JP5657360B2 - 造影剤注入装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線造影剤のような医療用液体を生物内に注入する造影剤注入装置に関する。

Ｘ線造影剤を注入する造影剤注入装置として、たとえばデュアルポート注射器が提案されている（特許文献１）。
特許文献１では、流体リザーバに接続するための上方ポートと、圧力下で医療流体を患者に給送するための下方ポートとをシリンジに有している。そして、第１の弁が、流体リザーバと上方ポートとの間に接続されており、第２の弁が、下方ポートと患者との間に接続されている。充填動作中には、上方ポートを介してリザーバから注射器内へ流体を抜き取るために、ピストンが注射器内で動かされる。また注射動作中には、ピストンは、下方ポートを介して注射器から流体を押し出すために、逆方向に動くものである。

特表２００１−５２０９１９号公報

特許文献１では、充填動作中に注射器内に吸入された空気を、下方ポートから押し出す前に、上方ポートからピストンで押し出すが、第１の弁と第２の弁の動作条件を正確に維持する必要がある。
また、空気を上方ポートだけから確実に吐出させるためには、シリンジを垂直方向に立てることはできない。
更に、空気の押し出し動作において、シリンダ内の上方は空気で下方が液体となるために、ピストンに加わる反作用の力が不均等となり、ピストンの動作をスムーズに行わせることができない。

そこで、本発明は、シリンジを垂直に設置することができ、シリンジ内の残留空気を確実に排出することができる造影剤注入装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、医師の経験に裏付けられた間欠的な注入、サイン波形的な注入、又は所定のアルゴリズムに基づく注入など、様々な注入方法を行うことができる造影剤注入装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明の造影剤注入装置は、筒状のシリンジと、前記シリンジ内を動作するプランジャーとを備えた造影剤注入装置であって、前記シリンジの一端に造影剤導入口を設け、前記プランジャーに造影剤導出口を設け、前記造影剤導入口を前記造影剤導出口よりも高い位置となるように前記シリンジを設置し、前記プランジャーのプランジャー内周面を、プランジャー中央部が前記シリンジの前記一端側に突出した凸状に形成し、前記造影剤導出口を、前記プランジャー内周面のプランジャー周辺部に設け、前記シリンジの前記一端のシリンジ内周面を、シリンジ周辺部が前記プランジャー側に突出した凹状に形成し、前記造影剤導入口を、前記シリンジ内周面のシリンジ中央部に設け、前記造影剤導入口には、造影剤ボトルにつながる造影剤導入流路が接続され、
前記造影剤導出口には、造影剤導出流路が接続されていることを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の造影剤注入装置において、前記造影剤導入流路には、弁と液面センサが設けられ、前記液面センサからの信号によって前記弁を制御することを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項２に記載の造影剤注入装置であって、前記プランジャーを動作させるアクチュエータと、前記アクチュエータ及び前記弁に対して動作データを出力するコントローラとを備え、前記コントローラには、操作部からの信号及び前記液面センサからの前記信号が入力され、
前記コントローラが前記アクチュエータに対して、前記プランジャーを前記シリンジの前記一端に近接させる第１の動作データと、前記第１の動作データの出力後に、前記プランジャーを前記シリンジの前記一端から離間させる方向に動作させて前記造影剤導入口から造影剤を導入する第２の動作データと、前記第２の動作データの出力後に、前記プランジャーを前記シリンジの前記一端に近接させる方向に動作させて前記シリンジ内の空気を前記造影剤導入口から排出する第３の動作データとを出力し、前記第３の動作データの出力後に、前記液面センサが前記造影剤の液面を検出すると前記コントローラが前記弁を閉塞する第４の動作データを出力し、前記第４の動作データの出力後に、前記コントローラが前記アクチュエータに対して前記プランジャーを前記シリンジの前記一端に近接させる方向に動作させて前記シリンジ内の前記造影剤を前記造影剤導出口から排出する第５の動作データを出力することを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１に記載の造影剤注入装置において、前記プランジャーを動作させるアクチュエータと、前記アクチュエータに動作信号を出力するコントローラと、前記コントローラに対する動作入力を行う操作部とを備え、前記コントローラには、前記操作部におけるボタン操作の入力によって前記アクチュエータを動作させる可変注入モードと、前記操作部における注入パターン選択の入力によってあらかじめ記憶されたプログラムで前記アクチュエータを動作させるプログラム注入モードとを備えたことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項４に記載の造影剤注入装置において、前記可変注入モードでは、前記ボタン操作の入力状況を操作記憶手段に記憶し、前記操作部における記録操作の入力が行われると、前記操作記憶手段に記憶された所定時間の前記入力状況が操作記録出力手段によって切り出され、前記操作記録出力手段で切り出された前記入力状況がプログラム記憶手段に記憶され、前記注入パターン選択では、前記プログラム記憶手段に記憶された前記入力状況を選択できることを特徴とする。

本発明によれば、シリンジを垂直に設置することができ、シリンジ内の残留空気を確実に排出することができる。
また本発明によれば、医師の経験に裏付けられた間欠的な注入、サイン波形的な注入、又は所定のアルゴリズムに基づく注入など、様々な注入方法を行うことができる。

本発明の一実施例による造影剤注入装置の構成図 本実施例による造影剤注入装置の第１の動作状態を示す要部構成図 本実施例による造影剤注入装置の第２の動作状態を示す要部構成図 本実施例による造影剤注入装置の第３の動作状態を示す要部構成図 本実施例による造影剤注入装置の第５の動作状態を示す要部構成図 本実施例による造影剤注入装置を構成する操作部とコントローラのブロック図 本実施例による造影剤注入装置を用いた注入パターンの一例を示すグラフ 本実施例による造影剤注入装置を用いた注入パターンの他の例を示すグラフ

本発明の第１の実施の形態による造影剤注入装置は、シリンジの一端に造影剤導入口を設け、プランジャーに造影剤導出口を設け、造影剤導入口を造影剤導出口よりも高い位置となるようにシリンジを設置し、プランジャーのプランジャー内周面を、プランジャー中央部がシリンジの一端側に突出した凸状に形成し、造影剤導出口を、プランジャー内周面のプランジャー周辺部に設け、シリンジの一端のシリンジ内周面を、シリンジ周辺部がプランジャー側に突出した凹状に形成し、造影剤導入口を、シリンジ内周面のシリンジ中央部に設け、造影剤導入口には、造影剤ボトルにつながる造影剤導入流路が接続され、造影剤導出口には、造影剤導出流路が接続されているものである。本実施の形態によれば、造影剤導出口をプランジャーに設け、造影剤導入口を造影剤導出口よりも高い位置となるようにシリンジを設置することで、シリンジ内に空気が残留したとしても、造影剤とともに残留空気が導出されることがない。また、本実施の形態において、シリンジを垂直に設置する場合には設置面積を小さくできて装置の小型化を図ることができるとともに、シリンジの傾きの影響を受けないために装置の組み立てや設置の自由度が高まる。また、造影剤導出口がプランジャー内周面の低い位置となるために、シリンジ内に空気が残留したとしても、造影剤とともに残留空気が導出されることがない。また、シリンジ内の空気を確実に排出することができる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による造影剤注入装置において、造影剤導入流路には、弁と液面センサが設けられ、液面センサからの信号によって弁を制御するものである。本実施の形態によれば、シリンジ内の空気を確実に排出することができる。
本発明の第３の実施の形態は、第２の実施の形態による造影剤注入装置において、プランジャーを動作させるアクチュエータと、アクチュエータ及び弁に対して動作データを出力するコントローラとを備え、コントローラには、操作部からの信号及び液面センサからの信号が入力され、コントローラがアクチュエータに対して、プランジャーをシリンジの一端に近接させる第１の動作データと、第１の動作データの出力後に、プランジャーをシリンジの一端から離間させる方向に動作させて造影剤導入口から造影剤を導入する第２の動作データと、第２の動作データの出力後に、プランジャーをシリンジの一端に近接させる方向に動作させてシリンジ内の空気を造影剤導入口から排出する第３の動作データとを出力し、第３の動作データの出力後に、液面センサが造影剤の液面を検出するとコントローラが弁を閉塞する第４の動作データを出力し、第４の動作データの出力後に、コントローラがアクチュエータに対してプランジャーをシリンジの一端に近接させる方向に動作させてシリンジ内の造影剤を造影剤導出口から排出する第５の動作データを出力するものである。本実施の形態によれば、空気を確実に排出することができるとともに、残留空気が無い状態で造影剤を導出することができる。
本発明の第４の実施の形態は、第１の実施の形態による造影剤注入装置において、プランジャーを動作させるアクチュエータと、アクチュエータに動作信号を出力するコントローラと、コントローラに対する動作入力を行う操作部とを備え、コントローラには、操作部におけるボタン操作の入力によってアクチュエータを動作させる可変注入モードと、操作部における注入パターン選択の入力によってあらかじめ記憶されたプログラムでアクチュエータを動作させるプログラム注入モードとを備えたものである。本実施の形態によれば、可変注入モードの他に、プログラム注入モードを備えることで、医師の経験に裏付けられた間欠的な注入、サイン波形的な注入、又は所定のアルゴリズムに基づく注入など、様々な注入方法を行うことができる。
本発明の第５の実施の形態は、第４の実施の形態による造影剤注入装置において、可変注入モードでは、ボタン操作の入力状況を操作記憶手段に記憶し、操作部における記録操作の入力が行われると、操作記憶手段に記憶された所定時間の入力状況が操作記録出力手段によって切り出され、操作記録出力手段で切り出された入力状況がプログラム記憶手段に記憶され、注入パターン選択では、プログラム記憶手段に記憶された入力状況を選択できるものである。本実施の形態によれば、操作中に得ることができる注入パターンを再現でき、装置の使用を継続することで、より好ましい注入パターンを蓄積することができる。

以下本発明の一実施例について図面とともに詳細に説明する。
図１は本実施例による造影剤注入装置の構成図である。
本実施例による造影剤注入装置は、造影剤を注入する注入器１０と、この注入器１０を動作させるアクチュエータ２０と、アクチュエータ２０を制御するコントローラ３０と、コントローラ３０を操作する操作部４０とを備えている。

注入器１０は、筒状のシリンジ１１と、シリンジ１１内を動作するプランジャー１２とを備えている。シリンジ１１の一端には造影剤導入口１３を設け、プランジャー１２には造影剤導出口１４を設けている。
注入器１０は、造影剤導入口１３を造影剤導出口１４よりも高い位置となるように設置する。より好ましくは、シリンジ１１を垂直に立てて設置する。
プランジャー１２のプランジャー内周面１５は、プランジャー中央部１５ａがシリンジ１１の一端側に突出した凸状に形成し、造影剤導出口１４を、プランジャー内周面１５のプランジャー周辺部１５ｂに設けている。
シリンジ１１の一端のシリンジ内周面１６は、シリンジ周辺部１６ｂがプランジャー１２側に突出した凹状に形成し、造影剤導入口１３を、シリンジ内周面１６のシリンジ中央部１６ａに設けている。
造影剤導入口１３には、造影剤ボトル５０につながる造影剤導入流路６１が接続され、造影剤導入流路６１には、弁６２と液面センサ６３が設けられ、液面センサ６３からの信号によって弁６２を制御する。
なお、弁６２には、空気導出用の経路６４を備えていてもよい。ここで弁６２としては、従来から用いられている三方活栓を用いるが、三方活栓以外に電磁弁やその他の開閉弁を用いてもよい。

造影剤導出口１４には、マニホールドユニット６５につながる造影剤導出流路６６が接続されている。
マニホールドユニット６５には、生理食塩水ボトル６７につながる経路６８が接続され、経路６８には生理食塩水ポンプ６９が設けられている。
また、マニホールドユニット６５には、カテーテル７０につながる中継チューブ７１が接続されている。
本実施例による造影剤注入装置は、モニター７２を備えており、モニター７２には、造影剤の注入速度、注入量、最大注入圧、ライズタイム（立ち上がり時間）などの注入状況データ、体重、身長、性別などの患者データ、及び注入部位などが表示される。
コントローラ３０には、操作部４０からの信号の他、液面センサ６３からの信号が入力される。また、コントローラ３０は、アクチュエータ２０の他、弁６２、マニホールドユニット６５、生理食塩水ポンプ６９、及びモニター７２に対して動作データを出力する。

図２から図５は本実施例による造影剤注入装置の動作状態を示す要部構成図である。
図２は、本実施例による造影剤注入装置の第１の動作状態を示し、プランジャー１２をシリンジ１１の一端に近接させる方向に移動させ、プランジャー１２とシリンジ１１との間の隙間が最小となる位置まで動作させる。
図３は、本実施例による造影剤注入装置の第２の動作状態を示し、図２に示す状態からプランジャー１２をシリンジ１１の一端から離間させる方向に動作させて造影剤導入口１３から造影剤を導入する。このとき弁６２によって造影剤導入流路６１は連通状態を維持している。プランジャー１２は、あらかじめ設定した離間位置まで動作して停止する。この第２の動作によって、造影剤ボトル５０から所定量の造影剤がシリンジ１１内に導かれるが、造影剤導入流路６１などに存在している空気もシリンジ１１内に導入される。
図４は、本実施例による造影剤注入装置の第３の動作の後の第４の動作状態を示している。第３の動作状態は、図３に示す状態からプランジャー１２をシリンジ１１の一端に近接させる方向に動作させてシリンジ１１内の空気を造影剤導入口１３から排出する。このとき、弁６２は、造影剤導入流路６１を連通状態としてもよいが、造影剤導入口１３側の造影剤導入流路６１と空気導出用の経路６４とを連通状態とすることが好ましい。
図４に示す第４の動作状態では、第３の動作状態において、液面センサ６３が造影剤の液面を検出すると、図１に示すコントローラ３０からの信号によって弁６２を閉塞する。
図５は、本実施例による造影剤注入装置の第５の動作状態を示し、図４に示す状態から更にプランジャー１２をシリンジ１１の一端に近接させる方向に動作させると、弁６２が閉塞されているため、シリンジ１１内の造影剤は造影剤導出口１４から排出する。
造影剤導出口１４から排出される造影剤は、図１に示すマニホールドユニット６５を介して、中継チューブ７１に導かれ、カテーテル７０に導入される。

以上のように本実施例によれば、造影剤導出口１４をプランジャー１２に設け、造影剤導入口１３を造影剤導出口１４よりも高い位置となるようにシリンジを設置することで、シリンジ１１内に空気が残留したとしても、造影剤とともに残留空気が導出されることがない。
また、本実施例において、シリンジ１１を垂直に設置する場合には設置面積を小さくできて装置の小型化を図ることができるとともに、シリンジ１１の傾きの影響を受けないために造影剤注入装置の組み立てや設置の自由度が高まる。
また、本実施例によれば、造影剤導出口１４がプランジャー内周面１５の低い位置となるために、シリンジ１１内に空気が残留したとしても、造影剤とともに残留空気が導出されることがない。
また、本実施例によれば、シリンジ内周面１６を、シリンジ周辺部１６ｂがプランジャー１２側に突出した凹状に形成し、造影剤導入口１３を、シリンジ内周面１６のシリンジ中央部１６ａに設けているので、シリンジ１１内の空気を確実に排出することができる。

図６は本実施例による造影剤注入装置を構成する操作部とコントローラのブロック図である。なお、図６に示す機能は、図５に示す第５の動作状態で行われる制御に用いられるものである。
コントローラ３０は、固定注入モード３１、可変注入モード３２、プログラム注入モード３３を備えている。操作部４０は、ハンドコントローラ４１と注入設定手段４２とを備えている。
ここでハンドコントローラ４１は、医師などの操作者が造影剤の注入の開始と終了を指示できる入力部を備えており、可変注入モード３２においては注入速度の変更が可能である。また、ハンドコントローラ４１は、記録操作入力部を備えており、この記録操作入力部の操作によって、操作記憶手段３６に記憶された操作履歴データを新たなプログラムとしてプログラム記憶手段３５に記憶させることができる。なお、本実施例では、記録操作入力部をハンドコントローラ４１に備えた場合を示すが、注入設定手段４２に備えてもよい。
注入設定手段４２は、固定注入モード３１、可変注入モード３２、及びプログラム注入モード３３を選択するとともに、最大注入量、最大注入速度、最大注入圧力、注入量、及び注入速度を注入モードに応じてあらかじめ設定できる入力部を備えている。

固定注入モード３１は、注入設定手段４２において、造影剤の注入速度、造影剤の注入量、造影剤注入により所定圧に到達するまでのライズタイム、及び最大注入圧力が入力されることで設定される。固定注入モード３１では、設定された注入速度、注入量、ライズタイム、及び最大注入圧力に従い、ハンドコントローラ４１での注入開始指示から注入終了指示までの間、アクチュエータ駆動手段３４に動作指示を与える。
可変注入モード３２は、注入設定手段４２において、最大注入量、及び最大注入速度が入力されることで、又はこれらに加えて注入速度範囲が入力されることで設定され、可変注入モード３２では、ハンドコントローラ４１の入力に従ってアクチュエータ駆動手段３４に動作指示を与える。
プログラム注入モード３３は、注入設定手段４２において、注入パターン選択であらかじめ記憶している注入パターンプログラムが選択されることで設定され、プログラム注入モード３３では、選択された注入パターンプログラムに従い、ハンドコントローラ４１での注入開始指示によってアクチュエータ駆動手段３４に動作指示を与える。なお、ハンドコントローラ４１から注入終了指示が出されると、注入パターンプログラムの動作中であっても停止させることができる。ここで、注入パターンプログラムは、プログラム記憶手段３５にあらかじめ記憶されており、プログラム注入モード３３では、注入設定手段４２で選択された注入パターンプログラムをプログラム記憶手段３５から呼び出してアクチュエータ駆動手段３４に動作指示を与える。

可変注入モード３２では、ハンドコントローラ４１の履歴データを操作記憶手段３６に記憶する。操作記憶手段３６に記憶されたハンドコントローラ４１の履歴データは、ハンドコントローラ４１における記録操作入力部が操作されると、操作記録出力手段３７に出力され、操作記録出力手段３７によって切り出された所定時間のハンドコントローラ４１の履歴データがプログラム記憶手段３５に新たなプログラムとして記憶される。プログラム記憶手段３５に新たに記憶されたプログラムは、注入パターン選択によって選択することが可能となる。
なお、操作記録出力手段３７に切り出されるハンドコントローラ４１の履歴データは、記録操作入力部が操作された時から所定時間さかのぼった履歴データであり、さかのぼる所定時間は基本的には操作開始から操作終了までの時間である。
図６に示すように、アクチュエータ２０はアクチュエータ駆動手段３４からの出力によって動作が制御される。

図７及び図８は本実施例による造影剤注入装置を用いた注入パターン例を示すグラフである。
図７及び図８に示す注入パターンは、造影剤の最大注入量を３０ｍｌ、ライズタイムを０．１ｓｅｃ、最大注入速度を２０ｍｌ／ｓｅｃ、最大注入圧力を６００ｐｓｉに設定した可変注入モード３２であり、図７は操作者が最大注入量に達しない量で注入を止めた場合の注入パターン、図８は最大注入量に達して注入がストップした場合の注入パターンを示している。ハンドコントローラ４１のボタン（入力部）の押し具合は、注入速度のみに影響し、圧力及び注入量（累計）は、注入速度の影響を受けることになる。
例えば、図７及び図８に示すハンドコントローラの操作履歴は操作記憶手段３６に記憶され、ハンドコントローラ４１の記録操作入力部の操作によって、操作記憶手段３６に記憶された操作履歴データを新たなプログラムとしてプログラム記憶手段３５に記憶させることができる。

本実施例によれば、固定注入モード３１や可変注入モード３２の他に、プログラム注入モード３３を備えることで、医師の経験に裏付けられた間欠的な注入、サイン波形的な注入、又は所定のアルゴリズムに基づく注入など、様々な注入方法を行うことができる。
また、本実施例によれば、操作中に得ることができる注入パターンを再現でき、装置の使用を継続することで、より好ましい注入パターンを蓄積することができる。

本発明は、Ｘ線造影剤のような医療用液体を生物内に注入する際に、残留空気が導出されることがなく、また最適な注入方法を実現することができる。

１０ 注入器
１１ シリンジ
１２ プランジャー
１３ 造影剤導入口
１４ 造影剤導出口
１５ プランジャー内周面
１５ａ プランジャー中央部
１５ｂ プランジャー周辺部
１６ シリンジ内周面
１６ａ シリンジ中央部
１６ｂ シリンジ周辺部
２０ アクチュエータ
３０ コントローラ
３１ 固定注入モード
３２ 可変注入モード
３３ プログラム注入モード
３４ アクチュエータ駆動手段
３５ プログラム記憶手段
３６ 操作記憶手段
３７ 操作記録出力手段
４０ 操作部
６２ 弁

Claims (5)

1. 筒状のシリンジと、前記シリンジ内を動作するプランジャーとを備えた造影剤注入装置であって、
   前記シリンジの一端に造影剤導入口を設け、
   前記プランジャーに造影剤導出口を設け、
   前記造影剤導入口を前記造影剤導出口よりも高い位置となるように前記シリンジを設置し、
   前記プランジャーのプランジャー内周面を、プランジャー中央部が前記シリンジの前記一端側に突出した凸状に形成し、
   前記造影剤導出口を、前記プランジャー内周面のプランジャー周辺部に設け、
   前記シリンジの前記一端のシリンジ内周面を、シリンジ周辺部が前記プランジャー側に突出した凹状に形成し、前記造影剤導入口を、前記シリンジ内周面のシリンジ中央部に設け、
   前記造影剤導入口には、造影剤ボトルにつながる造影剤導入流路が接続され、
   前記造影剤導出口には、造影剤導出流路が接続されていることを特徴とする造影剤注入装置。
2. 前記造影剤導入流路には、弁と液面センサが設けられ、前記液面センサからの信号によって前記弁を制御することを特徴とする請求項１に記載の造影剤注入装置。
3. 前記プランジャーを動作させるアクチュエータと、前記アクチュエータ及び前記弁に対して動作データを出力するコントローラとを備え、
   前記コントローラには、操作部からの信号及び前記液面センサからの前記信号が入力され、
   前記コントローラが前記アクチュエータに対して、
   前記プランジャーを前記シリンジの前記一端に近接させる第１の動作データと、
   前記第１の動作データの出力後に、前記プランジャーを前記シリンジの前記一端から離間させる方向に動作させて前記造影剤導入口から造影剤を導入する第２の動作データと、
   前記第２の動作データの出力後に、前記プランジャーを前記シリンジの前記一端に近接させる方向に動作させて前記シリンジ内の空気を前記造影剤導入口から排出する第３の動作データと
   を出力し、
   前記第３の動作データの出力後に、前記液面センサが前記造影剤の液面を検出すると前記コントローラが前記弁を閉塞する第４の動作データを出力し、
   前記第４の動作データの出力後に、前記コントローラが前記アクチュエータに対して前記プランジャーを前記シリンジの前記一端に近接させる方向に動作させて前記シリンジ内の前記造影剤を前記造影剤導出口から排出する第５の動作データを出力することを特徴とする請求項２に記載の造影剤注入装置。
4. 前記プランジャーを動作させるアクチュエータと、前記アクチュエータに動作信号を出力するコントローラと、前記コントローラに対する動作入力を行う操作部とを備え、
   前記コントローラには、
   前記操作部におけるボタン操作の入力によって前記アクチュエータを動作させる可変注入モードと、
   前記操作部における注入パターン選択の入力によってあらかじめ記憶されたプログラムで前記アクチュエータを動作させるプログラム注入モードと
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の造影剤注入装置。
5. 前記可変注入モードでは、前記ボタン操作の入力状況を操作記憶手段に記憶し、前記操作部における記録操作の入力が行われると、前記操作記憶手段に記憶された所定時間の前記入力状況が操作記録出力手段によって切り出され、前記操作記録出力手段で切り出された前記入力状況がプログラム記憶手段に記憶され、前記注入パターン選択では、前記プログラム記憶手段に記憶された前記入力状況を選択できることを特徴とする請求項４に記載の造影剤注入装置。