(57)【要約】【課題】流体を対象物に噴射する際に、より確実に高精度な流体噴射を行うことができる流体噴射装置、流体噴射方法および流体噴射手術器具を提供する。【解決手段】流体噴射装置１は、色センサ４０によって、流体噴射口２１２に対向し流体噴射された場合に切除の対象となる流体噴射対象領域の色を検出する。そして、流体噴射対象領域の色に応じて、当該流体噴射対象領域が噴射可能領域および噴射禁止領域のいずれに該当するかを判定し、噴射可能領域である場合には、流体噴射対象領域の色に応じて異なる特性の脈動流を噴射するように脈動発生部１００における流体の吐出を制御し、噴射禁止領域である場合には、脈動発生部１００における流体の吐出を停止する。【選択図】図１
2010082438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流入する流体室と、前記流体室の容積を変更する容積変更手段と、前記流体室に連通する入口流路および出口流路と、を有する脈動発生部と、
前記出口流路から流出した流体を噴射する流体噴射口と、
前記入口流路に流体を供給する流体供給手段と、
前記容積変更手段による前記流体室の容積の変更を制御する制御手段と、
前記流体噴射口に対向する流体噴射対象領域の色を検出する色検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記色検出手段が検出した色に応じて、前記容積変更手段による前記流体室の容積の変更を制御することを特徴とする流体噴射装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記色検出手段が検出した色が、噴射対象部位における噴射禁止領域を示す色であるとき、前記脈動発生部における流体の吐出を停止するように、前記容積変更手段による前記流体室の容積の変更を制御することを特徴とする請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記色検出手段が検出した色が、噴射対象部位における噴射可能領域を示す色であるとき、前記色検出手段が検出した色に応じて異なる特性の脈動流を噴射するように、前記容積変更手段による前記流体室の容積の変更を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の流体噴射装置。
【請求項４】
流体の噴射対象部位の形状を示すデータを取得する形状データ取得手段と、
前記形状データ取得手段によって取得された噴射対象部位の形状を示すデータを基に、噴射対象部位における噴射可能領域および噴射禁止領域を設定する領域設定手段と、
前記流体噴射対象領域が前記噴射可能領域および前記噴射禁止領域の何れかに該当するかを判定する領域判定手段と、
前記領域判定手段によって、前記流体噴射対象領域が前記噴射禁止領域に該当していると判定された場合に、前記脈動発生部における流体の吐出を抑制させる吐出抑制手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の流体噴射装置。
【請求項５】
音声および光の少なくとも一方によって報知を行う報知手段をさらに備え、
前記報知手段は、前記流体噴射対象領域が、前記噴射禁止領域および当該噴射禁止領域近傍の領域である近傍領域の何れかに該当するとき、前記報知を行うことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の流体噴射装置。
【請求項６】
流体室に流体を供給し、
前記流体室の容積を変更することによって、流体噴射口から加圧された流体を噴射し、
前記流体噴射口に対向する流体噴射対象領域の色を検出し、
前記検出した色に応じて、前記流体室の容積の変更を制御することを特徴とする流体噴射方法。
【請求項７】
流体が流入する流体室と、前記流体室の容積を変更する容積変更手段と、前記流体室に連通する入口流路および出口流路と、を有する脈動発生部と、
前記出口流路から流出した流体を噴射する流体噴射口と、
前記入口流路に流体を供給する流体供給手段と、
前記容積変更手段による前記流体室の容積の変更を制御する制御手段と、
前記流体噴射口に対向する手術対象部位の色を検出する色検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記色検出手段が検出した色に応じて、前記容積変更手段による前記流体室の容積の変更を制御し、
前記容積変更手段が前記流体室の容積を変更することにより前記流体噴射口から噴射される流体によって手術対象部位を切開又は切除することを特徴とする流体噴射手術器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧した流体を噴射する流体噴射装置、流体噴射方法および流体噴射手術器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術としては、例えば、流体噴射口に連通する接続流路を有する流路管と、接続流路に連通する流体室及び流体室の容積を変更する圧電素子を有する脈動発生部と、流体室に流体を供給する流体供給手段と、を備える流体噴射装置がある（特許文献１参照）。
この流体噴射装置では、流体供給手段が流体室に流体を供給し、圧電素子が流体室の容積を変更することによって、流体噴射口から脈動する流体（以下、脈動流という）を噴射することが可能となる。
【０００３】
また、流体を噴射して生体組織を切開または切除する流体噴射装置として、流体を噴射するノズルと、流体の噴射によって破壊された組織片等を吸引する吸引管とを備え、ノズルと吸引管との配置関係を平行あるいは同軸にすることにより、噴射によって破砕された血栓片や組織片を他に飛散させることなく回収し、治療の効果安全性を向上させるというものがある（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０８２２０２号公報
【特許文献２】特開２００３−０００７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記各特許文献に記載の技術を含め、流体を噴射して対象部位を切断または切除可能な流体噴射装置においては、使用者等の判断によって対象部位の切断または切除が行われているため、使用者等の技量によっては、切断または切除の対象としない部分を切除等する可能性があった。
即ち、流体を噴射して対象物を切断または切除する際に、確実に高精度な切断または切除を行うことが困難であった。
そこで、本発明は、流体を対象物に噴射する際に、より確実に高精度な流体噴射を行うことができる流体噴射装置、流体噴射方法および流体噴射手術器具を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、第１の発明に係る流体噴射装置は、流体が流入する流体室と、前記流体室の容積を変更する容積変更手段と、前記流体室に連通する入口流路および出口流路と、を有する脈動発生部と、前記出口流路から流出した流体を噴射する流体噴射口と、前記入口流路に流体を供給する流体供給手段と、前記容積変更手段による前記流体室の容積の変更を制御する制御手段と、前記流体噴射口に対向する流体噴射対象領域の色を検出する色検出手段と、を備え、前記制御手段は、前記色検出手段が検出した色に応じて、前記容積変更手段による前記流体室の容積の変更を制御することを特徴としている。
【０００７】
このように、噴射対象領域の色に応じて容積変更手段による流体室の容積の変更を制御するため、流体噴射対象物の性質に適した特性の脈動流を噴射することが可能となり、高精度な流体噴射を行うことが可能となる。
ここで、流体室としては、例えば、後述する流体室５０１が該当する。容積変更手段としては、例えば、後述する圧電素子４０１が該当する。入口流路としては、例えば、後述する入口流路５０３が該当する。出口流路としては、例えば、後述する出口流路５１１が該当する。脈動発生部としては、例えば、後述する脈動発生部１００が該当する。流体噴射口としては、例えば、後述する流体噴射開口部２１２が該当する。流体供給手段としては、例えば、後述するポンプ２０および流体容器１０が該当する。制御手段としては、例えば、後述する制御手段３０が該当する。色検出手段としては、例えば、後述する色センサ４０が該当する。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記制御手段は、前記色検出手段が検出した色が、噴射対象部位における噴射禁止領域を示す色であるとき、前記脈動発生部における流体の吐出を停止するように、前記容積変更手段による前記流体室の容積の変更を制御することを特徴としている。
これにより、噴射対象領域が噴射禁止領域である場合に、脈動発生部における流体の吐出を停止することができ、作業者が噴射禁止領域に過って流体を噴射するのを防止することができる。したがって、例えば、流体噴射装置を手術用のウォーターパルスメス等に適用した場合、術者が切除禁止領域を過って切断または切除してしまうのを防止することができ、より確実に高精度な切断または切除を行うことが可能となる。
【０００９】
さらに、第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記制御手段は、前記色検出手段が検出した色が、噴射対象部位における噴射可能領域を示す色であるとき、前記色検出手段が検出した色に応じて異なる特性の脈動流を噴射するように、前記容積変更手段による前記流体室の容積の変更を制御することを特徴としている。
これにより、噴射対象領域が噴射可能領域である場合に、噴射対象領域の色に応じて、噴射圧力や噴射周期等、噴射する脈動流の特性を変更することができ、流体噴射対象物の性質に適した特性の脈動流を噴射することが可能となり、高精度な流体噴射を行うことが可能となる。
【００１０】
また、第４の発明は、第１〜第３の何れかの発明において、流体の噴射対象部位の形状を示すデータを取得する形状データ取得手段と、前記形状データ取得手段によって取得された噴射対象部位の形状を示すデータを基に、噴射対象部位における噴射可能領域および噴射禁止領域を設定する領域設定手段と、前記流体噴射対象領域が前記噴射可能領域および前記噴射禁止領域の何れかに該当するかを判定する領域判定手段と、前記領域判定手段によって、前記流体噴射対象領域が前記噴射禁止領域に該当していると判定された場合に、前記脈動発生部における流体の吐出を抑制させる吐出抑制手段と、をさらに備えることを特徴としている。
【００１１】
このように、形状データ取得手段によって取得した噴射対象部位の形状を示すデータに基づいて噴射対象領域が噴射禁止領域に該当すると判定した場合に、脈動発生部における流体の吐出を抑制するので、フェイルセーフ機能を付加することが可能となる。
ここで、形状データ取得手段としては、例えば、後述する３次元画像作成部８０１が該当する。領域設定手段としては、例えば、後述する領域設定部８０２が該当する。領域判定手段としては、例えば、後述する切除状態比較部８０７が該当する。吐出抑制手段としては、例えば、後述する切除状態比較部８０７が該当する。
【００１２】
さらにまた、第５の発明は、第１〜第４の何れかの発明において、音声および光の少なくとも一方によって報知を行う報知手段をさらに備え、前記報知手段は、前記流体噴射対象領域が、前記噴射禁止領域および当該噴射禁止領域近傍の領域である近傍領域の何れかに該当するとき、前記報知を行うことを特徴としている。
これにより、噴射対象領域が噴射禁止領域や近傍領域に該当することを作業者に報知することができ、作業者が噴射禁止領域に過って流体を噴射するのをより確実に防止することができる。
ここで、報知手段としては、例えば、後述する青色ＬＥＤ１００ａ、赤色ＬＥＤ１００ｂおよびスピーカ１００ｃが該当する。
【００１３】
さらに、第６の発明に係る流体噴射方法は、流体室に流体を供給し、前記流体室の容積を変更することによって、流体噴射口から加圧された流体を噴射し、前記流体噴射口に対向する流体噴射対象領域の色を検出し、前記検出した色に応じて、前記流体室の容積の変更を制御することを特徴としている。
これにより、流体噴射対象物の性質に適した特性の脈動流を噴射することが可能となり、高精度な流体噴射を行うことが可能となる。
【００１４】
また、第７の発明に係る流体噴射手術器具は、流体が流入する流体室と、前記流体室の容積を変更する容積変更手段と、前記流体室に連通する入口流路および出口流路と、を有する脈動発生部と、前記出口流路から流出した流体を噴射する流体噴射口と、前記入口流路に流体を供給する流体供給手段と、前記容積変更手段による前記流体室の容積の変更を制御する制御手段と、前記流体噴射口に対向する手術対象部位の色を検出する色検出手段と、を備え、前記制御手段は、前記色検出手段が検出した色に応じて、前記容積変更手段による前記流体室の容積の変更を制御し、前記容積変更手段が前記流体室の容積を変更することにより前記流体噴射口から噴射される流体によって手術対象部位を切開又は切除することを特徴としている。
これにより、流体を噴射して対象物を切断または切除する際に、より確実に高精度な切断または切除を行うことが可能な手術装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るウォーターパルスメスを示す概略構成図である。
【図２】図１に示すウォーターパルスメスの脈動発生部を示す断面図である。
【図３】図２に示す脈動発生部を分解した状態の概略を示す斜視図である。
【図４】図２に示す脈動発生部の入口流路を示す平面図であり、上ケースを下ケースとの接合面側から視認した状態を表している。
【図５】制御手段の概略構成を示すブロック図である。
【図６】第１の実施形態における制御手段が実行する制御処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るウォーターパルスメスを示す概略構成図である。
【図８】患部において切除可能領域、切除禁止領域および近傍領域が設定された状態を示す模式図である。
【図９】第２の実施形態における制御手段が実行する制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
本発明に係る流体噴射装置は、インク等を用いた描画、細密な物体及び構造物の洗浄、物体の切断や切除、手術用メス等に適用することが可能である。
本実施形態では、本発明に係る流体噴射装置を、手術対象部位の生体組織を切開又は切除することに好適なウォーターパルスメスに適用した場合について説明する。したがって、本実施の形態で用いる流体は、水、生理食塩水、薬液等である。
【００１７】
（第１の実施形態）
（構成）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るウォーターパルスメスを示す概略構成図である。
図１に示すウォーターパルスメス（流体噴射装置、流体噴射手術器具）１は、流体を収容する流体容器１０と、一定の圧力で流体を供給するポンプ２０と、ポンプ２０から供給される流体を脈動流動する脈動発生部１００と、脈動発生部１００及びポンプ２０を制御する制御手段３０と、色センサ４０とを備える。
流体容器１０は、水、生理食塩水、薬液等の流体を収容する。
ポンプ２０は、接続チューブ１５を介して流体容器１０に収容された流体を吸引する。また、ポンプ２０は、吸引した流体を、一定の圧力で接続チューブ２５を介して脈動発生部１００に供給する。ポンプ２０の吐出圧力は概ね３気圧（０．３ＭＰａ）以下に設定する。
【００１８】
なお、このウォーターパルスメス１を用いて手術をする際には、術者が把持する部位は脈動発生部１００である。したがって、脈動発生部１００までの接続チューブ２５はできるだけ柔軟であることが好ましい。そのためには、柔軟で薄いチューブで、流体を脈動発生部１００に送液可能な範囲で低圧にすることが好ましい。
脈動発生部１００は、流体室５０１（図２、参照）と、流体室５０１の容積変更手段とを備えている。本実施形態では、流体室５０１の容積変更手段として、圧電素子４０１を用いている。
また、脈動発生部１００には、切除あるいは切開の状態の適否を報知するための青色および赤色のＬＥＤ（Light Emitting Diode）１００ａ，１００ｂと、音声を出力するスピーカ１００ｃとが内蔵されている。
【００１９】
次に、脈動発生部１００について、図面を参照してさらに詳しく説明する。
図２は、図１に示すウォーターパルスメスの脈動発生部を示す断面図である。なお、図２は、図４に示すＡ−Ａ´線の断面図である。図３は、図２に示す脈動発生部を分解した状態の概略を示す斜視図である。
図２及び図３に示すように、脈動発生部１００は、上ケース５００と、下ケース３０１とを有する。そして、上ケース５００及び下ケース３０１は、互いに対向する面において接合され、４本の固定螺子（図示せず）によって螺着されている。
下ケース３０１は、鍔部を有する筒状部材であって、一方の端部は底板３１１で密閉されている。この下ケース３０１の内部空間に圧電素子４０１が配設される。
【００２０】
圧電素子４０１は、積層型圧電素子であってアクチュエータを構成する。圧電素子４０１の一方の端部は、上板４１１を介してダイアフラム４００に固着されている。また、圧電素子４０１の他方の端部は、底板３１１の上面３１２に固着されている。
ダイアフラム４００は、円盤状の金属薄板からなり、下ケース３０１の凹部３０３内において周縁部が凹部３０３の底面に密着固着されている。容積変更手段としての圧電素子４０１に駆動信号を入力することで、圧電素子４０１の伸張、収縮に伴いダイアフラム４００を介して流体室５０１の容積を変更する。このように、容積変更手段として圧電素子４０１とダイアフラム４００とを採用する構造にすることにより、構造の簡素化と、それに伴う小型化を実現できる。また、流体室５０１の容積変化の最大周波数を１ＫＨｚ以上の高い周波数にすることができ、高速脈動流の噴射に最適となる。
【００２１】
ダイアフラム４００の上面には、中心部に開口部を有する円盤状の金属薄板からなる補強板４１０が積層配設される。
上ケース５００は、下ケース３０１と対向する面の中心部に凹部を有している。そして、この凹部とダイアフラム４００とから構成され流体が充填された状態の回転体形状が流体室５０１である。つまり、流体室５０１は、上ケース５００の凹部の封止面５０５と内周側壁５０１ａとダイアフラム４００とによって囲まれた空間である。流体室５０１の略中央部には出口流路５１１が穿設されている。
出口流路５１１は、流体室５０１から、上ケース５００の一方の端面に突設された出口流路管５１０の端部まで貫通されている。出口流路５１１の流体室５０１の封止面５０５との接続部は、流体抵抗を減ずるために滑らかに丸められている。
【００２２】
なお、流体室５０１の形状は、本実施形態（図２参照）では、両端が封止された略円筒形状としているが、側面視して円錐形や台形、あるいは半球形状等でもよい。例えば、出口流路５１１と封止面５０５との接続部を漏斗のような形状にすれば、後述する流体室５０１内の気泡を排出しやすくなる。
出口流路管５１０には接続流路管２００が接続されている。接続流路管２００には接続流路２０１が穿設されている。接続流路２０１の直径は、出口流路５１１の直径より大きく形成されている。また、接続流路管２００の管部の厚さは、流体の圧力脈動を吸収しない剛性を有する範囲に形成されている。
接続流路管２００の先端部には、ノズル２１１が挿着されている。ノズル２１１には、流体噴射口２１２が穿設されている。流体噴射口２１２の直径は、接続流路２０１の直径より小さい。
【００２３】
また、ノズル２１１近傍には色センサ４０が設置されている。色センサ４０としては、例えば、フォトダイオードにカラーフィルタ（ＲＧＢ）を組み合わせたものを用い、受光部を流体噴射方向に向けて配置するものとする。これにより、手術対象部位（噴射対象部位）における切除対象領域（流体噴射対象領域）の色が検出可能となる。ここで、切除対象領域とは、手術対象部位において、流体噴射口２１２に対向し流体噴射された場合に切除の対象となる領域をいう。
上ケース５００の側面には、ポンプ２０から流体を供給する接続チューブ２５を挿着する入口流路管５０２が突設されている。入口流路管５０２には、入口流路側の接続流路５０４が穿設されている。接続流路５０４は入口流路５０３に連通している。入口流路５０３は、流体室５０１の封止面５０５の周縁部に溝状に形成され、流体室５０１に連通している。
【００２４】
上ケース５００と下ケース３０１との接合面において、ダイアフラム４００の外周方向の離間した位置には、下ケース３０１側にパッキンボックス３０４、上ケース５００側にパッキンボックス５０６が形成されている。パッキンボックス３０４及びパッキンボックス５０６により形成される空間に、リング状のパッキン４５０が装着されている。
ここで、上ケース５００と下ケース３０１とを組立てたとき、ダイアフラム４００の周縁部と補強板４１０の周縁部とは、上ケース５００の封止面５０５の周縁部と下ケース３０１の凹部３０３の底面によって密接されている。この際、パッキン４５０は上ケース５００と下ケース３０１によって押し圧されて、流体室５０１からの流体漏洩を防止している。
【００２５】
流体室５０１内は、流体吐出の際に３０気圧（３ＭＰａ）以上の高圧状態となり、ダイアフラム４００、補強板４１０、上ケース５００、下ケース３０１それぞれの接合部において流体が僅かに漏洩することが考えられるが、パッキン４５０によって漏洩を阻止している。
図２に示すようにパッキン４５０を配設すると、流体室５０１から高圧で漏洩してくる流体の圧力によってパッキン４５０が圧縮され、パッキンボックス３０４，５０６内の壁にさらに強く押し圧するので、流体の漏洩を一層確実に阻止することができる。このことから、駆動時において流体室５０１内の高い圧力上昇を維持することができる。
【００２６】
次に、上ケース５００に形成される入口流路５０３について、図面を参照してさらに詳しく説明する。
図４は、図２に示す脈動発生部の入口流路を示す平面図であり、上ケースを下ケースとの接合面側から視認した状態を表している。
図４に示すように、入口流路５０３は、一方の端部が流体室５０１に連通し、他方の端部が接続流路５０４に連通している。入口流路５０３と接続流路５０４との接続部には、流体溜り５０７が形成されている。入口流路５０３と接続流路５０４との接続部に流体溜り５０７を設けることにより、接続流路５０４のイナータンスが入口流路５０３に与える影響を抑制することができる。そして、流体溜り５０７と入口流路５０３との接続部は滑らかに丸めることによって流体抵抗を減じている。
【００２７】
また、入口流路５０３は、流体室５０１の内周側壁５０１ａに対して略接線方向に向かって連通している。ポンプ２０（図１参照）から一定の圧力で供給される流体は、内周側壁５０１ａに沿って（図４において矢印で示す方向）流動して流体室５０１に旋回流を発生する。旋回流は、旋回することによる遠心力で内周側壁５０１ａ側に押し付けられるとともに、流体室５０１内に含まれる気泡は旋回流の中心部に集中する。
そして、中心部に集められた気泡は、出口流路５１１から排除される。このことから、出口流路５１１は旋回流の中心近傍、つまり回転形状体の軸中心部に設けられることがより好ましい。図４では、入口流路５０３は平面形状が湾曲されている。入口流路５０３は、直線で流体室５０１に連通させてもよいが、狭いスペースの中で所望のイナータンスを得るために、入口流路５０３の流路長を長くする必要性から湾曲させている。
【００２８】
なお、図２に示したように、ダイアフラム４００と入口流路５０３が形成されている封止面５０５の周縁部との間には、補強板４１０が配設されている。補強板４１０を設ける意味は、ダイアフラム４００の耐久性を向上することである。入口流路５０３の流体室５０１との接続部には切欠き状の接続開口部５０９が形成されるので、ダイアフラム４００が高い周波数で駆動されたときに、接続開口部５０９近傍において応力集中が生じて疲労破壊を発生することが考えられる。そこで、切欠き部がない連続した開口部を有している補強板４１０を配設することで、ダイアフラム４００に応力集中が発生しないようにしている。
【００２９】
また、上ケース５００の外周隅部には、４箇所の螺子孔５００ａが開設されており、この螺子孔位置において、上ケース５００と下ケース３０１とが螺合接合される。
なお、図示は省略するが、補強板４１０とダイアフラム４００とを接合し、一体に積層固着することができる。補強板４１０とダイアフラム４００とを積層し、一体に固着すれば、脈動発生部１００の組立性を向上させることができる他、ダイアフラム４００の外周縁部の補強効果もある。固着手段としては、接着剤を用いる貼着としても、固層拡散接合、溶接等を採用することが可能であるが、補強板４１０とダイアフラム４００とが、接合面において密着されていることがより好ましい。
【００３０】
図５は、色センサ４０及び制御手段３０の概略構成を示すブロック図である。
制御手段３０は、図５に示すように、ポンプ２０を制御するポンプ制御部３１と、脈動発生部１００の圧電素子４０１を制御する電圧制御部３２と、電圧制御部３２が参照するルックアップテーブルを格納するテーブル格納部３３とを有する。また、電圧制御部３２には、色センサ４０の検出信号が入力される。
ポンプ制御部３１は、ポンプ２０が脈動発生部１００に供給する流体の圧力を制御する。
【００３１】
電圧制御部３２は、圧電素子４０１による流体室５０１の容積の変更を制御する。具体的には、圧電制御部３２は、色センサ４０の検出信号に基づいて、テーブル格納部３３に格納されたルックアップテーブルを参照し、圧電素子４０１に印加する電圧を制御する。これにより、電圧制御部３２は、切除対象領域の色に応じて、噴射する脈動流の特性を変更することが可能となっている。ここで、異なる特性の脈動流とは、噴射圧力及び噴射周期のうち少なくとも一方が異なる脈動流をいう。
本実施形態では、患部において腫瘍等が存在する領域（切除可能領域）を予め着色し、切除可能領域以外の領域（切除禁止領域）と区別しておくことで、患部の状態や種類に応じて噴射する脈動流の特性を変更するようにする。
【００３２】
切除可能領域を着色する手法としては、病変や病的表面の特性を感知できる機能（病変選択機能）を有するナノメートルサイズのナノカプセル（ナノロボット）を用いる。このナノカプセルは、内包された任意の薬剤、遺伝子、たんぱく質等を生体内の任意の細胞や組織に送達させることができるものであり、本実施形態では、色素を混入したナノカプセルを静注することで、切除可能領域だけ着色するようにする。
なお、このとき切除可能領域が視覚的に明確となるように、切除禁止領域とは異なる色に設定する。また、切除可能領域の種類に応じて異なる色を設定することも可能である。
テーブル格納部３３は、電圧制御部３２が参照するルックアップテーブルを格納する。ルックアップテーブルは、駆動信号の電圧パルス波形を記憶している。具体的には、ルックアップテーブルには、切除対象領域の色にそれぞれ対応して電圧パルス波形ひとつ分の電圧値がデジタル値として記憶されている。
【００３３】
ここで、ルックアップテーブルの設計方法について説明する。
ルックアップテーブルを設計する際には、術式例、実験例等に基づいて、手術対象部位の所定の性質（状態、種類）に対して噴射される脈動流の特性が適切となるように、ルックアップテーブルに記憶される電圧信号が設定される。具体的には、術式例から得た、所定の性質の手術対象部位に対して実際に噴射された適切と考えられる脈動流の特性と、予め仮定した脈動流の特性との近似値計算を行い、任意の更新基準に基づいて、予め仮定した脈動流の特性を更新する。そして、更新した結果得られた脈動流の特性と、術式例から得た脈動流の特性との乖離が所定以内となった場合、この更新した結果得られた脈動流の特性を、手術対象部位の所定の性質に対して適切な脈動流の特性として設定する。
そして、この設定された脈動流の特性に係る電圧信号を、手術対象部位の性質に応じた色に対応付けてルックアップテーブルに記憶し、このルックアップテーブルをテーブル格納部３３に格納する。
【００３４】
次に、制御手段３０が実行する処理について説明する。
図６は、制御手段３０が実行する制御処理を示すフローチャートである。
ここで、制御手段３０は、術者により流体の噴射を開始するためのスイッチ（図示せず）がＯＮ状態に操作されている際、図６に示す処理を繰り返し実行する。
術者により流体の噴射を開始するためのスイッチがＯＮ状態に操作されると、図６に示すように、先ずステップＳ１において、制御手段３０のポンプ制御部３１は、ポンプ２０を駆動し、脈動発生部１００に一定の圧力で流体を供給する。
次に、ステップＳ２において、制御手段３０の電圧制御部３２は、色センサ４０の検出信号を読み込み、ステップＳ３に移行する。
【００３５】
ステップＳ３では、制御手段３０の電圧制御部３２は、前記ステップＳ２で読み込んだ検出信号に基づいて、流体が噴射される切除対象領域の色を判定する。
ステップＳ４では、制御手段３０は、前記ステップＳ３で判定した色に基づいて、色判定フラグを設定する。具体的には、前記ステップＳ３で判定した色が予め術者が指定した色である場合は、切除対象領域が手術対象部位における切除可能領域に該当すると判定し、色判定フラグとして切除許可フラグを設定する。一方、前記ステップＳ３で判定した色が上記指定した色以外である場合は、切除対象領域が手術対象部位における切除禁止領域に該当すると判定し、色判定フラグとして切除禁止フラグを設定する。
次に、ステップＳ５において、制御手段３０は、切除許可フラグおよび切除禁止フラグの設定の有無を判定し、切除許可フラグが設定されている場合、ステップＳ６に移行して青色のＬＥＤ１００ａの発光を行う。
【００３６】
次に、ステップＳ７において、制御手段３０は、前記ステップＳ３で判定した色に基づいて、テーブル格納部３３に格納されたルックアップテーブルを参照し、圧電素子４０１に印加する電圧信号（駆動信号）を決定し、これを圧電素子４０１に入力してから後述するステップＳ１０に移行する。
これにより、切除対象領域が切除可能領域に該当するときには、切除対象領域の色に応じた噴射圧力及び噴射周期となるように圧電素子４０１へ電圧パルス波形が入力される。このように、電圧制御部３２から駆動信号が圧電素子４０１に入力されることにより、接続流路２０１にパルス状の流体吐出、つまり、脈動流が発生する。
また、前記ステップＳ５において、制御手段３０が、切除禁止フラグが設定されていると判定した場合、ステップＳ８に移行して、スピーカ１００ｃにより切除が禁止された旨の音声の警報を出力すると共に赤色のＬＥＤ１００ｂの発光を行う。
【００３７】
次に、ステップＳ９において、制御手段３０は、圧電素子４０１への電圧パルス波形の入力を停止し、ステップＳ１０に移行する。
ステップＳ１０では、制御手段３０の電圧制御部３２は、流体の噴射を開始するためのスイッチがＯＮ状態を継続しているか否かを判定し、ＯＮ状態を継続していると判定したときには前記ステップＳ２に移行し、ＯＮ状態からＯＦＦ状態へ変化したと判定したときにはステップＳ１１に移行する。
ステップＳ１１では、制御手段３０のポンプ制御部３１は、ポンプ２０の駆動を停止すると共に、制御手段３０の電圧制御部３２は、脈動発生部１００の圧電素子４０１への電圧信号の入力を停止して、一連の処理を終了する。
【００３８】
次に、本実施形態に係るウォーターパルスメス１の動作について説明する。
本実施形態に係るウォーターパルスメス１の脈動発生部１００の流体吐出は、入口流路側のイナータンスＬ１（合成イナータンスＬ１と呼ぶことがある）と出口流路側のイナータンスＬ２(合成イナータンスＬ２と呼ぶことがある）の差によって行われる。
まず、イナータンスについて説明する。
イナータンスＬは、流体の密度をρ、流路の断面積をＳ、流路の長さをｈとしたとき、Ｌ＝ρ×ｈ／Ｓで表される。流路の圧力差をΔＰ、流路を流れる流体の流量をＱとした場合に、イナータンスＬを用いて流路内の運動方程式を変形することで、ΔＰ＝Ｌ×ｄＱ／ｄｔという関係が導き出される。
【００３９】
つまり、イナータンスＬは、流量の時間変化に与える影響度合いを示しており、イナータンスＬが大きいほど流量の時間変化が少なく、イナータンスＬが小さいほど流量の時間変化が大きくなる。
また、複数の流路の並列接続や、複数の形状が異なる流路の直列接続に関する合成イナータンスは、個々の流路のイナータンスを電気回路におけるインダクタンスの並列接続、又は直列接続と同様に合成して算出することができる。
なお、入口流路側のイナータンスＬ１は、接続流路５０４が入口流路５０３に対して直径が十分大きく設定されているので、イナータンスＬ１は、入口流路５０３の範囲において算出される。この際、ポンプ２０と入口流路を接続する接続チューブは柔軟性を有するため、イナータンスＬ１の算出から削除してもよい。
【００４０】
また、出口流路側のイナータンスＬ２は、接続流路２０１の直径が出口流路よりもはるかに大きく、接続流路管２００の管部（管壁）の厚さが薄いためイナータンスＬ２への影響は軽微である。したがって、出口流路側のイナータンスＬ２は出口流路５１１のイナータンスに置き換えてもよい。
なお、接続流路管２００の管壁の厚さは、流体の圧力伝播には十分な剛性を有している。
そして、本実施形態では、入口流路側のイナータンスＬ１が出口流路側のイナータンスＬ２よりも大きくなるように、入口流路５０３の流路長及び断面積、出口流路５１１の流路長及び断面積を設定する。
【００４１】
次に、脈動発生部１００の動作について説明する。
術者によりスイッチがＯＮ状態に操作され、制御手段３０がポンプ２０の駆動を開始すると、ポンプ２０によって入口流路５０３には、常に一定圧力の液圧で流体が供給される。その結果、圧電素子４０１が動作を行わない場合、ポンプ２０の吐出力と入口流路側全体の流体抵抗値の差によって、流体は流体室５０１内に流動する。
また、制御手段３０が圧電素子４０１に駆動信号を入力すると、圧電素子４０１の伸張、収縮に伴いダイアフラム４００を介して流体室５０１の容積が変更する。
すなわち、圧電素子４０１に駆動信号が入力され、急激に圧電素子４０１が伸張したとすると、流体室５０１内の圧力は、入口流路側及び出口流路側のイナータンスＬ１，Ｌ２が十分な大きさを有していれば急速に上昇して数十気圧に達する。
【００４２】
この圧力は、入口流路５０３に加えられていたポンプ２０による圧力よりはるかに大きいため、入口流路側から流体室５０１内への流体の流入はその圧力によって減少し、出口流路５１１からの流出は増加する。したがって、前述した特許文献１によるウォーターパルスメスのような、入口流路側に設けられる逆止弁はなくてもよい。
ここで、入口流路５０３のイナータンスＬ１は、出口流路５１１のイナータンスＬ２よりも大きい。したがって、入口流路５０３から流体が流体室５０１へ流入する流量の減少量よりも、出口流路から吐出される流体の増加量のほうが大きいため、接続流路２０１にパルス状の流体吐出、つまり、脈動流が発生する。この吐出の際の圧力変動が、接続流路管２００内を伝播して、先端のノズル２１１の流体噴射口２１２から流体が噴射される。
【００４３】
すなわち、脈動発生部１００は、圧電素子４０１を駆動して脈動を発生することによって、ポンプ２０から供給された流体を、接続流路管２００、ノズル２１１を通して高速で噴射する。
ここで、ノズル２１１の流体噴射口２１２の直径は、出口流路５１１の直径よりも小さいので、流体は、さらに高圧、高速のパルス状の液滴（脈動流）として噴射される。
一方、流体室５０１内は、入口流路５０３からの流体流入量の減少と出口流路５１１からの流体流出の増加との相互作用で、圧力上昇直後に真空状態となる。その結果、ポンプ２０の圧力と、流体室５０１内の真空状態の双方によって一定時間経過後、入口流路５０３の流体は圧電素子４０１の動作前と同様な速度で流体室５０１内に向かう流れが復帰する。
【００４４】
入口流路５０３内の流体の流動が復帰した後、圧電素子４０１の伸張があれば、ノズル２１１からの脈動流を継続して噴射することができる。
また、上述した脈動発生部１００の動作において、流体室５０１が、略回転体形状を有し旋回流発生部としての入口流路５０３を備えていることと、出口流路５１１が略回転体形状の回転軸近傍に開設されていることから、流体室５０１内において旋回流が発生し、流体内に含まれる気泡は速やかに出口流路５１１から外部に排出される。
したがって、圧電素子４０１による流体室５０１の微小な容積変化においても、気泡によって圧力変動が阻害されることなく、十分な圧力上昇が得られる。
ここで、ウォーターパルスメス１では、切除対象領域の色を検出し、検出した切除対象領域の色に応じて、脈動発生部１００の圧電素子４０１に印加する電圧信号を設定する。
【００４５】
そして、ウォーターパルスメス１では、制御手段３０の電圧制御部３２は、検出した切除対象領域の色に応じて設定された電圧信号によって脈動発生部１００の圧電素子４０１を制御する。これにより、切除対象領域の色に応じて、脈動発生部１００の圧電素子４０１に印加する電圧が制御されることになる。
このように、ウォーターパルスメス１では、切除対象領域の色に応じて圧電素子４０１による流体室５０１の容積の変更を制御するため、手術対象部位の性質に適した特性の脈動流を噴射することが可能となる。
【００４６】
この場合、電圧制御部３２は、切除対象領域が切除禁止領域であるとき、流体噴射開口部２１２から噴射される流体を停止するように、圧電素子４０１に入力する電圧信号を停止するため、より確実に高精度な切除または切開を行うことが可能となる。
さらに、色検出手段として色センサを採用するので、簡易な構成で切除対象領域の色を検出することができる。
また、容積変更手段として圧電素子を採用し、色センサが検出した切除対象領域の色に応じて、圧電素子に印加する電圧を制御するため、簡易な構成で流路管から噴射される流体の圧力の調整が可能となる。
【００４７】
さらに、切除対象領域の色に基づいてルックアップテーブルを参照し、圧電素子に印加する電圧を決定するため、手術対象部位の色に応じて噴射する脈動流の特性を容易に変更することが可能となる。
また、予め患者に任意の色素を含有させた対象病変の細胞選択性を有するナノカプセルを服用させるので、確実に切除すべき癌細胞等の腫瘍を任意色に着色することができ、色センサにより切除対象領域の色を判定することで、切除対象領域の性質を容易に検出することが可能となる。さらに、この色素マーキングの手法としてカテーテルを用いたり直接的に注射をしたりする一般的な手法を適用する場合と比較して、患者の負担を軽減させることができる。
【００４８】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、前述した第１の実施形態において、磁気センサによって検出したノズル位置や画像処理により検出した切除領域に応じて、切除状態を術者に報知する機能を追加したものである。
【００４９】
（構成）
図７は、本発明の第２の実施形態に係るウォーターパルスメスを示す概略構成図である。
図７に示すウォーターパルスメス１は、図１に示すウォーターパルスメス１において、磁気センサ６００ａ〜６００ｄと、カメラ７００ａ〜７００ｄと、作業支援装置８００と、磁石２１３とを追加したことを除いては、図１に示すウォーターパルスメス１と同様の構成を有する。したがって、ここでは構成の異なる部分を中心に説明する。
図７に示すように、接続流路管２００のノズル２１１近傍位置には、ノズル２１１の位置を検出するために用いる磁石２１３が設置されている。
【００５０】
磁気センサ６００ａ〜６００ｄは、磁気検出によって３次元位置測定を行う磁気センサであり、脈動発生部１００のノズル２１１近傍に設置された磁石２１３の磁気を検出して、検出した磁気を示す情報（以下、「磁気検出値」と言う。）を作業支援装置８００に出力する。
なお、磁気センサ６００ａ〜６００ｄは、手術が行われる際に、患者を囲むようにそれぞれ異なる位置に設置される。そして、手術の実施に先立ち、設置された磁気センサ６００ａ〜６００ｄの検出基準軸の設定、３次元位置測定の座標と患部の実際の位置との対応付けおよび磁石２１３を用いた検出値のキャリブレーションが行われる。
カメラ７００ａ〜７００ｄは、カラー画像撮影が可能なデジタルカメラであり、撮影した画像データを作業支援装置８００に出力する。
【００５１】
なお、カメラ７００ａ〜７００ｄは、手術が行われる際に、患部を撮影可能なそれぞれ異なる位置に設置される。
作業支援装置８００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、ハードディスク等を備えるＰＣ（Personal Computer）によって構成され、流体噴射装置１を用いて手術等が行われる際の作業を支援する作業支援処理を制御手段３０と連携しながら実行する。
具体的には、作業支援装置８００は、３次元画像作成部８０１と、領域設定部８０２と、領域データ記憶部８０３と、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換部８０４と、ノズル位置検出部８０５と、切除領域検出部８０６と、切除状態比較部８０７とを備えている。
【００５２】
３次元画像作成部８０１は、手術に先立ってＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging system）によって撮影された手術対象部位（例えば脳等）の形状を表す画像データを基に、手術対象部位の３次元画像を作成する。そして、３次元画像作成部８０１は、作成した３次元画像のデータを領域設定部８０２に出力する。
領域設定部８０２は、３次元画像作成部８０１から入力された３次元画像のデータに対し、手術において切除等する領域（切除可能領域）と、切除可能領域以外の領域（切除禁止領域）と、切除可能領域内であって、切除可能領域の外延から設定された閾値範囲内の領域（近傍領域）とを設定する。
【００５３】
図８は、患部において切除可能領域、切除禁止領域および近傍領域が設定された状態を示す模式図である。
図８に示すように、患部において腫瘍等が存在する領域は切除可能領域として設定され、切除可能領域外は、切除を行うことが不適切な切除禁止領域として設定されている。また、切除可能領域内において、切除禁止領域との境界に接する一定の領域は近傍領域として設定されている。
これらの領域を設定する場合、３次元画像のデータをディスプレイに表示し、医師が手動入力によって各領域を特定することや、患部の色や形をもとに、作業支援装置８００が自動的に領域を設定し、医師がその領域設定を承認すること等が可能である。
【００５４】
そして、領域設定部８０２は、切除可能領域、禁止領域および近傍領域が設定された３次元画像のデータを領域データ記憶部８０３に出力する。
領域データ記憶部８０３は、領域設定部８０２から入力された切除可能領域、禁止領域および近傍領域が設定された３次元画像のデータを記憶する。
Ａ／Ｄ変換部８０４は、磁気センサ６００ａ〜６００ｄから入力された磁気検出値をデジタル値に変換し、変換したデジタル値をノズル位置検出部８０５に出力する。
ノズル位置検出部８０５は、磁気センサ６００ａ〜６００ｄの磁気検出値を示すデジタル値それぞれを基に、磁石２１３の３次元位置を算出する演算を行うことにより、ノズル２１１の位置を検出する。
【００５５】
そして、ノズル位置検出部８０５は、検出したノズル２１１の位置を示す信号（以下、「ノズル位置信号」と言う。）を切除状態比較部８０７に出力する。
切除領域検出部８０６は、カメラ７００ａ〜７００ｄから入力された画像データを基に、手術によって切除あるいは切開された領域（以下、「切除領域」と言う。）を検出する。
例えば、切除領域検出部８０６は、手術前に撮影された各カメラ７００ａ〜７００ｄの画像において、エッジの抽出を行い、手術中に撮影された画像におけるエッジの変化を検出したり、エッジに囲まれた領域の色の変化を検出したりすることによって、切除あるいは切開された領域を検出することができる。
【００５６】
そして、切除領域検出部８０６は、検出した切除あるいは切開された領域を示すデータ（以下、「切除領域データ」と言う。）を切除状態比較部８０７に出力する。
切除状態比較部８０７は、切除領域検出部８０６から入力された切除領域データと、領域データ記憶部８０３に記憶された３次元画像のデータとを基に、手術における切除あるいは切開の状態を示すフラグ（画像判定フラグ）を設定する。
また、切除状態比較部８０７は、ノズル位置検出部８０５から入力されたノズル位置信号と、領域データ記憶部８０３に記憶された３次元画像のデータとを基に、ノズル位置の状態を示すフラグ（ノズル位置判定フラグ）を設定する。
そして、切除状態比較部８０７は、画像判定フラグおよびノズル位置判定フラグを基に手術の適切性を判定し、判定結果を示す信号を制御手段３０に出力する。
【００５７】
図９は、作業支援装置８００および制御手段３０が連携して実行する制御処理を示すフローチャートである。
ここで、制御手段３０は、術者により流体の噴射を開始するためのスイッチ（図示せず）がＯＮ状態に操作されている際、図９に示す処理を繰り返し実行する。
この図９に示す制御処理において、前述した第１の実施形態における図６の制御処理と同一処理を行うステップには同一ステップ番号を付し、処理の異なる部分を中心に説明する。
前記ステップＳ１の処理後、ステップＳ２１で、作業支援装置８００は、領域データ記憶部８０３に記憶されている３次元画像データを読み出し、前記ステップＳ２に移行する。
【００５８】
また、前記ステップＳ４の処理後、ステップＳ２２で、作業支援装置８００は、ノズル位置検出部８０５によってノズル２１１の位置を検出し、次いでステップＳ２３に移行して、作業支援装置８００は、切除領域検出部８０６によって切除領域を検出する。
次に、ステップＳ２４において、作業支援装置８００は、切除状態比較部８０７によって、切除流域およびノズル２１１の位置それぞれが切除可能領域、切除禁止領域あるいは近傍領域のいずれに該当するかを判定し、判定結果に応じたフラグ（画像判定フラグおよびノズル位置フラグ）を設定する。
具体的には、切除状態比較部８０７は、切除領域データが示す切除領域が、領域データ記憶部８０３に記憶された３次元画像のデータにおいて、切除可能領域、切除禁止領域あるいは近傍領域のいずれに該当するかを判定する。
【００５９】
そして、切除状態比較部８０７は、切除領域が切除可能領域に該当する場合、切除・切開の状態が適切であることを示す切除状態適切フラグを設定し、切除領域が切除禁止領域に該当する場合、切除・切開の状態が不適切であることを示す切除状態不適切フラグを設定する。また、切除領域が近傍領域に該当する場合、切除・切開の状態が注意すべき状態であることを示す切除状態注意フラグを設定する。
また、切除状態比較部８０７は、ノズル位置検出部８０５から入力されたノズル位置信号と、領域データ記憶部８０３に記憶された３次元画像のデータとを基に、ノズル位置が切除可能領域、切除禁止領域あるいは近傍領域のいずれに該当するかを判定する。
【００６０】
そして、切除状態比較部８０７は、ノズル位置が切除可能領域に該当する場合、ノズル位置が適切であることを示すノズル位置適切フラグを設定し、ノズル位置が切除禁止領域に該当する場合、ノズル位置が不適切であることを示すノズル位置不適切フラグを設定する。また、ノズル位置が近傍領域に該当する場合、ノズル位置が注意すべき状態であることを示すノズル位置注意フラグを設定する。
次に、ステップＳ２５において、作業支援装置８００は、切除状態比較部８０７によって、画像判定フラグおよびノズル位置判定フラグを参照し、手術の適切性を示す信号を制御部３０に出力する。
具体的には、切除状態比較部８０７は、画像判定フラグおよびノズル位置判定フラグを参照し、まず、切除状態不適切フラグあるいはノズル位置不適切フラグのいずれかが設定されている場合、制御部３０に対して切除・切開の状態が不適切である旨を示す信号（以下、「切除禁止信号」と言う。）を出力する。
【００６１】
また、切除状態比較部８０７は、切除状態不適切フラグおよびノズル位置不適切フラグのいずれも設定されていない場合に、切除状態注意フラグあるいはノズル位置注意フラグのいずれかが設定されている場合、制御部３０に対して切除・切開の状態が注意を高めるべき状態である旨を示す信号（以下、「切除注意信号」と言う。）を出力する。
さらに、切除状態比較部８０７は、切除状態不適切フラグおよびノズル位置不適切フラグのいずれも設定されておらず、かつ、切除状態注意フラグおよびノズル位置注意フラグのいずれも設定されていない場合に、切除状態適切フラグあるいはノズル位置適切フラグのいずれかが設定されている場合、制御部３０に対して切除・切開の状態が適切である旨を示す信号（以下、「切除許可信号」と言う。）を出力する。
【００６２】
このように、切除状態比較部８０７は、いずれの領域が脈動発生部１００の噴射対象領域に相当する切除対象領域となっているかを判定し、その判定結果に応じた信号を制御手段３０に出力する。
次に、ステップＳ２６において、制御手段３０は、前記ステップＳ４で設定された色判定フラグと、前記ステップＳ２５で切除状態比較部８０７から入力された手術の適切性を示す信号とに基づいて、フラグ判定を行う。
【００６３】
具体的には、色判定フラグとして切除許可フラグが設定されており、且つ手術の適切性を示す信号が切除許可信号であるとき、前記ステップＳ６に移行する。また、色判定フラグとして切除禁止フラグが設定されており、且つ手術の適切性を示す信号が切除禁止信号であるとき、前記ステップＳ８に移行する。また、手術の適切性を示す信号が切除注意信号であるか、色判定フラグ又は手術の適切性を示す信号が切除禁止フラグ又は切除禁止信号であるときには、ステップＳ２７に移行する。
ステップＳ２７では、制御手段３０は、注意を促す音声の警報および青色のＬＥＤ１００ａと赤色のＬＥＤ１００ｂの点滅発光を行い、前記ステップＳ７に移行する。
このような構成により、色センサ４０で検出した切除対象領域の色に基づいて切除許可フラグが設定された場合であっても、画像データ解析に基づいて切除注意信号や切除禁止信号が出力された場合には音声による警報や発光が行われるので、術者の注意を促すことができる。
【００６４】
また、仮に色センサ４０に不具合が生じ切除対象領域の色を適正に判定することができない場合であっても、画像データ解析に基づいて切除禁止信号や切除注意信号が出力されることで音声による警報や発光が行われるので、切除対象領域が切除禁止領域やその近傍領域に該当する可能性があることを術者に報知することができる。
このように、上記第２の実施形態におけるウォーターパルスメス１では、脈動発生部（ノズル２１１）に設置された磁石（磁石２１３）と、脈動発生部に設置された磁石の磁気を検出する磁気検出手段（磁気センサ６００ａ〜６００ｄ）とを備え、磁気検出手段によって検出された磁気に基づいて脈動発生部の位置を検出し、検出した脈動発生部の位置に基づいて、噴射可能領域および噴射禁止領域のいずれが脈動発生部による噴射対象領域となっているかを判定する。
【００６５】
このような構成により、脈動発生部に磁石を設置することで、簡単に正確な位置を検出することができる。
また、噴射対象部位を撮影する撮影手段（カメラ７００ａ〜７００ｄ）を備え、撮影手段によって撮影された噴射対象部位の画像に基づいて、噴射可能領域および噴射禁止領域のいずれが脈動発生部による噴射対象領域となっているかを判定する。
このような構成により、一般に用いられているデジタルカメラ等のカメラによって、脈動発生部による噴射対象領域を容易に判定することができる。
したがって、フェイルセーフ機能を付加することが可能となり、より高精度な切断または切除を行うことが可能となる。
【００６６】
なお、上記第２の実施形態においては、色判定フラグおよび手術の適切性を示す信号の何れか一方が切除禁止を示すものであるとき、図９のステップＳ２６からステップＳ２７に移行して、音声および光によって術者に注意を促すための報知を行う場合について説明したが、図９のステップＳ２６からステップＳ８に移行するようにしてもよい。
この場合、色判定フラグおよび手術の適切性を示す信号の少なくとも一方が切除禁止を示すものであるときには、ステップＳ８で音声による警報および赤色ＬＥＤ１００ｂの発光が行われると共に、ステップＳ９で圧電素子４０１への電圧パルス波形の入力が停止されるので、噴射可能領域以外の領域に流体を噴射してしまうのをより確実に防止することができる。
【００６７】
また、上記判定条件の設定や警報の大きさ等は、術者の技量に応じて適宜設定可能とすることもできる。
さらに、上記第２の実施形態においては、レーザを照射して物体の形状を検出する形状検出手段を設け、該形状検出手段によって撮影された噴射対象部位の形状に基づいて、噴射可能領域および噴射禁止領域のいずれが脈動発生部による噴射対象領域となっているかを判定することもできる。このような構成により、簡単かつ正確に物体の形状を検出して、脈動発生部による噴射対象領域を判定することができる。
また、脈動発生部に、脈動発生部の位置および姿勢を検出するジャイロセンサを設け、該ジャイロセンサによって検出された脈動発生部の位置および姿勢に基づいて、噴射可能領域および噴射禁止領域のいずれが脈動発生部による噴射対象領域となっているかを判定することもできる。このような構成により、脈動発生部自体に位置および姿勢を検出する機能を備えることができるため、装置構成を簡単なものとすることができる。
【００６８】
なお、上記各実施形態においては、色検出手段として色センサを適用する場合について説明したが、色検出手段としてカラー画像撮影が可能なカメラを適用することもできる。
また、上記各実施形態においては、色センサで検出した切除対象領域の色に応じて、その切除対象領域が切除可能領域であるか切除禁止領域であるかを判定する場合について説明したが、色センサで検出した色に加えてカメラで撮影した画像データを用いて上記判定を行うこともできる。これにより、より切除対象領域の性質に適した制御が可能となる。
【００６９】
また、上記各実施形態では、流体を噴射する脈動発生部１００を一つ備える構成であるが、脈動発生部１００を複数備える構成としてもよい。
さらに、上記各実施形態においては、本発明を手術用のウォーターパルスメスに適用する場合について説明したが、前述したように、細密な物体及び構造物の洗浄、物体の切断や切除にも本発明を適用可能である。例えば、物体に付着した汚れや錆を洗浄する洗浄装置に本発明を適用した場合、背景色（物体本来の色）以外の色を検出した場合に、汚れの種類に応じた異なる特性で水や洗剤等を噴射するようにすることができ、作業効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１  ウォーターパルスメス（流体噴射装置、流体噴射手術器具）、２０  ポンプ（流体供給手段）、３０  制御手段、３１  ポンプ制御部、３２  電圧制御部、３３  テーブル格納部、４０  色センサ、１００  脈動発生部、２００  接続流路管（流路管）、２０１  接続流路、２１２  流体噴射開口部（流体噴射口）、４０１  圧電素子（容積変更手段）、５０１  流体室、５０３  入口流路、５１１  出口流路、６００ａ〜６００ｄ  磁気センサ、７００ａ〜７００ｄ  カメラ、８００  作業支援装置、８０１  ３次元画像作成部、８０２  領域設定部、８０３  領域データ記憶部、Ａ／Ｄ変換部、８０５  ノズル位置検出部、８０６  切除領域検出部、８０７  切除状態比較部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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