KR19980018336A - 주변 신경 차단 처리시 신경 위치 선정을 용이하게 하는 2-레벨 전하 펄스 장치 - Google Patents

Abstract

마취제가 투여될 수 있는 신경을 위치선정하기 위한 전자 위치 선정 장치가 제공되어 있다. 상기 장치는 전기 도전성 바늘 캐뉼러, 바늘 캐뉼러상에 고정된 비도전성 튜브, 및 상기 튜브상의 도전성 도금을 지니는 바늘 조립체를 포함한다. 그러한 도체들은 일정한 낮은 전류 레벨을 갖는 교번하는 높고 낮은 전하 펄스를 발생시키는 유도체 접속되어 있다. 상기 높은 전하 펄스는 환자 내부로 바늘을 삽입한 직후에 현저한 근육 경련을 발생시킨다. 높은 전하 펄스에 응답하는 근육경련은 첨두값의 크기를 나타내며, 낮은 전하 펄스에 응답하는 근육경련은 바늘이 타겟된 신경에 접근함에 따라 관찰될 수 있으며 바늘이 마취제의 투여를 위한 위치에 있을때 높은 전하 펄스에 응답하는 근육경련과는 구별될 수 없다.

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Description

주변 신경 차단 처리시 신경 위치 선정을 용이하게 하는 2-레벨 전하 펄스 장치

본 발명은 신경을 효과적으로 위치 선정하며 차후에 마취제를 신경에 투여하는 장치에 관한 것이다.

여러 의료 처리는 환자에게 최소한 국소적으로 마취되는 것을 필요로 한다. 지역적 마취나 신경 차단은 여러 의료 처리에 대한 전반적 마취에 비해 여러 이점을 제공한다. 예를들면, 지역적 마취나 신경차단은 전형적으로 외과 수술을 받는 환자에게 외상성을 덜 주며 종종 보다 짧은 사추 수술 회복을 허용한다.

지역적 마취나 신경 차단은 마취제가 투여될 신경의 위치 선정을 반드시 필요로 한다. 선행기술은 신경 위치 선정 방법을 포함한다.

대부분의 그러한 선행 기술의 방법에 있어서, 의사는 대충 타겟된 신경을 위치 선정하는데 육체적 해부의 일반 지식을 사용하는 것이 전형적이다. 한 선행기술의 방법에 의하면, 전기 도전 패드는 타겟된 신경으로부터 어느 정도의 거리를 두고 환자의 몸 일부의 표피상에 위치된다. 예를들면, 타겟된 신경이 어깨내에 있는 경우, 전기 도전 패드는 팔의 말초부에 고정될 수 있다. 전기 도전 패드는 본 명세서에서 더 구체적으로 설명되겠지만, 전류를 발생시킬 수 있는 선행기술의 유도체 박스(stmulator box)에 와이어에 의해 접속된다. 절연되지 않은 도전 팁을 지닌 전기 절연 바늘 캐뉼러는 그후 마취될 신경의 전반적인 방향으로 표피 및 피하 조직을 통해 삽입된다.

선행기술의 바늘은 와이어에 의해 선행기술의 전기 유도체 박스에 접속된다.

선행기술의 유도체 박스는 전기적으로 전력을 공급받고 대략 100-200마이크로초의 시간동안 조정가능한 전류 펄스를 발생시키도록 작동한다. 상기 전류 펄스는 초기에 대략 1.0-5.0 마이크로암페아(mA)의 레벨로 설정된다. 이러한 전류 레벨 전형적으로 바늘이 타겟된 신경의 근사한 부위의 조직내에 위치되어져 있을때 타겟된 신경을 자극하기에 충분하다. 상기 자극은 타겟된 신경에 의해 통제되는 몸체의 부위(예컨대, 손가락) 상에 현저한 근육경련을 야기시킨다.

그후, 전류는 경련현상이 사라질 때까지 천천히 감소된다. 선행기술의 바늘은 그후 경련현사이 다시 나타날 때까지 타겟된 신경으로 천천히 접근된다. 이러한 반복적인 처리는 선행기술의 바늘이 대략 0.2-0.3밀리암페아의 전류 레벨에서 현저한 근육경련을 초래시킬 수 있을때까지 계속된다. 이 시점에서, 선행기술의 바늘은 마취제의 투여를 위해 타겟된 신경에 충분히 근접한 것으로 생각된다. 그후, 마취제는 바늘이 계속 전류펄스를 발생시키고 있는 동안 바늘을 통해 직접 투여된다. 근육경련의 중단은, 신경의 성공적인 위치 선정을 나타낸다고 생각된다.

선행기술의 전자 위치 선정 처리는 마취제의 투여를 위한 바늘의 정확한 배치를 보장하고자 의도된 것이다. 그러나, 타겟된 신경의 전자 위치 선정을 위한 선행기술의 처리 및 장치는 몇가지 결함은 지닌다. 예를들면, 유도체 박스를 포함하는 선행기술의 전자 위치 선정 디바이스는 용이하게 살균되지 않는, 상당히 크고, 비용이 드는 재활용 장치이다. 따라서, 수술실의 살균 환경에 선행기술의 전자 위치 선정 디바이스를 사용하는 것과 관련된 여러가지 문제점이 있다.

전형적으로는, 이러한 선행기술의 처리을 수행하는 2명의 전문가, 즉 살균 상태하에서 작동시켜 바늘을 조작하는 제1전문가와 제1전문가로부터 떨어져서 비살균 상태하에서 작동시켜 전류 레벨을 점진적으로 감소시키는 제2전문가를 고용하는 것이 필요하다. 2명의 전문가의 고용은 반드시 상당히 높은 비용을 들게하며 2명의 전문가 사이의 상당한 조명 및 통신을 필요로 한다.

둘째로, 선행기술의 전자 위치 선정 디바이스는 바늘이 마취제를 주사하기 위해 적절하게 위치된 때의 명확한 표시를 제공하지 못한다. 주치의는 바늘이 최적이 위치에 있을때를 결정하는데 판단 및 경험에 의존하여야 한다.

셋째로, 절연된 바늘과 선행기술의 도전 패드사이의 상당한 거리는 바람직한 전류 레벨을 얻는데 비교적 높은 전압의 발생을 필요로 한다. 최소한 25볼트(V)의 전압은 선행기술의 전자 위치 선정장치에서는 통상적이다. 이러한 비교적 높은 전압 레벨은 선행기술의 장치의 사용을 제한한다. 예를들면, 고전압 레벨은 페이스 메이커(pacemaker) 및 기타 주입 전자 디바이스의 성능에 영향을 미칠 수 있다. 그러므로, 선행기술의 전자 위치 선정 디바이스는 대체로 주입 전자 장치와 함께 환자에게 사용될 수 없다.

그 이외에도, 비교적 높은 에너지는 아크(arc) 현상이 위험을 초래시킨다. 그러므로, 선행기술의 전자 위치 선정장치는 화재나 폭발의 위험에 기인하여, 산소가 사용되는 환경과 같은 여러 외과적인 환경에서 사용될 수 없다. 또한, 고전류 레벨도 바늘의 부근에서의 조직 손상에 대한 잠재성을 초래시킬 수 있다.

본 발명은 마취제가 투여될 수 있는 신경을 정확하고 효과적으로 위치 선정하는 전자 위치 선정 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 잠재적인 조직 손상을 방지하고 환자가 주입된 전자 디바이스를 지니는 상황에서 상기 장치의 사용을 허용하도록 충분히 낮은 에너지 레벨을 사용한다. 또한, 상기 장치는 일회용으로 제조될 정도로 충분히 소형이며 값이 싸다. 더군다나, 상기 장치는 단지 한사람의 전문가만에 의해 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 쌍극(bipolar) 전자 위치 선정 장치의 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 바늘(needle)의 단면도.

도 3은 본 발명에 따라 도 2의 바늘 양단에 적합한 전하 펄스를 발생시키는 기능을 하는 한 세트의 회로 구성요소의 블록 다이어그램.

도 4는 도 3의 블록에 내재하는 작동 회로 구성요소의 결합에 대한 일례를 예시한 도면.

도 5는 본 발명에 따른 펄스 발생 패턴을 보여주는 그래프.

상기에 주지된 바와 같이, 전자 위치 선장 장치에 필요한 전압은 2개의 도체 사이의 거리와 환자의 접촉 저항의 함수이다. 상기 거리를 실질적으로 최소화 시키기 위하여, 본 발명은 바늘 캐뉼러상에 이들 모두의 도체를 제공한다. 보다 구체적으로 기술하면, 본 발명의 전자 위치 선정 장치는 한쌍의 동축으로 배치된 도체를 지니는 바늘 조립체를 사용할 수 있다. 한쌍의 동축 도체중 내부 도체는 바늘에 의해 한정될 수 있다. 비도전성 외장 또는 튜브는 그후 내부 도체상에 장착될 수 있으며, 비도전성 외장 또는 튜브에 외부 도체로서의 기능을 하는 전기 도전 재료가 제공되거나, 도금, 피복, 공유 압출성형(coextrusion)될 수 있다. 사면(bevel 또는 chamfer)는 비도전성 튜브 말단부에 한정될 수 있다. 사면 접착제는 상기 튜브를 정위치에 유지시키는 기능을 하며 또한 환자 내부로 바늘 조립체의 삽입을 용이하게 한다. 상기 전자 위치 선정 다바이스의 도체 사이의 공간은 사면의 말단 에지로부터 도전성 외장까지의 거리, 바람직하게는 1.0 밀리미터(mm) 보다 약간 큰 거리로 정해진다.

이와 같이 극히 작은 거리 때문에, 극히 낮은 전압이 필요한 전류를 발생시키는데 사용될 수 있다. 본 발명의 이러한 실시 태양에 의거 본 발명의 전자 위치 선정 장치가 페이스 메이커와 같은 주입된 전자디바이스를 지니는 환자에게 사용하기에 적합하다고 생각된다. 더군다나, 낮은 에너지 레벨에 기인하여 본 발명의 전자 위치 선정 장치가, 선행기술의 전자 위치 선정 장치가 자연 연소에 대한 잠재성을 초래시켰던 환경을 포함하는 사실상 모든 수술실 환경에서 사용될 수 있다.

그 이외에도, 저전압은 소형 패키지내에 간편하게 제공될 수 있는 단순한 전자 회로를 허용한다.

상기에 주지된 바와 같이, 선행기술의 전자 위치 선형 디바이스는 2명의 전문가, 즉 주위깊게 바늘을 조작하는 제1전문가와 주의깊게 전류레벨을 변화시키는 제2전문가를 필요로 하였다. 본 발명의 전자 위치 선정 장치는 전혀 상이한 원리하에서 작동하는 완전히 상이한 구조를 사용하며, 한명의 전문가에 의한 본 발명의 전자 위치 선정장치의 사용을 가능하게 한다. 상기 전자 위치 선정 장치는 근육 경련을 발생시키는 한계 전기 파라메타가 전류 보다는 오히려 전하에 관해 보다 정확하게 측정된다는 판단을 이용한다. 전하는 전류와 시간의 곱이며, 전하는 전류 레벨이나 시간 지속을 변화시킴으로써 변화될 수 있다. 제1의 바람직한 실시예에서, 본 발명의 전자 위치 선정 장치는 일정 전류 펄스를 발생시키지만, 순차적인 펄스는 비교적 긴 지속 시간 및 비교적 짧은 지속 시간 사이를 교번하다. 이러한 방식으로, 순차적인 일정 전류 펄스는 비교적 높은 전하와 비교적 낮은 전하 사이로 교번한다. 제2의 실시예에서, 상기 전자 위치 선정 장치는 비교적 높은 전류 펄스(예컨대, 0.5mA) 및 비교적 낮은 전류 펄스(예컨대, 0.1-0.2mA를 교번하여 공급하도록 작동한다.

각각의 펄스는 동일한 지속 시간(예컨대, 0.1-0.2밀리초(mS)) 일수 있으며 상기 펄스는 균일한 간격(예컨대, 0.25-2.0초)으로 발생될 수 있다.

본 발명의 전저 위치 선정 디바이스를 사용하는 한가지 방안은 환자 내부에서 타겟된 신경을 향해 바늘을 주입하는 것을 포함한다.

비교적 높은 전하는 표피가 관통된 후 신경으로부터 어느 정도 떨어진 위치에서(예컨대, 바늘의 팁이 타겟된 신경으로부터 약 1cm 떨어져 있을때) 근육경련을 발생시킨다. 그러나, 비교적 낮은 전하 펄스는 이러한 초기 거리에서 근육경련을 발생시키도록 충분한 전하를 발생시키지 않는다. 상기 펄스는 예를들면 대략 1/2초 (이하, 1/2 또는 0.5초) 만큼의 간격이 있을 수 있다. 따라서, 의사는 초기에 높은 전하 펄스와 일치하는 대략 1초의 간격으로 근육경련을 관찰한다.

바늘이 타겟된 신경으로 이동됨에 따라, 의사는 높은 전하 펄스에 의해 야기되는 초기에 관찰된 근육경련의 크기에 있어서의 근소한 증가를 관찰할 수 있다. 그와 동시에, 의사는, 이후에 각각의 높은 전하 펄스가 오는 낮은 전하 펄스에 응답하여 작은 근육경련을 관찰하기 시작한다. 따라서, 이전의 예를 사용하면, 의사는 높은 전하 펄스에 응답하여 큰 경련을 관찰하고 낮은 전하 펄스에 응답하여 보다 작은 경련을 0.5초 후에 관찰하며 그후 높은 전하 펄스에 응답하여 또 다른 보다 큰 경련은 0.5초 후에 관찰한다.

높은 전하 펄스에 응답하여 발생되는 경련은 신속하게 첨두값에 도달하므로, 타겟된 신경을 향한 바늘이 부가적인 이동은 높은 전하 펄스로부터 초래되는 경련의 크기 또는 강도를 별로 증가시키지 않는다.

낮은 전하 펄스에 응답하여 발생된 경련은 타겟된 신경에 바늘이 계속 접근함에 따라 크기와 강도가 증가한다. 낮은 전하 경련의 크기와 강도에 있어서의 이들의 변화는 바늘을 삽입한 의사에 의해 용이하게 관찰될 수 있다. 바늘이 팁이 타겟된 신경에 접근함에 다라, 최대 및 최소 경련은 실질적으로 구별할 수 없게 되며, 의사는 다만 대략 0.5초 또는 초기에 관찰된 간격의 2배의 간격으로 실질적으로 동일한 근육경련을 관찰할 뿐이다. 이는 의사에게 바늘의 팁이 특정의 마취제의 투여를 위해 적절하게 위치되어 있다는 것을 나타낸다.

그후, 마취제는 바늘을 통해 타겟된 신경으로 주사된다. 마취된 신경은 그후 경련을 멈춤으로써, 의사에게 타겟된 신경에 도달하였고 마취제가 의도된 효과를 발휘하였다는 명백한 표시를 나타낸다. 의사는 그후 바늘로의 전류의 흐름을 종단하도록 상기 전자 위치 선정 장치의 소형 제어부상의 스위치를 단순히 트리거할 수 있다.

순차적으로 교번하는 높고 낮은 레벨의 전하 펄스를 발생시키는 개념이 본 명세서에 주로 기술되었지만, 당업자라면, 본 명세서에 기술된 전자 위치 선정 디바이스 및 구성요소의 구조는 원하는 용도에 따라 경사진 전하 펄스의 반복 패턴을 발생시키도록 구성될 수 있다는 점을 인식할 것이다. 예를들면, 찾고자하는 신경을 에워싸는 영역의 해부에 의존하여, 신경에 접근함에 따라 교번하는 일련의 절대적인 높고 낮은 레벨의 전하 펄스 보다는 오히려 신경에 접근함에 따라 전하 펄스에 있어서의 점진적 감소의 반복 패턴을 지니는 것이 유리할 수 있다.

말하자면, 상기 장치 및 이와 관련된 구성요소는 교번하는 일련의 높고 낮은 레벨의 전하 펄스를 공급하기 보다는 오히려, 선택된 최대 레벨의 전하 펄스에서 선택된 최소 레벨의 전하 펄스까지 경사진 각각의 패턴으로 이루어진 경사도를 지니면서 경사진하 펄스의 반복 패턴을 공급하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 특정의 해부를 위해 개업 의사에게는 전하 펄스에 대한 신경 반응에 관한 보다 큰 범위의 의료 관찰이 제공됨으로써, 개업 의사에게 신경에 대한 상기 장치의 위치 선정의 보다 정확한 지식을 제공한다. 기타의 패턴도 가능할 수 있다.

본 발명에 따른 전자 위치 선정 장치는 도 1에서 도면번호(10)로 식별되어 있다. 상기 장치(10)는 바늘 조립체(12), 유도체(14) 및 바늘 조립체(12)를 통해 1회 분량의 마취제를 투여하는 튜브(16)를 포함한다.

바늘 조립체(13)는 도 2에 보다 명확하게 도시된 바와 같이, 대향하는 기단부(22) 및 밀단부(24)를 지니는 기다란 바늘 캐뉼러(20) 및 상기 기단부(22) 및 말단부(24) 사이에 연속으로 연장되어 있는 루멘(lumen; 26)을 포함한다. 바늘 캐뉼러(20)는 전기 도전성 재료 바람직하게는 스테인레스 강으로 형성된다. 바늘 캐뉼러(20)의 기단부분은 유도체(14) 내에 안착되어 있으며 바늘 캐뉼러(20)의 기단부 및 말단부는 유도체(14)의 양측상에 있다. 바늘 캐뉼러(20)의 말단부(24)는 타겟된 신경에 접근하기 위해 조직의 접합을 용이하게 하는 지점으로 경사져 있다.

바늘 조립체(12)는 바늘 캐뉼러(20) 상에 동축으로 배치된 얇은 벽으로 된 튜브(28)을 부가적으로 포함한다. 튜브(28)는 대향하는 기단부(30) 및 말단부(32)를 각각 지니며 폴리이미드와 같은 비도전성 재료로 형성된다. 튜브(28)의 기단부(30)는 본 명세서에서 더상세하게 설명되겠지만 유도체(14)내에 배치되어 있다. 튜브(28)의 말단부(32)는 바늘 캐뉼러(20)의 경사진 말단부(24)로부터 인접하게 이격되어 있다. 튜브(28)는 바늘 캐뉼러(20)의 외부 실린더 표면에 근접하게 맞닿게 되도록 치수가 정해져 있다. 그러나, 바늘 캐뉼러(20) 상에의 튜브(28)의 안전한 유지는 플라스틱 튜브(28)의 말단부(32) 및 바늘 캐뉼러(20)의 외부 원통 표면사이에 연장되어 있는 비도전성 에폭시(34) 또는 기타의 그러한 접착제에 의해 이루어진다. 에폭시(34)는 환자내부로의 바늘 조립체(12)의 주사를 용이하게 하도록 경사져 있다. 사면은 대략 1.0mm의 길이를 한정하는 것이 바람직스럽다.

튜브(28)는 외부 원통 표면상에 도금 또는 피막으로 도포될 수 있는 도전층(36)을 포함한다. 상기 층(36)은 금인 것이 바람직스럽고 대략 550 옹스트롬의 두께로 튜브(28)의 기부단(30)에서 말단부(32)까지 연속하여 연장되어 있다. 바늘 조립체(12)는 본 명세서에서 보다 상세하게 설명되겠지만 한쌍의 동축 도체로서의 기능을 하는 것이 효과적이다. 특히, 스테인레스 강 바늘 캐뉼러(20)는 내부 도체로서의 기능을 하지만, 튜브(28)상의 금층(36)은 외부 도체로서의 기능을 한다. 튜브(28)는 스테인레스 강 바늘 캐뉼러(20) 및 금층(36)에 의해 각각 한정되는 내부 및 외부 도체를 분리시키는 비도전성 절연재료를 한정한다.

상기에 주지된 바와 같이, 스테인레스 강 바늘 캐뉼러(12)는 유도체(14)를 통해 연속으로 연장됨으로써, 바늘 캐뉼러(20)의 기단부(22)는 유도체(14)의 한측상에 배치되고, 말단부(24)는 그의 반대측상에 배치된다. 플라스틱 튜브(28)의 기단부(30)는 유도체(14)내에 배치된다. 결과적으로, 스테인레스 강 바늘 캐뉼러(12) 및 금층(36) 모두는 유도체(14) 내부에서의 전기 접촉을 위해 노출되어 있다.

유도체(14)는 길이 및 폭의 치수가 예를들면 대략 0.781 인치이며 두께의 치수가 예를들면 0.375인치일 수 있는 대체로 직사각형인 하우징(38)을 포함한다. 하우징(38)은 서로 용접 또는 부착되는 2개의 성형된 열가소성 하우징 절반부(40,42)로 형성될 수 있다. 상부 및 하부 벽은 각각 손가락으로 집기에 용이한 오목한 영역들을 포함할 수 있다.

하우징(38)은, 바늘 조립체(12)에 대한 구조적 지지체를 제공하고 바늘 조립체(12)의 조작을 위한 간편한 그립(grip)을 제공하며 전자 위치 선정 장치(10)의 전자 구성 요소를 안전하게 봉입하는 다수의 기능을 이행한다.

유도체(14)이 전자 회로는 온(on)/오프(off)스위치(48) 및 발광다이오드(LED; 50)를 포함하는데, 이들 모두는 하우징(38)의 외부로부터 접근 및/또는 가시화될 수 있다. 온/오프 스위치(48)는 하기에 보다 상세하게 설명되겠지만 바테리 및 회로의 다른 부분 사이의 회로를 완성시키는 기능을 하고, 선택적으로는 높고 낮은 전하 레벨사이의 절환(switching) 작용을 허용할 수 있다. LED(50)는 각각의 펄스가 전기 에너지를 갖는 광 펄스를 발생시키도록 작동하여 전문가나 주치의가 환자의 근육경련과 에너지 펄스를 비교할 수 있게 한다.

도 3은 유도체(14)에서 사용될 수 있는 회로를 나타낸 것이다.

당업자라면 알 수 있겠지만, 그러한 회로를 구현하는 한가지 방법은 능동 요소로서 CMOS 기법을 사용하여 상기 회로를 디지탈화시키는 것이다. 주문 집적 회로(IC)와 같은 다른 구현도 가능할 수 있다.

여기서, 온/오프 스위치(48)는 3볼트 리듐셀 바테리(52)에 접속되어 있다. 오프 상태에서는, 정적(quiescent) 전류가 1마이크로암페아(μA) 이하 이여서 8년 이상의 바테리 수명을 제고함으로써, 전자 위치 선정 장치(10)에 대한 적절한 저장 수명(shelf life)을 보장한다.

온 상태에서는, 하기에 기술되는 발진기 및 카운터(counter)가 이네이블(enable)되고, 바테리는 대략 100시간 동안 유도체(14)를 작동시킨다.

시간 펄스 변조는 카운터(54)에 의해 달성된다. 카운터(54)의 출력을 사용하면, 122μS 만큼 짧은 펄스를 발생시키는 것이 가능하다. 카운터(54)의 출력이 주기적인 신호이기 때문에, 타이밍 선택 게이팅 회로망(56)은 출력 신호의 단지 하나의 주기만을 선택하고 이를 전류원 회로망(58)에 인가시킨다. 도 3에 도시된 실시예에서는, 상기 게이팅 회로망(56)이 선택적으로 낮은 전하 펄스중 하나 또는 높은 전하 펄스중 하나를 이네이블시킬 수 있다. 도 5에 개략적으로 도시된 바와 같이, 유도체(14)는 짧고 긴 펄스를 교번으로 발생시키도록 작동한다. 상기 펄스 모두는 일정한 전류이지만, 서로 다른 지속기간을 갖는다. 예를들면, 유도체(14)는, 24. 4 나노쿨롱(nC)의 비교적 낮은 전하를 발생시키도록 122μS 동안 0.2mA의 전류 레벨의 펄스를 발생시킨 다음에, 97nC의 비교적 높은 전하를 발생시키도록 대략 24.4μS 동안 0.2mA의 전류레벨의 펄스를 발생시킨다.

당업자라면 상기 펄스를 발생시키도록 선택된 구성 요소들에 의존하여, 펄스의 지속기간이, 예를들면 본 명세서에 기술된 지속 기간의 약 +/-20%의 시간 범위내에서 변화될 수 있다는 점을 이해할 것이다.

서로 다른 지속기간에 대한 다른 쌍의 일정 전류 펄스는 교번하는 낮고 높은 전하를 발생시키는데 사용될 수 있다.

도 3의 회로는 또한 진류 진폭 변조를 갖는 일정 지속기간 펄스를 선택적으로 제공하도록 설계되어 있다. 예를들면, 0.2mA의 낮은 전류 펄스는 24.4nC의 비교적 낮은 전하를 발생시키도록 122μS 동안 발생될 수 있고, 그 다음에 0.8mA의 높은 전류 펄스가 97nC의 비교적 높은 전하를 발생시키도록 122μS 동안 발생될 수 있다. 전류 레벨 변조 선택에 의해 발생된 전하는 시간 변조 선택에 의해 발생된 전하와 동일하다는 점에 유념하기 바란다.

도 3은 쌍극의 바늘(12) 양단에 적합한 전하 펄스를 발생시키는 기능을 하는, 유도체(14)를 이루는 한 세트의 회로 구성요소의 블록 다이어그램이며 도 4는 도 3의 블록에 내재하는 작동 회로 구성요소의 결합에 대한 일례를 예시한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 스위치(48)에 의해 작동되는 온/오프 제어부(51)는 카운터(54)를 작동시키도록 발진기(53)를 여진시키는 한 출력, 및 상기 카운터(54)를 이네이블 및 디세이블(disable) 시키는 다른 한 출력을 지닌다. 제3의 출력은, 카운터(54)로 부터의 출력을 수신하고 쌍극의 바늘(12)의 한 전극(20 또는 36)에 연결된 일정 전류 싱크(58)를 작동시키는 제어회로(55)에 공급된다. LED(50)를 구동시키는 표시기 회로(57)는 발진기(53), 계수기(54), 및 전류원(V+)으로부터의 입력을 수신하고, 전하 제한기(59)를 통해 쌍극의 바늘(12)의 다른 한 전극(36 또는 20)에 연결된다. 전하 펄스의 타이밍 및 크기는 제어회로(55)에 연결된 타이밍 선택 게이팅 구성요소(56)에 의해 변조된다.

도 4의 회로 상세도를 참조하면, 온/오프 제어부(51)는 플립플롭(A1B) 및 RC(R1,C3) 결합체를 포함하는 회로에 바테리(52)의 전압(V+)을 연결시키는 온/오프 스위치(48)로 이루어져 있다. 상기 장치(10)가 사용되는 경우, 스위치(48)는 온 위치에 놓여서 상기 바늘에서의 어떠한 전류서지(current surge)라고 없애 버리도록 온상태로 머무른다. 플립플롭(A1B)은 슈미트 트리거(A3A)를 포함할 수 있는 발진기(53)의 타이밍을 제어하며, 12 비트 카운터(A2)의 형태를 이룰 수 있는 카운터(54), 및 플립플롭(A1A)을 포함할 수 있는 싱크 제어 회로(55)를 이네이블 및 디세이블시킨다. A1B가 온상태일 경우, 출력라인(12)이 저(low) 레벨 또는 0 이여서, 카운터(A2)의 리세트가 오프 상태로 됨으로써 카운터(A2)가 계수할 수 있고, A1A의 리세트가 오프상태로 되어서 카운터(A1A)가 상태변화할 수 있다. 이와 동시에, A1B의 출력라인(13)이 고(high) 레벨 또는 양(+)이므로, 발진기(A3A)는 카운터(A2)가 계수되게 하도록 예컨대 4.096 킬로헤르쯔(kHz)로 작동하므로, A2의 핀(1)이 매 1/2초 마다 상태 변화하게 되고 핀(15)은 매 1/2초마다 양(+)으로 된다. 따라서, 핀(15)은 핀(1) 속도의 2배로 상태 변화한다. A1B가 오프 상태로 될때, 라인(13)은 저 레벨로 되어, A3A의 출력을 정지시키고, 라인(12)은 고레벨로 되어, A2 및 A1A를 리세트시킨다.

A2의 핀(15)이 양(+)으로 되면, A1A로의 클록신호에 기인하여, 출력 라인(1)이 전압(V+)에 의해 고레벨로 되어 레지스터(R4,R5)를 통해 트랜지스터(Q3)로 베이스 전류를 공급한다. 그리하여, Q3는 전류가 바테리(V+)로부터 바늘(12)을 통해 캐패시터(C4) 양단에 흘러, 레지스터(R7)를 통해 접지로 흐르는 전류 경로를 폐쇄시키도록 도통하게 된다. R7에 걸린 전압이 0.55V 이상으로 되는 경우, 트랜지스터(Q2)의 베이스는 레지스터(R6)를 통해 구동되어 Q2를 턴온시키고, Q2는 다시 Q3의 베이스 전류를 강하시킴으로써 R7 양단에 걸린 전압을 0.55V로 유지시킨다. 따라서, 바늘(12)을 통한 전류는 실질적으로 일정하게 유지된다. 바늘의 전류 경로가 단락되거나 고장난 경우에, 캐패시터(C4)는 미리 선택된 최대 전하로 충전시키고 전류 레벨을 제한함으로써 전하 제한기로서 작용한다.

전류 펄스의 타이밍 및 형태는, 발진기(A3A) 및 카운터(A2)로붙의 입력을 수신하고 싱크(sink) 제어 회로(55)의 플립플롭(A1A)에 출력을 제공하는 3개의 게이트(A3B,A3C,A3D)를 포함하는 타이밍 선택 게이팅 구성요소(56)의 사용을 통해 결정된다. 게이트(A3B)는 도 5의 타이밍 다이어그램에 도시된 짧은 펄스들을 제어한다.

카운터(A2)의 입력핀(10)이 음(-) 펄스상에서 작동하므로, A3A의 출력이 핀(3) 상에서 음(-)으로 될 경우, A2A의 출력(15)이 양(+)으로 되어 A1A를 구동시킴으로써 상기에 방금 설명한 바와 같이 바늘 경로를 통해 전류를 흐르게 한다. A3A의 핀(3) 상의 출력은 또한 게이트(A3B)의 입력 핀(6)에 공급되고, A3B의 다른 입력 핀(5)은 A2의 핀(1)으로부터의 출력을 수신한다. 핀(1)이 저레벨 또는 0이면, 핀(5)은 저레벨로 되고 A3B는 기능을 발휘할 수 없다.

A3B의 동작은 짧고 긴 전하 펄스의 교번 작동을 제어하는데 사용될 수 있다. 핀(1)이 고레벨일 경우, 짧은 펄스가 발생된다.

보다 구체적으로 기술하면, A3B의 핀(3)이 저레벨로되며, 카운터(54)는 다음 상태로 되게 한다. 핀(15)이 고레벨로 됨으로써 전류는 바늘을 통해 흐르기 시작하고, 핀(1)이 고레벨로 됨으로써 A3B의 핀(5)이 고레벨로 되고 핀(6)은 핀(3)과 함께 저레벨 또는 0으로 된다. 핀(12) 상에 고레벨이 입력되는 경우, 게이트(A3D)의 출력은 핀(11) 상에서 0으로 된다. 현재, 발진기(A3A)가 핀(3) 상에 고레벨을 출력시키면, 카운터(A2)는 상태 변화하지 않지만, A3B의 핀(5,6)은 고레벨로 됨으로써, 핀(4)상의 출력이 0으로 되어 핀(13)으로의 입력이 0으로 된다. 핀(12) 상의 입력이 여전히 고레벨이면, A3D의 출력은 핀(11) 상에서 고레벨로 된다. 핀(11) 상의 고레벨 신호는 캐패시터(C2)를 통해 플립플롭(A1A)의 리세트에 연결되어 핀(1) 상의 출력이 0으로 되게함으로써, 일정 전류 싱크(58)를 턴오프시켜 바늘(12)을 통한 전류를 차단한다. 짧은 전류 펄스는 그후 122μS 지속 기간 동안 발생하게 된다.

보다 긴 펄스를 발생시키기 위하여, 게이트(A3C)가 사용되고 게이트(A3B)가 디세이블된다. A2의 핀(1)이 고레벨로 되는 경우에만 A3B가 단지 기능을 발휘하기 때문에, 핀(1) 상의 신호는 저레벨로 되어 A3B를 턴오프시키게 한다. 이러한 상태에서, A1A의 리세트 기능은 단지 A3C에 의해서만 제어된다. A3C의 출력은 도 4에서 A3C에 인접한 것으로 도시된 펄스비(pulse ratio) 표에 따라 제어될 수 있다. A3C의 A(8) 및 B(9) 입력을 상기 목록으로 기재된 카운터(A2)의 핀의 결합에 적절하게 접속시킴으로써, 상기 표의 좌측 열에 도시된 짧고 긴 펄스사이의 시간 비가 달성됨으로써, 전하 펄스의 펄스 폭 변조를 달성할 수 있다.

펄스 진폭 변조를 달성하기 위하여, A3C로의 A 및 B 입력은 A2의 핀(10)에 모두 접속되어, 1대 1의 펄스 시간 비를 만들어 낼 수 있는데, 펄스들은 122μS이다. 일정 전류 싱크(58)의 레지스터(R10)는 스위치(SW1)를 폐쇄시킴으로써 트랜지스터(Q3)의 에미터 및 A2의 핀(1) 사이의 회로내에 접속된다. 핀(1)이 고레벨로 되는 경우, 전류 레지스터(R10,R7)를 통해 접지로 흐른다. 바늘(12)을 통한 전류 경로의 전류는 경과적으로 감소되는데, 그 이유는 R7 양단에 걸린 전압이 일정한 상태에 있고 R7을 통한 전류가 2개의 소오스로 형성되기 때문이다. 결과적으로, 바늘(12) 양단에 걸린 전류펄스의 크기는 비교적 낮은 전류 펄스가 된다. A2의 핀(1)이 저레벨, 즉 접지로 될때, R10은 접지에 대하여 R7과 병렬로 구성됨으로써, R7 및 R10 양단간의 저항은 전류 경로에 대하여 낮아진다.

0.55V의 전압이 상기에 설명된 바와 같이, 그들의 접합지점에서 유지되기 때문에, 보다 큰 전류는 레지스터 모두의 양단에 필요하다.

따라서, 바늘(12) 양단에 걸린 전류 펄스의 크기는 증가되어 비교적 높은 전류 펄스가 된다. 따라서, 펄스 진폭 변조는 이러한 회로로 달성될 수 있다.

필요한 경우, 펄스 폭 및 펄스 진폭 변조는 펄스비 표에서의 펄스 비의 선택 및 상기 회로내의 레지스터(R10)의 스위칭에 의해 만들어질 수 있다.

마지막으로, 표시기 회로(57)는 상기 변조에 관계없이, 펄스가 발생되어질 때마다 작동하고 단순한 온 또는 오프 표시를 나타내도록 구성된다. 따라서, LED(50)는 전하 펄스의 발생시 온이라는 섬광을 비축나 부저(60)는 A3A이 핀(3) 및 A2이 핀(15) 상의 출력의 타이밍 및 상태 변화에 따라 소리를 낸다.

상기에 주지된 바와 같이, 스테인레스강 바늘 캐뉼러(20)의 기단부(22)는 유도체(14)의 하우징(38)을 통해 완전히 돌출해 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 스테인레스강 바늘 캐뉼러(20)의 기단부(20)는 선택된 주입량의 마취제를 투여하기 위해 주사기에 연결될 수 있는 허브(hub)까지 연장되어 있는 가요성 튜브(16)에 연결되어 있다.

변형 실시예에서는, 스테인레스강 바늘 캐뉼러(20)의 기단부(22)는 선택된 주입량의 마취제를 투여하기 위해 주사기에 연결될 수 있는 바늘 허브에 직접 장착될 수 있다.

사용시, 마취 전문의 나 보조 마취사는 스테인레스강 바늘 캐뉼러(20)의 경사진 말단 팁(24)을 환자냅의 타겟된 신경으로 삽입시킨다. 어떠한 도전성 패드도 어떠한 와이어도 사용되지 않는다.

본 명세서에서 기술된 일정 전류 실시예에서, 유도체(14)상의 스위치(48)는 그후 전기 에너지의 낮은 일정 전류 펄스를 발생시키도록 작동된다. 전자 위치 선정 장치(10)가 적합하게 기능을 발휘하는 지는 제 각각의 에너지 펄스를 수반하는 광 펄스를 발생시키는 섬광용 LED(50)에 의해 확인된다. 각각의 에너지 전하 펄스는 1/2초 간격으로 발생된다. 488μS 동안 0.2mA의 높은 전하 펄스는 97nC의 전하를 발생시킨다. 낮은 전하 펄스는 동일한 0.2mA 전류이지만, 단지 122μS 동안 지속되며 단지 24.4nC의 전하를 발생시킨다.

97nC이 보다 높은 전하 펄스를 표피가 금층(34)에 의해 관통된 후 실질적으로 표면적인 위치에서 현저한 근육경련을 발셍시키지만, 보다 낮은 전하, 즉, 24.4nC의 펄스는 상기와 같이 신경으로부터 일정거리를 둔 위치에서 초기에 어떤 현저한 근육경련을 발생시키기에 충분하지 않다. 따라서, 마취 전문의 또는 보조 마취사는 높은 전하 펄스와 일치하는 대략 1초 간격으로 근육경련을 관찰하게 된다.

비늘 조립체(12)는 타겟된 신경으로 더 삽입된다. 이러한 바늘 조립체(12)의 부가적인 삽입은 1초 간격에서 생기는 경련의 크기에 있어서의 점진적인 증가를 보이게 한다. 그러나, 높은 전하에 응답하여서는 이러한 경련이 이내 첨두값의 크기에 이르게 된다.

마취 전문의 또는 보조 마취사는 그후 보다 큰 크기의 경련들 중에서 작은 크기의 근육경련을 관찰하게 된다. 따라서, 교번하는 작고 큰 크기의 경련은 용이하게 관찰될 수 있다.

바늘 조립체(12)가 환자 내부로 더 삽입됨에 따라, 작은 크기의 근육경련은 높은 전하 펄스에 의해 발생되는 첨두값의 크기의 근육경련이 크기에 접하도록 크기가 증가하게 된다. 상기 스테인레스 강 바늘 캐뉼러(20)의 말단 팁(24)이 타겟된 신경에 근접함에 따라, 낮은 전하 펄스에 응답하여 발생된 근육경련은 높은 전하 에너지 펄스에 응답하여 발생된 근육경련과 실질적으로 구별할 수 없게된다.

따라서, 마취전문의 또는 보조 마취사는 0.5초 간격으로 실질적으로 동일한 근육경련을 관찰하게 된다. 이러한 용이하게 관찰할 수 있는 응답은 바늘 캐뉼러(20)의 경사진 말단 팁이 마취제의 투여를 위해 타겟된 신경에 충분히 근접해 있다는 것을 마취 전문의 또는 보조 마취사에게 표시하게 된다. 마취제는 스테인레스 강 바늘 캐뉼러(20)의 기단부와 연통하는 피하 주사기의 작동에 의해 종래의 방식으로 투여된다.

정확한 처리는 전류 레벨을 변조하는 변형 실시예에 의해 이행될 수 있다.

본 발명이 바람직한 실시예에 관하여 기술되었지만, 여러가지 변경이 첨부된 특허청구의 범위에 의해 한정되는 발명의 범위로부터 이탈하지 않고서도 이루어질 수 있다는 점을 알 수 있다. 예를들면, 유도체는 환자에게 공급되는 각각의 전하 레벨을 변화시키도록 전류 레벨 또는 펄스 폭을 변화시키는 스위치 메타니즘을 지닐 수 있다.

그 이외에도, 다른 펄스 발생 표시는 상기에 기술된 LED 대신이나 그러한 LED에 부가하여 가청 부저를 포함하여 제공될 수 있다.

그러므로, 마취제가 투여될 수 있는 신경을 정확하고 효과적으로 위치 선정하는 전자 위치 선정 장치는 잠재적인 조직 손상을 방지하고 환자가 주입된 전자 디바이스를 지니는 상황에서 상기 장치의 사용을 허용하도록 충분히 낮은 에너지 레벨을 사용한다. 또한, 상기 장치는 일회용으로 제조될 정도로 충분히 소형이며 값이 싸다. 더군다나, 상기 장치는 단지 한사람의 전문가만에 의해 사용될 수 있다.

Claims (1)

1. 가단부, 말단부 및 관통하는 중공 보어(hollow bore)를 지니는 전기 도전성 바늘 캐뉼러;

   기단부, 말단부 및 관통하는 개방 통로를 지니는 비도전성 튜브로서, 상기 말단부가 상기 바늘 캐뉴러의 말단부에 근접하도록 상기 바늘 캐뉼러상에 장착된 것을 특징으로 하는 비도전성 튜브;

   상기 비도전성 튜브상에 말단부를 지니는 도전층으로서, 상기 바늘 캐뉼러 및 상기 도전층 각각이 상기 비도전성 튜브에 의해 서로 동축으로 이격되어 있는 제1 및 제2도체를 한정하는 것을 특징으로 하는 도전층;

   전자 위치 선정 장치를 조작하도록 상기 바늘 캐뉼러에 고정 부착된 그립(grip)으로서, 봉입체를 포함하는 것을 특징으로 하는 그립; 및

   상기 봉입체에 내재하며 상기 제1도체 및 상기 제2도체와 전기적으로 연통하는 전기 유도 발생기 회로로서, 상기 바늘이 환자의 조직내에 위치되어 있는 경우, 미리 선택된 전하가 환자의 조직을 통해 상기 바늘 캐뉼러의 말단부 및 상기 도전층의 말단부 사이에 미리 선택된 전류를 유도하기에 충분하도록 상기 도체에 미리 선택된 전하를 인가할 수 있으며, 상기 미리 선택된 전류가 환자의 경련 응답을 유도하기에 충분한 것을 특징으로 하는 전기 유도 발생기회로

   를 포함하는 독립형 전자 위치 선정 장치.