WO2000064512A1 - Mechanical lock mechanism and injector head using the mechanism - Google Patents

Description

明細書 メカニカル口ック機構およびその機構を用いたインジェクタへッド 技術分野

この発明は、 メカニカル口ック機構およびその機構を用いたィンジェクタへッ ドに関し、 より特定的には、 メカニカルロック機構およびその機構を用いたイン ジェクタへッドの小型化を図るための構造の改良に関するものである。 背景技術

近年、 人体の機能を検査する装置としてさまざまなものが開発されている。 そ の中の 1つに、 人体の循環器の機能を診断するための循環器 X線診断装置がある。 この循環器 X線診断装置においては、 患者に造影剤を注入するためのィンジェク タへッドが用いられる。

一般的なインジェクタヘッ ドの構造によれば、 造影剤が封入されたシリンジ内 のビストンを移動させるためのプランジャの移動を機械的に制限するための安全 装置が設けられている。 この安全装置をインジュクタヘッドに設けた場合、 イン ジェクタへッドは大型化する傾向にある。

一方、 特開平 1 0— 2 4 4 0 0 2号公報に開示されるインジェクタへッドにお いては、 プランジャと同軸に配置され、 プランジャの軸方向に摺動するメカ二力 ルストッパを設けることにより、 インジュクタへッドの小型化を図る構造が採用 されている。

しかしながら、 上述した従来のインジェクタヘッドの構造によれば、 最も大き いトルクを有するプランジャ自体を、 メカ二カルストツパを用いて機械的に停止 させる構造が採用されている。 そのため、 メカニカルストッパによりプランジャ を機械的に停止させたときに、 プランジャ、 メカニカルストッパその他の部品に 加わる応力は大きくなる。

その結果、 プランジャ等の応力が加わる部品の強度設計においては、 この応力 に耐えることが設計基準となり、 これら部品の大型化を避けることができない。 その結果、 インジェクタヘッドの小型化を図る点で、 限界が生じている。

したがって、 この発明の目的は、 メカニカルロック機構およびその機構を用い たインジ Xクタへッドの機械的な安全機構を保持したまま、 メカニカルロック機 構およびその機構を用いたインジュクタヘッドのさらなる小型化および簡略化を 図ることを目的とする。 発明の開示

この発明に基づいたメカニカルロック機構においては、 往復運動が可能な可動 軸を停止させるためのメカニカル口ック機構であって、 上記可動軸に往復運動を 与えるため、 駆動装置の回転運動を所定方向の運動に変換するための可動軸駆動 装置と、 予め定められた位置を超えて上記可動軸が移動したときに、 上記駆動装 置の回転軸の回転を機械的な動作により制止させるための安全装置とを備える。 このように、 駆動装置の回転軸に生じるトルクは、 可動軸に生じるトルクより も遥かに小さいため、 駆動装置の回転軸の回転を機械的な動作により制止するこ とで、 小さな力で可動軸の移動を停止させることが可能になる。 したがって、 安 全装置を構成する部品に加わる応力も小さくなり、 これら部品の小型化、 それに 伴なうメカニカル口ック機構の小型化を図ることが可能になる。

また、 上記発明を好ましい状態で実施するために、 以下に示す構成が採用され る。 上記安全手段は、 上記駆動装置の回転軸の回転を制止可能なように上記回転 軸の近傍に設けられるロック装置と、 予め定められた位置を超えて上記可動軸が 移動したときに、 上記口ック装置が上記回転軸を制止するように上記口ック装置 を機械的に作動させるトリガ装置とを備える。

また、 上記ロック装置は、 上記回転軸の回転を制止する第 1の位置と、 前記回 転軸の回転を開放する第 2の位置との間を選択可能なように設けられ、 上記トリ ガ装置は、 上記可動軸の移動終端を機械的に検出するための検出機構と、 予め定 められた位置を超えて上記可動軸が移動した場合に、 上記検出機構により上記口 ック装置を第 1の位置とするリンク機構とを備える。

この構成により、 可動軸の位置の検出を機械的な構造のみからなる検出機構に より実現可能としているため、 電気的な制御の故障に関わらず、 メカニカルロッ ク機構の操作の安全性を図ることができる。

この発明に基づいたインジヱクタへッドにおいては、 内部に造影剤を封入する シリンジが装着されるインジェクタへッドであって、 上記シリンジ内のビストン の移動方向に往復運動可能なブランジャと、 上記ブランジャに往復運動を与える ため、 モータの回転運動を直線運動に変換するためのプランジャ駆動装置と、 予 め定められた位置を超えて上記プランジャが移動したときに、 上記モータの回転 軸の回転を機械的な動作により制止させるための安全装置とを備える。

このように、 モータの回転軸に生じるトルクは、 プランジャに生じるトルクよ りも遥かに小さいため、 モータの回転軸の回転を機械的な動作により制止するこ とで、 小さな力でプランジャの移動を停止させることが可能になる。 したがって、 安全装置を構成する部品に加わる応力も小さくなり、 これら部品の小型化、 それ に伴なうインジェクタヘッドの小型化を図ることが可能になる。

また、 上記発明を好ましい状態で実施するために、 以下に示す構成が採用され る。 上記安全装置は、 上記モータの回転軸の回転を制止可能なように上記回転軸 の近傍に設けられるロック装置と、 予め定められた位置を超えて上記プランジャ が移動したときに、 上記口ック装置が上記回転軸を制止するように上記口ック装 置を機械的に作動させるトリガ装置とを備える。

また、 好ましくは、 上記ロック装置は、 上記回転軸の回転を制止する第 1の位 置と、 上記回転軸の回転を開放する第 2の位置との間を選択可能なように設けら れ、 上記トリガ装置は、 上記プランジャの移動終端を機械的に検出するための検 出機構と、 予め定められた位置を超えて上記プランジャが移動した場合に、 上記 検出機構により上記口ック装置を第 1の位置とするリンク機構とを備える。

この構成により、 プランジャの位置の検出を機械的な構造のみからなる検出機 構により実現可能としているため、 電気的な制御の故障に関わらず、 インジェク タヘッドの操作の安全性を図ることができる。

また、 上記メカニカルロック機構およびインジェクタヘッドにおいて、 さらに 好ましい態様として、 上記ロック装置は、 上記回転軸の周囲に設けられ、 上記回 転軸に面する側に上記回転軸の所定回転方向に沿つて徐々に回転軸中心との距離 が短くなる摺動面を有する溝部を含む固定口ックリングと、 上記溝部に配置され るロックピンと、 上記溝部において、 上記摺動面の上記回転軸との距離が最も短 くなる面と上記回転軸との間に上記口ックピンを位置させて楔効果により上記回 転軸の回転を制止する第 1の位置と、 上記回転軸の回転を開放する第 2の位置と の間を移動可能なように上記口ックピンを保持する可動口ックリングとを備える。 また、 上記検出機構は、 上記駆動装置または上記モータの回転に従動して回転 する従動回転軸と、 上記従動回転軸の回転中心と同一回転中心を有する本体プレ —トと、 上記本体プレートの周縁部に支持される第 1歯車機構を介在して上記従 動回転軸の回転が伝達される、 上記従動回転軸の回転中心と同一回転中心を有す る第 1歯車と、 上記従動回転軸の回転中心と同一回転中心を有するとともに、 独 自の回転制御機構を有し、 上記第 1歯車に対向配置される第 2歯車とを含み、 上 記第 1歯車および上記第 2歯車のいずれか一方の歯車の、 他方の歯車に対向する 面には、 他方の歯車に向けて突出するピンが設けられ、 他方の歯車の、 一方の歯 車に対向する面には、 上記ピンを受入可能に、 かつ、 ピンの回転軌跡に沿った、 両端部を有するリング状のガイ ドスリットが設けられ、 上記リンク機構は、 上記 可動ロックリングに設けられる係合ピンと、 上記ロックピンが第 1の位置となる ように上記可動口ックリングを回転させるように所定の軸を中心に回動可能に設 けられ、 一端が上記係合ピンに係合する作動機構と、 一端が上記本体プレートの 周縁部に自在継手により連結され、 他端が上記作動機構の他端に自在継手により 連結されるリンクバーとを有する。

また、 上記作動機構は、 上記作動機構の移動を電気的な信号に変換する電気信 号発生装置を有する。

また、 上記トリガ装置は、 上記可動軸または上記プランジャのストロークを制 限する装置を有する。 図面の簡単な説明

図 1は、 この発明に基づいた実施の形態におけるインジェクタへッドの内部構 造を明確に示すために、 主要部品を分解した状態を示す分解図である。

図 2は、 この発明に基づいた実施の形態 1におけるロック装置 1 0 0の構成を 説明するための分解図である。 図 3 Aおよび図 3 Bは、 この発明に基づいた実施の形態 1におけるロック装置 1 0 0を組立てた状態の、 図 2中 X— X線矢視断面図である。

図 4 Aおよび図 4 Bは、 この発明に基づいた実施の形態におけるインジェクタ ヘッドの可動ロックリング 6の図であり、 図 4 Aは正面図であり、 図 4 Bは平面 図である。

図 5は、 この発明に基づいた実施の形態におけるインジェクタへッドの固定口 ックリング 8の正面図である。

図 6は、 この発明に基づいた実施の形態におけるインジェクタへッドの作動機 構の構造を示す斜視図である。

図 7は、 この発明に基づいた実施の形態におけるインジェクタヘッドの電気信 号変換機構 7 0 0の概略構成を示す正面図である。

図 8は、 図 1中 V線矢視に対応する検出機構 2 1 0の動作を模式的に示した第 1の図である。

図 9は、 図 8の状態におけるプランジャ 2 0の位置を説明するための模式図で ある。

図 1 0は、 図 1中 V線矢視に対応する検出機構 2 1 0の動作を模式的に示した 第 2の図である。

図 1 1は、 図 1中 V線矢視に対応する検出機構 2 1 0の動作を模式的に示した 第 3の図である。

図 1 2は、 図 1中 V線矢視に対応する検出機構 2 1 0の動作を模式的に示した 第 4の図である。

図 1 3は、 図 1 2の状態におけるプランジャ 2 0の位置を説明するための模式 図である。

図 1 4は、 図 1中 V線矢視に対応する検出機構 2 1 0の動作を模式的に示した 第 5の図である。

図 1 5 Aおよび図 1 5 Bは、 図 1 4の状態におけるリンク機構 2 2 0の動作を 説明するための模式図である。

図 1 6は、 電気信号変換機構 7 0 0の動作を示す模式図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 この発明に基づいた実施の形態におけるメカニカル口ック機構について、 この機構を医療用のインジェクタへッドに適用した場合について説明する。 まず、 図 1を参照して、 本発明に基づいた実施の形態におけるインジェクタへッド 1 0 0 0の構造について説明する。

なお、 図 1においては、 内部構造を明確に示すために、 主要部品を分解した状 態を示すとともに、 これらの主要部品を支持するためのフレームおよびプランジ ャの位置制御用のポテンションメータ等の図示は省略する。 また、 このインジェ クタヘッド 1 0 0 0には、 内部に造影剤が封入されたシリンジ 1が装着されるも のとする。

[インジェクタヘッド 1 0 0 0の構造]

この実施の形態におけるインジェクタへッド 1 0 0 0は、 シリンジ 1内のビス トン 1 aの移動方向に往復運動可能な可動軸としてのプランジャ 2 0と、 このプ ランジャ 2 0に往復運動を与えるため、 駆動装置としてのプランジャモータ 2の 回転運動を直線運動に変換するためのプランジャ駆動装置 5 0 0と、 予め定めら れた位置を超えてプランジャ 2 0が移動したときに、 プランジャモータ 2の回転 軸 2 aの回転を機械的な動作により制止させるための安全手段としての安全装置 6 0 0とを備える。

[ 1 ]プランジャ駆動装置 5 0 0

プランジャモータ 2の回転軸 2 aには、 ピニオン 4が取付けられる。 ピニオン

4は、 胴体部 4 aとピニオンギア 4 aとを有し、 胴体部 4 aに回転軸 2 aが嵌合 する。 また、 好ましくは、 胴体部 4 aは、 回転軸 2 aに対して切離しが容易で、 外部からの衝撃を吸収できるカップリング構造が採用される。

プランジャモータ 2の回転軸 2 aの回転は、 ピニオンギア 4 b、 回転軸 1 4に 取付けられたギア （大） 1 4 a、 ギア （小） 1 4 bおよび従動回転軸 1 6に取付 けられたギア 1 6 aからなる歯車列により、 ボ一ルスクリュ 1 8に伝達される。 ボールスクリュ 1 8には、 内周面にネジが設けられたプランジャベース 2 0 aが 嚙合う。 以上の構成により、 プランジャモ一タ 2の回転運動がプランジャ 2 0の 直線運動に変換される。 [ 2 ]安全装置 6 0 0

安全装置 6 0 0は、 プランジャモータ 2の回転軸 2 aの回転を制止可能なよう に回転軸 2 aに設けられるロック装置 1 0 0と、 予め定められた位置を超えてプ ランジャ 2 0が移動したときに、 ロック手段 1 0 0が回転軸 2 aを制止するよう に口ック装置 1 0 0を機械的に作動させるトリガ装置 2 0 0とを備える。

( 1 ) ロック装置 1 0 0の具体的な構成

ロック装置 1 0 0の具体的な構成について、 図 1、 図 2および図 3 Aおよび図 3 Bを参照して説明する。 なお、 図 2は、 ロック装置 1 0 0の構成を説明するた めの分解図であり、 図 3 Aおよび図 3 Bは、 ロック装置 1 0 0を組立てた状態の、 図 2中 X— X線矢視断面図である。

フレーム 8 0 (図 2参照） に設けられた回転軸穴 8 0 aに、 プランジャモータ 2の回転軸 2 aが挿入された状態で、 ピニオン 4の胴体部 4 aが回転軸 2 aに嵌 合される。 ピニオン 4の胴体部 4 aの外周面には、 回動可能に可動ロックリング 6が配置される。

可動ロックリング 6の外周面には、 固定ロックリング 8が配置され、 この固定 ロックリング 8は、 固定ロックリング 8に設けられた取付穴 8 dおよびフレーム 8 0 (図 2参照） に設けられた取付穴 8 0 bを利用して、 取付ボルト 1 2により フレーム 8 0に固定される。 可動ロックリング 6の収容部 6 c (詳細については 後述） と、 固定ロックリング 8の凹部 8 b (詳細については後述） との間には、 ロックピン 1 0が収容される。

可動口ックリング 6には、 図 1中 D 1方向への回転を制限するためのコイルバ ネ 6 dが設けられている。

なお、 可動口ックリング 6、 固定口ックリング 8および口ックピン 1 0は、 精 度と強度とを満足する必要があるため、 軸受け等に用いられる材料、 たとえば焼 き入れした鋼材を用いることが好ましい。

可動ロックリング 6の詳細な構造について、 図 4 Aおよび図 4 Bを参照して説 明する。 図 4 Aは可動ロックリング 6の正面図、 図 4 Bは可動ロックリング 6の 平面図である。 可動ロックリング 6は、 リング形状の可動リング本体 6 aと、 可 動リング本体 6 aの一方面側に、 1 8 0 ° 対向する位置に設けられる係合ピン 6 bと、 可動リング本体 6 aの他方面側に、 1 8 0 ° 対向する位置に設けられ、 係 合ピン 6 bとは 9 0 ° ずれた位置に設けられる収容部 6 cとを有する。 この収容 部 6 cには、 上述したように口ックピン 1 0が収容される。

固定ロックリング 8の詳細な構造について、 図 5を参照して説明する。 図 5は 固定ロックリング 8の正面図である。 固定ロックリング 8はリング形状の固定リ ング本体 8 aと、 凹部 8 bと、 取付穴 8 dとを有する。 凹部 8 bは、 プランジャ モータ 2の回転軸 2 aの所定回転方向 （図中矢印 A 1方向） に沿って徐々に回転 軸中心 Cとの距離 （図中距離 L 1 ) が短くなる摺動面 8 cを有する。

上記構成よりなるロック装置 1 0 0において、 図 3 Aに示す状態は、 可動ロッ クリダン 6が、 ピニオン 4および回転軸 2 aの回転を開放する位置 （第 2の位 置） を示し、 図 3 Bに示す状態は、 可動ロックリグン 6を図中矢印 D 1方向に回 転させることにより、 摺動面 8 cと回転軸 2 aを含むピニオン 4との距離が最も 短くなる面と、 ピニオン 4との間にロックピン 1 0を位置させて楔効果により回 転軸 2 aを含むピニオン 4の回転を固定する位置 （第 1の位置） を示している。 このように、 可動ロックリグン 6を係合ピン 6 bを用いて回転させることにより、 可動口ックリダン 6の第 1の位置と第 2の位置とが選択可能に構成されている。

( 2 ) トリガ装置 2 0 0の具体的な構成

トリガ装置 2 0 0の具体的な構成について、 図 1を参照して説明する。 トリガ 装置 2 0 0は、 プランジャ 2 0の移動終端を機械的に検出するための検出機構 2 1 0と、 予め定められた位置を超えてブランジャ 2 0が移動した場合に、 検出機 構 2 1 0により上記口ック装置 1 0 0を第 1の位置とするリンク機構 2 2 0とを 含む。

( i ) 検出機構 2 1 0の具体的な構成

検出機構 2 1 0の具体的な構成について、 図 1を参照して説明する。 なお、 後 述するス トッププレート 2 6とプランジャプレート 2 8との位置制御用のポテン シヨンメータ等の図示は省略する。 プランジャモータ 2の回転に従動する従動回 転軸 1 6が設けられる。

この従動回転軸 1 6の回転中心と同一回転中心を有する第 1本体プレ一ト 2 2 および第 2本体プレート 2 4が、 所定の間隔を隔てて配置される。 第 1本体プレ ート 2 2および第 2本体プレート 2 4は一体として回転可能なように、 第 1本体 プレート 2 2に設けられる取付けボス 2 4 bおよび第 2本体プレート 2 4に設け られる取付け穴 2 4 bを利用して、 取付けボルト 3 0により第 1本体プレート 2 2に第 2本体プレート 2 4が取付けられる。 また、 第 1本体プレート 2 2には軸 穴 2 2 a、 第 2本体プレート 2 4には軸穴 2 4 aが設けられ、 この軸穴 2 2 aお よび軸穴 2 4 aを、 従動回転軸 1 6が回転可能に貫通する。

第 1本体プレート 2 2および第 2本体プレート 2 4の間には、 従動回転軸 1 6 の回転中心と同一回転中心を有する第 1歯車としてのプランジャプレート 2 8と 第 2歯車としてのストッププレート 2 6とが配置される。 プランジャプレート 2 8には軸穴 2 8 a、 ス トッププレート 2 6には軸穴 2 6 aが設けられ、 この軸穴 2 8 aおよび軸穴 2 6 aを、 従動回転軸 1 6が回転可能に貫通する。

プランジャブレート 2 8の周囲には、 ギア 2 8 bが設けられており、 従動回転 軸 1 6の回転は、 ピニオン 3 2および衛星歯車 3 4からなる第 1歯車機構を介在 してプランジャブレ一ト 2 8に伝達される。 衛星歯車 3 4は、 ピニオン 3 2と嚙 合うギア 3 4 a、 ギア 2 8 bと D歯合うギア 3 4 b、 およびギア 3 4 a、 ギア 3 4 bを支持する回転軸 3 4 cを有する。 衛星歯車 3 4は、 回転軸 3 4 cを中心に回 転可能に、 第 1本体プレート 2 2および第 2本体プレート 2 4の周縁部設けられ た軸穴 2 4 cに支持される。

プランジャブレート 2 8のストッププレート 2 6に対向する面には、 第 2歯車 2 6に向けて突出するブランジャピン 2 8 cが設けられる。 ストッププレート 2 6のプランジャブレ一ト 2 8に対向する面には、 プランジャピン 2 8 cを受入可 能に、 かつ、 第 1端部 2 6 dおよび第 2端部 2 6 eを有しプランジャピン 2 8 c の回転軌跡に沿ったリング状のガイ ドスリット 2 6 cが設けられる _c

ストッププレート 2 6の周囲には、 ギア 2 6 cが設けられており、 ストッププ レート 2 6の回転制御機構として、 メカニカルモータ 3 6、 およびこのメカ二力 ルモータ 3 6の回転軸 3 6 aに取付けられギア 2 6 cに嚙合う制御ギア 3 8を有 する。 ここで、 メカニカルモータ 3 6には、 ストッププレート 2 6の回転を阻止 する役割を兼用させるため、 ギア一ドモータを用いるのが好ましい：

また、 上記プランジャブレート 2 8にプランジャピン 2 8 cを設け、 ストッァ プレート 2 6にガイ ドスリット 2 6 cを設けるようにしたが、 プランジャプレー ト 2 8にガイ ドスリット 2 6 cを設け、 ストッププレート 2 6にプランジャピン 2 8 cを設けるようにすることも可能である。 また、 ガイ ドスリット 2 6 cをプ ランジャピン 2 8 cに置換えることも可能である。

( i i ) リンク機構 2 2◦の具体的な構成

リンク機構 2 2 0の具体的な構成について、 図 1、 および図 6を参照して説明 する。 なお、 図 6は作動機構 （後述） の構造を示す斜視図である。

上記可動口ックリング 6に設けられるた係合ピン 6 bに係合する、 キックプレー ト 4 2と、 一端においてこのキックプレート 4 2をビス 5 0を用いて支持するリ ンクピン 4 0と力 軸 X I (図 1参照） を中心として回動可能にフレーム 8 0に 取付けられている。

リンクピン 4 0の他端には、 自在継手 4 8によりリンクバ一 4 4の他端が連結 されている。 図 6中に示すように、 リンクバー 4 4が A 1方向に移動した場合、 リンクピン 4 0は軸 X 1を中心として B 1方向に回動するとともに、 キックプレ —ト 4 2は軸 X 1を中心として C 1方向に回動する。 また、 リンクバー 4 4が A 2方向に移動した場合、 リンクピン 4 0は軸 X 1を中心として B 2方向に回動す るとともに、 キックプレート 4 2は軸 X 1を中心として C 2方向に回動する。 一方、 リンクバー 4 4の一端は、 自在継手 4 6により第 1本体プレート 2 2の 周縁部に取付けられている。 なお、 リンクバー 4 4の連結に自在継手 4 6， 4 8 を採用したのは、 第 1本体ブレート 2 2は回転するため、 第 1本体プレート 2 2 の動きを正確にリンク機構 2 2 0に伝達する必要から、 遊びの少ない継手が要求 されるからである。

上記構成からなるリンク機構 2 2 0においては、 図 1を参照して、 第 1本体プ レート 2 2によりリンクバ一 4 4が A 1方向に引上げられると、 キックプレート 4 2は軸 X 1を中心として C 1方向に回動する。 これにより、 可動ロックリング 6が D 1方向に回転し、 口ックピン 1 0が第 1の位置となる。

ここで本実施の形態においては、 リンク機構 2 2 0の動作を電気的信号として 取出すための電気信号変換機構 7 0 0が採用されている。 以下、 この電気信号変 換機構 7 0 0について図 1および図 7を参照して説明する。 なお、 図 7は電気信 号変換機構 7 0 0の概略構成を示す正面図である。

リンクピン 4 0を上下から挟み込むようにスィツチプレート 5 2， 5 4が設け られている。 スィッチプレート 5 2， 5 4の一端には、 ビス 6 6， 6 8を用いて コイルバネ 7 0が取付けられている。 スィッチプレート 5 2， 5 4の他端は、 そ れぞれビス 5 6， 5 8を用いて、 フレーム （図示省略） に対してビス 5 6， 5 8 を中心として取付けられている。 したがって、 スィッチプレート 5 2は図中 Ε 1 方向に回動可能であり、 スィツチブレート 5 4は図中 Ε 2方向に回動可能である。 スィッチプレート 5 2， 5 4のそれぞれには、 通常状態において、 マイクロス イッチ 6 0， 6 2がリンクピン 4 0に当接した状態で取付けられている。 マイク ロスイッチ 6 0， 6 2には、 リンクピン 4 0に当接した状態で O N信号を生じさ せるもの、 または、 リンクピン 4 0から離れた状態で O N信号を生じさせるもの のいずれのタイプのマイクロスィツチを用いても構わない。

また、 キックプレート 4 2を直接可動口ックリング 6に連結するのではなく、 可動口ックリング 6設けられるた係合ピン 6 bに係合する構成としたのは、 可動 ロックリング 6に大きな力が加わった場合に、 キックプレート 4 2へ衝撃が加わ るのを避けるためである。

[ィンジェクタへッド 1 ◦ 0 0の動作]

以下、 上記構成よりなるインジヱクタヘッド 1 0 0 0の動作について、 図 8〜 図 1 6を参照して説明する。 なお、 図 8、 図 1 0、 図 1 1、 図 1 2、 図 1 4は、 図 1中 V線矢視に対応する検出機構 2 1 0を模式的に示した図である。 なお、 説 明の便宜上プランジャプレート 2 8は 2点鎖線で示し、 第 2本体プレート 2 4の 図示は省略している。

また、 図 9は図 8の状態におけるプランジャ 2 0の位置を説明するための模式 図であり、 図 1 3は図 1 2の状態におけるプランジャ 2 0の位置を説明するため の模式図である。 また、 図 1 5 Aおよび図 1 5 Bは図 1 4の状態におけるリンク 機構 2 2◦の動作を説明するための模式図であり、 図 1 6は図 1 4の状態におけ る電気信号変換機構 7 0◦の状態を示す図である。

まず、 図 8および図 9にプランジャ 2 0の初期状態位置を示す。 この初期状態 位置においては、 プランジャ 2 0は最もギア 1 6 a寄りの位置にあり、 プランジ ャプレート 2 8に設けられるプランジャピン 2 8 cの位置に、 ストッププレート

2 6に設けられたガイ ドスリッ ト 2 6 cの一端 2 6 dが位置している。

次に、 図 1 0を参照して、 プランジャ 2 0の移動量を決定する。 プランジャ 2 0の移動による造影剤の注入量と、 ガイ ドスリット 2 6 cの円弧長さとの間には 比例関係にある。 ここで、 ブランジャ 2 0の移動移動による造影剤の注入量に対 応する円弧長さとして L I (mm) を選択した場合、 メカニカルモータ 3 6およ び制御ギア 3 8を S 1方向に回転させ、 ストッププレート 2 6を S 2方向に回転 させて、 ガイ ドスリッ ト 2 6 cの他端 2 6 eとプランジャピン 2 8 cとの円弧距 離が L l + ct (mm) となるように設定する。 ここで、 a (mm) は、 造影剤の 注入量がオーバーしても良い許容量に対応する円弧長さを示し、 許容量としては 1 〜 2 (m l ) となるように、 ひ (mm) の値を設定する。

次に、 図 1 1を参照して、 メカニカルモータ 3 6を停止させてストッププレー ト 2 6を固定した状態で、 プランジャモータ 2を S 4方向に回転させてピニオン

3 2を S 4方向に回転させる。 これにより、 衛星歯車 3 4が S 5方向に回転しプ ランジャプレート 2 8が S 6方向に回転することにより、 プランジャピン 2 8 c がガイ ドスリット 2 6 cの他端 2 6 eに向かって移動する。

次に、 図 1 2を参照して、 プランジャピン 2 8 cがガイ ドスリット 2 6 cの他 端 2 6 eに当接した状態で、 図 1 3に示すように、 プランジャ 2 0が L 1前進す る。 プランジャモータ 2の回転により、 さらに、 プランジャピン 2 8 cが移動し ようとするが、 プランジャピン 2 8 cがガイ ドスリ ッ ト 2 6 cの他端 2 6 eに当 接しているために移動することができない- そこで、 図 1 4を参照して、 プラン ジャピン 2 8 cが移動できないために、 プランジャブレ一ト 2 8の回転が停止す る。

これにより、 プランジャモータ 2の回転力は、 プランジャプレート 2 8に設け られたギア 2 8 bに沿って衛星歯車 3 4を S 7方向に回動させる力に変換される。 衛星歯車 3 4は、 第 1本体プレート 2 2および第 2本体プレート 2 4に支持され ているため、 第 1本体プレート 2 2および第 2本体プレート 2 4も衛星歯車 3 4 とともに S 7方向に回動する。 その結果、 第 1本体プレート 2 2に連結されたリ ;—4 4は、 A 1方向に引上げられることになる。 リンクバ一 4 4が A 1方向に引上げられた場合、 図 1 5 Aおよび図 1 5 Bに示 すように、 リンクピン 4 0が軸 X 1を中心に B 1方向に回動し、 リンクバー 4 4 が C 1方向に回動する。 これにより、 係合ピン 6 bが D 1方向に回動し、 可動口 ックリング 6の保持された口ックピン 1 0力 図 3 Bに示す第 1の位置となり、 回転軸 2 aおよびピニオン 4を楔効果により、 機械的に制止させる。 これにより 本実施の形態における安全装置 6 0 0が作動したことになる。

なお、 本来であれば、 予め設定された注入量で自動的にプランジャ 2 0は停止 するように制御されるが、 停止しない場合には、 上述した電気信号変換機構 7 0 0によりブランジャモータ 2の回転を制止させる制御をおこなう。

具体的には、 プランジャ 2 0が停止せずに進行した場合、 図 1 6に示すように、 リンクバー 4 4が A 1方向に引上げられ、 リンクピン 4 0によりスィツチプレー ト 5 2が持ち上げられる。 その結果、 マイクロスィッチ 6◦が O F F状態となり、 所定の電気信号に変換され、 プランジャモータ 2の回転を制止させる制御をおこ なう。 したがって、 安全装置 6 0 0は、 電気的な制御が故障した場合のバックァ ップとして用いられる。

このように、 本実施の形態におけるインジェクタへッド 1 0 0 0においては、 プランジャモータ 2の回転軸 2 aに生じるトノレクは、 プランジャ 2 0に生じるト ノレクよりも小さいため、 プランジャモータ 2の回転軸 2 aの回転を機械的な動作 により制止することにより、 小さな力でプランジャ 2 0の移動を停止させること が可能になる。 したがって、 安全装置 6 0 0を構成する部品に加わる応力も小さ くなり、 これら部品の小型化、 それに伴なうインジュクタヘッド 1 0 0 0の小型 化を図ることが可能になる。

また、 上述したように、 プランジャ 2 0の移動量の調節およびプランジャ 2 0 の位置の検出を機械的な構造のみからなる検出機構 2 1 0により実現可能として いるため、 電気的な制御の故障に関わらず、 インジェクタへッド 1 0 0◦の操作 の安全性を図ることができる。

また、 上記インジェクタへッド 1 0 0 0においてギアを多く含むトリガ装置 2 0 0は、 ギアボックスとしてユニット化することで、 従来のインジェクタヘッド よりもメンテナンスを容易におこなうことが可能になる。 また、 第 1本体ブレート 2 2およびプランジャブレー卜 2 8を透明部材から構 成することにより、 第 1本体プレート 2 2側から、 プランジャピン 2 8 cとガイ ドスリット 2 6 cとの位置を、 目視により容易に確認することが可能になる。 なお、 上記実施の形態においては、 医療用に用いられるインジヱクタヘッドに 適用した場合について説明したが、 装置のオーバ一ランを防止する目的に関わる 装置に適用した場合に、 本願発明の作用効果が発揮される。 また、 医療用の機器 に限らず、 遊園地等の乗物等、 特に人命に影響を及ぼす装置の安全装置として適 用することが可能である。

以上、 今回開示した実施の形態における、 ロック装置 1 0 0、 トリガ装置 2 0 0、 検出装置 3 0 0、 リンク機構 4 0 0、 プランジャ駆動機構 5 0 0、 安全装置 6 0 0その他の構成はすべての点で例示であって上述した実施の形態に限定され るものではない。 本発明の技術的範囲は上記した実施の形態によって画定される ものではなく、 上記特許請求の範囲によって画定され、 また特許請求の範囲と均 等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明に基づいたメカ二カルストップ機構およびインジェクタへッドによれ ば、 駆動装置またはモータの回転軸に生じるトルクは、 可動軸またはプランジャ に生じるトルクよりも遥かに小さいため、 駆動装置またはモータの回転軸の回転 を機械的な動作により制止することで、 小さな力で可動軸またはブランジャの移 動を停止させることが可能になる。

したがって、 安全装置を構成する部品に加わる応力も小さくなり、 これら部品 の小型化、 それに伴なうメカ二カルス トップ機構およびィンジヱクタへッドの小 型化を図ることが可能になる。 また、 可動軸またはプランジャの位置の検出を機 械的な構造のみからなる検出機構により実現可能としているため、 電気的な制御 の故障に関わらず、 メカ二カルストップ機構およびインジヱクタへッドの操作の 安全性を図ることができる。

Claims

請求の範囲

1 . 往復運動が可能な可動軸を停止させるためのメカニカル口ック機構であつ て、

δ 前記可動軸に往復運動を与えるため、 駆動装置の回転運動を所定方向の運動に 変換するための可動軸駆動手段と、

予め定められた位置を超えて前記可動軸が移動したときに、 前記駆動装置の回 転軸の回転を機械的な動作により制止させるための安全手段と、

を備えるメカニカル口ック機構。

0 2 . 前記安全手段は、

前記駆動装置の回転軸の回転を制止可能なように前記回転軸の近傍に設けられ るロック手段と、

予め定められた位置を超えて前記可動軸が移動したときに、 前記口ック手段が 前記回転軸を制止するように前記口ック手段を機械的に作動させるトリガ手段と、5 を備える、 請求項 1に記載のメカニカルロック機構。

3 . 前記ロック手段は、

前記回転軸の回転を固定する第 1の位置と、 前記回転軸の回転を開放する第 2 の位置との間を選択可能なように設けられ、

前記トリガ手段は、

0 前記可動軸の移動終端を機械的に検出するための検出機構と、

予め定められた位置を超えて前記可動軸が移動した場合に、 前記検出機構によ り前記口ック手段を第 1の位置とするリンク機構とを備える、 請求項 2に記載の メカニカル口ック機構。

4 . 前記ロック手段は、

5 前記回転軸の周囲に設けられ、 前記回転軸に面する側に前記回転軸の所定回転 方向に沿って徐々に前記回転軸中心との距離が短くなる摺動面を有する凹部を含 む固定口ックリングと、

前記溝部に配置されるロックピンと、

前記溝部において、 前記摺動面の前記回転軸との距離が最も短くなる面と前記 回転軸との間に前記口ックピンを位置させて楔効果により前記回転軸の回転を制 止する第 1の位置と、 前記回転軸の回転を開放する第 2の位置との間を移動可能 なように前記口ックピンを保持する可動口ックリングとを備える、

請求項 3に記載のメカニカル口ック機構。

5 . 前記検出機構は、

前記駆動装置の回転に従動して回転する従動回転軸と、

前記従動回転軸の回転中心と同一回転中心を有する本体プレートと、 前記本体プレートの周縁部に支持される第 1歯車機構を介在して前記従動回転 軸の回転が伝達される、 前記従動回転軸の回転中心と同一回転中心を有する第 1 歯車と、

前記従動回転軸の回転中心と同一回転中心を有するとともに、 独自の回転制御 機構を有し、 前記第 1歯車に対向配置される第 2歯車とを含み、

前記第 1歯車および前記第 2歯車のいずれか一方の歯車の、 他方の歯車に対向 する面には、 他方の歯車に向けて突出するピンが設けられ、 他方の歯車の、 一方 の歯車に対向する面には、 前記ピンを受入可能に、 かつ、 ピンの回転軌跡に沿つ た、 両端部を有するリング状のガイ ドスリットが設けられ、

前記リンク機構は、

前記可動口ックリングに設けられる係合ピンと、

前記口ックピンが第 1の位置となるように前記可動口ックリングを回転させる ように所定の軸を中心に回動可能に設けられ、 一端が前記係合ピンに係合する作 動機構と、

一端が前記本体プレートの周縁部に自在継手により連結され、 他端が前記作動 機構の他端に自在継手により連結されるリンクバーと、

を有する、 請求項 3に記載のメカニカルロック機構。

6 . 前記作動機構は、 前記作動機構の移動を電気的な信号に変換する電気信号 発生手段を有する、 請求項 5に記載のメカニカル口ック機構。

7 . 前記検出機構は、 前記可動軸のストロークを制限する手段を有する、 請求 項 3に記載のメカニカルロック機構 _c

8 . 内部に造影剤を封入するシリンジが装着されるインジェクタへッドであつ て、

前記シリンジ内のビス トンの移動方向に往復運動可能なプランジャと、 前記プランジャに往復運動を与えるため、 モータの回転運動を直線運動に変換 するためのブランジャ駆動手段と、

予め定められた位置を超えて前記プランジャが移動したときに、 前記モータの 回転軸の回転を機械的な動作により制止させるための安全手段と、

を備えるィンジェクタへッド。

9 . 前記安全手段は、

前記モータの回転軸の回転を制止可能なように前記回転軸の近傍に設けられる ロック手段と、

予め定められた位置を超えて前記プランジャが移動したときに、 前記口ック手 段が前記回転軸を制止するように前記口ック手段を機械的に作動させるトリガ手 段と、

を備える、 請求項 8に記載のィンジヱクタへッド。

1 0 . 前記口ック手段は、

前記回転軸の回転を固定する第 1の位置と、 前記回転軸の回転を開放する第 2 の位置との間を選択可能なように設けられ、

前記トリガ手段は、

前記プランジャの移動終端を機械的に検出するための検出機構と、

予め定められた位置を超えて前記プランジャが移動した場合に、 前記検出機構 により前記ロック手段を第 1の位置とするリンク機構とを備える、

請求項 9に記載のィンジヱクタへッド。

1 1 . 前記口ック手段は、

前記回転軸の周囲に設けられ、 前記回転軸に面する側に前記回転軸の所定回転 方向に沿って徐々に前記回転軸中心との距離が短くなる摺動面を有する凹部を含 む固定口ックリングと、

前記溝部に配置されるロックピンと、

前記溝部において、 前記摺動面の前記回転軸との距離が最も短くなる面と前記 回転軸との間に前記口ックピンを位置させて楔効果により前記回転軸の回転を制 止する第 1の位置と、 前記回転軸の回転を開放する第 2の位置との間を移動可能 なように前記ロックピンを保持する可動ロックリングとを備える、

請求項 1 0に記載のィンジヱクタへッド。

1 2 . 前記検出機構は、

前記モータの回転に従動して回転する従動回転軸と、

前記従動回転軸の回転中心と同一回転中心を有する本体ブレートと、

前記本体プレートの周縁部に支持される第 1歯車機構を介在して前記従動回転 軸の回転が伝達される、 前記従動回転軸の回転中心と同一回転中心を有する第 1 歯車と、

前記従動回転軸の回転中心と同一回転中心を有するとともに、 独自の回転制御 機構を有し、 前記第 1歯車に対向配置される第 2歯車とを含み、

前記第 1歯車および前記第 2歯車のいずれか一方の歯車の、 他方の歯車に対向 する面には、 他方の歯車に向けて突出するピンが設けられ、 他方の歯車の、 一方 の歯車に対向する面には、 前記ピンを受入可能に、 かつ、 ピンの回転軌跡に沿つ た、 両端部を有するリング状のガイ ドスリットが設けられ、

前記リンク機構は、

前記可動ロックリングに設けられる係合ピンと、

前記ロックピンが第 1の位置となるように前記可動口ックリングを回転させるよ うに所定の軸を中心に回動可能に設けられ、 一端が前記係合ピンに係合する作動 機構と、

一端が前記本体ブレー卜の周縁部に自在継手により連結され、 他端が前記作動 機構の他端に自在継手により連結されるリンクバーと、

を有する、 請求項 1 0に記載のインジヱクタへッド。

1 3 . 前記作動機構は、 前記作動機構の移動を電気的な信号に変換する電気信 号発生手段を有する、 請求項 1 2に記載のインジェクタへッド。

1 4 . 前記検出機構は、 前記プランジャのストロークを制限する手段を有する、 請求項 1 0に記載のィンジヱクタへッド。