(57)【要約】【課題】脈動発生部の駆動を停止した際に、流体噴射口から流体が流出することを抑制することが可能な流体噴射装置、流体噴射装置の制御方法及び手術用器具を提供する。【解決手段】流体噴射装置１は、流体供給手段２０と、脈動発生部１００とを備える。脈動発生部１００は、流体室５０１と、流体室５０１の容積変更手段４０１と、流体室５０１に連通する入口流路５０３及び出口流路５１１と、を有する。また、流体噴射装置１は、容積変更手段４０１を駆動させる脈動制御手段３２と、流体供給手段２０と入口流路５０３とを接続するチューブ２５と、チューブ２５における流体の圧力を調整することが可能な圧力調整手段３３，４０とを備える。そして、圧力調整手段３３，４０は、脈動制御手段３２が容積変更手段４０１の駆動を停止した際に、チューブ２５における流体の圧力を減少させる。【選択図】  図１
2010084564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を供給する流体供給手段と、
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
連通する入口流路及び出口流路と、を有する脈動発生部と、
前記容積変更手段を駆動させることによって、前記流体室の容積の変更を制御する脈動
制御手段と、
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、
前記流体供給手段と前記入口流路とを接続するチューブと、
前記チューブにおける流体の圧力を調整することが可能な圧力調整手段と、を備え、
前記圧力調整手段は、前記脈動制御手段が前記容積変更手段の駆動を停止した際に、前
記チューブにおける流体の圧力を減少させることを特徴とする流体噴射装置。
【請求項２】
前記流体供給手段による流体の供給を停止させる停止制御手段を備え、
前記停止制御手段は、前記脈動制御手段が前記容積変更手段の駆動を停止した際に、前
記流体供給手段による流体の供給を停止させることを特徴とする請求項１記載の流体噴射
装置。
【請求項３】
前記圧力調整手段は、前記チューブにおいて配設された流路変更手段を含むことを特徴
とする請求項１又は２記載の流体噴射装置。
【請求項４】
流体を供給する流体供給手段と、
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
連通する入口流路及び出口流路と、を有する脈動発生部と、
前記容積変更手段を駆動させることによって、前記流体室の容積の変更を制御する脈動
制御手段と、
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、
前記流体供給手段と前記入口流路とを接続するチューブと、を備える流体噴射装置の制
御方法であって、
前記脈動制御手段が前記容積変更手段の駆動を停止した際に、前記チューブにおける流
体の圧力を減少させることを特徴とする流体噴射装置の制御方法。
【請求項５】
流体を供給する流体供給手段と、
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
連通する入口流路及び出口流路と、を有する脈動発生部と、
前記容積変更手段を駆動させることによって、前記流体室の容積の変更を制御する脈動
制御手段と、
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、
前記流体供給手段と前記入口流路とを接続するチューブと、
前記チューブにおける流体の圧力を調整することが可能な圧力調整手段と、を備え、
前記圧力調整手段は、前記脈動制御手段が前記容積変更手段の駆動を停止した際に、前
記チューブにおける流体の圧力を減少させることを特徴とする手術用器具。
【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、流体噴射装置の制御方法及び手術用
器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術として、例えば、流体供給手段から脈動発生部に流体を供給し、脈
動発生部を駆動することによって、脈動発生部に連通する流体噴射口から流体を噴射する
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、脈動発生部の駆動を停止している際にも、流体供給手段が脈動
発生部に流体を供給する。これにより、脈動発生部の駆動を開始する際の呼び水動作を不
要としている。
【特許文献１】特開２００８−８２２０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来技術では、脈動発生部の駆動を停止している際に、流体供給手
段により脈動発生部に供給された流体が、流体噴射口から流出する恐れがある。また、流
体供給手段を停止しても、供給される流体の圧力はすぐに低下しないため、流体の圧力が
下がるまで、流体噴射口から流出する恐れがある。
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、脈動発生部の駆動を停止した
際に、流体噴射口から流体が流出することを抑制することが可能な流体噴射装置、流体噴
射装置の制御方法及び手術用器具を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、第一の発明に係る流体噴射装置は、流体を供給する流体供
給手段と、流体が流入する流体室と、流体室の容積を変更する容積変更手段と、流体室に
連通する入口流路及び出口流路と、を有する脈動発生部と、容積変更手段を駆動させるこ
とによって、流体室の容積の変更を制御する脈動制御手段と、出口流路から流出した流体
を噴射する流体噴射口と、流体供給手段と入口流路とを接続するチューブと、チューブに
おける流体の圧力を調整することが可能な圧力調整手段と、を備え、圧力調整手段は、脈
動制御手段が容積変更手段の駆動を停止した際に、チューブにおける流体の圧力を減少さ
せることを特徴とする。
【０００５】
第一の発明に係る流体噴射装置では、脈動制御手段が容積変更手段の駆動を停止した際
に、チューブにおける流体の圧力を減少させるため、脈動発生部の駆動を停止した際に、
流体噴射口から流体が流出することを抑制することが可能となる。
ここで、流体供給手段としては、例えば、後述するポンプ制御部３１、ポンプ２０及び
流体容器１０が該当する。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及び接続流路５０４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。脈動制御手段としては、例えば、後述する電圧制御部３２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。チ
ューブとしては、例えば、後述する接続チューブ２５が該当する。圧力調整手段としては
、例えば、後述する圧力制御部３３及び圧力調整手段４０が該当する。
【０００６】
また、第二の発明に係る流体噴射装置は、第一の発明に係る流体噴射装置において、流
体供給手段による流体の供給を停止させる停止制御手段を備え、停止制御手段は、脈動制
御手段が容積変更手段の駆動を停止した際に、流体供給手段による流体の供給を停止させ
ることを特徴とする。
第二の発明に係る流体噴射装置では、脈動制御手段が容積変更手段の駆動を停止した際
に、流体供給手段による流体の供給を停止させるため、脈動発生部の駆動を停止した際に
、流体噴射口から流体が流出することをさらに抑制することが可能となる。
ここで、停止制御手段としては、例えば、後述するポンプ制御部３１が該当する。
【０００７】
また、第三の発明に係る流体噴射装置は、第一又は第二の発明に係る流体噴射装置にお
いて、圧力調整手段は、チューブにおいて配設された流路変更手段を含むことを特徴とす
る。
第三の発明に係る流体噴射装置では、簡易な構成でチューブにおける流体の圧力を調整
することが可能となる。
ここで、流路変更手段としては、例えば、後述する圧力調整手段４０（開閉弁４１及び
モータ４２）又は流路切り替え弁が該当する。
【０００８】
また、第四の発明に係る流体噴射装置の制御方法は、流体を供給する流体供給手段と、
流体が流入する流体室と、流体室の容積を変更する容積変更手段と、流体室に連通する入
口流路及び出口流路と、を有する脈動発生部と、容積変更手段を駆動させることによって
、流体室の容積の変更を制御する脈動制御手段と、出口流路から流出した流体を噴射する
流体噴射口と、流体供給手段と入口流路とを接続するチューブと、を備える流体噴射装置
の制御方法であって、脈動制御手段が容積変更手段の駆動を停止した際に、チューブにお
ける流体の圧力を減少させることを特徴とする。
第四の発明に係る流体噴射装置の制御方法では、脈動制御手段が容積変更手段の駆動を
停止した際に、チューブにおける流体の圧力を減少させるため、脈動発生部の駆動を停止
した際に、流体噴射口から流体が流出することを抑制することが可能となる。
【０００９】
さらに、第五の発明に係る手術用器具は、流体を供給する流体供給手段と、流体が流入
する流体室と、流体室の容積を変更する容積変更手段と、流体室に連通する入口流路及び
出口流路と、を有する脈動発生部と、容積変更手段を駆動させることによって、流体室の
容積の変更を制御する脈動制御手段と、出口流路から流出した流体を噴射する流体噴射口
と、流体供給手段と入口流路とを接続するチューブと、チューブにおける流体の圧力を調
整することが可能な圧力調整手段と、を備え、圧力調整手段は、脈動制御手段が容積変更
手段の駆動を停止した際に、チューブにおける流体の圧力を減少させることを特徴とする
。
第五の発明に係る手術用器具では、脈動制御手段が容積変更手段の駆動を停止した際に
、チューブにおける流体の圧力を減少させるため、脈動発生部の駆動を停止した際に、流
体噴射口から流体が流出することを抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
（構成）
図１は、本発明の実施の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、手術用器具）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、圧力調整手段４０と、圧力調整手段４０、脈動
発生部１００及びポンプ２０を制御する制御手段３０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。
【００１２】
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又は接続流路管２００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、接続チューブ２
５は、柔軟で薄い材料により形成することが好ましい。そして、ポンプ２０から脈動発生
部１００に供給される流体の圧力は、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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
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４０
１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。
【００１５】
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４
００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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
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５
０１内の気泡を排出しやすくなる。
【００１８】
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。
【００１９】
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５
０４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５０
３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。
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。
【００２０】
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３
０１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５
００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。
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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５
０１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。
【００２６】
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。
【００２７】
さらに、図１に示すように、脈動発生部１００は、ハンドスイッチ１１０を備えている
。なお、図２及び図３では、ハンドスイッチ１１０の図示を省略している。ハンドスイッ
チ１１０は、術者の操作によってＯＮ状態となっている場合、駆動開始信号を制御手段３
０に入力する。
圧力調整手段４０は、接続チューブ２５において配設されている。圧力調整手段４０は
、接続チューブ２５における流体の圧力を調整することが可能となっている。本実施形態
では、圧力調整手段４０は、開閉弁４１と、開閉弁４１を開閉するモータ４２とを有する
構成となっている。圧力調整手段４０は、モータ４２を駆動して開閉弁４１を開放するこ
とによって、接続チューブ２５内の流体を放出する。そして、接続チューブ２５内の流体
を放出することによって、接続チューブ２５における流体の圧力を減少させることが可能
となっている。なお、圧力調整手段４０は、接続チューブ２５内の流体を流体容器１０に
戻す構成としても構わない。
【００２８】
図５は、制御手段の概略構成図である。
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、圧力調整手段４０を制御す
る圧力制御部３３とを有する。
ポンプ制御部３１は、ポンプ３１による脈動発生部１００への流体の供給を制御する。
すなわち、ポンプ制御部３１は、ポンプ３１の駆動の開始及び停止を制御する。また、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。
【００２９】
電圧制御部３２は、脈動発生部１００による流体の噴射を制御する。具体的には、電圧
制御部３２は、脈動発生部１００の圧電素子４０１に印加する電圧を制御する。
圧力制御部３３は、圧力調整手段４０による接続チューブ２５における流体の圧力の調
整を制御する。具体的には、圧力制御部３３は、圧力調整手段４０のモータ４２を駆動し
て、開閉弁４１の開閉を行う。
【００３０】
次に、制御手段３０が実行する処理について、図面を参照してさらに詳しく説明する。
図６は、制御手段が実行する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メインスイッチ（図
示せず）がＯＮ状態に操作された際、図６に示す処理を実行する。
なお、メインスイッチがＯＦＦ状態からＯＮ状態に操作された際には、圧力調整手段４
０の開閉弁４１は開放状態となっている。
【００３１】
術者によりメインスイッチがＯＮ状態に操作されると、図６に示すように、まず、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、接続チュ
ーブ２５に流体を供給する。この場合、圧力調整手段４０の開閉弁４１が開放状態となっ
ているため、接続チューブ２５に供給された流体は、開閉弁４１から放出される。
次に、ステップＳ２において、制御手段３０は、ハンドスイッチ１１０から駆動開始信
号が入力されたか否かを判定する。そして、ハンドスイッチ１１０から駆動開始信号が入
力されていないと判定した場合（Ｎｏ）、ステップＳ２の処理を繰り返す。一方、ハンド
スイッチ１１０から駆動開始信号が入力されたと判定した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ３
に移行する。
【００３２】
次に、ステップＳ３において、制御手段３０の圧力制御部３３は、圧力調整手段４０の
モータ４２を駆動して、開閉弁４１を閉止する。そして、開閉弁４１が閉止されることに
よって、ポンプ２０から脈動発生部１００に流体が一定の圧力で供給される。
次に、ステップＳ４において、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に電圧信号を入力する。そして、電圧制御部３２から脈動発生部１００の
圧電素子４０１に電圧信号が入力されることによって、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。
【００３３】
次に、ステップＳ５において、制御手段３０は、ハンドスイッチ１１０から入力されて
いた駆動開始信号が停止したか否かを判定する。そして、ハンドスイッチ１１０から入力
されていた駆動開始信号が停止していないと判定した場合（Ｎｏ）、ステップＳ５の処理
を繰り返す。一方、ハンドスイッチ１１０から入力されていた駆動開始信号が停止したと
判定した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ６に移行する。
【００３４】
次に、ステップＳ６において、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する。そして、脈動発生部１００の圧電素子４
０１への電圧信号の入力が停止されることによって、脈動流が停止する。
次に、ステップＳ７において、制御手段３０の圧力制御部３３は、圧力調整手段４０の
モータ４２を駆動して、開閉弁４１を開放する。そして、開閉弁４１が開放されることに
よって、接続チューブ２５における流体の圧力が減少する。
【００３５】
次に、ステップＳ８において、制御手段３０は、術者によりメインスイッチがＯＦＦに
操作されたか否かを判定する。そして、メインスイッチがＯＦＦに操作されていないと判
定した場合（Ｎｏ）、ステップＳ２の処理に移行する。一方、メインスイッチがＯＦＦに
操作されたと判定した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ９に移行する。
次に、ステップＳ９において、制御手段３０のポンプ制御部３１は、ポンプ２０の駆動
を停止して、一連の処理を終了する。そして、ポンプ２０の駆動が停止されることによっ
て、接続チューブ２５への流体の供給が停止される。この場合、圧力調整手段４０の開閉
弁４１は開放状態のままとなっている。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
次に、脈動発生部１００の動作について説明する。
術者によりメインスイッチがＯＮ状態に操作されると、ポンプ２０の駆動が開始される
ことによって、接続チューブ２５への流体の供給が開始される。この場合、接続チューブ
２５に供給された流体は開閉弁４１から放出されるため、脈動発生部１００の流体噴射口
２１２から流体が流出することはない。
そして、術者によりハンドスイッチ１１０がＯＮ状態に操作されると、開閉弁４１が閉
止されることによって、ポンプ２０から脈動発生部１００の入口流路５０３に、一定圧力
で流体が供給される。その結果、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。
【００４１】
また、術者によりハンドスイッチ１１０がＯＮ状態に操作されると、制御手段３０が圧
電素子４０１に電圧信号を入力することによって、圧電素子４０１の伸張、収縮が開始さ
れる。そして、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５
０１の容積が変更する。
すなわち、圧電素子４０１に電圧信号が入力され、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、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。
【００４４】
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５０
３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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
そして、上述した脈動発生部１００の動作において、術者によりハンドスイッチ１１０
がＯＦＦ状態に操作されると、制御手段３０の電圧制御部３２による圧電素子４０１への
電圧信号の入力が停止される。そして、圧電素子４０１への電圧信号の入力が停止される
ことによって、流体噴射口２１２からの脈動流の噴射が停止する。
【００４７】
また、術者によりハンドスイッチ１１０がＯＦＦ状態に操作されると、開閉弁４１が開
放されることによって、接続チューブ２５における流体の圧力が減少する。
これにより、ウォーターパルスメス１では、脈動発生部１００の駆動を停止した際に、
流体噴射口２１２から流体が流出することを抑制することが可能となる。特に、ウォータ
ーパルスメス１によれば、脈動発生部１００の駆動を停止した際に、流体噴射口２１２か
ら流出した流体が手術対象部位に滞留することを抑制することができる。
【００４８】
さらに、術者によりメインスイッチがＯＦＦ状態に操作されると、ポンプ２０の駆動が
停止されることによって、接続チューブ２５への流体の供給が停止される。ここで、接続
チューブ２５における流体の圧力が高い場合、接続チューブ２５が流体の圧力により膨張
しているため、脈動発生部１００及びポンプ２０の駆動を停止しても、接続チューブ２５
が収縮するときに流体噴射口２１２から流体が流出する恐れがある。しかしながら、ウォ
ーターパルスメス１では、術者によりメインスイッチがＯＦＦ状態に操作されている際、
開閉弁４１が開放状態となっているため、接続チューブ２５における流体の圧力が減少さ
れ、流体噴射口２１２から流体が流出することはない。
【００４９】
次に、本実施形態に係るウォーターパルスメス１の変形例について図面を参照して説明
する。
変形例に係るウォーターパルスメスの基本構成は、ウォーターパルスメス１と同一とな
っている。したがって、ウォーターパルスメス１と同一の構成については、説明を省略す
る。
変形例に係るウォーターパルスメスでは、制御手段３０が実行する処理が、ウォーター
パルスメス１と異なっている。
図７は、変形例に係るウォーターパルスメスの制御手段が実行する処理を示すフローチ
ャートである。
ここで、変形例に係るウォーターパルスメスの制御手段３０は、術者により流体の噴射
を開始するためのメインスイッチがＯＮ状態に操作された際、図７に示す処理を実行する
。
【００５０】
なお、メインスイッチがＯＦＦ状態からＯＮ状態に操作された際には、圧力調整手段４
０の開閉弁４１は開放状態となっている。
術者によりメインスイッチがＯＮ状態に操作されると、図７に示すように、まず、ステ
ップＳ１１において、制御手段３０は、ハンドスイッチ１１０から駆動開始信号が入力さ
れたか否かを判定する。そして、ハンドスイッチ１１０から駆動開始信号が入力されてい
ないと判定した場合（Ｎｏ）、ステップＳ１１の処理を繰り返す。一方、ハンドスイッチ
１１０から駆動開始信号が入力されたと判定した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ１２に移行
する。
【００５１】
次に、ステップＳ１２において、制御手段３０の圧力制御部３３は、圧力調整手段４０
のモータ４２を駆動して、開閉弁４１を閉止する。
次に、ステップＳ１３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、接続チューブ２５に流体を供給する。これにより、ポンプ２０から脈動発生部１０
０に、流体が一定の圧力で供給される。
次に、ステップＳ１４において、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に電圧信号を入力する。そして、電圧制御部３２から脈動発生部１００
の圧電素子４０１に電圧信号が入力されることによって、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。
【００５２】
次に、ステップＳ１５において、制御手段３０は、ハンドスイッチ１１０から入力され
ていた駆動開始信号が停止したか否かを判定する。そして、ハンドスイッチ１１０から入
力されていた駆動開始信号が停止していないと判定した場合（Ｎｏ）、ステップＳ１５の
処理を繰り返す。一方、ハンドスイッチ１１０から入力されていた駆動開始信号が停止し
たと判定した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ１６に移行する。
【００５３】
次に、ステップＳ１６において、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する。そして、脈動発生部１００の圧電素子
４０１への電圧信号の入力が停止されることによって、脈動流が停止する。
次に、ステップＳ１７において、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。そして、ポンプ２０の駆動が停止されることによって、接続チューブ２５
への流体の供給が停止される。
【００５４】
次に、ステップＳ１８において、制御手段３０の圧力制御部３３は、圧力調整手段４０
のモータ４２を駆動して、開閉弁４１を開放する。そして、開閉弁４１が開放されること
によって、接続チューブ２５内の流体が開閉弁４１から放出され、接続チューブ２５にお
ける流体の圧力が減少する。
次に、ステップＳ１９において、制御手段３０は、術者によりメインスイッチがＯＦＦ
に操作されたか否かを判定する。そして、メインスイッチがＯＦＦに操作されていないと
判定した場合（Ｎｏ）、ステップＳ１１の処理に移行する。一方、メインスイッチがＯＦ
Ｆに操作されたと判定した場合（Ｙｅｓ）、一連の処理を終了する。
【００５５】
変形例に係るウォーターパルスメス１では、術者によりハンドスイッチ１１０がＯＦＦ
状態に操作されると、開閉弁４１が開放されるとともにポンプ２０の駆動が停止されるこ
とによって、接続チューブ２５における流体の圧力が減少する。
これにより、変形例に係るウォーターパルスメスでは、脈動発生部１００の駆動を停止
した際に、流体噴射口２１２から流体が流出することをさらに抑制することが可能となる
。
【００５６】
なお、以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、前述の実施の形態に
限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含
まれるものである。
例えば、上記実施形態では、圧力調整手段４０は、開閉弁４１と、開閉弁４１を開閉す
るモータ４２とを有する構成となっている。しかしながら、圧力調整手段４０は、接続チ
ューブ２５における流体の圧力を調整することが可能であれば、他の構成であっても構わ
ない。例えば、圧力調整手段４０は、流路切り替え弁（図示せず）であっても構わない。
すなわち、接続チューブ２５の途中に、流体の流路を切り替えることが可能な流路切り替
え弁を設ける。この場合、流路切り替え弁には、ポンプ２０に連通する接続チューブ２５
と、脈動発生部１００の入口流路５０３に連通する接続チューブ２５と、流体を排出する
流体排出部（図示せず）に連通するチューブとが接続される。そして、術者によりハンド
スイッチ１１０がＯＮ状態に操作された際には、ポンプ２０に連通する接続チューブ２５
及び脈動発生部１００の入口流路５０３に連通する接続チューブ２５を互いに連通させる
ように流路切り替え弁を駆動する。一方、術者によりハンドスイッチ１１０がＯＦＦ状態
に操作された際には、ポンプ２０に連通する接続チューブ２５及び流体排出部に連通する
チューブを互いに連通させるように流路切り替え弁を駆動する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の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図である。
【図６】制御手段が実行する処理を示すフローチャートである。
【図７】変形例に係るウォーターパルスメスの制御手段が実行する処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５８】
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）、１０  流体容器（流体
供給手段）、２０  ポンプ（流体供給手段）、２５  接続チューブ（チューブ）、３０  
制御手段、３１  ポンプ制御部（停止制御手段）、３２  電圧制御部（脈動制御手段）、
３３  圧力制御部（圧力調整手段）、４０  圧力調整手段（圧力調整手段、流路変更手段
）、１００  脈動発生部、２１２  流体噴射口、４０１  圧電素子（容積変更手段）、５
０１  流体室、５０３  入口流路、５１１  出口流路。
【図１】
2010084564.tif 000003
【図２】
2010084564.tif 000004
【図３】
2010084564.tif 000005
【図４】
2010084564.tif 000006
【図５】
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【図６】
2010084564.tif 000008
【図７】
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