 열전소자 및 상기 열전소자의 상면에 위치하는 방열판을 포함하는 열전유닛을 포함하는 열전소자를 이용한 체온조절장치에 관한 것이다.

Description

열전소자를 이용한 체온조절장치
열전소자를 이용한 체온조절장치에 관한 것이다.
모든 환자는 체온 관리가 필수적이며, 특히 수술실, 중환자실 및 회복실은 히팅과 쿨링 기능을 모두 가진 체온조절장치를 갖추어야 한다. 실제로 환자 체온의 1도는 환자의 생명을 좌지우지 할 만큼 중요하다.
한편, 체온조절장치의 관련 기술이 국제공개특허 제2007-089293호에 개시된 바 있다. 그러나 개시된 체온 제어 시스템이 적용된 체온조절장치는 물통과 물이 흐르는 배관들이 장치에 일체로 고정되어 있어, 침전물 등으로 인한 고장 때문에 수돗물을 사용할 수 없고 증류수 만을 사용해야 한다. 이 경우 약 12L에 달하는 많은 양의 증류수를 항상 구비해 놓아야 하고 사용자가 장치에 부어 넣을 때 많은 힘이 들어가게 된다. 또한 히팅 및 쿨링을 위해 냉매를 사용하는 방식이어서 환경 보호 및 규제 면에서 사용의 제약이 따를 뿐 아니라, 순환에 필요한 모터로 인하여 소음이 심하게 발생하므로 환자의 안정이 필요한 병원의 다양한 부서에서 사용하기가 어렵다.
일 구현예는 친환경적이고 소음과 화재 위험이 거의 없어 환자와 사용자에게 안전하고 편안한 환경을 제공하는 동시에, 더 낮은 온도에서 더 높은 온도까지의 범위로 체온 조절이 가능하고 냉각 및 가열에 소요되는 시간을 대폭 줄일 뿐 아니라, 수돗물 사용이 가능하여 사용자의 편의가 증대되며, 체온을 유지시킴에 있어 사용자에게 정확히 전달 인식시킴으로써 체온 조절의 효율성이 향상되며, 체온 조절과 동시에 우수한 성능으로 욕창 방지도 가능한 열전소자를 이용한 체온조절장치를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 물을 저장하는 물통을 포함하는 챔버부; 상기 챔버부로부터 공급된 물을 냉각 또는 가열시키는 온도조절부; 상기 온도조절부에서 배출된 냉각 또는 가열된 물이 상기 온도조절부로 다시 유입되도록 순환되는 물 순환라인을 포함하는 순환부; 상기 물 순환라인의 일부가 내장되고 접촉되는 사람의 체온을 올리거나 내리는 패드부; 및 상기 온도조절부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 온도조절부는 카트리지부 및 상기 카트리지부의 상면에 위치하는 본체부를 포함하고, 상기 본체부는 상기 카트리지부의 상면에 위치하는 열전소자 및 상기 열전소자의 상면에 위치하는 방열판을 포함하는 열전유닛을 포함하고, 상기 냉각 또는 가열된 물이 순환되고 있는 상기 패드부는 4℃ 내지 50℃의 조절 온도를 가지며, 상기 패드부의 조절 온도 범위 내에서 최고 온도와 최저 온도의 차이가 41℃ 내지 46℃인 열전소자를 이용한 체온조절장치를 제공한다.
상기 온도조절부를 통해 25℃의 물을 8℃로 냉각시키는 데 걸리는 시간은 10분 내지 30분 일 수 있다.
상기 챔버부는 상기 물통과 독립적으로 위치하는 감지센서, 상기 물통의 측면에 장착된 인디케이터, 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다.
상기 본체부는 상기 열전유닛의 대면 가능한 면 중 적어도 하나에 위치하는 덮개 판을 더 포함할 수 있고, 상기 덮개 판은 적어도 상기 열전유닛의 상면에 위치하고, 상기 열전유닛의 상면에 위치한 덮개 판은 팬을 포함할 수 있다.
상기 열전유닛의 상면에 위치하는 덮개 판과 상기 열전유닛의 대면 기준의 단면적 비는 1:1 내지 1.5:1 일 수 있고, 상기 열전유닛의 상면에 위치한 덮개 판은 1개 내지 4개의 팬을 포함할 수 있다.
상기 덮개 판은 상기 열전유닛의 상면, 좌측면 및 우측면에 위치할 수 있다.
상기 덮개 판은 상기 열전유닛의 상면을 포함한 대면 가능한 면과 이격된 거리에 위치할 수 있다.
상기 열전유닛의 정면, 배면, 좌측면 및 우측면 중 적어도 하나에 더 위치하는 덮개 판은 적어도 하나의 팬, 적어도 하나의 구멍, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 상기 구멍을 포함하는 덮개 판은 상기 구멍의 위 측에 지붕을 더 포함할 수 있다.
상기 카트리지부는 상기 본체부와 분리되는 구조를 가질 수 있다.
상기 카트리지부는 물이 유입되는 주입구, 물을 냉각 또는 가열시키기 위한 유로가 형성된 유로영역, 그리고 냉각 또는 가열된 물이 배출되는 배출구를 포함하는 유로바디; 및 상기 유로바디의 하면에 위치하는 온도센서를 포함할 수 있다.
상기 온도센서는 상기 유로바디의 하면에서 상기 배출구 측에 위치하고 냉각 또는 가열된 물의 온도를 측정하는 제1 온도센서, 그리고 상기 유로바디의 하면에서 상기 주입구 측에 위치하고 상기 패드부를 순환한 후 상기 온도조절부로 유입되는 물의 온도를 측정하는 제2 온도센서를 포함할 수 있다.
상기 유로바디 및 상기 열전유닛의 대면 기준의 단면적 비는 1:1 내지 1:1.5 일 수 있다.
상기 패드부에 내장된 부분의 상기 물 순환라인은 지그재그 구조, 벌집 구조 또는 이들의 조합을 가질 수 있다.
상기 체온조절장치는 공기라인을 포함하는 에어부를 더 포함할 수 있고, 상기 패드부는 상기 물 순환라인과 독립적으로 상기 공기라인의 일부가 더 내장될 수 있으며, 상기 제어부는 상기 에어부의 동작을 더 제어할 수 있다.
상기 에어부는 공기의 주입과 배출이 반복적으로 작동되도록 하는 공기조작부를 더 포함할 수 있다.
상기 패드부에 내장된 부분의 상기 공기라인은 공기의 주입 방향과 평행한 방향의 포크 구조를 가질 수 있다.
냉매나 열선을 사용하지 않아 친환경적이고 소음과 화재 위험이 거의 없어 환자와 사용자에게 안전하고 편안한 환경을 제공할 수 있다. 이와 동시에 더 낮은 온도에서 더 높은 온도까지의 범위로 체온 조절이 가능하고 냉각 및 가열에 소요되는 시간을 대폭 줄일 수 있어, 체온 유지, 저체온 치료 등이 필요한 병원의 다양한 부서를 포함하여 의료적 조치가 필요한 어느 곳에서나 사용이 가능하다. 또한 수돗물 사용이 가능하여 사용자의 편의성이 크게 개선될 수 있다. 또한 체온을 유지시킴에 있어 사용자에게 정확히 전달 인식시킴으로써 정확하고 신속한 체온 조절이 가능하다. 또한 체온 조절과 동시에 우수한 성능으로 환자의 욕창도 방지할 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 열전소자를 이용한 체온조절장치의 구성을 도시한 개략도이다.
도 2는 일 구현예에 따른 온도조절부를 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 3은 도 2의 A-A`선을 따라 절단된 영역의 단면도이다.
도 4는 다른 일 구현예에 따른 열전소자를 이용한 체온조절장치의 구성을 도시한 개략도이다.
이하, 구현예들에 대하여 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 구현예들은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한 상면, 하면, 정면, 배면, 좌측면, 우측면 등의 부분이 다른 부분에 위치하고 있다고 할 때, 이는 다른 부분에 바로 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
또한 정면을 기준으로, 그 윗면을 상면, 그 아랫면을 하면, 그 반대면을 배면, 그 왼쪽면을 좌측면, 그 오른쪽면을 우측면이라 정의한다.
이하 일 구현예에 따른 체온조절장치를 도 1을 참고하여 설명한다. 참고에 사용되는 도면은 일 구현예에 따른 체온조절장치의 일 형태에 해당할 뿐 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
도 1은 일 구현예에 따른 열전소자를 이용한 체온조절장치의 구성을 도시한 개략도이다.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 체온조절장치(10)는 물을 저장하는 챔버부(20), 상기 챔버부(20)로부터 공급된 물을 냉각 또는 가열시키는 열전소자(미도시)를 포함하는 온도조절부(30), 상기 온도조절부(30)에서 배출된 냉각 또는 가열된 물이 상기 온도조절부(30)로 다시 유입되도록 순환되는 순환부(미도시), 상기 순환부의 일부가 내장되어 접촉되는 사람의 체온을 올리거나 내리는 패드부(50), 그리고 상기 온도조절부(30)의 동작을 제어하는 제어부(60)를 포함할 수 있다.
다시 말해, 일 구현예에 따른 체온조절장치(10)를 통해 챔버부(20)로부터 공급받은 물이 온도조절부(30)에서 열전소자에 의해 셋팅된 온도로 냉각 또는 가열된 후, 냉각 또는 가열된 물이 순환부를 통해 패드부(50)를 순환한 다음 다시 온도조절부(30)로 유입되어 순환되는 과정이 반복될 수 있다. 이와 같은 순환 구조에 의해 패드부에 접촉되는 사람의 체온을 정상적으로 유지함은 물론 체온을 내리거나 올림으로써 체온 조절이 가능하다. 특히, 일 구현예에 따르면 열전소자를 체온조절장치에 적용함으로써 체온 조절이 가능한 최저 온도에서 최고 온도까지의 범위를 더욱 넓게 확보할 수 있고, 이로 인하여 저체온 치료를 포함하여 체온 조절이 필수적인 환자들에게 유용하며, 냉각 또는 가열에 소요되는 시간이 크게 단축되어 응급 환자 등 의료 조치가 필요한 사람들을 위해 유용하게 사용될 수 있다.
상기 열전소자를 포함하는 온도조절부(30)는 뒤에서 자세히 설명하기로 한다.
상기 챔버부(20)는 물을 저장하는 물통(22)을 포함할 수 있다. 상기 물통(22)은 쉽게 교체가 가능하도록 분리형으로 형성될 수 있다. 물통(22)이 분리형일 경우 직접 물을 저장 및 보충할 수 있고 수돗물을 사용할 수 있어 사용자의 편의성이 향상될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 물통(22)뿐 아니라 후술하는 온도조절부(30)의 카트리지부(32) 역시 탈착이 가능한 분리형으로 형성될 수 있다. 카트리지부(32)는 물이 흐르는 통로가 형성되어 있는데 자세한 설명은 뒤에서 하기로 한다. 일 구현예에서는 물통(22)과 카트리지부(32)가 분리형으로 형성됨으로써 수돗물을 사용할 수 있다. 종래의 체온조절장치는 물통과 물이 흐르는 배관들이 복잡한 구조로 고정되어 있어 교체가 어려우므로 증류수만을 사용할 수 있었다. 수돗물은 오랫동안 교체하지 않을 경우 증류수와 달리 불순물 침전, 미네랄 성분의 응고 등으로 인해 체온조절장치의 기능에 문제가 생길 수 있고 심지어 통로가 막혀서 동작을 멈추게 될 수도 있기 때문이다. 이 경우 환자에게 데미지가 가해질 수 있으며 또한 전체 부품을 수리해야 하는 비효율적인 상황뿐 아니라 수리기간 동안 사용자가 사용할 수 없는 불편한 상황이 발생할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 물통(22)과 카트리지부(32)를 주기적으로 교체하는 것이 가능하므로 장치의 오작동 없이 편리하게 수돗물을 사용할 수 있으며, 적은 양의 물로도 사용이 가능하므로 사용자들이 간편하게 장치를 이용할 수 있다.
상기 물통(22)의 크기는 패드부(50)에 유입되어 순환되는 물의 양 보다 더 많은 양을 저장할 수 있을 정도이면 된다.
상기 챔버부(20)는 물통(22) 외에, 감지센서(24), 인디케이터(26) 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다. 감지센서(24) 및 인디케이터(26)는 모두 물의 양을 감지할 수 있는 수단으로서, 패드부(50) 내의 순환에 필요한 물의 양을 충분히 확보하기 위하여 선택적으로 채용할 수 있다. 물 공급이 부족하면 장치의 오작동이 발생하므로 일반적인 체크밸브를 이용하는 방식보다 안전하다고 볼 수 있으며, 이에 따라 일 구현예에 따른 체온조절장치는 의료기로 더 유용하게 사용될 수 있다.
상기 감지센서(24)는 물의 양을 감지할 수 있는 센서로서, 물통(22)과 독립적인 위치에 형성될 수 있다. 구체적인 일 형태로, 물 충분, 물 보충, 물 부족과 같은 3단계의 물의 양을 감지센서(24)가 감지하여 3단계의 알람을 통해 사용자에게 전달할 수 있다. 물 부족의 경우에는 알람 경고음을 만들어 장치가 동작할 수 없음을 알릴 수 있다. 물 보충의 경우에는 장치의 정상 동작은 가능하나 추후 지속적으로 사용할 경우 물 부족 단계로 넘어갈 수 있음을 알려줌으로써, 미리 물 보충을 하게 하여 장치의 오작동 또는 작동정지의 원인을 사전에 방지해줄 수 있다.
상기 인디케이터(26)는 물의 양 상태를 컬러 변화로 확인할 수 있는 전자표시자로서, 물통(22)의 측면에 사용자가 볼 수 있는 위치에 장착될 수 있다.
상기 챔버부(20) 내에 감지센서(24) 및 인디케이터(26)를 모두 채용하는 것도 가능하다.
상기 챔버부(20)는 물이 유입되는 주입구(미도시)와 물이 배출되는 배출구(미도시)를 가질 수 있으며, 이때 상기 주입구는 물통(22)에 저장된 물을 공급받는 제1 주입구(미도시)와 냉각 또는 가열된 물이 패드부(50)를 통과한 후 순환하기 위해 다시 챔버부(20)로 유입되는 제2 주입구(미도시)를 가질 수 있다.
상기 챔버부(20)는 후술하는 순환부(미도시)의 물 순환라인(45)과 분리가 가능한 구조로 형성될 수 있다. 또한 상기 챔버부(20)의 주입구, 구체적으로 제2 주입구와 배출구에는 체크밸브(미도시)가 형성될 수 있다. 챔버부(20)와 물 순환라인(45)이 분리되는 경우 상기 체크밸브에 의해 물이 새어나오지 않을 수 있다. 상기 챔버부(20)의 제2 주입구와 배출구는 암수 구조의 커넥터를 가진 하나의 체크밸브를 사이에 두고 연결될 수도 있다. 이러한 체크밸브는 당업자에게 자명한 사항으로 여기에서는 그 설명을 생략하며, 체크밸브의 구조, 장착 방법 등은 당업자가 적절히 선택하여 채용할 수 있다.
상기 온도조절부(30)는 챔버부(20)로부터 공급받은 물을 냉각 또는 가열시키는 곳으로서, 카트리지부(32) 및 본체부(34)를 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 온도조절부(30)를 도 2 및 3을 참고하여 설명한다. 참고에 사용되는 도면은 일 구현예에 따른 온도조절부의 일 형태에 해당할 뿐 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
도 2는 일 구현예에 따른 온도조절부를 개략적으로 도시한 모식도이고, 도 3은 도 2의 A-A`선을 따라 절단된 영역의 단면도이다.
도 2에서 x, y 및 z는 열전유닛(36)의 대면 가능한 면의 방향을 참고하기 위해 나타내었다. 예컨대, x 방향은 열전유닛(36)의 배면을 나타내는 방향이고, x의 반대 방향은 열전유닛(36)의 정면을 나타내는 방향이고, y 방향은 열전유닛(36)의 좌측면을 나타내는 방향이고, y의 반대 방향은 열전유닛(36)의 우측면을 나타내는 방향이고, z 방향은 열전유닛(36)의 상면을 나타내는 방향이고, z의 반대 방향은 열전유닛(36)의 하면을 나타내는 방향이다.
도 2 및 3을 참고하면, 일 구현예에 따른 온도조절부(30)는 카트리지부(32) 및 상기 카트리지부(32)의 상면에 위치하는 본체부(34)를 포함할 수 있다.
상기 카트리지부(32)는 내부에 물이 흐르는 통로, 즉, 유로가 형성되어 있으며, 챔버부(20)로부터 공급된 물이 상기 유로를 통과하게 된다. 카트리지부(32)는 상기 본체부(34)와 분리되는 구조를 가질 수 있고, 예컨대 탈착이 가능한 슬라이드식 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 카트리지부(32)가 슬라이드식 구조로 탈착되는 경우 탈착 방향은 예컨대 열전유닛(36)의 정면 방향이나 도 2에 도시한 바와 같이 배면 방향이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
전술한 바와 같이, 카트리지부(32)가 분리형으로 형성됨으로써 주기적으로 교체가 가능하므로 장치의 오작동이나 작동정지의 위험 없이 편리하게 수돗물을 사용할 수 있다.
상기 본체부(34)는 열전유닛(36)을 포함할 수 있다.
상기 열전유닛(36)은 카트리지부(32)의 상면에 위치하는 열전소자(37) 및 상기 열전소자(37)의 상면에 위치하는 방열판(38)을 포함할 수 있다.
도 2 및 3에서 카트리지부(32)는 열전유닛(36)의 하면에서 거리가 떨어져 도시되어 있으나, 이는 카트리지부(32)가 열전유닛(36)을 포함한 본체부(34)와 분리될 수 있음을 나타내기 위해 표시한 것일 뿐, 장치에 조립되어 있을 때는 효율적인 열전도를 위해 카트리지부(32)와 열전유닛(36)이 최대한 밀착되어 있을 수 있다.
상기 열전소자(37)는 하부에 위치하는 카트리지부(32) 내의 유로를 통과하는 물을 냉각 또는 가열시키는 곳으로, 구체적으로 펠티에 효과(peltier effect)를 이용한 펠티에 소자를 이용할 수 있다. 펠티에 효과는 서로 다른 금속을 접합시켜 전원을 공급하는 경우 전원의 극성에 따라 일측부에서는 방열 작용이, 타측부에서는 흡열 작용이 발생되는 원리를 가진다.
일 구현예에 따른 체온조절장치는 이와 같이 냉매나 열선을 사용하지 않고 펠티어 소자와 같은 열전소자(37)를 이용한다. 오늘날 냉매 가스는 오존층 파괴 등으로 인해 환경 보호 면에서 그 사용이 제약되고 있으며, 순환에 필요한 모터 장착으로 인하여 심한 소음이 발생된다. 또한 냉매 시스템에 문제가 있을 경우 냉매 가스를 취급하는 별도의 회사를 통해 냉매 충전을 수행하므로 시간과 비용 면에서 비효율적이고 그 서비스 이후의 기능도 보장할 수 없다. 또한 히팅을 위해 사용되는 열선은 높은 전력소모량과 더불어 화재 위험이 있을 뿐 아니라 환자에게 미온 화상을 입힐 수도 있다. 일 구현예에서는 열전소자가 냉매나 열선을 대체함으로써, 친환경적이면서 소음 발생이 거의 없으며 화재 위험도 없어 환자의 안정이 절대적인 중환자실 등을 포함하여 병원의 다양한 부서에서 사용이 가능하다. 이와 동시에, 체온 조절이 가능한 온도 범위를 더욱 넓게 확보할 수 있으며 냉각 및 가열도 신속하게 이루어짐으로써 정상 체온의 유지는 물론 저체온 치료 등이 필요한 의료 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.
상기 방열판(38)은 열전소자(37)의 상면에 위치하여 열전소자(37)에서 발생되는 열을 방출시킬 수 있다.
상기 본체부(34)는 열전유닛(36)의 대면 가능한 면 중 적어도 한 면에 위치하는 덮개 판(40)을 더 포함할 수 있다. 상기 열전유닛(36)의 대면 가능한 면은 예컨대, 열전유닛(36)의 상면, 정면, 배면, 좌측면 및 우측면을 들 수 있고, 덮개 판(40)은 열전유닛(36)의 일 면뿐 아니라 다수의 면에 위치할 수 있다.
이때 열전유닛(36)의 두 면 이상에서 서로 인접하는 면에 덮개 판(40)이 위치하는 경우 각 덮개 판(40)은 서로 직각의 구조로 일체화되어 형성될 수 있으나, 일체화되는 형태는 특별히 한정되지 않는다.
상기 덮개 판(40)은 평평한 플레이트(미도시) 구조로 이루어질 수 있고, 상기 플레이트에 외부 공기를 유입시키거나 방출시킬 수 있는 팬(39)이 장착될 수도 있고, 상기 플레이트에 외부의 공기를 유입하기 위한 통로를 확보하고 유입되는 공기의 방향을 유도하기 위한 구멍(41)이 뚫려있을 수도 있으며, 또는 상기 팬(39)과 구멍(41)을 모두 가질 수도 있다. 예컨대, 열전유닛(36)의 각 면과 대응되는 각각의 덮개 판(40)은 팬(39)과 구멍(41) 중 어느 하나를 가질 수 있다.
도 2 및 3은 온도조절부의 일 형태의 예를 나타낸 것일 뿐이므로, 도 2 및 3에 표시된 도면 부호는 여기에 한정되는 것이 아니며 도면에 표현되지 않은 동일한 용어를 가진 부위에도 동일 부호로 표시될 수 있다. 따라서 이하에서는, 도 2 및 3에서 팬(39)이 열전유닛(36)의 상면에만 도시되어 있으나, 도시되지 않은 열전유닛(36)의 대응 가능한 다른 면에 존재하는 팬(39)에도 동일한 도면 부호가 사용된다.
본체부(34)가 이러한 덮개 판(40)을 더욱 포함함으로써 외부 공기가 유입되고 방출되는 통로를 효율적으로 확보하는 시스템이 형성될 수 있다. 이로 인하여 열전유닛(36)의 성능을 크게 향상시킴으로써, 더욱 낮은 온도로 냉각이 가능한 동시에 더욱 높은 온도로 가열이 가능하여 체온 조절이 가능한 온도 범위를 더욱 넓힐 수 있으며, 냉각 또는 가열에 걸리는 시간을 크게 단축시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 덮개 판(40)은 상기 열전유닛(36)의 대면 가능한 면 중에서 적어도 열전유닛(36)의 상면에 위치할 수 있고, 이때 열전유닛(36)의 상면에 위치한 덮개 판(40)은 팬(39)을 포함할 수 있다. 이때, 열전유닛(36)의 상면에 위치한 덮개 판(40)은 플레이트와 팬(39)이 서로 일체형으로 형성될 수 있다. 열전유닛(36)의 주변에서 들어오는 공기가 열전유닛(36)의 상면에 위치한 팬(39)을 통해 빠져나감으로써 열을 신속히 방출시킬 수 있고, 또한 열전유닛(36)의 상면에서 팬(39)의 구동으로 공기를 방출시키고 있으므로 그와 동시에 열전유닛(36) 주변의 외부 공기를 쉽게 빨아들일 수 있어 효율적인 공기 통로가 확보될 수 있다. 이로 인하여, 열전유닛(36), 구체적으로 열전소자(37)의 냉각 또는 가열 성능이 크게 향상될 수 있다.
열전유닛(36)의 상면에 위치하는 덮개 판(40)과 열전유닛(36)의 대면 기준의 단면적 비는, 즉, 덮개 판(40)과 열전유닛(36)이 서로 마주보는 면의 단면적 비는 1:1 내지 1.5:1 일 수 있고, 예컨대, 1:1 내지 1.4:1, 1:1 내지 1.3:1, 1:1 내지 1.2:1, 1:1 내지 1.1:1 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상면의 덮개 판과 열전유닛의 크기 비율이 상기 범위 내일 경우 공기가 유입되고 방출되는 통로 시스템이 효율적으로 구현되어 냉각 또는 가열의 성능이 향상되고, 이에 따라 가능한 냉각 온도 및 가열 온도의 범위가 더욱 넓어지고 냉각 및 가열의 소요 시간이 단축될 수 있다.
열전유닛(36)의 상면에 위치한 덮개 판(40)은 한 개의 팬(39)이 장착되거나, 또는 다수 개의 팬(39)이 장착될 수 있다. 열전유닛(36)의 상면에 위치한 덮개 판(40)에 장착된 팬(39)의 개수는 상기 덮개 판(40)과 열전유닛(36)의 단면적 비를 만족하는 범위 내에서 적절히 선택할 수 있다. 구체적으로, 열전유닛(36)의 상면에 위치한 덮개 판(40)은 1개 내지 4개의 팬을 포함할 수 있고, 예컨대, 1개 내지 3개, 2개 내지 3개의 팬을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 덮개 판(40)은 열전유닛(36)의 상면 외에, 열전유닛(36)의 정면, 배면, 좌측면 및 우측면 중 적어도 하나에 더 위치할 수 있다. 상기 위치에 존재하는 덮개 판(40)은 적어도 하나의 팬(39), 적어도 하나의 구멍, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 도 2 및 3에서는 덮개 판(40)이 열전유닛(36)의 상면과 양 측면에 위치하고 있는 구현예를 도시하고 있으나, 이는 일 형태를 나타내는 것일 뿐이므로 이에 한정되지 않는다.
보다 구체적으로, 상기 덮개 판(40)은 열전유닛(36)의 상면뿐 아니라 좌측면과 우측면 모두에 위치할 수 있다. 이때 열전유닛(36)의 상면에 위치한 덮개 판(40)은 팬(39)이 장착될 수 있고, 열전유닛(36)의 좌측면 및 우측면에 위치한 덮개 판(40)은 각각 팬(39)이 장착되거나 구멍(41)을 가질 수 있다. 덮개 판(40)이 상면과 양 측면에 모두 위치하여 열전유닛(36)의 일부 면을 밀폐시킴으로써 유입 및 방출되는 공기의 통로 시스템을 효율적으로 형성할 수 있고, 이에 따라 열전유닛(36)의 냉각 또는 가열 성능을 향상시킬 수 있다. 다시 말해, 열전유닛(36)의 상면뿐 아니라 양 측면에 덮개 판(40)을 더 위치시킴으로써 측면 방향 보다는 아래쪽 방향에서의 공기 유입을 유도할 수 있으며, 이에 따라 공기의 방출이 열전유닛(36)의 상면에 위치한 팬(39)을 통해 더욱 신속히 진행될 수 있다. 따라서 이러한 공기 통로가 확보된 시스템에 의해 냉각 또는 가열이 가능한 온도 범위를 넓게 확보할 수 있고 냉각 또는 가열이 신속하게 이루어짐으로써 체온 유지는 물론 저체온 치료 등의 기능이 필요한 의료기에 유용하게 적용할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 열전유닛(36)의 대면 가능한 면에 위치하는 덮개 판(40)에 장착된 팬(39)의 전체 개수는 열전유닛(36)의 상면에 위치한 덮개 판(40)에 장착된 팬(39)을 포함하여 총 1개 내지 8개 일 수 있고, 예컨대, 2개 내지 8개, 3개 내지 7개, 4개 내지 7개, 4개 내지 6개, 4개 내지 5개 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 덮개 판(40)은 열전유닛(36)의 상면과 양 측면에 위치할 수 있고, 이때 상면에만 한 개 또는 두 개 이상의 팬(39)이 장착될 수도 있고, 상면과 일 측면에 각각 하나 이상의 팬(39)이 장착될 수도 있고, 상면과 양 측면 모두에 각각 하나 이상의 팬(39)이 장착될 수도 있다. 팬(39)의 총 개수가 상기 범위 내로 장착될 경우 공기의 유입과 방출이 보다 신속하고 효율적으로 이루어짐으로써 냉각 또는 가열 성능이 크게 향상되며, 이에 따라 냉각이 가능한 최저 온도와 가열이 가능한 최고 온도의 온도 범위가 넓어지고 신속한 냉각 또는 가열이 이루어질 수 있다.
팬(39)의 작동은 제어부(60)를 통해 제어될 수 있다.
상기 덮개 판(40)은 열전유닛(36)의 상면을 포함한 대면 가능한 면과 이격된 거리에 위치할 수 있다. 덮개 판(40)이 열전유닛(36)과 소정의 거리를 두고 형성될 경우 외부 공기의 유입 통로와 유입된 공기의 방출 통로가 더욱 확보되어 공기 통로 시스템이 더욱 효율적으로 구현될 수 있다. 이에 따라 열전유닛(36)의 냉각 또는 가열 성능이 크게 향상될 수 있다.
또한, 팬(39)이 장착되지 않은 덮개 판(40)은 구멍(41)을 가질 수 있는데, 이때 구멍(41)의 전체 개수는 한 개 또는 두 개 이상의 다수 개일 수 있으며, 예컨대, 1개 내지 30개, 2개 내지 20개, 5개 내지 15개, 10개 내지 15개 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 개수 범위 내의 구멍(41)을 가진 덮개 판(40)을 통해 외부의 공기를 유입시키고 열전유닛(36)의 상면에 위치한 팬(39)을 통해 공기를 방출시키는 공기 통로를 확보함으로써, 열전소자의 성능을 향상시킬 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 구멍(41)을 포함하는 덮개 판(40)은 구멍(41)의 위 측에 지붕(미도시)을 더욱 포함할 수 있다. 지붕은 예를 들어 갓 형상일 수 있으나, 덮개 판(40)의 위 방향에서 유입되는 공기를 차단하기 위한 지붕 구조로 구멍(41)의 위 측에 설치된 것이라면, 특별히 한정되지 않는다. 열전유닛(36)의 정면, 배면, 좌측면 및 우측면 중 적어도 하나에 위치하는, 예컨대, 열전유닛(36)의 좌측면 및 우측면 중 적어도 하나에 위치하는 덮개 판(40)이 지붕이 설치된 구멍(41)을 가진 경우, 보다 아래쪽 방향에서의 공기 유입을 유도할 수 있어, 공기의 방출이 열전유닛(36)의 상면에 위치한 팬(39)을 통해 더욱 신속히 진행될 수 있다. 이에 따라 열전유닛의 냉각 또는 가열 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 덮개 판(40)을 바닥과 지지하는 방법은 한정되지 않는다. 예컨대, 덮개 판(40)은 바닥에 위치하는 지지판(43)에 의해 지지될 수 있다. 이때 덮개 판(40)은 지지판(43)과 나사로 결합될 수도 있다. 지지판(43)의 형태는 덮개 판(40)을 지지할 수 있고 하부의 카트리지부(32)가 탈착이 가능하도록 개방된 공간만 제공된다면, 특별히 한정되지 않는다. 또한 덮개 판(40)은 그 가장자리에 바닥과 지지할 수 있는 기둥이 달린 형태로도 만들 수 있다.
전술한 본체부(34) 아래에 위치하는 카트리지부(32)는 챔버부(20)로부터 공급받은 물이 흐르는 곳으로, 이 곳을 지나면서 열전소자(37)를 포함한 열전유닛(36)에 의해 물이 셋팅된 온도로 냉각 또는 가열된다.
구체적으로, 카트리지부(32)는 물이 흐르는 통로, 즉, 유로가 형성되어 있는 유로바디(33), 그리고 상기 유로바디(33)의 하면에 위치하는 온도센서(35)를 포함할 수 있다.
상기 유로바디(33)는 구체적으로 챔버부(20)로부터 물이 유입되는 주입구(44), 물을 냉각 또는 가열시키기 위한 유로(31)가 형성된 유로영역(미도시), 그리고 냉각 또는 가열된 물이 배출되는 배출구(46)를 포함할 수 있다.
공급받은 물을 냉각 또는 가열시켜 순환시키기 위해 챔버부(20)와 카트리지부(32)의 유로바디(33)가 서로 물 순환라인(45)에 의해 연결될 뿐만 아니라, 물 순환라인(45)은 카트리지부(32)의 유로바디(33)와 패드부(50)를 연결해주고 또한 패드부(50)와 챔버부(20)를 연결해줄 수 있다.
상기 유로바디(33)의 주입구(44) 측과 배출구(46) 측에는 각각 체크밸브(47)가 형성될 수 있다. 카트리지부(32)의 유로바디(33)와 물 순환라인(45)이 분리되는 경우 상기 체크밸브(47)에 의해 물이 흘러나오는 것을 막을 수 있다. 여기에서도 체크밸브에 관한 내용은 당업자에게 자명한 사항이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
상기 유로영역 내에 형성된 유로(37)는 지그재그 구조일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 온도센서(35)는 구체적으로, 유로바디(33)의 하면에서 상기 유로바디(33)의 배출구 측에 위치하는 제1 온도센서(S1), 그리고 유로바디(33)의 하면에서 상기 유로바디(33)의 주입구 측에 위치하는 제2 온도센서(S2)를 포함할 수 있다. 상기 제1 온도센서(S1)는 냉각 또는 가열된 물의 온도를 측정하는 곳으로, 이를 통해 패드부(50)로 들어가는 물의 온도를 확인할 수 있다. 또한 상기 제2 온도센서(S2)는 패드부(50)를 순환한 후 다시 온도조절부(30)로 유입되는 물의 온도를 측정하는 곳으로, 이를 통해 패드부(50)를 순환하고 나온 물의 온도를 확인할 수 있다. 이와 같이 유로바디(33)의 하면에서 각각 다른 위치에 두 개의 온도센서를 장착함으로써, 패드부(50)로 들어가는 물의 온도와 패드부(50)를 순환하고 나온 물의 온도를 각각 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 두 온도의 평균을 자동으로 계산하여 사용자가 설정한 온도와 패드부(50)로 유입되는 온도의 차이를 극소화시켜 환자의 체온을 효율적으로 유지할 수 있다. 즉, 패드부(50)를 순환하면서 열이 손실되는 온도를 계산하여 설정된 온도 값이 환자에게 최대한 정확하게 전달되도록 하기 위해, 유로바디(33)의 주입구 측과 유로바디(33)의 배출구 측의 온도 평균 값을 설정한 온도와 맞추도록 설계될 수 있다.
제1 온도센서(S1) 및 제2 온도센서(S2)는 제어부(60)를 통해 제어될 수 있다.
상기 유로바디(33) 및 상기 열전유닛(36)의 대면 기준의 단면적 비는 1:1 내지 1:1.5 일 수 있고, 예컨대, 1:1 내지 1:1.4, 1:1 내지 1:1.3, 1:1 내지 1:1.2, 1:1 내지 1:1.1 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 유로바디(33)와 열전유닛(36)의 크기 비율이 상기 범위 내일 경우 물의 냉각 또는 가열이 신속하게 이루어지고, 냉각 가능한 온도를 더욱 낮출 수 있는 동시에 가열 가능한 온도를 더욱 높일 수 있다.
일 구현예에 따른 체온조절장치는, 전술한 온도조절부(30)를 통해 25℃의 물을 8℃로 냉각시키는 데 걸리는 시간은 온도조절부(30)에서 측정 시 10분 내지 30분 일 수 있고, 예컨대, 15분 내지 30분, 18분 내지 30분, 20분 내지 28분 등을 들 수 있다. 이와 같이, 일 구현예에 따른 체온조절장치는 냉각 또는 가열 시간이 크게 단축됨으로써, 정상 체온의 유지와 저체온 치료 등의 체온 조절을 신속하고 정확하게 수행할 수 있어 의료 분야에서 유용하게 사용할 수 있다.
다시 도 1을 참고하면, 순환부(미도시)는 상기 온도조절부(30), 구체적으로 카트리지부(32)의 유로바디(33)에서 배출된 냉각 또는 가열된 물이 패드부(50)를 통과하여 온도조절부(30)로 다시 유입되도록 순환되는 물 순환라인(45)를 포함할 수 있다.
다시 말해, 상기 물 순환라인(45)은 챔버부(20)의 배출구에서 배출된 물이 온도조절부(30), 구체적으로 카트리지부(32) 내의 유로바디(33)의 주입구로 유입되는 통로, 유로바디(33)의 배출구에서 배출된 물이 패드부(50)로 유입되는 통로, 패드부(50) 내에서 순환되는 통로, 패드부(50)를 순환하고 나온 물이 챔버부(20)의 주입구, 구체적으로 제2 주입구로 유입되는 통로를 모두 포함할 수 있다.
상기 순환부는 패드부(50)에 내장된 부분의 물 순환라인(45)과 패드부(50)에 내장되지 않은 부분, 즉, 챔버부(20)와 온도조절부(30)로 연결되는 물 순환라인(45)이 서로 분리되거나 연결 가능하도록 패드부(50)의 외측에 위치한 포트(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 물 순환라인(45)은 챔버부(20)의 제2 주입구와 배출구 각각에 연결되고, 또한 온도조절부(30)의 주입구 및 배출구 각각에 연결될 수 있다. 또한 패드부(50)에 내장된 물 순환라인(45)과 패드부(50) 외부의 물 순환라인(45)이 상기 포트(미도시)를 통해 서로 연결될 수 있다. 구체적으로, 패드부(50)에 내장되어 패드부(50)로 유입되는 방향과 패드부(50)에서 배출되는 방향의 두 개의 물 순환라인(45)은 패드부(50) 외부에서 패드부(50)로 유입되는 방향과 패드부(50)에서 배출되는 방향의 두 개의 물 순환라인(45)과 상기 포트를 통해 각각 서로 연결될 수 있다. 이러한 각각의 연결 부위는 모두 분리형으로 형성될 수 있다. 순환부의 각 연결 부위가 분리형으로 형성됨으로써 쉽게 교체가 가능하여 침전물 등으로 인한 장치의 오작동이나 작동정지의 위험 없이 수돗물을 사용할 수 있고, 이에 따라 사용자의 편의성이 증대될 수 있다. 순환부의 각 연결 부위의 형태는 특별히 한정되지 않는다.
또한 상기 포트에는 하나의 체크밸브(미도시)가 형성될 수도 있다. 패드부(50)에 내장된 물 순환라인(45)이 패드부(50) 외부의 물 순환라인(45)과 분리되는 경우 상기 체크밸브에 의해 물이 흘러나오는 것을 막을 수 있다.
상기 순환부의 작동은 제어부(60)에 의해 제어될 수 있다.
패드부(50)는 상기 물 순환라인(45)의 일부가 내장될 수 있다. 예컨대, 패드부(50)에 물 순환라인(45)의 일부가 내장되어 서로 일체화된 구조로 형성될 수도 있다.
패드부(50)는 온도조절부(30), 구체적으로 카트리지부(32)의 유로바디(33)에서 배출된 냉각 또는 가열된 물이 유입되어 순환됨으로써, 접촉되는 사람의 체온을 올리거나 내릴 수 있다.
패드부(50)는 체온 조절이 요구되는 다양한 신체 부위의 특성에 따라 다양한 크기와 형태로 변형될 수 있다. 또한 여러 신체 부위에 동시에 사용하기 위해 복수 개의 패드부(50)를 사용할 수도 있고, 이때 물 순환라인(45)이 내장된 복수 개의 패드부(50)가 각각 대응되는 복수 개의 포트와 연결될 수 있다.
패드부(50)에 내장된 물 순환라인(45)은 지그재그 구조, 벌집 구조 또는 이들 조합의 구조로 형성될 수 있다. 또한 지그재그 구조인 경우 패드부(50)의 주입구를 통한 물의 주입 방향과 평행한 구조로 형성될 수도 있고, 물의 주입 방향과 수직한 구조로 형성될 수도 있고, 이들 구조 모두 조합되어 형성될 수도 있다. 패드부(50)에 내장된 물 순환라인(45)의 구조는 이에 한정되지 않는다.
일 구현예에 따르면, 냉각 또는 가열된 물이 순환되고 있는 패드부(50)는 4℃ 내지 50℃의 조절 온도를 가질 수 있다. 즉, 냉각된 물이 순환되고 있는 패드부(50)의 온도를 측정할 경우 4℃의 최저 온도를 얻을 수 있고, 또한 가열된 물이 순환되고 있는 패드부(50)의 온도를 측정할 경우 50℃의 최고 온도를 얻을 수 있다. 냉각 또는 가열된 물이 순환되고 있는 패드부(50)는 예컨대, 5℃ 내지 50℃, 5℃ 내지 49℃, 6℃ 내지 49℃, 6℃ 내지 48℃, 7℃ 내지 48℃ 등의 조절 온도를 가질 수 있다. 또한 패드부(50)의 상기 조절 온도 범위 내에서 최고 온도와 최저 온도의 차이가 41℃ 내지 46℃ 일 수 있고, 예컨대, 42℃ 내지 46℃, 43℃ 내지 46℃, 44℃ 내지 46℃, 45℃ 내지 46℃ 등일 수 있다. 이와 같이, 일 구현예에 따른 체온조절장치는 냉각이 가능한 최저 온도에서부터 가열이 가능한 최고 온도까지의 온도 조절 범위를 넓게 확보함으로써, 다시 말해 냉각이 가능한 최저 온도와 가열이 가능한 최고 온도의 차이가 큰 값을 가짐으로써, 정상 체온의 유지와 저체온 치료 등의 체온 조절을 신속하고 정확하게 수행할 수 있어 의료 분야에서 유용하게 사용할 수 있다.
제어부(60)는 상기 온도조절부(30)의 동작을 제어할 수 있다. 즉, 온도조절부(30)의 카트리지부(32) 내에 장착된, 구체적으로 유로바디(33)의 하면에서 유로바디(33)의 배출구 측에 위치하는 제1 온도센서(S1)와 유로바디(33)의 주입구 측에 위치하는 제2 온도센서(S2)의 동작을 제어할 수 있다.
상기 제어부(60)는 상기 제1 온도센서(S1) 및 제2 온도센서(S2)의 동작 제어뿐 아니라, 일반적으로 체온조절장치에 적용되는 다양한 동작을 더 제어할 수 있다. 예컨대, 환자의 체온을 직접 측정하기 위해 별도의 프로브를 체온조절장치에 추가할 수 있는데 이러한 프로브의 동작을 제어할 수도 있고, 환자의 체온에 맞춰서 자동으로 냉각 또는 가열되도록 하는 동작도 제어할 수 있으며, 냉각 또는 가열의 시간을 설정하는 타이머의 동작을 제어할 수도 있고, 온도 단위에 따른 환산 값 계산을 제어할 수도 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제어부의 기타 설계에 관한 내용은 당업자에게 자명한 사항이므로 그 설명을 생략한다.
일 구현예에 따른 체온조절장치는 욕창 방지가 가능하도록 에어부를 더 포함할 수 있다. 이하 에어부가 추가된 체온조절장치를 도 4를 참고하여 설명한다. 참고에 사용되는 도면은 일 구현예에 따른 체온조절장치의 다른 일 형태에 해당할 뿐 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
도 4는 다른 일 구현예에 따른 열전소자를 이용한 체온조절장치의 구성을 도시한 개략도이다. 도 4에 표시된 도면 부호들 중 도 1과 동일한 도면 부호는 그 설명을 생략하기로 한다.
도 4를 참고하면, 일 구현예에 따른 체온조절장치(10)는 에어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 에어부는 공기의 통로에 해당하는 공기라인(70)을 포함할 수 있다. 상기 공기라인(70)은 물 순환라인(45)과 독립적인 위치에 형성되어, 공기의 이동과 물의 순환은 서로 방해받지 않고 독립적으로 진행될 수 있다. 상기 공기라인(70)을 통해 일 방향으로 공기를 주입할 수도 있고 그 반대 방향으로 공기를 빼낼 수 있다.
따라서 일 구현예에 따르면, 에어부의 공기라인(70)을 통하여 일정시간 동안 공기가 패드부(50)에 주입되고 빠지는 과정을 반복하게 함으로써 환자의 욕창을 최대한 방지할 수 있다. 종래의 욕창 방지가 가능한 매트는 그 재질이 주로 부직포로 이루어져 공기를 주입한 후에는 자연적으로 공기가 빠져나가게 된다. 이 경우 공기 주입시 매트와 접촉되는 환자의 신체 부위는 공기가 빠져나가는 동안에도 계속 동일하기 때문에 욕창 방지에 한계가 있다. 일 구현예에 따르면, 공기의 주입과 배출을 일정시간 동안 반복적으로 수행되도록 함으로써, 계속적으로 쿠션감이 조절되어 매트와 환자의 신체 부위의 접촉점이 달라지게 되어 욕창 방지의 성능을 크게 향상시킬 수 있다.
상기 공기라인(70)의 일부는 패드부(50)에 물 순환라인(45)과 독립적으로 내장될 수 있다. 예컨대, 패드부(50) 내에서 공기라인(70)과 물 순환라인(45)은 도 4에 표현된 바와 같이 서로 층을 달리하는 구조일 수도 있고, 같은 층에서 서로 겹치지 않게 독립적인 구조로 형성될 수도 있다. 또한 패드부(50)에 내장된 공기라인(70)의 구조는 도 4에 표현된 바와 같이 공기의 주입 방향과 평행한 방향의 포크 구조일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 에어부는 공기의 주입과 배출이 반복적으로 작동되도록 하는 공기조작부(72)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 공기조작부(72)를 작동시키면, 예컨대, 공기조작부(72)의 버튼을 누르는 방법 등으로 작동시키면, 공기가 주입되고 셋팅된 시간 후에 자동으로 밸브가 열리도록 하여 공기를 배출시키거나 또는 강제로 공기를 흡입시켜 배출시킬 수 있고, 이러한 과정을 반복적으로 수행하도록 할 수 있다.
상기 에어부, 구체적으로 상기 공기조작부(72)의 동작은 상기 제어부(60)에 의해 제어될 수 있다.
일 구현예에 따른 체온조절장치는 앰뷸런스, 구급대 등에 사용하기 위한 소형 크기의 휴대용 타입으로 제작이 가능할 뿐 아니라, 병원의 수술실, 중환자실, 회복실 등에서 사용하는 스탠드형 타입으로도 제작 가능하다. 또한 휴대용 타입이나 스탠드형 타입 모두 전원공급이 불가능하거나 중단되는 상황에 대비하여 내장형 배터리가 장착될 수도 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (18)

  1. 물을 저장하는 물통을 포함하는 챔버부;
    상기 챔버부로부터 공급된 물을 냉각 또는 가열시키는 온도조절부;
    상기 온도조절부에서 배출된 냉각 또는 가열된 물이 상기 온도조절부로 다시 유입되도록 순환되는 물 순환라인을 포함하는 순환부;
    상기 물 순환라인의 일부가 내장되고 접촉되는 사람의 체온을 올리거나 내리는 패드부; 및
    상기 온도조절부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 온도조절부는 카트리지부 및 상기 카트리지부의 상면에 위치하는 본체부를 포함하고, 상기 본체부는 상기 카트리지부의 상면에 위치하는 열전소자 및 상기 열전소자의 상면에 위치하는 방열판을 포함하는 열전유닛을 포함하고,
    상기 냉각 또는 가열된 물이 순환되고 있는 상기 패드부는 4℃ 내지 50℃의 조절 온도를 가지며, 상기 패드부의 조절 온도 범위 내에서 최고 온도와 최저 온도의 차이가 41℃ 내지 46℃인 열전소자를 이용한 체온조절장치.
  2. 제1항에서,
    상기 온도조절부를 통해 25℃의 물을 8℃로 냉각시키는 데 걸리는 시간은 10분 내지 30분인 열전소자를 이용한 체온조절장치.
  3. 제1항에서,
    상기 챔버부는 상기 물통과 독립적으로 위치하는 감지센서, 상기 물통의 측면에 장착된 인디케이터, 또는 이들의 조합을 더 포함하는 열전소자를 이용한 체온조절장치.
  4. 제1항에서,
    상기 본체부는 상기 열전유닛의 대면 가능한 면 중 적어도 하나에 위치하는 덮개 판을 더 포함하고,
    상기 덮개 판은 적어도 상기 열전유닛의 상면에 위치하고, 상기 열전유닛의 상면에 위치한 덮개 판은 팬을 포함하는 열전소자를 이용한 체온조절장치.
  5. 제4항에서,
    상기 열전유닛의 상면에 위치하는 덮개 판과 상기 열전유닛의 대면 기준의 단면적 비는 1:1 내지 1.5:1 인 열전소자를 이용한 체온조절장치.
  6. 제4항에서,
    상기 열전유닛의 상면에 위치한 덮개 판은 1개 내지 4개의 팬을 포함하는 열전소자를 이용한 체온조절장치.
  7. 제4항에서,
    상기 덮개 판은 상기 열전유닛의 상면, 좌측면 및 우측면에 위치하는 열전소자를 이용한 체온조절장치.
  8. 제4항에서,
    상기 덮개 판은 상기 열전유닛의 상면을 포함한 대면 가능한 면과 이격된 거리에 위치하는 열전소자를 이용한 체온조절장치.
  9. 제4항에서,
    상기 열전유닛의 정면, 배면, 좌측면 및 우측면 중 적어도 하나에 더 위치하는 덮개 판은 적어도 하나의 팬, 적어도 하나의 구멍, 또는 이들의 조합을 포함하는 열전소자를 이용한 체온조절장치.
  10. 제9항에서,
    상기 구멍을 포함하는 덮개 판은 상기 구멍의 위 측에 지붕을 더 포함하는 열전소자를 이용한 체온조절장치.
  11. 제1항에서,
    상기 카트리지부는 상기 본체부와 분리되는 구조를 가진 열전소자를 이용한 체온조절장치.
  12. 제1항에서,
    상기 카트리지부는
    물이 유입되는 주입구, 물을 냉각 또는 가열시키기 위한 유로가 형성된 유로영역, 그리고 냉각 또는 가열된 물이 배출되는 배출구를 포함하는 유로바디; 및
    상기 유로바디의 하면에 위치하는 온도센서
    를 포함하는 열전소자를 이용한 체온조절장치.
  13. 제12항에서,
    상기 온도센서는 상기 유로바디의 하면에서 상기 배출구 측에 위치하고 냉각 또는 가열된 물의 온도를 측정하는 제1 온도센서, 그리고
    상기 유로바디의 하면에서 상기 주입구 측에 위치하고 상기 패드부를 순환한 후 상기 온도조절부로 유입되는 물의 온도를 측정하는 제2 온도센서를 포함하는 열전소자를 이용한 체온조절장치.
  14. 제12항에서,
    상기 유로바디 및 상기 열전유닛의 대면 기준의 단면적 비는 1:1 내지 1:1.5 인 열전소자를 이용한 체온조절장치.
  15. 제1항에서,
    상기 패드부에 내장된 부분의 상기 물 순환라인은 지그재그 구조, 벌집 구조 또는 이들의 조합을 가지는 열전소자를 이용한 체온조절장치.
  16. 제1항에서,
    상기 체온조절장치는 공기라인을 포함하는 에어부를 더 포함하고,
    상기 패드부는 상기 물 순환라인과 독립적으로 상기 공기라인의 일부가 더 내장되고,
    상기 제어부는 상기 에어부의 동작을 더 제어하는 열전소자를 이용한 체온조절장치.
  17. 제16항에서,
    상기 에어부는 공기의 주입과 배출이 반복적으로 작동되도록 하는 공기조작부를 더 포함하는 열전소자를 이용한 체온조절장치.
  18. 제16항에서,
    상기 패드부에 내장된 부분의 상기 공기라인은 공기의 주입 방향과 평행한 방향의 포크 구조를 가지는 열전소자를 이용한 체온조절장치.
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