KR0124415B1 - 카테테르(catheter) 위치 결정 방법 및 장치 - Google Patents

카테테르(catheter) 위치 결정 방법 및 장치

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KR0124415B1
KR0124415B1 KR1019900700997A KR900700997A KR0124415B1 KR 0124415 B1 KR0124415 B1 KR 0124415B1 KR 1019900700997 A KR1019900700997 A KR 1019900700997A KR 900700997 A KR900700997 A KR 900700997A KR 0124415 B1 KR0124415 B1 KR 0124415B1
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쥬니어 클레어 엘. 스트로울
시이. 퍼레가모 마이클
에이. 케이 도날드
알. 샤피로 알렌
알. 휩플 그레이
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퍼트로우인
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Abstract

본 발명은 교류 자기장에 반응하는 감지기에 의해 출력 전압을 발생시킴으로서, 환자 체내의 카테테르의 위치 결정에 있어서의 상기한 요구점 및 기타 문제점을 해결하고 있다. 감지기 또는 자기장원(magnetic field source)을 카테테르와 함께 도입시키기 위하여 카테테르내에 제거 가능한 형태로 위치시킬 수 있으며, 가장 바람직한 형태에 있어서 감지기는 카테테르의 안내선에 고정되어 있다. 자기장을 생성시키기 위해 제공된 교류를 감지기의 출력 전압과 비교하므로서, 출력 전압이 교류와 같은 위상일때, 출력 전압이 감지되지않을 때, 또는 출력 전압이 교류의 위상에서 180°벗어났을 때 표시가 주어질 수 있으며, 따라서 자기장과 감지기의 서로에 대한 상대적 위치를 지시할 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 생물학적 조직내 카테테르의 정맥내 위치를 정확히 결정하는 신규의 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 생물학적 조직내 카테테르의 정맥내 위치를 정확히 결정하는 신규의 장치를 제공하는 것이기도 하다.
본 발명의 또다른 목적은 X선에 노출시킬 필요가 없는 신규의 카테테르 위치 결정 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 광범한 수련을 받을 필요가 없는 임상 의료진에 의해 작동될 수 있는 신규의 카테테르 위치 결정 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 작동시키기가 간편한 신규의 카테테르 위치 결정 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 저렴한 신규의 카테테르 위치 결정 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 외부 해부학적 목표점에 따라서 카테테르 위치의 실제시간 정보를 제공하는 신규한 카테테르 위치의 결정방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 이러한 목적 및 또다른 목적, 장점등은 도면에 관련하여 하기한 본 발명의 예시적 태양의 상세한 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.

Description

[발명의 명칭]
카테테르(catheter) 위치 결정 방법 및 장치
[도면의 간단한 설명]
예시적 태양은 첨부된 도면을 언급하여 가장 잘 설명될 것이다.
제1도는 본 발명과 교시 내용에 따라서 생물학적 조직내 카테테르의 위치를 결정하는 방법 및 장치를 나타낸 도면으로서, 도시한 자기장은 단지 순간적으로만 존재하는 진폭 및 극성을 나타낸다.
제2도는 제1도의 장치의 안내선에 고정된 감지기를 포함하는 카테테르의 단면도이다.
제3a도 및 제3b도는 함께 놓고 볼때 제1도의 장치에 대한 전기 계획도이다.
[발명의 상세한 설명]
[배경]
본 발명은 일반적으로 생물학적 조직, 특히 정맥 또는 동맥, 보다 특히 대정맥 내의 카테테르(catheter)의 정맥내 위치를 정확히 결정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
인체의 특정 질환을 치료하는데는 종종 약물, 혈액생성물, 영양액 또는 기타 액체를 환자의 정맥 또는 동맥계로 단기 또는 장기 주입시킬 필요가 있다. 이러한 비경구적 액체의 투여가 필요한 경우, 카뉼레(cannnula)로 정맥천자하고 정맥내로 멸균 플라스틱 카테테르를 도입시키는 것이 통상적이다.
정맥 처리를 위한 또다른 기술은 외과적 절개 또는 안내선(guidewire)을 따른 확장기/피포의 셀딩거(seldinger) 도입법을 포함한다.
비경구적 영양물 주입, 암 화학치료법 및 빈번한 항생물질 치료법을 위하여, 카테테르의 배출구(또는 팁, tip)는 혈액 경로를 따른 내벽(동맥 내막)에 손상을 주는 것을 피하기 위하여 고용적 혈류 영역에 위치시킨다. 정맥내 카테테르 팁의 말단은 종종 상부 대정맥이다. 카테테르 설치 과정은 중앙 정맥 카테테르 삽입법(central venous catheterization, CVC)으로서 언급되며, 많은 경험상 카테테르 팁의 정확한 위치를 결정하여야 할 필요성의 인식이 증대되고 있다.
현재 실행되고 있는 것으로서 상부 또는 하부 대정맥내의 치료용 정맥 카테테르의 정확한 위치를 결정하는 통상적인 방법은 투시진단법 또는 X선 필름에 의해 관찰하는 것이다. 그러나, 환자 및 임상 진료진이 방사선에 노출되는 것은 유익하지 못하며, 위치를 알 수 있는 다른 방법이 있다면 이는 불필요한 것이다.
따라서, 비용, 시간 및 방사선 노출의 위해를 감소시키며 값비싼 고도의 기술장치 또는 요원을 필요로 하지 않는, 외부 해부학적 목표점에 따라서 환자 체내의 카테테르의 위치를 정확하게 결정하기 위한 정보제공이 요구되고 있다.
모든 도면은 단지 본 발명의 기본적 내용을 쉽게 설명하기 위하여 작성된 것으로, 바람직한 태양을 형성시키기 위하여 수, 위치, 관계 및 부분의 크기에 관하여 도면을 확장시키는 것은 이후 설명되거나, 본 발명의 내용이 읽혀지고 이해된 후에는 당분야의 기술범위 내일 것이다. 또한, 특정한 힘, 중량, 강도 및 유사 요건에 적합하게 하기 위한 정확한 크기 및 크기의 비율도 본 발명의 하기 내용이 읽혀지고 이해된 후에는 마찬가지로 당 분야의 기술범위 내일 것이다.
도면의 각종 부분에 사용된 경우에, 동일한 숫자는 동일하거나 유사한 부분을 나타낸다. 또한, 종(end), 제1의, 제2의, 말단의, 근접의 및 유사한 용어들이 사용된 경우, 이들 용어들은 도면을 보는 자에게만 해당될 것이고 또한 단지 본 발명의 설명을 돕는데만 이용되므로 도면에 도시된 구조에만 언급되는 것으로 이해하여야 한다.
[설명]
경피 카테테르 또는 환자의 정맥 또는 동맥내 이식 접촉 시스템의 일부인 카테테르의 팁(tip)의 위치를 본 발명의 바람직한 교시내용에 따라서 결정하는 장치는 도면에 도시되어 있으며, 일반적으로 10으로 표시된다. 일반적으로, 장치 10은 바람직한 형태에서 정맥내 카테테르 16의 팁 14와 일렬로 배열된 교류(AC) 전자기력장 픽업(pick-up) 감지기 12, 교류 전자기력 공급원 18, 및 전자 제어기 20을 포함한다.
공급원 18은 50 내지 350KHZ범위, 바람직하게는 100 내지 200KHZ범위내로 한 실용적 디자인 구상에 의해 현재 제안된 주파수에서내지의 범위의 전력(watt)을 제공하는 120 내지 200mA RMS 범위의 코일 전류에서 바람직한 형태로 AC 자기장을 발생 및 전달시킨다. 공급원 18은 카테테르 팁 14의 목적하는 종점 위치와 일치하는 외부 해부학적 목표점에서의 피부상에 위치할 수 있으며, 자기장의 플럭스(flux)선은 실질적으로 피부의 면에 수직이며 환자 체내로 돌출한다. 감지기 12는 공급원 18에 물리적으로 근접한 때 낮은 전압을 발생시킴으로써 바람직한 형태로 공급원 18에 의해 전달된 교류 자기장에 반응한다. 특히, 공급원 18에 의해 전달된 자기장의 플럭스선이 감지기 12의 축에 정확히 수직인 경우에, 제로 네트 플럭스(zero net flux)가 감지되며, 따라서 감지기 12에 의하여 출력 전압이 발생되지 않는다.
또한, 감지기 12가 플럭스의 선을 수직하여 가로질러 이동할때 감지기 12에 의해 발생된 출력 전압에 위상 변화가 일어난다.
또한, 감지기 12에 의해 발생된 전압의 위상 및 수준을 해석하여, 공급원 18에 관련한 감지기 12의 배향 또는 위치를 확정할 수 있다. 특히, 바람직한 형태에서, 전자 제어기 20은 교류 전류를 발생시켜 공급원 18에 의해 발생된 전자기장을 형성시키고, 발생된 전압 및 감지기 12에서 발생된 전압의 위상 변화를 모니터, 진행 및 증폭시키며, 감지기 12 및 공급원 18의 상대적 위치의 적절한 표시를 제공하는 발생되고 감지된 시그널(signal), 예를 들어 시각 또는 청각적 시그널을 비교한다.
가장 바람직한 형태에서, 감지기 12는 속이 빈 케이블 쟈켓(cable jacket)또는 안내선 22의 팁에 위치하며, 자기적으로 투과성인 물질로 형성된 실린더형 코어(core) 24를 포함하고, 가장 바람직한 형태에서 고형체이다. 코어 24는 안내선 22의 유리 말단으로 연장되며, 안내선 22의 내부 표면과 코어 24의 외부표면 사이에 위치한 접착제 26과 같은 것 등에 의해 거기에 적절히 고정된다. 코어 24는 안내선 22의 유리 말단을 넘어 연장되며, 그 위에 안내선 22와 동축 방향으로 감겨진 직경 0.002in(0.051mm) 범위의 세선의 코일(coil)28을 포함한다. 가장 바람직한 형태에서, 코일 28은 직경 0.026in(0.66mm)를 갖는 30 내지 60 범위의 회전을 포함한다. 코일 28은 안내선 22의 속이 빈 내부을 통하여 제어기 20으로 연장되는 도선 30을 포함한다. 코어 24상의 코일 28을 커버하는 코팅 32를 제공할 수 있다. 카테테로 16과 안내선 22는 표준 카테테르 설치 기술에서 이용되는 표준 위치 연결기를 포함할 수 있다. 가장 바람직한 형태에서, 공급원 18은 라켓 형식으로 작동자가 손으로 쥘 수 있도록 연장된 형태를 갖는 탐지기 34에 위치한다.
공급원 18은 자기적으로 투과성인 물질로 형성된 일반적으로 실린더형인 코어 36을 포함하며, 가장 바람직한 형태에서 고형체이다. 바람직한 형태에서의 코어 36은 탐지기 34의 손잡이 축에 대하여 일반적으로 수직이며, 그위에 축 방향으로 감겨진 직경 0.030in(0.762mm) 범위의 세선 코일 38을 포함한다. 가장 바람직한 형태에서, 코일 38은 직경 0.71in(1.80cm)의 80 내지 100 범위의 회전을 포함한다. 코일 38은 탐지기 34의 속이 빈 내부를 통하여 제어기 20에 이르는 도선 40을 포함한다.
가장 바람직한 형태에서, 탐지기 34는 시각적 및 청각적 표시기를 제공하기 위한 부재를 포함한다. 특히, 각각 호박색 및 적색 LED 표시기 42 및 44가 탐지기 34상에 제공되며, 비퍼(beeper) 48과 같은 신호음 변환기를 제어기 20에 제공할 수 있다. 가장 바람직한 형태에서, 호박색 표시기 42는 공급원 18이 카테테르 16의 팁 14에 근접하였음을 표시하고, 적색 표시기 44는 공급원 18이 카테테르 16의 팁 14를 통과하였음을 표시한다.
제어기 20에 이르는 적절한 도선 50이 표시기 42 및 44에 제공된다. 또한, 녹색 LED 표시기와 같은 일련의 시각 표시 장치 62를 포함하는 개폐 스위치 60이 적절한 도선 64에 의해 제어기 20에 전기적으로 연결된다.
상기한 정보를 제공하였으므로, 실제 사용에 있어서 매우 만족스러운 것으로 입증된 전기 회로를 설명하는 것이 유용할 것으로 믿어진다. 따라서, 함께 전자 제어기 20을 도시하는 회로 도면을 구성하는 제3a 및 3b도에 관하여 설명하고자 한다. 우선 감지기 12의 모든 부분인 안내선 22, 코어 24, 코일 28 및 도선 30이 나타나 있는 상부 좌측 구석에 대하여 설명한다.
제어기 20은 수개의 부분으로 구성된다. 언급할 제1부분은 변압기 T1, 제1작동성 증폭기 U2, 제2작동성 증폭기 U2 및 아날로그(analog) 스위치 U3으로 이루어진 시그널 증폭기 및 선택기 부분이다. 감지기 12로부터 안내선 22를 통하여 수용된 시그널은 실제적으로 1:10 체승 변합기인 변압기 T1의 1차 코일로 커플링(coupling) 된다.
변압기 T1의 2차 코일은 시스널을 증폭시키는 작동성 증폭기 U1에 연결되어 바람직한 형태에서 200 범위의 게인(gain)을 제공한다. 작동성 증폭기 U1으로부터의 증폭된 시그널은 작동성 증폭기 U2로 전달되며, 제2작동성 증폭기 U2는 바람직한 형태에서 4 범위내의 게인을 갖는다. 아날로그 스위치 U2는, 예를 들어, Intersil quad swich DG201A일 수 있다.
상기 회로가 장치 10에서 구현된 실제 회로를 나타내는 한, 이 단계에서 그 장치는 두가지 모우드(mode), 정상 모우드와 딥(deep) 모우드를 가짐을 지적하고자 한다. 정상 모우드 작동에 있어서 작동성 증폭기 U1으로부터의 출력을 선택하는 것이 아날로그 스위치 U3의 기능이며, 딥 모우드 작동에 있어서는 작동성 증폭기 U2으로부터의 출력을 선택하는 것이 아날로그 스위치 U3의 기능이다. 또한 아날로그 스위치 U3은 정상 표시기 72 및 딥 표시기 74의 에너지화를 제어한다. 작동성 증폭기 U1으로부터의 증폭된 시그널은 제어기 20이 정상 모우드로 작동되는 경우 위상 감지기 U4(이는 후에 더욱 상세히 설명할 것이다)로 직접 전달되는 반면, 딥 모우드로 작동되는 경우 작동성 증폭기 U1으로부터의 시그널은 제2의 작동성 증폭기 U2의 도움을 받아 추가로 증폭된 다음 위상 감지기 U4로 전달된다. 실용적 측면에서, 위상 감지기로 전달된 시그널은 최소한 700mv 피크-투-피크(peak to peak)로 증폭되어야 한다.
설명할 다음 부분은, 기본적으로 변환기 U15(예를들어, RCA hex inverter CD4049BE), 세개의 필드 이펙트 트랜지스터(field effect transistor) Q3,Q4 및 Q5, 탑지기 34의 코일 38, 0.01마이크로패럿 축전기 C38과 상세히 언급한 필요가 없는 관련 회로로 이루어진 탐지기 코일 가동기로 언급된다.
이러한 부분들이 구성하는 것은 탐지기 코일 38의 인덕턴스(inductance)와 축전기 C38의 정전 용량에 의해 영향받을때 그의 주파수가 일련의 공진 주파수에 의해 결정되는 발진기 회로이다. 일련의 공진 주파수에서 최대 전류가 코일 38을 통하여 흐르며, 따라서 저항기 R47을 가로질러 최대 전압이 감지된다.
이 전압은 필드 이펙트 트랜지스터 Q3,Q4 및 Q5를 최대 전압 스윙(swing)으로 가동시키기에 충분한 수준으로 시그널을 증폭시킬 수 있는 변환기 U15로 피이트 백(feed-back)된다. 피이드 백의 사용은 코일 38을 통한 전류가 코일 38, 축전기 C38 또는 제3b도의 하부 우측 구석에 표시된 관련 회로부중 어느것에 있어서나 단기 또는 장기 변화와 무관하게 항상 최대로 됨을 보장한다. 발진기 출력 전압의 일부는 가변 저항기 R24 및 축전기 C21을 포함하는 위상 전이 네트워크를 통하여 두개의 저항기 R44 및 R45의 접합점으로부터 공급되고, 발진기 출력 전압의 그 부분은 이어서 비교측정기 1U5로 공급됨을 알 수 있다. 비교 측정기1U5는 발진기 시그널 수준을 증폭시켜 전압 시그널이 위상 감지기 U4에 걸리는 최대 전압 스윙을 제공한다.
위상 감지기 U4에 의한 역할을 더욱 상세히 설명하면, 위상 감지기 U4가 감지기 12로부터 전달된 증폭시그널과 비교 측정기 1U5에 공급된 코일 가동 전압을 수용하고, 감지기 U4가 이러한 두 전압 시그널의 위상을 비교한다는 것이 이해될 것이다. 위상 비교 측정기 U4는, 예를들어, National Semicondector에서 제조한 CD-4046BCN 비교 측정기일 수 있다. 제1도의 위치 Ⅲ으로서 도시된 바와 같이 탐지기 34가 감지기 12의 코일 28과 근접 상태에 있는 경우, 두 전압은 각각 같은 위상에 있고 위상 감지기 U4로부터 그의 핀(pin) 2에서 높은 평균 전압 출력을 생산한다. 이러한 전압은 저항기 R11 및 축전기 C11에 의해 실제로 +7 내지 +9V에 가까운 직류 수준으로 완화된다. 이러한 완화된 전압은 비교측정기 2U5의 핀 4상에 영향을 주어 그의 출력 핀 2가 제로 볼트를 향하여 가동되게 함으로써 호박색 표시기(LED) 42가 커지게 한다.
그러나, 탐지기 34, 보다 특히 그의 코일 38이 제1도의 위치 I로서 도시한 바와 같이 감지기 12의 코일 28로부터 벗어난 경우, 두 전압의 위상은 대략 180°로 벗어나므로 비교측정기 2U5의 핀 4 및 다른 비교측정기 3U5의 핀 7에서 낮은 직류 전압을 발생시켜 호박색 표시기 42를 끄고 적색 표시기(LED) 44를 켜지도록 한다.
완전히 언급할 필요는 없다고 믿어지나, 두개의 저항기 R12, R13 및 세개의 다이오드 CR1, CR2 및 CR3가 비교측정기 2U5 및 3U5의 제2입력 핀 5 및 6을 위한 턴온(turn-on) 한계 수준을 결정하는 네트워크를 형성한다는 것이 이해될 것이다.
따라서, 위상 감지기 U4 및 비교측정기 2U5 및 3U5는 표시기 42 또는 44를 켜는 기능을 한다.
버퍼 48을 에너지화 하기 위한 청각적 빕(beep) 회로를 구성하는 것에 관하여는, 비교측정기 2U5 및 3U5의 2개의 출력 핀 2 및 1이 호박색 및 적색 표시기 42 및 44에 연결되고, 비교측정기 2U5 및 3U5로부터의 출력 시그널이 다이오드 CR4 및 CR5를 통하여 모노스테이블(monostable) 다중 진동기 1U6 및 2U6(예를들어, RCA dual monostable multivibrator CD4538BE)으로 향하는 것이 관찰될 것이다. 보다 특히, 호박색 또는 적색 표시기 42 또는 44가 켜지고 이어서 꺼졌을 때, 상응하는 모노스테이블 다중 진동기 1U6(핀 4) 또는 2U6(핀 12)(2개의 그러한 다중 진동기가 상기한 RCA dual device CD4538BE에 포함되어 있다)가 개시되어 특정 다중 진동기 1U6(핀 7) 또는 2U6(핀 9)로부터의 상응하는 출력에서 300밀리세컨드 펄스(pulse)를 발생시킨다.
모노스테이블 출력 펄스 및 입력 시동 펄스는 다음의 일련의 현상이 일어나는 방식으로 NOR 게이트(gate) 1U7 및 2U7에 전달된다. 설명을 위하여, 호박색 표시기 또는 LED 42가 들어오고, 탐지기 34가 이동된 다음 호박색 표시기 또는 LED 42가 꺼진 경우로 가정한다.
상응하는 모노스테이블 다중 진동기 1U6 또는 2U6은 다중 진동기 1U6이 관련하는한 핀 4를 통하여 시동이 걸리고, 다중 진동기 2U6이 관련하는 핀 12를 통하여 시동이 걸리며, 다중 진동기 1U6의 출력 핀 7 또는 다중 진동기 2U6의 출력 핀 9에서 300밀리세컨드 펄스를 발생시킨다. 모노스테이블 출력 펄스는 NOR게이트 3U7에 걸린다. 핀 7에 의한 모노스테이블 다중 진동기 1U6은 NOR 게이트 1U7에 걸린 저수준 300-밀리세컨드 펄스를 발생시킨다.
그러나, 적색 표시기 또는 LED 44가 300밀리세컨드 내에 켜지도록 탐지기를 이동시키면 비교 측정기 3U5의 핀 1에서 낮은 전압이 발생되며, 이 전압은 다이오드 CR5를 통하여 NOR 게이트 1U7의 핀 5에 걸린다. 핀 6 및 5를 통하여 NOR 게이트 1U7에 걸린 낮은 수준 전압은 NOR 게이트 1U7의 출력 핀 4에서 고수준 전압을 발생시킨다. 이러한 고수준 전압이 NOR 게이트 3U7의 출력 핀 10에서의 네가티브 펄스가 모노스테이블 다중 진동기 U8을 시동케 하도록 하고, 이는 다시 비퍼 48이 소리를 내게하는 소수준 펄스를 발생시킨다. 필요량의 전류를 비퍼 48에 공급하는 것은 NPN 트랜지스터 Q7을 통하여서이다.
적색 표시기 44가 300밀리세컨드 후에 켜지는 경우, NOR 게이트 1U7의 핀 6은 이러한 상황하에서 고수준이며 핀 5 상의 저수준은 아무런 영향을 미치지 못한다는 사실이 중요하다.
결과적으로, 모노스테이블 다중 진동기 U8을 가동하기 위해 시동 펄스가 발생되지 않으며, 비퍼는 소리를 내지 않는다. 적색 표시기 44가 켜진 상태에서 호박색 표시기 42가 켜진 상태로 갈때 유사한 현상이 일어난다.
디 바운써(de-bouncer)로서 기능하는 모노스테이블 다중 진동기 U9로 이루어진 동력 턴-온(turn-on) 회로에 대한 언급에 있어서, 다중 진동기 U9는 플립-플롭(flip-flop) 또는 터글(toggle) 회로 U10에 연결된다. 플립-플롭 U10은 전지 66이 제어기 20에 연결될때 플립-플롭 U10이 축전기 C28을 통하여 개형되도록 구성된다. 플립-플롭 U10의 핀 12는 높으므로 필드 이펙트 트랜지스터 Q6을 꺼버린다.
이러한 경우, 전지 66은 실질적으로 제어기 20, 적어도 그의 주된 부분으로부터 탈결된다. 그러나, 구성부 U9 및 U10은 전지 66이 연결되었을 때 항상 에너지화 되는데, 이러한 구성부가 CMOS 통합회로 장치이기 때문에 그들의 전류 유도는 극히 낮다(그 마이크로 암페어 미만이다). 스위치 76이 순간적으로 눌러졌을 때 다중 진동기 U9가 트랜지스터 Q6을 켜기 위하여 플립-플롭 U10을 터글링(toggling)하는 펄스를 발생시킴으로써 전지 66을 회로의 나머지 부분에 연결시킨다.
본 발명의 특징이 장치 10을 정상 모우드 또는 딥 모우드로 작동시키는 것을 가능하게 하는 것인 만큼 제어기 20의 정상/딥 턴-온 회로 부분을 설명한다. 기본적으로, 이는 모노스테이블 다중 진동기 U16(예를들어, RCA dual monostable multivibrator CD4538BE의 반쪽)을 포함한다. 또한 정상/딥 턴-온 회로는 플립-플롭 U17 및 스위치 68을 포함한다. 제어기 20이 동력을 공급하도록 스위치 68을 폐쇄하였을 때, 제어기 20은 그의 정상 모우드로 된다.
이로인해 +10볼트 직류 버스(bus)가 상승하고, 포지티브 펄스가 축전기 C25를 통하여 플립-플롭 U17의 핀 10으로 향한다.
핀 10은 플립-플롭 U17의 개형된 핀이다. 개형 핀 10이 포지티브로 될때, 그의 핀 13상의 Q 출력은 낮아지고, 이로인해 이미 언급한 아날로그 스위치 U3이 그의 정상 모우드 작동으로 스위칭되어 증폭기 U1에 속하는 핀 14가 스위치 U3의 핀 6 및 7을 통하여 위상 감지기 U4의 핀 14에 연결된다.
모노스테이블 다중 진동기 U16은 디바운씨의 기능을 한다.
보다 특히, 스위치 68이 작동자에 의해 순간적으로 눌러졌을 때, 그러한 행동은 다중 진동기 U16의 핀 11을 낮게 끌어당기고, 이에 의해 다중 진동기 U16의 출력 핀 10에서 200-밀리세컨드 펄스를 개시시키며 이어서 플립-플롭 U17을 목적하는 딥 모우드 작동으로 터글링한다. 플립-플롭 U17의 출력 핀 12가 낮게 되었을 때, 전기 경로가 스위치 U3의 핀 2 및 3사이에 형성된다. 이는 정상 모우드 작동을 위해 형성된 핀 6 및 7사이의 회로를 개방함으로써 결과적으로 딥 작동성 모우드가 된다.표시기 72는 전기 경로가 스위치 U3의 핀 10 및 11 사이에 형성된 이유로 켜졌을때는 정상 모우드 작동을 나타내며, 표시기 74는 전기 경로가 스위치 U3의 핀 14 및 15 사이에 형성된 이유로 켜졌을때 딥 모우드 작동을 나타낸다.
두개의 전압 조절기 U13 및 U14에 대하여 설명하고자 하며, 이들은 예를 들어 Model LM7805CT로서 National Semiconductor에 의해 판매되고 있는 것 등이다. 실질적으로 고려되어야 할 필요가 있는 것은 조절기 U13이 표준 3-단자 +5볼트 직류 조절기라는 것이다. 그의 그라운드 핀(ground pin)이 5-볼트 제너(zener) 다이오드 CR9에 연결되었을 때, 생성된 회로는 +10 VDC 조절기를 형성한다. +10 VDC는 제어기 20을 구성하는 회로에 포함된 대부분의 구성부에 동력에 공급한다. 다른 조절기 U14는 다이오드 CR10, CR11 및 CR12와 함께, 변환기 U15 및 트랜지스터 Q3,Q4 및 Q5(및 코일 38)을 함유하는 발진기에만 동력을 공급하는 +7 VDC 조절기를 형성한다.
전지 66에 의해 공급되는 전압이 너무 낮아 실제적으로 필요한 11.5 VDC 미만인 경우, 이러한 상태는 장치 10의 사용자에게 알려져야 한다. 따라서, Intersil에서 제조된 Model ICL7665S와 같은, 내부 전압 공급원을 갖는 비교 측정기 U11이 사용된다.
전지 66으로부터의 전압은 저항기 R34, R35, R36 및 R37로 구성되는 전압 분배기에 전달되어, 전지 전압은 비교 측정기 U11의 내부 전압에 비교된다. 보다 특히, 저항기 R34 및 R35 사이의 접합점은 비교 측정기 U11의 입력 핀 2에 연결되고, 저항기 R35 및 R36의 접합접은 비교 측정기 U11의 핀 3에 연결됨을 알 수 있다. 따라서, 전지 전압이 +11.5 VDC보다 높을때 비교 측정기 U11의 핀 1은 낮으며, 이에 의해 트랜지스터 Q2를 켜기 위해 타이머(timer) U12의 핀 7을 낮게 작동시킴으로써 온(on)표시기 또는 LED 62를 켠다.
전지 전압이 +115.5 VDC 이하로 될 때, 비교 측정기 U11의 핀 1은 높아지며 실질적으로 자유 가동 다중 진동기인 타이머 U12는 1초당 약 2 내지 3펄스에서 온 표시기 78을 켠다.
전지 66을 충전할 때 사용되는 잭(jack) J4는 다음과 같다.
전지 충전기(도시되지 않음)가 제어기 20에 연결되었을 때, 충전 전류는 퓨우즈(fuse) F1을 통하여 잭 J4에 연결된 전류제한 저항기 R51을 통하여 흐른다. 저항기 51로부터의 전류는 충전 표시기 70이 전지 66을 방전하는 것을 방지하는 분리 다이오드 CR6을 통하여 흐른다. 충전기로부터의 전압은 다이오드 CR7을 통하여 플립-플롭 U10의 핀 10에 전달되고; 플립-플롭 U10의 핀 10은 개형 핀이다. 이는 플립-플롭 U10을 동력 제거상태로 유지시키며, 충전기가 연결된 도중 제어기 20의 사용을 방지한다. 따라서, 전지 66이 잭 J4를 통하여 충전기에 연결되었을 때는 장치 10은 언제나 작동할 수 없다. 다시 말해서, 장치 10을 사용하기 위하여 상기 설명한 충전기는 제어기 20과 연결되어 있지 않아야 한다.
공급원18과 제어기 20을 포함하는 현저한 구성부에 대한 설명이 있었다. 그러나, 완전한 회로를 제공하기 위해서, 특히 회로의 설명이 각종 구성부의 전술한 설명과 관련하며 장치 10을 예시하고 있는 것으로 간주될때 장치 10이 사용되는 방식을 이해하기 위하여 관련 구성부에 관한 특별한 언급이 필요치 않은 것으로 믿어지는 경우일지라도 각종 관련 구성부를 도면에 도시하였다.
장치 10의 기본적 구조는 상기 설명되었고, 장치 10의 작동 및 장점에 대하여 설명할 수 있을 것이다. 특히, 감지기 12 및 안내선 22를 포함하는 카테테르 16은 정맥 또는 동맥계로 도입되어 표준 카테테르 삽입기술을 이용하여 운반될 수 있다. 예정된 길이의 카테테르 16을 도입시켰을때 임상전문가는 멸균 기술을 이용하여 탐지기 34의 손잡이를 쥐고 스위치 60을 작동시켜 탐지기 34의 공급원 18에 교류 전류를 제공한다. 탐지기 34를 환자의 피부에 댈 수 있으며 카테테르가 삽입된 혈관 경로를 따라서 이동시킨다. 제1도의 위치 Ⅲ으로 도시한 바와 같이 탐지기가 카테테르 16의 팁 14에 접근할 때, 감지기 12는 공급원 18에 의해 발생된 자기장에 반응하여 공급원 18에 의해 공급된 교류와 위상이 같은 작은 전압을 발생시키고, 결과적으로 호박색 표시기 42가 켜지며 이는 탐지기 34가 감지기 12, 즉 카테테르 16의 팁 14의 위치에 접근하고 있음을 나타낸다. 예상되는 카테테르 경로를 따라 계속 이동시키다가, 제1도의 위치 Ⅱ로서 나타낸 바와 같이 공급원 18의 플럭스 선이 감지기 12의 축과 수직하게 되도록 탐지기 34의 공급원 18이 감지기 12의 바로 위에 위치하게 될때 감지기 12는 전압을 발생하지 않게 되며 따라서 호박색 표시기 42는 꺼진다. 탐지기 34의 공급원 18이, 제1도의 위치 I로서 도시한 바와 같이 감지기 12를 지나 통과할 때, 검출기 12는 공급원 18에 의해 유도된 자기장에 반응하여 공급원 18에 공급된 교류와 위상이 180 다른 작은 전압을 발생시키며, 결과적으로 적색 표시기 44가 켜지고, 이는 탐지기 34가 카테테르 16의 팁 14를 통과하였음을 나타낸다. 비퍼 18은 표시기 42 및 44가 호박색에서 적색 또한 적색에서 호박색으로 바뀔 때 짧은 신호음을 낸다. 제1도에 위치 Ⅱ로서 도시한 바와 같이, 정상적인 호흡 또는 심장 박동으로 대정맥내의 감지기가 이동함에 따라 표시기 42 및 44는 교대로 들어왔다 나갔다 할 수 있다.
공급원 18을 포함하는 탐지기 34를 카테테르 경로를 따라 앞뒤로 이동시킴으로써, 임상 전문가는 표시기 42 및 44가 교대로 켜지는 현상과 비퍼 48의 신호음에 의해서 카테테르 16의 팁 14에 위치한 감지기 12 바로위에 공급원 18의 전달된 전자기력장의 중축이 있음을 알게된다.
혈관상중 팁 14의 위치는 외부 해부학적 목표점에 관련하여 결정된다. 카테테르를 더욱 삽입시키거나 삽입 부위로부터 철회하는 조정을 하고, 카테테르 16의 팁 14의 목적하는 종점 위치에 일치하는 외부 해부학적 목표점에서 팁 14의 위치가 결정될 때까지 본 발명의 교시 내용에 따라서 장치 10을 사용하여 카테테르 16의 팁 14의 위치를 결정한다.
표시기 42와 44가 모두 켜지지 않을 경우, 카테테르 16이 또다른 경로를 밟았을 가능성이 있다. 이러한 경우에는, 카테테르 16의 팁 14의 위치가 결정될 때까지 카테테르 16의 가능한 다른 경로를 따라 탑지기를 조종함으로써 감지기 12의 위치를 찾아낼 수 있다. 카테테르 16에 의해 이용된 다른 경로가 만족스럽지 못한 경우, 카테테르 16을 다시 위치시킬 수 있다.
마찬가지로, 적색 표시가 44가 먼저 켜졌을 경우, 카테테르 16이 접히거나 카테테르 16의 삽입 부위로 향하여 돌아가는 또다른 경로를 밟는 경우일 것이므로 주의하여야 한다. 호박색 표시기 42가 켜지지 않을 경우, 탐지기 34는 처음부터 카테테르 16의 팁 14를 넘어 위치했을 가능성이 있다.
어떤 경우에라도 환자의 피부를 따라 탐지기를 조종해 나감으로써 감지기 12의 위치를 찾아낼 수 있을 것이며, 카테테르 16의 팁 14의 조정 및 재위치 형성이 필요할 수 있다.
본 발명의 교시 내용에 따라 장치 10을 사용하여 카테테르 16의 팁 14가 정확한 위치에 놓였음을 결정한 후, 표준 카테테르 삽입 기술에 따라 사용하기 위해 카테테르를 정맥 또는 동맥계내 그 위치에 남겨 놓은채 감지기 12가 부착되어 있는 안내선 22를 카테테르 16로부터 끌어낼 수 있다.
본 발명에 따른 장치 10은 ECG 및 모니터, 전기외과적 소작구, 투시진단기 및 전기 환자 테이블 등과 같이, 공급원 18에 의해 발생된 자기장이 영향을 주거나 영향을 받지 않는 각종 외과적 장치와 함께 또는 단독으로 이용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 장치는 해부학적 목표점과 임상적으로 일치시키기 위한 카테테르 16의 팁 14의 위치에 관련하여 중앙 정맥 카테테르 삽입 도중 또는 삽입 후에 실제시간 정보를 제공한다. 또한, 본 발명에 따른 장치 10을 사용함으로써 카테테르 위치 결정 과정에 있어서 투시진단 또는 X-선 투과 등에서 환자나 임상의료진이 방사선에 과도하게 노출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 장치 10은 임상의료진이 광범한 훈련과정을 받지 않고서도 카테테르 16의 팁 14의 위치를 정확히 결정하는데 사용하기가 쉽다는 점도 인식되어야 한다. 특히, 호박색 표시가 42가 켜질 때까지 탐지기 34를 이동시켜 탐지기 34가 팁 14의 위치에 접근하고 있음을 알고, 또한 탐지기 34를 계속 주의하여 이동시켜서(호박색 표시기 42가 꺼지고) 적색 표시기 44가 켜지면 표시기 34가 팁 14의 위치를 통과한 것을 알 수 있으므로 탐지기를 앞으로 이동시키는 것을 중지하고 이동을 역전시키는 것만이 필요하다. 탐지기 34가 팀 14위를 통과할 때 비퍼 48에 의해 신호음 표시가 주어진다.
따라서, 임상전문가는 오독을 일으킬 수 있는 계량기나 복잡한 게이지를 읽거나 해석할 필요가 없다. 본 발명은 임상전문가에게 탐지기의 목적하는 이돌 및 위치를 지시하는 신호등 형태의 접근 방법을 사용하고 있다. 또한, 공급원 18이 있는 탐지기 34에 표시기 42 및 44가 있으므로, 임상전문가는 환자의 외부 해부학적 목표점에서 시각적 표시를 읽을 수 있으며, 멀리 떨어져 있는 계량기 및/또는 게이지를 읽기 위해 환자로부터 주의를 돌리거나 다른 사람의 도움을 얻어 계량기나 게이지를 읽을 필요가 없다. 이와 같이 본 발명에 따라서, 임상전문가는 카테테르 16의 감지기 12의 위치를 결정하기 위해 탐지기 34를 이동시키는데 모든 주의를 집중시킬 수 있다.
본 발명의 기본적 내용이 설명되었으므로, 본 분야 통상의 지식을 가진 자에게는 각종 확장된 방법 및 변형법이 자명한 것이다. 예를 들어, 가장 바람직한 형태에서 감지기 12 및 공급원 18은 각각 카테테르 16 및 탐지기 34에 부착되었으나 본 발명에 따라서 그 역도 가능하다.
마찬가지로, 사용법은 카테테르의 팁 14의 위치를 결정하기 위해 탐지기 34를 이동시키는 것으로 설명되었으나, 탐지기를 카테테르 16의 팁 14의 목적하는 종점위치에 일치하는 외부 해부학적 목표점에 위치시키고, 카테테르 16 팁 14의 적정 위치를 알리는 표시가 42 및 44와 비퍼 48의 표시가 있을 때까지 표준 카테테르 삽입 기술을 사용하여 카테테르 16을 이동시킬 수 있다.
따라서, 본 명세서에 기술된 본 발명은 본 발명의 요지 또는 일반적 특징을 벗어남이 없이, 몇몇 형태를 이미 기술한 바와 같이, 다른 특정한 형태로 구현될 수 있으므로, 본 명세서에 기술된 태양은 어느 의미에서 건 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명을 그로써 제한하려는 것으로 간주하여서는 안된다.
본 발명의 범주는 상기한 설명이라기 보다는 첨부한 특허청구의 범위에 의해 한정될 것이며, 특허청구의 범위와 대등한 의미 및 범위내에 드는 모든 변형법은 본 발명의 범주내에 속하는 것으로 간주될 것이다.

Claims (16)

  1. 교류 자기장을 발생시키고 전달하기 위한 수단; 교류 자기장을 감지하고, 자기장에 물리적으로 근접했을 때 출력 전압을 발생시키기 위한 수단; 및 자기장 수단의 교류와 감지 및 발생수단의 출력 전압을 비교하고, 출력 전압이 교류와 같은 위상일 때, 출력 전압이 감지되지 않을 때 및 출력 전압이 교류의 위상에서 180°벗어났을 때에 표시를 수여하기 위한 수단을 포함하며, 자기장 수단과 감지 및 발생 수단중 하나는 카테테르(catheter)의 팁(tip)에 인접하게 제거 가능한 방식으로 위치될 수 있고, 자기장 수단과 감지 및 발생 수단중 다른 하나는 카테테르의 팁의 목적하는 위치와 일치하는 목표점에서 생물학적 조직의 외부에 위치될 수 있음을 특징으로 하는, 생물학적 조직내 카테테르의 팁의 위치를 결정하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서, 비교 및 수여 수단이 자기장 수단과 감지 및 발생 수단중 다른 하나와 함께 위치될 수 있는 적어도 하나의 제1의 시각적 표시기를 포함하는 카테테르 위치 결정 장치.
  3. 제2항에 있어서, 비교 및 수여 수단이 자기장 수단과 감지 및 발생 수단중 다른 하나와 함께 위치될 수 있는 제2의 시각적 표시기를 포함하며, 제1시각적 표시기는 출력 전압이 교류와 같은 위상일 때 시각적 표시를 제공하고 제2시각적 표시기는 출력 전압이 교류의 위상에서 180°벗어났을 때 시각적 표시를 제공하는 카테테르 위치 결정 장치.
  4. 제3항에 있어서, 비교 및 수여 수단이, 표시가 제1표시기에서 제2표시기로 또한 제2표시기에서 제1표시기로 변화할 때 신호음을 발생하는 수단을 포함하는 카테테르 위치 결정 장치.
  5. 제1항에 있어서, 자기장 수단이 자기적 투과성 물질의 코어(core)와 둘러싸는 코일(coil)을 포함하고, 감지 및 발생 수단이 자기적 투과성 물질의 코어와 둘러싸는 코일을 포함하며, 자기상 수단과 감지 및 발생수단중 다른 하나의 코어가 카테테르의 팁에 인접하게 제거 가능한 방식으로 위치될 수 있는 코어에 일반적으로 수직하게 위치될 수 있는 카테테르 위치 결정 장치.
  6. 제5항에 있어서, 감지 및 발생 수단이 코일에 의해 감지된 전기적 시그널을 증폭시키기 위한 제1 및 제2증폭기, 및 상기 증폭기증 하나의 증폭기가 스위치(switch) 수단에 의해 우회될 때 상이한 작동 모우드를 제공할 수 있도록 상기 증폭기증 하나를 우회하기 위한 스위치 수단을 포함하는 카테테르 위치 결정 장치.
  7. 제1항에 있어서, 카테테르가, 카테테르내에 제거 가능한 방식으로 삽입할 수 있는 안내선 (guidewire)을 포함하며, 자기장 수단과 감지 및 발생 수단중 하나가 상기 안내선에 고정되고 카테테르의 팁에 인접하게 위치될 수 있는 카테테르 위치 결정 장치.
  8. 제1항에 있어서, 자기장 수단이 생물학적 조직의 외부에 위치될 수 있고, 감지 및 발생 수단이 카테테르의 팁에 인접하게 제거 가능한 방식으로 위치될 수 있는 카테테르 위치 결정 장치.
  9. 제1항에 있어서, 전지; 자기장 수단을 에너지화 하기 위해 상기 전지에 의해 공급된 직류를 교류로 변환시키기 위한 수단; 및 장치를 비작동성으로 하게 하기 위하여 상기 전지를 충전시킬 때 상기 변환 수단으로의 직류의 공급을 방지하기 위한 수단을 포함하는 카테테르 위치 결정 장치.
  10. a) 교류 자기장을 발생시키고 전달하기 위한 수단; 및 b) 교류 자기장을 감지하고 자기장에 근접했을 때 출력 전압을 발생시키기 위한 수단을 제공하고; 및 c) 카테테르와 함께 생물학적 조직내로 도입시키기 위해 자기장 수단과 감지 및 발생 수단중 어느 하나를 카테테르의 팁에 인접하게 제거 가능한 방식으로 위치시킨 다음; d) 교류를 자기장 수단에 공급하고; e) 교류와 출력 전압을 비교하고; f) 자기장 수단과 감지 및 발생 수단중 다른 하나를 카테테르의 팁의 목적하는 위치와 일치하는 목표점에서 생물학적 조직의 외부에서 이동시키고; g) 출력 전압이 교류와 같은 위상일 때, 출력 전압이 감지되지 않을 때 출력 전압이 교류의 위상에서 180°벗어났을 때 표시를 하는 단계를 포함함을 특징으로 하는, 생물학적 조직내 카테테르의 팁의 위치를 결정하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 표시 단계가 a) 출력 전압이 교류와 같은 위상일 때 제1의 시각적 표시를 제공하고; b) 출력 전압이 교류의 위상에서 180°벗어났을 때 제2의 시각적 표시를 제공하는 단계를 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 표시 단계가 c) 표시가 제1시각적 표시에서 제2시각적 표시 또한 제2시각적 표시에서 제1시각적 표시로 변환할 때 신호음을 제공하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  13. 제10항에 있어서, 제거가능한 방식으로 위치시키는 단계가 a) 안내선을 제공하여 자기장 수단과 감지 및 발생 수단중 하나를 안내선에 고정시키고; b) 카테테르와 함께 생물학적 조직내로 도입시키기 위하여 안내선을 카테테르내에 위치시키는 단계를 포함하는 방법.
  14. 제10항에 있어서, 제거가능한 방식으로 위치시키는 단계가 감지 및 발생 수단을 카테테르의 팁에 인접하게 제거가능한 방식으로 위치시키는 단계를 포함하고; 이동 단계가 자기장 수단을 이동시키는 단계를 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 표시 단계가 시각적 표시를 제공하기 위한 표시기를 제공하는 단계를 포함하며, 이동 단계가 표시기를 자기장 수단과 함께 이동시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  16. 외부 교류 자기장을 제공하기 위한 수단; 자기장의 위상을 나타내는 제1시그널을 제공하기 위한 수단; 카테테르가 자기장에 물리적으로 근접하였을 때 제2시그널을 발생시키기 위해 카테테르내에 포함된 수단; 제2시그널의 위상과 제1시그널의 위상을 비교하기 위한 수단; 및 제1 및 제2시그널 사이에 예정된 위상 관계가 존재할 때 표시하기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는, 생물학적 조직내 카테테르의 위치를 결정하기 위한 장치.
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