JP2008188446A - 遠隔給電注射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遠隔給電磁気共鳴（ＭＲ）造影剤注射装置（５０）は、シールド磁気室（５４）内で電動ヘッド（６６）に給電するためのバッテリの使用を排除し、これによりバッテリに関する不便さ、コストがかかる充電、および、交換をなくすこと。
【解決手段】本発明は、電力供給部（６４）は、シールド磁気室の外部で利用可能な標準的なＡＣコンセント（７０）からの電力を、シールド磁気室内の電動ヘッド用の電力制御部に給電する１つ以上の形態の電力に調節および変換することにより上記課題を解決する。電力供給部は、従来装置と同数の電気ケーブルを使用すると共に、バッテリ置場をもつ電力制御部を使用する従来のバッテリ給電注射装置を容易に改造することにより、柔軟性と利便性を向上させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁気共鳴撮影（ＭＲＩ）室内での使用に適合した造影剤電動注射装置に関し、より詳しくは、磁気共鳴（ＭＲ）注射装置の構成要素の電気的相互連結に関する。

磁気共鳴撮影（ＭＲＩ）ユニットは、強磁界を発生させる大きな円筒状の超伝導磁石と、電波を伝送および受信する装置と、複雑なコンピュータシステムとからなる。患者がＭＲＩユニットの内部に横たわるとき、強磁界が患者内の水素原子核を整列させる。低周波電波が磁石を通って患者内に流れる。水素原子は、電波により放出されるエネルギを吸収する。これにより、原子核の均一性が乱される。電波刺激が停止すると、原子核はもとの状態に戻って、弱い無線周波数（ＲＦ）信号の形でエネルギを放出する。これらのＲＦ信号の強度および波長、すなわち生成される映像の種類は、関連する臓器または組織の性質に依存する。コンピュータは、そのＲＦ信号を高精細な断層映像に置き換える。その映像は、本質的に、体内の水分または水素の位置の地図である。

ＭＲＩユニットにより発生する磁界は、関連するＭＲＩ設備の設置を必要にする。特に、ＭＲＩユニット近傍の強磁性物体は前記磁界によって引きつけられ、強制力がＭＲＩユニットに向かって突出した場合には設備の作動を害するか安全障害になる。また、たとえ強磁性材料が安全障害を防止するように固定されていても、ＭＲＩユニットの磁界の均一性が強磁性材料によって変えられてしまう。その結果、強磁性材料は一般にＭＲＩユニットから離れた状態に維持される。

患者に向けてＭＲＩユニットから放出される無線周波数伝送もまた、他の設備の設置についての電磁気の干渉／適合性(compatibility)（ＥＭＩＣ）の制約を提起する。パソコンやモニターなどの通常の消費財や医療設備は、一般的に、ＲＦ放出強度により機能を害するのを防止するためには不適当なシールドがなされている。逆に、もし撮影中に他の設備からのＲＦノイズが受信されるＲＦ信号をひずませると、ＭＲＩユニットは性能低下を受け易い。

これらの理由から、磁界生成部およびＲＦ伝送受信部を含むＭＲＩユニットのコアは、ＭＲＩ施設の他の部屋および他の設備からシールドされた磁気室内に配置されている。磁気エネルギおよびＲＦエネルギの磁気室からの出入りを防止するために、非鉄金属のシートまたはメッシュで磁気室全体が囲まれていることがよくある。その結果、ＭＲＩユニットは、通常、フィルタがかけられ且つ接地された通過点を通る、高度にシールドされた電力、データおよび制御のケーブル布線を含み、これによりＭＲＩユニットの影響されやすく、且つ、干渉する構成要素はシールド室の外部に配置されることができる。

同じ設置の制約がシールドされた磁気室内の他の設備の設置に影響する。例えば、一般に施設のいたるところにあるＡＣコンセントとして提供される実効電力源は、ＲＦノイズの伝送通路であり、シールドされた磁気室内に設けられていないことがよくある。同様に、ＭＲＩ施設内で使用される設備のためのセンサや制御部は、一般には設備室または制御室のどちらかであるＭＲＩ施設の別の部屋内に配置されなければならないことが多い。これらの制御部は、シールドおよびフィルタがなされた電気ケーブルの貫通を可能にしつつＥＭＩシールドを維持する貫通パネル(penetrationpanel)を介して磁気室に接続される。ＭＲＩユニットはコンピュータ処理速度の高速化が可能になるにつれて、動的撮影研究(dynamicimagingstudies)を向上させるために、ＭＲＩ撮影の前または途中に患者に注射される造影剤の使用の機会が多くなった。また、造影剤は、有効なＭＲＩ診断研究のためには周囲組織からの識別が不十分であった特定タイプの組織のＭＲＩスキャンを可能にするように開発された。造影剤用の電動注射装置は、投与量および注入速度の反復性と、撮影中にＭＲＩユニットから人員を遠ざけておけることとにより、時には好ましい。しかしながら、他の放射線物理療法（例えば、Ｘ線、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）など）からの造影剤注射装置は、ＭＲＩユニットの設置制限のために適合させるのが困難であった。

図１を参照すると、ＭＲＩスキャンの途中または前に患者に映像向上造影剤を注射するための電動注射装置１０がＭＲＩ施設１２内に設置されているように示されている。詳しくは、図示される電動注射装置１０は、オハイオ州シンシナティにあるマリンクロッド，リーベルフラシェイムビジネス(Mallinckrodt,Liebel-FlarsheimBusiness)から入手可能なＯＰＴＩＳＴＡＲ（登録商標）磁気共鳴（ＭＲ）デジタル注射装置である。装置１０は、ＭＲＩユニット１４からいろいろな距離にあって種々の異なるシールド具合を有する構成要素の配置によって、ＭＲＩ施設１２内でうまく作動する。より詳しくは、電動ヘッド１６は、超音波モータを含んでいる。超音波モータは、電力制御部２０によるシールド電動ヘッドケーブル１８を介しての指令および給電に応じて、患者に造影剤および塩水液剤を注入するように、注射器を作動させる。

電力制御部２０もまた、ＥＭＩＣ問題を低減するためにＭＲＩユニット１４から離れてはいるものの、電動ヘッド１６およびＭＲＩユニット１４と共に、ＭＲＩ施設１２のシールド磁気室２２内にある。シールド磁気室２２内ではＡＣコンセントは一般に使えないので、電力制御部２０はバッテリ給電される。電力制御部２０は、電動ヘッド１６から電力制御部２０に、および、電力制御部２０とシールド磁気室２２外のタッチスクリーンコンソール２４との間で伝送されるデータ信号に応じて、電動ヘッド１６に電力を供給する。より詳しくは、データ信号を伝送するシールド電気ケーブル２６は、貫通パネル３０にある自由懸垂Ｄシェルコネクタ(freehangingD-shellconnector)２８のような開口部に電力制御部２０を接続する。シールド磁気室２２外の電気ケーブル３２は、貫通パネル３０に連結されたフィルタ３４を介して、シールド磁気室２２内の別の電気ケーブル２６に電気的に接続されている。フィルタ３４は、ケーブル２６，３２に発生するＲＦノイズを減少させる。図示されるＭＲＩ施設１２において、ケーブル３２は、貫通パネル３０に隣接して位置する設備室３６から、ＭＲＩユニット制御部（不図示）および電動注射装置タッチスクリーンコンソール２４がある制御室３８へと通っている。

電力制御部２０および電動ヘッド１６はバッテリ給電されているので、電力制御部２０で使用するバッテリ４２を再充電するためのバッテリ充電器４０が制御室３８に配置されている。バッテリ充電器４０は、ＡＣコンセント４４からその電力を受け取る。このため、ＭＲＩユニット１４およびバッテリ駆動注射装置１０のオペレータには、バッテリ４２の充電状態を監視してバッテリ充電器４０と電力制御部２０との間でバッテリを交換するという不便な仕事が生じる。もし電力制御部２０に装着されたバッテリ４２の充電不足がタイムリーに検出されなければ、ＭＲＩユニットの作動が遅くなり、撮影できる患者数が減ることになる。このような患者数の減少により、医療費が増加するとともに、医療サービスの提供が制限されることになる。

臨床上および人員上の問題に加えて、使用と同時再充電の両方のために十分なバッテリを有する必要があり、バッテリ４２の在庫が増加するという問題もある。また、バッテリ電力の使用は、電力需要に対処するためにバッテリ４２の機能性を低下させたりバッテリ４２の大きさやコストを増大させたりというように、バッテリ給電注射装置１０によって設計の制約を生じさせる。

設計制約の例として、電力制御部２０は、電動ヘッド１６の電子構成要素および超音波モータだけでなく、電力制御部２０自体の電子構成要素にも電力供給する。電力制御部２０は、磁気室２２の外部の構成要素には電力供給しない。その結果、バッテリ給電注射装置１０の幾つかの主要な構成要素は、それぞれ個々に、その主要構成要素で使用する電力を調節および変換する内部電力供給部を有している。例えば、コンソールは、ＡＣコンセント４４から電力を受け取って、ＡＣ電力をその電子部品および表示装置に使用できるＤＣ電圧に変換する電力供給部を有する。同様に、バッテリ充電器４０は、ＡＣ電力をその電子部品および再充電されるバッテリ４２に適した電圧に調節および変換する内部電力供給部を有している。さらに、電力制御部２０は、装着されたバッテリ４２からのバッテリ電力をその作動に必要な電圧に調節および変換する内部電力供給部を有している。それぞれの内部電力供給部は、各主要構成要素のコスト、サイズおよび冷却要求を増大させることになる。

したがって、ＭＲ注射装置には現在のバッテリ給電注射装置よりも低コストで操作が簡単であるという重要な要求が存在する。

本発明は、ＭＲＩ施設の制御室内にある便利なＡＣコンセントで提供されるＡＣ電力を有効に利用する遠隔給電ＭＲ注射装置による問題を取り扱う。より詳しくは、遠隔配置された電力供給部が、ＭＲ注射装置全体のために電力需要を供給する。オペレータには、もはやバッテリの充電や交換による不便はない。また、ＭＲ注射装置の設置は、データ信号も伝送するシールド電気ケーブルに電力伝送を組み込むことによってその価値が高まる。

本発明の１つの態様では、シールド磁気室の外部の電源供給部は、貫通パネルを通って連結される電気ケーブルを介してシールド磁気室内の電動ヘッドに電力を供給する。

本発明の別の態様では、電力供給部は、シールド磁気室内の電力制御部に貫通パネルを通して電力を供給することによって、従来のバッテリ給電注射装置のバッテリ充電器に取って代わる。電力制御部は、ＭＲＩユニットの近傍にある電動ヘッドを駆動して、ＭＲＩ撮影を受けている患者に造影剤および塩水を注射する。より詳しくは、貫通パネルから延びる電気ケーブルからの電力が、以前はバッテリから電力を受け取っていた電力制御部の内部導線に相互に連結される。このように、電力供給部は、以前に使用されていたバッテリと同等の電力を提供するように構成される。これにより、従来のＭＲ注射装置は、遠隔給電ＭＲ注射装置によって提供される多くの利益を受容する。

本発明の上記および別の目的と利点は、添付図面とその説明から明らかになるであろう。

本明細書中に組み込まれてその一部を構成する添付図面は、本発明の実施の形態を図示するもので、上述した本発明の一般的説明と後述する実施形態の詳細な説明と共に、本発明の原理を説明するのに役立つ。
したがって、本発明は以下を提供する。
（１）貫通パネルを介して電気的に接続可能な電磁気干渉シールド室内に少なくとも一部が設置されている磁気共鳴撮影装置と共に使用する電動注射装置であって、
患者に混合物を制御可能に注射するために前記シールド室内で作動するようにした電動ヘッドと、
実効電力を受け取るために前記シールド室の外部で作動する電力供給部と、
前記シールド室の外部の前記電力供給部と前記電動ヘッドを駆動する前記電動ヘッドとの間で前記貫通パネルを介して電力を連結するように構成した電力接続と、
を備えたことを特徴とする電動注射装置。
（２）前記電力供給部と前記電動ヘッドとの間にある前記シールド室内で作動するようにした電力制御部をさらに備え、前記電力制御部は、前記電力供給部から前記電力接続を介して受け取った電力で前記電動ヘッドを選択的に駆動するように作動可能であることを特徴とする項目１に記載の電動注射装置。
（３）シールド磁気室内のバッテリ給電磁気共鳴（ＭＲ）注射装置を遠隔給電ＭＲ注射装置に変更する方法であって、
電力用のＡＣコンセントに接続された電力供給部を前記シールド磁気室の外部に設置し、
データ信号用の導線を有する一対のシールド電気ケーブルを、電力伝送用の導線とデータ信号用の導線とを有する一対のシールド電気ケーブルに置き換え、前記磁気室の外部に位置する一方のケーブルは前記電力供給部を貫通パネルに連結し、前記磁気室内に位置する他方のケーブルは前記一方のケーブルと電気的に接続するように前記貫通パネルに連結されており、
前記シールド磁気室内の電力制御部にあるバッテリ置場の端子に前記シールドケーブルの電力伝送導線を電気的に連結するように前記電力制御部を変更する、
ことを特徴とする方法。
（４）前記電力供給部において、制御室内のコンソールからのデータ信号を、データリンクを介して前記シールド磁気室外の前記電気ケーブルの前記データ導線に中継することをさらに含むことを特徴とする項目３に記載の方法。
（５）前記電力供給部において、前記コンソールに給電するために前記電力供給部の外部に取り付けられたＡＣコンセントに、ＡＣコンセントからのＡＣ電力を連結することをさらに含むことを特徴とする項目３に記載の方法。

図２を参照すると、本発明の遠隔給電ＭＲ注射装置５０は、ＥＭＩシールド壁５６で囲まれた磁気室５４を有するＭＲＩ施設５２内に設置されている。設備室５８および制御室６０として示されるＭＲＩ施設５２の他の部分は、ＥＭＩシールド壁５６の貫通パネル６２を介して磁気室５４に電気的に接続可能である。装置５０の電力供給部６４は、装置５０の全体に電力を都合良く提供して、貫通パネル６２を介して磁気室５４内の装置５０の部分に給電し、これによりＭＲＩユニット６８近傍の電動ヘッド６６にバッテリ電力を供給する必要がなくなる。

電力供給部６４は、制御室６０内の標準的なＡＣコンセント７０に接続することで、ＭＲＩ施設５２内での設置を簡単にしている。図示される実施形態において、電力供給部６４は、コンセント７０からのＡＣ電力を、カリフォルニア州オックスナードにあるコンドルＤ.Ｃ.パワーサプライ社から入手可能なＧＰＭ２２５グローバルパフォーマンス切換え装置のようなＡＣ−ＤＣ切換え装置７２によって、装置５０の他の主要構成要素に適したいくつかの形態に変換する。このＡＣ−ＤＣ切換え装置７２は、制御室６０のような医療設備で使用するのに適しており、２８−２６４Ｖacで４７−６３Ｈｚの範囲の単相のコンセント電力から柔軟に供給されることができる。切換え装置７２の代替品の例には、マサチューセッツ州ホリストンにあるインターナショナルパワーソース社のＡＣ−ＤＣ切換え電源のＰＭ２００シリーズが含まれる。

既存のＯＰＴＩＳＴＡＲ（登録商標）ＭＲ装置において、電力供給部６４は、磁気室２２内の従来の電力制御部２０に装着されたバッテリの電力性能に好都合に匹敵する。具体的には、磁気室５２の外部の第１電気ケーブル７６は、電力供給部６４を貫通パネル６２に連結する。第１電気ケーブル７６は、感知信号および指令信号のための電子データ信号に適したデータ導線７８と、エレクトロニクス(electronics)や電気機械装置（例えば電動ヘッド６６の超音波モータ）のための電力信号に適した電力導線８０とを含む。例えば、電力導線８０は、電力制御部７４の既存の電力導線を利用するために、バッテリ区画部８１に連結されてもよい。

第１ケーブル７６は、貫通パネル６２にある従来のＲＦフィルタ８６に接続している。ＲＦフィルタ８６は第１ケーブル７６の導電性シールドを接地しており、これによりシールド上の誘発ノイズがＥＭＩシールド壁５６によって低減される。また、ＲＦフィルタ８６は、ＭＲＩユニット６８で使用されるＲＦ周波数に対応して選択された拒絶周波数帯の範囲でデータ導線７８および電力導線８０上のノイズを弱める。磁気室５４の内部において、貫通パネルの他方側は、自由懸垂Ｄシェルコネクタ（図示せず）を介して第２電気ケーブル８４に電気的に連結している。第２ケーブル８４の他端部は電力制御部７４につながっている。第１ケーブル７６と同様に、第２ケーブル８４もまた、感知信号および指令信号用の電子データ信号に適したデータ導線８８と、エレクトロニクスおよび電気機械装置用の電力信号に適した電力導線９０とを含む。

制御室６０と設備室５８との間の壁９１における壁コネクタ（図示せず）のように、追加の相互連結がなされてもよいことが認識されるであろう。同様に、装置５０の主要構成要素６４，６６，７４，９４間のそれぞれの１つのケーブル７６，８４，９８に代えて、電気的に並列に延びる複数のケーブルが使用されてもよい。

電力制御部７４は、フィードバックおよび電動ヘッド６６で入力されるすべてのオペレータ指令を受け取る電動ヘッド制御エレクトロニクス９２を含む。電動ヘッド制御エレクトロニクス９２は、オペレータに表示するために、制御室６０内のタッチスクリーンコンソール９４に作動状態データを提供する。電動ヘッド制御エレクトロニクス９２はまた、コンソール９４から指令を受け取って、ＤＣ−ＡＣ超音波モータ駆動部９６を駆動することによって応答し、電動ヘッドケーブル９８を介して電動ヘッド６６に信号を伝送して、造影剤および／または塩水液剤を投与するために注射器のプランジャを駆動する。

電力供給部６４は、第１ケーブル７６をコンソールケーブル１０２に連結するデータリンク１００を有することによって、コンソール９４と電力制御部７４との間の通信を容易にする。コンソールケーブル１０２は、データ信号を伝送するデータ導線１０４と、コンソール９４に給電する電力導線１０６とを都合良く含んでいる。電力導線１０６に代えて又は追加して、電力供給部６４は、ＡＣコンセント７０から、従来のモニタ９４に従来からある電気プラグとして外部に取り付けられたＡＣコンセント１０８に受け取られるＡＣ電力との間に相互連結を有してもよい。また、データリンク１００は、装置５０の以後のアップグレードのために、ＯＥＭ(originalequipment manufacturer)データポート１１０を有してもよい。

使用の際、遠隔給電ＭＲ注射装置５０のオペレータは、電力供給部６４をＡＣコンセント７０に接続することによって、ＭＲＩ施設５２の制御室６０内にコンソール９４および電力供給部６４を設置する。コンソールケーブル１０２は、コンソール９４と電力供給部６４との間に接続される。電力制御部７４および電動ヘッド６６は、磁気室５４内に配置されている。具体的には、電動ヘッド６６は、ＭＲＩユニット６８の近傍に配置されて、電動ヘッドケーブル９８を介して電力制御部７４に接続される。電力制御部７４はＭＲＩユニット６８から離れて配置される。理想的には、電力制御部７４のすべての強磁性構成要素は、磁界妨害を最小限にするために、シールドされているだけでなく、電力制御部７４全体がＭＲＩユニットからの磁界に対して向くように方向づけられる。部屋５４，６０内の装置各部間の通信は、電力供給部６４と電力制御部７４との間のケーブル７６，８４によって容易になされる。また、ケーブル７６，８４は、電力制御部７４を介して電動ヘッド６６に遠隔給電するために電力導線８０，９０を含んでいる。

上述したように、改良されたＭＲ注射装置５０は、磁気室５４内でバッテリ電力を使うことによる不便さや追加のコストがなしに、ＭＲＩ施設５２の厳しいＥＭＩＣ制約の中で作動可能である。

本発明は種々の実施形態の記述によって説明され、これらの実施形態がかなり詳細に説明されてきたが、添付の特許請求の範囲をいかなるようにも限定することは出願人の意図ではない。追加の利点および変更は、当業者にとって容易に明らかになるであろう。したがって、より広い態様での本発明は、特定された詳細、代表的な装置および方法、ならびに、図示された例に限定されない。よって、出願人の一般的な発明概念の精神および範囲から外れることなく、上記詳細から逸脱してもよい。

磁気共鳴撮影（ＭＲＩ）施設に設置された従来のバッテリ給電注射装置の概略図。 磁気室外部に設置された別の構成要素により直接給電される磁気室内に設置された本発明の電動注射装置の概略図。

符号の説明

５０…遠隔給電ＭＲ注射装置
５２…ＭＲＩ施設
５４…磁気室
５８…設備室
６０…制御室
６２…貫通パネル
６４…電力供給部
６６…電動ヘッド
６８…ＭＲＩユニット
７０…ＡＣコンセント
７４…電力制御部
７６…第１電気ケーブル
８４…第２電気ケーブル

Claims (1)

1. 明細書に記載の発明。