JP2008510498A - 液圧注入システム及び注入方法 - Google Patents

Abstract

医療技術システムでの使用のために、強磁界、交流磁界および／または高周波電界の中で液体を注入するための注入システム（１，１００）が開示される。前記注入システムは、シールドの目的で電磁界から遮蔽された部屋（２）、注入すべき液体を患者（２３）に投与可能な注入装置（６）、少なくとも一つの搬送部材（１１，１２）を注入目的に応じて変えることができる前記注入装置（６）の駆動装置、および前記部屋（２）の外側に配置される制御・監視ユニット（８）を備える。本発明の注入システムは、その少なくとも一つの液圧パイプ（１３，１４，１５，１６）がその部屋（２）から出て圧力発生ユニット（７１，７２，７３，７４）へガイドされる液圧駆動機構（１０）を採用することによって、確実に干渉電磁界が生成するのを防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、シールド（遮蔽）を用いて電磁界から遮蔽された部屋と、注入すべき液体を患者に投与するための注入装置と、少なくとも一つの搬送部材を変位させるための注入装置の駆動装置と、部屋の外に配置される制御・監視ユニットとを備え、医療技術システムによる使用のために、強磁界、交流磁界および／または高周波電界の中で液体を注入するための注入システムに関する。

このような注入システムは、造影剤の注入によって、診断を容認する患者の内臓の断層Ｘ線図（トモグラム）を取得するために、特に核磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）の分野で使用される。一般に、ＭＲＩシステムを使用して最適の画像品質または断層Ｘ線画像品質を得るために、ＭＲＩシステムは、可能な限り最善の方法により外部の電磁界から隔離されなくてはならない。これは、銅シールドまたは導電性メッシュ材料を用いてＭＲＩシステムが配置されている部屋全体を、かかる（時には予測不能な）電磁界源から遮蔽することによって達成される。注入システムおよび方法それら自体が電磁界源である可能性があり、また画像品質に悪影響を及ぼす可能性があるので、このような遮蔽された部屋を十分に利用するために、ＭＲＩシステムでの使用のために液体、特に造影剤および塩水溶液を注入するための注入システム及び方法をＭＲＩシステムから遮蔽する試み、または前記システムおよび方法の少なくとも一部を外部に移動させる試みも行われている。

序文で説明したタイプの注入システムは、一般に、例えば米国特許５，４９４，０３６Ａにより知られている。広範な設計手法によって、このシステムは、画像品質が電磁放射によって過度に大きく影響されることを防いでいる。

米国特許５，４９４，０３６Ａに開示されている注入装置は、２個のＤＣ電動モータ形状の駆動装置と注射器形状の二つのシリンダ／ピストンユニットからなる。任意選択的に液圧方式にも構成され得るが、特に二つの駆動スピンドル（柔軟な駆動シャフト）によって形成される連結装置を介して、これらの注射器のピストンは駆動スピンドルによって互いに独立して前後に駆動される。ここで、それぞれの電動モータのねじ付きで軸方向固定の駆動部材の回転運動は、注射器内のピストンの直線的な前後運動に変換される。注射器ピストンの前後運動の結果、造影剤と塩水溶液は、吸い上げられ、投与され得る。注射器は、Ｙ字形のアダプタと中間ホースとを介してカテーテルに接続されることが可能であって、このカテーテルを介して、造影剤と塩水溶液は、撮像プロセスの間、患者に注入可能である。

電動モータは、遮蔽された電気ケーブルを介して部屋の内部に配置されたバッテリに接続される。電動モータは、特に、部屋に配置されて、この遮蔽された部屋に配置された送受信装置に接続される注入監視ユニットによって制御される。この上位の制御・監視ユニットは、部屋の外部に配置された別の送受信装置に接続される。これら二つの送受信装置を介して、その制御・監視ユニットは、注入監視ユニットを制御して監視する。

このようなシステムの一つの欠点は、バッテリと送受信装置と特に二つの電動モータと注入監視ユニットに起因して、ＭＲＩ画像の品質を低下させ得る電磁界源が存在するということである。したがって、これらの潜在的な干渉源を避けるために、電気的に絶縁性の材料が使用され、前述の全ての対象物とそれらの供給ラインと接続ラインとの複雑なシールドが行われる。更に、上述の理由から、これらの対象物は、画像形成プロセス中において常に磁石から十分な最小距離を保つようにされなければならず、このことは、専門家である職員が不注意にもこの最小距離を保たなかった場合には、不完全な画像になるという、あるリスクにつながる。もう一つの欠点は、これらの対象物、特にバッテリの重量とその空間の必要性である。部屋を遮蔽することによる高コストを考慮すると、既知のシステムに必要とされる空間は、極めて高価である。最後に、もう一つの欠点は、既知のシステムが部分的に設置される三脚または可動台構造物の存在によって、そして床上に配置されるケーブルによって、既知のシステムにおける患者および／または磁石への迅速で制約のないアクセスが困難になることである。

本発明は、上述の欠点全てを最小限に抑え、あるいは完全に解消することを目的とする。
本発明の目的は、その装置の少なくとも一つの液圧ラインが圧力発生ユニットにガイドされる液圧駆動装置によって達成される。

本発明の液圧コンポーネントの使用により、今までに使用されていた部屋の内部のバッテリ、電動モータ、電力ケーブル、注入監視ユニットおよび二つの送受信装置のようなアセンブリはもはや必要とされない。特に、本発明による注入システムの使用により、注入システム用に部屋の内部で電力および導電材料を使用する必要はないので、有害な電磁界は生成されない。既知の注入装置と比較して、本注入装置は患者の直ぐ隣に配置でき、また画像形成結果に悪影響を及ぼすことなくＭＲＩチューブ内に移動させることができることも有利である。その結果、注入装置から注入針に造影剤を供給するためのホースの長さは、扱い易い最小長に短縮できる。短いホースが使用できるので、特に注入に先立ってホース内で気泡のない状態で存在しなくてはならない造影剤を節約することが可能である。その結果、費用がかなり削減でき、とりわけ、内部に気泡がないことを確実にするための短いホース接続をより容易に確認できるということによって、患者の安全性を更に高めることができる。

したがって、本発明によれば、基本的に、圧力発生ユニットを部屋の内部または外部のいずれにも配置することが可能であるが、これを部屋の外部に配置することにより電磁的干渉効果を特に良好に防止できる。もし圧力発生ユニットが部屋の内部に配置されるのであれば、そのユニットは、好適には、画像形成システムから可能な限り最も遠い距離、例えば、画像形成システム（例えばＭＲＩチューブ）から約３〜５ｍ離れた距離に在る部屋の隅に配置されるべきである。

本発明によれば、圧力、圧力変化、側方浸透流といった液圧パラメータと、ライン内およびこれらのラインに接続されたユニット内の液圧流体の変位といった他のパラメータとが液圧流体自体から圧力発生ユニットに伝送されるようにでき、またこれらのパラメータが後者においてそれ自体既知の方法で直接的または間接的に部屋の外で測定され得るということにおいて、部屋から圧力発生ユニットにガイドされる液圧ラインとこれらのライン内をガイドされる液圧流体は、搬送部材用の直接的または間接的駆動手段として、また情報搬送手段として同時に機能する。部屋の外部では、駆動装置、特に圧力発生ユニットのその他如何なる構成部材の磁気特性に特別の要件を課することができないので、部屋のシールドを通る液圧ラインのパスは重要である。勿論、液圧システムの優れた特性は、基本的に、液圧の代わりに空気圧動作手段が使用される空気圧システムに変更することもできる。

液圧ラインを使用するとき、電磁界の位置と電位を考慮する必要はないので、他の同様な高感度医療技術システムで液圧ラインを使用することにおいても有利である。例として、核スピン断層画像装置の場合に、液圧ラインは、ＭＲＩ装置のシャフトに容易に結合できる。

本発明の更なる改善は、空間の必要性を軽減するため、また動作電圧を生成するために使用されるアセンブリといった二重のアセンブリを節約するために、圧力発生ユニットを制御・監視ユニットに一体化することを提案する。電動モータの特別なシールドを行う必要なく、部屋の外に配置される圧力発生ユニットの駆動装置として、この電動モータを使用することも容易に可能となる。

更に、部屋の内部に如何なる電磁干渉源をも発生させないために、部屋内部の注入システムを本質的に電気絶縁性の材料から構成することが提案される。もう一つの利点は、画像形成フィールドの近傍から注入システムの活性コンポーネントを意図的に省くこと、およびそれに関連する画像形成結果に悪影響を与え得る人工的磁気または電気干渉フィールドのようなリスクを排除することによって、達成される。磁気的引力によって促進されるシステムの部材からの直接的なリスクは、もしこれらの部材が部屋の外に配置されるのであれば、部屋の内部の注入システムの如何なる部材も磁化される必要がないので、完全に回避される。

本発明のもう一つの有利な更なる改善は、専門職員が医療技術システム、特にＭＲＩシステムで作業を行うときに安全かつ柔軟な方法で遮蔽された部屋に入ることを可能にするために、液圧ラインの少なくとも一部が、部屋の内部に隠されるように、床、壁及び／または天井の中および／または上に配置されることにある。

本発明のもう一つの更なる改善として、ラインからの漏出が生じる場合、および患者と液圧流体との何らかの接触の場合における皮膚炎症その他の起こり得る損傷のリスクを完全に除外するために、医療的に適合性のある、すなわち生体適合性のある液圧流体で液圧ラインを満たすようにしても良い。

本発明は、また、液圧流体が０．５〜２バールの静圧下で液圧ライン内に存在することによって更に有利に改善できる。圧力発生ユニットの内部または外部の圧力を連続的に監視することによって、漏出に起因する圧力低下が即座に検出されることを確実にできる。これは、例えば、安全上の理由から注入システム全体を直ちにスイッチオフするために使用しても良い。

本発明のもう一つの実施形態において、各々が一つの駆動装置に接続されている二つの圧力発生ユニットによって圧力変換器が提供される。圧力変換器によって変換された圧力により他の駆動装置の駆動状態が直ちに決定され、また逆も同じであるので、一つの駆動装置のそれぞれの駆動パラメータの制御および同時測定は、それぞれの他の駆動装置を監視するために使用できる。例えば、もし駆動装置が電動モータとして構成されるのであれば、他方のモータの状態はそのモータの電流測定により決定され、また、液圧ラインにおいて電流も測定し評価する場合には液圧ラインの圧力の同時かつ直接的な測定を伴って決定され、このモータの電流は液圧を加えるために必要とされる力にほとんど直線的に比例する。ここで、これらの駆動装置は逆の場合でも動作でき、その場合には注入目的のために、これら二つの駆動装置間のある一定のパワー差が必要となることは無論である。

もう一つの利点は、圧力変換器が被駆動部材に連結されたピストンによって互いに分離されている二つの作動チャンバを有するピストン／シリンダユニットを備えることである。したがって、また、原理的に既知である二重作動ピストンの液圧原理は、医療技術分野においてエネルギー効率的に費用対効果が高く、かつ容易に制御可能な方法にて使用可能である。

三脚などの上に配置されてかなり大きな空間を必要とする既知の注入装置とは異なり、本発明による極めて軽い駆動装置は、通常ほんの軽い重量しか保持できないＭＲＩチューブに直接的に、特に、簡素なベルクロテープ（登録商標）を用いて固定できる。

本発明による駆動装置の一つの利点は、例えばラッチロッド、ねじ付きロッドまたは原理的に知られた他の機械的形態を用いて、この装置を機械的に容易に固定できることである。安全上の理由から、この注入システムは、この簡単な方法で極めて迅速に停止できる。

ＭＲＩシステムによるＭＲＩ画像形成中に患者に液体を注入するための方法は、また、外部に液圧伝送として情報を送ることにより、部屋の内部の複雑な電子的監視の如何なる必要も存在しないので、監視・制御パラメータとして液圧パラメータ、例えば圧力、単位時間当たりの圧力変化、側方浸透流、液体の体積などを使用することにおいて有利である。

圧力発生装置は部屋に配置された遠隔制御装置の制御信号によって制御できるが、このような装置は、比較的、費用対効果が高い条件にて製造できるので、この遠隔制御装置は制御信号を単方向に送信し、部屋内部の受信ユニットは、これらの制御信号を受信して供給ラインを介して電気ネットワークに送る。この場合、好適には、制御信号は赤外線信号であって、伝送は部屋の窓を通して、またはソケットに挿入できる受信ユニットによるネットワーク周波数への制御信号の変調によって行われる。

注入システムのもう一つの実施形態によれば、本発明において、圧力発生ユニットは液圧ポンプであるか、あるいは液圧ポンプを含む圧力発生装置である。このように、複数の圧力変換器に対して単一の圧力発生ユニットが使用され、必要に応じて、個別の圧力変換器に、加圧された液圧流体が振り分けられる。

個別の圧力変換器に対するそれぞれに必要な液圧流体の体積流れの振り分けは、液圧ポンプの圧力側とそれぞれの圧力変換器との間の接続を確立するそれぞれの比例弁を介して特に有利な方法で行われる。これは、もし、比例弁が、関連する圧力変換器の両作動チャンバに連結される場合には特に有利である。こうして、それぞれの圧力変換器のピストンの前後運動は、同じ比例弁を用いて制御できる。

使用される液圧システムには、液圧ポンプの圧力側に配置された蓄圧器、および液圧ポンプの圧力側の圧力を測定でき、圧力が上限を超えた場合に液圧ポンプをスイッチオフでき、圧力が下限より降下した場合に液圧ポンプをスイッチオンできる圧力センサーも存在する。このようにして、ポンプがアイドリング状態にあるときでも圧力変換器のピストンの調整運動が直ちに開始できるように、液圧システムには、ある一定の蓄圧が常に存在する。液圧システムに十分に大きな圧力降下が発生すると、直ちに、ポンプは再び上限に達するまで流体を搬送し始める。

圧力変換器のピストンの位置は、好適には、それに割り当てられた距離センサー、好適にはポテンショメータによって検出され得る。この距離検出は、それぞれの注入パラメータを制御して監視するために、重要である。

静止時の圧力変換器のピストンが外力によって偶然に動かされることを防止するために、この圧力変換器のピストンには、ピストンが静止状態に留まるように両側から同時に圧力をかけることが可能でなければならない。このような圧力制御システムによって、ピストンに如何なる外力が作用しても、所望の正確な静止位置が常に確保される。

液圧コンポーネントを備える医療技術システムでは、特に、液圧システムを通気する態様は、無視できない問題を提起する。これを解決するために、本発明は、各ピストン／シリンダユニットの作動チャンバに割り当てられたピストンの表面を異なるサイズとし、作動チャンバ間に圧力差がある場合に、バイパス断面を通って小さな漏出が常に流れるバイパス断面を好適にはピストン内に存在するようにすることを提案する。本発明によれば、液圧流体の連続的循環を達成するために、ピストン／シリンダユニットを通して小さな漏出が意図的に与えられる。必要な排水力を生成するためにピストンの上に圧力の十分な増加がなお可能となるように、バイパス断面が単に十分に大きくされる必要があることは理解できるであろう。したがって、漏出の流れは、ピストンが最大速度で変位させられるときに与えられる体積流れの高々数パーセントである。

液圧流体の連続的循環、すなわちループ内の循環により、流体も液圧タンクに到達する。本発明は、さらに、液圧容器内の液圧流体の表面に対して、負圧ポンプによって生成、および／または連続的に維持される負圧、好適には真空を作用させることを提案する。液圧容器に到達する空気の泡とガスの泡は、このようにして負圧によって吸引されて、負圧ポンプによってシステムの外に運び出される。

この連続通気機能に加えて、ループ内をガイドされる大きな体積流れを用いて如何なる気泡をも迅速に除去することが望ましいこともある。この目的のために、好適には死点位置であるピストン／シリンダユニットのピストンの通気位置に、バイパス断面より大きい通気バイパス断面が存在し、通気バイパス断面は好適にはピストン／シリンダユニットのシリンダの断面の拡大によって形成される。したがって、ピストンが通気位置にある限り、大きな体積流れがこのループ内に生成され、このようにしてこの体積流れはシステムからの気泡の迅速なる除去と液圧容器内への搬送に役立つ。ピストン／シリンダユニットの動作のために、大きな通気バイパス断面は、通気時に被駆動部材を介して如何なる力も加えられる必要がないので、重要ではない。しかしながら、通気バイパス断面は、外力に対する被駆動部材の自由度によって、少なくとも通気位置が通気バイパス断面を自動的に再閉鎖するために再び残るように制限されなければならず、その結果、大きな力がピストンの上に十分な圧力差を介して再び生成される。

本発明の一実施形態によれば、通気位置におけるシリンダの断面の拡大は、シリンダの円筒内面に、ピストンの軸方向長さにまたがる凹み及び／または溝形状を配置するかたちで設計される。

本発明によれば、ＭＲＩシステムによるＭＲＩ画像形成中に、駆動装置を用いて搬送部材を変位させることによって液体を患者に注入するための方法は、部屋の内部または外部からの液圧ラインを介して圧力が作用する液圧駆動装置によって特徴付けられる。

圧力変換器がアイドリング状態になっているときに圧力変換器のピストンの不注意な変位を防止するために、アイドリング状態の間中、外力によって変位しないように、ピストンはそれぞれの静止位置にセットされる。ここで、使用される制御パラメータは、好適には、距離センサーを介して検出されるピストン行程である。使用される調整パラメータは、好適には、二つの作動チャンバ内で作用する圧力であり、これら二つの圧力は、常に、ある一定の最小圧力より高く維持されている。

更に、本発明によるシステムの全液圧ライン内の圧力は、常に、如何なる漏出も迅速に判断できるように、それぞれのピストンが静止しているときでも、ある一定の最小圧力より高く維持されている。

本発明によれば、液圧ラインは、また、注入プロセスの特定の機能を働かせるための制御ラインとしても使用できる。これは、液体を患者に投与するための開始機能、注入システムを停止させるための停止機能、搬送部材による液体の吸上げのための充填機能、および／または搬送部材を通気するための通気機能のために有利に設けられ、信号が、機能に依存して部屋の外部で変換されるように、例えば機械的信号送信器によって生成される。

使用される液圧システムの簡易で信頼できる通気を可能にするために、本発明は、ある一定の小さな体積流れがピストン／シリンダユニットを経由してバイパス断面によって連続的に維持され、その体積流れが、液圧流体の表面が負圧によって、好適には負圧ポンプによって作用を受ける液圧容器に戻されるようにする。特に、迅速な通気を可能にするために、液圧流体のより迅速な循環と気泡のより迅速な除去が一時的に行われるように、ピストン／シリンダユニットのピストンのある特定の位置における体積流れが増加される。

図１は、ＭＲＩシステムと連結される注入システムの第１の実施形態の模式図である。 図２は、ＭＲＩシステムと連結される注入システムの第２の実施形態の模式図である。

符号の説明

（参照符号のリスト）
１ 注入システム
２ 部屋
３ ＭＲＩ装置
４ 患者のベッド
５ 遠隔制御装置
６ 注入装置
７ 圧力発生装置
８ 制御・監視ユニット
９ ハウジング
１０ 駆動装置
１１、１２ 搬送部材
１３、１４、１５、１６ 液圧ライン
１８、１９ ホース
２０ Ｙ字形部材
２１ ホース接続部
２２ 注入針
２３ 患者
２３’ 造影剤
２８ 液圧流体
２９、３０ 圧力変換器
３１，３２、３３、３４ 駆動装置
３５、３６、３７、３８ スピンドル
３９、４０、４１、４２ シリンダ／ピストンユニット
４３、４４、４５、４６ ピストンロッド
４７、４８、４９、５０ 歯付きホイール
５１、５２、５３、５４ 保持部材
５５、５６ シリンダ／ピストン部材
５７、５８ ピストン
５９、６０ 被駆動部材
６１、６２ ラッチ部材
６３、６４ ピストンロッド
６５、６６ ピストン
６７ 塩水溶液
７１、７２、７３、７４ 圧力発生ユニット
７５、７６、７７、７８ 接続ライン
７９ 受信ユニット
８０、８１ ロック
９０ 供給ライン
１００ 注入システム
１０２ 液圧ポンプ
１０３ モータ
１０４ 吸入ライン
１０５ フィルタ
１０６ 液圧容器
１０７ 充填レベルセンサー
１０８ 蓄圧器
１０８’ 圧力センサー
１０９ 圧力ライン
１１０ 駆動装置
１１１ ライン
１１２ 正圧バルブ
１１３、１１４ ライン
１１５、１１６ 比例弁
１１７、１１８ ピストンロッド
１１７Ｉ／ＩＩ、１１８Ｉ／ＩＩ ピストン
１１９、１２０ 接続部
１２１、１２２ 接続部
１２３Ｉ／ＩＩ、１２４Ｉ／ＩＩ ライン
１２５ 圧力センサー
１２６ 体積流量計
１２７、１２８ 距離センサー
１２９、１３０ 圧力変換器
１５５、１５６ ピストン／シリンダユニット
１５７、１５８ ピストン
１５９、１６０ 駆動部材
１６１Ａ／Ｂ、１６２Ａ／Ｂ 表面
１６３、１６４ シリンダ
１６５ 表面
１６６ 負圧ポンプ
Ｂ バイパス断面
Ｅ 通気位置
ＥＢ 通気バイパス断面
１７０ 圧力発生装置

以下、本発明について、実施形態の例を参照しながら詳細に説明する。

図１に示す注入システム１は、電磁界から遮蔽された部屋２の内部及び外部に配置される。また、部屋２には、患者のベッド４が入出移動可能に搭載されるチューブ形状のＭＲＩ装置３が配置される。注入システム１は、部屋２の内部に配置される遠隔制御装置５を備えており、注入装置６を制御するために、その制御装置から制御信号を送信することができる。注入装置６は、また、部屋２の外に配置され、圧力発生装置７を形成するために組み合わされる４個の圧力発生ユニット７１，７２，７３，７４と制御・監視ユニット８とを備えており、これらのユニットはハウジング９内で互いに組み合わされて接続される。部屋２の内部において、注入装置６は、駆動装置１０と、シリンダ／ピストンユニットの形状、特に注射器の形状をなし、この駆動装置に接続される二つの搬送部材１１，１２とを備える。注入装置は、また、部屋２のシールドを介して駆動装置１０と圧力発生ユニット７１，７２，７３，７４とを接続する液圧ライン１３，１４，１５，１６を含む。駆動装置１０、圧力発生ユニット７、制御・監視ユニット８および液圧ライン１３，１４，１５，１６は、注入装置６を形成する。

二つの搬送部材１１，１２は、ホース１８，１９を介してＹ字形部材２０に接続される。更なるホースの接続によって、Ｙ字形部材２０は、ＭＲＩ検査中に造影剤２３’を投与するために患者２３内に入れられる注入針２２に接続できる。

以下、上記の装置と部材につき詳細に説明する。

圧力発生ユニット７１，７２，７３，７４は、部屋２に配置された駆動装置１０の中に、また駆動装置１０から外に液圧流体２８を搬送する。ここで、各場合に、二つの圧力発生ユニットは、各液圧ライン１３，１４，１５，１６によって駆動装置１０の二つの圧力変換器２９，３０に接続される。各場合における圧力発生装置７の圧力発生ユニット７１，７２，７３，７４は、スピンドル３５，３６，３７，３８と、端部がそれぞれの液圧ライン１３，１４，１５，１６に接続されたシリンダ／ピストンユニット３９，４０，４１，４２とを駆動する電動モータ形状の駆動装置３１，３２，３３，３４からなる。シリンダ／ピストンユニット３９，４０，４１，４２は、シリンダと、この中に直線的に変位させられることができ、ねじ付きピストンロッド４３，４４，４５，４６に接続されるピストンからなる。ピストンロッド４３，４４，４５，４６−したがってピストン−は、シリンダのスプリング（図示せず）がピストンロッド４３，４４，４５，４６の溝（同様に図示せず）に係合することによって回転しないように、更に保護されている。駆動装置３１，３２，３３，３４とシリンダ／ピストンユニット３９，４０，４１，４２は、スピンドル３５，３６，３７，３８がその雌ねじによってピストンロッド４３，４４，４５，４６の表面に噛み合うことで連結し合っている。スピンドル３５，３６，３７，３８上の外歯を用いて、電動モータは、そのシャフトに連結された歯付きホイール４７，４８，４９，５０によってスピンドル３５，３６，３７，３８に係合でき、前記のスピンドルを回転させることができる。スピンドル３５，３６，３７，３８の回転の結果、ピストンロッド４３，４４，４５，４６は、したがってピストンは、シリンダ内で横方向の運動を受ける。保持部材５１，５２，５３，５４により、スピンドル３５，３６，３７，３８は、それ以上横方向に動くことはできない。歯付きホイール４７，４８，４９，５０のスピンドル３５，３６，３７，３８とシャフトの回転の軸は、更に、ピストンロッド４３，４４，４５，４６の変位の方向と同じ横方向に向く。

駆動装置１０は、二つの圧力変換器２９，３０からなる。圧力変換器２９，３０は、横方向に移動可能なピストン５７，５８を有するシリンダ／ピストン部材５５，５６とこれに接続されて外方向にガイドされるピストンロッド形状の被駆動部材５９，６０からなる。ピストン５７，５８とシリンダ／ピストン部材５５，５６の後端側との間には、ピストンによって分離されて液圧接続部によって液圧ライン１３，１４，１５，１６に接続された二つの作動チャンバＡ，Ｂが存在する。約０．５〜２バールの圧力下にある液圧流体２８は、どのような場合にでも、二つのチャンバＡ，Ｂ内、液圧ライン１３，１４，１５，１６内および圧力発生ユニット７１，７２，７３，７４のシリンダチャンバ内に存在している。

ラッチ部材６１，６２は、ピストンロッドの自由端に係合している。ラッチ部材は、シリンダ／ピストンユニットの形状、特に注射器の形状をした搬送ユニット１１，１２のピストンロッド６３，６４に接続される。ピストンロッド６３，６４には、注射器内を変位できるピストン６５，６６が接続される。一方の注射器は塩水溶液６７を吸い上げて投与するのに使用され、他方の注射器は造影剤２３’を吸い上げて投与するのに使用される。

圧力発生ユニット７の電動モータは、接続ライン７５，７６，７７，７８を介して制御・監視ユニット８から電力を供給される。センサー（図示せず）からのセンサーデータもまた、制御・監視ユニット８に供給される。これらのセンサーは、全ての液圧ライン１３，１４，１５，１６内の圧力、シリンダ／ピストンユニット３９，４０，４１，４２のピストンロッド４３，４４，４５，４６の位置、モータの温度、液圧流体２８の温度、および／または液圧ライン１３，１４，１５，１６の断面の膨張を測定する。したがって、センサーは、主として、圧力発生ユニット７に割り当てられており、圧力発生ユニット内に設置される。前述のパラメータ全ては部屋の外でも決定できるので、これらのセンサーを部屋２の内部に設置する必要はない。

制御・監視ユニット８の適切な評価ソフトウエアを使用して、注入システム１は、動作準備が整っている状態に維持される。すなわち、本質的に電動モータのモータ電流は、必要な範囲内に維持される。したがって、注入システム１の制御・監視手順への介入は、パーソナルコンピュータのキーボード（図示せず）といった適切な入力手段を用いて部屋２の外のオペレータによって何時でも可能となる。また、部屋２の内部にいる別のオペレータが遠隔制御装置５を用いて制御・監視ユニット８を介して注入システム１を制御することも可能である。遠隔制御装置５によって送信される赤外線信号は、部屋の内部に配置された赤外線受信器形式の受信ユニット７９を用いて受信でき、そしてローカルネットワーク電圧に変調できる。受信ユニット７９は、部屋２の内部のソケットに挿入される。制御・監視ユニット８を動作させるために如何なる場合にも必要であって供給ライン９０を介して制御・監視ユニット８に供給されるネットワーク電圧は、遠隔制御装置５の信号が最終的に制御・監視ユニット８のソフトウエアによって更に処理され得るように、制御・監視ユニット８によって復号できる。

第２のオペレータは、また、部屋の内部で、圧力変換器２９，３０に設けられたラッチ部材の形状をした機械式ロック８０，８１を駆動することによって、注入プロセスに機械的に直接介入する可能性を有する。ラッチ部材は、駆動されると、特に、この目的のためにある幾つかのセクションに歯を備えていて、注入装置６による造影剤２３’または塩水溶液６７の更なる投与を防止するピストンロッド形状をしたそれぞれの被駆動部材５９，６０に係合する。

搬送部材１１，１２による液体の投与または吸い上げは、圧力発生ユニット２９，３０の二つの作動チャンバＡ，Ｂ間の圧力比のみによって決定される。

図２は、システム全体に圧力を発生させるためのピストン／シリンダユニットの代わりに、モータ１０３によって駆動される単一の液圧ポンプ１０２が設けられている代替の注入システム１００を示す。二つのシリンダ／ピストンユニット１５５，１５６からなる駆動装置１１０は、図１に示すシステムと比較して基本的に変わない。一方では造影剤、他方では塩水溶液を注入するための注射器形状の二つの搬送部材は、図２には示されていないが、注入システム１００というこの変形バージョンにも存在する。例えば、ＭＲＩシステムの管状磁石内に位置する患者のベッドと患者自身も図示されていない。

吸入ライン１０４を介して、液圧ポンプ１０２は、液圧流体が大気圧と比較して正の圧力下にある液圧容器１０６から液圧フィルタ１０５を通して液圧流体を吸い込む。充填レベルセンサー１０７は、液圧容器１０６内の液圧流体のレベルを検出する。

一方では、液圧ポンプ１０２の圧力側で、液圧ポンプ１０２がアイドリング状態になっているときでも、ある一定の体積の加圧された液圧流体が常に圧力側において移動できることを確実にするための蓄圧器１０８が存在する。圧力センサー１０８’は、圧力を絶えず検出して、制御・監視ユニット（図示せず）が、下限より下に降下した場合にはスイッチオン信号を、上限を超えた場合にはスイッチオフ信号を受信することを確実にする。他方では、液圧ライン１０９から、液圧容器１０６に戻るラインであって調整可能な正圧バルブ１１２が配置されたライン１１１も、分岐している。

圧力ライン１０９は、比例弁１１５，１１６に各々が通じる二つのライン１１３，１１４に分かれ、液圧流体が比例弁によって二つのピストン／シリンダユニット１５５，１５６の二つの作動チャンバＡ，Ｂに割り当てられる。

二つの比例弁１１５，１１６は、いずれの場合にも、互いに離間したピストン１１７ Ｉ，１１７ ＩＩとピストン１１８ Ｉ，１１８ ＩＩが存在するピストンロッド１１７，１１８を有する。各比例弁１１５，１１６は、加圧された液圧流体のための中心接続部１１９，１２０と、いずれの場合にもラインを介して液圧容器１０６に接続された端部側に近く配置された二つの接続部１２１，１２２とを備えている。

いずれの場合にも、ライン１２３ Ｉ，１２３ ＩＩとライン１２４ Ｉ，１２４ ＩＩは、比例弁１１５，１１６の反対側から出て、ピストン／シリンダユニット１５５，１５６のそれぞれ二つの作動チャンバＡ，Ｂに通じている。これらライン１２３ Ｉ，１２３ ＩＩおよびライン１２４ Ｉ，１２４ ＩＩの各々には、圧力センサー１２５が存在し、またライン１２３ ＩＩとライン１２４ Ｉには体積流量計１２６が存在する。

ピストンロッド１１７，１１８の位置とこれらに接続されたピストン１１７ Ｉ，１１７ ＩＩ，１１８ Ｉ，１１８ ＩＩの位置に依存して、シリンダ／ピストンユニット１５５，１５６の作動チャンバＡまたはＢの方向のある程度の体積流れが、それぞれ他の作動チャンバＢまたはＡから比例弁１１５，１１６への対応する逆流と共に可能となる。

ピストン／シリンダユニット１５５，１５６のピストン１５７，１５８と、被駆動部材１５９，１６０（注射器形状の搬送部材（図示せず）に通じる）形状の、これらピストンに接続されたピストンロッドと、のそれぞれの位置は、距離センサー１２７，１２８によって検出できる。制御・監視装置（図面に詳細には図示せず）に格納された制御アルゴリズムを使用すると、ピストンが静止位置を取るときのピストン１５７，１５８の位置は、外力が被駆動部材１５９，１６０を介して印加される場合にピストン１５７，１５８の位置の変化が起こらないように作動チャンバＡ，Ｂ内の圧力が調整されることによって、変化せずに維持される。したがって、比例弁１１５，１１６は、制御・監視装置によって駆動される。

注入システム１００の第１の誤り防止処置は、体積流量計１２６と圧力センサー１２５とを用いて、ピストン１５７，１５８の測定された変位に関して期待される圧力および体積流れの条件がそれぞれのライン１２３ Ｉ，１２３ ＩＩとライン１２４ Ｉ，１２４ ＩＩにおいて実際に得られているかどうかをチェックすることにある。

図２に示す注入システム１００では、圧力発生装置１７０は、高いフィールド強度を有する装置、すなわちＭＲＩシステムの場合には特に磁石が位置する部屋の内側または外側いずれにも配置され得る。もし圧力発生ユニット１７０が部屋の内側に配置されるのであれば、磁石自体からできるだけ遠く離れて配置されることが好適であり、それにより最大のフィールド強度の領域に配置されたラインは、例えば搬送部材の機械的駆動に必要な駆動モータといった電気コンポーネントを動作させるために以前には必要とされた電気ラインでなく、液圧ライン１２３ Ｉ，１２３ ＩＩ，１２４ Ｉ，１２４ ＩＩのみとなる。

液圧システムの単純で信頼できる通気を達成するために、ピストン／シリンダユニット１５５，１５６のピストン１５７，１５８の表面１６１Ａ，１６１Ｂ，１６２Ａ，１６２Ｂは、異なるサイズになっている。これは、二つの作動チャンバＡ，Ｂの領域内のピストンロッド１５９の異なる断面積によって達成される。ピストンロッド１５９は、被駆動側、すなわち作動チャンバＢの領域ではより大きな断面を有するが、作動チャンバＡの領域では、単に距離センサー１２７，１２８の読取り動作が行われる必要から、より小さな直径で設計される。

表面１６１Ｂと表面１６１Ａ、及び表面１６２Ｂと表面１６２Ａの異なる面積に起因して、ピストン１５７，１５８の静止状態においても、二つの作動チャンバＡ，Ｂ間にはある一定の圧力差が常に存在しなくてはならない。ピストン１５７，１５８の各々には、小さな内腔形状をしたバイパス断面Ｂが存在する。小さな体積流れは、常に、バイパス断面Ｂを通って発生し、これは液圧流体のループされた循環を引き起こす。こうしてシステム内に存在する如何なる気泡も、液圧容器１０６への対応する液圧ラインを経由してガイドされる。

液圧流体の表面１６５には負圧ポンプ１６６による負の圧力が作用しているので、気泡は液圧流体を出て、負圧ポンプ１６６によってシステムから除去される。

必要に応じて迅速な通気を可能にするために、ピストン１５５，１５６の通気位置Ｅにおいて、シリンダ１６３，１６４の円筒内面に通気バイパス断面ＥＢが設けられる。ピストン１５７，１５８の左死点位置に対応する通気位置Ｅにおいて、この通気バイパス断面は、ピストン１５７，１５８におけるバイパス断面Ｂと比較して遥かに大きな体積流れを介して通気を引き起こす。この「迅速通気」の場合にも、如何なる気泡の除去も、液圧容器１０６に連結された負圧ポンプ１６６を介して行われる。

Claims (36)

1. 医療技術システムでの使用のために、強磁界、交流磁界および／または高周波電界の中で液体を注入するための注入システム（１，１００）であって、
   ａ）シールドによって電磁界から遮蔽された部屋（２）と、
   ｂ）注入すべき液体を患者（２３）に投与可能な注入装置（６）と、
   ｃ）少なくとも一つの搬送部材（１１，１２）を注入目的に応じて変えることができる前記注入装置（６）の駆動装置と、
   ｄ）前記部屋（２）の外側に配置される制御・監視ユニット（８）と、を備えており、
   ｅ）その少なくとも一つの液圧ライン（１３，１４，１５，１６，１２３ Ｉ，１２３ ＩＩ，１２４ Ｉ，１２４ ＩＩ）が圧力発生ユニット（７１，７２，７３，７４，１７０）へガイドされる液圧駆動装置（１０，１１０）を備えることを特徴とする注入システム（１，１００）。
2. 前記少なくとも一つの液圧ライン（１３，１４，１５，１６，１２３ Ｉ，１２３ ＩＩ，１２４ Ｉ，１２４ ＩＩ）が前記部屋（２）から外へガイドされることを特徴とする、請求項１に記載の注入システム（１，１００）。
3. 前記医療技術システムはＭＲＩシステムを備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の注入システム（１，１００）。
4. 前記医療技術システムはコンピュータ断層撮影システムを備えることを特徴とする、請求項１から３の少なくとも一つに記載の注入システム（１，１００）。
5. 前記圧力発生ユニット（７１，７２，７３，７４）または圧力発生装置（７）は前記制御・監視ユニット（８）に接続されていることを特徴とする、請求項１から４の少なくとも一つに記載の注入システム（１）。
6. 前記部屋の内部において、本質的に磁気的および電気的に絶縁性の材料からなることを特徴とする、請求項１から５の少なくとも一つに記載の注入システム（１）。
7. 前記少なくとも一つの液圧ライン（１３，１４，１５，１６）の少なくとも一部は前記部屋（２）の内部において床、壁および／または天井の中および／または上に隠されるように配置されることを特徴とする、請求項１から６の少なくとも一つに記載の注入システム（１）。
8. 前記少なくとも一つの液圧ライン（１３，１４，１５，１６）は前記医療技術システムのシャフトの中または上に配置され、前記シャフトは前記部屋（２）から外へガイドされることを特徴とする、請求項１から７の少なくとも一つに記載の注入システム（１）。
9. 前記液圧ライン（１３，１４，１５，１６）は生体適合性の液圧流体（２８）で満たされていることを特徴とする、請求項１から８の少なくとも一つに記載の注入システム（１）。
10. 前記液圧流体（２８）は好適には０．５〜２バールの静圧下で前記液圧ライン（１３，１４，１５，１６）内に存在することを特徴とする、請求項１から９の少なくとも一つに記載の注入システム（１）。
11. 前記液圧駆動装置（１０）は前記部屋の内部に配置された圧力変換器（２９，３０）を備えており、その圧力変換器（２９，３０）の被駆動部材（５９，６０）は前記搬送部材（１１，１２）に連結されていることを特徴とする、請求項１から１０の少なくとも一つに記載の注入システム（１）。
12. 各圧力変換器（２９，３０）は、駆動装置（３１，３２，３３，３４）にそれぞれ接続された二つの圧力発生ユニット（７１，７２，７３，７４）によって供給可能となっていることを特徴とする、請求項１１に記載の注入システム（１）。
13. 前記圧力変換器（２９，３０）は、前記被駆動部材（５９，６０）に連結されたピストン（５７，５８）によって互いに分離された二つの作動チャンバ（Ａ，Ｂ）を有するピストン／シリンダユニット（５５，５６）を備えることを特徴とする、請求項１から１２の少なくとも一つに記載の注入システム（１）。
14. 前記液圧駆動装置（１０）は前記ＭＲＩシステムに取り付けられることを特徴とする、請求項１から１３の少なくとも一つに記載の注入システム（１）。
15. 前記駆動装置（１０）は機械式ロック手段（８０，８１）によってロックされ得ることを特徴とする、請求項１から１４の少なくとも一つに記載の注入システム（１）。
16. 前記圧力発生ユニット（７１，７２，７３，７４）は前記部屋（２）の中に配置される遠隔制御装置（５）の制御信号によって制御できることを特徴とする、請求項１から１５の少なくとも一つに記載の注入システム（１）。
17. 前記遠隔制御装置（５）は単方向に制御信号を送信し、前記部屋（２）の内部の受信ユニット（７９）はその制御信号を受信して供給ライン（９０）を介して電気ネットワークに供給し、上記制御信号はこのネットワークから前記部屋（２）の外部で読み取ることができることを特徴とする、請求項１６に記載の注入システム（１）。
18. 前記制御信号は赤外線信号であって、前記部屋（２）の窓を通して、または供給ラインに接続されたソケットに挿入可能な受信ユニット（７９）による前記制御信号のネットワーク周波数への変調によって、送信可能であることを特徴とする、請求項１６および１７の少なくとも一つに記載の注入システム（１）。
19. 前記圧力発生ユニットは、液圧ポンプ（１０２）、若しくは液圧ポンプ（１０２）を含む圧力発生装置（１７０）であることを特徴とする、前述の請求項の少なくとも一つに記載の注入システム（１００）。
20. 前記少なくとも一つの圧力変換器（１２９，１３０）は、それぞれの比例弁（１１５，１１６）を介して前記液圧ポンプ（１０２）の圧力側によって作動可能であることを特徴とする、前述の請求項の少なくとも一つに記載の注入システム（１００）。
21. 前記比例弁（１１５，１１６）はその関連する圧力変換器（１２９，１３０）の前記二つの作動チャンバ（Ａ，Ｂ）の内、少なくとも一つに接続されていることを特徴とする、前述の請求項の少なくとも一つに記載の注入システム（１００）。
22. 前記液圧ポンプ（１０２）の圧力側に配置された蓄圧器（１０８）と、前記液圧ポンプ（１０２）の圧力側の圧力を測定でき、また上限を超えた場合に前記液圧ポンプ（１０２）をスイッチオフでき、下限より降下した場合にスイッチオンできる圧力センサー（１０８’）とを備えることを特徴とする、前述の請求項の少なくとも一つに記載の注入システム（１００）。
23. 距離センサー（１２７，１２８）と、好適には前記関連する圧力変換器（１２９，１３０）のピストン（１５７，１５８）の位置を検出できるポテンショメータとを備えることを特徴とする、前述の請求項の少なくとも一つに記載の注入システム（１００）。
24. 前記各圧力変換器（１２９，１３０）のピストン（１５７，１５８）は、前記ピストン（１５７，１５８）が静止した状態にあるように、同時に両側から圧力を作用できることを特徴とする、前述の請求項の少なくとも一つに記載の注入システム（１００）。
25. 前記各ピストン／シリンダユニット（１５５，１５６）の前記作動チャンバ（Ａ，Ｂ）に割り当てられたピストン（１５７，１５８）の表面（１６１，１６２）は異なるサイズになっており、また好適には、前記作動チャンバ（Ａ，Ｂ）間において圧力差がある場合に、小さな漏出が常に流れる前記ピストン（１５７，１５８）内にバイパス断面（Ｂ）が存在することを特徴とする、前述の請求項の少なくとも一つに記載の注入システム（１００）。
26. 好適には前記ピストン（１５７，１５８）の死点位置である、前記ピストン／シリンダユニット（１５５，１５６）の前記ピストン（１５７，１５８）の通気位置には、前記バイパス断面（Ｂ）より大きい通気バイパス断面（ＥＢ）が存在しており、その通気バイパス断面（ＥＢ）は好適には前記ピストン／シリンダユニット（１５５，１５６）のシリンダ（１６３，１６４）の断面の拡大によって形成されることを特徴とする、前述の請求項の少なくとも一つに記載の注入システム（１００）。
27. 前記断面の拡大は、前記シリンダ（１６３，１６４）の円筒内面に位置していて前記ピストン（１５７，１５８）の軸方向長さにまたがる凹みおよび／または溝形状に設計されることを特徴とする、前述の請求項の少なくとも一つに記載の注入システム（１００）。
28. 前記液圧容器（１０６）内の液圧流体の表面（１６５）には、負圧ポンプ（１６６）によって生成される、および／またはその負圧ポンプによって連続的に維持される負圧、好適には真空が作用していることを特徴とする、前述の請求項の少なくとも一つに記載の注入システム（１００）。
29. 医療技術手順と連携して使用され、強磁界、交流磁界および／または高周波電界の中で患者（２３）に液体を注入するための方法であって、シールドによって電磁界から遮蔽された部屋（２）の中で、駆動装置（１０，１１０）を用いて搬送部材（１１，１２）を変位させることによって液体が患者（２３）に注入される方法であって、液圧駆動装置（１０，１１０）は、液圧ライン（１３，１４，１５，１６，１２３ Ｉ，１２３ ＩＩ，１２４ Ｉ，１２４ ＩＩ）を介して圧力を作用することを特徴とする方法。
30. 前記圧力は前記部屋（２）の外から加えられることを特徴とする、請求項２９に記載の方法。
31. 圧力変換器（１２９，１３０）のピストン（１５７，１５８）を静止するときに、前記ピストン（１５７，１５８）はそれぞれの静止位置にセットされ、ピストン行程の制御パラメータは距離センサー（１２７，１２８）を介して検出され、二つの作動チャンバ（Ａ，Ｂ）内に作用する圧力は調整パラメータとして使用され、これら二つの圧力は常にある一定の最小圧力より高く維持されていることを特徴とする、前述の請求項の少なくとも一つに記載の方法。
32. 全ての液圧ライン内の圧力は、それぞれのピストンが静止しているときでも常にある一定の最小圧力より高く維持されていることを特徴とする、前述の請求項の少なくとも一つに記載の方法。
33. 前記少なくとも一つの液圧ライン（１３，１４，１５，１６，１２３ Ｉ，１２３ ＩＩ，１２４ Ｉ，１２４ ＩＩ）は注入プロセスの少なくとも一つの特定の機能を働かせるための制御ラインとしても使用されることを特徴とする、前述の請求項の少なくとも一つに記載の方法。
34. 前記少なくとも一つの機能は、
    ａ）患者（２３）に前記液体を投与するための開始機能、
    ｂ）前記注入システム（１）を停止させるための停止機能、
    ｃ）前記搬送部材（１１，１２）による液体の吸上げのための充填機能、および／または
    ｄ）前記搬送部材（１１，１２）を通気するための通気機能であることを特徴とする、前述の請求項の少なくとも一つに記載の方法。
35. 前記医療技術手順は核磁気共鳴画像法であることを特徴とする、前述の請求項の少なくとも一つに記載の方法。
36. ある一定の小さな体積流れがピストン／シリンダユニット（１５５，１５６）を通ってバイパス断面（Ｂ）によって連続的に維持されており、この体積流れは、好適には負圧ポンプ（１６６）によって負圧が前記液圧流体の表面（１６５）に作用している液圧容器（１０６）に戻されることを特徴とする、前述の請求項の少なくとも一つに記載の方法。

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