JP2001505104A - 医療用流体注射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 医療流体注射装置２は、注射器の首部における空気を検出する空気検出装置１２２と、注射ラムの運動を制御する手動の制御レバー２９と、パワーヘッド面板から内部回路盤まで磁界を送り種々の面板の検出を可能する磁気導体９４と、パワーヘッドの傾斜角を検出し、手動の制御レバーによってもたらされる運動の速度を制御し、かつ倒立デイスプレイを制御する傾斜センサ１５８と、エラー状態を検出し、反応するように注射器を制御する中央処理装置１７５、１９２、１９４の挙動をモニタするモニタマイクロコントローラ１９２、１９６，１９８とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】 医療用流体注射装置発明の分野 本発明は流体を動物に注射する注射装置に関する。発明の背景 多くの医療環境において、医療用流体が診断あるいは治療の間に患者に注射さ れる。一例は動力作動の自動注射器を使用して、ＣＴ，血管造影法、磁気共鳴法 、あるいは超音波像形成法を向上させるために患者に造影剤を注射する場合であ る。 これらの用途や類似の用途に対して適当な注射器は比較的大容量の注射器を使 用し、比較的大きな流量と高い注射圧力を発生することが可能である必要がある 。このため、そのような用途の注射器は典型的にはモータ作動にされ、大型で高 質量の注射器用モータと駆動系を含む。使用し易くするために、モータと駆動系 は典型的には床、壁あるいは天井に装着されたアームによって支持された注射器 ヘッドに収容されている。 注射器ヘッドは典型的に枢動可能にアームに装着され、ヘッドは（注射器の先 端を注射器の残りの部分の上方に位置させて）上方に傾動し、注射器に流体を充 填しやすくし、かつ(注射器の先端を注射器の残りの部分の下方に位置させて)下 方に傾動し、注射し易くしうる。ヘッドをこのように傾動させることは、充填の 間注射器から空気を抜き易くし、注射過程の間に空気が患者に注射される可能性 を低下させる。それにも拘わらず、患者に空気を偶発的に注射する可能性があり 、安全上深刻な関心事となっている。 前述の注射器ヘッドの他に、多くの注射装置は該注射装置を制御するための別 個のコンソールを含む。コンソールは典型的にはプログラム化可能な回路を含み 、該回路は注射装置の作動が予測可能であって、例えばスキャナあるいは像形成 装置のようなその他の装置の作動と同期化しうる。 このように、注射工程の少なくとも一部は典型的には自動制御されるが、充填 工程および典型的には注射工程のある部分は通常注射ヘッドの手動の運動制御装 置を使用して、操作者によって実行可能である。典型的には、手動の運動制御装 置は注射器をそれぞれ充填したり、あるいは空にするために注射装置の駆動ラム の逆方向および順方向の運動を行なうためのボタンを含む。ボタンの組み合わせ を使用してラムの運動を開始させたり、あるいはラムの運動速度を制御する場合 もある。注射ヘッドは、また典型的に例えば注射ヘッドを制御している場合、操 作者が使用するように、例えば残っている注射器の容積のような注射パラメータ を操作者に示すゲージあるいはデイスプレイを含む。残念ながら、操作者には手 動の運動ボタンを使用し、注射ヘッドのゲージやデイスプレイを、数々の理由か ら読み取るのが厄介であると判明する。それらの理由の少なくともあるものは、 注射ヘッドを上方の充填位置と下方の注射位置との間で傾動させ、操作者に対す る運動ボタンの位置を変更する必要があることであり、かつある傾斜角度におい てゲージあるいはデイスプレイを読み取るのが困難であることである。 多くの適用において、多数の種々の注射器サイズの注射装置を使用することが 望ましい。例えば、大人用ではなく小児用のより小型の注射器を使用することが 望ましいことがある。種々の注射器サイズを使用しやすくするために、注射装置 は、各種の面板の各々を特定の注射器サイズに対して構成している取り外し可能 な面板を設けている。典型的には、注射装置は、例えば面板における磁石の存在 あるいは不在を検出するように注射装置ハウジングの前面に装着した磁気検出器 を使用することにより、いずれの面板が注射装置に装着されているかを検出する ことにより注射パラメータを調整することが可能である。残念ながら、注射ヘッ ドの外側ハウジング中へ磁気検出器を組み込む必要があることは、注射ヘッドを 製作する複雑さと費用とを増大させる。発明の要約 本発明によれば、典型的な注射装置の作動のこれらの種々の局面に対して改良 がなされている。 特に本発明による注射装置は注射器の先端における空気の介在を検出するため に注射器の先端近傍に位置した気泡検出装置を含むことを特徴とする。注射装置 の制御回路に直接電気的に接続されているこの検出装置は注射装置が注射器の先 端における空気を検出し、空気が検出された場合、将来の、あるいは現在進行中 の注射を停止することが出来るようにする。空気は注射器から出る前であって、 患者に達する配管に沿ったある中間点においてでなく、該配管を通過する前に検 出されるので、注射装置は空気が患者に到来する前に注射を阻止あるいは停止す るのに十分に早めに空気を検出できる。 開示した特定実施例において、空気検出器は光線ビームを発生し、この光線ビ ームを注射器の先端へ導き、そこで光線ビームは注射器の先端の内壁から反射し 、検出器へ戻る。例えば、超音波空気検出のようなその他の空気検出方法も注射 器の先端に装着した検出器によって実行可能であり、同様の利点があり、これも 本発明の範囲に入る。 注射装置のこの特徴の別の局面は注射器の先端の内壁から反射し、検出器まで 戻るように注射器の先端に光線結合を促進するために空気検出器の光源に機械的 に結合するように位置した外方に突出した透明の部分を含む注射器先端の構造で ある。この外方に突出した部分は注射器の先端に衝突する光線を集光してこの光 線が注射器の先端の内部を通して適正に反射されるようにするレンズを形成して いる。 本発明による注射装置は、また注射装置を操作者が制御し易くする手動の充填 ／排出制御を特徴としている。この制御は原位置、前進位置および反転位置の間 で運動可能なレバーを含み、前方位置へのレバーの運動によって注射装置はプラ ンジャ駆動ラムを前進させ流体を注射器から排出し、反転方向位置へのレバーの 運動によって注射装置がプランジャ駆動ラムを反転運動させ流体を注射器中へ吸 引する。 特定実施例において、レバーは枢点に装着され、レバーの両側に位置した戻り ばねによって原位置に対して弾圧される。原位置から離れる方向にレバーを回転 させることは、レバーの回転角度が大きくなるとばねを徐々に曲げる。詳しくは 回転電位差計である検出器はレバーの回転角度を検出し、この角度はプランジャ 駆動ラムの運動速度を制御するために使用しうる。このような構造と制御を使用 して、レバーの相対回転位置および(希望に応じて)ばねによってレバーに加えら れる戻りトルクは注射器に対する流体の出入り流量と概ね比例させることが可能 であり、操作者に対して注射装置の作動に対する直感的なフィードバックを提供 する。代替的に、注射装置はレバーの回転角度に応答して注射装置によって発生 する注射圧力を制御し、操作者に対して現在加えられている注射圧に関するフィ ードバックを提供する。 安全性の特徴としては、開示した特定の実施例においては、戻りばねとレバー は運動制御信号を発生させる電気回路における要素である。注射装置を制御する 中央制御装置は故障メッセージを表示するか、あるいはばねの1個が破損する場 合、手動の運動制御装置を非作動にすることによってこの信号に応答し、そのよ うな場合、注射装置はばねの破損によって発生する可能性のある、レバーの原位 置から離れる方向への偶発的な偏移には応答しない。 注射器の充填をし易くするために、レバーが原位置から所定角度以上に回転す るとレバーに加えられた戻りトルクを変更するように追加のデテントばねがレバ ーに対して位置している。その結果は「デテント」、すなわち抵抗トルクが驚異的 に増加する角度として操作者が識別可能である。このデテント角度はいずれかの 所望の意義を持たせることが可能であるが、この回転角度は注射器を充填するの に推奨される最大速度、すなわち気泡の発生を驚異的に増加させることなく注射 器中へ流体を吸引しうる最大速度に対応する。その他のばねと同様に、デテント ばねは、レバーがデテント角度まで回転ずみであることを指示する第２の信号を 発生し、そのため注射装置の制御回路がレバーが推奨する最大速度に対応するよ うに該レバーがデテントばねと接触した瞬間の速度を較正しうるように使用され る電気接点としうる。代替的に、第２の制御信号は操作者がいずれかのより速い 速度で注射器を充填しないようにするために使用可能である。 前述の充填／排出レバーから得られる直感的なフィードバックを補完するよう に、本発明による注射装置は、さらに傾斜補正デイスプレイを特徴としている。 注射装置のヘッドは該ヘッドの傾斜角度を検出するための傾斜角度センサを含み 、デイスプレイの２方向の一方を選択する。その結果、注射装置が充填のために 直立しているか、あるいは注射のために下方に傾いているかには関係なく、デイ スプレイは操作者が読み取るのに常に適正な方向にある。 開示した特定の実施例においては、デイスプレイは、該デイスプレイが直立あ るいは倒立方向のいずれかにあっても同じ情報を提供しうるように配置された要 素を有する発光ダイオードである。しかしながら、例えば液晶デイスプレイある いはデイスプレイの属性や方向の完全な変動を許容するピクシレート(pixilated )したデイスプレイを使用するようなその他の実施例も考えられる。 この特徴の別の局面として、注射装置における傾斜検出回路は、また注射装置 の適正な作動を保証するためにも使用される。例えば、手動の運動制御装置から 得られる充填あるいは排出速度の範囲は、注射ヘッドが下方に傾くよりも上方に 傾く時の方がより広範である。さらに、注射装置は注射ヘッドが下方に傾いてい なければ自動的な注射を阻止し、および（または）注射装置は注射ヘッドが下方 に十分な角度だけ傾いていないと、空気が注射される可能性があることを操作者 に警告する。 本発明による注射ヘッドはコンパクトであって、モジュール構造のため製造お よび使用をし易くする。特に、単一のプリント回路盤に可能な限り全ての制御回 路が組み込まれる。本発明による注射装置の一特徴は、注射装置の面板に位置し た磁石からの磁界エネルギを注射装置のハウジングを通して、主回路盤に装着さ れた磁気検出器（例えば、ホール効果型スイッチ）の近傍に導くように磁性導体 を使用することである。注射装置を通して磁界を運ぶ磁性導体を使用することに より、回路盤装着磁性検出器を使用することが可能で、注射装置のハウジングに 装着するために個々に包装された検出器を購入するのに比較して全体コストを著 しく低減する。 前述の安全上の特徴の他に、本発明による注射装置はプロセッサを検出するハ ードウエアの安全性の特徴と故障あるいはエラー注射を阻止するソフトウエアと を含む。詳しくは、注射装置のヘッドは該注射装置ヘッドの全ての機能を制御す る中央処理装置と中央処理装置の作動をモニタするモニターマイクロコントロ一 ラとを含む。中央制御装置は作動の状態に関する情報をモニターマイクロコント ローラに送る。モニターマイクロコントローラは、また注射装置のヘッドの手動 制御装置と注射装置の駆動ラムの運動とをモニターし、これらの制御および運動 が中央制御装置によって報告されているプロセッサの状態と一致することを確認 する。この二つの要素が一致しないと、モニターマイクロコントローラは注射装 置ヘッドの作動を停止させることが出来る。 開示した特定の実施例において、注射ヘッド、コンソールおよびパワーパック の各々に中央処理装置があって、相互に連通して注射装置を種々のモードにおい て作動させ、各中央処理装置はモニターマイクロコントローラと関連し、モニタ ーマイクロコントローラは同様に相互に連通して中央処理装置が個々に、かつ集 約的に正しく確実に機能するようにする。 本発明の前述およびその他の特徴、局面、目的および利点は添付図面およびそ の説明から明らかとなる。図面の簡単な説明 本明細書に組み込まれ、かつ本明細書の一部を構成する添付図面は本発明の実 施例を示し、前述の本発明の全体説明並びに下記する実施例の詳細説明は本発明 の原理を説明する。 図１は、注射器、圧力ジャケット、加熱ブランケットおよび空気検出モジュー ルを取り外した状態で、パワーヘッド、コンソールおよびパワーパック（カバー の下にある）を含む、本発明の原理による注射装置の斜視図、 図２は圧力ジャケット、注射器および加熱ブランケットを装着した状態で、パ ワーヘッドデイスプレイ、手動制御装置および支持アームマウントを詳細に示す 、図１に示す注射装置のパワーヘッドの斜視図、 図３は面板、回路盤、プランジャラム駆動装置およびハウジングの詳細を示す 、図２に示すパワーヘッドの内部構造を示す分解図、 図４は図３の線４−４に沿って見た、組み立てられたパワーヘッドの内部構造 の部分断面図、 図５は、回路盤、ハウジング、デイスプレイ、およびハウジング内の磁気導体 の相対位置を示す、図４の線５−５に沿って見た部分断面図、 図６は手動制御装置組み立て体の部分断面斜視図、 図７Ａは戻りおよびデテントばねを示す、図６の線７Ａ−７Ａに沿って見た、 図６に示す手動の制御装置組み立て体の断面図、 図７Ｂは原位置からデテントばねと接触するように移動した手動制御レバーを 示す手動制御組み立て体の断面図、 図７Ｃは手動制御レバー、戻りばね、およびデテントばねによって形成される 電気回路の概略線図、 図８は注射装置に装着された注射器内の流体を温めるために使用する加熱ブラ ンケットの斜視図、 図９は空気検出モジュールの内部構造および注射器の先端の構造の相互作用を 示す、空気検出器を適所に位置させた状態で圧力ジャケットに装着した注射器の 部分断面図、 図１０は注射器と圧力ジャケットを取り外した状態の、第９図の線１０−１０ に沿って見た空気検出モジュールの図面、 図１１Ａは温度制御、空気検出および手動制御回路を含む、パワーヘッドにお けるアナログ回路を示す電気ブロック線図、 図１１Ｂは中央処理装置、モニターマイクロコントローラ、デジタルステータ ス、制御およびインタフェース接続を含むパワーヘッドにおけるデジタル制御回 路の電気ブロック線図、 図１１Ｃはパワーヘッド、パワーパック、およびコンソール並びにそれらの相 互接続における中央処理装置およびマイクロコントローラの電気ブロック線図、 図１２はパワーヘッドのＣＰＵによって使用される加熱ブランケットの温度制 御方法を示す図、 図１３Ａは注射装置の作動を制御するためにパワーヘッドにおけるソフトウエ アによって設定される傾斜角度の範囲を示す図、図１３Ｂはパワーヘッドのデイ スプレイにおける要素と、パワーヘッドが第１の傾斜角度にあるとき現れる典型 的なデイスプレイとを示す図、図１３Ｃはパワーヘッドが第２の傾斜角度にある とき現れる図１３Ｂに示すものと同じ情報のデイスプレイ出力を示す図である。特定実施例の詳細説明 図１を参照すると、本発明による注射装置２０は、例えばパワーヘッド２２、 コンソール２４および(カバーの内部に装着された)パワーパック２６のような各 種の機能要素を含む。注射器３６(図２)がパワーヘッド２２の面板２８において 注射装置２０に装着され、各種の注射装置の制御装置が使用され、注射器に、例 えばＣＴ、血管造影法あるいはその他の方法のためのコントラスト媒体を充填し 、該媒体は次に操作者によって、あるいは予めプログラム化した制御によって検 査 中の対象に注射される。 注射装置パワーヘッド２２は内部駆動モータの運動を制御するのに使用する手 動の運動制御レバー２９と、操作者に対して注射装置の現在の状態と作動パラメ ータとを指示するデイスプレイ３０とを含む。コンソール２４は注射装置２０の 作動を遠隔制御するために操作者が使用可能で、また注射装置２０による自動的 な注射のためのプログラムを特定し、かつ記憶するためにも使用し得るタッチス クリーンデイスプレイ３２を含む。前記プログラムは操作者により開始され、そ の後注射装置によって自動的に実行可能である。 パワーヘッド２２とコンソール２４はケーブル(図示せず)を介してパワーパッ ク２６に接続されている。パワーパック２６は注射装置のための電源と、コンソ ール２４とパワーヘッド２２との間の連通のためのインタフェース回路と、例え ば遠隔コンソール、遠隔ハンドあるいはフット制御スイッチ、あるいはその他の 、例えば注射装置２０の作動を像形成システムのＸ線露出と同期化しうる相手先 商標製造会社製品（ＯＥＭ）である遠隔制御装置との注射装置２０の接続を可能 にする別の回路とを含む。 パワーヘッド２２、コンソール２４およびパワーパック２６はキャリッジ３４ に装着されており、該キャリッジは検査対象の近傍にパワーヘッド２２を位置さ せ易くするためにパワーヘッド２２を支持する支持アーム３５を含む。しかしな がら、その他の装置も考えられる。例えば、コンソール２４とパワーパック２６ とをテーブルに位置させるか、あるいは検査室の電子ラックに装着可能で、一方 パワーヘッド２２を天井、床、あるいは壁装着の支持アームに支持させる。 図２を参照すると、作動時の注射器３６と圧力ジャケット３８はパワーヘッド ２２に装着され、パワーヘッド２２内のモータが付勢されプランジャ３７を注射 器３６の胴体内で注射器の排出チップ４０に向って、あるいは離れる方向に運動 させ、それによって注射器３６から流体を排出したり、あるいは注射器に流体を 充填する。圧力ジャケット３８は注射器３６の外壁を支持し、注射器３６の壁が 高度の注射圧で破損するのを阻止する。 注射器３６と圧力ジャケット３８は透明のプラスチック材料で作られており、 それを通して操作者はプランジャ３７の現在の位置と、プランジャ３７と排出チ ップ４０との間の流体あるいは空気を見ることが出来る。したがって、前述のよ うに、操作者は充填過程を可視モニターしながら、パワーヘッド２２を上方に傾 斜させ、注射器３６に流体源から流体を充填し、次に注射装置を患者に達する配 管に接続し、該配管並びに注射器から空気を排出し、一方注射器内での流体のレ ベルを可視モニターし、次に一旦空気が排出されると、注射装置を下方に傾斜し 、流体を対象に注射し続ける。 この充填工程、並びに対象に注射を行なっている間に実行可能なその他の作業 を促進するために、パワーヘッド２２は回転可能なレバー２９の形態の手動の運 動制御装置を含む。詳しくは、レバー２９はパワーヘッド２２の内部の回転軸線 で回転可能である。手動の運動制御レバー２９が図２に示す原位置に残されると 、パワーヘッド２２によってプランジャが運動することはない。しかしながら、 手動制御レバー２９が注射器３６に向って回転すると、パワーヘッド２２によっ てプランジャが順方向に運動し、流体あるいは空気を注射器３６から排出する。 代替的に、手動制御レバー２９が注射器３６から離れる方向に回転すると、パワ ーヘッド２２によってプランジャが逆方向に運動し、注射器３６に流体あるいは 空気を充填する。手動制御レバー２９の構造と作動のさらに詳細については図６ から図７Ｃまでに関連して以下詳細に述べる。 対象に注射される流体が概ね体温に確実に保持されるようにするために、加熱 ブランケット４２が圧力ジャケット３８の外壁と当接して設置されている。加熱 ブランケット４２は注射器３６内の流体の温度を調節するための熱を発生させる 電気ヒータを含む。(図８に個別に示す)加熱ブランケット４２は面板２８から延 びているポスト４４に装着されており、加熱ブランケット４２を圧力ジャケット ３８と熱接触状態に保持している。 パワーヘッド２２の後端には(光線拡散カバーによって被覆されている)インジ ケータランプ４６が設けられ、以下詳細に説明するようにパワーヘッドの状態を 指示する。 図３を参照すると、パワーヘッド２２の内部構造の説明が可能である。 パワーヘッド２２は２個の外側ハウジング半体４７ａおよび４７ｂとから構成 されている。ハウジング半体４７ａおよび４７ｂは組み合わさってパワーヘッド ２２のための完全なハウジングを形成する。上側のハウジング半体４７ａはデイ スプレイ３０をそこを通して見ることが出来る開口と、インジケータランプ４６ と、手動制御レバー２９が装着されるシャフト４８を支持するベアリング面とを 含む。上側ハウジング半体４７ａの内部に装着された手動制御レバーの構造につ いては以下に詳細説明する。 下側ハウジング半体４７ｂは、ノブ４９をそこを通して内部の駆動列に装着、 かつ結合させる開口を含む。ノブ４９は手で回転させプランジャ駆動ラムの駆動 列を運動させ、ラムの運動を微細に制御させ、電気故障のためにパワーヘッド２ ２を使用不可とした場合、ラムを運動可能にする。下側のハウジング半体４７ｂ における第２の開口を使用してパワーヘッド回路盤５５（以下を参照）を加熱ブ ランケット４２（図２と図８とを参照）および空気検出器アタッチメント（図９ 、図１０参照）から来る電線に接続するために使用される。 下側ハウジング半体４７ｂは、また例えば図１と図２とに示す関節アームにハ ウジング半体４８ｂを支持するマウント５２を受け入れる（ハウジング半体４７ ｂの内側のくぼみ５０に対向する）装着トラックをさらに含む。マウント５２は パワーヘッド２２のいずれかの側から下側ハウジング４７ｂの装着トラック内へ 挿入可能で、パワーヘッド２２を検査テーブルの一方の側でパワーヘッド２２を 装着し易くする。ノブ５３がマウント５２を下側ハウジング半体４７ｂの装着ト ラックの適所に保持する。 パワーヘッド２２の内部形成物は、パワーヘッド２２の作動を制御するための 電気回路の全てを支持する回路盤５５を含む。回路盤５５で見られる顕著な要素 は磁気検出器５６ａ、５６ｂ、５６ｃ並びにフラッグセンサ５８を含む。主回路 盤は、またインジケータランプ４６（図示せず）を含む。検出器５６ａ，５６ｂ および５６ｃ並びにフラッグセンサ５８の機能は以下詳細に説明する。 パワーヘッド２２内の回路盤５５の下方にはプランジャ駆動ラム６２用の駆動 列６０が装着されている。駆動列６０は回路盤５５によって制御され、（ギアボ ックス６８を介して）駆動ピニオン６４を回転させる回転電動モータ６３を含む 。ピニオン６４はボールスクリュー６６を回転させる主歯車６５と噛み合う。プ ランジャ駆動ラム６２はボールスクリューナット６７に装着されており、該ナッ ト はボールスクリュー６６の回転をプランジャ駆動ラム６２のパワーヘッド２２か ら出入する直線の並進運動に変換し、かくしてパワーヘッド２２に装着された注 射器３６のプランジャ３７（図２）を運動させる。ノブ４９が駆動ピニオン６４ の軸線に結合され、駆動列６０の回転とプランジャ駆動アームの運動とを手動で 出来るようにする。 駆動列６０のこれらの要素は駆動ハウジング６９に装着されている。上側およ び下側ハウジング半体４７ａおよび４７ｂが駆動ハウジング６９の周りで組み立 てられると、駆動ハウジング６９の前面７０が露出される。注射装置の面板２８ が前面７０に装着されると、注射器が駆動ハウジング６９の前面７０に装着出来 るようにし、プランジャ駆動ラム６２が注射器のプランジャ３７と係合し、運動 させることが出来る。 面板２８が、ヒンジピン７２を使用して、ヒンジ接続により前面７０に装着さ れる。面板２８がヒンジピン７２を使用して前面７０に装着されると、面板２８ はヒンジピン７２において７３の方向に回転可能で、またヒンジピンに沿った限 定された距離にわたって７４の方向に並進可能である。回転運動および並進運動 のこの組み合わせは、面板２８を前面７０と係合したり、外れたりさせ、注射器 を面板２８に装填したり、解放したりさせ、同時に注射器のプランジャをプラン ジャ駆動ラム６２に結合したり、外したりさせる。 面板２８が前面７０と完全に係合すると、面板２８のタブ７５ａと７５ｂがそ れぞれ前面７０のスロット７６ａ，７６ｂと組み合わさる。この組合せ関係が図 ４に詳細に示されている。面板２８を前面７０から外すには、面板２８は７４の 方向に並進し、タブ７５ａおよび７５ｂをスロット７６ａ，７６ｂから外し、面 板２８がヒンジピン７２において７３の方向（図３）に回転できるようし、かく して面板２８に装着された注射器にアクセス出来るようにする。 ７４の方向に沿った面板２８の並進運動を助長するために、カムレバー７８が 面板２８と駆動ハウジング６９との間で駆動ハウジング６９に装着されている。 カムレバー７８は駆動ハウジング６９に装着されたカムレバーシャフト７９に固 定され、かつ回転させる。カムレバー７８は面板２８に向って突出するボタン８ １を含む。ボタン８１は面板２８（図４を参照）の内面に形成されたチャンネル ８０と組み合わさり、カムレバー７８の回転は、ボタン８１が面板２８を７４の 方向に沿って並進するようにさせ、タブ７５ａ，７５ｂをスロット７６ａ，７６ ｂと係合したり、解放したりする。 フラッグワッシャ８２がカムレバーシャフト７９に装着され、ナット８３と共 に適所に保持されている。カムレバーシャフト７９に接続されているフラッグワ ッシャ８２とカムレバー７８との開口はキー止めされており、カムレバー７８と フラッグワッシャ８２は相互に対して一致した方向にされる。フラッグワッシャ ８２とカムレバー７８とは双方共シャフト７９にキー止めされているので、カム レバー７８の回転は、シャフト７９とフラッグワッシャ８２を回転させる。フラ ッグ面８４はフラッグワッシャ８２から延び、カムレバー７８の回転によるこの フラッグ面の運動は後述のように検出され、面板２８がパワーヘッド２２と係合 するか否かを決定するために使用される。 図３と図４とを参照すると、パワーヘッド２２が図４に示されているように組 み立てられると、フラッグワッシャ８２は回路盤５５にあるフラッグセンサ５８ と対向して位置される。フラッグセンサ５８は、フラッグ面８４がセンサ５８と 対向すると、センサ５８によって反射され、検出される光線ビームを発生する。 カムレバー７８とフラッグワッシャ８２は、シャフト７９にキー止めされており 、フラッグ面８４はカムレバー７８が図４に示すように位置している時のみ検出 器５８に対向して回転し、その位置においてカムレバー７８はカムの面板２８を 駆動ハウジング６９の前面７０と係合するように並進させ、注射が出来るように する。このように、フラッグ面８４がフラッグセンサ５８と対向すると、面板が 充填あるいは注射が出来る状態の閉鎖位置にあることを指示する。 パワーヘッド２２は、プランジャ駆動ラム６２が完全に後退していないとき、 カムレバー７８が外れた位置まで回転するのを阻止する安全ロックアウトを含む 。詳しくは、図４を参照すると、ばね弾圧のロックアウトプレート８６が９０の 方向に並進運動可能なように駆動ハウジング６９に装着されている。スクリュー ８７がロックアウトプレート８６をこの並進運動を許容する駆動ハウジング６９ 上の位置に保持する。ばね８８はロックアウトプレート８６と駆動ハウジング６ ９との間で結合されロックアウトプレート８６を駆動ハウジング６９の前面７０ に 向って、すなわち第４図に示す位置へ摺動させようとする力を発生させる。 ロックアウトプレート８６がこの最前方位置にあると、ロックアウトプレート ８６の前方隅部８９が図４に示すように、フラッグワッシャ８２に隣接して位置 する。その結果フラッグワッシャ８２のノッチ８５（図３参照）とロックアウト プレート８６の前方隅部８９との間の干渉が、図４に示される係合位置から、面 板２８が駆動ハウジング６９の前面７０から外れ、注射器を交換するため前面７ ０から離れる方向に回転可能なようにする位置までのフラッグワッシャ８２（並 びにカムレバー７８）の回転を阻止する。しかしながら、ロックアウトプレート が９０の方向に（ばね８８の力に抗して）後方へ摺動すると、前方隅部８９とフ ラッグワッシャ８２のノッチ８５との間の干渉が排除され、カムレバー７８が解 放位置まで回転出来るようにする。 プランジャ駆動ラム６２の取り付け具９１がロックアウトプレート８６と係合 するように位置し、駆動ラム６１が完全に後退した位置まで面板２８から引き戻 されると、取り付け具９１はロックアウトプレート８６と係合し、それをその後 方位置まで運動させる。しかしながら、プランジャ駆動ラム６２がこの位置から 前方へ運動すると、ばね８８の力はロックアウトプレート８６をその前方位置ま で運動させる。このように、プランジャ駆動ラム６２、ロックアウトプレート８ ６およびフラッグワッシャ８２の相互作用の結果、面板２８はプランジャ駆動ラ ム６２が完全に後退した位置になければ７４の方向に並進運動することは出来ず 、すなわち駆動ハウジング６９の前面７０から外れることは出来ない。このよう なインタロック作用は、プランジャ駆動ラム６２が面板２８に装着された注射器 の内側に突出している間に、操作者が前面７０から面板を外そうとするのを阻止 する。 図４と図５を参照すると、３個の磁気導体９４ａ，９４ｂおよび９４ｃが示さ れている。これらの導体は例えば鋼あるいは鉄のような高透過性で低残磁性の材 料から作られ、駆動ハウジング６９の前面７０の開口を通して挿入される。 各面板２０は、３個の磁気導体９４ａ，９４ｂ，９４ｃの位置と整合している 位置において挿入された永久磁石を設けてもよい。永久磁石が３個でも、２個で も、１個でもあるいは全くなくてもよく、かつ磁石はそれらのＮ極あるいはＳ極 が磁気導体９４ａ，９４ｂ，９４ｃと面するように方向付ければよい。 図４に示す面板２８は磁気導体９４ａ，９４ｂと整合して位置している２個の 永久磁石９６ａと９６ｂとを含む。しかしながら、図４に示す面板は磁気導体９ ４ｃに対向して位置した磁石は有しない。 多数の異なる面板２８は、図３と図４に示すパワーヘッド２２に使用してもよ い。種々の面板２８が使用されて種々形式の注射器を使用するのにパワーヘッド ２２を適合させるようにしてもよい。例えば、一方の面板は低容量の小児科用の 注射器に使用する大きさにし、一方別の面板は大人用容量の注射器に使用する大 きさにされる。予め充填した注射器は空の状態で購入する注射器よりもサイズ、 すなわち寸法が異なる可能性がある。これらの種々の注射器サイズを受け入れる ために種々の面板２８が必要にされる。 回路盤５５上の制御回路がパワーヘッド２２にどの面板が装着されているかを 検出できることが必要である。まず、制御回路は面板に空気検出モジュールが装 着されているか否かを検出する必要がある。また、種々の注射器３６は種々の長 さを有することがある。その場合、パワーヘッド２２はプランジャの移動端の位 置を検出するとき、および注射器３６内の流体の体積を計算するとき、長さの変 動を補正可能である必要がある。同様に、種々直径の注射器はプランジャ駆動ラ ム６２の同じ移動速度に対して流量が異なる。制御回路は必要な流量をプランジ ャ駆動ラム６２の運動に変換するとき、この差を補正する必要がある。 識別のために、異なる面板２８の各々は駆動ハウジング６９の前面における磁 気導体９４ａ，９４ｂおよび９４ｃと整合して装着された永久磁石の独特の組み 合わせを有する。詳しくは、図４に示す面板は導体９４ａ，９４ｂに対向した２ 個の永久磁石を有する。別の面板は導体９４ｂに対向して位置した１個のみの永 久磁石を有しうる。第３の面板は３個全ての導体９４ａ，９４ｂ，９４ｃに対向 して位置した３個の永久磁石を有しうる。磁石の組み合わせは２７通り（３³） 可能であって、すなわち選択された極性での磁石が欠如するものもありうるので 、２７種類の面板をこのようにして独特の仕方で識別可能である。 面板における永久磁石の数と位置とを検出するために、パワーヘッド２２の制 御回路は、例えばホール効果型センサ(代替的には、リードスイッチ)でよい磁気 検出器５６ａ，５６ｂ，５６ｃを含む。これらの３個の磁気検出器５６，５６ｂ ，５６ｃは、図４と図５とを比較すれば判るように３個の磁気導体９４と整合し て回路盤５５の縁部の近傍に位置している。典型的には、駆動ハウジング６９は 例えばアルミニュームのような非磁性材料から作られている。したがって、永久 磁石９６ａおよび９６ｂによって発生する磁界は磁気透過性導体９４ａ，９４ｂ および９４ｃを通して導かれ、検出器５６ａ，５６ｂおよび５６ｃの近傍に持っ てこられ、面板２８における永久磁石の存在あるいは不在を回路盤５５の検出器 によって面板２８から遠隔検出可能である。 磁気導体は、面板２８の永久磁石からの磁界を回路盤５５の遠隔位置の検出器 まで導くことにより、パワーヘッド２２の電子部分のコストを著しく低減する。 それ自体で独立している磁気検出器が利用可能であり、駆動ハウジング６９の前 面７０に装着可能であるが、それ自体で独立している磁気検出器は典型的にプリ ント回路盤に装着可能な検出器よりも購入が著しく高価につく。さらに、それ自 体で独立している磁気検出器の使用は、多数の個別の回路盤および（または）取 り付け手段を製作し、それらを適当なケーブル接続手段により主回路盤に装着す る必要があり、検出器が主回路盤に含まれている本実施例と比較して、パワーヘ ッド２２の製造をより複雑、高価でかつ時問のかかるものにする。したがって、 磁気導体９４ａ，９４ｂ，および９４ｃの使用は、パワーヘッド２２の製作コス トを実質的に低減する。 図６を参照すると、手動の運動制御装置の詳細を説明することが出来る。前述 のように、手動制御レバー２９はプランジャ駆動ラムを順方向あるいは逆方向に 運動させたいという操作者の希望を指示するために順方向あるいは逆方向に回転 する。レバー２９の回転方向と回転程度とを決めるために、回転式電位差計９８ が、レバー２９のシャフト４８に結合され、レバー２９が回転すると電位差計９ ８のワイパを回転させ、パワーヘッド制御回路によって検出可能な変動抵抗を発 生させる。 前述のように、制御レバー２９が９９の方向に回転すると、制御回路は電位差 計９９８によって発生する電気信号からこの回転を検出し、プランジャ駆動ラム ６２を前方、すなわちパワーヘッドハウジングから外方へ、図６に示す原位置か ら離れる方向の制御レバー２９の偏向角度に比例する速度で運動させる。代替的 に、制御レバーが逆方向１００に回転すると、制御回路はこの回転を電位差計９ ８によって発生した電気信号から検出し、図６に示す原位置から離れる方向の制 御レバー２９の偏向角度に比例する速度でプランジャ駆動ラム６２を後方、すな わちパワーヘッドハウジング内へ運動させる。 図６はシャフト４８と係合し、シャフト４８を図６に示す原位置まで戻すよう にするトルクを発生させる２個の戻りばね１０２ａ，１０２ｂを示している。ま た、シャフト４８を囲み、戻りばね１０２ａ，１０２ｂと接触しているフラッグ ／接点の組み合わせ１０４も示されている。戻りばね１０２ａ，１０２ｂはフラ ッグ／接点１０４と接触することによって相互に電気的に接続され、またシャフ ト４８を原位置へ戻そうとするばねトルクを加える。また、その機能を以下詳述 するデテントばね１０６も見られ、ギャップを横切って伝送される光線パルスを 発生させるフラッグ検出器１０８がこのギャップの反対側で光線パルスを受け取 ったことを検出し、光線の透過を阻止するような形で前記ギャップが阻害された か否かを示すデジタル信号を発生させる。 図６、図７Ａおよび図７Ｂを参照すると、レバー２９が原位置にあると（図６ および図７Ａとを参照）、フラッグ／接点１０４は戻りばね１０２ａおよび１０ ２ｂの間で等距離に位置し、ばねはレバー２９に対して反対方向のトルクを加え 、レバー２９をこの原位置に保持しようとする。この位置において、フラッグ/ 接点の組み合わせ１０４のうちのフラッグ１０５がフラッグセンサ１０８の内側 に位置し、センサ１０８が該レバーがその原位置にあることを示すデジタル信号 を発生するようにさせる。この場合、パワーヘッド２２の制御回路は手動の運動 制御装置を介してプランジャの運動が何ら要求されていないことを検出すること が出来る。 しかしながら、レバー２９が例えば図７Ｂに示すように、原位置から回転する と、フラッグ１０５はフラッグセンサ１０８によって形成されたギャップの外側 に運動し、フラッグセンサ１０８が前記レバー２９が原位置から離れていること を示すデジタル信号を発生するようにさせる。この場合、制御回路は電位差計９ ８によって発生した電気信号を読み取り、レバーの位置を検出し、プランジャ駆 動ラムの適当な運動を発生させる。 前述のように、プランジャ駆動の運動速度は原位置から離れるレバー２９の回 転の程度に比例する。同時に、戻りばね１０２ａおよび１０２ｂの機械的構造は 、レバー２９が増大した原位置からの離隔角度まで回転するにつれて、戻りトル クがレバー２９に確実に加えられるのを確実にする。ばね１０２ａおよび１０２ ｂの剛性と、レバー２９の運動範囲とに応じて、この戻りトルクは全ての偏向角 度において概ね均等にすることが可能で、あるいは増大した偏向角度に亘って増 減しうる。偏向角度と共に増大する戻りトルクは操作者にプランジャ速度に関す るさらに別のフィードバックを提供する上で重要である。 図７Ｂから判るように、レバー２９が逆方向に増大した角度まで回転するにつ れて、最終的にフラッグ１０５がデテントばね１０６と接触し、デテントばね１ ０６並びに戻りばね１０２ａ，１０２ｂを撓ませはじめる。このことは、加えら れたトルクに、増加させ、操作者にとって手動の運動制御装置の回転における「 デテント」として検出可能な増大をもたらす。 注射器を充填する場合、層流が無いため流体中に気泡が形成されることなく注 射器に流体を吸引しうる理想的な最大速度がある。注射器への充填を速めるため に、注射器が前記最適速度で充填可能なように、操作者はこの理想的な速度に達 したか否かに関してフィードバックが得るべきである。デテントばね１０６の目 的は操作者に対して、理想的な充填速度に概ね対応するレバー２９の偏向角度を 機械的にフィードバックすることである。詳しくは、パワーヘッド２２の制御回 路が、レバー２９がフラッグ１０５がデテントばね１０６と接触する程度まで回 転すると理想的な充填速度近くでプランジャ駆動装置が運動するのを確立する。 したがって、注射器を概ね理想的な速度で充填したいと希望する操作者が、デテ ントのトルクが増すことが注目されるまでレバー２９を回転させ、次に注射器を 充填するためにデテントの位置でレバー２９を保持することが出来る。 戻りばね１０２、フラッグ／接点１０４並びに戻りばね１０６は操作者に対し て機械的なフィードバックを提供するように機械的に作動するのみならず、パワ ーヘッド２２の制御回路における電気要素でもある。詳しくは、図７Ｃを参照す ると、これらの要素の各々はパワーヘッド２２の制御装置が使用するデジタル制 御信号を発生させる回路における電気回路要素である。 図７Ｃから判るように、戻りばね１０２ａ，１０２ｂおよびそれらの間のフラ ッグ／接点はデジタルの＋５ボルトの電源と接地との間の直列の接続において抵 抗器１１０と接続されている。抵抗器１１０とばね１０２ａとの間から延びてい る信号ライン１１５は、ばね１０２ａ，１０２ｂとフラッグ／接点１０４との間 で電流を流す接点が完成しているか否かを示すロジック電圧信号を搬送する。通 常の状態においては、この通路を通して接地まで、ライン１１５での電圧を低レ ベルに保ち、適正な作動を指示する電気通路ができる。しかしながら、ばね１０ ２ａあるいは１０２ｂの一方が故障し、もはやフラッグ／接点１０４と係合しな くなる場合、この電気接点は破損しており、ライン１１５の電圧が高レベルまで 上昇し、戻りばねの故障を指示する。レバー２９が原位置から偶発的に撓む前に 双方の戻りばねは故障しているはずであるにも拘わらず、ライン１１５での電圧 をモニタすることにより単に一方のばねのみの故障が検出されうる。そのような 故障の初期検出時、操作者に警告が提供できる。あるいは代替的に、手動の運動 制御装置が無能力にされうる。 同様に、デテントばね１０６は抵抗器１１１との直列接続において電気接点を 形成し、デテント信号ライン１１６は抵抗器１１１とデテントばねとの間から延 びている。制御レバー２９がデテントばね内へ回転しない場合、ライン１１６は 高レベルまで引き上げられ、制御レバー２９がデテントに無いことを指示する。 しかしながら、制御レバー２９がフラッグ１０５がデテントばね１０６と接触す るまで回転する場合、ライン１１６は低レベルまで引き下げられ、制御レバー２ ９がデテントまで回転したことを指示する。ライン１１６の信号は数々の方法で 使用しうる。例えば、信号はデテントに対応するレバーの回転角度が理想的な充 填速度に等しいように手動の制御装置を較正するために使用しうる。代替的に、 信号は理想的な充填速度より速い速度でのラムの逆転運動を阻止するために使用 しうる。最後に、信号はラムが理想的な充填速度で運動し、一方レバーがより速 い逆転速度を発生させるように「デッドゾーン」を越えて回転しうるようにする運 動の「デッドゾーン」を確立するのに使用しうる。 図７Ｃはフラッグ検出器１０８の回路の細部を示す。発光ダイオードが抵抗器 １１３を介してバイアス電流によって付勢される。光線が検出器１０８のギャッ プを通過し、検出器１０８のフォトレジスタのベースに衝突すると、フォトレジ スタが抵抗器１１２を介して電流を引き込みライン１１７の原位置信号を低い値 まで励振し、制御レバー２９がその原位置にないことを指示する。さもなければ 、光線が検出器１０８のフォトレジスタのベースまで通過することが出来ない場 合、電流は抵抗を通して流されず、ライン１１７の原位置信号が高い値まで引き 上げられ、制御レバー２９がその原位置にあることを指示する。パワーヘッド２ ２用の制御回路は、かくしてライン１１７の原位置信号を使用してプランジャ駆 動ラムの運動を停止するか否かを決定することが出来る。 図８を参照すると、本発明によりパワーヘッド２２に使用される加熱ブランケ ット４２は環状のプラスチック部分１１８と成形されたプラスチックベースとを 含む。プラスチック部分１１８は適当な電源を介して電流が通されると熱を発生 させる電気抵抗性のワイヤのフィラメント１２０を含む。フィラメント１２０は 、加熱ブランケット４２が図２に示すようにポスト４４に装着されると圧力ジャ ケット３８と接触している環状部分１１８の領域に亘って延び、図２に示すよう に開口５１（図３）を通してパワーヘッド２２の制御回路内に挿入可能な絶縁ケ ーブル１１７に密閉された電気リード線のいずれかの端部で終わっている。パワ ーヘッドからの電流がケーブル１１７のリード線とフィラメント１２０とを通し て圧送されると、フィラメント１２０は圧力ジャケット３８内の注射器の内側の 流体を温める均一な熱を発生させる。 環状の部分１１８は不透明あるいは透明でよい。環状部分１１８が透明な場合 、フィラメント１２０は、(自動車の曇り止め、あるいは窓スクリーンのように) 注射器の内部の流体を環状部分、圧力ジャケット３８および注射器の壁を通して 操作者がより見やすくしうる。このことは注射器の内部に対する操作者の主要な 視線が加熱ブランケットによって阻害されるような用途において有利である。 加熱ブランケットのベース１１９は弾性のスケルトンの上に成形された軟質の プラスチックから形成されている。弾性のスケルトンはポスト４４と僅かに滑動 する大きさのボウル１２１の形にされている。その結果、加熱ブランケット４２ はポスト４４に嵌合嵌され、(例えば、掃除等のために)装着や取り外しが便利で ある。 図９と図１０を参照して、一体の空気検出装置を説明する。空気検出モジュー ル１２２はポスト４４の端部に装着され、圧力ジャケット３８の遠位端の周りに 巻かれ、注射器３６の排出首部を囲む外方に突出したカラー１２４ａと接触する ような形状にされている。カラー１２４ａとの接触点において、空気検出モジュ ールは光源１２６と光線センサ１２７とを含む。光線センサ１２７は市販されて いる回路であって、センサ１２７と光源１２６が光線ビームを発生するように励 起されるべきときを指示するトリガ信号を発生させる励振器とを含む。センサ１ ２７の出力は、光源の起動に応答して検出器によって光線ビームが受け取られた か否かを指示するデジタル信号である。 図９と図１０は光源１２６から放射された光線がとる軌道を示す光線の軌跡を 示す。光源１２６は一体の集光レンズを含み、注射器３６の排出首部のカラー１ ２４ａは第２の集光レンズを形成する。これらのレンズは調和して作用し、光源 １２６からの光線を軌道１２９に沿って注射器３６の排出首部のカラー１２４ｂ に向って導く。カラー１２４ｂの内部形状は隅部の反射器を形成し、したがって 光源１２６からのカラー１２４ｂに衝突する光線は光線センサ１２７に向って反 射される。 この構造の結果、注射器３６の首部が流体で充填されると、光源１２６から放 射された光線は、例えば図９と図１０に示す軌道１２９のような、光線を反射し 、光源１２７に戻すような注射器３６の首部を通る軌道を追従する。したがって 、かかる状態では、センサ１２７は光線を受け取ったことを示すデジタル信号を 発生し、その信号は注射器の首部に空気が存在することを示す。（光源１２６と カラー１２４ａにおけるレンズの組み合わせた焦点距離は軌道１２９に沿って光 線が走行する距離より長い、すなわちカラー１２４ａとカラー１２４ｂとの間の 距離より長い。） しかしながら、注射器の首部が空気あるいは気泡を含む場合、光線／流体ある いは空気／注射器の境界での光線の回折は、光線を図９と図１０とに示す軌道１ ２９から著しく偏移させる。詳しくは、注射器３６の首部に入射する光線は図９ に示す軌道１３０あるいは図１０に示す軌道を追従する。いずれの状態において も、気泡の存在は、光線が光源１２６から注射器の首部を介して光線検出器１２ ７まで反射するのを阻止し、かくして光線検出器に、空気が注射器の首部に存在 していることを示す、光線を受け取れなかったことを示す信号を発生させる。 一貫した、繰り返し可能な果を確保するため、空気検出モジュール１２２は光 源１２６と、光線センサ１２７と注射器３６のカラー１２４ａの表面との間に完 全な接触を確保するような構造にされている。詳しくは、空気検出モジュール１ ２２は軟質で弾性のプラスチック１３４を上から成形される、ばね金属からなる 内部スケルトンを有する。ばね金属のスケルトン１３３の一端は（プラスチック の成形部１３４の空洞を介して取り扱い可能な）装着ねじ１３５によってポスト ４４に装着されている。前記スケルトン１３３の反対側の端部は、光源１２６と 光線センサ１２７とを支持している硬質プラスチック成形部１３６を含む空気検 出モジュールを支持している。成形部１３６は圧力ジャケット３８の開口の面取 り部１３８に嵌合する大きさにされた面取り部分１３７を含む。面取り部分１３ ７と面取り部１３８との相互作用は、圧力ジャケット３８に対する光源１２６と 光線センサ１２７との正確な位置決めを確保する。 注射器３６の首部は軽い締り嵌めの寸法にされ、注射器３６が圧力ジャケット ３８内へ挿入され、ばねスケルトン１３３を撓ませ、その結果注射器３６のカラ ー１２４ａに対して光源１２６と光線センサ１２７とに付加力を着実に加えると 、カラー１２４ａが空気検出モジュール１２２と接触し僅かに撓ませる。この付 加力は光源からの光線が注射器内へ、かつ注射器３６の首部から光線センサ１２ ７内へ確実に連通するようにする。 図１１Ａを参照すると、空気検出モジュールと、その他のアナログ電気システ ムの電気回路の詳細を説明することが出来る。詳しくは、空気検出モジュールは 、ライン１４１においてトリガパルスを発生させる内部発振器を含み、各トリガ パルスと同時に光線が光線センサ１２７において受け取られたことを指示する電 気信号をライン１４２において検出する市販の同期検出回路１４０を含む。各ト リガパルスと同時に光線が検出される限りは、高レベル信号がライン１４３で発 生する。本発明により回路１４０が適用されるような適用例において、ライン１ ４３の信号が注射器３６の首部において空気が検出されたか否かを指示する。 パワーヘッド２２の制御回路は気泡検出器に加えられる光線の強度を制御し検 出器の感度を制御することが出来る。このようにするために、制御回路はライン １４５においてパルス幅変調（ＰＷＭ）デジタル信号を発生させる。このＰＷＭ 信号は低域フィルタ回路１４６によって濾過され、回路１４０用のパワー信号を ライン１４８で発生させる調整可能調整器１４７を制御するアナログ制御電圧を 発生する。 ライン１４１でのトリガ信号に応答して、ＰＮＰオプトトランジスタ１４９が「 オン」され、ライン１４８のパワー信号が光源１２６を付勢するようにさせる。 このように、ライン１４８でのパワー信号の電圧は光源１２６によって発生した 光線の強度に直接作用する。 制御回路が何らかの故障について空気検出回路１４０をモニター出来るように するために、ライン１４１でトリガ信号はオプトアイソレータ１５０の発光ダイ オードを介してＰＮＰオプトトランジスタ１４９のベースに接続される。したが って、オプトアイソレータ１５０におけるオプトトランジスタは、トリガ信号が 付勢されるといつでも「オン」にされ、ライン１５１に「低い」レベルが現れるよう にする。このように、同期空気検出回路１４０が適正に作動しており、周期的な トリガ信号を発生している場合、パルスがライン１５１に現れ、これは制御回路 によって検出され回路140の発振器が適正に作動していることを証明する。 図１１Ａは、また各種の電気要素によって発生するアナログ信号を量子化する ためにパワーヘッド制御回路内に組み込まれたアナログからデジタルへの（Ａ／ Ｄ）変換器１５２を示す。例えば、電位差計９８（図６参照）は充填／排出レバ ー２９のシャフト４８に接続されている。この電位差計のワイパは、充填／排出 レバーシャフト４８の回転位置を示すアナログ電圧を搬送する信号ライン１５４ に接続されている。電位差計の両端は基準電圧と接地とに接続されており、その ためライン１５４の電圧は充填／排出レバー２９の回転位置に応じて、これらの 両極端の間のどこかに位置する。ライン１５４はＡ／Ｄ変換器１５２に接続され 、変換器１５２はライン１５４のアナログ電圧を、ＣＰＵ（図１１Ｂ参照）から の要求により「ＳＰＩ」直列インタフェースバス１５６のデジタル信号に変換し 、そのためＣＰＵは充填／排出レバー２９の位置を検出して、それに対応して反 応す ることが出来る。 その他のアナログ電圧もＡ／Ｄ変換器に入力される。詳しくは、単一チップの 加速度計はセンサ１５８の傾斜角度を示すアナログ電圧をライン１５９で発生さ せる傾斜センサ１５８として構成されている。（この目的に対する適当な単一チ ップの加速度計はマサチューセッツ州ノーウッドのアナログデバイシス社（Anal og Devices of Norwood，Massachusetts）から部品番号ＡＤＸＬ０５ＡＨとし て市販されている。センサ１５８は回路盤５５に装着されており、したがって地 球の重力の「方向に対するパワーヘッド２２の傾斜を示す出力電圧を発生する。 このアナログでの傾斜信号は変換され、下記のように、パワーヘッド２２のデイ スプレイおよびその他の作動上の特徴を制御するためにＣＰＵに入力される。 第３のアナログ信号が直線電位差計１６０によって発生する。該電位差計のワ イパはプランジャ駆動ラム６２に機械的に接続され、プランジャ駆動ラムの運動 に応答して運動する。このように、ライン１６１のワイパの電圧は最後方位置と 最前方位置との間のラムの位置を示すアナログ信号である。この信号は変換され 、ラムの位置と、特に注射器の残留容積を検出するためにＣＰＵによって使用さ れる。 ２個の付加的なアナログ信号がサーミスタ１６３ａおよび１６３ｂによって発 生する。サーミスタはバイアス抵抗に接続されサーミスタの温度を反映する電圧 をライン１６４ａおよび１６４ｂにおいて発生する。次に、これらのサーミスタ から得られる温度測定値は注射器３６内の流体を温めるために加熱ブランケット を介して加えられるパワーを制御するために使用される。詳しくは、注射器に供 給される加熱パワーは、サーミスタ１６３ａ，１６４ｂによって測定される周囲 温度に比例して変動し、流体を目標温度、例えば３０℃に保つ。 サーミスタ１６３ａ，１６３ｂは複式であり、すなわち双方共同じ温度を同時 に測定し、それらの測定値が比較され、概ね合致することを確実にする。その結 果、サーミスタが故障するとサーミスタから得られた温度の読み取り値の間の不 一致から検出され、温度制御の喪失を阻止する。 サーミスタ１６３ａ，１６３ｂは回路盤５５のパワーヘッド２２内に装着すれ ばよい。代替的に、サーミスタ１６３ａ，１６３ｂはハウジングの外部に位置さ せ、より正確な温度の読み取りを保証するか、あるいは代替的な外部に装着した サーミスタがパワーヘッド２２に接続されると無能力にしうる内部装着のサーミ スタを設けることにより双方のオプションを可能としうる。 前述のように、サーミスタ１６３ａ，１６３ｂを使用して、パワーヘッド２２ は加熱ブランケット４２を介して注射器３６に供給された熱パワーを制御する。 この機能を実行するために、ＣＰＵ（図１１Ｂ参照）は加熱ブランケットフィラ メント１２０に供給される熱パワーを制御するために使用されるパルス幅変調Ｐ ＷＭ）制御信号をライン１６６において発生する。詳しくは、ライン１６６のＰ ＷＭ信号はフィルタ１６７によって低域濾過され、調整可能な調整器１６８を制 御するアナログ信号を発生させる。ライン１６９の調整器１６８の出力は、加熱 ブランケットフィラメント１２０に亘って供給され、加熱フィラメント１２０が 熱を発生するようにさせる可変電圧である。 計装増幅器１７０はフィラメント１２０に亘る電圧を濾過し、かつ調質し、加 熱ブランケットフィラメント１２０に供給される電圧に比例したアナログ出力信 号をライン１７１に発生させる。 検出抵抗器１７３が加熱フィラメント１２０と直列接続され、加熱フィラメン ト１２０の電流は抵抗器１７３を通過し、加熱フィラメント１２０を流れる電流 に比例した電圧を検出抵抗器に発生させる。検出抵抗器は加熱フィラメント１２ ０の抵抗値より著しく小さい抵抗値を有し、したがって検出抵抗器１７３に亘っ ての小さい電圧低下は加熱フィラメント１２０に亘っての電圧低下に対して顕著 な比率ではない。 検出抵抗器１７３に亘る電圧低下はゲイン／フィルタ回路１７２によって増幅 され、かつ濾過されて、加熱フィラメント１２０を貫流する電流に比例するアナ ログ電圧をライン１７４に発生させる。 ライン１７１および１７４はＡ／Ｄ変換器１５２に接続され、ライン１７１、 １７４の電圧は、ＣＰＵによって読み取り可能なデジタル信号に変換される。し たがって、ＣＰＵは加熱フィラメント１２０に亘る電流および電圧低下を検出し 、これらの値を使用して加熱フィラメント１２０の熱出力を検出することが出来 る。 このことは、ＣＰＵが図１２に関連して以下説明するように加熱ブランケットの 熱出力を閉鎖ループ制御出来るようにする。 図１１Ｂを参照すると、パワーヘッド２２のＣＰＵに対する接続が理解出来る 。モトローラ(Motorola)から市販されている６８３３２型マイクロプロセッサで よいＣＰＵ１７５はＣＰＵ１７５をランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１７８お よびフラッシュメモリ１７７に接続しているデータアドレスバス１７６を制御す る。ＣＰＵ１７５は、またＡ／Ｄ変換器１５２、デイスプレイ３０およびモニタ ーマイクロコントローラ１９２とに連通するようにＳＰＩ直列インタフェースバ ス１５６を制御する。ＣＰＵ１７５は、さらにＣＰＵ１７５をパワーパック（図 １１Ｃ参照）におけるＣＰＵに接続するＲＳ−４２２型直列インタフェース１７ ９を含む。 ＣＰＵ１７５はパワーヘッド２２の作動をモニタするための多数のデジタルデ ータ入力ラインを含む。詳しくは、ＣＰＵ１７５はライン１１６にデテント信号 、ライン１１５に安全信号、ライン１１７に原位置信号を受け取り、ＣＰＵが前 述のように手動の運動制御レバーの作動状態に関する入力を受け取ることが出来 るようにする。ＣＰＵは、またライン１４３において気泡信号を受け取り、該気 泡信号からＣＰＵ１７５は注射器の首部における空気を検出し、適当な行動をと るようにし、さらにＣＰＵ１７５はライン１５１に気泡検出発振器信号を受け取 り、該信号は前述のように使用して空気検出モジュール１２２における発振器の 適正な作動を確認する。さらに、ＣＰＵ１７５はフラッグセンサ５８の出力を受 け取り、該出力からＣＰＵ１７５は面板がパワーヘッド２２のハウジングにしっ かりとロックされているか否かを検出することが出来る。さらに、ＣＰＵ１７５ は数個の面板のうちのいずれの面板がパワーヘッド２２に装着されているかを指 示するデジタル信号を３個の磁気検出器５６ａ，５６ｂおよび５６ｃから受け取 り、ＣＰＵ１７５がその作動を対応して調整できるようにする。 ＣＰＵ１７５は、またプランジャ駆動列の回転を指示するパルス信号をライン １８３ａ，１８３ｂで発生する並列の回転符号器１８２からデジタル入力信号を 受け取る。これらのパルスはＣＰＵ１７５によって使用されプランジャ駆動ラム の運動を確認する。ライン１８３ａおよび１８３ｂもまたパワーパック（図１１ Ｃ参照）に接続され、パワーパックＣＰＵは符号器のパルスを計数し、符号器の パルスの受け取り割合を所望の割合と比較することによってプランジャの運動の 閉鎖ループ制御を実行することが出来る。閉鎖ループ制御は参考のために全体を 本明細書に組み込んでいる米国特許第４,８１２,７２４号に開示されている。 ＣＰＵは、また前述のものを含み、すなわち双方とも所望のパワーレベルを達 成するようにＣＰＵ１７５によってパルス幅変調している、ライン１４５の気泡 検出パワーＰＷＭ信号およびライン１６６の加熱ブランケットパワーＰＷＭ信号 のような多数のデジタル制御信号を発生させる。ＣＰＵ１７５は、さらに注射器 の作動状態を指示する、ランプ４６で発光ダイオードを照射する(図２参照)出力 信号をライン１８７に発生させる。ＳＰＩ直列バスライン１５６における別の出 力信号がデイスプレイ３０を制御する。 ＣＰＵ１７５は前述の入力および出力を使用してＣＰＵ１７５に存在するソフ トウエアによる制御あるいはＲＡＭ１７８からの読み取りによりパワーヘッド２ ２の主要な制御を実行する。前述のように、ＣＰＵ１７５は、またＳＰＩ直列バ ス１５６を介してマイクロコントローラ１９２に接続され、マイクロコントロー ラはモニタとして作用し、ＣＰＵ１７５の作動をモニタしてソフトウエアあるい はハードウエアの故障が不在であることを確認する(マイクロコントローラはマ イクロチップテクノロジー社(Microchip Technologies)から部品番号ＰＩＣ１６ Ｃ６３として市販されている単一チップのマイクロコントローラでよい)。タマ イクロコントローラ１９２はバス１５６を介してＣＰＵ１７５の現在の作動状態 の指示を受け取ることによりこの機能を実行する。 詳しくは、ＣＰＵ１７５はバス１５６を介してＣＰＵ１７５の作動状態、すな わちＣＰＵ１７５がプランジャの運動を要求しているか否か、および運動が手動 あるいは自動(プログラム化された)制御に応答して要求されているか否か、およ び可能性としては、例えば要求されている運動速度のようなその他の特定の情報 を指示する。モニタマイクロコントローラ１９２はライン１５６からのこの状態 情報を読み取り、この情報をパワーヘッド２２からの重要なデジタル入力信号と 比較して、その間の一貫性を確認する。 例えば、マイクロコントローラ１９２はライン１１５に安全信号を、ライン１ １７に原位置信号を受け取る。これらの信号が手動の制御装置が原位置にあるこ とを指示する場合、ＣＰＵ１７５は手動制御の下では運動を発生させてはならな い。（ライン１１５での信号が指示するように）ばねが故障した場合、このこと はＣＰＵ１７５の状態に反映されるべきである。したがって、これらの状態では 、マイクロコントローラ１９２はバス１５６から状態に関する情報を読み取り、 ＣＰＵ１７５が手動の制御装置からの信号と不一致の状態で作動していないこと を確認する。 第２の例として、マイクロコントローラ１９２はライン１８２ａおよび１８３ ｂに回転符号器１８２からの力信号を受け取る。マイクロコントローラ１９２は これらの信号を検査して、プランジャ駆動ラムが運動しているか否かを検出し、 ＣＰＵ１７５の状態が駆動ラムが運動すべきであると指示した場合にのみ駆動ラ ムが運動していることを、そうでない場合はその逆を確認する。さらに、この点 に関して、マイクロコントローラ１９２はドアフラッグセンサ５８からドアフラ ッグ信号を受け取ることに注目すべきである。この信号が、パワーヘッド２２の ドアがロックされた位置以外のところにあることを指示する場合、ＣＰＵ１７５ はプランジャ駆動ラムの運動を要求すべきでなく、マイクロコントローラ１９２ はこのことを符号器１８２からのパルスの不在を検査することによって確認する 。 図１１Ｃを参照すると、パワーヘッド２２、パワーパック２６およびコンソー ル２４の相互作用の詳細を理解することが出来る。詳しくは、パワーヘッド２２ 、パワーパック２６およびコンソール２４の各々がそれぞれＣＰＵ１７５、１９ ２および１９４を内蔵している。これらのＣＰＵは外部のインタフェースを介し て相互に作用して注射器の制御を実行する。例えば、プランジャ駆動ラムは（前 述のように）パワーヘッド２２のレバー２９を介して制御可能であり、あるいは 操作者が(ＣＰＵ１９４を使用して)コンソール２４のタッチスクリーン３２を使 用して注射のプログラムを入力し、次にプラグラム化した注射を使用可能にする ことにより自動的に制御可能である。例えば、モータ速度および注射容量のよう な注射パラメータを次にコンソールＣＰＵ１９４によって発生させることが可能 である。該ＣＰＵ１９４はパワーパックＣＰＵ１９２と連通してこれらのプログ ラム化した動作を行なうようにする。さらに、自動注射はタッチスクリーンを使 用 して能力を与えられ、あるいは注射はハンドスイッチあるいはパワーパック２６ に接続されたＯＥＭの遠隔トリガを使用して開始することが出来る。いずれの場 合においても、ＣＰＵ１９２、１９４のうちの適当な方が自動注射を開始させる 能力付与信号を発生させる。 前述のように、パワーヘッドのＣＰＵ１７５はモニタマイクロコントローラ１ ９２と関連し、ＣＰＵ１７５の状態をモニタしその動作がパワーヘッド２２から の入力信号と一致しているのを確保する。同様に、ＣＰＵ１９２と１９４は、そ れぞれマイクロコントローラ１９６および１９８と関連しており、関連のＣＰＵ １９６および１９８の動作をモニタし一貫したエラーのない挙動を確保する。 モニタマイクロコントローラ１９２、１９６および１９８はＣＰＵ１７５、１ ９２および１９４の連通を平行化するような仕方で相互に連通する。詳しくは、 ３個のモニターマイクロコントローラは関連のＣＰＵから受け取った状態情報を 交換して３個のＣＰＵが同様の作動状態、例えば手動運動、自動運動、運動無し 、等にあるのを確実にする。さらに、マイクロコントローラの各々は外部入力信 号を受け取り起こるべき状態遷移が実際に起こるのを確実にする。このように、 マイクロコントローラ１９６は自動注射が起動された時を検出するように手動信 号あるいはＯＥＭトリガ信号を受け取る。マイクロコントローラ１９８はタッチ スクリーン３２からの入力信号を受け取り、それによっても自動注射が起動され たときを検出することが出来る。希望に応じてＣＰＵ１７５、１９２および１９ ４の正確で、一貫した作動を確保するためにその他のモニタ機能を実行すること が可能である。 前述のように、パワーヘッドＣＰＵ１７５はパワーパック２６にラムの運動を 要求する制御信号を送る。パワーパック２６はモータを駆動し、ライン１８３で の符号器パルスに応答してモータの運動の閉鎖ループ制御を実行するためにライ ン２９９で適当なパワー信号を発生させるモータサーボ制御回路を内蔵している 。 エラー状態においては、モニタマイクロコントローラはパワーライン２００と 直列のスイッチ２０２によって代表されるハードウエア無能力を通してモータ６ ３へのパワーの流れを中断させ、それによりプランジャ駆動運動をいずれも停止 させることが可能である。このハードウエア無能力はエラー状態での流体の間違 った注射を阻止することが出来る。 図１２を参照して、パワーヘッドＣＰＵ１７５において実行される加熱ブラン ケット制御機能を説明する。加熱ブランケット制御を実行するために、ＣＰＵ１ ７５は先ず第１と第２のサーミスタ１６３ａおよび１６３ｂを使用して周囲の温 度を測定する(ステップ２０４および２０６)。（これらのステップの一部として 、ＣＰＵ１７５はサーミスタの電圧を対応する温度に変換するための記憶された 補正表を参照しうる。）ＣＰＵ１７５は、次にこれらの温度読み取りが相互に一 貫しているか否かを検出する(ステップ２０８)。そうでない場合、これはサーミ スタの不具合を指示し、警告が発生し、加熱ブランケットが無能力にされる（ス テップ２１０）。 サーミスタによる温度読み取りが同様である場合、ＣＰＵ１７５は進行し測定 された周囲温度Ｔ_AMBIENTに基づいて所望の加熱ブランケットパワー出力レベル Ｐ_OUTを検出する(ステップ２１０)。測定された周囲温度を用いて流体温度を３ ７℃に保つのに必要なパワーを計算するために熱モデルが使用される。パワーは ０℃から３２℃までの温度範囲に亘ってこのモデルに従って変動する。３２℃以 上の周囲温度では、加熱ブランケットは遮断され流体の過熱を阻止する。０℃以 下の周囲温度においては、加熱ブランケットによって発生したパワーは加熱ブラ ンケットにおける加熱フィラメント１２０の過熱を排除するため８ワットに制限 されている。単純化した一つの熱モデルは直線モデルであって、そこでは出力パ ワーは式Ｐ_OUT＝Ｂ−ＡＴ_AMBIENTによって決まる。但し、ＢおよびＡは経験的に 計算されたオフセットおよびゲイン係数であり、Ｐ_OUTは８ワットに限定されて いる。その他のモデル、特に非線形モデルを使用することも可能である。 このような所望の出力熱パワーを発生させるために、ＣＰＵ１７５はデユーテ イサイクルにおいてライン１６６（図１１Ａおよび図１１Ｂ参照）にＰＷＭ信号 を発生させる(ステップ２１２)。初期のデユーテイサイクルは注射器における流 体を温め始めるように選択する。 このＰＷＭデユーテイサイクルが発生するにつれて、ＣＰＵ１７５はライン１ ７１および１７４から（Ａ／Ｄ変換器を介して）、加熱フィラメント１２０に供 給された電圧と電流とを示すアナログ電圧を読み取る（ステップ２１４および２ １６）。これらの値は乗算され、加熱ブランケットから出力されている実際のパ ワーを検出し、このパワーは先に計算された所望の出力パワーと比較される（ス テップ２１８）。現在の出力パワーが所望のパワーと概ね等しい場合、現在のＰ ＷＭデユーテイサイクルは正しいものであり、ＣＰＵ１７５はステップ２０４に 戻り周囲温度を再度測定して加熱装置の出力パワーの制御を継続する。しかしな がら、加熱装置の出力パワーが大きすぎるか、あるいは小さすぎる場合、ＣＰＵ １７５は先ずステップ２２０まで進行し、（発生パワーが大きすぎる場合デユー テイサイクルを減少することにより、あるいは発生パワーが小さすぎる場合、デ ユーテイサイクルを増大することにより）必要に応じて、ＰＷＭデユーテイサイ クルを調整して加熱装置の出力パワーを変更する。その後、ＣＰＵ１７５はステ ップ２０４まで戻り、周囲温度を再測定し、加熱装置の出力パワーを制御し続け る。 この温度制御方法は注射器３６内の流体の温度を正確に制御し、周囲温度の変 動に起因しうる温度変動を補正し、所望温度にない流体を注射することによって 発生しうる患者に対する熱衝撃の可能性を低減する。 図１３Ａから図１３Ｃまでを参照すると、反転可能デイスプレイの作動を理解 することが出来る。詳しくは、前述のように、ＣＰＵ１７５は地球の重力に対す るパワーヘッド２２の角度を示す信号を傾斜センサ１５８から受け取る。ＣＰＵ １７５はこの信号を繰返し採集し、地球の重力に対するパワーヘッド２２の角度 （２２２の方向）を検出する。有り得る全ての回転角度は図１３Ａに示す作動の ６個の領域に分割される。 領域１は「充填」領域である。それは、パワーヘッド２２を注射を充填するため に位置させるべき角度である。パワーヘッド２２が領域１内の角度にあるとき、 あるいはそれに隣接した領域２ａあるいは２ｂ内の角度にあるとき、パワーへッ ドはプランジャ駆動ラムを順方向あるいは逆方向に手動で運動させることが出来 るようにし、操作者が注射器に充填したり、あるいは初期充填後注射器から空気 を除去出来るようにする。手動の運動制御により広範囲の運動速度を発生させ、 注射器を急速に充填出来るようにする。しかしながら、パワーヘッド２２が領域 １、２ａ，あるいは２ｂにある間はプログラム化された注射は阻止されるので、 操作者は、パワーヘッド２２が直立位置にある間、予めプログラム化した注射プ ロトコルに従って患者に注射を開始することは出来ない。このことは、空気が患 者に偶発的に注射される可能性を最小にする。 領域４は「注射」領域である。パワーヘッド２２がこの領域において傾斜すると 、プログラム化された注射を開始することが出来る。さらに、手動運動レバー２ ９を使用してプランジャ駆動ラムを順方向あるいは逆方向に運動させることが出 来る。しかしながら、手動の運動制御によって発生しうる運動速度の範囲は領域 １、２ａ，または２ｂにおいて可能なものと比較して著しく狭いものである。こ のことは、手動の運動制御を使用して、流体の注射（あるいは、例えばカテーテ ルの開存性を検査するための血液の抽出）を微細に制御出来るようにする。 領域３ａおよび３ｂも注射を実行するために使用可能である。肥満型の患者あ るいはその他の障害が、操作者がパワーヘッド２２を領域４において完全に下方 の位置まで回転するのを阻止する場合、これらの領域におけるパワーヘッド傾斜 角度を使用することが必要である。しかしながら、領域３ａおよび３ｂでの作業 は患者に空気が注射される可能性があるため望ましくないので、操作者はこれら の領域においては、コンソールのタッチスクリーン３２を介してソフトウエアの オーバライドが入力されるまで注射出来ないようにされている。このオーバライ ドが入力されるまで、デイスプレイ３０は点滅し、注射装置はプログラム化され た注射を実行しない。一旦ソフトウエアのオーバライドが入力されると、デイス プレイは点滅を停止させ、プラグラム化された注射を実行することが出来る。ま た、領域４におけるのと同様、手動運動レバー１９を使用したプランジャ駆動ラ ムを狭い運動速度範囲で順方向あるいは逆方向に運動させ、手動の運動制御を使 用して流体の注射（あるいは抽出）の微細制御を可能にする。 前述した種々の角度範囲は、またデイスプレイの方向とも関連している。詳し くは、図１３Ｂと図１３Ｃとから判るように、パワーヘッド２２のデイスプレイ ３０はセグメント化したデイスプレイであって、例えば注射した容量、残りの容 量、現在の流量等注射に関する情報を提供するように照射可能なセグメントを含 む。これらのセグメントは、注目している情報が第１の方向（図１３Ｂ参照）あ るいは第２の方向（図１３Ｃ参照）において表示されうるように配置されている 。 パワーヘッド２２におけるＣＰＵ１７５はデイスプレイ３０を駆動して、パワ ーヘッドの角度が領域１、２ａあるいは２ｂにあるとき、図１３Ｃに示す仕方で デイスプレイ要素を使用して、デイスプレイの方向を決めることが出来る。さも なければ、領域３ａ，３ｂあるいは４において、ＣＰＵ１７５はデイスプレイ３ ０を駆動して図１３Ｂに示すデイスプレイを提供する。その結果、デイスプレイ ３０に現れる情報は常に操作者の視点からは直立しており、デイスプレイを使用 し易くする。（領域間の偶発的なトグリングを阻止するために、図１３Ａに示す 各種の領域の間の境界の検出にヒステレシスが含まれている。） 本発明を、各種の実施例を説明することにより示し、一方これらの実施例を相 当詳細に説明したが、本発明の出願人の意図は本発明の請求の範囲をそのような 詳細に限定することではない。本発明のさらに別な利点や修正が当該技術分野の 専門家には直ちに想起される。例えば、制御回路は回転の程度に比例した速度で はなく、原位置から離れた制御レバー２９の角度変位の程度に比例した注射圧力 あるいは充填真空を発生させることが可能である。気泡検出が超音波源や注射器 の首部に結合された超音波検出器によって実行可能であり、その場合、流体と比 較して空気中の音の大きな減衰から空気を検出可能である。気泡検出器を首部以 外の注射器の位置に装着してもよい。また、気泡検出器はパワーヘッド制御回路 と関連して使用し、例えば充填の後注射器から空気が排出された時を検出するよ うな自動的な注射器充填機能を実行することが可能である。また、パワーヘッド ２２に完全にピキシレートしたデイスプレイを使用して、パワーヘッドのＣＰＵ によって制御し直立や倒立したデイスプレイ位置に限定するのではなく各種のデ イスプレイ方向を提供することが可能である。したがって、本発明は広義な局面 において、図示し、かつ説明してきた特定の細部、代表的な装置や方法、および 実施例に限定されない。したがって、本出願人の全体的な発明概念の精神あるい は範囲から逸脱することなくそのような詳細からの逸脱は可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 バーディノ，スチーブ，ピー. アメリカ合衆国 オハイオ，シンシナテ ィ，ジェラルダイン ドライブ 2781 (72)発明者 バーゲン，ロバート，ジー. アメリカ合衆国 オハイオ，ウエストチェ スター，ウィロウ ラン コート 7862 (72)発明者 クニプファー，ジェームズ，イー. アメリカ合衆国 ケンタッキー，フット ライト，アップランド アベニュー 1238 (72)発明者 ジャコブス，パメラ，ケイ. アメリカ合衆国 オハイオ，ラブランド, フォックス チェース 10138 (72)発明者 スターツ，ピーター，ジェイ. アメリカ合衆国 オハイオ，ラブランド, ベル ミード ドライブ 565 (72)発明者 ミンニッチ，ジョン，エヌ. アメリカ合衆国 オハイオ，ロックラン ド，エガーディング ドライブ 101 (72)発明者 ニア，チャールズ，エス. アメリカ合衆国 オハイオ，ミルフォー ド，タラゴン レーン 949 (72)発明者 ゲーテル，ジェームズ，エイチ. アメリカ合衆国 オハイオ，シンシナテ ィ，ソーンウッド コート 9966 (72)発明者 スターン，ミッチェル，ジー. アメリカ合衆国 オハイオ，センタービ ル，ミラートン ドライブ 7871

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 注射器から対象動物に流体を注射する注射装置であって、前記注射器から 前記対象動物に入る空気の存在を検出する空気検出器を有する注射装置において 、 プランジャ駆動アームと、 前記プランジャ駆動アームを運動させるモータと、 前端が閉鎖された筒形の本体と、前記筒形本体に摺動可能に装着されたプラン ジャと、前記筒形本体の前記閉鎖された前端から延びている排出延長部とを有す る、注射器に装着する注射器マウントであって、前記プランジャ駆動ラムが前記 注射器内でプランジャと係合し、かつ該プランジャを運動させるように注射器を 前記注射装置に対して位置決めする注射器マウントと、 前記注射器マウントに装着された注射器の排出延長部と係合するように前記プ ランジャ駆動ラムに対して離隔関係で位置した空気検出器であって、前記注射器 内に収容された流体あるいは空気を通して送るように空気検出信号を発する信号 源と、前記空気検出信号が前記注射器内に収容された流体あるいは空気を通して 送られた後前記空気検出信号を検出する信号受け取り手段とを含み、前記信号受 け取り手段によって受け取られた空気検出信号が前記注射器内での空気の存在を 指示する場合、警告信号を発生する空気検出器と、 前記ラムとプランジャを運動させて前記注射器から流体を注射するように前記 モータを制御する制御回路であって、前記ラムの運動を阻止して空気が前記対象 動物に注射されるのを阻止することによって前記警告信号に応答する制御回路と を含むことを特徴とする注射器から対象動物に流体を注射する注射装置。 2. 前記信号源が発光ダイオードであり、前記空気検出信号が電磁信号である ことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の注射装置。 3. 前記信号源が超音波変換器であり、前記空気検出信号が音響信号であるこ とを特徴とする請求の範囲第１項に記載の注射装置。 4. 前記注射装置がさらにハウジングを含み、前記注射器が前記ハウジングの 外側に延びて装着可能であり、前記注射装置がさらに前記ハウジングから外方に 延びているポストを含み、前記空気検出器が前記ポストに装着されることを特徴 とする請求の範囲第１項に記載の注射装置。 5. 筒形の胴体と、前記筒形胴体内で具合よく摺動可能であるプランジャと、 前記筒形胴体と流体連通している排出端と、前記排出端に位置した外方に突出し た部分とを有する注射器をさらに含み、 前記注射器は前記注射装置に装着されると、前記外方に突出した部分を前記空 気検出器に対して押圧し、前記空気検出信号を前記注射器の前記排出端内へ送り やすくすることを特徴とする請求の範囲第4項に記載の注射装置。 6. 前記注射器の前記外方に突出した部分が前記排出端を囲んでいる周囲方向 のカラーであることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の注射装置。 7. 前記信号源が発光ダイオードであり、前記空気検出信号が電磁信号であり 、前記注射器が、前記排出端が流体を収容しているときにのみ前記排出端の内壁 から前記信号受け取り手段に向って前記電磁信号を概ね反射させる構造にされて いることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の注射装置。 8. 空気検出器を有する注射装置に装着する注射器において、 筒形の胴体と、 前記筒形胴体内で具合よく摺動可能なプランジャと、 前記筒形胴体と流体連通している排出端と、 前記排出端に位置した外方に突出した部分であって、前記部分の外側で受け取 られた空気検出信号を前記排出端の内部内へ概ね送り、前記排出端の内壁から前 記部分を通して反射させる構造にされた外方に突出した部分とを含むことを特徴 とする注射器。 9. 前記注射器の前記外方に突出した部分が前記排出チップを囲む円周方向の カラーであることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の注射器。 10．前記カラーが凹状の断面を有し、前記カラーの外部から受け取られた光線 を前記注射器の前記排出端内へ集光するレンズを形成することを特徴とする請求 の範囲第９項に記載の注射器。 11．注射装置の運動を制御する手動の運動制御装置を有し、注射器から流体を 対象動物に注射する注射装置において、 プランジャ駆動ラムと、 前記プランジャ駆動ラムを運動させるモータと、 注射器に装着されて前記注射装置に対して注射器を位置決めさせ、前記プラン ジャ駆動ラムがプランジャと係合し、前記注射器から該プランジャを出入り運動 させる注射器マウントと、 前記ラムとプランジャとを運動させて前記注射器から流体を注射するように前 記モータを制御する制御回路と、 原位置と順方向位置と逆方向位置との間で運動可能なレバーを含む手動の運動 制御装置とを含み、 前記制御回路が前記原位置からの前記レバーの順方向運動の量に関係した割合 で前記注射器から流体を排出するように前記注射器内へ前記プランジャ駆動ラム を動かすことにより前記レバーの順方向運動に応答し、前記制御回路は前記原位 置からの前記レバーの逆方向運動の量に関係した割合で注射器内へ流体を吸引す るように前記注射器から前記プランジャ駆動ラムを運動させることにより前記レ バーの逆方向運動に応答することを特徴とする注射装置。 12．前記レバーが前記注射装置において枢軸に装着されており、前記注射装置 がさらに、前記レバーが前記原位置から離れる方向に回転すると戻りばねを曲げ るように前記レバーのの両側に位置された戻りばねを含むことを特徴とする請求 の範囲第１１項に記載の注射装置。 13．前記レバーと共に回転し前記レバーの回転角度を検出して回転角度信号を 発生するように前記枢軸に装着された回転検出器をさらに含み、前記制御回路が 前記回転角度信号に関係した速度で前記プランジャ駆動ラムを運動させることに よって前記回転角度信号に応答することを特徴とする請求の範囲第１２項に記載 の注射装置。 14．前記制御回路が前記レバーの前記回転角度に比例した速度で前記プランジ ャ駆動ラムをを運動させることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の注射装 置。 15．前記回転検出器が回転電位差計であることを特徴とする請求の範囲第１３ 項に記載の注射装置。 16．前記レバーと共に回転し前記レバーの回転角度を検出して回転角度信号を 発生するように前記枢軸に装着された回転検出器をさらに含み、前記制御回路が 前記回転角度信号に関係した注射圧力を発生するように前記プランジャ駆動ラム を運動させることにより前記回転角度信号に応答することを特徴とする請求の範 囲第１２項に記載の注射装置。 17．前記戻りばねと前記レバーとが電気接点であり、前記注射装置がさらに前 記戻りばねと前記レバーとの間に電気接触があるか否かを指示する安全制御信号 を発生させる安全回路を含み、 前記制御回路が前記安全制御信号に応答し、 戻りばねが故障しても前記制御回路によって電気的に検出可能であることを特 徴とする請求の範囲第１２項に記載の注射装置。 18．前記原位置から所定角度以上の位置へ前記レバーが回転すると前記レバー と係合するように前記レバーに対して位置決めされているデテントばねをさらに 含み、前記デテントばねが前記所定角度を越えて前記原位置から離れた前記レバ ーの回転に対抗する付加的な抵抗トルクを発生させることを特徴とする請求の範 囲第１２項に記載の注射装置。 19．前記デテントばねが前記レバーが逆方向位置に回転すると前記レバーと係 合するように前記レバーに対して位置決めされていることを特徴とする請求の範 囲第１８項に記載の注射装置。 20．前記デテントばねと前記レバーが電気接点であり、前記注射装置がさらに 前記デテントばねと前記レバーとの間の電気接触があるか否かを指示するデテン ト信号を発生させるデテント回路を含み、 前記制御回路が前記所定の推奨最大速度で前記注射器に流体を吸引するように 前記注射器から前記プランジャ駆動ラムを運動させることにより前記デテント信 号に応答することを特徴とする請求の範囲第１９項に記載の注射装置。 21．注射器から対象動物に流体を注射する注射装置において、 プランジャ駆動ラムと、 前記プランジャ駆動ラムを運動させるモータと、 前記注射装置に対して前記注射器を位置決めさせて、前記プランジャ駆動ラム がプランジャと係合し、前記注射器から出入り運動させるように前記注射器に装 着される注射器マウントと、 前記注射装置の挙動と作動状態とに関する情報を表示する電子デイスプレイで あって、少なくとも第１と第２の方向において情報を表示可能な電子デイスプレ イと、 地球の重力の方向に対する前記注射装置の傾斜角度を示す傾斜角信号を発生す る傾斜センサと、 前記モータと前記デイスプレイに接続された制御回路であって、前記ラムとプ ランジャとを運動させて前記注射器から流体を注射するように前記モータを制御 し、前記デイスプレイ情報を前記デイスプレイに送る制御回路とを含み、 前記デイスプレイが前記傾斜角度信号に応答して前記傾斜角度信号の第１の範 囲の値に応答して前記第１の方向で前記デイスプレイ情報を表示し、かつ前記傾 斜角度信号の第２の範囲の値に応答して前記第２の方向において前記でデイスプ レイ情報を表示することを特徴とする注射装置。 22．前記デイスプレイが直立方向あるいは倒立方向のいずれかにおいて数字を 発生させる位置に配置されたデイスプレイ要素を含むことを特徴とする請求の範 囲第２１項に記載の注射装置。 23．前記デイスプレイが発光ダイオードデイスプレイであることを特徴とする 請求の範囲第２２項に記載の注射装置。 24．前記デイスプレイが、表示のために、グラフィックあるいは記号となるよ うに組み合わされて選択的に活性化しうる均等に離隔した画素のマトリックスで あることを特徴とする請求の範囲第２１項に記載の注射装置。 25．前記制御回路が前記傾斜角度信号に応答して前記モータの運動速度を検出 することを特徴とする請求の範囲第２１項に記載の注射装置。 26．前記制御回路が、前記注射器の出口を前記注射器の上方に持ち上げた状態 で前記注射装置が上方に傾斜していることを指示すると前記モータを第１の速度 で作動させ、かつ前記制御回路が、前記注射器の出口が前記注射器の下方に位置 した状態で下方に前記注射装置が傾斜していることを指示すると前記第１の速度 よりも遅い第２の速度で前記モータを作動させることを特徴とする請求の範囲第 ２５項に記載の注射装置。 27．運動信号を発生するように前記制御回路に接続された手動の運動制御装置 をさらに含み、前記制御回路が前記運動信号に応答して前記運動信号が指示する 方向に前記モータを運動させ、前記制御回路がさらに記憶されたプログラムに応 答して注射を実行するように前記モータを自動的に運動させ、 前記制御回路が前記傾斜角信号に応答して、前記傾斜角信号が前記注射装置が 地球の重力に対して所定の角度範囲内で傾斜していることを指示しなければ、記 憶されたプログラムに応答して前記モータの運動を自動的に阻止することを特徴 とする請求の範囲第２１項に記載の注射装置。 28．前記制御回路がさらに前記傾斜角信号に応答して、前記傾斜角信号が前記 注射装置が地球の重力に対して所定の角度範囲内で傾斜していることを指示する 場合、操作者に注射の実行をしないように警告するデイスプレイ情報を発生させ ることを特徴とする請求の範囲第２１項に記載の注射装置。 29．注射器から対象動物に流体を注射する注射装置において、 プランジャ駆動ラムと、 前記プランジャ駆動ラムを運動させるモータと、 前記注射装置に対して注射器を位置させて、前記プランジャ駆動ラムがプラン ジャと係合し、該プランジャを前記注射器に出入り運動させるように注射器に装 着される注射器マウントと、 地球の重力の方向に対する前記注射装置の傾斜角度を指示する傾斜角度信号を 発生させる傾斜センサと、 前記モータに接続され、前記ラムとプランジャとを運動させて前記注射器から 流体を注射するように前記モータを制御する制御回路であって、前記傾斜角度信 号に応答して前記モータの運動速度を検出する制御回路とを含むことを特徴とす る注射装置。 30．前記制御回路が、前記傾斜角度信号が前記注射装置が前記注射の出口を前 記注射器の上方に持ち上げた状態で上方に傾斜したことを指示する場合、前記第 １の速度で前記モータを作動させ、前記制御回路が、前記傾斜角度信号が前記注 射装置が前記注射器の出口を前記注射器の下方に位置させた状態で下方に傾斜し たことを指示する場合、前記第１の速度よりも遅い第２の速度で前記モータを作 動させることを特徴とする請求の範囲第２９項に記載の注射装置。 31．運動信号を発生するために前記制御回路に接続された手動の運動制御装置 をさらに含み、前記制御回路が前記運動信号に応答して前記モータを前記運動信 号が指示する方向に運動させ、前記制御回路がさらに記憶されたプログラムに応 答して前記モータを注射を実行するように自動的に運動させ、 前記制御回路が前記傾斜角度信号に応答して、前記傾斜角度信号が地球の重力 に対して所定の角度範囲内で傾斜していることを指示しない場合、記憶されたプ ログラムに応答して前記モータの自動的な運動を阻止することを特徴とする請求 の範囲第２９項に記載の注射装置。 32．前記制御回路がさらに前記傾斜角度信号に応答して、前記傾斜角度信号が 前記注射装置が地球の重力に対して所定の角度範囲内で傾斜していることを指示 する場合、操作者に注射を実行しないように警告するデイスプレイ情報を発生さ せることを特徴とする請求の範囲第２９項に記載の注射装置。 33．注射器から対象動物へ流体を注射する注射装置において、 ハウジングと、 前記ハウジング内に装着されたプランジャ駆動ラムと、 前記プランジャ駆動ラムを前記ハウジングへ出入り運動させるモータと、 前記プランジャ駆動ラムがプランジャと係合し、該プランジャを前記注射器へ 出入り運動させるように前記注射装置のハウジングに対して注射器を位置決めさ せるために使用する取り外し可能な面板を受け入れる前記ハウジングの外面にあ る面板マウントであって、前記面板が1個以上の磁界エネルギ源を含み、所定の 面板における前記エネルギ源の存在または不在あるいは方向が前記面板の属性と 、前記面板を用いて前記注射装置に装着可能な注射器のタイプとを指示する面板 マウントと、 前記ハウジングを通して前記面板マウントから延び、前記１個以上のエネルギ 源からの磁界エネルギを前記ハウジング内へ導くように位置した磁気透過性の材 料の１個以上の磁気導体と、 前記モータに接続され、前記モータを制御して前記ラムとプランジャとを運動 させるて記注射器から流体を注射するようにする制御回路であって、前記磁気導 体の近傍で前記ハウジング内に位置し、前記磁気導体によって前記ハウジング中 へ導かれた磁界を検出する1個以上の磁界検出器を含み、前記磁界検出器に応答 して前記磁界検出器によって検出された磁界の存在または不在あるいは方向に基 づいて前記注射装置に装着された面板を識別し、前記面板を使用して前記注射装 置に装着可能な注射器タイプに対して適当な仕方で前記モータを運動させる制御 回路とを含むことを特徴とする注射装置。 34．注射器から対象動物に流体を注射する注射装置において、 プランジャ駆動ラムと、 前記プランジャ駆動ラムを運動させるモータと、 前記プランジャ駆動ラムがプランジャと係合し、該プランジャを前記注射器へ 出入り運動させるように前記注射装置に対して注射器を位置決めさせるために注 射器を装着する注射器マウントと、 操作者が所望する前記プランジャ駆動ラムの運動を指示する運動要求信号を発 生させる手動の運動制御装置と、 前記モータに接続され、前記プランジャ駆動ラムの運動を示す運動信号を発生 させる符号器と、 前記モータ、前記手動の運動制御装置および前記符号器に接続され、前記ラム とプランジャとを運動させ前記注射器から流体を注射するように前記モータを制 御し、前記運動要求信号に応答して前記モータに前記プランジャ駆動ラムを運動 させるように指令し、前記モータ制御回路のモニタインタフェースを介して送る ように前記モータ制御回路の作動状態を指示する状態信号であって、前記モータ を運動させることにより前記モータ制御回路が前記運動要求信号に応答している か否かを少なくとも指示する状態信号をさらに発生させるモータ制御回路と、 前記手動の運動制御装置、前記符号器および前記モータ制御回路の前記モニタ インタフェースに接続されたモータモニタ回路であって、前記運動要求信号、前 記運動信号および前記状態信号をモニタし、前記運動要求信号が前記モータの運 動が望ましいことを指示し、前記状態信号が前記モータ制御回路が前記運動要求 信号に応答して前記モータを運動させていることを指示すると、前記運動信号が 前記モータが前記運動要求信号に従って運動していることを少なくとも確実にす ることにより前記状態信号が前記運動要求信号と前記運動信号とに一致している ことを確保するモータモニタ回路とを含むことを特徴とする注射装置。 35．前記モータモニタ回路が、前記状態信号が前記運動要求信号と前記運動信 号とに一致していない場合、警告信号を発生させること特徴とする請求の範囲第 ３４項に記載の注射装置。 36．前記モータが前記警告信号に応答して、前記モニタ回路が前記警告信号を 発生しているときは前記プランジャ駆動ラムのそれ以上の運動を無能力にするこ とを特徴とする請求の範囲第３５項に記載の注射装置。 37．操作者が前記プランジャ駆動ラムの所望の運動のプログラムを特定しうる ようにするコンソールと、 前記コンソールに接続され、操作者によって特定された所望の運動のプログラ ムを取得し、かつ記憶するコンソール制御回路とを含み、 前記コンソール制御回路が前記記憶された所望の運動のプログラムに応答して 前記運動要求信号を発生させることを特徴とする請求の範囲第３４項に記載の注 射装置。 38．前記制御コンソール制御回路がその作動を指示するコンソール状態信号を 発生させ、前記注射装置がさらに前記コンソールモニタ回路と連通し前記コンソ ール状態信号を取得するコンソールモニタ回路を含み前記コンソールモニタ回路 が前記コンソール制御回路が前記運動要求信号を発生している時はいつでも前記 モータモニタ回路と連通して前記モータ制御回路が前記モータモニタ回路によっ て検出される前記運動要求信号に応答していることを確実にすることを特徴とす る請求の範囲第３７項に記載の注射装置。