流體驅動醫用注射器的制作方法

專利名稱：流體驅動醫用注射器的制作方法
技術領域：
本發明大體涉及醫用流體注射器，并更具體地涉及一種用于在醫用成像過程中使 用的造影劑注射器。
背景技術：
本部分意圖向讀者介紹與將在以下描述和/或要求權利的本發明各方面相關的 本領域的各方面內容。這部分討論對于為讀者提供背景信息非常有用，有助于更好地理解 本發明的各方面。因此，需理解應該依據以上角度閱讀這些陳述，而并非是對現有技術的承 認。 在各種醫用設備中，動力注射器用于為患者注射醫用流體，諸如藥物、造影劑、放 射藥劑或其組合。典型的動力注射器包括對推桿進行驅動的馬達，該推桿繼而驅動針筒柱 塞。不利的是，馬達和動力頭中的其它電子器件通常發射射頻(RF)輻射，其有害地影響諸 如磁共振成像(MRI)系統這樣的醫用設備的操作。另外，諸如MRI系統這樣的醫用設備通 常發射RF輻射，其有害地影響動力頭的操作。盡管用于MRI應用的現有動力注射器通常包 括輻射屏蔽件，但是RF輻射的有害影響仍然妨礙動力頭和醫用設備二者的正常功能。
除了 RF輻射的問題，現有動力注射器通常過大、笨拙或不適于與將患者放置在 MRI系統的磁體孔內。替換地，動力頭放置在磁體孔之外，長管道用于將針筒尖端與注射部 位相連。適當長度的管道可大致為60至90英寸，且包含4至5毫升的流體。不利地，在 將針筒內的流體注射之后，該體積的流體留在管道內，因為針筒柱塞的運動不能將其注射 到患者。通常的MRI協議可規定，對于20毫升的造影劑來說，在注射后管道內可殘留大致 4至5毫升造影劑(25% )。規定造影劑的25%的缺少會妨礙圖像增強。MRI造影劑，諸如 釓，是非常貴的且成本上禁止每次處理都浪費4至5毫升造影劑。現有MRI注射器通常具 有第二針筒，其填充有沖洗溶劑，諸如鹽水。造影注射完成時，注射器用鹽水將造影劑向下 驅逐出管道。該方法確保整個體積的造影劑已經被注射到患者。由此，僅浪費4至5毫升 的鹽水，這與MRI造影劑相比要便宜得多。不利的是，注射的鹽水量不能為患者提供任何成 像好處，且還增加為處理增加復雜性、成本和時間。

發明內容
以下闡述了本發明的一些示例方面。應理解，這些方面僅用于向讀者提供本發明 所采取的一些形式的簡要總結，而這些方面并不意圖限制本發明的范圍。實際上，本發明可 涵蓋沒有在以下明確指出的各方面。 本發明的第一方面涉及一種醫用流體注射器，其包括流體驅動器，該驅動器響應工作流體的壓力(例如，液體的、氣體的，或二者)以施加一系列力來驅動傳送裝置(例如， 針筒)以傳送醫用流體(例如，造影劑、鹽水、放射藥劑、藥物或其組合)。該一系列力可限 定為一連串分離和不連續的力，它們一個接一個地產生和/或發生，而不是一個恒定力。換 句話說，該一系列力可限定為脈沖似的順序或力的節律性的重現。該一系列力包括蠕動，其 可限定為流體通道的節律性收縮，以將工作流體通過流體通道排出。例如，蠕動可包括流體 通道在沿流體通道長度的一個接一個的軸向位置處按順序的收縮。該一系列力還可包括脈 動力、振蕩力、步進力或其組合。例如，通過以不連續的步進一個接一個地接合齒，例如，接 觸第一齒、向前推它、步進到第二齒、向前推它，等等，該一系列力可逐漸地迫使齒輪旋轉。 一系列力中的每個力可以相等或不等。并且一系列力中的每個力可以在時間和/或空間位 置中分開。 本發明的第二方面涉及一種醫用流體注射器，其包括具有氣動驅動部分(例如， 活塞-缸體結構)的多流體驅動器，該氣動驅動部分聯接至液體控制部分(例如，活塞-缸 體結構)。氣動驅動部分響應工作氣動介質(例如，空氣)的壓力以引起運動。液體控制部 分可包括對身上運動作出響應以控制運動速度的工作液體(例如，油、水、酒精等)。該運動 可用于驅動傳送裝置(例如，提供醫用流體從傳送裝置的排放，例如在其為針筒形式的時 候)。 本發明的第三方面涉及一種醫用流體注射器，其包括被構造為使工作流體(例如 空氣)和光信號(例如紅外線)通過的多介質管道。基于不同類型的介質(例如，空氣、紅 外線等)多介質管道能夠發送數據、控制信號、機動力或其組合。由此，多種類型的介質經 過單個管道(例如，多介質管道)，由此減少在注射過程中使用的管道的量。工作流體被流 體驅動器使用，以驅動傳送裝置(例如，提供醫用流體從傳送裝置的排放，例如在其為針筒 形式的時候)，而光信號用于控制閥，該閥進而控制或影響工作流體的流動。
本發明的第四方面涉及一種醫用流體注射器，其包括對工作流體(例如，氣動、液 體或其二者)壓力作出響應的蠕動驅動器(例如，相繼的運動以驅動流體)。例如，蠕動驅 動器可包括一系列機構(例如活塞)，其相繼地擠壓管道以產生有節律的收縮來推進醫用 流體。活塞可被工作流體移動。 本發明的第五方面涉及一種醫用流體注射器的操作方法。該方法包括響應工作流 體(例如，氣動、液體或其二者)的壓力來施加一系列力以驅動傳送裝置(例如，針筒、針 頭、或其二者)，從而傳送醫用流體。例如， 一系列控制信號或空氣脈沖可引起一系列活塞一 個接一個地對流體通道施加力，由此形成流體通道的有節律的收縮，來沿流體通道推進醫 用流體。 本發明的第六方面涉及一種對患者成像的方法。在該方法中，造影劑注射器的動 力頭可拆除地安裝在患者身上(例如，經由一個或多個圍繞患者的四肢布置的帶)。當動力 頭可拆除地安裝在患者身上時，造影劑被注射到患者體內。此外，當動力頭可拆除地安裝在 患者身上上時，患者還可以被成像(例如，經由磁共振成像系統)。 以上相對于本發明的各示例方面所述的特征存在各種改進。其它特征也可以并入 到這些各方面。這些改進和其它特征可以單獨或結合地存在。例如，以下相對于一個或多 個示例性實施例討論的各特征可單獨或任意結合地并入到本發明的上述任意方面。再次， 上述的簡要總結僅意圖使讀者了解本發明的一些方面和內容，而不限制權利要求的主題。


在參考附圖閱讀以下詳細說明后，本發明的這些或其它特征、方面和優點將更加
容易理解，在這些附圖中，相同的標號表示相同的部件，其中 圖1是放置在成像系統的成像孔中的流體驅動注射器的示意圖； 圖2是具有氣動和液體驅動部分的流體驅動注射器的示意圖； 圖3是流體驅動注射器的示意圖； 圖4是具有流體驅動棘輪和齒輪組件的注射器的示意圖；
圖5是圖4的棘輪和齒輪組件的示意圖；
圖6是具有對接裝料站的流體驅動注射器的示意圖；
圖7是圖6的注射器和站的實施例的示意圖； 圖8和9是具有氣動和液體驅動部分的替換流體驅動注射器的示意圖；禾口
圖10是經由多介質管聯接至對接裝料站的流體驅動注射器的示意圖。
具體實施例方式
以下將描述本發明的一個或多個具體實施例。為了提供這些實施例的簡要說明， 實際實施方案的所有特征不都在本說明書中描述。應該理解，任何工程或設計項目中的任 何這樣的實際實施方案的開發、大量的具體實施方案都應實現開發者的具體目標，例如遵 守在彼此不同的每個實施方案中與系統相關和與商業有關的限制。此外，應該理解，這樣的 開發工作可能是復雜且耗時的，但對于得到所公開內容利益的本領域普通技術人員來說， 這些都是設計、制造和生產中的常規任務。 當介紹本發明各實施例的元件時，冠詞"一"、"該"和"所述"意圖表示存在一個或 多個元件。術語"包括"、"包含"和"具有"意圖是包含性的，并且表示還存在除了所列元件 之外的其它元件。此外，"頂部"和"底部"、"以上"和"以下"及這些術語的變化形式均為了 方便而使用，而部件的具體取向不是必須的。如在此所用，術語"聯接"是指直接或間接地 連接或接觸的狀態。另外，"流體連通"或"流體地聯接"是指流體和/或流體壓力可從一個 物體傳送到另一物體。 圖1是示例性成像套件10的示意圖，該套件包括放置在成像系統16的成像孔14 內的流體驅動注射器12。該所示注射器12包括流體驅動器18、反饋傳感器20和醫用流體 傳送裝置22。傳送裝置22接收和/或儲存醫用流體24，該醫用流體用于在成像步驟期間 輸送給位于成像孔14內的患者。成像套件10還包括控制器26、流體泵28和工作流體30。 成像系統16還包括聯接至孔14的成像電路32和聯接至成像電路32和控制器26的成像 控制站34。 在所示實施例中，成像套件10可用作閉環控制系統。例如，控制器26可向流體泵 28輸出控制信號36，由此觸發泵28，以接收工作流體30和并將工作流體傳送至流體驅動 器18，分別如箭頭38和40所示。由此，箭頭36可代表電子、光學或其它適當的控制線路； 而箭頭38和40可代表流體管道。例如，工作流體30可包括氣體物質、液體物質或其組合。 氣體物質可包括空氣、氮氣或其它的適當的不可燃氣體。液體可包括水、油或適當的液壓流 體。
響應工作流體30的壓力，流體驅動器18可將驅動力42施加到傳送裝置22上。例 如，流體驅動器18可移動活塞、推桿、棘輪和齒輪組件、蠕動裝置(peristaltic device)或 其組合，從而產生驅動力42以使醫用流體24在傳送裝置22內移位。在一些實施例中，傳 送裝置22可包括具有柱塞的針筒，該柱塞放置在筒體內。由此，醫用流體24可儲存在針筒 內，直到流體驅動器18施加驅動力42。 反饋傳感器20可監視流體驅動器18的一個或多個參數。例如，傳感器20可獲得 關于被檢測參數的數據，如箭頭44所指。例如，被檢測的參數44可包括流體驅動器18的 位置、速度、加速度、溫度、壓力或其它工作特性。在其他實施例中，傳感器20可包括電位計 (例如線性的或旋轉的)或光學編碼器。然后，傳感器20向控制器26提供反饋信號46。基 于信號46，控制器26可經由控制信號36增加、減小、終止或維持泵28的輸出。結果，成像 組件10具有流體驅動注射器12的比例、伺服反饋控制。 如圖1所示，注射器12和孔14在成像套件10中位于壁48的第一側上，而控制器 26、泵28、工作流體30、成像電路32和控制站34在成像套件10中位于壁48的另一側上。 壁48可包括一定屏蔽材料，諸如電磁屏蔽材料，其可基本上減小成像孔14和控制器26、流 體泵28、電路32及控制站34之間的不必要干擾。所示注射器12可基本上或完全不具有 鐵、或磁或鐵磁材料。注射器12可基本上不具有可發射RF輻射或被RF輻射不利影響的電 子器件、馬達或其它裝置。例如，流體驅動器18和傳送裝置22可基本上或完全由塑料、陶 瓷、玻璃或其組合制成。 再有，注射器12通過由泵28供應的工作流體30的流體壓力驅動。假設泵28和 控制器26放置在壁48的相反側上的空間之外，則這些部件26和28不與成像孔14干擾， 反之亦然。替換地，僅工作流體30可從壁48的一側傳遞到另一側，由此以相對于成像系統 16沒有干擾的方式驅動注射器12。另外，注射器12具有相對緊湊的尺寸和流線形的形狀， 這特別適于裝在成像孔14內的患者身上或患者附近。因此，傳送裝置22可放置為非常靠 近患者，由此基本減小或消除從傳送裝置22到患者的長距離管道。有利地，該非常靠近的 特點可減小或消除對諸如鹽水這樣的沖洗溶劑的需求。 所示成像系統16可以是磁共振成像(MRI)系統或其它醫用成像設備。在操作中， 電路32接收和處理數據，以產生在成像孔14內的患者的圖像。控制站34使得用戶能控制 成像電路32、控制器26或其組合的操作。例如，用戶可經由成像控制站34起動注射協議， 如箭頭50所示。作為另一例子，控制站34可經由成像電路32起動成像協議。
圖2是成像套件10的另一實施例的示意圖，其中，注射器12具有多流體驅動器 (multi-fluid dirive)60。具體地，多流體驅動器60可包括聯接至液體驅動部分64的氣 動驅動部分62。注射器12還包括被多流體驅動器60驅動的針筒66。此外，系統10包括 聯接至控制器74的反饋傳感器68、70和72，該控制器74進而聯接至氣動泵76。在操作 中，控制器74將控制信號78提供給泵76，由此觸發泵76，以吸入工作氣體介質80并傳送 至氣動驅動部分62，分別如箭頭82和84所示。響應來自泵76的氣動壓力，氣動驅動部分 62向流體驅動部分64提供氣動驅動壓力或力86，由此使得液體驅動部分64向針筒66提 供液體驅動力或壓力88。具體地，液體驅動部分64可迫使柱塞90沿針筒66的筒體92縱 向地移動。有利地，工作氣體介質80向多流體驅動器60提供大致清潔的動力，而放置在液 體驅動部分64中的液體工作介質提供對賦予針筒66的運動和/或力88的更精確的控制。
反饋傳感器68、70和72可監視和獲得分別關于部分62、部分64和柱塞90的一 個或多個被檢測參數94、96和98的數據。例如，參數94、96和98可包括關于位置、速度、 加速度、溫度、壓力或其組合的數據，數據被傳送至控制器74，作為各反饋信號100、 102和 104。由此，類似于圖1的實施例，圖2的成像套件10可操作為閉環控制系統。
圖3是成像套件10的另一實施例的示意圖，其中，注射器12包括蠕動流體驅動器 110，其被構造為形成引起蠕動流體流的一系列力。在所示實施例中，蠕動流體驅動器110 可包括具有多個缸體114、 116、 118和120(蠕動流體驅動器IIO可以使用任意適當數量的 缸體)的缸體模塊112，這可被設置為大致橫向或垂直于通道122 (例如，缸體114、 116、 118 和120可與通道122對齊)。蠕動流體驅動器IIO包括多個活塞124、126、128和130，分 別放置在缸體H4、116、118和120(例如，每個缸體包括相應的活塞)中。此外，柔性導管 132可縱向地延伸穿過通道122。如圖所示，活塞124、 126、 128和130被構造為以往復的方 式在相應缸體H4、116、118和120內向上和向下移動，從而，活塞124、126、128和130以按 順序的方式打開和關閉通道122，以便形成沿縱向穿過通道122的蠕動波。通過安裝在通 道122內的柔性導管132，活塞124、 126、 128和130在柔性導管132上施加的順序向下運動 (例如，一系列力)形成柔性導管132的有節律收縮，以通過蠕動流體驅動器110將醫用流 體134推到醫用流體傳送裝置136中。換句話說，活塞124、 126、 128和130沿著柔性導管 132在不同時刻產生一系列分離和不連續的力和軸向位置。以此方式，通過沿柔性導管132 的長度以在一個軸向位置接著另一個地順序壓縮柔性導管132，活塞124、 126、 128和130可 產生蠕動流體流動。在一些實施例中，醫用流體134可包括藥物、造影劑、放射性藥物、鹽水 或其組合。此外，傳送裝置136可包括中空注射針頭、短程的管道或另一適當的注射裝置。
活塞124、 126、 128和130的順序運動可通過一個或多個流體導管實現，該一個或 多個流體導管聯接到布置在壁48的與注射器12相反的側上的一個或多個流體泵。例如， 在所示實施例中，成像套件IO可包括總管146以及分別聯接至缸體H4、116、118和120的 流體導管138、 140、 142和144。總管146可包括或聯接到一個或多個閥148和一個或多個 流體泵150。例如，成像套件10可包括單個流體泵150和閥148，該閥與流體驅動器的缸體 和活塞的數量(在所示實施例中為四個)相對應。替換地，成像套件10可包括流體泵150 和閥148，該流體泵和閥與流體驅動器110的缸體和活塞的數量(在所示實施例中為四個) 相對應。 響應來自控制器156的一個或多個控制信號154，流體泵( 一個或多個)150可吸 入和傳送工作流體152。響應控制信號(一個或多個)，流體泵(一個或多個)150和閥148 協作，以按照一個接一個的順序脈沖向各缸體114、116、118和120供應工作流體152，由此 使得活塞124、 126、 128和130順序地壓縮布置在通道122內的柔性導管132。與圖1和2 的實施例類似，所示蠕動流體驅動器110可以是非磁的、非鐵的或其組合。由此，流體驅動 器110不會干擾到MRI系統或受到MRI系統相關的RF輻射或磁場的不利影響。
圖4是成像套件10的替換實施例的示意圖，其中，注射器12包括聯接至齒輪和棘 輪組件162的流體驅動器160，以產生一系列力。所示流體驅動器160可包括可移動地布置 在缸體166內的活塞164，其中，活塞164聯接至桿168。所示活塞164將缸體166分為第 一腔室170和第二腔室172，這兩個腔室經由相應的第一和第二導管176和178聯接至總管 174。類似于圖3的實施例，總管174可包括或聯接到一個或多個閥180和一個或多個流體泵182，從而，工作流體184可被迫以往復的方式經由第一和第二導管176和178流動到第 一和第二腔室170和172。例如，隨著工作流體184從總管174流向第一腔室170，工作流 體從第二腔室172流向總管174。在顛倒活塞164的方向時，工作流體184從總管174流進 第二腔室172，而工作流體184從第一腔室170流向總管174。箭頭176和188示出第一和 第二導管176和178內的往復流動。作為該往復流動的結果，活塞164和桿168以往復方 式(如圖4所示視圖中向上和向下)在缸體166內移動，由此在齒輪和棘輪組件162上賦 予往復力。 齒輪和棘輪組件162可包括推桿190、聯接至推桿190的滾珠絲杠192、聯接至滾 珠絲杠192的齒輪194、聯接至齒輪194和/或滾珠絲杠192的一個或多個軸承196和棘輪 組件198。棘輪組件198可構造為以步進的方式相應桿168的往復運動逐漸接合齒輪194。 棘輪組件198包括第一臂200、第二臂202以及布置在第一臂200和第二臂202之間的第 三臂204。此外，第三臂204在旋轉接頭206和208處與第一和第二臂200和202 二者可 旋轉地聯接。最后，第三臂204可聯接至軸承210。因此，第一臂200可繞旋轉接頭206旋 轉，如箭頭212所示，第二臂202可繞旋轉接頭208旋轉，如箭頭214所示，第三臂204可相 對于軸承210旋轉，如箭頭216所示。第一臂200和第二臂202每個的特征在于棘輪組件 198的棘輪。 響應桿168的往復運動，第一和第二臂200和202可向前和向后往復運動，以便以 一系列力沿齒輪194的齒218步進并推動所述齒，由此漸進地驅動齒輪194以旋轉滾珠絲 杠192。再次，該一系列力可限定為一系列分離和不連續的力，這些力可一個接一個地產生 和/或發生，而不是單個恒定力。在所示實施例中，例如，通過以不連續的步進來一個接一 個地接合齒218，例如，接觸第一齒218、向前推它、步進到第二齒218、向前推它，等等，由第 一和第二臂200和202施加的一系列力可漸進地迫使齒輪194旋轉。隨著滾珠絲杠192旋 轉，推桿190可被迫使讓放置在針筒224的筒體222內的柱塞220平移。具體地，柱塞220 可包括圍繞柱塞頭228設置的多個密封件，該柱塞頭被聯接到導向推桿190的驅動軸230。
圖4所示的成像套件10可包括一個或多個反饋傳感器232，其被構造為監視推桿 190的位置、速度、加速度或其組合，如箭頭234所示。進而，該一個或多個傳感器232可向 控制器238提供反饋信號236，該控制器向流體泵182提供閉環控制信號240。與上述實施 例類似，所示注射器12可基本或完全不含鐵材料、磁材料或其組合。另外，所示注射器12 可基本或完全不具有可潛在地發射與MRI系統干擾的RF輻射、磁場或潛在其它干擾的電子 器件或其它部件。再次，所示控制器238、流體泵182和任何鐵或磁材料可相對于流體驅動 注射器12布置在壁48的相反側。 圖5是聯接至圖4的實施例的齒輪和棘輪組件162的流體驅動器160的局部示意 圖。如圖所示，通過導管176到達和/或來自第一和第二腔室170和172的相反往復流186 和188使得活塞164和桿168向內和向外地往復運動，如箭頭250所示。響應該往復運動 250，桿168使得第三臂204以往復的方式繞軸承210旋轉，如箭頭216所示。進而，第三臂 204的往復旋轉216導致第一和第二臂200和202相對于齒輪194向前和向后往復運動，如 箭頭252和254所示。例如，隨著第一臂200朝向齒輪194向前運動，第二臂202移離齒輪 194。反之亦然。隨著第二臂202朝向齒輪194向前運動，第一臂200移離齒輪194。在這 些往復運動期間，第一和第二臂200和202中的一個推靠齒輪194上的其中一個齒218，而另一臂退回并進入齒輪194上的下一個齒218。由此，第一和第二臂200和202在推靠齒218以驅動齒輪194的向前運動和步進到下一個齒218的相反運動之間交替，由此以步進的方式產生一系列力來旋轉齒輪194。再次，該一系列力可限定為一系列分離和不連續的力，所述力一個接一個地產生和/或發生，而不像單個恒定力。在本實施例中，通過在不連續的步進中一個接一個地接合齒218，例如，接觸第一齒218、向前推它、步進到第二齒218、向前推它，等等，該一系列力可逐漸地推動齒輪194旋轉。 一系列力中的每個力可相等或不等。并且，一系列力中的每個力可以在時間和/或空間位置上分離。并且，流體驅動器160以及齒輪和棘輪組件162的部件可基本或完全不含鐵材料、磁材料和可發射RF輻射、磁場等或被RF輻射、磁場不利地影響的部件。 圖6是成像套件10的替換例的示意圖，其中，注射器12包括注射器動力頭260，該動力頭與對接裝料站(docking recharge station) 262匹配。所示動力頭260可包括氣動裝料口 264、氣動促動器口 266、氣動供應部268、氣動開關/閥270、流體驅動器272、一個或多個反饋傳感器274和醫用流體傳送裝置276。站262可包括收回器278、一個或多個控制器280、氣動供應部282、氣動充料口 284和氣動促動器口 286。注射器12可包括外氣動源288，其被構造為用于經由一個或多個可去除的導管290將氣動工作介質供應到口 264、 口284或其組合。由此，源288可經由口 264和284對氣動供應部268和282進行補充。口284和286可經由導管292和294聯接至供應部282。導管292和294可包括一個或多個閥，諸如止回閥296和298，以便控制氣動流動。氣動供應部282可包括一個或多個閥來控制到達和來自口 284和286的氣動流動。例如，所示供應部282可包括閥300，其被構造為打開和關閉通過導管294和口 286的氣動流動。例如，閥300可被一個或多個控制器280控制。控制器280可包括閥促動器、流量計或其組合。 動力頭260可被構造為與站262分離或與之連接。例如，口 286可拆除地經由氣動導管302與口 266聯接。導管302可將來自供應部282的氣動工作介質經由閥270供應到流體驅動器272。但是，在所示實施例中，流體驅動器272從當地氣動供應部268接收氣動工作介質，而閥270響應通過口 266供應的氣動壓力打開和關閉。換句話說，閥270通過由站262提供的氣動壓力促動，而實際的氣動工作介質局部地儲存在供應部268內。由此，口 266經由導管304向閥270提供氣動控制壓力。響應氣動控制壓力打開閥270時，供應部268中的氣動工作介質通過導管306和308流動到流體驅動器272。進而，流體驅動器272響應來自供應部268的氣動壓力對傳送裝置276施加驅動力310。在動力頭260操作期間， 一個或多個反饋傳感器274可監視流體驅動器272和傳送裝置276的狀態312和314，并向站262中的控制器( 一個或多個)280提供反饋信號316。 在動力頭260完成醫用流體注射之后，氣動供應部268可被源288裝料。氣動介質可經過口 264、通過導管318并進入到供應部268中。另外，站262上設置的收回器278可用于使流體驅動器272的位置收回，用于下一次注射。例如，收回器278可包括手動或機動收回器，其可使推桿收回到預注射位置。圖6所示的成像套件10可包括控制器320，該控制器相對于注射器12布置在壁48的相反側上。再次，動力頭260和站262可大致或完全不具有鐵材料、磁材料和潛在地產生RF輻射、磁場等或被產生RF輻射、磁場不利地影響的電子器件。但是，在一些實施例中，控制器(一個或多個)280和/或閥300可包括在MRI系統的成像過程中基本不運轉的電子器件。
圖7是圖6的動力頭260和站262的實施例的示意圖，進一步示出這些部件260和262的結構特性。在所示實施例中，動力頭260可包括多個患者身體安裝部，諸如臂/腿帶330。這些帶330可經由按鈕、卡扣件、鉤環材料、扣件和/或其它適當聯接方式聯接在一起。動力頭260可描述為患者可安裝的注射器(例如，可拆除地安裝)，其特別適于與成像孔14內的患者放置在一起，如上參考圖1所述。患者可安裝的注射器的其中一個優點是，對于注射來說，與安裝在支架、壁或天花板上的傳統注射器相比，需要更少的管道。所示動力頭260包括流動調整器332和針筒調整器334。此外，動力頭260包括針筒接收器336，其被構造為支撐針筒338。如上參考圖6所述，布置在動力頭260內的流體驅動器272響應氣動壓力，以驅動針筒338的柱塞340。流體驅動器272可通過氣動脈沖或壓力觸發，該脈沖或壓力從站262通過導管302供應到動力頭260。此外，布置在站262上的控制器280可用于控制動力頭260的各方面。站262可包括流動閥調整器或調整連接件342和344。最后，所示收回器278可以是手動收回機構，其可插入到針筒接收器336中，以將流體驅動器272的推桿推回到預注射位置。替換地，收回器278可具有壓力或馬達輔助的機構，以將動力頭260的推桿推回到準備注射位置。所示站262可經由電纜350和352聯接至主控制器346和控制器320的用戶接口 348。但是，主控制器346和用戶接口 348可被構造為在用動力頭260進行注射的過程中不操作。因此，動力頭260和站262將不與MRI系統的操作干涉。 圖8是圖6和7的動力頭260的示例性實施例的示意圖，還示出了與參考圖2所述的實施例類似的流體驅動器272的多流體構造。在所示實施例中，流體驅動器272包括聯接到液體驅動部分362的氣動驅動部分360。具體地，部分360和362可被活塞364分開，該活塞可移動地布置(例如，能夠前后滑動，或以往復的方式運動)在缸體366內。液體驅動部分362可包括通向貯存器370的導管368，其中，多個閥372和374布置在貯存器370和活塞364之間，以在活塞364運動期間控制液體376流向貯存器370。導管368還可包括泵378，該泵被構造為迫使流體在液體驅動部分362和貯存器370之間流動，如下所述。活塞364可聯接至推桿380，其被構造為將柱塞340驅動到針筒338中。
在圖8的實施例中，在打開閥270時，響應通過口 266提供的氣動控制壓力，供應部268內的氣動工作介質可提供壓力以移動活塞364。由此，氣動工作介質迫使活塞364使推桿380抵靠柱塞340移動，而液體驅動部分362內的液體376經由閥372和374精確地控制活塞364的移動。例如，閥372和374可通過站262調整或設定，由此控制液體376向貯存器370的流速。以此方式，部分362內的液體壓力至少部分地抵抗氣動驅動部分360中的氣動壓力，由此減慢活塞364的運動，以便用針筒338提供受控的注射。在完成注射時，泵378可被站262接合，使得液體壓力克服空氣壓力將活塞364返回到預注射狀態。在圖8所示的實施例中，流體驅動器272大致或完全為非鐵、非磁的，且沒有電子器件。
圖9是圖6-8的流體驅動器272的替換實施例的示意圖，示出了由多流體驅動組件驅動的雙針筒構造。具體地，圖9的流體驅動器272可包括第一活塞390，該第一活塞可移動地布置在第一缸體392中，從而第一推桿394可在第一針筒398中移動第一柱塞396。流體驅動器272包括第二活塞400，該第二活塞可移動地布置在第二缸體402中，從而第二推桿404可在第二針筒408中移動第一柱塞推桿404。第一活塞390將第一缸體392分為第一氣動腔室410和第一液體腔室412。類似地，第二活塞400將第二缸體402分為第二氣動腔室414和第二液體腔室416。第一和第二氣動腔室410和414可彼此分開或彼此流體連通。例如，在所示實施例中，腔室410和414是共用氣動腔室418的一部分。在一些實施例中，腔室418向環境敞開，而腔室418的其它實施例在適當的壓力下，以頂著第一和第二活塞390和400提供驅動力。 流體驅動器272包括液體貯存器420，該液體貯存器與第一和第二液體腔室412和416流體連通。所示的貯存器420可經由一個或多個液體導管422、424、426、428和430聯接至第一和第二腔室412和416，其可以包括各種閥、泵或其組合。例如，所示導管422和424可包括壓電選擇閥432以控制液體流經由隨后的導管從腔室412或腔室416或從這兩個腔室到達液體貯存器420。導管426可包括壓電伺服閥434，其被構造對在腔室412及416與貯存器420之間的液體流動提供速度控制。導管428可包括止回閥436和齒輪泵438，以將液體從貯存器420提供回腔室412、腔室416或這二者。由此，止回閥436可限制從腔室412和416到貯存器420的流動，而允許從貯存器420到腔室412和416的反向流動。
流體驅動器272可包括第一和第二位置傳感器440和442，所述傳感器被構造為分別檢測第一和第二活塞390和400的位置。由此，由傳感器440和442檢測的位置用于經由壓電伺服閥434控制第一和第二活塞390和400的運動。在其它實施例中，閥432和434可被其它適當的閥組件替換，諸如氣動控制閥、光學控制閥等。 再有，腔室418內的氣動壓力大體驅動活塞390和400。腔室412和416內的液體壓力大致調節活塞390和400的運動，由此提供柱塞396和406到相應針筒398和408中的精確運動控制。此外，所示流體驅動器272可基本或完全沒有鐵材料、磁材料或其組合。由此，注射器12特別適用于與MRI系統操作，并相對地緊湊且是患者可安裝的，以便放置在成像孔14內，如上參考圖1所述。 圖10是圖6的成像套件10的替換例的示意圖，其中，動力頭260和站262被構造有與氣動控制組合的光纖器件。具體地，動力頭260可包括多介質口 450、氣動閥452、光/燈開關454、流體驅動器456、醫用流體傳送裝置458和一個或多個反饋傳感器460。站262可包括收回器462、一個或多個控制器464、氣動供應部466、光/燈源468、裝料口 470和多介質口 472。另外，注射器12包括多介質導管474，其可拆除地聯接至450和472。
在所示實施例中，多介質導管474被構造將在口 450和472之間傳遞氣動工作介質和光/燈信號二者。具體地，口 472可經由導管476從供應部266接收氣動工作介質，經由導管478從源468接收信號。這些傳送可通過控制器(一個或多個)464和/或用戶與控制器480的互動而起動。由此，氣動工作介質以及光和/或燈信號可同時通過導管474傳遞，如箭頭482和484指示。在口 450處接收時，氣動工作介質可經由導管486傳遞至閥452，而光/燈信號可經由導管488傳遞至開關454。 進而，開關454大致控制閥452的操作。例如，信號484可觸發開關454打開或關閉閥452，由此控制氣動工作介質482經由導管490朝向流體驅動器456流動。供應到流體驅動器456的氣動壓力隨后產生驅動力或壓力492，其將醫用流體從醫用流體傳送裝置458驅動到患者體內。在操作期間，傳感器(一個或多個)460可監視流體驅動器456和傳送裝置458的狀況494和496，并將反饋信號( 一個或多個)498傳遞至控制器( 一個或多個)464。類似于圖6的實施例，裝料口 470可通過導管502接收來自外氣動源900的氣動工作介質的附加供應。有利地，多介質導管474可實現不同類型的介質的傳遞，以便在站262和動力頭260之間同時提供動力和控制功能二者。 雖然本發明對各種修改和變化形式是敏感的，通過在附圖中的例子顯示特定實施例并詳細地描述。但是，應理解，本發明并不意圖限制在此披露的具體形式。相反，本發明應覆蓋落入由所附權利要求所限定的本發明精神和范圍內的所有修改、等同物和替換。
權利要求
一種醫用流體注射器，包括流體驅動器，該流體驅動器響應工作流體的壓力以施加一系列力來驅動傳送裝置，使醫用流體流動。
2. 如權利要求1所述的注射器，其中，流體驅動器被構造為不與磁共振成像相干擾。
3. 如權利要求1-2中的任一項所述的注射器，其中，流體驅動器是非鐵和非磁性的。
4. 如權利要求1-3中的任一項所述的注射器，其中，流體驅動器被構造為不發射或檢 測射頻輻射。
5. 如權利要求1-4中的任一項所述的注射器，其中，注射器被構造為安裝在磁共振成 像(MRI)系統的成像孔內。
6. 如權利要求1-5中的任一項所述的注射器，其中，流體驅動器被構造為相繼地擠壓 流體導管。
7. 如權利要求6所述的注射器，其中，流體驅動器包括沿流體導管串聯放置的多個活 塞，且這些活塞被構造為相繼地運動以施加所述一系列力。
8. 如權利要求1-5中的任一項所述的注射器，其中，流體驅動器包括布置在缸體內的 活塞、聯接至活塞的桿和聯接至桿的旋轉棘輪。
9. 如權利要求8所述的注射器，其中，旋轉棘輪被構造為響應缸體中的活塞的振蕩運 動而相繼地接合齒輪的齒。
10. 如權利要求9所述的注射器，其中，齒輪被聯接至滾珠絲杠。
11. 如權利要求10所述的注射器，其中，傳送裝置包括放置在筒體中的柱塞，且滾珠絲 杠聯接至柱塞。
12. 如權利要求8-11中的任一項所述的注射器，其中，旋轉棘輪包括第一臂，其相繼地 與齒輪的齒接合。
13. 如權利要求12所述的注射器，其中，旋轉棘輪包括第二臂，其在與第一臂相繼地與 齒輪的齒接合的位置分開的位置處相繼地與齒輪的齒接合。
14. 如權利要求13所述的注射器，其中，第一和第二臂每個都相對于齒輪往復運動，其 中，當第一和第二臂中的一個推壓在齒輪的個別齒上時，第一和第二臂中的另一個從齒輪 的另一個別齒上退回。
15. 如權利要求13-14中的任一項所述的注射器，其中，在任意給定時刻，第一和第二 臂中僅有一個推壓在齒輪的個別齒上。
16. 如權利要求1-15中的任一項所述的注射器，還包括聯接至流體驅動器的泵。
17. 如權利要求16所述的注射器，還包括從泵通到流體驅動器的導管。
18. 如權利要求16-17中的任一項所述的注射器，還包括聯接至泵的控制器。
19. 如權利要求18所述的注射器，還包括聯接至控制器的反饋傳感器，其中，反饋傳感 器被構造為監視傳送裝置和流體驅動器中的至少一個。
20. 如權利要求19所述的注射器，其中，反饋傳感器從包括電位計、光學編碼器或其組 合在內的組中選出。
21. 如權利要求16-20中的任一項所述的注射器，其中，泵向流體驅動器提供工作流體。
22. —種注射系統，包括如權利要求1-21中的任一項所述的注射器，和包括針筒的傳送裝置。
23. —種注射系統，包括如權利要求1-21中的任一項所述的注射器，和包括大致靠近 流體驅動器布置的輸出部的傳送裝置。
24. 如權利要求22-23中的任一項所述的注射系統，還包括患者安裝部，其被構造為支 撐傳送裝置和流體驅動器中的至少一個。
25. —種醫用流體注射器，包括多流體驅動器，具有聯接至液體控制部分的氣動驅動部分，其中，氣動驅動部分響應工 作氣動介質的壓力以引起運動，且液體控制部分包括對所述運動作出響應以控制運動速度 的工作液體。
26. 如權利要求25所述的注射器，其中，該運動驅動傳送裝置以使醫用流體流動。
27. 如權利要求25-26所述的注射器，其中，液體控制部分被構造為控制工作液體響應 所述運動作出的移位。
28. 如權利要求25-27中的任一項所述的注射器，還包括放置在缸體中的活塞，其中，工作氣動介質放置在活塞的第一側，工作液體放置在活塞的與第一側相對的第二側。
29. 如權利要求28所述的注射器，其中，液體控制部分包括壓電閥，該壓電閥布置在活塞的第二側和液體貯存器之間。
30. 如權利要求28所述的注射器，其中，液體控制部分包括布置在活塞第二側和液體 貯存器之間的止回閥和齒輪泵中的至少一個。
31. —種注射系統，包括如權利要求28-30中的任一項所述的注射器和傳送裝置，其 中，活塞與傳送裝置互連。
32. —種注射系統，包括如權利要求25-31中的任一項所述的注射器，還包括與注射器 的輸出部互連的傳送裝置。
33. —種醫用流體注射器，包括 多介質管道，被構造為使工作流體和光信號通過。
34. 如權利要求33所述的注射器，還包括聯接至多介質管道的流體驅動器。
35. 如權利要求34所述的注射器，其中，流體驅動器包括響應工作流體壓力的蠕動驅 動器。
36. 如權利要求34所述的注射器，其中，流體驅動器包括缸體，該缸體具有聯接至棘輪 和齒輪組件的活塞，并且該活塞被構造為響應工作流體的壓力而振蕩，以旋轉棘輪和齒輪 組件。
37. 如權利要求34所述的注射器，其中，流體驅動器包括聯接至液體控制部分的氣動 驅動部分。
38. 如權利要求33-37中的任一項所述的注射器，還包括聯接至流體驅動器的傳送裝 置，其中，傳送裝置被構造為響應驅動力而傳送醫用流體，且流體驅動器被構造為響應來自 工作流體的壓力而施加驅動力。
39. 如權利要求38所述的注射器，其中，傳送裝置包括針筒。
40. 如權利要求33-39中的任一項所述的注射器，還包括聯接至閥的光開關，其中，光 開關響應光信號來控制閥，閥被構造為控制工作流體的流動。
41. 一種醫用流體注射器，包括蠕動驅動器，對工作流體的壓力作出響應。
42. 如權利要求41所述的注射器，其中，蠕動驅動器是非鐵和非磁性的。
43. 如權利要求41-42中的任一項所述的注射器，其中，蠕動驅動器被構造為相繼地擠 壓流體導管。
44. 如權利要求41-43中的任一項所述的注射器，其中，蠕動驅動器包括多個構件，所 述多個構件沿流體通道設置且被構造為相繼地移動到所述流體通道中。
45. —種醫用流體注射器的操作方法，該方法包括響應工作流體的壓力來施加一系列力以驅動傳送裝置，從而將醫用流體從傳送裝置排出。
46. 如權利要求45所述的方法，其中，所述響應包括接收多個獨立的工作流體流動。
47. 如權利要求45-46中的任一項所述的方法，其中，所述響應包括沿導管在一個接一 個的位置處使導管相繼收縮。
48. 如權利要求45所述的方法，其中，所述響應包括以一步接一步的方式繞齒輪使棘 輪振蕩運動，以驅動傳送裝置。
49. 一種對患者成像的方法，該方法包括將造影劑注射器的動力頭可拆除地安裝在患者身上；當動力頭可拆除地安裝在患者身 上時，造影劑注射到患者體內；禾口當動力頭可拆除地安裝在患者身上時，對患者進行成像。
全文摘要
本發明的一些注射器包括對工作流體(例如，液體、氣動的、或其二者)壓力作出響應的流體驅動器，以施加一系列力來驅動傳送裝置(例如，針筒)，從而傳送醫用流體(例如，造影劑、放射藥劑、藥物或其組合)。一些注射器可包括構造為傳送工作流體(例如，空氣)和光信號(例如，紅外線)的多介質管道。一些注射器可包括響應工作流體壓力的蠕動驅動器。
文檔編號A61M5/142GK101784295SQ200880103653
公開日2010年7月21日 申請日期2008年8月13日 優先權日2007年8月20日
發明者加里·S·瓦格納, 弗蘭克·M·法戈, 彼得·斯塔茨, 戴恩·巴蒂亞托 申請人:馬林克羅特公司