(57)【要約】【課題】液体を噴射する液体噴射装置に関する技術を提供する。【解決手段】液体を噴射する液体噴射装置であって、液体を噴射する噴射口を有する噴射管と、噴射管に連通し、流入される液体に脈動を付与して噴射管に供給するアクチュエーターと、噴射管を備え、アクチュエーターを内部に収容する収容器と、収容器に設けられ、噴射口周辺の液体を吸引することが可能な吸引流路と、吸引流路の吸引の程度を調整するための操作部を有する吸引調整機構とを備え、操作部は、収容器のアクチュエーターより噴射口に近い位置に設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射する液体噴射装置であって、
前記液体を噴射する噴射口を有する噴射管と、
前記噴射管に連通し、流入される液体に脈動を付与して前記噴射管に供給するアクチュエーターと、
前記噴射管を備え、前記アクチュエーターを内部に収容する収容器と、
前記収容器に設けられ、前記噴射口周辺の液体を吸引することが可能な吸引流路と、
前記吸引流路の吸引の程度を調整するための操作部を有する吸引調整機構と
を備え、
前記操作部は、前記収容器の前記アクチュエーターより前記噴射口に近い位置に設けられている
液体噴射装置。
【請求項２】
請求項１記載の液体噴射装置であって、
前記吸引調整機構は、前記収容器の外部と前記吸引流路とを連通する孔部を有する
液体噴射装置。
【請求項３】
請求項２記載の液体噴射装置であって、
前記収容器の外面における前記孔部の閉塞される表面積の大きさが大きくなるほど、前記吸引の程度が小さくなる
液体噴射装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の液体噴射装置を用いた医療機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を噴射する液体噴射装置、および当該液体噴射装置を用いた医療機器の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を噴射する液体噴射装置に関する技術としては、例えば、下記特許文献１の技術が知られている。特許文献１には、圧電素子を有するアクチュエーターを用いて液体を脈流に変換し、噴射口からパルス状に液体を噴射する液体噴射装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８２２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
液体噴射装置は、使用者が把持する収容器を備える。収容器内には、アクチュエーターをはじめとする種々の構成部材が収容されている。また、液体を噴射する機能に加え、液体噴射装置に他の機能を付加した場合には、当該機能を実現するための構成部材を、さらに、収容器に収容することが必要となる。収容器は、使用者が把持するため、適度な細さを確保する必要がある。これまで、収容器に収容される構成部材の配置については、収容器の細さ（スリム化）を考慮した十分な工夫がなされていなかった。また、これら構成部材の配置については、使用者が把持した際の荷重のかかり方や、収容器の操作性といった観点から十分な工夫がなされていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、液体噴射装置が提供される。この液体噴射装置は、前記液体を噴射する噴射口を有する噴射管と；前記噴射管に連通し、流入される液体に脈動を付与して前記噴射管に供給するアクチュエーターと；前記噴射管を備え、前記アクチュエーターを内部に収容する収容器と；前記収容器に設けられ、前記噴射口周辺の液体を吸引することが可能な吸引流路と；前記吸引流路の吸引の程度を調整するための操作部を有する吸引調整機構と；を備える。この操作部は、前記収容器の前記アクチュエーターより前記噴射口に近い位置に設けられている。この液体噴射装置によれば、操作部がアクチュエーターより噴射口に近い位置に設けられているので、収容器内で操作部を備える吸引調整機構とアクチュエーターとが特定の方向に重なることを回避し、収容器の適度な細さを確保することができる。また、荷重が占める割合が高いアクチュエーターの重力と操作部にかかる力のバランスから、操作部を押さえる感覚を十分に認識することができ、追加的に付加する力を低減することができる。
【０００７】
（２）上記形態の液体噴射装置において、前記吸引調整機構は、前記収容器の外部と前記吸引流路とを連通する孔部を有するものとしてもよい。この形態の液体噴射装置によると収容器の外部と前記吸引流路とを連通する孔部を有するので、吸引流路の圧力によって吸引の程度を調整することができる。
【０００８】
（３）上記形態の液体噴射装置において、前記収容器の外面における前記孔部の閉塞される表面積の大きさが大きくなるほど、前記吸引の程度が小さくなるものとしてもよい。この形態の液体噴射装置によると、孔部の表面積の閉塞といった比較的簡易な操作によって吸引の程度を調整することができる。
【０００９】
（４）上記形態の液体噴射装置を用いた医療機器。この形態の医療機器によれば、使い勝手の良い医療機器を提供することができる。
【００１０】
上述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部の構成要素について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、上述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部を上述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。
【００１１】
例えば、本発明の一形態は、噴射管と、アクチュエーターと、収容器と、吸引流路と、吸引調整機構との５つの要素の内の一つ以上の要素を備えた装置として実現可能である。すなわち、この装置は、噴射管を有していてもよく、有していなくてもよい。また、装置は、アクチュエーターを有していてもよく、有していなくてもよい。また、装置は、収容器を有していてもよく、有していなくてもよい。また、装置は、吸引流路を有していてもよく、有していなくてもよい。また、装置は、吸引調整機構を有していてもよく、有していなくてもよい。噴射管は、例えば、液体を噴射する噴射口を有する噴射管として構成されてもよい。アクチュエーターは、例えば、噴射管に連通し、外部から流入される液体に脈動を付与して前記噴射管に供給するアクチュエーターとして構成されてもよい。収容器は、例えば、一端に噴射管を備え、アクチュエーターを内部に収容する収容器として構成されてもよい。吸引流路は、例えば、収容器に設けられ、噴射口周辺の液体を吸引することが可能な吸引流路として構成されてもよい。吸引調整機構は、例えば、吸引流路の吸引の程度を調整するための操作部を有する。こうした装置は、例えば、液体噴射装置として実現できるが、液体噴射装置以外の他の装置としても実現可能である。このような形態によれば、装置の小型化や、低コスト化、省資源化、製造の容易化、使い勝手の向上等の種々の課題の少なくとも１つを解決することができる。前述した液体噴射装置の各形態の技術的特徴の一部又は全部は、いずれもこの装置に適用することが可能である。
【００１２】
本発明は、装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、液体を噴射する方法や液体噴射装置の製造方法等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】液体噴射装置の構成を説明する説明図である。
【図２】ハンドピースの内部構造を説明する説明図である。
【図３】ハンドピースに作用する力を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
Ａ．第１実施形態：
図１は、本発明の第１実施形態としての液体噴射装置１０の構成を説明する説明図である。本実施形態の液体噴射装置１０は、医療機関において利用される医療機器であり、患部に対して液体を噴射することによって患部の切開または切除を行うメスや、薬液を噴射する治療機器としての機能を有している。
【００１５】
液体噴射装置１０は、収容器としてのハンドピース２０と、液体供給部５０と、吸引装置６０と、制御部７０と、液体容器８０とを備えている。液体供給部５０と液体容器８０とは、接続チューブ５１によって接続されている。液体供給部５０とハンドピース２０とは、液体供給流路５２によって接続されている。本実施形態においては、接続チューブ５１、液体供給流路５２は、樹脂によって形成されている。
【００１６】
液体容器８０は、液体として生理食塩水を収容している。液体供給部５０は、接続チューブ５１を介して液体容器８０から吸引した液体を、液体供給流路５２を介してハンドピース２０に供給する。なお、本実施形態においては、液体として生理食塩水を採用したが、それに限らず、無菌水や、純水など、種々の液体を採用することができる。
【００１７】
ハンドピース２０は、液体噴射装置１０の使用者が把持して操作する器具である。ハンドピース２０は、アクチュエーター３０と、噴射管５５と、噴射口５８と、吸引力調整機構６５を備える。液体供給部５０から液体供給流路５２を介してハンドピース２０に供給された液体は、アクチュエーター３０によって所定の周波数の脈動が付与され、噴射管５５に供給される。噴射管５５に供給された液体は、噴射口５８からパルス状の液体として噴射される。使用者は、噴射口５８から噴射されるパルス状の液体を患者の患部に当てることによって、患部の切開または切除を行う。本実実施形態においては、噴射管５５は、ステンレスによって形成されている。ただし、噴射管５５は、真鍮等の他の金属や強化プラスチックなど、所定以上の剛性を有する材料によって形成されているとしてもよい。吸引力調整機構６５は、吸引装置６０による吸引の程度を、使用者が調整可能とするための機構である。本実施形態においては、吸引の程度として、単位時間当たりの吸引量を採用する。
【００１８】
制御部７０は、信号ケーブル７２を介してアクチュエーター３０に駆動信号を送信するとともに、制御ケーブル７１を介して液体供給部５０を制御することによって、アクチュエーター３０に供給される液体の流量の制御を行う。制御部７０には、使用者が足元で操作するフットスイッチ７５が接続されている。使用者がフットスイッチ７５をオンにすると、制御部７０は、液体供給部５０を制御して、アクチュエーター３０に液体の供給を行わせるとともに、アクチュエーター３０に駆動信号を送信して、アクチュエーター３０に供給された液体に脈動を付与し、噴射口５８からパルス状の液体を噴射する。なお、液体をパルス状に噴射するとは、噴射される液体の流量または流速が変動を伴った状態で液体が噴射されることを意味する。この液体をパルス状に噴射する態様には、液体の噴射と停止とを繰り返しながら噴射する間欠噴射が含まれるが、液体の流量または流速が変動していればよいため、必ずしも間欠噴射である必要はない。
【００１９】
吸引装置６０は、噴射口５８周辺の液体や切除物など（以下、吸引物とも呼ぶ）を吸引する装置である。吸引装置６０とハンドピース２０とは、吸引流路６２によって接続されている。吸引流路６２は、ハンドピース２０内を通って、噴射管５５の先端近傍まで延出されている。噴射管５５は吸引流路６２の内側を挿通している。図１のＡ方向矢視図に示すように、噴射管５５の外壁と吸引流路６２の内壁との間には、吸引流路６２の先端である吸引口６４から吸引された液体が流通する流路（以下、隙間流路とも呼ぶ）が形成される。吸引口６４から隙間流路に流入した液体は、吸引流路６２を介して吸引装置６０に吸引される。吸引口６４から吸引される単位時間当たりの吸引量は、使用者が吸引力調整機構６５を操作することによって調整可能である。
【００２０】
図２は、ハンドピース２０の内部構造を説明する説明図である。上述のように、ハンドピース２０の内部には、アクチュエーター３０が収容されている。図の下部に示したように、アクチュエーター３０は、第１ケース３１、第２ケース３２、第３ケース３３、ボルト３４、圧電素子３５、補強板３６、ダイアフラム３７、パッキン３８、入口流路４０、出口流路４１を備える。第１ケース３１と第２ケース３２とは対向して接合されている。第１ケース３１は筒状部材である。第１ケース３１の一方の端部は、第３ケース３３をボルト３４で固定することによって密閉されている。第１ケース３１の内部に形成される空間には圧電素子３５が配設されている。
【００２１】
圧電素子３５は、積層型圧電素子である。圧電素子３５の一方の端部は、補強板３６を介してダイアフラム３７に固着している。圧電素子３５の他方の端部は、第３ケース３３に固着している。ダイアフラム３７は金属薄膜からなり、周縁部が第１ケース３１に固着している。ダイアフラム３７と第２ケース３２との間には液体室３９が形成される。液体室３９は、圧電素子３５の駆動によって容積が変更する。
【００２２】
第２ケース３２には、液体が流入する入口流路４０と、液体が流出する出口流路４１とが形成されている。入口流路４０は、第２ケース３２の端面の中心から偏った位置から延出し、図示上方向にＵ字状に曲げられ、ハンドピース２０の後端部２２に向かって延伸する。このように入口流路４０を曲げることで、入口流路４０のＵ字部分の曲率を小さくすることができる。また、後端部２２に向かって延伸する入口流路４０とアクチュエーター３０とを合わせた幅を小さくすることができ、結果として、アクチュエーター３０および入口流路４０を収容するハンドピース２０を細くすることができる。さらに、入口流路４０をアクチュエーター３０の先端部２４側から延伸させることで、ハンドピース２０の重心を先端部２４側に位置させることができる。
【００２３】
入口流路４０には、液体供給流路５２が接続されている。出口流路４１には、接続チューブ５４を介して噴射管５５が接続されている。液体供給部５０から供給された液体は、液体供給流路５２を介して液体室３９に供給される。圧電素子３５が所定の周波数で振動すると、ダイアフラム３７を介して液体室３９の容積が変化し、収容されている液体が加圧される。加圧された液体は、出口流路４１、接続チューブ５４、噴射管５５を通って噴射口５８から吐出される。
【００２４】
吸引流路６２は、ハンドピース２０の後端部２２から先端部２４へ亘って連通している。ハンドピース２０の内部において、吸引流路６２は、接続チューブ５４、噴射管５５を内挿する。吸引流路６２は、噴射管５５とともにハンドピース２０の先端部２４から引き出されている。吸引流路６２が吸引口６４から液体等を吸引する吸引する吸引力は、吸引装置６０で調整可能であるとともに、ハンドピース２０が備える吸引力調整機構６５の操作部６６を使用者が操作することによって調整可能である。
【００２５】
吸引力調整機構６５は、操作部６６と、孔部６７とを備える。吸引力調整機構６５は樹脂によって形成された部材である。吸引力調整機構６５の内部には、吸引流路６２の一部を構成する流路が形成されている。実際には、吸引力調整機構６５に形成された流路の両端に吸引流路６２が接続されている。操作部６６は、吸引力調整機構６５のうち、ハンドピース２０の外部に露出した部分であり、使用者が指で操作する部分である。
【００２６】
孔部６７は、吸引流路６２と操作部６６とを連通する。図２のＢ方向矢視図に示すように、操作部６６には、孔部６７の開口部が形成されている。使用者は、ハンドピース２０を把持した際に、孔部６７を指で開閉する。吸引力調整機構６５は、使用者が閉塞する孔部６７の表面積の大きさに応じて、外部から孔部６７を介して吸引流路６２内に流入する空気の流入量を調整し、単位時間当たりの吸引量を調整する。吸引力調整機構６５は、重力に対して上方向に向けた場合には、吸引物が孔部６７から外部に極めて侵出しにくいので、その機能を好適に発揮する。ハンドピース２０を把持する際には、使用者は、吸引力調整機構６５を上方向に向け、操作部６６が備える孔部６７を指で下向きに押さえて吸引装置６０の単位時間当たりの吸引量を調整する。なお、吸引力調整機構６５を重力に対して上向きにして把持すると、吸引力調整機構６５の機能や、使用者の操作性が好適となるように液体噴射装置１０の各構成の位置を決定しているが、吸引力調整機構６５は、必ずしも上向きにしてハンドピース２０を使用することを使用者に強制するものではない。以下、ハンドピース２０において、吸引力調整機構６５が設置されている方向を上方向と規定して説明する。
【００２７】
信号ケーブル７２は、ハンドピース２０の後端部２２から挿入される。信号ケーブル７２に内挿されているプラスとマイナスとからなる２本の電極線７４は、アクチュエーター３０内の圧電素子３５に接続される。制御部７０から送信された駆動信号は、信号ケーブル７２内の電極線７４を介して圧電素子３５に送信される。圧電素子３５は、駆動信号に基づいて伸縮する。
【００２８】
ここで、吸引力調整機構６５が備える操作部６６と、アクチュエーター３０との相対的な位置関係について説明する。操作部６６は、アクチュエーター３０よりハンドピース２０の先端側に配置されている。具体的には、使用者が指で押さえる孔部６７の開口部を含む操作部６６は、アクチュエーター３０よりハンドピース２０の先端側に配置されている。このような配置関係とすることによって以下の効果を有する。
【００２９】
吸引力調整機構６５およびアクチュエーター３０は、ハンドピース２０の内部において、所定の大きさを有する。ハンドピース２０の内部には、液体供給流路５２、入口流路４０、出口流路４１、接続チューブ５４、噴射管５５、吸引流路６２など多くの構成部材が収容される。これら構成部材は、ハンドピース２０の長軸方向に対して略平行に敷設される。従って、これら構成部材の大きさは、柱状の形状であるハンドピース２０の長軸方向に垂直な断面の経の大きさに影響する。本実施形態においては、吸引力調整機構６５（操作部６６）をアクチュエーター３０より先端側に配置することによって、少なくとも、吸引力調整機構６５とアクチュエーター３０とが、ハンドピース２０の長軸方向に垂直な方向に重なることを回避する。従って、ハンドピース２０の長軸方向に垂直な断面の経が大きくなることを回避することができる。結果として、ハンドピース２０は、使用者が把持しやすい適度な細さを確保することができ、スリム化を実現することができる。
【００３０】
図３は、使用者がハンドピース２０を把持した際に、ハンドピース２０に作用する力を模式的に示す説明図である。アクチュエーター３０を構成する材料の多くが金属製の部材で構成されるので、ハンドピース２０全体の荷重のうち、アクチュエーター３０の荷重が占める割合は高い。従って、ハンドピース２０の重心は、アクチュエーター３０の近傍に位置する。図に示すように、使用者が、アクチュエーター３０と操作部６６の間の把持位置Ｐを支点としてハンドピース２０を把持した場合、アクチュエーター３０の荷重や、ハンドピース２０の後端に配置されている液体供給流路５２、吸引流路６２および信号ケーブル７２の荷重は、ハンドピース２０に対して下方向の力Ｆ１として作用する。力Ｆ１の作用によって、ハンドピース２０の先端側に位置する操作部６６には、把持位置Ｐを支点として、上方向の力Ｆ２（回転力）が作用する。
【００３１】
従って、使用者は、操作部６６の孔部６７を押さえる場合には、孔部６７を押さえる感覚を十分に認識することができる。また、操作部６６に作用する上方向の力Ｆ２は、使用者が孔部６７を押さえるために必要な力の一部として作用する。よって、使用者が孔部６７を押さえるために追加的に付加する力を低減することができる。結果として、ハンドピース２０を長時間把持する場合の使用者の疲労を低減することができる。
【００３２】
Ｂ．変形例：
なお、この発明は上記の実施形態や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
（Ｂ１）変形例１：
【００３３】
上記実施形態においては、把持位置Ｐがアクチュエーター３０と操作部６６との間に位置する場合として効果を述べたが、把持位置Ｐが操作部６６より後端側に位置する場合には、上記と同様の効果を得ることができる。例えば、把持位置Ｐがアクチュエーター３０近傍に位置した場合には、把持位置Ｐを支点として液体供給流路５２、吸引流路６２、信号ケーブル７２の重さが下向きの力Ｆ１として作用する。従って、ハンドピース２０の先端側に位置する操作部６６には、把持位置Ｐを支点として、上方向の力Ｆ２（回転力）が作用する。従って、使用者は、操作部６６の孔部６７を押さえる感覚を十分に認識することができる。力Ｆ１の作用によって、操作部６６に作用する上方向の力Ｆ２は、使用者が孔部６７を押さえるために必要な力の一部として作用する。よって、使用者が孔部６７を押さえるために追加的に付加する力を低減することができる。結果として、ハンドピース２０を長時間把持する場合の使用者の疲労を低減することができる。
【００３４】
（Ｂ２）変形例２：
本実施形態においては、吸引力調整機構６５は孔部６７を有する構成としたが、それに限ることなく、種々の態様を採用することができる。例えば、吸引力調整機構６５は、吸引流路６２を押圧する押圧機構を有し、吸引流路６２の流路断面積を狭めたり広げたりすることによって単位時間当たりの吸引量を調整することができる。その他、吸引装置６０の吸引の程度を電気的に調整するコントローラーを吸引力調整機構６５としてハンドピース２０に備えるとしてもよい。そして、操作部６６として備えられて操作ボタンやダイヤルやレバー等を使用者が操作することにより、操作信号が吸引装置６０に送信され、吸引装置６０が操作信号に応じて吸引の程度を変更する。このようにしても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
（Ｂ３）変形例３：
上記実施形態においては、液体噴射装置１０は、医療機器として利用されている。ただし、液体噴射装置１０は、医療機器以外の他の装置として利用されてもよい。例えば、液体噴射装置１０は、噴射した液体を対象物に当てることによって対象物の汚れを除去する清掃装置や、噴射した液体によって文字や絵等を描く描写装置として利用されてもよい。このような態様としても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
（Ｂ４）変形例４：
上記実施形態においては、液体として生理食塩水を採用したが、それに限らず、無菌水や、超純水など、種々の液体を採用することができる。
【００３７】
（Ｂ５）変形例５：
上記実施形態においては、吸引調整機構が調整する吸引の程度として、単位時間あたりの吸引量を用いたが、それに限らず、例えば吸引力を用いるなど、吸引の程度を規定可能な種々の物理量を採用し、当該物理量を調整するとしてもよい。
【００３８】
（Ｂ６）変形例６：
上記実施形態においては、ハンドピース２０の先端部２４から引き出された噴射管５５と吸引流路６２との配置関係として、噴射管５５が吸引流路６２の内側を内挿する態様を採用したが、それに限ることなく、例えば、噴射管５５の外壁と吸引流路６２の外壁とが隣接して先端部２４から引き出される態様を採用するなど、種々の態様を採用することができる。噴射口５８の周辺の液体を吸引口６４から吸引するためには、上記実施形態や本変形例のように、噴射管５５と吸引流路６２とが一体的に先端部２４から引き出される態様が好適である。
【符号の説明】
【００３９】
１０…液体噴射装置
２０…ハンドピース
２２…後端部
２４…先端部
３０…アクチュエーター
３１…第１ケース
３２…第２ケース
３３…第３ケース
３４…ボルト
３５…圧電素子
３６…補強板
３７…ダイアフラム
３８…パッキン
３９…液体室
４０…入口流路
４１…出口流路
５０…液体供給部
５１…接続チューブ
５２…液体供給流路
５４…接続チューブ
５５…噴射管
５８…噴射口
６０…吸引装置
６２…吸引流路
６４…吸引口
６５…吸引力調整機構
６６…操作部
６７…孔部
７０…制御部
７１…制御ケーブル
７２…信号ケーブル
７４…電極線
７５…フットスイッチ
８０…液体容器
Ｐ…把持位置
【図１】
2014188243.tif 000003
【図２】
2014188243.tif 000004
【図３】
2014188243.tif 000005