藥液注入裝置和藥液注入系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于注入藥液的藥液注入裝置和藥液注入系統，并且更具體地涉及一種具有用于在注入藥液期間監視藥液的注入壓力并且將該壓力顯示在顯示器上的功能的藥液注入裝置。
【背景技術】
[0002]當前采用的醫療用圖像診斷設備包括CT (計算機斷層成像)掃描器、MRI (磁共振成像)設備、PET(正電子發射斷層成像)設備、血管造影設備、MRA(MR血管造影)設備和超聲成像診斷設備等。在使用上述設備時，經常將諸如造影劑或生理鹽水等的藥液注入到被檢者以提供更好的造影效果。
[0003]通常將藥液填充到具有缸體和活塞的注射器中。一般通過使用藥液注入裝置來注入注射器中所填充的藥液。藥液注入裝置包括注射器保持機構和活塞驅動機構。在利用注射器保持機構保持注射器的狀態下，活塞驅動機構使活塞前進移動以將注射器中所填充的藥液注入到被檢者。活塞驅動機構一般采用馬達作為驅動源。
[0004]注入壓力是用以判斷藥液是否正常注入到被檢者的標準其中之一。在正常注入藥液的情況下，藥液的注入壓力落在根據藥液的注入路徑或藥液的粘度所設置的預定范圍內。然而，例如在藥液注入路徑內的某處藥液發生泄漏的情況下，藥液的注入壓力降至預定范圍以下。作為對比，在注入路徑發生堵塞的情況下，注入壓力升至預定范圍以上。
[0005]專利文獻1說明了這種藥液的注入壓力的實時檢測，并且在所檢測到的注入壓力在預定范圍外的情況下，發出警告或停止活塞驅動機構的操作。專利文獻1說明了針對活塞驅動機構所設置的測壓元件、或者通過使用根據施加至活塞驅動機構的負荷而發生改變的流經馬達的電流值(以下還稱為馬達電流)來進行檢測的部件，作為用于注入該注入壓力的部件，并且可以組合使用這兩個部件或者可以使用這兩個部件中的僅一個部件。專利文獻1還說明了將所檢測到的注入壓力以圖形式顯示在顯示器上。
[0006]現有技術文獻_7] 專利文獻
[0008]專利文獻1:日本特開2011-206399
【發明內容】
[0009]發明要解決的問題
[0010]由于基于馬達電流的測量結果來檢測注入壓力不需要諸如測壓元件等的用于檢測壓力的檢測器，因此與使用測壓元件的情況相比，這種檢測可以具有需要更少數量的部件的優點。然而，在通過使用馬達電流的測量結果檢測到注入壓力、并且如果所檢測到的注入壓力升至預先設置的界限壓力以上則停止活塞驅動機構的操作的情況下，發生以下問題。
[0011]第一個問題是由于注入的初始階段的誤檢測因而操作可能停止的可能性。在活塞驅動機構的操作開始時，浪涌電流流經馬達。馬達的負荷越高(諸如以相對較高的速度注入藥液的情況等)，浪涌電流越大。根據藥液的注入壓力的設置，在浪涌電流超過與注入壓力的上限值相對應的馬達電流的情況下，藥液注入裝置判斷為超過注入壓力的上限值并且停止活塞驅動機構的操作。
[0012]第二個問題是以下事實:一旦由于通過使用馬達電流的測量結果所檢測到的注入壓力達到預定上限值、因此活塞驅動機構的操作或馬達的操作停止，在馬達停止期間，沒有電流流經馬達，因而無法測量注入壓力。在將隨時間經過而發生改變的注入壓力實時地顯示在顯示器上的情況下，即使在實際注入壓力逐漸下降時，馬達停止也使得在圖上指示零。結果，用戶誤假定馬達由于注入壓力極低而停止，而不是由于注入壓力達到預定的界限壓力而停止。
[0013]本發明的目的是提供如下一種藥液注入裝置和藥液注入系統，其中該藥液注入裝置和藥液注入系統可以消除在通過使用流經用于驅動活塞驅動機構的馬達的馬達電流的測量結果來檢測藥液的注入壓力時發生的諸如啟動時的誤檢測和不正確的圖顯示等的問題。
_4] 用于解決問題的方案
[0015]本發明提供一種藥液注入裝置，用于注入具有缸體和活塞的注射器中所填充的藥液，所述藥液注入裝置包括:
[0016]活塞驅動機構，其由馬達進行驅動，并且用于使所述注射器的活塞相對于缸體進行前后移動；
[0017]馬達電流測量電路，其被配置為測量馬達電流，其中所述馬達電流是流經所述馬達的電流；
[0018]顯示裝置；以及
[0019]注入裝置控制電路，其被配置為控制所述馬達的操作以使得根據藥液的注入協議來注入所述注射器內的藥液，通過使用所述馬達電流測量電路的馬達電流的測量結果來計算藥液的注入壓力，并且將所計算出的注入壓力顯示在所述顯示裝置上，
[0020]其中，所述注入裝置控制電路被配置為在藥液的注入操作期間在所述注入壓力達到預先設置的界限壓力的情況下暫時停止所述馬達的操作，并且在由于所述注入壓力達到所述界限壓力而導致所述馬達的操作停止期間，代替所計算出的注入壓力而將所述界限壓力作為所述注入壓力顯示在所述顯示裝置上。
[0021]本發明提供一種藥液注入系統，用于將具有缸體和活塞的注射器中所填充的藥液注入到被檢者中、并且拍攝注入了藥液的被檢者的斷層圖像，所述藥液注入系統包括:
[0022]藥液注入裝置，其包括活塞驅動機構，其中所述活塞驅動機構由馬達進行驅動并且用于使所述注射器的活塞相對于缸體進行前后移動；
[0023]馬達電流測量電路，其被配置為測量馬達電流，其中所述馬達電流是流經所述馬達的電流；
[0024]顯示裝置；
[0025]攝像單元，其被配置為拍攝注入了藥液的被檢者的斷層圖像；以及
[0026]注入裝置控制電路，其被配置為控制所述馬達的操作以使得根據藥液的注入協議來注入所述注射器內的藥液，通過使用所述馬達電流測量電路的馬達電流的測量結果來計算藥液的注入壓力，并且將所計算出的注入壓力顯示在所述顯示裝置上，
[0027]其中，所述注入裝置控制電路被配置為在藥液的注入操作期間在所述注入壓力達到預先設置的界限壓力的情況下暫時停止所述馬達的操作，并且在由于所述注入壓力達到所述界限壓力而導致所述馬達的操作停止期間，代替所計算出的注入壓力而將所述界限壓力作為所述注入壓力顯示在所述顯示裝置上。
[0028]本發明提供一種顯示方法，用于在具有缸體和活塞的注射器內所填充的藥液通過馬達所驅動的活塞驅動機構使所述活塞前進運動而被注入的情況下，將注入壓力顯示在顯示裝置上，所述顯示方法包括以下步驟:
[0029]測量馬達電流；
[0030]通過使用所述馬達電流的測量結果來計算注入壓力；
[0031]將所計算出的注入壓力顯示在所述顯示裝置上；
[0032]在所計算出的注入壓力達到預先設置的界限壓力的情況下，暫時停止所述馬達的操作；以及
[0033]在所述馬達的操作暫時停止期間，代替所計算出的注入壓力而將所述界限壓力作為所述注入壓力顯示在所述顯示裝置上。
[0034]本發明提供一種藥液注入裝置所用的計算機程序，所述藥液注入裝置用于使具有缸體和活塞的注射器中所填充的藥液通過馬達所驅動的活塞驅動機構使所述活塞前進移動而注入、并且將藥液的注入壓力顯示在顯示裝置上，所述計算機程序使所述藥液注入裝置進行處理，所述處理包括以下步驟:
[0035]測量馬達電流；
[0036]通過使用所述馬達電流的測量結果來計算注入壓力；
[0037]將所計算出的注入壓力顯示在所述顯示裝置上；
[0038]在所計算出的注入壓力達到預先設置的界限壓力的情況下，暫時停止所述馬達的操作；以及
[0039]在所述馬達的操作暫時停止期間，代替所計算出的注入壓力而將所述界限壓力作為所述注入壓力顯示在所述顯示裝置上。
[0040]發明的效果
[0041]根據本發明，在使用流經用于驅動活塞驅動機構的馬達的馬達電流的測量結果來計算藥液的注入壓力并且將所計算出的注入壓力顯示在顯示裝置上的藥液注入裝置中，即使在由于注入壓力到達界限壓力因此停止馬達的操作的情況下，也可以顯示接近實際注入壓力的注入壓力。
【附圖說明】
[0042]圖1是根據本發明的一個實施例的透視攝像系統的立體圖。
[0043]圖2是圖1所示的控制臺的正視圖。
[0044]圖3是圖1所示的注入頭在安裝有注射器的狀態下的立體圖。
[0045]圖4是用于說明圖3所示的注入頭中的注射器如何經由適配器安裝的圖。
[0046]圖5是圖1所示的藥液注入裝置的框圖。
[0047]圖6是示出在注射器正常保持在缸體保持機構上的狀態下的RFID標簽和RFID模塊的天線之間的位置關系的截面圖。
[0048]圖7是示出根據本發明的一個實施例的從注入操作開始起的時間和注入速度之間的關系的圖。
[0049]圖8是示出在一旦注入壓力達到界限壓力就停止馬達的操作的情況下的時間和注入壓力之間的關系的圖。
[0050]圖9是示出根據本發明的一個實施例的實際注入壓力(Pr)、所計算出的注入壓力(pc)和所顯示的注入壓力(Pd)的隨時間經過的變化的示例的圖。
[0051]圖10A是本發明可使用的開關單元的示例的平面圖。
[0052]圖10B是圖10A所示的開關單元的底面圖。
[0053]圖10C是圖10A所示的開關單元的正面圖。
[0054]圖10D是圖10A所示的開關單元的背面圖。
[0055]圖10E是圖10A所示的開關單元的右側面圖。
[0056]圖10F是圖10A所示的開關單元的左側面圖。
[0057]圖10G是示出圖10A所示的開關單元的使用狀態的立體圖。
[0058]圖11是示出本發明可使用的注射器的示例的具體結構的立體圖。
[0059]圖12是示出本發明可使用的注射器的其它示例的具體結構的立體圖。
[0060]圖13是示出支撐注入頭的支架的附接有注入頭的狀態的其它示例的立體圖。
[0061]圖14是示出支架上所支撐的注入頭的其它示例的立體圖。
[0062]圖15是根據本發明的其它實施例的藥液注入系統的框圖。
[0063]圖16A是在預先設置了注入協議的情況下的顯示畫面的示例。
[0064]圖16B是在預先設置了注入協議的情況下的顯示畫面的示例。
[0065]圖16C是在預先設置了注入協議的情況下的顯示畫面的示例。
[0066]圖17是示出在安裝并檢測具有RFID標簽的注射器的情況下的畫面顯示的示例的圖。
[0067]圖18是示出在安裝并檢測具有RFID標簽的注射器的情況下的畫面顯示的示例的圖。
【具體實施方式】
[0068]參考圖1，示出根據本發明的一個實施例的透視攝像系統，其中該透視攝像系統包括透視攝像裝置200和藥液注入裝置100。透視攝像裝置200和藥液注入裝置100可以彼此連接以使得能夠在這兩者之間進行數據的發送和接收。透視攝像裝置200和藥液注入裝置100之間的連接可以是有線連接或無線連接。
[0069]透視攝像裝置200包括被配置為進行攝像操作的掃描器201和被配置為控制掃描器201的操作的攝像控制單元(未示出)，并且可以獲得利用藥液注入裝置100注入了藥液的被檢者的斷層圖像。該攝像控制單元可以包括監視器，其中該監視器能夠顯示用于設置攝像條件的畫面、所獲得的斷層圖像和與攝像有關的其它各種信息。
[0070]藥液注入裝置100包括:注入頭110，其經由樞轉臂122附接至支架121的上部；以及控制臺101，用于控制藥液注入裝置100整體的操作。在本實施例中，注入頭110和控制臺101被形成為單獨單元。支架121可以是腳輪上的支架以便于注入頭110的移動。
[0071]AC(交流)適配器141連接至控制臺101，并且用于向控制臺101供給從AC轉換得到的DC(直流)電力。如圖2所示，控制臺101具有按鈕組102以及兼用作輸入裝置和顯示裝置的觸摸面板103,其中該按鈕組102包括:停止按鈕102a，用于強制停止注入；起始按鈕102b，用于顯示起始畫面；以及電源接通/斷開所用的電源按鈕102c。
[0072]如圖3所示，例如填充有造影劑作為藥液的注射器800能夠可移除地安裝在注入頭110上。注射器800包括容納藥液且前端形成有導管的缸體、以及以相對于缸體可以前后移動的方式插入缸體的活塞。注入頭110包括:缸體保持機構111，其被配置為保持缸體；以及加壓器112,其可用于將注射器800的活塞推入到缸體保持機構111中所保持的缸體內。
[0073]加壓器112固定至桿113的前端，其中該桿113可以利用諸如用于將馬達的轉動運動轉換成直線運動的絲杠機構和齒輪齒條機構等的適當的轉動運動轉換機構而前后移動。在本發明中，將用于使活塞前后移動的包括馬達、轉動運動轉換機構、桿113和加壓器112的機構稱為活塞驅動機構。除加壓器112以外，活塞驅動機構容納在由合成樹脂制成的外殼體115內。
[0074]可以使用DC馬達作為與活塞驅動機構所用的驅動源相對應的馬達，并且特別地，優選可以使用無刷DC馬達。無刷馬達由于無刷子因而安靜且耐久。由于無刷馬達允許更高速轉動，因此與有刷馬達相比，可以通過增加外部齒輪比以減小施加至馬達的轉矩來減少用于以期望的注入壓力注入藥液所需的電流。無刷馬達通常具有用于檢測內部磁體的位置的諸如霍爾傳感器等的傳感器。可以使用來自傳感器的輸出來容易地提供馬達的轉動量和轉動速度。馬達的轉動量和轉動速度與加壓器112的位置和移動速度相對應，這意味著可以使用馬達的傳感器來檢測藥液的注入量等。這樣使得在注入頭110中不需要專用于檢測藥液的注入量等的任何傳感器，由此可以簡化注入頭110的結構。
[0075]除活塞驅動機構的一部分(例如，加壓器112)以外，注入頭110整體被由合成樹脂制成的殼體115覆蓋。在殼體115的上面配置多個操作按鈕116以使得能夠通過用戶的操作使活塞驅動機構進行工作。
[0076]本實施例的注入頭110上的操作按鈕116包括:為了進入注入就緒狀態所操作的確認按鈕116a、為了開始注入所操作的開始按鈕116b、為了使加壓器112 (例如，以1.5ml/sec的注入速度)前進移動任意距離所操作的前進按鈕116c、為了使加壓器112的移動速度加速(例如，以前進或后退的方式向當前注入速度加上8ml/sec)所操作的加速按鈕116d、為了使加壓器112 (例如，以1.5ml/sec的注入速度)后退移動任意距離所操作的后退按鈕116e、為了使加壓器112后退移動至初始化位置所操作的自動返回按鈕116f、為了手動停止或中斷操作所操作的停止按鈕116g、116h、以及為了使加壓器以低速(例如，0.7ml/sec)前進/后退移動所操作的路線開關116i。
[0077]缸體保持機構111被配置為經由適配器600安裝有注射器800。根據可填充的藥液的容量而存在各種大小的注射器800。適配器600是針對注射器800的這些大小各自所設置的。如圖4所示，適配器600被配置為保持關聯的注射器800的缸體的末端所形成的缸體凸緣801，并且可移除地安裝在注入頭110的缸體保持機構111上。
[0078]例如，可以通過將適配器600安裝在注入頭110的缸體保持機構111上、然后將注射器800的缸體凸緣801保持在適配器600上，來進行注射器800向注入頭110的安裝。適配器600具有用于容納缸體凸緣801的槽，并且缸體凸緣801插入到該槽以將注射器800保持在適配器600上。可以設置并使用鎖定機構，使得在將缸體凸緣801插入到適配器600的槽之后，使注射器800繞其軸轉動預定角度(例如，90度)以使缸體鎖定。這樣使用適配器600以使得能夠將各種大小的注射器800安裝在注入頭110上。
[0079]注射器800可以是已填充有藥液的制藥商所提供的預填充型的注射器、或者可以是能夠在醫療現場填充藥液的現場填充型的注射器。
[0080]再次參考圖1，藥液注入裝置100還可以包括與注入頭110分開的被形成為單獨單元的電源箱130。電源箱130將經由電源線纜142所輸入的AC電力轉換成DC電力，并且經由使注入頭110和電源箱130相連接的頭線纜143供給該轉換得到的DC電力。
[0081]在向被檢者注入藥液并且獲得圖像時，上述組件中的掃描器201、注入頭110和電源箱130設置在檢查室中，并且透視攝像裝置200的攝像控制單元和藥液注入裝置100的控制臺101設置在經由壁與檢查室分開的操作室中。因而，優選經由無線通信來進行控制臺101和注入頭110之間的信號和數據的發送和接收。無需說明，可以通過在使檢查室與操作室分開的壁中形成線纜所用的路徑并且經由該路徑牽引線纜來進行有線通信。在本實施例中，電源箱130設置有無線通信功能，使得在控制臺101和注入頭110之間經由電源箱130來進行信號的發送和接收。
[0082]以下將參考圖5所示的框圖來說明上述的藥液注入裝置100的功能。圖5僅示出藥液注入裝置100的主要功能，并且本發明不限于此。
[0083]電源箱130包括AC/DC電源單元156和無線通信模塊155。AC/DC電源單元156將從商用電源所供給的AC電力經由電源線纜142轉換成DC電力，并且將該DC電力供給至無線通信模塊155和注入頭110。無線通信模塊155配備有通信所用的天線157,并且輔助控制臺101和注入頭110之間的信號的發送和接收。盡管本實施例被配置成電源箱130與控制臺101進行無線通信并且經由頭線纜143與注入頭110進行有線通信，但電源箱130還可以與注入頭110進行無線通信，或者無線通信模塊155可以內置于注入頭110以使得能夠在控制臺101和注入頭110之間進行直