KR970009720B1 - 위장마이오일렉트로그래피를이용하는장내공급시스템 - Google Patents

위장마이오일렉트로그래피를이용하는장내공급시스템 Download PDF

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엠. 아이자크 로날드
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애보트 래보러토리즈
조셉 엠. 버닉
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Abstract

내용없음.

Description

위장 마이오일렉트로그래피를 이용하는 장내 공급 시스템
제1도는 본 발명의 실시예로서, 실선으로 도시된 환자의 소장(small intestine)내에 위치된 볼러스(bolus)를 갖는 코-장내(nasal-enteral) 공급 튜브와, 점선으로 도시된 위내에 위치된 볼러스를 갖는 복부 소구 공급 튜브를 갖는 위치 설정/공급 시스템의 개략도.
제2도는 본 발명의 실시예로서, 공급 튜브/볼러스/Y-커넥터 조립체의 부분 종단면도를 갖는 확대 정면도.
제3도는 식도, 위 및 소장내에 각각 위치한 3개의 전극 수단을 갖는 코-카테테르 배열의 개략도.
제4도는 수정된 배치를 갖는 볼러스의 부분 종단면도를 갖는 확대 측면도.
제5도는 제4도의 5-5선을 따라서 취한 확대 횡단면도.
제6도는 제4도의 6-6선에 따라서 취한 횡단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12,12a : 공급 튜브 14,14a : Y-커넥터
16,16a : 볼러스 18',18 : 전극
19 : 커넥터 20 : 모듈
22 : 모니터 24 : 공급 장치
34',34 : 리드 46 : 소구
54,56 : 영양소 출구 60 : 루우멘
발명의 배경
본 발명은 위장 마이오일렉트로 그래피를 이용하는 장내 공급 시스템에 관한 것이다.
많은 환자에 있어서, 위장내 공급은 영양소(nutrient) 공급의 양호한 수단으로서, 위 또는 소장의 상부가 두 개의 주요 부위가 된다. 장내(enteral) 공급 튜브의 공급 단부를 위장관(gastrointestinal tract)의 원하는 부위에 적절히 위치 설정하는 것은 항상 문제가 되어 왔다. 공급 튜브의 공급 단부를 위 또는 소장내에 적절히 위치 설정한 후에도, 환자가 위험한 공급 상태에 놓일 수 있는 선택된 부위로부터 모르게 이동할 가능성이 있다.
그러한 위장내 공급 튜브의 단부를 초기 위치 설정하고, 적절한 위치 설정을 조절하는 공통된 방법은 엑스-레이(X-ray) 사용법이다. 이러한 방법으로 계속하여 적절한 위치 설정을 증명하는 것은 귀찮고 값비쌀 뿐만 아니라, 환자를 불필요한 엑스-레이에 노출시키도 한다.
이러한 상황을 개선하기 위한 시도가 1983년 4월 26일자로 소머스(somers)에게 허여된 미합중국 특허 제4,381,011호에 기술된바, 위장관의 어떤 부분의 PH 또는 산도는 공급 튜브의 단부에 위치된 PH 측정 장치에 의해 조절된다.
그러나, 공급 공정의 진행에 따라 PH가 변하고, 외부 인자에 의해 영향을 받을 수도 있어서, 조절된 결과는 원하는 정확도에 대단히 불충분할 수 있다. 엑스-레이 등이 보조 목적으로서 필요할 수 있다.
소머스의 공개와 본 출원인의 본 명세서에서의 공개에 추가하여, 주요기관이 식도, 위 및 소장인 위장시스템의 기본적 기능은 음식물을 기계적으로 운반하고, 복잡한 음식성분을 화학적으로 분해하고, 가공된 음식물을 혈액내로 흡수하는 것이다. 상기한 주요 기관은 각각 음식물을 시스템을 따라 수축하고 추진하는(연동) 머슬 코트(muscle coat)를 갖는다.
이러한 근육 수축은 세포의 내부로부터 밖으로 또한 역으로 칼슘과 다른 이온의 운동을 통해 신경조직(nerve tissue)에 의해 조절된다. 이 효과는 보조 조정기라고 하는 특정의 해부학적 영역에서 시작하여 그 기관의 머슬 매스(muscle mass)를 통해서 전파된다. 완전한 사이클은 세포벽의 분극(depolarization), 고분극 및 재분극으로 구성된다. 사이클 동안에 이온 농축은 증가 또는 감소하며, 앞의 기고나들은 각각 그 자체의 주파수에 의해 특징된다. 이 이온 이동은 본 출원인의 공급 튜브 전극의 표면에 화학적 상호 작용을 일으켜, 전위가 발생되고, 두 개의 소스, 즉, 본 출원인의 전극의 사이에 전위차를 측정하는 단위는 볼트이다. 따라서, 본 출원인의 공급 튜브 전극은 환자의 위장관내의 위치에서 전압의 주기적 변화를 검출한다.
반면에 소머스는 음식물이 펩신과 염산에 의해 화학적으로 분해되는 장 내에서의 소화 활동에 의존한다. 산이 위내에서 생성되므로, 위의 입구와 출구에 각각 있는 식도와 유문부(pyloric)의 괄약근에 기인하여 식도와 소장에 비하여 산농축이 높은 부위이다. 산도는 수소 이온의 농축인 PH 단위로 측정된다. 따라서, PH 전극은 인접한 수소 이온의 농축에 따라 반응을 하여 전위차를 발생한다. 그러나, PH 시스템에서 전압을 측정할 필요가 있는 제2전위 소스는 참조 전극에 의해서 제공되어야만 한다. 따라서, 소머스의 PH 시스템은 본 출원인의 마이오일렉트로그래피(myoelectrography) 시스템 보다 장내 함유물에 의해 더 영향을 받고, 따라서, 마이오일렉트로그래피 시스템은 훨씬 정확한 결과를 제공한다.
발명의 요약
본 발명은 환자의 위장관내의 원하는 위치에 공급 튜브를 초기 위치 설정하는 것을 돕고, 영양소(nutrient)가 예비 설정된 구역내로 공급되는 것을 계속적으로 보장하는 장치에 목적이 있다. 따라서 본 장치는 새로운 진보된 수준의 임상 환자 치료법을 제공한다. 펌프 또는 흐름 조절 클램프 같은 자동 공급 시스템이 본 발명의 공급 튜브에 연결되면, 위장관(gastrointestinal tract)내에서 원하는 위치로부터 공급 단부가 이동하는 것은 자동적으로 검출 및 조절할 수 있고, 공급 튜브의 공급 단부가 환자의 위장관내에서 적절한 위치에 재위치 설정될 때까지 공급 시스템은 자동적으로 폐쇄된다.
위장관을 포함하여 인간의 해부학적 구조의 여러 부위는 근육 활동에 의해 발생된 여러 주파수의 전기 시그널에 의해 특징되고, 그러한 근육-발생 시그널을 마이오일렉트로(myoelectric) 시그널이라고 알려져 있다. 예로서, 통상적인 인간에 있어서, 마이오일렉트릭 시그널은 위내에서 분당 3회의 비율로, 소장의 십이지장내에서는 분당 11회의 비유로 발생한다는 사실이 알려져 있다. 위장관의 다른 부위, 즉, 식도, 말단-최후단-유문부 및 결장 등은 다른 주파수 시그널을 발생시킨다. 공급 튜브의 말단 공급단부에서 이러한 마이오일렉트릭 분극 시그널을 계속 검출하고 조절하는 것은 위장 마이오일렉트로그래피라고 하는 기술로서, 위치의 변화를 즉각적으로 알려준다. 위장 마이오일렉트로그래피는 상기 분극 시그널 주파수의 작은 변화를 검출하므로써, 위장관의 이러한 부위의 기능의 변화를 정할 수 있는데, 예를 들면, 공급 시스템의 작동 비율을 자동적으로 결정 및 조절하고, 또한 적절한 설정된 영양소를 자동적으로 공급하고; 수술후 환자의 위장기능 회복을 위해 자동적으로 조절하고; 소화 과정에서 흡수 장해와 리듬 장해를 분별하는 것이다.
본 발명은 공급 튜브의 제공을 목적으로 한다. 공급 튜브는 그 말단부, 즉, 공급 단부에 마이오일렉트릭 시그널을 검출하는 하나 이상의 전극이 제공되어 있다. 본 발명은 증폭기/필터 모듈에 의해 특징되는데, 증폭기/필터 모듈에는 그 모듈로부터 시그널을 수신하는 모니터와 그 모니터에 의해 제어되는 공급 시스템에 의해 검출된 시그널이 공급된다.
본 발명의 목적은 환자의 위장관내에서 발생되는 마이오일렉트릭 시그널을 검출 및 조절하므로써 공급 튜브의 초기 위치설정 및 위치 조절을 하기 위한 새롭고 향상된 시스템을 제공하는 것이다. 마이오일렉트릭 시그널을 또한 장내의 영양소 공급 시스템의 제어에도 사용될 수 있다.
본 발명의 또다른 목적은 말단부에 볼러스를 갖고 외부 단부에 Y-케넥터를 갖는 형태의 새롭고 향상된 공급 튜브를 제공하는 것이다. 볼러스는 전극으로부터 공급 튜브를 거쳐 모니터로 가는 리드(lead)가 제공되어 있는 1개 이상의 이격된 전극을 갖는다.
양호한 실시예의 설명
이하 도면을 참조하여 기술한다. 본 발명의 실시예로서, 위장관의 예비설정 부위로 액체 영양소(nutrient)를 공급하기 위해 위장관 위치 설정/공급 시스템(10)의 두가지 가능한 형태가 제1도에 도시되었다. 시스템(10)은 인접 단부에 제공된 적절한 Y-커넥터(14 및 14a)와, 말단 공급단부에 제공되고 전압 감지(마이오일렉트릭 시그널)전극(18',18)(제2도 및 제4도)을 갖는 볼러스(balus; 16,16a)가 구비된 연장된 가요성 공급 튜브(12,12a); 검출된 마이오일렉트릭 시그널(myoelectric signal)의 증폭과 불필요한 주파수의 제거를 위한 모듈(20); 검출된 시그널을 처리할 수 있는 모니터(22) 및; 주입 펌프 또는 흐름-조절 클램프와 같은 제어 가능한 공급 장치(24)를 포함한다.
시스템(10)의 가능한 여러 가지 형태중에서 두가지가 제1도에 도시되었다. 실선으로 도시된 바와 같이, 환자의 소장(28)의 상부 또는 십이지장(26)내의 코-장내 공급 배열은 공급 튜브(12)에 의해 특징되는데, 공급튜브(12)는 환자의 식도(30)와, 위(32)를 통해서 연장되고, 볼러스(16)는 십이지장(26)내에 위치된다. Y-커넥터(14)는 리드(34)를 위한 커넥터(제2도에 도시되지 않음)과 커넥터(19)에 의해 전극(18',18)에 연결되고, 또한 공급 튜브(12)(제2도 및 제3도 참조)를 통하여 연장되고, 증폭기/필터 모듈(20)로 연결되기 위해 아암(arm; 36)을 통해 Y-커넥터로부터 연장되는 피복 리드(34',34)와 공급 튜브(12)의 인접 단부상에 제공된다.
제5도에서 잘 나타나듯이, 전극 리드(34',34)를 위해서 공급 튜브(12,12a)내에 별도의 통로 또는 루우멘(60)이 제공될 수 있다. 제1도에 점선으로 도시되었듯이, 피부를 통과하여 환자의 위(32)내에 배치된 복부 소구 공급 배열은 복부벽(48)에 제공된 소구(46)를 통해서 연장되어 볼러스(16a)를 위(32)내에 위치시키는 공급 튜브(12a)에 의해 특징된다. 조정 유지부재(50,52)는 공급 튜브(12a)의 이동을 막기 위해 소그(46)의 내부단과 외부단에서 공급 튜브에 제공된다.
Y-커넥터(14a)는 공급 튜브(12a)의 인접 단부에 제공되고, 피복 전극 리드(34a',34a)는 증폭기/필터 모듈(20)을 연결하기 위해 아암(36a)을 통해 Y-커넥터(14a)로부터 외부로 연장된다.
도시되지는 않았으나, 환자의 위장관의 여러 부위의 마이오일렉트릭 시그널을 조절하고자 할 때에는 코-장내 공급 튜브(12)의 볼러스(16)를 위(32), 소장 또는 결정(도시되지 않음)내에 위치시킬 수도 있다. 마찬가지로, 복부 소구 공급 튜브의 볼러스(16a)를 십이지장(26) 또는 소장 또는 결장내에 위치시킬 수도 있다. 제3도와 같이, 진단 또는 치료 목적을 위하여, 공급 튜브(12)는 환자의 코 통로(62)를 통하여 연장되어 3개의 이격된 전극수단, 즉, 식도 전극수단(64), 위 전극수단(66) 및 소장 전극수단(68)을 가질 수도 있다.
증폭기/필터 모듈(20)은 60Hz 소음과 생리학적 관심의 범위밖의 주파수를 제거하고, 검출된 시그널을 모니터(22)에 적합한 크기로 증폭하고, 또한, 공급 튜브 전극(18,18)과 모니터(22) 사이에서 임피던스 정합을 제공한다. 모듈(20)은 38에서 모니터(22)에 연결되고, 모니터(22)는 40에서 공급 장치(24)에 연결된다. 모니터(22)는 모듈(20)로부터 전기 생리학적 또는 마이오일렉트릭 시그널을 처리하여, 장관의 전기적 작용의 세그먼트(segment)의 특성을 용이하게 식별하게 하는 전자 장치이다. 일단 시그널의 매개 변수가 결정되면, 모니터(22)의 프로그래밍에 의해 선택된 기준치와 비교될 수 있다. 모니터 프로그램은 논리 통로를 포함하므로, 비교의 결과가 공급 장치(24) 제어에 사용되고, 공급 장치(24)는 전류 공급 속도 셋팅을 유지하거나 영양소 공급 속도를 증감시키거나 또는 다른 영양소를 선택하기도 한다. 따라서, 이 독특한 시스템(10)은 환자의 위장관 과부하의 문제를 해결한다. 공급은 통상 낮은 주입 속도로 시작되어, 환자의 영양 수요가 충족되거나, 환자가 불편해 하거나 또는 다른 증상을 보일 때까지 주기적으로 증가한다. 그러나, 이 시스템(10)은 소화에 있어 문제가 생길 때 그 문제를 인식하고, 또한 경련, 설사, 구토, 위역류 및 흡기등의 해로운 신체적 증상 및 위 과부하 등의 발생전에 공급 속도를 조절하므로써 예방할 수 있게 한다. 공급 장치(24)는 튜브 셋트(44,44a)에 의해 Y-커넥터(14 및 14a)의 다른 아암(42,42a)에 연결될 수 있다.
위장내 공급의 또다른 주요한 문제는 삽관 과정중에 위장관내의 원하는 위치에 튜브(12,12a)의 공급 단부 또는 볼러스(16,16a)를 초기 위치 설정하고, 그후에도 적절한 위치를 유지하고 있음을 증명하는 것이다. 종래 및 현재의 기술은 볼러스의 위치를 설정함에 있어서 엑스-레이(x-ray), 흡기 및 어스켈테이션(ascultation)을 사용하는데, 모두 중대한 결함을 갖고 있다. 본 시스템(10)은 직접적 계속적이고 신뢰성 있는 극복 방법을 제공하는데, 그것은 모니터(22)가 공급 속도를 조절한 뿐만 아니고, 경보음을 발생하고, 또한 볼러스(16,16a)가 적절한 위치에서 이탈하거나 율동부정 등의 질환 발생시에 공급을 중단하도록 프로그램될 수 있기 때문이다. 모티너(22)는 씨알티 디스플레이(CRT display), 검출된 시그널을 기록을 제공하기 위한 챠트 레코더(chart recorder) 또는 마그네틱 테이프 레코더(magnetic tpage recorder)등의 디스플레이 및 저장 장치를 구비할 수 있다.
제2도 및 제4도와 같이, 양호한 실시예의 전극(18' 및 18)은 볼러스(16) 둘레에 이격되어 감겨지고 볼러스(16)에 제공된 영양소 출구(54,56)에 인접한 순금속 와이어의 코일 형태를 갖는다. 전극(18',18)용 금속 와이어는 금, 은 및 백금 와이어 등과 같은 양호한 전기 전도성을 갖는 것이어야 한다. 또다른 적당한 코일 전극은 은의 염화물로 피막된 은 와이어로 형성된 은/염화은(silver/silver chloride) 전극이다.
코일 구조는 볼러스(16)의 둘레에 전도성 표면을 제공하고 또한 가요성을 가지므로써, 삽관 과정에서 볼러스(16) 모양의 변화와 일치하여 각각의 코일이 변형할 수 있다.
그러나, 코일 전극외에도 많은 다른 형태의 전극이 본 발명의 장내 위치 설정/공급 시스템(10)에 사용될 수 있다.
제4도 및 제5도에서 잘 도시되었듯이, 다수의 루우멘 공급 튜브 배치는 환자의 위장관내의 원하는 위치에서 마이오일렉트릭 시그널을 검출하고 동시에 검출 위치에 액체 영양소를 주입하기 위한 수단을 제공한다. 튜브(12)내에는 두 개의 통로가 제공되고 있는데, 하나는 유체 채널(58)로서 튜브(12)의 길이 전체에 걸쳐 통하고, 액체 영양소를 공급 장치(24)로부터 볼러스의 영양소 출구(54,56)로 이동하게 하는 수단을 제공하며, 다른 하나는 별도 채널 또는 루우멘(60)으로서 유체 채널(58)로 분리되어 있으나 여전히 튜브(12)내에 있으며, 보호 리드(34',34)가 그 안으로 통하므로써 전극(18',18)과 모튤(20) 사이에 전기적 통신의 수단을 제공한다.

Claims (18)

  1. 말단 및 인접단부와, 말단부에 영양소를 공급하기 위한 영양소 출구를 가지며, 상기 영양소 출구 수단의 위치와 환자의 위장관의 여러 부위의 기능변화를 결정하기 위해 상기 영양소 출구(nutrient exit port)에 인접해 있는 장치를 갖는 공급 튜브 시스템에 있어서, 상기 장치는 위장관(astrointestinal tract)의 주위 부위에 의해 발생된 마이오일렉트릭 시그널을 검출하기 위해 상기 말단부에 제공된 수단과, 상기 시그널(myoelectric signal)을 조절하기 위한 수단을 포함하고, 상기 검출수단은 상기 말단부의 이격부 주위에 하나 이상의 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 공급 튜브 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전극은 금(gold)와이어로 형성된 것을 특징으로 하는 공급 튜브 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전극은 은(silver)와이어로 형성된 것을 특징으로 하는 공급 튜브 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전극은 백금(platinum)와이어로 형성된 것을 특징으로 하는 공급 튜브 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전극은 은/염화은(silver/silver chloride) 와이어로 형성된 것을 특징으로 하는 공급 튜브 시스템.
  6. 길이방향으로 연장하는 루우멘을 갖는 말단 및 인접 단부를 가지는 신장된 관형 가요성 메인부를 구비하며, 식도, 위 및, 소장등과 같은 환장의 위장관의 여러 부위에서 발생하는 마이오일렉트릭 시그널을 검출 및 조절하는 장치와 코-장내 공급 튜브의 컴비네이션에 있어서, 상기 장치는 식도, 위 및, 소장내에서 발생된 마이오일렉트릭 시그널을 검출하기 위해 상기 식도, 위 및, 소내장내에 배치된 상기 공급 튜브에 제공된 다수의 전극 수단과, 상기 시그널을 조절하기 위한 수단을 포함하고, 상기 전극 수단은 상기 공급 튜브 둘레에 감긴 와이어 코일 형태인 것을 특징으로 하는 컴비네이션.
  7. 제6항에 있어서, 상기 리드는 상기 공급 튜브를 통해 상기 전극 수단으로부터 상기 조절수단까지 연장되는 것을 특징으로 하는 컴비네이션.
  8. 말단 및 인접단부와, 상기 말단부에 영양소를 공급하기 위한 출구수단을 갖는 볼러스를 가지며, 환자의 위장관의 여러 부위에서 상기 볼러스의 위치를 결정하는 장치를 갖는 공급 튜브 시스템에 있어서, 상기 장치는 위장관의 주위 부위에 의해 발생된 마이오일렉트릭 시그널을 검출하기 위해 상기 볼러스에 제공된 전극 수단과, 환자의 위장관 내에서 상기 볼러스의 위치를 결정하기 위해 상기 시그널을 조절하기 위한 수단을 포함하고, 상기 전극은 상기 볼러스의 이격부 둘레에서 하나 이상의 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴비네이션.
  9. 제8항에 있어서, 상기 전극은 금 와이어로 형성된 것을 특징으로 하는 공급 튜브 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 상기 전극은 은 와이어로 형성된 것을 특징으로 하는 공급 튜브 시스템.
  11. 제8항에 있어서, 상기 전극 백금 와이어로 형성된 것을 특징으로 하는 공급 튜브 시스템.
  12. 제8항에 있어서, 상기 전극은 은/염화은 와이어로 형성된 것을 특징으로 하는 공급 튜브 시스템.
  13. 말단 및 인접단부와, 영양소를 공급하기 위해 출구수단을 갖는 말단부의 볼러스 및, 인접 단부의 Y-커넥터를 갖고, 환자의 위장관의 여러 부위의 기능 변화를 결정하는 장치를 갖는 공급 튜브 시스템에 있어서, 상기 장치는, 위장관의 주위 부위에 의해 발생된 마이오일렉트릭 시그널을 검출하기 위해 상기 볼러스에 제공된 전극수단과, 영양소를 상기 공급 튜브와 상기 볼러스를 통해 환자에게 제공하기 위한 Y-커넥터에 작동가능하게 연결된 공급 시스템 및, 상기 시그널을 조절하고 상기 공급 시스템을 선택적으로 제어하는 수단을 포함하고, 상기 전극은 상기 볼러스의 이격부 둘레에서 하나 이상의 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 공급 튜브 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 전극은 금 와이어로 형성된 것을 특징으로 하는 공급 튜브 시스템.
  15. 제13항에 있어서, 상기 전극은 은 와이어로 형성된 것을 특징으로 하는 공급 튜브 시스템.
  16. 제13항에 있어서, 상기 전극은 백금 와이어로 형성된 것을 특징으로 하는 공급 튜브 시스템.
  17. 제13항에 있어서, 상기 전극은 은/염화은 와이어로 형성된 것을 특징으로 하는 공급 튜브 시스템.
  18. 말단 및 인접단부와, 영양소를 공급하기 위해 출구수단을 갖는 말단부에 있는 볼러스 및, 인접단부에 있는 Y-커넥터를 갖고, 사이 볼러스의 위치와 위장관의 여러 부위의 기능 변화를 결정하는 장치를 갖는 형태의 공급 튜브 시스템에 있어서, 상기 장치는 위장관의 주위 부위에 의해 발생된 마이오일렉트릭 시그널을 검출하기 위해 상기 볼러스에 제공된 수단과, 감시자의 편의를 위해 상기 시그널을 조절하고 상기 공급 시스템을 제어하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 공급 튜브 시스템.
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