JP2005074065A - 薬液注入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 薬液シリンジのシリンダ部材にピストン部材を圧入する圧力を、簡単な構造で良好に検出できる薬液注入装置を提供する。
【解決手段】 シリンダ保持機構１２０で保持する薬液シリンジ２００のシリンダ部材２１０にピストン駆動機構１３０でピストン部材２２０を押圧して圧入し、この押圧の応力を応力検出手段１４２で検出する。ただし、ピストン駆動機構１３０が注入装置本体１１３に変位自在に支持されており、この注入装置本体１１３に固定されている応力検出手段１４２でピストン駆動機構１３０に作用する応力を検出する。ピストン駆動機構１３０の可動部分に応力検出手段１４２が配置されていないので、その構造が簡単で生産性や信頼性が良好である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、薬液を被験者に注入する薬液注入装置に関し、特に、薬液を被験者に注入するために薬液シリンジのピストン部材を押圧してシリンダ部材に圧入する薬液注入装置に関する。

現在、被験者の透視画像である断層画像を撮像する透視撮像装置としては、ＣＴ(Computed Tomography)スキャナ、ＭＲＩ(Magnetic Resonance Imaging)装置、ＰＥＴ(Positron Emission Tomography)装置、等があり、被験者の透視画像である血管画像を撮像する医療装置としては、ＣＴアンギオ装置、ＭＲＡ(MR Angio)装置、等がある。

上述のような装置を使用するとき、被験者に造影剤や生理食塩水などの薬液を注入することがあり、この注入を自動的に実行する薬液注入装置も実用化されている。ここで、このような薬液注入装置の一従来例を図９ないし図１１を参照して以下に説明する。

まず、図９に示すように、薬液シリンジ１０は、１個のシリンダ部材１１と１個のピストン部材１２からなり、シリンダ部材１１にピストン部材１２がスライド自在に挿入されている。シリンダ部材１１の末端外周にはシリンダフランジ１３が形成されており、ピストン部材１２の末端外周にはピストンフランジ１４が形成されている。

薬液注入装置(図示せず)は、注入ヘッド２０を有しており、この注入ヘッド２０の注入装置本体２１には、薬液シリンジ１０のシリンダ部材１１が配置される凹部２２が上面に形成されている。この凹部２２の前部には、シリンダフランジ１３を着脱自在に保持するシリンダ保持機構２３が形成されており、凹部２２の後方には、ピストン部材１２を保持してスライド移動させるピストン駆動機構２４が配置されている。

より詳細には、図１０に示すように、ピストン駆動機構２４は、前後方向にスライド自在なスライドロッド２５を有しており、このスライドロッド２５の前端に、ピストン部材１２を前方に押圧するピストン押圧部材２６が一体に形成されている。

このピストン押圧部材２６には、開閉自在な一対の係合爪２７が左右両側に個々に装着されており、これらの係合爪２７がコイルスプリングなどの弾発機構により閉止方向に弾発的に付勢されている。これらの係合爪２７は先端が楔状に形成されているので、ピストン押圧部材２６がピストン部材１２に後方から圧接されると、ピストンフランジ１４の前面の左部と右部とに個々に係合する。

さらに、ピストン駆動機構２４は、図１１に示すように、ロードセル２８を有しており、このロードセル２８は、ピストン駆動機構２４が駆動モータ(図示せず)の動力によりピストン部材１２を押圧する応力に対応した電気信号を発生する。

より詳細には、ロードセル２８はセルハウジング２９の凹部にスライド自在に装着されており、このセルハウジング２９はピストン押圧部材２６の凹部にスライド自在に装着されており、このピストン押圧部材２６の凹部の底面にロードセル２８が当接している。

セルハウジング２９は、スライドロッド２５の先端に装着されており、セルハウジング２９が薬液シリンジ１０のピストン部材１２を把持するので、ピストン駆動機構２４が駆動モータの動力によりピストン部材１２を押圧する応力はロードセル２８に作用する。ロードセル２８はコンピュータユニット(図示せず)に結線されており、このコンピュータユニットはピストン駆動機構２４の駆動モータに接続されている。

ロードセル２８は、歪量に対応して電気抵抗が変化するので、その電気抵抗が電気信号としてコンピュータユニットに取得される。このコンピュータユニットはロードセル２８の電気信号からピストン押圧部材２６がピストン部材１２を押圧する応力を検出し、この応力に対応してピストン駆動機構２４をフィードバック制御する。

上述のような構成において、この従来例の薬液注入装置では、薬液シリンジ１０から薬液を被験者に注入することができるので、例えば、ＣＴスキャナにより断層画像が撮像される被験者に造影剤などの薬液を注入することができる。

その場合、薬液注入装置は初期状態ではピストン駆動機構２４を後端に配置しているので、その凹部２２に薬液シリンジ１０を装填してから薬液注入装置に注入開始を入力操作するとピストン駆動機構２４のピストン押圧部材２６が前進する。

前進するピストン押圧部材２６がピストン部材１２に後方から圧接されると、弾発的に閉止されている一対の係合爪２７がピストンフランジ１４に押圧されて徐々に開放される。さらにピストン押圧部材２６が前進すると一対の係合爪２７がピストンフランジ１４の両側に係合するので、これでピストン押圧部材２６にピストン部材１２が保持される。

そのままピストン駆動機構２４によりピストン部材１２が押圧されるので、薬液シリンジ１０から被験者に薬液が注入されることになる。このとき、ピストン部材１２を押圧するピストン押圧部材２６がロードセル２８を押圧するので、このロードセル２８によりピストン部材１２を押圧する応力が検出される。

この検出応力に対応してピストン駆動機構２４がフィードバック制御されるので、ピストン部材１２は適切な応力で押圧され、例えば、異常な高圧が検出されたときにはピストン駆動機構２４が強制停止される。

上述のような薬液注入装置は、本出願人などにより過去に発明されて出願されている(例えば、特許文献１，２参照)。
特開２００２−１１０９６号 特開２００２−１０２３４３号

上述のような薬液注入装置では、薬液シリンジ１０のピストン部材１２を押圧してシリンダ部材１１に圧入することで薬液を被験者に注入することができ、ピストン部材１２を押圧する圧力をロードセル２８で検出することで薬液が被験者に異常な高圧で注入されることなども防止できる。

しかし、ピストン部材１２とともにスライド移動するピストン押圧部材２６の内部にロードセル２８が配置されているので、ピストン押圧部材２６などの構造も複雑で生産性が低下している。特に、ロードセル２８をコンピュータユニットに結線する配線(図示せず)の取り回しが煩雑であり、断線などの不良も発生しやすい。

本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、薬液シリンジのシリンダ部材にピストン部材を圧入する圧力を簡単な構造で検出できる薬液注入装置を提供することを目的とする。

本発明の薬液注入装置は、薬液が充填されているシリンダ部材にピストン部材がスライド自在に挿入されている薬液シリンジのシリンダ部材とピストン部材とを相対移動させて薬液を被験者に注入させる薬液注入装置であって、シリンダ保持機構、ピストン駆動機構、注入装置本体、応力検出手段、を有している。

シリンダ保持機構は、シリンダ部材を着脱自在に保持し、ピストン駆動機構は、少なくともピストン部材を押圧してシリンダ部材に圧入する。注入装置本体は、シリンダ保持機構が固定されているとともにピストン駆動機構がピストン部材のスライド方向に変位自在に支持されており、応力検出手段は、注入装置本体に固定されていてピストン部材を押圧するピストン駆動機構に作用する応力を検出する。

従って、本発明の薬液注入装置では、シリンダ保持機構で保持する薬液シリンジのシリンダ部材にピストン駆動機構でピストン部材を押圧して圧入することができ、この押圧の応力を応力検出手段で検出することができる。ただし、ピストン駆動機構が注入装置本体に変位自在に支持されており、この注入装置本体に固定されている応力検出手段でピストン駆動機構に作用する応力を検出する。

なお、本発明で云う各種手段は、その機能を実現するように形成されていれば良く、例えば、所定の機能を発揮する専用のハードウェア、所定の機能がコンピュータプログラムにより付与された薬液注入装置、コンピュータプログラムにより薬液注入装置に実現された所定の機能、これらの組み合わせ、等として実現することができる。

また、本発明で云う各種手段は、かならずしも個々に独立した存在である必要はなく、複数の手段が１個の部材として形成されていること、ある手段が他の手段の一部であること、ある手段の一部と他の手段の一部とが重複していること、等も可能である。

本発明の薬液注入装置では、シリンダ保持機構で保持する薬液シリンジのシリンダ部材にピストン駆動機構でピストン部材を押圧して圧入するとき、注入装置本体に変位自在に支持されているピストン駆動機構に作用する応力を注入装置本体に固定されている応力検出手段で検出することにより、ピストン駆動機構の可動部分に応力検出手段が配置されていないので、その構造が簡単で生産性や信頼性が良好である。

本発明の実施の一形態を図１ないし図７を参照して以下に説明する。なお、本形態では図示するように前後上下左右の方向を規定して説明するが、これは各部の相対関係の説明を簡単とするために便宜的に規定したものであり、本発明の装置を実施する場合の製造時および使用時の方向を限定するものではない。

［実施の形態の構成］
本発明の実施の形態の薬液注入システム１０００は、図１ないし図４に示すように、薬液注入装置１００、薬液シリンジ２００、透視撮像装置であるＭＲＩ装置３００、を有しており、詳細には後述するが、被験者(図示せず)に薬液として造影剤などを注入する。

ＭＲＩ装置３００は、図３に示すように、撮像実行機構である透視撮像ユニット３０１と撮像制御ユニット３０２とを有しており、その透視撮像ユニット３０１と撮像制御ユニット３０２とは通信ネットワーク３０３で有線接続されている。透視撮像ユニット３０１は被験者から透視画像を撮像し、撮像制御ユニット３０２は透視撮像ユニット３０１を動作制御する。

薬液シリンジ２００は、図１および図４に示すように、シリンダ部材２１０とピストン部材２２０からなり、シリンダ部材２１０にピストン部材２２０がスライド自在に挿入されている。シリンダ部材２１０は、円筒形の中空の本体部２１１を有しており、この本体部２１１の閉塞した先端面に導管部２１２が形成されている。

シリンダ部材２１０の本体部２１１の末端面は開口されており、この開口から本体部２１１の内部にピストン部材２２０が挿入されている。シリンダ部材２１０の末端外周にはシリンダフランジ２１３が形成されており、ピストン部材２２０の末端外周にはピストンフランジ２２１が形成されている。

本形態の薬液注入装置１００は、図３に示すように、注入制御ユニット１０１と注入装置本体である注入ヘッド１１０とが別体に形成されており、その注入制御ユニット１０１と注入ヘッド１１０とは通信ケーブル１０２で有線接続されている。

注入ヘッド１１０は、装着される薬液シリンジ２００を駆動して被験者に薬液を注入し、注入制御ユニット１０１は、注入ヘッド１１０を動作制御する。このため、注入制御ユニット１０１はコンピュータユニット１５０が内蔵されており、ＭＲＩ装置３００の撮像制御ユニット３０２とも通信ネットワーク３０４で有線接続されている。

注入制御ユニット１０１は、操作パネル１０３、ディスプレイパネルであるタッチパネル１０４、スピーカユニット１０５、等が本体ハウジング１０６の前面に配置されており、別体のコントローラユニット１０７が接続コネクタ１０８で有線接続されている。

注入ヘッド１１０は、キャスタスタンド１１１の上端に可動アーム１１２で装着されており、図４に示すように、その注入装置本体であるヘッド本体１１３の上面には、薬液シリンジ２００が着脱自在に装着される半円筒形の溝状の凹部１１４が形成されている。この凹部１１４の前部には、薬液シリンジ２００のシリンダフランジ２１１を着脱自在に保持するシリンダ保持機構１２０が形成されており、凹部１１４の後方には、ピストンフランジ２２１を保持してスライド移動させるピストン駆動機構１３０が配置されている。

シリンダ保持機構１２０は、シリンダフランジ２１１の下部を保持する三分の一の円弧状の不動保持部材１２１が底部に配置されており、この不動保持部材１２１の両端上方には、シリンダフランジ２１１の上部を左右から保持する三分の一の円弧状の可動保持部材１２２が開閉自在に配置されている。

本形態の薬液注入装置１００のピストン駆動機構１３０も、図１および図４に示すように、スライダ部材として前後方向に細長いスライドロッド１３１を有しており、このスライドロッド１３１が軸心を中心に回転不能な状態で前後方向にスライド自在にヘッド本体１１３に支持されている。

スライドロッド１３１の前端にはピストン押圧部材１３２が一体に形成されており、このピストン押圧部材１３２には、弾発的に開閉自在な一対の係合爪１３３が左右両側に個々に装着されている。スライドロッド１３１は、後面中央から前方にネジ穴１３４が形成されており、このネジ穴１３４に係合する雄ネジ１３６が回転部材であるスクリューシャフト１３７に形成されている。

このスクリューシャフト１３７は、ヘッド本体１１３にラジアル軸受１３８により回転自在に直径方向に支持されており、スラスト軸受１３９により回転自在な状態で軸心方向に支持されている。より詳細には、スクリューシャフト１３７の後端近傍には円環状のフランジ部１４１が形成されており、このフランジ部１４１の後面に円環状のスラスト軸受１３９が当接している。

このスラスト軸受１３９の後面には応力検出手段である同一形状のロードセル１４２が当接しており、このロードセル１４２はヘッド本体１１３に固定されているが、スラスト軸受１３９はヘッド本体１１３に前後方向に微少に変位自在に支持されている。

ピストン駆動機構１３０は、図５に示すように、駆動モータとして超音波モータ１４３を有しており、この超音波モータ１４３が、図１に示すように、ベルト機構１４４でスクリューシャフト１３７に連結されている。より詳細には、スクリューシャフト１３７の後端にはベルト車１４５が一体に装着されており、超音波モータ１４３のロータ部材にもベルト車が一体に装着されており(図示せず)、これらのベルト車１４５等でエンドレスベルト１４６が張架されている。

なお、本形態の薬液注入装置１００の注入ヘッド１１０は、各部が非磁性体で形成されており、磁性体で形成できない部分は防磁されている。例えば、超音波モータ１４３は作動時にも磁界を発生せず、燐青銅合金(Cu+Sn+P)、チタン合金(Ti-6Al-4V)、マグネシウム合金(Mg+Al+Zn)、などの非磁性体の金属で形成されている。ロードセル１４２やスクリューシャフト１３７なども同様に非磁性体の金属で形成されており、ベルト機構１４４やヘッド本体１１３などは非磁性体の樹脂で形成されている。

また、本形態の薬液注入装置１００は、図５に示すように、超音波モータ１４３やロードセル１４２などの各部がコンピュータユニット１５０に接続されており、このコンピュータユニット１５０が実装されているコンピュータプログラムに対応して各部を統合制御することにより、種類入力手段、圧力検出手段、圧力記憶手段、状態検出手段、駆動制御手段、圧力表示手段、等の各種手段が各種機能として論理的に実現されている(図示せず)。

詳細には後述するが、薬液注入装置１００には各種種類の薬液シリンジ２００が交換自在に装着されるので、その薬液シリンジ２００の識別データごとに、例えば、薬液の名称や粘度、シリンダ部材２１０の容量や内径、等がデータ登録されている。そして、操作パネル１０３に薬液シリンジ２００の識別データが入力操作されると、コンピュータユニット１５０は、対応する登録データを読み出して動作モードを設定する。

また、コンピュータユニット１５０は、ピストン駆動機構１３０を作動させてシリンダ部材２１０にピストン部材２２０を圧入させるとき、ロードセル１４２の検出応力と薬液シリンジ２００の登録データから薬液の注入圧力を算出する。さらに、この注入圧力に対応してピストン駆動機構１３０をフィードバック制御し、同時に、注入圧力をタッチパネル１０４にリアルタイムに表示出力する。

また、コンピュータユニット１５０は、ピストン駆動機構１３０および薬液シリンジ２００の各種状態ごとに注入圧力をデータ記憶しており、そのデータ記憶している注入圧力と検出される注入圧力とをデータ照合してピストン駆動機構１３０および薬液シリンジ２００の状態をデータ検出し、その検出状態に対応してピストン駆動機構１３０を動作制御する。

より具体的には、コンピュータユニット１５０は、シリンダ部材２１０から被験者に薬液が正常に注入されている状態の注入圧力、薬液に空気が混入している状態の注入圧力、シリンダ部材２１０から被験者に空気が注入される状態の注入圧力、をデータ記憶しており、薬液が正常に注入されている状態がデータ検出されないとき、薬液に空気が混入している状態がデータ検出されたとき、空気が注入される状態がデータ検出されたとき、にはピストン駆動機構１３０を強制停止させる。

さらに、薬液注入装置１００のコンピュータユニット１５０は、上述のようにピストン駆動機構１３０を動作制御するときにＭＲＩ装置３００の注入制御ユニット１０１と各種データを相互通信するので、薬液注入装置１００とＭＲＩ装置３００とは協調して各種の動作を連動させる。

［実施の形態の作用］
上述のような構成において、本形態の薬液注入システム１０００では、ＭＲＩ装置３００で被験者から透視画像を撮像することができ、その被験者に造影剤などの薬液を注入することができる。

その場合、図４に示すように、被験者に延長チューブなどで薬液シリンジ２００を連結し、その薬液シリンジ２００を薬液注入装置１００の注入ヘッド１１０に保持させる。このとき、薬液シリンジ２００のシリンダ部材２１０がシリンダ保持機構１２０に保持され、ピストン部材２２０がピストン駆動機構１３０に保持される。

そして、例えば、作業者が薬液注入装置１００の操作パネル１０３に薬液シリンジ２００の識別データを入力操作すると、この入力操作に対応して薬液注入装置１００はシリンダ部材２１０の容量や内径などの各種データを読み出して動作モードを設定する。

このような状態で、作業者が薬液注入装置１００の操作パネル１０３に作業開始を入力操作すると、図６に示すように、これを検知した薬液注入装置１００は(ステップＳ１)、作業開始をＭＲＩ装置３００にデータ送信する(ステップＳ２)。

薬液注入装置１００は、上述のデータ送信に対応してＭＲＩ装置３００から作業開始がデータ返信されると(ステップＳ３)、一連の作業を開始するが(ステップＳ９〜)、作業開始をデータ受信しない場合やエラーガイダンスをデータ受信した場合は(ステップＳ３)、“××エラーです。ＭＲＩ装置を確認して下さい”などのエラーガイダンスをタッチパネル１０４やスピーカユニット１０５で報知出力して初期状態に復帰する(ステップＳ７)。

なお、ＭＲＩ装置３００は、その撮像制御ユニット３０２に作業開始が入力操作されていない状態で、図７に示すように、上述のように薬液注入装置１００から作業開始をデータ受信すると(ステップＴ４)、自己の状態を診断し(ステップＴ５)、これでエラーが検知されないと作業開始を薬液注入装置１００にデータ返信する(ステップＴ８)。

なお、ＭＲＩ装置３００は、上述の自己診断でエラーが検知されると(ステップＴ５)、エラーガイダンスを薬液注入装置１００にデータ返信し(ステップＴ６)、“××エラーです。〜を確認して下さい”などのエラーガイダンスを報知出力して初期状態に復帰する(ステップＴ７)。

また、作業者が最初に薬液注入装置１００ではなくＭＲＩ装置３００に作業開始を入力操作した場合も、図７および図６に示すように、上述の場合と同様にＭＲＩ装置３００と薬液注入装置１００との相互通信により作業開始が相互に確認される(ステップＴ１〜Ｔ３，Ｓ４〜Ｓ８)
そして、図６に示すように、作業開始を確認した薬液注入装置１００では、コンピュータユニット１５０が最初にピストン駆動機構１３０の超音波モータ１４３を作動させない状態でロードセル１４２から電気信号として電気抵抗を取得し(ステップＳ９)、その電気抵抗が“０”の応力を示しているとして初期設定を実行する(ステップＳ１０)。

つぎに、コンピュータユニット１５０はピストン駆動機構１３０の超音波モータ１４３を作動させ、薬液シリンジ２００のシリンダ部材２１０にピストン部材２２０を圧入させる(ステップＳ１１)。

このとき、図１に示すように、超音波モータ１４３とベルト機構１４４で連結されているスクリューシャフト１３７が回転駆動されるが、このスクリューシャフト１３７はヘッド本体１１３に固定されているロードセル１４２によりスラスト軸受１３９を介して軸心方向に支持されているので、スクリューシャフト１３７とネジ機構により連結されているスライドロッド１３１がスライド移動される。

そこで、このスライドロッド１３１によりピストン部材２２０がシリンダ部材２１０に圧入され、このシリンダ部材２１０から被験者に薬液が注入される。このとき、ピストン部材２２０を押圧するスライドロッド１３１に作用する応力がスクリューシャフト１３７にも作用するので、このスクリューシャフト１３７に作用する応力がスラスト軸受１３９を介してロードセル１４２に作用する。

そこで、図６に示すように、コンピュータユニット１５０は、上述のように薬液注入の実行中にロードセル１４２が検出する応力を取得し(ステップＳ１２)、初期設定された薬液の粘度やシリンダ部材２１０の内径などに対応して検出応力から注入圧力を算出する(ステップＳ１３)。

すると、その注入圧力が正常か確認され(ステップＳ１４)、正常な場合は注入圧力がタッチパネル１０４に表示出力される(ステップＳ１５)。そして、ピストン駆動機構１３０の作動距離とピストン部材２２０の有効距離との比較などから注入完了が検出されるまで(ステップＳ１６)、上述の動作が繰り返される(ステップＳ１１〜Ｓ１６)。

なお、動作モードの初期設定により最適な注入圧力もデータ設定されるので、上述のように薬液注入が実行されるとき(ステップＳ１１〜Ｓ１６)、算出された注入圧力が設定された最適圧力となるように超音波モータ１４３の出力がフィードバック制御される(ステップＳ１１)。

そして、薬液注入が完了すると(ステップＳ１６)、超音波モータ１４３の作動が強制停止され(ステップＳ１７)、注入完了が薬液注入装置１００のコンピュータユニット１５０からＭＲＩ装置３００の撮像制御ユニット３０２にデータ送信される(ステップＳ１８)。

なお、薬液注入装置１００は、算出された注入圧力が正常でない場合は(ステップＳ１４)、超音波モータ１４３の作動が強制停止される(ステップＳ１９)。より具体的には、コンピュータユニット１５０は、シリンダ部材２１０から被験者に薬液が正常に注入されている状態の注入圧力、薬液に空気が混入している状態の注入圧力、シリンダ部材２１０から被験者に空気が注入される状態の注入圧力、をデータ記憶しているので、薬液が正常に注入されている状態がデータ検出されないとき、薬液に空気が混入している状態がデータ検出されたとき、空気が注入される状態がデータ検出されたとき、にはピストン駆動機構１３０を強制停止させる。

そして、“異常圧力を検知しました、シリンジやチューブを確認して下さい”“空気混入を検出しました、シリンジやチューブを確認して下さい”“空気注入を検出しました、被験者を確認して下さい”などの異常警告がタッチパネル１０４の表示出力やスピーカユニット１０５の音声出力で報知され(ステップＳ２０)、その異常発生がコンピュータユニット１５０から撮像制御ユニット３０２にデータ送信される(ステップＳ２１)。

そして、図７に示すように、薬液注入装置１００から注入完了をデータ受信したＭＲＩ装置３００は(ステップＴ９)、造影剤が注入された被験者から透視画像を撮像する(ステップＴ１０，Ｔ１３)。このとき、ＭＲＩ装置３００は、異常発生を検出したときや(ステップＴ１１)、薬液注入装置１００から異常発生をデータ受信したときは(ステップＴ１２)、撮像動作を強制停止して異常発生を作業者に報知出力する(ステップＴ１４，Ｔ１５)。

［実施の形態の効果］
本発明の薬液注入システム１０００では、上述のように薬液注入装置１００が薬液シリンジ２００のシリンダ部材２１０をシリンダ保持機構１２０で保持してピストン部材２２０をピストン駆動機構１３０で押圧するので、薬液シリンジ２００から被験者に薬液を注入することができ、ピストン部材２２０を押圧する応力がロードセル１４２で検出されるので、薬液の注入動作を適切に制御することができる。

しかも、ピストン駆動機構１３０はヘッド本体１１３に変位自在に支持されており、そのピストン駆動機構１３０に作用する応力を検出するロードセル１４２はヘッド本体１１３に固定されている。このため、ピストン駆動機構１３０の可動部分にロードセル１４２が配置されていないので、その構造が簡単で生産性や信頼性が良好である。

特に、ピストン駆動機構１３０は、ピストン部材２２０を押圧するスライドロッド１３１がスライド自在で回転不能に支持されており、このスライドロッド１３１にネジ機構で連結されている回転自在でスライド不能なスクリューシャフト１３７に軸心方向に作用する応力をロードセル１４２が検出するので、このロードセル１４２は簡単な構造で確実にピストン押圧部材２２０に作用する応力を検出することができる。

しかも、スクリューシャフト１３７はラジアル軸受１３８により直径方向に支持されているとともにスラスト軸受１３９により軸心方向に支持されているので、簡単な構造で円滑に回転することができ、そのスラスト軸受１３９に軸心方向に作用する応力をロードセル１４２が検出するので、このロードセル１４２はスクリューシャフト１３７の回転を阻害することなくピストン押圧部材２２０に作用する応力を検出することができる。

さらに、超音波モータ１４３とスクリューシャフト１３７とはベルト機構１４４で連結されているので、その動力伝達を阻害することなくスクリューシャフト１３７を軸心方向に変位させることができ、スクリューシャフト１３７に作用する応力をロードセル１４２に良好に検出させることができる。

なお、薬液注入装置１００には複数種類の薬液シリンジ２００が交換自在に装着されるので、そのシリンダ部材２１０の内径や薬液の粘度などが相違すると、ロードセル１４２の検出応力が同一でも注入圧力は相違する。しかし、本形態の薬液注入装置１００では、コンピュータユニット１５０に薬液シリンジ２００の各種データが識別データごとにデータ登録されており、その識別データが入力されると各種データを読み出すので、ロードセル１４２の検出応力から注入圧力を適切に算出することができる。

そして、この注入圧力に対応してコンピュータユニット１５０がピストン駆動機構１３０をフィードバック制御するので、薬液を被験者に適切な圧力で注入することができる。そして、上述の注入圧力がタッチパネル１０４にリアルタイムにデータ表示されるので、作業者は注入圧力を常時確認することができる。

また、コンピュータユニット１５０は、ピストン駆動機構１３０および薬液シリンジ２００の各種状態ごとにコンピュータユニット１５０が検出する圧力をデータ記憶しており、その記憶圧力と検出圧力とをデータ照合してピストン駆動機構１３０および薬液シリンジ２００の状態をデータ検出し、その検出状態に対応してピストン駆動機構１３０を動作制御するので、薬液注入を的確に制御することができる。

より具体的には、コンピュータユニット１５０は、シリンダ部材２１０から被験者に薬液が正常に注入されている状態の注入圧力をデータ記憶しており、薬液が正常に注入されている状態がデータ検出されないときにはピストン駆動機構１３０を強制停止させるので、薬液が被験者に異常圧力で注入される医療ミスを防止することができる。

また、コンピュータユニット１５０は、薬液に空気が混入している状態の注入圧力、シリンダ部材２１０から被験者に空気が注入される状態の注入圧力、もデータ記憶しており、薬液に空気が混入している状態がデータ検出されたとき、空気が注入される状態がデータ検出されたとき、にもピストン駆動機構１３０を強制停止させるので、空気が被験者に注入される医療ミスも防止することができる。

上述のような異常状態が検出されたときには、それに対応した異常警告がタッチパネル１０４の表示出力やスピーカユニット１０５の音声出力で報知されるので、迅速に作業者に異常発生を認識させて対処させることができる。

さらに、薬液注入装置１００とＭＲＩ装置３００とが協調して各種動作を連動させるので、ＭＲＩ装置３００は造影剤の注入に対応した適切なタイミングに透視画像の撮像を実行することができ、薬液注入装置１００は透視画像の撮像に対応した適切なタイミングに薬液シリンジ２００から造影剤などを注入することができる。このため、本形態の薬液注入システム１０００では、作業者が一人でも薬液注入装置１００とＭＲＩ装置３００とを適切に作動させることができ、人的コストを削減することができる。

また、薬液注入装置１００が上述のように異常発生を検出したときは、その異常発生がＭＲＩ装置３００にデータ送信され、このＭＲＩ装置３００も撮像動作を迅速に強制停止するので、作業者はＭＲＩ装置３００に阻害されることなく異常発生に迅速に対処することができる。

また、薬液注入装置１００からＭＲＩ装置３００に異常発生がデータ送信されると、このＭＲＩ装置３００でも異常発生が作業者に報知出力されるので、一人の作業者が薬液注入装置１００の位置からＭＲＩ装置３００の位置に移動していても、その作業者に薬液注入装置１００の異常発生を迅速に報知して認識させることができる。

さらに、本形態の薬液注入装置１００では、非磁性体で形成されていて作動時にも無用な磁場を発生しない超音波モータ１４３を駆動源として有しており、ロードセル１４２などの各部も非磁性体で形成されているので、ＭＲＩ装置３００の近傍で問題なく使用することができる。

［実施の形態の変形例］
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、上記形態では薬液注入システム１０００が透視撮像装置としてＭＲＩ装置３００を有することを例示したが、このような透視撮像装置としては、ＣＴスキャナ、ＰＥＴ装置、超音波診断装置、アンギオ装置、ＭＲＡ装置、等も可能である。

また、上記形態では薬液シリンジ２００の各種データが薬液注入装置１００に事前にデータ登録されており、その登録データに対応して薬液注入装置１００が注入動作を制御することを例示したが、例えば、複数種類の薬液シリンジ２００の各種データが薬液注入装置１００に事前にデータ登録されており、薬液シリンジ２００の各種データを作業者が薬液注入装置１００に毎回入力することも可能である。

その場合、作業者が操作パネル１０３やタッチパネル１０４の手動操作で充填容量を数値入力することも可能であるが、例えば、薬液シリンジ２００に充填容量やシリンジ内径などがデータ登録されたバーコードマークを付与しておき、そのバーコードマークを薬液注入装置１００がバーコードリーダで読取走査することも可能である(図示せず)。

また、上記形態ではスライドロッド１３１にネジ穴１３４が形成されていてスクリューシャフト１３７に雄ネジ１３６が形成されていることを例示したが、スライドロッド１３１に雄ネジ１３６が形成されていてスクリューシャフト１３７にネジ穴１３４が形成されていることも可能である(図示せず)。

さらに、上記形態ではスライドロッド１３１のネジ穴１３４にスクリューシャフト１３７の雄ネジ１３６が直接に係合することを例示したが、このようなネジ穴１３４と雄ネジ１３６とがボールベアリングを介して係合するボールネジ機構を形成していることも可能である(図示せず)。

さらに、上記形態では軸心方向に変位自在なスクリューシャフト１３７にベルト機構１４４で超音波モータ１４３が連結されていることを例示したが、例えば、スクリューシャフト１３７と超音波モータ１４３とを直結しておき、この超音波モータ１４３もスクリューシャフト１３７とともに軸心方向に変位自在で回転不能に支持しておくことも可能である(図示せず)。

また、上記形態ではシリンダ保持機構１２０とピストン駆動機構１３０とを１個ずつ有する注入ヘッド１１０に薬液シリンジ２００が１個のみ装着されることを例示したが、図８に示すように、シリンダ保持機構１２０とピストン駆動機構１３０とを複数ずつ有する注入ヘッド１６０に複数の薬液シリンジ２００が装着されることも可能である。

さらに、上記形態では注入圧力などの各種データが表示出力されるタッチパネル１０４が注入ヘッド１１０とは別体の注入制御ユニット１０１に搭載されていることを例示したが、図８に示すように、このようなディスプレイパネル１６１が注入ヘッド１６０に並設されていることも可能である。この場合、薬液シリンジ２００が装着される位置の近傍に各種データが表示出力されるので、より直感的に各種データを作業者に認識させることができる。

また、上記形態ではコンピュータユニット１５０が実装されているコンピュータプログラムに対応して動作することにより、薬液注入装置１００の各種機能として各種手段が論理的に実現されることを例示した。しかし、このような各種手段の各々を固有のハードウェアとして形成することも可能であり、一部をソフトウェアとしてコンピュータユニット１５０等に格納するとともに一部をハードウェアとして形成することも可能である。

本発明の実施の形態の薬液注入装置の注入ヘッドの内部構造を示す模式的な横断平面図である。 薬液注入システムの外観を示す斜視図である。 薬液注入装置の外観を示す斜視図である。 注入ヘッドに薬液シリンジを着脱する状態を示す斜視図である。 薬液注入システムの回路構造を示すブロック図である。 薬液注入装置の処理動作を示すフローチャートである。 透視撮像装置であるＭＲＩ装置の処理動作を示すフローチャートである。 注入ヘッドの変形例を示す斜視図である。 一従来例の薬液注入装置の注入ヘッドに薬液シリンジを着脱する状態を示す斜視図である。 ピストン駆動機構の要部の外観を示す斜視図である。 ピストン駆動機構の要部の内部構造を示す模式的な横断平面図である。

符号の説明

１００ 薬液注入装置
１０４ ディスプレイパネルであるタッチパネル
１１０，１６０ 注入ヘッド
１１３ ヘッド本体
１２０ シリンダ保持機構
１３０ ピストン駆動機構
１３１ スライドロッド
１３４ ネジ穴
１３６ 雄ネジ
１３７ スクリューシャフト
１３８ ラジアル軸受
１３９ スラスト軸受
１４２ 応力検出手段であるロードセル
１４３ 駆動モータである超音波モータ
１４４ ベルト機構
１４５ ベルト車
１４６ エンドレスベルト
１５０ コンピュータユニット
１６１ ディスプレイパネル
２００ 薬液シリンジ
２１０ シリンダ部材
２２０ ピストン部材
３００ 透視撮像装置であるＭＲＩ装置
１０００ 薬液注入システム

Claims (16)

1. 薬液が充填されているシリンダ部材にピストン部材がスライド自在に挿入されている薬液シリンジの前記シリンダ部材と前記ピストン部材とを相対移動させて前記薬液を被験者に注入させる薬液注入装置であって、
   前記シリンダ部材を着脱自在に保持するシリンダ保持機構と、
   少なくとも前記ピストン部材を押圧して前記シリンダ部材に圧入するピストン駆動機構と、
   前記シリンダ保持機構が固定されているとともに前記ピストン駆動機構が前記ピストン部材のスライド方向に変位自在に支持されている注入装置本体と、
   この注入装置本体に固定されていて前記ピストン部材を押圧する前記ピストン駆動機構に作用する応力を検出する応力検出手段と、
   を有している薬液注入装置。
2. 前記ピストン駆動機構は、ネジ穴が形成されていて前記ピストン部材に当接する位置で前記注入装置本体にスライド自在で回転不能に支持されているスライダ部材と、このスライダ部材のネジ穴に係合する雄ネジが外周面に形成されていて前記注入装置本体に回転自在でスライド不能に軸支されている回転部材と、この回転部材を回転駆動する駆動モータと、を有しており、
   前記応力検出手段は、前記回転部材に作用する応力を検出する請求項１に記載の薬液注入装置。
3. 前記ピストン駆動機構は、外周面に雄ネジが形成されていて前記ピストン部材に当接する位置で前記注入装置本体にスライド自在で回転不能に支持されているスライダ部材と、このスライダ部材のネジ形状に係合するネジ穴が形成されていて前記注入装置本体に回転自在でスライド不能に軸支されている回転部材と、この回転部材を回転駆動する駆動モータと、を有しており、
   前記応力検出手段は、前記回転部材に作用する応力を検出する請求項１に記載の薬液注入装置。
4. 前記ピストン駆動機構は、前記回転部材を直径方向と軸心方向とに支持する軸受機構を有しており、
   前記応力検出手段は、前記軸受機構に前記軸心方向に作用する応力を検出する請求項２または３に記載の薬液注入装置。
5. 前記軸受機構は、前記回転部材を直径方向に支持するラジアル軸受と、前記回転部材を軸心方向に支持するスラスト軸受と、からなり、
   前記応力検出手段は、前記スラスト軸受に作用する応力を検出する請求項４に記載の薬液注入装置。
6. 少なくとも一対のベルト車と少なくとも１個のエンドレスベルトからなるベルト機構で前記駆動モータと前記回転部材とが連結されている請求項１ないし５の何れか一項に記載の薬液注入装置。
7. 前記応力検出手段が非磁性体で形成されているロードセルからなる請求項１ないし６の何れか一項に記載の薬液注入装置。
8. 前記応力検出手段の検出応力に対応して前記ピストン駆動機構をフィードバック制御する駆動制御手段も有している請求項１ないし７の何れか一項に記載の薬液注入装置。
9. 前記応力検出手段が検出する応力から前記薬液の注入圧力を算出する圧力検出手段を有している請求項１ないし８の何れか一項に記載の薬液注入装置。
10. 前記シリンダ保持機構は、複数種類の前記薬液シリンジが交換自在に装着され、
    前記シリンダ保持機構で保持された前記薬液シリンジの識別データが入力される種類入力手段も有しており、
    前記圧力検出手段は、入力された前記薬液シリンジの識別データに対応して前記応力検出手段の検出応力から前記注入圧力を検出する請求項９に記載の薬液注入装置。
11. 前記圧力検出手段の検出圧力をリアルタイムにデータ表示する圧力表示手段も有している請求項９または１０に記載の薬液注入装置。
12. 前記圧力表示手段が、前記シリンダ保持機構と前記ピストン駆動機構との少なくとも一方に隣接する位置に配置されているディスプレイパネルを有している請求項１１に記載の薬液注入装置。
13. 前記ピストン駆動機構および前記薬液シリンジの各種状態ごとに前記圧力検出手段が検出する圧力をデータ記憶している圧力記憶手段と、データ記憶されている前記圧力と検出される前記圧力とをデータ照合して前記ピストン駆動機構および前記薬液シリンジの状態をデータ検出する状態検出手段と、も有しており、
    前記駆動制御手段は、前記状態検出手段がデータ検出する前記状態に対応して前記ピストン駆動機構を動作制御する請求項９ないし１２の何れか一項に記載の薬液注入装置。
14. 前記シリンダ部材から前記被験者に前記薬液が正常に注入されている状態の前記圧力を前記圧力記憶手段がデータ記憶しており、
    前記駆動制御手段は前記薬液が正常に注入されている状態がデータ検出されないと前記ピストン駆動機構を強制停止させる請求項１３に記載の薬液注入装置。
15. 前記シリンダ部材から前記被験者に空気が注入される状態の前記圧力を前記圧力記憶手段がデータ記憶しており、
    前記駆動制御手段は前記空気が注入される状態がデータ検出されると前記ピストン駆動機構を強制停止させる請求項１３または１４に記載の薬液注入装置。
16. 前記薬液に空気が混入している状態の前記圧力を前記圧力記憶手段がデータ記憶しており、
    前記駆動制御手段は前記薬液に前記空気が混入している状態がデータ検出されると前記ピストン駆動機構を強制停止させる請求項１３ないし１５の何れか一項に記載の薬液注入装置。

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