(57)【要約】【課題】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。【解決手段】流体噴射装置１は、磁気センサ６００ａ〜６００ｄによって、ノズル２１１の近傍に設置された磁石２１３の磁気を基に、ノズル２１１の位置を検出する。また、流体噴射装置１は、カメラ７００ａ〜７００ｄによって、患部の画像を撮影し、切除あるいは切開された領域を判定する。そして、ノズル２１１の位置および切除領域が、手術に先立って撮影されたＭＲＩ画像における切除可能領域、禁止領域および近傍領域のいずれに該当するかを判定し、切除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と共に、音声および赤色ＬＥＤ１００ｂによって、切除・切開の状態が不適切であることが術者に報知される。【選択図】図１
2010057531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脈動を発生して流体を吐出させる脈動発生部と、
前記脈動発生部における流体の吐出を制御する制御手段と、
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、
前記噴射可能領域および噴射禁止領域のいずれが前記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領域判定手段と、
前記領域判定手段によって、前記噴射禁止領域が前記脈動発生部による噴射対象領域となっ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、
を備えることを特徴とする流体噴射装置。
【請求項２】
前記脈動発生部に設置された磁石と、
前記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とを備え、
前記領域判定手段は、前記磁気検出手段によって検出された磁気に基づいて前記脈動発生部の位置を検出し、検出した前記脈動部の位置に基づいて、前記噴射可能領域および噴射禁止領域のいずれが前記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を特徴とする請求項１記載の流体噴射装置。
【請求項３】
噴射対象部位を撮影する撮影手段を備え、
前記領域判定手段は、前記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、前記噴射可能領域および噴射禁止領域のいずれが前記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を特徴とする請求項１記載の流体噴射装置。
【請求項４】
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備え、
前記領域判定手段は、前記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、前記噴射可能領域および噴射禁止領域のいずれが前記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を特徴とする請求項１記載の流体噴射装置。
【請求項５】
前記脈動発生部に設置され、前記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備え、
前記領域判定手段は、前記ジャイロセンサによって検出された前記脈動発生部の位置および姿勢に基づいて、前記噴射可能領域および噴射禁止領域のいずれが前記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を特徴とする請求項１記載の流体噴射装置。
【請求項６】
音声あるいは光の少なくともいずれかによって報知を行う報知手段を備え、
前記領域設定手段は、前記噴射可能領域のうち、前記噴射禁止領域近傍の領域を近傍領域に設定し、
前記報知手段は、前記領域判定手段によって、前記近傍領域が前記脈動発生部による噴射対象領域となっていると判定された場合に、音声あるいは光の少なくともいずれかによって報知を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の流体噴射装置。
【請求項７】
脈動を発生して流体を吐出させる脈動発生部と、
前記脈動発生部における流体の吐出を制御する制御手段と、
を備える流体噴射装置の制御方法であって、
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ステップと、
前記形状データ取得ステップにおい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ステップと、
前記噴射可能領域および噴射禁止領域のいずれが前記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領域判定ステップと、
前記領域判定ステップにおいて、前記噴射禁止領域が前記脈動発生部による噴射対象領域となっ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ステップと、
を含むことを特徴とする流体噴射装置の制御方法。
【請求項８】
脈動を発生して流体を吐出させる脈動発生部と、
前記脈動発生部における流体の吐出を制御する制御手段と、
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、
前記噴射可能領域および噴射禁止領域のいずれが前記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領域判定手段と、
前記領域判定手段によって、前記噴射禁止領域が前記脈動発生部による噴射対象領域となっ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、
を備えることを特徴とする手術装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、流体噴射装置の制御方法および手術装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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が知られている。
例えば、特許文献１に記載された手術用メスは、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ている。そして、ノズルと吸引管との配置関係を平行あるいは同軸することにより、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ことを目的としている。
【特許文献１】特開２００３−０００７１３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、特許文献１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、術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、術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。
本発明の課題は、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である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
以上の課題を解決するため、第１の発明は、
脈動を発生して流体を吐出させる脈動発生部（例えば、図１の脈動発生部１００）と、前記脈動発生部における流体の吐出を制御する制御手段（例えば、図１の制御部３０）と、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（例えば、図１の３次元画像作成部８０１）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（例えば、図４の切除可能領域）および噴射禁止領域（例えば、図４の切除禁止領域）を設定する領域設定手段（例えば、図１の領域設定部８０２）と、前記噴射可能領域および噴射禁止領域のいずれが前記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領域判定手段（例えば、図１の切除状態比較部８０７）と、前記領域判定手段によって、前記噴射禁止領域が前記脈動発生部による噴射対象領域となっ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（例えば、図１の切除状態比較部８０７）とを備えることを特徴としている。
このような構成により、脈動発生部における噴射対象となっている領域が、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が抑制されるため、術者が切除禁止領域に過って流体を噴射することを防止できる。
したがって、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となる。
【０００５】
また、第２の発明は、
前記脈動発生部に設置された磁石（例えば、図１の磁石２１３）と、前記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（例えば、図１の磁気センサ６００ａ〜６００ｄ）とを備え、前記領域判定手段は、前記磁気検出手段によって検出された磁気に基づいて前記脈動発生部の位置を検出し、検出した前記脈動部の位置に基づいて、前記噴射可能領域および噴射禁止領域のいずれが前記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を特徴としている。
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。
【０００６】
また、第３の発明は、
噴射対象部位を撮影する撮影手段（例えば、図１のカメラ７００ａ〜７００ｄ）を備え、前記領域判定手段は、前記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、前記噴射可能領域および噴射禁止領域のいずれが前記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を特徴としている。
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。
【０００７】
また、第４の発明は、
レーザを照射して物体の形状を検出する形状検出手段（例えば、図６の形状検出装置９００）を備え、前記領域判定手段は、前記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、前記噴射可能領域および噴射禁止領域のいずれが前記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を特徴としている。
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。
【０００８】
また、第５の発明は、
前記脈動発生部に設置され、前記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（例えば、図６のジャイロセンサ１００ｄ）を備え、前記領域判定手段は、前記ジャイロセンサによって検出された前記脈動発生部の位置および姿勢に基づいて、前記噴射可能領域および噴射禁止領域のいずれが前記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を特徴としている。
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。
【０００９】
また、第６の発明は、
音声あるいは光の少なくともいずれかによって報知を行う報知手段（例えば、図１の青色および赤色ＬＥＤ１００ａ，１００ｂ）を備え、前記領域設定手段は、前記噴射可能領域のうち、前記噴射禁止領域近傍の領域を近傍領域に設定し、前記報知手段は、前記領域判定手段によって、前記近傍領域が前記脈動発生部による噴射対象領域となっていると判定された場合に、音声あるいは光の少なくともいずれかによって報知を行うことを特徴としている。
このような構成により、噴射禁止領域近傍に流体が噴射されていることを術者に報知できるため、過って噴射禁止領域に流体が吐出されることをより確実に防止することができる。
【００１０】
また、第７の発明は、
脈動を発生して流体を吐出させる脈動発生部と、前記脈動発生部における流体の吐出を制御する制御手段とを備える流体噴射装置の制御方法であって、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ステップと、前記形状データ取得ステップにおい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ステップと、前記噴射可能領域および噴射禁止領域のいずれが前記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領域判定ステップと、前記領域判定ステップにおいて、前記噴射禁止領域が前記脈動発生部による噴射対象領域となっ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ステップとを含むことを特徴としている。
これにより、脈動発生部における噴射対象となっている領域が、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が抑制されるため、術者が切除禁止領域に過って流体を噴射することを防止できる。
したがって、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となる。
【００１１】
また、第８の発明は、
脈動を発生して流体を吐出させる脈動発生部と、前記脈動発生部における流体の吐出を制御する制御手段と、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、前記噴射可能領域および噴射禁止領域のいずれが前記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領域判定手段と、前記領域判定手段によって、前記噴射禁止領域が前記脈動発生部による噴射対象領域となっ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備えることを特徴としている。
【００１２】
これにより、脈動発生部における噴射対象となっている領域が、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が抑制されるため、術者が切除禁止領域に過って流体を噴射することを防止できる。
したがって、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。
このように、本発明によれば、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となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。また、以下の説明で参照する図は、図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺は実際のものとは異なる模式図である。
また、本発明による流体噴射装置は、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、手術用のウォーターパルスメス等様々に採用可能であるが、以下に説明する実施の形態では、生体組織を切開または切除することに好適な手術装置としての流体噴射装置を例示して説明する。従って、実施の形態にて用いる流体は、水、生理食塩水、薬液等である。
【００１４】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る流体噴射装置１の概略構成を示す説明図である。図１において、流体噴射装置１は、基本構成として流体を収容する流体容器１０と、一定の圧力を発生して脈動発生部１００に流体を供給するポンプ２０と、流体の噴射を制御する制御部３０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、磁気センサ６００ａ〜６００ｄと、カメラ７００ａ〜７００ｄと、作業支援装置８００とを備えている。なお、本実施形態において、制御部３０とポンプ２０とは一体のユニットとして構成され、制御部３０と脈動発生部１００、作業支援装置８００と磁気センサ６００ａ〜６００ｄ、カメラ７００ａ〜７００ｄおよび制御部３０とは、各種信号を入出力するための信号線によって接続されている。
【００１５】
（流体経路の構成）
初めに、流体噴射装置１の流体経路の構成について説明する。
本実施形態において、脈動発生部１００は、圧電素子によって発生させた圧力によって流体を噴射する流体噴射ユニットを構成している。なお、流体噴射ユニットは、液体噴射装置１をウォーターパルスメスとして構成した場合、手術等において術者が把持して使用するハンドピースに相当する。
脈動発生部１００には、細いパイプ状の接続流路管２００が接続され、接続流路管２００の先端部には流路が縮小されたノズル２１１が挿着されている。
そして、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。
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。
【００１６】
この流体噴射装置１における流体の流動を簡単に説明する。流体容器１０に収容された流体は、接続チューブ１５を介してポンプ２０によって吸引され、一定の圧力で接続チューブ２５を介して脈動発生部１００に供給される。脈動発生部１００には流体室５０１（図２、参照）と、この流体室５０１の容積変更手段とを備えており、容積変更手段を駆動して脈動を発生して、接続流路管２００、ノズル２１１を通して流体を高速で噴射する。脈動発生部１００の詳しい説明については、図２、図３を参照して後述する。
【００１７】
なお、圧力発生部としてはポンプ２０に限らず、輸液バッグをスタンド等によって脈動発生部１００よりも高い位置に保持するようにしてもよい。従って、ポンプ２０は不要となり、構成を簡素化することができる他、消毒等が容易になる利点がある。
ポンプ２０の吐出圧力は概ね３気圧（０．３ＭＰａ）以下に設定する。また、輸液バッグを用いる場合には、脈動発生部１００と輸液バッグの液上面との高度差が圧力となる。輸液バックを用いるときには０．１〜０．１５気圧（０．０１〜０．１５ＭＰａ）程度になるように高度差を設定することが望ましい。
【００１８】
なお、この流体噴射装置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。従って、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。
また、特に、脳手術のときのように、機器の故障が重大な事故を引き起こす恐れがある場合には、接続チューブ２５の切断等において高圧な流体が噴出することは避けなければならず、このことからも低圧にしておくことが要求される。
【００１９】
次に、本実施形態による脈動発生部１００の構造について説明する。
図２は、本実施形態に係る脈動発生部１００の構造を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は分解図である。なお、図２（ａ）は、後述する図３におけるＡ−Ａ’断面図である。
図２において、脈動発生部１００には、流体の脈動を発生する脈動発生手段を含み、流体を吐出する流路としての接続流路２０１を有する接続流路管２００が接続されている。
脈動発生部１００は、上ケース５００と下ケース３０１とをそれぞれ対向する面において接合され、４本の固定螺子（図示は省略）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、他方の端部は底板３１１の上面３１２に固着されている。
また、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。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。
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。
【００２１】
上ケース５００は、下ケース３０１と対向する面の中心部に凹部が形成され、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の一方の端面から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、以上説明した流体室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く限定されない。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。
【００２２】
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が穿設されており、接続流路２０１の直径は出口流路５１１の直径より大きい。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。このノズル２１１には流体噴射開口部２１２が穿設されている。流体噴射開口部２１２の直径は、接続流路２０１の直径より小さい。
【００２３】
なお、接続流路管２００のノズル２１１近傍位置には、上述の通り、磁石２１３が設置されている。
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が突設されており、入口流路管５０２に入口流路側の接続流路５０４が穿たれている。接続流路５０４は入口流路５０３に連通されている。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が形成されており、パッキンボックス３０４，５０６にて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】
続いて、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３は、入口流路５０３の形態を示す平面図であり、上ケース５００を下ケース３０１との接合面側から視認した状態を表している。
図３において、入口流路５０３は、上ケース５００の封止面５０５の周縁部溝状に形成されている。
【００２７】
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。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。
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（図中、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。
【００２８】
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。従って、本実施形態において、入口流路５０３は旋回流発生部である。図３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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。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。
【００３１】
（制御系統の機能構成）
続いて、流体噴射装置１の制御系統の機能構成について説明する。
図１において、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。
【００３２】
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。
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（後述）を制御部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。
【００３３】
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（以下、「切除可能領域」と言う。）と、切除可能領域以外の領域（以下、「切除禁止領域」と言う。）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（以下、「近傍領域」と言う。）とを設定する。
【００３４】
図４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４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、患部の色や形を基に、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。
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
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。
【００３７】
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判定する。
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。
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。
【００３８】
なお、以下、切除領域データを基に判定した切除あるいは切開の状態を示すフラグを、画像判定フラグと言う。
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。
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。
【００３９】
なお、以下、ノズル位置を基に判定したフラグを、ノズル位置判定フラグと言う。
さらに、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。
【００４０】
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。
【００４１】
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部３０に出力する。
制御部３０は、流体噴射装置１における脈動発生部１００およびポンプ２０の動作を制御する。
具体的には、制御部３０は、不図示のフットスイッチ等から流体の吐出開始を指示する吐出開始信号が入力されると、ポンプ２０を駆動して脈動発生部１００に流体を供給し、圧電素子４０１に電圧パルス波形を印加してパルス状の流体をノズル２１１から吐出させる。
【００４２】
なお、吐出開始信号は、対象部位の切開等を行う際、流体噴射装置１から流体の噴射を開始させるために術者がスイッチを操作して入力する信号である。
また、制御部３０は、流体の吐出を行う場合、作業支援装置８００と連携しながら作業支援処理を実行し、作業支援装置８００の切除状態比較部８０７から入力される手術の適切性を示す信号（切除禁止信号、切除注意信号あるいは切除許可信号）に対応して、圧電素子４０１への電圧パルス波形の印加、手術の状態を術者に報知する音声および青色・赤色のＬＥＤ１００ａ，１００ｂの出力を制御する。
【００４３】
即ち、制御部３０は、作業支援装置８００の切除状態比較部８０７から切除禁止信号が入力されている場合、圧電素子４０１への電圧パルス波形の印加を停止し、音声による警報および赤色のＬＥＤ１００ｂを発光させる。また、制御部３０は、切除状態比較部８０７から切除注意信号が入力されている場合、圧電素子４０１への電圧パルス波形の印加を行い、音声による警報および青色のＬＥＤ１００ａと赤色のＬＥＤ１００ｂの点滅発光を行う。さらに、制御部３０は、切除状態比較部８０７から切除許可信号が入力されている場合、圧電素子４０１への電圧パルス波形の印加を行い、青色のＬＥＤ１００ａの発光を行う。
【００４４】
（動作）
次に、本実施形態における動作について説明する。
（流体噴射装置１の制御動作）
図５は、作業支援装置８００および制御部３０が連携して実行する作業支援処理を示すフローチャートである。
作業支援処理は、手術等にあたり、オペレータが作業支援処理の起動を指示入力することによって開始される。
なお、作業支援処理の開始に先立ち、患部のＭＲＩ画像が撮影され、医師による手動入力等により、領域設定部８０２において３次元画像のデータに切除可能領域、切除禁止領域および近傍領域が設定されている。
【００４５】
図５において、作業支援処理が開始されると、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す（ステップＳ１）。
次に、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（ステップＳ２）、さらに、切除領域検出部８０６によって切除領域を検出する（ステップＳ３）。
そして、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（ステップＳ４）。
【００４６】
次いで、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（ステップＳ５）。
このとき、切除状態比較部８０７は、初めに、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か否かを判定し、これらのいずれかが設定されている場合、制御部３０に対して切除禁止信号を出力する。
次に、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いなければ、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か否かを判定し、これらのいずれかが設定されている場合、制御部３０に対して切除注意信号を出力する。
【００４７】
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ければ、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か否かを判定し、これらのいずれかが設定されている場合、制御部３０に対して切除許可信号を出力する。
即ち、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設定の有無を最優先に判定し、次いで、切除状態注意フラグおよびノズル位置注意フラグの設定の有無を優先して判定し、次に、切除状態適切フラグあるいはノズル位置適切フラグの設定の有無を判定する。
【００４８】
すると、制御部３０は、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が切除禁止信号であるか、切除注意信号であるか、あるいは、切除許可信号であるかの判定を行う（ステップＳ６）。
ステップＳ６において、入力された信号が切除許可信号であると判定した場合、制御部３０は、青色のＬＥＤ１００ａの発光を行う（ステップＳ７）。このとき、制御部３０は、吐出開始信号が入力されている場合には、圧電素子４０１への電圧パルス波形の入力を継続する。
【００４９】
また、ステップＳ６において、入力された信号が切除注意信号であると判定した場合、制御部３０は、注意を促す音声の警報および青色のＬＥＤ１００ａと赤色のＬＥＤ１００ｂの点滅発光を行う（ステップＳ８）。このとき、制御部３０は、吐出開始信号が入力されている場合には、圧電素子４０１への電圧パルス波形の入力を継続する。
さらに、ステップＳ６において、入力された信号が切除禁止信号であると判定した場合、制御部３０は、切除が禁止された旨の音声の警報および赤色のＬＥＤ１００ｂの発光を行う（ステップＳ９）。このとき、制御部３０は、吐出開始信号が入力されてる場合には、圧電素子４０１への電圧パルス波形の入力を停止する。
【００５０】
そして、作業支援装置８００は、作業支援処理の終了が指示入力されたか否かの判定を行い（ステップＳ１０）、作業支援処理の終了が指示入力されていないと判定した場合、ステップＳ２の処理に移行する。
一方、ステップＳ１０において、作業支援装置８００は、作業支援処理の終了が指示入力されたと判定した場合、作業支援処理を終了する。
【００５１】
（脈動発生部１００における流体の吐出動作）
本実施形態の脈動発生部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。
【００５２】
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、または直列接続と同様に合成して算出することができる。
【００５３】
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。
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。従って、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。
【００５４】
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。
【００５５】
次に、脈動発生部１００の動作について説明する。
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ている。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。
そして、これらの電圧パルス波形が圧電素子４０１に入力され、急激に圧電素子４０１が伸張すると、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。
【００５６】
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。従って、前述した特許文献１による流体噴射装置のような、入口流路側に設けられる逆止弁は必要ない。
しかし、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よりも大きいため、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の流体噴射開口部２１２から流体が噴射される。
【００５７】
ここで、ノズル２１１の流体噴射開口部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。
【００５８】
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。
続いて、流体室５０１内の気泡の排除動作について説明する。
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。
【００５９】
従って、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。
従って、前述した第１実施形態によれば、ポンプ２０により一定圧力で入口流路５０３に流体を供給するため、脈動発生部１００の駆動を停止した状態においても入口流路５０３及び流体室５０１に流体を供給するため、呼び水動作をしなくても初期動作を開始することができる。
【００６０】
また、出口流路５１１の直径よりも縮小された流体噴射開口部２１２から流体を噴出するため、液圧を出口流路５１１内よりも高めることから、高速の流体噴射を可能にする。
さらに、接続流路管２００が、流体室５０１から流動される流体の脈動を流体噴射開口部２１２に伝達し得る剛性を有しているので、脈動発生部１００からの流体の圧力伝播を妨げず、所望の脈動流を噴射することができるという効果を有する。
【００６１】
また、入口流路５０３のイナータンスを、出口流路５１１のイナータンスよりも大きく設定していることから、入口流路５０３から流体室５０１への流体の流入量の減少よりも大きい流出量の増加が出口流路５１１に発生し、接続流路管２００内にパルス状の流体吐出を行うことができる。従って、前述した特許文献１のように入口流路５０３側に逆止弁を設けなくてもよく、脈動発生部１００の構造を簡素化できるとともに、内部の洗浄が容易になる他、逆止弁を用いることに起因する耐久性の不安を排除することができるという効果がある。
【００６２】
なお、入口流路５０３及び出口流路５１１双方のイナータンスを十分大きく設定することにより、流体室５０１の容積を急激に縮小すれば、流体室５０１内の圧力を急激に上昇させることができる。
また、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である。
【００６３】
また、旋回流発生部により流体室５０１内の流体に旋回流を発生させることで、流体を遠心力により流体室の外周方向に押しやり、旋回流の中心部、つまり、略回転体形状の軸近傍に流体に含まれる気泡が集中し、略回転体形状の軸の近傍に設けられる出口流路５１１から気泡を排除することができる。このことから、流体室５０１内に気泡が滞留することによる圧力振幅の低下を防止することができ、脈動発生部１００の安定した駆動を継続することができる。
【００６４】
さらに、旋回流発生部を入口流路５０３により形成していることから、専用の旋回流発生部を用いることなく旋回流を発生させることができる。
また、流体室５０１の封止面５０５の外周縁部に、溝形状の入口流路５０３を形成しているので、部品数を増やすことなく旋回流発生部としての入口流路５０３を形成することができる。
また、ダイアフラム４００の上面に補強板４１０を備えていることにより、ダイアフラム４００は補強板４１０の開口部外周を支点として駆動するため、応力集中が発生しにくく、ダイアフラム４００の耐久性を向上させることができる。
【００６５】
なお、補強板４１０のダイアフラム４００との接合面の角部を丸めておけば、一層、ダイアフラム４００の応力集中を緩和することができる。
また、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。
また、ポンプ２０から流体を供給する入口側の接続流路５０４と入口流路５０３との接続部に、流体を滞留する流体溜り５０７を設けているために、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。
【００６６】
さらに、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の外周方向離間した位置にリング状のパッキン４５０を備えているために、流体室５０１からの流体の漏洩を防止し、流体室５０１内の圧力低下を防止することができる。
以上のように、本実施形態に係る流体噴射装置１は、磁気センサ６００ａ〜６００ｄによって、ノズル２１１の近傍に設置された磁石２１３の磁気を基に、ノズル２１１の位置を検出する。また、流体噴射装置１は、カメラ７００ａ〜７００ｄによって、患部の画像を撮影し、切除あるいは切開された領域を判定する。
【００６７】
そして、ノズル２１１の位置および切除領域が、手術に先立って撮影されたＭＲＩ画像における切除可能領域、禁止領域および近傍領域のいずれに該当するかを判定し、切除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と共に、音声および赤色のＬＥＤ１００ｂによって、切除・切開の状態が不適切であることが術者に報知される。また、切除注意領域である場合には、音声および赤色・青色のＬＥＤ１００ａ，１００ｂによって、切除・切開の状態が注意すべき状態であることが術者に報知される。
【００６８】
そのため、手術等を行う際に、対象部位において切除あるいは切開を行う領域を、流体噴射装置１が術者に報知することができる。
したがって、術者にのみ依存して切除あるいは切開を行う領域が判断されることがないため、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。
即ち、本発明に係る流体噴射装置１によれば、流体を噴射して生体組織を切開または切除する際に、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。
【００６９】
なお、本実施形態においては、磁気センサ６００ａ〜６００ｄおよびカメラ７００ａ〜７００ｄを備え、磁石２１３の磁気を検出することによってノズル２１１の位置を検出すると共に、画像を処理して切除領域を検出することとして説明した。しかしながら、磁気センサ６００ａ〜６００ｄあるいはカメラ７００ａ〜７００ｄのいずれかを備え、ノズル２１１の位置あるいは切除領域のいずれかを検出して、切除・切開の状態を術者に報知することも可能である。
この場合、流体噴射装置１を簡易な構成とすることができる。
【００７０】
（応用例１）
本実施形態において、切除領域およびノズル位置が切除禁止領域に該当する場合に、流体の吐出を停止するものとして説明したが、流体の吐出を停止させることの他、流体の吐出圧力を低下させる等、流体の吐出が抑制される制御を採用することができる。
（応用例２）
本実施形態において、切除・切開が行われる領域を判定するために、カメラ７００ａ〜７００ｄによって撮影した画像を処理して切除領域の位置を検出する場合、撮影された画像を処理してノズル２１１の姿勢を検出することも可能である。
この場合、ノズル２１１の向きが切除可能領域、禁止領域および近傍領域のいずれを向いているかを判定することによって、さらに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。
【００７１】
（応用例３）
本実施形態においては、切除・切開が行われる領域を判定するために、磁石２１３および磁気センサ６００ａ〜６００ｄを用いてノズル２１１の３次元位置を測定する場合、および、カメラ７００ａ〜７００ｄによって撮影した画像を処理して切除領域の位置を検出する場合を例に挙げて説明したが、他の方法を用いることも可能である。
【００７２】
図６は、切除領域の位置を検出する他の構成例を示す図であり、図６（ａ）は、脈動発生部１００がジャイロセンサ１００ｄを備える場合、図６（ｂ）は、レーザを用いた形状検出装置９００を備える場合を示している。
図６（ａ）に示すように、例えば、脈動発生部１００にジャイロセンサ１００ｄを設置しておき、基準点および基準の姿勢を事前に設定した上で、手術中における脈動発生部１００の位置および姿勢を検出することが可能である。そして、第１実施形態と同様に、検出した位置および姿勢を基に、切除状態比較部８０７が、切除・切開が行われようとしている領域が適切なものであるか否かを判定することができる。
【００７３】
あるいは、図６（ｂ）に示すように、レーザを照射して対象物の形状を検出する形状検出装置９００を設置し、レーザによって患部の形状および脈動発生部１００の位置や姿勢を検出することも可能である。この場合にも、第１実施形態と同様に、検出した位置および姿勢を基に、切除状態比較部８０７が、切除・切開が行われようとしている領域が適切なものであるか否かを判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る流体噴射装置１の概略構成を示す説明図である。
【図２】本実施形態に係る脈動発生部１００の構造を示す図である。
【図３】入口流路５０３の形態を示す平面図である。
【図４】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５】作業支援装置８００および制御部３０が連携して実行する作業支援処理を示すフローチャートである。
【図６】切除領域の位置を検出する他の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１  流体噴射装置、１０  流体容器、１５，２５  接続チューブ、２０  ポンプ、３０  制御部、１００  脈動発生部、１００ａ  青色ＬＥＤ、１００ｂ  赤色ＬＥＤ、１００ｃ  スピーカ、１００ｄ  ジャイロセンサ、２００  接続流路管、２０１  接続流路、２１１  ノズル、２１２  流体噴射開口部、２１３  磁石、４０１  圧電素子、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、９００  形状検出装置
【図１】
2010057531.tif 000003
【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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