(57)【要約】【課題】ロータリーエンコーダやポテンショメータを用いることなく、シリンジを操作するためのプレッサーの移動を検出できるようにする。【解決手段】薬液注入装置は、注入ヘッド１１０と、加速度センサ１１４と、注入制御部とを有する。注入ヘッド１１０は、シリンジが着脱自在に装着され、シリンジのピストンを操作するための、シリンジの軸方向に移動される直動ユニットを含むピストン駆動機構を備える。加速度センサ１１４は、直動ユニットに固定されている。注入制御部は、加速度センサ１１４による検出結果を利用してピストン駆動機構の動作を制御するように構成されている。【選択図】図３
2015217176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダとピストンとを有するシリンジに充填された薬液を注入する薬液注入装置であって、
シリンジが着脱自在に装着される注入ヘッドであって、前記シリンジのピストンを操作するための、前記シリンジの軸方向に移動される直動ユニットを含むピストン駆動機構を備えた注入ヘッドと、
前記直動ユニットに固定された加速度センサと、
前記加速度センサによる検出結果を利用して前記ピストン駆動機構の動作を制御するように構成された注入制御部と、
を有する薬液注入装置。
【請求項２】
前記注入制御部は、計時機能を有し、前記加速度センサによって検出された加速度および計時した時間を用いて前記直動ユニットの移動速度および移動距離を求め、薬液の注入プロトコルを作成し、かつ、作成した注入プロトコルに従った移動速度および／または移動距離で前記直動ユニットが移動するように前記ピストン駆動機構の動作を制御するように構成されている請求項１に記載の薬液注入装置。
【請求項３】
前記注入制御部は、前記加速度センサの検出結果を利用して前記注入ヘッドの姿勢を検出し、前記注入ヘッドの姿勢が不適切である場合、少なくとも前記ピストン駆動機構を動作させないように構成されている請求項１または２に記載の薬液注入装置。
【請求項４】
前記注入制御部は、前記加速度センサの検出結果を利用して、前記注入ヘッドに設けられた操作ボタンが操作されたことを検出し、前記操作ボタンが操作されたことが検出されずに前記ピストン駆動機構が動作した場合、前記ピストン駆動機構の動作を停止させるように構成されている請求項１から３のいずれか一項に記載の薬液注入装置。
【請求項５】
前記注入操作部は、前記加速度センサの検出結果を利用して、前記注入ヘッドに前記シリンジが装着されたことを検出し、前記シリンジの装着が検出されなければ注入動作が実行されないように前記ピストン駆動機構の動作を制御するように構成されている請求項１から４のいずれか一項に記載の薬液注入装置。
【請求項６】
前記注入操作部は、前記加速度センサの検出結果を利用して、前記注入ヘッドの姿勢、前記注入ヘッドに設けられた操作ボタンが操作されたこと、前記注入ヘッドに前記シリンジが装着されたこと、の少なくとも１つを検出し、その検出結果に基づいて前記注入ヘッドが不適切な状態にある場合または前記注入ヘッドに異常が生じたことを判断し、その旨を前記表示ユニットに表示させ、かつ／または前記発音器から警報音を発せさせるように構成されている請求項１から５のいずれか一項に記載の薬液注入装置。
【請求項７】
前記注入ヘッドが移動可能に支持されており、前記注入操作部は、前記加速度センサの検出結果を利用して、前記注入ヘッドの位置、前記注入ヘッドの回転角度および前記注入ヘッドに衝撃が加わったこと、の少なくとも１つを検出し、その検出結果に基づいて前記注入ヘッドに異常が生じたことを判断し、その旨を前記表示ユニットに表示させ、かつ／または前記発音器から警報音を発せさせるように構成されている請求項１から６のいずれか一項に記載の薬液注入装置。
【請求項８】
前記加速度センサは３軸の加速度センサである請求項１から７のいずれか一項に記載の薬液注入装置。
【請求項９】
前記シリンジはＲＦＩＤタグを備え、前記注入ヘッドは、前記ＲＦＩＤタグに記録された情報を読み出すリーダを有する請求項１から８のいずれか一項に記載の薬液注入装置。
【請求項１０】
プレフィルドタイプまたは現場充填タイプの前記シリンジをさらに有する請求項１から９のいずれか一項に記載の薬液注入装置。
【請求項１１】
前記シリンジは、シリンダの末端にフランジが形成され、該フランジの外周に切り欠き部を有する請求項１０に記載の薬液注入装置。
【請求項１２】
シリンダと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し、薬液が注入された被験者の断層画像を撮像するシステムであって、
シリンジが着脱自在に装着される注入ヘッドであって、前記シリンジのピストンを操作するための、前記シリンジの軸方向に移動される直動ユニットを含むピストン駆動機構を備えた注入ヘッドと、
被験者の透視画像の撮像動作を実行するスキャナ部を備えた透視撮像装置と、
前記直動ユニットに固定された加速度センサと、
前記加速度センサによる検出結果を利用して前記ピストン駆動機構の動作を制御するように構成された注入制御部と、
を有するシステム。
【請求項１３】
前記注入制御部は、計時機能を有し、前記加速度センサによって検出された加速度および計時した時間を用いて前記直動ユニットの移動速度および移動距離を求め、薬液の注入プロトコルを作成し、かつ、作成した注入プロトコルに従った移動速度および／または移動距離で前記直動ユニットが移動するように前記ピストン駆動機構の動作を制御するように構成されている請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
シリンジが着脱自在に装着され、前記シリンジのピストンを操作するための、前記シリンジの軸方向に移動される直動ユニットを含むピストン駆動機構を備えた注入ヘッドと、前記直動ユニットに固定された加速度センサと、前記ピストン駆動機構の動作を制御する注入制御部と、を有する薬液注入装置の制御方法であって、
前記加速度センサが、前記直動ユニットの加速度を検出するステップと、
前記注入制御部が、前記加速度センサによる検出結果を利用して前記ピストン駆動機構の動作を制御するステップと、
を含む薬液注入装置の制御方法。
【請求項１５】
前記注入制御部は計時機能を有し、
前記ピストン駆動機構の動作を制御するステップは、前記加速度センサによって検出された加速度および計時した時間を用いて前記直動ユニットの移動速度および移動距離を求めるステップと、薬液の注入プロトコルを作成するステップと、作成した注入プロトコルに従った移動速度および／または移動距離で前記直動ユニットが移動するように前記ピストン駆動機構の動作を制御するステップと、を含む請求項１４に記載の薬液注入装置の制御方法。
【請求項１６】
シリンジが着脱自在に装着され、前記シリンジのピストンを操作するための、前記シリンジの軸方向に移動される直動ユニットを含むピストン駆動機構を備えた注入ヘッドと、前記直動ユニットに固定された加速度センサと、を有する薬液注入装置のためのコンピュータプログラムであって、
前記加速度センサによって前記直動ユニットの加速度を検出させるステップと、
前記加速度センサによる検出結果を利用して前記ピストン駆動機構の動作を制御するステップと、
を薬液注入装置に実行させるためのコンピュータプログラム。
【請求項１７】
前記ピストン駆動機構の動作を制御するステップは、前記加速度および時間を用いて前記直動ユニットの移動速度および移動距離を求めるステップと、薬液の注入プロトコルを作成するステップと、作成した注入プロトコルに従った移動速度および／または移動距離で前記プレッサーが移動するように前記ピストン駆動機構の動作を制御するステップと、を含む請求項１６に記載のコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薬液を注入する薬液注入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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ＭＲＡ装置および超音波画像診断装置などがある。これらの装置を使用する際は、造影効果を高めるために、造影剤や生理食塩水などの薬液を被験者に注入することが多い。
【０００３】
通常、これらの薬液はシリンジに充填されて使用され、シリンジに充填されている薬液を注入するのに薬液注入装置が一般に用いられる。シリンジは、シリンダとピストンとを有している。薬液注入装置は、シリンダを保持するシリンダ保持機構と、ピストンを移動させるピストン駆動機構とを有しており、シリンダがシリンダ保持機構に保持された状態でピストン駆動機構を動作させてピストンを前進させることによって、シリンジに充填されている薬液を被験者に注入することができる。
【０００４】
ピストン駆動機構は、駆動源であるモータと、シリンダ保持機構に保持されたシリンジのピストンをシリンダ内に押し込むための、プレッサーを含む直動ユニットと、モータと直動ユニットとを連結し、モータの回転運動を直動ユニットの直進運動に変換するリードスクリュなど適宜の運動変換機構と、を有する。
【０００５】
造影のための薬液注入では、良好な造影効果を得るために、薬液の注入量、注入時間、注入圧力および注入速度などの注入条件が設定される。中でも注入速度は、重要な注入条件の一つである。
【０００６】
薬液の注入速度はプレッサーの移動速度に比例し、プレッサーの移動速度はモータの回転速度に比例することから、モータの回転速度から薬液の注入速度を求めることができる。従来の薬液注入装置では、ロータリーエンコーダやポテンショメータを用いてモータの回転速度を検出し、その検出結果を利用して薬液の注入速度を求めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００８／１１７７４７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ロータリーエンコーダやポテンショメータは、モータといった駆動系そのものに取り付けられるものであり、取り付け位置が制限され、また、高い取り付け精度が必要とされる。さらに、ロータリーエンコーダやポテンショメータは、回転子とその回転を検出する検出器を含む、接触型あるいは接触型に近い検出器であり、長時間の使用においては耐久性も懸念される。
【０００９】
また、一般的な薬液注入装置においては、シリンジは、任意に移動可能な注入ヘッドに装着されるようになっていることが多い。この場合、注入ヘッドは、キャスター付きのスタンドに支持されたり、天井からアームを介して支持されたりしており、注入ヘッドが不用意に移動すると操作者や他の機器と衝突するおそれがあるため、注入ヘッド自体の移動や向きを検出したいという要求がある。
【００１０】
本発明は、ロータリーエンコーダやポテンショメータを用いることなくプレッサーの移動を検出できるようにすることを目的の一つとする。
【００１１】
また本発明は、シリンジが装着される注入ヘッドの移動や向きを検出できるようにすることを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題の少なくとも一つは、本発明の一態様である、シリンダとピストンとを有するシリンジに充填された薬液を注入する薬液注入装置であって、
シリンジが着脱自在に装着される注入ヘッドであって、前記シリンジのピストンを操作するための、前記シリンジの軸方向に移動される直動ユニットを含むピストン駆動機構を備えた注入ヘッドと、
前記直動ユニットに固定された加速度センサと、
前記加速度センサによる検出結果を利用して前記ピストン駆動機構の動作を制御するように構成された注入制御部と、
を有する薬液注入装置によって解決することができる。
【００１３】
また本発明は、シリンダと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し、薬液が注入された被験者の断層画像を撮像するシステムを提供し、その一態様によれば、システムは、
シリンジが着脱自在に装着される注入ヘッドであって、前記シリンジのピストンを操作するための、前記シリンジの軸方向に移動される直動ユニットを含むピストン駆動機構を備えた注入ヘッドと、
被験者の透視画像の撮像動作を実行するスキャナ部を備えた透視撮像装置と、
前記直動ユニットに固定された加速度センサと、
前記加速度センサによる検出結果を利用して前記ピストン駆動機構の動作を制御するように構成された注入制御部と、
を有する。
【００１４】
本発明のさらに他の態様によれば、シリンジが着脱自在に装着され、前記シリンジのピストンを操作するための、前記シリンジの軸方向に移動される直動ユニットを含むピストン駆動機構を備えた注入ヘッドと、前記直動ユニットに固定された加速度センサと、前記ピストン駆動機構の動作を制御する注入制御部と、を有する薬液注入装置の制御方法であって、
前記加速度センサが、前記直動ユニットの加速度を検出するステップと、
前記注入制御部が、前記加速度センサによる検出結果を利用して前記ピストン駆動機構の動作を制御するステップと、
を含む薬液注入装置の制御方法が提供される。
【００１５】
本発明のさらに他の態様によれば、シリンジが着脱自在に装着され、前記シリンジのピストンを操作するための、前記シリンジの軸方向に移動される直動ユニットを含むピストン駆動機構を備えた注入ヘッドと、前記直動ユニットに固定された加速度センサと、を有する薬液注入装置のためのコンピュータプログラムであって、
前記加速度センサによって前記直動ユニットの加速度を検出させるステップと、
前記加速度センサによる検出結果を利用して前記ピストン駆動機構の動作を制御するステップと、
を薬液注入装置に実行させるためのコンピュータプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、シリンジが着脱自在に装着される注入ヘッドに加速度センサを固定することにより、加速度センサによって検出された加速度を用いて、注入ヘッドの姿勢や位置などに関する様々な情報を得ることができ、それを利用して薬液注入装置の不具合などを検出することができる。特に、加速度センサを直動ユニットに固定することによって、加速度センサによって検出された加速度を利用して薬液注入時の直動ユニットの移動速度や移動距離が求められ、それに基づいてピストン駆動機構の動作を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態による透視撮像システムの配置図である。
【図２】図１に示すコンソールの正面図である。
【図３】図１に示す注入ヘッドの斜視図である。
【図４】図１に示す注入ヘッドへのシリンジの装着手順を説明する図である。
【図５】図１に示す注入ヘッドへのシリンジの装着手順を説明する図である。
【図６】図１に示す透視撮像システムにおける制御系の主要な機能を示すブロック図である。
【図７】シリンダがシリンダ保持機構に正常に保持された状態での、ＲＦＩＤタグとＲＦＩＤモジュールのアンテナとの位置関係を示す断面図である。
【図８】本発明で使用可能な、注入ヘッド用の支持アームユニットの一例を示す斜視図である。
【図９】本発明で使用可能なシリンジの一例の具体的な構造を示す斜視図である。
【図１０】本発明で使用可能なシリンジの他の例の具体的な構造を示す斜視図である。
【図１１】本発明の他の形態による透視撮像システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１を参照すると、透視撮像装置２００と薬液注入装置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と薬液注入装置１００との接続は、有線接続とすることもできるし、無線接続とすることもできる。
【００１９】
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（不図示）とを有しており、薬液注入装置１００によって薬液が注入された被験者の断層画像を取得することができる。撮像制御ユニットは、撮像条件や取得した断層画像などを表示できる液晶ディスプレイなどの表示装置、および撮像条件などを入力するための、キーボードおよび／またはマウスなどの入力装置を含むことができる。表示装置は、入力装置を兼ねるタッチスクリーンを有していてもよい。
【００２０】
薬液注入装置１００は、例えば、スタンド１２１の上部に旋回アーム１２２を介して上下方向に回動自在に取り付けられた注入ヘッド１１０と、薬液注入装置１００全体の動作を制御するための各種機能を備えたコンソール１０１とを有している。注入ヘッド１１０とコンソール１０１とは一つの筐体に構成することもできるが、本実施形態では、注入ヘッド１１０とコンソール１０１とは別ユニットとして構成されている。この場合、注入ヘッド１１０はスキャナ２０１とともに検査室内に配置し、コンソール１０１は、透視撮像装置２００の撮像制御ユニットとともに操作室内に配置することができる。スタンド１２１は、注入ヘッド１１０の移動を容易にするためにキャスター付きのスタンドとすることができる。
【００２１】
コンソール１０１はＡＣ／ＤＣコンバータを内蔵しており、交流から直流に変換された電力がコンソール１０１に供給される。図２に示すように、コンソール１０１は、注入を強制停止させるためのストップボタン１０２ａ、ホーム画面を表示させるためのホームボタン１０２ｂおよび電源オン／オフのための電源ボタン１０２ｃを含むボタン群１０２と、入力デバイスおよび表示デバイスを兼ねたタッチパネル１０３とを有している。
【００２２】
注入ヘッド１１０は、図３〜５に示すように、２本のシリンジ８００を着脱自在に装着することができる。シリンジ８００は、例えば、一方を造影剤用のシリンジとし、他方を生理食塩水用のシリンジとすることができる。シリンジ８００は、薬液を収容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、このシリンダを保持するシリンダ保持機構１１１と、シリンダ保持機構１１１にシリンダが保持されたシリンジ８００のピストンを操作する（例えば、シリンダ内に押し込む）ための、シリンジ８００の軸方向に移動される直動ユニットとを、２つずつ有する。
【００２３】
直動ユニットは、モータの回転運動を直線運動に変換するリードスクリュー機構やラックピニオン機構等の適宜の回転運動変換機構によって進退移動させられるロッド１１３と、ロッド１１３の先端部に固定されたプレッサー１１２と、を有する。ピストンを進退移動させるための、これらモータ、回転運動変換機構、直動ユニット（ロッド１１３およびプレッサー１１２を含み、直進運動するユニット）を有する機構を、本発明ではピストン駆動機構という。本形態では、注入ヘッド１１０は２つのピストン駆動機構を備えている。
【００２４】
ピストン駆動機構の駆動源となるモータとしては、直流モータを用いることができ、その中でも特に、直流ブラシレスモータを好ましく用いることができる。ブラシレスモータは、ブラシが無いことから、静音性および耐久性に優れている。また、ブラシレスモータは、より高速回転が可能であるため、外部ギア比を高くしてモータにかかるトルクを小さくすれば、所望の注入圧力で薬液を注入するのに必要な電流をブラシモータに比べて小さくすることができる。あるいは、超音波モータを、ピストン駆動機構の駆動源として用いることもできる。
【００２５】
注入ヘッド１１０は、ピストン駆動機構の一部（例えばプレッサー１１２）を除き、全体が合成樹脂製の筐体１１５で覆われている。筐体１１５の上面には、ユーザの操作によってピストン駆動機構を動作させることができるように、幾つかの操作ボタン１１６が配置されている。
【００２６】
例えば、本形態では、注入ヘッド１１０は、操作ボタン１１６として、注入可能な状態にするために操作されるチェックボタン１１６ａ、注入を開始する際に操作されるスタートボタン１１６ｂ、プレッサー１１２を任意の距離だけ前進させる際（例えば、１．５ｍｌ／ｓｅｃの注入速度で）に操作される前進ボタン１１６ｃ、プレッサー１１２の移動速度を加速する際（例えば、現在の注入速度にさらに８ｍｌ／ｓｅｃ加える。前進および後退のどちらも可。）に操作される加速ボタン１１６ｄ、プレッサー１１２を任意の距離だけ後退させる際（例えば、１．５ｍｌ／ｓｅｃの注入速度で）に操作される後退ボタン１１６ｅ、プレッサー１１２をイニシャライズ位置まで後退させる際に操作されるオートリターンボタン１１６ｆ、動作を手動で停止または中断する際に操作されるストップボタン１１６ｇ、１１６ｈおよびプレッサーを低速（例えば、０．７ｍｌ／ｓｅｃ）で前進／後退させる際に操作されるルートスイッチ１１６ｉと、を含むボタン群１１６を有している。本形態では、各ピストン駆動機構を独立して動作させることができるように、前進ボタン１１６ｃ、加速ボタン１１６ｄ、後退ボタン１１６ｅおよびオートリターンボタン１１６ｆをそれぞれ２つずつ有している。
【００２７】
シリンダ保持機構１１１は、アダプタ６００を介してシリンジ８００が装着されるように構成されている。シリンジ８００には、充填可能な薬液の容量に応じて様々なサイズのものがある。アダプタ６００は、シリンジ８００のサイズごとに用意されており、図４に示すように、それぞれ適合するシリンジ８００のシリンダの末端に形成されているシリンダフランジ８０１を保持できるように構成されており、注入ヘッド１１０のシリンダ保持機構１１１に着脱自在に装着される。
【００２８】
注入ヘッド１１０へのシリンジ８００の装着は、例えば、注入ヘッド１１０のシリンダ保持機構１１１にアダプタ６００を装着し、次いで、シリンジ８００のシリンダフランジ８０１をアダプタ６００に保持させることによって行うことができる。アダプタ６００は、シリンダフランジ８０１を受け入れる溝を有しており、シリンダフランジ８０１が溝に挿入されることによってシリンジ８００がアダプタ６００に保持される。また、シリンダフランジ８０１がアダプタ６００の溝に挿入された後、シリンジ８００をその軸周りに所定の角度（例えば９０度）回転させることによってシリンダをロックするロック機構を有していてもよい。このようにアダプタ６００を用いることによって、種々のサイズのシリンジ８００を注入ヘッド１１０に装着することができる。
【００２９】
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。
【００３０】
各直動ユニットにはそれぞれ加速度センサ１１４が取り付けられている。加速度センサ１１４は、ＭＥＭＳ技術を用いて比較的小型に製造することができるので、加速度センサ１１４が直動ユニットに固定されても直動ユニットの動作の障害となることはない。加速度センサ１１４によって、直動ユニットの移動方向の加速度を検出できる。加速度センサ１１４には、１方向のみの加速度を検出できる１軸加速度センサ、および多軸（２軸および３軸）方向の加速度を検出できる多軸加速度センサがある。本形態では、注入ヘッド１１０は、仰角が変更可能に旋回アーム１２２を介して支持されており、したがって直動ユニットの移動方向も注入ヘッド１１０の仰角に応じて変わる。このような場合は、注入ヘッド１１０の仰角に依存することなく直動ユニットの移動方向の加速度を検出できるように、多軸の加速度センサを用いることが好ましい。
【００３１】
特に３軸の加速度センサを用いることで、三次元空間内の任意の方向での加速度を検出でき、検出結果から様々な情報を取得できるので、本形態では３軸の加速度センサを用いている。もちろん、１軸の加速度センサであっても、３個の加速度センサを組み合わせて三次元空間内の任意の方向での加速度を検出するようにすることもできる。
【００３２】
なお、図３では、加速度センサ１１４がプレッサー１１２に固定されていることが示されているが、プレッサー１１２の代わりにロッド１１３など、モータの回転によって直進運動する部分であれば、直動ユニットの任意の部品および位置に加速度センサ１１４を固定することができる。
【００３３】
加速度センサ１１４は、加速度を検出する検出素子と、検出素子からの信号を増幅および調整して出力する信号調整回路とを有する。検出素子における検出方式には、静電容量検出方式、ピエゾ抵抗方式および熱検知方式があり、本発明ではこれらの何れの方式も利用可能である。加速度センサ１１４は、少なくとも注入ヘッド１１０の電源が投入されている間は所定の時間間隔で加速度を検出しており、加速度センサ１１４によって検出された直動ユニットの加速度は、直動ユニットの移動速度、移動距離などを算出するのに利用することができる。
【００３４】
被験者への薬液注入および画像の撮像に際し、上述した構成のうちスキャナ２０１、注入ヘッド１１０は検査室に設置され、透視撮像装置２００の撮像制御ユニットおよび薬液注入装置１００のコンソール１０１は、検査室とは壁で隔てられた操作室に設置される。したがって、コンソール１０１と注入ヘッド１１０との間での信号およびデータの送受信をケーブルによる有線通信で行う場合は、検査室と操作室を隔てる壁にケーブル用の通路を形成し、この通路を通してケーブルが引き回される。コンソール１０１と注入ヘッド１１０との間での信号およびデータの送受信を無線通信により行うこともでき、その場合は、壁にケーブル用の通路を形成する必要がなくなる。無線通信のために、例えばコンソール１０１および注入ヘッド１１０はそれぞれ無線通信ユニット（不図示）を備えることができる。
【００３５】
以下、上述した透視撮像システムにおけるデータ等の流れについて、図６に示すブロック図を参照しつつ説明する。なお、図６は、本形態の透視撮像システムにおける制御系の主要な機能のみを示しており、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３６】
撮像制御部１５２は、例えば透視撮像装置２００の撮像制御ユニットに組み込まれることができ、スキャナ２０１、撮像制御ユニットの表示装置など透視撮像装置２００の動作を全般的に制御するように構成されている。撮像制御部１５２は、いわゆるマイクロコンピュータとして構成することができ、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、他の機器とのインターフェースを有することができる。ＲＯＭには透視撮像装置２００の制御用のコンピュータプログラムが実装されている。ＣＰＵは、このコンピュータプログラムに対応して各種機能を実行することで、透視撮像装置２００の各部の動作を制御する。また、撮像制御部１５２は、注入制御部１５０からデータおよび信号等を受信することができ、注入制御部１５０から受信したデータおよび信号を、透視撮像装置２００の各部の動作の制御に利用することもできる。
【００３７】
注入制御部１５０は、例えばコンソール１０１に組み込まれることができ、コンソール１０１および注入ヘッド１１０の動作を全般的に制御するように構成されている。より詳しくは、注入制御部１５０は、入力ユニット１５６からのデータおよび情報等の入力、加速度センサ１１４からの検出結果の入力、およびＲＦＩＤモジュール１６６からのデータおよび情報の入力に応じて、表示ユニット１５４に表示させる画面およびデータ等を制御したり、入力ユニット１５６から入力されたデータおよび情報、および入力ユニット１５６からのデータおよび情報の入力に基づいて薬液の注入プロトコルを作成したり、ピストン駆動機構１４０の動作を制御したりすることができる。
【００３８】
注入制御部１５０は、いわゆるマイクロコンピュータとして構成することができ、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、他の機器とのインターフェースを有することができる。ＲＯＭには薬液注入装置１００の制御用のコンピュータプログラムが実装されている。ＣＰＵは、このコンピュータプログラムに対応して各種機能を実行することで、薬液注入装置１００の各部の動作を制御する。また、注入制御部１５０は、ＣＰＵが持つクロックを利用した計時機能を有しており、例えば、現在時刻や、注入を開始してからの経過時間をカウントすることができる。注入制御部１５０は、撮像制御部１５２からもデータおよび信号等を受信することができ、撮像制御部１５２から受信したデータおよび信号を、注入撮像装置１００の各部の動作の制御に利用することもできる。
【００３９】
表示ユニット１５４は、コンソール１０１のタッチパネル１０３であることができる。入力ユニット１５６は、タッチパネル１０３だけでなく、コンソール１０１のボタン群１０２および注入ヘッド１１０のボタン群１１６を含むことができる。タッチパネル１０３は、通常、表示ユニット１５４として機能するディスプレイ、入力ユニットとして機能するタッチスクリーン、およびこれらの制御回路をモジュール化したものである。
【００４０】
ディスプレイとしては、液晶ディスプレイおよび有機ＥＬディスプレイなどを含む任意のディスプレイを用いることができる。タッチスクリーンとしては、静電容量式および感圧式など、任意のタッチスクリーンを用いることができる。タッチパネル１０３の制御回路は、注入制御部１５０から伝送された信号に基づいた所定の画面およびデータをディスプレイに表示させ、また、操作者などがタッチスクリーンに接触することによってタッチスクリーンから生成された信号に基づく入力情報を注入制御部１５０に伝送する。
【００４１】
ＲＦＩＤモジュール１６６は、ＲＦＩＤ制御回路１６４およびアンテナ１６５を有している。本形態では、シリンジ８００は、シリンダの外周面にデータキャリアであるＲＦＩＤタグ８０２が貼付されており（図４参照）、ＲＦＩＤモジュール１６６は、ＲＦＩＤタグ８０２に記録された情報をアンテナ１６５によってＲＦＩＤタグ８０２から読み出し、読み出した情報を注入制御部１５０に伝送する。ＲＦＩＤモジュール１６６は、注入制御回路１５０から伝送された情報をＲＦＩＤタグ８０２に書き込む機能をさらに有していてもよい。ＲＦＩＤ制御回路１６４は、このＲＦＩＤモジュール１６６による情報の送受信動作を制御する。すなわち、ＲＦＩＤモジュール１６６は、ＲＦＩＤタグ８０２から情報を読み出すリーダ、または、さらにＲＦＩＤタグ８０２に情報を書き込むリーダ／ライタとして機能する。
【００４２】
ＲＦＩＤタグ８０２に記録されている情報としては、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、ロット番号などが挙げられる。これらの情報の少なくとも一部は、透視撮像装置２００へ伝送することができる。
【００４３】
ＲＦＩＤ制御回路１６４は、任意の位置に設置することができるが、アンテナ１６５は、シリンジ８００がシリンダ保持機構１１１に正常に保持された状態においてＲＦＩＤタグ８０２と対向する位置に設置されることが望ましい。
【００４４】
特に本形態では、図４に示すように、ＲＦＩＤタグ８０２は長手方向を有する形状とされ、その長手方向をシリンジ８００の周方向と一致させて貼付されている。シリンジ８００は、シリンダ保持機構１１１に挿入された後、シリンジ８００を特定の向きとなるように回転させることによって正常に保持され、その保持された状態では、ＲＦＩＤタグ８０２が下向きとなるように設計されている。
【００４５】
そして、ＲＦＩＤモジュール１６６のアンテナ１６５は、導体からなる所定のパターン（例えば、１つまたは複数のループ状パターン）を形成したＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）を有し、図７に示すように、シリンダ保持機構にシリンダが正常に保持されたシリンジ８００のＲＦＩＤタグ８０２と対向する位置に、シリンジ８００と同心状となるように円弧状に曲げられて配置されている。これにより、曲面上に貼付されたＲＦＩＤタグ８０２の検出範囲の拡大を図っている。
【００４６】
また本形態では、ＲＦＩＤタグ８０２の貼付位置にばらつきがあったとしても、ＲＦＩＤタグ８０２が確実にアンテナ１６５と対向することができるように、アンテナ１６５は、ＲＦＩＤタグ８０２よりも大きな面積を有している。したがって、アンテナ１６５のサイズは、シリンジ８００へのＲＦＩＤタグ８０２の貼付位置のばらつきを考慮して設計することが好ましい。
【００４７】
一方、アンテナ１６５を円弧状に曲げることにより、アンテナ１６５の曲率半径が小さくなるほど、また、アンテナ１６５の周方向での長さが長くなるほど、通信用の電波が干渉しやすくなり、通信感度が低下する傾向がある。そこで、電波の干渉を抑制するため、アンテナ１６５は、ＦＰＣのＲＦＩＤタグ８０２と対向する面と反対側の面に、フェライトシート１６５ａを有することが好ましい。
【００４８】
ＲＦＩＤモジュール１６６の出力は、例えば２００ｍＷとすることができる。これにより、ＲＦＩＤタグ８０２の検出範囲（検出距離）をより広くすることができ、ＲＦＩＤモジュール１６６は、シリンジ８００内に充填されている薬液を通して、ＲＦＩＤタグ８０２から情報を読み出したり、ＲＦＩＤタグ８０２に情報を書き込んだりすることも可能となる。これは、例えば、シリンジ８００が、図７に示した状態から１８０度回転した、シリンジ８００に充填された薬液を介してアンテナ１６５と対向した状態であっても、ＲＦＩＤモジュール１６６がＲＦＩＤタグ８０２との間で情報の読み出し等を行えることを意味する。
【００４９】
次に、上述した透視撮像システムの動作について、薬液注入装置１００の動作を中心により詳しく説明する。
【００５０】
まず、薬液注入装置１００および透視撮像装置２００の電源が投入され、薬液注入装置１００および透視撮像装置２００が起動される。次いで、薬液が充填されているシリンジ８００が所定の手順で注入ヘッド１１０に装着されると、ＲＦＩＤモジュール１６６によってＲＦＩＤタグ８０２記録されている、シリンジ８００および薬液に関する情報が読み出される。
【００５１】
注入制御部１５０は、ＲＦＩＤタグ８０２から読み出した情報に基づいて、シリンジ８００に充填されている薬液の種類や充填量などを必要に応じて表示ユニット１５４に表示させたり、プレッサー１１２を待機位置へ移動させたりする。待機位置とは、プレッサー１１２がシリンジ８００のピストンの末端に当接する位置から最後端位置までの間の任意の位置である。待機位置への移動は、注入制御部１５０が、ＲＦＩＤタグ８０２から読み出した情報に基づいてピストンの末端位置を求め、プレッサー１１２の可動範囲の最後端位置である初期位置からピストン末端位置までの距離を求め、その距離と予め決められていた任意のオフセット値分だけプレッサー１１２が前進するようにピストン駆動機構１４０を動作させることによって行うことができる。これにより、プレッサー１１２はピストンの待機位置へ移動される。
【００５２】
また、注入制御部１５０は、ＲＦＩＤタグ８０２から取得した情報およびタッチパネル１０３から入力されたデータ等に基づいて、注入速度、注入量および注入時間などをパラメータとした注入プロトコルを作成する。作成された注入プロトコルは、タッチパネル１０３上に、グラフィック的、あるいは数値データの形式で表示することができる。操作者は、表示された注入プロトコルを任意に変更することができる。操作者が注入ヘッド１１０のチェックボタン１１６ａを押下することによって、注入プロトコルが確定される。
【００５３】
この状態で、操作者が注入ヘッド１１０のスタートボタン１１６ｂを操作すると、それに応じた信号が注入制御部１５０に送られ、注入制御部１５０は、この信号をトリガーとして、作成されている注入プロトコルにしたがってピストン駆動機構１４０が動作するようにピストン駆動機構１４０の動作を制御する。これによって、シリンジ８００内に充填された薬液を被験者に注入することができる。
【００５４】
注入プロトコルとは、どのような薬液を、どれくらいの量、どれくらいの速度で注入するかを示すものである。注入速度は、一定であってもよいし、時間とともに変化するこのであってもよい。また、複数種の薬液、例えば造影剤と生理食塩水とを注入する場合、それらの薬液をどのような順序で注入するかといった情報も注入プロトコルに含まれる。注入プロトコルは、公知の任意の注入プロトコルを用いることができる。また、注入プロトコルの作成手順についても、公知の任意の手順であってよい。
【００５５】
薬液として造影剤を注入する場合、造影剤による造影効果には被験者ごとの個人差がある。この造影効果の個人差の程度を把握するために、薬液の注入では、透視撮像装置２００による断層画像の撮像のための注入に先立って、撮像のための注入量よりも少ない注入量で薬液を注入するテスト注入を行い、その結果に基づいて、撮像タイミングを決定することなどが行われる。
【００５６】
このような場合、テスト注入後の薬液の注入動作は、透視撮像装置２００から送信される指令を注入制御部１５０がその指令を撮像制御部１５２から受信することによって開始させることもできる。透視撮像装置２００は、例えば、透視撮像装置２００のモニタに表示されている断層画像をＣＣＤカメラ（不図示）で撮影し、その断層画像のＲＯＩにおける明るさ（白さ）を監視し、明るさが予め定められた閾値以上となったとき、あるいは、モニタに接続されるケーブルからの信号強度を測定し、その測定結果が、予め定められた閾値以上となったときに、注入動作開始のための指令を注入制御部１５０へ送信することができる。また、断層画像の撮像のための注入（本注入）に先立ってテスト注入を実施する場合、テスト注入時のＣＴ値およびＴＤＣ（Ｔｉｍｅ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｃｕｒｖｅ）をモニタし、その結果に応じて注入プロトコルを決定し、それに適した最適な撮像開始を薬液注入装置１００から透視撮像装置２００へ送信してもよい。
【００５７】
ここで、薬液注入装置１００の電源が投入されている間、加速度センサ１１４によって直動ユニットプレッサー１１２の加速度が所定の時間間隔で検出され、注入制御部１５０へ送られている。注入制御部１５０は、加速度センサ１１４から加速度の検出結果が送られる都度、検出された加速度と計時した時間とを用いて、直動ユニットの移動速度および移動距離を求める。直動ユニットの移動速度は、加速度センサ１１４によって検出された加速度を時間で積分することによって求めることができ、移動距離は、それをさらに時間で積分することによって求めることができる。
【００５８】
加速度を利用した移動速度および移動距離は、具体的には以下の計算式を用いて算出することができる。なお、移動速度および移動距離は、以下の計算式に限定されず、任意の計算式を用いて算出することができる。
［移動速度］
ｖ＝ｖo＋ａｔ    ・・・（１）
［移動距離］
ｘ＝ｖoｔ＋ａｔ2／２  ・・・（２）
上記式（１）、（２）において、ｖは加速した後の速度、ｖ0は加速する前の速度（初速度）、ａは加速度センサによって検出された加速度、ｔは速度がｖ0からｖに達するまでの時間、ｘは速度がｖ0からｖに達するまでの移動距離である。
【００５９】
前述した待機位置までのプレッサー１１２の移動に際して、注入制御部１５０は、加速度センサ１１４によって検出された加速度および計時した時間を用いて求められた移動速度および／または移動距離が、プレッサー１１２を待機位置まで移動させる所定の移動速度および／または移動距離となるように、ピストン駆動機構１４０の動作を制御する。
【００６０】
同様に、注入動作中の直動ユニットの移動に際しても、注入制御部１５０は、加速度センサ１１４によって検出された加速度および計時した時間を用いて求められた移動速度および／または移動距離が、作成した注入プロトコルに従った所定の移動速度および／または移動距離となるように、ピストン駆動機構１４０の動作を制御する。薬液の注入動作は、プレッサー１１２がピストンをシリンダ内に押し込むことによって行われるので、直動ユニットの移動速度および移動距離は、ピストンの移動速度および移動距離と一致する。したがって、直動ユニットが所定の移動速度および／または移動距離となるようにピストン駆動機構１４０を制御することは、薬液の注入速度および／または注入量を制御することを意味する。
【００６１】
以上説明したように、直動ユニットに加速度センサ１１４を取り付け、加速度センサ１１４からの検出結果を利用することによって、ロータリーエンコーダやポテンショメータを用いることなく、直動ユニットの移動速度および移動距離を求めることができる。また、通常、加速度センサ１１４は、加速度を検出する構造部分パッケージ化されているので、防滴化も容易である。
【００６２】
また、加速度センサ１１４の検出結果から、薬液の注入動作中に生じた過負荷を検出することもできる。例えば、薬液の注入動作中、シリンジ８００から被験者までの注入経路中に何らかの原因で過剰な圧力が生じると、その過剰な圧力によって、ピストンの前進速度が一時的に遅くなる、あるいは、ピストンが一旦戻され、その後、再び前進を開始する、といったピストンの動作の変化が生じる。したがって、直動ユニットの意図しない移動速度の低下が生じた場合、注入制御部１５０は、注入動作中に過負荷が生じたと判断することができる。注入制御部１５０は、さらに、過負荷が生じたことを示すメッセージまたはマーク等を表示ユニット１５４に表示させたり、警報音を発するブザー等の発音ユニット（不図示）を作動させたりといった処理を行うことができる。
【００６３】
この逆に、注入経路の途中で薬液の漏れが生じた場合は、直動ユニットの移動速度が上昇する現象が生じる。よって、直動ユニットの意図しない移動速度の上昇が生じた場合、注入制御部１５０は、注入動作中に注入経路から薬液が漏出していると判断することもできる。注入制御部１５０は、さらに、薬液の漏出が生じたことを示すメッセージまたはマーク等を表示ユニット１５４に表示させたり、警報音を発するブザー等の発音ユニット（不図示）を作動させたりといった処理を行うことができる。
【００６４】
上述した形態では、同時に２つのシリンジ８００を装着できる注入ヘッド１１０を例に挙げて説明したが、注入ヘッドは、同時に装着できるシリンジ８００の数が１つのみであってもよいし３つ以上であってもよい。ただし、複数本のシリンジ８００を同時に装着できるようにすることは、例えば、造影剤が充填されたシリンジと生理食塩水が充填されたシリンジを注入ヘッド１１０に装着し、造影剤の注入後に生理食塩水を注入し、生理食塩水によって造影剤を後押ししたり、造影剤を生理食塩水で所望の濃度に希釈して注入したり、様々な注入手順を実現することができるため、好ましい。
【００６５】
また、本形態では、姿勢を変更可能に支持された注入ヘッド１１０における直動ユニットの移動を検出する場合を例に挙げて説明したが、本発明は、例えばシリンジポンプのような、据え置き型の装置にも適用することができる。この場合、直動ユニットの移動方向は概ね水平方向に限定されるので、用いる加速度センサは、１軸または２軸の加速度センサで十分である。
【００６６】
本形態のように３軸の加速度センサ１１４を用いる場合、その加速度センサ１１４からの検出結果を利用して、直動ユニットの移動速度や移動距離だけでなく、注入ヘッド１１０そのものの各種情報を検出することができる。以下、加速度センサ１１４で検出可能な情報の一例を挙げる。
【００６７】
（ａ）注入ヘッド１１０の姿勢（傾き）の検出
３軸の加速度センサ１１４を用いることによって、注入ヘッド１１０の傾きも検出することができる。注入ヘッド１１０の姿勢検出は、例えば、注入準備の段階で行われるシリンジ内および注入経路内のエア抜きや注入動作において、注入ヘッド１１０が適切な姿勢であるかどうかの判断に利用することができる。
【００６８】
エア抜きの際は、シリンジ８００内に混入したエアのみをシリンジ８００および注入経路から排出できるようにするために、注入ヘッド１１０は、シリンジ８００の先端を真上に向けた姿勢とされる。また、薬液の注入動作中は、仮にシリンジ８００内にエアが混入していたとしてもエアがシリンジ８００から排出されないようにするために、注入ヘッド１１０は、シリンジ８００の先端が下方を向くように傾けた姿勢とされるのが好ましい。加速度センサ１１４からの出力値を、注入ヘッド１１０が水平方向を向いているときの出力値と比較する、あるいは、加速度センサ１１４からの出力値が、エア抜き時および注入動作時のそれぞれに対応する所定の出力値に対してどうであるかを比較することによって、注入ヘッド１１０が、エア抜きおよび注入動作のそれぞれに適した姿勢であるかどうかを検出することができる。注入制御部１５０は、その検出結果に応じて、注入ヘッド１１０がエア抜きに適した所定の姿勢ではない、および注入ヘッド１１０が薬液の注入動作に適した所定の姿勢ではない場合、前述したように、表示ユニット１５４に警告を表示させ、かつ／または発音ユニットにより警報音を発したり、ピストン駆動機構１４０が動作しないようにしたりするなど、これらの動作を制御することができる。
【００６９】
（ｂ）ボタンが操作されたことの検出
注入ヘッド１１０に設けられたボタン群１１６を操作すると、わずかではあるが注入ヘッド１１０に動きが生じる。加速度センサ１１４は、そのときの動きに伴う加速度の変化により、ボタン操作の間、出力値が変化する。よって、注入制御部１５０を、ボタン操作による加速度センサ１１４からの出力値の変化と同様の、出力値の変化が生じた場合、ボタン操作が行われたと判断するように構成することにより、ボタン操作の有無を検出することができる。
【００７０】
ボタン操作の有無の検出は、注入ヘッド１１０の誤動作の判断の一つに利用することができる。例えば、ボタンが操作されたことが検出された後に、該当するピストン駆動機構１４０が動作開始または停止すれば、このピストン駆動機構１４０の動作開始または停止はボタン操作に基づく正常な動作開始または停止であると判断し、一方、ボタン操作が検出されることなくピストン駆動機構１４０の予定外の動作開始または停止があった場合は、そのピストン駆動機構１４０の動作開始または停止は、誤動作による可能性があると判断することができる。そして、注入制御部１５０は、その検出結果に応じて、表示ユニット１５４に警告を表示させ、かつ／または発音ユニットにより警報音を発したり、ピストン駆動機構１４０が動作している場合はその動作を停止したりするなど、これらの動作を制御することができる。
【００７１】
（ｃ）シリンジ８００およびアダプタ６００の着脱検出
注入ヘッド１１０のボタン操作と同様、注入ヘッド１１０へのアダプタ６００の着脱およびシリンジ８００の着脱に伴って、注入ヘッド１１０に動きが生じ、この動きは加速度センサ１１４の出力値を変化させる。よって、注入制御部１５０を、アダプタ６００の着脱およびシリンジ８００の着脱による加速度センサ１１４からの出力値の変化と同様の、出力値の変化が生じた場合、アダプタ６００の着脱およびシリンジ８００の着脱が行われたと判断するように構成することにより、アダプタ６００の着脱およびシリンジ８００の着脱の検出を検出することができる。
【００７２】
注入ヘッド１１０へのアダプタ６００の着脱動作およびシリンジ８００の着脱動作は、通常、ボタンの操作よりも大きな力を要する。よって、アダプタ６００を着脱したとき、およびシリンジ８００を着脱したときに加速度センサ１１４によって検出される加速度の変化は、ボタン操作ときに生じる加速度の変化よりも大きい。また、アダプタ６００とシリンジ８００も、それらの重量が大きく異なることから、アダプタ６００を着脱したときとシリンジ８００を着脱したときとで、検出される加速度の変化は異なる。したがって、これらの加速度の変化の違いから、アダプタ６００が着脱されたのか、シリンジ８００が着脱されたのか、あるいはボタンが操作されたのかを判断することが可能である。
【００７３】
注入制御部１５０は、アダプタ６００およびシリンジ８００の装着が検出されていない状態で、例えば注入ヘッド１１０のスタートボタン１１６ｂが操作されても、アダプタ６００およびシリンジ８００が装着されていない旨、表示ユニット１５４に表示させ、かつ／または発音ユニットにより警報音を発したり、ピストン駆動機構１４０が動作されず、従って注入動作が実行されないようにしたりするなど、これらの動作を制御することができる。
【００７４】
（ｄ）注入ヘッド１１０の位置検出
本形態のように注入ヘッド１１０がキャスター付きのスタンド１２１によって移動可能とされている場合、加速度センサ１１４によって検出された加速度を利用して、注入ヘッド１１０の位置を検出することができる。前述したように、加速度センサ１１４によって検出された加速度と注入制御部１５０で計時した時間との関係から、移動距離を求めることができる。プレッサー１１２が動作していない状態で、水平方向への加速度の変化が検出された場合は、その加速度の向きについての情報も含めて、加速度の大きさの経時的な変化を積分することで、注入ヘッド１１０の移動方向および移動速度を求めることができる。これをさらに時間で積分することによって、注入ヘッド１１０がどの方向にどれだけ移動したかを求めることができる。よって、注入ヘッド１１０の電源投入時（すなわち加速度センサ１１４が起動したとき）の注入ヘッド１１０の位置が分かれば、注入ヘッド１１０の現在位置が分かる。
【００７５】
注入ヘッド１１０がキャスター付きのスタンド１２１に支持されているような場合、注入ヘッド１１０の移動時以外は、キャスターに備えられたストッパ機構を働かせてスタンド１２１が不用意に動かないように固定される。しかし、操作者がストッパを働かせるのを忘れて別の作業を行っている間に注入ヘッド１１０に何らかの外力が作用すると、操作者が気付かないうちに注入ヘッド１１０が移動してしまう可能性がある。このような意図しない注入ヘッド１１０の移動は、注入ヘッド１１０が他の機器や部屋の壁に衝突する危険性を含んでいる。
【００７６】
そこで、注入制御部１５０は、加速度センサ１１４によって検出された加速度を利用して求めた注入ヘッド１１０の移動距離が、予め決められた所定の距離に達したら、表示ユニット１５４に警告を表示させ、かつ／または発音ユニットにより警報音を発するように、これらを制御することができる。これにより、操作者の注意が喚起され、上記のような注入ヘッド１１０の衝突などを未然に防ぐことができる。
【００７７】
（ｅ）注入ヘッド１１０の回転の検出
注入ヘッド１１０は、天井から吊り下げされた状態で支持されることもできる。その一例を図８に示す。図８に示す例では、注入ヘッド１１０は、多関節の天井アームユニット１７０に支持されている。天井アームユニット１７０は、ボルト等によって天井に固定されるベース部１７１と、ベース部１７１から延びる多関節のアーム部１７３とを有している。アーム部１７３の先端側には、鉛直方向に延びる取り付けアーム１７３ａが、その軸周りに回転自在に取り付けられている。注入ヘッド１１０は、その取り付けアーム１７３ａの下端部に、水平な軸周りに回転自在に取り付けられている。
【００７８】
このように、注入ヘッド１１０が天井アームユニット１７０に回転可能に支持され、かつ、他の機器とケーブルを介して接続されている場合、ケーブルは、作業の邪魔にならないように、取り付けアーム１７３ａの内部を通して、あるいは外部において、取り付けアーム１７３ａに沿って引き回されることが多い。したがって、注入ヘッド１１０が同じ方向にばかり回転されるとケーブルの捻れ（取り付けアーム１７３ａへのケーブルの巻き付き）が生じる。ケーブルの過度の捻れは、ケーブル内の配線を損傷させるおそれがある。特に、ケーブルが取り付けアーム１７３ａの内部を通して引き回されている場合は、操作者はケーブルが捻れているかどうか、ケーブルの状態を見ることができない。
【００７９】
３軸の加速度センサ１１４を用いることによって、検出された加速度から、注入ヘッド１１０が、どの方向にどれだけの量、移動したかが分かるので、その移動方向および移動量を累積することにより、例えば、取り付けアーム１７３ａを中心として注入ヘッド１１０が何度回転したかを求めることができる。よって、注入制御部１５０は、注入ヘッド１１０の電源投入時からの累積の回転角度を求め、その回転角度が予め決められた所定の回転角度に達したら、表示ユニット１５４に警告を表示させ、かつ／または発音ユニットにより警報音を発するように、これらを制御することができる。これにより、操作者の注意が喚起され、注入ヘッド１１０と他の機器とを接続するケーブルの捻れによる損傷を未然に防ぐことができる。
【００８０】
注入ヘッド１１０が天井アームユニット１７０に支持されている場合に限らず、図１に示したようにスタンド１２１に支持された場合であっても、注入ヘッド１１０がスタンド１２１に対して、鉛直な軸周りに回転自在に支持されている場合においても、上述したケーブルの捻れ（スタンド１２１へのケーブルの巻き付き）は発生し得る。よって、注入ヘッド１１０がスタンド１２１に支持されている場合においても、スタンド１２１に対する注入ヘッド１１０の回転角度を求めることは有効である。
【００８１】
なお、図８において、注入ヘッド１１０とともに取り付けアーム１７３ａに取り付けられているのは、サブディスプレイユニット１５４ｂである。本発明においては、このように、前述した表示ユニット１５４とは別のサブディスプレイユニット１５４ｂをさらに有することもできる。
【００８２】
サブディスプレイユニット１５４ｂには、薬液の種類、注入速度、注入量、注入時間など、薬液の注入に関する各種情報を表示させることができ、これによって、操作者は注入ヘッド１１０の近傍で薬液の注入条件を確認することができる。また、サブディスプレイユニット１５４ｂは、画面上をタッチすることで入力操作も可能なタッチパネルであってもよい。サブディスプレイユニット１５４ｂをタッチパネルとすることで、操作者は被験者の状態等に応じてサブディスプレイユニット１５４ｂに表示された注入条件に関する情報を適宜変更することができる。
【００８３】
図８ではサブディスプレイユニット１５４ｂを天井アームユニット１７０に取り付けた例を示したが、サブディスプレイユニット１５４ｂは、注入ヘッド１１０を操作する操作者が視認できる位置であれば、例えば、図１に示したスタンド１２１に取り付けられてもよいし、注入ヘッド１１０に取り付け用ブラケットなどを介して取り付けられようにしてもよい。
【００８４】
（ｆ）注入ヘッド１１０に衝撃が加わったことの検出
加速度センサ１１４によって検出された加速度が、例えば１／１０秒単位の極めて短い時間内に大きく変化するようなものであった場合、それは注入ヘッド１１０の移動ではなく、衝突によるものであると考えることができる。そこで、注入制御部１５０は、加速度センサ１１４によって検出された加速度の変化が、上記のような衝突に相当する加速度の変化以上となった場合、表示ユニット１５４に警告を表示させ、かつ／または発音ユニットにより警報音を発するように、これらを制御することができる。これにより、注入ヘッド１１０の他の機器との衝突、室内の壁との衝突、床上のケーブルへの乗り上げが生じたことなどを操作者に知らせることができる。操作者は、注入ヘッド１１０の損傷の有無の確認、各部の動作の確認、シリンジ８００が注入ヘッド１１０から外れていないかどうかの確認など、必要な措置を講ずることができる。
【００８５】
これら項目（ａ）〜（ｆ）の検出は、検出する項目に応じた適宜の判断処理を含むコンピュータプログラムを注入制御部１５０に実装することによって、注入制御部１５０で行うようにすることができる。注入制御部１５０は、これらすべての項目を検出できるように構成されていてもよいし、項目（ａ）〜（ｆ）のうち１つ以上を組み合わせた１つまたは複数の項目を検出できるように構成されていてもよい。
【００８６】
また、直動ユニットの移動速度や移動距離の検出は、従来と同様、ロータリーエンコーダまたはポテンショメータを用いて検出し、加速度センサ１１４は、例えば上記の項目（ａ）〜（ｆ）のような、注入ヘッド１１０に作用する力に関する情報を検出することのみに利用されるようにすることもできる。この場合、加速度センサ１１４の取り付け位置は、直動ユニットである必要はなく、注入ヘッド１１０の筐体１１５や内部の回路基板など任意の位置であってよい。
【００８７】
すなわち本明細書は、
シリンダとピストンとを有するシリンジに充填された薬液を注入する薬液注入装置であって、
シリンジが着脱自在に装着される注入ヘッドであって、前記シリンジのピストンを操作するための、前記シリンジの軸方向に移動される直動ユニットを含むピストン駆動機構を備えた注入ヘッドと、
前記注入ヘッドに固定された加速度センサと、
表示ユニットおよび発音ユニットの少なくとも一方と、
前記加速度センサによる検出結果を利用して、その検出結果に応じて、前記ピストン駆動機構、前記表示ユニットおよび前記発音ユニットの少なくとも１つの動作を制御する注入制御部と、
を有する薬液注入装置をも開示する。
【００８８】
上述した実施形態では、撮像制御部１５２が撮像制御ユニットに組み込まれ、注入制御部１５０が、薬液注入装置１００のコンソール１０１に組み込まれたものとして説明した。しかし、撮像制御部１５２および注入制御部１５０がともに撮像制御ユニットに組み込まれていてもよいし、撮像制御部１５２および注入制御部１５０がともにコンソール１０１に組み込まれていてもよいし、あるいは、撮像制御部１５２および注入制御部１５０がともに、プログラム可能なコンピュータ装置（不図示）に組み込まれていてもよい。こうすることにより、薬液注入装置１００のコンソール１０１または透視撮像装置２００のコンソールが不要と成し、システム全体を簡略化することができる。
【００８９】
さらには、注入制御部１５０の特定の機能を残りの他の機能とは別のユニットに組み込むこともできる。例えば、注入プロトコルの決定（演算）機能を透視撮像装置２００の撮像制御ユニットに組み込み、残りの他の機能を薬液注入装置１００のコンソール１０１に組み込むことができる。この場合は、撮像条件の設定および注入条件の設定に共通するデータを、透視撮像装置２００および薬液注入装置１００に重複して入力する必要がなくなる。注入条件の設定に際して不足するデータは、撮像制御ユニットから入力できるようにしてもよいし、薬液注入装置１００のコンソール１０１から撮像制御ユニットに送信するようにしてもよい。
【００９０】
撮像制御部１５２の持つ機能および注入制御部１５０の持つ機能は、必要により各種ハードウェアを利用して実現し得るが、その主体はコンピュータプログラムに対応してＣＰＵが機能することにより実現される。
【００９１】
そのコンピュータプログラムは、上述した手順の少なくとも一部、例えば、加速度センサ１１４によって直動ユニットの加速度を検出させるステップと、加速度センサによる検出結果を利用してピストン駆動機構１４０の動作を制御するステップと、を透視撮像装置２００または薬液注入装置１００に実行させるためのソフトウェアとして実装されることができる。さらには、ピストン駆動機構１４０の動作を制御するステップは、加速度および時間を用いて直動ユニットの移動速度および移動距離を求めるステップと、薬液の注入プロトコルを作成するステップと、作成した注入プロトコルに従った移動速度および／または移動距離で直動ユニットが移動するようにピストン駆動機構１４０の動作を制御するステップと、を含むことができる。
【００９２】
また、構造的な点では、注入ヘッド１１０とコンソール１０１とを一体に構成することもできる。コンソール１０１と注入ヘッド１１０が一体に構成された場合、コンソール１０１も検査室に配置されることになる。そこで、注入動作の開始および停止には、リモートコントローラ１０２（図１参照）を用いることができる。リモートコントローラ１０２を用いることにより、操作者は、操作室内で注入動作の開始および停止を制御できる。
【００９３】
シリンジとしては具体的には図９の（ａ）および（ｂ）に示すようなものであってもよく、このシリンジは例えば１００ｍｌ用のものである。このシリンジは、シリンダ部材５０１とピストン部材５０２とを備え、シリンダ部材５０１の末端に形成されたシリンダフランジ５０１ａはＩカット形状の輪郭形状を有し、同フランジ５０１ａの外周部には２つの切欠き部５０５（一方のみを示す）が形成されている。シリンダ部材５０１の先端の導管部５０１ｂは、同軸状に配置された内側および外側の２つの筒状部を有するルアーロック接続用のものであってもよい。図９の（ｂ）に示すように、シリンダフランジ５０１ａの後面には、リング状の突起部５０１ｃが形成されていてもよい。
【００９４】
シリンジの他の例としては、図１０の（ａ）、（ｂ）に示すようなシリンジであってもよく、このシリンジは例えば２００ｍｌ用のものである。このシリンジも、上記シリンジと同様、シリンダ部材５０１とピストン部材５０２とを備え、シリンダ部材５０１の末端に形成されたシリンダフランジ５０１ａはＩカット形状の輪郭形状を有するものであってもよい。シリンダフランジ５０１ａの外周部には２つの切欠き部５０５（一方のみを示す）が形成されている。シリンダ部材５０１の先端の導管部５０１ｂは、同軸状に配置された内側および外側の２つの筒状部を有するルアーロック接続用のものであってもよい。図１０の（ｂ）に示すように、シリンダフランジ５０１ａの後面には、リング状の突起部５０１ｃと、その突起部５０１ｃから外側に向かって延びる複数のリブ５０１ｄが形成されていてもよい。
【００９５】
なお、図１０ではシリンダフランジ５０１ａに切欠き部５０５とリブ５０１ｄの両方が形成されたものが描かれているが、いずれか一方のみが形成されたもの（例えば、切欠き部５０５が形成されていないもの）であってもよい。また、リブ５０１ｄに関し、図示上下方向に並んだ複数のリブのうち上部と下部の２つのリブのみを残し、他のリブを省略したような形状としてもよい。このようなリブ群が、フランジ部の左右両側のいずれか一方のみに形成されたシリンジとしてもよい。
【００９６】
図９および１０に示すような、シリンダフランジ５０１ａに切欠き部５０５を有するシリンジが装着されるアダプタは、図示した姿勢でシリンダフランジ５０１ａが上方から挿入される溝を有し、シリンダフランジ５０１ａが挿入され、さらに軸周りに９０度回転した状態で切欠き部５０５に係合する突起を有することが好ましい。これにより、シリンダがより確実に保持される。したがって、仮に注入動作中に注入圧力制御に不具合が発生し、過剰な圧力がシリンジに作用した場合であってもシリンジはしっかりと保持されるため、シリンダフランジ５０１ａが破損しにくくなっている。また、シリンジが斜めに装着されることに起因する偏荷重も生じにくく、ピストンとシリンダとの隙間による液漏れも防止できる。
【００９７】
図９および１０に示したシリンジも、前述したシリンジ８００と同様、シリンダの外周面にＲＦＩＤタグを有していてもよい。
【００９８】
薬液注入装置は、注入圧力を検出するためのロードセルをさらに有していてもよい。ロードセルは、例えばプレッサー１１２に備えることができる。図３に示したように複数のプレッサー１１２を有する場合は、それらの中のいずれか少なくとも１つにロードセルを有していてもよい。注入圧力は、モータ電流を測定することによって検出することもできる。プレッサー１１２に作用する負荷が大きくなると、その負荷の大きさに応じて、ピストン駆動機構１４０の駆動源であるモータ電流が大きくなる。モータ電流を利用した注入圧力の検出には、そのことが利用される。注入圧力の検出は、ロードセルを用いた検出およびモータ電流を利用した検出のいずれか一方のみであってもよいし、両者を併用してもよい。両者を併用する場合、通常はロードセルによって注入圧力を検出し、ロードセルが故障したときのみモータ電流の測定結果を利用して注入圧力を測定することができる。
【００９９】
透視撮像装置としては、薬液注入装置１００と共に使用し得るものであれば、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。
【０１００】
薬液注入システムは、図１１に示すように、薬液注入装置１００および透視撮像装置２００の他に、使用前のシリンジ８００を所定の温度に加温する加温器９００および使用済みであり廃棄されるべきシリンジ８００を収納する廃棄ボックス９１０をさらに含んでいてもよい。加温器９００および廃棄ボックス９１０は、薬液注入装置１００および透視撮像装置２００とは独立した装置であってもよいし、これらの少なくとも１つとネットワークを介してデータ通信可能に接続されていてもよい。加温器９００と廃棄ボックス９１０との間についても、互いに独立していてもよいし、ネットワークを介してデータ通信可能に接続されていてもよい。加温器９００および廃棄ボックス９１０はそれぞれ、ＲＦＩＤタグ８０２に記録されている情報を読み出したり、情報をＲＦＩＤタグ８０２に書き込んだりするためのリーダ／ライタ９０２、９１２を備えることができる。シリンジ８００には、加温器９００により加温されることにより、リーダ／ライタ９０２によりシリンジ８００のＲＦＩＤタグ８０２に加温された旨の情報が記録される。また、使用済みのシリンジ８００は、廃棄ボックス９１０に収納される際に、廃棄されたシリンジ８００である旨の情報が、９１２によってＲＦＩＤタグ８０２に記録される。
【０１０１】
薬液注入システムは、薬液充填装置９２０をさらに備えることもできる。薬液充填装置９２０は、薬液が充填されていない空のシリンジを搭載し、この空シリンジに薬液を充填することのできる装置である。薬液充填装置９２０も、薬液注入装置１００、透視撮像装置２００、加温器９００および廃棄ボックス９１０とは独立した装置であってもよいし、これらの少なくとも１つとネットワークを介してデータ通信可能に接続されていてもよい。空シリンジには、ピストンが最前進位置にある状態で、薬液が収容されている袋およびボトルといった任意の形態の薬液容器９３０が、チューブなどによって流体連通するように接続される。空シリンジと薬液容器９３０との接続後、薬液充填装置９２０によってピストンを後退させることで、空シリンジに薬液を充填することができる。空シリンジにはデータキャリアであるＲＦＩＤタグが装着されていることが好ましい。以下の説明では、空シリンジは、ＲＦＩＤタグ８０２が装着された薬液が充填される前のシリンジ８００であるものとして説明する。
【０１０２】
薬液容器９３０にもデータキャリアであるＲＦＩＤタグ９３２が装着されている。ＲＦＩＤタグ９３２には、例えば、収容されている薬液の種類、内容量、製薬メーカー、品番、粘度、消費期限、薬液が造影剤の場合はそのヨード含有濃度など、薬液に関する情報がデータとして記録されている。薬液充填装置９２０は、ＲＦＩＤタグ９３２からデータを読み出すことのできるリーダ９２２ａと、シリンジ８００に装着されているＲＦＩＤタグ８０２にデータを書き込むことのできるライタ９２２ｂと、を備えている。
【０１０３】
以上のような構成において、薬液充填装置９２０を用いて薬液容器９３０からシリンジ８００に薬液を充填するとき、薬液容器９３０に装着されたＲＦＩＤタグ９３２に記録されたデータが、リーダ９２２ａによって読み出される。薬液充填装置９２０は、メモリなどの記憶装置を備えており、読み出されたデータは、この記憶装置に一時的に記憶される。次いで、操作者は、薬液充填装置９２０に充填量を設定し、薬液充填装置９２０を動作させる。
【０１０４】
これによって、設定された量の薬液がシリンジ８００内に充填される。充填量は、薬液充填装置９２０の所定の操作手順に従って設定することができる。薬液の充填後、ライタ９２２ｂは、記憶装置に一時的に記憶されたデータとともに、薬液の充填量および充填日時をシリンジ８００のＲＦＩＤタグ８０２に書き込む。以上により、シリンジ８００には、薬液が充填され、充填された薬液に関するデータがＲＦＩＤタグ８０２に記録されることになる。
【０１０５】
なお、ＲＦＩＤタグ８０２には、前述したような、シリンジに関するデータが予め記録されていてもよい。また、薬液容器９３０のＲＦＩＤタグ９３２からデータを読み出すリーダ９２２ａを、データの書き込みも行えるリーダ／ライタとすることもできる。この場合、薬液容器９３０に収容されていた充填前の内容量から充填量を減算した現在の内容量（残量）をＲＦＩＤタグ９３２に書き込むようにすることもできる。残量の計算は、薬液充填装置９２０が有するＣＰＵにて行うことができる。
【０１０６】
注入制御部１５０は、前述したように、現在時刻の計時機能を有している。これを利用し、ＲＦＩＤタグ９３２に記録された充填日時をＲＦＩＤモジュール１６６（図５参照）にて読み出し、上記計時機能により計時された現在日時と、読み出した充填日時とを、注入制御部１５０（図６参照）にて比較し、その結果、現在日時が充填日時から所定の期間経過後、すなわち使用期限超過であれば、注入制御部１５０は、この薬液の注入防止のための処理を行うようにすることができる。薬液の注入防止のための処理とは、例えば、ピストン駆動機構１４０（図６参照）の動作を不能とすること、表示ユニット１５４（図６参照）に、薬液の使用期限が超過していることを表示させること、およびブザー等の発音ユニット（不図示）から音または音声による警告を発することなどが挙げられる。薬液の使用期限は、注入制御部１５０に予め設定されているが、設定された使用期限は操作者が任意に変更することもできる。このように、薬液の充填日時を管理することによって、注入される造影剤の安全性を確保することができる。
【０１０７】
薬液注入装置１００、透視撮像装置２００、加温器９００、廃棄ボックス９１０および薬液充填装置９２０等の、透視撮像システムを構成する各医療機器は、医療ネットワークに接続されていてもよい。これにより、被験者に対する処置の履歴、薬液の使用履歴、シリンジの使用履歴等を簡単に保存および追跡することができる。
【０１０８】
また、少なくとも薬液注入装置１００および透視撮像装置２００が医療ネットワークに接続されていてもよい。これによって、薬液注入装置１００により注入された薬液の注入速度、注入時間、注入量、注入グラフを含む注入結果、さらに、透視撮像装置２００による撮像条件（撮像時間、撮像装置がＣＴ装置の場合は管電圧、などを含む）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る。これにより、保存した注入データは、注入履歴の管理に利用されるが、特に注入量などは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実施することもできる。
【０１０９】
また、薬液充填装置９２０による薬液の充填量は、その薬液の被験者への注入量とすることができる。そうすることにより、充填した薬液を無駄なく使用できる。注入量は、被験者の体重といった身体的特徴、撮像部位および撮像時間などのファクターを考慮した計算式を用いて算出することもできるし、医師等が値を直接決定することもできる。注入量の算出に用いられる上記のファクター、あるいは医師等が決定した注入量の値は、操作者が入力することもできるし、ネットワーク経由あるいはダイレクト回線で接続されたＲＩＳ、ＨＩＳ、ＰＡＣＳ、外部サーバ、クラウドなどの外部データベースから入手することもできる。注入量の計算に用いるファクターを外部データベースから入手することで、操作者による入力ミスを防止することができる。
【０１１０】
計算式を用いた注入量の計算は、注入制御部１５０で実行される。注入制御部１５０の機能は、薬液注入装置、透視撮像装置および薬液充填装置が含む各種制御回路など任意のコンピュータ装置の何れが有していてもよい。すなわち、薬液の注入量は、薬液注入装置ではなく、他の任意のコンピュータ装置の何れかが計算するように構成することができる。また、コンソール制御回路の機能を薬液注入装置ではなく他の任意のコンピュータ装置が有することで、薬液の注入量だけでなく、注入速度および注入時間などをパラメータとした注入プロトコルも、その任意のコンピュータ装置で作成することができる。
【０１１１】
空シリンジへの薬液の充填は、薬液注入装置１００で代用することができる。これにより、薬液充填装置は不要とすることができる。薬液注入装置１００を用いて空シリンジに薬液を充填する場合は、プレッサー１１２は、注入ヘッド１１０に装着された空シリンジのピストン末端に形成されたフランジを着脱可能に保持するための、爪またはフックなどのフランジ保持構造を有する。このフランジ保持構造によってピストンのフランジが保持され、かつ、シリンジが薬液容器９３０に連結された状態でプレッサー１１２を後退させることで、薬液容器９３０内の薬液をシリンジに充填することができる。このとき、プレッサー１１２の移動速度および移動距離の制御には、上述した薬液注入時の動作と同様、加速度センサ１１４によって加速度を利用することができる。
【符号の説明】
【０１１２】
１００    薬液注入装置
１０１    コンソール
１０３    タッチパネル
１１２    プレッサー
１１４    加速度センサ
１１０    注入ヘッド
１２１    スタンド
１４０    ピストン駆動機構
１５０    注入制御部
１５２    撮像制御部
１５４    表示ユニット
１５６    入力ユニット
１６４    ＲＦＩＤ制御回路
１６５    アンテナ
１６６    ＲＦＩＤモジュール
２００    透視撮像装置
６００    アダプタ
８００    シリンジ
８０２    ＲＦＩＤタグ
【図１】
2015217176.tif 000003
【図２】
2015217176.tif 000004
【図３】
2015217176.tif 000005
【図４】
2015217176.tif 000006
【図５】
2015217176.tif 000007
【図６】
2015217176.tif 000008
【図７】
2015217176.tif 000009
【図８】
2015217176.tif 000010
【図９】
2015217176.tif 000011
【図１０】
2015217176.tif 000012
【図１１】
2015217176.tif 000013