JP2005163898A - Pressure control valve, pneumatic driving system and puncturing system - Google Patents

Pressure control valve, pneumatic driving system and puncturing system Download PDF

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JP2005163898A JP2003403016A JP2003403016A JP2005163898A JP 2005163898 A JP2005163898 A JP 2005163898A JP 2003403016 A JP2003403016 A JP 2003403016A JP 2003403016 A JP2003403016 A JP 2003403016A JP 2005163898 A JP2005163898 A JP 2005163898A
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裕治 若佐
Toshitaka Oki
俊任 沖
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正人 岡
Mikiya Tanaka
幹也 田中
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a puncturing system capable of puncturing a correct position less liable to be affected by strong magnetic field of a MRI device, and to provide a pressure control valve and a pneumatic driving system used in the same. <P>SOLUTION: This pressure control valve comprises a cylindrical pressure control valve main body, a rotary wall accommodated in a pressure control valve main body rotatably by an ultrasonic motor, and having first and second partitions for partitioning the pressure control valve main body into first and second pressure chambers, a third partition for partitioning the first pressure chamber into first and third pressure chambers, an elastic body for connecting the first partition and the third partition, an inlet port connected to the third pressure chamber to introduce a compressed fluid, an opening port connected with the second pressure chamber for discharging the compressed fluid to the external, a first flow channel connected to the pressure control valve main body, a second flow channel for communicating the first flow channel with the first pressure chamber, and a control pressure outlet port connected to the second flow channel and supplying the pressure by the compressed fluid. The first flow channel is connected to the second pressure chamber or the third pressure chamber by the rotation of the second partition. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、パーキンソン病等の治療に用いるMRI装置対応の穿刺システムとその穿刺システムに用いられる圧力制御弁及び空気圧駆動システムに関する。   The present invention relates to a puncture system compatible with an MRI apparatus used for treatment of Parkinson's disease and the like, a pressure control valve used in the puncture system, and a pneumatic drive system.

一般に、MRI(磁気共鳴画像)装置は強い磁気を利用して人体の組織を画像化する装置であり、まず検体を強力な静磁場中に置いて検体中の水素原子核を一方向に向け、さらに、この状態である特定周波数の電磁波を照射すると水素原子核が電磁波エネルギーを吸収して励起し磁場を発生する。そして、この発生した磁場に垂直な磁場を加えることによって電磁誘導を起こし、これによって検出される電流を解析処理して画像化するものである。   In general, an MRI (Magnetic Resonance Imaging) apparatus is an apparatus for imaging human tissue using strong magnetism. First, the specimen is placed in a strong static magnetic field so that the hydrogen nuclei in the specimen are directed in one direction. When an electromagnetic wave having a specific frequency in this state is irradiated, hydrogen nuclei absorb the electromagnetic wave energy and are excited to generate a magnetic field. Then, electromagnetic induction is caused by applying a magnetic field perpendicular to the generated magnetic field, and the current detected thereby is analyzed and imaged.

一方、パーキンソン病は中脳の黒質でつくられて脳深部の線条体の細胞に送られるドーパミンという物質が何らかの原因で欠乏し、黒質細胞と線条体との連絡網が欠落することによって起こる病気であり、主に、手の震え、筋固縮、動作緩慢及び姿勢反射障害等の症状がみられる。
パーキンソン病の治療法としてはドーパミンやドーパミン分解抑制剤等を投与する薬物療法、ドーパミン生産組織の移植や定位脳手術等の手術療法、リハビリテーション療法及び食事療法があるが、不足しているドーパミンを補うあるいは確保することによってパーキンソン病の進行を抑えることができるという観点からドーパミンを補充する薬物療法が主に行われている。また、近年では定位脳手術の中でも視床、淡蒼球や視床下核の脳深部に微小電極である穿刺針を精度よく刺して電流を流すことによって手の震えや歩行障害などを解消することのできるDBS(脳深部刺激療法)が注目されており、このような定位脳手術の穿刺操作はMRI画像等で穿刺針を刺す位置や穿刺針の位置を確認しながら行われる。
Parkinson's disease, on the other hand, lacks for some reason a substance called dopamine that is made in the substantia nigra of the midbrain and sent to cells in the striatum of the deep brain, and the connection network between the substantia nigra cells and the striatum Symptoms such as hand tremors, muscle rigidity, slow movements, and postural reflexes are mainly observed.
Treatments for Parkinson's disease include pharmacotherapy that administers dopamine and dopamine degradation inhibitors, transplantation of dopamine-producing tissues and surgical treatment such as stereotactic brain surgery, rehabilitation therapy, and diet therapy, but it supplements the lack of dopamine Alternatively, pharmacotherapy for supplementing dopamine is mainly performed from the viewpoint that the progression of Parkinson's disease can be suppressed by securing it. Also, in recent years, stereotaxic surgery can eliminate hand tremors and gait disturbances by accurately inserting a puncture needle, which is a microelectrode, into the deep brain of the thalamus, pallidum, and hypothalamic nucleus. DBS (Deep Brain Stimulation Therapy) that can be performed has attracted attention, and such puncture operation of stereotaxic brain surgery is performed while confirming the position of the puncture needle and the position of the puncture needle with an MRI image or the like.

しかしながら、前述のとおりMRI装置は検体を強い静磁場下に置くことによって画像を得るものであるため、ペースメーカー、人工関節、メスやクリップ等の磁性体医療器具をMRI装置と併用して手術を行うと装置の動作不良が生じたりMRI画像にノイズを与える。そのため、MRI装置使用下で磁性体の穿刺針を用いて穿刺操作を行うことは難しいという課題があった。また、穿刺針としてMRI装置によって発生される磁場の影響を受けない非磁性体の穿刺針を用いる場合においても、遠隔操作によって手術を行う場合には遠隔治療ロボットの駆動部にソレノイドを用いているものが多いためMRI装置の発生磁場により装置等に不具合が生じるという課題があった。   However, as described above, the MRI apparatus obtains an image by placing a specimen under a strong static magnetic field, and therefore, surgery is performed using a magnetic medical device such as a pacemaker, an artificial joint, a scalpel or a clip together with the MRI apparatus. This causes malfunction of the apparatus and gives noise to the MRI image. Therefore, there is a problem that it is difficult to perform a puncture operation using a magnetic puncture needle under the use of an MRI apparatus. Even when a non-magnetic puncture needle that is not affected by the magnetic field generated by the MRI apparatus is used as the puncture needle, a solenoid is used for the drive unit of the teletherapy robot when performing surgery by remote operation. Since there are many things, there existed a subject that a malfunction occurred in an apparatus etc. with the magnetic field generated by an MRI apparatus.

このような課題に対処するため、いくつかの発明及び考案が開示されている。
例えば、特許文献1には、「インターベンショナルMRI用の磁気共鳴イメージング装置及びその準備方法」という名称で、MRI装置使用下でカテーテルや穿刺針等のデバイスの位置を正確かつ短時間で検出しデバイスの位置、向き及び進行方向を把握することのできるインターベンショナルMRI用の磁気共鳴イメージング装置に関する発明が開示されている。
In order to cope with such a problem, several inventions and devices have been disclosed.
For example, in Patent Document 1, the position of a device such as a catheter or a puncture needle is detected accurately and in a short time under the name of “magnetic resonance imaging apparatus and preparation method for interventional MRI”. An invention relating to a magnetic resonance imaging apparatus for interventional MRI capable of grasping the position, orientation and traveling direction of a device is disclosed.

以下、図5を参照しながら、特許文献1に開示された技術について説明する。
図5に示すインターベンショナルMRI用の磁気共鳴イメージング装置は検体を静磁場中に置くためのガントリ43を備え、ガントリ43は一部が均一な強度の静磁場によって形成される診断用空間を備えた円筒型あるいはオープンタイプの静磁場磁石44を有している。また、静磁場磁石44の壁体及び内側空間には傾斜磁場コイル45及び撮影用のプローブ(RFコイル)40が設置されている。 傾斜磁場コイル45は静磁場に重畳しスライス方向、位相エンドコード方向及び読出し方向の傾斜磁場パルスを発生させるX,Y及びZコイルから構成され、これらのコイルに供給するパルス電流はシーケンサ35から送られるX軸、Y軸及びZ軸方向の傾斜磁場Gx,Gy,Gzに対する制御信号SGx,SGy,SGzを受けた傾斜磁場アンプ32によって制御されている。一方、プローブ(RFコイル)40は送信コイルと受信コイルの両方の機能を兼ね備えており、受信器33及び送信器34に接続されている。プローブ(RFコイル)40による送信、すなわち、検体へのRF磁場パルスの印加はシーケンサ35から送信器34に送られてきた制御信号Sfを周波数fの送信RF信号としてプローブ(RFコイル)40に送ることによって行われ、プローブ(RFコイル)40により受信された発生MR信号はRF電流信号に変換されて受信器33に送られさらに受信器33で増幅、検波及びデジタル化等の処理を施した後デジタル量のMRデータとしてシーケンサ35を介してホスト計算機36に送られる。ホスト計算機36は傾斜磁場Gx,Gy,Gzや周波数fを調整したり、受信器33に制御信号Sφを送り受信器33内の位相検波の参照位相φを調整したりしているとともに、CPUとメモリを備えて装置全体の駆動タイミングの制御、撮像のためのスキャン制御や撮像断面を穿刺針等のデバイスに追尾させる制御等を行っている。符号37,38,39は入力器、表示器及び記憶装置である。
Hereinafter, the technique disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to FIG.
The magnetic resonance imaging apparatus for interventional MRI shown in FIG. 5 includes a gantry 43 for placing a specimen in a static magnetic field, and the gantry 43 includes a diagnostic space partially formed by a static magnetic field having a uniform intensity. A cylindrical or open type static magnetic field magnet 44 is provided. A gradient magnetic field coil 45 and an imaging probe (RF coil) 40 are installed in the wall and inner space of the static magnetic field magnet 44. The gradient magnetic field coil 45 is composed of X, Y, and Z coils that are superimposed on a static magnetic field and generate gradient magnetic field pulses in the slice direction, phase end code direction, and readout direction. The pulse current supplied to these coils is sent from the sequencer 35. The gradient magnetic field amplifier 32 receives control signals SGx, SGy, and SGz for the gradient magnetic fields Gx, Gy, and Gz in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions. On the other hand, the probe (RF coil) 40 has both functions of a transmission coil and a reception coil, and is connected to the receiver 33 and the transmitter 34. Transmission by the probe (RF coil) 40, that is, application of an RF magnetic field pulse to the specimen, sends the control signal Sf sent from the sequencer 35 to the transmitter 34 to the probe (RF coil) 40 as a transmission RF signal of frequency f. The generated MR signal received by the probe (RF coil) 40 is converted into an RF current signal, sent to the receiver 33, and further processed by the receiver 33 such as amplification, detection, and digitization. It is sent as digital MR data to the host computer 36 via the sequencer 35. The host computer 36 adjusts the gradient magnetic fields Gx, Gy, Gz and the frequency f, sends a control signal Sφ to the receiver 33, and adjusts the reference phase φ of the phase detection in the receiver 33. A memory is provided to control the drive timing of the entire apparatus, scan control for imaging, control for tracking an imaging section to a device such as a puncture needle, and the like. Reference numerals 37, 38, and 39 denote an input device, a display device, and a storage device.

また、検体に穿刺や治療を行うための穿刺針41は固い材料からなる細い針体であり、この穿刺針41の所定の位置2点には穿刺針41の位置を検出するための位置センサ42a,42bが設けられている。そのため、位置センサ42a,42bの位置検出信号x1,y1,z1,x2,y2,z2を位置情報演算回路31a,31bを介してホスト計算機36に送信することで磁気共鳴イメージング装置内での穿刺針41の位置を知ることができる。位置センサ42a,42bは微小なRF検出コイル(マイクロコイル)、磁気センサあるいは光センサ等からなるパッシブ素子またはアクティブ素子から構成されており、MRI画像撮影中に限らず穿刺作業中に磁気的または光学的な位置信号を発生受信しこれを電気的な信号に変えて信号をホスト計算機36に送るものである。なお、表示器38に表示される撮影画像は穿刺針41に設けられている2個の位置センサ42a,42bを含む直交3断面、または、このうちの少なくとも1断面を自動的に選択して表示している。
以上のような構造の磁気共鳴イメージング装置を用いることによってMRI装置の使用と穿刺作業等の手術操作とを並行して行うことができる。
A puncture needle 41 for puncturing or treating a specimen is a thin needle body made of a hard material, and a position sensor 42a for detecting the position of the puncture needle 41 at two predetermined positions of the puncture needle 41. , 42b are provided. Therefore, the puncture needle in the magnetic resonance imaging apparatus is transmitted by transmitting the position detection signals x1, y1, z1, x2, y2, and z2 of the position sensors 42a and 42b to the host computer 36 via the position information calculation circuits 31a and 31b. The position of 41 can be known. The position sensors 42a and 42b are composed of passive elements or active elements such as minute RF detection coils (microcoils), magnetic sensors, or optical sensors, and are magnetic or optical during puncture work as well as during MRI image photography. A position signal is generated and received, converted into an electrical signal, and the signal is sent to the host computer 36. The photographed image displayed on the display 38 automatically selects and displays three orthogonal sections including two position sensors 42a and 42b provided on the puncture needle 41, or at least one of these sections. doing.
By using the magnetic resonance imaging apparatus having the above structure, the use of the MRI apparatus and a surgical operation such as a puncturing operation can be performed in parallel.

また、特許文献2には、「画像表示方法、画像表示装置およびMRI装置」という名称で、検体内部に挿入した穿刺針等の挿入物の位置をリアルタイムでMRI画像上に表示することのできる画像表示方法、画像表示装置およびMRI装置に関する発明が開示されている。   Patent Document 2 discloses an image that can display the position of an insertion object such as a puncture needle inserted into a specimen on an MRI image in real time under the name of “image display method, image display apparatus and MRI apparatus”. Inventions relating to a display method, an image display apparatus, and an MRI apparatus are disclosed.

以下、特許文献2を引用しながら、特許文献2に開示された技術について説明する。
特許文献2のMRI装置は検体をスキャンする撮像装置と、先端部にチップコイルが取り付けられた生検や薬液投与に用いる穿刺針と、処理装置と、処理装置にデータを入力する入力装置と、処理装置から得られるデータを記憶する記憶装置及び表示装置とから構成される。さらに、処理装置は撮像装置からスキャンデータを取得するデータ取得部と、スキャンデータを用いて画像再構成処理を行いMRイメージを生成する画像再構成部と、穿刺針先端部のチップコイルの3次元位置を検出するチップコイル位置検出部と、記憶装置で記憶されたMRイメージから表示するMRイメージを選択するMRイメージ選択部と、MRイメージ上に穿刺針先端部の現在位置を示す穿刺針位置マークを表示するマーク表示部とで構成されている。
このような構造のMRI装置ではまずはじめに撮像装置で検体をスキャンして処理装置内のデータ取得部に取り込みさらにこれを画像再構成部で処理してスライス面のMRイメージを記憶装置に記憶する。次に、穿刺針先端部のチップコイル位置検出シーケンスを実行して穿刺針先端の3次元位置を計算しチップコイルの3次元位置を通るスライス面を求める。そして、このスライス面に相当するMRイメージを記憶装置から取り出してMRイメージ上に穿刺針先端部の位置をマーク表示する。これによってMRI装置使用下でも穿刺針の現在位置を知ることができる。また、穿刺針の先端及び末端にチップコイルを設ける構造とすると、穿刺針位置マークに加えてさらに穿刺針の挿入方向を示す挿入方向インジケータをMRイメージ上に表示することができるため医師や技師等が体内での穿刺針の位置及び挿入方向を容易に把握することができる。
Hereinafter, the technique disclosed in Patent Document 2 will be described with reference to Patent Document 2.
The MRI apparatus of Patent Document 2 is an imaging device that scans a specimen, a puncture needle that is used for biopsy and drug solution administration with a tip coil attached to the tip, a processing device, an input device that inputs data to the processing device, It comprises a storage device for storing data obtained from the processing device and a display device. Further, the processing device includes a data acquisition unit that acquires scan data from the imaging device, an image reconstruction unit that generates an MR image by performing image reconstruction processing using the scan data, and a three-dimensional chip coil at the tip of the puncture needle A chip coil position detecting unit for detecting the position, an MR image selecting unit for selecting an MR image to be displayed from the MR images stored in the storage device, and a puncture needle position mark indicating the current position of the tip of the puncture needle on the MR image And a mark display section for displaying.
In the MRI apparatus having such a structure, first, the sample is scanned by the imaging apparatus and is taken into the data acquisition unit in the processing apparatus, and further processed by the image reconstruction unit to store the MR image of the slice plane in the storage device. Next, a tip coil position detection sequence at the tip of the puncture needle is executed to calculate the three-dimensional position of the tip of the puncture needle, and a slice plane passing through the three-dimensional position of the tip coil is obtained. Then, the MR image corresponding to this slice plane is taken out from the storage device, and the position of the tip of the puncture needle is displayed as a mark on the MR image. This makes it possible to know the current position of the puncture needle even when using the MRI apparatus. If the tip coil and the distal end of the puncture needle are provided with a tip coil, an insertion direction indicator indicating the insertion direction of the puncture needle can be displayed on the MR image in addition to the puncture needle position mark. Can easily grasp the position and insertion direction of the puncture needle in the body.

特許文献3には、「全方位簡便型定位脳手術装置」という名称で、CT(コンピュータ断層撮影)あるいはMRI装置と併用できる全方位簡便型定位脳手術装置に関する発明が開示されている。   Patent Document 3 discloses an invention relating to an omnidirectional simple stereotaxic device that can be used in combination with a CT (computer tomography) or MRI apparatus under the name “omnidirectional simple stereotaxic device”.

以下、特許文献3を引用しながら、特許文献3に開示された技術について説明する。
特許文献3の全方位簡便型定位脳手術装置は、検体の頭部に固定される金属製のコ字状フレームと、コ字状フレームの上部直線部に長手方向に設けられた溝孔と、この溝孔に沿って左右方向移動する穿刺針固定装置と、穿刺針固定装置に挿入されている穿刺針と、穿刺針固定装置に脱着可能に取り付けられ穿刺針固定装置とともに移動する弧状フレームと、弧状フレームに取り付けられる穿刺針固定装置及びこれに挿入される穿刺針とからなり、コ字状フレームはコ字状フレーム一側に設けられた頭蓋固定ピン1本と他側に設けられた頭蓋固定ピン2本によって一側の1本の頭蓋固定ピンと他側の頭蓋固定ピンの1本を結んだ線上の中心に病変目標点がくるように検体頭部に固定されている。また、頭蓋固定ピンの固定位置と2本の穿刺針の穿刺位置は事前にCTあるいはMRI装置を利用して頭皮上にマークされている。
したがって、マークに合わせて頭蓋固定ピンを検体の頭部に固定してコ字状フレームの穿刺針先端を穿刺針マーク位置に合わせると弧状フレームの穿刺針の穿刺方向が定まるため、事前に検体の頭皮上にマークされていた弧状フレームの穿刺針の穿刺針マーク位置に穿刺針を挿入することで病変目標点を容易かつ正確に穿刺することができる。
Hereinafter, the technique disclosed in Patent Document 3 will be described with reference to Patent Document 3.
The omnidirectional simple stereotactic brain surgery device of Patent Document 3 includes a metal U-shaped frame fixed to the head of a specimen, a slot provided in a longitudinal direction on an upper straight portion of the U-shaped frame, A puncture needle fixing device that moves left and right along the slot, a puncture needle inserted into the puncture needle fixing device, an arcuate frame that is detachably attached to the puncture needle fixing device and moves together with the puncture needle fixing device, It consists of a puncture needle fixing device attached to the arc frame and a puncture needle inserted into the puncture needle, and the U-shaped frame is a skull fixing pin provided on one side of the U-shaped frame and a skull fixing provided on the other side. The lesion target point is fixed to the specimen head so that the lesion target point comes to the center on the line connecting one of the skull fixing pins on one side and one of the skull fixing pins on the other side by two pins. In addition, the fixed position of the skull fixing pin and the puncture position of the two puncture needles are marked on the scalp in advance using a CT or MRI apparatus.
Therefore, when the cranium fixing pin is fixed to the head of the specimen according to the mark and the tip of the puncture needle of the U-shaped frame is aligned with the puncture needle mark position, the puncture direction of the puncture needle of the arc-shaped frame is determined. The target lesion point can be punctured easily and accurately by inserting the puncture needle into the puncture needle mark position of the puncture needle of the arc frame marked on the scalp.

特開2002−58658号公報JP 2002-58658 A 特開2000−210267号公報JP 2000-210267 A 特開平11−137568号公報JP 11-137568 A

しかしながら、上述の従来の技術においては、例えば特許文献1に開示された発明においては、穿刺針にRFコイルのような位置センサを設けてこれより得られる磁気的あるいは光学的な位置信号を電気的信号に変換することによって検体内の穿刺針の位置をリアルタイムで把握しながらMRI装置使用下で穿刺作業を行うことができるものの、例えば能動カテーテル等の場合でコイルなどを含む場合には強磁場下での使用によってノイズが発生したり、位置センサの送受信信号に対してMRI装置の強い磁場の影響によるノイズが重畳する可能性があるという課題があった。   However, in the above-described conventional technology, for example, in the invention disclosed in Patent Document 1, a magnetic sensor or an optical position signal obtained by providing a position sensor such as an RF coil on the puncture needle is electrically transmitted. Although it is possible to perform a puncturing operation using the MRI apparatus while grasping the position of the puncture needle in the specimen in real time by converting it into a signal, for example, in the case of an active catheter or the like, a coil or the like is used under a strong magnetic field. There is a problem that noise may be generated due to use of the sensor, and noise due to the strong magnetic field of the MRI apparatus may be superimposed on the transmission / reception signal of the position sensor.

また、特許文献2に開示された発明においては、穿刺針先端部の位置検出データと検体のスキャンデータを交互に取り入れながらMRイメージを作成することによってMRI装置を使用しながら穿刺作業を行うことができるものの、予め検体のMRイメージデータを取得しておき、そのMRイメージに対して穿刺針先端部の位置検出データを対応させる方式であるため検体のMRイメージデータを取得した時間と穿刺針に関するデータを取得した時間の差が生じており、リアルタイムに作業を行うことができないという課題があった。また、穿刺針の位置はチップコイルによって間接的に検出されるものであり、もし検体のMRイメージデータと穿刺針の位置検出データを同時に取得しようとすると、MRI発生磁場等により穿刺針に備えられたチップコイルに大きなノイズが発生し正確な穿刺針の位置データが得られなかったりMRイメージデータに大きなノイズが重畳してしまうという課題があった。   In the invention disclosed in Patent Document 2, the puncture operation can be performed while using the MRI apparatus by creating the MR image while alternately taking the position detection data of the puncture needle tip and the scan data of the specimen. Although it is possible to obtain MR image data of the specimen in advance and associate the position detection data of the tip of the puncture needle with the MR image, the time when the MR image data of the specimen was obtained and the data related to the puncture needle There is a problem that the difference in the time of acquiring has occurred and the work cannot be performed in real time. Further, the position of the puncture needle is indirectly detected by the chip coil. If the MR image data of the specimen and the position detection data of the puncture needle are to be acquired at the same time, the puncture needle is provided with an MRI generated magnetic field or the like. There is a problem that a large noise is generated in the chip coil, and accurate position data of the puncture needle cannot be obtained or a large noise is superimposed on the MR image data.

特許文献3に開示された発明においては、MRI画像を見ながら穿刺操作を行わなくても容易かつ正確に病変部を穿刺することができるものの、事前に頭皮上にCTあるいはMRIを用いて穿刺針の穿刺位置等をマークしこれに従ってMRI画像等を見ることなく穿刺操作を行うためマークが適切に行われていない場合には正確な角度及び位置から正確な深度で穿刺針を挿入できない可能性があるという課題があった。   In the invention disclosed in Patent Document 3, although it is possible to puncture the lesion easily and accurately without performing the puncturing operation while viewing the MRI image, a puncture needle using CT or MRI on the scalp in advance. If the puncture operation is not performed properly because the puncture operation is performed without marking the puncture position and the like without seeing the MRI image or the like, there is a possibility that the puncture needle cannot be inserted at an accurate depth from an accurate angle and position. There was a problem that there was.

本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、MRI装置の強い磁場の影響を受けにくく正確な位置に穿刺することのできる穿刺システムとこれに用いる圧力制御弁及び空気圧駆動システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in response to such a conventional situation, and is provided with a puncture system that can be punctured at an accurate position without being affected by the strong magnetic field of the MRI apparatus, and a pressure control valve and a pneumatic drive system used therefor. The purpose is to provide.

上記目的を達成するため、請求項1記載の発明である圧力制御弁は、円筒状に形成された圧力制御弁本体と、超音波モーターによって回動可能に圧力制御弁本体内に収容され圧力制御弁本体内を第1の圧力室と第2の圧力室に仕切る第1の隔壁と第2の隔壁を備える回動壁と、圧力制御弁本体内に仕切られた第1の圧力室を第1の圧力室と第3の圧力室に仕切る第3の隔壁と、この第3の隔壁と第1の隔壁を連結する弾性体と、圧力制御弁本体内の第3の圧力室に接続され圧縮流体を導入する導入口と、圧力制御弁本体内の第2の圧力室に接続され圧縮流体を外部へ排出する開放口と、圧力制御弁本体に接続される第1の流路と、この第1の流路と第1の圧力室とを連通する第2の流路と、この第2の流路に接続され圧縮流体による圧力を供給する制御圧力出力口とを有し、第1の流路は第2の隔壁の回動によって圧力制御弁本体の第2の圧力室又は第3の圧力室に接続されるものである。
上記構成の圧力制御弁においては、超音波モーターによる回動壁の回転トルクと、導入口から圧力制御弁本体内に取り込まれる圧縮流体の圧力及び第1の圧力室を形成する第1の隔壁と第3の隔壁を連結している弾性体の復元力をバランスさせることによって回動壁を静止させ、その際に制御圧力出力口から供給される圧力を調整するという作用を有する。
超音波モーターによって回動壁を駆動させる構造とすることで超音波モーターに印加される電力パラメーター、例えば、周波数や位相差を変化させることで回動壁の回転トルクを制御しながら圧力制御を行うという作用を有する。これは、回動壁の回転トルクを調節することで第1及び第2の流路内を流れる圧縮流体の圧力、すなわち、制御圧力出力口から排出される圧縮流体の圧力を調節するという作用に基づくものである。
In order to achieve the above object, a pressure control valve according to a first aspect of the present invention is housed in a pressure control valve main body formed in a cylindrical shape and a pressure control valve main body that is rotatable by an ultrasonic motor. A first partition that partitions the inside of the valve body into a first pressure chamber and a second pressure chamber, a rotating wall that includes the second partition, and a first pressure chamber that is partitioned within the pressure control valve body A third partition wall that is divided into a pressure chamber and a third pressure chamber, an elastic body that connects the third partition wall and the first partition wall, and a compressed fluid connected to the third pressure chamber in the pressure control valve body. An opening for introducing the fluid, an open port connected to the second pressure chamber in the pressure control valve body and discharging the compressed fluid to the outside, a first flow path connected to the pressure control valve body, and the first A second flow path communicating with the first pressure chamber and the first pressure chamber, and a pressure applied by the compressed fluid connected to the second flow path. And a control pressure output port of the first flow path is to be connected to the second pressure chamber or the third pressure chamber of the pressure control valve body by the rotation of the second partition.
In the pressure control valve configured as described above, the rotational torque of the rotating wall by the ultrasonic motor, the pressure of the compressed fluid taken into the pressure control valve main body from the introduction port, and the first partition that forms the first pressure chamber, The rotating wall is made stationary by balancing the restoring force of the elastic body connecting the third partition, and the pressure supplied from the control pressure output port at that time is adjusted.
The pressure control is performed by controlling the rotational torque of the rotating wall by changing the power parameter applied to the ultrasonic motor, for example, the frequency and phase difference, by driving the rotating wall with the ultrasonic motor. It has the action. This is because the pressure of the compressed fluid flowing in the first and second flow paths, that is, the pressure of the compressed fluid discharged from the control pressure output port is adjusted by adjusting the rotational torque of the rotating wall. Is based.

また、請求項2に記載の発明である空気圧駆動システムは、請求項1に記載の圧力制御弁と、この圧力制御弁の導入口に圧縮流体を供給する圧縮流体供給部と、圧力制御弁の制御圧力出力口から供給される圧縮流体によって駆動される空気圧ピストンと、この空気圧ピストンを収容した空気圧シリンダとを有するものである。
上記構成の空気圧駆動システムにおいては、前述したとおり圧力制御弁の制御圧力出力口から排出される圧縮流体の圧力は回動壁を回転させる超音波モーターの電力パラメーターを変化させることによって制御することが可能であるため、超音波モーターの電力パラメーターを変化させることにより空気圧シリンダ内の空気圧ピストンの位置や駆動速度などを制御するという作用を有する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a pneumatic drive system including the pressure control valve according to the first aspect, a compressed fluid supply unit that supplies a compressed fluid to the inlet of the pressure control valve, and a pressure control valve. It has a pneumatic piston driven by a compressed fluid supplied from a control pressure output port, and a pneumatic cylinder containing the pneumatic piston.
In the pneumatic drive system having the above configuration, as described above, the pressure of the compressed fluid discharged from the control pressure output port of the pressure control valve can be controlled by changing the power parameter of the ultrasonic motor that rotates the rotating wall. Since it is possible, the position and drive speed of the pneumatic piston in the pneumatic cylinder are controlled by changing the power parameter of the ultrasonic motor.

また、請求項3に記載の発明である穿刺システムは、請求項2に記載の空気圧駆動システムの空気圧ピストンに非磁性体の穿刺針を取設したものである。
上記構成の穿刺システムにおいては、超音波モーターの電力パラメーター制御により空気圧ピストンに取り付けられた非磁性体の穿刺針を検体の患部に対して挿入あるいは抜出する操作を遠隔で行うという作用を有する。
According to a third aspect of the present invention, the puncture system is a non-magnetic puncture needle provided on the pneumatic piston of the pneumatic drive system according to the second aspect.
The puncture system having the above-described configuration has an effect of remotely performing an operation of inserting or extracting a non-magnetic puncture needle attached to the pneumatic piston with respect to the affected part of the specimen by controlling the power parameter of the ultrasonic motor.

本発明の請求項1に記載の圧力制御弁においては、超音波モーターの周波数や位相差等の電力パラメーターを調節することにより制御圧力出力口から排出される圧縮流体の圧力を制御することができる。その制御には、ソレノイドなどのように磁場の影響を受ける要素が不要であり、電気的なノイズを発生することがなくMRI装置の近傍で使用することができる。   In the pressure control valve according to claim 1 of the present invention, the pressure of the compressed fluid discharged from the control pressure output port can be controlled by adjusting power parameters such as the frequency and phase difference of the ultrasonic motor. . The control does not require an element affected by a magnetic field such as a solenoid and can be used in the vicinity of the MRI apparatus without generating electrical noise.

また、本発明の請求項2に記載の空気圧駆動システムにおいては、請求項1に記載の圧力制御弁によって調整され制御圧力出力口から排出された圧縮流体の圧力により空気圧シリンダ内の空気圧ピストンの位置を自由に動かすことができる。請求項1に記載の圧力制御弁を使用するため同様にMRI装置の近傍で使用することができる。   In the pneumatic drive system according to claim 2 of the present invention, the position of the pneumatic piston in the pneumatic cylinder is adjusted by the pressure of the compressed fluid that is adjusted by the pressure control valve according to claim 1 and discharged from the control pressure output port. Can be moved freely. Since the pressure control valve according to claim 1 is used, it can be used in the vicinity of the MRI apparatus in the same manner.

本発明の請求項3に記載の穿刺システムにおいては、MRI装置の発生磁場の影響を受けにくい超音波モーターや空気圧を用いて圧力制御弁、空気圧駆動システム及びこれの空気圧ピストンに取設されている非磁性体の穿刺針を自由に動かせる構造とすることで、MRI装置使用下で遠隔操作により穿刺操作を行うことができる。   In the puncture system according to claim 3 of the present invention, the pressure control valve, the pneumatic drive system, and the pneumatic piston thereof are installed using an ultrasonic motor and air pressure that are not easily affected by the magnetic field generated by the MRI apparatus. By adopting a structure in which the non-magnetic puncture needle can be moved freely, the puncture operation can be performed by remote operation using the MRI apparatus.

MRI装置使用下でもMRI画像の乱れや装置の操作不良を生じることなく利用できる穿刺システムとこれに用いる圧力制御弁及び空気圧駆動システムを提供するという目的を、システム等を複雑な構造とすることなく実現した。以下に、発明を実施するための最良の形態に係る実施例を説明する。   The purpose of providing a puncture system, a pressure control valve and a pneumatic drive system used for the puncture system that can be used without causing disturbance of the MRI image or malfunction of the apparatus even when the MRI apparatus is used, without making the system or the like complicated. It was realized. Examples according to the best mode for carrying out the invention will be described below.

以下に、本発明の最良の実施の形態に係る圧力制御弁の実施例を図1乃至図3に基づき説明する。   Examples of the pressure control valve according to the best mode of the present invention will be described below with reference to FIGS.

図1(a)は本発明の実施の形態に係る圧縮制御弁の概念図であり、図1(b)は図1(a)のA−A線矢視断面図である。
図1(a)は本発明の実施の形態に係る圧力制御弁1を上から見た概念図であり、圧力制御弁1は円筒状の圧力制御弁本体2とこれの内部を第1の圧力室3、第2の圧力室4及び第3の圧力室5に分ける第1の隔壁6eと第2の隔壁6fを有する回転可能な回動壁6及び第3の隔壁7と、第3の圧力室5に接続され圧力制御弁本体2内に圧縮流体を導入する圧縮流体取入口9と、第2の圧力室4に接続され圧力制御弁本体2内の圧縮流体を外部へと排出する圧縮流体開放口10と、第1の隔壁6eと第3の隔壁7を連結するバネ13とから構成されている。このような構造により、第1の圧力室3及び第3の圧力室5の容積は回動壁6の回転により変動させることができる。
また、圧力制御弁本体2の底部には圧縮流体出入口11,12が設けられており、圧縮流体出入口12は第1の圧力室3内の底部に設けられて常に第1の圧力室3に接続され、圧縮流体出入口11は回動壁6の回転により第2の圧力室4あるいは第3の圧力室5に接続されるかもしくは第2の隔壁6fによって遮蔽される。そして、第1の隔壁6e、第2の隔壁6f及び第3の隔壁7の上部が図1(b)に示すように圧力制御弁本体2上部の内側に当接しているとともに圧力制御弁本体2の上部が閉口した構造となっている。そのため、圧力制御弁本体2内はほぼ密閉状態にあり、回動壁6の回転による第1の圧力室3及び第3の圧力室5の容積の変動、圧縮流体取入口9から第3の圧力室5に取り込まれる圧縮流体及び圧縮流体出入口11,12から出入する圧縮流体によって圧力制御弁本体2内の第1の圧力室3、第2の圧力室4及び第3の圧力室5には圧力差が生じる。本発明の圧力制御弁1ではこの圧力差を利用して図4に示す空気圧駆動システム及び穿刺システムを駆動させるものである。符号6a,6b及び6c,6dは第1の隔壁6e及び第2の隔壁6fの壁面であり、符号8は回動壁6の回転軸となるシャフトである。
FIG. 1A is a conceptual diagram of a compression control valve according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 1A is a conceptual view of a pressure control valve 1 according to an embodiment of the present invention as viewed from above. The pressure control valve 1 includes a cylindrical pressure control valve main body 2 and the inside thereof as a first pressure. A rotatable rotating wall 6 and a third partition wall 7 having a first partition wall 6e and a second partition wall 6f divided into a chamber 3, a second pressure chamber 4 and a third pressure chamber 5, and a third pressure. A compressed fluid inlet 9 connected to the chamber 5 for introducing the compressed fluid into the pressure control valve body 2 and a compressed fluid connected to the second pressure chamber 4 for discharging the compressed fluid in the pressure control valve body 2 to the outside The opening 10 is composed of a spring 13 that connects the first partition 6 e and the third partition 7. With such a structure, the volumes of the first pressure chamber 3 and the third pressure chamber 5 can be changed by the rotation of the rotating wall 6.
In addition, compressed fluid inlets 11 and 12 are provided at the bottom of the pressure control valve body 2, and the compressed fluid inlet 12 is provided at the bottom of the first pressure chamber 3 and is always connected to the first pressure chamber 3. The compressed fluid inlet / outlet port 11 is connected to the second pressure chamber 4 or the third pressure chamber 5 by the rotation of the rotating wall 6 or is shielded by the second partition wall 6f. The upper portions of the first partition 6e, the second partition 6f, and the third partition 7 are in contact with the inside of the upper portion of the pressure control valve body 2 as shown in FIG. The upper part of the structure is closed. Therefore, the inside of the pressure control valve main body 2 is almost sealed, and the volume of the first pressure chamber 3 and the third pressure chamber 5 varies due to the rotation of the rotating wall 6, and the third pressure from the compressed fluid intake port 9. Pressure is applied to the first pressure chamber 3, the second pressure chamber 4, and the third pressure chamber 5 in the pressure control valve body 2 by the compressed fluid taken into the chamber 5 and the compressed fluid flowing in and out of the compressed fluid inlets 11 and 12. There is a difference. The pressure control valve 1 of the present invention uses this pressure difference to drive the pneumatic drive system and puncture system shown in FIG. Reference numerals 6 a, 6 b and 6 c, 6 d are wall surfaces of the first partition wall 6 e and the second partition wall 6 f, and reference numeral 8 is a shaft serving as a rotation axis of the rotating wall 6.

また、図1(b)に示すように圧力制御弁本体2の上部には電圧をかけることによって駆動する超音波モーター15が設けられており、シャフト8を介してこれと回動壁6を連結させることによって回動壁6を時計回りに回転させることができる。したがって、回動壁6を回転させることにより圧力制御弁本体2底部に設けられる圧縮流体出入口11を第2の圧力室4あるいは第3の圧力室5に接続するか、もしくは第2の隔壁6fで塞ぐことができる。符号11aは圧縮流体出入口11に接続される第1の流路であり、符号12aは圧縮流体出入口12から第1の流路11aに連通する第2の流路である。さらに、これらの第1、第2の流路11a,12aは制御圧力出力口14に連通している。圧力制御弁1によって制御される圧力制御弁本体2内外の圧縮流体の流れ及び圧力制御弁1の動作原理については後述する。   Further, as shown in FIG. 1 (b), an ultrasonic motor 15 that is driven by applying a voltage is provided on the upper portion of the pressure control valve body 2, and this is connected to the rotating wall 6 via a shaft 8. By doing so, the rotating wall 6 can be rotated clockwise. Therefore, by rotating the rotating wall 6, the compressed fluid inlet / outlet port 11 provided at the bottom of the pressure control valve main body 2 is connected to the second pressure chamber 4 or the third pressure chamber 5, or the second partition wall 6f is used. Can be closed. Reference numeral 11a is a first flow path connected to the compressed fluid inlet / outlet 11, and reference numeral 12a is a second flow path communicating from the compressed fluid inlet / outlet 12 to the first flow path 11a. Further, the first and second flow paths 11 a and 12 a communicate with the control pressure output port 14. The flow of the compressed fluid inside and outside the pressure control valve main body 2 controlled by the pressure control valve 1 and the operating principle of the pressure control valve 1 will be described later.

ここで、図1(b)中の超音波モーター15について図2を用いて簡単に説明する。
図2は図1(b)中符号15で示される超音波モーターの詳細図である。図2において、図1(b)に記載されたものと同一部分については同一符号を付し、その構成についての説明は省略する。
Here, the ultrasonic motor 15 in FIG. 1B will be briefly described with reference to FIG.
FIG. 2 is a detailed view of the ultrasonic motor indicated by reference numeral 15 in FIG. 2, the same parts as those shown in FIG. 1B are denoted by the same reference numerals, and the description of the configuration is omitted.

図2に示す超音波モーター15は主としてスライダ17と下面に超音波振動を発生させる圧電振動子20が接着されたステーター19(弾性振動体)とから構成される市販の超音波モーターであり、上面に櫛歯のような溝が形成されたステーター19の上にスライダ17を重ねた構造となっている。よって、ステーター19下面の圧電振動子20に特定の高周波電圧を加えて圧電振動子20を励振させると、この励振が圧電振動子20と接着しているステーター19にも伝わり弾性振動体であるステーター19上に一方向に進む進行波が作り出されるのでさらにスライダ17をステーター19に一定の圧力で圧着する。すると、これによってスライダ17とステーター19との間に摩擦力が発生し、スライダ17はこの摩擦力によりステーター19の進行波の進行方向と逆の方向に移動する。すなわち、超音波モーター15が駆動する。そして、シャフト8を介してこの超音波モーター15の駆動力が図1に示す圧力制御弁1の回動壁6の回転力へと変換される。符号18,16はシャフト8のベアリング及びケースである。   The ultrasonic motor 15 shown in FIG. 2 is a commercially available ultrasonic motor mainly composed of a slider 17 and a stator 19 (elastic vibration body) to which a piezoelectric vibrator 20 for generating ultrasonic vibration is bonded on the lower surface. The slider 17 is overlaid on the stator 19 in which grooves like comb teeth are formed. Therefore, when the piezoelectric vibrator 20 is excited by applying a specific high frequency voltage to the piezoelectric vibrator 20 on the lower surface of the stator 19, this excitation is also transmitted to the stator 19 bonded to the piezoelectric vibrator 20 and is a stator that is an elastic vibrator. Since a traveling wave traveling in one direction is created on 19, the slider 17 is further pressed against the stator 19 with a constant pressure. As a result, a frictional force is generated between the slider 17 and the stator 19, and the slider 17 moves in a direction opposite to the traveling direction of the traveling wave of the stator 19 by this frictional force. That is, the ultrasonic motor 15 is driven. And the driving force of this ultrasonic motor 15 is converted into the rotational force of the rotating wall 6 of the pressure control valve 1 shown in FIG. Reference numerals 18 and 16 denote a bearing and a case of the shaft 8.

次に、図3を用いて圧力制御弁1の動作原理について説明する。   Next, the operation principle of the pressure control valve 1 will be described with reference to FIG.

図3(a)は回転子が反時計回りに回転しようとするときの概念図であり、図3(b)は回転子が静止しているときの概念図であり、図3(c)は回転子が時計回りに回転しようとするときの概念図である。図3において、図1に記載されたものと同一部分については同一符号を付し、その構成についての説明は省略する。
圧力制御弁1の動作原理を説明するにあたって、図3については超音波モーター15に任意の電圧がかけられて回動壁6に時計回りに回転しようとする力が生じていること、圧縮流体取入口9からある一定圧力の圧縮流体が供給されていること、バネ13が引きバネであるということ及び時計回りの方向を正とすることを前提とする。
FIG. 3A is a conceptual diagram when the rotor is going to rotate counterclockwise, FIG. 3B is a conceptual diagram when the rotor is stationary, and FIG. It is a conceptual diagram when a rotor tries to rotate clockwise. 3, the same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description of the configuration is omitted.
In explaining the principle of operation of the pressure control valve 1, in FIG. 3, an arbitrary voltage is applied to the ultrasonic motor 15 to generate a force to rotate the rotating wall 6 in the clockwise direction. It is assumed that a compressed fluid with a certain pressure is supplied from the inlet 9, that the spring 13 is a tension spring, and that the clockwise direction is positive.

図3(a)において、第1の圧力室3内の圧縮流体が回動壁6の壁面6aを押す力をF、圧縮流体取入口9から第3の圧力室5に導入された圧縮流体が第2の隔壁6fの壁面6dを押す力をF、バネ13の復元力をF、超音波モーター15により発生するトルクをF、回動壁6の慣性力をFとすると、これらの力の間には式(1)に示す力のつり合いが成り立っている。 In FIG. 3 (a), the compressed fluid in the first pressure chamber 3 is F 1 that presses the wall surface 6 a of the rotating wall 6, and the compressed fluid introduced into the third pressure chamber 5 from the compressed fluid inlet 9. Where F 2 is the force pushing the wall surface 6d of the second partition wall 6f, F s is the restoring force of the spring 13, F m is the torque generated by the ultrasonic motor 15, and F is the inertial force of the rotating wall 6. The force balance shown in Formula (1) is established between these forces.

また、回動壁6が静止している状態では回動壁6に慣性力Fが働いていないためF=0となり、式(2)で示す関係が成り立つ。式(3)は式(2)を書き換えたものである。圧縮流体取入口9から第3の圧力室5に供給される圧縮流体が壁面6dを押す力Fとバネ13の復元力Fはほぼ一定であるため、この式(3)から超音波モーター15により発生するトルクFの大きさを変えることによって壁面6aを押す力Fを調節可能であることがわかる。
よって、超音波モーター15により発生するトルクFの大きさを変えて壁面6aを押す力Fを調節することで式(1)に示す回動壁6の慣性力Fを正にしたり負にしたりして回動壁6を時計回りあるいは反時計回りに回転させることができる。なお、超音波モーター15により発生するトルクFの大きさや回転速度は周波数を一定値に固定した状態で位相差を変えたり、さらに位相差あるいは周波数を変化させることによって増加または減少させることが可能である。
Further, when the rotating wall 6 is stationary, the inertial force F does not act on the rotating wall 6, so that F = 0, and the relationship represented by Expression (2) is established. Equation (3) is a rewrite of equation (2). Since restoring force F s of the force F 2 and the spring 13 compressed fluid supplied from the compressed fluid inlet 9 to the third pressure chamber 5 presses the wall 6d is substantially constant, the ultrasonic motor from the equation (3) It can be seen that the force F 1 pushing the wall surface 6 a can be adjusted by changing the magnitude of the torque F m generated by 15.
Therefore, the negative to positive or inertial force F of Kaidokabe 6 shown in equation (1) by adjusting the force F 1 pushing the wall surface 6a by changing the magnitude of the torque F m generated by the ultrasonic motor 15 The rotating wall 6 can be rotated clockwise or counterclockwise. The size and rotational speed of the torque F m generated by the ultrasonic motor 15 can be increased or decreased by altering or changing the phase difference in a state of fixing the frequency at a constant value, the more the phase difference or frequency It is.

まず、図3(a)に示すように、圧縮流体出入口11が第2の圧力室4に接続されている状態では、圧縮流体取入口9からの圧縮流体が圧縮流体出入口11を介して第1の流路11aに供給されない。したがって、第1の圧力室3に供給されていた圧縮流体は、図中矢印Bで示されるとおり圧縮流体出入口12から第2の流路12a及び第1の流路11a、圧縮流体出入口11を経由して第2の圧力室4内に流出し、圧縮流体開放口10から放出されてしまう。これによって、第1の圧力室3内は徐々に減圧され、壁面6aを押す力Fが減少する。
一方、圧縮流体取入口9から第3の圧力室5に圧縮流体は供給されるため、壁面6dを押す力Fは一定のままであり、バネ13の復元力Fもまた一定のままである。
ここで、超音波モーター15により発生するトルクFが一定であるとすると、壁面6aを押す力Fの減少により式(2)の平衡が崩れて式(2)は式(4)へと変わる。これは、壁面6aを押す力Fの減少によって負の方向に働いている壁面6dを押す力Fとバネ13の復元力Fの合力が、正の方向に働いている壁面6aを押す力Fと超音波モーター15により発生するトルクFとの合力よりも大きくなるためである。
したがって、回動壁6は図3(a)中矢印Cで示される反時計回りの方向へと回転して次の図3(b)に示される状態へ移行しようとする。
First, as shown in FIG. 3A, in a state where the compressed fluid inlet / outlet 11 is connected to the second pressure chamber 4, the compressed fluid from the compressed fluid inlet 9 passes through the compressed fluid inlet / outlet 11 to the first. Is not supplied to the flow path 11a. Therefore, the compressed fluid supplied to the first pressure chamber 3 passes from the compressed fluid inlet / outlet 12 through the second channel 12a, the first channel 11a, and the compressed fluid inlet / outlet port 11 as indicated by an arrow B in the figure. Then, it flows out into the second pressure chamber 4 and is discharged from the compressed fluid opening 10. Thus, the first pressure chamber 3 is gradually reduced, the force F 1 pushing the wall surface 6a is reduced.
Meanwhile, since the compressed fluid in the third pressure chamber 5 is supplied from the compressed fluid inlet 9, the force F 2 pushing the wall 6d remains constant, the restoring force F s of the spring 13 also remains constant is there.
Here, the torque F m generated by the ultrasonic motor 15 is constant, a decrease in the force F 1 pushing the wall surface 6a collapses equilibrium equation (2) Equation (2) to formula (4) change. This is the resultant force of the restoring force F s of the force F 2 and a spring 13 pressing the wall 6d working in the negative direction by the reduction of the force F 1 pushing the wall surface 6a pushes the wall surface 6a working in the positive direction This is because the resultant force is greater than the resultant force of the force F 1 and the torque F m generated by the ultrasonic motor 15.
Accordingly, the rotating wall 6 rotates in the counterclockwise direction indicated by the arrow C in FIG. 3A and tries to shift to the next state shown in FIG.

次に、図3(b)は回動壁6が圧縮流体出入口11を塞いでいる状態である。この図3(b)の状態に、例えば図3(a)の状態から反時計回りに回転して移行したとする。この場合、もし壁面6aを押す力Fの減少が大きい場合にはさらに反時計回りに回転するが、その回転によってバネ13の伸びは小さくなりバネ13の復元力Fも小さくなるためそれによって式(4)に示される関係から再び式(2)に示されるようなバランスを保つようになることがある。その場合には回動壁6は静止することになり、F=0となる。
しかしながら、もし、バネ13の復元力Fの減少分よりも壁面6aを押す力Fの減少分が大きくさらに図中矢印Dで示されるように反時計回りに回転すると図3(c)に示されるような状態となる。
この図3(c)に示される状態では、第3の圧力室5と第1の圧力室3が第1の流路11a及び第2の流路12aを介して連通されるため、図中矢印Gで示されるように圧縮流体取入口9から供給される圧縮流体が第1の圧力室3に流入し、その圧力によって壁面6aを押す力Fが再び増加する。よって、今度は式(2)の左辺が大きくなるため式(5)が成り立ち、回動壁6は図3(c)中矢印Eで示す時計回りの方向に反転する。すなわち、図3(b)に示す状態へと移行する。
このようにして、超音波モーター15により発生するトルクFを定めた場合に、図3(a)では第1の圧力室3を減圧し、図3(c)では第1の圧力室3を加圧しながら、結局図3(b)で示される状態でバランスし、第1の圧力室3の圧力を一定に制御することができる。このように図3(b)でF=0となる状態において得られる壁面6aを押す力Fを実現する圧力が、制御圧力出力口14から供給される制御圧力となる。
Next, FIG. 3B shows a state in which the rotating wall 6 blocks the compressed fluid inlet / outlet port 11. Suppose that the state of FIG. 3B is shifted from the state of FIG. 3A, for example, by rotating counterclockwise. In this case, if it further rotates counterclockwise in the case a decrease in the force F 1 pushing the wall surface 6a is large, whereby since the elongation of the spring 13 by the rotation becomes small restoring force F s of the will spring 13 small In some cases, the balance shown in the equation (2) is maintained again from the relationship shown in the equation (4). In that case, the rotating wall 6 is stationary, and F = 0.
However, if, in the rotated counterclockwise as decrease in the force F 1 pushing the wall surface 6a than the decrease in the restoring force F s of the spring 13 is shown in greater further in the arrow D Figure 3 (c) It will be as shown.
In the state shown in FIG. 3C, the third pressure chamber 5 and the first pressure chamber 3 communicate with each other via the first flow path 11a and the second flow path 12a. compressed fluid supplied from the compressed fluid inlet 9, as indicated by G flows into the first pressure chamber 3, a force F 1 pushing the wall surface 6a by the pressure increases again. Therefore, since the left side of the formula (2) becomes larger this time, the formula (5) is established, and the rotating wall 6 is reversed in the clockwise direction indicated by the arrow E in FIG. That is, the state shifts to the state shown in FIG.
In this way, when the torque F m generated by the ultrasonic motor 15 is determined, the first pressure chamber 3 is reduced in FIG. 3A and the first pressure chamber 3 is changed in FIG. While pressurizing, the balance in the state shown in FIG. 3B is eventually achieved, and the pressure in the first pressure chamber 3 can be controlled to be constant. The pressure to achieve a force F 1 pushing the wall surface 6a obtained in state in which the a F = 0 in FIG. 3 (b) becomes the control pressure supplied from the control pressure output port 14.

本実施例における圧力制御弁1では、その制御圧力は最大で圧縮流体取入口9から供給される圧力となり、最小で大気圧となる。また、式(3)から理解されるとおり、大きな制御圧力を得ようとした場合には超音波モーター15によって発生するトルクFを小さくして回動壁6を反時計回りに回転させるようにし、小さな制御圧力を得る場合には逆に超音波モーター15によって発生するトルクFを大きくして回動壁6を時計回りに回転させるようにする。
図3(b)に示される状態で静止している回動壁6に対し、その状態における制御圧力よりも高い制御圧力を必要とした場合には超音波モーター15によって発生するトルクFを小さくする。そのような場合には、回動壁6は反時計回りに回転して図3(c)に示す状態となり、第1の圧力室3が圧縮流体による加圧を受けて制御圧力が上昇する。上昇が大きすぎると、図3(b)を越えて図3(a)の状態となり、圧縮流体開放口10によって減圧され、最終的には図3(b)で示される状態となって回動壁6が静止し、所望の制御圧力を得ることができる。逆に図3(b)の状態で静止している回動壁6に対し、その状態における制御圧力を必要とした場合には超音波モーター15によって発生するトルクFを大きくするとよい。
In the pressure control valve 1 in the present embodiment, the control pressure is the maximum pressure supplied from the compressed fluid inlet 9 and the minimum is the atmospheric pressure. Further, as is understood from equation (3), when trying to get a large control pressure so as to rotate the Kaidokabe 6 by reducing the torque F m generated by the ultrasonic motor 15 in a counterclockwise the Kaidokabe 6 to increase the torque F m generated by the ultrasonic motor 15 in the reverse to rotate clockwise in the case of obtaining a small control pressure.
To Kaidokabe 6 at rest in a state shown in FIG. 3 (b), the smaller the torque F m generated by the ultrasonic motor 15 if required a higher control pressure than the control pressure in that state To do. In such a case, the rotating wall 6 rotates counterclockwise to the state shown in FIG. 3C, and the first pressure chamber 3 is pressurized by the compressed fluid and the control pressure increases. If the rise is too large, the state of FIG. 3 (a) will be exceeded beyond FIG. 3 (b), the pressure will be reduced by the compressed fluid release port 10, and finally the state shown in FIG. 3 (b) will be rotated. The wall 6 is stationary and a desired control pressure can be obtained. On the contrary, when the control pressure in the state is required for the rotating wall 6 stationary in the state of FIG. 3B, the torque F m generated by the ultrasonic motor 15 is preferably increased.

以上のことより、超音波モーター15により発生するトルクFを調節することによって、壁面6aを押す力F、すなわち制御圧力出力口14に供給される圧縮流体の圧力を容易に制御することができる。超音波モーター15により発生するトルクFの強弱の調節については、前述のとおり位相差や周波数等の電力パラメーターを変更させることによって低トルクあるいは高トルクに切り替えて行う。 From the above, by adjusting the torque F m generated by the ultrasonic motor 15, the force F 1 pushing the wall surface 6a, that is, the pressure of the compressed fluid supplied to the control pressure output port 14 can be easily controlled. it can. For adjusting the intensity of the torque F m generated by the ultrasonic motor 15, carried out by switching to the low torque or high torque by changing the power parameters such as a phase difference and frequency as described above.

図4は本発明の実施の形態に係る空気圧駆動システム及び穿刺システムの概念図である。
図4において空気圧駆動システムとは図1及び図3に示す圧力制御弁1と同様の構成、作用及び効果をもつ圧力制御弁1a,1bと、配管9a,9bを介してこれに圧縮流体を供給しているコンプレッサ26と、配管14a,14bを介して圧力制御弁1a,1bに連結されている空気圧シリンダ21及び空気圧ピストン22から構成されるものであり、穿刺システムはこのような構造の空気圧駆動システムの空気圧ピストン22に非磁性体の穿刺針23を取り付けたものである。なお、図4中の符号H,Gは、圧力制御弁1a,1bの制御圧力出力口14から排出される圧縮流体の移動方向及び圧力制御弁1a,1bに供給される圧縮流体の移動方向を示しており、配管14a,14bを介して空気圧シリンダ21内に供給される圧縮流体の圧力によって空気圧ピストン22が図4中矢印Iあるいは矢印Jで示される方向へと移動する。そして、穿刺針23もこれに伴って図4中矢印Lあるいは矢印Kで示される方向へと移動し、MRI装置28内の寝台29に横たわっている検体30の頭部30aを穿刺することができる。なお、図4に示す穿刺システムはMRI装置対応のためのものであるため、穿刺針23だけでなく穿刺システムを構成する空気圧駆動システム及び圧力制御弁も非磁性体材料からなるものである。すなわち、空気圧シリンダ21、空気圧ピストン22、配管9a,9b,14a,14b、圧力制御弁1a,1b、そして、これらを構成する圧力制御弁本体2、回動壁6、第3の隔壁7、圧縮流体取入口9、圧縮流体開放口10、第2の流路12a、第1の流路11a、制御圧力出力口14、バネ13及びシャフト8はMRI装置により発生される磁場の影響を受けない非磁性体で作製されている。
FIG. 4 is a conceptual diagram of a pneumatic drive system and a puncture system according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 4, the pneumatic drive system is a pressure control valve 1a, 1b having the same configuration, operation and effect as the pressure control valve 1 shown in FIGS. 1 and 3, and a compressed fluid is supplied to this via pipes 9a, 9b. And the pneumatic cylinder 21 and the pneumatic piston 22 connected to the pressure control valves 1a and 1b via the pipes 14a and 14b. The puncture system has a pneumatic drive having such a structure. A non-magnetic puncture needle 23 is attached to the pneumatic piston 22 of the system. 4 indicate the moving direction of the compressed fluid discharged from the control pressure output port 14 of the pressure control valves 1a and 1b and the moving direction of the compressed fluid supplied to the pressure control valves 1a and 1b. The pneumatic piston 22 moves in the direction indicated by the arrow I or the arrow J in FIG. 4 by the pressure of the compressed fluid supplied into the pneumatic cylinder 21 through the pipes 14a and 14b. Then, the puncture needle 23 is also moved in the direction indicated by the arrow L or the arrow K in FIG. 4 and can puncture the head 30a of the specimen 30 lying on the bed 29 in the MRI apparatus 28. . Since the puncture system shown in FIG. 4 is compatible with the MRI apparatus, not only the puncture needle 23 but also the pneumatic drive system and the pressure control valve constituting the puncture system are made of a non-magnetic material. That is, the pneumatic cylinder 21, the pneumatic piston 22, the pipes 9a, 9b, 14a, 14b, the pressure control valves 1a, 1b, and the pressure control valve main body 2, the rotating wall 6, the third partition wall 7, and the compression members constituting them The fluid inlet 9, the compressed fluid opening 10, the second flow path 12a, the first flow path 11a, the control pressure output port 14, the spring 13 and the shaft 8 are not affected by the magnetic field generated by the MRI apparatus. Made of magnetic material.

図3を参照しながら図4に示す穿刺システムの穿刺操作について説明する。
図4に示す穿刺システムを用いて検体30の頭部30aを穿刺する場合には、まずコンプレッサ26から圧力制御弁1a,1b内に一定圧力の圧縮流体を導入しながらコンピュータ25で圧力制御弁1aに対する印加電力の位相差φ,周波数f及び圧力制御弁1bに対する印加電力の位相差φ,周波数fを制御して圧力制御弁1a,1bの超音波モーター15に超音波モーター15により発生するトルクFを発生させる。
この超音波モーター15により発生するトルクFが与えられると、圧力制御弁本体2内に第1の隔壁6eの壁面6aを押す力F、第2の隔壁6fの壁面6dを押す力F、バネ13の復元力Fとのバランスによって、回動壁6が時計回りあるいは反時計回りに回転しながら図3(b)に示される状態で停止する。その結果、式(3)で示されるFが得られ、この力を与える圧力が制御圧力として配管14a,14bに供給される。
ここで、2つの圧力制御弁1a,1bに対して制御圧力を独立に制御することで配管14aと配管14bに圧力差を生じさせて空気圧ピストン22を駆動させて穿刺針23を頭部30aに穿刺する。
穿刺針23で頭部30aを穿刺する場合には図4に示す配管14bを介して圧縮流体を空気圧シリンダ21に供給し空気圧ピストン22を矢印Jで示す方向に移動させればよいので、圧力制御弁1aは静止させたままで圧力制御弁1bのみ制御圧力を上昇させる操作をする。すなわち、図3を参照して説明した圧力制御弁1の動作原理により、超音波モーター15により発生するトルクFを小さくして回動壁6を反時計回りの方向へと回転させる。例えば、圧力制御弁1bが図3(b)に示す状態でバランスしていた場合に、回動壁6が反時計回りに回転し図3(c)の状態へ移行することによって圧縮流体が供給され、制御圧力が上昇した後にバランスしながら再び図3(b)の状態に戻る。このような操作によって再び図3(b)の状態に戻った際には、圧力制御弁1bから配管14bを介して空気圧シリンダ21に操作前よりも加圧された圧縮流体が送り込まれるため、矢印Jで示す方向へと空気圧ピストン22を移動させることができる。したがって、空気圧ピストン22の右方向への移動により穿刺針23を矢印Kの方向へ移動させて検体30の頭部30aを穿刺することができる。
A puncture operation of the puncture system shown in FIG. 4 will be described with reference to FIG.
In the case of puncturing the head 30a of the specimen 30 using the puncture system shown in FIG. 4, first, the pressure control valve 1a is introduced by the computer 25 while introducing a compressed fluid having a constant pressure into the pressure control valves 1a and 1b from the compressor 26. The ultrasonic motor 15 is connected to the ultrasonic motor 15 of the pressure control valves 1a and 1b by controlling the phase difference φ 1 and the frequency f 1 of the applied power to the pressure and the phase difference φ 2 and frequency f 2 of the applied power to the pressure control valve 1b. The generated torque Fm is generated.
When the torque F m applied generated by the ultrasonic motor 15, the force F 2 pushing force F 1 pushing the wall surface 6a of the first partition wall 6e to the pressure control valve body 2, the wall surface 6d of the second partition 6f , the balance between the restoring force F s of the spring 13, Kaidokabe 6 is stopped in a state shown in FIG. 3 (b) while rotating clockwise or counterclockwise. As a result, F 1 represented by the expression (3) is obtained, and the pressure for applying this force is supplied to the pipes 14a and 14b as the control pressure.
Here, by independently controlling the control pressures for the two pressure control valves 1a and 1b, a pressure difference is generated between the pipe 14a and the pipe 14b, the pneumatic piston 22 is driven, and the puncture needle 23 is moved to the head 30a. Puncture.
When the head 30a is punctured with the puncture needle 23, the compressed fluid may be supplied to the pneumatic cylinder 21 via the pipe 14b shown in FIG. 4 and the pneumatic piston 22 may be moved in the direction indicated by the arrow J. Only the pressure control valve 1b is operated to increase the control pressure while the valve 1a remains stationary. That is, the operating principle of the pressure control valve 1 described with reference to FIG. 3, to rotate the Kaidokabe 6 by reducing the torque F m generated by the ultrasonic motor 15 and the counterclockwise direction. For example, when the pressure control valve 1b is balanced in the state shown in FIG. 3B, the rotating wall 6 rotates counterclockwise and the state moves to the state shown in FIG. Then, after the control pressure increases, the state returns to the state of FIG. When the operation returns to the state of FIG. 3B again by such an operation, the compressed fluid pressurized from before the operation is sent from the pressure control valve 1b to the pneumatic cylinder 21 through the pipe 14b. The pneumatic piston 22 can be moved in the direction indicated by J. Therefore, the puncture needle 23 can be moved in the direction of arrow K by the movement of the pneumatic piston 22 in the right direction, and the head 30a of the specimen 30 can be punctured.

逆に、検体30の頭部30aから穿刺針23を引き抜く場合には、空気圧ピストン22を図4中矢印Iで示す方向へ移動させ穿刺針23を矢印Lで示される方向へと移動させる。つまり、穿刺針23で穿刺する場合とは反対に圧力制御弁1bを図3(b)の状態に保ったままで圧力制御弁1aのみを操作して空気圧シリンダ21内右側に圧縮流体を送り込んで空気圧ピストン22を矢印Iで示す方向へと移動させる。図3を用いて説明すると、穿刺針23で頭部30aを穿刺した状態では圧力制御弁1a及び圧力制御弁1bは共に図3(b)の状態にあるため、圧力制御弁1aの超音波モーター15により発生するトルクFのみ小さくして図3(b)の状態から図3(c)の状態へ移行させ圧力制御弁1aのみから圧縮流体が配管14aを介して空気圧シリンダ21内に供給されるようにする。すると、空気圧ピストン22の右壁面が圧縮流体によって押されて空気圧ピストン22が図4中矢印Iで示される方向へと動かされる。よって、空気圧ピストン22に取設されている穿刺針23も空気圧ピストン22の移動方向と同じ方向、図4中では矢印Lで示される方向へと動かされ頭部30aから穿刺針23を引き抜くことができる。
以上は、いずれも空気圧シリンダ21内を加圧することによって穿刺針23を挿入引抜きすることとしたが、挿入する際に圧力制御弁1a側を減圧したり、引抜きする際に圧力制御弁1b側を減圧することによってもよいことは言うまでもない。
Conversely, when pulling out the puncture needle 23 from the head 30 a of the specimen 30, the pneumatic piston 22 is moved in the direction indicated by arrow I in FIG. 4 and the puncture needle 23 is moved in the direction indicated by arrow L. That is, contrary to the case of puncturing with the puncture needle 23, only the pressure control valve 1a is operated while the pressure control valve 1b is maintained in the state shown in FIG. The piston 22 is moved in the direction indicated by the arrow I. Referring to FIG. 3, when the head 30a is punctured with the puncture needle 23, the pressure control valve 1a and the pressure control valve 1b are both in the state shown in FIG. 15 state from FIG. 3 (c) is shifted to a state pressure control valve 1a only from the compressed fluid in Figure 3 by reducing only the torque F m generated (b) is supplied into the pneumatic cylinder 21 via a pipe 14a by So that Then, the right wall surface of the pneumatic piston 22 is pushed by the compressed fluid, and the pneumatic piston 22 is moved in the direction indicated by the arrow I in FIG. Therefore, the puncture needle 23 attached to the pneumatic piston 22 is also moved in the same direction as the movement direction of the pneumatic piston 22, that is, the direction indicated by the arrow L in FIG. 4, and the puncture needle 23 can be pulled out from the head 30a. it can.
In all of the above, the puncture needle 23 is inserted and pulled out by pressurizing the inside of the pneumatic cylinder 21, but the pressure control valve 1a side is depressurized during insertion or the pressure control valve 1b side is pulled out. Needless to say, the pressure may be reduced.

以上のことより、コンピュータ25を用いた遠隔操作で超音波モーター15の印加電力の位相差及び周波数を制御することによって圧力制御弁1a,1bの圧力制御弁本体2内の圧縮流体の圧力を容易に調節することができる。加えて、このような効果を有した2つの圧力制御弁1a,1bを用いることで空気圧の操作によって空気圧ピストン22に付随する穿刺針23を容易に操作することができるとともに、MRI装置28の発生磁場の影響を受けにくい空気圧、超音波モーター15及び非磁性体の穿刺針23を用いることによってMRI装置28を併用しながら穿刺針23の穿刺操作及び引き抜き操作を行うことができる。符号24,27は電源及び検体30中の穿刺針23位置を検出するセンサである。なお、本実施例では、コンピュータ25によって印加電力の位相差や周波数を制御することとしているが、電源24にそのような制御機能を持たせたり、コンピュータ25以外にこのような機能を備える装置を付加してもよい。   From the above, the pressure of the compressed fluid in the pressure control valve body 2 of the pressure control valves 1a and 1b can be easily controlled by controlling the phase difference and frequency of the applied power of the ultrasonic motor 15 by remote operation using the computer 25. Can be adjusted to. In addition, by using the two pressure control valves 1a and 1b having such effects, it is possible to easily operate the puncture needle 23 associated with the pneumatic piston 22 by operating the air pressure, and to generate the MRI apparatus 28. By using the air pressure, the ultrasonic motor 15 and the nonmagnetic puncture needle 23 which are not easily affected by the magnetic field, the puncture operation and the extraction operation of the puncture needle 23 can be performed while using the MRI apparatus 28 in combination. Reference numerals 24 and 27 are sensors for detecting the position of the puncture needle 23 in the power source and the specimen 30. In this embodiment, the computer 25 controls the phase difference and frequency of the applied power. However, the power supply 24 has such a control function, or an apparatus having such a function other than the computer 25. It may be added.

MRI装置使用下でMRI画像やMRI装置周辺の装置に不具合を生じることなく穿刺操作を行うことができるとともに、遠隔操作による定位脳手術を行うのに適用できる。   While using the MRI apparatus, it is possible to perform a puncture operation without causing troubles in an MRI image or an apparatus around the MRI apparatus, and it can be applied to a stereotactic brain operation by remote operation.

(a)は本発明の実施の形態に係る圧縮制御弁の概念図であり、(b)は図1(a)のA−A線矢視断面図である。(A) is a conceptual diagram of the compression control valve concerning embodiment of this invention, (b) is an AA arrow directional cross-sectional view of Fig.1 (a). 図1(b)中符号15で示される超音波モーターの詳細図である。FIG. 2 is a detailed view of an ultrasonic motor indicated by reference numeral 15 in FIG. (a)は回転子が反時計回りに回転しようとするときの概念図であり、(b)は回転子が静止しているときの概念図であり、(c)は回転子が時計回りに回転しようとするときの概念図である。(A) is a conceptual diagram when the rotor is going to rotate counterclockwise, (b) is a conceptual diagram when the rotor is stationary, and (c) is a clockwise diagram of the rotor. It is a conceptual diagram when trying to rotate. 本発明の実施の形態に係る空気圧駆動システム及び穿刺システムの概念図である。It is a conceptual diagram of the pneumatic drive system and puncture system which concern on embodiment of this invention. 従来技術に係るインターベンショナルMRI用の磁気共鳴イメージング装置の概念図である。It is a conceptual diagram of the magnetic resonance imaging apparatus for interventional MRI which concerns on a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1,1a,1b…圧力制御弁 2…圧力制御弁本体 3…第1の圧力室 4…第2の圧力室 5…第3の圧力室 6…回動壁 6a〜6d…壁面 6e…第1の隔壁 6f…第2の隔壁 7…第3の隔壁 8…シャフト 9…圧縮流体取入口 9a,9b…配管 10…圧縮流体開放口 11…圧縮流体出入口 11a…第1の流路 12…圧縮流体出入口 12a…第2の流路 13…バネ 14…制御圧力出力口 14a,14b…配管 15…超音波モーター 16…ケース 17…スライダ 18…ベアリング 19…ステーター 20…圧電振動子 21…空気圧シリンダ 22…空気圧ピストン 23…穿刺針 24…電源 25…コンピュータ 26…コンプレッサ 27…センサ 28…MRI装置 29…寝台 30…検体 30a…頭部 31a,31b…位置情報演算回路 32…傾斜磁場アンプ 33…受信器 34…送信器 35…シーケンサ 36…ホスト計算機 37…入力器 38…表示器 39…記憶装置 40…プローブ(RFコイル) 41…穿刺針 42a,42b…位置センサ 43…ガントリ 44…静磁場磁石 45…傾斜磁場コイル F…壁面6aを押す力 F…壁面6dを押す力 F…超音波モーターにより発生するトルク F…回転壁の慣性力 F…バネ13の復元力 φ…印加電力の位相差 φ…圧力制御弁1aに対する印加電力の位相差 φ…圧力制御弁1bに対する印加電力の位相差 f…印加電力の周波数 f…圧力制御弁1aに対する印加電力の周波数 f…圧力制御弁1bに対する印加電力の周波数 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a, 1b ... Pressure control valve 2 ... Pressure control valve main body 3 ... 1st pressure chamber 4 ... 2nd pressure chamber 5 ... 3rd pressure chamber 6 ... Turning wall 6a-6d ... Wall surface 6e ... 1st Partition wall 6f ... second partition wall 7 ... third partition wall 8 ... shaft 9 ... compressed fluid inlet 9a, 9b ... pipe 10 ... compressed fluid opening 11 ... compressed fluid inlet / outlet port 11a ... first flow channel 12 ... compressed fluid Entrance / exit 12a ... Second flow path 13 ... Spring 14 ... Control pressure output port 14a, 14b ... Piping 15 ... Ultrasonic motor 16 ... Case 17 ... Slider 18 ... Bearing 19 ... Stator 20 ... Piezoelectric vibrator 21 ... Pneumatic cylinder 22 ... Pneumatic piston 23 ... Puncture needle 24 ... Power source 25 ... Computer 26 ... Compressor 27 ... Sensor 28 ... MRI device 29 ... Bed 30 ... Sample 30a ... Heads 31a, 31b ... Position information calculation circuit DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Gradient magnetic field amplifier 33 ... Receiver 34 ... Transmitter 35 ... Sequencer 36 ... Host computer 37 ... Input device 38 ... Display device 39 ... Memory | storage device 40 ... Probe (RF coil) 41 ... Puncture needle 42a, 42b ... Position sensor 43 ... Gantry 44 ... Static magnetic field magnet 45 ... Gradient magnetic field coil F 1 ... Force that pushes wall surface 6a F 2 ... Force that pushes wall surface 6d F m ... Torque generated by ultrasonic motor F ... Inertial force of rotating wall F s ... Spring 13 Restoring force φ: Phase difference of applied power φ 1 : Phase difference of applied power to pressure control valve 1 a φ 2 : Phase difference of applied power to pressure control valve 1 b f: Frequency of applied power f 1 : Pressure control valve 1 a Frequency of applied power f 2 ... Frequency of applied power to pressure control valve 1b

Claims (3)

円筒状に形成された圧力制御弁本体と、超音波モーターによって回動可能に前記圧力制御弁本体内に収容され前記圧力制御弁本体内を第1の圧力室と第2の圧力室に仕切る第1の隔壁と第2の隔壁を備える回動壁と、前記圧力制御弁本体内に仕切られた第1の圧力室を第1の圧力室と第3の圧力室に仕切る第3の隔壁と、この第3の隔壁と前記第1の隔壁を連結する弾性体と、前記圧力制御弁本体内の第3の圧力室に接続され圧縮流体を導入する導入口と、前記圧力制御弁本体内の第2の圧力室に接続され圧縮流体を外部へ排出する開放口と、前記圧力制御弁本体に接続される第1の流路と、この第1の流路と前記第1の圧力室とを連通する第2の流路と、この第2の流路に接続され前記圧縮流体による圧力を供給する制御圧力出力口とを有し、前記第1の流路は前記第2の隔壁の回動によって前記圧力制御弁本体の第2の圧力室又は第3の圧力室に接続されることを特徴とする圧力制御弁。 A pressure control valve body formed in a cylindrical shape, and a first pressure chamber and a second pressure chamber which are accommodated in the pressure control valve body so as to be rotatable by an ultrasonic motor and are divided into a first pressure chamber and a second pressure chamber. A rotating wall comprising one partition and a second partition, a third partition partitioning the first pressure chamber partitioned into the pressure control valve body into a first pressure chamber and a third pressure chamber, An elastic body that connects the third partition wall and the first partition wall, an inlet port that is connected to a third pressure chamber in the pressure control valve body and introduces a compressed fluid, and a first body in the pressure control valve body. An open port for discharging compressed fluid to the outside connected to the second pressure chamber, a first flow path connected to the pressure control valve body, and communication between the first flow path and the first pressure chamber. And a control pressure output port that is connected to the second flow path and supplies pressure by the compressed fluid. , The pressure control valve first flow path, characterized in that connected to the second pressure chamber or the third pressure chamber of the pressure control valve body by the rotation of the second partition wall. 請求項1に記載の圧力制御弁と、この圧力制御弁の導入口に圧縮流体を供給する圧縮流体供給部と、前記圧力制御弁の制御圧力出力口から供給される前記圧縮流体によって駆動される空気圧ピストンと、この空気圧ピストンを収容した空気圧シリンダとを有することを特徴とする空気圧駆動システム。 The pressure control valve according to claim 1, a compressed fluid supply unit that supplies a compressed fluid to an introduction port of the pressure control valve, and the compressed fluid supplied from a control pressure output port of the pressure control valve. A pneumatic drive system comprising a pneumatic piston and a pneumatic cylinder containing the pneumatic piston. 請求項2に記載の空気圧駆動システムの前記空気圧ピストンに非磁性体の穿刺針を取設したことを特徴とする穿刺システム。 A puncture system, wherein a non-magnetic puncture needle is provided on the pneumatic piston of the pneumatic drive system according to claim 2.
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