技术领域
本发明涉及一种用于控制可移动设备的操作的控制器，所述可移动设 备包括安装在设备主体上的可移动机构，尤其涉及一种包括可移动地安装 在设备主体上的控制器单元的控制器。
背景技术
当前可以获得的用于捕获患者的诊断影像的诊断成像设备包括CT(计 算机X线断层造影)扫描器、MRI(核磁共振成像)设备、PET(正电子发 射断层造影)设备、SPECT(单光子发射计算机断层造影)设备、超声诊 断设备等。血管造影设备、MRA(MR血管造影)设备等现在被用作用于捕 获患者的血管影像的诊断成像设备。
当使用上述诊断成像设备时，例如造影剂或生理盐水的液体可以被注 射到患者体内。用于自动执行所述注射的化学液体注射器已经投入实际使 用。液体注射管(例如包括筒部件和可滑动插入筒部件内的活塞部件)安 装在这种化学液体注射器上。注射管驱动机构将活塞部件推入到筒部件 内。
筒部件填充有液体并通过延伸管和注射针连接到人体的靠近人体表 面的血管。由此，液体注射管内的液体通过化学液体注射器利用压力注射 到人体血管内。一些化学液体注射器中可以根据初始设定自动执行注射， 而另一些化学液体注射器可以基于实时控制执行注射。基于实时控制执行 注射的化学液体注射器中的一些化学液体注射器包括与注射器主体一体 形成的控制器，而另一些化学液体注射器具有与注射器主体分开形成的控 制器的控制器主体。
在这种情况下，例如，手动操作部件可滑动地安装在控制器主体上， 所述控制器主体包含连接到手动操作部件的信号产生电路。所述信号产生 电路包括可变电阻器，并且例如响应于手动操作部件的滑动操作产生驱动 控制信号。
控制器主体连接到柔性线缆的具有装护套的导体一端，且所述线缆的 另一端连接到化学液体注射器的主体上。所述主体包括用于驱动滑动器机 构的驱动电路。所述驱动电路通过线缆的导体连接到控制器单元的信号产 生电路。
在上述化学液体注射器中，当操作者保持控制器主体并滑动手动操作 部件时，所述信号产生电路响应于此产生驱动控制信号、并将所述信号通 过线缆供给到化学液体注射器的主体内的驱动电路。因为驱动电路响应于 供给的驱动控制信号控制滑动器机构的操作，液体注射管的活塞部件根据 控制器的手动操作部件的操作被滑动。
在上述化学液体注射器中，化学液体注射器的主体和形成为分开的构 件的控制器通过柔性线缆彼此连接，且化学液体注射器的主体内的注射操 作可以通过控制器主体手动操作，从而实现了优异的适用性。所述类型的 具有上述控制器的化学液体注射器已经在商业上制造并披露在因特网等 上(参见，例如，下面的非专利文献1-4)。
非专利文献1：“Dual Shot in product guides of Nemoto Kyorindo Co.，Ltd”(2004年2月13日检索) ( URL：http：//www.nemoto-do.co.jp/seihin ct.html#dual)；
非专利文献2：“Auto Enhance A-60 in product guides of Nemoto Kyorindo Co.，Ltd”(2004年2月13日检索) ( URL：http：//www.nemoto-do.co.jp/seihin ct.html#a60)；
非专利文献3：“Auto Enhance A-25 in product guides of Nemoto Kyorindo Co.，Ltd”(2004年2月13日检索) ( URL：http：//www.nemoto-do.co.jp/seihin ct.html#a25)；
非专利文献4：“Sonic Shot 50 in product guides of Nemoto Kyorindo Co.，Ltd”(2004年2月13日检索) ( URL：http：//www.nemoto-do.co.jp/seihin ang.mr.html.#sonic50)。
发明内容
本发明要解决的问题
在使用上述化学液体注射器的医疗设备中，操作者的用于操纵所述化 学液体注射器的手和手指应该总是保持清洁。为此，至少控制器主体应该 被消毒。然而，难以利用消毒剂或熏蒸消毒给包含有信号产生电路等的控 制器主体消毒。
如果控制器主体由可移动地安装在化学液体注射器主体上的控制器 单元形成且控制器单元是一次性(用完即扔)的，那么控制器单元可以总 是保持清洁。然而，所述具有线缆、信号产生电路等的控制器单元并不便 宜，且实际上难以将控制器单元形成为一次性的装置。
与上述化学液体注射器一起使用的诊断成像设备包括使用磁性的MRI 设备和MRA设备。如果包括控制器主体(所述控制器主体包含通过由导体 形成的线缆连接到化学液体注射器主体的各种电路)的控制器位于所述诊 断成像设备附近，那么所述控制器将削弱诊断成像设备的磁场。
考虑到上述问题做出本发明，且本发明的目的是提出一种控制器，所 述控制器可以总是容易地保持清洁并可以靠近使用磁性的诊断成像设备 使用。
解决问题的手段
本发明提出了一种控制器，所述控制器用于控制安装在可移动设备主 体上的可移动机构的操作。根据第一方面的控制器包括控制器主体、光纤、 发光元件、波长可变机构、光接收元件、和驱动控制装置。
所述控制器主体与设备的主体分开地形成。所述光纤是柔性的并具有 连接到所述控制器主体的一端和连接到所述设备的主体的另一端。所述发 光元件安装在所述控制器主体上并发出光线，所述光线进入所述光纤的一 端。所述波长可变机构安装在所述控制器主体上，并根据手动操作改变由 所述发光元件发出并进入所述光纤的一端的光线的波长。所述光接收元件 安装在所述设备的主体上、并检测从所述光纤的另一端发出的光线的波 长。所述驱动控制装置安装在所述设备的主体上并根据所述光接收元件的 检测结果控制所述可移动机构的操作。
根据本发明第二方面的控制器包括：控制器主体、第一光纤、发光元 件、第二光纤、波长可变机构、光接收元件、和驱动控制装置。所述第一 光纤是柔性的并具有连接到所述设备的主体的一端和连接到所述控制器 主体的另一端。所述发光元件安装在控制器主体上并发出光线，所述光线 进入所述第一光纤的一端。所述第二光纤是柔性的并具有连接到所述控制 器主体的一端和连接到所述设备的主体的另一端，且从所述第一柔性光纤 的另一端发出的光线进入所述控制器主体的一端。所述波长可变机构安装 在所述控制器主体上并根据手动操作改变从所述第一光纤的另一端发出 并进入所述第二光纤的一端的光线的波长。所述光接收元件安装在所述设 备的主体上、并检测从所述第二光纤的另一端发出的光线的波长。
由此，在本发明控制器的第一/第二方面，当通过光纤连接到设备的 主体的控制器主体的波长可变机构被手动操作时，由可移动设备的主体的 光接收元件检测到的光线的波长被改变以产生驱动控制信号。结果，设备 的主体的可移动机构的操作根据控制器主体的手动操作得到控制。另外， 在本发明的第一/第二控制器中，控制器主体和设备的主体没有通过由导 体形成的线缆彼此连接，且在第二控制器中，所述控制器主体不包括具有 复杂结构并昂贵的各种电路等。
本发明中提到的各种装置可以布置成执行它们的功能，并可以包括用 于执行预定的功能的专用软件、数据处理设备(其预定功能由计算机程序 给出)、在数据处理设备内根据计算机程序执行的预定功能、或它们的组 合。
本发明中提到的各种装置不必是分开的实体。多个装置可以构造为一 个部件、某一装置可以是另一装置的一部分、或某一装置可以具有与另一 装置的一部分重叠的部分。
发明效果
在本发明的控制器中，所述设备的主体的可移动机构的操作可以根据 控制器主体的手动操作得到控制。在本发明的第一/第二控制器中，因为 控制器主体和设备的主体没有通过由导体形成的线缆连接，所以它们可以 在利用磁性的诊断成像设备附近使用。在第二控制器中，因为控制器主体 不包括具有复杂结构且昂贵的各种电路等，所以所述控制器主体可以使用 消毒剂或熏蒸消毒，或可以是一次性的。
附图说明
图1是显示根据本发明实施例的控制器的内部结构的横截面视图；
图2是显示控制器的控制器单元的横截面视图，所述控制器单元从对 应于设备主体的注射控制单元移去；
图3是显示化学液体注射器的外观的透视图；
图4是显示如何将液体注射管安装在化学液体注射器的注射头上的透 视图；
图5是显示诊断成像系统的外观的透视图；
图6是显示诊断成像系统的电路结构的框图；
图7是显示变型中的控制器单元的内部结构的分解透视图；
图8是显示变型中的控制器单元的内部结构的分解透视图；和
图9是显示变型中的控制器单元的内部结构的分解透视图。
标号说明
100 化学液体注射器
101 注射控制单元(对应于设备主体)
114 注射管驱动机构(用作可移动机构)
130 计算机块(用作驱动控制装置)
300 液体注射管
310 筒部件
320 活塞部件
400 控制器
401 发光元件
402 光接收元件
410、500 控制器单元
420、502 控制器主体
421 透光板(用作波长可变元件)
422、513 手动操作部件
431 第一光纤
432 第二光纤
520 快门部件(用作光路的打开/关闭机构)
具体实施方式
实施例的构造
下面将参照附图描述本发明的实施例。如图5和6中所示，所述实施例 的诊断成像系统1000具有用作可移动设备的化学液体注射器100和用作诊 断成像设备的MRI设备200。化学液体注射器100和MRI设备200有线连接。
如图3中所示，化学液体注射器100包括对应于设备主体的注射控制单 元101，和注射头110，所述注射控制单元101和注射头110构造为分开的构 件。注射控制单元101和注射头110通过通信电缆120有线连接。注射头110 通过可移动臂122连接到小脚轮支架121的顶端。注射头110的头部主体111 在上表面上具有凹入部分112。
液体注射管300包括筒部件310和活塞部件320，其中活塞部件320可滑 动地插入到筒部件310内。筒部件310和活塞部件320分别具有形成在它们 尾端的外圆周内的筒凸缘311和活塞凸缘321。筒部件310具有形成在其封 闭的前端的导管312。
在所述实施例的诊断成像系统1000中，液体注射管300填充有造影剂 作为适于MRI设备200的液体。当化学液体注射器100将造影剂从液体注射 管300注射到患者体内时，MRI设备200捕获患者的诊断影像。
在所述实施例的化学液体注射器100中，可打开和可关闭的注射管保 持机构113形成在注射头110的凹入部分112的前面部分内。注射管保持机 构113可移动地保持液体注射管300的筒凸缘311。用作可移动机构的注射 管驱动机构114设置在注射头110的凹入部分112的后面的部分内。注射管 驱动机构114保持并滑动液体注射管300的被保持在凹入部分112内的活塞 部件320。注射管驱动机构114具有作为驱动源的超声马达116并使用螺杆 机构(没有示出)等滑动活塞部件320。
另一方面，如图3中所示，注射控制单元101具有操作面板103、液晶 显示器104、扬声器单元105等，它们都设置在单元主体106的外表面上。 如图1和2中所示，控制器单元400与注射控制单元101一体形成。
如图6中所示，注射控制单元101包含计算机块130，所述计算机块130 用作控制器400的驱动控制装置。计算机块130连接到相应部分，例如操作 面板103、液晶显示器104、扬声器单元105、超声马达116、发光元件401、 和光接收元件402。
计算机块130由所谓的单片微机形成，所述单片微机设置有例如CPU (中央处理单元)131、ROM(只读存储器)132、RAM(随机存取存储器) 133、通信I/F(接口)134等。
计算机程序安装在ROM132内。CPU131根据计算机程序执行各种类型的 处理以集成和控制化学液体注射器100的相应部分。尽管例如超声马达116 和扬声器单元105的相应部分通过驱动电路等实际连接到计算机块130，但 是这里显示为直接连接以简化描述。
控制器400具有发光元件401、光接收单元402、和控制器单元410。控 制器单元410具有作为主要构件的控制器主体420和光缆430。注射控制单 元101具有光学插座(optical socket)141，所述光学插座141作为具有 形成在注射控制单元101的外表面内的预定形状的凹入部分。发光元件401 和光接收元件402放置在光学插座141内。
发光元件401包括与准直仪光学系统组合的电灯泡(没有示出)，并且 例如发出在预定波长带内的准直光束。光接收元件402包括，例如，对应 于用于RGB(红色、绿色和蓝色)的滤色器的三个光电二极管(没有示出)。 从被接收的光线的、由三个光电二极管中的每一个检测到的强度，被接收 的光线的波长由计算机块130检测。
控制器单元410的光缆430包括并联的第一光纤431和第二光纤432。光 学插头(optical plug)433与光缆430的尾端一体连接。光学插头433可 移去地连接到光学插座141。当光学插头433插入到光学插座141内时，第 一光纤431的端部与发光元件401相对并光学连接(即，耦合)到发光元件 401，且第二光纤432的端部与光接收元件402相对并光学连接(即，耦合) 到光接收元件402。
控制器主体420形成为具有细长的盒子形状并连接到光缆430的前端。 在控制器主体420内，第一和第二光纤431、432的端部彼此相对。第一和 第二光纤431和432的尾端一体连接到连接光学系统435，用于实现发光元 件401与光接收元件402之间的光学连接(即，耦合)。第一和第二光纤431 和432的前端一体连接到连接光学系统436，用于实现第一和第二光纤431 和432之间的光学连接(即，耦合)。
用作波长可变元件的细长透光板421安装在控制器主体420上，并在纵 向方向上可滑动地放置在第一和第二光纤431和432的相对的前端之间的 空间内。透光板421例如由按顺序纵向布置的、用于RGB的滤色器形成，并 在它的不同部分透射不同波长的光线。
如图3中所示，手动操作部件422放置在控制器主体420的外表面上并 通过狭缝形状的通孔423连接到透光板421。当控制器主体420的手动操作 部件422被手动滑动时，透光板421被相应地滑动以改变从第一光纤431发 出并进入第二光纤432的光线的波长。
控制器单元410的各个部分由例如工程塑料等的材料制成，所述工程 塑料提供足够的耐腐蚀性、耐热性、和强度，并且所述工程塑料不受到磁 性的影响。
实施例的操作
下面顺序描述上述结构的实施例的诊断成像系统1000的操作。首先， 如图5中所示，化学液体注射器100的注射头110靠近MRI设备200的诊断成 像单元201，且填充有例如造影剂的液体的液体注射管300事先准备以便与 延伸管(没有示出)等一起使用。
然后，液体注射管300通过延伸管等连接到在诊断成像单元201内的患 者(没有示出)。液体注射管300安装到化学液体注射器100的注射头110上。 在此状态下，当操作者开始在注射控制单元101的操作面板103上的操作等 时，计算机块130检测到所述操作并驱动发光元件401。
发光元件401发出光线，所述光线然后进入控制器单元410的第一光纤 431的尾端并从第一光纤431的前端出来。所述光线穿过透光板421，所述 透光板421可以改变光线的波长。所述具有被透光板421改变的波长的光线 进入第二光纤432的前端并从第二光线纤维432的尾端出来。从第二光线纤 维432的尾端出来的光线被光接收元件402检测到，并且被检测到的光线的 波长由计算机块130确定。
在初始状态，因为手动操作部件422被操作者(没有示出)放置成靠 近控制器主体420的通孔423的尾端，光线穿过RGB透光板421内的颜色B的 部分，且B颜色被计算机块130检测到。响应于所述检测结果，计算机块130 控制超声马达116以停止它的操作，从而注射管驱动机构114在初始状态没 有不必要地受到驱动。
在所述状态之后，操作者将手动操作部件422滑动到控制器主体420的 通孔423的中心附近。然后，光线穿过在透光板421内的颜色G的部分，且 颜色G被计算机块130检测到。响应于所述检测结果，计算机块130以低速 操作注射管驱动机构114以便将液体以低速从液体注射管300注射到患者 体内。
在所述状态之后，操作者将手动操作部件422滑动到控制器主体420的 通孔423的前端附近。然后，光线穿过在透光板421内的颜色R的部分，且 颜色R被计算机块130检测到。响应于所述检测结果，计算机块130以高速 操作注射管驱动机构114以便将液体以高速从液体注射管300注射到患者 体内。
实施例的效果
在所述实施例的诊断成像系统1000的化学液体注射器100内，控制器 主体420的手动操作部件422可以被手动操作，以便利用注射头110的注射 管驱动机构114如上所述地遥控液体注射。
在所述实施例的化学液体注射器100内，控制器单元410不包括发光元 件401、光接收单元402、或线缆，并由此不对磁场产生影响。由此，化学 液体注射器100可以容易地在MRI设备200附近使用。
在所述实施例的化学液体注射器100内，手动操作的控制器单元410可 移动地安装在注射控制单元101上，且控制器单元410不包括发光元件401、 光接收元件402、或线缆。由此，控制器单元410可以从注射控制单元101 移除并可以使用消毒剂或煮沸进行消毒。结果，手动操作的控制器单元410 可以总是保持清洁。
另外，因为不包括发光元件401、光接收元件402、或线缆的控制器单 元410相当便宜，所以控制器单元410可以是用后即可丢弃的、并且在控制 器单元410被使用一次或几次之后可以被容易地丢弃。结果，控制器单元 410可以更加可靠地保持清洁。
实施例的修改(或变型)
本发明无论如何不限于上述实施例，而是在不偏离本发明的保护范围 的情况下可以对上述实施例做出各种改变和修改。例如，在上述实施例中， 化学液体注射器100被显示为可移动设备(控制器单元410安装在其上以控 制其操作)的示例。然而，本发明可应用到各种类型的可移动设备上。
在上面实施例中，透光板421明显地被分段用于多种颜色，且注射管 驱动机构114的操作基于所述颜色以多个步骤控制。例如，透光板421可以 被无级地(或连续地)涂上颜色，且注射管驱动机构114的操作可以基于 所述颜色被无级地控制。
在上面实施例中，透光板421与手动操作部件422的手动操作相关联移 动。例如，透光板421可以被固定且第一和第二光纤431和432的端部可以 被移动。可以移动第一和第二光纤431和432中的一个的端部。
在上面实施例中，细长的透光板421在控制器主体420内在纵向方向上 被可滑动地支撑且与手动操作部件422一起滑动。例如，盘状透光板可以 被可旋转地支撑并与手动操作部件一起旋转(没有示出)。
在上面实施例中，透光板421用作用于改变光线波长的波长可变元件 的示例。作为这种波长可变元件，例如，可以使用在不同部分反射具有不 同波长的光线的反射板、或者在不同部分透射或反射具有不同波长的光线 的棱镜(没有示出)。
在上面实施例中，透光板421和手动操作部件422可滑动地简单安装在 控制器主体420上。例如，可以形成由螺旋弹簧等形成的自动返回机构用 于将透光板421和手动操作部件422自动返回到初始位置。以这样的方式被 偏压的透光板421和手动操作部件422可以由预定结构的操作保持机构(没 有示出)可以释放地保持在操作状态。
在此情况下，释放操作保持机构使自动返回机构自动地将透光板421 和手动操作部件422返回到初始位置。由此，可以容易和可靠地执行初始 状态的复位。因为手动操作到预期位置的透光板421和手动操作部件422可 以被操作保持机构保持，所以操作状态可以如预期地被维持。
在上面实施例中，发光元件401和光接收元件402都被安装在注射控制 单元101上且它们中没有一个被包括在控制器单元410内。例如，发光元件 401可以被安装在控制器主体420(没有示出)上。在此情况下，例如电池 的电源需要被设置用于控制器主体420，但是控制器主体420和注射控制单 元101不需要通过线缆等连接，从而使得可以使对磁场的影响最小化。
在上面实施例中，只有一个液体注射管300被安装在注射头110上且只 有一个手动操作部件422被包括在控制器主体420内。可以的是，多个液体 注射管300被安装在注射头上、且多个(直到与液体注射管300的数量相同) 手动操作部件422被设置用于控制器主体420。
例如，在实际用于MRI设备200的一些化学液体注射器(没有示出)中， 用于造影剂的液体注射管和用于生理盐水的液体注射管平行放置在注射 头上。在这种情况下，两个手动操作部件422可以被安装到一个控制器主 体420上以分别遥控在注射头上的两个液体注射管。
在上面实施例中，在注射头110上的注射管驱动机构114的操作速度对 应于控制器单元410的被滑动的注射管驱动机构114的位置。例如，在注射 头110上的被滑动的注射管驱动机构114的位置可以与控制器单元410的被 滑动的手动操作部件422的位置匹配。
在上面实施例中，第一和第二光纤431和432在控制器主体420内被垂 直地弯曲并彼此相对。例如，用于垂直地反射光线的光学元件(没有示出) 可以用于形成光路且没有在控制器主体420内弯曲第一和第二光纤431和 432。
在上面实施例中，从光发射元件401发出的光线总是被光接收元件402 检测到。可以的是，将控制器主体420设置有通过手动操作起动和停止检- 测的机构。这种控制器的控制单元在后文中将参照图7-9简要描述。尽管 如在本发明的描述中示出地规定了前、后、左、右、上和下的方向，但是 为方便起见限定这些方向以便简单描述构件之间的相对关系，且当本发明 被实施时所述限定在制造中或实际使用中不限于任何方向。
在示例中示出的控制器单元500连接到光缆430。第一光纤431和第二 光纤432的尾端连接到光学元件501用于垂直弯曲光轴。光学元件501在控 制器主体502内被固定到左侧和右侧、并且彼此光学连接。
轴部件510在前后方向上可滑动地放置在控制器主体502的中心。轴部 件510被螺旋弹簧511向后偏压。在前后方向上延伸的长孔512在左右方向 上穿过轴部件510形成，且透光板421被放置在长孔512内。
由此，在第一和第二光纤431和432的尾端的光学元件501通过在轴部 件510内的透光板421彼此光学连接(即，耦合)。手动操作部件513被安装 在轴部件510的前端上并在控制器主体502的前端露出。如图9中所示，控 制器主体502的前端形成为双筒形状，且如图7中所示，手动操作部件513 的筒形后端可滑动地放置在控制器主体502的筒形部分之间的空间内。
用作光路打开/关闭机构的快门部件520在垂直方向上可回转地支撑 在控制器主体502的下部内。快门部件520被螺旋弹簧521向下偏压。通孔 522形成在快门部件520内。当快门部件520被螺旋弹簧521向下定位时，快 门部件520阻断第一和第二光纤431和432之间的光学连接。当快门部件520 通过手动操作向上定位时，第一和第二光纤431和432通过快门部件520的 通孔522彼此光学连接。
开口孔503形成在控制器主体502的下部内，且快门部件520在下部从 开口孔503露出。由不具有透光性的树脂制成的柔性盖子部件523被安装在 控制器主体502的开口孔503处并覆盖快门部件520。
在如上所述的控制器单元500内，当快门部件520没有被手动操作时， 第一和第二光纤431和432之间的光学连接被阻断。只有当快门部件520被 手动操作时，第一和第二光纤431和432才光学连接。
由此，想要使用控制器单元500的操作者例如用他的大拇指将手动操 作部件513向前移动到预期位置并用他的食指向上手动操作快门部件520。 然后，化学液体注射器100的光接收元件402检测到被移动的手动操作部件 513的对应的光线位置，从而检测结果被保持为数据以相应地执行操作。
当操作者释放快门部件520的手动操作时，快门部件520通过螺旋弹簧 521的偏压被降低到初始位置以阻断第一和第二光纤431和432之间的光学 耦合。化学液体注射器100根据被保持为数据的检测结果继续所述操作。
此时，当操作者释放手动操作部件513的手动操作时，透光板421通过 螺旋弹簧511的偏压与轴部件510一起向后移动到初始位置。因为第一和第 二光纤431和432之间的光学耦合被阻断，化学液体注射器100的操作没有 改变。
如上所述，在控制器单元500内，当快门部件520手动操作持续很短时 间且手动操作部件513被手动操作到预期位置时，可以将预期的操作状态 作为数据供给到化学液体注射器100。由此，操作者不必维持控制器单元 500的操作状态，且预期的操作状态可以作为数据在预期的时间安排内供 给到化学液体注射器100。
通过手动操作手动操作部件513且快门部件520被手动操作，所述连续 改变的操作状态可以作为数据供给到化学液体注射器100。
在如上所述的控制器单元500内，用于移动透光板421的手动操作部件 513从单元主体501露出到外面。如图9中所示，控制器主体502的前端形成 为双筒形状，且如图7中所示，手动操作部件513的筒形后端可滑动地放置 在筒形部分之间的空间内。由此，可以有利地防止外面的光进入第二光纤 432。
在上述控制器单元500内，快门部件520放置在单元主体501的开口孔 503处。因为开口孔503覆盖有由不具有透光率的树脂制成的柔性覆盖部件 523，所以快门部件520可以自由地手动操作、且可以有利地防止外部的光 进入第二光纤432。