專利名稱：：注射器信息的編碼和檢測的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及信息或構(gòu)造的編碼和檢測，特別是，涉及具有編碼有關(guān)藥品注射程序的信息的注射器和注射器編碼器，涉及包括注射器編碼的注入器系統(tǒng)，以及編碼和檢測注射器信息的方法。
背景技術(shù)：
：注射程序的關(guān)鍵參數(shù)由多個變量來確定，包括例如注射器直徑、注射器長度、注射器材料和流體的成分/濃度。在受影響的注射程序的諸參數(shù)中，有遞送的液體的體積、流量、流體壓力和注射器活塞行程的限制。在現(xiàn)有的注入器系統(tǒng)中，注射器的大小規(guī)格一般由以下方式來確定(1)由操作者手工操作將注射器的大小或類型輸入到注入器軟件中，或(2)借助于注入器頭上的開關(guān)自動地進行操作，這些開關(guān)機械地連接以提升或降低注射器上的元件。例如，參見轉(zhuǎn)讓給本申請受讓人的美國專利號5，741，232、6,090，064和5,873，861，通過引用將它們公開的內(nèi)容納入本文。圖1A示出如美國專利號5，873，861所述的注射器4后部接合突緣部分上的突緣3和3'的弧形周圍設(shè)置的下降元件或掣子2和2'。包括掣子2和2'的注射器4例如由透明或不透明的聚合物材料制成。在圖1B所示的接通電源的注入器8中，掣子2和/或2'與一個或多個相應(yīng)設(shè)置的開關(guān)6—起操作。一個或多個掣子存在或缺席的狀態(tài)提供代表注射器構(gòu)造的編碼。然而，機械和電子設(shè)計上的約束，限制這樣自動檢測開關(guān)的個數(shù)。確實，現(xiàn)有系統(tǒng)只能自動地檢測有限的注射器的構(gòu)造。另外，移動機構(gòu)的失效也是一個問題。此外，某些電子的和機械的編碼系統(tǒng)可顯著地增加注射器和/或注入器的制造成本。其它當(dāng)前可供使用的編碼和檢測注射器構(gòu)造的方法包括在注射器和注入器上分別放置條形碼和相應(yīng)的傳感器(如美國專利號5,997，502所述)。然而，條形碼系統(tǒng)也有與上述的機電系統(tǒng)相同的問題。如本文所采用的，術(shù)語"注射器構(gòu)造"包括關(guān)于一個具體注射器的所有信息，其包括(但不限于)關(guān)于注射器機械特性(例如，材料、長度和直徑)的信息，以及關(guān)于注射器內(nèi)容物的信息(例如，體積和成分)。隨著新的注射器的出現(xiàn)，特別是預(yù)灌注的注射器，對于精確地編碼和檢測(或讀出)注射器構(gòu)造諸變量的要求提高。注射器構(gòu)造信息可通過接通電源的注入器來控制作為確定的注射器構(gòu)造/注入?yún)?shù)的函數(shù)的注射程序。此外，可保留有關(guān)注射程序的數(shù)據(jù)記錄，例如，以滿足衛(wèi)生保健管理中精確記賬和成本信息的要求?？杀Ａ粢韵滦畔⒌挠涗浰褂玫淖⑸淦鞯念愋汀⑺褂玫脑煊皠┑牧?、所使用的造影劑的類型、消毒日期、過期日期、批次編碼、造影劑的特性，和/或其它與臨床有關(guān)的信息。這種信息可進行數(shù)字化記錄，以便與計算機化的醫(yī)院記賬系統(tǒng)、庫存系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等共享。發(fā)明簡述一般來說，本發(fā)明通過提供一個或多個指示器來提供對信息的編碼和檢測，該指示器與電磁能互相作用，該互相作用是可以被檢測的。在多個實施方案中，所述電磁能是光能。例如，電磁能可通過其中形成指示器的材料段進行傳輸，或通過圍繞其中形成有指示器的材料的介質(zhì)傳輸。在一個方面，例如，本發(fā)明提供一種與接通電源的注入器一起使用的注射器，以便將液體注入病人體內(nèi)，該注射器包括材料段，其適于通過其間或其節(jié)段傳輸或傳播電磁能。該材料段包括至少沿材料段設(shè)置的第一指示器。如上所述，第一指示器適于與通過材料段傳輸?shù)哪芰康闹辽僖徊糠只ハ嘧饔?，該互相作用是可以被檢測的。第一指示器的存在(或缺席)提供或?qū)?yīng)關(guān)于上述實施方案注射器構(gòu)造的信息。本發(fā)明的指示器可以例如借助于其數(shù)量和/或位置提供信息(例如，關(guān)于注射器構(gòu)造)。多個編碼的物件或物件組(例如，注射器)可具有由該物件指示器的存在、缺席和/或設(shè)置所代表的各物件的構(gòu)造。如這里采用的涉及由指示器提供的信息，術(shù)語"位置"、"定位"以及相關(guān)術(shù)語指絕對和/或相對位置。在這點上，信息可由一個或多個指示器在編碼物件(例如，上述注射器的材料段)上的絕對位置來提供。如這里所采用的，術(shù)語"絕對位置"指指示器在物件或材料段之上或之內(nèi)相對于一參考位置(例如，在材料段或接電源的注入器上的一固定位置)的位置。信息也可由多個指示器彼此的相對位置來提供，而與根據(jù)物件或材料段的絕對位置無關(guān)。與電磁能傳輸或傳播而接觸或照射到編碼物件或材料段的指示器一起使用的術(shù)語"互相作用"通常是指，例如能量的傳播、能量方向的改變、能量強度的改變、能量傳播速度的改變和/或能量形式的改變。這樣的互相作用優(yōu)選易于被本
技術(shù)領(lǐng)域：
內(nèi)熟知的傳感器檢測到。例如，指示器可適于不加改變而傳播照射到其上的能量,或也可適于轉(zhuǎn)換、折射、散射和/或吸收至少一部分的能量。一般來說，本發(fā)明的指示器是不連續(xù)的，或具有與編碼物件或材料段的其余部分不同性質(zhì)的區(qū)域，這樣，照射到指示器上的能量的互相作用不同于照射到不包括指示器的編碼物件或材料段部分上的能量。這種指示器與照射能量的不同互相作用是可檢測的。例如，在通過材料段傳輸能量的情形中，指示器可以是材料段的一個區(qū)域，能量可通過該區(qū)域傳播到材料段的外面，而材料段的其余部分阻止能量傳播到材料段外面。在光能的情形下，例如，指示器可以是不連續(xù)的，例如形成在編碼物件或材料段內(nèi)的成角表面例如折射、反射、散射或吸收光能。指示器也可包括檢測材料(例如，熒光材料)，其經(jīng)能量照射后處于可檢測的狀態(tài)。優(yōu)選地，注射器(或其它編碼物件)包括沿編碼物件或材料段設(shè)置在唯一預(yù)定位置(即，絕對和/或相對位置)處的多個指示器(即，優(yōu)選至少兩個指示器)。各個指示器適于與照射在其上的能量的至少一部分互相作用，或改變該能量的至少一部分。指示器的數(shù)量可提供注射器構(gòu)造的信息。同樣地，指示器的預(yù)定位置可提供有關(guān)注射器構(gòu)造的信息。例如，二進位/數(shù)字的編碼可由在預(yù)定位置處指示器的存在/缺席給出。多重二進位代碼可被置于單一注射器或其它編碼物件上，這樣的注射器或其它編碼物件使用在其上不同位置處的指示器群或組。在一個實施方案中，電磁能是光能，且材料段可以例如具有比相鄰環(huán)境的折射率大的折射率，這樣，光能可沿其長在材料之內(nèi)進行內(nèi)部反射。內(nèi)部反射有助于光能通過材料段有效地傳輸。適合用于光能的指示器包括，例如，適于折射和/或反射光能到傳感器上的在注射器壁內(nèi)的成角表面。例如，材料段可與注射器或其它的編碼物件一體地形成。在一個這樣的實施方案中，材料段是注射器壁的可透光部分。同樣地，材料段也可以是與注射器或其它編碼的物件相分離的。材料段可以例如與注射器相關(guān)連或附連。材料段也可形成為注射器適配器的一部分，該適配器被設(shè)計用來適配注射器以便用于特定的注入器，或者，材料段形成為加熱器護套的一部分，該加熱器護套用來加熱注射器內(nèi)的造影劑一(如本
技術(shù)領(lǐng)域：
內(nèi)熟知的)。在另一方面，本發(fā)明提供用于接通電源的注入器的注射器編碼器，以便將一液體注入病人體內(nèi)。注射器編碼器包括適于通過其間傳輸或傳播電磁能的材料段。材料段包括至少沿材料段設(shè)置的第一指示器。如上所述，第一指示器適于與通過材料段傳輸或傳播的能量的至少一部分互相作用，該互相作用是可以被檢測的，以便提供關(guān)于注射器構(gòu)造的信息。注射器編碼器可以例如與注射器或注射器適配器一體地形成，也可與它們相關(guān)連(例如，在同一個容器內(nèi)運輸)或附連于它們(被設(shè)計用來適配一個特定的注射器，以便用于帶電的注入器)。在另一方面，本發(fā)明提供用于注射器的注入器系統(tǒng)。注入器優(yōu)選地包括驅(qū)動件、至少一個電磁能的源和至少一個傳感器。注入器系統(tǒng)還包括如上所述的注射器編碼器。在這點上，注射器編碼器包括適于在其間傳輸或傳播電磁能的材料段。材料段包括沿材料段的至少第一指示器，該指示器適于與通過材料段傳輸或傳播的能量的至少一部分互相作用，該互相作用是可以被傳感器檢測的。在另一方面，本發(fā)明提供包括至少一個電磁能的源和至少一個傳感器的編碼器系統(tǒng)。編碼器系統(tǒng)還包括如上所述的注射器編碼器。在這點上，注射器編碼器包括適于通過其間傳輸電磁能的材料段。材料段包括沿材料段的至少第一指示器，該材料段適于與通過材料段傳輸或傳播的能量的至少一部分互相作用，該互相作用是可被傳感器檢測的。在還有一方面，本發(fā)明提供編碼有關(guān)注射器構(gòu)造的信息的方法。該方法包括下列諸步驟通過材料段的至少一部分傳輸或傳播能量；提供至少第一指示器，其適于與通過材料段傳輸或傳播的能量的至少一部分互相作用，該互相作用是可以沿材料段被檢測的；以及檢測能量的至少一部分與第一指示器的互相作用。如上所述，可利用一個或多個指示器的預(yù)定位置來提供有關(guān)注射器構(gòu)造的信息。本發(fā)明的編碼器和方法不限于在注射器或醫(yī)用注入程序中使用。這樣的編碼器可用于醫(yī)用注入程序中其它的泵、加壓機構(gòu)或其它液體通道元件，例如，在美國專利號5，806，519、5,843,037和5,916，197中所公開的泵和液體通道元件，這些專利被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，這些專利的內(nèi)容通過引用被納入本文。的確，本發(fā)明的編碼器和方法可很好地適用于要求編碼醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)或其它應(yīng)用領(lǐng)域的信息的任何應(yīng)用中。在另一方面，本發(fā)明因此提供包括適于通過其間傳輸或傳播能量的材料段的編碼器。材料段包括沿材料段設(shè)置的至少第一指示器。如上所述，第一指示器適于與通過材料段傳輸或傳播的能量的至少一部分互相作用以提供信息，該互相作用是可以被檢測的。同樣地，本發(fā)明提供編碼信息的方法，其包括下列諸步驟通過材料段的至少一部分傳輸或傳播能量；提供至少第一指示器，其適于與通過材料段傳輸或傳播的能量的至少一部分互相作用，該互相作用是可以沿材料段被檢測的；以及檢測能量的至少一部分與第一指示器的互相作用。如上所述，可利用一個或多個指示器的預(yù)定的位置(相對位置和/或絕對位置)來提供信息。除了通過編碼物件的長或材料段傳輸能量之外，電磁能也可圍繞或鄰近編碼物件或材料段進行傳輸，其中，本發(fā)明的指示器這樣形成或設(shè)置，使得電磁能可以照射到指示器上。在還有一方面，在這點上，本發(fā)明提供包括沿注射器壁設(shè)置的至少第一指示器的注射器。第一指示器與鄰近注射器壁并基本上平行于注射器壁軸線傳輸?shù)哪芰康闹辽僖徊糠只ハ嘧饔?，該互相作用是可以被檢測的，以提供關(guān)于注射器構(gòu)造的信息?？裳刈⑸淦鞅诘拈L在唯一預(yù)定的縱向位置處設(shè)置多個這樣的指示器。各個指示器與鄰近注射器壁傳輸?shù)哪芰康闹辽僖徊糠只ハ嘧饔茫摶ハ嘧饔檬强梢员粰z測的。該預(yù)定的指示器的位置提供關(guān)于注射器構(gòu)造的信息。例如，每個指示器可具有不同的徑向位置。在一個實施方案中，多個指示器呈階梯狀地連續(xù)形成。在另一方面，本發(fā)明提供包括與電磁能互相作用的材料段的注射器編碼器。材料段包括沿材料段定位的至少第一指示器，以便與基本上沿材料段表面?zhèn)鬏數(shù)哪芰康闹辽僖徊糠只ハ嘧饔?，該互相作用是可以被檢測的。該第一指示器提供關(guān)于注射器構(gòu)造的信息。在還有一方面，本發(fā)明提供制造用于接通電源的注入器以便將液體注入病人體內(nèi)的注射器的方法。該方法包括如上所述沿注射器的長形成至少第一指示器的步驟。如上所述，至少第一多個指示器可沿注射器壁的長在唯一預(yù)定的縱向位置處形成。例如，指示器可包括形成在注射器壁內(nèi)的表面，以便將沿注射器表面?zhèn)鬏數(shù)墓饽軅鞑ソo相應(yīng)的傳感器。在另一方面，本發(fā)明提供編碼關(guān)于注射器構(gòu)造的信息的方法。該方法包括下列諸步驟基本上鄰近注射器壁和平行于注射器軸線傳輸能量；提供沿注射器壁設(shè)置的至少第一指示器，第一指示器適于與鄰近注射器壁傳輸?shù)哪芰康闹辽僖徊糠只ハ嘧饔?，該互相作用是可以被檢測的；以及檢測能量的至少一部分的改變，指示器提供關(guān)于注射器構(gòu)造的信息。在另一方面，本發(fā)明提供用于接通電源的注入器以便將液體注入到病人體內(nèi)的一組至少兩個注射器。每個注射器包括材料段，材料段包括沿材料段表面設(shè)置的至少一個指示器。每個注射器的至少一個指示器與基本上沿材料段表面?zhèn)鬏數(shù)哪芰康闹辽僖徊糠只ハ嘧饔?，該互相作用是可以被檢測的。每個注射器的指示器提供在其上設(shè)置有指示器的注射器的唯一構(gòu)造的信息。在還有一方面，本發(fā)明提供一種編碼器，其包括材料段，該材料段具有沿其表面定位的至少第一指示器。如上所述，第一指示器與沿材料段表面?zhèn)鬏數(shù)哪芰康闹辽僖徊糠只ハ嘧饔?，該互相作用是可以被檢測的，以提供編碼的信息。在另一方面，本發(fā)明提供包括如上所述的注射器編碼器的注入器系統(tǒng)。在還有一方面，本發(fā)明提供編碼信息的方法。該方法包括下列諸步驟沿材料段的表面?zhèn)鬏敼饽?；提供沿材料段設(shè)置的至少第一指示器，其與沿材料段表面?zhèn)鬏數(shù)哪芰康闹辽僖徊糠只ハ嘧饔?，該互相作用是可以被檢測的；以及檢測該至少一部分能量的互相作用。本發(fā)明在另一方面提供用于接通電源的注入器以便將液體注入到病人體內(nèi)的注射器。注射器包括材料段，該材料段包括沿其表面的長形成的多個指示器。每個指示器包括大致平坦的第一表面，該第一表明相對于沿材料段表面?zhèn)鬏數(shù)墓獾姆较虺山嵌?，以便改變至少一部分光的方向，該方向被改變的光可以容易地被檢測。例如，每個指示器可包括沿材料段在半徑上的逐步變化。該半徑逐步變化包括反射光的一部分的成角表面。在另一方面，本發(fā)明提供制造具有編碼的信息的注射器的方法。該方法包括沿與注射器相關(guān)的材料段形成多個指示器的步驟。每個指示器包括一大致平坦的表面，該表面相對于沿材料段表面?zhèn)鬏數(shù)墓獾姆较虺山嵌?，以便改變至少一部分光的方向以被檢測。在另一方面，本發(fā)明提供如下所述的注射器，其注射器壁具有沿其表面設(shè)置的至少第一指示器，該指示器與沿注射器壁表面?zhèn)鬏數(shù)墓饽芰康闹辽僖徊糠只ハ嘧饔茫摶ハ嘧饔檬强梢员粰z測的。例如，注射器可包括沿注射器壁表面在不同縱向位置處設(shè)置的至少第一多個指示器代表提供關(guān)于注射器構(gòu)造信息的二進位代碼。例如，注射器壁可以是基本上圓柱形的。此外，注射器可包括沿注射器壁在不同縱向位置處對齊的至少第一多個指示器，使得從單一光源發(fā)出的光束可沿注射器表面基本平行于注射器軸線的方向傳輸與第一多個指示器中的每個指示器互相作用。在還有一方面，本發(fā)明提供用于接通電源的注入器的傳感器組件。傳感器組件包括具有光線能通過的透光表面的定位副組件，以及至少一個與透光表面分開的支座件。支座件可操作地定位位于該透光表面和支座件之間形成的間隙內(nèi)的編碼的注射器或注射器適配器。例如注射器或注射器適配器可被定位在充分靠近透光表面，以防止在注射器或注射器適配器和透光表面之間形成液滴。傳感器組件優(yōu)選還包括至少一個傳感器，該傳感器被設(shè)置在透光表面的一側(cè)，與設(shè)置支座件的一側(cè)相對。更優(yōu)選地，傳感器組件包括多個傳感器，這些傳感器設(shè)置在透光表面的一側(cè)，與設(shè)置支座件的一側(cè)相對。傳感器組件還優(yōu)選包括設(shè)置的光源，沿軸線方向在透光表面和支座件之間形成的間隙內(nèi)傳播光線。在一個實施方案中，為每個傳感器提供測試光源以測試其操作性能。本發(fā)明在另一方面還提供用于編碼的注射器或編碼的注射器適配器的注入器。該注入器包括將注射器或注射器適配器附連到接電源的注入器的交界面、對注射器柱塞賦予運動的驅(qū)動件、至少一個沿軸線方向傳輸光的光源、以及至少一個檢測作為編碼注射器或注射器適配器的結(jié)果而照射到其上的光的傳感器。注入器也可包括如上所述的傳感器組件。本發(fā)明的編碼方案提供編碼信息例如注射器構(gòu)造的可靠方式。不需要機械移動機構(gòu)，與許多現(xiàn)有技術(shù)的編碼方案相比，可靠性提高。此外，本發(fā)明的注射器編碼器可容易地與例如注射器或注射器適配器一體形成，與許多現(xiàn)有技術(shù)的編碼機構(gòu)相比制造成本更少。此外，本發(fā)明的編碼系統(tǒng)、裝置和方法能非常適合用于磁共振的環(huán)境中，在這種環(huán)境中通常必須注意防止編碼系統(tǒng)或裝置的失效，并防止對磁共振圖像設(shè)備的干擾。在這點上，在磁共振環(huán)境中的強磁場可對某些類型的設(shè)備例如電磁致動的裝置造成不利影響。此外，這樣設(shè)備內(nèi)材料的導(dǎo)磁率的差異和其中感應(yīng)的渦流會影響MRI磁場的均勻性，從而產(chǎn)生偽像。同樣地，由某些設(shè)備產(chǎn)生的射頻能量可導(dǎo)致獲得的MRI圖像上出現(xiàn)不希望的偽像。這些問題在本發(fā)明的注射器編碼系統(tǒng)、裝置和方法中可容易地被避免。例如，因為不需要移動元件，所以在本發(fā)明中不需要機電的或其它的致動器。此外，可容易地選擇用于本發(fā)明的編碼系統(tǒng)、裝置和方法中的機械電子能量，以防止對磁共振設(shè)備的干擾以及來自于磁共振設(shè)備的干擾。例如，可使用光譜中的紅外光、可見光或紫外光范圍內(nèi)的光能。同樣地，也可采用在MRI掃描儀的頻率范圍之外的射頻能。通過參考下面的詳細(xì)描述和附圖將會進一步理解本發(fā)明及其伴隨的優(yōu)點。附圖的簡要說明圖1A示出目前可獲得的包括用于提供注射器構(gòu)造信息的掣子的注射器的后視平面圖。圖1B示出目前可獲得的包括與圖1A的掣子配合的機電開關(guān)的注入器前部的側(cè)截面圖。圖2A示出入射在具有不同折射率的兩個介質(zhì)之間的交界面上的光能的特性(按Snell定律得出)。圖2B示出以導(dǎo)致理論上完全內(nèi)反射的臨界角入射在交界面上的光的特性。圖2C示出本發(fā)明的注射器編碼系統(tǒng)的一個實施方案的側(cè)截面圖。圖2D示出在注射器壁材料內(nèi)的光的完全內(nèi)反射。圖2E示出使用注射器內(nèi)的成角表面在預(yù)定位置處將光傳播到注射器壁之外圖2F示出本發(fā)明的注射器編碼系統(tǒng)的另一個實施方案的側(cè)截面圖。圖3A示出注射器編碼器的一個實施方案的側(cè)截面圖，其中，指示器散射的光線被相應(yīng)的傳感器檢測。圖3B示出注射器編碼器的一個實施方案的側(cè)截面圖，其中，指示器吸收光線。圖3C示出注射器編碼器的一個實施方案的側(cè)截面圖，其中，指示器作為透鏡將光線聚焦在對應(yīng)的傳感器上。圖3D示出注射器編碼器的一個實施方案的側(cè)截面圖，其中，當(dāng)指示器被電磁能接觸時，指示器進入可以被相應(yīng)的傳感器檢測的"激發(fā)"狀態(tài)。圖3E示出圖3D的注射器編碼器的另一實施方案的側(cè)截面圖，其中，光能的源大致放置在其傳感器的同一平面。圖4示出注射器編碼器的一個實施方案的后視立體圖，該注射器編碼器包括設(shè)置在注射器編碼器的不同象限的兩組指示器。圖5A示出包括多組指示器的注射器的一個實施方案的側(cè)視圖。圖5B示出圖5A注射器的仰視圖。圖6示出一個注射器編碼系統(tǒng)的側(cè)截面圖，其中，能量信號是脈沖的。圖7示出一個注射器編碼系統(tǒng)的側(cè)截面圖，其中，注射器構(gòu)造被動態(tài)地確定。圖8示出使用環(huán)境光作為注射器編碼所用光源的一個注射器的側(cè)截面圖。圖9示出一個具有成角的狹槽的注射器編碼器的研究模型。圖io示出一個具有反射表面的注射器編碼器的研究模型。圖11示出模型注射器設(shè)計的一個實施方案的尺寸。圖12示出跟蹤通過圖11的模型注射器的光線的結(jié)果。圖13示出從指示器反射出的光線的實例，這些光線來自于直接入射和通過內(nèi)反射入射的光線組合。圖14示出成象圓柱上每個點在其對應(yīng)的圖ll模型設(shè)計的指示器狹槽上顯示的總亮度。圖15示出成象圓柱上每個點在其對應(yīng)的模型設(shè)計指示器狹槽上顯示的總亮度，其中，指示器狹槽的順序與圖14中指示器槽的順序相反。圖16A示出本發(fā)明的注射器的一個實施方案的側(cè)視圖，其中，指示器狹槽的深度隨離光源距離的增加而增加。圖16B示出圖16A的注射器的側(cè)截面圖。圖16C示出圖16B中的圈出區(qū)域的放大視圖。圖16D示出圖16A至16C的諸指示器狹槽之一的放大視圖。圖16E示出包括一附連的反射表面的指示器狹槽的實施方案。圖17A示出注射器的一個實施方案的側(cè)截面圖，其中，指示器改變能量的方向至設(shè)置在注射器內(nèi)部的一個或多個傳感器。圖17B示出注射器的一個實施方案的截面圖，其中，指示器位于注射器周緣的周圍。圖18A示出注射器的一個實施方案的側(cè)截面圖，其中，指示器改變沿注射器外表面?zhèn)鬏數(shù)哪芰康姆较蛑烈粋€或多個傳感器。圖18B示出注射器的一個實施方案的側(cè)截面圖，其中，指示器改變沿注射器內(nèi)表面?zhèn)鬏數(shù)哪芰康姆较蛑烈粋€或多個傳感器。圖18C示出注射器的另一個實施方案的側(cè)截面圖，其中，指示器改變沿注射器內(nèi)表面?zhèn)鬏數(shù)哪芰康姆较蛑烈粋€或多個傳感器。圖19A示出與注射器操作性連接的本發(fā)明傳感器組件的側(cè)截面圖，其中，光通過注射器壁沿軸向傳輸。圖19B示出圖19A的傳感器組件在拆卸或分解狀態(tài)下的立體圖。圖19C示出圖19A的傳感器組件在拆卸或分解狀態(tài)下的另一立體圖。圖19D示出圖19A的傳感器組件在組裝狀態(tài)下的正截面圖。圖19E示出圖19A的傳感器組件在組裝狀態(tài)下的立體圖。圖19F示出圖19A的傳感器組件在組裝狀態(tài)下的另一立體圖。圖19G示出與注射器或適配器操作性連接的本發(fā)明傳感器組件的側(cè)截面圖，其中，光鄰近注射器壁沿軸向傳輸。圖19H示出圖19A的傳感器組件的發(fā)射器和傳感器印刷線路板的實施方案的方框圖。發(fā)明詳述本發(fā)明的編碼器、編碼系統(tǒng)和編碼方法在編碼注射器和醫(yī)用注入程序中使用的其它泵機構(gòu)的構(gòu)造信息中特別有用。下面討論本發(fā)明的幾個代表性實施方案，其中，光能與注射器編碼器結(jié)合使用。在本發(fā)明光能通過形成有指示器的材料段傳輸?shù)那樾沃校?，可以利用光在兩個不同介質(zhì)之間交界面處折射/反射的特點以幫助光有效地通過具有高折射率的材料段來傳輸。這些不同的介質(zhì)例如可以是半透明或透明的注射器壁并且注射器壁周圍是空氣。光在兩個介質(zhì)之間交界面上的折射由如下的Snell定律支配nisin6i=n2sin02其中，n,和ri2是每個介質(zhì)的折射率，e是光線的入射角度(相對于垂直于交界面的方向或平面測量)。Snell定律在圖2A中用圖形來表示。在光線起初通過較高折射率的材料、然后遇到較低折射率區(qū)域的特定情形下，在交界面邊界處光反射(在第一材料內(nèi)的內(nèi)部)的可能性提高。臨界角可以定義如下任何以小于臨界角的角度與介質(zhì)交界面相遇的光線將不會在交界面反射一它將向前進入到第二介質(zhì)。換句話說，在臨界角的折射角等于90°。用數(shù)學(xué)方法來表示，臨界角由下式給出rhsin0i二ri26c=sin—1(rh/n,)其中，n,和ri2是各介質(zhì)的折射率，e。是光線入射的臨界角。入射臨界角用圖示于圖2B中。圖2C示出注射器10，它的至少一部分由大致半透明或透明的材料例如玻璃或透明塑料形成。例如，注射器10可通過注射器突緣30和點滴器突緣40與注入器20的前壁上和/或內(nèi)的安裝裝置相互作用，可移動地定位在接電源的注入器20上，例如，如美國專利號No.5，997，502所描述。例如，光源50設(shè)置在注入器20內(nèi)，以通過注射器10的壁沿大致軸向方向(即，平行于注射器10的軸線)傳輸或傳播光能。光能可以是在可見光波長之外，以減小來自周圍光的干擾。光源50也可以是脈沖的，以提高可檢測性。圖2D示出在注射器壁內(nèi)內(nèi)部反射的光線。一般來說，所有以大于臨界角的角度(從圖2C定向中的垂直平面測得，或從圖2D定向的水平平面測得，S卩，垂直于注射器-空氣交界面的平面)照射注射器壁和空氣之間的交界面的光線，將在注射器壁內(nèi)內(nèi)部反射，并在其間大致沿軸線方向傳輸。在一個實施方案中，注射器IO由聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成，該材料在632.8nm(氦-氖激光輸出)測得的折射率在2rC的環(huán)境溫度下約為1.68。假定空氣的折射率約為1.00，則該材料使得空氣-注射器交界面的臨界角大致為37°。因此，如果光以大于該值的角度射到交界面，它將在內(nèi)部反射。在無散射或吸收的情形下，該反射在理論上是完全的。的確，測量已表明，例如，在高質(zhì)量的光纖內(nèi)介質(zhì)交界面的反射系數(shù)超過0.9999。例如，參見McGraw-Hi11出版的《光學(xué)手冊》第13-6頁。在實際中，隨材料的缺陷增加，反射系數(shù)將會降低。假定注射器-空氣交界面的臨界角近似為37°，在注射器塑料壁內(nèi)進行內(nèi)部反射的光以大于或等于臨界角的角度照射在交界面上。以"較淺"或"較小"的數(shù)值照射交界面上的光將通過交界面?zhèn)鞑コ鋈ザM入空氣。圖2E示出在注射器壁內(nèi)垂直傳輸?shù)墓庥龅叫钡幕虺山堑慕唤缑娴那樾巍２⒎撬械墓舛荚诔山堑慕唤缑嫔戏瓷?。在LED發(fā)射的情形中，例如，光的輸出通常是高斯(Gaussian)分布，且隨著光在塑料內(nèi)的散射發(fā)生額外的光子"誤導(dǎo)"。最終結(jié)果是在塑料內(nèi)傳輸?shù)墓饧匣蚬忮F。當(dāng)該光錐照射在成角的交界面上時，有些光線將繼續(xù)通過交界面進入空氣。在圖2E中，如果角W超過臨界角(37°)，則光將從交界面反射。如果光然后遇到另外的成角交界面，某些光將被引導(dǎo)返回到塑料，光在那里將再次傳輸，直到其照射到下一個傾斜交界面。這種情況使得在注射器壁內(nèi)(即，圖2E定向的右邊)被改變方向的總光量略微增加并同時在空間上分布光。在給定材料的特性、成角交界面的角度以及光源特性的情況下，可容易地進行計算提供最佳光方向改變的成角交界面的數(shù)量(例如，狹槽、狹縫或突起結(jié)構(gòu))。在圖2C中，注射器10包括一系列形成為成角表面或狹槽60a-60c的指示器。成角表面或狹槽60a-60c作為開口將通過注射器壁傳輸?shù)墓獾囊徊糠謧鞑サ街車諝狻９鈧鞲衅?0a-70c分別臨近狹槽60a-60c設(shè)置。一個或多個狹槽60a-60c的存在或缺席(或狹槽60a-60c相互之間的相對位置)，例如，可代表對應(yīng)于具體注射器構(gòu)造(例如，包含一定濃度的特定類型造影劑的一定體積的注射器)的二進位代碼或其它編碼，例如，其可由與傳感器70a-70c溝通的處理單元200進行編譯。狹槽60a-60c可相對近地放置到光源50附近，以保證傳播到周圍空氣內(nèi)的光量是可測量的。在這點上，可供測量的總光能將隨離光源50的距離增加而減小(例如，通過成角表面60a-60c的散射、吸收和/或傳播)。狹槽60a-60c可在注射器10圓周的周圍形成。這樣，注射器10的定向(即，圍繞其軸線的轉(zhuǎn)動度)與傳感器70a-70c測量從注射器10傳播出的光的能力無關(guān)。下述(1)和(2)兩種能力沿注射器10的長為多個指示器提供充分的空間，并減少或消除由圍繞注射器IO軸線的注射器壁的曲率所引起的傳輸能量中的諸問題(1)以基本上平行于注射器10的軸線方向?qū)R設(shè)置指示器(例如，圖2C的指示器60a-60c)，以及(2)通過注射器壁基本上平行于注射器10的軸線從光源50傳輸能量。此外，只需在現(xiàn)有的注射器和注入器設(shè)計中作微小的變化，這種定向便能方便地定位能量源50和傳感器70a-70c。圖2F示出附連到接電源的注入器120上的注射器110的另一個實施方案。如上所述，注射器IIO包括安裝突緣130和點滴器突緣140。注入器120包括設(shè)置的光源150，其傳播光進入注射器壁使得光通過注射器壁基本上沿軸線方向傳輸。在該實施方案中，至少注射器110的后部包括至少放置在注射器110外周緣上的屏蔽或屏障160。屏蔽160包括作為開口或門160a-c而形成的若干個指示器，其允許光被傳播進入周圍的空氣，而屏蔽160的其余部分則阻止光通過。這樣被傳播入周圍空氣內(nèi)的光可由如上所述的傳感器170a-170c進行檢測，以便提供關(guān)于注射器構(gòu)造的信息。也可在注射器壁的內(nèi)徑上設(shè)置屏蔽160'。屏蔽160和160'可以是例如不透明的塑料或墨。屏蔽160和160'也可進行反射，以保證光線有效地沿軸向傳輸。盡管如上所述由不同折射率的材料引起的內(nèi)反射在通過介質(zhì)段有效傳輸光能上是有用的，但在實施本發(fā)明中內(nèi)反射不是必需的。例如，如圖2F所述的反射屏蔽或襯層可用來通過材料段傳輸光能。此外，這些通常平行于材料段的軸線在材料段其間傳輸?shù)墓饩€(無內(nèi)反射)可與本發(fā)明的指示器互相作用，該互相作用是可以被檢測的。在本發(fā)明的若干實施方案中，優(yōu)選采取幾個步驟以防止背景或環(huán)境光(即，不是從光源發(fā)出的光)的干擾。例如，可采用窄帶檢測，其中，光源和傳感器在非常窄的光波范圍內(nèi)操作。此外，可采用同步檢測，其中，在某個頻率調(diào)節(jié)光源，且傳感器電子線路選擇性地對在此頻率變化的信號敏感。在最簡單的水平上，測量光源打開和關(guān)閉之間檢測到的信號差別。例如，在光學(xué)檢測
技術(shù)領(lǐng)域：
內(nèi)許多已知的其它檢測方案也可適合用于本發(fā)明。在圖2C和2F的實施方案中，用來引導(dǎo)/傳播光線到傳感器的所有指示器位于點滴器突緣40和140后面的注射器壁之內(nèi)或之上。正如本
技術(shù)領(lǐng)域：
內(nèi)的技術(shù)人員所清楚的，這樣的指示器/傳感器對，可以位于沿注射器壁的任何地方。此外，注射器可包括與注射器壁分離的一部分或部件，能量可以通過該部分或部件傳播為注射器的信息編碼。圖3A-3E示出本發(fā)明的另外若干個實施方案。圖3A-3E各示出電磁能(例如，光能)可在其間通過或傳輸?shù)牟牧隙?。例如，材料段可以是注射器壁的一部分、注射器適配器的一部分，或注射器或其它編碼器的一部分，該編碼器可例如關(guān)聯(lián)于和/或附連于注射器、注射器適配器(例如，置于注射器或注射器適配器附近或配裝在其上的套筒)、或其它被編碼的裝置。適合用于本發(fā)明的適配器的實例，例如，公開在1999年7月30日提出的美國專利申請?zhí)?9/365，285和在2000年8月8日提出的美國專利申請?zhí)?9/633，299中，它們被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，上述申請的內(nèi)容通過引用被納入本文。一般來說，適配器能使不是特別設(shè)計的注射器用于特定的注入器。下文中，圖3A-3E的材料段僅指注射器編碼器。在圖3A中，注射器編碼器200包括在注射器編碼器200內(nèi)不連續(xù)的指示器210a和210b，它們用來傳播/改變方向/散射從光源220通過注射器編碼器200傳播的光線。這種不連續(xù)性可例如通過注射器編碼器200內(nèi)的不規(guī)則性、或通過在注射器編碼器內(nèi)納入其它材料(例如通過聚合物材料的共擠出)而形成。從指示器210a和210b傳播/改變方向/散射的光分別被傳感器230a-230b檢測。在圖3A的實施方案中，傳感器230a-230b分別被屏蔽或柱列240a和240b包圍。屏蔽240a和240b朝向注射器編碼器200的表面延伸，以分別減小或阻止從指示器210b傳播/改變方向/散射的光線被傳感器230a檢測，以及減小或阻止從指示器210a傳播/改變方向/散射的光線被傳感器230b檢測(有時稱之為"交叉")。在圖3B中，注射器編碼器300包括指示器310a和310b，其吸收從光源320通過注射器編碼器300傳播的光能，否則，該光能將被傳播到注射器編碼器的外面。傳感器330a-330b檢測如上所述的指示器310a和310b的存在或缺席。然而，在該實施方案中，指示器在預(yù)定位置的存在導(dǎo)致信號在該位置上的缺席。例如，注射器編碼器200的指示器210a和210b可對應(yīng)于二進位代碼"ll"，注射器編碼器300的指示器310a和310b可對應(yīng)于二進位代碼"00"。圖3C的注射器編碼器400包括指示器410a和410b，其作為透鏡將從光源420發(fā)出的通過注射器、注射器編碼器傳播的光線分別聚焦到傳感器430a和430b上。圖3D的注射器編碼器500包括指示器510a和510b，當(dāng)光從光源520照射到其上時即處于激發(fā)的狀態(tài)。例如，指示器510a和510b可包括這樣的材料，即當(dāng)光能照射到其上時發(fā)出熒光。指示器510a和510b的激發(fā)狀態(tài)(例如，熒光)可分別地被傳感器530a和530b檢測。圖3E的注射器編碼器500'在操作上類似于注射器編碼器500。然而，在注射器編碼器500'的實施方案中，光源520被放置在與傳感器530a和530b的基本相同的平面內(nèi)。從光源520發(fā)出的光被成角表面525改變方向通過注射器編碼器500'傳輸。此外，在圖3E的實施例中，光源520和傳感器530a和530b被容納在一個載體515內(nèi)，例如，它可以是圓柱形鞘例如在本
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內(nèi)已知的注射器加熱器。如上所述，本發(fā)明的指示器可例如圍繞一注射器或注射器適配器的周緣延伸足夠的長度，使得注射器、注射器適配器或注射器編碼器相對于注入器、光源和/或傳感器排的定向(即，圍繞其軸線的轉(zhuǎn)動度)與相應(yīng)傳感器測量指示器如何改變通過注射器、注射器適配器或注射器編碼器傳播的光能的能力無關(guān)。然而，定向可用來編碼更多的信息。例如，圖4示出一個注射器編碼器600，其包括多組(在本實施方案中為兩組)指示器，以給出多組二進位的編碼。例如，指示器610a、610b、610c、610d和610e(第一組)和指示器615a、615b、615c、615d和615e(第二組)被設(shè)置在大致圓柱形的注射器編碼器600的不同部分或象限內(nèi)。注射器編碼器600還包括兩個光源620和620'，以及兩排傳感器630和630'。例如，編碼器600可以是注射器壁的一部分或注射器適配器的一部分。同樣地，編碼器600可附連到注射器或注射器適配器。在圖4的實施方案中，各組指示器中的至少一個指示器，例如，各組指示器中最后的指示器(即，指示器610e和615e)可用來確定注射器是否合適地附連到接電源的注入器(圖4中未示出)和/或相對于該注入器(圖4中未示出)合適地定位。指示器610e和615e(和/或其它的指示器)也可用來核實奇偶性和/或校準(zhǔn)傳感器630和630'的靈敏度，例如，傳感器630和630'可以是傳感器陣列或單一傳感器例如電荷耦合器件(CCD)相機。例如，圖4的指示器可以是如與圖2C實施方案一起討論的成角狹槽。作為指示器610e和615e作用的結(jié)果而分別被傳感器排630和630'檢測的光的量，可提供信息用于校準(zhǔn)靈敏度設(shè)定，以便確定其它指示器是否在指示器編碼器600上的不同位置處存在或缺席。將指示器610e和615e用作定位和/或標(biāo)定指示器，其它指示器的存在或缺席可用來給出預(yù)定長度的二進位代碼。在圖4中，兩個四位的二進位代碼各由第一組指示器610a、610b、610c和610d以及第二組指示器615a、615b、615c和615d代表。第一組指示器的二進位代碼是"1111"，而第二組指示器的二進位代碼是"1101"(在第二組指示器中，在第三或"c"位置處的指示器缺席)。例如，兩個二進位代碼對應(yīng)于特定的注射器構(gòu)造，并可在例如計算機存儲器中存儲的查表中提供。使用具有相對寬檢測范圍的傳感器或傳感器組(例如，CCD相機)時，代表二進位代碼的一組指示器的絕對位置并不如使用相對窄檢測范圍的傳感器時那樣重要，后者要求指示器/傳感器對基本對齊。圖5A和5B示出本發(fā)明的另一實施方案(類似于圖4的實施方案)，其中，若干排的指示器660A、660B、660C和660D至少部分地圍繞注射器650的圓周沿注射器650的長在預(yù)定的位置處延伸。如圖5B所示，三個能量源670、670，和670"圍繞靠近注射器650后端的注射器650的圓周被設(shè)置在不同的位置處。在每排指示器的水平上，四個檢測器(未在圖5A和5B中示出)與能量源670、670，和670"大致地角向?qū)R(即，繞注射器650的圓周)(4排X3個能量源二總共12個檢測器)。例如，如上所述將D排的指示器用來確定定位和/或校準(zhǔn)，還剩下三個三位的二進位代碼，或216種可能的不同編碼構(gòu)造。在圖6中，注射器編碼器700包括指示器710a和710c，它們是在注射器編碼器700的表面形成的成角表面。三個能量源720、722、724是連續(xù)脈動的，在圖6的時間圖表中相繼地表示為波形S720、S722、S724。S720和S724在注射器圓筒內(nèi)分別位于指示器或槽710a和710c上，它們將光傳播至接收器730。在圖6的實施方案中，注射器上沒有對應(yīng)于能量源722的固定位置的指示器。因此，當(dāng)S722脈動時，沒有能量傳播到接收器730。因此，時間圖表的接收部分R顯示從S720和S724而不是從S722接收到的脈沖。在各能量源處指示器的存在或缺席可代表如上所述的二進位代碼。在上面的討論中，注射器構(gòu)造信息被靜態(tài)地讀出。也可利用本發(fā)明的編碼系統(tǒng)動態(tài)地讀出注射器構(gòu)造信息。當(dāng)注射器編碼器800移動到圖7的定向的左邊時(例如，當(dāng)注射器附連到接電源的注入器時)，指示器810a和810b將從光源820發(fā)出通過注射器編碼器800的光能中至少一部分光能的方向改變至接收器830(如圖7中箭頭所示)。接收到的信號R2提供注射器構(gòu)造的信息。在光能用于本發(fā)明的情況下，光源可以是接電源的光源，例如，發(fā)光二極管或LED，或如本
技術(shù)領(lǐng)域：
內(nèi)熟知的其它接電源的光源。然而，也可以使用周圍的環(huán)境光。在圖8中，例如，注射器910附連在接電源的注入器920上。接電源的注入器920包括一開孔930，環(huán)境光可通過該開孔。例如，開孔930與纖維光纜940連通。纖維光纜940終止于注射器910后端附近，提供光能至一個或多個指示器950a、950b和950c。如上所述，檢測器960a、960b和960c適于檢測分別被指示器950a、950b和950c改變的光能。在本發(fā)明的指示器使用折射和/或反射來引導(dǎo)光能至相應(yīng)的檢測器的情形中，指示器的設(shè)計(例如，位置、深度和角度)可對檢測器檢測的光具有顯著效果。為了研究本發(fā)明幾個設(shè)計中的上述和其它效果，使用Mathcad軟件(可從馬薩諸塞州的坎布里奇市的MathSoft購得)來構(gòu)建光線跟蹤模型。在該軟件中，反射或折射光線的強度隨入射角而變化(根據(jù)Fresnel定律)。在該模型中，注射器或編碼器假定對稱地轉(zhuǎn)動，其橫截面描述成一封閉的多邊形。注射器材料假定光學(xué)上是均勻和各向同性的，具有1.68的折射率。每英寸3分貝的標(biāo)稱值被用于注射器材料內(nèi)的光學(xué)衰減。使用具有高斯射束分布的點光源。該光源放置在離注射器的后/底邊緣0.2英寸處，使用半角為5°的半功率射束。為了測試每個設(shè)計，跟蹤從光源發(fā)出的約500光線。跟蹤每個光線到其第一入射點，并考慮經(jīng)過該距離的衰減。根據(jù)Fresnel定律計算傳播和反射光線。然后，單獨跟蹤傳播和反射光線，每個在其下一個入射中產(chǎn)生新的傳播和反射光線。這個反復(fù)的過程很快產(chǎn)生來自于第一光線的許多光線。當(dāng)它最終離開注射器或其強度跌落到閾值之下時，光線才終止。離開注射器的光線被收集在一成像表面上，它是放置在注射器周圍的圓柱，位于與如上所述的傳感器的可能位置對應(yīng)的半徑處。不但記錄下光線的強度，而且記錄下入射點和入射角。除了上述假定或條件之外，該模型忽略以下效應(yīng)或條件在注射器壁內(nèi)活塞頭的存在；在注射器腔內(nèi)任何造影劑的存在；以及注射器的表面粗糙度。產(chǎn)生兩種形式的圖形輸出。第一，由單一光線產(chǎn)生的所有光線疊加在三維注射器圖上。該輸出便于調(diào)試編碼并對跟蹤特定設(shè)計所不需要的特征有用。第二，在成像平面上產(chǎn)生光強度的表面圖。作為一種選擇，可以只選擇在某個入射角內(nèi)射到成像平面對繪出的強度作出貢獻的那些光線。該輸出示出設(shè)計的總體性能。圖9示出注射器或編碼器1000的一部分，其中，指示器是V形的狹槽1010a、1010b和1010c。在圖9中，光源(未示出)設(shè)置在注射器1000的底部。在該實施方案中，難以使各狹槽1010a、1010b和1010c互相獨立地操作(即，從一個狹槽發(fā)出的光線取決于在圖9定向的之前或之下狹槽的存在或缺席)。在這點上，介于兩個狹槽之間的注射器壁的部分類似棱鏡。當(dāng)光大致平行于注射器壁行進通過該棱鏡時，光線離軸彎曲，遠(yuǎn)離其上面的狹槽。例如，在圖9中，當(dāng)通過狹槽1010b和1010c之間的注射器壁時，折射的光線1020遠(yuǎn)離狹槽1010c彎曲。在該情形中，對位于注射器壁棱鏡上方的狹槽1010c照射必須依靠內(nèi)部反射偏離注射器1000內(nèi)表面的光線。在這點上，示出另一光線1030在注射器壁內(nèi)內(nèi)部反射以接觸狹槽1010c。在圖9的實施方案中，難以保證通過折射離開狹槽的內(nèi)部反射光線和行進通過狹槽并經(jīng)反射離開的光線以相同角度離開狹槽。這容易導(dǎo)致檢測器-指示器對之間的交叉，其中，如上所述，來自一個狹槽的光線到達多于一個檢測器。還是如上所述，使用柱列可減小該問題的影響。然而，V形狹槽之間的互相依賴，使得選擇對所有狹槽編碼都適用的狹槽形狀變得復(fù)雜。此外，使用折射也使設(shè)計對于材料的折射率變得敏感。如圖10所示，通過使用接近正交入射到指示器表面并反射的能量傳播，可顯著地消除這些問題。注射器1100包括三個指示器狹槽1110a、1110b和1110c。指示器狹槽1110a和1110b分別包括兩個基本上平行的壁和一反射表面或壁1115a和1115b，其與入射其上的光線成大致45。角定向，導(dǎo)致入射光線的反射相對于入射光線的方向成大致90。角。較淺的指示器狹槽1110c也包括反射表面1115c，它也與入射到其上的光線大約成45。角定向。反射器表面1115a、1115b和1115c反射光線到合適設(shè)置的檢測器(未在圖10中示出)。實際上，指示器狹槽1110a和1110b的基本平行的壁最好具有拔模斜度，以便在注塑模制注射器的情形中允許模制工件的拔出。大約2。的一小角就可能足夠了，且不會明顯影響指示器狹槽1110a和1110b的光學(xué)特性。因為反射器表面1115a、1115b和1115c是偏離或定位在注射器壁內(nèi)的不同深度處，且利用反射而不是折射來從指示器狹槽1110a、1110b和1110c傳播光線到對應(yīng)的檢測器，所以，指示器狹槽1110a、1110b和1110c有可能基本上互相獨立地影響光能。此外，圖10的設(shè)計對于注射器材料的折射率基本不敏感。指示器狹槽1110a、1110b和1110c之間唯一余下的互相依賴的效應(yīng)是，當(dāng)通過狹槽壁傳播時，光能強度減小?？紤]到多次反射，傳播的光的強度在通過每個狹槽之后大約減小13%(對于1.68的折射率)。在通過四個指示器狹槽之后，減小量達到50%?？呻S著注射器1100的軸線或長度，通過增加指示器狹槽的45°反射器表面的尺寸來補償這種強度的減小。根據(jù)所涉及的具體二進位代碼(即，根據(jù)前面指示器狹槽的存在或缺席)，精確平衡各指示器狹槽的亮度可涉及各反射器表面尺寸的改變。圖10實施方案的代表性模型示于圖11中。圖11模型包括若干個優(yōu)選的約束。例如，最大的狹槽深度設(shè)定為注射器壁厚度的一半，以保持結(jié)構(gòu)的完整性。如果兩個鄰近的指示器狹槽之間的深度差小于反射器表面的徑向?qū)挾?，則第一狹槽的反射器表面將部分遮蔽第二狹槽的反射器表面，減小從第二狹槽反射的光量。通過由內(nèi)部反射而離開注射器壁外表面的光線到達反射器表面，這個效應(yīng)可得到一定的補償。然而，下限優(yōu)選地設(shè)定在從一個狹槽到下一個狹槽的深度增量上。根據(jù)可用于某一模制工具的最薄部分，最小狹槽寬度約為0.5毫米。最小狹槽寬度限制反射器表面的大小，以及從各反射器表面反射的光量。狹槽之間的最小間距最好設(shè)置成消除交叉。在一個模型中，可選擇最大可能間距。最好也可以避免二次反射。換句話說，最好從各反射器表面折射的光線不會隨后照射到注射器繼續(xù)往下的反射器表面(如圖10所示)。這是一更為復(fù)雜的幾何約束，其也涉及注射器的折射率。圖11示出模型設(shè)計的尺寸，其中，除深度之外，各個狹槽的諸參數(shù)相同，從一個狹槽到下一個狹槽，深度具有固定的增量。所選擇的尺寸如下(l)間距0.064英寸，(2)寬度0.020英寸，(3)起點0.032英寸，(4)反射器表面尺寸0.008英寸；以及(5)深度增量0.008英寸。第一指示器狹槽的深度設(shè)定為反射器尺寸加上4X(深度增量)，其近似為0.040英寸(或近似為l毫米)，或近似為注射器壁厚的一半。注射器壁可在指示器狹槽的區(qū)域增厚，以保持注射器的機械強度。在該模型中，圓柱形圖像平面被置于大約為1.15英寸的半徑處。圖12示出通過注射器的500光線的跟蹤結(jié)果，并示出光線在圓柱形圖像平面上的終點位置，其Z坐標(biāo)(以英寸計)繪在水平軸線上，圍繞圓柱形的角度(以度數(shù)計)繪在垂直軸線上?？梢宰R別五個主圖像區(qū)域，每個指示器狹槽對應(yīng)一個。最左邊的圖像區(qū)域遠(yuǎn)比對應(yīng)于指示器狹槽的諸圖像區(qū)域為弱，是光散射離開注射器底部處的導(dǎo)向件或定位件造成。偏離定位件散射的光是以40°的角度入射到圖像圓柱形上，從指示器狹槽發(fā)出的光線是以IO?；虿坏絀O。的角度入射。入射角的差異和/或信號強度的差異(例如，與閾值相比)可用來消除偽像。也可如圖13所示，通過將光闌1120放置在注射器底部，可防止來自于光源而不是指示器的光線(例如，導(dǎo)致圖12中最左邊區(qū)域或偽像的散射光)，或者也可以通過校準(zhǔn)檢測器而消除不是來自于指示器的光線。在圖12中，當(dāng)反射離開這些指示器狹槽的光線如圖13所示來源于直接入射和通過內(nèi)部反射離開注射器外表面而入射的光線組合時，最后兩個指示器狹槽的圖像區(qū)域明顯加寬。圖14示出各個點顯示在其對應(yīng)的指示器狹槽上方成像圓柱上的總亮度。第一指示器狹槽圖像的亮度和最后指示器狹槽圖像的亮度之間存在著3:1的比例?？梢酝ㄟ^從第一至最后逐步地增加反射器的尺寸來調(diào)整該比例。或者，通過倒置指示器狹槽的次序，使最淺的指示器狹槽放置在最靠近能量源的地方，而最深的指示器狹槽放置在最遠(yuǎn)離能量源的地方，可明顯地消除亮度/強度的降低。在這點上，圖15示出這樣一個實施方案中顯示在其對應(yīng)指示器狹槽上方成像圓柱上的各個點的總亮度。如圖所示，在該實施方案中，在第一指示器狹槽和最后指示器狹槽之間亮度存在非常小的降低。優(yōu)選地，傳播到傳感器的光線(例如，以亮度或信號強度測量)應(yīng)足夠強，使得可以使用市場上可購得的、便宜的傳感器和光源即可容易地檢測光與指示器的互相作用。用于本發(fā)明的合適傳感器的實例是，總部在德國慕尼黑的奧斯蘭姆公司(0SRAM)生產(chǎn)的SFH229FA(零件號)光電二極管。用于本發(fā)明的合適光源的實例是，總部在美國加利福尼亞州的帕羅亞爾杜(PaloAlto)的惠普公司(Hewlett-Packard)生產(chǎn)的HSDL-4230(零件號)發(fā)光二極管(LED)。圖16A-16C示出注射器1200的實施方案，其中，指示器狹槽1210a-1210e隨著離光源(在圖16A-16C中未示出)距離的增加而深度增加(如圖15所描述)。圖16C示出注射器1200的一個實施方案中指示器狹槽1210a-1210e(即，圖16B的圈出部分)的放大視圖。在該實施方案中，指示器狹槽1210a-1210e的深度分別是0.012英寸、0.020英寸、0.028英寸、0.036英寸和0.044英寸。指示器狹槽1210a-1210e優(yōu)選置于注射器1200的后部位置，以使指示器狹槽1210a-1210e盡可能近地靠近光源定位，并減小或防止來自其它注射器部件的偽像。例如，元件1220、接合突緣1230和點滴器突緣1240都可在圖示的圖像平面內(nèi)例如通過圖12的最左邊圖像區(qū)域形成偽像。將指示器狹槽1210a-1210e放置在能量源/光源和這樣的注射器部件之間，可大大地減小產(chǎn)生不希望的偽像的可能性。圖16D示出圖16A至16C的指示器狹槽1210a的放大視圖。如圖16D所示，光線首先通過指示器狹槽1210a的一基本垂直的壁1212a，然后通過空氣照射到表面1215a，它將光線向上反射到傳感器(未在圖16D中示出)。在圖16D中，表面1215a是注射器壁的一部分，與縱向通過注射器1200的壁傳輸?shù)墓饩€以大約45°成角。圖16E示出指示器狹槽1210a'的另一實施方案。在圖16E的實施方案中，光線首先通過指示器狹槽1210a'的一基本垂直的壁1212a'，然后通過空氣照射到表面1215a，，它將光線向上反射到傳感器(未在圖16E中示出)。在圖16E的實施方案中，反射表面1215a'由不同于注射器1200的材料(優(yōu)選高反射性的材料)制成。圖17A示出注射器1300的后部的一個實施方案，其包括形成為注射器1300外壁上的成角臺階的指示器1310a-1310c。在一個實施方案中，指示器1310a-1310c相對于從光源1320通過注射器1300的壁傳輸?shù)墓饩€以大約45°成角。在該實施方案中，從光源1320發(fā)出的光線以相對于光線通過注射器1300的壁傳輸?shù)姆较虺纱蠹s90°角反射傳播到設(shè)置在注射器壁內(nèi)側(cè)的傳感器1330。以大致直角進行光線的反射，便于設(shè)置用于檢測反射光線的相應(yīng)傳感器或傳感器組。在該實施方案中，指示器1310a-1310c彼此基本獨立地影響光能。優(yōu)選地，傳感器或傳感器組1330設(shè)置在注射器1300的圓筒內(nèi)部，以最大程度地減小或防止干擾注射器圓筒內(nèi)柱塞1305的運動。在如上所述的實施方案中，例如，光線大致直線性地沿著注射器例如注射器1300的軸線方向傳播。然而，光線也能在如圖17B所示的本發(fā)明中的半徑或其它曲率長內(nèi)進行傳輸。圖17B示出大致圓柱形的編碼物件例如注射器1350的橫截面。光源1360通過端口1370傳播光線進入注射器1350的圓筒。然后，光線繞注射器1350的半徑在注射器壁內(nèi)傳輸。一系列的傳感器1380a-1380s優(yōu)選設(shè)置在注射器1350圓周外面的不同位置上，以接收被例如圖17B所示圍繞注射器1350的圓周設(shè)定的指示器例如指示器1390a、1390b、1390f和1390p改變了方向的光線。優(yōu)選地，注射器1350的材料應(yīng)這樣選擇圍繞注射器1350行進的光線以不小于臨界角的角度照射到注射器1350和周圍空氣之間的交界面上，由此，提供如上所述的光的內(nèi)部反射。圍繞編碼物件例如注射器1350的半徑或圓周提供指示器/傳感器對，而不是沿這樣物件的軸向長度提供這樣的指示器/傳感器對，或者除了沿這樣物件的軸向長度提供這樣的指示器/傳感器對之外，還圍繞編碼物件例如注射器1350的半徑或圓周提供指示器/傳感器對，這樣可對額外的指示器/傳感器對提供額外的空間，以便提供額外的編碼的構(gòu)造。此外，圍繞編碼物件的圓周定向的多組指示器/傳感器對，可沿編碼物件的軸向長度設(shè)置在不同軸向位置上，以提供甚至更多的編碼的構(gòu)造。除了通過以上實例中所列出的材料段或編碼器(例如，注射器壁)傳輸或傳播能量(例如，光能)之外，能量也可通過鄰近編碼器的介質(zhì)進行傳播，以便與本發(fā)明的指示器互相作用。在本發(fā)明這樣的實施方案中，例如，指示器可以是這樣的編碼器表面特征，g卩，其被設(shè)置在或延伸進入能量通道內(nèi)，其中能量通過鄰近編碼器的介質(zhì)傳播。例如，圖18A示出注射器1400的后部的實施方案，該注射器包括形成為注射器1400外壁上成角臺階的指示器1410a-1401d。在一個實施方案中，指示器1410a-1410d相對于從光源1420發(fā)出通過圍繞注射器1400外壁的空氣沿大致平行于注射器1400軸線方向傳播的光線以大約45。成角。在該實施方案中，從光源1420發(fā)出的光線以相對于光線通過圍繞注射器1400的空氣傳播的方向成大約90。角反射傳播到設(shè)置在注射器壁外側(cè)的傳感器1430。指示器1410a-1410d也可以與從能量源發(fā)出的能量以如上所述的其它方式(例如，吸收、熒光等)互相作用。在該實施方案中，指示器1410a-1410d彼此基本獨立地影響光能。在圖18B中，注射器1500包括形成為注射器1500內(nèi)壁上成角臺階的指示器1510a-1510d。在該實施方案中，指示器1510a-1510d相對于從光源1520發(fā)出通過圍繞注射器1500內(nèi)壁的空氣沿基本上平行于注射器1500軸線傳播的光線以大約45°成角。從光源1520發(fā)出的光線以相對于光線通過圍繞注射器1500的空氣傳播的方向成大約90°角反射傳播到設(shè)置在注射器壁內(nèi)側(cè)附近的傳感器1530。圖18C示出注射器1500'的另一個實施方案，其包括延伸入從光源1520'發(fā)出的光能的通道內(nèi)的指示器1510a'-1510c'。各個延伸的指示器1510a'-1510c'包括相對于從光源1520'發(fā)出的光線以大約45。成角的表面，以將光線反射到傳感器1530'。圖19A至19H示出可用于本發(fā)明注入器系統(tǒng)內(nèi)的檢測組件1600的實施方案。傳感器組件1600設(shè)置在接電源的注入器2000的底座2010內(nèi)，靠近接電源的注入器2000的注射器接口2020。傳感器組件1600包括光發(fā)射器或光源1610，例如發(fā)光二極管。用作光源1610的合適的發(fā)光二極管包括800nM二極管發(fā)射器，其可從加利福尼亞州的SanJose的OsramOptoSemiconductors公司以產(chǎn)品號Sffl484-2購得，以及從惠普(Hewlett-Packard)公司購得的HSDL-4230發(fā)光二極管(LED)。光源1610與控制光源1610操作的印刷線路板1620電子地連接。檢測組件1600還包括多個傳感器1630a-1630e。從光源1610發(fā)出的光通過注射器1800的壁沿軸線方向行進或傳輸。指示器例如指示器1810a、1810c和1810e將光線反射到如上所述的傳感器1630a、1630c和1630e。在一個實施方案中，傳感器1630a-1630e是3畫的硅光電二極管，其可從OsramOptoSemiconductors公司以產(chǎn)品號SFH229購得。傳感器1630a-1630e與印刷線路板1640電子地連接。傳感器組件1600優(yōu)選地有助于實現(xiàn)注射器1800壁與光源1610的合適的對齊。傳感器組件還優(yōu)選地抵靠或靠近透光表面1650來偏壓或設(shè)置注射器1800?？拷砻?650來偏壓或設(shè)置注射器1800可以顯著地減小或消除在注射器1800上形成流體液滴(例如，泄漏的造影劑)。流體液滴可作為透鏡發(fā)射器1610改變雜散光的方向，導(dǎo)致不正確的讀取。優(yōu)選地，注射器1800和表面1650之間的距離小于0.020英寸，以防止其間流體液滴的形成。例如，傳感器組件1600可包括一個或多個偏壓或支座件1660。在表面1650和支座件1660之間形成一狹縫或間隙1662，注射器1800坐落在其中。支座件1660緊靠如上所述的表面1650來定位注入器1800的外表面。例如，如上所述，在圖19B和19C中，透光表面1650和支座件1660可以被模制成一體的副組件1670，其有助于減小多部件組件的堆疊公差問題。在一個實施方案中，副組件1670由聚碳酸酯Makrolon2405模制而成，聚碳酸酯Makrolon2405可從賓夕法尼亞州的匹茲堡(Pittsburgh)市的拜爾公司(Bayer)購得。透光的聚碳酸酯包括染料(可以產(chǎn)品號7881由拜爾公司購得)，該染料基本上阻止環(huán)境光通過表面1650和副組件1670的其余部分，但允許在光源1610和傳感器1630a-1630e操作的紅外范圍內(nèi)的光線通過。傳感器組件1660還包括附連到副組件1670上的傳感器支承件1680。通過在傳感器支承件1680上的合銷和形成在副組件1670上的孔1670的配合，傳感器支承件1680合適地與副組件1670對齊。傳感器支承件1680還包括孔或通道1684a-1684e，當(dāng)傳感器印刷線路板1640安放在傳感器支承件1680的底座1676內(nèi)時，孔或通道1684a-1684e與傳感器1630a-1630e對齊。例如，通道1684a-1684e允許被指示器1810a、1810c和1810e改變方向的光通過透光表面1650到傳感器1630a、1630c和1630e。例如，傳感器印刷線路板1640和傳感器支承件1680可用緊固件1690(例如，螺釘)連接到副組件1670上。通過緊固件1692(例如，螺釘)的配合(它們穿過發(fā)射器印刷線路板1620上的孔1622，并進入傳感器支承件1680上的導(dǎo)向柱1689)，發(fā)射器印刷線路板1620合適地與傳感器支承件1680對齊和連接。發(fā)射器印刷線路板1620與傳感器支承件1680的連接使光源1610得以定位，這樣，從光源發(fā)出的光通過透光副組件1670，沿軸向行進通過如上所述在表面1650和支座件1660之間形成的狹縫或間隙1662在圖19A至19H的實施方案中，傳感器印刷線路板1640包括測試發(fā)射器1642a-1642e(例如，紅外光二極管，其可從加利福尼亞州的帕羅亞爾杜(PaloAlto)的AgilentTechnologies公司，以產(chǎn)品號HSDL-4400-011購得。測試發(fā)射器1642a-1642e可用來測試傳感器1630a-1630e的操作性能。例如，如圖19D中的箭頭所示，從測試發(fā)射器1642a-1642e發(fā)射的光線可反射離開形成在傳感器支承件1680上的以約45。成角的表面1683，從而分別照射到傳感器1630a-1630e上。對于如上所述PET制造的注射器，發(fā)射器1610的優(yōu)選特性范圍在下表1中列出。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage27</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage27</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table>對于如上所述的PET制造的注射器，測試發(fā)射器1642a-e的優(yōu)選特性范圍在下表3中列出。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table>如圖19G所示，傳感器組件1600也可用于注射器或適配器1900，其中，光線通過靠近注射器或適配器1900的介質(zhì)(例如，空氣)傳播，與如上所述的指示器1910a、1910c和1910e互相作用。圖19H示出發(fā)射器印刷線路板1620和傳感器印刷線路板1640的一個實施方案的示意性方框圖。盡管本發(fā)明結(jié)合上述的實例和實施方案進行了詳細(xì)描述，但應(yīng)該認(rèn)識到，本發(fā)明可根據(jù)手邊的任何應(yīng)用或場合進行適當(dāng)?shù)貥?gòu)建和實施。上述實施方案應(yīng)被認(rèn)為只是對本發(fā)明從不同方面進行說明而不是限制。本發(fā)明的范圍由下面的權(quán)利要求書而不是上面的描述加以限定。所有落入權(quán)利要求書含義和等同物范圍內(nèi)的對本發(fā)明的改變均包括在其保護范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種用于接電源的注入器的注射器，該注射器包括適于通過其間軸向傳輸電磁能的材料段，該材料段包括沿材料段設(shè)置的至少第一指示器，該第一指示器適于與通過材料段傳輸?shù)哪芰康闹辽僖徊糠只ハ嘧饔?，所述互相作用是可以被檢測的，該第一指示器提供關(guān)于注射器構(gòu)造的信息。2.如權(quán)利要求1所述的注射器，其中，所述至少第一指示器包括沿所述材料段在唯一預(yù)定的位置處的多個指示器，每個指示器適于與通過所述材料段傳輸?shù)哪芰康闹辽僖徊糠只ハ嘧饔?，所述互相作用是可以被檢測的，所述指示器的預(yù)定的位置提供關(guān)于注射器構(gòu)造的信息。3.如權(quán)利要求1所述的注射器，其中，所述至少第一指示器適于吸收所述能量的至少一部分、或散射所述能量的至少一部分。4.如權(quán)利要求1所述的注射器，其中，所述至少第一指示器包括檢測材料，其經(jīng)所述能量照射后處于可檢測的狀態(tài)。5.如權(quán)利要求4所述的注射器，其中，所述電磁能包括光能，所述檢測材料經(jīng)光能照射后發(fā)出熒光。6.如權(quán)利要求1所述的注射器，其中，所述材料段與所述注射器一體地形成。7.如權(quán)利要求6所述的注射器，其中，所述材料段包括注射器壁的一部分。8.如權(quán)利要求7所述的注射器，其中，所述電磁能包括光能，所述材料段的折射率大于鄰近環(huán)境的折射率。9.如權(quán)利要求8所述的注射器，其中，所述至少第一指示器包括在所述注射器壁內(nèi)的成角的表面，該表面適于將所述光能傳播到注射器壁之外。10.如權(quán)利要求7所述的注射器，其中，所述至少第一指示器包括沿所述注射器壁的長在唯一預(yù)定的位置處的至少第一多個指示器，每個指示器適于與通過注射器壁的長傳輸?shù)哪芰康闹辽僖徊糠只ハ嘧饔茫龌ハ嘧饔檬强梢员粰z測的，該指示器的預(yù)定的位置提供關(guān)于注射器構(gòu)造的信息。11.如權(quán)利要求10所述的注射器，其中，所述每個指示器被置于所述注射器壁內(nèi)的不同深度。12.如權(quán)利要求11所述的注射器，其中，所述電磁能是光能，所述每個指示器適于改變所述光能中至少一部分光能的方向使之朝向所述注射器壁之外，改變了方向的光能是可以被檢測的，所述被指示器改變方向的光能提供關(guān)于注射器構(gòu)造的信息。13.如權(quán)利要求1所述的注射器，其中所述電磁能包括光能，所述材料段包括至少位于其外周緣的屏蔽。14.如權(quán)利要求1所述的注射器，其中，所述材料段可附連到注射器上。15.如權(quán)利要求10所述的注射器，其中，所述至少第一多個指示器代表第一二進位代碼。16.如權(quán)利要求15所述的注射器，其中，還包括沿所述注射器壁的長在唯一預(yù)定的位置上的至少第二多個指示器，該至少第二多個指示器代表第二二進位代碼。17.如權(quán)利要求1所述的注射器，其中，還包括包括注射器壁、后端和前端的本體；以及可移動地設(shè)置在所述本體內(nèi)的柱塞。18.如權(quán)利要求17所述的注射器，其中，還包括與所述本體相連的至少一個安裝突緣。19.如權(quán)利要求18所述的注射器，其中，還包括與所述主體相連的點滴器突緣20.如權(quán)利要求18所述的注射器，其中，所述材料段在所述本體的所述后端和所述至少一個安裝突緣之間的位置處與所述本體相連。21.如權(quán)利要求1所述的注射器，其中，所述至少第一指示器包括形成在所述注射器周緣的至少一部分周緣的槽。22.如權(quán)利要求21所述的注射器，其中，所述槽沿所述注射器的周緣延伸。23.如權(quán)利要求1所述的注射器，其中，所述材料段是透光的。24.如權(quán)利要求1所述的注射器，其中，所述至少第一指示器包括平坦的第一表面，該表面相對于通過所述材料段傳播的能量的方向成角以改變所述能量中至少一部分能量的方向，改變了方向的能量是可以被檢測的。25.如權(quán)利要求24所述的注射器，其中，所述至少第一指示器包括形成在所述材料段內(nèi)的狹槽，該狹槽包括第二表面，所述能量通過該表面與所述第一表面接觸，所述第一表面反射所述能量的一部分。26.如權(quán)利要求25所述的注射器，其中，所述第一表面相對于通過所述材料段傳輸?shù)乃瞿芰康姆较蛞?5°成角。27.如權(quán)利要求1所述的注射器，其中，所述電磁能是光能，所述材料段適于沿平行于所述注射器的軸線方向通過其間傳輸光能。28.—種用于如權(quán)利要求1-27中任何一項所述的注射器的注入器，該注入器包括用來對所述注射器的內(nèi)容物加壓的驅(qū)動件；至少一個能源，其用來通過所述注射器的所述材料段軸向地傳播能量；以及至少一個傳感器，其用來檢測與所述注射器的所述至少第一指示器互相作用的所述至少一部分能量。29.—種從如權(quán)利要求1-27中任何一項所述的注射器提供信息到如權(quán)利要求28所述注入器的方法，該方法包括通過所述注射器的所述材料段的至少一部分軸向傳輸能量；以及檢測被所述材料段內(nèi)的所述至少第一指示器改變的所述至少一部分能量。全文摘要一種用于接電源的注入器的注射器，該注射器包括適于通過其間軸向傳輸電磁能的材料段，該材料段包括沿材料段設(shè)置的至少第一指示器，該第一指示器適于與通過材料段傳輸?shù)哪芰康闹辽僖徊糠只ハ嘧饔?，所述互相作用是可以被檢測的，該第一指示器提供關(guān)于注射器構(gòu)造的信息。例如，本發(fā)明的指示器可通過指示器的數(shù)量和/或位置來提供關(guān)于注射器構(gòu)造的信息。多個或多組這樣的注射器可設(shè)置有各個這樣的注射器的構(gòu)造，它們由該注射器的指示器的存在或缺席來代表。文檔編號G01R33/28GK101391123SQ20081014546公開日2009年3月25日申請日期2002年1月16日優(yōu)先權(quán)日2001年1月18日發(fā)明者A·D·希施曼,B·伊多恩,J·A·布羅索維奇,K·P·考恩,M·J·楊尼洛申請人:梅德拉股份有限公司