专利名称：造影剂容器支架和填充针筒的方法
技术领域：
本发明涉及用来给患者注射流体的注射机。
背景技术：
在许多医疗环境中，在诊断或治疗期间医疗流体被注入到患者体内。一个实例是将造影剂注入患者体内以改善光学成像、核医学、CT、血管造影、磁共振或超声波成像、或使用动力推动的自动注射机的任何诊断成像或治疗应用。
适合于这些和相似应用的注射机通常必须使用相对较大体积的针筒并且能够产生相对较大的流量和注射压力。为此，这些应用的注射机通常是机动化的并且包括大的高质量注射机马达和驱动链。为了易于使用，马达和驱动链通常容纳在注射头中，该头由地板、墙壁或天花板安装的臂支撑。
注射头通常以枢转方式安装在臂上，这样头可以向上倾斜(针筒尖端在针筒剩余部分之上)以便于用流体填充针筒，和向下(针筒尖端在针筒剩余部分之下)用于注射。以这种方式倾斜头便于在填充期间从针筒中去除空气，减小注射过程中空气被注入体内的可能性。然而，意外地将空气注射到患者体内的潜在可能性依然成为严肃的安全考虑。
除了上面讨论的注射头，许多注射机包括单独的控制台以控制注射机。控制台一般包括可编程的电路，该电路可用来对注射机自动的、编程的控制，这样注射机的操作是可预测的并且潜在地与其他设备例如扫描器或成像设备的操作同步。
由注射系统执行的一个特定的操作程序是用造影剂填充针筒。动力注射机的该填充程序通常需要操作者使用双手。一手握持造影剂容器靠近注射机，另一手操作注射机控制器以缩回活塞从而填充针筒。甚至在可自动填充预设体积的注射机中，当最初开始自动填充程序时仍然需要操作者使用双手。
因此，存在这样的需要，即简化动力注射机中的注射程序从而操作者在填充针筒的整个操作过程中至少一只手可执行其他动作。
偶尔在填充针筒时，填充程序可能出问题，因为如果执行的太快，造影剂会充气，或者如果执行的太慢，完成该程序可能会耗费太多的时间。因此，基于造影剂和充填管中可能出现的空气，存在一个可避免在填充期间使造影剂充气的造影剂最大填充率。虽然该速度可在注射机中编程并且自动使用，但是操作者通常要监视针筒的填充以进一步减小造影剂充气的可能性。需要一种填充程序以允许快于在填充管中出现空气时可达到的最大填充速度，用造影剂流体填充针筒。
发明内容
传统的注射机系统的上述指出的那些需要和其他问题可被允许免手填充针筒的本发明实施例以及在填充过程中不会使造影剂充气就可以执行填充程序的本发明实施例解决。
本发明的一个方面涉及到一种造影剂注射机系统，包括注射机头和与注射机头连接的造影剂容器支架，其中所述造影剂容器支架构建为将造影剂容器保持在基本上固定的位置，同时所述注射机头基本上垂直取向。
本发明的另一方面涉及到一种用来在具有将针筒连接到造影剂的填充管的造影剂注射机系统中执行填充程序的方法。根据该方面，从填充管中基本上排出所有空气，此后，以防止造影剂充气的第一速率填充针筒，并且其中所述第一速率快于第二速率，该第二速率为没有预先从填充管排出空气时的最大填充速率。
本发明的另一方面涉及到一种在针筒填充程序过程中更换造影剂容器的方法。根据该方面，当第一造影剂容器基本上空了的时候，暂停针筒的针筒填充程序，并用第二造影剂容器替换第一造影剂容器。接下来，从连接在针筒和第二造影剂容器之间的填充管中基本上排出所有空气，此后，以防止造影剂充气的第一速率继续从第二造影剂容器填充针筒，其中所述第一速率快于第二速率，该第二速率为没有预先从填充管排出空气时的最大填充速率。
图1示出了根据本发明原理的注射机的透视图，包括动力头、控制台和(盖下的)电源组，而针筒、压力护套、加热毯和空气探测模块被拿掉。
图2示出了图1注射机动力头的透视图，其中压力护套、针筒和加热毯安装在其上，更详细地示出了动力头显示器、手操作的控制器和支撑臂座架。
图3示出了根据本发明一个实施例的造影剂容器支架。
图4示出了根据本发明另一实施例的造影剂容器支架。
图5示出了根据本发明另一实施例的造影剂容器支架。
图6示出了根据本发明再一实施例的造影剂容器支架。
图7示出了使用注射机系统填充针筒的示例性方法的流程图。
具体实施例方式
机动化注射系统参考图1，根据本发明的注射机20包括各种功能部件，例如动力头22、控制台24和电源组26(安装在盖内侧)。针筒36(图2)安装在注射机20的动力头22的面板28中，使用各种注射机控制器用例如用于CT、血管造影或其他处理的造影剂填充针筒，然后造影剂在操作者的调查下或在预编程的控制下注入对象中。
注射机动力头22包括用来控制内驱动马达运动的手操作的移动控制杆29、和用来向操作者指出注射机当前状态和操作参数的显示器30。控制台24包括触摸屏显示器32，该显示器可被操作者用来遥控注射机20的操作并且可被用于指定和储存注射机20自动注射程序，该程序随后通过操作者启动由注射机自动执行。
动力头22和控制台24通过电缆(未示出)连接到电源组26。电源组26包括注射机电源、用来在控制台24和动力头22之间通信的接口电路、以及允许注射机20连接到远程单元的其他电路，所述远程单元例如远程控制台、远程手或脚控制开关、或允许例如注射机20的操作与成像系统的X射线曝光同步的其他原始设备制造商(OEM)远程控制连接器。
动力头22、控制台24和电源组26都安装在机架34上，其包括用来支撑动力头22的支撑臂35以使动力头22在检查对象附近的定位容易。然而，也可以想出其他装置；例如控制台24和电源组26可以放置在工作台上或者安装在检查室内的电子设备架上，而动力头22通过天花板、地板或墙壁安装的支撑臂支撑。
现在参考图2，在操作中，针筒36和压力护套38安装到动力头22上，这样动力头22内部的马达可以通电以在针筒36的筒内向着和远离针筒的排放端40移动活塞37，从而从针筒36排出流体或用流体填充针筒。压力护套38为针筒36的外壁提供了支撑以保护针筒36的壁在高的注射压力下不致损坏。
针筒36和压力护套38由透明塑料材料制成，操作者可透过该透明塑料观察活塞37的目前位置以及针筒中活塞37和排放端40之间的任何流体或空气。因此，如上所述，操作者可向上倾斜动力头22，从流体源填充针筒36同时可视地监视填充过程，然后将注射机连接到通向患者的管道，从管道和针筒排出空气同时可视地监视针筒中流体的水平，然后一旦空气被排出，向下倾斜注射机并且开始将流体注入对象。
为了便于该填充过程和其他可能在对象注射过程中执行的操作，动力头22包括手操作的运动控制器，该控制器的形式为可旋转的杆29。具体地，杆29可在动力头22内侧的旋转轴上旋转。当手操作的控制杆29处于其原始位置时，如图2所示，动力头22不产生活塞运动。然而，当手操作的控制杆29向着针筒36旋转时，动力头22产生向前的活塞运动，从针筒36排出流体或空气。备选地，当手操作的控制杆29远离针筒36旋转时，动力头22产生反向活塞运动，用流体或空气填充针筒36。
为了确保注入对象的流体大致保持在体温，邻近压力护套38的外壁安装了加热毯42。加热毯42包括产生热量以调节针筒36内的流体温度的电热器。加热毯42安装到从面板28伸出的柱44上，保持加热毯42与压力护套38热接触。
在动力头22后端是指示动力头状态的指示灯46(用光漫射盖覆盖)。
控制例如图1和2所示注射机系统操作的示例性硬件和软件的进一步细节可参考美国专利No.5,868,710，该专利转让给了本发明的受让人，并且通过参考将其全部内容整合在此。
容器支架利用注射机系统通常执行的一个特定操作程序是用造影剂填充针筒36。动力注射机的该填充程序通常需要使用操作者的双手。一手将造影剂容器握持在注射机附近，而另一手操作注射机控制器缩回活塞从而填充针筒。甚至利用可自动填充预设体积的注射机，当最初开始自动填充程序时仍然需要操作者使用双手。因此，需要简化动力注射机中的注射程序从而在填充针筒时操作者至少一只手可进行其他动作。
特别是，解决该需要的一个示例性答案是使用连接到一部分注射机头22上并且将容器固定在有助于填充针筒的方向上的造影剂容器支架。
该容器支架的材料可以是具有足够支撑通常造影剂容器重量的刚度的各种合适材料中的任何一种。优选地，所述材料包括塑料、不锈钢、铝和某些陶瓷。这些材料中的每一种还要足够耐受潮气、化学物质和温度以允许通过各种方法容易地清洁支架。另外，支架的材料是这样的，即它不能过度地破坏或损坏造影剂容器，但是在它可能经受多次各种激烈冲击的环境下仍然能够工作。
图3示出了用于造影剂容器支架的特定示例性设计；然而，普通技术人员应该理解，在本发明的范围内可以想出其他功能等同的设计。容器支架具有托架502、506，其与注射机壳体的一部分44连接并且适于保持造影剂容器504，这样填充管510可容易地到达整个造影剂容器。更具体地，图3示出了两部件的容器支架，其具有环绕造影剂容器504的上部弯曲臂502，而下臂506从下面支撑容器504。两个臂502和506联合工作以保持容器504向着注射机头22倾斜。
示例性的支架502、506的特征在于开口设计，其方便了仅用一只手固定和取下造影剂容器504。当然，虽然操作者可使用双手插入和取下容器504，但这不是必需的。在填充程序期间，当操作者必须替换容器时，一只手操作特别有用。
支架502、506的另一特征在于它使得容器504邻近针筒尖端508定位，这样填充管510可从针筒36桥接到容器504底部。典型的填充管为8英寸长，而如果需要可考虑其他的长度。
造影剂容器支架502、506的又一特征在于当注射机头22大致确定方向以进行填充程序时，它向着填充管510倾斜容器504。前面整合的美国专利No.5,868,710详细描述了在填充过程中正确确定注射机头方向的一种示例性系统。
虽然一系列的倾斜角可用于支架502、506，但是容器可以不向着注射机头22倾斜那么多以致造影剂流体漏出，也不能倾斜得太轻微以致填充管510不能到达容器504底部。如果填充管510不能到达容器504底部，则造影剂流体不能完全从容器504中去除。
虽然图3描述了连接到加热护套44的示例性容器支架502、506，但是容器支架502、506可以通过许多方式与注射机头22连接。例如，支架可以安装或夹在注射机头的壳体下侧，或者甚至面板上。另外，支架可连接到保持加热毯的柱上。在这种情况下，容器支架以相似于连接加热毯的方式安装在注射机上。特别是，通过轻微的干涉配合，支架可夹在机架柱上以便于安装并允许免工具的取下以进行清理或执行不需要容器出现的其他注射机操作程序。支架也可铰接，这样它基本上永久保持连接到注射机头上，但是可以不碍事的折叠从而不干涉其他的操作程序或不干涉注射机的储存。容器支架与注射机的连接应允许免工具连接和拆除以不会进一步因困难和耗时的作业加重操作者的负担。
图4示出了备选实施例，其中容器504被保持在框箱602中。框箱通过铰链606(在该透视图中仅可见一个铰链)连接到支撑臂604。示例性的铰链606可以是宽松配合到支撑臂604的孔眼部分中的凸起。当注射机被旋转以确定其方向用来填充时，铰链606确保了容器504相对于注射机头22正确定向。
支撑臂604适于配合在注射机或其面板中的开口610中。为了固定支撑臂604，可使用锁定旋纽608，当拧紧时，它与开口610中的支撑臂604摩擦接合。
图5示出了用来保持造影剂容器的备选夹具。根据该实施例，支架包括两个半刚性臂702，其例如围绕注射机头22的压力套管固定。支架还包括篮部分704，其与臂702整体形成或者通过其他方式连接到其上。通过拧紧旋纽706，臂702向内弯曲并且在填充程序期间牢牢夹紧压力套管。
图6示出了另一种类型的可拆除的容器支架。该支架使用附着到注射机头的壳体22上的托架802。在其制造过程中，该托架802也可与壳体整体形成。支架包括臂部分804，其过渡为一个圆形开口808以保持造影剂容器504。凸缘806定位在圆形开口808之下以防止容器掉下来。凸缘806可以是环形的或直的(如图所示)并且可完全穿过开口808或仅到达路线一部分。
容器支架的上述实施例示出了许多特征，普通技术人员可容易认识到这些特征可通过许多功能等同的方法实现。因此，这些实施例仅表现为实例而非意在将本发明限制为仅仅示出的具体形式。
填充程序偶尔在填充针筒时，填充程序可能出问题，因为如果执行的太快，造影剂会充气，或者如果执行的太慢，完成该程序可能会耗费太多的时间。当填充针筒时，操作者试图以对于造影剂而言能避免造影剂充气的最大的填充速率来进行填充。该速率部分取决于造影剂、其粘度和填充管中可能存在的空气。虽然该速度可在注射机中编程并且自动使用，但是操作者通常要监视针筒的填充以进一步减小造影剂充气的可能性。需要一种填充程序以允许以比在填充管中存在空气时可达到的最大填充速度更快用造影剂流体填充针筒。
图7的流程图示出了一种示例性的自动填充程序。当然，用户可以手动执行填充程序，这也不偏离本发明的范围。在自动填充程序的第一个步骤，步骤902，输入想要的填充体积。一旦输入该值，用户可在步骤904触发自动填充程序的启动。作为响应，注射机系统将在步骤906慢慢拔使小体积的造影剂进入针筒，同时针筒基本上指向上方。方向被确定得以使针筒定位在头的相反端之上并且与垂直线倾斜45度或更少的注射机头被认为是基本上指向上方；然而，小于20度的倾斜角是优选的。被以足够慢的速度抽入到针筒中以不使流体充气的造影剂流体的小体积是足以被执行填充程序的操作者可视地注意到的，并且通常至少为20ml的体积。
一旦小体积的造影剂处于针筒中，在步骤908，注射机系统自动(或操作者手动地)反转注射机活塞的方向，这样造影剂流体从针筒排出。特别是，如此操作活塞使得针筒中的至少一部分流体流过填充管并且再次进入造影剂容器。因此，从填充管和针筒排出了所有的空气。
在没有空气的针筒和填充管中已没有空气，在步骤910，在由于充气引起的气泡的风险已减小的情况下，注射机系统可通电以抽回程序控制的体积。现在造影剂可被抽回的速率大于没有象步骤908处那样预先从填充管和针筒排出空气时的速率。
在填充程序期间，当容器中剩余的造影剂不足以提供正确填充针筒所需的造影剂体积时，可使用相似的技术更换造影剂瓶。该技术如图7的流程图的步骤912-920所示。该技术其本身作为在填充程序过程中更换造影剂容器的方法是有用的，或者该技术可以是图7所示自动填充程序的一部分。
在填充过程中，造影剂容器可能在步骤912被清空，并且在从容器中获得最后数量时将空气引入到填充管中。当容器空时，操作者可以在步骤916利用注射机系统的操作者接口而暂停填充程序。作为操作者暂停填充程序的结果，活塞停止使得可在步骤918用具有造影剂的新的容器替换空的容器。
然后，在步骤920，操作者可重启填充程序。通过重启，活塞沿相反方向自动操作以推出填充管和针筒中的空气。在步骤908中从系统排出所有的空气是通过沿该方向操作活塞直到针筒中的造影剂流体再次进入新的容器为止来保证。一旦所有的空气被排出，在步骤910，可反转活塞方向以抽入造影剂从而填充针筒。现在造影剂被抽回的速率快于如果空气未被排出时的速率。有新的造影剂容器可用，可在步骤914完成针筒的填充。
虽然图7的流程图的说明包括在许多步骤中与操作者的互动，但是这些过程可通过注射机系统的合适编程以无需操作者的介入而执行所述步骤而自动化。为了以此方式编程注射机系统，需要做出关于针筒和造影剂容器之间所用的填充管的体积容量的假设。知道该体积容量将允许自动程序抽入足够的造影剂使得少量到达针筒并且以足以排出造影剂的时间和速度反转活塞以确保从针筒和填充管二者中成功排出所有的空气。
另外，可自动化图7的程序，这样当操作者替换造影剂容器并且指示注射机系统继续或恢复填充程序时，注射机可控制活塞方向和速度以自动排出足够的造影剂从而确保清除填充管中的空气，然后自动反转活塞从而以更快的速率抽吸更多的造影剂。
虽然已经通过各种实施例的说明示例了本发明并且虽然对这些实施例十分详细地进行了描述，但是申请人并不想要以任何方式将权利要求的范围限制到这些细节。另外的优点和改型对于本领域的普通技术人员是显而易见的。因此，本发明其更广泛的方面不限于特定的细节、代表性的系统、设备和方法、以及示出的和描述的示例性实例。因此，在不脱离申请人的一般发明概念的精神和范围的情况下，可偏离这些细节。
权利要求
1.一种造影剂注射机系统，包括注射机头；与注射机头连接的造影剂容器支架，所述造影剂容器支架构建为将造影剂容器保持在基本上固定的位置，同时所述注射机头基本上垂直取向。
2.根据权利要求1所述的造影剂注射机系统，其中造影剂容器支架还包括具有第一端和第二端的支撑臂，所述第一端适于与注射机头连接；连接到第二端的固定部分，所述固定部分构建为防止造影剂容器基本上在水平面和垂直面内的运动。
3.根据权利要求2所述的造影剂注射机系统，其中支撑臂与注射机头形成为整体。
4.根据权利要求2所述的造影剂注射机系统，其中第一端可拆卸地与注射机头连接。
5.根据权利要求3所述的造影剂注射机系统，其中所述支撑臂还包括与第一端机械连接的控制部分，所述控制部分具有防止第一端从注射机头分开的第一位置和允许第一端从注射机头分开的第二位置。
6.根据权利要求1所述的造影剂注射机系统，还包括连接到注射机头的针筒；造影剂容器；将针筒连接到造影剂容器的填充管；以及其中造影剂容器支架进一步构建为当注射机系统操作以用来自造影剂容器的造影剂填充针筒时保持造影剂容器。
7.根据权利要求1所述的造影剂注射机系统，其中基本上固定的位置朝向造影剂容器以向着注射机头倾斜。
8.根据权利要求1所述的造影剂注射机系统，其中相对于造影剂容器支架插入或取下造影剂容器可由注射机系统操作者仅用一只手来完成。
9.一种用来在具有将针筒连接到造影剂的填充管的造影剂注射机系统中执行填充程序的方法，所述方法包括以下步骤从填充管中基本上排出所有空气；此后，以防止造影剂充气的第一速率填充针筒，所述第一速率快于第二速率，该第二速率为没有预先从填充管排出空气时的最大填充速率。
10.根据权利要求9所述的方法，其中排出步骤包括以下步骤将第一数量的造影剂吸入针筒；和从针筒和填充管中排出该第一数量。
11.根据权利要求9所述的方法，其中排出步骤包括从针筒中基本上排出所有空气。
12.一种在针筒填充程序期间更换造影剂容器的方法，包括以下步骤当第一造影剂容器基本上空了的时候，暂停针筒的针筒填充程序；用第二造影剂容器替换第一造影剂容器；从连接在针筒和第二造影剂容器之间的填充管中基本上排出所有空气；和此后，以防止造影剂充气的第一速率继续从第二造影剂容器填充针筒，所述第一速率快于第二速率，该第二速率为没有预先从填充管排出空气时的最大填充速率。
13.根据权利要求12所述的方法，其中排出步骤还包括以下步骤将针筒中的一部分造影剂排出填充管进入第二造影剂容器。
14.根据权利要求12所述的方法，其中排出步骤还包括从针筒基本上排出所有空气。
全文摘要
针筒的填充利用在填充针筒之前从填充管排出空气的填充程序可以以更快的速率执行。在填充程序期间，当更换造影剂容器时可使用相似的方法以确保在用新的造影剂容器继续填充之前从填充管中排出所有空气。另外，通过包括附着到注射机头并且将容器保持在针筒尖端附近的造影剂容器支架，操作者无需在该程序期间握持造影剂容器就可以完成填充程序。
文档编号A61M5/178GK1901952SQ200480039611
公开日2007年1月24日 申请日期2004年12月9日 优先权日2003年12月31日
发明者弗兰克·M·法戈, 罗伯特·伯根, 詹姆斯·F·法默 申请人:马林克罗特公司