JP4960180B2 - 薬液注入装置及び薬液注入システム - Google Patents

Description

本発明は、シリンジのピストンを押すことで同シリンジ内の薬液を被験者に向けて押し出す薬液注入装置及び薬液注入システムに関する。特には、被験者への薬液の注入経路が正常に確保されていない場合であってもそれに好適に対応することができ、かつ、オペレータが注入経路を確保し直すときに薬液が漏出するのを防止できる薬液注入装置及び薬液注入システムに関する。

医療用の透視撮像装置としては、ＣＴ（Computed Tomography）スキャナ、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置、ＰＥＴ（Positron
Emission Tomography）装置、超音波診断装置、ＣＴアンギオ装置、ＭＲアンギオ装置等がある。このような装置を使用するとき、例えば鮮明な画像を得ることなどを目的として患者の体内に造影剤や生理食塩水など（以下、これらを単に「薬液」ともいう）が注入されることもある。

薬液の注入に用いられるシリンジとしては、シリンジ内に薬液がはじめから充填されたプレフィルドタイプと呼ばれるものと、薬液が収容された薬液タンク等から所定量の薬液をシリンジ内に吸引する吸引タイプと呼ばれるものとがある。

特許文献１には、吸引タイプのシリンジを用いる薬液注入装置が開示されている。この例では、シリンジに繋がれたチューブが途中で２つに分岐しており、分岐した一方が患者へと繋がる注入用チューブであり、他方は薬液タンクへと繋がる吸引用チューブである。

分岐部分には例えば三方活栓を利用可能である。オペレータがこの活栓のつまみを操作することで、薬液タンクからシリンジ内へと薬液を吸引できる状態と、シリンジから被験者へと薬液を注入できる状態とに切り替えることができるこのような構成によれば、薬液を吸引する際と薬液を注入する際とでチューブを付け替える必要が無いので、作業を簡素化することができる。一方、被験者に薬液を注入するためには、薬液タンクからシリンジ内に薬液を吸引した後、オペレータが活栓のつまみを操作してシリンジから被験者へ薬液を注入できる状態に切り替える必要がある。仮に、オペレータがこの操作を忘れていたり、あるいは、誤操作によりつまみが十分動かされていなかったりすると、薬液の注入経路が正常に確保されない。

薬液注入経路が正常に確保されているかどうかを判断するためには、例えば、シリンジのピストンに加えられる押圧力（シリンジ内の薬液の圧力に対応する）が所定の範囲内となっているかどうかを調べればよい（例えば特許文献２参照）。押圧力が所定の範囲を超えていた場合には、注入経路が正常に確保されていないと判断して薬液注入装置のピストン駆動機構を停止させ、薬液の注入を中断することができる。
特開２００４−６５７３７号公報 ＷＯ２００５／０３９６７５Ａ１

上述したような構成によれば、薬液注入経路が正常に確保されていない場合にはピストン駆動機構が停止されるので、ピストン駆動機構に過度の負荷がかかったり、シリンジ内及びチューブ内の圧力が異常に上昇したりすることが防止される。

ピストン駆動機構が停止した場合、注入経路を正常に確保し直すためにオペレータは、例えば、針を一旦被験者から抜き、血管に正しく刺さるように針を刺し直す場合がある。
しかしながら、ピストン駆動機構が停止された状態では、薬液の圧力が高まっているため、仮にオペレータが被験者から針を抜いた後、活栓のつまみを開位置としてしまうと、チューブ内の薬液が針先から漏出してしまう可能性があった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、被験者への薬液の注入経路が正常に確保されていない場合であってもそれに好適に対応することができ、かつ、オペレータが注入経路を確保し直すときに薬液が漏出するのを防止できる薬液注入装置及び薬液注入システムを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の薬液注入装置は、シリンダ部材及びそれにスライド可能に挿入されたピストンを有するシリンジを保持し、該シリンジ内の薬液を被験者に向けて押し出す薬液注入装置であって、
前記ピストンを前記シリンダ部材に対して進退移動させるピストン駆動手段と、
前記ピストン駆動手段が前記ピストンを前記シリンダ部材に向けて押圧している間、前記シリンジ内の薬液の圧力を検出する液圧検出手段と、
を備え、
薬液注入経路が正常に確保されているかどうかを判断するための、前記薬液の所定の上限値が設定されており、
前記ピストン駆動手段は、
前記液圧検出手段により検出された前記薬液の圧力が所定の上限値を超えたときに、前記ピストンを進出させる動作を停止し、その後、前記ピストンを引き戻すことを特徴とする。
なお、ピストンを引き戻す距離は、前記シリンジ内が負圧とならない範囲であることが好ましい。

本発明の薬液注入装置によれば、例えば被験者への注入経路が正常に確保されていない状態で注入を開始しようとした場合、液圧検出手段により検出された薬液の圧力が所定の上限値を超えた時点でピストンを進出させる動作が停止される。この状態では、シリンダ内やそれに接続されたチューブ内の薬液の圧力が上昇しているが、本装置では、その後、ピストンを引き戻す動作を行うようにしているので、シリンジ内及びチューブ内の薬液の圧力を下げることができ、したがって、仮にオペレータが被験者から針を抜いたとしても、針先から薬液が漏出することはない。また、ピストンの引戻し動作は、シリンジ内が負圧とならない範囲で行われるため、シリンジ内に薬液が逆流することもない。

本発明の薬液注入装置は、また、前記ピストン駆動手段が前記ピストンを引き戻す間も、前記液圧検出手段によって前記薬液の圧力の検出が行われ、
その検出結果に基づいて、シリンジ内の前記薬液の圧力が所定の値にまで低下したと判断された時点で、前記ピストン駆動手段によるピストンの引戻し動作を停止するものであってもよい。

本発明の薬液注入装置は、また、前記ピストン駆動手段が前記ピストンを引き戻す間も、前記圧力センサによって前記ピストンからの反力の大きさが検出され、反力がゼロとなった時点で前記ピストン駆動手段による引戻し動作を停止するものであってもよい。

本発明の薬液注入システムは、上記本発明の薬液注入装置と、それに接続された、薬液の注入状況を表示可能なディスプレイ付きコントローラと、を備える。そして、前記液圧検出手段の検出結果に基づいて前記ピストン駆動手段による薬液注入動作が停止された時点で、前記ディスプレイに注入動作が停止された旨のアラームが表示される構成となっている。

上述したように、本発明によれば、被験者への薬液の注入経路が正常に確保されていない場合であってもそれに好適に対応することができ、かつ、オペレータが注入経路を確保し直すときに薬液が漏出するのを防止できる薬液注入装置及び薬液注入システムを提供することができる。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の実施の一形態を説明する。図１は、本発明の薬液注入装置の一例を示す斜視図である。なお、薬液注入装置とディスプレイとを備えた薬液注入システムについては第２の実施形態で説明する。

図１に示すように、本実施形態の薬液注入装置１１０は、全体として細長い形状をしており、その上面の前方側は、シリンジ２００が装着される凹部１１４が設けられている。凹部１１４は、シリンジ２００の形状に対応し、半円筒型に形成されている。凹部１１４は、装置１１０の長さ方向に延び、装置１１０全体のおよそ半分の長さにわたって形成されている。

シリンジ２００は従来一般的なものであり、筒状のシリンダ部材２１０と、それにスライド自在に挿入されたピストン２２０と、を有している。シリンダ部材２１０の先端（図示上側）には、不図示のチューブが接続される導管部２１５が形成されている。シリンダ部材２１０の後端にはフランジ部２１１が形成されている。
ピストン２２０の先端にはガスケット２２３（図２参照）が設けられており、後端は円板状のフランジ部２２１となっている。このフランジ部２２１の背面は平坦な面となっている。

図１に示すように、凹部１１４の長さ方向ほぼ中央には、シリンジ２００のフランジ部２１１（詳細下記）を保持するための保持部材１２２、１２２が設けられている。保持部材１２２、１２２は、フランジ部２１１を両側から挟んで保持する一対の部材であり、シリンダ部材２１０のフランジ部２１１が挿入される円弧状の溝を有している。

凹部１１４の後端付近には、ピストン２２０をスライド移動させるピストン駆動機構１３０が配置されている。

図２に示すように、ピストン駆動機構１３０は、不図示のモータを駆動源として回転するスクリューシャフト１３７と、該スクリューシャフト１３７の前側（図示左側）に取り付けられ、スクリューシャフト１３７の回転に応じてシャフトに沿う方向に往復移動する略円筒状のホルダ部材１３５と、を有している。

ホルダ部材１３５は、ピストン２２０のフランジ部２２１の背面に接する押圧部材１３２を有している。押圧部材１３２は、平たい円柱を横向きにしたような形状をしており、ピストンのフランジ部２２１の背面を押圧するための平坦な押圧面１３２ａを有している。押圧部材１３２の外周の左右両側からは、爪部１３３、１３３がフランジ部２２１側（前方）に向かって延び出している。爪部１３３は、ピストンのフランジ部２２１の左右両端に係止される。

図１の例では、シリンジ２００全体を下向きに移動させることで、シリンジ２００が凹部１１４にセットされ、シリンダ部材２１０のフランジ２１１が保持部材１２２の溝内に嵌り込む。これにより、シリンダ部材２１０の軸方向及び径方向の位置が固定される。

再び図２を参照する。ピストン駆動機構１３０の押圧部材１３２の背面側からは、細長い円筒部１３１が後方（図示右側）に向かって延び出している。円筒部１３１の内側には、スクリューシャフト１３７が螺合するボールねじナット（不図示）が取り付けられている。スクリューシャフト１３７はモータ等の駆動源（不図示）からの動力を受けて、その場で正逆回転する。スクリューシャフト１３７を所定数回転させると、それに応じた距離だけ、ホルダ部材１３５が前後方向（図示左右方向）に移動する。

押圧部材１３２の押圧面１３２ａには、ピストン２２０に加えられる押圧力（ピストン２２０からの反力）の大きさを検出するためのロードセル（圧力センサ）１３８が取り付けられている。なお、図２ではロードセル１３８は押圧部材１３２内に食い込むように描かれているが、ロードセル１３８が押圧面１３２ａの表面に配置されていてもよい。

図示は省略するが、薬液注入装置１１０は、ピストン駆動機構１３０の動作を制御する制御手段を内蔵している。この制御手段が所定の制御プログラムに従って駆動源（モータ等）を動作させることにより、ピストン２２０が、所定の速度で所定の距離移動させられる。制御手段は、また、ロードセル１３８の検出結果に基づいてピストン駆動機構１３０の動作を制御する。

図３には、シリンジの導管部２１５に活栓付きチューブＴを接続した状態が示されている。
この活栓付きチューブＴは三方活栓７８を有している。三方活栓７８から図示左方に分岐する経路は、被験者に薬液を注入するための注入チューブ７３ａで構成されている。このチューブ７３ａの先端には留置針７４が取り付けられている。三方活栓７８から図示上方に分岐する経路は、薬液タンク（不図示）に入っている薬液をシリンジ内に吸引するための吸引チューブ７３ｂで構成されている。

三方活栓７８は、オペレータが指でつまんで回すことができる平たいつまみ７９を有している。図３の例では、つまみ７９の一端にインジケータ７９ａ（例えば「OFF」の文字が刻印されたもの）が付されている。

図３に示すように、このインジケータ７９ａが注入チューブ７３ａ側となるようにつまみ７９が回されると、薬液タンクからシリンジ内へと薬液を吸引できる状態となる。一方、図６に示すように、インジケータ７９ａが吸引チューブ７３ｂ側となるようにつまみ７９が回されると、シリンジから被験者へと薬液を注入できる状態となる。
ただし、図４、図５に示すように、つまみ７９のインジケータ７９ａが注入チューブ７３ａ側と吸引チューブ７３ｂ側との中間位置を向いている場合、いずれの経路の閉鎖されたままである。

次に、以上のように構成された本実施形態の薬液注入装置の動作について、図３〜図６を参照して説明する。図３〜図６はそれぞれ、薬液タンクからシリンジ内への薬液の吸引、薬液注入のためのピストン押圧動作、ピストン引戻し動作、及び、再度のピストン押圧動作を示している。

まず、空のシリンジを薬液注入装置にセットした後、図３に示すように、薬液タンクからシリンジ内へと薬液を吸引する。図３の状態では、注入チューブ７３ａ先端の留置針７４が被験者の腕など（不図示）に差し込まれると共に、吸引チューブ７３ｂの先端が薬液タンク（不図示）に接続されている。三方活栓７８のつまみ７９は、インジケータ７９ａが注入チューブ７３ａ側を向く位置とされており、これにより、薬液タンクからシリンジ内へと薬液を吸引できる状態となっている。

この状態で、ピストン駆動機構１３０の駆動源を駆動し押圧部材１３２を退避させ、押圧部材１３２に連結されているピストン２２０を所定距離だけ引く。これにより、シリンジ２００内が負圧となり、薬液タンク内の薬液が活栓付きチューブＴを介してシリンジ２００内に吸引される。

こうしてシリンジ２００内の所定量の薬液が吸引されピストン駆動手段の動作が停止したら、次いで、オペレータは、活栓のつまみ７９を吸引チューブ７３ｂ側に回して、シリンジから被験者へと薬液を注入できる状態にする。ここで、図４に、活栓のつまみ７９が十分に回されなかった状態を示す。図４の状態では、つまみ７９は、インジケータ７９ａが注入チューブ７３ａ側と吸引チューブ７３ｂ側との中間位置を向く位置とされている。この状態では、シリンジ内から被験者へと薬液を注入することはできない。

この状態で、オペレータが所定のスタートボタンを押して、薬液注入を開始するべくピストン駆動機構１３０の駆動を開始させると、押圧部材１３２が進出させられてピストン２２０がシリンダ部材２００側へと押圧される（矢印Ａ参照）。ピストン駆動機構１３０を駆動させている間、ロードセル１３８によりピストン２２０に加えられる押圧力（ピストンからの反力）が検出される。ロードセル１３８による押圧力の検出は、この例では、所定の時間間隔で実施されている。ロードセル１３８の検出結果をみることで、間接的に、シリンジ内の薬液の圧力を知ることができる。図４の状態では、活栓７８が閉塞されているので、ピストン２２０はシリンジ２１０内にほとんど押し込まれず、ピストン駆動機構１３０の駆動を続けるにつれて（つまり押圧部材１３２を進出させようとするにつれて）、押圧力が増大する。

その後、ロードセル１３８の検出結果が所定の上限値を超えた時点でピストン駆動機構１３０の駆動が停止される。

ロードセルの検出結果が所定の上限値を超えるということは、シリンジ内の薬液の圧力が所定の値に達していることを意味する。このように、本実施形態の構成によれば、注入経路が正常に確保されていないおそれがある場合にピストン駆動機構の動作が停止されるので、ピストン駆動機構に過度の負荷がかかるのを防止することができる。また、シリンジ内やチューブ内の薬液の圧力が高くなりすぎて、シリンジやチューブ等が破損したり、活栓とチューブを繋ぐ接続部分などが外れたりするのを防止することができる。

ところで、上記のようにピストン駆動機構１３０の駆動を停止させた時点では、ピストン２２０がシリンダ部材２１０に向けて押圧されたまま状態となっているので、シリンジ内及びチューブ内の薬液の圧力が上昇している。そのため、この状態で、もし、留置針７４が被験者から抜かれ、活栓のつまみ７９が吸引チューブ７３ｂ側に回される（シリンジから被験者へと薬液を注入できる状態になる）と、留置針７４から薬液が漏出する可能性がある。

そこで本実施形態の装置では、これを防止するため、ピストン駆動機構１３０の駆動を停止させた後に、図５に示すように、ピストン駆動機構１３０を上記とは逆に駆動させてピストン２２０を所定の距離だけ引き戻す動作を行う（矢印Ｂ方向）。

この際に引き戻す「所定の距離」は、シリンジ２００内が負圧にならない範囲で設定すればよい。具体的には、ピストン２２０を予め設定した距離だけ引き戻すようにしてもよい。

あるいは、この引戻し動作中にもロードセル１３８でピストン２２０からの反力を検出し、その検出結果が所定の範囲内となった時点で（例えば、ほぼゼロとなった時点で）、引戻し動作を停止するようにしてもよい。

上記のようにピストン２２０を所定の距離だけ引き戻すことにより、シリンジ２００内及びチューブＴ内の薬液の圧力が低下する。したがって、その後、図６に示すようにオペレータが活栓のつまみ７９を回してシリンジから被験者へと薬液を注入できる状態としたとしても、留置針７４から薬液が漏出することはない。

次いで、オペレータは、針を血管に刺し直すなどして、シリンジから被験者までの薬液の経路を正常に確保する。そして、オペレータが薬液注入装置１１０上の所定のスタートボタン（一例）を押すことにより、図６に示すようにピストン駆動手段１３０が駆動され、薬液の注入が開始される。図６の状態では、活栓のつまみ７９が所定の位置まで回されているので、シリンジ内の薬液はチューブＴを介して、支障なく被験者へと注入される。

その後、従来公知の手法によりピストン駆動手段の駆動が停止され、シリンジ内から被験者への所定量の薬液の注入が完了する。

以上説明したような本実施形態の薬液注入装置によれば、図４に示すように注入経路が正常に確保されていない状態で、注入を開始しようとしたとしても、ロードセル１３８の検出結果が所定の上限値を超えたところでピストン駆動機構１３０の動作が停止される。この状態では、シリンジ２００内及びチューブＴ内の薬液の圧力が上昇しているので、もし留置針７４を被験者から抜いてしまうと薬液が漏出する可能性がある。しかしながら、図５に示したように、ピストン駆動機構１３０の動作を停止した後、ピストンを少し引く動作を行うようにしているので、シリンジ内及びチューブ内の薬液の圧力が下がり、針を被験者から抜いたとしても薬液が漏出することはない。

以上、本発明の一形態について説明したが、本発明の薬液注入装置は上記の構成の他にも種々変更可能である。
（第２の実施形態）
図７は、薬液注入装置とディスプレイとを備えた薬液注入システムを示す斜視図である。この薬液注入システム１００は、薬液注入装置１１０と、ケーブル１０２を介してそれに接続されたディスプレイ付きコントローラ１０１と、を有している。同図に示す薬液注入装置１１０は、２本のシリンジを搭載できるものである。このように、本発明の薬液注入装置は複数のシリンジを搭載できるものであってもよい。

図７の薬液注入システム１００においても、第１の実施形態と同様、薬液の注入を行うべくピストン駆動機構を動作している間、ピストンからの反力をロードセルで検出する。そして、そのロードセルの検出結果が所定の上限値を超えたところでピストン駆動機構の動作を停止させる。その後、ピストンを少し引くことで、針先からの薬液の漏出が防止される。

コントローラ１０１のディスプレイ１０４には、薬液注入中の、注入状況（例えば、薬液の圧力や注入速度、及び、シリンジ内の薬液の残量など）をリアルタイムに表示することができる。また、ロードセルの検出結果に基づいてピストン駆動機構の動作が停止された際に（図４参照）、例えば図８の画面１０４に示すような、注入動作が停止された旨のアラームを表示してもよい。特には、薬液注入経路が正確に確保されているかどうか、及び、注入経路を再設定させるためのアラームが表示されるようになっていてもよい。

以上、本発明の一例について説明してきたが、本発明は上記した具体的な構成に限定されるものではない。例えば、シリンジの構成に関し、シリンダ部材内にガスケットのみが挿入されており、薬液注入装置に設けられた所定の連結部材を同ガスケットの背面に連結させてガスケットを進退移動させるタイプ（ロッドレスタイプ、フロントローディングタイプなどと呼ばれる）のシリンジを扱う薬液注入装置とすることもできる（例えば米国特許第４６７７９８０号明細書、米国特許第６５６９１２７号明細書参照）。

また、ロードセルに代えて、シリンジ内の薬液の圧力の大きさをより直接的に検出する液圧検出手段を利用してもよい。例えば、薬液からの反力を受けたときに比較的変形しやすいガスケット（内面側が薬液に接し、外面側にはピストンロッドが接続されている）と、そのガスケットが変形したときに同ガスケットにより押されて移動する棒状部材と、を有するセンサ構造を利用してもよい。シリンジ内の薬液の圧力が高い場合、ガスケットが大きく変形し、棒状部材がより長い距離押し出される。この、ガスケットの移動量を検出することで、薬液の圧力をより直接的に知ることができる。

本発明の薬液注入装置の一例を示す斜視図である。 図１の薬液注入装置の構成を示す横断面図である。 薬液注入装置の動作を説明するための平面図である（初期状態）。 薬液注入装置の動作を説明するための平面図である（薬液注入）。 薬液注入装置の動作を説明するための平面図である（注入停止）。 薬液注入装置の動作を説明するための平面図である（薬液注入）。 薬液注入システムの一例を示す斜視図である。 ディスプレイに表示されるアラームの一例を示す図である。

符号の説明

７８ 三方活栓
７９ つまみ
７９ａ インジケータ
１００ 薬液注入システム
１１０ 薬液注入装置
１１４ 凹部
１２２ 保持部材
１３０ ピストン駆動機構
１３２ 押圧部材
１３２ａ 押圧面
１３３ 爪部
１３５ ホルダ部材
１３７ スクリューシャフト
１３８ ロードセル
２００ シリンジ
２１０ シリンダ部材
２１１ フランジ部
２１５ 導管部
２２０ ピストン
２２１ フランジ部
２２３ ガスケット

Claims (7)

1. シリンダ部材及びそれにスライド可能に挿入されたピストンを有するシリンジを保持し、該シリンジ内の薬液を被験者に向けて押し出す薬液注入装置であって、
   前記ピストンを前記シリンダ部材に対して進退移動させるピストン駆動手段と、
   前記ピストン駆動手段が前記ピストンを前記シリンダ部材に向けて押圧している間、前記シリンジ内の薬液の圧力を検出する液圧検出手段と、
   を備え、
   薬液注入経路が正常に確保されているかどうかを判断するための、前記薬液の所定の上限値が設定されており、
   前記ピストン駆動手段は、
   前記液圧検出手段により検出された前記薬液の圧力が前記所定の上限値を超えたときに、前記ピストンを進出させる動作を停止し、その後、前記ピストンを引き戻すことを特徴とする薬液注入装置。
2. 前記ピストン駆動手段が前記ピストンを引き戻す間も、前記液圧検出手段によって前記薬液の圧力の検出が行われ、
   その検出結果に基づいて、シリンジ内の前記薬液の圧力が所定の値にまで低下したと判断された時点で、前記ピストン駆動手段によるピストンの引戻し動作を停止する、請求項１に記載の薬液注入装置。
3. 前記液圧検出手段が、前記ピストンからの反力の大きさを検出する圧力センサである、請求項１又は２に記載の薬液注入装置。
4. 前記ピストン駆動手段が、前記ピストン後端のフランジ部の背面を押す押圧部材を有し、
   前記圧力センサは、前記フランジ部の背面と前記押圧部材との間に配置されている、請求項３に記載の薬液注入装置。
5. 前記ピストン駆動手段が前記ピストンを引き戻す間も、前記圧力センサによって前記ピストンからの反力の大きさが検出され、反力がゼロとなった時点で前記ピストン駆動手段による引戻し動作を停止する、請求項３又は４に記載の薬液注入装置。
6. 前記シリンジには、分岐した一方が薬液タンクへと繋がり、他方が留置針へと繋がる、三方活栓付きのチューブが接続される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の薬液注入装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の薬液注入装置と、
   それに接続された、薬液の注入状況を表示可能なディスプレイ付きコントローラと、を備え、
   前記液圧検出手段の検出結果に基づいて前記ピストン駆動手段による薬液注入動作が停止された時点で、前記ディスプレイに注入動作が停止された旨のアラームが表示される薬液注入システム。

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