JP6139229B2 - コントローラ装置および薬液注入装置 - Google Patents

Description

本発明は、可動装置に搭載されている駆動機構の動作を遠隔制御するためのコントローラ装置に関し、特に、シリンジに充填された薬液を被験者に注入する薬液注入装置において、ピストン駆動機構の動作制御に好適に用いることができるコントローラ装置に関する。

医療用の画像診断装置としては、ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、ＰＥＴ装置、アンギオ装置およびＭＲＡ装置などがある。これらの装置を使用する際は、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多い。

通常、薬液はシリンジに充填されている。シリンジは、薬液を収容するシリンダと、シリンダ内に進退移動可能に挿入されたピストンとを有している。シリンダの先端には、延長チューブを介して注入針またはカテーテルが接続され、この注入針またはカテーテルを被験者の血管に穿刺し、その状態でピストンを前進させることで、シリンジ内の薬液を被験者に注入することができる。

画像診断のための薬液の注入には、薬液注入装置が用いられることが多い。薬液注入装置は、シリンダが固定された状態でピストンを前進させるピストン駆動機構を有している。ピストン駆動機構の動作制御の方式で薬液注入装置を分類すると、薬液注入装置を２種類に大別することができる。１つの方式は、注入プロトコルが、撮像部位、被験者の体重等に応じて設定され、設定された注入プロトコルに従ってピストン駆動機構の動作を制御する方式である。もう１つの方式は、操作者によるハンドコントローラの操作に従ってリアルタイムにピストン駆動機構の動作を制御する方式である。例えば、アンギオ検査用の造影剤を注入する薬液注入装置は、この方式で制御されることがある。

ピストン駆動機構のリアルタイム制御に用いられるハンドコントローラは、シリンジが搭載される薬液注入装置本体にケーブルを介して接続されるコントローラ本体を有している。コントローラ本体は、操作者により操作される操作部材と、操作部材の操作量を直接または間接的に検出する検出器と、検出器による検出結果に対応してピストン駆動機構の動作を制御する制御部とを有している。このような構成によれば、操作部材の操作量に従って、薬液の注入速度を制御することができる（例えば特許文献１、２）。操作部材としては、コントローラ本体に対してスライドさせるレバータイプ、およびコントローラ本体に対して押し込まれるボタンタイプが代表的である。これらのうちボタンタイプの操作部材は、操作感がシリンジの操作と似ているため好まれる傾向がある。

国際公開公報第２００５／１２０３４３号 国際公開公報第２００６／０５４６５０号

しかしながら、ボタンの押し込み操作によってピストン駆動機構の動作を制御するコントローラは、ボタンの押し込み量が大きいほうが薬液の注入速度をより細かく制御できるため、ボタンの押し込み量を確保できるように、ボタンがコントローラ本体から大きく突出して設けられることが多い。ボタンの突出量が大きいと、操作者が意図せずに誤ってボタンを押してしまったり、コントローラの落下、あるいは他の物への衝突などによりボタンが押し込まれてしまったりして、その結果、意図しない注入速度で薬液が注入されてしまう可能性が高くなる。

本発明の目的は、手動操作によって駆動機構の動作を制御するのに用いられるコントローラ装置において、意図せずに操作部材が変位することを防止できるコントローラ装置、およびこのコントローラ装置を備えた薬液注入装置を提供することである。

本発明のコントローラ装置は、可動装置に搭載されている駆動機構の動作を制御するためのコントローラ装置であって、
前記駆動機構の動作の制御のために手動で操作され、操作されることにより変位するように支持された操作部材と、
前記操作部材が変位することによって、前記操作部材の変位量に対応した変位量だけ変位するように前記操作部材と連動する作動部材と、
前記作動部材の変位を検出し、前記作動部材の変位に対応した検出信号を出力する変位検出センサと、
を有し、
前記操作部材は、
操作者によって操作される際に前記操作者が触れる部分である操作部を有する主操作部材と、
前記操作部内で前記主操作部材の表面から一部分を突出させて、前記主操作部材の内部に押し込まれる方向に変位するように支持されたロック解除ボタンと、
前記ロック解除ボタンが押し込まれていないときは前記作動部材の変位を不能とし、前記ロック解除ボタンが押し込まれることによって前記作動部材の変位を可能とするように前記作動部材の動作を制限するロック部材と、
を有する。

また、本発明の薬液注入装置は、シリンダと該シリンダ内に進退移動可能に挿入されたピストンとを有するシリンジに充填されている薬液を被験者に注入する薬液注入装置であって、
上記本発明のコントローラ装置と、
前記シリンダを保持するシリンダ保持機構と、
前記シリンダ保持機構によって前記シリンダが保持されたシリンジの前記ピストンを前記シリンダ内に押し込むように動作させるピストン駆動機構と、
前記コントローラ装置の前記変位検出センサから出力された検出信号に対応して前記ピストン駆動機構の動作を制御する駆動制御手段と、
を有する。

本発明によれば、操作部材の操作によって作動部材を変位させることで、この作動部材の変位が変位検出センサで検出され、操作部材の操作に応じた検出信号が変位検出センサから出力されるので、この検出信号を利用して駆動機構の動作を制御することができる。ここで、操作部材は主操作部材とロック解除ボタンとを有し、ロック解除ボタンが押し込まれない限り主操作部材の操作ができないため、意図せずに主操作部材が操作されることを防止できる。しかもロック解除ボタンは主操作部材の操作部に配置されているので、通常の操作部材の操作だけでロック解除ボタンを操作することができ、ロック解除ボタンのための特別な操作は不要である。

本発明の一実施形態による透視撮像システムの外観を示す斜視図である。 図１に示す薬液注入装置の斜視図である。 図１に示す薬液注入装置のブロック図である。 図２に示すハンドコントローラの斜視図である。 図４に示すハンドコントローラの、左カバーを取り外した斜視図である。 図４に示すハンドコントローラの分解斜視図である。 図４に示すハンドコントローラの、左カバーを取り外した状態での側面図である。 図４に示す操作ボタンの正面側から見た縦断面図である。 図７に示す筒状部材の側面図である。 図７に示す筒状部材の後面図である。 図４に示す作動部材の側面図である。 図４に示す作動部材の平面図である。 図４に示すハンドコントローラにおいて、操作ボタンが操作されていないときの操作ボタンおよび作動部材の状態を示す側面図である。 図４に示すハンドコントローラにおいて、ロック解除ボタンが操作されたときの操作ボタンおよび作動部材の状態を示す側面図である。 図４に示すハンドコントローラにおいて、ロック解除ボタンおよび主ボタンが操作されたときの操作ボタンおよび作動部材の状態を示す側面図である。 ハンドコントローラの他の形態の側面図である。 図１５に示すハンドコントローラの外装体の一部を取り外した側面図である。 図１６に示すボタンモジュールの側面図である。 図１６に示すボタンモジュールの上面図である。 図１６に示すボタンモジュールの斜視図である。 図１６に示すボタンモジュールの、操作ボタンが操作されていないときの、図１８の２０−２０線断面図である。 図１６に示すボタンモジュールの、操作ボタンが操作されていないときの、図１８の２１−２１線断面図である。 ロック解除ボタンが操作されたときの、図２１と同様の断面図である。 ロック解除ボタンが操作され、さらに主ボタンが押し込まれたときの、図２１と同様の断面図である。 図１５に示すハンドコントローラを操作者が使用のために握っている状態を示す図である。

図１を参照すると、透視撮像装置２００と、可動装置である薬液注入装置１００とを有する、本発明の一実施形態による透視撮像システム１０００が示されている。透視撮像装置２００と薬液注入装置１００とは、相互間でデータの送受信を行なえるように互いに接続されることができる。

透視撮像装置２００は、撮像動作を実行するスキャナ２０１と、スキャナ２０１の動作を制御する撮像制御ユニット２１０とを有している。透視撮像装置２００としては、ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、ＰＥＴ装置、アンギオ装置および超音波画像診断装置など、任意の透視撮像装置であってよい。また、薬液注入装置１００についても、透視撮像装置に適合する任意の薬液注入装置を用いることができる。

薬液注入装置１００は、例えば図２に示すように、スタンド１２１の上部に旋回アーム１２２を介して取り付けられた注入ヘッド１１０と、注入制御ユニット１０１とを有している。注入制御ユニット１０１は、メイン操作パネル１０３および表示デバイスと入力デバイスを兼ねたタッチパネル１０４を有する注入制御ユニット本体１０６と、を有する。注入制御ユニット１０１および注入ヘッド１１０は、それぞれケーブル３０１、３０２を介して電源ユニット６００に接続されている。電源ユニット６００にはケーブル３０３を介してハンドコントローラ４００が接続されている。ハンドコントローラ４００は、中継コネクタを有する別のケーブル（不図示）を用いて延長して電源ユニット６００に接続されていてもよい。また、注入制御ユニット１０１には、ケーブル３０４を介してハンドスイッチ５００を接続することもできる。さらには、フットスイッチ（不図示）が、注型コネクタを有するさらに別のケーブル（不図示）を用いて延長して電源ユニット６００に接続されていてもよい。ハンドスイッチおよびフットスイッチは、それぞれボタンを有しており、ボタンを押すことにより注入が開始され、ボタンを離すことにより注入が停止されるように構成されている。図示した形態では、各ユニットがケーブルを介して接続されているが、これらの接続の少なくとも一部は無線接続されていてもよい。

注入ヘッド１１０は、薬液として例えば造影剤や抗がん剤が充填されたシリンジ８００を着脱自在に装着する。シリンジ８００は、薬液を保持し先端に導管が形成されたシリンダと、シリンダ内に進退移動可能に挿入されたピストンとを有する。注入ヘッド１１０は、シリンダを直接または適宜のアダプタ（不図示）を介して間接的に保持するシリンダ保持機構１１１と、シリンダ保持機構１１１によって保持されたシリンジ８００のピストンをシリンダ内に押し込むように動作させるピストン駆動機構１１２（図３参照）とをさらに有する。

なお、シリンジ８００は、アンギオ検査用の造影剤が充填されている場合は、シリンダに被せられる保護カバーをさらに有する。シリンジ８００は、薬液が充填された状態で製剤メーカーから提供されるプレフィルドタイプのシリンジであってもよいし、医療現場で薬液を充填した現場充填タイプのシリンジであってもよい。さらに、シリンジ８００には、ＲＦＩＤタグ（不図示）が装着されていてもよい。ＲＦＩＤタグには、例えば、シリンジ８００に充填されている薬液に関する、製造メーカー、薬液の種類、品番、含有成分（特に、薬液が造影剤の場合はヨード含有濃度など）、充填量、ロット番号、消費期限などの他に、シリンジに関する、製造メーカー、品番といった固有識別番号、許容圧力値、シリンジの容量、ピストンストローク、必要な各部の寸法、ロット番号などの情報を記録することができる。これらの情報は、適宜のリーダ装置で読み出されて薬液注入装置１００や透視撮像装置２００へ送られ、注入条件の設定や撮像条件の設定に利用されることができる。シリンジ８００がＲＦＩＤタグを有する場合、シリンジ８００が注入ヘッド１１０にされることでＲＦＩＤタグに記録されている情報を読み出せるような位置にリーダが設置されていることが好ましい。

図３に、薬液注入装置１００のブロック図の一例を示す。

図３に示すように、薬液注入装置１００は、駆動制御手段として機能するコンピュータブロック１３０と、入力デバイス１０７と、表示デバイス１０８と、駆動モータによって駆動されるピストン駆動機構１１２とを有する。

入力デバイス１０７は、図２に示したメイン操作パネル１０４およびタッチパネル１０４に相当し、薬液注入装置１００の各種設定に関するデータ等の入力を受け付け、入力されたデータをコンピュータブロック１３０へ送る。表示デバイス１０８は、図２に示したタッチパネル１０４に相当し、コンピュータブロック１３０からの指令によって、薬液注入装置の設定および動作などに関する種々の情報を表示する。

コンピュータブロック１３０は、いわゆるワンチップマイコンとして構成されており、ＣＰＵ１３１、ＲＯＭ１３２、ＲＡＭ１３３、インターフェース（Ｉ／Ｆ）１３４などのハードウェアを有している。

ＲＯＭ１３２にはコンピュータプログラムが実装されており、このコンピュータプログラムに対応して各種の処理動作を実行することで、ＣＰＵ１３１は薬液注入装置１００の各部を統合制御する。なお、入力デバイス１０７、表示デバイス１０８およびピストン駆動機構１１２の駆動モータなどは、実際には駆動回路などを介してコンピュータブロック１３０に接続されるが、図２では、説明を簡単とするため、直接接続されているように図示している。

また、コンピュータブロック１３０は、ハンドコントローラ４００の操作に応じた出力に従った回転速度でピストン駆動機構１１２の駆動モータを駆動させる。

薬液注入装置１００は、メモリーカードリーダ１２０をさらに備えることもできる。メモリーカードリーダ１２０は、記録媒体に記録されているデータを読み出したり、書き換えたり、消去したりすることができるデバイスである。メモリーカードリーダ１２０を有することによって、被験者情報の入力および注入履歴の管理などを、記録媒体を介して容易に行なうことができる。また、ＲＯＭ１３２に実装されるコンピュータプログラムを更新する場合も、更新プログラムが記録された記録媒体から更新プログラムを読み出して容易に更新することができる。

利用可能な記録媒体としては、ＣＦカードおよびＳＤカードなどが挙げられ、メモリーカードリーダ１２０は、利用する記録媒体に適合するリーダとされる。メモリーカードリーダ１２０は１つであってもよいし複数であってもよい。また、薬液注入装置１００がメモリーカードリーダ１２０を有する場合、図２に示すように、注入制御ユニット本体１０６は、記録媒体を挿入するための１つまたは複数のスロット１０９を有し、記録媒体はこのスロット１０９を介してメモリーカードリーダ１２０に装着される。

以下、ハンドコントローラ４００について、図５〜７等を参照して詳しく説明する。以下のハンドコントローラ４００説明において「前」、「後」の方向をいうとき、ケーブル５００が接続された側を「後」、それと反対側を「前」とする。また、「上」、「下」の方向は、操作ボタン４０５がハンドコントローラ４００の外装体から突出する向きを「上」、それと反対側の向きを「下」という。

ハンドコントローラ４００は、右ケース４０２および左ケース４０３からなる中空構造の外装体を有し、その内部に主要な構造が収納されている。外装体は、操作者が握って操作するのに適したサイズの略円筒形状を有している。外装体の材料は特に限定されないが、任意の形状に形成し易いという観点からは合成樹脂で形成することが好ましい。外装体を合成樹脂で形成する場合、樹脂の材料は任意に選択することができ、例えば、必要な強度を確保するためポリカーボネート製とすることができる。また、図４に示すように、滑り止め４０４が右ケース４０２および左ケース４０３に付加されていてもよい。滑り止め４０４は、例えばエラストマー材料で形成することができる。右ケース４０２および左ケース４０３への滑り止め４０４の形成は、例えば二重成形で形成することができる。あるいは、予め形成された滑り止め４０４を右ケース４０２および左ケース４０３へ接着によって貼り付けることもできる。

外装体の後端からはケーブル３０３が延びており、ケーブル３０３の先端は電源ユニット６００（図２参照）に接続されている。外装体の前端部には、ピストン駆動機構１１２（図３参照）の動作の制御のために操作者によって手動で操作される操作部材である操作ボタン４０５が、外装体の半径方向に突出している。

外装体の内部に配置されているのは、操作ボタン４０５を突出方向（外装体の半径方向外側に向かう方向）に付勢する付勢部材である操作ボタン付勢ばね４６１、操作ボタン４０５の操作によって変位する作動部材４３０、作動部材４３０の前後方向の位置を検出する変位検出センサユニット４４０、および作動部材４３０に連結されたオイルダンパ４５０である。

操作ボタン４０５は、手動で操作されることにより所定の範囲内で変位するように支持され、図８に示すように、主操作部材である主ボタン４１０と、主ボタン４１０の中心部において主ボタン４１０と同軸上に配置されたロック解除操作部材であるロック解除ボタン４２０と、を有する。主ボタン４１０は、操作者が押し込み操作する際に操作者が触れる部分である操作部を有する。本形態では、操作部は、操作者の指がアクセスできる、言い換えれば操作者が指を入れることのできる漏斗状凹部として形成された上面を有している。主ボタン４１０の上面と反対側の端部には、筒状部材４１２が主ボタン４１０と同軸上に固定されている。

図９Ａおよび図９Ｂに示すように、筒状部材４１２は、その軸方向中間部に形成されたフランジ４１２ａを有している。フランジ４１２ａは、操作ボタン付勢ばね４６１（図５、６参照）の付勢力によって外装体の内面に当接し、操作ボタン４０５が外装体から飛び出すのを防止する。なお、操作ボタン付勢ばね４６１の付勢力を操作ボタン４０５に安定して作用させるため、図６に示すように、操作ボタン付勢ばね４６１と操作ボタン４０５との間にばね押えキャップ４７１を配置することが好ましい。筒状部材４１２の下部は、前後方向および軸方向に垂直な方向の両側が部分的に切除され、これによって、後方斜め下を向くように、操作ボタン４０５の変位方向に対して傾斜した傾斜面４１２ｂが形成されている。残った筒状部材４１２の部分は、作動部材４３０（図５、６参照）の変位をガイドするガイド部４１２ｃとなる。

図８を参照すると、ロック解除ボタン４２０の下部には、横方向に張り出した複数の張り出し部４２０ａが形成されている。張り出し部４２０ａは、筒状部材４１２の上端に形成されたスリット４１２ｄ（図９Ａ、９Ｂ参照）に挿入され、これによって、ロック解除ボタン４２０は筒状部材４１２の中空部内において軸方向に移動可能に支持される。

筒状部材４１２の内部にはロック解除ボタン４２０を突出方向に付勢するロック解除ボタン付勢ばね４６２が配置されている。ロック解除ボタン付勢ばね４６２の付勢力によって、ロック解除ボタン４２０はその張り出し部４２０ａが主ボタン４１０の内面に当接し、ロック解除ボタン４２０が主ボタン４１０から飛び出すのを防止する。また、主ボタン４１０の内面によって筒状部材４１２のスリット４１２ｄの上端が塞がれ、これによって筒状部材４１２の移動範囲が制限される。このように、ロック解除ボタン４２０がロック解除ボタン付勢ばね４６２で付勢されることによって、ロック解除ボタン４２０は、操作部である漏斗状凹部内で主操作ボタン４１０の外形表面から先端部を突出させて、主ボタン４１０の内部に押し込まれる方向に変位するように支持されている。なお、ロック解除ボタン付勢ばね４６２による付勢力をより安定してロック解除ボタン４２０に作用させるため、図６に示すように、ロック解除ボタン付勢ばね４６２とロック解除ボタン４２０との間にばね押えキャップ４７２を配置することが好ましい。

筒状部材４１２の中空部内には、中空部に沿って延びるロックシャフト４２１がロック部材として配置されている。ロックシャフト４２１は、ロック解除ボタン４２０の下端でロック解除ボタン４２０に固定されており、ロック解除ボタン４２０を主ボタン４１０に対して押し込むことで、ロックシャフト４２１はロック解除ボタン４２０と一緒に、筒状部材４２１の軸方向に移動するもので、ロック解除ボタン４２０が押し込まれていないときには作動部材４３０の変位を不能とし、ロック解除ボタン４２０が押し込まれることによって作動して作動部材４３０の変位を可能とするように作動部材の動作を制限する働きをする。ロックシャフト４２１の下端部には、ロックシャフト４２１の軸方向と垂直な方向に張り出してガイド部４１２ｃから突出している張り出し部４２１ａが形成されている。

図１０および図１１に示すように、作動部材４３０は、その前部が前方斜め上を向くように、作動部材４３０の変位方向に対して傾斜した傾斜面４３０ａとなっている。この傾斜面４３０ａの角度は、筒状部材４１２の傾斜面４１２ｂと面接触により当接するように、筒状部材４１２の傾斜面４１２ｂと平行な角度で形成されている。つまり、作動部材４３０の傾斜面４３０ａおよび筒状部材４１２の傾斜面４１２ｂは、両者を連動させるために互いに当接する作用面として働く。また、作動部材４３０には、その前端から後方に向かって延びる作動部材４３０の底部には、ロックシャフト４２１の張り出し部４２１ａが下方から係合する凹部４３０ｂが形成されている。その後方には、複数のスリット４３０ｃが、前後方向に等間隔に並んで形成されている。

作動部材４３０の傾斜面４１２ｂが形成された前部には、傾斜面４１２ｂを２分するように、作動部材４３０を上下方向に貫通するガイド溝４３０ｄが形成されている。このガイド溝４３０ｄには、筒状部材４１２のガイド部４１２ｃ（図９Ａ、９Ｂ参照）が挿入され、これによって、操作ボタン４０５と作動部材４３０との相対的な移動は、上下方向および前後方向に制限される。

作動部材４３０には、外装体の内部で外装体に固定されたオイルダンパ４５０が、作動部材４３０の変位方向に直列に連結され、また、作動部材４３０は作動部材付勢ばね４５２によって前方に付勢されている。この作動部材付勢ばね４５２による付勢力および操作ボタン付勢ばね４６２による付勢力で、作動部材４３０および操作ボタン４０５は互いに傾斜面４３０ａ、４２１ｂ同士が押圧される。よって、作動部材４３０は、操作ボタン４０５が変位することによって、操作ボタン４０５の変位量に対応した変位量だけ変位するように操作ボタン４０５と連動する。

再び図５〜７を参照すると、変位検出センサユニット４４０は、作動部材４３０のスリット４３０ｃの位置に配置されている。変位検出センサユニット４４０は、作動部材４３０の変位に伴って通過するスリット４３０ｃの数をカウントすることによって、作動部材４３０の変位量を検出することのできるセンサ４４１（図３参照）を備えている。センサ４４１としては任意のセンサを用いることができるが、好ましいセンサは、発光素子およびこの発光素子から出射された光を受光する受光素子を備えた光学式のセンサである。光学式のセンサは、発光素子と受光素子がスリット４３０ｃを間において対向配置された透過型であってもよいし、発光素子と受光素子がスリット４３０ｃに対して同じ側に配置された反射型であってもよい。

変位検出センサユニット４４０は、このセンサを駆動するドライバ回路基板を備えており、変位検出センサユニット４４０からの出力信号は、ケーブル３０３を介して薬液注入装置１００のコンピュータブロック１３０（図３参照）へ送られる。

以上説明した透視撮像システム１０００を用いて被験者の透視画像を撮像するとき、透視撮像装置２００による透視画像の撮像に先立って、薬液注入装置１００によって被験者に薬液として造影剤が注入される。

造影剤を注入するために、操作者は造影剤が充填されたシリンジ８００を注入ヘッド１１０に装着する。シリンジ８００の装着後、操作者は、必要なデータを、入力デバイス１０７を通じて入力し、注入ヘッド１１０による造影剤の注入動作を開始させる。

ここで、造影剤の注入プロトコルを予め設定し、その注入プロトコルに従って造影剤を注入する場合は、コンピュータブロック１３０は入力されたデータ等に基づいて造影剤の注入速度等を算出し、算出された注入速度等で造影剤が注入されるように、ピストン駆動機構１１２（駆動モータ）の動作を制御する。

一方、リアルタイム制御により造影剤を注入する場合は、操作者がハンドコントローラ４００を操作することによって造影剤が注入される。ハンドコントローラ４００は、その操作に応じた電気信号を生成し、この電気信号が、ケーブル３０３を介してコンピュータブロック１３０に入力される。コンピュータブロック１３０は、入力した電気信号に応じた注入速度で造影剤が注入されるようにピストン駆動機構１１２の動作を制御する。

ここで、ハンドコントローラ４００の動作について詳しく説明する。

操作ボタン４０５が操作されていない場合の操作ボタン４０５と作動部材４３０との関係を図１２に示す。上述のように、作動部材付勢バネ４５２の付勢力および操作ボタン付勢ばね４６２の付勢力によって、作動部材４３０および操作ボタン４０５は、互いに傾斜面４３０ａ、４２１ｂ同士が押圧されている。しかし、操作ボタン４０５は、ロック解除ボタン付勢バネ４６２の付勢力により上方に付勢されており、それによってロックシャフト４２１も上方に位置し、張り出し部４２１ｃが作動部材４３０の凹部４３０ｂに係合しているため、作動部材４３０は操作ボタン４０５に対して変位することはできない。したがって、図１２に示す状態では、主ボタン４１０を押し下げることはできない。

図１２に示す状態では、主ボタン４１０を押し下げることができないが、図５に示すようにロック解除ボタン４２０は主ボタン４１０の外形表面から先端部が突出しており、ロック解除ボタン４２０を押し下げることは可能である。ロック解除ボタン４２０を押し込むと、ロックシャフト４２１もロック解除ボタン４２０と一緒に下方に変位し、図１３に示すように、張り出し部４２１ｃが作動部材４３０の凹部４３０ｂから脱する。これにより、作動部材４３０は後方（図１３における右方向）に変位することが可能となる。

ロック解除ボタン４２０を押し下げたままさらに操作ボタン４０５に下向きの力を加えると、図１４に示すように、操作ボタン４０５の傾斜面４２１ｂと作動部材４３０の傾斜面４３０ａとの間で滑りが生じ、作動部材４３０を後方に変位させながら操作ボタン４０５が押し下げられる。

操作ボタン４０５は操作ボタン付勢ばね４６２によって上向きに付勢されているので、操作ボタン４０５に加える力を弱めると操作ボタン４０５は上向きに戻される方向へ移動する。このとき、作動部材４３０は作動部材付勢ばね４６２によって前方へ付勢されているので、操作ボタン４０５の上向きへの移動に伴って、傾斜面４３０ａ、４２１ｂ間で滑りを生じさせながら、作動部材４３０は前方へ変位する。

作動部材４３０が変位すると、変位検出センサユニット４４０は、通過するスリット４３０ｃの数をカウントすることにより作動部材４３０の変位量をリアルタイムで検出し、変位量に応じた電気信号を検出値として出力する。出力された検出値は、コンピュータブロック１３０に送られ、コンピュータブロック１３０は、変位検出センサユニット４４０からの検出値に応じて、変位量が大きいほど、すなわち、操作ボタン４０５の押し込み量が多いほど、大きな注入速度で造影剤が注入されるようにピストン駆動機構１１２の動作を制御する。変位検出センサユニット４４０はリアルタイムで作動部材４３０の変位量を検出しているので、造影剤の注入動作中であっても操作ボタン４０５の押し込み量が変化すれば、その変化に応じて造影剤の注入速度が変更される。

操作者が操作ボタン４０５に加える力をさらに弱めていくと、最終的には、図１２に示した初期位置へ操作ボタン４０５が復帰する。そして、操作者が操作ボタン４０５から指を離すと、ロック解除ボタン４２０もロック解除ボタン付勢ばね４６２の付勢力によって上向きに移動する。ロック解除ボタン４２０の移動によりロックシャフト４２１の張り出し部４２１ａが作動部材４３０の凹部４３０ｂに係合し、これによって操作ボタン４０５がロックされる。

以上説明したように、操作ボタン４０５は、ロックシャフト４２１の働きによって、ロック解除ボタン４２０の先端部が主ボタン４１０の表面から突出しているときは、作動部材４３０を主ボタン４１０との間での相対移動を不能とするようにロックシャフト４２１が作動部材４３０と係合し、ロック解除ボタン４２０が主ボタン４１０に対して押し込まれることによって、ロックシャフト４２１と作動部材４３０との係合が解除されるように構成されている。したがって、主ボタン４１０を意図せずに誤って押してしまったり、ハンドコントローラ４００の落下や衝突などにより主ボタン４１０に下向きの力が加わったりしても、ロック解除ボタン４２０が押し込まれていない限り、操作ボタン４０５が下向きに押し込まれることを防止することができる。

しかも、ロック解除ボタン４２０は、操作ボタン４０５の操作の際に操作者が押し込み操作する部分である主ボタン４１０の漏斗状凹部内で先端部を突出させて配置されている。そのため、操作ボタン４０５の通常の押し込み操作だけでロック解除ボタン４２０を操作することができるので、ロック解除ボタン４２０のための特別な操作は不要である。

また、操作ボタン４０５の押圧力は、傾斜面４１２ｂ、４３０ａを介して作動部材４３０に作用して作動部材４３０を変位させるので、操作ボタン４０５の変位方向と作動部材４３０の変位方向を互いに異なる方向とすることができる。その結果、操作ボタン４０５の変位方向を任意に設計することができ、ハンドコントローラ４００の設計の自由度が向上する。

さらに、作動部材４３０がオイルダンパ４５０に連結されているため、操作ボタン４０５を押し込んでいる間、操作ボタン４０５には、作動部材４３０を介してオイルダンパ４５０による一定の負荷が作用する。オイルダンパ４５０による負荷は、操作ボタン４０５の操作感覚に、シリンジのピストンを押し込むときと類似した操作感覚を与える。その結果、操作者はシリンジの操作に近い感覚で操作ボタン４０５を操作することができる。

このように、本形態では、操作ボタン４０５の操作感をシリンジの操作感に近くするためのオイルダンパ４５０を備えているが、この目的のためには、オイルダンパ４５０に限らず、ガス圧を利用したダンパ、空気圧を利用したダンパ、あるいは水圧を利用したダンパなど、任意の流体圧ダンパを用いることができる。これらの流体圧ダンパは、本発明においては必須の要素ではなく、操作部材にシリンジの操作感を付与する必要が無い場合は、流体圧ダンパを有していなくてもよい。

上述した形態では、主操作部材が、押し込み操作される主ボタン４１０である場合を示したが、本発明において、主操作部材はボタンに限定されず、操作方向に外装体表面から突出したものであれば、例えばスライド操作されるレバーであってもよい。

次に、ハンドコントローラの他の形態について、図１５〜２３を参照して説明する。なお、以下の説明において、「上」、「下」というときは、前述の形態と同様、操作ボタンがハンドコントローラの外装体から突出する向きを「上」、それと反対側の向きを「下」という。

本形態のハンドコントローラ７００も、前述した形態と同様、左右のケース７０１ａからなる中空構造の外装体７０１を有し、その内部に主要な構造が収納されている。外装体７０１は、図２４に示すように操作者が握りやすい形状にデザインされている。外装体７０１からはケーブルが延びており、このケーブルの先端は電源ユニット６００（図２参照）に接続される。外装体７０１の上部には、ピストン駆動機構（図３）の動作の制御のために操作者によって手動で操作される操作部材を含むボタンモジュール７０２の一部が突出している。外装体７０１の内部に配置されているのは、このボタンモジュール７０２と、変異検出センサユニット７４０である。

ボタンモジュール７０２は、操作者によって手動で操作される操作部材である操作ボタン７０５と、外装体７０１に固定され、かつ操作ボタン７０５を上下方向にスライド自在に保持するモジュールケース７７０と、操作ボタン７０５と連動する作動部材７３０とを有する。

操作ボタン７０５は、主操作部材である主ボタン７１０と、主ボタン７１０と同軸上に配置されたロック解除ボタン７２０とを有する。主ボタン７１０は、操作者が押し込み操作する際に操作者が触れる部分である操作部を有する。本形態では、操作部は、漏斗状凹部として形成された上面を有している。

主ボタン７１０の側面には、主ボタン７１０の半径方向に延びる横穴が形成されており、この横穴に作動部材７３０の一部が挿入されて主ボタン７１０に固定されている。作動部材７３０は棒状の部材であり、従って、作動部材７３０は主ボタン７１０の側面から主ボタン７３０の半径方向に延びて突出している。

主ボタン７１０は、上記の作動部材７３０が挿入される横穴とは別に、主ボタン７１０の半径方向に延びるもう一つの横穴が形成されている。この横穴には、後述するロック解除ボタン７２０と協働するロック部材７２５が、主ボタン７１０の側面から突出および後退するようにスライド自在に挿入されている。ロック部材７２５は、詳しくは後述するが、ロック解除ボタン７２０が押し込まれていないときには作動部材７３０の変位を不能とし、ロック解除ボタン７２０が押し込まれることによって作動して作動部材７３０の変位を可能とするように作動部材７３０の動作を制限する働きをする。

一方、モジュールケース７７０は、有底筒状の部材であり、操作ボタン７０５の上部をモジュールケース７７０から突出させた状態で収容することによって操作ボタン７０５を保持している。モジュールケース７７０には、その側壁を厚み方向に貫通し、かつ上下方向に延びる長穴７７１が形成されている。作動部材７３０は、この長穴７７１を貫通して主ボタン７１０に固定されており、これによって、主ボタン７１０は、長穴７７１の長手方向の範囲内で、モジュールケース７７０の上下方向にスライド自在に保持される。

主ボタン７１０の中間部外周面には、操作ボタン７０５を外装体７０１から突出する方向に付勢する付勢部材である操作ボタン付勢ばね７６１が配置されている。操作ボタン付勢ばね７６１は、具体的には、主ボタン７１０とモジュールケース７７０との間に配されたコイルばねである。

主ボタン７１０の下部外周面にはＯリング７１１が取り付けられており、このＯリング７１１がモジュールケース７７０の内周面に当接することにより、モジュールケース７７０の内面と操作ボタン７０５の下面とで囲まれた空間である気室７７０ａがモジュールケース７７０の内部に形成される。

モジュールケース７７０の下壁には、気室７７０ａの内部と外部とを連通する連通路７７２が形成されている。連通路７７２の中には、気室７７０ａの内部と外部との間での空気の流通を制限する制限部材であるボール７７３が移動可能に配置されている。ボール７７３は、モジュールケース７７０の内側から連通路７７２の開口７７２ａを塞ぐことができる程度の直径を有しており、不図示の付勢ばねによって、モジュールケース７７０の内側から開口７７２ａに当接するように付勢されている。付勢ばねの付勢力は、開口７７２ａとボール７７３と間に隙間を生じさせ、操作ボタン７０５のスライド動作によって気室７７０ａ内の空気が連通路７７２を通じて流通することができる程度とされる。これによって、例えば、操作者が操作ボタン７０５を押し込み、その力を解除したとき、気室７７０ａ内への空気の流入がボール７７３によって制限されるので、操作ボタン７０５が操作ボタン付勢ばね７６１の付勢力によって一気に押し戻されることが防止される。

また、モジュールケース７７０の側壁には、係合穴７７４が形成されている。係合穴７７４は、操作ボタン７０５がモジュールケース７７０に対して最上昇端位置にあるときに、主ボタン７１０のロック部材７２５が挿入されている横穴と同一直線上となる位置に形成され、横穴から突出したロック部材７２５を受け入れることができる。

ロック解除ボタン７２０は、主ボタン７１０の上面の漏斗状凹部から突出したボタン本体７２１と、ボタン本体７２１の下面から操作ボタン７０５の長手方向に沿って下方に延びるロッド部材７２２と、ロッド部材７２２の長手方向中間部においてロッド部材７２２の外周面に固定された保持部材７２３とを有する。

ロック解除ボタン７２０は、主ボタン７１０にその上面から下向きに形成された縦穴内に、ボタン本体７２１の上面を露出させた状態で挿入されている。保持部材７２３は、主ボタン７１０の縦穴内でロック解除ボタン７２０がその半径方向に動かないように保持する働きをする。

ロッド部材７２２の先端部は、その長手方向に沿って一部除去されている。一方、ロック部材７２５には、ロッド部材７２２の一部除去された先端部が進入している凹部７２５ａが形成されている。ロッド部材７２２およびロック部材７２５にはそれぞれ互いに対向する傾斜面７２２ａ、７２５ｂが形成されている。これら傾斜面７２２ａ、７２５ｂは、ロック部材７２５の先端部がモジュールケース７７０の係合穴７７４に挿入される方向へのロック部材７２５の移動を「前進」、その逆方向への移動を「後退」としたとき、ロック解除ボタン７２０が主ボタン７１０に対して押し込まれることによってロック部材７２５を後退させ、逆に、ロック部材７２５が前進することによってロック解除ボタン７２０を主ボタン７１０に対して上昇させるように形成されている。

また、図１９に示すように、ロック部材７２５を前進方向に付勢するロック部材付勢ばね７６２が主ボタン７１０に取り付けられている。図２１に示すように、ロック部材７２５は、ロック部材付勢ばね７６２の付勢力によって最も前進した位置にあるとき、先端部が主ボタン７１０の側面から突出してモジュールケース７７０の係合穴７７４に進入しているように設計されている。これによって、主ボタン７１０は、モジュールケース７７０に対する移動が阻止されるようになっている。

図１６に示すように、ケース７０１ａにはボタンモジュール７０２を受け入れる凹部が形成され、ボタンモジュール７０２はこの凹部に嵌め込まれて、操作ボタン７０５を動作可能に保持されている。ケース７０１ａには、変位検出センサユニット７４０がさらに固定されている。

変位検出センサユニット７４０は、作動部材７３０の変位量、すなわち主ボタン７１０の変位量に応じて所定の電気量を検出値として出力する。変位検出センサユニット７４０としては、作動部材７３０の変位をリアルタイムに検出できるものであれば任意のセンサを用いることができ、その例としては、磁気センサ、抵抗式センサ、光学式センサなどが挙げられる。本実施形態では、スライダ７４２を有し、このスライダ７４２の位置に応じて検出値が変化するものを用いている。スライダ７４２は、板ばね、コイルばね、トーションばねなど不図示の付勢部材によって作動部材７３０に当接するように付勢されている。

次に、本形態のハンドコントローラ７００の動作について説明する。

操作ボタン７０５が操作されていない場合のロック解除ボタン７２０とロック部材７２５との関係を図２１に示す。操作ボタン７０５は、操作ボタン付勢ばね７６１の付勢力によって、上端位置にある。一方、ロック部材７２５は、ロック部材付勢ばね７６２（図１９参照）の付勢力によって、前進位置にあり、その先端部はモジュールケース７７０の係合穴７７４に進入している。そのため、この状態では主ボタン７１０を押し下げることはできない。

図２１に示す状態では、主ボタン７１０を押し下げることはできないが、ロック解除ボタン７２０は押し下げることは可能である。ロック解除ボタン７２０を押し込むと、ロッド部材７２２の先端の傾斜面７２２ａとロック部材７２５の傾斜面７２５ｂとの間で滑りが生じ、図２２に示すように、ロック部材７２５を後退させながらロック解除ボタン７２０が押し込まれる。ロック部材７２５が後退すると、ロック部材７２５は係合穴７７４から外れ、これによって主ボタン７１０は操作ボタン付勢ばね７６１の付勢力に抗して下方へ変位することが可能になる。

ロック解除ボタン７２０を押し下げたままさらに主ボタン７１０を押し下げると、図２３に示すように、操作ボタン７０５全体が押し下げられる。この動作によって、作動部材７３０（図２０参照）は下方へ変位し、作動部材７３０の変位に伴って変位検出センサユニット７４０のスライダ７４２（図１６参照）も作動部材７３０の変位量と等しい変位量だけ変位する。変位検出センサユニット７４０は、スライダの変位量に応じた検出値を出力する。この検出値を利用した薬液注入装置の動作は前述の実施形態と同様であってよいので、その説明は省略する。

ハンドコントローラ７００を用いた薬液注入動作の終了のために、操作者は操作ボタン７０５から指を離すことができる。操作者が操作ボタン７０５から指を離すと、主ボタン７１０は操作ボタン付勢ばね７６１の付勢力によって上方へ移動し、それに伴って、作動部材７３０が上方へ変位するので、スライダ７４２も元の位置へ復帰する。それと同時に、ロック解除ボタン７２０に加わっていた力も解除されるため、ロック部材７２５はロック部材付勢ばね７６２の付勢力によって前進し、操作ボタン７０５が最も上昇した位置に達したときに、モジュールケース７７０の係合穴７７４内に先端部が進入する。これによって、操作ボタン７０５は再びロックされる。

本実施形態のハンドコントローラ７００によっても、前述した実施形態と同様、主ボタン７１０を意図せずに誤って押してしまったり、ハンドコントローラ７００の落下や衝撃などにより主ボタン７１０に下向きの力が加わったりしても、ロック解除ボタン７２０が押し込まれない限り、操作ボタン７０５が押し込まれることを防止することができる。しかも、操作ボタン７０５のロックを解除するための特別な操作も不要であるので、ハンドコントローラ７００の操作は容易である。

以上、本発明について、２つの実施形態を用いて説明したが、本発明のハンドコントローラを用いて薬液を注入することにより、薬液のバリアブル注入を簡単に行えるようになる。そして、ハンドコントローラを用いた、縦軸が注入圧力で横軸が時間で表される注入グラフを含む注入結果は、医療ネットワークを通じて透視撮像装置、ＲＩＳ、ＰＡＣＳ、ＨＩＳなどに注入データとして保存でき、また、保存した注入データから薬液の注入量を算出し、会計処理にも利用することができる。また、被験者の体重等の身体的情報、ＩＤ、氏名、検査部位、検査手法を、ＲＩＳ、ＰＡＣＳ、ＨＩＳなどから取得して薬液注入装置に表示し、それにあった注入をハンドコントローラにより自動および手動で実施することもできる。

また、上述した実施形態では、ハンドコントローラは、操作部材と連動する作動部材の変位量に応じて注入速度が変化するものとして説明したが、変位量に応じて注入量を変化させたり、さらには変位速度に応じて注入速度を変化させたりしてもよい。

さらに、ハンドコントローラは、操作部材の変位量が増大するにつれて操作部材を変位させるのに必要な負荷が増大するように操作部材に負荷を付与する機構を有することも可能である。これにより、操作者は、操作部材から受ける抵抗力の大きさによって、操作部材がその可動範囲のうちどの辺りの位置にあるかを認識することができる。その結果、操作感覚で、現在の注入速度あるいは注入量などを大まかに把握することができる。

１００ 薬液注入装置
１０１ 注入制御ユニット
１０３ メイン操作パネル
１０４ タッチパネル
１０６ 注入制御ユニット本体
１１１ シリンダ保持機構
１１２ ピストン駆動機構
１１０ 注入ヘッド
２００ 透視撮像装置
２０１ スキャナ
２１０ 撮像制御ユニット
４００、７００ ハンドコントローラ
４０５、７０５ 操作ボタン
４１０、７１０ 主ボタン
４１２ 筒状部材
４１２ｂ 傾斜面
４２０、７２０ ロック解除ボタン
４２１ ロックシャフト
４２１ａ 張り出し部
４３０、７３０ 作動部材
４３０ａ 傾斜面
４４０、７４０ 変位検出センサユニット
４５０ オイルダンパ
８００ シリンジ
１０００ 透視撮像システム

Claims (12)

1. 可動装置に搭載されている駆動機構の動作を制御するためのコントローラ装置であって、
   前記駆動機構の動作の制御のために手動で操作され、操作されることにより変位するように支持された操作部材と、
   前記操作部材が変位することによって、前記操作部材の変位量に対応した変位量だけ変位するように前記操作部材と連動する作動部材と、
   前記作動部材の変位を検出し、前記作動部材の変位に対応した検出信号を出力する変位検出センサと、
   を有し、
   前記操作部材は、
   操作者によって操作される際に前記操作者が触れる部分である操作部を有する主操作部材と、
   前記操作部内で前記主操作部材の表面から一部分を突出させて、前記主操作部材の内部に押し込まれる方向に変位するように支持されたロック解除ボタンと、
   前記ロック解除ボタンに固定され、前記ロック解除ボタンの一部分が前記主操作部材の表面から突出しているときは、前記作動部材を前記主操作部材との間での相対移動を不能とするように前記作動部材と係合し、前記ロック解除ボタンが前記主操作部材に押し込まれることによって前記作動部材との係合が解除されるように構成されて、前記ロック解除ボタンが押し込まれていないときは前記作動部材の変位を不能とし、前記ロック解除ボタンが押し込まれることによって前記作動部材の変位を可能とするように前記作動部材の動作を制限するロック部材と、
   を有するコントローラ装置。
2. 前記操作部材は、前記主操作部材として主ボタンを有する、押し込み操作される操作ボタンである請求項１に記載のコントローラ装置。
3. 前記作動部材に前記作動部材の変位方向に直列に連結された流体圧ダンパをさらに有する請求項２に記載のコントローラ装置。
4. 前記操作ボタンは、中空部内に前記ロック部材が配置されて前記主ボタンに固定された筒状部材と、前記ロック解除ボタンをその先端部が前記主ボタンの表面から突出する向きに付勢するロック解除ボタン付勢部材と、をさらに有する請求項２または３に記載のコントローラ装置。
5. 前記筒状部材および前記作動部材には、両者を連動させるために互いに当接する作用面が形成されている請求項４に記載のコントローラ装置。
6. 前記筒状部材の作用面および前記作動部材の作用面は、前記操作ボタンの変位方向および前記作動部材の変位方向に対して傾斜した傾斜面である請求項５に記載のコントローラ装置。
7. 前記作動部材は、前記作動部材の変位方向に沿って形成された複数のスリットを有し、
   前記変位検出センサは、前記作動部材の変位に伴って通過する前記複数のスリットを検出する光学式センサである請求項１から６のいずれか１項に記載のコントローラ装置。
8. 可動装置に搭載されている駆動機構の動作を制御するためのコントローラ装置であって、
   前記駆動機構の動作の制御のために手動で操作され、操作されることにより変位するように支持された操作部材と、
   前記操作部材が変位することによって、前記操作部材の変位量に対応した変位量だけ変位するように前記操作部材と連動する作動部材と、
   前記作動部材の変位を検出し、前記作動部材の変位に対応した検出信号を出力する変位検出センサと、
   前記操作部材をスライド自在に保持するモジュールケースと、
   前記モジュールケースが固定された外装体と、
   前記操作部材を前記外装体から突出する方向に付勢する付勢部材と、
   を有し、
   前記操作部材は、
   操作者によって操作される際に前記操作者が触れる部分である操作部を有する主操作部材と、
   前記操作部内で前記主操作部材の表面から一部分を突出させて、前記主操作部材の内部に押し込まれる方向に変位するように支持されたロック解除ボタンと、
   前記ロック解除ボタンが押し込まれていないときは前記作動部材の変位を不能とし、前記ロック解除ボタンが押し込まれることによって前記作動部材の変位を可能とするように前記作動部材の動作を制限するロック部材と、
   を有し、
   前記モジュールケースは、その内部に気室を形成して前記操作部材を収容する有底筒状の部材であり、前記気室の内部と外部とを連通する連通路と、前記連通路内に配置され、前記操作部材の操作が解除されて前記付勢部材の付勢力で前記操作部材が戻されるときに前記気室内への空気の流入が制限されるように、前記気室の内部と外部との間での空気の流通を制限する制限部材とを有するコントローラ装置。
9. 前記操作部材は、前記ロック部材が前記主操作部材に、前記ロック解除ボタンの動作と連動して前記主操作部材から突出および後退するように設けられ、
   前記作動部材は前記主操作部材に固定されている請求項８に記載のコントローラ装置。
10. 前記変位検出センサは、スライダを有し、該スライダの位置に応じて検出値が変化するセンサであり、前記作動部材は、その変位によって前記スライダを移動させるように配置されている請求項９に記載のコントローラ装置。
11. 前記操作部は操作者の指がアクセスできる凹部を有し、前記ロック解除ボタンは前記凹部内で前記主操作部材の表面から先端部を突出させて支持されている請求項１から１０のいずれか１項に記載のコントローラ装置。
12. 可動装置に搭載されている駆動機構の動作を制御する請求項１から１１のいずれか１項に記載のコントローラ装置を備える、シリンダと該シリンダ内に進退移動可能に挿入されたピストンとを有するシリンジに充填されている薬液を被験者に注入する前記可動装置である薬液注入装置であって、
    前記シリンダを保持するシリンダ保持機構と、
    前記シリンダ保持機構によって前記シリンダが保持されたシリンジの前記ピストンを前記シリンダ内に押し込むように動作させる前記駆動機構であるピストン駆動機構と、
    前記コントローラ装置の前記変位検出センサから出力された検出信号に対応して前記ピストン駆動機構の動作を制御する駆動制御手段と、
    を有する薬液注入装置。

Images