JP4481628B2 - 脱落検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、薬液を注入するために人体の表面近傍の血管に穿刺される注入針の脱落を検出する脱落検出装置に関し、特に、薬液注入装置に延長チューブで連結されている注入針の脱落を検出する脱落検出装置に関する。

現在、被験者の断層画像を撮像する医療装置として、ＣＴ(Computed Tomography)スキャナ、ＭＲＩ(Magnetic Resonance Imaging)装置、ＰＥＴ(Positron Emission Tomography)装置、超音波診断装置、等があり、被験者の血管画像を撮像する医療装置として、アンギオ装置、ＭＲＡ(MR Angio)装置、等がある。

上述のような医療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。この薬液注入装置では、例えば、注入針が延長チューブで連結されたポンプ装置からなり、その注入針により人体の表面近傍の血管に薬液を注入する。

しかし、このような薬液注入装置により薬液を注入する場合、注入針が血管から脱落して薬液が皮下に漏出しても、これを作業者が迅速に認識することが困難である。このような課題を解決するため、薬液を注入するために人体の表面近傍の血管に穿刺される注入針の脱落を検出する各種の脱落検出装置が提案されている(例えば、特許文献１〜８参照)。
ＵＳＰ６，４０８，２０４ ＵＳＰ５，９６４，７０３ ＵＳＰ５，９４７，９１０ ＵＳＰ６，３７５，６２４ ＵＳＰ５，９５４，６６８ ＵＳＰ５，３３４，１４１ ＵＳＰ４，６４７，２８１ ＵＳＰ４，８７７，０３４

上述の特許文献１〜３の脱落検出装置は、薬液の漏出を人体表面のインピーダンス変化から検出し、特許文献４〜７の脱落検出装置は、薬液の漏出を人体組織の温度変化から検出し、特許文献８の脱落検出装置は、薬液の漏出を血液の光学特性の変化から検出する。しかし、これらの脱落検出装置は、いずれも特殊なセンサが必要で構造が複雑であり、外乱の影響による検出精度の低下が顕著である。

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、構造が簡単で外乱による検出精度の低下が微小な脱落検出装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の脱落検出装置は、薬液を注入するために人体の表面近傍の血管に穿刺される注入針の脱落を検出する脱落検出装置であって、レーザダイオード、光検出素子、流速検出手段、開始入力手段、速度記憶手段、終了入力手段、脱落判定手段、警告報知手段、を有している。レーザダイオードは、注入針が挿入されている血管にレーザビームを照射し、光検出素子は、血管を移動する血液で反射されたレーザビームを検出する。流速検出手段は、光検出素子の検出結果から血流速度を検出する。開始入力手段は、薬液の注入開始がデータ入力される。速度記憶手段は、注入開始の入力以前の血流速度を自然速度としてデータ記憶し、終了入力手段は、薬液の注入終了がデータ入力される。脱落判定手段は、注入開始の入力以後で注入終了の入力以前に血流速度と自然速度との差分が所定の許容範囲より減少すると注入針の脱落を判定するので、薬液注入による血流速度の変化が検出されなくなると、警告報知手段が脱落警告を報知出力する。

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データ処理装置、コンピュータプログラムによりデータ処理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、個々に独立した存在である必要もなく、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。

本発明の脱落検出装置では、注入針が挿入されている血管にレーザビームを照射し、血管を移動する血液で反射されたレーザビームを検出し、その検出結果から血流速度を検出し、血流速度の変化から、具体的には注入開始の入力以後で注入終了の入力以前に血流速度と自然速度との差分が所定の許容範囲より減少すると注入針の脱落を判定し、脱落が判定されると脱落警告を報知出力することにより、簡単な構造で外乱に影響されることなく注入針の脱落を報知することができる。

［実施の形態の構成］
本発明の実施の形態を図面を参照して以下に説明する。本実施の形態の透視撮像システム１０００は、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、脱落検出ユニット４００、を有しており、詳細には後述するが、ＭＲＩ装置３００で透視画像を撮像する被験者(図示せず)に薬液注入装置１００により薬液シリンジ２００から造影剤などの薬液を注入する。

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。

撮像制御ユニット３０２は、検出装置本体３０３と液晶ディスプレイ３０４とキーボード３０５とを有するコンピュータシステムからなり、透視撮像ユニット３０１で撮像された断層画像の表示出力も実行する。図３では図示を簡単とするため、透視撮像ユニット３０１の近傍に薬液注入装置１００と撮像制御ユニット３０２との両方が位置しているが、実際の現場では透視撮像ユニット３０１の近傍には薬液注入装置１００のみ配置され、撮像制御ユニット３０２は別室に設置される。

薬液シリンジ２００は、図５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４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、図２に示すように、注入制御ユニット１０１はコンピュータユニット１２０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、図４に示すように、操作パネル１０３、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５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１１６が異形部分として形成されており、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薬液注入機構１１７が配置されている。

なお、本形態の薬液注入装置１００では、例えば、図８に示すように、注入ヘッド１１０に保持された薬液シリンジ２００は、延長チューブ２３０と注入針２３１により人体の腕部Ａの血管Ｖに連結され、その注入針２３１は、赤外線を良好に透過する透明シートからなる粘着パッド２３２で保持される。

薬液注入機構１１７は、図２に示すように、駆動モータとして超音波モータ１１８を有しており、この超音波モータ１１８の動力で薬液シリンジ２００のピストン部材２２０を押圧する。また、薬液注入機構１１７にはロードセル１１９も内蔵されており、このロードセル１１９によりピストン部材２２０を押圧する応力を検出する。

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、非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１１８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おり、ヘッド本体１１３などは非磁性体の樹脂で形成されている。

本形態の薬液注入装置１００では、操作パネル１０３やロードセル１１９などの各部がコンピュータユニット１２０に接続されており、このコンピュータユニット１２０は、図２に示すように、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１２１、ＲＯＭ(Read Only Memory)１２２、ＲＡＭ(Random Access Memory)１２３、Ｉ／Ｆ(Interface)１２４、等のハードウェアを有している。

本形態の薬液注入装置１００では、コンピュータユニット１２０は、そのＲＯＭ１２２などの情報記憶媒体に専用のコンピュータプログラムがファームウェアなどで実装されており、そのコンピュータプログラムに対応してＣＰＵ１２１が接続されている各部を統合制御する。

このため、注入制御ユニット１０１の操作パネル１０３やタッチパネル１０４やコントローラユニット１０７の手動操作に対応してコンピュータユニット１２０が注入ヘッド１１０の薬液注入機構１１７を動作制御し、この動作制御などに対応した各種データをコンピュータユニット１２０がタッチパネル１０４に表示出力させる。

本形態の薬液注入装置１００は、脱落検出装置と一体に形成されており、その注入装置本体１０１は検出装置本体を兼用している。このため、注入装置本体１０１とは別体に脱落検出ユニット４００が形成されており、この脱落検出ユニット４００が注入装置本体１０１と無線通信する。そこで、薬液注入装置１００の注入制御ユニット１０１には無線通信ユニット１２６も内蔵されており、図２に示すように、この無線通信ユニット１２６もコンピュータユニット１２０に接続されている。

また、脱落検出ユニット４００は、図６に示すように、扁平なボックス状のユニットハウジング４０２を有しており、このユニットハウジング４０２の内部に、レーザダイオード４０３とフォトトランジスタ４０４とが下向きに配置されている。レーザダイオード４０３は、所定波長の赤外線のレーザビームを下方に出射し、フォトトランジスタ４０４は、そのレーザビームを下方から受光する。

より具体的には、レーザダイオード４０３が出射するレーザビームは、人体の皮膚や脂肪や筋肉は良好に透過して赤血球で良好に反射される波長に設定されており、例えば、“1.3(mm)”である。レーザダイオード４０３とフォトトランジスタ４０４とに下方から対向する位置には光学フィルタ４０６が配置されており、この光学フィルタ４０６は、上記波長の赤外線のみを透過する。

脱落検出ユニット４００の内部上方には回路基板４０７が配置されており、この回路基板４０７には、図２に示すように、レーザダイオード４０３、フォトトランジスタ４０４、中央処理回路４０８、無線通信ユニット４０９、が各々実装されている。

中央処理回路４０８は、レーザダイオード４０３とフォトトランジスタ４０４と無線通信ユニット４０９とに有線接続されており、レーザダイオード４０３にレーザビームを出射させるとともに、このレーザビームをフォトトランジスタ４０４の出力から検出する。中央処理回路４０８は、各種の処理動作を実行する所定構造の論理回路からなり、無線通信ユニット４０９は、薬液注入装置１００の無線通信ユニット１２６と無線通信する。

本形態の脱落検出ユニット４００は、中央処理回路４０８が各種の処理動作を実行することにより、開始入力手段４１１、終了入力手段４１２、流速検出手段４１３、速度記憶手段４１４、脱落判定手段４１６、異常判定手段４１７、警告送信手段４１８、等の各種手段を各種機能として論理的に有している。

さらに、薬液注入装置１００も、コンピュータユニット１２０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種処理を実行することにより、注入制御手段１３１、開始出力手段１３２、終了出力手段１３３、警告受信手段１３４、警告報知手段１３６、受信検出手段１３７、受信報知手段１３８、等の各種手段を各種機能として論理的に有している。

薬液注入装置１００の注入制御手段１３１は、コンピュータユニット１２０がコンピュータプログラムに対応して薬液注入機構１１７を動作制御する機能などに相当し、詳細には後述するが、各種の入力データに対応して薬液注入機構１１７の作動の開始／終了／強制停止などの各種動作を制御する。

開始／終了出力手段１３２，１３３は、コンピュータユニット１２０が無線通信ユニット１２６に所定動作を実行させる機能などに相当し、開始出力手段１３２は、注入制御手段１３１が薬液注入機構１１７の作動を開始させると注入開始を脱落検出ユニット４００にデータ出力し、終了出力手段１３３は、注入制御手段１３１が薬液注入機構１１７の作動を終了させると注入終了を脱落検出ユニット４００にデータ出力する。

脱落検出ユニット４００の開始／終了入力手段４１１，４１２は、中央処理回路４０８が無線通信ユニット４０９の受信データを受け付ける機能などに相当し、開始入力手段４１１は、薬液注入装置１００の開始出力手段１３２から薬液の注入開始がデータ入力され、終了入力手段４１２は、薬液注入装置１００の終了出力手段１３３から注入終了がデータ入力される。

より具体的には、前述のように薬液注入装置１００の注入装置本体１０１と脱落検出ユニット４００とは無線通信ユニット１２６，４０９により双方向に無線通信するので、薬液注入装置１００は、薬液注入の開始時と終了時とに所定データを脱落検出ユニット４００に無線送信する。

流速検出手段４１３は、中央処理回路４０８がフォトダイオード４０４の検出結果で所定のデータ処理を実行する機能などに相当し、フォトダイオード４０４の検出結果から血流速度を検出する。この検出手法としては各種が想定できるが、例えば、レーザダイオード４０３に特定の周波数でレーザビームを出射させ、流動する血液で反射されたレーザビームの周波数をフォトダイオード４０４で検出することにより、いわゆるドップラ効果に基づいて血流速度を算出することが可能である。

なお、このように血液で反射されたレーザビームの検出結果から血流速度を検出できることは、例えば、インターネット< ＵＲＬ：“http://www.ntt.co.jp/milab/project/ni_04_1.html >などに開示されている。

速度記憶手段４１４は、中央処理回路４０８が無線通信ユニット４０９のデータ受信に対応して内蔵メモリ(図示せず)に所定データを一時保持させる機能などに相当し、注入開始の入力以前の血流速度を自然速度としてデータ記憶する。

脱落判定手段４１６は、中央処理回路４０８が無線通信ユニット４０９のデータ受信に対応して内蔵メモリの記憶データとフォトダイオード４０４の検出結果とで所定のデータ処理を実行する機能などに相当し、注入開始の入力以後で注入終了の入力以前に血流速度と自然速度との差分が所定の許容範囲より減少すると注入針２３１の脱落を判定する。

異常判定手段４１７は、中央処理回路４０８が内蔵メモリの記憶データとフォトダイオード４０４の検出結果とで所定のデータ処理を実行する機能などに相当し、検出される血流速度が所定の正常範囲を逸脱すると異常発生を判定する。警告送信手段４１８は、中央処理回路４０８が無線通信ユニット４０９に所定動作を実行させる機能などに相当し、脱落判定手段４１６や異常判定手段４１７の判定結果を脱落／異常警告として薬液注入装置１００にデータ送信する。

薬液注入装置１００の警告受信手段１３４は、コンピュータユニット１２０が無線通信ユニット１２６の受信データを受け付ける機能などに相当し、脱落検出ユニット４００の警告送信手段４１８から脱落／異常警告をデータ受信する。前述した注入制御手段１３１は、このように警告受信手段１３４で脱落／異常警告がデータ受信されると、薬液注入機構１１７を強制停止させる。

警告報知手段１３６は、コンピュータユニット１２０がタッチパネル１０４やスピーカユニット１０５に所定動作を実行させる機能などに相当し、無線通信ユニット１２６でデータ受信された脱落／異常警告をタッチパネル１０４の表示出力やスピーカユニット１０５の音声出力で報知出力する。

受信検出手段１３７は、コンピュータユニット１２０が無線通信ユニット１２６の受信状態を検出する機能などに相当し、脱落検出ユニット４００からの無線信号の受信状態を検出する。受信報知手段１３８は、コンピュータユニット１２０がタッチパネル１０４やスピーカユニット１０５に所定動作を実行させる機能などに相当し、検出される受信状態が所定状態より低下すると受信警告を報知出力する。

上述のような薬液注入装置１００の各種手段は、必要によりスピーカユニット１０５等のハードウェアを利用して実現されるが、その主体はコンピュータユニット１２０が実装されているコンピュータプログラムに対応して機能することにより実現されている。

このようなコンピュータプログラムは、例えば、各種の入力データに対応して薬液注入機構１１７の作動の開始／終了／強制停止などの各種動作を制御すること、薬液注入機構１１７の作動が開始されると注入開始を無線通信ユニット１２６の無線送信で脱落検出ユニット４００にデータ出力すること、薬液注入機構１１７の作動が終了されると注入終了を無線通信ユニット１２６の無線送信で脱落検出ユニット４００にデータ出力すること、脱落検出ユニット４００から無線通信ユニット１２６で脱落／異常警告をデータ受信すること、この脱落／異常警告がデータ受信されると薬液注入機構１１７を強制停止させること、無線通信ユニット１２６でデータ受信された脱落／異常警告をタッチパネル１０４の表示出力やスピーカユニット１０５の音声出力で報知出力すること、無線通信ユニット１２６による脱落検出ユニット４００からの無線信号の受信状態を検出すること、検出される受信状態が所定状態より低下すると受信警告を報知出力すること、等の処理動作をコンピュータユニット１２０に実行させるように記述されている。

また、脱落検出ユニット４００の中央処理回路４０８に実装されているコンピュータプログラムは、例えば、薬液注入装置１００から薬液の注入開始や注入終了を無線通信ユニット４０９の無線受信によりデータ入力すること、フォトダイオード４０４の検出結果から血流速度を検出すること、注入開始の入力以前の血流速度を自然速度としてデータ記憶すること、注入開始の入力以後で注入終了の入力以前に血流速度と自然速度との差分が所定の許容範囲より減少すると注入針２３１の脱落を判定すること、検出される血流速度が所定の正常範囲を逸脱すると異常発生を判定すること、注入針２３１の脱落や異常発生の判定結果を脱落／異常警告として薬液注入装置１００に無線通信ユニット４０９によりデータ送信すること、等の処理動作を中央処理回路４０８に実行させるように記述されている。

［実施の形態の動作］
上述のような構成において、本実施の形態の薬液注入装置１００を使用する場合、例えば、作業者は造影剤などの薬液が充填されている薬液シリンジ２００に延長チューブ２３０で注入針２３１を連結し、図７に示すように、その注入針２３１をＭＲＩ装置３００の透視撮像ユニット３０１に位置する被験者の腕部Ａの血管Ｖに挿入して粘着パッド２３２で保持する。

つぎに、その粘着パッド２３２の表面に脱落検出ユニット４００を拘束ベルト(図示せず)などで装着し、薬液シリンジ２００を薬液注入装置１００の注入ヘッド１１０に装填する。このような状態で脱落検出ユニット４００と注入装置本体１０１との電源スイッチ(図示せず)を各々投入し、例えば、注入装置本体１０１に脱落検出ユニット４００を利用する動作モードを所定操作で設定する。

電源が投入された脱落検出ユニット４００は、図８に示すように、レーザダイオード４０３にレーザビームを出射させるが(ステップＳ１)、このレーザビームは腕部Ａの皮膚や筋肉などを良好に透過して血管Ｖを流動する血液で反射されるので、この血液で反射されたレーザビームがフォトトランジスタ４０４で検出される(ステップＳ２)。

このとき、フォトトランジスタ４０４でレーザビームが検出されないと(ステップＳ２)、脱落検出ユニット４００は、検出不能を判定して薬液注入装置１００に無線送信する(ステップＳ１３，Ｓ１４)。すると、図１０に示すように、この検出不能を無線受信した薬液注入装置１００では(ステップＴ１)、“血流を検出できません。脱落検出ユニットを確認して下さい”などの異常警告をタッチパネル１０４の表示出力とスピーカユニット１０５の音声出力とで報知出力する(ステップＴ１７)。

従って、例えば、腕部Ａに装着されていない状態で脱落検出ユニット４００の電源が投入されると、上述のような異常警告が薬液注入装置１００から報知出力されることになる。そこで、作業者が脱落検出ユニット４００を腕部Ａに適切に装着すると、レーザビームがフォトトランジスタ４０４で検出されるので、異常警告の無線送信も停止される。

なお、上述のように異常警告を報知出力した薬液注入装置１００は、薬液注入機構１１７を作動不能とするので(ステップＴ１８)、脱落検出ユニット４００が血流を検出できない状態で薬液注入装置１００が薬液注入を実行することはない。なお、薬液注入装置１００は、操作パネル１０３などで警告リセットが入力操作されるまで警告報知を継続し(ステップＴ１７〜Ｔ１９)、警告リセットが入力操作されると初期状態に復帰する(ステップＴ１９，Ｔ１)。

一方、脱落検出ユニット４００は、図８に示すように、血液で反射されたレーザビームがフォトトランジスタ４０４で検出されると(ステップＳ２)、その検出結果から血流速度を検出し(ステップＳ３)、その血流速度が所定の正常範囲を満足するかを判定する(ステップＳ４)。

脱落検出ユニット４００は、検出した血流速度が正常範囲を逸脱していると(ステップＳ４)、血流異常を判定して薬液注入装置１００に無線送信するので(ステップＳ１７，Ｓ１８)、この場合も、薬液注入装置１００は“血流速度が異常です。患者を確認して下さい”などの異常警告をタッチパネル１０４の表示出力とスピーカユニット１０５の音声出力とで報知出力して薬液注入機構１１７を作動不能とする(ステップＴ１７，Ｔ１８)。

一方、脱落検出ユニット４００は、注入開始を無線受信していない状態で検出した血流速度が正常範囲を満足していると(ステップＳ７，Ｓ４)、その血流速度を自然速度としてデータ記憶し(ステップＳ５)、この記憶完了を薬液注入装置１００に無線送信する(ステップＳ６)。

この記憶完了をデータ受信した薬液注入装置１００は(ステップＴ２)、操作パネル１０３などに注入開始が入力操作されると(ステップＴ３)、注入開始を脱落検出ユニット４００に無線送信するので(ステップＴ４)、この注入開始を無線受信した脱落検出ユニット４００は(ステップＳ７)、開始受信を薬液注入装置１００に無線返信する(ステップＳ８)。

そこで、薬液注入装置１００は、タイムアウトとなるまで注入開始を継続的に無線送信しても(ステップＴ４，Ｔ１６)、開始受信を無線受信しないと(ステップＴ５)、“脱落検出ユニットから応答がありません。脱落検出ユニットか通信状態を確認して下さい”などの異常警告をタッチパネル１０４の表示出力とスピーカユニット１０５の音声出力とで報知出力して薬液注入機構１１７を作動不能とする(ステップＴ１４，Ｔ１５)。

この場合も操作パネル１０３などで警告リセットが入力操作されるまで警告報知が継続され(ステップＴ１３〜Ｔ１６)、警告リセットが入力操作されると注入開始を無線送信する状態に復帰する(ステップＴ１６，Ｔ４)。このため、例えば、作業者が脱落検出ユニット４００との通信状態を改善してから薬液注入装置１００に警告リセットを入力操作すれば、薬液注入装置１００は注入開始の無線送信を再開する(ステップＴ４)。

脱落検出ユニット４００から開始受信を無線受信した薬液注入装置１００は(ステップＴ５)、薬液注入機構１１７の動作範囲などから注入終了を検出するか(ステップＴ１０)、操作パネル１０３などに注入停止が入力操作されるまで(ステップＴ９)、注入動作を実行する(ステップＴ７)。

このとき、薬液注入装置１００は脱落検出ユニット４００との通信状態を常時検出し、その受信状態が所定状態より低下すると(ステップＴ６)、“脱落検出ユニットと通信できません。通信状態を確認して下さい”などの受信警告をタッチパネル１０４の表示出力とスピーカユニット１０５の音声出力とで報知出力して薬液注入機構１１７を作動不能とする(ステップＴ２０，Ｔ２１)。

この場合、薬液注入装置１００は、脱落検出ユニット４００からの受信状態が良好になるまで警告報知と注入停止とを継続するが(ステップＴ２０，Ｔ２１)、受信状態が好転すると自動的に警告報知と注入停止とを解除して注入動作を再開する(ステップＴ６，Ｔ７)。このため、作業者は脱落検出ユニット４００と薬液注入装置１００との通信状態を改善すれば良く、特別な入力操作を実行する必要はない。

また、薬液注入装置１００に開始受信を無線返信した脱落検出ユニット４００は(ステップＳ８)、薬液注入により血流速度が変化する微少な所定時間だけ待機してから(ステップＳ９)、レーザダイオード４０３にレーザビームを出射させ(ステップＳ１０)、血液で反射されたレーザビームをフォトトランジスタ４０４で検出する(ステップＳ１１)。

脱落検出ユニット４００は、このときもフォトトランジスタ４０４でレーザビームが検出されないと(ステップＳ１１)、検出不能を判定して薬液注入装置１００に無線送信する(ステップＳ１３，Ｓ１４)。一方、レーザビームが検出されると(ステップＳ１１)、その検出結果から血流速度を検出し(ステップＳ１２)、この場合も血流速度が所定の正常範囲を逸脱していると(ステップＳ１３)、血流異常を判定して薬液注入装置１００に無線送信する(ステップＳ１７，Ｓ１８)。

一方、血流速度が許容範囲を満足していると(ステップＳ１３)、その血流速度と自然速度との差分が検出され(ステップＳ１４)、図９に示すように、その差分が所定の許容範囲以上かが判定される(ステップＳ１９)。これで差分が許容範囲以上でないと、脱落検出ユニット４００は、注入針２１２が血管Ｖから脱落したと判定し(ステップＳ２１)、脱落警告を薬液注入装置１００に無線送信する(ステップＳ２２)。

脱落検出ユニット４００から脱落警告を無線受信した薬液注入装置１００は(ステップＴ８)、“注入針の脱落が検出されました。注入針を確認して下さい”などの異常警告をタッチパネル１０４の表示出力とスピーカユニット１０５の音声出力とで報知出力して薬液注入機構１１７を作動不能とする(ステップＴ２３，Ｔ２４)。

例えば、血管Ｖに薬液が正常に注入されているときは、その注入により血流速度が変化する。そこで、本形態の脱落検出ユニット４００は、上述のように薬液を注入していない状態の血流速度を自然速度としてデータ記憶しておき、薬液を注入しているときの血流速度と自然速度との差分が許容範囲より低下すると、注入針２１２が血管Ｖから脱落したと判定する。このように判定されると、上述のように薬液注入装置１００から脱落警告が報知出力されるので、作業者は注入針２１２を確認して適切な処置を実行することになる。

なお、この場合も操作パネル１０３などで警告リセットが入力操作されるまで警告報知と注入停止とが継続され(ステップＴ２２〜Ｔ２４)、警告リセットが入力操作されると注入動作は停止したまま注入終了を脱落検出ユニット４００に無線送信する(ステップＴ１２)。この注入終了を無線送信した薬液注入装置１００は全部の動作を終了し、注入終了を無線受信した脱落検出ユニット４００も全部の動作を終了する(ステップＳ２３)。

一方、薬液注入装置１００は、問題なく薬液注入を実行しているとき(ステップＴ７)、薬液注入機構１１７の動作範囲などから注入終了を検出したり(ステップＴ１０)、操作パネル１０３などに注入停止が入力操作されると(ステップＴ９)、注入動作を終了する(ステップＴ１１)。このとき、薬液注入装置１００は注入終了を脱落検出ユニット４００に無線送信して全部の動作を終了するので(ステップＴ１２)、この注入終了を無線受信した脱落検出ユニット４００も全部の動作を終了する(ステップＳ２０)。

なお、本形態の透視撮像システム１０００では、ＭＲＩ装置３００も薬液注入装置１００と有線通信しているので、上述のように薬液注入装置１００が注入動作を一時停止したときは(ステップＴ１４，Ｔ１５，Ｔ２１)、ＭＲＩ装置３００も撮像動作を一時停止し、薬液注入装置１００が注入動作を終了したときは(ステップＴ１１，Ｔ２３)、ＭＲＩ装置３００も撮像動作を終了する(図示せず)。

［実施の形態の効果］
本実施の形態の薬液注入装置１００では、上述のように腕部Ａの注入針２３１が挿入されている血管Ｖにレーザビームを出射し、その血管Ｖを流動する血液で反射されたレーザビームから血流速度を検出する。そして、薬液を注入していない状態の血流速度を自然速度としてデータ記憶し、薬液を注入している状態の血流速度と自然速度との差分が許容範囲より低下すると脱落警告を報知出力する。

このため、注入針２３１が血管Ｖから脱落すると脱落警告が報知出力されるので、作業者は注入針２３１が被験者の血管Ｖから脱落したことを迅速に認識して対処することができる。しかも、本形態の薬液注入装置１００では、上述のように注入針２３１の脱落を検出すると、薬液の注入を自動的に停止するので、注入針２３１が血管Ｖから脱落した状態で薬液の注入が継続されることを自動的に防止することができる。

しかも、血流速度が許容範囲を逸脱した場合にも異常警告を報知出力するので、作業者は血流速度が異常なことも迅速に認識して対処することができる。この場合も、本形態の薬液注入装置１００は薬液の注入を自動的に停止するので、血流速度が異常となった被験者に薬液の注入が継続されることを自動的に防止することができる。

さらに、上述のように薬液注入装置１００が注入動作を停止するとＭＲＩ装置３００も撮像動作を停止するので、無為にＭＲＩ装置３００が稼働することを防止でき、作業者が被験者に実行する処置がＭＲＩ装置３００の動作により阻害されることもない。また、本形態の薬液注入装置１００は、上述のように注入針２３１が血管Ｖから脱落したことを血流速度の変化から検出するので、外乱による精度低下が微小な薬液の脱落検出を簡単な構造で実行することができる。

しかも、レーザダイオード４０３が人体の腕部Ａの皮膚や筋肉などを良好に透過して血液で良好に反射される波長のレーザビームを出射するので、人体の表面から血流速度を良好に検出することができる。特に、その波長のレーザビームのみを光学フィルタ４０６がフォトトランジスタ４０４まで透過するので、周囲の光ノイズをフォトトランジスタ４０４が検出する誤動作を防止することができる。

さらに、本形態の薬液注入装置１００では、レーザダイオード４０３やフォトトランジスタ４０４や無線通信ユニット４０９などを有する脱落検出ユニット４００と、無線通信ユニット１２６やタッチパネル１０４やスピーカユニット１０５などを有する注入装置本体１０１とが別体に形成されている。

そして、脱落検出ユニット４００が注入針２３１の脱落を検出すると無線通信により注入装置本体１０１が脱落警告を報知出力するので、人体に直接に装着する脱落検出ユニット４００を小型軽量化して取り扱いを容易とすることができ、それでいて脱落検出ユニット４００から離反して注入装置本体１０１を手動操作する作業者に脱落警告を確実に認識させることができる。

しかも、注入装置本体１０１は脱落検出ユニット４００からの無線信号の受信状態を常時検出し、その受信状態が所定状態より低下すると受信警告を報知出力するので、通信不良のために警告信号が無線受信できず、脱落警告が出力されないことを防止できる。しかも、脱落警告と受信警告とが一方でも報知出力される状態では薬液の注入が停止されるので、注入針２３１が血管Ｖから脱落したまま薬液の注入が継続されることを自動的に防止できるだけでなく、警告信号を無線受信できない状態のまま薬液の注入が継続されることまでも防止できる。

［実施の形態の変形例］
本発明は上記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装置１００に脱落検出装置が一体に形成されていることを例示したが、その脱落検出装置を薬液注入装置１００とは別個に形成することも可能である。

ただし、前述のように注入針２３１の脱落を検出した場合には、迅速に薬液の注入を停止させる必要があるので、薬液注入装置１００に脱落検出装置が一体に形成されていることは有用である。このため、脱落検出装置を薬液注入装置１００とは別個に形成する場合には、脱落検出装置の警告出力に連動して薬液注入装置１００が注入動作を停止させることが好適である。

さらに、上記形態では薬液注入装置１００が脱落警告や受信警告を報知出力することを例示したが、例えば、その警告をＭＲＩ装置３００の撮像制御ユニット３０２までデータ送信して液晶ディスプレイ３０４などに報知出力させることも可能である。前述のように、撮像制御ユニット３０２は透視撮像ユニット３０１とは別室に設置されるので、その透視撮像ユニット３０１に警告を通達することは有効である。

また、上記形態では薬液注入装置１００をＭＲＩ装置３００の近傍で使用することを想定したが、これをＣＴスキャナ、ＰＥＴ装置、アンギオ装置、ＭＲＡ装置、超音波診断装置、等の近傍で使用することも可能である。さらに、上記形態では脱落検出ユニット４００と注入装置本体１０１とが電波信号で無線通信することを例示したが、その通信方式としては、超音波信号の無線通信、光信号の無線通信、電気信号による有線通信、光信号による有線通信、等も可能である。

また、上記形態では注入針２３１を保持するとともに脱落検出ユニット４００を腕部Ａに貼付する粘着パッド２３２が単純な透明シートからなることを想定したが、図１１に示すように、透明シートからなる粘着パッド２４１に注入針２３１と脱落検出ユニット４００との位置が印刷マーク２４２，２４３で表記されていることも可能である。

この場合、粘着パッド２４１の印刷マーク２４２，２４３の位置に注入針２３１と脱落検出ユニット４００の位置を対応させることにより、注入針２３１と脱落検出ユニット４００との相対位置が適切となるので、容易に注入針２３１の脱落を良好に検出できる状態となる。

さらに、図１２に示すように、上述のような粘着パッド２４６が保護部材として袋状に形成されており、この粘着パッド２４６で脱落検出ユニット４００が封入されることも可能である。この場合、消耗品として交換自在な粘着パッドにより脱落検出ユニット４００の汚損を防止することができるので、脱落検出ユニット４００の消毒が容易となる。

また、図１３に示すように、脱落検出ユニット４３１が充分に小型に形成されており、この脱落検出ユニット４３１の上方に画像撮像手段であるＣＣＤ(Charge Coupled Device)カメラ４３２がアーム４３３で配置されていることも可能である。この場合、脱落検出ユニット４３１の周囲の画像がＣＣＤカメラ４３２で撮像されるので、例えば、この撮像された画像が薬液注入装置１００に無線送信されて画像表示手段となるタッチパネル１０４に表示出力される。

このため、薬液注入装置１００を操作する作業者は、タッチパネル１０４に脱落警告が表示出力されたとき、そのタッチパネル１０４で脱落検出ユニット４３１の周囲の画像も確認することができる。なお、このような画像を常時表示せず、注入針２３１の脱落が検出されたときのみ表示出力するようなことも可能である。

さらに、上記形態では注入針２３１の脱落が検出されると薬液注入装置１００が薬液注入機構１１７を停止させて薬液注入を中止することを例示したが、例えば、注入針２３１の脱落が検出されると延長チューブ２３０を遮断する独自のチューブ遮断手段を脱落検出装置が有していることも可能である(図示せず)。

このようなチューブ遮断手段は、例えば、延長チューブ２３０に装着される独立したユニット構造に形成されており、脱落検出ユニット４００や検出装置本体と無線や有線で通信する。さらに、ソレノイドなどの駆動源で延長チューブ２３０を開閉する機構を有しており、注入針２３１の脱落が検出されると延長チューブ２３０を遮断する。このような脱落検出装置では、注入針２３１の脱落が検出されると独自に延長チューブ２３０を遮断するので、例えば、薬液注入装置１００が脱落検出装置と連動しない場合でも薬液注入を自動的に停止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１２０が実装されているコンピュータプログラムに対応して機能することにより、注入装置本体１０１の各種手段１３１〜が論理的に実現されることを例示したが、例えば、専用の論理回路などのハードウェアで各種手段１３１〜の少なくとも一部を形成することも可能である。

反対に、上記形態では脱落検出ユニット４００の各種手段４１１〜が所定のハードウェアで形成されていることを例示したが、例えば、実装されているコンピュータプログラムに対応して機能するマイクロプロセッサにより各種手段４１１〜を論理的に実現することも可能である。

さらに、上記形態では各種手段４１１〜４１８の全部が脱落検出ユニット４００に搭載されていることを例示したが、その一部ないし全部が注入装置本体１０１や検出装置本体(図示せず)に搭載されていることも可能である。また、前述のように脱落検出装置を薬液注入装置１００とは別個に形成する場合、その脱落検出ユニット４００と検出装置本体とを一体に形成することも可能である。

さらに、上記形態では薬液注入装置１００の一つの凹部１１２に１個の薬液シリンジ２００が装着されることを例示したが、注入ヘッドの複数の凹部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(図示せず)。

また、上記形態では薬液注入装置１００に薬液シリンジ２００が直接に装着されることを例示したが、現在市販されている薬液シリンジ２００には各種サイズが存在するので、例えば、最大サイズの薬液シリンジ２００のみ薬液注入装置１００に直接に装着され、最大以外の各種サイズの薬液シリンジ２００は各々に専用のシリンダアダプタ(図示せず)を介して薬液注入装置１００に装着されるようなことも可能である。

本発明の実施の形態の脱落検出ユニットと薬液注入装置との論理構造を示す模式図である。 透視撮像システムの物理構造を示すブロック図である。 透視撮像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。 薬液注入装置の注入ヘッドに薬液シリンジが装着される状態を示す斜視図である。 脱落検出ユニットの内部構造を示す縦断正面図である。 脱落検出ユニットを人体の腕部に装着する状態を示す斜視図である。 脱落検出ユニットの処理動作を示すフローチャートである。 脱落検出ユニットの処理動作を示すフローチャートである。 注入装置本体の処理動作のメインルーチンを示すフローチャートである。 変形例の粘着パッドで腕部に脱落検出ユニットが装着される状態を示す斜視図である。 他の変形例の粘着パッドで腕部に脱落検出ユニットが装着される状態を示す斜視図である。 脱落検出ユニットの他の変形例を示す斜視図である。

符号の説明

１００ 脱落検出装置でもある薬液注入装置
１０１ 検出装置本体でもある注入装置本体
１１７ 薬液注入機構
１３１ 注入制御手段
１３２ 開始出力手段
１３３ 終了出力手段
１３４ 警告受信手段
１３６ 警告報知手段
１３７ 受信検出手段
１３８ 受信報知手段
２００ 薬液シリンジ
２３０ 延長チューブ
２３１ 注入針
２３２，２４１，２４６ 粘着パッド
２４２，２４３ 印刷マーク
４００，４３１ 脱落検出ユニット
４０３ レーザダイオード
４０４ フォトトランジスタ
４０６ 光学フィルタ
４１１ 開始入力手段
４１２ 終了入力手段
４１３ 流速検出手段
４１４ 速度記憶手段
４１６ 脱落判定手段
４１７ 異常判定手段
４１８ 警告送信手段

Claims (20)

1. 薬液を注入するために人体の表面近傍の血管に穿刺される注入針の脱落を検出する脱落検出装置であって、
   前記注入針が挿入されている前記血管にレーザビームを照射するレーザダイオードと、
   前記血管を移動する血液で反射された前記レーザビームを検出する光検出素子と、
   前記光検出素子の検出結果から血流速度を検出する流速検出手段と、
   前記薬液の注入開始がデータ入力される開始入力手段と、
   前記注入開始の入力以前の前記血流速度を自然速度としてデータ記憶する速度記憶手段と、
   前記薬液の注入終了がデータ入力される終了入力手段と、
   前記注入開始の入力以後で前記注入終了の入力以前に前記血流速度と前記自然速度との差分が所定の許容範囲より減少すると前記注入針の脱落を判定する脱落判定手段と、
   前記脱落が判定されると脱落警告を報知出力する警告報知手段と、
   を有している脱落検出装置。
2. 前記開始入力手段は、薬液シリンジに充填されている前記薬液を前記血管に注入する薬液注入装置から前記注入開始がデータ入力され、
   前記終了入力手段は、前記薬液注入装置から注入終了がデータ入力される請求項１に記載の脱落検出装置。
3. 検出される前記血流速度が所定の正常範囲を逸脱すると異常発生を判定する異常判定手段も有しており、
   警告報知手段は、前記異常発生が判定されると異常警告を報知出力する請求項１ないし２の何れか一項に記載の脱落検出装置。
4. 薬液シリンジに充填されている前記薬液を前記血管に注入する薬液注入装置に前記異常警告をデータ送信する警告送信手段も有している請求項３に記載の脱落検出装置。
5. 薬液シリンジに充填されている前記薬液を前記血管に注入する薬液注入装置に前記脱落警告をデータ送信する警告送信手段も有している請求項１ないし４の何れか一項に記載の脱落検出装置。
6. 少なくとも前記レーザダイオードと前記光検出素子とを有する脱落検出ユニットを有しており、
   前記脱落検出ユニットとは別体に形成されていて少なくとも前記警告報知手段を有する検出装置本体を有しており、
   前記脱落検出ユニットと前記検出装置本体とが無線通信する請求項１ないし５の何れか一項に記載の脱落検出装置。
7. 薬液シリンジに充填されている前記薬液を前記血管に注入する薬液注入装置に前記検出装置本体が一体に組み込まれている請求項６に記載の脱落検出装置。
8. 前記検出装置本体が、
   前記無線信号の受信状態を検出する受信検出手段と、
   検出される前記受信状態が所定状態より低下すると受信警告を報知出力する受信報知手段と、
   を有している請求項６または７に記載の脱落検出装置。
9. 前記人体の前記注入針が挿入されている位置の画像を撮像する画像撮像手段と、
   撮像された前記画像を表示出力する画像表示手段と、を有している請求項１ないし８の何れか一項に記載の脱落検出装置。
10. 前記脱落検出ユニットが前記人体の前記注入針が挿入されている位置の画像を撮像する画像撮像手段も有しており、
    前記検出装置本体が撮像された前記画像を表示出力する画像表示手段も有している請求項６ないし８の何れか一項に記載の脱落検出装置。
11. 少なくとも前記レーザダイオードと前記光検出素子とを有する脱落検出ユニットと、
    前記注入針の位置が表記されていて前記脱落検出ユニットを前記人体表面に着脱自在に貼付する透明な粘着パッドと、
    も有している請求項１ないし１０の何れか一項に記載の脱落検出装置。
12. 前記粘着パッドが前記脱落検出ユニットとは別体で交換自在に形成されており、
    前記粘着パッドに前記脱落検出ユニットの位置も表記されている請求項１１に記載の脱落検出装置。
13. 前記レーザビームを透過して前記脱落検出ユニットを交換自在に封入する保護部材が前記粘着パッドと一体に形成されている請求項１１または１２に記載の脱落検出装置。
14. 少なくとも前記レーザダイオードと前記光検出素子とを有する脱落検出ユニットと、
    この脱落検出ユニットを封入して前記レーザビームを透過する交換自在な保護部材と、
    も有している請求項１ないし１２の何れか一項に記載の脱落検出装置。
15. 前記注入針に前記薬液を流動させる延長チューブが連結されており、
    前記脱落が判定されると前記延長チューブを遮断するチューブ遮断手段も有している請求項１ないし１４の何れか一項に記載の脱落検出装置。
16. 薬液シリンジに充填されている薬液を人体の表面近傍の血管に延長チューブと注入針とにより注入する薬液注入装置であって、
    前記薬液シリンジを駆動する薬液注入機構と、
    前記薬液注入機構を動作制御する注入制御手段と、
    前記注入制御手段が前記薬液注入機構の作動を開始させると前記注入開始を請求項１に記載の脱落検出装置にデータ出力する開始出力手段と、
    前記注入制御手段が前記薬液注入機構の作動を終了させると前記注入終了を前記脱落検出装置にデータ出力する終了出力手段と、
    を有している薬液注入装置。
17. 薬液シリンジに充填されている薬液を人体の表面近傍の血管に延長チューブと注入針とにより注入する薬液注入装置であって、
    前記薬液シリンジを駆動する薬液注入機構と、
    請求項４に記載の脱落検出装置から前記異常警告をデータ受信する警告受信手段と、
    前記異常警告がデータ受信されると前記薬液注入機構を強制停止させる注入制御手段と、
    を有している薬液注入装置。
18. データ受信した前記異常警告を報知出力する警告報知手段も有している請求項１７に記載の薬液注入装置。
19. 薬液シリンジに充填されている薬液を人体の表面近傍の血管に延長チューブと注入針とにより注入する薬液注入装置であって、
    前記薬液シリンジを駆動する薬液注入機構と、
    請求項５に記載の脱落検出装置から前記脱落警告をデータ受信する警告受信手段と、
    前記脱落警告がデータ受信されると前記薬液注入機構を強制停止させる注入制御手段と、
    を有している薬液注入装置。
20. データ受信した前記脱落警告を報知出力する警告報知手段も有している請求項１９に記載の薬液注入装置。

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