KR20170086600A - 체강에 주사 바늘을 안전하게 위치시키는 방법 및 장치 - Google Patents

체강에 주사 바늘을 안전하게 위치시키는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 바늘이 겪는 압력에 따라 구동력으로부터 바늘을 자동으로 결합 및 분리할 수 있는 압력-의존식 클러치 장치를 개시한다. 장치는, 내부 공간을 갖는 몸체, 압력 챔버의 일부를 정의하는 몸체에 배치된 압력-감지 부재; 및 압력-감지 부재에 연결되어 작동하는 힘-수용 부재를 구비한다. 힘-수용 부재는 힘-인가 구조에 연결되어 작동하는 힘-송신 부재의 일부에 상보적인 형상을 가진다. 압력-감지 부재, 힘-수용 부재, 및 상보적인 힘-송신 부재는, 작동 중 바늘에 힘-인가 구조를 결합하기 위한 구동력 결합 기구를 형성한다. 개시된 클러치 장치를 포함하는 바늘-주사기 조립체, 개시된 클러치 장치를 제조하는 방법, 및 개시된 클러치 장치를 포함하는 바늘-주사기 조립체를 이용하여 안전하게 체강의 위치를 찾아 바늘을 위치시키는 방법이 또한 제공된다.

Description

체강에 주사 바늘을 안전하게 위치시키는 방법 및 장치{METHODS AND DEVICES FOR SAFELY POSITIONING A NEEDLE SYRINGE IN A BODY CAVITY}
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은, 2014년 12월 12일자로 출원된 "POSITIONING DEVICE FOR NEEDLE SYRINGE"라는 명칭의 미국 가출원 62/091,199의 이익 및 35 U.S.C. § 119(e)에 따른 우선권을 주장한다. 본 출원은 또한 2014년 11월 21일자로 출원된 "A POSITIONING DEVICE FOR NEEDLE SYRINGE"라는 명칭의 대만 특허 출원 번호 P144228TW의 이익 및 35 U.S.C. § 119(b)에 따른 외국 우선권을 주장한다. 상기 참조 출원들의 전체 개시내용은 각각 본원에 참조로 포함된다.
발명의 분야
본 발명은 전반적으로 주사 바늘의 위치 결정 분야에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 경막외 공간과 같은 대상체의 체강에 주사 바늘을 안전하게 위치시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.
의료 시술 중 치료, 마취 및 진단을 위해 필요한 단계로 종종 체강의 위치를 찾고 이에 접근하는 것이 있다. 예를 들어, 경막외 주사, 응급 기관 절개술, 흉관 배액법, 및 경피 위루 형성술과 같은 시술들은 모두, 바늘을 이용하여 연관된 체강의 위치를 정확히 찾고 이에 접근하는 것을 필요로 한다. 이들 천공 시술은 높은 위험 부재를 가지고 있다. 바늘이 너무 멀리 삽입되거나 충분히 멀리 삽입되지 않으면, 종종 치명적인 결과를 가져올 수 있다.
설명을 위한 일례로서 경막외 주사를 이용하는 경우, 이러한 시술에서는 진통제를 투여하기 위해 (경막외강으로도 알려진) 경막외 공간에 바늘 끝을 정확히 위치시킬 필요가 있다. 경막외 공간은 척추관의 가장 바깥 부분에 위치한, 황색 인대와 경막 사이의 해부학적 공간이다. 인간의 경막외강은, 림프관, 척수 신경근, 소성 결합 조직, 지방 조직, 소동맥, 및 내부 추골 정맥총의 망을 포함한다. 그 넓이는 약 3 내지 5 mm에 불과하다. 경막외 공간을 지나 바늘을 삽입하는 것은, 척수 부상 및 기타 의료 합병증을 유발하기 쉽다. 그러므로, 이러한 체강의 위치를 정확히 찾을 수 있게 하는 것이 매우 중요하다.
경막외 공간의 위치를 찾는 통상적인 방법은 대체로 시술자(예컨대, 마취과 의사, 간호사 등)의 손기술에 의존한다. 통상적인 방법을 이용하여 경막외 주사를 놓으려면, 시술자는 먼저 환자가 적절한 자세를 취하게 해야 할 것이다. 다음으로, 시술자는 환자의 척추에 바늘을 삽입한다. 일단 바늘 끝이 극간인대의 더 깊은 부분으로 들어가면, 시술자는 바늘을 제 자리에 고정하고 염수 또는 공기가 충전된 주사를 바늘의 허브에 부착한다. 주사기와 함께, 샤프트 또는 날개-형상 핸들이 전형적으로 시술자를 위해 허브에 장착되어, 바늘을 몸체 안으로 더 밀어 넣기 위한 구동력을 인가한다. 바늘을 앞으로 이동시키기 위해 시술자가 손잡이를 누르면서, 동시에 또한 주사기 배럴 내부의 압력을 유지하기 위해 주사기의 플런저를 밀 것이다. 바늘이 경막외 공간에 도달하기 전에는, 공기 또는 염수가 나아갈 곳이 없고, 따라서 주사기 배럴 내부에 배압이 형성된다. 이런 식으로, 시술자는 바늘이 경막외 공간에 도달했을 때 공기 또는 염수가 경막외 공간 내에 배출됨에 따라 갑작스러운 저항 손실(LOR)을 느끼게 된다. 이러한 갑작스러운 LOR은 언제 바늘의 전진을 정지시켜야 하는지를 시술자가 알 수 있게 한다.
전술한 통상적인 방법은 매우 주관적이고, 전문 기술을 요구하며, 사람이 실수하기가 쉽다. 또한 시술자가 3 내지 5 mm 공간을 벗어나는 것을 막기 위해 천천히 진행해야 하므로 공간의 위치를 찾는 데에 훨씬 더 오래 걸린다. 관성에 의해 손이 약간이라도 움직이면 바늘이 쉽게 경막외 공간을 지나쳐 이동하여 경막 천공 및 신경 손상을 일으킬 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 당업계에서 수많은 시도가 이루어져 왔다. 한 가지 접근은 바늘인 경막외 공간에 도달했을 때를 시술자가 알 수 있도록 도와주는 시각적 단서를 제공하는 데에 초점을 맞춘다. 예를 들어, Hasan의 미국 특허 번호 7,175,608 B2에는, 바늘이 경막외 공간에 도달했을 때를 표시하기 위한 시각적 단서를 시술자에게 제공하기 위해 다이어프램을 이용하는, 경막외 공간의 위치를 찾기 위한 대표적인 장치가 교시되어 있다. Hasan의 장치에서, 다이어프램은 장치가 가압되면 바깥쪽으로 볼록해져서 압력 변화의 시각적 지표를 제공하도록 가압될 수 있게 구성되어 있다. 종래 기술의 기타 다수의 방법 및 장치들이, 유사하게 바늘이 경막외 공간에 도달한 것을 나타내기 위한 시각적 단서를 제공하기 위한 다양한 수단을 교시하고 있다. 그러나, 이들 장치 및 방법은 여전히 시술하는 사람이 경고에 주의하고 바늘의 전진을 멈추는 것에 의존해야 하기 때문에, 시술자의 실수라는 근본적인 문제를 해결하지 못한다.
Bethi의 미국 특허 번호 8,715,234 B2에는, 일단 바늘이 체강에 도달하면 바늘의 전진을 자동적으로 멈출 수 있게 하는, 바늘을 체강에 위치시키는 장치가 교시되어 있다. 이 장치는 주사기 배럴 내부의 배압에 대해 바늘과 인대 사이에 마찰력의 균형을 이룸으로써 작동한다. 이는 주사기의 플런저에만 연결된 프레임으로 둘러싸인 주사기를 포함한다. 바늘이 인대 내에 있는 동안, 주사기 배럴 내부의 배압이 바늘과 인대 사이의 마찰력을 초과하여, 시술자가 플런저를 앞으로 밀 때, 배압은 주사기/바늘 조립체 전체를 앞으로 전진시키도록 작용할 것이다. 체강에 들어가면, 주사기 배럴의 내용물이 토출됨에 따라, 배압이 완화된다. 이 때, 바늘은 인대와 바늘 사이의 마찰에 의해 제 자리에 고정되는 한편, 플런저는 전진하여 주사기의 내용물을 비우게 된다.
Bethi의 장치가 타겟이 되는 공동에 들어갔을 때 바늘을 멈출 수 있게 되어 있는 반면, 이는 부피가 큰 구성을 필요로 하고 의료 시설에서 흔히 볼 수 있는 기존의 장비와 호환되지 않는다. 실제 현장에서, Bethi의 장치에는 또한 몇 가지 기타 결점이 있다. 예를 들어, Bethi의 장치는 바늘과 인대 사이의 마찰에 대해 주사기 배럴의 공기압의 균형을 유지하는 것에 의존하기 때문에, 공기의 압축 가능한 성질이 바늘-주사기 조립체에 내재된 불안정성을 발생시키게 된다. 이는 바늘의 미세한 제어가 기본적으로 불가능하여, 사용자가 바늘을 정확하게 배치하는 것을 어렵게 만들고, 나아가 주변 조직을 손상시킬 위험성을 증가시킨다는 것을 의미한다. 게다가, 이 장치는 타겟이 되는 공동과 인대 사이의 부압 차이에 의존하므로, 인대에 대해 부압을 가지는 공동(예컨대, 경막외 공간)에 대해서만 작동한다. 인대에 대해 더 높은 압력을 갖는 공동(예컨대, 흉강)에 대해서는 Bethi의 장치가 작동하지 않을 것이다.
그러므로, 주변의 생명 유지와 관련된 구조를 천공시킬 위험성을 높이지 않으면서, 체강의 위치를 찾고 그 안에 바늘을 배치하는 더욱 보편적으로 적용 가능한 방법 및 장치에 대한 요구가 여전히 시급하다.
본 발명에서, 실수로 공동을 벗어나서 조직 손상을 유발하는 일 없이 체강의 위치를 찾고 그 안에 바늘을 위치시키는 문제는, 공동 내부와 외부의 압력 차이에 근거하여 자동으로 바늘을 구동력으로부터 결합 및 분리할 수 있는 압력-의존식 클러치 장치에 의해 해결된다.
본 발명의 문맥에서, "클러치 장치"라는 용어는, 두 개의 작동부를 결합 및 분리함으로써, 클러치 장치가 "결합" 상태에 있을 때에만 하나의 작동부에 인가된 힘이 다른 하나의 작동부에 전달되도록 할 수 있는 장치를 지칭한다. "압력-의존식 클러치 장치"는 압력에 의해 조절되는 클러치 장치를 지칭한다. 이러한 장치는 외부의 임계 압력이 발생했는지 여부에 따라 "결합 상태"와 "분리 상태" 사이에서 자동으로 전환할 수 있을 것이다. 이러한 임계 압력의 발생은 본원에서 "임계값-교차 이벤트"로 지칭된다. 설명을 위한 일례로서 경막외 주사를 이용할 경우, 본 발명의 압력-의존식 클러치 장치를 포함하는 바늘-주사기 조립체가 환자에 삽입되면, 압력-의존식 클러치 장치는 경막외 공간을 향해 바늘을 더욱 전진시키기 위한 구동력에 바늘을 결합하는 "결합" 상태를 취할 수 있다. 경막외 공간에 도달하면, 바늘은 압력 변화, 즉 임계값-교차 이벤트를 경험하게 된다. 그러면 이러한 압력 변화는 압력-의존식 클러치 장치가 구동력을 바늘로부터 분리하는 "분리" 상태를 자동으로 취하게 할 것이다. 이러한 "분리" 상태에서는, 바늘-주사기 조립체에 가해진 어떠한 구동력도 바늘에 전달되지 않게 되고, 따라서 바늘이 경막외 공간을 지나 이동하지 않도록 보장할 것이다. 클러치 장치의 도움으로, 사용자는, 클러치 장치가 바늘이 경막외 공간에 도달했을 때 이로부터 자동으로 구동력을 분리하는 안전장치로 작용함에 따라, 경막외 공간을 벗어날 걱정 없이 간단하게 연속적인 구동력을 바늘에 인가할 수 있다.
따라서 일 양태에 의하면, 본 발명은 바늘을 구동력으로부터 자동으로 결합 및 분리하기 위한 압력-의존식 클러치 장치를 제공한다. 본 발명의 이러한 양태에 따른 클러치 장치는 일반적으로, 내부 공간을 갖는 몸체, 내부 공간에 배치된 압력 챔버의 일부를 정의하는 압력-감지 부재, 및 압력-감지 부재에 연결되어 작동하는 힘-수용 부재를 포함한다.
본원에 사용되는 바와 같은 "연결되어 작동한다"라는 용어는, 한 쌍의 연결이 작동 중 함께 작용하여 공통의 기능을 달성하도록 구성되는 한, 직접적인 구조적 연결 및 간접적인 기능 연결을 둘 다 포함한다. 예를 들어, 피스톤의 형상을 형성하는 원반에 구조적으로 연결된 핀은 피스톤 타격 동작 중 연결되어 작동하는 것으로 간주될 수 있다. 물리적 충돌 없이 함께 이동하도록 구성된 한 쌍의 자석 또한, 하나의 자석으로부터 다른 자석으로 힘을 전달하는 힘 전달 동작에서 연결되어 작동하는 하는 것으로 간주될 수 있다.
작동 중, 클러치 장치의 힘-수용 부재는 상보적인 힘-송신 부재와 함께, 구동력을 결합 및 분리하기 위한 구동력 결합 기구를 형성한다. 힘-송신 부재는 구동력을 수용하기 위한 힘-인가 구조에 연결되어 작동한다. 시술자가 힘-인가 구조에 구동력을 가하면, 구동력은 힘-송신 부재로부터 힘-수용 부재로 이어지는 구동력 결합 기구에 의해 정의된 힘 전달 채널을 통과해야 한다. 이런 식으로, 구동력 결합 기구는 힘-송신/수용 부재 쌍을 결합 및 분리함으로써 구동력의 전달을 조절할 수 있다. 구동력 결합 기구는 결국 압력-감지 부재에 의해 조절되고, 그에 따라 압력-감지 부재 및 구동력 결합 기구는 함께 조합되어 외부 압력에 따라 클러치 장치의 결합 및 분리 상태를 조절하도록 함께 작용한다. 장치의 몸체는 장치의 다양한 구성요소들을 위한 하우징을 제공한다.
클러치 장치의 다수의 특정 구현이 가능하다. 일부 실시예에서, 클러치 장치는 바늘과 주사기와는 별도의 독립된 유닛으로서 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 클러치 장치는 바늘-주사기 조립체의 일체형 구조물로서 구현될 수 있다. 일부 실시예에서, 클러치 장치의 몸체는 또한 바늘 및 주사기에 연결하기 위한 연결점들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 몸체는 바늘에 연결되도록 이루어진 제1 개구 및 주사기에 연결되도록 이루어진 제2 개구를 포함할 수 있다. 제1 개구는 압력-감지 부재가 바늘과 압력-소통되도록 할 수 있고, 그에 따라 외부 압력의 어떠한 변화도 압력-감지 부재에 즉시 전달된다.
압력-감지 부재는 기계적 구조, 전자적 기구, 전기기계적 기구, 또는 이들의 조합일 수 있다. 일부 바람직한 실시예에서, 압력-감지 부재는 기계적 구조이다. 하나의 예시적인 바람직한 실시예에서, 압력-감지 부재는 오목한 형상과 볼록한 형상 사이에서 전환할 수 있는 가요성 막이다. 가요성 막은 또한 압력 챔버의 벽을 형성할 수 있다. 작동 중, 챔버는 바늘을 통해 외부 압력과 압력-소통되고, 그에 따라 임계값-교차 이벤트가 발생하면(즉, 외부 압력의 압력 변화가 임계값 초과 또는 미만) 막은 오목한 형상에서 볼록한 형상으로, 또는 그 반대로 전환된다. 일단 임계값-교차 이벤트가 발생하면, 압력-감지 부재의 상태 변화는 구동력 결합 기구로 전달되어 클러치 장치의 결합 상태의 변화를 일으키고, 이에 따라 힘-인가 구조에 가해진 구동력은 바늘과 결합 또는 분리될 수 있다.
힘-인가 구조는 클러치 장치의 외부에 있는 것이 바람직하다. 일부 바람직한 실시예에서, 힘-인가 구조는 바늘 및 주사기와 별도의 독립된 핸들, 더 바람직하게는 날개-형상 핸들이다.
구동력 결합 기구는 또한 다양한 구조적 형태로 구현될 수 있다. 일부 실시예에서, 구동력 결합 기구의 힘-수용 및 힘-송신 부재 쌍은 "핀-홀" 쌍 구조이다. 이러한 실시예에서, 핀은 기구의 힘-수용 부재로서 기능하며, 압력-감지 부재에 연결되어 작동한다. 홀은 기구의 힘-송신 부재로서 기능하며, 외부 압력이 "결합" 상태를 필요로 할 경우 핀이 홀 안으로 밀려 들어가서 바늘과 힘-인가 핸들을 결합하도록 힘-인가 핸들 상에 위치된다. 외부 압력이 "분리" 상태를 필요로 할 경우, 핀은 홀로부터 빠져 나와서 핸들을 바늘로부터 분리한다.
핀-홀 쌍은 설명을 위한 단 하나의 쌍에 불과하다. 당업자라면 구동력 결합 기구를 구현하기 위해 다른 상보적인 구조적 쌍들을 유리하게 이용할 수 있다는 점을 쉽게 인식할 것이다. 예시적인 구조적 쌍으로는, 후크와 홀 또는 톱니형 레일 트랙 형태의 후크 걸쇠, 한 쌍의 상보적인 톱니 트랙, 및 상보적인 기하 형상을 가진 임의의 다른 구조물을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
구동력 결합 기구를 형성하기 위해 기계적 구조 쌍을 이용하는 일부 실시예에서, "끈적거리는 핀" 문제가 발생할 수 있는데, 이 경우 힘-수용 부재와 힘-송신 부재 간의 마찰이 힘-수용 부재가 힘-송신 부재로부터 빠져 나오는 것을 막을 수도 있는다. 예를 들어, 핀 형상의 힘-수용 부재가 홀 형상의 힘-송신 부재와 주먹-위-장갑(glove-over-fist) 방식으로 결합하게 되면, 핀의 표면과 홀의 내벽 사이의 표면 접촉으로 인한 마찰력이 너무 커서 핀이 홀로부터 빠져 나오지 못하게 될 수 있다. 따라서, 몇몇 바람직한 실시예에서, 힘-수용 부재 및 상보적인 힘-송신 부재는, 힘-수용 부재와 힘-송신 부재 간의 마찰이 힘-수용 부재가 힘-송신 부재로부터 빠져 나오는 것을 막기에 충분하지 않도록 구성된다. 이는 힘-수용 부재와 힘-송신 부재 사이에 마찰력이 최소화되거나 제거되는 기하구조를 채택함으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 구동력 결합 기구가 핀-홀 쌍인 경우, 핀은 홀과 비스듬하게 결합하도록 구성될 수 있고, 이에 따라 핀은 홀 안으로 완전히 들어가지 않는 대신에 홀에 비스듬하게 끼워진다. 이런 식으로 핀-홀 쌍 사이의 접촉은 핀이 홀에서 빠져 나오는 것을 막는 어떠한 마찰도 발생시키지 않는다.
또 다른 바람직한 예시적 실시예에서, 힘-송신 부재는 공통 샤프트를 통해 함께 결합된 제1 기어 휠과 제2 기어 휠을 구비한 기어 메커니즘을 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 제1 기어는 힘-인가 구조에 연결되어 작동하는 한편, 제2 기어는 힘-수용 부재와 접속할 수 있다. 이 실시예에서, 힘-수용 부재를 기어들로부터 결합 및 분리하는 데 필요한 힘의 양은 기어 휠 크기들의 비율을 통해 조정될 수 있다.
전술한 실시예에서, 압력-감지 부재는 기계적 구조로 구현되는 것으로 기술되었다. 압력-감지 부재가 전자적, 전기기계적 기구, 또는 다른 조합으로 구현되는 실시예에서, 구동력 결합 기구를 통해 외부 압력 변화를 클러치 장치의 상응하는 결합 상태로 연결하는 일반적인 원리는 동일할 것이다. 당업자라면 이러한 일반 원리에 따라 구체적인 구현들을 고안할 수 있을 것이다.
클러치 장치의 다양한 구성요소들의 구성 재료 및 형상은 특별히 제한되지 않는다. 몸체를 형성하기 위한 예시적인 재료로는 플라스틱, 금속 또는 당업계에 흔히 알려진 다른 임의의 적합한 재료가 포함될 수 있다. 몸체는 정육면체 또는 원통과 같이 규칙적인 기하 형상을 가질 수 있다. 이는 바늘-주사기 조립체의 전체적인 형상을 더 잘 수용하기 위해 불규칙한 형상을 가지도록 구성될 수도 있다.
압력-감지 부재를 형성하기 위한 예시적인 막 재료로는, 실리콘 고무, 폴리염화비닐(PVC), 열가소성 고무(TRR), 폴리에틸렌(PE), 금속 막, 또는 당업계에 알려진 임의의 다른 적절한 재료가 포함될 수 있다.
전술한 클러치 장치는 인간의 개입 없이 자동으로 구동력으로부터 결합 및 분리할 수 있는 반면, 일부 사용의 경우에는 여전히 클러치의 결합 상태 또는 압력-감지 부재가 감지한 압력 레벨에 대한 피드백을 시술하는 사람에게 제공할 필요가 있다. 따라서 일부 추가 실시예에서, 클러치 장치는 "결합" 또는 "분리" 상태 또는 압력 상태를 표시하기 위한 시각적 단서를 더 포함할 수 있다. 예시적인 시각적 단서는, 사용자가 클러치의 내부 상태를 볼 수 있게 하는 장치의 몸체 상의 보기 창, 또는 압력-감지 부재의 상태에 의해 조절되는 전기 신호를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예시적인 일 실시예에서, 막 압력 감지 부재가 전기 스위치로서 효과적으로 기능하도록 전기 전도성 물질로 코팅될 수 있다. 이러한 실시예에서, 막이 하나의 구성을 채택하게 되면, 이는 전류와 접촉하게 될 수 있고, 결과적으로 압력의 상태를 표시하기 위해 LED와 같은 신호 전달 장치에 결합될 수 있다. 압력으로 인해 막이 대안적인 구성을 채택하는 경우, 전류가 차단되고, 그 결과 LED가 꺼져서 상태의 변화를 표시하게 된다. 당업자라면, 이러한 전기적 신호 전달이 시각적 단서를 제공하는 데에 적합할 뿐만 아니라 구동력 결합 기구의 결합 및 분리를 제어하도록 구성될 수 있다는 점을 이해할 것이다.
바람직하게, 클러치 장치는 바늘 및 주사기와 별도의 독립적인 유닛으로서 구현된다. 클러치 장치를 바늘 및 주사기에 연결하는 것은, 장치의 몸체 상의 개구들을 통해 직접적으로 이루어지거나 또는 연결관을 통해 간접적으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 클러치 장치를 바늘 및 주사기에 연결하는 데에 적합한 연결관은 일반적으로 주사기에 연결되는 일 단부 및 바늘에 연결되는 또 하나의 단부를 갖도록 이루어진 튜브형 몸체를 가질 것이다. 두 단부 사이에서, 연결관의 일부가 본 발명의 클러치 장치에 연결되도록 구성될 수 있다.
또 다른 일부 실시예에서, 연결관은 주사기를 수용하기 위한 프레임을 포함하도록 이루어질 수도 있다.
선택적으로, 클러치 장치는 주사기의 일체형 부분을 형성할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 장치의 몸체는 주사기를 슬라이딩 가능하게 수용하도록 이루어진 내부 공간을 가질 수 있다. 이러한 실시예에서, 클러치 장치의 몸체 및 힘-인가 구조는 단일 유닛을 형성한다. 바늘과 주사기는, 클러치 장치의 힘-수용 부재 및 클러치 장치의 몸체에 배치된 상보적인 힘-송신 부재를 포함하는 한 쌍의 상보적 구조에 의해 형성된 구동력 결합 기구를 통해 클러치 장치의 몸체에 결합된다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 또한 공동의 내부와 외부 사이의 압력 차이를 갖는 대상체의 체강에 도달했을 때 구동력으로부터 자동적으로 분리할 수 있는 주사기-바늘 조립체를 제공한다. 본 발명의 이러한 양태에 따른 실시예들은 일반적으로 전술한 바와 같이 바늘, 주사기 및 압력-의존식 클러치 장치를 포함한다.
바늘과 주사기의 유형은 특별히 제한되지 않는다. 당업자라면 특정 목적에 적합한 바늘과 주사기 쌍을 선택할 수 있을 것이다. 일부 바람직한 실시예에서, 바늘은 바람직하게는 Touchy 바늘 또는 Hustead 바늘과 같은 경막외 주사에 적합한 것이지만, 이에 제한되지는 않는다. 사용할 수 있는 예시적인 주사기로는 저항 손실(LOR) 주사기, 또는 실리콘 주사기를 포함하되, 이에 제한되지 않는다.
작동 중, 일단 클러치 장치의 압력 챔버 내에 초기 압력이 확립되면 타켓이 되는 공동의 압력차로 인해서만 압력 손실이 발생할 수 있도록 주사기 배럴을 향한 압력의 역류를 방지하는 것이 바람직하다. 그러므로 일부 실시예에서 클러치 장치는 주사기 단부로 공기 또는 유체가 역류하는 것을 방지하기 위해 일방향 밸브를 추가로 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 구동력으로부터 바늘을 자동으로 결합 및 분리하는 데에 적합한 압력-감응식 클러치 장치의 형성 방법을 또한 제공한다. 본 발명의 이러한 양태에 따른 방법은 일반적으로, 내부 공간을 갖는 몸체를 형성하는 단계, 및 힘-결합 부재가 압력-감지 부재에 연결되어 작동하고 압력-감지 부재가 내부 공간 내에 압력 챔버의 일부를 형성하도록 힘-결합 부재 및 압력-감지 부재를 몸체 내부에 배치하는 단계를 포함한다. 압력 챔버는 장치의 몸체 상의 개구와 압력-소통되고, 이 때 개구는 바늘과 연결되도록 구성된다. 힘-결합 부재 및 압력-감지 부재에 대한 실시예들은 전술되어 있다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 대상체의 구조적 층에 의해 정의된 대상체의 체강에 바늘을 위치시키는 방법을 추가로 제공한다. 본 발명의 이러한 양태에 따른 실시예들은 일반적으로, 전술된 바와 같은 바늘-주사기 조립체를 제공하는 단계; 압력-의존식 클러치 장치가 결합 상태에 있도록 보장하는 단계; 및 압력-의존식 클러치 장치가 바늘이 체강에 도달하여 이로부터 구동력을 자동으로 분리할 때까지, 연속적인 구동력을 힘-인가 구조에 인가하여 바늘-주사기 조립체를 앞으로 이동시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태들 및 이점들은 하기의 설명 및 첨부된 청구항들로부터 명백할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압력-의존식 클러치 장치를 포함하는 예시적인 바늘-주사기 조립체를 보여준다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 연결관을 보여준다.
도 3은 도 2의 예시적인 연결관의 또 다른 사시도를 보여준다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 클러치 장치와 결합되도록 구성된 예시적인 힘-인가 구조의 사시도를 보여준다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 장치의 다양한 부재들 사이의 관계를 보여주는 예시적인 클러치 장치의 컷어웨이(cutaway) 도면을 보여준다.
도 6은 힘-수용 부재가 "결합" 상태에 있는, 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 클러치 장치의 단면도를 보여준다.
도 7은 힘-수용 부재가 "분리" 상태에 있는, 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 클러치 장치의 또 다른 단면도를 보여준다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 힘-인가 핸들이 통합된 예시적인 압력-의존식 클러치 장치의 컷어웨이 도면을 보여준다.
도 9는 도 8의 예시적인 실시예의 컷어웨이 도면을 보여준다.
도 10은 도 8의 예시적인 실시예의 단면도를 보여주는 것으로서, 도 10a에서 구동력 결합 기구는 "분리" 상태에 있는 것으로 도시되고, 도 10b에서 구동 결합 기구는 "결합" 상태에 있는 것으로 도시된다.
도 11은 구동력 결합 기구를 형성하는 상보적인 구조적 쌍의 예시적인 실시예를 도시하는 클러치 장치의 단면도를 보여주며, 도 11a에서 기구는 "결합" 상태에 있는 것으로 도시되고, 도 11b에서 기구는 "분리" 상태에 있는 것으로 도시된다.
도 12는 구동력 결합 기구를 형성하는 상보적인 구조적 쌍의 또 다른 예시적인 실시예를 도시하는 클러치 장치의 단면도를 보여주며, 도 12a에서 기구는 "결합" 상태에 있는 것으로 도시되고, 도 12b에서 기구는 "분리" 상태에 있는 것으로 도시된다.
도 13은 구동력 결합 기구를 형성하는 상보적인 구조적 쌍의 또 다른 예시적인 실시예를 도시하는 클러치 장치의 단면도를 보여주며, 도 13a에서 기구는 "결합" 상태에 있는 것으로 도시되고, 도 13b에서 기구는 "분리" 상태에 있는 것으로 도시된다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 고정 장치를 포함하는 예시적인 바늘-주사기 조립체의 컷어웨이 도면을 보여준다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 주사기 수용 프레임을 구비한 예시적인 연결관의 사시도를 보여준다.
도 16은 도 14에서의 힘-인가 구조 및 클러치 장치의 몸체를 도시하는 컷어웨이 도면을 보여준다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 압력-의존식 클러치 장치를 포함하는 예시적인 바늘-주사기 조립체의 단면도를 보여주며, 도 17a에서 이 실시예에서의 구동력 결합 기구는 "결합" 상태에 있는 것으로 도시되고, 도 17b에서 이 실시예에서의 구동력 결합 기구는 "분리" 상태에 있는 것으로 도시된다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 힘-송신 부재에 의해 결합된, 힘-송신 부재를 가진 힘-인가 구조를 구비한 예시적인 압력-의존식 클러치 장치의 컷어웨이 도면을 보여준다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 압력-의존식 클러치 장치가 구비된 예시적인 바늘-주사기 조립체를 사용하여 체강의 위치를 찾고 위치시키는 일반적인 공정을 도시한다.
도 20은 본 발명에 따른, 마찰로 야기되는 "끈적거리는 핀" 문제를 해결하기 위한 구동력 결합 기구의 예시적인 대안적 구현을 도시한다. 도 20a는 "끈적거리는 핀" 문제를 겪는 예시적인 실시예를 도시한다. 도 20b는 기어 시스템을 이용함으로써 "끈적거리는 핀" 문제를 해결하는 예시적인 일 실시예를 도시한다. 도 20c는 유리한 기하형상을 이용함으로써 "끈적거리는 핀" 문제를 해결하는 또 다른 예시적인 실시예를 도시한다.
도 21은 본 발명에 따른, 마찰로 야기된 "끈적거리는 핀" 문제를 해결하기 위한 구동력 결합 기구의 또 다른 예시적인 대안적 구현을 도시한다.
먼저 도 1을 참조하면, 연결관(20)을 통해 바늘(10)을 주사기(12)에 연결하는 압력-의존식 클러치 장치(2)의 예시적인 실시예가 도시되어 있다. 클러치 장치(2)는 내부 공간(22) 및 그 안에 배치된 압력-감지 부재를 구비한 몸체를 가진다. 압력-감지 부재(미도시)는, 날개-형상 핸들(24) 형태의 힘-인가 구조로부터 구동력을 전달하는 힘-송신 부재를 결합 및 분리하기 위한 힘-수용 부재(26)에 연결되어 작동한다. 바늘(10), 날개-형상 핸들(24), 클러치 장치(2), 연결관(20) 및 주사기(12)는 함께, 바늘이 겪는 외부 압력에 따라 구동력을 자동으로 분리할 수 있는 예시적인 바늘-주사기 조립체(1)를 형성한다.
작동 중, 사용자가 핸들(24)을 눌러 바늘을 앞으로 이동시키기 위한 구동력을 인가한다. 처음에는, 클러치 장치(2)의 내부 공간(22) 내의 압력이 힘-수용 부재(26)를 힘-송신 부재에 결합시키기에는 부족하고, 이에 따라 날개-형상 핸들(24)에 인가된 힘은 바늘(10)에 전달되어 날개-형상 핸들과 함께 바늘을 앞으로 이동시킨다. 바늘(10)이 목적으로 하는 공동에 도달하면, 공동 내부의 압력차에 의해 바늘 내부의 압력이 변하게 되고, 이는 결국 클러치 장치의 압력 챔버(22) 내의 압력을 변화시키게 된다. 압력 챔버(22)는 바늘(10)과 압력-소통된다. 목적으로 하는 공동이 바늘 내의 압력보다 더 낮은 압력을 갖는 경우, 이는 압력 챔버(22) 내부의 압력 강하로 이어지게 된다. 다른 한편으로, 목적으로 하는 공동이 바늘 내의 압력보다 더 높은 압력을 갖는 경우, 압력 챔버(22)는 압력 상승을 겪게 된다. 이처럼 수반되는 압력 변화는 결국 압력-감지 부재(220)의 상태를 변화시키게 되고, 그 결과 힘-수용 부재(26)가 힘-송신 부재로부터 분리됨으로써, 구동력을 분리하게 된다. 이 때 날개-형상 핸들에 인가된 이동력은 더 이상 바늘에 전달되지 않고, 따라서 타겟이 되는 위치에 바늘을 위치시킨다는 원하는 결과가 달성된다.
도 2는 클러치 장치 및 주사기에 바늘을 연결하기 위한 예시적인 연결관(20)의 사시도를 보여준다. 이러한 예시적인 실시예에서, 연결관은 바늘에 연결되는 제1 개구(201), 클러치 장치에 연결되는 제2 개구(202), 및 주사기에 연결되는 제3 개구(203)를 가진다. 이러한 예시적인 실시예에서, 연결관은 뒤집어진 T자 형상을 갖도록 이루어지며, 뒤집어진 "T"자의 수평 부분은 바늘과 주사기를 유체-소통시키며, "T"자의 수직 부분(20a)은 클러치 장치를 바늘 및 주사기와 압력-소통시킨다. "T"자의 수평 부분은 또한, 클러치 장치의 힘-수용 부재(26)와 접속하여 결합하기 위한 힘-송신 부재로서의 역할을 하는 오목부(204)를 포함한다. 도 3은 예시적인 연결관(20)의 또 다른 사시도를 보여준다.
당업자라면, 개구(201, 203)의 크기 및 형상은 연결될 바늘 및 주사기의 크기 및 형상에 따라 조정될 수 있음을 쉽게 인식할 것이다. 또한, 연결관은 바늘 및 주사기를 연결하는 것에만 제한되지 않는 것도 인지할 것이다. 이는 예를 들어 주입 주머니 및 주입관을 연결하는 데에 사용될 수도 있다. 이러한 사용의 경우에, 클러치 장치는 압력 변화를 나타내기 위해 연결관과 함께 사용될 수 있다. 이는 주입 유체의 유동을 조절하는 제어기에 결합될 수도 있다.
도 4는 도 1의 예시적인 연결관(20)과 함께 날개-형상 핸들(24)의 사시도를 보여준다. 날개-형상 핸들(24)은 힘을 인가하기 위한 날개(240) 및 이에 연결된 고정 패널(242)을 가진다. 고정 패널은 클러치 장치의 힘-수용 부재(26)와 상호작용하기 위한 힘-송신 부재로서 기능하는 고정 홀(244)을 또한 포함한다. 이러한 특정 실시예에서, 힘-수용 부재는 고정 홀(242)을 통과하여 연결관 상의 오목부(204) 안으로 돌출되는 고정 핀이다. 힘-수용 부재(26)(고정 핀)가 이러한 위치에 있을 때, 날개-형상 핸들(24)이 전체 바늘-주사기 조립체에 고정됨에 따라, 날개-형상 핸들에 인가된 구동력은 바늘로 전달되어 바늘을 날개-형상 핸들과 함께 이동시킨다.
도 5는 예시적인 위치 결정 장치의 투영도를 추가하여 도 4의 동일한 사시도를 보여준다. 도 5에 나타난 바와 같이, 몸체의 내부 공간은 도관(221)을 통해 연결관(20)의 개구(202)에 연결된 압력 챔버(22)를 갖고, 이에 따라 압력 챔버(22)가 바늘과 압력-소통되도록 배치된다. 이러한 구성에서, 바늘 내부의 어떠한 압력 변화도 즉시 클러치 장치의 압력 챔버(22)에 전달될 것이다.
도 6은 도 5에 도시된 바와 같은 구성으로 놓배치된 예시적인 클러치 장치(2)의 단면도를 보여준다. 이러한 예시적인 실시예에서, 가요성 필름이 압력-감지 부재(220)로서 기능한다. 압력-수용 부재로 작용하는 고정 핀(26)이 필름(220)에 연결된다. 도관(221) 내의 압력이 압력 챔버(22)의 압력보다 더 높으면, 압력-감지 부재(220)는 클러치 장치의 바닥에 대해 오목한 형상을 취한다. 이러한 위치에서, 고정 핀(26)은 바깥쪽으로 눌러져 클러치 장치의 바닥 상에 돌기를 형성한다.
반대로, 도 7에 나타난 바와 같이, 도관(221) 내의 압력이 압력 챔버의 압력보다 더 낮으면, 압력-감지 부재(220)는 클러치 장치의 바닥에 대해 볼록한 형상을 취하게 된다. 압력-감지 부재(220)와 연결되어 작동하는 힘-수용 부재(26)는 당겨져 올라가 클러치 장치(2)의 내부 안으로 멀어진다.
도 8은 본 발명에 따른 주사기-바늘 조립체의 예시적인 대안적 실시예의 사시도를 보여준다. 이러한 예시적인 실시예에서, 클러치 장치는 연결관(20) 및 톱니 레일 트랙(246)(도 9에 도시됨)을 둘러싸는 튜브형의 케이스형 쉘(80)을 가진다. 연결관(20)은 바늘에 연결되도록 이루어진 제1 개구(201) 및 플런저(121)를 수용하도록 이루어진 제2 개구(203)를 가진다. 이러한 예시적인 실시예에서, 플런저-수용 단부는 주사기로서 기능하기에 충분히 큰 크기를 갖도록 구성된다. 따라서, 연결관(20)은 연결 부분 및 제2 개구(203)로 이어지는 주사기 부분(206)을 갖도록 구성된다. 설명을 용이하게 하기 위해, 연결관(20)은 주사기 부분(206) 및 플런저(121)와 함께 본원에서 주사기-연결관 조립체로 지칭될 수 있다.
작동 중, 주사기-연결관 조립체는 케이스형 쉘(80) 내에서 이동 가능하도록 설계된다. 주사기 부분(206)의 표면에는, 클러치 장치의 내부 공간 내에서 주사기-연결관 조립체의 움직임을 용이하게 하기 위해 휠(207) 및 톱니 휠(208)이 제공된다. 케이스형 쉘(80)은 조립체의 취급을 용이하게 하기 위해 힘-인가 핸들(24)을 추가로 포함할 수 있다.
도 8의 예시적인 실시예는 또한 도 9에서 컷어웨이 도면으로 도시된다. 도면에 도시된 바와 같이, 위치 결정 장치(2)의 내벽은 톱니 휠(208)과 맞물리는 톱니 레일 트랙(246)을 가진다. 힘-수용 부재(26)는 압력-감지 부재(220)에 연결되어 작동되며 피봇 막대(209)에 의해 지지된다.
작동 중, 연결관(20)은 바늘에 연결되어 개구(202)에 위치된 감지 부재(220)로 바늘의 압력을 전달한다(도 20a). 이 실시예에서 압력-감지 부재(220)는 이동식 핀이고, 힘-수용 부재(26)는 피봇 막대(209) 상에서 피봇 피봇 회전하는 후크형 막대이다. 후크형 막대는 감지 부재(220)에 연결되어 작동하는 망치와 같은 형상의 제1 단부(261) 및 후크와 같은 형상의 제2 단부(262)를 가진다. 바늘 내 압력이 입계값보다 높으면, 압력-감지 부재(26)(가동식 핀)은 힘 수용 부재의 제1 단부(261)에 대해 밀어 올려진다. 이러한 작용은 주사기 부분(206)의 표면을 향해 후크를 피봇 회전시키고, 그로 인해 톱니 레일 트랙(246)으로부터 분리하여 주사기-연결관 조립체가 앞으로 이동하게 한다.
도 10b를 참조하면, 압력-감지 부재와 소통되는 압력이 임계값 밑으로 떨어지면, 압력-감지 부재(220)는 연결관 안으로 들어가서, 후크형 막대의 제1 단부(261) 또한 연결관을 향해 내려가게 된다. 이러한 작용의 결과로 후크형 단부(262)가 톱니 레일 트랙을 향해 피봇 회전하고, 그로 인해 톱니 레일 트랙에 맞물려 주사기-바늘 조립체를 제 자리에 고정한다.
전술한 바와 같이, 압력-감지 부재, 힘-수용 부재 및 힘-송신 부재는 함께, 바늘이 겪는 외부 압력에 따라 구동력을 바늘로부터 결합 및 분리하는 기능을 하는 구동력 결합 기구를 정의한다. 당업자라면 구동력 결합 기구의 수많은 대안적 구현이 가능하다는 것을 쉽게 인식할 것이다. 도 11a 및 도 11b는 압력-감지 부재(220)에 연결되어 작동하는 고정 핀(26)을 구비한 예시적인 대안적 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 고정 핀(26)은 힘-송신 부재에 결합 및 분리되는 힘-수용 부재로 기능하며, 결국 주사기-바늘 조립체를 구동력으로부터 결합 및 분리한다. 이 실시예의 작동 중, 연결관(20)의 압력이 높으면, 압력-감지 부재는 고정 핀(26)을 톱니 레일 트랙에 맞물리도록 밀어 올리는 볼록한 형태(고압 구성)를 취할 것이다(도 11a). 연결관(20)의 압력이 낮으면, 압력-감지 부재는 평평한 형태(저압 구성)를 취할 것이고, 이는 결국 고정 핀을 톱니 레일 트랙으로부터 분리시킴으로써, 바늘-주사기 조립체를 구동력으로부터 분리한다(도 11b).
도 12a 및 도 12b는 압력-감지 부재(220)에 연결되어 작동하는 힘-수용 부재(26)로서 톱니 블록을 사용하는 또 다른 대안적 실시예를 도시한다. 이러한 예시적인 실시예에서 톱니 블록은 레일 트랙(246)에 상보적인 톱니 부분을 가진다. 이러한 실시예의 작동 중, 연결관(20)의 압력이 높으면, 압력-감지 부재(220)는 톱니 블록(26)을 톱니 레일 트랙(246)에 맞물리도록 밀어 올리는 볼록한 형태를 취할 것이다(도 12a). 압력이 낮으면, 압력-감지 부재(220)는 톱니 블록(26)이 톱니 레일 트랙(246)으로부터 멀어지도록 당기는 평평한 형태를 취하고, 그로 인해 주사기-바늘 조립체를 구동력으로부터 분리할 것이다.
도 13b 및 도 13b는 또 다른 대안적 실시예를 도시한다. 이러한 예시적 실시예에서, 힘-수용 부재(26)는 뒤집어진 "U"자형 단면을 가진다. 이는 중공 실린더, 또는 단순하게 2개의 수직 막대가 수평 막대로 연결된 것일 수 있다. 뒤집어진 "U"자형 단면을 가진 어떠한 기하 형상도 적절히 사용될 수 있다. 이 실시예의 작동 중, 연결관(20) 내의 높은 압력은 압력-감지 부재(220)가 뒤집어진 "U"자형 힘-수용 부재(26)를 들어올려서 힘-송신 부재를 톱니 레일 트랙(246)으로부터 분리하기에 충분한 볼록한 형태를 취하게 할 것이다(도 13a). 압력이 낮으면, 압력-감지 부재(220)는 결국 뒤집어진 "U"자형 힘-수용 부재(26)를 하강시켜 톱니 레일 트랙(246)과 맞물리게 하는 평평한 형태를 취할 것이다. 이러한 작용의 결과로 구동력이 결합되어 주사기-바늘 조립체를 이동시킨다.
당업자라면, 이전에 설명된 실시예와 달리 이 실시예는 바늘/연결관에서 겪는 압력이 낮으면 구동력을 결합하고 바늘/연결관에서의 압력이 임계 레벨 위에 도달하면 구동력을 분리한다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 이러한 예시적인 실시예는 어떻게 클러치 장치가 정압 및 부압 차를 둘 다 수반하는 사용 사례와 함께 작용하게 할 수 있는지를 보여준다.
도 14는 클러치 장치의 또 다른 예시적 실시예의 컷어웨이 도면이다. 이러한 예시적 실시예에서, 클러치 장치(2)의 몸체는 슬라이드 가능한 프레임(210)에 장착된 주사기-연결관 조립체(12)를 수용하도록 구성된 내부 공간(22)을 가진다. 클러치 장치(2)는 구동력을 주사기-연결관 조립체에 인가하기 위한 날개-형상 힘-인가 핸들(24)을 추가로 제공한다. 내부 공간(22) 내에서 주사기-연결관 조립체의 슬라이딩 동작을 용이하게 하기 위해 슬롯형 슬라이딩 레일(300)이 클러치 장치(2)의 몸체에 내장된다. 이러한 예시적인 실시예에서, 슬라이딩 핸들은 주사기-연결관 조립체에 결합하는 슬롯형 스파인(246)을 구비한 독립적으로 이동 가능한 프레임으로서 구성된다.
도 15는 주사기 장착 프레임(210)과 함께 연결관(20)의 사시도를 보여준다. 연결관(20)은 바늘에 연결되는 제1 개구(201), 연결관의 압력을 압력-감지 부재(202)에 전달하기 위한 제2 개구(202), 및 주사기에 연결되는 제3 개구(203)를 가진다. 주사기 장착 프레임(210)에는, 클러치 장치(2)의 내부 공간(22) 내에서 슬롯형 슬라이딩 레일(300)에 결합하는 슬라이딩 판(207)이 제공된다.
도 16은 슬롯형 슬라이딩 레일(300)에 장착된 날개-형상 이동 핸들(24)을 구비한 위치 결정 장치(2)의 컷어웨이 도면을 보여준다. 장착된 경우, 핸들의 날개(240)를 미는 것에 의해 이동 핸들(24)이 슬롯형 레일을 따라 축방향으로 자유롭게 이동할 수 있다. 힘-수용 부재가 연결되어 작동하는 압력-감지 부재(220)는 이동 핸들(24)의 슬롯형 스파인(246) 바로 아래에 위치된다. 이러한 실시예의 작동 중, 연결관(20)의 압력은 개구(202)를 통해 압력-감지 부재(220)로 전달된다. 연결관(20) 내의 압력이 높으면 압력-감지 부재(220)가 볼록한 형태(즉, 고압 구성)를 채택하여, 힘-수용 부재(26)(예컨대, 고정 핀)를 이동 핸들(24)의 슬롯형 스파인(246)의 슬롯 내로 밀게 된다(도 17a). 이러한 구성에서, 이동 핸들(24) 및 주사기-연결관 조립체가 함께 고정됨에 따라, 이동 핸들(24)의 날개(240)를 미는 것에 의해 주사기-연결관 조립체는 슬롯형 슬라이딩 레일(300)에 평행한 축방향을 따라 슬라이딩할 수 있다. 연결관 내의 압력이 임계 레벨 밑으로 떨어지면, 압력-감지 부재(220)는 평평한 형태(즉, 저압 구성)를 채택하게 되어 힘-수용 부재(26)(예컨대, 고정 핀)를 슬롯형 스파인(246)으로부터 멀어지게 한다. 이러한 구성은 이동 핸들(24)을 주사기-연결관 조립체로부터 분리함에 따라, 이동 핸들에 인가된 어떠한 구동력도 주사기-연결관 조립체에 전달되지 않을 것이다(도 17b).
도 18은 통상적인 경막외 바늘에 최소한의 변형만을 필요로 하는 클러치 장치에 대한 예시적인 바람직한 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 클러치 장치는 인클로저(80) 안에 전체가 둘러싸여 있다. 인클로저(80)는 바늘에 연결되는 제1 개구(201), 주사기에 연결되는 제2 개구(202), 및 제1 개구(201)와 제2 개구(202)를 연결하는 압력 챔버를 가진다. 압력 챔버는 가요성 필름일 수 있는 압력-감지 부재(220)와 압력-소통된다. 압력-감지 부재(220)는 힘-수용 부재(26)에 연결되어 작동한다. 바람직한 실시예에서, 힘-수용 부재는 위쪽을 향한 로드를 구비한 뒤집어진 피스톤(26a)이다. 일부 실시예에서, 인클로저(80)는 관통공을 가지며, 이를 통해 피스톤 로드(26)가 돌출되어 고정 홀(244)을 통해 날개-형상 핸들(24)의 고정 패널(242)에 결합할 수 있다. 다른 실시예에서, 인클로저(80)는 고정 패널(242)을 위한 슬롯을 가질 수 있다. 이들 실시예에서, 피스톤 로드(26a)가 인클로저(80)를 통과하여 돌출될 필요는 없다.
피스톤 로드가 처음에 "분리" 위치에 있는 것을 확실히 하기 위하여, 피스톤 로드(26a) 상에 스프링(26b)이 설치될 수 있다. 스프링(26b)은, 압력-감지 부재(220)가 저압 구성에서 고압 구성으로, 그리고 그 반대로 전환할 수 있는 임계 압력을 설정하도록 선택될 수 있다.
도 19는, 전술한 바와 같은 클러치 장치를 포함하는 바늘-주사기 조립체를 사용하여 경막외 공간에 바늘을 위치시키는 예시적인 단계별 공정을 보여준다. 도 19의 (A)에서, 날개-형상 핸들(24)을 구비한 클러치 장치(2)에 연결된 바늘을 먼저 대상체의 인대 안으로 삽입한다. 이 단계에서, 압력 챔버는 아직 가압되지 않았으므로 피스톤 로드(26a)는 "분리" 위치에 있다. 다음으로, 주사기를 클러치 장치의 개구(20)에 연결한다. 플런저를 주사기 안을 향해 앞으로 누르면, 압력 챔버가 가압되어 피스톤 로드(26a)를 "결합" 위치로 누르게 된다. 일단 피스톤 로드(26a)가 "결합" 위치에 있으면, 날개-형상 핸들(24)에 인가된 어떠한 구동력도 바늘로 전달됨에 따라, 도 19의 (B)에 나타난 바와 같이 날개-형상 핸들(24)을 누름으로써 바늘이 인대 안으로 전진할 수 있다.
다음으로, 바늘이 경막외 공간에 도달하면, 경막외 공간 내의 부압이 압력 챔버를 감압시킨다. 이러한 압력 변화는 즉시 압력-감지 부재(220)에 전달되어, 피스톤 로드(26a)를 "분리" 위치로 돌아가게 한다(도 19의 (C)). 일단 피스톤 로드(26a)가 "분리" 위치로 되돌아가면, 날개-형상 핸들(24) 및 바늘-주사기 조립체는 더 이상 함께 결합되지 않는다. 이 때, 날개-형상 핸들에 인가된 어떠한 힘도 오직 핸들만을 앞으로 이동시키고, 그 결과 핸들(24)은 위치 결정 장치(2)로부터 분리된다(도 19의 (D)). 바늘은 마찰에 의해 단단히 제 자리에 꽂혀 있고, 바늘을 경막외 공간에 자동으로 위치시키고 제 자리에 고정한다는 원하는 결과를 얻게 된다.
상기 예시적인 실시예에서, 발생할 수 있는 한 가지 잠재적인 문제는, 도 20a에 도시된 바와 같이 피스톤 로드(26a)와 고정 패널(242) 사이의 마찰력으로 인해 피스톤 로드(26a)가 쉽게 분리되지 않을 수 있다는 점이다. 이는 본원에서 "끈적거리는 핀" 문제로 지칭된다.
"끈적거리는 핀" 문제를 해결하기 위한 한 가지 가능한 방법은, 마찰 계수가 낮은 재료를 사용하는 것이다. "끈적거리는 핀" 문제를 해결하기 위한 또 하나의 가능한 방법은, 더 강성이 큰 스프링을 사용하는 것이다. 그러나, 강성 스프링은 날개-형상 패널(24)과 결합하기 위해 피스톤 로드(242)를 들어올리는 데 필요한 조건인 스프링을 극복할 만큼 바늘 내의 압력이 충분히 크지 않을 수 있다는 또 다른 문제를 야기할 수 있다.
도 20b 및 도 20c는 각각 "끈적거리는 핀" 문제를 방지할 수 있는 대안적인 실시예를 도시한다. 도 20b에 나타난 예시적인 실시예에서는 "끈적거리는 핀" 문제를 해결하기 위해 기어 시스템을 이용한다. 이러한 예시적 실시예에서, 핸들에 맞물리는 큰 기어 및 핀에 맞물리는 작은 기어가 공통 샤프트를 통해 함께 결합된다. 적절한 기어 비를 선택함으로써, 마찰력이 끈적거리는 핀 상황을 만들지 않도록 핀과 기어 사이의 마찰이 고려될 수 있다.
도 20c에 나타난 예시적인 실시예에서는, 뒤집어진 피스톤을 비스듬히 위치시킴으로써 "끈적거리는 핀" 문제를 해결한다. 작동 중, 사용자가 조립체를 앞으로 밀면, 상보적인 핀홀에 의해 피스톤이 챔버를 향해 밀어 올려진다. 동시에, 챔버 내 압력이 피스톤을 상보적인 핀홀을 향해 내리 누른다. 챔버 내 압력이 높으면, 피스톤은 상보적인 핀홀과 맞물린 상태를 유지하여 조립체를 "결합" 상태로 유지한다. 챔버 내 압력이 낮아지면, 피스톤은 위쪽으로 이동하여 상보적인 핀홀로부터 분리되고, 그로 인해 조립체를 "분리"상태에 두게 된다. 적절한 각도를 선택함으로써, "끈적거리는 핀" 상황을 피하도록 피스톤과 상보적인 핀홀 사이의 마찰을 고려할 수 있다.
본 발명의 각각의 양태의 모든 특징들은 다른 모든 양태에 필요 시 약간의 수정만 가하여 적용된다. 당업자라면 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 본원에 설명된 것의 변경, 변형, 및 다른 구현을 수행할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 앞서 설명한 실시예들에 의해서가 아니라 하기 청구항의 사상 및 범위에 의해 정의되어야 한다.

Claims (16)

  1. 바늘이 겪는 외부 압력에 따라, 상기 바늘로부터 구동력을 자동으로 결합 및 분리하기 위한 압력-의존식 클러치 장치에 있어서,
    내부 공간을 갖는 몸체;
    상기 외부 압력을 감지하기 위해 상기 내부 공간에 배치된 압력 챔버의 일부를 정의하며, 제1 압력 상태에 상응하는 제1 형태와 제2 압력 상태에 상응하는 제2 형태 사이에서 전환하도록 이루어진, 압력-감지 부재; 및
    상기 압력-감지 부재에 연결되어 작동하며, 사용자가 상기 구동력을 인가하기 위한 힘-인가 구조에 연결되어 작동하는 힘-송신 부재에 상보적인 구조를 갖도록 구성된 힘-수용 부재를 포함하되,
    작동 중, 상기 바늘은 압력-감응식 클러치 장치를 통해 상기 힘-인가 구조에 결합되고, 상기 압력-감지 부재는 상기 외부 압력과 압력-소통되도록 배치됨에 따라, 상기 외부 압력이 임계 레벨과 교차하면, 상기 압력-감지 부재는 하나의 형태에서 다른 형태로 전환되어 결국 상기 힘-수용 부재가 상기 힘-송신 부재와 결합 또는 분리되게 하며, 그 결과 상기 힘-인가 구조에 인가된 구동력이 상기 바늘로부터 결합 또는 분리되는 것인, 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압력-감지 부재는, 상기 외부 압력에 상응하는 오목한 형상 또는 볼록한 형상을 취하도록 이루어진 막을 포함하는 것인, 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 힘-수용 부재는 핀을 포함하고, 상기 힘-송신 부재는 상기 핀에 상보적인 형상을 갖는 홀을 포함함에 따라, 상기 힘-수용 부재 및 힘-송신 부재는 핀-홀 구조 쌍을 포함하는 것인, 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 힘-수용 부재는 스프링을 더 포함하는 것인, 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 힘-인가 부재는 핸들인 것인, 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 힘-인가 구조는 상기 몸체의 일부에 의해 형성되는 것인, 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 힘-수용 부재는 뒤집어진 피스톤을 포함하는 것인, 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 힘-인가 구조는 상기 장치의 몸체와 별도의 독립된 날개-형상 핸들인 것인, 장치.
  9. 주사기;
    상기 주사기에 연결되어 작동하는 바늘;
    힘-인가 구조; 및
    제1항의 압력-의존식 클러치 장치를 포함하는 주사기-바늘 조립체.
  10. 주사기;
    바늘;
    상기 주사기를 상기 바늘에 작동 가능하게 연결하는 압력-의존식 클러치 장치를 포함하되,
    상기 클러치 장치는,
    막에 의해 제1 챔버 및 제2 챔버로 나누어진 내부 공간을 갖는 몸체;
    상기 주사기에 연결되도록 구성된 제1 챔버 상의 제1 개구, 및 상기 바늘에 연결되도록 구성된 제1 챔버 상의 제2 개구;
    상기 막에 연결되어 작동하는 상기 제2 챔버에 배치된 힘-수용 부재; 및
    날개-형상 핸들, 및 이에 연결되어 작동하며 상기 힘-수용 부재와 결합하기 위해 힘-수용 부재와 상보적인 구조를 갖도록 이루어진 힘-송신 부재를 가지는 힘-인가 구조
    를 포함하는 것인, 주사기-바늘 조립체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 바늘은 경막외 주사용으로 이루어지는 것인, 주사기-바늘 조립체.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 압력-의존식 클러치 장치는, 상기 제1 압력 챔버 내의 압력이 기설정된 임계값보다 낮은 경우 상기 힘-인가 구조로부터 분리되도록 이루어진 것인, 주사기-바늘 조립체.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 압력-의존식 클러치 장치는, 상기 제1 압력 챔버 내의 압력이 기설정된 임계값보다 높은 경우 상기 힘-인가 구조와 결합하도록 이루어진 것인, 주사기-바늘 조립체.
  14. 체강의 위치를 찾아 바늘을 위치시키는 방법에 있어서,
    제10항의 주사기-바늘 조립체를 제공하는 단계;
    제1 챔버가 가압되고 힘-수용 부재가 힘-송신 부재와 결합하게 될 때까지 상기 주사기-바늘 조립체의 바늘을 보호층 안으로 삽입하는 단계; 및
    힘-인가 구조에 구동력을 인가하여, 압력-의존식 클러치 장치가 상기 바늘로부터 상기 구동력을 분리할 때까지, 상기 체강을 향해 상기 바늘을 전진시키는 단계를 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 체강은 경막외 공간인 것인, 방법.
  16. 구동력으로부터 바늘을 자동으로 결합 및 분리하기 위한 압력-의존식 클러치 장치를 형성하는 방법에 있어서,
    내부 공간을 가지는 몸체를 형성하는 단계; 및
    힘-수용 부재 및 압력-감지 부재가 연결되어 작동하고, 상기 압력-감지 부재는 상기 바늘에 연결되도록 구성된 몸체 상의 개구와 압력-소통되는 압력 챔버의 일부를 형성하도록, 상기 힘-수용 부재 및 상기 압력-감지 부재를 상기 장치의 몸체 내부에 배치하는 단계를 포함하는 방법.
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