KR20190114711A

KR20190114711A - 의료용 냉각 장치

Info

Publication number: KR20190114711A
Application number: KR1020180112634A
Authority: KR
Inventors: 김건호
Original assignee: 주식회사 리센스메디컬
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2019-10-10
Also published as: KR20190114710A; KR102651464B1; KR20240045172A

Abstract

본 발명의 일 실시예는 의료용 냉각 장치에 있어서, 타겟 영역과의 제1 열적결합 및 제2 열적결합 중 적어도 하나의 열적결합을 이용하여 상기 타겟 영역을 냉각하는 냉각팁을 포함하며, 비세장형 구조의 폐쇄형 구조 및 개방형 구조 중 어느 하나로 이루어지는 메인바디부를 포함하고, 상기 메인바디부는, 복수개의 바디부를 포함하는 다각 구조와, 적어도 하나의 바디부를 포함하는 곡선 구조와, 상기 다각 구조 및 상기 곡선 구조를 연계한 하이브리드 구조 중 어느 하나로 이루어진, 의료용 냉각 장치를 제공한다.

Description

의료용 냉각 장치{MEDICAL COOLING APPARATUS}

본 발명의 실시예들은 의료용 냉각 장치에 관한 것이다.

일반적으로 수술 또는 치료와 같은 의료행위는 통증을 수반할 수 밖에 없다. 이러한 통증은 약리적인 마취를 통해 신경전달을 차단시킴으로써 제거되거나 저감될 수 있지만, 마취는 부작용이 수반되므로 장시간의 수술이나 치료가 필요한 경우, 또는 비교적 통증이 심한 경우에만 제한적으로 적용되고 있다. 특히, 약리적인 마취는 마취제를 주사기에 의해 주입할 수 밖에 없어, 주사바늘에 의한 추가적인 통증이 유발되어 환자의 고통이 가중되는 문제점이 있다. 또한, 주사방식에 의한 마취는 마취효과를 발휘할 때까지 일정한 마취 시간이 요구되어 불필요한 대기 시간으로 인해 수술 또는 치료 시간이 증대되는 비효율적인 문제점이 발생한다.

본 발명의 실시예들은 상기한 문제점들을 해결하기 위한 것으로 냉각 마취를 이용하여 빠르고 안전하게 안구를 마취시키는 의료용 냉각 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예는 의료용 냉각 장치에 있어서, 상기 냉각장치는 비세장형 바디부로 이루어지며, 타겟 영역과의 열적결합을 이용하여 상기 타겟 영역을 냉각하는 냉각매체를 포함하여, 상기 타겟영역을 미리 설정된 온도로 냉각하되, 상기 비세장형 바디부는 비세장형 다각 구조와, 비세장형 곡선 구조와, 상기 다각 구조 및 상기 곡선 구조를 연계한 비세장형 하이브리드 구조 중 어느 하나로 이루어진, 의료용 냉각 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 미리 설정된 온도는 -100℃ 내지 15℃인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 타겟영역의 시술부위 표면의 온도는 -50℃ 내지 15℃인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 비세장형 바디부는 비세장형 폐쇄구조 또는 비세장형 개방구조 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 냉각매체는 냉각봉 또는 냉각재를 포함하며, 상기 타겟 영역과는 열적결합은 상기 냉각봉을 이용하여, 상기 타겟영역과 접촉방식을 통한 제1 열적결합 및 상기 냉각재를 이용하여, 상기 타겟영역과 비접촉방식을 통한 제2 열적결합 중 적어도 하나의 방법으로 열적결합을 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 비세장형 바디부의 제1영역에는 냉각발생부를 포함하고, 상기 제1영역과 이격된 제2영역에는 상기 냉각발생부를 방열하기 위한 방열부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 비세장형 바디부의 제3영역에는 전원부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 방열부는 상기 방열부의 길이방향과 평행하지 아니한 제1 방향으로 상기 방열부를 통과하는 유체를 이용하여 상기 방열부의 열을 방출할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 방향으로 상기 유체의 흐름을 생성하는 하나 이상의 송풍부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 방열부는 상기 송풍부를 기준으로 유입측 방열유닛과 유출측 방열유닛이 대칭적으로 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 냉각발생부와 상기 방열부를 연결하여 상기 냉각발생부의 열을 상기 방열부로 전달하는 적어도 한쌍으로 이루어진 열전달매개체를 더 포함하며, 한쌍의 열전달매개체에 있어서, 제1 열전달매개체는 유입측 방열유닛에 연결되고, 제2 열전달매개체는 유출측 방열유닛에 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 냉각매체는 열전달매개체인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예는, 의료용 냉각장치를 이용한 의료용 냉각 방법에 있어서, 타겟영역에 대한 냉각 목표온도를 설정하는 단계, 상기 타겟영역을 냉각하는 단계, 및 상기 목표온도에 도달하였는지 판단하고, 목표온도에 도달하면 상기 냉각을 종료하는 단계를 포함하며, 상기 의료용 냉각 장치는 상기 냉각장치는 비세장형 바디부로 이루어지며, 타겟 영역과의 열적결합을 이용하여 상기 타겟 영역을 냉각하는 냉각매체를 포함하여, 상기 타겟영역을 미리 설정된 온도로 냉각하되, 상기 비세장형 바디부는 비세장형 다각 구조와, 비세장형 곡선 구조와, 상기 다각 구조 및 상기 곡선 구조를 연계한 비세장형 하이브리드 구조 중 어느 하나로 이루어진, 의료용 냉각 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 냉각발생부와 상기 방열부를 연결하여 상기 냉각발생부의 열을 상기 방열부로 전달하는 적어도 한쌍으로 이루어진 열전달매개체를 더 포함하며, 한쌍의 열전달매개체에 있어, 제1 열전달매개체는 유입측 방열유닛에 연결되고, 제2 열전달매개체는 유출측 방열유닛에 연결될 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예들에 따른 착탈식 냉각 매체는 시술부위와 접촉하여 냉각을 수행하는 냉각매체에 집중적인 냉각 에너지를 공급함으로써, 신속한 냉각 작용을 수행할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 의료용 냉각 방법은 냉각 온도 범위를 단계별로 상이하게 구성함으로써, 냉각과장에서 환자가 느끼는 체감온도변화를 최소화할 수 있다.

도 1a 내지 도 1g는 냉각기능을 갖는 의료용 냉각 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 내지 도 2c는 의료용 냉각 장치의 측면 냉각 구조 및 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 의료용 냉각 장치의 균형적인 냉각 및 방열 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 냉각 매체를 이용한 집중냉각 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5i는 약물주입기능을 갖는 의료용 냉각 시스템 및 이를 이용한 멀티스텝온도제어 기술과 관련된 기술을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.

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.

I. 냉각 장치의 구조

도 1a 내지 도 1g는 냉각기능을 갖는 의료용 냉각 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 1a은 냉각기능을 갖는 의료용 냉각 시스템 및 의료용 냉각 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 1b는 도 1a의 의료용 냉각 시스템(1)의 내부 구조를 나타내는 도면이다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 냉각 시스템(1)은 의료용 냉각 장치(10) 및 상기 의료용 냉각 장치(10)에 수용되는 냉각매체(20)를 포함한다.

본 발명의 실시예들에 따른 의료용 냉각 시스템(1)은 의료용 냉각 장치(10)의 동작에 의해, 의료용 냉각 장치(10)에 수용된 냉각매체(20)를 냉각시켜 냉각매체(20)와 열적으로 결합되는 대상체를 냉각시키는 기능을 수행한다. 여기서, 간접적인 접촉 또는 접촉하지 아니한 상태를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 의료용 냉각 시스템(1)은 시술 부위에 대한 냉각을 통하여, 냉각 마취, 냉각 살균, 냉각 치료 등을 수행할 수 있다. 또한, 의료용 냉각 시스템(1)은 냉각매체(20)에 소독약 또는 약물을 수용하는 동시에 소독약과 약물의 온도를 냉각매체의 온도와 독립적으로 조절하도록 함으로써, 냉각마취를 한 상태에서 시술부위에 소독액을 토출하거나, 약물을 주입하는 기능을 수행할 수 있다.

본 명세서에서 의료용 냉각 시스템(1)을 이용하여 마취시키는 시술부위는 신경을 포함하는 어떠한 신체 부위라도 가능하며, 예를 들면, 피부, 안구, 잇몸 등일 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 의료용 냉각 시스템(1)을 안구에 적용하는 경우를 중심으로 설명하기로 하나, 이에 한정되지 아니함은 당연하다.

또한, 의료용 냉각 시스템(1)은 냉각을 이용한 마취뿐만 아니라, 지혈이 필요한 경우, 항균이 필요한 경우, 피부의 점, 사마귀, 티눈 제거와 같이 국소부위를 냉동시켜 제거하는 경우, 제모, 박피, 보톡스 시술 등과 같이 소규모 레이저 시술 등과 같이 비교적 짧은 시간에 국소 부위 마취가 필요한 경우 등에 적용가능함은 물론이다.

먼저, 의료용 냉각 장치(10)를 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 냉각 장치(10)는 메인바디부(100), 냉각매체 수용부(111), 냉각발생부(113), 방열부(114) 및 송풍부(150)를 포함할 수 있다.

메인바디부(100)는 의료용 냉각 장치(10)의 외형을 이루며, 그 내부에 다른 구성요소들이 수용된다. 메인바디부(100)는 의료용 냉각 장치(10)에 수용된 냉각매체(20)의 일부가 외부로 노출될 수 있도록 일측에 형성된 개구(op)를 포함할 수 있다. 메인바디부(100)는 세장형 구조(elongated body) 또는 비세장형 구조(non-elongated body)로 이루어질 수 있다. 본 명세서에서, 세장형 구조(elongated body)는 메인바디부(100)가 길이방향(x방향)으로 긴 구조로서 냉각매체가 수용되는 일단부 및 상기 일단부와 대향되는 타단부를 포함하는 구조를 의미한다. 이와 달리, 비세장형 구조(non-elongated body)는 세장형 구조가 아닌 형태의 모든 구조를 의미한다. 구체적으로 비세장형 구조는 냉각매체가 수용되는 하나의 단부만을 포함하거나, 둘 이상의 단부를 포함하는 구조를 의미힌다. 여기서, 단부는 메인바디부(100)의 일영역이 다른 타영역과 더 이상 연결되지 않는 부분을 의미한다.

본 발명의 실시예들에 따른 의료용 냉각 장치(10)의 메인바디부(100)는 세장형 구조 및 비세장형 구조 중 어떠한 구조도 적용 가능하다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 본 발명의 의료용 냉각 장치(10)가 비세장형 구조(non-elongated body)의 메인바디부(100)를 포함하는 경우를 중심으로 설명하기로 한다.

도 1c 내지 도 1g은 도 1a의 메인 바디부(100)의 다양한 실시 형태를 도시한 도면이다.

도 1a 내지 도 1g를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 의료용 냉각 장치(10)는 비세장형 구조의 메인바디부(100)를 구비할 수 있다. 비세장형 구조는 다각형 구조 또는 곡선 구조를 포함하며, 상기한 다각형 구조 또는 곡선 구조는 개방형으로 구성되거나 폐쇄형으로 구성될 수 있다.

본 명세서에서, 개방형 구조의 메인바디부(100)는 도 1c에 도시된 실시형태와 같이, 냉각매체(20)가 수용되어 타겟영역을 향하는 전단부(F) 및 상기 전단부(F)와 다른 위치에 배치되는 하나 이상의 단부를 구비하는 것을 의미한다. 개방형 구조는 도 1c와 같이, 다각형 구조, 좀 더 구체적으로 개방형 삼각구조로 이루어질 수도 있고, 도 1와 같이, 개방형 곡선 구조로 이루어질 수도 있다.

한편, 폐쇄형 구조의 메인바디부(100)는 도 1a에 도시된 실시형태와 같이, 냉각매체(20)가 수용되어 타겟영역을 향하는 전단부(F)를 포함하되, 전단부(F)를 제외한 부분이 연결되어 다른 단부를 더 포함하지 아니한다. 도 1e에 도시된 실시형태와 같이, 메인바디부(100)는 곡선구조의 한 지점에 냉각매체(20)의 팁이 돌출되어 위치하는 전단부(F)가 배치되고, 곡선으로 이루어진 적어도 한 개의 바디부로 연결되어 폐쇄형 원형구조를 형성할 수도 있다.

일 실시예로서, 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 폐쇄형 구조의 메인바디부(100)는 사각구조로 이루어질 수 있고, 사각구조의 모서리 중 하나의 모서리에 냉각매체(20)의 팁이 돌출되어 위치하는 전단부(F)가 배치될 수 있다. 폐쇄형 구조의 메인바디부(100)는 복수의 바디부(101, 102, 103, 104)들이 연결되어 폐쇄형 구조를 형성할 수 있다. 폐쇄형 구조의 메인바디부(100)는 개방형 구조에 비하여 넓은 내부 공간을 확보하여 대용량의 배터리를 수용할 수 있고, 제어부의 기능을 수행하는 전자보드부(198)도 충분한 공간을 확보하여 설계할 수 있어, 열적인 측면에서 강점을 가질 수 있다. 이때, 의료용 냉각 장치(10)는 외부 입력에 따라 입력신호를 생성하는 외부입력부(193)를 더 구비할 수 있다.

예를 들면, 도 1b와 같이, 메인바디부(100)는 서로 연결되는 제1 바디부(101), 제2 바디부(102), 제3 바디부(103) 및 제4 바디부(104)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 바디부(101)에는 냉각매체 수용부(111), 냉각발생부(113), 방열부(114) 및 송풍부(150)와 같이 냉각 기능을 수행하기 위한 주요 구성요소가 배치될 수 있다. 또한, 제1 바디부(101)에는 방열부(114)로 외부의 유체를 공급하고 방열부(114)를 통과한 유체를 배출하기 위한 복수개의 개구(OP)가 형성될 수 있다.

제2 바디부(102)에는 제어부 기능을 수행하는 전자보드부(198)가 배치되며, 제3 바디부(103)에는 유무선 충전이 가능하거나 교체할 수 있는 배터리를 포함하는 전원부(191)가 배치될 수 있다. 제4 바디부(104)는 제2 바디부(102)와 제3 바디부(103) 사이를 연결하며, 충전 또는 통신에 필요한 연결단자(CN1, CN2)들이 배치될 수 있다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 제한되지 않으며, 제2 바디부(102)에 전원부(191)가 위치되고, 제3 바디부(103)에 전자보드부(198)가 위치될 수 있음은 물론이다. 또한, 연결단자(CN1, CN2)는 제3 바디부(103)의 후면 등에 구비될 수 있다. 이러한 배치구조는 메인바디부(100)의 형상에 따라 다양한 실시형태로 구현될 수 있다.

한편, 폐쇄형 곡선 구조의 경우, 상기 폐쇄형 사각구조에 대응되는 제1 바디부(101), 제2 바디부(102), 제3 바디부(103) 및 제4 바디부(104)가 완만한 곡선으로 이루어져, 하나의 바디부를 형성할 수 있다. 이를 통해, 메인바디부(100) 는 냉각매체 수용부(111), 냉각발생부(113), 방열부(114) 및 송풍부(150)와 같은 냉각기능을 수행하기 위한 구성요소와, 제어부, 전원부를 수용하는 넓은 내부공간을 확보할 수 있다.

도 1f 및 도 1g를 참조하면, 또 다른 실시형태의 의료용 냉각 장치(10)는 폐쇄형 구조로 이루어지되, 복수의 바디부(101, 102, 103, 104)가 동일 평면(x-y) 상에 배치되어 연결되는 구조인 도 1a의 메인바디부(100)와 달리, 일부 바디부(105)가 상기한 평면(x-y)과 교차하는 다른 방향(z)으로 돌출될 수 있다. 도 1f에 도시된 바와 같이, 제1 바디부(101)에는 냉각매체(20)의 팁이 돌출되어 위치하는 전단부(F)가 배치되고, 제1 바디부(101)와 연결되는 제6 바디부(106)는 사용자가 파지할 수 있는 손잡이 기능을 수행할 수 있다. 이때, 폐쇄형 구조의 메인바디부(100)의 경우, 제1 바디부(101)와 제6 바디부(106)를 연결하는 제5 바디부(105)를 구비할 수 있는데, 제5 바디부(105)는 후방에서 바라보았을 때, 상기한 평면(x-y) 방향과 교차하는 다른 방향(z방향)으로 휘어지는 형태로 형성될 수 있다. 이를 통해, 또 다른 실시형태의 의료용 냉각 장치(10)는 메인바디부(100)와 사용자의 손목과의 간섭을 최소화하는 인체공학적 구조로 설계됨으로써, 사용의 편의성을 증대시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 냉각 시스템은 타겟영역과의 열적결합을 통해 냉각이 이루어질 수 있다. 상기한 열적 결합은 후술하는 냉각봉 형태의 냉각매체(20)를 이용한 타겟 영역과 접촉방식을 통한 제1 열적 결합 또는, 냉각재를 이용하여 타겟영역과 비접촉방식을 통한 제2 열적결합으로 이루어질 수 있다. 여기서, 제2 열적결합은 비접촉방식으로서 냉각재를 분사하는 냉각재 분사부에 연결된 밸브의 개폐를 제어하여 냉각온도를 제어하게 되며, 예를 들면, 30초에 적어도 1회 이상의 개폐를 제어함으로써, 냉각온도를 제어할 수 있다. 한편, 냉각재 저장부는 10gram 이상의 냉각재 용량을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 냉각 시스템은 상기와 같이 제1 열적 결합 및 제2 열적 결합 중 어느 열적 결합을 이용하여 냉각할 수 있으나, 이하에서는 제1 열적 결합 방식을 중심으로 서술하기로 한다.

II. 측면 냉각 구조 및 방법

도 2a 내지 도 2c는 의료용 냉각 장치의 측면 냉각 구조 및 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2a은 도 1a의 의료용 냉각 시스템(1)의 블록도이고, 도 2b는 도 1a의 의료용 냉각 장치(10)의 메인바디부(100) 내부에 배치되는 구성요소 중 일부를 발췌하여 도시한 도면이고 도 2c는 도 2b의 측면도이다.

도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 냉각매체 수용부(111)는 냉각매체(20)를 수용하며, 냉각매체(20)와 열적으로 결합하여 냉각발생부(113)로부터 냉각에너지를 냉각매체(20)로 전달하는 기능을 수행한다. 냉각매체 수용부(111)는 냉각에너지를 효율적으로 전달하기 위하여 열전도율이 높은 금속 물질로 이루어질 수 있다. 냉각매체 수용부(111)는 상대적으로 좁은 영역에서 냉각발생부(113)로부터 수집된 냉각에너지를 넓은 영역으로 분산하는 냉각분산부(cooling distributor) 기능을 수행할 수 있다. 이러한 냉각분산부(cooling distributor) 기능을 통해, 냉각발생부(113)에서 발생한 냉각에너지를 냉각매체(20)로 효율적으로 전달하는 효과를 가진다. 냉각매체 수용부(111)는 냉각매체(20)와 열적으로 결합하는 접촉면을 가지는 복수의 분할유닛(1111)을 구비할 수 있다.

도시하지 않았지만, 냉각매체 수용부(111)는 착탈식으로 구비되는 냉각매체(20)를 용이하게 수용할 수 있도록 윤활부재를 구비할 수 있다. 윤활부재는 냉각매체 수용부(111)의 접촉면의 적어도 일부에 형성되며, 냉각매체 수용부(111)와 착탈식 냉각매체(20) 사이에 윤활 기능을 수행한다. 윤활부재는 착탈식 냉각매체(20)의 반복적인 교체에 대응한 내마모성을 향상시키는 기능을 수행한다.

한편, 냉각발생부(113)는 복수의 분할유닛(1111)의 접촉면과 다른 타면에 배치되며, 냉각매체 수용부(111)로 냉각에너지를 공급할 수 있다. 본 명세서에서, 냉각에너지란, 열(heat)의 이동과 반대되는 개념으로, 실제로 냉각이란 흡열 반응을 통해 물체의 온도를 낮추는 것이지만, 설명의 편의를 위하여 냉각에너지의 전달을 통해 물체를 냉각시키는 것으로 정의하기로 한다.

냉각발생부(113)는 냉각매체 수용부(111)로 냉각에너지를 공급할 수 있는 어떠한 형태든 가능하며, 냉각에너지를 발생시킬 수 있는 하나 이상의 냉각 소자로 이루어질 수 있다. 냉각 소자는 복수의 분할유닛(1111)의 타면에 하나 이상 배치될 수 있다. 냉각 소자는 스털링 냉각장치(stirling cooler) 또는 증기 압축 냉각 사이클(vapor compression refrigeration cycle)과 같은 열역학적 사이클을 이용하거나, 액체 증발을 이용하거나, 팽창 가스를 이용한 줄-톰슨(Joule-Thomson) 방식을 이용하여 냉각에너지를 발생시킬 수 있다. 또한, 냉각 소자는 액체 질소 또는 이산화탄소를 이용하여 냉각에너지를 발생시키거나, 펠티에(Peltier) 소자와 같은 열전소자를 이용하여 냉각에너지를 공급할 수도 있다. 본 발명에서는 냉각소자의 냉각 방식에 대한 제한은 없으나, 설명의 편의를 위하여 이하에서는 열전소자를 이용하는 경우를 중심으로 설명하기로 한다.

냉각발생부(113)가 열전소자를 이용하는 경우, 열전 소자에 전류를 인가하면, 펠티에 효과에 의하여, 열전 소자에서 냉각매체 수용부(111)와 접촉하는 면은 흡열이 일어나고, 열전 소자에서 방열부(114)와 접촉하는 면은 발열이 일어날 수 있다. 이를 통해, 냉각매체(20)와 대상체가 접촉하는 영역에서의 열은 냉각매체(20), 냉각매체 수용부(111)를 거쳐 냉각발생부(113)로 전달되고, 이 열은 후술하는 방열부(114)를 거쳐 외부로 방출될 수 있다.

방열부(114)는 냉각발생부(113)로부터 발생된 열을 외부로 배출시킬 수 있다. 방열부(114)는 히트싱크, 열배출부, 열발산부, 열분산부 등으로도 지칭될 수 있다. 방열부(114)는 냉각발생부(113)가 냉각에너지를 발생시키는 과정에서 생성되는 열을 효율적으로 배출하기 위하여 열전도성 재질로 이루어질 수 있다. 방열부(114)는 둘 이상의 방열 유닛으로 이루어져 결합될 수 있으며, 복수의 분할유닛(1111)의 개수에 대응되는 개수로 분할될 수 있다.

방열부(114)는 냉각발생부(113)와 이격되어 배치되되, 냉각발생부(114)와 열적으로 결합하여 냉각발생부(113)의 열을 외부로 방출할 수 있다. 방열부(114)는 냉각매체 수용부(111)의 후방에 배치되어 열전달매개체(116)를 통해 냉각발생부(113)와 열적으로 결합할 수 있다. 한편, 냉각매체 수용부(111)는 일부가 냉각매체(20)와 중첩될 수 있다. 냉각발생부(1113)는 냉각매체 수용부(111) 중 냉각매체(20)와 비중첩되며, 길이 방향(제1 방향)을 따라 연장된 부분에 배치될 수 있다. 열전달매개체(116)의 제1 영역(A1)은 결합부(112)를 통해 냉각발생부(113)를 사이에 개재하여 냉각매체 수용부(111)와 결합될 수 있다.

방열부(114)는 복수개의 방열유닛으로 이루어지며, 방열유닛의 개수는 열전달매개체(116)의 개수에 대응할 수 있다. 방열부(114)의 복수의 방열핀(1141)은 제1 바디부(100A)의 길이방향으로 연장되어 두개의 열을 이루며 형성되고, 그 두개의 열 사이에 최소 하나 이상의 팬으로 이루어진 송풍부(150)를 구비할 수 있다.

방열부(114)는 복수의 방열핀(1141)을 포함할 수 있는데, 방열핀(1141)은 제1 바디부(100A)의 길이방향을 따라 서로 이격되어 배치될 수 있다. 이때, 방열핀(1141)은 단위길이당 일정한 개수로 구비될 수 있으며, 예를 들어, 0.5개/mm 이상 1.5개/mm 이하의 수치범위를 갖도록 구비될 수 있다. 방열핀(1141)이 0.5개/mm 미만으로 구비되는 경우, 유체와의 열전달 면적이 줄어들어 방열 효율이 떨어지게 된다. 또한, 방열핀(1141)이 1.5개/mm를 초과하도록 구비되는 경우, 유체가 흐를 수 있는 간격이 너무 좁아 방열 효율이 떨어질 수 밖에 없다. 따라서, 방열부(114)는 0.5개/mm 이상 1.5개/mm 이하의 수치범위를 갖도록 방열핀(1141)을 배치함으로써, 방열 효과를 극대화할 수 있다.

송풍부(150)는 바디부(100)의 내부에 배치되어 일방향성 공기의 흐름을 형성할 수 있다. 송풍부(150)는 외기를 빨아들여서, 외기를 이용하여 방열부(114)를 냉각한 후, 이 공기를 배출하는 역할을 수행한다. 송풍부(150)는 팬(fan)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 일방향 공기흐름을 생성할 수 있는 압축 공기 탱크, 블로어(blower) 등 어떠한 장치든 적용할 수 있음은 물론이다.

구체적으로, 의료용 냉각 장치(10)는 두 개의 방열핀열 사이에 최소 하나 이상의 팬으로 이루어진 송풍부(150)를 구비한 상태에서는 제1 바디부(100A)의 길이방향과 평행하지 않은 방향으로 공기흐름이 형성될 수 있다. 다시 말해, 송풍부(150)는 방열부(114)의 축방향과 평행하지 않은 방향으로 공기흐름을 형성할 수 있다. 구체적으로, 의료용 냉각 장치(10)는 제1 바디부(100A)의 길이방향과 수직한 방향으로 공기흐름이 형성될 수 있다. 이렇게 방열핀(1141)으로 이루어진 두개의 방열핀열 사이에 송풍부를 구성함으로써, 공기가 흐르는 통로가 넓은 면적을 걸쳐, 짧은 거리로 형성되어, 방열핀(1141)과 공기 사이의 열전달을 극대화할 수 있다. 또한, 송풍부(150)가 복수 개의 팬을 구비하는 경우, 복수개의 팬의 배열방향과 방열부(114)의 축방향은 평행할 수 있으며, 복수 개의 팬의 배열방향과 팬의 회전축 방향은 교차할 수 있다.

여기서, 열전달매개체(116)는 냉각발생부(113)와 방열부(114)를 연결하여 냉각발생부(113)의 열을 방열부(114)로 전달하는 기능을 수행한다. 열전달매개체(116)는 히트 파이프(heat pipe) 또는 증기 챔버(vapor chamber)일 수 있으며, 파이프 본체와 파이프 본체 내부에 구비되는 상변화물질(Phase Change Material;PCM)을 포함할 수 있다. 열전달매개체(116)의 파이프 본체는 냉각발생부(113)와 접촉하여 냉각발생부(113)로부터 발생되는 열을 내부의 상변화물질(PCM)로 효과적으로 전달하도록 열전도율이 높은 재질로 이루어질 수 있다. 상변화물질(PCM)은 상변화과정을 통해 많은 향의 열에너지를 저장하거나 상기 저장된 열에너지를 방출하는 물질로서, 상변화물질은 고유의 열저장능력을 가진다.

한편, 열전달매개체(116)은 펌프 등으로 강제로 흐르는 유체를 포함한 파이프일 수 있다. 다시 말해, 열전달매개체(116)는 일 영역(A1)을 통해 냉각발생부(113)의 제2 면(113B)과 열적으로 결합하여 냉각발생부(113)로부터 열에너지를 흡수할 수 있다. 또한, 열전달매개체(116)는 일 영역(A1)으로부터 냉각매체 수용부(111)의 길이 방향(제1 방향)으로 연장되는 타영역(A2)을 통해 방열부(114)와 열적으로 결합하여, 흡수한 열에너지를 방출할 수 있게 된다. 여기서, 열전달매개체(116)의 타영역(A2)은 냉각매체 수용부(111)와 비중첩될 수 있다.

본 실시예에 따른 의료용 냉각 장치(10)는 상변화물질을 포함하는 열전달매개체(116)를 이용하는 것에 의해, 냉각발생부(113)로부터 발생되는 열을 효과적으로 방열부(114)로 전달하여 외부로 방출할 수 있게 된다. 즉, 단순 구리에 비해 비약적으로 큰 열전달매개체(116)의 단위면적 당 열전달 성능을 통해 냉각발생부(113)에 사용된 열전소자의 단위면적 당 냉각에너지 발생량이 열전달매개체를 쓸 경우에 크게 증가될 수 있다. 이를 통해, 냉각매체 수용부(111)는 적은 접촉면적을 통해서도 효과적으로 냉각매체(20)에 냉각에너지를 전달할 수 있어, 냉각매체(20)의 길이에 대한 자유도를 높일 수 있다.

한편, 의료용 냉각 장치(10)는 냉각매체(20)가 대상체의 시술부위에 접촉하였을 때 인가되는 압력을 감지하여 압력신호를 생성하는 압력센서부(141)를 더 포함할 수 있다. 압력센서부(141)는 냉각매체 수용부 (111) 또는 냉각매체(20)의 접촉에 의한 압력을 감지할 수 있는 다른 구성요소 상에 배치되어 냉각매체(20)로부터 인가되는 압력을 감지할 수 있다.

의료용 냉각 장치(10)는 냉각매체(20)로 진동을 발생시키는 진동발생부(143)를 더 포함할 수 있다. 진동발생부(143)는 냉각매체(20)를 이용하여 냉각이 진행되거나, 약물이 주입되는 동안 진동을 발생시켜, 피시술자의 고통을 저감시키는 기능을 수행한다. 진동발생부(143)는 냉각매체(20)를 수용하는 냉각매체 수용부(111)에 진동을 발생시키는 것에 의해 냉각매체(20)로 진동을 전달할 수 있다.

한편, 의료용 냉각 장치(10)는 냉각매체(20) 또는 냉각매체 수용부(111)의 온도를 감지하는 온도센서부(145)를 더 포함할 수 있다. 온도센서부(145)는 냉각매체 수용부(111)에 연결되어 온도를 감지하거나, 냉각매체(20)와 직접 접촉하는 위치에 배치되어 냉각매체(20)의 온도를 감지할 수 있다. 또한, 냉각매체(20)이 교체가능하게 구성된 경우에는, 냉각매체(20)의 온도를 측정하는 온도센서부(145)는 비접촉식 온도센서, 예를 들어, 적외선 센서로 구성될 수 있다.

III. 냉각 및 방열구조

도 3a 내지 도 3c는 의료용 냉각 장치의 균형적인 냉각 및 방열 구조를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 의할 때, 균형적인 냉각 및 방열 구조를 위하여, 전체적으로 대칭적인 구조를 가지는 것이 바람직하다. 냉각매체 수용부(111)는 냉각매체(20)와 열적으로 접촉하는 접촉면(111A)을 구비하는 복수의 분할유닛(1111)이 대칭적으로 구비되고, 상기 대칭 구조의 분할유닛(1111)에 대응하여 열전소자와 같은 복수개의 냉각발생부(113)가 구비되고, 상기 냉각발생부(113)에 대응하는 히트파이프와 같은 열전달매개체(116)가 대칭되도록 구성될 수 있다.

상기 열전달매개체(116)는 방열부(114)에 연결되며, 상기 방열부(114)는 복수개의 방열유닛으로 이루어지며, 보다 상세하게는, 송풍부의 유입측에 구비된 방열유닛 및 송풍부의 유출부에 구비되는 방열유닛으로 구성될 수 있다.

대칭적으로 구성된 복수개의 열전달매개체 유닛 및 대칭적으로 구성된 복수개의 방열유닛을 대응함에 있어서, 상기 분할유닛에 대응하는 복수개의 열전달 매개체 유닛은 유입측 방열유닛 및 유출측 방열유닛에 대칭적으로 연결되도록 구성하는 것이 바람직하다.

방열부에 있어, 물리적인 구조는 대칭적이라도 방열효과가 비대칭적일 수 있다. 즉, 방열부(114)의 방열효과에 있어, 공기가 유입되는 유입측 방열부의 방열효과 및 공기가 유출되는 유출측 방열부의 방열효과가 상이하다. 본 발명에 의할때, 하나의 분할유닛에 대응하는 열전달매개체 유닛이 공기 유입측 방열부 유닛 및 공기 유출측 방열부 유닛에 각각 연결되도록 구성함으로써, 방열효과가 비대칭적인 방열유닛을 이용하여, 균형적이고 효율적으로 냉각발생부를 방열할 수 있다.

구체적으로, 도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 의료용 냉각 장치(10-1)는 냉각매체(20)와 열적으로 결합하는 냉각매체 수용부(111)를 구비할 수 있다. 냉각매체 수용부(111)는 냉각매체(20)와 열적으로 접촉하는 접촉면을 구비하는 복수의 분할유닛(1111A, 1111B)으로 이루어질 수 있다. 일 실시예로서, 냉각매체 수용부(111)는 냉각매체(20)를 사이에 개재하고, 일방향(도 3c에서 y방향)으로 대칭되도록 배치되는 제1 분할유닛(1111A) 및 제2 분할유닛(1111B)을 구비할 수 있다.

제1 분할유닛(1111A)과 제2 분할유닛(1111B)은 도 3c에 도시된 바와 같이, 일부가 냉각매체(20)와 중첩될 수 있다. 이때, 냉각발생부(113)는 제1 분할유닛(1111A) 및 제2 분할유닛(1111B) 중 냉각매체(20)와 비중첩되며, 길이방향(x방향)을 따라 연장된 부분에 배치될 수 있다. 제1 분할유닛(1111A)과 제2 분할유닛(1111B)은 대칭적으로 배치되되, 동일한 구조로 형성되는바, 이하에서는 제1 분할유닛(1111A)을 기준으로 설명하기로 한다.

일 실시예로서, 하나의 제1 분할유닛(1111A)에 대응되는 냉각발생부(113)는 2개로 구비될 수 있다. 예를 들면, 도면에 도시된 바와 같이, 냉각발생부(113)는 제1 분할유닛(1111A)을 기준으로 z방향에 대하여 대칭적으로 배치되어, 각각 열전달매개체(116)를 통해 방열부(114)와 연결되어 열전달이 일어날 수 있다. 열전달매개체(116)는 냉각발생부(113)의 열을 방열부(114)로 전달함으로써, 냉각발생부(113)를 방열시키는 기능을 수행한다.

한편, 의료용 냉각 장치(10-1)는 복수 개의 팬으로 구성된 송풍부(150)를 포함할 수 있다. 송풍부(150)는 제1 방향(z방향)으로의 유체 흐름을 생성할 수 있다. 여기서, 제1 방향(z방향)은 방열부(114)의 길이방향(x방향)과 교차할 수 있다. 방열부(114)는 길이방향(x방향)으로 연장되는 구조로 이루어지므로, 길이방향(x방향)에 대한 길이보다 제1 방향(z방향)에 대한 너비가 작을 수 있다. 따라서, 유체는 방열부(114)의 넓은 면적을 통해 유입된 후, 이보다 짧은 거리를 거쳐 유출되므로 방열부(114)의 방열효율을 극대화할 수 있다. 이때, 송풍부(150)를 구성하는 팬의 두께는 25mm 이하로 구성되어, 제1 방향(z방향)에 대해 방열부(114) 내에서의 유체 통과 거리를 최소화함으로써, 방열부(114)의 방열효율을 극대화할 수 있다.

한편, 송풍부(150)가 복수개의 팬으로 구성되는 경우, 복수개의 팬은 동일한 방향으로 유체 흐름을 생성할 수 있으나, 다른 실시예로서, 서로 반대 방향으로 유체 흐름을 생성할 수도 있다. 예를 들면, 송풍부(150)가 4개의 팬을 구비하는 경우, 2개의 팬은 z방향으로 유체의 흐름을 생성한다면, 나머지 2개의 팬은 -z방향으로 유체의 흐름을 생성할 수 있다. 이러한 송풍 방식을 통해, 의료용 냉각 장치(10-3)는 균형적이고 효율적으로 냉각발생부(113)를 방열할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 복수개의 팬이 서로 동일한 방향으로 유체 흐름을 생성하는 경우를 중심으로 설명하기로 한다.

방열부(114)는 복수개의 방열유닛으로 이루어질 수 있다. 일 실시예로서, 방열부(114)는 열전달매개체(116)의 개수에 대응되는 복수개의 방열유닛을 구비할 수 있다. 다른 실시예로서, 방열부(114)는 송풍부(150)를 기준으로 제1 방향(z)에 대하여 대칭적으로 배치되는 제1 방열유닛(114A)과 제2 방열유닛(114B)을 구비할 수 있다. 송풍부(150)가 제1 방향(z)으로 유체의 흐름을 생성하는 경우, 제1 방열유닛(114A)은 유입측 방열유닛에 해당하고, 제2 방열유닛(114B)은 유출측 방열유닛에 해당할 수 있다. 다만, 유입측 방열유닛 및 유출측 방열유닛은 송풍부(150)에서 생성하는 유체의 흐름 방향에 따라 그 위치가 달라질 수 있으므로, 본 발명은 도면에 도시된 유체 흐름 방향에 의해 제한되지 않는다.

전술한 바와 같이, 방열부(114)는 물리적으로 대칭적인 구조로 이루어지더라도 유입측 방열유닛인 제1 방열유닛(114A)과 유출측 방열유닛인 제2 방열유닛(114B)에서의 방열효과는 상이할 수 있다. 구체적으로, 유입측 방열유닛의 경우, 외부의 차가운 유체가 지속적으로 흘러들어오는 반면, 유출측 방열유닛의 경우 방열부(114)의 열전달로 인하여 외부의 유체보다 상대적으로 뜨거운 유체가 통과하게 된다. 따라서, 유입측 방열유닛의 방열효과는 유출측 방열유닛의 방열효과에 비해 상대적으로 클 수 있다.

이때, 제1 분할유닛(1111A)은 복수의 열전달매개체(116)에 의해 제1 방열유닛(114A)과 제2 방열유닛(114B)에 대칭적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 제1 분할유닛(1111A)은 냉각발생부(113)를 사이에 개재한 상태에서 제1 열전달매개체(1161)를 통해 제1 방열유닛(114A)과 연결되고, 제2 열전달매개체(1163)를 통해 제2 방열유닛(114B)과 연결될 수 있다. 따라서, 하나의 제1 분할유닛(1111A)은 비대칭적인 방열효과를 갖는 제1 방열유닛(114A)과 제2 방열유닛(114B) 모두와 연결될 수 있고, 이를 통해 냉각매체(20)와의 균형적인 열적 결합이 가능할 수 있다.

마찬가지로, 제2 분할유닛(1111B) 또한, 제2 열전달매개체(1162) 및 제4 열전달매개체(1164)를 이용하여 제1 방열유닛(114A)과 제2 방열유닛(114B) 모두와 연결될 수 있다. 냉각매체 수용부(111)는 대칭적으로 배치되는 제1 분할유닛(1111A) 및 제2 분할유닛(1111B)을 이용하여 냉각매체(20)에 대칭적으로 냉각에너지를 전달할 수 있다. 이를 통해 냉각매체(20)는 냉각정도의 편차없이 균형적이고 효율적으로 타겟영역을 냉각시킬 수 있다.

IV. 냉각매체 및 냉각팁 구조 및 기능

도 4a 및 도 4b는 냉각 매체를 이용한 집중냉각 구조를 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 의료용 냉각 시스템(1)의 냉각매체(20)에 대해 설명하기로 한다.

도 4a은 본 발명의 일 실시예에 따른 착탈식 냉각매체(20)를 나타낸 사시도이고, 도 14b 착탈식 냉각 매체(20)를 이용한 집중냉각 구조를 설명하기 위하여, 의료용 냉각 장치의 일부를 발췌하여 도시한 도면이다.

기본적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 착탈식 냉각매체(20) 및 이를 포함하는 의료용 냉각 시스템(1)은 단수 또는 복수 개의 분할유닛(1111)으로 이루어진 냉각매체수용부(111)를 통해 넓은 면적에서 냉각에너지를 수집하여, 착탈식 냉각매체(20)의 선단부(225)의 좁은 면적에 이를 집중시키게 된다. 이를 통해 의료용 냉각 시스템(1)은 시술부위를 효과적으로 냉각함으로써 냉각마취를 시술할 수 있다. 이때 착탈식 냉각매체(20)는 의료용 냉각 장치(10)로부터 쉽게 분리되어 감염 위험을 최소화하는 것을 특징으로 한다.

착탈식 냉각매체(20)의 기능은, 1차적으로는 안구와 같은 타겟영역에 대하여 냉각을 수행하는 것이다. 본 명세서에서, 냉각매체(20)는 의료용 냉각 장치(10)에 탈착가능하도록 장착되며, 일회용(disposable)으로 구비되는 착탈식 냉각매체일 수 있다. 그러나, 본 발명의 사상이 이에 제한되지 않으며, 냉각매체(20)는 의료용 냉각 장치(10)에 수용되어 냉각기능을 수행하는 구성요소로서, 반드시 착탈식으로 구비될 필요는 없다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 냉각매체와 착탈식 냉각매체, 일회용 냉각매체를 혼용하여 사용할 수 있으며, 모두 동일한 구성요소를 지칭하는 것으로 보고 설명하기로 한다.

도 4a를 참조하면, 착탈식 냉각매체(20)는 삽입영역(210) 및 비삽입영역(220)을 포함할 수 있다. 착탈식 냉각매체920)는 삽입영역(210)을 통해 의료용 냉각 장치(10)의 냉각매체 수용부(111)에 삽입될 수 있다. 또한, 착탈식 냉각매체(20)는 비삽입영역(220)에 구비된 선단부(225)를 통해 타겟영역과 접촉하여 냉각 기능을 수행할 수 있다.

삽입영역(210)은 의료용 냉각 장치(10), 구체적으로 냉각매체 수용부(111)에 삽입되어 냉각매체 수용부(111)에서 전달하는 냉각에너지를 비삽입영역(220)으로 전달하는 기능을 수행한다. 삽입영역(210)은 냉각매체 수용부(111)와 열적으로 접촉하는 외측면(S2)의 면적을 통해 냉각에너지를 공급받을 수 있다.

비삽입영역(220)은 의료용 냉각 장치(10)에 삽입되지 않고, 말단(E1)에 타겟영역과 열적으로 접촉하는 선단부(225)를 구비할 수 있다. 비삽입영역(220)은 삽입영역(210)으로부터 축방향(AX1)을 따라 연장될 수 있으며, 말단(E1)으로 갈수록 직경이 작아지도록 형성될 수 있다. 이를 축방향(AX1)과 평행한 단면상에서 보면 일정 정도 테이퍼(taper)지도록 형성될 수 있다.

비삽입영역(220)의 말단(E1)에 구비되는 선단부(225)는 안구와 같은 타겟영역에 접촉하여, 의료용 냉각 장치(10)의 냉각발생부(113)가 발생시킨 냉각에너지를 상기한 삽입영역(210)으로부터 전달받아 타겟영역을 냉각하는 기능을 수행한다. 다른 관점에서 표현하면, 선단부(225)는 안구와 같은 타겟영역에 접촉하여 타겟영역의 열을 의료용 냉각 장치(10)로 전달함으로써, 타겟영역을 냉각하는 역할을 수행한다.

도면에서는 선단부(225)의 형상이 원형인 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 않으며, 타겟영역과 접촉하여 효율적으로 냉각을 수행할 수 있는 다양한 형태로 형성될 수 있다 할 것이다. 또한, 선단부(225)의 면적(S1)은 안구와 같은 타겟영역의 면적과 동일하거나, 타겟영역의 면적보다 작도록 형성될 수 있다. 이를 통해, 착탈식 냉각매체(20)는 국소부위에 집중적으로 냉각이 수행될 수 있도록 한다.

한편, 착탈식 냉각매체(20)는 의료용 냉각 장치(10)로부터 냉각에너지를 효과적으로 전달하기 위하여 열전도도가 높은 재질로 이루어질 수 있고, 예를 들면, 착탈식 냉각매체(20)는 금(Ag), 은(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등을 포함할 수 있다. 또한, 도면에서는 삽입영역(210)과 비삽입영역(220)이 일체로 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 삽입영역(210)과 비삽입영역(220)은 각각 별도의 부품으로 제조되어 결합될 수도 있다. 또한, 삽입영역(210)과 비삽입영역(220)은 동일한 물질로 이루어질 수도 있으나, 다른 물질로 이루어질 수도 있음은 물론이다. 또한, 선단부(225)는 소수성 중합체를 포함하는 물질로 코팅되어, 냉각에 의한 얼음결정의 형성을 최소화시킬 수 있다. 여기서, 착탈식 냉각매체(20)의 삽입영역(210)과 비삽입영역(220)은 일종의 열유속 분배기(Heat flux distributor)의 역할을 수행할 수 있다.

한편, 타겟영역 즉, 시술 또는 수술 부위에 따라 냉각매체의 길이 또는 구조는 변경될 수 있으며, 타겟영역과의 원활한 접촉을 위하여 냉각매체의 길이가 길어지는 경우는, 착탈식 냉각매체를 히트파이프 등과 같은 열전달매개체로 구현할 수 있다. 이러한 구조를 통하여, 형상의 팁에서 온도차를 최소화할 수 있다.

일 실시예에 의할 때, 냉각매체를 히트파이프 구조의 일회용 팁으로 구현하는 경우, 예를 들면 열전도도 5000W/m-K 에 해당하는 히트파이프로 구성되어, 긴 형상에도 불구하고 성능저하를 최소화할 수 있다.

또한, 상기 히트파이프는 냉각 또는 냉동 환경하에서 동작하므로, 빙점 이하의 온도에서 동작하는 냉매를 이용하여 히트파이프를 구현하는 것이 바람직하며, 예를 들면, 냉매로서 에틸렌글리콜을 사용하는 경우, 에틸렌글리콜의 농도를 조정하여, 냉매의 어는점을 냉각치료 부위에 대응하여 최적화할 수 있다. 상기 에틸렌글리콜외에 빙점 이하에 적합한 히트파이프 냉매인 암모니아 또는 메탄올 등, 여러 다른 냉매를 이용하여, 어는점을 최적화할 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 상기 히트파이프의 작동온도 범위가, 상기 제2 온도범위일 수 있고, 밑에서 기술되는 바와 같이 시술 목적에 따라, -90˚C 이상 0˚C 이하 또는 -50˚C 이상 0˚C 이하의 범위를 가질 수 있다.

한편, 도 4b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 착탈식 냉각 매체(20)는 단수 또는 복수 개의 분할유닛(1111)으로 이루어진 냉각매체수용부(111)를 통해 넓은 면적에서 냉각에너지를 수집하여, 착탈식 냉각매체(20)의 선단부(225)의 좁은 면적에 이를 집중시키게 된다. 이때, 착탈식 냉각 매체(20)는 선단부(225)의 일 영역에 선단부(225)의 표면으로부터 외부로 돌출되는 냉각집중부(CO1)를 구비할 수 있다.

착탈식 냉각 매체(20)는 전술한 바와 같이, 넓은 면적을 통해 수집된 냉각에너지를 선단부(225)의 좁은 면적에 집중시키게 되는데, 특히, 선단부(225)에 외부로 돌출된 구조의 냉각집중부(CO1)를 더 구비함으로써, 냉각에너지가 냉각집중부(CO1)의 좁은 면적을 통해 더욱 집속될 수 있다. 또한, 냉각집중부(CO1)는 선단부(225)보다 외부로 돌출된 구조이므로, 시술자가 착탈식 냉각매체(20)의 선단부(225)를 시술부위에 접촉시킬 때, 돌출된 부분을 통해 타겟영역 중 대응되는 위치에 최대 압력이 가해질 수 있다. 따라서, 냉각집중부(CO1)는 이를 통해 선단부(225)의 다른 영역에 비해 대응되는 위치에 냉각에너지를 최대로 전달할 수 있다.

여기서, 타겟영역 중 냉각집중부(CO1)에 대응되는 위치는 주사 위치와 일치할 수 있다. 즉, 냉각집중부(CO1)는 타겟 영역 중 주사되는 위치에 최대 냉각 에너지를 전달함으로써, 실제 주사바늘로 인해 통증이 발생되는 위치를 더욱 효과적으로 마취시킬 수 있게 된다.

이를 위해, 일 실시예로서, 냉각집중부(CO1)는 선단부(225)의 중앙에 위치하는 돌기로 이루어질 수 있다. 도 14에서는 선단부(225)에 주사바늘이 관통하는 홀이 없이 돌기 형태로 형성된 냉각집중부(CO1)를 도시하였다. 그러나 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 다른 실시예로서, 착탈식 냉각매체(20)가 약액을 저장하였다가 냉각매체(20) 내부에 배치되는 주사바늘을 이용하여 약액을 주사하는 카트리지 형태인 경우, 선단부(225)에는 주사바늘이 지나가는 관통홀이 형성될 수 있으며, 이때, 냉각집중부(CO1)의 중심과 주사바늘의 중심이 일치할 수 있다. 다시 말해, 주사바늘이 지나가는 관통홀에 인접한 주변 부위가 선단부(225)의 다른 영역들에 비해 외부로 돌출된 구조로 이루어지는 것에 의해 냉각집중부(CO1)가 형성될 수 있다.

또한, 냉각집중부(CO1)는 선단부(225)로부터 외부로 갈수록 단면적이 작아지는 돌기 형상일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 냉각집중부(CO1)는 외부로 돌출되는 돌출 방향에 대하여 일정한 단면적을 가질 수도 있다. 또한, 돌출방향에 대한 냉각집중부(CO1)의 단면은 다양한 형상을 가질 수 있으며, 예를 들면, 네모, 세모, 원형 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 착탈식 냉각 매체(20)는 돌기 구조의 냉각집중부(CO1)가 선단부(225)에 형성됨으로써, 주사 부위에 집중하여 최대의 냉각에너지를 전달할 수 있어, 냉각 마취 효과를 극대화시킬 수 있다.

V. 약물 주입 구조 및 온도 제어

도 5a 내지 도 5i는 약물주입기능을 갖는 의료용 냉각 시스템 및 이를 이용한 멀티스텝온도제어 기술과 관련된 기술을 설명하기 위한 도면이다.

다른 실시예에 따른 의료용 냉각 시스템(1)은 1차적으로 타겟영역에서의 냉각 기능을 수행하고, 2차적으로 주사하기 위한 약물을 주입하는 기능을 수행한다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여, 동일한 구성요소에 동일한 도면 부호를 부호하고 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 의료용 냉각 시스템(1)의 블록도이고, 도 5b는 다른 실시예에 따른 의료용 냉각 시스템(1)의 착탈식 냉각매체(20)의 한 실시형태를 도시한 단면도이고, 도 5c 및 도 5d는 의료용 냉각 장치의 액츄에이터와 관련된 기술을 설명하기 위한 도면이다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 의료용 냉각 시스템(1)은 의료용 냉각 장치(10) 및 상기 의료용 냉각 장치(10)에 수용되는 착탈식 냉각매체(20)를 포함한다.

의료용 냉각 장치(10)는 주입유닛(160)을 더 포함할 수 있다.

주입유닛(160)은 착탈식 냉각매체(20)에 압력을 인가하여 착탈식 냉각매체(20)에 구비된 약액저장부의 약액을 외부로 토출시키는 기능을 수행한다. 주입유닛(160)은 액츄에이터를 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 주입유닛(160)은 제1 액츄에이터(161) 및 제2 액츄에이터(163)를 포함할 수 있다. 또한, 주입유닛(160)은 제1 액츄에이터(161)의 구동에 따라 구동축 방향으로 직선운동을 하는 제1 주입부(1611) 및 제2 액츄에이터(163)의 구동에 따라 구동축 방향으로 직선운동을 하는 제2 주입부(1631)를 포함할 수 있다. 또는 제1 액츄에이터(161)의 구동축 및 제2 액츄에이터(163)의 구동축 중 적어도 어느 하나는 링크를 통해 제1 주입부(1611) 또는 제2 주입부(1631)이 이동하는 이동축과 결합될 수 있다. 링크는 제1 액츄에이터(161) 또는 제2 액츄에이터(163)의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 기능을 수행하며, 하나 이상으로 구비될 수 있다. 링크에 의해, 제1 액츄에이터(161)의 구동축 또는 제2 액츄에이터(163)의 구동축은 제1 주입부(1611) 또는 제2 주입부(1631)가 이동하는 이동축과 평행하지 않을 수 있다. 또는, 제1 액츄에이터(161)의 구동축 또는 제2 액츄에이터(163)의 구동축은 상기한 링크로 구성될 수도 있다.

한편, 착탈식 냉각매체(20)는 본체부(200) 및 제1 약액저장부(240)를 포함할 수 있다.

본체부(200)는 의료용 냉각 장치(10)에 탈착 가능하게 장착될 수 있다. 본체부(200)는 전술한 착탈식 냉각매체(20)의 삽입영역(210) 및 비삽입영역(220)을 포함하는 착탈식 냉각매체(20)의 바디(body)를 지칭하는 것일 수 있다. 본체부(200)는 타겟영역과 접촉하여 전술한 착탈식 냉각매체(20)의 냉각기능을 수행함과 동시에, 내부에 저장된 약액을 타겟영역으로 토출하거나 주입하는 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서, 착탈식 냉각매체(20)는 전술한 일 실시예의 착탈식 냉각매체(20)의 냉각 기능을 위해 구비되는 구성요소를 동일하게 구비하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본체부(200)는 말단에 도 13의 선단부(225)를 구비할 수 있다. 이때, 선단부(225)에는 토출부(205)가 배치될 수 있다. 선단부(225)에는 도시하지 않았지만 주사바늘(247)이 지나가도록 본체부(200)를 관통하는 니들홀(미도시)이 형성될 수 있으며, 니들홀(미도시)에 대응되는 위치에 일정한 직경을 갖는 튜브 형태의 토출부(205)가 배치될 수 있다. 토출부(205)는 고정 주사바늘의 역할을 수행한다.

제1 약액저장부(240)는 타겟영역에 주사하기 위한 제1 약액(241)을 저장하며, 본체부(200) 내부에서 이동가능하게 배치될 수 있다. 도시하지 않았지만, 본체부(200) 내부에는 제1 약액저장부(240)가 이동가능하도록 중공부(미도시)가 형성될 수 있으며, 제1 약액저장부(240)는 중공부(미도시)를 따라 이동할 수 있다.

구체적으로, 제1 약액저장부(240)는 일단에 제1 약액(241)을 주사하기 위한 주사바늘(247)을 포함할 수 있다. 주사바늘(247)은 상기한 토출부(205)와 평행한 축을 갖도록 배치될 수 있으며, 제1 약액저장부(240)가 본체부(200)의 축방향을 따라 이동할 때 함께 이동할 수 있다. 주사바늘(247)은 이동 주사바늘의 역할을 수행한다.

한편, 제1 약액저장부(240)는 중심축의 연장선 상에 배치되는 인젝터(245)를 포함할 수 있다. 인젝터(245)는 착탈식 냉각매체(20)가 의료용 냉각 장치(10)에 장착되면 인젝터(245)와 연동되는 액츄에이터에 의해 이동할 수 있다. 제1 약액저장부(240)는 내부에 배치된 인젝터(245)가 의료용 냉각 장치(10)의 액츄에이터에 의해 움직이는 것에 의해 제1 약액을 외부로 밀어낼 수 있다.

다른 실시예로서, 착탈식 냉각매체(20)는 제2 약액(251)을 저장하는 제2 약액저장부(250)를 더 포함할 수 있다. 제2 약액저장부(250)는 본체부(200)의 축방향을 따라 제1 약액저장부(240)와 일렬로 배치될 수 있다. 제2 약액저장부(250)는 제1 약액저장부(240)보다 선단부(225)에 인접하게 배치될 수 있다. 이때, 착탈식 냉각매체(20)는 타겟영역으로 복수의 약액을 주사하는 기능을 수행한다. 제2 약액저장부(250)는 제1 약액저장부(240)의 이동에 의해 내부에 수용된 제2 약액(251)을 외부로 밀어낼 수 있다. 여기서, 제1 약액(241)과 제2 약액(251)은 서로 다른 약품일 수 있다. 예를 들어, 제1 약액(241)은 치료제를 포함하며, 제2 약액(251)은 소독제를 포함할 수 있다.

이하에서는 도 5c 및 도 5d를 참조하여, 액츄에이터 동작에 따른 착탈식 냉각매체(20)의 약물주입과정을 설명한다.

먼저, 착탈식 냉각매체(20)는 의료용 냉각 장치(10)의 냉각매체 수용부(111)에 삽입되어 도 5c와 같은 상태가 된다. 도 5c와 같은 상태에서, 제2 주입부(1631)가 화살표 A방향으로 직선 운동을 하면, 제2 주입부(1631), 제1 주입부(1611)가 함께 이동하여, 제1 약액저장부(240)를 밀어내게 된다. 이때, 제1 약액저장부(240)의 일단에 배치되는 주사바늘(247)도 함께 이동하게 되며, 이 중간에 주사바늘(247)이 니들홀(H1) 내로 관통 삽입되면서 밀폐막(207)을 찢게 된다. 따라서, 제2 약액저장부(250) 내에 수용되었던 제2 약액(251)은 니들홀(H1)을 통해 타겟영역으로 주입될 수 있다.

도 5d과 같은 상태에서, 이번에는 제1 액츄에이터(161)가 구동하여 제1 주입부(1611)가 화살표 B방향으로 직선 운동을 하면, 도시된 바와 같이, 제1 주입부(1611)가 제1 약액저장부(240) 내부에 배치되는 인젝터(245)를 가압하게 된다. 따라서, 제1 약액저장부(240) 내에 수용되어 있던 제1 약액(241)이 주사바늘(247)을 통해 타겟영역에 주입될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 의료용 냉각 시스템(1)은 시술부위와 접촉하여 냉각을 수행하는 냉각매체에 집중적인 냉각 에너지를 공급함으로써, 신속한 냉각 작용을 수행할 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 의료용 냉각 시스템(1)은 냉각을 통해 시술 부위를 국소마취한 후 약액을 주사할 수 있어, 환자의 통증을 저감시킬 수 있다.

상기한 구성을 갖는 의료용 냉각 시스템(1)은 제어부(170)를 통해 온도를 제어하여 목적에 따라 타겟영역을 냉각시킬 수 있다.

이하에서는, 제어부(170)를 이용하여, 멀티스텝에 따른 온도제어를 활용한 냉각 프로토콜을 설명하기로 한다.

제어부(170)는 온도센서부(145)로부터 감지된 온도에 근거하여 냉각발생부(113)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(170)는 온도센서부(145)로부터 제공된 주변 공기 온도, 냉각매체(20)의 온도, 또는 공기온도 및 냉각매체(20)의 온도에 근거하여 냉각 마취를 수행하는 시간 등을 제어할 수 있다. 제어부(170)는 온도센서부(145)로부터 제공되는 온도측정신호에 근거하여 냉각발생부(113)의 동작을 제어함으로써 냉각매체(20)의 온도를 조절할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 실시예들에 따른 의료용 냉각 시스템(1)은 냉각매체(20)가 -100 ℃ 내지 15 ℃의 온도범위에서 목적에 따라 선택적으로 온도범위를 설정하여 제어할 수 있다. 상기한 온도 제어를 통해, 의료용 냉각 시스템(1)은 시술부위 표면을 -50 ℃ 내지 15 ℃의 온도범위로 제어하면서 냉각작용을 수행할 수 있다.

또한, 제어부(170)는 냉각마취가 수행되는 시간 동안 냉각매체(20)가 일정한 온도로 유지되도록 냉각발생부(113)를 제어할 수 있다. 다른 실시예로서, 제어부(170)는 둘 이상의 온도값이 사전에 설정되고, 냉각이 수행되는 시간 동안 냉각매체(20)가 각 온도값을 순차적으로 또는 주기적으로 갖도록 냉각발생부(113)를 제어할 수 있다.

제어부(170)는 사전에 설정된 온도 또는 시간을 초과하는 경우, 냉각발생부(113)의 전원을 오프(off)시키는 등의 제어를 통해 시술 부위의 과도한 냉각을 방지할 수 있다. 이는 하나의 실시형태에 불과하며, 온도 및 시간을 다양한 범위로 사전에 설정할 수 있음은 물론이다.

여기서, 제어부(170)는 프로세서(processor)와 같이 데이터를 처리할 수 있는 모든 종류의 장치를 포함할 수 있다. 여기서, '프로세서(processor)'는, 예를 들어 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다. 이와 같이 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치의 일 예로써, 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙처리장치(central processing unit: CPU), 프로세서 코어(processor core), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(application-specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 등의 처리 장치를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 제어부(170)는 압력센서부(141)로부터 제공된 압력신호에 근거하여 냉각 마취를 수행하는 시간 등을 제어할 수 있다. 제어부(170)는 압력센서부(141)로부터 압력측정신호를 제공받고, 사전에 설정된 기준값보다 큰 값인 경우 냉각매체(20)의 선단부(225)가 환자의 시술부위에 접촉했다고 판단할 수 있다. 이때, 제어부(170)는 환자의 시술 부위에 접촉하는 동안의 시간 및 온도측정신호를 확인하고, 사전에 설정된 범위의 온도로 일정 시간 냉각되는 경우 환자의 시술부위에 마취가 완료되었다고 판단할 수 있다.

도 5e는 의료용 냉각 시스템을 이용한 전체 온도 프로토콜을 설명하기 위한 개념도이고, 도 5f는 도 5e의 전체 온도 포로토콜에서 어태칭 단계(S-1)를 설명하기 위한 도면이다. 도 5g 및 도 5h는 도 5e의 전체 온도 프로토콜에서 디태칭 단계(S-4)를 설명하기 위한 도면이고, 도 5i는 도 5e의 전체 온도 프로토콜에서 건조 단계(S-5)를 설명하기 위한 도면이다.

도 5e를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 의료용 냉각 시스템을 이용한 전체 온도 프로토콜은 어태칭 단계(S-1), 냉각 소독 단계(S-2), 냉각 마취 단계(S-3), 디태칭 단계(S-41, S-42) 및 건조 단계(S-5)를 포함할 수 있다. 도면에 도시된 각 단계들의 높이 차이는 각 단계에서 수행되는 온도의 상대적인 차이를 나타낸다. 여기서, 의료용 냉각 시스템을 이용한 전체 온도 프로토콜은 도시된 모든 단계를 반드시 포함하여 수행될 필요는 없으며, 개별 시술에 필요한 단계들을 선택하여 진행될 수 있음은 물론이다. 이때, 의료용 냉각 시스템을 이용한 냉각 방법은 각 수행 단계들 중 일부 단계가 생략되더라도 상대적인 온도 차이를 유지한 상태에서 남은 단계들을 수행할 수 있다.

먼저, 도 5f을 참조하여 어태칭 단계(S-1)를 설명한다.

시술자가 의료용 냉각 시스템을 이용하여 냉각된 냉각매체를 환자의 타겟영역에 바로 접촉시키는 경우, 타겟영역과 냉각매체 사이의 급격한 온도 차이로 인하여 접촉 부위가 냉각매체에 달라붙을 수 있다. 본 발명에 따른 어태칭 단계(S-1)는 상기와 같이 준비되지 않은 상태에서 시술자가 의료용 냉각 시스템을 이용하는 경우에서도 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 냉각매체가 냉각 소독 단계(S-2)에서의 온도보다 높은 온도를 유지하도록 제어할 수 있다. 이때, 어태칭 단계(S-1)에서의 온도범위는 -10℃ 이상일 수 있다. 또한, 어태칭 단계(S-1)에서의 온도범위는 -5℃ 이상일 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 의료용 냉각 시스템은 타이머(미도시)를 더 포함할 수 있다. 의료용 냉각 시스템은 상술한 바와 같이, 시술자가 준비되지 않은 상태에서 냉각된 냉각매체를 환자의 타겟영역에 접촉하였을 때의 문제점을 방지하기 위하여, 시술자가 시술을 위한 전원버튼을 눌러도 냉각매체가 어태칭 단계(S-1)를 유지하도록 제어한 후, 사전에 설정된 시간이 저장된 타이머(미도시)를 이용하여 일정 시간이 경과한 후(T1) 냉각 소독 단계(S-2)로 넘어갈 수 있도록 제어할 수 있다. 이 때, 소독 단계(S-2)를 생략하고 바로 냉각 마취 단계(S-3)로 넘어갈 수 있다. 다시 말해, 의료용 냉각 시스템은 시술 부위인 타겟 영역에 접촉하기 전 냉각매체의 냉각온도와 상기한 타이머를 구동한 후 냉각매체의 냉각온도가 서로 다르도록 제어할 수 있다. 또는, 의료용 냉각 시스템은 어태칭 단계(S-1)에서의 온도를 냉각 소독 단계(S-2)에서의 온도 또는 냉각 마취 단계(S-3)에서의 온도와 상이한 온도를 가질 수 있다. 다른 실시형태로서, 의료용 냉각 시스템은 미리 설정된 시간이 경과하여 종료되는 것이 아닌, 사용자의 조작에 의하여 종료될 수 있음은 당연하다.

이때, 의료용 냉각 시스템을 이용한 전체 온도 프로토콜은 어태칭 단계(S-1)에서 냉각 소독 단계(S-2)로 완만한 온도 변화 기울기를 갖는 점진적 온도구간(Gd)을 가질 수 있다. 다시 말해, 전체 온도 프로토콜은 어태칭 단계(S-1)에서 냉각 소독 단계(S-2)로의 구간별 온도 변화를 점진적(gradual)으로 유도함으로써, 최종 냉각목표 온도에 부드럽게 도달함으로써 냉각과정에서 환자가 느끼는 체감온도변화를 최소화할 수 있어, 불편함을 최소화할 수 있다.

이후, 냉각 소독 단계(S-2)는 의료용 냉각 시스템을 이용하여 상기 어태칭 단계(S-1)보다 낮은 냉각온도로 타겟영역을 소독하는 단계일 수 있다. 냉각 소독 단계(S-2)는 타겟영역, 즉 시술부위의 피부 표면에 존재할 수 있는 박테리아를 죽이거나 활동을 저하시킬 수 있는 온도범위에서 수행될 수 있다. 일 실시예에 따른 냉각방법은 -2℃ 이하의 제3 온도범위, 예를 들면, -90℃ 내지 -2℃의 제3 온도범위를 적용하여 타겟영역을 냉각시킴으로써, 상기한 박테리아들을 박멸하거나 활동을 저하시켜 타겟영역을 마취하거나 타겟영역에 약액을 주사하기 전 소독을 수행할 수 있다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이에 제한되지 않으며, 제3 온도범위는 타겟영역에 존재하는 멸균가능한 온도범위를 고려하여 결정될 수 있다. 이때, 냉각 소독 단계(S-2)는 냉각 마취 단계(S-3)에서의 최저온도보다 낮은 온도범위를 가질 수 있다. 소독하는 단계에서의 온도는 박테리아를 멸균시키거나 활동을 저하시키는 목적이므로, 실제 마취를 수행하는 온도범위보다 낮은 온도범위여야 한다.

이후, 냉각 마취 단계(S-3)는 사전에 설정된 온도범위로 타겟영역에 냉각을 수행하여 마취할 수 있다. 냉각 마취 단계(S-3)에서의 온도범위는 냉각 소독 단계(S-2)에서의 온도범위보다 높은 -2℃초과 0℃이하의 온도범위 일 수 있다.

이후, 도 5g 및 도 5h를 참조하여 디태칭 단계(S-42)를 설명한다.

디태칭 단계(S-42)는 냉각 마취 단계(S-3)를 수행한 후 의료용 냉각 장치를 타겟영역으로부터 분리하는 단계를 의미한다. 이때, 냉각에 의해 타겟영역의 표면과 냉각매체가 달라붙는 현상이 발생될 수 있는데 의료용 냉각 장치를 바로 분리하는 경우, 타겟영역의 표면에 손상이 발생할 수 있다. 이러한 손상을 방지하기 위하여, 전체 온도 프로토콜은 냉각매체를 타겟영역으로부터 분리하기 전 냉각매체의 온도를 냉각 마취 단계(S-3)에서의 온도와 상이한 온도가 되도록 제어할 수 있다. 디태칭 단계(S-42)에서의 온도범위는 사전에 설정된 온도 이상으로 포스트쿨링(post-cooling)을 수행할 수 있다. 포스트 쿨링(post-cooling) 시 온도는 냉각 소독 단계(S-2)에서의 온도 또는 냉각 마취 단계(S-3)에서의 온도와 상이할 수 있으며, 구체적으로, 냉각 소독 단계(S-2)에서의 온도 또는 냉각 마취 단계(S-3)에서의 온도보다 높을 수 있다.

한편, 의료용 냉각 시스템은 알림부(미도시)를 더 구비할 수 있다. 의료용 냉각 시스템은 디태칭 단계(S-42)에서 포스트 쿨링(post-cooling)을 위하여, 냉각 소독 단계(S-2)에서의 온도 또는 냉각 마취 단계(S-3)에서의 온도보다 높은 온도로 상승한 후, 시술자가 냉각매체를 타겟영역으로부터 즉시 떼도록 알림부(미도시)를 이용하여 외부로 알릴 수 있다. 알림부(미도시)는 소리, 빛, 진동 등의 다양한 신호등을 이용하여 알림신호를 외부로 제공할 수 있다. 알림부(미도시)는 냉각매체가 사전에 설정된 온도 이상이 된 후 사전에 설정된 시간이 지나면 상기한 알림신호를 제공할 수 있다.

한편, 전체 온도 프로토콜은 냉각 마취 단계(S-3)와 디태칭 단계(S-42) 사이에 약제를 이용하여 마취하거나 소독하는 약제 마취 및 소독 단계(S-41)를 더 포함할 수 있다. 이러한 경우, 약제를 주입한 후 바로 디태칭 단계(S-42)를 수행할 수 있다. 일 실시예로서, 약제 마취 및 소독 단계(S-41)에서의 온도범위는 디태칭 단계(S-42)에서의 온도범위와 동일할 수 있다. 다른 실시예로서, 디태칭 단계(S-42)에서의 온도범위는 약제 마취 및 소독 단계(S-41)에서의 온도범위와 상이할 수 있으며, 예를 들면, 디태칭 단계(S-42)에서의 온도범위는 약제 마취 및 소독 단계(S-41)에서의 온도범위보다 낮은 온도범위를 가질 수 있다.

이후, 도 5i를 참조하여 건조 단계(S-5)를 설명한다.

건조 단계(S-5)는 사용이 완료되어 환자의 타겟영역으로부터 완전히 분리된 후, 미리 설정된 시간 동안 일정한 온도 범위를 유지하여 냉각 중 발생한 습기 등을 제거하는 단계일 수 있다. 예를 들면, 건조 단계(S-5)는 냉각매체가 20℃이상의 온도 범위를 갖도록 제어함으로써, 냉각 소독 단계(S-2) 또는 냉각 마취 단계(S-3)에 의해 냉각 중 발생한 습기를 건조시켜 장치의 오염 방지 및 내구성을 증대시킬 수 있다. 다른 실시예로서, 건조 단계(S-5)는 냉각매체가 30℃이상의 온도 범위를 갖도록 제어할 수 있다. 의료용 냉각 시스템은 냉각매체가 상기한 온도범위를 갖도록 냉각발생부의 동작을 제어할 수 있으며, 구체적으로, 열전소자의 전류의 방향을 냉각을 수행하는 단계들과 반대가 되도록 제어함으로써, 냉각매체의 온도를 건조가 이루어지는 온도까지 빠르게 가열시킬 수 있다.

전술한 바와 같이, 의료용 냉각 시스템(1)을 이용한 냉각방법은 멀티스텝에 따라 단계별로 서로 다른 온도범위 내에서 온도를 유지하도록 하는 것을 특징으로 한다. 의료용 냉각 장치(10)는 냉각에너지를 생성하는 냉각발생부(113)의 출력을 제어함으로써 상기한 멀티스텝에 따른 온도를 유지할 수 있다. 이때, 의료용 냉각 장치(10)는 냉각발생부(113)에서 허용하는 최대 전류 또는 최대 전압을 적용함으로써, 특정 온도 이하로 고속으로 냉각을 수행할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

1 : 의료용 냉각 시스템
10 : 의료용 냉각 장치
100 : 바디부
110 : 냉각유닛
111 : 냉각매체 수용부
112 : 결합부
113 : 냉각발생부
114 : 방열부
116 : 열전달매개체
141: 압력센서부
150 : 송풍부
20 : 냉각매체
30 : 가이드부재

Claims

의료용 냉각 장치에 있어서,
상기 냉각장치는 비세장형 바디부로 이루어지며, 타겟 영역과의 열적결합을 이용하여 상기 타겟 영역을 냉각하는 냉각매체를 포함하여, 상기 타겟영역을 미리 설정된 온도로 냉각하되,
상기 비세장형 바디부는 비세장형 다각 구조와, 비세장형 곡선 구조와, 상기 다각 구조 및 상기 곡선 구조를 연계한 비세장형 하이브리드 구조 중 어느 하나로 이루어진, 의료용 냉각 장치.
제1 항에 있어서,
상기 미리 설정된 온도는 -100℃ 내지 15℃인 것을 특징으로 하는, 의료용 냉각 장치.
제1 항에 있어서,
상기 타겟영역의 시술부위 표면의 온도는 -50℃ 내지 15℃인 것을 특징으로 하는, 의료용 냉각 장치.
제1 항에 있어서,
상기 비세장형 바디부는
비세장형 폐쇄구조 또는 비세장형 개방구조 중 어느 하나로 이루어지는, 의료용 냉각 장치.
제1항에 있어서,
상기 냉각매체는 냉각봉 또는 냉각재를 포함하며,
상기 타겟 영역과는 열적결합은
상기 냉각봉을 이용하여, 상기 타겟영역과 접촉방식을 통한 제1 열적결합 및 상기 냉각재를 이용하여, 상기 타겟영역과 비접촉방식을 통한 제2 열적결합 중 적어도 하나의 방법으로 열적결합을 하는, 의료용 냉각 장치.
제1 항에 있어서,
상기 비세장형 바디부의 제1영역에는 냉각발생부를 포함하고,
상기 제1영역과 이격된 제2영역에는 상기 냉각발생부를 방열하기 위한 방열부를 포함하는, 의료용 냉각장치.
제6 항에 있어서,
상기 비세장형 바디부의 제3영역에는 전원부를 더 포함하는, 의료용 냉각장치.
제6 항에 있어서,
상기 방열부는 상기 방열부의 길이방향과 평행하지 아니한 제1 방향으로 상기 방열부를 통과하는 유체를 이용하여 상기 방열부의 열을 방출하는, 의료용 냉각 장치.
제8 항에 있어서,
상기 제1 방향으로 상기 유체의 흐름을 생성하는 하나 이상의 송풍부를 더 포함하는, 의료용 냉각장치.
제9 항에 있어서,
상기 방열부는 상기 송풍부를 기준으로 유입측 방열유닛과 유출측 방열유닛이 대칭적으로 배치되는, 의료용 냉각 장치
제10 항에 있어서,
상기 냉각발생부와 상기 방열부를 연결하여 상기 냉각발생부의 열을 상기 방열부로 전달하는 적어도 한쌍으로 이루어진 열전달매개체를 더 포함하며,
한쌍의 열전달매개체에 있어서, 제1 열전달매개체는 유입측 방열유닛에 연결되고, 제2 열전달매개체는 유출측 방열유닛에 연결되는, 의료용 냉각 장치.
제1 항에 있어서,
상기 냉각매체는 열전달매개체인 것을 특징으로 하는, 의료용 냉각장치.
의료용 냉각장치를 이용한 의료용 냉각 방법에 있어서,
타겟영역에 대한 냉각 목표온도를 설정하는 단계,
상기 타겟영역을 냉각하는 단계, 및
상기 목표온도에 도달하였는지 판단하고, 목표온도에 도달하면 상기 냉각을 종료하는 단계를 포함하며,
상기 의료용 냉각 장치는 상기 냉각장치는 비세장형 바디부로 이루어지며, 타겟 영역과의 열적결합을 이용하여 상기 타겟 영역을 냉각하는 냉각매체를 포함하여, 상기 타겟영역을 미리 설정된 온도로 냉각하되, 상기 비세장형 바디부는 비세장형 다각 구조와, 비세장형 곡선 구조와, 상기 다각 구조 및 상기 곡선 구조를 연계한 비세장형 하이브리드 구조 중 어느 하나로 이루어진, 의료용 냉각 방법.
제13 항에 있어서,
상기 미리 설정된 온도는 -100℃ 내지 15℃인 것을 특징으로 하는, 의료용 냉각 방법.
제13 항에 있어서,
상기 타겟영역의 시술부위 표면의 온도는 -50℃ 내지 15℃인 것을 특징으로 하는, 의료용 냉각 방법.
제13 항에 있어서,
상기 비세장형 바디부는
비세장형 폐쇄구조 또는 비세장형 개방구조 중 어느 하나로 이루어지는, 냉각 방법.
제13 항에 있어서,
상기 냉각매체는 냉각봉 또는 냉각재를 포함하며,
상기 타겟 영역과는 열적결합은
상기 냉각봉을 이용하여, 상기 타겟영역과 접촉방식을 통한 제1 열적결합 및 상기 냉각재를 이용하여, 상기 타겟영역과 비접촉방식을 통한 제2 열적결합 중 적어도 하나의 방법으로 열적결합을 하는, 의료용 냉각 방법.
제13 항에 있어서,
상기 비세장형 바디부의 제1영역에는 냉각발생부를 포함하고,
상기 제1영역과 이격된 제2영역에는 상기 냉각발생부를 방열하기 위한 방열부를 포함하는, 의료용 냉각 방법.
제18 항에 있어서,
상기 비세장형 바디부의 제3영역에는 전원부를 더 포함하는, 의료용 냉각 방법.
제18 항에 있어서,
상기 방열부는 상기 방열부의 길이방향과 평행하지 아니한 제1 방향으로 상기 방열부를 통과하는 유체를 이용하여 상기 방열부의 열을 방출하는, 의료용 냉각 방법.
제20 항에 있어서,
상기 제1 방향으로 상기 유체의 흐름을 생성하는 하나 이상의 송풍부를 더 포함하는, 의료용 냉각 방법.
제21 항에 있어서,
상기 방열부는 상기 송풍부를 기준으로 유입측 방열유닛과 유출측 방열유닛이 대칭적으로 배치되는, 의료용 냉각 방법
제22 항에 있어서,
상기 냉각발생부와 상기 방열부를 연결하여 상기 냉각발생부의 열을 상기 방열부로 전달하는 적어도 한쌍으로 이루어진 열전달매개체를 더 포함하며,
한쌍의 열전달매개체에 있어, 제1 열전달매개체는 유입측 방열유닛에 연결되고, 제2 열전달매개체는 유출측 방열유닛에 연결되는, 의료용 냉각 방법.
제13 항에 있어서,
상기 냉각매체는 열전달매개체인 것을 특징으로 하는, 의료용 냉각방법.