(57)【要約】パワーインジェクターと共に用いられ、患者に流体を注入するためのシリンジであって、エンコーダを含んでいる。エンコーダには、少なくとも第１インジケータが配備されている。第１インジケータは、エンコーダを通るか又は近接して検出できるように伝播されるエネルギーの少なくとも一部分との相互作用が可能である。第１インジケータの存在(又は不存在)は、シリンジ形態に関する情報となる。本発明のインジケータは、例えば、その数及び／又は位置を以て、シリンジ形態に関する情報として供される。シリンジは複数個又は複数組とすることができ、各シリンジの形態造は、そのシリンジのインジケータの存在又は不存在によって表される【選択図】図１６Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワーインジェクターと共に使用されるシリンジであって、内部を電磁エネルギーが伝播することができる所定長さの部材を具え、該部材は、部材に沿って配置された第１インジケータを少なくとも有しており、第１インジケータは、所定長さの部材の中を通って伝播されるエネルギーを検出できるようにエネルギーの少なくとも一部分と相互作用することができるようにしており、第１インジケータがシリンジ形態に関する情報を提供するシリンジ。
【請求項２】
少なくとも第１インジケータは、所定長さの部材に沿う固有の所定位置に複数のインジケータを具えており、該インジケータの各々は、部材の中を通って伝播されるエネルギーを検出できるようにエネルギーの少なくとも一部分と相互作用することができるようにしており、複数のインジケータの所定位置がシリンジ形態に関する情報を提供する請求項１のシリンジ。
【請求項３】
少なくとも第１インジケータは、エネルギーの少なくとも一部分を吸収又は散乱させることができる請求項１のシリンジ。
【請求項４】
少なくとも第１インジケータは、エネルギーが衝突すると検出可能な状態となる検出用材料を含んでいる請求項１のシリンジ。
【請求項５】
電磁エネルギーは光エネルギーであり、検出用材料は、光エネルギーが衝突すると蛍光を発する請求項４のシリンジ。
【請求項６】
所定長さの部材はシリンジと一体に形成される請求項１のシリンジ。
【請求項７】
所定長さの部材はシリンジ壁の一部分を含んでいる請求項６のシリンジ。
【請求項８】
電磁エネルギーは光エネルギーであり、所定長さの部材の屈折率は、隣接する環境の屈折率よりも大きい請求項７のシリンジ。
【請求項９】
少なくとも第１インジケータはシリンジ壁の傾斜面であり、光エネルギーをシリンジ壁の外側に伝送することができる請求項７のシリンジ。
【請求項１０】
少なくとも第１インジケータは、シリンジ壁の長さ方向に沿う固有の所定位置に少なくとも複数の第１インジケータを含んでおり、該インジケータの各々は、シリンジの壁の長さ部分を通って伝播されるエネルギーを検出できるようにエネルギーの少なくとも一部分と相互作用することができるようにしており、インジケータの所定位置がシリンジ形態に関する情報を提供する請求項７のシリンジ。
【請求項１１】
所定長さの部材はシリンジに取付可能である請求項１のシリンジ。
【請求項１２】
少なくとも複数の第１インジケータは、第１の２進コードを表している請求項１０のシリンジ。
【請求項１３】
シリンジ壁の長さ方向に沿う固有の所定位置に少なくとも複数の第２インジケータをさらに具えており、少なくとも複数の第２インジケータは第２の２進コードを表している請求項１２のシリンジ。
【請求項１４】
シリンジの壁部、後端部及び前端部を有する本体部と、該本体部の中を移動可能に配備されたプランジャーとをさらに具えている請求項１のシリンジ。
【請求項１５】
本体部に連繋された少なくとも１つの取付用フランジをさらに具えている請求項１４のシリンジ。
【請求項１６】
本体部に連繋された滴よけフランジをさらに具えている請求項１５のシリンジ。
【請求項１７】
所定長さの部材は、本体部の後端部と少なくとも１つの取付用フランジの間の位置で本体部に連繋されている請求項１５のシリンジ。
【請求項１８】
少なくとも第１インジケータは、シリンジの周囲の少なくとも一部に形成された溝である請求項１のシリンジ。
【請求項１９】
溝は、シリンジの周囲に沿って延びている請求項１８のシリンジ。
【請求項２０】
所定長さの部材は透光性である請求項１のシリンジ。
【請求項２１】
少なくとも第１インジケータは、容易に検出可能なエネルギーの少なくとも一部分を方向変換させるために、所定長さの部材の中を通って伝播されるエネルギーの向きに対して傾斜した角度を有する第１の略平らな表面を有している請求項１のシリンジ。
【請求項２２】
少なくとも第１のインジケータは、所定長さの部材に形成されたノッチを含んでおり、該ノッチは、エネルギーを第１表面と接触するように通過させる第２表面を具えており、第１表面はエネルギーの一部分を反射させる請求項２１のシリンジ。
【請求項２３】
第１表面は、所定長さの部材の中を通って伝播されるエネルギーの向きに対して約４５度の角度で傾斜している請求項２２のシリンジ。
【請求項２４】
電磁エネルギーは光エネルギーであり、所定長さの部材は、シリンジの軸と略平行な方向に、光エネルギーを部材の中を伝播させることができる請求項１のシリンジ。
【請求項２５】
請求項１乃至請求項２４の何れかのシリンジと共に用いられるインジェクターであって、シリンジの内容物を加圧するための駆動部材と、シリンジの所定長さの部材の中にエネルギーを伝送させるための少なくとも１つのエネルギー源と、シリンジの少なくとも第１インジケータと相互作用するエネルギーの少なくとも一部分を検出する少なくとも１つのセンサーとを具えているインジェクター。
【請求項２６】
請求項１乃至２４の何れかのシリンジの情報を請求項２５のインジェクターに提供する方法であって、シリンジの所定長さの部材の少なくとも一部分の中を通してエネルギーを伝播させ、所定長さの部材にある少なくとも第１インジケータによって修正されたエネルギーの少なくとも一部分を検出することを含んでいる方法。
【請求項２７】
パワーインジェクターと共に使用するためのシリンジであって、シリンジの壁部、後端部及び前端部を有する本体部と、シリンジの壁部に沿って配置された少なくとも第１インジケータとを具えるものにおいて、少なくとも第１インジケータは、シリンジの壁部に隣接し、シリンジの軸方向と略平行に伝播されるエネルギーを検出できるようにエネルギーの少なくとも一部分と相互作用することができるようにしており、第１インジケータはシリンジ形態に関する情報を提供するように動作可能であることを特徴とするシリンジ。
【請求項２８】
少なくとも第１インジケータは、シリンジ壁の長さ方向に沿う固有の所定位置に複数のインジケータを具えており、該インジケータの各々は、シリンジ壁に隣接して伝播されるエネルギーを検出できるようにエネルギーの少なくとも一部分と相互作用することができるようしており、複数のインジケータの所定位置がシリンジ形態に関する情報を提供する請求項２７のシリンジ。
【請求項２９】
少なくとも第１インジケータは、エネルギーの少なくとも一部分を吸収又は散乱させることができる請求項２７のシリンジ。
【請求項３０】
エネルギーは光エネルギーであり、少なくとも第１インジケータはシリンジの壁部に形成された傾斜面であり、シリンジの壁部に隣接して配置された少なくとも１つのセンサーに光エネルギーを伝送させることができる請求項２７のシリンジ。
【請求項３１】
少なくとも第１インジケータは、シリンジの長さ方向に沿う固有の所定位置に少なくとも複数の第１インジケータを具えており、該インジケータの各々は、シリンジの壁部の表面に形成された傾斜面を具え、シリンジの壁部に隣接して配置された少なくとも１つのセンサーに光エネルギーを伝送できるようになし、複数のインジケータの所定位置がシリンジ形態に関する情報を提供する請求項３０のシリンジ。
【請求項３２】
少なくとも複数の第１インジケータは、第１の２進コードを表している請求項３１のシリンジ。
【請求項３３】
シリンジの壁部の長さ方向に沿う固有の所定位置に少なくとも複数の第２インジケータを具えており、少なくとも複数の第２インジケータは、第２の２進コードを表している請求項３２のシリンジ。
【請求項３４】
少なくとも複数の第１インジケータの各々は、半径方向の位置が異なる請求項３１のシリンジ。
【請求項３５】
少なくとも複数の第１のインジケータは連続する段部として形成される請求項３４のシリンジ。
【請求項３６】
少なくとも第１インジケータは、シリンジの壁部の長さ方向に沿って配置された複数のインジケータを具えており、インジケータの各々は、光の少なくとも一部分を方向変換させるために、所定長さの部材の表面に沿って検出できるように伝播される光の向きに対して傾斜した角度を有する第１の略平らな表面を有しており、インジケータはシリンジ形態に関する情報を提供する請求項２７のシリンジ。
【請求項３７】
各インジケータは、シリンジ壁部の半径が変化する段部を具えており、該段部は光の一部分を反射させる傾斜面を有している請求項３６のシリンジ。
【請求項３８】
少なくとも第１インジケータは、シリンジ壁部の表面に沿って配置され、少なくとも第１インジケータは、シリンジ壁部の表面に沿って伝播される光エネルギーを検出できるように光エネルギーの少なくとも一部分と相互作用可能である請求項２７のシリンジ。
【請求項３９】
光エネルギーは、シリンジの軸方向と略平行に伝播され、シリンジは、シリンジ壁部の表面に沿って長手方向の異なる位置に配置された少なくとも複数の第１インジケータを具えており、少なくとも複数の第１インジケータは、シリンジ形態に関する情報である２進コードを表している請求項３８のシリンジ。
【請求項４０】
シリンジ壁は略円筒形であり、シリンジは、シリンジ壁に沿って長手方向の異なる位置に配置された少なくとも複数の第１インジケータを具えており、単一光源から発せられた光ビームは、複数の第１インジケータの各々と相互作用するように、シリンジの軸と略平行の向きにシリンジ壁の表面に沿って伝播される請求項３８のシリンジ。
【請求項４１】
請求項２７乃至請求項４０の何れかのシリンジと共に使用されるインジェクターであって、シリンジの内容物を加圧するために駆動部材と、シリンジの壁部に隣接してエネルギーを伝送させる少なくとも１つのエネルギー源と、シリンジの少なくとも第１インジェクターと相互作用するエネルギーの少なくとも一部分を検出する少なくとも１つのセンサーとを具えているインジェクター。
【請求項４２】
請求項２７乃至請求項４０の何れかのシリンジの情報を、請求項４１のインジェクターに供給する方法であって、シリンジのシリンジ壁に隣接してエネルギーを伝播させ、シリンジ壁に沿って配置された少なくとも第１インジケータによって修正されたエネルギーの少なくとも一部分を検出することを含んでいる方法。
【請求項４３】
エンコードされたシリンジ又はエンコードされたシリンジアダプターと共に使用されるインジェクターであって、シリンジ又はシリンジアダプターをインジェクターに取り付けることができるように作られた界面と、エネルギーを軸方向に伝播させることができるように少なくとも１つのエネルギー源と、シリンジ又はシリンジアダプターをエンコードした結果として衝突するエネルギーを検出できる少なくとも１つのセンサーとを具えているインジェクター。
【請求項４４】
少なくとも１つのエネルギー源は光源である請求項４３のインジェクター。
【請求項４５】
光が通過できる半透明表面を有する位置決め用部分組立体と、半透明表面とは間隔をあけて配備され、エンコードされたシリンジ又はエンコードされたシリンジアダプターを位置決めするための少なくとも１つのアバットメント部材とを具え、前記シリンジ又はシリンジアダプターは半透明表面とアバットメント部材との間に形成されたギャップの中で、半透明表面に関して所望位置に配備されてなるセンサー組立体をさらに具える請求項４４のインジェクター。
【請求項４６】
シリンジ又はシリンジアダプターは、シリンジ又はシリンジアダプターと半透明表面の間に流体の小滴が形成されないように、半透明表面に十分近い位置に配備される請求項４５のインジェクター。
【請求項４７】
少なくとも１つのセンサーは、アバットメント部材が配備される側と反対側の半透明表面に配置される請求項４６のインジェクター。
【請求項４８】
少なくとも１つのセンサーは複数のセンサーである請求項４７のインジェクター。
【請求項４９】
少なくとも１つの光源は、半透明表面とアバットメント部材との間に形成されたギャップの中で、光を軸方向に伝送させるように配置される請求項４８のインジェクター。
【請求項５０】
センサー装置は、各センサーの動作性を調べるために、各センサーの試験用光源をさらに具えている請求項４９のインジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報又は形態のエンコーディングとセンシングに関し、特に、医療用インジェクション処置に関する情報をエンコードするシリンジ及びシリンジエンコーダ、シリンジをエンコードすることを含むシリンジシステム、シリンジ情報のエンコーディング及びセンシング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インジェクション処置に関する重要なパラメータを決定するのに多くの可変要素(variables)があり、この要素として、例えば、シリンジ直径、シリンジ長さ、シリンジ部材、流体の組成及び濃度などがある。インジェクション処置に影響を及ぼすパラメータの中には、送達される流体量、流速、流体圧力、インジェクターのピストン移動距離の制限がある。現今のインジェクターシステムでは、シリンジサイズの決定は、一般的には、(1)作業者が、シリンジのサイズ又は種類をインジェクターのソフトウエアに手操作で入力するか、(2)シリンジの凸部材又は凹部材に機械的に連結されたインジェクターヘッドのスイッチ操作を行なうことにより自動的に行われる。これについては、例えば、本願の譲受人である米国特許第５７４１２３２号、第６０９００６４号及び第５８７３８６１号に記載されており、その開示は引用を以て本願への記載加入とする。
図１Ａは、米国特許第５８７３８６１号に記載されたシリンジを示しており、シリンジ(4)の後部の係合用フランジ部の円弧状フランジ(3)(3')の周囲に配置された凸部材つまり回転止め(2)(2')を示している。回転止め(2)(2')を含むシリンジ(4)は、例えば、透明又は不透明のポリマー部材から作られる。回転止め(2)(2')は、図１Ｂに示す電動式インジェクター(8)に配置された対応する少なくとも１つのスイッチ(6)と協同作用する。少なくとも１つの回転止めの存在又は不存在が、シリンジの形態を表すコードとなる。
【０００３】
しかしながら、機械的及び電気的構造の制約により、自動検出スイッチの数は制限される。実際、現在のシステムでは、自動的に検出できるシリンジ形態は限られている。さらに、移動機構の故障も問題である。また、電気的及び機械的エンコーディングシステムの中には、シリンジ及び／又はインジェクターの製造コストが著しく高くなるものがある。シリンジ形態をエンコード及び検知するのに現在利用されているその他の方法として、例えば米国特許第５９９７５０２号に開示されているように、バーコードをセンサーに、センサーをインジェクターに配置するものがある。しかしながら、バーコードシステムは、前述した電気機械的システムの場合と同じ問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この明細書で用いられる「シリンジ形態(syringe configuration)」という用語は、シリンジの機械的特性(例えば、材質、長さ、直径など)に関する情報や、シリンジの内容物(例えば、体積、組成など)に関する情報のように、具体的なシリンジに関する全ての情報を包含するものである。新しいシリンジ、特に、予め充填されたシリンジの出現により、シリンジ形態の可変要素を正確にエンコード及び検知する必要性が高まっている。シリンジ形態の情報は、インジェクション工程を、特定シリンジの構造／インジェクションのパラメータの関数として制御するために、パワーインジェクターによって用いられる。さらに、インジェクション工程に関するデータの記録を残しておくことにより、例えば、健康管理業務の請求書及び費用情報の正確な作成が可能となる。記録として維持できる情報として、使用したシリンジの種類、使用した造影剤(contrast medium)の量、使用した造影剤の種類、消毒日、有効期限、ロットコード、造影剤の特性、及び／又はその他の臨床関係の情報などがある。このような情報は、病院のコンピュータ請求システム、在庫管理システム、制御システムなどと情報を共有するために、デジタル記録が可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
広義において、本発明は、電磁エネルギーを検出できるように電磁エネルギーと相互作用する少なくとも１つのインジケータを設けることにより、情報のエンコーディングとセンシングを行なうものである。幾つかの実施例において、電磁エネルギーは光エネルギーである。電磁エネルギーは、例えば、インジケータが形成される所定長さの部材の中を伝播されるか、又はインジケータが形成される部材を取り囲む媒体を通って伝播される。
【０００６】
本発明の１つの目的は、パワーインジェクター(powered injector)と共に用いられ、流体を患者に注入するシリンジを提供することであり、電磁エネルギーを伝送又は伝播させることのできる所定長さの部材(a length of material)を含んでいる。所定長さの部材には、該部材に沿って配置された少なくとも第１インジケータを含んでいる。前述したように、第１インジケータは、所定長さの部材を通って伝播されるエネルギーの少なくとも一部分を検出できるように、エネルギーと相互反応できるようになっている。
【０００７】
第１インジケータの存在(又は不存在)は、上記実施例のシリンジ形態に関する情報となる。本発明のインジケータは、例えば、その数及び／又は位置によって情報(例えば、シリンジ形態に関する情報)を提供する。エンコードされた複数個又は複数組の物品(例えば、シリンジ)は、該物品のインジケータの存在、不存在及び／又は位置により、各物品の形態が表される。
【０００８】
インジケータによってもたらされる情報に関して、この明細書で用いられる「位置」「配置」及びそれらに関連する用語は、絶対的及び／又は相対的な位置を意味する。なお、情報は、エンコードされた物品(例えば、前述のシリンジの部材の長さ)の少なくとも１つのインジケータの絶対位置によって提供される。この明細書で用いられる「絶対位置」とは、基準位置(例えば、長い部材又はパワーインジェクター上の位置)に対する位置で、物品又は部材の長さ部分の上又はその内部におけるインジケータの位置を意味する。情報は、物品又は部材の長さ部分の絶対位置から互いに独立した複数のインジケータの相対位置によって与えられる。
【０００９】
また、この明細書で用いられる「相互作用(interact with」なる語は、エンコードされた物品又は所定長さの部材のインジケータに接触又は衝突するように伝送又は伝播される電磁エネルギーとの関係で用いられ、一般的には、例えば、エネルギーの伝送、エネルギーの方向変化、エネルギーの強度変化、エネルギーの移動速度の変化、及び／又はエネルギーの形態の変化を意味する。そのような相互作用は、当該分野で公知のセンサーを用いて、容易に検出可能であることが望ましい。例えば、インジケータは、衝突するエネルギーを変更なしで伝送できるものであってよいし、エネルギーの少なくとも一部分を変形、屈折、散乱及び／又は吸収できるものであってもよい。一般的に、本発明のインジケータは、エンコードされた物品又は所定長さの部材の残部とは異なる特性を有する不連続の領域である。従って、インジケータに衝突するエネルギーは、インジケータを含まないエンコードされた物品又は所定長さの部材に衝突するエネルギーとは異なる相互作用する。このインジケータと衝突エネルギーとの異なる相互作用を検出することができる。例えば、所定長さの部材の中を通って伝播されるエネルギーの場合、インジケータは所定長さの部材の領域にあり、エネルギーはこれを通って、部材の外部に伝播される。一方、所定長さの部材の残部はエネルギーが部材の外部へ伝送されるのを防止する。例えば、光エネルギーの場合、インジケータは、エンコードされた物品又は所定長さの部材に形成される斜面のように不連続であるので、光エネルギーを屈折、反射、散乱又は吸収する。インジケータは、エネルギーが衝突する際に検出可能な状態に置かれる検出用材料(例えば、蛍光部材)を含むこともできる。
【００１０】
シリンジ(又はエンコードされた他の物品)は、予め定められた特定の位置(即ち、絶対及び／又は相対位置)に配置されたエンコード物品又は所定長さの部材に沿う固有の所定位置に、複数のインジケータ(インジケータは２以上が望ましい)を配備することが望ましい。インジケータの各々は、衝突するエネルギーと相互作用するか又は少なくとも一部分を修正することができるようになっている。インジケータの数は、シリンジ形態の情報として提供することができる。同様に、インジケータの予め定められた位置もまた、シリンジ形態の情報となる。例えば、所定位置におけるインジケータの存在又は不存在を、２進／デジタルコードによって表すことができる。複数のインジケータを、シリンジ又はエンコードされた他の物品上の異なる位置に用いることにより、複数の２進コードを単一のシリンジ又はエンコードされた他の物品に配置することができる。
【００１１】
一実施例において、電磁エネルギーは光エネルギーであり、例えば、所定長さの部材の屈折率は隣接環境の屈折率よりも大きいから、光エネルギーは、部材の中で長さ方向に沿って内部反射することができる。内部反射は、所定長さの部材を通る光エネルギーを効率良く伝播させる役割を有する。光エネルギーとの使用に適したインジケータの例として、光エネルギーをセンサーの方へ屈折及び／又は反射させることができるようにシリンジ壁に形成された斜面を挙げることができる。
【００１２】
所定長さの部材は、例えば、シリンジ又はエンコードされた他の物品と一体に形成することができる。一実施例において、所定長さの部材は、シリンジ壁の半透明部分である。同様に、所定長さの部材は、シリンジ又はエンコードされたその他物品と分離することもできる。所定長さの部材は、例えば、シリンジに取り付けることもできる。所定長さの部材は、シリンジアダプターの一部分として、シリンジを特定のインジェクターに合わせて用いることもできるし、当該分野で公知の如く、ヒータージャケットの一部として、シリンジ内の造影剤を暖めることもできる。
【００１３】
本発明の他の目的は、流体を患者に注入するためのパワーインジェクターに用いられるシリンジエンコーダを提供することである。シリンジエンコーダは、内部を電磁エネルギーが伝送又は伝播できる所定長さの部材を含んでいる。所定長さの部材には、該部材に沿って少なくとも第１インジケータが配置されている。前述したように、第１インジケータは、所定長さの部材を通って伝送又は伝播されるエネルギーを検出できるようにエネルギーの少なくとも一部分と相互作用できるようにしており、シリンジ形態に関する情報が提供される。シリンジエンコーダは、シリンジ又はシリンジアダプター(パワーインジェクターに用いられる特定のシリンジ用に作られる)と、例えば、一体に形成したり、連結可能に形成したり(例えば、同じ容器の中に収容する)、取付可能とすることができる。
【００１４】
本発明のさらに他の目的は、シリンジに用いられるインジェクターシステムを提供することである。インジェクターは、駆動部材、少なくとも１つの電磁エネルギー源及び少なくとも１つのセンサーを含むことが望ましい。インジェクターシステムは、前述したシリンジエンコーダをさらに含んでいる。なお、シリンジエンコーダは、その内部を電磁エネルギーを伝送又は伝播させることのできる所定長さの部材を含んでいる。所定長さの部材は、該部材に沿って設けられた少なくとも第１インジケータを含んでおり、該インジケータは、所定長さの部材の中を通って伝送又は伝播されるエネルギーの少なくとも一部分をセンサーによって検出できるように、エネルギーと相互作用できるように作られている。
【００１５】
本発明のさらに他の目的は、少なくとも１つの電磁エネルギー源と少なくとも１つのセンサーを含むエンコーダシステムを提供することである。エンコーダシステムは、前述したシリンジエンコーダをさらに含んでいる。なお、シリンジエンコーダは、内部を電磁エネルギーを伝播させることのできる所定長さの部材を含んでいる。所定長さの部材は、該部材に沿って少なくとも第１インジケータを含んでおり、該インジケータは、所定長さの部材の中を通って伝送又は伝播されるエネルギーを検出できるようにエネルギーの少なくとも一部分と相互作用できるように作られている。
【００１６】
本発明のさらなる目的は、シリンジ形態に関する情報をエンコードする方法を提供することである。本発明の方法は、所定長さの部材の少なくとも一部分を通してエネルギーを伝送又は伝播させる工程、所定長さの部材の中を伝送又は伝播されるエネルギーを該部材に沿って検出できるようにエネルギーの少なくとも一部分と相互作用させる少なくとも１つの第１インジケータを配備する工程、エネルギーの少なくとも一部分と第１インジケータの相互作用を検出する工程を含んでいる。前述したように、予め定められた位置にある少なくとも１つのインジケータを用いて、シリンジ形態に関する情報を提供する。
【００１７】
本発明のエンコーダ及び方法は、シリンジ又は医療用インジェクション処理への使用に限定されるものではない。このエンコーダは、他のポンプ、圧縮機構又は医療用インジェクションに用いられる流体経路要素と共に使用することができる。なお、ポンプ及び流体経路要素は、例えば、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第５８０６５１９号、第５８４３０３７号及び第５９１６１９７号に記載されており、それらの開示は引用を以て本願への記載加入とする。実際、本発明のエンコーダ及び方法は、医療分野又はその他の使用領域において情報をエンコードすることが好ましい全ての用途に適している。このように、本発明の他の目的は、電磁エネルギーを伝送又は伝播させることのできる所定長さの部材を含むエンコーダを提供することである。所定長さの部材は、該部材に沿って配置された少なくとも第１インジケータを含んでいる。前述したように、第１インジケータは、情報を提供するために、所定長さの部材を通って伝送又は伝播されるエネルギーを検出できるようにエネルギーの少なくとも一文と相互作用できるようにしている。
【００１８】
同様に、本発明は、情報をエンコードする方法を提供するもので、該方法は、所定長さの部材の少なくとも一部分を通ってエネルギーを伝送又は伝播する工程、所定長さの部材の中を伝送又は伝播されるエネルギーを該部材に沿って検出できるようにエネルギーの少なくとも一部分と相互作用させる少なくとも１つの第１インジケータを配備する工程、エネルギーの少なくとも一部分と第１インジケータの相互作用を検出する工程を含んでいる。前述したように、予め定められた位置(相対位置及び／又は絶対位置)にある少なくとも１つのインジケータを用いて、シリンジ形態に関する情報を提供する。
【００１９】
エンコードされた物品又は所定長さの部材の長さ部分を通ってエネルギーを伝播させることに加えて、電磁エネルギーが衝突するように本発明のインジケータが形成又は配置されたエンコード物品又は所定長さの部材の周囲又はそれに隣接して、電磁エネルギーを伝播させることができる。
【００２０】
なお、本発明のさらなる目的は、シリンジ壁に沿って配置された第１インジケータを少なくとも含むシリンジを提供することである。第１インジケータは、シリンジ壁に隣接し、シリンジ軸と略平行に伝播されるエネルギーを検出できるように、エネルギーの少なくとも一部分と相互作用できるようにし、シリンジ形態に関する情報を提供する。複数のインジケータは、シリンジ壁の長さ方向に沿う固有の所定位置に配備される。インジケータの各々は、シリンジ壁に隣接して伝播されるエネルギーを検出できるようにエネルギーの少なくとも一部分と相互作用する。インジケータの所定位置は、シリンジ形態に関する情報を提供する。
【００２１】
インジケータの各々は、例えば、径方向位置(radial position)が異なる。一実施例において、複数のインジケータは、一連の段部として形成される。
【００２２】
本発明の他の目的は、電磁エネルギーと相互作用する所定長さの部材を含むシリンジエンコーダを提供することである。所定長さの部材は、該部材に沿って配置された第１インジケータを少なくとも含んでおり、所定長さの部材の表面を横切るように伝播されるエネルギーを検出できるようにエネルギーの少なくとも一部分と相互作用する。第１インジケータは、シリンジ形態に関する情報を提供する。
【００２３】
本発明のさらなる目的は、パワーインジェクターと共に用いられ、流体を患者に注入するシリンジを作製する方法を提供することである。この方法は、所定長さのシリンジに沿って少なくとも第１インジケータを形成する工程を含んでいる。前述したように、少なくとも複数の第１インジケータは、シリンジ壁の長さ方向に沿う固有の所定位置に形成することができる。インジケータは、例えば、シリンジの壁に形成された表面を含んでおり、シリンジの表面に沿って進む光エネルギーを、対応するセンサーに伝送する。
【００２４】
本発明のさらなる目的は、シリンジ形態に関する情報をエンコードする方法を提供することである。この方法は、シリンジ壁に隣接してシリンジ軸と略平行にエネルギーを伝播させる工程、シリンジ形態に関する情報を提供するために、シリンジ壁に隣接して伝播されるエネルギーを検出できるようにエネルギーの少なくとも一部分と相互作用が可能な第１インジケータをシリンジ壁に沿って配備する工程、を含んでいる。
【００２５】
本発明のさらなる目的は、パワーインジェクターと共に用いられ、流体を患者に注入するシリンジを少なくとも２つ以上配備することである。各シリンジは、所定長さの部材を含んでおり、該部材の表面に沿って配置された少なくとも１つのインジケータを含んでいる。各シリンジの少なくとも１つのインジケータは、所定長さの部材の表面にほぼ沿うように伝播されるエネルギーを検出できるように長い部材の表面に沿って伝播するエネルギーの少なくとも一部分と相互作用する。各シリンジのインジケータは、シリンジの固有の構造に関する情報を提供する。
【００２６】
本発明のさらなる目的は、表面に沿って少なくとも第１インジケータが配置された所定長さの部材を含むエンコーダを提供することである。前述したように、第１インジケータは、所定長さの部材の表面に沿って伝播されるエネルギーを検出できるようにエネルギーの少なくとも一部と相互作用し、エンコードされた情報を提供する。本発明はまた、前記のシリンジエンコーダを含むインジェクターシステムを提供するものである。
【００２７】
本発明のさらなる目的は、情報をエンコードする方法を提供することである。この方法は、所定長さの部材の表面に沿って光エネルギーを伝播させる工程、所定長さの部材の表面に沿って伝播される光エネルギーを検出できるように光エネルギーの少なくとも一部分と相互作用させるために、所定長さの部材に沿う位置に少なくとも第１インジケータを配備する工程、エネルギーの少なくとも一部分の相互作用を検出する工程、を含んでいる。
【００２８】
本発明のさらなる目的は、パワーインジェクターに用いられ、流体を患者に注入するシリンジを提供することである。シリンジは、所定長さの部材を含んでおり、該部材の表面の長さ方向に形成された複数のインジェクターを含んでいる。各インジェクターは、略平らな第１表面を有しており、該表面は、光の少なくとも一部分の方向変化を容易に検出できるように、所定長さの部材の表面に沿って伝播される光の方向に対して傾斜している。各インジェクターは、例えば、所定長さの部材に沿って半径が異なる段部を含むことができる。段部の半径は、光の一部分を反射させる傾斜面によって変えることができる。
【００２９】
本発明の他の目的は、エンコードされた情報を有するシリンジを作製する方法を提供することである。この方法は、シリンジに連結された所定長さの部材に沿って複数のインジケータを形成する工程を含んでいる。各インジェクターは、略平らな第１表面を有しており、該表面は、検出されるべき光の少なくとも一部分の方向を変えるために、所定長さの表面に沿って伝播する光の方向に対して傾斜している。
【００３０】
本発明の他の目的は、シリンジ壁を含むシリンジを提供することであり、シリンジ壁はその表面に沿って配置された少なくとも第１インジケータを有しており、第１インジケータは、シリンジ壁の表面に沿って伝播される光エネルギーを検出できるように光エネルギーの少なくとも一部分と相互作用する。例えば、シリンジは、シリンジ壁の表面に沿って長さ方向の異なる位置に配置され、シリンジ形態に関する２進コードの提供情報を表す少なくとも複数の第１インジケータを含むことができる。
【００３１】
シリンジ壁は、例えば、略円筒形である。シリンジには、シリンジ壁に沿って、長さ方向の異なる位置に配備された少なくとも複数の第１インジケータを含むことができる。従って、単一光源からの光ビームは、シリンジ壁の表面に沿ってシリンジの軸と略平行に伝播され、複数の第１インジケータの各々と相互作用する。
【００３２】
本発明のさらなる目的は、パワーインジェクターに用いられるセンサー組立体を提供することである。センサー組立体は、光が通過できる半透明の表面を有する位置決め用部分組立体と、半透明表面から離間した少なくとも１つのアバットメント部材(abutment member)を含んでいる。アバットメント部材は、エンコードされたシリンジ又はシリンジアダプターを位置決めする役割を有している。なお、シリンジアダプターは、半透明表面と、該半透明表面に対して所望位置にあるアバットメント部材との間に形成された隙間に配備される。例えば、シリンジ又はシリンジアダプターは、シリンジ又はシリンジアダプターと半透明表面との間に流体が飛び散らないようにするため、半透明表面と十分に接近させて配置される。
【００３３】
センサー組立体には、アバットメント部材が配備された面と反対側の半透明表面に、少なくとも１つのセンサーを配備することが望ましい。センサー組立体には、アバットメント部材が配備された面と反対側の半透明表面に、複数のセンサーを配備することがより望ましい。センサー組立体はまた、半透明表面とアバットメント部材との間に形成された隙間の中を軸方向に光を伝送するように配置された光源を含むことが望ましい。一実施例において、各センサーの操作性を調べるために、各センサーには試験用光源が配備される。
【００３４】
本発明はまた、エンコードされたシリンジ又はエンコードされたシリンジアダプターに用いられるインジェクターを提供するものである。インジェクターは、シリンジ又はシリンジアダプターをパワーインジェクターに取り付ける界面と、シリンジプランジャーに動きを与える駆動部材と、光を軸方向に伝播させる少なくとも１つの光源と、シリンジ又はシリンジアダプターをエンコードした後、衝突する光を検出する少なくとも１つのセンサーとを含んでいる。インジェクターは、前述したセンサー組立体を含むこともできる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明のエンコードシステムは、例えば、シリンジ形態についてエンコードされた情報の信頼性は高い。機械的な可動機構を必要としないので、これまでの多くのエンコーディングと比べて、信頼性は向上する。さらに、本発明のシリンジエンコーダは、例えば、シリンジ又はシリンジアダプターと容易に一体に形成することができるので、従来の多くのエンコーディング機構よりも製造費用が安くなる。
【００３６】
さらにまた、本発明のエンコーディングシステム、装置及び方法は、エンコーディングシステム又は装置の故障を防止し、磁気共鳴像設備との干渉を防止せねばならない磁気共鳴環境下での使用に好適である。なお、磁気共鳴環境での磁界が強いと、例えば電気機械的作動装置に悪影響を及ぼすことになる。また、装置内の部材の透磁率の差及び誘導渦電流がＭＲＩ磁界の均質性に悪影響を及ぼし、像の人工事実(image artifacts)を生成する。同様に、ある装置が発生するラジオ周波数エネルギーは、獲得したＭＲＩ像に、好ましくない人工事実を誘導することができる。この問題は、本発明のシリンジエンコーディングシステム、装置及び方法では容易に回避される。例えば、本発明では可動要素が不要であるので、電気機械的及びその他のアクチュエータは不要である。さらにまた、磁気共鳴設備との干渉を防止するために、本発明のシリンジエンコーディングシステム、装置及び方法に用いられる電気機械的エネルギーを容易に選択することができる。例えば、赤外線、可視線又は紫外線範囲のスペクトルの光エネルギーを用いることができる。同様に、ＭＲＩスキャナーの周波数範囲外のラジオ周波数エネルギーを用いることもできる。
【００３７】
本発明及びそれに基づく利点については、以下の詳細な説明及び添付の図面を参照することにより、理解が得られるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
本発明のエンコーダ、エンコーディングシステム及びエンコーディング方法は、医療用インジェクション作業に用いられるシリンジ及びその他のポンプ機構に対する形態の情報をエンコードするのに特に有用である。シリンジエンコーダについて、光エネルギーを用いた本発明の代表的な幾つかの実施例を以下に説明する。
【００３９】
本発明において、インジケータが形成された所定長さの部材を通して光エネルギーが伝播される場合、２つの異なる媒体の界面における光の屈折／反射の特性を利用して、より高い屈折率を有する媒体の長さ部分を通して光を効率良く伝播するのを補助することができる。これらの異なる媒体は、例えば、半透明又は透明のシリンジ壁と、該シリンジ壁を囲む空気である。
【００４０】
２つの誘電媒体間の境界面における光の屈折は、次に示すスネルの法則によって規定される。
ｎ1ｓｉｎθ1 ＝ ｎ2ｓｉｎθ2
なお、ｎ１とｎ２は、各誘電材料の屈折率であり、θは光の入射角である(境界面に直交する方向又は平面に関して測定したとき)。スネルの法則は、図２Ａの中に明瞭に示されている。
【００４１】
特別な場合で、光が最初、屈折率がより高い部材の中を通過し、屈折率がより低い領域に遭遇するときは、光が境界面で反射される(第１部材の内部で)可能性がある。臨界角は、次の要領にて規定される。臨界角よりも小さな角度で誘電界面に遭遇する光は全て、界面では反射せず、第２の媒体に進むであろう。換言すれば、臨界角の屈折角は９０度である。数学的に、臨界角は次式によって与えられる。
ｎ1ｓｉｎθ1 ＝ ｎ2
θc ＝ ｓｉｎ-1（ｎ2／ｎ1）
なお、ｎ1とｎ2は各誘電部材の反射率であり、θc は光の入射角の臨界角である。入射光の臨界角は図２Ｂに示されている。
【００４２】
図２Ｃは、その少なくとも一部がガラス又は透明プラスチック等の略半透明又は透明の部材から作られたシリンジ(10)を示している。シリンジ(10)は、例えば米国特許第５９９７５０２号に開示されたインジェクター(20)の前壁の上又は中に、取付手段を用いて、シリンジフランジ(30)と滴よけフランジ(drip flange)(40)の相互作用させることにより、パワーインジェクター(20)に対して、例えば着脱可能に配置される。光源(50)は、光エネルギーが、シリンジ(10)の壁部を通って略軸方向(即ち、シリンジ(10)の軸と平行)に伝送又は伝播されるように、例えば、インジェクター(20)の内部に配備される。光源は、室内光の干渉を低減するために、可視光線の波長外としてもよい。光源(50)は、検出性を向上させるために、パルス化してもよい。
【００４３】
図２Ｄは、シリンジ壁の内部で反射する光を示している。一般的に、シリンジ壁と空気との境界面に、臨界角(図２Ｃの方向の垂直面から測定したとき又は図２Ｄの方向の水平面、即ちシリンジと空気の境界面と直交する平面から測定したとき)よりも大きい角度で衝突する光は全て、シリンジ壁の内部で反射し、その中を通り、略軸方向に伝播する。
【００４４】
一実施例において、シリンジ(10)はポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)から製造され、６３２.８ｎｍ(ヘリウム・ネオンレーザー出力)で測定された反射率は、室温２１℃では約１.６８である。空気の反射率が約１.００の場合、この材料の臨界角は、空気−シリンジ界面が約３７度のときである。それゆえ、光がこの値よりも大きい角度で界面に衝突するとき、内部反射となる。分散又は吸収がない場合、この反射は理論的に完全なものである。実際、測定結果では、例えば高品質光学ファイバー内部の誘電界面からの反射係数は０.９９９９を越えている。これについては、例えば、マグロウヒル社のHandbook of Opticsの第１３頁〜１６頁を参照することができる。実際、反射係数は、部材の不完全性が増すにつれて小さくなる。
【００４５】
シリンジと空気の境界面の臨界角が約３７度としたとき、プラスチックのシリンジ壁の内部で反射する光は、臨界角以上の角度で境界面に衝突する。数値的に浅い値又は小さい値で境界面に衝突する光は、境界面を通して空気へ伝送される。
【００４６】
図２Ｅは、傾斜した境界面に衝突し、シリンジ壁の内部を垂直方向に伝播する光の場合を示している。光の全てが傾斜面で反射するわけではない。例えば、ＬＥＤの放射の場合、光の出力は、一般的にはガウシアンであり、光がプラスチックの内部を分散するとき、光子の方向誤差は大きくなる。ネット結果は、プラスチック内部を伝播する光のパケット又はコーンである。光のこのコーンが傾斜面に衝突するとき、光の一部は境界面を通って空気中に進む。図２Ｅにおいて、角度Ｐsiが臨界角(３７度)を越える場合、光は境界面から反射する。その光が次に別の傾斜面に衝突するとき、光の一部はプラスチックの中へ戻され、ここで、次の傾斜境界面に衝突するまで再び伝播する。この場合、シリンジ壁の内部に再び向かう(即ち、図２Ｅの右方向)光の全量は少しだけ増加させると共に、光を空間で分配する。光が再び向かう方向を最適なものにする傾斜境界面(例えば、溝、ノッチ又Ａは隆起面)の数は、材料特性、傾斜境界面及び光源の性質が与えられると、容易に算出することができる。
【００４７】
図２Ｃにおいて、シリンジ(10)は、傾斜面又はノッチ(60a)〜(60c)として形成された一連のインジケータを含んでいる。傾斜面つまりインジケータのノッチ(60a)〜(60c)は、シリンジ壁の中を通って周囲空気へ伝播される光の一部を伝送するための入口として作用する。光センサー(70a)〜(70c)は、夫々、ノッチ(60a)〜(60c)に隣接して配置される。ノッチ(60a)〜(60c)の少なくとも１つの存在又は不存在(又はノッチ(60a)〜(60c)の互いに対する相対位置)は、例えば、センサー(70a)〜(70c)に連繋された処理ユニット(200)によって説明されるように、例えば、特定のシリンジ形態(例えば、特定種類の造影剤をある濃度で含む所定容積のシリンジ)に対応する２進又はその他のコードを表すことができる。周囲空気へ伝送された光の量を確実に測定することができるように、ノッチ(60a)〜(60c)は、光源(50)と比較的近い位置に設けられる。この場合、測定に利用される全光エネルギーは、光源(50)からの距離が大きくなるにつれて(例えば、傾斜面(60a)〜(60c)を通して、分散、吸収及び／又は伝送されることにより)、減少する。ノッチ(60a)〜(60c)は、シリンジ(10)の周囲に形成される。このように、シリンジ(10)の向き(即ち、その軸に関する回転角度)は、シリンジ(10)から伝送される光を測定するためのセンサー(70a)〜(70c)の能力と無関係である。
【００４８】
インジケータ(例えば、図２Ｃに示すインジケータ(60a)〜(60c))をシリンジ(10)の軸方向と略平行に配列し、エネルギーをエネルギー源(50)からシリンジ壁の中を通ってシリンジ(10)の軸と略平行に伝播させることができるので、シリンジ(10)の長さ方向に複数のインジケータのための実質的なスペースがもたらされ、エネルギーを伝播させる際、シリンジ(10)の軸の周りでシリンジ壁の曲率に起因して起こる問題は低減又は解消する。この方向付け(orientation)により、既存のシリンジ及びインジェクター構造をほんの少し変えるだけで、エネルギー源(50)及びセンサー(70a)〜(70c)の配置を容易にすることができる。
【００４９】
図２Ｆは、パワーインジェクター(120)に取り付けられたシリンジ(110)の他の実施例を示している。前述したように、シリンジ(110)は、取付用フランジ(130)と滴よけフランジ(140)を含んでいる。インジェクター(120)は、光をシリンジ壁に伝送するように配置された光源(150)を含んでおり、その結果、光はシリンジ壁の中を通って、略軸方向に伝播する。この実施例において、シリンジ(110)の少なくとも後部には、シリンジ(110)の外周に配置されたシールド又はバリヤ(160)を含んでいる。シールド(160)は、光を周囲空気へ伝送するための開口又は入口(160a)〜(160c)として形成されたインジケータを含んでおり、シールド(160)の残部は、光がその中を伝送するのを防止する。周囲空気へ伝送された光は、前述のセンサー(170a)〜(170c)によって検出され、シリンジ形態に関する情報が提供される。シールド(160')は、シリンジ壁の内孔に設けられる。シールド(160)(160')は、例えば、不透明プラスチック又は不透明インクであってよい。シールド(160)(160')は、光が軸方向を効率良く確実に伝播することができるように、反射性にすることができる。
【００５０】
前述したように、屈折率の異なる部材によって起こる内部反射は、媒体の長さ部分を通って、光エネルギーを効率良く伝播させるのに有用である。例えば、図２Ｆに関して説明した反射性シールド又はライニングを、所定長さの部材を通して光エネルギーを伝播させるのに用いることができる。さらにまた、所定長さの部材の中を通り、部材の軸心と略平行に(内部反射することなく)伝播するこれら光線は、検出できるように、本発明のインジケータと相互作用することができる。
【００５１】
本発明の幾つかの望ましい実施例では、背景又は周辺の光(光源から出たものでない光)との干渉を防止するための工程を採用している。例えば、光源とセンサーが、光学的波長の非常に狭い範囲に対して作動する場合、狭い帯域の検出を使用することができる。さらにまた、光源がある周波数で調整され、センサー電子部品がその周波数で変動する信号を選択的に検知する場合、同期検出を使用することができる。最も単純なレベルでは、光源オン状態と光源オフ状態との間で検出された信号の違いが測定される。例えば、光学検出技術で既知のその他の数多くの検出法も、本発明で使用するのに適している。
【００５２】
図２Ｃ及び図２Ｆの実施例において、光をセンサーに向けて伝送する全てのインジケータが、シリンジ壁の中又は上にて、滴よけフランジ(40)(140)の後部に配置される。当該分野の専門家であれば明らかなように、このようなインジケータとセンサーの組合せは、シリンジ壁に沿う任意の位置に配置することができる。さらにまた、シリンジは、シリンジ壁とは分離した部分又は部材を含むことができ、シリンジ情報をエンコードするために、エネルギーがその中を通って伝送される。
【００５３】
図３Ａ乃至図３Ｅは、本発明のさらなる実施例を示している。図３Ａ乃至図３Ｅの各々は、所定長さの部材を示しており、該部材の中を、電磁エネルギー(例えば電磁エネルギー)が通過又は伝播することができる。所定長さの部材は、例えば、シリンジ壁の一部、シリンジアダプターの一部又はシリンジ若しくは例えばシリンジに連繋されるか、及び／又はシリンジに取付可能なその他エンコーダの一部、シリンジアダプター(例えば、シリンジ又はシリンジアダプターに隣接して配置されるか、又はその上に嵌まるスリーブ)又はエンコードされるべき他の装置であってよい。本発明に好適に用いられるアダプターの例は、例えば、１９９９年７月３０日に出願された米国特許出願第０９/３６５２８５号、及び２０００年８月８日に出願され、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願第０９/６３３２９９号に開示されており、それらの開示は引用を以て本願への記載加入とする。一般的に、アダプターは、特定のインジェクターに用いられるように特に設計されていないシリンジについても使用可能となる。
【００５４】
図３Ａ乃至図３Ｅにおける所定長さの部材は、以下では、単に、シリンジエンコーダと称する。図３Ａにおいて、シリンジエンコーダ(200)は、その内部に不連続なインジケータ(210a)(210b)を含んでおり、これらは、光源(220)からシリンジエンコーダ(200)の中を通って伝播する光を伝送／方向変換／分散する作用を有する。このような不連続性は、例えば、シリンジエンコーダ(200)の材料の内部に不規則に形成してもよいし、シリンジエンコーダ(200)の内部に別の材料を設ける(例えば、重合体部材を同時に押し出すことにより)こともできる。インジケータ(210a)(210b)から伝送され、方向変換され、分散された光は、夫々、センサー(230a)(230b)によって検出される。図３Ａの実施例において、センサー(230a)(230b)は、夫々、シールド又は円柱体(240a)(240b)によって取り囲まれている。インジケータ(220b)から伝送／方向変換／分散される光が、センサー(230a)によって検出されないようにするために、また、インジケータ(220a)から伝送／方向変換／分散される光が、センサー(230b)によって検出されないようにするために、シールド(240a)(240b)を、シリンジエンコーダ(200)の表面に向けて突出させる(クロストークと称されることもある)。
【００５５】
図３Ｂでは、シリンジエンコーダ(300)は、光源(320)からシリンジエンコーダ(300)を通って伝播された光エネルギーを吸収するインジケータ(310a)(310b)を含んでおり、これがないと、光エネルギーはシリンジエンコーダ(300)の外側へ伝送されることになる。センサー(330a)(330b)は、前述したように、インジケータ(310a)(310b)の存在又は不存在を検出する。しかしながら、この実施例では、所定位置にインジケータが存在すると、その位置に信号が不存在となる。シリンジエンコーダ(200)のインジケータ(210a)(210b)は、例えば、２進コード１１に対応するのに対し、シリンジエンコーダ(300)のインジケータ(310a)(310b)は２進コード００に対応する。
【００５６】
図３Ｃのシリンジエンコーダ(400)は、レンズとして作用するインジケータ(410a)(410b)を含んでおり、光源(420)からシリンジエンコーダ(400)を通ってセンサー(430a)(430b)に伝播される光が集束される。
【００５７】
図３Ｄのシリンジエンコーダ(500)は、光源(520)からの光が衝突する励起状態(excited state)に設置されたインジケータ(510a)(510b)を含んでいる。例えば、インジケータ(510a)(510b)は、光エネルギーが衝突すると蛍光を発する材料を含むことができる。インジケータ(510a)(510b)の励起状態(例えば、蛍光発光)は、夫々、センサー(530a)(530b)によって検出可能である。図３Ｅのシリンジエンコーダ(500')の作用は、シリンジエンコーダ(500)と同様である。しかしながら、シリンジエンコーダ(500')の実施例では、光源(520)はセンサー(530a)(530b)と略同じ平面に置かれる。光源(520)からの光は、傾斜面(525)により、シリンジエンコーダ(500')を通って伝播するように方向変換される。さらにまた、図３Ｅの実施例において、光源(520)及びセンサー(530a)(530b)はキャリヤ(515)の中に収容される。キャリヤは、例えば、当該分野で公知のシリンジヒータの如き円筒形鞘体である。
【００５８】
前述したように、本発明のインジケータは、例えば、シリンジ又はシリンジアダプターの周囲から突出しているので、インジェクター、光源及び／又はセンサーのバンク部に対して、シリンジ、シリンジアダプター又はシリンジエンコーダをどのような向き(つまり、軸の回転角度)にしても、対応するセンサーの測定能力とは無関係である。センサーは、シリンジ、シリンジアダプター又はシリンジエンコーダを通じて伝播されるエネルギーをインジケータがどのように修正するかを測定する。しかしながら、前記の向きを、より多くの情報をエンコードするのに用いることができる。図４はシリンジエンコーダ(600)の例示であり、複数(この実施例では２つ)のインジケータで複数の２進コードを表す。インジケータ(610a)(610b)(610c)(610d)(610e)(第１組)と、インジケータ(615a)(615b)(615d)(615e)(第２組)が、略円筒形のシリンジエンコーダ(600)の異なる位置、例えば約９０度離れた位置に配置される。シリンジエンコーダ(600)は、２つの光源(620)(620')と２つのセンサーのバンク部(630)(630')をさらに含んでいる。同様に、エンコーダ(600)は、シリンジ又はシリンジアダプターに取り付けられる。
【００５９】
図４の実施例において、各組における少なくとも１つのインジケータ、例えば最後のインジケータ(つまりインジケータ(610e)(615e)を利用して、シリンジがパワーインジェクター(図４には示されていない)に対して適切に取り付けられているか、及び／又は適切に配置されているかどうかを判断することができる。インジケータ(610e)(615e)(及び／又はその他のインジケータ)を利用して、センサー(630)(630')のパリティをチェックし、感度を較正することができる。前記センサーは、例えば、電荷結合素子(ＣＣＤ)カメラの如き複数又は単一のセンサーを並べたものであってよい。例えば、図４のインジケータは、図２Ｃの実施例で説明した傾斜ノッチである。インジケータ(610e)(615e)の結果としてセンサーのバンク部(630)(630')が検知した光量は、シリンジエンコーダ(600)の様々な位置にその他のインジケータが存在するか不存在であるかを決定するための感度設定を較正するための情報を提供することができる。
【００６０】
インジケータ(610e)(615e)を、位置及び／又は較正用のインジケータとして用いた場合、その他のインジケータの存在又は不存在によって、所定長さの２進コードを定義することができる。図４において、４ビットの２進コードは各々が、第１組のインジケータの(610a)(610b)(610c)(610d)と、第２組のインジケータの(615a)((615b)(615d)を表している。第１組のインジケータの２進コードは１１１１であり、第２組のインジケータの２進コードは１１０１(第２組のインジケータでは、第３番目つまり"ｃ"位置のインジケータは存在しない)である。２進コードは、例えば、コンピュータメモリに格納されたルックアップテーブルで特定される具体的なシリンジ形態に対応している。検出範囲が比較的広い１又は複数のセンサー(例えばＣＣＤカメラ)を用いると、２進コードを表すインジケータの組の絶対位置は、検出範囲が比較的狭く、インジケータとセンサーの位置を整列させる必要があるセンサーを使用する場合ほど重要ではない。
【００６１】
図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の他の実施例(図４と同様)を示しており、帯状の幾つかのインジケータ(660A)(660B)(660C)(660D)が、シリンジ(650)の長手方向の所定位置に、シリンジ(650)の周囲の少なくとも一部分に設けられている。図５Ｂに示されるように、シリンジ(650)の後端部に隣接し該シリンジの周囲の異なる位置に、３つのエネルギー源(670)(670')(670'')が配備される。インジケータの各々の帯部には、４つの検出器(図５Ａ及び図５Ｂには図示せず)が、エネルギー源(670)(670')(670'')と所定の角度配列(シリンジ(650)の周囲に対して)に配備される(４つの帯部に各３つずつ、合計１２の検出器)。前述した位置及び／又は較正を行なうためのインジケータとして、例えばＤの帯部を使用すると、１つは、３ビットの３つの２進コード、つまり２１６の異なるコード形態である。
【００６２】
図６において、シリンジエンコーダ(700)は、インジケータ(710a)(710c)を含んでおり、シリンジエンコーダ(700)の表面に傾斜面が形成されている。３つのエネルギー源(720)(722)(724)は、図６のタイミングチャートの波形(S720)(S722)(S724)で示されるように、パルスが順次発生する。(S720)と(S724)は、夫々、シリンジ胴部のインジケータ又は溝(710a)(710c)の上に配置され、レシーバ(730)に光を伝送する。図６の実施例では、エネルギー源(722)の固定位置に対応するシリンジの位置にインジケータは存在しない。それゆえ、(S722)のパルスが発生するとき、レシーバ(730)にはエネルギーが伝送されない。その結果、タイミングチャートの受信部(reception portion)Ｒは、(S722)からではなく、(S720)及び(S724)から受信したパルスを示している。各エネルギー源にインジケータが存在するか不存在かにより、前述したデジタルコードを表すことができる。
【００６３】
前述の説明において、シリンジ形態の情報は、静的状態で読まれる。シリンジ形態の情報は、本発明のシリンジエンコーディングシステムを用いることにより、動的状態で読むこともできる。シリンジエンコーダ(800)は図７の左方向に移動するので(例えば、シリンジはパワーインジェクターに取り付けられるので)、インジケータ(810a)(810b)により、光源(720)からの光エネルギーの少なくとも一部分が方向変換し、図７の矢印に示されるように、シリンジエンコーダ(800)を通って、レシーバ(830)へ進む。受信された信号Ｒ２は、シリンジ形態に関する情報を提供する。
【００６４】
本発明では、光源として、発光ダイオード又はＬＥＤ又は当該分野で公知の電気光源を用いることができる。しかしながら、周辺光を用いることもできる。図８に示すように、例えば、シリンジ(910)がパワーインジェクター(920)に取り付けられる。パワーインジェクター(920)は、周辺光が通過できる開口(930)を含んでいる。開口(930)は、例えば、光ファイバーケーブル(940)に連通している。光ファイバーケーブル(940)は、シリンジ(910)の後端部の近傍で終端し、少なくとも１つのインジケータ(950a)(950b)(950c)に光エネルギーを供給する。前述したように、検出器(960a)(960b)(960c)は、夫々、インジケータ(950a)(950b)(950c)によって、光エネルギーの変化を検知する。
【００６５】
本発明のインジケータが、屈折及び／又は反射を利用して光エネルギーを対応する検出器へ進ませる場合、インジケータの構造(例えば、位置、深さ及び角度)は、検出器によって検出される光に実質的な影響を及ぼす。本発明の幾つかの実施例において、これら及びその他の影響を調べるために、マサチュセッツ州ケンブリッジのMathSoftが市販するMathcadソフトウエアを用いて、光線追跡(ray-tracing)モデルを作製した。このソフトウエアでは、反射又は屈折した光線の強度は、フレネルの法則により、入射角度によって変動する。
【００６６】
このモデルでは、シリンジ又はエンコーダは対称に回転すると仮定され、その横断面は閉多角形によって表される。シリンジの部材は、光学的に均一かつ等方性であると仮定され、屈折率は１.６８である。シリンジ部材内部の光学的減衰については、インチ当たり３ｄＢの公称値が用いられる。
ガウシアンのビームプロフィールには、点光源が用いられる。光源は、シリンジの後部／底部の端面から０.２インチの位置に配置され、半値(half-power)ビームは、半角５度が用いられた。各構造を調べるために、光源から約５００本の光線を追跡した。
【００６７】
各光線の追跡は入射の第１位置まで行ない、その距離での減衰を考慮に入れた。伝送された反射光線は、フレネルの法則に基づいて計算した。伝送された反射光線について、次に、独立して追跡を行ない、各々が、次の入射における新たな反射光線を生じさせる。この反復プロセスにより、第１光線から多くの光線が速やかに発生する。光線の終了は、シリンジから出た時、又はその強度が閾値よりも低くなった時である。シリンジから出た光線は、画像表面に集められる。この表面は、シリンジの周りに配置された円筒体であり、前述したセンサーが置かれそうな位置に対応する半径を有する。入射位置と角度は、光線強度と同じように記録される。
【００６８】
前述した仮定又は条件の他に、そのモデルでは、シリンジの内壁におけるピストンヘッドの存在、シリンジの空洞部における造影剤の存在、シリンジの表面粗さ等の条件を無視している。
２つの形態の図形が出力される。第１に、単光線が発生する全ての光線が、シリンジの三次元プロット図に重ねられる。この出力は、コードのデバッギングをスムーズに行ない、特定構造における好ましくない特徴を突き止めるのに有用である。第２に、画像面に光強度の表面プロットが作られる。必要であれば、プロットされる強度に関係する入射角度の範囲内で画像面に衝突する光線だけを選択することもできる。この出力は、構造の全体的性能を示す。
【００６９】
図９の例は、シリンジ又はエンコーダ(1000)の一部を示しており、インジケータはＶ形状のノッチ(1010a)(1010b)(1010c)である。図９では、光源(図示せず)がシリンジ(1000)の底部に配置されている。この実施例では、ノッチ(1010a)(1010b)(1010c)を互いに独立して形成することは困難である(即ち、１つのノッチからの光は、その前又はその下(図９の紙面に関して)にノッチがあるかどうかに依存する)。これについては、２つのノッチ間のシリンジ壁の部分は、プリズムに似ている。シリンジ壁と略平行に進む光は、このプリズムを通過すると、軸外に屈折し、その上のノッチから遠ざかる方向に進む。例えば、屈折した光線(1020)は、(1010b)と(1010c)のノッチの間のシリンジ壁を通過すると、図９のノッチ(1010c)から遠ざかる方向に曲がる。この場合、シリンジ壁のプリズム上方のノッチ(1010c)の照明は、シリンジ(1000)の内面に内部反射する光線に依存しなければならない。また、別の光線(1030)がシリンジ壁の中を内部反射し、ノッチ(1010c)に接触することが示されている。図９の実施例では、屈折してノッチを出て行く内部反射光線と、反射によってノッチの中を通って出て行く光線が、同じ角度でノッチを出て行くようにすることは困難である。この結果、検出器とインジケータの間でクロストークが容易に起こり、前述したように、１つのノッチからの光が２以上の検出器に達する。また、前述したように、円柱体を用いることにより、この問題の影響を低減することができる。
【００７０】
しかしながら、Ｖ形状ノッチの間に相互依存性があると、全てのノッチコードに適合するノッチ形状の選択が複雑なものとなる。さらに、屈折を利用すると、部材の屈折率に敏感な構造になる。
【００７１】
これらの問題は、インジケータ表面に略直角の入射角度でエネルギーを伝送し、図１０に示すように反射させることよって実質的に解消させることができる。シリンジ(1100)は、インジケータの３つのノッチ(1110a)(1110b)(1110c)を含んでいる。インジケータのノッチ(1110a)(1110b)は、２つの略平行な壁と、入射光線に対して略４５度の向きの反射面又は壁(1115a)(1115b)を含んでおり、これにより、入射光線は、入射光線の方向と略９０度の角度で反射する。浅いノッチ(1015c)についても、入射光線に対して略４５度の向きの反射面(1115c)を有している。反射面(1115a)(1115b)(1115c)は、適当位置に配置された検出器(図１０には示されていない)に向けて光を反射する。実際、インジケータノッチ(1110a)(1110b)の略平行な壁は、射出成形シリンジの場合にモールドから解放できるように抜き勾配を設けることが望ましい。これは約２度の僅かな角度で十分であり、インジケータノッチ(1110a)(1110b)の光学的特性に実質的な影響を及ぼさない。
【００７２】
反射面(1115a)(1115b)(1115c)は、シリンジ壁の内部の異なる深さで互いにずれた位置に形成され、光をインジケータノッチ(1110a)(1110b)(1110c)から対応する検出器へ伝送するのに、屈折よりも反射が利用されるので、インジケータノッチ(1110a)(1110b)(1110c)を互いに独立して光エネルギーに作用させることが可能である。さらに、図１０の構造は、シリンジ部材の屈折率には殆んど無関係である。
【００７３】
インジケータノッチ(1110a)(1110b)(1110c)の間で唯一残っている相互依存効果は、ノッチ壁を通して伝送される光エネルギーの強さを低減することである。多重反射を考慮に入れると、伝送された光の強さは、各ノッチを通過した後、約１３％(屈折率１.６８の場合)低下する。４つのインジケータノッチを通過した後、強さの低下は５０％になる。光の強さの低下を補うために、ノッチの１つについて、インジケータの４５度反射面のサイズを大きくし、シリンジ(1100)の長手軸方向を進むようにすればよい。各々のインジケータノッチの明るさを正確に均衡させるには、特定の２進コードに基づいて(その前のインジケータノッチが存在するか不存在かに基づいて)、各反射面のサイズを変えることができる。
【００７４】
図１０の実施例の代表例を図１１に示している。図１１の例には、幾つかの望ましい制限を含めている。例えば、構造的完全性を維持するために、ノッチの最大深さをシリンジの壁厚の２分の１に設定している。隣接する２つのインジケータノッチ間の深さの違いが反射面の半径幅よりも小さいとき、第１ノッチの反射面は第２ノッチの反射面を部分的に遮断し、第２ノッチから反射する光量を減少させる。この効果は、図１０に示すシリンジ壁の外表面に内部反射して反射面に達する光線によって部分的に相殺される。しかしながら、下限は、あるノッチから次のノッチに深さが増すように設定することが望ましい。ノッチの最小幅は、成形型で採用される最も肉薄部に基づいて、約０.５ｍｍに設定される。最小のノッチ幅は、反射面のサイズを制限するので、各々の反射面で反射する光量が制限される。ノッチ間の最小間隔は、クロストークを解消できるように設定することが望ましい。一実施例では、可能な最大間隔を選択している。また、二次反射を避けることが望ましい。換言すれば、各反射面で屈折した光線は、図１０に示すように、その後で、シリンジ下流の反射面に衝突しないようにすべきである。これは、より複雑な幾何学的制限であり、シリンジの屈折率に影響を及ぼす。
【００７５】
図１１は、モデル構造の寸法を示しており、各ノッチのパラメータは、深さ以外は同じであり、あるノッチから次のノッチに一定の増加をしている。選択された寸法は、(1)ピッチが０.０６４インチ、(2)幅が０.０２０インチ、(3)出発点が０.０３２インチ、(4)反射面サイズが０.００８インチ、(5)深さの増加分が０.００８インチである。第１のインジケータノッチの深さは、反射面サイズ＋４×(深さの増加分)として設定され、約０.０４０インチ(つまり約１ｍｍ)であり、シリンジの壁厚の約２分の１である。シリンジ壁は、シリンジの機械的強度を確保するために、インジケータノッチの領域を厚くすることもできる。
【００７６】
このモデルでは、円筒形画像面は、半径約１.１５インチに設定される。図１２は、シリンジを通る５００本の光線を追跡した結果を示しており、円筒形画像面上での光線の端点の位置を示しており、Ｚ座標が水平軸上にプロットされ(単位インチ)、円筒体の周囲の角度が垂直軸上にプロットされている。
【００７７】
各インジケータノッチに１つずつ、５つの主要画像領域の存在を確認することができる。最も左の画像領域は、インジケータノッチに対応する画像領域よりもはるかに弱く、光をガイドに散乱させるか、又はシリンジの底部に要素を位置決めした結果である。位置決め要素から散乱する光は、画像円筒体に４０度の角度で入射する。一方、インジケータノッチからの光線は１０度以下の角度で入射する。人工事実(artifacts)を解消するために、入射角度の違い及び／又は信号強度の違い(例えば、閾値との比較にて)を利用することができる。インジケータ以外の光源からの光(例えば、図１２の最も左の領域又は人工事実をもたらす散乱光)もまた、図１３に示すシリンジの底部に光遮蔽体を配置することによって防止される。つまり、例えば、視準された検出器を用いて遮断されることができる。
【００７８】
図１２において、最後の２つのインジケータノッチからの画像領域は、著しく拡大される。これは、インジケータノッチに反射する光線が、直接の入射光線と、図１３に示されるシリンジの外表面への内部反射を経た入射光線の両方があるからである。
【００７９】
図１４は、画像円筒体の各地点におけるトータルの明るさを、対応するインジケータノッチの上方に示している。最初と最後のインジケータノッチの画像の明るさの比は３：１である。最初から最後まで、反射体のサイズを漸次増加させることによって調節することは可能である。
【００８０】
或いはまた、インジケータノッチの順序を逆転して、最も浅いインジケータノッチをエネルギー源に最も近い位置に配置し、最も深いインジケータノッチをエネルギー源から最も遠い位置に配置した場合も、明るさ／光強さの低下を実質的に解消させることができる。これに関して、図１５は、画像形成円筒体上の各地点の総光度を示しており、円筒体は、その実施例で対応するインジケータノッチの上方に示されている。図示の如く、この実施例では、最初と最後のインジケータノッチの間で、明るさは殆んど低下しない。
【００８１】
センサーに伝送された光(例えば、光度又は信号強度を測定)は、市販の安価なセンサー及び光源を用いて、光とインジケータの相互反応を容易に検出するのに十分である。本発明で用いられる適当なセンサーの例として、ドイツ、ミュンヘンに本社のあるＯＳＲＡＭ社製の光ダイオードＳＦＨ２２９ＦＡ(部品番号)を挙げることができる。本発明で用いられる適当な光源として、カリフォルニア州パロアルトに本社のあるヒューレットパッカード社製のＬＥＤであるＨＳＤＬ−４２３０(部品番号)を挙げることができる。
【００８２】
図１６Ａ乃至図１６Ｃは、シリンジ(1200)の実施例を示しており、インジケータノッチ(1210a)〜(1210e)の深さは、図１５で説明したように、光源(図１６Ａ乃至図１６Ｃには示されていない)からの距離が大きくなるにつれて深くなっている。図１６Ｃは、シリンジ(1200)の一実施例について、インジケータノッチ(1210a)〜(1210e)(即ち、図１６Ｂの円部)の拡大図を示している。この実施例において、インジケータノッチ(1210a)〜(1210e)は、夫々、０.０１２インチ、０.０２０インチ、０.０２８インチ、０.０３６インチ及び０.０４４インチである。インジケータノッチ(1210a)〜(1210e)は、できるだけ光源に近い位置となるように、また、他のシリンジ要素から人工事実が生じるのを少なくするか又は防止するために、シリンジ(1200)の後部位置に配置するのが望ましい。例えば、要素(1220)、係合フランジ(1230)及び滴よけフランジ(1240)の各々は、例えば、図１２の最も左側の画像領域によって示された画像面に、人工事実を生じさせる。エネルギー源／光源とそれらのシリンジ要素の間にインジケータノッチ(1210a)〜(1210e)を配置することにより、好ましくない人工事実の可能性は大いに減少する。
【００８３】
図１６Ｄは、図１６Ａ乃至図１６Ｃのインジケータノッチ(1210a)の拡大図を示している。図１６Ｄに示されるように、光線は最初にインジケータノッチ(1210a)の略垂直な壁(1212a)を通過し、次に、空気を通って表面(1215a)に衝突し、光線をセンサー(図１６Ｄには示されていない)に向けて上方に反射させる。図１６Ｄの表面(1215a)は、シリンジ(1200)の壁の中を通って長さ方向に伝播する光線に対して約４５度の角度で傾斜したシリンジ壁の一部である。図１６Ｅは、インジケータノッチ(1210a')の他の実施例を示している。図１６Ｅの実施例において、光線は最初にインジケータノッチ(1210a')の略垂直な壁(1212a')を通過し、次に、空気を通って表面(1215a')に衝突し、光線をセンサー(図１６Ｅには示されていない)に対して上方に反射させる。図１６Ｅの実施例において、反射面(1215a')は、シリンジ(1200)の材料とは異なる材料(望ましくは、高反射性部材)から形成される。
【００８４】
図１７Ａはシリンジ(1300)の後部の実施例を示しており、インジケータ(1310a)〜(1310c)が傾斜段部として、シリンジ(1300)の外壁に形成されている。一実施例において、インジケータ(1310a)〜(1310c)は、光源(1320)からシリンジ(1300)の壁の中を通って伝播する光線に関して、約４５度傾斜している。この実施例では、光源(1320)からの光線は、シリンジ壁の内壁に配置された１又は複数のセンサー(1330)の方へシリンジ(1300)の壁の中を通って光が伝播する方向に関して、約９０度の角度で反射する。光が略直角に反射すると、反射した光を検出するための対応するセンサーの位置決めが容易になる。この実施例では、インジケータ(1310a)〜(1310c)は、光エネルギーに対して、互いに独立して影響を及ぼす。１又は複数のセンサー(1330)は、シリンジ(1330)胴部内のプランジャー(1305)の動きと干渉するのを最少にするか防止するために、シリンジ胴部の内部に配置される。
【００８５】
前述の実施例では、光は、例えばシリンジ(1300)の如きシリンジの軸方向に沿って、略直線的に伝播される。しかしながら、図１７Ｂに示されるように、本発明では、光を、所定長さの半径又はその他曲線部の中を通って伝播させることもできる。図１７Ｂは、シリンジ(1350)の如き略円筒形のエンコードされた物品の断面図を示している。光源(1360)より、光はポート(1370)を通り、シリンジ(1350)の胴部に伝送される。光は次に、シリンジ(1350)の壁の中でシリンジの円周部を伝播する。図１７Ｂに示すインジケータ(1390a)(1390b)(1390f)(1390p)のように、シリンジ(1350)の周囲に配置されたインジケータによって方向変換された光を受光するために、一連のセンサー(1380a)〜(1380s)を、シリンジ(1350)の周囲の外側の様々な位置に配置するのが望ましい。シリンジ(1350)の周囲を進む光が、シリンジ(1350)と周辺空気との界面を、臨界角よりも小さい角度で衝突しないように、シリンジ(1350)の材料が選択されるので、前述した光は内部反射となる。
【００８６】
インジケータとセンサーの組合せを、エンコードされた物品(例えばシリンジ(1350))の軸方向に沿って設けるのではなく、又はそのように設けることに加えて、エンコードされた物品の円周部の周りに設けることにより、インジケータとセンサーの追加の組合せに追加のスペースが設けられ、さらなるエンコード形態がもたらされる。さらにまた、エンコード物品の周方向に配向された複数組のインジケータとセンサーを、エンコード物品の軸方向に沿う異なる軸方向の位置に配置することにより、さらに多くのエンコード形態が可能となる。
【００８７】
上記例に記載した所定長さの部材又はエンコーダ(例えば、シリンジ壁)を通って、エネルギー(例えば、光エネルギー)を伝送又は伝播することに加えて、本発明のインジケータと相互作用させるために、エネルギーをエンコーダに隣接する媒体の中を通して伝送することもできる。本発明のこの実施例の場合、インジケータは、エンコーダに隣接する媒体の中を通って伝送されるエネルギー経路の内部に配置されるか又は前記経路の中へ延びるエンコーダの表面であってよい。
【００８８】
例えば、図１８Ａはシリンジ(1400)の後部の実施例を示しており、インジケータ(1410a)〜(1410d)が傾斜段部として、シリンジ(1400)の外壁に形成されている。一実施例において、インジケータ(1410a)〜(1410d)は、光源(1420)からシリンジ(1300)の外壁を取り囲む空気などを通ってシリンジ(1400)の軸と略平行に光源(1420)から伝播される光線に関して、約４５度傾斜している。この実施例では、光源(1420)から出た光線は、シリンジ壁の外壁に隣接して配置された１又は複数のセンサー(1430)の方へ、シリンジ(1400)を取り囲む空気を通って光が伝播する方向に関して、約９０度の角度で反射する。インジケータ(1410a)〜(1410c)は、前述した他の態様(例えば、吸収度、蛍光等)のエネルギー源からのエネルギーと相互作用することもできる。この実施例では、インジケータ(1410a)〜(1410d)は、光エネルギーに対して、互いに独立して影響を及ぼす。
【００８９】
図１８Ｂにおいて、シリンジ(1500)は、インジケータ(1510a)〜(1510c)が傾斜段部として、シリンジ(1300)の内壁に形成されている。この実施例において、インジケータ(1510a)〜(1510d)は、光源(1520)からシリンジ(1500)の内壁を取り囲む空気を通って、シリンジ(1500)の軸と略平行に伝播する光線に関して、約４５度傾斜している。光源(1520)からの光線は、シリンジ壁の内側に配置された１又は複数のセンサー(1530)の方へ、シリンジ(1500)取り囲む空気を通って光が伝播する方向に関して、約９０度の角度で反射する。図１８Ｃはシリンジ(1500')の他の実施例を示しており、該シリンジは、光源(1520')から出た光エネルギーの経路に延びるインジケータ(1510a')〜(1510c')を含んでいる。インジケータ(1510a')〜(1510c')の各々は、光線をセンサー(1530')に反射させるために、光源(1520')から伝播される光源に関して約４５度で傾斜する表面を含んでいる。
【００９０】
図１９Ａ乃至図１９Ｈは、本発明のインジケータシステムに用いられるセンサー装置(1600)の一実施例を示している。センサー装置(1600)は、パワーインジェクター(2000)のシリンジ境界面(2020)の近傍にて、パワーインジェクター(2000)の収容部(2010)の内部に配置される。センサー装置(1600)は、発光ダイオードの如き発光体又は光源(1610)を含んでいる。光源(1610)に対する適当な発光ダイオードとして、カリフォルニア州サンホセのオスラム・オプト・セミコダクターズ製の８００ｎＭダイオード発光体で製品番号ＳＦＨ４８４−２や、ヒューレット・パッカードのＨＳＤＬ−４２３０ＬＥＤを挙げることができる。光源(1610)はプリント回路基板(1620)と電気的に接続されており、光源(1610)の動作を制御する。センサー装置(1600)はまた、複数のセンサー(1630a)〜(1630e)を含んでいる。光源(1610)からの光は、シリンジ(1800)の壁の中を通り、軸方向に走行又は伝播する。インジケータとして、例えば(1810a)(1810c)(1810e)は、前述したように、光をセンサー(1630a)(1630c)(1630e)に向けて反射させる。一実施例において、センサー(1630a)〜(1630e)はオスラム・オプト・セミコンダクターズが製品番号ＳＦＨ２２９で市販する３ｍｍシリコン光ダイオードである。センサー(1630a)〜(1630e)はプリント回路基板(1640)と電気的に接続されている。
【００９１】
センサー装置(1600)は、望ましくは、シリンジ(1800)の壁と光源(1610)の適当な整列状態を達成するのを補助する。センサー装置はまた、望ましくは、シリンジ(1800)を、半透明表面(1650)に当接するように付勢するか、又はその近傍に配置する。シリンジ(1800)を表面(1650)に付勢するか又はその近傍に配置すると、シリンジ(1800)の表面に流体の小滴の生成を実質的に減少させるか又はなくすことができる。流体の小滴は、レンズとして作用し、エミッタ(1610)からの漂遊光(stray light)の方向を変換するため、読みは不正確となる。シリンジ(1800)と表面(1650)の間の距離は、その間に小滴が生成されないように、０.０２０インチより小さくするのが望ましい。センサー装置(1600)は、例えば、１又は２以上の付勢又はアバットメント部材(1660)を含むことができる。表面(1650)とアバットメント部材(1660)はスロット又はギャップ(1662)を形成し、その間にシリンジ(1800)の一部分が収容される。アバットメント部材(1660)は、前述したように、シリンジ(1800)の外表面を表面(1650)に接近する位置に配置する。例えば図１９Ｂ及び図１９Ｃに示す如く、半透明表面(1650)とアバットメント部材(1660)は、一体の部分組立品(1670)として成形することができるので、多重部品の組立体の場合に起こる積重ねによる誤差を低減するのに有用である。一実施例において、部分組立品(1670)は、ペンシルベニア州ピッツバーグのBayer Corporation製のポリカーボネートMakrolon2405を用いて成形した。ポリカーボネートは染料(Bayer Corporation製の製品番号7881)を含んでいる。該染料は、周辺光が、表面(1650)及び部分組立品(1670)の中を通過するのを防止するが、光源(1610)及びセンサー(1630a)〜(1630e)の動作赤外線範囲内の光の通過を許容する。
【００９２】
センサー装置(1600)は、部分組立品(1670)に取り付けるセンサー支持部材(1680)をさらに含んでいる。センサーの支持部材(1680)上のピン(1682)と、部分組立品(1670)に形成された孔(1672)とが係合することにより、センサー支持部材(1680)は部分組立品(1670)と整列される。センサーの支持部材(1680)は孔又は通路(1684a)〜(1684e)をさらに含んでおり、センサーのプリント回路基板(1640)がセンサー支持部材(1680)の収容部(1676)の上に置かれるとき、前記孔又通路は、センサー(1630a)〜(1630e)と同一線上に揃えられる。光が半透明表面(1650)の中を通過し、センサー(1630a)(1630c)(1630e)に衝突できるように、通路(1684a)〜(1684e)は、例えば、インジケータ(1810a)(1810c)(1810e)によって光を方向変換させる。センサーのプリント回路基板(1640)とセンサー支持部材(1680)は、例えば、締結具(1690)(例えば、ネジ)によって部分組立品(1670)に接続することができる。
【００９３】
発光体のプリント回路基板(1620)とセンサー支持部材(1680)との位置調整及び取付けは、締結具(1682)(例えば、ネジ)を発光体のプリント回路基板(1620)の孔(1622)を通し、センサー支持部材(1680)のガイド(1689)の中に挿入することによって行なうことができる。発光体のプリント回路基板(1620)とセンサー支持部材(1680)の接続によって光源(1610)の位置決めがされ、光源を出た光は、半透明の部分組立体(1650)を通り、表面(1650)と周辺部材(1660)との間に形成された溝又はギャップ(1662)の中を軸方向に進む。
【００９４】
図１９Ａ乃至図１９Ｈの実施例において、センサーのプリント回路基板(1640)として、試験発光体(1642a)〜(1642e)(例えば、カリフォルニア州パロアルトのAgilent Technologiesの製品番号HSDL-4400-011赤外線光ダイオード)を挙げることができる。試験発光体(1642a)〜(1642e)は、センサー(1630a)〜(1630e)を調べるのに用いることができる。例えば図１９Ｄの矢印に示されるように、試験発光体(1642a)〜(1642e)から発せられた光は、夫々、センサー(1630a)〜(1630e)に衝突させるために、センサー支持部材(1680)に形成された約４５度の傾斜面(1683)に反射させられる。
【００９５】
前記ＰＥＴから製造されたシリンジについて、発光体(1610)の特性の望ましい範囲を次の表１に記載する。
【００９６】
【表１】
2005506852.tif 000003
【００９７】
前記ＰＥＴから製造されたシリンジについて、センサー(1630a)〜(1630e)の特性の望ましい範囲を次の表２に記載する。
【００９８】
【表２】
2005506852.tif 000004
【００９９】
前記ＰＥＴから製造されたシリンジについて、試験用発光体(1642a)〜(1642e)の特性の望ましい範囲を次の表３に記載する。
【０１００】
【表３】
2005506852.tif 000005
【０１０１】
図１９Ｇに示されるように、センサー装置(1600)もまた、シリンジ又はアダプター(1900)と共に使用することができる。前述したようにインジケータ(1910a)(1910c)(1910e)と相互作用させるために、光は、シリンジ又はアダプター(1900)に隣接する媒体(例えば、空気)を通して伝送される。
図１９Ｈは、発光体のプリント回路基板(1620)とセンサーのプリント回路基板(1640)の一実施例のブロック図を示している。
【０１０２】
上記実施例に基づいて、本発明を詳細に説明したが、用途に応じて適当に変形をなすことができる。前述の実施例は、例示としてのみ理解されるべきであり、いかなる意味においても本発明を限定するものではない。本発明の範囲は、前記説明ではなく、特許請求の範囲の記載によって定められる。特許請求の範囲に記載された発明と均等の意味及び範囲での変更については、本発明の範囲内に包含されるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１Ａ】シリンジ形態情報を提供するためのシリンジとして現在市販されており、回転止めを有するシリンジの後部平面図である。
【図１Ｂ】現在市販されているインジェクターであって、図１Ａの回転止めと協同作用する電磁スイッチを具えるインジェクターの前部の側部断面図である。
【図２Ａ】スネルの法則による屈折率の異なる２つの媒体間の界面に入射する光エネルギーの挙動を示す図である。
【図２Ｂ】理論的に全内部反射(total internal reflectance)となる臨界角で界面に入射する光の挙動を示す図である。
【図２Ｃ】本発明のシリンジエンコーディングシステムの一実施例の側部断面図である。
【図２Ｄ】シリンジ壁の材料内での光の全内部反射を示す図である。
【図２Ｅ】シリンジ壁の外側の所定位置に光を伝送するために、シリンジ内部に傾斜面を形成した例を示す図である。
【図２Ｆ】本発明のシリンジエンコーディングシステムの他の実施例の側部断面図である。
【図３Ａ】インジケータが、対応センサーに検出されるように光を散乱させるシリンジエンコーダの一実施例の側部断面図である。
【図３Ｂ】インジケータが光を吸収させるシリンジエンコーダの一実施例の側部断面図である。
【図３Ｃ】インジケータが、光を対応センサーに集束させるレンズとして作用するシリンジエンコーダの一実施例の側部断面図である。
【図３Ｄ】インジケータが電磁エネルギーに接触すると、インジケータが対応センサーによって検出可能な励起状態になるシリンジエンコーダの一実施例の側部断面図である。
【図３Ｅ】図３Ｄのシリンジエンコーダの他の実施例であって、光エネルギー源がセンサーと略同じ平面に配置された実施例の側部断面図である。
【図４】シリンジエンコーダの円周部の約９０度異なる位置に配置された２組のインジケータを含むシリンジエンコーダの実施例の後部斜視図である。
【図５Ａ】複数組のインジケータを含むシリンジの実施例の側面図である。
【図５Ｂ】図５Ａのシリンジの底面図である。
【図６】エネルギー信号がパルス化されたシリンジエンコーディングシステムの側部断面図である。
【図７】システム構造が動的に決定されるシリンジエンコーディングシステムの側部断面図である。
【図８】シリンジエンコーディング用光源として周辺光を用いたシリンジの側部断面図である。
【図９】傾斜ノッチを有するシリンジエンコーダの模式図である。
【図１０】反射面を有するシリンジエンコーダの模式図である。
【図１１】モデルのシリンジ形態の一実施例の寸法を示す図である。
【図１２】図１１のモデルシリンジを通る光線の追跡結果を示す図である。
【図１３】直接入射光線と内部反射による入射光線がインジケータに反射する例を示す図である。
【図１４】図１１のモデル構造の対応インジケータのノッチの上方に示された作像用円筒体上の各地点における全光度を示す図である。
【図１５】インジケータのノッチの順序を図１４のモデル構造とは逆にしたモデル構造の対応インジケータのノッチの上方に示された作像用円筒体上の各地点における全光度を示す図である。
【図１６Ａ】インジケータのノッチの深さが光源からの距離が増加する本発明のシリンジの一実施例の側面図である。
【図１６Ｂ】図１６Ａのシリンジの側部断面図である。
【図１６Ｃ】図１６Ｂの丸印領域の拡大図である。
【図１６Ｄ】図１６Ａ乃至図１６Ｃのインジケータのノッチの１つの拡大図である。
【図１６Ｅ】反射面が取り付けられたインジケータのノッチの実施例を示す図である。
【図１７Ａ】シリンジの内部に配置された１又は２以上のセンサーに対して、インジケータがエネルギーを方向変換させるシリンジの実施例の側部断面図である。
【図１７Ｂ】インジケータがシリンジの周囲に配置されたシリンジの実施例の横断面図である。
【図１８Ａ】１又は２以上のセンサーに対して、インジケータが、シリンジの外表面に沿って伝播されるエネルギーを方向変換させるシリンジの実施例の側部断面図である。
【図１８Ｂ】１又は２以上のセンサーに対して、インジケータが、シリンジの内表面に沿って伝播されるエネルギーを方向変換させるシリンジの実施例の側部断面図である。
【図１８Ｃ】１又は２以上のセンサーに対して、インジケータが、シリンジの内表面に沿って伝播されるエネルギーを方向変換させるシリンジの他の実施例の側部断面図である。
【図１９Ａ】光がシリンジの壁部の中を軸方向に伝播されるシリンジに連繋された本発明のセンサー装置の側部断面図である。
【図１９Ｂ】図１９Ａのセンサー装置の分解斜視図である。
【図１９Ｃ】図１８Ａのセンサー装置の他の分解斜視図である。
【図１９Ｄ】図１９Ａのセンサー装置の組立状態の前部断面図である。
【図１９Ｅ】図１９Ａのセンサー装置の組立状態の斜視図である。
【図１９Ｆ】図１９Ａのセンサー装置の組立状態の他の斜視図である。
【図１９Ｇ】光がシリンジ壁に近接して軸方向に伝播されるシリンジ又はアダプターに連繋された本発明のセンサー装置の側部断面図である。
【図１９Ｈ】図１９Ａのセンサー装置の発光体及びプリント回路基板の一実施例のブロック図である。
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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