CN105251078A - 注射器和用于超声波马达的控制方法 - Google Patents

注射器和用于超声波马达的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种注射器，在该注射器中超声波马达的定子和转子之间的粘附可以有效地被释放。用于注入化学液体的注射器(1)包括：具有超声波马达(31)的超声波马达单元(3)；由超声波马达单元(3)驱动以便当超声波马达(31)正向旋转时进给化学液体的驱动机构(4)；以及控制超声波马达单元(3)的超声波马达(31)的控制装置(5)。超声波马达(31)包括定子(32)和转子(33)，控制装置(5)控制超声波马达(31)以交替地重复正向旋转和反向旋转从而使得定子(32)与转子(33)之间的粘附被释放。

Description

注射器和用于超声波马达的控制方法
本申请是申请日为2012年6月7日、申请号为201280029389.1、发明名称为“注射器和用于超声波马达的控制方法”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于注射化学液体的注射器，该注射器具有超声波马达并能够释放超声波马达的定子与转子之间的粘附。此外，本发明还涉及用于超声波马达的控制方法。
背景技术
传统地，作为用于注射化学液体例如造影剂的医用注射器，已知的注射器包括由非磁性材料(专利文献1)制成的超声波马达。该注射器不会因磁通产生麻烦，因此可与利用磁场的设备如磁共振成像(MRI)设备联合使用。
引用文献
专利文献1：日本专利申请公开号5-84296
发明内容
在该注射器中，超声波马达的定子和转子持续地保持彼此压接。因此，在超声波马达的停止状态中，定子和转子可彼此粘附。特别是在高湿度的环境下，相比于正常的环境中更可能发生粘附。当定子和转子相互粘附时，超声波马达不能被驱动。因此，存在化学液体不能被注射的危险。
为了解决上述问题，根据本发明的示例性实施例，提供了一种用于注入化学液体的注射器，所述注射器包括：超声波马达单元，其包括超声波马达；驱动机构，其待由超声波马达单元驱动，以便当超声波马达正向旋转时进给化学液体；控制超声波马达单元的超声波马达的控制装置，其特征在于，所述超声波马达包括定子和转子，所述控制装置将超声波马达控制成交替重复正向旋转和反向旋转，从而释放定子和转子之间的粘附。
因此，超声波马达的定子和转子之间的粘附可以有效地释放。因此，超声波马达的驱动可以被保持，因此化学液体可被稳定地注射。另外，注射器的控制装置自动地释放粘附，结果是可以省略用控制装置确定存在/不存在粘附的步骤，使用者也可以节省用于释放粘附的时间和精力。
此外，根据本发明的示例性的实施例，提供了一种用于超声波马达的控制方法，所述超声波马达设置在超声波马达单元中驱动驱动机构，其包括定子和转子，所述控制方法包括：将超声波马达控制成交替重复正向旋转和反向旋转，以使定子和转子之间的粘附被释放。
因此，超声波马达的定子和转子之间的粘附能有效地释放。因此，能保持超声波马达的驱动。此外，超声波马达被控制以使粘附自动释放，其结果是，可以省略确定存在/不存在粘附的步骤，使用者也能节省用于释放粘附的时间和精力。
此外，根据本发明的示例实施例，提供了用于注射化学液体的注射器，该注射器包括：包括超声波马达的超声波马达单元；驱动机构，其待由该超声波马达单元驱动以便当超声波马达正向转动时进给化学液体；以及用于控制所述超声波马达单元的超声波马达的控制装置，其特征在于，所述超声波马达包括定子和转子，所述控制装置将所述超声波马达控制成在预先设定的时间段内多次交替地重复正向旋转和反向旋转以使所述定子和转子之间的粘附被释放，并且将所述超声波马达控制成在正向旋转和反向旋转之间停止一预定时间段，并且控制装置控制所述超声波马达使得当正向旋转和反向旋转多次重复时，在前面的包括正向旋转和反向旋转的操作之后，并在紧随前面的操作执行的后面的包括正向旋转和反向旋转的操作之前，设置预定的停止时间段。
此外，根据本发明的示例实施例，提供了一种用于超声波马达的控制方法，该超声波马达设置在超声波马达单元中驱动驱动机构，以用于注射化学液体的注射器，并且该超声波马达包括定子和转子，所述控制方法包括：将所述超声波马达控制成在预定的时间段内多次交替地重复正向旋转和反向旋转，使得定子和转子之间的粘附被释放，并在正向旋转和反向旋转之间停止一预定的时间段，使得当该正向旋转和反向旋转被多次重复时，在前面的包括正向旋转和反向旋转的操作之后和在紧随前面的操作执行的后面的包括正向旋转和反向旋转的操作之前，设置预定的停止时间段。
附图说明
本发明的进一步特征将从下面参考附图对示例实施例的描述中变得显而易见。
图1是注射器的框图。
图2是注射头的示意性透视图。
图3是超声波马达单元的示意性展开图。
图4是该超声波马达单元的示意性剖面图。
图5是流程图，示出了根据本发明的第一实施例的控制方法。
图6是框图，示出了根据本发明的第二实施例和第三实施例的注射器。
图7是流程图，示出了根据第二实施例的控制方法。
图8是流程图，示出了根据第三实施例的控制方法。
图9是根据本发明的第四实施例的注射器的框图。
在下文中，参考附图详细描述用于实施本发明的示例实施例。需要注意的是，在下面的实施例中将要描述的尺寸、材料、形状、部件的相对位置等被任意地设置，并且可以根据本发明应用的设备的配置或不同的条件而改变。除非另有说明，本发明的范围并不限于在下面的实施例中具体描述的方式。
具体实施方式
图1是根据本实施例的注射器1的框图。图2是根据本实施例的注射头2的示意性透视图。注射头2可以安装于支架(未示出)或者顶部悬挂装置(未示出)。在图2中，为便于描述，注射头2以框架21的一部分被移除的状态下示出。
如图1所示，用于注射化学液体的注射器1包括具有超声波马达31的超声波马达单元3、当超声波马达31正向旋转时通过该超声波马达单元3驱动以便进给化学液体的驱动机构4、和用于控制超声波马达单元3中的超声波马达31的控制装置5。驱动机构4和超声波马达单元3容纳于注射器1的注射头2的框架21中。该框架21包括用于保持两个注射筒91的两个注射器保持器92。注射器1包括具有用于显示化学液体的注射状态等的显示器53的控制台6。控制台6通过例如光学线缆连接至控制装置5，控制装置5连接至注射头2。通过控制台6与控制装置5之间经由光缆的连接，可以减少由噪声产生的不利影响。控制装置5与控制台6连接至位于检查室内部或检查室外部的外部电源，并且控制装置5也用作电源。
控制装置5包括用于控制超声波马达单元3的CPU51、用于为超声波马达单元3提供电压的驱动电路52、以及用于测量超声波马达31的旋转时间段或化学液体的注射时间段的计时器54。CPU51可电连接至驱动电路52以便将驱动信号传送至超声波马达单元3，驱动电路52可电连接至超声波马达单元3。编码器39连接至超声波马达单元3，并将超声波马达31的转数信息和存在/不存在旋转的信息传送至控制装置5。当假定前侧对应于框架21中注射器保持器92所在的一侧时，超声波马达单元3布置于后侧。
驱动机构4布置于注射器保持器92和超声波马达单元3之间。驱动机构4包括与超声波马达单元3的轴35连接的传动机构41、连接至传动机构41的滚珠丝杠411、安装于滚珠丝杠411上的滚珠丝杠螺母412、连接至滚珠丝杠螺母412的致动器413。滚珠丝杠螺母412以螺纹方式接合于滚珠丝杠411的中间。传动机构41将来自超声波马达单元3的转动传递至滚珠丝杠411。传动机构41包括连接至轴35的小齿轮和连接至滚珠丝杠411的螺旋齿轮。超声波马达单元3的轴35的旋转通过小齿轮和螺旋齿轮传递至滚珠丝杠411。因此，滚珠丝杠411对应于所传递的转动而旋转。滚珠丝杠螺母412随着滚珠丝杠411的旋转而在向前方向(前侧方向)或向后方向(后侧方向)上滑动。其结果是，随着滚珠丝杠螺母412的滑动，致动器413向前或向后移动。也就是说，当轴35正向旋转时，致动器413向前移动，当轴35反向旋转时，致动器413向后移动。
当注射化学液体时，充满化学液体的注射筒91安装在注射器保持器92上。可在注射筒91中滑动的活塞93安装于注射筒91上。注射筒91安装成使得活塞93的杆抵接于致动器413的远端。因此，在安装好注射筒91的状态下，当滚珠丝杠螺母412在向前的方向上滑动时，致动器413在向前的方向上压紧活塞93。当活塞93向前移动时，化学液体从注射筒91射出，并通过例如连接至注射筒91的远端的导管注射到患者体内。当滚珠丝杠螺母412在向后的方向上滑动时，致动器413在向后的方向上拽拉活塞93。
在注入化学液体的情况下，使用者将注射筒91安装于注射器保持器92上，并且启动注射器1。在显示器53是触摸面板的情况下，使用者按压触摸面板上显示的注射按钮。在注射头2提供有操作单元的情况下，使用者可以按压操作单元的注射按钮。当注射按钮被按压时，控制装置5将正向旋转的信号作为驱动信号传送至超声波马达单元3。响应于所述正向旋转的信号，超声波马达单元3中的超声波马达31被驱动，轴35正向旋转。当轴35向前旋转时，编码器39检测到旋转并将脉冲信号传送至控制装置5。在注射结束和注射筒91待移除的情况下，控制装置5将反向旋转信号作为驱动信号传送至超声波马达单元3以使活塞93向后移动。响应于所述反向旋转信号，超声波马达单元3中的超声波马达31被驱动，轴35反向旋转。传送至超声波马达单元的驱动信号是交流信号。当假设该正向旋转信号对应这种情况：相位不同的两种类型的信号，一信号相对于另一信号被延迟，反向旋转信号对应该情况：所述另一信号相对于所述一信号被延迟。
控制装置5预先存有注射方案，并且化学液体的注射是根据注射方案自动执行的。存有注射方案的存储介质可被插入到控制装置5内以使化学液体的注射根据从存储介质中读取的注射方案来执行。在根据注射方案执行正常控制时，预定的范围内的正常电压从驱动电路52施加于超声波马达单元3。在注射方案中还设置有例如注射时间段、注射率、注射量和注射压力极限值。注射方案的内容显示在显示器53上，因此，使用者可以确认注射方案的内容。控制装置5利用计时器54来控制注射时间段。另外，控制装置5监控注射状态，并且当检测到异常时，例如注射压力降低时，控制装置5自动停止注射化学液体。可以使用设置于致动器413的远端的负荷传感器检测注射压力。
在图1中，控制装置5和控制台6彼此独立设置，但控制装置5和控制台6可以可选地彼此集成为一体。控制装置5布置于注射头2的框架21的外部，但也可以设置在框架21的内部。另外，控制装置5和控制台6可以与注射头2集成为一体。另外，控制装置5和控制台6可以被构造用于通过无线电通信或红外通信来相互通信。
图3是根据本实施例的超声波马达单元3的示意性展开图。图4是该超声波马达单元3的中心剖视图。
如图3所示，根据本实施例的超声波马达单元3包括具有相同配置的多个超声波马达31，其布置成大致双向对称。具体地，超声波马达单元3包括第一超声波马达311，以及与第一超声波马达311同轴地设置的第二超声波马达312。另外，超声波马达单元3包括穿过第一超声波马达311和第二超声波马达312的轴35以及壳体34，其中一对基部341固定至壳体34。该对基部341各自具有板状的形状，并通过螺钉固定至壳体34。第一超声波马达311和第二超声波用马达312被容纳于壳体34内的大致柱状的空间中。此外，第一超声波马达311和第二超声波马达312两者均包括盘状定子32和盘状转子33。第一超声波马达311和第二超声波马达312在该状态下被容纳于壳体34中：第一超声波马达311和第二超声波马达312被夹在所述一对基部341之间。该对基部341均具有端子支承板344，端子支承板344用螺钉固定在基部上以便安装用于连接至外部的连接器。
定子32在从基部341侧至转子33侧按顺序具有压电元件322、弹性构件323以及滑动构件324。压电元件322和滑动构件324被结合至弹性构件323。另外，柔性基板36被结合至定子32，柔性基板36与定子32彼此电连接。当高频电压通过柔性基板36施加到压电元件322时，由于压电元件322的膨胀和收缩在弹性构件323中发生挠曲振动，并相应地在其圆周方向上产生前进波(progressivewave)。转子33通过滑动构件324与弹性构件323保持接触，因此，当产生前进波时，转子33在与前进波的方向相反的方向上旋转。随着旋转，轴35在与转子33的方向相同的方向上旋转。在本实施例中，转子33在射出化学液体的情况下的旋转称为正向旋转，转子33在与正向旋转方向相反的方向上的旋转称为反向旋转。例如，正向旋转对应于将致动器413向前移动的情况下转子33的旋转，反向旋转对应于将致动器413向后移动的情况下转子33的旋转。在根据注射方案执行正常控制时，在预定范围内的正常的电压被施加于压电元件322。
如图4所示，定子32通过螺钉321固定至基部341，转子33通过螺钉固定至轴35的凸缘351。基部341设置有轴35穿过其中的孔，并且衬套343通过压配合装配至该孔。衬套343用作轴35的轴承，轴35的每一端穿过衬套343。第一超声波马达311和第二超声波马达312的转子33均包括具有盘状形状的盘簧部分(盘形贝氏弹簧)332。盘簧部分332用作使转子33抵靠定子32偏置的弹簧。转子33包括与定子32的滑动构件324保持接触的基部部分333。盘簧部分332布置于基部部分333和转子33的中心之间。盘簧部分332使基部部分333抵靠定子32偏置从而使转子33与定子32紧密接触。因此，不需要单独提供用于使转子33和定子32彼此紧密接触的弹簧，因此，超声波马达单元3能减小尺寸。
如图3所示，第一超声波马达311的转子33布置成与第二超声波马达312的转子33对向。即，第一超声波马达311和第二超声波马达312布置成在轴35的凸缘351两侧双向对称。例如作为间隔件37，盘状的垫圈布置于第一超声波马达311与轴35的凸缘351之间以及第二超声波马达312与轴35的凸缘351之间。因此，当间隔件37的厚度或多个间隔件37的数量增大和减小时，转子33抵靠定子32的压力能容易地增加和降低。具体地，当间隔件37的数量增加时，转子33的压力能增加。只要转子33和定子32充分地保持彼此紧密接触，间隔件37可以被省略。
第一超声波马达311和第二超声波马达312的转子33彼此对向。因此，在本实施例中，与其中第一超声波马达311的转子33和第二超声波马达312的转子33定向于同一方向的情况相比，超声波马达单元3能减小尺寸。具体地，当一个超声波马达31的转子33和另一超声波马达31的定子32布置成彼此对向时，需要对应于两个超声波马达31的转子33分别提供两个凸缘351。另外，壳体34中需要设置用于固定定子32的附加的基部。因此，超声波马达单元3的尺寸增大。与此相反，根据本实施例，第一超声波马达311和第二超声波马达312的转子33能布置于单个凸缘351的两侧上。此外，不需要在外壳34上提供用于固定定子32的基部341。因此，超声波马达单元3能减小尺寸。
根据本实施例的超声波马达单元3具有两个超声波马达31，因此与分别提供单个的超声波马达31的情况相比能增加转矩。因此，化学液体能在高压下或以较高的速率注射。此外，第一超声波马达311和第二超声波马达312的转子33被固定至单个的轴35。因此，即使在一超声波马达31已发生粘附的情况下，轴35能通过另一超声波马达31旋转。其结果是，所述另一超声波马达31的旋转力通过轴35传送至所述一超声波马达31。因此，发生在所述一超声波马达31的粘附可以被释放。
在本实施例中，注射头2和控制装置5由非磁性材料制成，以使注射头2和控制装置5能布置于检查室中。具体地，注射头2和控制装置5均由不锈钢、铝、塑料、黄铜、铜、陶瓷等制成。当待布置于操作室中的控制台6也由非磁性材料制成时，控制台6能布置于检查室中。该超声波马达单元3也由非磁性材料制成。具体地，磷青铜用作用于弹性构件323的材料，黄铜用作用于轴35、螺钉321和间隔件37的材料，铝用作用于壳体34、基部341和转子33的材料，以及氟树脂用作用于衬套343的材料。相应地，注射器1可以在利用磁场的设备例如磁共振成像(MRI)设备的附近使用。需要注意的是，在注射器1安装成与MRI设备足够远的情况下，或注射器1被磁屏蔽的情况下，注射头2或控制装置5也可以由磁性材料制成。注射器1还可以与例如计算机断层摄影(CT)扫描器、正电子发射断层扫描(PET)设备、CT血管造影设备、MR血管造影设备和血管造影设备联合使用。在这种情况下，注射头2或控制装置5也可以由磁性材料制成。
上述实施例仅仅是示例，例如，注射器1也可以用于无杆活塞93。此外，注射器1可以构造用于使得仅能安装一个注射筒91或能安装三个或更多注射筒91。在这种情况下，注射器1具有与可安装注射筒91的数量一样多的超声波马达单元3和驱动机构4。另外，传动机构41并不限于其中具有小齿轮和螺旋齿轮的构型，并且可以按需要具有不同的构型。例如，传动机构41可以具有其中可选地设置有包括滑轮和皮带、齿条和小齿轮或者它们的组合的多个传动装置。另外，超声波马达单元3的轴35可以直接连接至驱动机构4。另外，该超声波马达单元3可以构造成使得只具有一个超声波马达31或者具有三个或更多个超声波马达31。
第一实施例
图5是示出根据本发明第一实施例的用于超声波马达31的控制方法的流程图。控制装置5控制超声波马达单元3中设置用于驱动驱动机构4的超声波马达31，超声波马达31包括定子32和转子33。为了释放超声波马达31的定子32和转子33之间的粘附，在第一实施例中，超声波马达31被控制以交替地重复正向旋转和反向旋转。具体地，控制装置5控制超声波马达31，即，第一超声波马达311和第二超声波马达312，以重复正向旋转和反向旋转。在下文中，第一实施例的控制方法参照流程图描述。
当注射器1启动时，控制装置5将正向旋转信号传送至超声波马达单元3，并控制超声波马达单元3以使超声波马达31正向旋转(S11)。此时，控制装置5不确定是否已经发生了粘附。之后，控制装置5将反向旋转信号传送至超声波马达单元3，并控制超声波马达单元3以使超声波马达31反向旋转(S12)。正向旋转或反向旋转持续例如10毫秒至50毫秒，例如，正向旋转和反向旋转之间具有约10毫秒至50毫秒的停止时间段。正向旋转的时间段、反向旋转的时间段和停止时间段可以设置成彼此相等。因此，正向旋转和反向旋转每几十毫秒进行重复。在执行正向旋转和反向旋转之后，例如，可以在后面的正向旋转和反向旋转被执行之前设置约0.5秒至1秒的预定停止时间段。即，当单个操作被定义为其中超声波马达31正向旋转和随后停止-然后反向旋转和随后再次停止的操作时，可设置预定的停止时间段直到后面的操作(正向旋转)开始时。
当正向旋转和反向旋转时，在超声波马达31上施加有与正常控制时的正常电压相等的预定正常电压。正向旋转和反向旋转被多次重复之后，当轴35旋转时，编码器39将脉冲信号传送至控制装置5。当控制装置已收到脉冲信号(S13中的“YES”)时，粘附被释放或未发生粘附，因此控制装置5完成粘附释放控制。之后，控制装置5响应于使用者的操作开始根据注射方案进行正常控制。另一方面，当已经发生粘附和粘附甚至通过粘附释放控制也未释放时，轴35不转动。因此，编码器39不向控制装置5传送脉冲信号(S13中的“NO”)。在该情况下，控制装置5确定从粘附释放控制开始是否已运行了预定时间段(S14)。当控制装置5确定未运行预定时间段(S14中的“NO”)时，已发生粘附并且粘附未释放，因此控制装置5返回S11以继续进行粘附释放控制。因此，控制装置5控制超声波马达31以在预定时间段内多次重复正向旋转和反向旋转。预定的时间段被提前设置，例如设置在从5秒至60秒的范围内。另一方面，当控制装置5确定已经运行了预定时间段(S14中的“YES”)时，控制装置5在显示器53上显示错误信息(S15)，并结束粘附释放控制。在这种情况下，控制装置5在使用者释放粘附之后开始进行正常控制。
根据第一实施例，正向旋转和反向旋转在预定的时间段内反复进行，因而来自正向旋转方向及反向旋转方向的力可重复地施加于超声波马达31的定子32和转子33。因此，定子32和转子33之间的粘附可被有效地释放。控制装置5在确定是否已发生粘附之前或在不确定是否已经发生粘附的情况下为超声波马达31执行粘附释放控制。控制装置5自动执行粘附释放控制，因此，使用者不需要在粘附发生之后释放粘附。另外，当粘附被自动释放时，通过控制装置5来确定存在/不存在粘附的步骤可以省略。
第二实施例
图6是根据本发明第二实施例的注射器1的框图。图7是示出根据第二实施例的超声波马达31的控制方法的流程图。与第一实施例不同，第二实施例的控制装置5控制超声波马达31以在将高于预定正常电压的电压施加于超声波马达31的状态下重复正向旋转和反向旋转。因此，第二实施例的注射器1还包括升压电路55。与第一实施例中相同的部件由相同的参考符号表示，并且其描述在此省略。
如图6所示，第二实施例的注射器1的控制装置5包括电连接至超声波马达单元3的升压电路55。控制装置5能在通过驱动电路52执行的驱动和通过升压电路55执行的驱动之间切换。该电路根据预先存储在控制装置5中的程序切换。或者，所述电路可根据使用者的操作进行切换。在下文中，第二实施例的控制方法参照图7的流程图描述。
当注射器1被启动时，控制装置5从由驱动电路52执行的驱动切换至由升压电路55执行的驱动，并且提高了待施加于超声波马达31的电压(S21)。然后，控制装置5将正向旋转信号传送至超声波马达单元3，并控制超声波马达单元3以使超声波马达31正向旋转(S22)。之后，控制装置5将反向旋转信号传送至超声波马达单元3，并控制超声波马达单元3以使超声波马达31反向旋转(S23)。在正向旋转和反向旋转被多次重复之后，当轴35旋转时，编码器39将脉冲信号传送至控制装置5。当控制装置5已经收到脉冲信号(S24中的“YES”)时，粘附被释放或未发生粘附，因此控制装置5完成粘附释放控制。之后，控制装置5切换至由驱动电路52(使电压下降)执行的驱动，并且响应于使用者的操作开始进行正常控制。
当已发生粘附和粘附甚至通过粘附释放控制仍未释放时，轴35不转动。因此，编码器39不向控制装置5传送脉冲信号(S24中的“NO”)。在这种情况下，控制装置5确定从粘附释放控制的开始是否已经运行了预定时间段(S25)。当控制装置5确定还没有经过预定的时间段(S25中的“NO”)时，粘附已经发生并且粘附未释放，因此控制装置5返回至S22以继续进行粘附释放控制。另一方面，当控制装置5确定已经运行了预定时间段(S25中的“YES”)时，控制装置5在显示器53上显示错误消息(S26)，并完成粘附释放控制。在这种情况下，控制装置5在使用者释放粘附之后开始进行正常控制。
此外，在第二实施例中，正向旋转和反向旋转在预定的时间段内反复进行，因而来自正向旋转方向及反向旋转方向上的力能多次重复地施加于超声波马达31的定子32和转子33。因此，定子32和转子33之间的粘附能有效地释放。当粘附被自动释放时，使用者不需要在发生粘附之后释放粘附，通过控制装置5来确定存在/不存在粘附的步骤也能省略。此外，通过施加高的电压，超声波马达31的驱动转矩能被增大。因此，比第一实施例中更大的力能施加到定子32和转子33，因此粘附能更有效地释放。
第三实施例
图8是示出根据本发明第三实施例的用于超声波马达31的控制方法的流程图。与第二实施例不同，在于向超声波马达31施加预定的正常电压的状态下超声波马达31重复正向转动和反向转动之后，第三实施例的控制装置5控制超声波马达31以在比正常电压高的电压施加于超声波马达31的状态下重复正向旋转和反向旋转。因此，第三实施例的注射器1包括类似于第二实施例的升压电路55。在下文中，第三实施例的控制方法参照流程图说明。
当注射器1启动时，控制装置5将正向旋转信号传送至超声波马达单元3，并控制超声波马达单元3以使超声波马达31正向旋转(S31)。之后，控制装置5将反向旋转信号传送至超声波马达单元3，并控制超声波马达单元3以使超声波马达31反向旋转(S32)。在第一正向旋转和第一反向旋转时，与在正常控制时的正常电压相等的预定正常电压施加到超声波马达31。在正向旋转和反向旋转被多次重复之后，当轴35旋转时，编码器39将脉冲信号传送至控制装置5。当控制装置5已经收到脉冲信号(S33中的“YES”)时，粘附被释放或未发生粘附，因此控制装置5完成粘附释放控制。之后，控制装置5响应于使用者的操作开始根据注射方案进行正常控制。
当粘附已发生和甚至通过粘附释放控制也未释放粘附时，轴35不转动。因此，编码器39不会将脉冲信号传送至控制装置5(S33中的“NO”)。在这种情况下，控制装置5确定是否从粘附释放控制的开始已经运行了预定时间段(S34)。当控制装置5确定未运行预定的时间段时(S34中的“NO”)，粘附已经发生并且粘附未释放，因此控制装置5返回至S31，继续进行粘附释放控制。另一方面，当控制装置5确定已经运行了预定时间段(S34中的“YES”)时，控制装置5从由驱动电路52执行的驱动切换至由升压电路55执行的驱动，并升高施加于超声波马达31的电压，使得第二正向旋转和第二反向旋转在其中电压被升高的状态下执行(S35)。预定的时间段被预先设置，并且例如设置在从5秒到60秒的范围内。然后，控制装置5将正向旋转信号传送至超声波马达单元3，并控制超声波马达单元3以使超声波马达31正向旋转(S36)。之后，控制装置5将反向旋转信号传送至超声波马达单元3，并控制超声波马达单元3以使超声波马达31反向旋转(S37)。
在第二正向旋转和第二反向旋转被多次重复之后，当轴35旋转时，编码器39将脉冲信号传送至控制装置5。当控制装置5已经收到脉冲信号(S38中的“YES”)时，粘附被释放，因此控制装置5完成粘附释放控制。之后，控制装置5切换到由驱动电路52执行的驱动(使电压下降)，并且响应于使用者的操作开始正常控制。另一方面，当粘附未释放时，轴35不转动，因此编码器39不会将脉冲信号传送至控制装置5(S38中的“NO”)。在这种情况下，控制装置5确定从粘附释放控制(S39)开始是否已经运行了预定时间段。当控制装置5确定并未运行预定的时间段(S39中的“NO”)时，粘附未释放，并且因此控制装置5返回S36以继续粘附释放控制。这个预定的时间段也被预先设置，并且例如设置在从5秒到60秒的范围内。另一方面，当控制装置5确定已经运行了预定时间段(S39中的“YES”)，控制装置5在显示器53上显示错误消息(S40)，并且结束粘附释放控制。在这种情况下，控制装置5在使用者释放粘附后开始进行正常控制。
以及在第三实施例中，正向旋转和反向旋转在预定的时间段内重复，因而来自正向旋转方向及反向旋转方向上的力可重复地施加于超声波马达31的定子32和转子33。因此，定子32和转子33之间的粘附能被有效地释放。当粘附被自动释放时，使用者不需要在发生粘附之后释放粘附，并且通过控制装置5来确定存在/不存在粘附的步骤也能被省略。此外，当粘附不能被释放时，第二正向旋转和第二反向旋转是在施加高电压的状态下重复进行。因此，比第一实施例中更大的力能施加到定子32和转子33，因此粘附能更有效地释放。
在第二实施例和第三实施例中，升压电路55被提供给控制装置5。或者，升压电路55可以被提供给控制台6。再或者，升压电路55可以被提供给注射头2。
第四实施例
图9是根据本发明的第四实施例的注射器1的框图。第四实施例的注射器1还包括具有超声波马达31的超声波马达单元3、由超声波马达单元3驱动的驱动机构4、和用于控制所述超声波马达单元3的控制装置5。不同于上述实施例，第四实施例的驱动机构4包括蠕动指型机构(peristalticfingermechanism)415，该蠕动指型机构415连接至与超声波马达31的轴35连接的传动机构42。与每个上述实施例中相同的组件用相同的参考符号表示，并且其描述在这里省略。
在第四实施例中，控制装置5布置于框架21内。另外，控制装置5包括驱动电路52，并且电连接至超声波马达单元3以便向其传送驱动信号。框架21包括管保持器96，管保持器96保持着管95，化学液体通过该管95流动。驱动机构4包括用于从所述超声波马达单元3传递旋转运动的传动机构42，蠕动指型机构415连接至传送机构42。传动机构42包括滑轮和皮带。超声波马达单元3的轴35的旋转通过滑轮和皮带被传递到蠕动指型机构415。当轴35正向旋转时，蠕动指型机构415根据所传递的旋转运动正向旋转。管95由具有高弹性的柔性材料例如氯乙烯制成，因而具有这样的特性：管95甚至被按下时也能恢复。因此，当蠕动指型机构415正向旋转时，管95被顺序地按下，化学液体从管95射出。化学液体通过例如连接至管95的远端的导管注射到患者体内。此外，在第四实施例中，在射出化学液体的情况下，超声波马达31的转子33的旋转称为正向旋转，转子33在与正向旋转的方向相反的方向上的旋转称为反向旋转。
此外，在第四实施例中，能执行每个上述实施例的粘附释放控制。因此，正向旋转和反向旋转在预定的时间段内重复，因而来自正向旋转方向和反向旋转方向上的力可重复地施加于超声波马达31的定子32和转子33。因此，定子32和转子33之间的粘附能有效地释放。控制装置5自动执行粘附释放控制，因此使用者不需要在发生粘附之后释放该粘附。另外，当粘附被自动释放时，通过控制装置5确定存在/不存在粘附的步骤能省略。
虽然本发明已参照示例实施例描述，但是应当理解，本发明并不限于所公开的示例性实施例。下列权利要求的范围应被赋予最广泛的解释，以使其涵盖所有修改和等同的结构与功能。另外，实施例及其修改也可以适当地组合而不脱离本发明的范围。
例如，在每个上述实施例中的粘附释放控制中，反向旋转在正向旋转之后被执行，但可替换地，正向旋转可以在反向旋转之后被执行。另外，在这种情况下，来自正向旋转方向及反向旋转方向的力可重复地施加于超声波马达31的定子32和转子33。因此，定子32和转子33之间的粘附能被有效地释放。另外，粘附释放控制可以在注射器1启动时的时刻以外的时刻执行。例如，粘附释放控制可在驱动信号被传送至超声波马达单元3的时刻执行。在这种情况下，在超声波马达31的驱动(正向旋转或反向旋转)被启动之前执行粘附释放控制。另外，粘合释放控制可以响应于使用者的操作来执行。在这种情况下，可以利用其中注射头2的操作单元上设置有粘附释放按钮的构型，或者其中粘附释放按钮被显示在触摸面板上的构型。另外，可以当致动器413向后移动时执行粘附释放控制，也就是，在反向旋转信号被传送至超声波马达单元3的那一时刻执行粘附释放控制。
在每个上述实施例的粘附释放控制中，基于是否已运行预定时间段来确定是否显示错误消息。或者，可以基于超声波马达31的正向旋转和反向旋转的次数是否已经达到了预定的数目来确定是否显示错误消息。另外，本发明的注射器1并不限于其中注射器1连接至外部电源的构型，可以利用使用无线电源的构型，或利用具有内部电源例如电池的构型。
本申请要求于2011年6月14日提交的申请号为2011-132031的日本专利申请的优先权，此处已将该申请通过参考方式并入。

Claims (11)

1.一种用于注射化学液体的注射器，所述注射器包括：
包括一轴和固定在所述轴上的多个超声波马达的超声波马达单元；
由超声波马达单元驱动以便当超声波马达正向旋转时进给化学液体的驱动机构；
控制超声波马达单元的超声波马达的控制装置，
其中，所述超声波马达分别包括定子和转子，和
在固定在所述轴上的所述多个超声波马达中的一个发生粘附的情况下，固定至所述轴上的所述超声波马达中的另一个被促使转动。
2.根据权利要求1所述的注射器，其特征在于，所述控制装置将所述超声波马达控制成在预定的时间段内多次重复正向旋转和反向旋转。
3.根据权利要求1或2所述的注射器，其特征在于，所述控制装置将所述超声波马达控制成在高于预定正常电压的电压被施加于超声波马达的状态下重复正向旋转和反向旋转。
4.根据权利要求1或2所述的注射器，其特征在于，所述控制装置将所述超声波马达控制成在预定正常电压被施加于超声波马达的状态下重复正向旋转和反向旋转，然后将所述超声波马达控制成在高于预定正常电压的电压被施加于超声波马达的状态下重复正向旋转和反向旋转。
5.根据权利要求1或2所述的注射器，其特征在于，所述控制装置将所述超声波马达控制成在注射器被启动后重复正向旋转和反向旋转。
6.根据权利要求1或2所述的注射器，其特征在于，所述驱动机构包括连接至所述轴的传动机构、连接至所述传动机构的滚珠丝杠、安装在所述滚珠丝杠上的滚珠丝杠螺母、和连接至所述滚珠丝杠螺母的致动器。
7.根据权利要求1或2所述的注射器，其特征在于，所述驱动机构包括连接至所述轴的传动机构和连接至所述传动机构的蠕动指型机构。
8.一种用于多个超声波马达的控制方法，所述超声波马达设置在驱动一驱动机构的超声波马达单元中，分别包括定子和转子，并固定至共同的轴，所述控制方法包括：
控制所述超声波马达以释放定子与转子之间的粘附，使得在固定在所述轴上的所述多个超声波马达中的一个发生粘附的情况下，固定至所述轴上的所述超声波马达中的另一个被促使转动。
9.一种用于注射化学液体的注射器，所述注射器包括：
包括一轴和固定在所述轴上的第一和第二超声波马达的超声波马达单元；和
由超声波马达单元驱动以便当第一和第二超声波马达正向旋转时进给化学液体的驱动机构；
其中，所述第一和第二超声波马达分别包括定子和转子，和
设置有用于连接至外部的连接器，所述连接对应于所述第一和第二超声波马达中的每一个。
10.根据权利要求9所述的注射器，其中，所述第一和第二超声波马达分别包括压电元件，所述用于连接至外部的连接器安装在一端子支承板上，所述端子支承板连接至一基板，经由所述基板将电压施加在所述压电元件上。
11.根据权利要求9或10所述的注射器，还包括控制所述第一和第二超声波马达的控制装置，其中，在所述第一和第二超声波马达中的一个发生粘附的情况下，所述第一和第二超声波马达中的另一个被促使转动。
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