(57)【要約】大きい速度の液体噴流を生成可能、高効率で液体噴流を生成可能、液体噴流の流速やエネルギーを調整可能、噴流時間を調整可能な噴流生成装置を提供する。噴流生成装置１００Ｃは、筒状の液体室１６０と、液体室１６０の端部を開口して液体Ｆを外部に噴射するノズル１６５と、液体室１６０内に液体Ｆを供給する液体供給路１４０と、液体室１６０内にパルスレーザー光を照射して液体Ｆを気化させるレーザー光照射部２１と、パルスレーザー光を発生するレーザー発振器（レーザー装置２）を備え、レーザー発振器は、レーザー光強度とレーザー光パルス幅を独立に制御するものであり、液体室１６０の内面は鏡面を有し、レーザー光照射部２１からのパルスレーザー光強度とレーザー光パルス幅の一方又は両方に応じて、ノズル１６５とレーザー光照射部２１との間の距離を調整する調整部（ファイバー駆動装置１７０Ｃ、自動制御部４１）を有する。
2017033998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体噴流を生成する噴流生成装置であって、
筒状の液体室と、
前記液体室の端部の開口から該液体室内の液体を外部に噴射するノズルと、
前記液体室内に液体を供給する液体供給路と、
前記液体室内にパルスレーザー光を照射して、該液体室内の液体を気化させるレーザー光照射部と、
前記パルスレーザー光を発生するレーザー発振器とを備え、
該レーザー発振器は、レーザー光強度とレーザー光パルス幅を独立に制御するものであって、
前記液体室の内面は、前記レーザー光照射部から出射したパルスレーザー光を反射して前記端部に導く鏡面を有し、
前記レーザー光照射部から出射されるパルスレーザー光強度とレーザー光パルス幅のいずれか一方、又は両方に応じて、前記ノズルと前記レーザー光照射部との間の距離を調整する調整手段を備えることを特徴とする
噴流生成装置。
【請求項２】
前記調整手段は、前記レーザー光照射部から出射されるパルスレーザー光強度とレーザー光パルス幅のいずれか一方、又は両方に応じて、前記ノズルと前記レーザー光照射部との間の距離を自動で調整することを特徴とする請求項１に記載の噴流生成装置。
【請求項３】
前記パルスレーザー光強度と前記レーザー光パルス幅の設定値を設定する設定部と、
前記設定値に応じて、前記ノズルと前記レーザー光照射部との間の距離を規定するテーブルを記憶する記憶部と、を有し、
前記調整手段は、前記設定値と前記テーブルに基づいて決定された距離となるように、前記ノズルと前記レーザー光照射部との間の距離を自動で調整することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の噴流生成装置。
【請求項４】
前記鏡面は、少なくとも、電解研磨処理、リーマ加工処理、メッキ処理、蒸着処理、研磨剤吹き付け処理のいずれかによって処理された面であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の噴流生成装置。
【請求項５】
液体噴流を生成する噴流生成装置の噴流生成方法であって、
噴流生成装置は、筒状の液体室と、
前記液体室の端部を開口して該液体室内の液体を外部に噴射するノズルと、
前記液体室内に液体を供給する液体供給路と、
前記液体室内にパルスレーザー光を照射して、該液体室内の液体を気化させるレーザー光照射部と、
前記パルスレーザー光を発生するレーザー発振器とを備え、
該レーザー発振器は、レーザー光強度とレーザー光パルス幅を独立に制御するものであって、
前記液体室の内面は、前記レーザー光照射部から出射したパルスレーザー光を反射して前記端部に導く鏡面を有し、
前記レーザー光照射部から出射されるパルスレーザー光強度とレーザー光パルス幅のいずれか一方、又は両方に応じて、前記ノズルと前記レーザー光照射部までの間の距離を調整する調整手段を備え、
前記レーザー光照射部による前記パルスレーザー光の照射前又は照射時に、前記調整手段により前記ノズルと前記レーザー光照射部との間の距離を調整することを特徴とする
噴流生成装置の噴流生成方法。
【請求項６】
前記調整手段は、前記レーザー光照射部から出射されるパルスレーザー光強度とレーザー光パルス幅のいずれか一方、又は両方に応じて、前記ノズルと前記レーザー光照射部との間の距離を自動で調整することを特徴とする請求項５に記載の噴流生成装置の噴流生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴流生成装置、及び噴流生成装置の噴流生成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体噴流を用いて生体組織の切開及び破砕を行うジェットメスが実用化されている。また、高圧ポンプを利用したジェットメスが知られている。このジェットメスは、高圧ポンプにより昇圧された液体をジェットノズルから噴射して連続の噴流を得て、噴流を生体組織に照射し、その運動エネルギーにより切開効果及び破砕効果を得る手術装置である。【０００３】
ジェットメスは、レーザーメスや高周波メスのように熱エネルギーを用いないため、低温（室温など）で効果が得られる。また、超音波メスのように作用部が固体金属である場合と比較して、作用部が液体であるジェットメスでは、生体に液体が衝突後、液体自身が変形して生体に圧力を加え、生体組織の弾性の低い部位に作用する特徴があり、弾性の異なる生体組織への作用に差別化を与える。この特徴は、渾然とした生体組織において、一様なジェット照射で切開効果と破砕効果を差別化し、特定部位の温存を可能としている。
医療現場では、複雑に絡み合う生体組織の任意の部位や疾患部分のみを簡単に切り分けることができる手術用器具の開発が期待されており、液体噴流を用いたジェットメスは、生体組織の弾性特性の差異を利用して生体組織の破砕と温存を仕分けることが特徴として考えられ、手術用器具として非常に期待されている。【０００４】
高圧ポンプを利用したジェットメスは、高圧ポンプの出力を調整して、噴流の出力を大まかにしか調整することができず、生体組織の弾性特性の微細な差異を利用して血栓などを除去する手術には不向きである。また、連続噴流を生体へ照射すると、脈管系に噴流が浸入した場合、その圧力波が音速で脈管内を伝播し、圧力に脆い部位に損傷を与える。生体内には脈管網が形成されているため、圧力波の伝播範囲は広範になり、遠位の部位に圧力損傷を与える可能性がある。【０００５】
光ファイバーがチューブ内に挿入され、レーザー発振器から光ファイバーを介して出射されたレーザー光により、チューブ内に充填された水などの液体を急激に加熱して液体噴流（液体ジェット）を発生させ、この液体噴流の力により血栓などを破砕し除去する手術用器具（パルスジェットメス）が知られている。【０００６】
特許文献１に記載のレーザー誘起液体噴流発生デバイスは、光ファイバーの先端部に形成されたレーザー照射部を内部に収容し、液体噴流を生じさせるジェット発生管部を有する。このレーザー誘起液体噴流発生デバイスは、Ｙコネクター及びＹコネクターをレーザー発振器に連結する連結部材を有し、連結部材はレーザー発振器から突設された連結突部と螺合されるスリーブ部材を備え、レーザー発振器とＹコネクターが脱着可能に連結している。Ｙコネクターの所定のポートには光ファイバーが挿通され、光ファイバーを樹脂などの固定部材によりスリーブ部材に一体的に固定した構造となっている。つまり、光ファイバーの先端部に形成されたレーザー照射部がジェット発生管部の内部の所定位置に固定された構造となっている。【０００７】
次に、噴流生成装置による噴流発生の原理を簡単に説明する。ここでは、液体室内の所定位置に光ファイバーを固定して配置した、つまり膨張室の長さを固定した噴流生成装置（膨張室長固定型）を説明する。
例えば、図１０（ａ）に示した噴流生成装置１００Ｂでは、筒状の液体室Ｂ１６０の内面に粗面Ｂ１６０ｒが形成されている。光ファイバー２２の先端部のレーザー光照射部２１から液体室Ｂ１６０内の液体Ｆにパルスレーザー光を照射した場合、その先端部の近傍領域の液体Ｆが加熱され、図１０（ｂ）に示したように、その先端部の近傍領域で気泡Ｇが発生し、液体ＦがノズルＢ１６５から押し出される。更に、パルスレーザー光の照射を続けた場合、図１０（ｃ）に示したように、気泡Ｇが膨張し、それに伴いノズルＢ１６５から液体Ｆが噴射される。光ファイバー２２の先端部のレーザー光照射部２１から出射した光のうち、液体室Ｂ１６０の内面の粗面Ｂ１６０ｒに照射された光は、粗面Ｂ１６０ｒで散乱及び吸収されやすい。気泡Ｇの境界面ＦＧに到達するパルスレーザー光のエネルギーは小さい。【０００８】
例えば、波長λが２１００ｎｍのレーザー光の水中における吸収係数は、約５０ｃｍ-1である。レーザー光が水中を１ｍｍ進行する場合、光のエネルギーの９９．３％が水に吸収されることを示している。【０００９】
レーザー光の水への吸収は、水分子の振動準位に基づき、吸収率は分子密度に比例する。１００℃の水は気化により、体積が約１７００倍の１００℃の水蒸気に相転移する。液体から水蒸気への相転移により分子密度は約１７００分の１に低下する。このことは、光のエネルギーの９９．３％が水蒸気に吸収されるには、水蒸気中の光路長が約１７００ｍｍ必要であることを示している。【００１０】
具体例を説明する。内径１ｍｍの細管内に開口数ＮＡ＝０．２２、コア径０．４ｍｍの光ファイバーを設置し、パルスレーザー光を光ファイバーの先端から出射した場合、細管の内面が吸収散乱体（粗面など）であると仮定し、光ファイバー出射端（先端）からノズル側への距離Ｄ１を変数とした、細管の開口からの出射光の入射エネルギーに対する比率を計算した（図１１参照）。図１１において、縦軸に透過率を示し、横軸に光ファイバー出射端（先端）からの距離Ｄ１を示す。図１１に示したように、Ｄ１＝１０ｍｍの位置で約９１．５％の光エネルギーが損失することが分かる。【００１１】
内面に吸収散乱体（粗面）が形成された細管（液体室１６０（Ｂ１６０））内における膨張ガス（水蒸気）の最大長を説明する（図１２参照）。高速度カメラ撮影による実験によれば、パルス幅Ｔｌ＝３００μｓ、レーザーエネルギーＥ０＝１Ｊのパルスレーザー光を、開口数ＮＡ＝０．２２、コア径０．４ｍｍの光ファイバー２２で伝送し、水（液体Ｆ）を満たした内径１ｍｍの細管内で光ファイバー２２の先端部のレーザー光照射部２１からパルスレーザー光を出射した場合、細管（液体室１６０（Ｂ１６０））内に生成された膨張ガス（水蒸気である気泡Ｇ）の長さＧ１（管の軸方向の長さ）の最大値は約２０ｍｍである。
つまり、内面に粗面が形成されている細管を液体室Ｂ１６０として用いた場合、光のエネルギーの損失により、最大２０ｍｍ程度の長さの膨張ガス（気泡Ｇ）が発生し、液体室Ｂ１６０の端部１６０ａに形成された開口形状のノズル１６５（Ｂ１６５）から液体Ｆが噴射される。【００１２】
特許文献２に記載のカテーテルは、レーザー光の照射位置近傍のチューブの内面に、光ファイバーが発する熱に耐え得る高融点で、且つ所定の剛性を有する材料からなる補強部材を備えている。【００１３】
特許文献３に記載のレーザー誘起液体噴流発生デバイスは、光ファイバーを挿入したジェット発生管部を有し、このジェット発生管部は、内部でレーザー照射を行なうため、レーザー光及びそれにより誘発される熱に対抗するように、金、白金、銀、銅、アルミニウムなど及びその合金（例えば１８金や白金イリジウム）などの材料により構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００７−２０９４６５号公報
【特許文献２】特開２００５−１５２０９４号公報
【特許文献３】特開２００８−１７８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
液体噴流の強度や持続時間を増大させるためには、図１２に示した膨張ガス（気泡Ｇ）の長さＧ１の最大値を大きくすることを要する。
しかしながら、パルスレーザー光のパルス幅やレーザーエネルギーを増大させたとしても、膨張ガス（気泡Ｇ）の長さＧ１の最大値は僅かに大きくなる程度である。詳細には、光ファイバー２２の先端部から出射した光が液体室Ｂ１６０の内面の粗面で散乱及び吸収されやすいので、粗面による反射光の強度が小さい。光ファイバー２２の先端部から液体Ｆと気体である気泡Ｇの境界面ＦＧに到達する光のエネルギーは、光ファイバーの先端部と境界面ＦＧ間の距離が大きいほど、小さくなる。
液体Ｆのパルスレーザー光吸収による気化膨張により液体噴流が生成されるが、注入するレーザーエネルギーの上昇、パルス幅の伸張により、膨張気体（気泡Ｇ）の容積は増大し、液体室Ｂ１６０が細径円筒状などである場合、光ファイバー２２の先端部と境界面ＦＧ（気液界面）の距離が増大し、注入されたパルスレーザー光は効率良く液体Ｆに吸収できなくなる。すなわち、気液界面と光ファイバー２２の先端部の間の距離が短い状態（気液界面と光ファイバー２２の先端部が接近した状態）では、注入されたパルスレーザー光は直接、気液界面に照射され吸収されるが、気液界面と光ファイバー２２の先端部の間の距離の増大と共に、光ファイバー２２の先端部から出射されたパルスレーザー光は液体室Ｂ１６０の内面に照射され散乱及び吸収を受けて減衰する。液体Ｆの気化に作用する光エネルギー量が低下するため、噴流強度が低下する。【００１６】
つまり、液体室Ｂ１６０内に発生した気泡Ｇが大きくなるほど、気泡Ｇの体積膨張速度が低下し、ノズルＢ１６５から噴出される液体Ｆの噴流速度は所定値を超えない。気泡Ｇが大きくなるほど、液体Ｆの噴流の生成効率が低下するという問題点がある。【００１７】
ところで、特許文献２に記載のカテーテルは、パルスレーザー光の照射位置近傍のチューブの内面に、光ファイバーが発する熱に耐え得る高融点で且つ所定の剛性を有する材料からなる補強部材を備えているが、この補強部材は、膨張ガス（気泡）の長さの最大値を大きくすることに関して寄与しない。【００１８】
特許文献３に記載のレーザー誘起液体噴流発生デバイスは、光ファイバーを挿入したジェット発生管部を有し、このジェット発生管部は、内部でレーザー照射を行なうため、パルスレーザー光及びそれにより誘発される熱に対抗する材料により構成されているが、このジェット発生管部は、膨張ガス（気泡）の長さの最大値を大きくすることに関して寄与しない。【００１９】
ところで、図１２に示した例では、ノズルから出力される噴流のパルス幅を大きくするために、光ファイバー出射端とノズルとの間の距離Ｌ１に対する条件Ａとして、液体ジェットメスは安全性の観点から高温高圧の膨張ガス（気泡Ｇ）がノズルから噴射しないように、Ｌ１＞Ｇ１の条件を要する。【００２０】
また、光ファイバー出射端とノズルとの間の距離Ｌ１に対する条件Ｂとして、Ｗ１＝Ｌ１−Ｇ１が僅かな大きさであることを要する。このＷ１は、膨張ガス（気泡Ｇ）発生時、光ファイバー出射端とノズルとの間の距離Ｌ１から、膨張ガス（気泡Ｇ）の長さＧ１を差し引いた値であり、ノズル付近の管内に残る液体の長さである。Ｗ１が大きくなると、液体Ｆの移動に伴う流体抵抗が増大して液体ジェットのエネルギーを損失するので、Ｗ１を１０ｍｍ程度などの小さい値とすることを要する。
上記条件Ａ及び条件Ｂを満たしながら、レーザー照射条件としてレーザーエネルギーＥ０、パルス幅Ｔｌを可変とするためには、距離Ｌ１を可変とすることを要する。【００２１】
しかしながら、例えば、特許文献１に記載のレーザー誘起液体噴流発生デバイスなどでは、光ファイバーがＹコネクターに固定され、光ファイバーの先端部に形成されたレーザー照射部がジェット発生管部の内部の所定位置に固定された構造となっており、距離Ｌ１を可変できる構造ではない。【００２２】
ところで、一般的なパルスジェットメス（手術用器具）は、パルスレーザー光のパルス幅、レーザーエネルギーの調整などレーザーに関わる出力のみを所定値に設定し、特定の噴流出力と噴流出力時間を固定した機能の手術用器具として機能し、特定の生体組織を除去するなどの単一目的にしか使用することができなかった。【００２３】
生体組織の破砕と温存を仕分ける際には、温存する生体組織を安全な状態で手術を行うことを要する。実際に手術を行う場合、事前に生体組織の個体差や部位別（臓器別、臓器の位置など）による弾性差や疾患部位の病理の進行状況などによる弾性差を正確に細かく予測することは難しい。一般的なパルスジェットメスでは、噴流出力を微細に調整することが困難であり、実際には弾性差が明確な部位にしか使用することできなかった。また、疾患部位の病理の進行による生体組織の弾性差まで細かく予測できず、失敗の許されない手術の現場での使用には従来のパルスジェットメスは適していなかった。
また、一般的なパルスジェットメス（手術用器具）では、疾患部分の破砕を行うために、同じ切断能力で短時間のメスとして数回に分けて実施するしかなかった。【００２４】
ところで、パルスジェットメスの噴流の破砕力（撃力）は非常に短い時間に生体組織に作用する力の力積である。ノズルの断面積（液体噴流の断面積）を一定と仮定すると、噴流の速度（初速）は作用する力に比例する。よって、噴流の速度（初速）と持続時間の積は力積に比例し、破砕力は液体噴流の速度（初速）と持続時間の積に比例する。このパルスジェットメスの噴流を生体組織に作用させた際、温存させる生体組織へダメージが集積する場合がある。
このため、温存させる生体組織へのダメージを低減することができる手術用器具が望まれている。詳細には、噴流の速度（初速）だけでなく、噴流の持続時間を調整して噴流の破砕力を微細に制御可能な手術用器具が望まれている。【００２５】
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、大きい速度の液体噴流を生成する噴流生成装置を提供すること、高効率で液体噴流を生成することができる、簡単な構成の噴流生成装置を提供すること、液体噴流の流速やエネルギーを簡単な構造で可変とすることができる噴流生成装置を提供すること、簡単な構成で、噴流時間を容易に制御することができる噴流生成装置を提供すること、簡単な構成で、レーザー発振器（レーザ装置）のレーザー光強度とレーザー光パルス幅を独立に制御し、レーザーエネルギーを可変とし、液体室から気化ガスを噴出させることなく、高効率で大きい速度の液体噴流を生成する噴流生成装置を提供すること、噴流生成装置を手術装置として用いた場合、液体噴流を間欠的に生成することにより、生体内での圧力波の伝播範囲を限局すること、生体組織の弾性差を利用した液体噴流による切開効果と破砕効果の差別化を微細なレベルでコントロールして、破砕領域と温存領域を微細に区別して手術を行うことができる噴流生成装置を提供すること、噴流生成装置の噴流生成方法を提供すること、などを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
このような目的を達成するために、本発明による噴流生成装置は、以下の構成を少なくとも具備するものである。
液体噴流を生成する噴流生成装置であって、
筒状の液体室と、
前記液体室の端部の開口から該液体室内の液体を外部に噴射するノズルと、
前記液体室内に液体を供給する液体供給路と、
前記液体室内にパルスレーザー光を照射して、該液体室内の液体を気化させるレーザー光照射部と、
前記パルスレーザー光を発生するレーザー発振器とを備え、
該レーザー発振器は、レーザー光強度とレーザー光パルス幅を独立に制御するものであって、
前記液体室の内面は、前記レーザー光照射部から出射したパルスレーザー光を反射して前記端部に導く鏡面を有し、
前記レーザー光照射部から出射されるパルスレーザー光強度とレーザー光パルス幅のいずれか一方又は両方に応じて、前記ノズルと前記レーザー光照射部との間の距離を調整する調整手段を備えることを特徴とする。【００２７】
また、本発明の噴流生成装置の噴流生成方法は、以下の構成を少なくとも具備するものである。
液体噴流を生成する噴流生成装置の噴流生成方法であって、
噴流生成装置は、筒状の液体室と、
前記液体室の端部を開口して該液体室内の液体を外部に噴射するノズルと、
前記液体室内に液体を供給する液体供給路と、
前記液体室内にパルスレーザー光を照射して、該液体室内の液体を気化させるレーザー光照射部と、
前記パルスレーザー光を発生するレーザー発振器とを備え、
該レーザー発振器は、レーザー光強度とレーザー光パルス幅を独立に制御するものであって、
前記液体室の内面は、前記レーザー光照射部から出射したパルスレーザー光を反射して前記端部に導く鏡面を有し、
前記レーザー光照射部から出射されるパルスレーザー光強度とレーザー光パルス幅のいずれか一方、又は両方に応じて、前記ノズルと前記レーザー光照射部との間の距離を調整する調整手段を備え、
前記レーザー光照射部による前記パルスレーザー光の照射前又は照射時に、前記調整手段により前記ノズルと前記レーザー光照射部との間の距離を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、簡単な構成で、大きい速度の液体噴流を生成する噴流生成装置を提供することができる。
また、本発明によれば、簡単な構成で、高効率で液体噴流を生成する噴流生成装置を提供することができる。
また、本発明によれば、簡単な構成で、液体噴流の流速やエネルギーを可変とすることができる噴流生成装置を提供することができる。
また、本発明によれば、簡単な構成で、噴流時間を容易に調整可能な噴流生成装置を提供することができる。
また、本発明によれば、簡単な構成で、レーザー発振器（レーザ装置）のレーザー光強度とレーザー光パルス幅を独立に制御し、レーザーエネルギーを可変とし、液体室から気化ガスを噴出させることなく、高効率で大きい速度の噴流を生成する噴流生成装置を提供することができる。
また、本発明によれば、噴流生成装置を手術装置として用いた場合、液体噴流を間欠的に生成することにより、生体内での圧力波の伝播範囲を限局することができ、安全性が高まる。
また、本発明によれば、噴流生成装置を手術装置として用いた場合、生体組織の弾性差を利用した液体噴流による切開効果と破砕効果の差別化を微細なレベルでコントロールして破砕領域と温存領域を微細に区別して手術を行うことができ、術者の技量に依存せずに複雑形状の切開、破砕及び温存などを選択的に行うことができる噴流生成装置を提供することができる。
また、本発明によれば、噴流生成装置の噴流生成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態に係る噴流生成装置の一例を示す全体構成図。
【図２】本発明の実施形態に係る噴流生成装置の筒状の液体室（パイプ）の先端部付近の部分拡大図。
【図３】本発明の実施形態に係る噴流生成装置の動作の一例を示す図、（ａ）はパルスレーザー光照射前、（ｂ）はパルスレーザー光照射初期時（気泡発生初期時）、（ｃ）はパルスレーザー光照射且つ気泡膨張時、（ｄ）はパルスレーザー光非照射時の状態をそれぞれ示す図。
【図４】本発明の実施形態に係る噴流生成装置によるパルスレーザー光と流体噴流初速度の一例を示す図、（ａ）はパルスレーザー光と流体噴流初速度の一例を示す図、（ｂ）はレーザー光の強度と液体噴流の時間変化の一例を示す図。
【図５】本発明の実施形態に係る噴流生成装置及び比較例の噴流生成装置における液体噴流パルス幅のレーザー光パルス幅依存性の一例を示す概念図。
【図６】本発明の実施形態に係る噴流生成装置の一具体例を示す図。
【図７】図６に示した噴流生成装置の調整部の動作の一例を示す図、（ａ）は光ファイバーの先端部がノズル側に移動した状態の一例を示す図（最小ガス膨張時）、（ｂ）は光ファイバーの先端部がノズルに対して反対側に移動した状態の一例を示す図（最大ガス膨張時）、図７（ｃ）は光ファイバー２２の先端部の位置が最適化されておらず、最小ガス膨張時の状態の一例を示す図。
【図８】レーザー光強度と液体噴流速度の時間変化の一例を示す図、（ａ）及び（ｂ）は小さい噴流速度で短い持続時間の噴流を生成する場合、（ｃ）及び（ｄ）は小さい噴流速度で長い持続時間の液体噴流を生成する場合、（ｅ）及び（ｆ）は大きい噴流速度で短い持続時間の液体噴流を生成する場合、（ｇ）及び（ｈ）は大きい噴流速度で長い持続時間の噴流を生成する場合をそれぞれ示す図。
【図９】回転止め部材を有する噴流生成装置の一例を示す図、（ａ）は横断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図１０】比較例の噴流生成装置の動作の一例を示す図、（ａ）はパルスレーザー光照射前、（ｂ）はパルスレーザー光照射初期時（気泡発生初期時）、（ｃ）はパルスレーザー光照射且つ気泡膨張時をそれぞれ示す図。
【図１１】透過率と距離の関係の一例を示す図。
【図１２】噴流生成装置の一例を示す図。
【図１３】本発明の一実施形態に係る噴流生成装置の一例を示す全体構成図。
【図１４】噴流生成装置の動作の一例を示す図、（ａ）はレーザーエネルギー最大時のファイバー駆動装置を有しない比較例の噴流生成装置の一例を示す部分拡大図、（ｂ）はレーザーエネルギーが小さい時のファイバー駆動装置を有しない比較例の噴流生成装置の一例を示す部分拡大図、（ｃ）はレーザーエネルギー最大時のファイバー駆動装置を有する本発明の一実施形態に係る噴流生成装置の一例を示す部分拡大図、（ｄ）はレーザーエネルギーが小さい時のファイバー駆動装置を有する本発明の一実施形態に係る噴流生成装置の一例を示す部分拡大図。
【図１５】噴流生成装置の動作の一例を示す図、（ａ）はレーザー光強度の一例を示す図、（ｂ）は液体送出量の一例を示す図、（ｃ）は光ファイバーの位置の一例を示す図、（ｄ）は液体噴流初速度の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の概要を説明する。
本発明の実施形態に係る噴流生成装置は、液体室（膨張室）内の液体をパルスレーザー光で加熱して、気化及び膨張を誘発し、気化膨張圧力を利用して間欠液体噴流（パルスジェット）を生成する。
【００３１】
生体組織におけるパルスジェットの切開効果及び破砕効果は、作用する力と作用する時間Ｔ０の積に比例する。よって、パルスジェットの切開効果及び破砕効果を微細に制御するために、撃力Ｆ０と時間Ｔ０を微細にコントロールする必要がある。
断面積Ｓ、長さＬ、密度ρ、速度Ｖ０で射出されたパルスジェットが生体組織に衝突する際に作用する撃力Ｆ０は液体の形状変形による効果を無視すると、単位時間に衝突する液体の運動量の変化量に等しい（数式（１）参照）。
【００３２】
Ｆ０＝Ｓ・Ｌ・ρ・Ｖ０              ・・・（１）
【００３３】
ジェットノズルの断面が一定であれば、密度ρは一定であるので、撃力Ｆ０は速度Ｖ０に依存する。
よって、切開効果及び破砕効果を微細に制御するためには作用する力と時間を制御すればよく、詳細には、初速と作用時間を独立に制御するとよい。切開効果及び破砕効果を微細に制御するためには独立した２個のパラメータで制御することが有利である。
Ｖ０（初速）とＴ０（ジェットの持続時間）を独立に制御するためには加熱源となるパルスレーザー光の出力Ｐ０とパルスレーザー光パルス幅Ｔｌを制御すれば良い。
しかしながら、液体室（膨張室）の形態によって、パルスレーザー光の液体への伝達効率が変化する場合、Ｖ０、Ｔ０／Ｐ０、Ｔｌがリニアに作用しない。伝達効率が変化する要因は光ファイバーから出射されたパルスレーザー光が液体に達する前に膨張室内面で吸収されることによる。
また、Ｐ０或いはＴｌが大きくなった場合、膨張した高温の気化ガスがノズルから射出する危険があるため、膨張室体積を拡大する目的で光ファイバーのパルスレーザー光の出射部分をノズルから遠ざける必要がある。
本発明の実施形態に係る噴流生成装置は、Ｐ０、Ｔｌを可変して、Ｖ０、Ｔ０を可変し、微細に切開効果及び破砕効果を制御するために、光ファイバーのパルスレーザー光の出射部分とノズルとの間隔を可変にし、更に液体室（膨張室）内面でのパルスレーザー光吸収を抑制するために内面に反射構造を有する。
【００３４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
本発明の実施形態は図示の内容を含むが、これのみに限定されるものではない。尚、以後の各図の説明で、既に説明した部位と共通する部分は同一符号を付して重複説明を一部省略する。
【００３５】
図１は本発明の実施形態に係る噴流生成装置１００の一例を示す全体構成図である。図２は噴流生成装置の筒状の液体室１６０の先端部付近の部分拡大図である。本発明の実施形態に係る噴流生成装置１００を、医療器具としてのウォータージェットメスに適用した例を説明する。尚、本発明の実施形態に係る噴流生成装置１００を、レーザー誘発液体噴流発生装置、導波管構造の膨張室（液体室）を有するパルスレーザー加熱噴流生成装置、などと称呼する場合もある。
【００３６】
噴流生成装置１００は、Ｙコネクター１２０と、液体供給路１４０（流体供給路）と、筒状の液体室１６０（金属細管など）と、などを有する。また、噴流生成装置１００は、送液装置１と、レーザー装置２（レーザー発振器）と、吸引装置３と、制御装置４（制御部）と、などを有する。
【００３７】
Ｙコネクター１２０は、術者などにより把持される把持部材である。Ｙコネクター１２０は、略Ｙ字形状の筒状体であり、第１の端部１２０ａ、第２の端部１２０ｂ、第３の端部１２０ｃを有する。第１の端部１２０ａには、筒状の液体室１６０としての金属細管が設けられている。第２の端部１２０ｂには、チューブなどの管状部材１４３などを介して送液装置１が接続されている。液体供給路１４０には液体中の不純物を除去するためのフィルタ１４５が設けられている。第３の端部１２０ｃには、光ファイバー２２を介してレーザー装置２が接続されている。本実施形態では、第３の端部１２０ｃには、調整部１７０（調整手段）が設けられている。光ファイバー２２は、Ｙコネクター１２０の光ファイバー通路１２２の第３の端部１２０ｃに設けられた調整部１７０を通って、Ｙコネクター１２０内に挿入され、その光ファイバー２２の先端が筒状の液体室１６０である金属細管内の所定位置に配置される。調整部１７０は、Ｙコネクター１２０や液体室１６０内に挿入される光ファイバー２２の先端部の位置を調整することができる。詳細には、調整部１７０は、後述するように、光ファイバー２２の先端部に設けられたレーザー光照射部２１とノズル１６５との間の距離Ｌ１を調整するように構成されている。
【００３８】
本実施形態では、Ｙコネクター１２０の一部分は、液体供給路１４０と光ファイバー通路１２２とを兼ねた構造となっている。
【００３９】
また、本実施形態では、Ｙコネクター１２０に吸引用流路１８０が設けられ、吸引用流路１８０にはチューブなどの管状部材１４４を介して吸引装置３が設けられている。吸引用流路１８０には、液体Ｆ中の不純物などを除去するフィルタ１８５が設けられている。
【００４０】
本実施形態では、液体供給路１４０と吸引用流路１８０との接続位置４８が、液体供給路１４０と光ファイバー通路１２２の接続位置４２と第１の端部１２０ａとの間に位置するように、Ｙコネクター１２０が構成されている。
【００４１】
送液装置１は、制御装置４（制御部）の制御により、液体Ｆを液体供給路１４０を介して金属筒状部材などの筒状の液体室１６０に供給する。液体室１６０内の液体Ｆとしては、水、生理食塩水、電解質輸液などを挙げることができる。
【００４２】
レーザー装置２（レーザー発振器）は、制御装置４（制御部）の制御により、パルスレーザー光を発生する。レーザー装置２から出力されたパルスレーザー光は、光ファイバー２２を介して、光ファイバー２２の先端部のレーザー光照射部２１から筒状の液体室１６０に射出される。レーザー装置２（レーザー発振器）は、レーザー光強度とレーザー光パルス幅を独立に制御することができる。詳細には、制御装置４（制御部）は、レーザー光照射部２１によるパルスレーザー光のレーザーエネルギー、パルス幅及びパルス繰り返し周波数の少なくとも１つを変化させるように、レーザー装置２を制御する。本実施形態では、例えば、１パルス当たり最大約１０００ｍＪ程度のパルスレーザー光を照射可能なレーザー装置２を用いている。
【００４３】
本実施形態では、レーザー装置２は、パルスレーザー光としてホルミウムヤグレーザー装置（Ｈｏ：ＹＡＧレーザー：波長２．１μｍ）などのレーザー発振器を採用することができる。水、生理食塩水、電解質輸液、などの液体Ｆは、ホルミウムヤグレーザーなどのパルスレーザー光のエネルギーの吸収性を有する。尚、レーザー装置２は、上述したレーザー発振器に限られるものではない。
【００４４】
吸引装置３は、チューブなどの管状部材１４４を介してＹコネクター１２０に接続されており、制御装置４（制御部）の制御により、必要に応じて筒状の液体室１６０内の液体Ｆを吸引可能に構成されている。
【００４５】
制御装置４（制御部）は、送液装置１、レーザー装置２、吸引装置３などの各種装置を統括的に制御する。制御装置４は、コンピューターなどにより構成され、メモリや記憶装置に記憶された制御用プログラムを実行することにより、本発明に係る制御に関する機能を実現する。また、制御装置４（制御部）は、レーザー光照射部２１によるパルスレーザー光のレーザーエネルギー、パルス幅及びパルス繰り返し周波数の少なくとも１つを変化させ、液体噴流の量、流速及び繰り返し周波数の少なくとも１つを可変制御する。
また、制御装置４（制御部）は、調整部１７０（調整手段）を制御することにより、光ファイバー２２の先端部に設けられたレーザー光照射部２１とノズル１６５との間の距離Ｌ１を調整する処理を行う。例えば、調整部１７０はモータなどの駆動装置を備え、制御装置４は調整部１７０の駆動装置を駆動することにより、レーザー光照射部２１とノズル１６５との間の距離Ｌ１を調整する処理を行うように構成されていてもよい。この場合、制御装置４（制御部）は、レーザー光照射部２１から出射されるパルスレーザー光のパルス幅、レーザーエネルギー、パルス繰り返し周波数などに応じて、調整部１７０によりレーザー光照射部２１とノズル１６５との間の距離Ｌ１を調整する処理を行う。この制御装置４は、記憶部に記憶された設定情報に基づいて、上記処理を行ってもよい。また、ノズルから出力される液体噴流の流速やエネルギーなどを検出する検出部を設け、制御装置４は検出部からの検出信号に基づいて、上記調整部１７０に関する制御を行ってもよい。
【００４６】
図２に示した例では、液体室１６０は筒状に形成されている。本実施形態では、液体室１６０は円筒形状に形成されている。詳細には、液体室１６０は外径Ｐｏ、内径Ｐｚの円筒形状に形成されている。筒状の液体室１６０は、金属材料などの大きい強度を有する材料により形成されている。液体室１６０の形成材料としては、ステンレス、チタン、金、銀などの金属、又は、セラミックスなどの材料を挙げることができる。本実施形態では、液体室１６０としての金属細管の内径Ｐｚが０．５ｍｍ〜３．０ｍｍ程度、好ましくは１．０ｍｍ程度である。
【００４７】
液体室１６０の端部１６０ａには開口形状のノズル１６５が設けられている。ノズル１６５は、液体室１６０内の液体Ｆを外部に噴射可能に構成されている。本実施形態では、図２に示したように、ノズル１６５の直径Ｎｚは、筒状の液体室１６０の内径Ｐｚよりも小さい。直径Ｎｚのノズル１６５の軸方向長さＮＬは、ノズル１６５が設けられた液体室１６０の端部１６０ａと光ファイバー２２の先端、すなわち、レーザー光照射部２１との間の距離ＳＤよりも小さい。また、直径Ｎｚのノズル１６５の軸方向長さＮＬは、ノズル１６５とレーザー光照射部２１との間の距離Ｌ１よりも小さい。本実施形態では、液体室１６０の端部１６０ａとレーザー光照射部２１との間の距離ＳＤは、５０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度であり、好ましくは１００ｍｍ程度である。この距離ＳＤは、レーザー光照射により液体室１６０内で発生して膨張する気泡が液体室１６０の端部１６０ａに形成されたノズル１６５よりも外に出ない距離に設定されている。
【００４８】
図２に示したように、筒状の液体室１６０には、ノズル１６５に対して反対側から光ファイバー２２が挿入されている。筒状の液体室１６０内の光ファイバー２２の長さＡＬは調整可能に構成されている。この光ファイバー２２の先端部はレーザー光照射部２１として機能する。液体室１６０内の液体Ｆはレーザー光照射部２１から照射されるパルスレーザー光に対してエネルギー吸収性を有する。レーザー光照射部２１は、パルスレーザー光を液体室１６０内に照射して、その液体室１６０内の液体Ｆを加熱、気化させる。
【００４９】
光ファイバー２２の直径Ａｚは、筒状の液体室１６０の内径Ｐｚよりも小さい。光ファイバー２２と筒状の液体室１６０の内面との間には隙間が形成されており、その隙間は液体供給路１４０として機能する。この液体供給路１４０は液体室１６０（詳細にはノズル１６５と光ファイバー２２の先端部であるレーザー光照射部２１との間の空間）内に液体Ｆを供給する。
【００５０】
筒状の液体室１６０の内面は、レーザー光照射部２１から出射したパルスレーザー光を反射して、液体室１６０の端部１６０ａ又は端部１６０ａに形成されたノズル１６５に導く鏡面１６０ｋを有する。つまり、パルスレーザー光が鏡面１６０ｋで反射した場合、パルスレーザー光のエネルギー損出が非常に小さい。このため、レーザー光照射部２１から出射されたパルスレーザー光は、筒状の液体室１６０の内面の鏡面１６０ｋに一回又は複数回反射して、気泡の境界面（気液界面）に照射可能である。ここでいう液体Ｆと気泡の境界面（気液界面）とは、筒状の液体室１６０内の気泡における、筒状の液体室１６０の開口側（ノズル１６５側）の境界面（気液界面）のことである。
【００５１】
尚、この鏡面１６０ｋは、筒状の液体室１６０の内面のうち、光ファイバー２２の先端部のレーザー光照射部２１近傍、及び、レーザー光照射部２１近傍からノズル１６５までの間の全部又は一部分に形成されていることが好ましい。
【００５２】
この鏡面１６０ｋは、電解研磨処理、リーマ加工処理、メッキ処理、蒸着処理、研磨剤吹き付け処理、などのいずれかによって処理された面である。具体的には、筒状の液体室１６０として、ステンレスやチタンなどの金属細管を採用した場合、その内面を光学研磨することで、鏡面１６０ｋを形成してもよい。また、鏡面１６０ｋは、パルスレーザー光のレーザー波長に対して反射率が高い素材でコーティングを行うことにより形成されていてもよい。具体的には、鏡面１６０ｋは、金コート、金メッキなどのコーティングを行ってもよい。また、筒状の液体室１６０は、ステンレス、チタンなどの金属細管内に、高反射材である薄厚細管（金）を圧入することで、鏡面１６０ｋを形成してもよい。研磨剤吹き付け処理としては、研磨剤を付着させた微細粒子（微細樹脂粒子など）を筒状の液体室１６０内に高速に吹き付ける処理などを挙げることができる。
【００５３】
また、液体室１６０の内面の鏡面１６０ｋは、レーザー光照射部２１により照射されるパルスレーザー光に関して、規定値以上の反射率であることが好ましい。
【００５４】
＜噴流生成装置１００の動作＞
図３は本発明の実施形態に係る噴流生成装置１００の動作の一例を示す図である。図３（ａ）はパルスレーザー光ＰＬ照射前、図３（ｂ）はパルスレーザー光ＰＬ照射初期時（気泡Ｇ発生初期時）、図３（ｃ）はパルスレーザー光ＰＬ照射且つ気泡Ｇ膨張時、図３（ｄ）はパルスレーザー光ＰＬ非照射時の状態をそれぞれ示す図である。図４は噴流生成装置１００によるパルスレーザー光強度と流体噴流初速度の一例を示す図である。詳細には、図４（ａ）はパルスレーザー光強度と流体噴流初速度の一例を示す図、図４（ｂ）はレーザー光強度と液体噴流の時間変化の一例を示す図である。図４（ａ）において、縦軸にパルスレーザー光ＰＬのレーザー光強度Ｉを示し、横軸に時間Ｔを示す。図４（ｂ）において、縦軸に液体噴流速度（液体噴流初速度）Ｖ０を示す。
【００５５】
本実施形態では、制御装置４（制御部）は、レーザー装置２を制御して、図４（ａ）に示したように、レーザー光パルス幅Ｔｌ、繰り返し周期ＴＲのパルスレーザー光ＰＬを、光ファイバー２２を介してレーザー光照射部２１から照射させる。ノズル１６５から噴出される液体噴流Ｊは液体噴流パルス幅Ｔｊとなっている。
【００５６】
図４に示した時間Ａにおいて、図３（ａ）に示したように、光ファイバー２２の先端部のレーザー光照射部２１からパルスレーザー光ＰＬが照射されていない場合、筒状の液体室１６０内には、液体Ｆが満たされた状態となっている。詳細には、供給部（送液装置）１から液体供給路１４０を介して筒状の液体室１６０内に液体Ｆを供給することで、液体室１６０内に液体Ｆが満たされた状態となっている。この場合、ノズル１６５からは、液体Ｆが噴出されていない。つまり、液体噴流速度Ｖ０がゼロである。供給部（送液装置）１による筒状の液体室１６０内への液体Ｆの供給タイミングとしては、例えば、少量（例えば０．２ｃｃ／ｓ）の液体Ｆを常時供給する、パルスレーザー光ＰＬ非照射時のみ液体Ｆを供給し且つパルスレーザー光ＰＬ照射時に液体Ｆの供給を停止する、などを挙げることができる。制御装置４（制御部）は、噴流生成装置１００の用途に応じて、適宜液体Ｆの供給タイミングを制御することが好ましい。
【００５７】
次に、制御装置４（制御部）は、レーザー装置２にパルスレーザー光ＰＬを照射させる。レーザー装置２から射出されたパルスレーザー光ＰＬは、光ファイバー２２により液体室１６０内に誘導されて、光ファイバー２２の先端部のレーザー光照射部２１から照射される。
【００５８】
図３（ｂ）に示したように、レーザー光照射部２１からパルスレーザー光ＰＬが照射された場合、レーザー光照射部２１近傍の液体Ｆがパルスレーザー光ＰＬにより加熱されて気化し、レーザー光照射部２１の近傍に気泡Ｇが生成される。この液体Ｆは、パルスレーザー光ＰＬに対して吸収性を有する。この気泡Ｇの発生に伴い、筒状の液体室１６０内の圧力が増大して、筒状の液体室１６０の端部１６０ａに形成されたノズル１６５から液体Ｆの液体噴流Ｊが噴射される（図４に示した時間Ｂ）。
【００５９】
レーザー光照射部２１からパルスレーザー光ＰＬがさらに照射された場合、気泡Ｇが膨張し、気泡Ｇの体積が増大する。パルスレーザー光ＰＬにより発生した気泡Ｇが気化膨張するに伴い、光ファイバー２２の先端部から液体Ｆと気泡Ｇの境界面ＦＧ（気液界面）までの距離が長くなる。
【００６０】
詳細には、図３（ｃ）に示したように、レーザー光照射部２１から気泡Ｇ内を通って直接、境界面ＦＧ（気液界面）に照射されるパルスレーザー光（直接光ＰＬＡ）と、レーザー光照射部２１から筒状の液体室１６０の内面の鏡面１６０ｋに反射して、筒状の液体室１６０の端部１６０ａ側に導かれ、境界面ＦＧ（気液界面）に照射されるパルスレーザー光（反射光ＰＬＢ）とがある。
【００６１】
本実施形態では、この反射光ＰＬＢの強度は比較的大きい。このため、気泡Ｇの気化膨張により、光ファイバー２２の先端部と液体Ｆと気泡Ｇの境界面ＦＧ（気液界面）との間の距離が大きくなった場合であっても、境界面ＦＧ（気液界面）に照射される反射光ＰＬＢの強度が大きい。つまり、上記距離が大きい場合であっても、境界面ＦＧ（気液界面）には、比較的大きな強度の直接光ＰＬＡと反射光ＰＬＢとが照射されることになる。このため、上記距離が大きい場合であっても、境界面ＦＧ（気液界面）での気化作用が大きい。つまり、パルスレーザー光ＰＬの照射終了時まで、パルスレーザー光ＰＬが強い強度を略保った状態で、境界面ＦＧ（気液界面）を追いかけながら、気化作用を生じさせることができる。
【００６２】
すなわち、上記距離が比較的大きい場合であっても、気泡Ｇの上記境界面ＦＧ（気液界面）に、比較的大きい強度のパルスレーザー光ＰＬ（直接光ＰＬＡ及び反射光ＰＬＢ）が照射される。気泡Ｇの上記境界面ＦＧ（気液界面）では、比較的大きい強度のパルスレーザー光ＰＬ（直接光ＰＬＡ及び反射光ＰＬＢ）が照射され、その光エネルギーを吸収して、筒状の液体室１６０の開口側（ノズル１６５側）に対する反対方向に向かって気化ジェットＫＪが噴出される。このため、気化ジェットＫＪによる反作用の力が液体Ｆに加わる。
【００６３】
上記距離が大きい場合であっても、液体Ｆに、気泡Ｇの膨張圧に起因する力と、気化ジェットＫＪに起因する力が作用する。すなわち、膨張圧と気化ジェットＫＪによる反作用力の相乗効果により、液体Ｆの噴射が加速される。つまり、上記距離が大きい場合であっても、ノズル１６５からの液体噴流速度Ｖ０が大きい（図４に示した時間Ｃなど）。
【００６４】
次に、図４に示した時間Ｃ０において、レーザー光照射部２１から照射されるレーザー光強度Ｉがゼロになった場合、気泡Ｇの膨張が停止する。気泡Ｇの膨張が停止した後、気泡Ｇの収縮期に移行する（図３（ｄ）参照）。気泡Ｇの収縮期では、液体噴流速度Ｖ０は最大値から減少する。
【００６５】
そして、図４に示した時間Ｃ１では、液体噴流速度Ｖ０がゼロとなる。その後、図４に示した時間Ｄなどでは、液体噴流速度Ｖ０がマイナスの値となる。この場合、ノズル１６５から液体Ｆが逆流した状態となる。尚、液体噴流速度Ｖ０がマイナスの値とならないように、送液装置１により液体供給路１４０を介して液体室１６０内に液体Ｆを供給するように、制御装置４（制御部）が制御を行ってもよい。
【００６６】
そして、図４に示した時間Ｄ０では、液体噴流速度Ｖ０がゼロとなる。この場合、気泡Ｇが筒状の液体室１６０内から消滅し、液体室１６０が液体Ｆで満たされた状態となる。そして、時間Ａ２において、再びパルスレーザー光ＰＬの照射が開始される。
【００６７】
このように、液体室１６０の内面を鏡面１６０ｋにすることで、パルスレーザー光ＰＬの液体室１６０の内面への吸収が小さく、パルスレーザー光ＰＬを気液界面に効率よく照射することができる。
また、液体室１６０の内面を鏡面１６０ｋにすることで、任意のパルスレーザー光ＰＬを気液界面に一定して連続に到達させることができるので、安定した任意の気化ジェットＫＪを連続して噴出させることができる。
また、液体室１６０の内面を鏡面１６０ｋにすることで、レーザー光照射部２１とノズル１６５との間の距離Ｌ１が大きい場合であっても、長時間大きな強度の液体噴流Jを噴流することができる。
【００６８】
図５は本発明の実施形態に係る噴流生成装置１００及び比較例の噴流生成装置１００Ｂ（図１０参照）における液体噴流パルス幅のレーザー光パルス幅依存性の一例を示す概念図である。図５において、縦軸に液体噴流パルス幅Ｔｊを示し、横軸にレーザー光パルス幅Ｔｌを示す。また、図５において、本発明の実施形態に係る噴流生成装置１００に関する曲線を実線で示し、比較例の噴流生成装置１００Ｂに関する曲線を点線で示す。
【００６９】
比較例の噴流生成装置１００Ｂは、筒状の液体室Ｂ１６０の内面に粗面Ｂ１６０ｒが形成されている（図１０参照）。比較例の噴流生成装置１００Ｂにおいて、光ファイバー２２のレーザー光照射部２１から照射されたパルスレーザー光ＰＬは、液体室Ｂ１６０の内面に粗面Ｂ１６０ｒにより散乱及び吸収される割合が大きい。このため、パルスレーザー光ＰＬのレーザー光パルス幅Ｔｌを大きしても、液体噴流パルス幅Ｔｊが比較的小さい所定値を超えることがない。つまり、比較例の噴流生成装置１００Ｂでは、ノズルＢ１６５から噴出される液体噴流Jのエネルギーの上限値が比較的小さい。
【００７０】
本発明の実施形態に係る噴流生成装置１００は、筒状の液体室１６０の内面に鏡面１６０ｋが形成されている（図２参照）。このため、噴流生成装置１００では、パルスレーザー光ＰＬのレーザー光パルス幅Ｔｌが大きいほど、液体噴流パルス幅Ｔｊが比較例よりも大きな値となり、比較例の所定値で飽和することなく大きな値となる。つまり、本発明の噴流生成装置１００では、ノズル１６５から噴出される液体噴流Ｊのエネルギーが比較的大きい。
【００７１】
図６は本発明の実施形態に係る噴流生成装置１００の一具体例を示す図である。図７は図６に示した噴流生成装置１００の調整部１７０の動作の一例を示す図である。詳細には、図７（ａ）は光ファイバー２２の先端部がノズル１６５側に移動した状態の一例を示す図（最小ガス膨張時）、図７（ｂ）は光ファイバー２２の先端部がノズル１６５に対して反対側に移動した状態の一例を示す図である（最大ガス膨張時）。図７（ｃ）は光ファイバー２２の先端部の位置が最適化されておらず、最小ガス膨張時の状態の一例を示す図である。
詳細には、図７（ａ）には最小ガス膨張に最適化された光ファイバー２２の先端部の位置を示している。図７（ａ）において、Ｗ１は、最小ガス膨張時、光ファイバー出射端（レーザー光照射部２１）とノズル１６５との間の距離Ｌ１ａから、膨張ガス（気泡Ｇ）の長さＧ１ａを差し引いた値となるように規定されている。
図７（ｂ）には最大ガス膨張に最適化された光ファイバー２２の先端部の位置を示している。図７（ｂ）において、Ｗ１は、最大ガス膨張時、光ファイバー出射端（レーザー光照射部２１）とノズル１６５との間の距離Ｌ１ｂから、膨張ガス（気泡Ｇ）の長さＧ１ｂを差し引いた値となるように規定されている。
【００７２】
調整部１７０（調整手段）は、上述したように、ノズル１６５と光ファイバー２２の先端部に設けられたレーザー光照射部２１との間の距離を調整可能に構成されている。調整部１７０の一具体例を説明する。
図６、図７に示した例では、調整部１７０は、小径筒状部１７２と、光ファイバー保持部材としての大径筒状部１７１と、などを有する。小径筒状部１７２は、液体室１６０に連通した構造となっている。小径筒状部１７２の外周側には大径筒状部１７１が配置されている。この小径筒状部１７２と大径筒状部１７１は、例えば、螺合部１７２ａ、１７１ａにより螺合するように構成されている。
大径筒状部１７１の端部には、光ファイバー２２が挿入される開口部が形成され、その開口部には、Ｏリングなどの封止部材１７６が設けられており、液体Ｆの流出を防止している。本実施形態では、その開口部に溝部が形成されており、溝部に封止部材１７６が配置されている。この封止部材１７６は光ファイバー２２に対して密着して略固定された状態となっている。
小径筒状部１７２と大径筒状部１７１との間には、Ｏリングなどの封止部材１７５が設けられており、液体Ｆの流出を防止している。本実施形態では、大径筒状部１７１の内周面に溝部が形成されており、その溝部に封止部材１７５が配置されている。小径筒状部１７２と大径筒状部１７１とが軸方向に相対的に移動する場合、Ｏリングなどの封止部材１７５は、小径筒状部１７２の外周面を摺動するように構成されている。尚、小径筒状部１７２の端部に溝部を設け、その溝部にＯリングなどの封止部材１７５を設けた構造であってもよい。
【００７３】
本実施形態では、図７（ａ）、図７（ｂ）に示したように、小径筒状部１７２と大径筒状部１７１とが軸方向に相対的に移動することで、光ファイバー２２の先端部に設けられたレーザー光照射部２１が可変範囲内で移動自在となるように構成されている。小径筒状部１７２と大径筒状部１７１は螺合構造となっており、大径筒状部１７１を小径筒状部１７２に対して、軸方向を回転軸として回転させることにより、レーザー光照射部２１の位置を調整可能に構成されている。例えば、駆動モータにより、大径筒状部１７１を小径筒状部１７２に対して、軸方向を回転軸として回転させるように構成されていてもよい。
【００７４】
また、本実施形態では、液体室１６０の内面は、少なくともパルスレーザー光ＰＬを出射するレーザー光照射部２１の先端部の可変範囲に亘って、鏡面１６０ｋが形成されている。
【００７５】
ノズル１６５から出力される液体噴流J液体噴流パルス幅Ｔｊを大きくするために、光ファイバー２２の先端部に設けられたレーザー光照射部２１とノズル１６５との間の距離Ｌ１に対する条件Ａとして、安全性の観点から高温高圧の膨張ガス（気泡Ｇ）がノズル１６５から噴射しないように、Ｌ１＞Ｇ１の条件を要する。Ｇ１は、液体室１６０内に生成される膨張ガス（水蒸気である気泡Ｇ）の長さを示している。
【００７６】
また、レーザー光照射部２１とノズル１６５との間の距離Ｌ１に対する条件Ｂとして、Ｗ１＝Ｌ１−Ｇ１が僅かな大きさであることを要する。このＷ１は、膨張ガス（気泡Ｇ）発生時、レーザー光照射部２１とノズル１６５との間の距離Ｌ１から、膨張ガス（気泡Ｇ）の長さＧ１を差し引いた値であり、ノズル１６５付近の管内に残る液体Ｆの長さに相当する。Ｗ１が大きくなると、液体Ｆの移動に伴う流体抵抗が増大して、液体噴流Ｊのエネルギーを損失するので、Ｗ１を５ｍｍ〜１５ｍｍ程度、好ましくは１０ｍｍ程度などの小さい値とすることが望ましい。
本発明の実施形態に係る噴流生成装置１００は、調整部１７０（調整手段）が、上記条件Ａ及び条件Ｂを満たしながら、レーザー照射条件としてレーザーエネルギーＥ０、レーザー光パルス幅Ｔｌを可変とするように、Ｌ１を調整することができる。
尚、Ｗ１を考慮すると、ノズル１６５とレーザー光照射部２１との間の距離Ｌ１の可変範囲は、最大ガス膨張に対して最適化されたノズル１６５とレーザー光照射部２１との間の距離Ｌ１ｂと、Ｗ１とＧ１の最小値Ｇ１ａを除いた範囲であることが好ましい。つまり、ノズル１６５とレーザー光照射部２１との間の距離Ｌ１の可変範囲は、Ｌ１ｂ―Ｌ１ａの範囲である。
尚、比較例として、図７（ｃ）に示したように、最小ガス膨張に対して、光ファイバー２２の先端部の位置が最適化されていない場合、管内に残る液体の長さＷ１ｃが、適正な長さであるＷ１に対して長く、液体Ｆがノズル１６５から噴射する際の抵抗が大きい。
【００７７】
以上、説明したように、本発明の実施形態に係る噴流生成装置１００（パルスジェットメス）は、レーザー光照射部２１から出射するパルスレーザー光ＰＬを用いて気化膨張圧力を利用して間欠噴流を生成し、液体室１６０（膨張室）の長さをレーザー出力に対応して可変する（膨張室長可変型）。また、噴流生成装置１００は、長い液体室１６０（膨張室）内を光伝送するために内壁に反射構造を有する。
詳細には、本発明の実施形態に係る噴流生成装置１００は、液体室１６０の内面に鏡面１６０ｋが形成され、レーザー光照射部２１とノズル１６５との間の距離Ｌ１を調整する調整部１７０を備えている。このため、レーザー光照射部２１からレーザー光パルス幅Ｔｌの大きいパルスレーザー光ＰＬを出射するように設定し、且つ、レーザー光照射部２１とノズル１６５との間の距離Ｌ１を長く設定した場合であっても、液体室１６０の内面での光吸収が非常に小さいので、パルスレーザー光ＰＬを液体室１６０の鏡面１６０ｋで反射させて、筒状の液体室１６０の端部１６０ａに形成されたノズル１６５側に導くことができ、気泡Ｇを大きく膨張させることで、液体噴流Ｊの持続時間を比較的長くすることができる。
つまり、本発明の実施形態に係る噴流生成装置１００は、液体室１６０の内面を鏡面１６０ｋとし、レーザー光照射部２１から出射するパルスレーザー光ＰＬのレーザー光パルス幅Ｔｌに応じて、調整部１７０によりレーザー光照射部２１とノズル１６５との間の距離Ｌ１を可変とすることで、ノズル１６５から出射する液体噴流Ｊの持続時間の長短を制御することができる。
【００７８】
また、本発明の実施形態に係る噴流生成装置１００は、パルスレーザー光ＰＬのレーザー光強度Ｉと、パルスレーザー光ＰＬのレーザー光パルス幅Ｔｌとをそれぞれ独立に制御することで、パルスレーザー光ＰＬのレーザー光強度Ｉに比例又は略比例した液体噴流速度Ｖ０と、パルスレーザー光ＰＬのレーザー光パルス幅Ｔｌに比例又は略比例した液体噴流Ｊの持続時間とをそれぞれ独立に可変制御することができる。次に、具体例を説明する。
【００７９】
図８はレーザー光強度と液体噴流速度の時間変化の一例を示す図である。図８において、横軸に時間Ｔを示す。図８（ａ）、図８（ｃ）、図８（ｅ）、図８（ｇ）において、縦軸にパルスレーザー光の強度Ｉを示す。図８（ｂ）、図８（ｄ）、図８（ｆ）、図８（ｈ）において、縦軸に液体噴流速度（液体噴流初速度）Ｖ０を示す。
【００８０】
パルスレーザー光ＰＬのレーザー光パルス幅Ｔｌを比較的短く、レーザー光強度Ｉを比較的小さく、且つ、調整部１７０によりレーザー光照射部２１とノズル１６５との間の距離Ｌ１を比較的短く設定することで、比較的小さい液体噴流速度Ｖ０で短い持続時間の液体噴流Ｊを生成することができる（図８（ａ）、図８（ｂ）など参照）。
【００８１】
パルスレーザー光ＰＬのレーザー光パルス幅Ｔｌを比較的長く、レーザー光強度Ｉを比較的小さく、且つ、レーザー光照射部２１とノズル１６５との間の距離Ｌ１を比較的長く設定することで、比較的小さい液体噴流速度Ｖ０で長い持続時間の液体噴流Ｊを生成することができる（図８（ｃ）、図８（ｄ）など参照）。
【００８２】
パルスレーザー光ＰＬのレーザー光パルス幅Ｔｌを比較的短く、レーザー光強度Ｉを比較的大きく、且つ、レーザー光照射部２１とノズル１６５との間の距離Ｌ１を比較的短く設定することで、比較的大きい液体噴流速度Ｖ０で短い持続時間の液体噴流Ｊを生成することができる（図８（ｅ）、図８（ｆ）など参照）。
【００８３】
パルスレーザー光ＰＬのレーザー光パルス幅Ｔｌを比較的長く、レーザー光強度Ｉを比較的大きく、且つ、レーザー光照射部２１とノズル１６５との間の距離Ｌ１を比較的長く設定することで、比較的大きい液体噴流速度Ｖ０で長い持続時間の液体噴流Ｊを生成することができる（図８（ｇ）、図８（ｈ）など参照）。
【００８４】
上述したように、噴流生成装置１００は、ノズル１６５から出射する液体噴流速度（初速）Ｖ０と液体噴流Ｊの持続時間とを独立に可変制御することができる。このことは、例えば、生体組織の破砕などを行うパルスジェットメスに噴流生成装置１００を適用した場合に、非常に有効である。
詳細には、このような液体噴流Ｊを用いた手術用器具（パルスジェットメス）は、生体組織の弾性特性の差異を利用して、生体組織の破砕と温存を仕分ける。
【００８５】
液体噴流Ｊの破砕力（撃力）は、液体噴流Ｊが生体組織に作用する大きな力と、その液体噴流Ｊが生体組織に作用する短い持続時間（噴流時間）との積である力積と考えることができる。
具体的には、ノズルの断面積（液体噴流の断面積）を一定とした場合、液体噴流速度Ｖ０（初速）は液体噴流Ｊの力に比例する。よって、液体噴流速度Ｖ０（初速）と液体噴流Ｊの持続時間の積は力積に比例する。このため、液体噴流Ｊの破砕力（撃力）は液体噴流速度Ｖ０（初速）と持続時間の積に比例する。
パルスジェットメスにおける液体噴流Ｊによる生体組織への破砕力を微細に制御して、生体組織の破砕と温存の境界条件を探すためには、液体噴流速度Ｖ０（初速）と液体噴流Ｊの持続時間とを可変制御することが非常に重要である。本発明に係る噴流生成装置１００は、上述したように、液体室１６０の内面に鏡面１６０ｋを有し、レーザー光照射部２１とノズル１６５との間の距離Ｌ１を調整する調整部１７０を備え、上記距離Ｌ１の調整とパルスレーザー光ＰＬのレーザー光強度Ｉ及びレーザー光パルス幅Ｔｌの調整により、液体噴流速度Ｖ０（初速）と持続時間とを独立に制御可能であり、パルスジェットメスなどに非常に有用である。
【００８６】
パルスジェットメスとしての噴流生成装置１００の使用方法の一例を説明する。
血栓などの破砕手術では、レーザー光照射部２１から短時間、小さい強度のパルスレーザー光ＰＬを出力して、一定時間、弱い噴流圧の液体噴流Jを部位にあてることで、温存部分へのダメージの小さい施術を行うことができる。
【００８７】
また、手術中に、パルスレーザー光ＰＬの強度を徐々に大きくして、液体噴流Ｊの強度を徐々に大きくすることで、温存部分へのダメージを最小限に抑えるとともに、血栓などを確実に除去する手術が可能である。また、手術中に、レーザー光照射部２１によるパルスレーザー光ＰＬのレーザー光強度Ｉとレーザー光パルス幅Ｔｌを調整し、調整部１７０によりノズル１６５とレーザー光照射部２１との間の距離Ｌ１を調整して液体噴流Jの持続時間を制御し、短時間で大きい強度の切断能力の高い液体噴流Jとすることで、血栓などの部位の粉砕が可能であり、効率的に血栓などを破砕することができる。また、血栓の粉砕を確認した後、手術中に、レーザー光照射部２１によるパルスレーザー光ＰＬのレーザー光強度Ｉやレーザー光パルス幅Ｔｌ、調整部１７０による液体噴流Ｊの持続時間の調整を行うことで、温存部位へのダメージを容易に抑えることができる。
【００８８】
このように、本発明に係る噴流生成装置１００を採用したパルスジェットメスでは、レーザー光照射部２１によるパルスレーザー光ＰＬのレーザー光強度Ｉやレーザー光パルス幅Ｔｌの調整による液体噴流Ｊの強度などの制御、調整部１７０による液体噴流Ｊの持続時間の可変制御により、破砕力を微細に制御することが可能となり、生体組織の破砕部位と温存部位の弾性特性の差異が微小であっても、生体組織の破砕部位と温存部位を容易に仕分けることができる。また、手術中に、液体噴流Ｊの強度や持続時間を独立に自由に制御することができるので、多様な手術の手法を提供することができる。
【００８９】
尚、調整部１７０は、上述した構成に限られるものではなく、ノズル１６５とレーザー光照射部２１との間の距離Ｌ１を調整できる機構を有していればよい。
【００９０】
図９は回転止め部材１７９を有する噴流生成装置１００の一例を示す図である。詳細には、図９（ａ）は噴流生成装置１００の横断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
図９に示した例では、調整部１７０は、液体室１６０に連通する小径筒状部１７２と、光ファイバー２２を保持する筒状部１７８と、回転部材１７７と、回転止め部材１７９と、などを有する。
【００９１】
小径筒状部１７２は、液体室１６０に連通した構造となっている。筒状部１７８は、小径筒状部１７２の軸方向に沿って、所定間隔をあけて並んで配置されている。
小径筒状部１７２及び筒状部１７８の外周側には、筒形状の回転部材１７７が配置されている。回転部材１７７と小径筒状部１７２は、螺合部１７７ａ、１７２ａにより螺合するように構成され、回転部材１７７と筒状部１７８は、螺合部１７７ｂ、１７８ｂにより螺合するように構成されている。螺合部１７７ａ、１７２ａと、螺合部１７７ｂ、１７８ｂは互いに逆ネジの関係となるように構成されている。
【００９２】
筒状部１７８の端部には、光ファイバー２２が挿入される開口部が形成され、その開口部には、Ｏリングなどの封止部材１７６が設けられており、封止部材１７６は光ファイバー２２に対して密着して略固定された状態となっている。
回転部材１７７と小径筒状部１７２との間には、一つ又は複数のＯリングなどの封止部材１７５が設けられ、回転部材１７７と筒状部１７８との間には、一つ又は複数のＯリングなどの封止部材１７４が設けられており、液体Ｆの流出を防止している。
【００９３】
図９に示した調整部１７０では、回転部材１７７が軸を回転中心として正回転又は逆回転した場合、小径筒状部１７２と筒状部１７８とが近づく方向又は離れる方向に移動可能に構成されている。また、本実施形態では、小径筒状部１７２と筒状部１７８が軸方向に沿って近づく方向又は離れる方向に移動した場合であっても、回転止め部材１７９により、小径筒状部１７２と筒状部１７８とが軸を回転中心として相対的に回転することを抑制している。
【００９４】
回転止め部材１７９は、例えば、断面Ｕ字形状に形成され、ノズル１６５側の端部１７９ｂと他方の端部１７９ｃが連結部１７９ａにより連結された構造となっている。ノズル１６５側の端部１７９ｂは小径筒状部１７２に固定されている。他方の端部１７９ｃに形成された開口部１７９ｈに筒状部１７８が隙間をあけて遊嵌した構造となっており、筒状部１７８が軸方向に移動自在に端部１７９ｃにより保持されている。
【００９５】
筒状部１７８の外周には溝１７８ｕが形成されており、その溝１７８ｕが軸方向に延在した構造となっている。この溝１７８ｕに、回転止め部材１７９の端部１７９ｃの開口部１７９ｈの内周に形成された突起部１７９ｔが係合して、筒状部１７８の軸を回転中心とする回転を抑止するように構成されている。突起部１７９ｔは、例えば、止めネジ１７９ｎなどの部材を設けることにより、容易に形成することができる。
【００９６】
回転部材１７７の外周部と、小径筒状部１７２（又は筒状部１７８）の外周部の視認できる部分に、小径筒状部１７２（又は筒状部１７８）に対する回転部材の１７７の回転角度を認識できるように目盛りを設けてもよい。
小径筒状部１７２に対する回転部材の１７７の回転角度は、小径筒状部１７２と筒状部１７８とが近づく方向又は離れる方向への移動距離、つまり、光ファイバー２２の先端部に設けられたレーザー光照射部２１の移動距離に対応している。
この目盛りを設けたことにより、回転部材の１７７の回転角度から、光ファイバー２２の先端部に設けられたレーザー光照射部２１の移動距離を定量的に容易に認識することができる。
【００９７】
尚、上記実施形態では、筒状部１７８の溝１７８ｕと、回転止め部材１７９の突起部１７９ｔが係合する凹凸構造となっていたが、この形態に限られるものではなく、回転止め部材１７９の開口部１７９ｈの内周に溝部を設け、筒状部１７８の外周に突起部を設けた凹凸構造により、筒状部１７８の回転を抑制してもよい。
【００９８】
以上、説明したように、本発明の実施形態に係る噴流生成装置１００は、液体Ｆの液体噴流Ｊを生成する。この噴流生成装置１００は、金属筒部材などの筒状の液体室１６０と、その液体室１６０の端部に設けられた開口部であり、液体室１６０内の液体Ｆを外部に噴射するノズル１６５と、液体室１６０内に液体Ｆを供給する液体供給路１４０と、液体室１６０内にパルスレーザー光ＰＬを照射して、その液体室１６０内の液体Ｆを気化させて気泡Ｇを生成するレーザー光照射部２１とを有する。この液体室１６０の内面は、レーザー光照射部２１から出射したパルスレーザー光ＰＬを反射して筒状の液体室１６０の端部１６０ａに導く鏡面１６０ｋを有する。つまり、金属筒部材などの筒状の液体室１６０は、光導波路（光導管）として機能する。また、噴流生成装置１００は、レーザー光強度Ｉとレーザー光パルス幅Ｔｌを独立に制御するレーザー装置２（レーザー発振器）を有する。
【００９９】
パルスレーザー光ＰＬ照射時、パルスレーザー光ＰＬが照射された液体Ｆを加熱し、液体Ｆを気化させ、気泡Ｇが発生する。本実施形態では、液体室１６０の鏡面１６０ｋに反射されパルスレーザー光ＰＬの強度が比較的大きい。このため、気泡Ｇの気化膨張により、光ファイバー２２の先端部から液体Ｆと気泡Ｇの境界面ＦＧ（気液界面）との間の距離が大きくなった場合であっても、境界面ＦＧ（気液界面）に照射されるパルスレーザー光の強度が大きい。つまり、上記距離が大きい場合であっても、境界面ＦＧ（気液界面）には、比較的大きな強度の直接光ＰＬＡと反射光ＰＬＢとが照射されることになる。
【０１００】
このため、上記距離が大きい場合であっても、境界面ＦＧ（気液界面）での気化作用が大きい。つまり、パルスレーザー光ＰＬの照射終了時まで、パルスレーザー光ＰＬが強い強度を略保った状態で、境界面ＦＧ（気液界面）を追いかけながら、気化作用を生じさせる。気泡Ｇの上記境界面ＦＧ（気液界面）では、比較的大きい強度のパルスレーザー光ＰＬ（直接光ＰＬＡ及び反射光ＰＬＢ）が照射される。このため、上記距離が大きい場合であっても、液体Ｆに、気泡Ｇの膨張圧に起因する力と、気化ジェットＫＪに起因する力が作用する。すなわち、膨張圧と気化ジェットＫＪによる反作用力の相乗効果により、上記距離が大きい場合であっても、ノズル１６５からの液体Ｆの液体噴流速度Ｖ０が大きい。
【０１０１】
また、本発明の実施形態に係る噴流生成装置１００は、ノズル１６５とレーザー光照射部２１との間の距離Ｌ１を調整する調整部１７０（調整手段）を有する。詳細には、光ファイバー２２の先端部に設けられたレーザー光照射部２１を液体室１６０内の可動範囲で調整自在に構成されている。具体的には、調整手段は、レーザー光照射部２１から出射されるパルスレーザー光ＰＬのレーザー光パルス幅Ｔｌ（又はパルスレーザー光ＰＬのエネルギー）に応じて、ノズル１６５とレーザー光照射部２１との間の距離Ｌ１を調整自在に構成されている。また、液体室１６０の内面は、少なくともパルスレーザー光ＰＬを出射する、レーザー光照射部２１の先端部の可変範囲に亘って、鏡面１６０ｋが形成されている。
このように、液体室１６０の内面を鏡面１６０ｋにすることで、パルスレーザー光ＰＬを気液界面に一定して連続に到達させることができるので、長時間、安定した気化ジェットＫＪを噴出させることができる。また、調整部１７０（調整手段）により、光ファイバー２２の先端部に設けられたレーザー光照射部２１とノズル１６５との間の距離Ｌ１を任意に設定することが可能となり、生体組織の個体差や部位別（臓器別、臓器の位置など）による弾性差や疾患部位の病理の進行状況などによる弾性差に、最適な噴流強度のパルス液体噴流Ｊを用いた手術装置（パルスジェットメス）を提供することができる。
【０１０２】
また、上述したように、光ファイバー２２の先端部に設けられたレーザー光照射部２１とノズル１６５との間の距離Ｌ１に対する条件Ａとして、噴流生成装置１００は、安全性の観点から高温高圧の膨張ガス（気泡Ｇ）がノズル１６５から噴射しないように、Ｌ１＞Ｇ１の条件を満たし、光ファイバー２２の先端部に設けられたレーザー光照射部２１からノズル１６５までの距離Ｌ１に対する条件Ｂとして、Ｗ１＝Ｌ１−Ｇ１を満たすことを要する。Ｗ１が長くなると、水の移動に伴う流体抵抗が増大して、液体ジェットのエネルギーを損失するので、Ｗ１を５ｍｍ〜１５ｍｍ程度、好ましくは１０ｍｍ程度などの小さい値とすることが望ましい。
本発明の実施形態では、調整部１７０（調整手段）は、条件Ａ及び条件Ｂを満たしながら、距離Ｌ１を調整することで、レーザー照射条件としてレーザーエネルギーＥ０、レーザー光パルス幅Ｔｌを所望の値に設定することができる。
【０１０３】
例えば、比較例として、光ファイバー２２の先端部の位置が固定されている噴流生成装置では、上述したような、距離Ｌ１を調整することができず、レーザー照射条件としてＥ０、Ｔｌを所望の値に設定することができない。
【０１０４】
また、比較例として、パルスレーザー光ＰＬの照射位置近傍のチューブの内面に、光ファイバー２２が発する熱に耐え得る高融点で且つ所定の剛性を有する材料からなる補強部材を設けた噴流生成装置では、光導波管構造となっておらず、且つ、距離Ｌ１を調整することができず、レーザー照射条件としてＥ０、Ｔｌを所望の値に設定することができない。
【０１０５】
また、比較例として、光ファイバー２２を挿入したジェット発生管部を有し、ジェット発生管部は、内部でレーザー照射を行なうため、パルスレーザー光ＰＬ及びそれにより誘発される熱に対抗するように、金、白金などの材料により構成された噴流生成装置では、距離Ｌ１を調整することができず、レーザー照射条件としてＥ０、Ｔｌを所望の値に設定することができない。
【０１０６】
また、本発明の実施形態に係る噴流生成装置１００は、筒状の液体室１６０の内面の鏡面１６０ｋが、電解研磨処理、リーマ加工処理、メッキ処理、蒸着処理、研磨剤吹き付け処理、などにより処理された面である。詳細には、例えば、粗面の内面を有する筒状の液体室１６０に対して、上述した各種処理を施すことにより、液体室１６０の内面に鏡面１６０ｋを容易に形成することができる。
【０１０７】
また、本発明の実施形態に係る噴流生成装置１００は、液体室１６０の鏡面１６０ｋが、レーザー光照射部２１により照射されるパルスレーザー光ＰＬに関して、規定値以上の反射率である。この規定値以上の反射率とは、鏡面１６０ｋが、レーザー光照射部２１から出射したパルスレーザー光ＰＬを反射して筒状の液体室１６０の端部１６０ａ側に導くことが可能な程度の反射率をいう。このように、噴流生成装置１００は、規定値以上の反射率の鏡面１６０ｋを有する液体室１６０を備えるので、レーザー光照射部２１から出射したパルスレーザー光ＰＬを反射して筒状の液体室１６０の端部１６０ａ側に容易に導くことができる。
【０１０８】
また、上述したように、本発明の実施形態に係る噴流生成装置１００は、筒状の液体室１６０が円筒部材であることが好ましい。例えば、三角筒形状、四角筒形状、などの多角筒形状の液体室と比較して、円筒部材の液体室１６０は、パルスレーザー光ＰＬに関して高い伝搬効率を有する。このため、円筒部材の液体室１６０内の気泡Ｇが膨張して、光ファイバー２２の先端部から液体Ｆと気体である気泡Ｇの気体の境界面ＦＧまで比較的大きい距離となった場合であっても、大きい強度のパルスレーザー光ＰＬを境界面ＦＧ（気液界面）に照射することができる。
【０１０９】
また、上述したように、本発明の実施形態に係る噴流生成装置１００の筒状の液体室１６０の形成材料としては、ステンレス、チタン、金、白金、銀、銅、アルミニウムなどの金属、又は、セラミックスなどを挙げることができる。この液体室１６０の形成材料としては、上記材料のいずれか、又は、２種類以上の組み合わせであってもよい。上記材料により液体室１６０を形成することで、気泡Ｇの発生時、気泡膨張時、及び、液体噴流時であっても、液体室１６０内の圧力に対する耐圧性を有する噴流生成装置１００を提供することができる。また、液体室１６０の形成材料として上記材料を用いることで、液体室１６０の内面に鏡面１６０ｋを容易に形成することができる。
【０１１０】
また、本発明の実施形態に係る噴流生成装置１００は、レーザー光照射部２１によるパルスレーザー光ＰＬの照射に同期して液体室１６０内に液体Ｆを液体供給路１４０を介して供給する供給部としての送液装置１を有する。この送液装置１は、パルスレーザー光ＰＬ照射直前時には、液体室１６０内を液体Ｆで満たされた状態とするように液体Ｆを補給する。詳細には、パルスレーザー光ＰＬ照射による気泡Ｇ発生後、パルスレーザー光ＰＬのレーザー光強度Ｉがゼロとなった場合、気泡Ｇは収縮して消滅する。パルスレーザーＰＬ光非照射時に、送液装置１から液体Ｆを補給する。本発明の実施形態では、液体室１６０の端部１６０ａと光ファイバー２２の先端との間の距離ＳＤを比較的長くし、１パルス分の水の量を十分に確保しているので、液体噴流パルス幅Ｔｊを大きくすることができる。また、例えば、パルスレーザー光ＰＬ非照射時にのみ、送液装置１から液体Ｆを１パルス分の液体Ｆの量を供給することで、パルス状の液体噴流Ｊをノズル１６５から安定して噴出させることができる。また、ノズル１６５から液体Ｆが筒状の液体室１６０内に逆流する場合には、送液装置１は、その逆流した量に応じて、液体Ｆの流量制御を行うことが好ましい。尚、供給部（送液装置１）は、例えば、少量（例えば０．２ｃｃ／ｓ＝０．２ｍｌ／ｓ）の液体Ｆを筒状の液体室１６０内へ常時供給してもよい。パルスレーザー光ＰＬ照射直前時に、液体室１６０内を液体Ｆで満たされた状態となっていればよい。
【０１１１】
また、本発明の実施形態に係る噴流生成装置１００では、パルスレーザー光ＰＬをレーザー装置２から液体室１６０内に誘導する手段が光ファイバー２２である。光ファイバー２２を用いることで、レーザー装置２から射出されたパルスレーザー光ＰＬを液体室１６０内に高効率に誘導することができる。また、噴流生成装置１００を手術用器具に適用した場合、柔軟性を有する光ファイバー２２を用いることで、Ｙコネクター１２０の操作性が良好である。
【０１１２】
また、上述したように、本発明の実施形態に係る噴流生成装置１００は、レーザー光照射部２１によるパルスレーザー光ＰＬのレーザーエネルギー、パルス幅及びパルス繰り返し周波数の少なくとも１つを変化させ、液体噴流Ｊの量、流速及び繰り返し周波数の少なくとも１つを可変制御する制御部としての制御装置４を有する。このため、制御装置４により、レーザー装置２から射出するパルスレーザー光ＰＬのレーザーエネルギー、レーザー光パルス幅Ｔｌ及びパルス繰り返し周波数の少なくとも１つを変化させる制御を行うことで、ノズル１６５からの液体噴流Ｊに関し、所望の液体噴流Ｊの量、流速及び繰り返し周波数とすることができる。
【０１１３】
また、本発明の実施形態に係る噴流生成装置１００で用いられる液体Ｆとしては、水、生理食塩水、電解質輸液、などを挙げることができる。この場合、パルスレーザー光ＰＬとしてホルミウムヤグレーザー（波長２．１μｍ）を生成するレーザー発振器（レーザー装置２）を用いることで、その波長のパルスレーザー光ＰＬが、水、生理食塩水、電解質輸液などの液体Ｆに吸収されやすい。また、噴流生成装置１００を手術用器具として使用する場合には、上記液体Ｆを用いることが好ましい。尚、本発明の実施形態に係る噴流生成装置１００で用いられる液体Ｆは、水、生理食塩水、電解質輸液などに限られるものではなく、噴流生成装置１００の用途に応じて、所望の液体Ｆを採用することができる。
【０１１４】
また、本発明の実施形態に係る噴流生成装置１００を手術用器具として採用した場合、ノズル１６５からの液体噴流Ｊを用いて生体内の結石や硬組織の切開及び／又は破砕を行ってもよい。噴流生成装置１００は、比較的硬質の結石や硬組織の切開及び／又は破砕などの手術の際、比較的大きな速度の液体噴流Ｊを噴出可能であり、必要に応じて最適な液体噴流Ｊの量、流速及び繰り返し周波数などに設定することができる。このため、噴流生成装置１００を用いることで、生体内の結石や硬組織の切開及び／又は破砕などの手術を高効率で行うことができる。
【０１１５】
また、本発明の実施形態に係る噴流生成装置１００を手術用器具として採用した場合、ノズル１６５からの液体噴流Ｊにより生体組織の切開及び／又は破砕を行ってもよい。噴流生成装置１００は、比較的柔軟な生体組織の切開及び／又は破砕などの手術の際、必要に応じて最適な液体噴流Ｊの量、流速及び繰り返し周波数などに設定することができる。このため、噴流生成装置１００を用いることで、生体組織の切開及び／又は破砕などの手術を高効率で行うことができる。
【０１１６】
また、本発明の実施形態に係る噴流生成装置１００を手術用器具として採用した場合、ノズル１６５からの液体噴流Ｊを用いて血管内に塞栓した血栓を破砕するなどの手術を行ってもよい。その場合、血管よりも小さい直径の筒状の液体室１６０（金属細管）を用いることで、その金属細管を血管内に挿入して、その手術に最適な液体噴流Ｊの量、流速及び繰り返し周波数などに設定することで、血管内に塞栓した血栓などの手術を容易に行うことができる。
【０１１７】
また、本発明によれば、噴流生成装置を手術装置として用いた場合、液体噴流Ｊを間欠的に生成することにより、生体内での圧力波の伝播範囲を限局することができ、遠位の部位への圧力損傷を防止することができ、安全性が高まる。
【０１１８】
また、本発明によれば、液体噴流を手術装置として用いた場合、生体組織の弾性差を利用した液体噴流Ｊによる切開効果と破砕効果の差別化を微細なレベルでコントロールして破砕領域と温存領域を微細にコントロールすることができ、術者の技量に依存しない、複雑形状の切開、破砕及び／又は温存などを行うことができる。
【０１１９】
また、液体噴流Ｊを生成する噴流生成装置の噴流生成方法は、上記噴流生成装置１００が調整部１７０（調整手段）などを備え、レーザー光照射部２１によるパルスレーザー光ＰＬの照射前又は照射時に、調整部１７０（調整手段）によりノズル１６５とレーザー光照射部２１との間の距離Ｌ１を調整する。このため、パルスレーザー光ＰＬの照射前又は照射時に、調整部１７０により上記距離Ｌ１を調整することで、条件Ａ及び条件Ｂを満たしながら、所望の噴流速度、所望のパルス幅、所望の噴流エネルギーの噴流を容易に生成することができる。
【０１２０】
＜本発明の一実施形態に係る噴流生成装置１００Ｃ＞
図１３は本発明の一実施形態に係る噴流生成装置１００Ｃの一例を示す全体構成図である。図１４は噴流生成装置の動作の一例を示す図である。詳細には、図１４（ａ）はパルスレーザー光ＰＬのエネルギー（レーザーエネルギー；レーザー光強度とレーザー光パルス幅の積）が最大時のファイバー駆動装置を有しない比較例の噴流生成装置の一例を示す部分拡大図である。図１４（ｂ）はレーザーエネルギーが小さい時のファイバー駆動装置を有しない比較例の噴流生成装置の一例を示す部分拡大図である。
【０１２１】
図１４（ｃ）はレーザーエネルギー最大時のファイバー駆動装置を有する本発明の一実施形態に係る噴流生成装置１００Ｃの一例を示す部分拡大図である。図１４（ｄ）はレーザーエネルギーが小さい時のファイバー駆動装置を有する本発明の一実施形態に係る噴流生成装置１００Ｃの一例を示す部分拡大図である。
尚、既に説明した部位と共通する部分は同一符号を付して重複説明を一部省略する。また、図１３には吸引装置を図示していないが、噴流生成装置１００Ｃは、吸引装置を有してもよいし、それのない態様であってもよい。
【０１２２】
レーザー誘発型の液体の噴流生成装置１００Ｃは、閉空間に液体Ｆを満たし、その内部にパルスレーザー光ＰＬを導光して照射し、液体Ｆの加熱、気化及び膨張により、内圧を発生させ、閉空間の一端に設置された開口から液体噴流Ｊを発生させる。レーザー照射条件（レーザー光強度、パルス幅、エネルギー＝（レーザー光強度×パルス幅）、周波数）により、気化ガス（気泡Ｇ）の体積増減速度及び／又は最大体積は変化し、噴流初速及び／又は噴流容量が可変可能となる。
液体噴流Ｊを用いた手術において、破砕組織と温存組織の選択は組織間の微細な物性値の差によって決定される。よって、液体噴流Ｊを用いた精密手術において、噴流初速や噴流容量などのパラメータを精密に制御する必要がある。
【０１２３】
比較例として、例えば、フラッシュランプ励起固体レーザーにおいては、エネルギーとパルス幅の関係はフラッシュランプの放電に依存して一義的に決定される。
【０１２４】
本発明の一実施形態に係る噴流生成装置１００Ｃのレーザー装置２として用いられる、半導体レーザー励起固体レーザーは、励起用半導体レーザーのパワー（レーザー光強度）とパルス幅を電気的に独立制御可能であり、それにより励起を受けた固体レーザーもパワー（レーザー光強度）とパルス幅を独立に制御可能である。
【０１２５】
液体室１６０としての膨張室は細管で構成され、パルスレーザー光ＰＬ照射により発生する気化ガスは細管内で光ファイバー出射点（レーザー光照射部２１）を起点として噴射ノズル１６５側へ膨張する。手術において気化ガスの噴出は高温高圧であるので危険であり、噴射ノズル側気液界面（境界面ＦＧ）は液体室１６０（細管）内に確実に留まる必要がある。
よって、レーザーエネルギーの最大値に対応する膨張体積（最大膨張体積に対応した細管内気化ガス長Ｇ１）を想定して、液体室１６０（細管）内の残留液体長Ｗ１と光ファイバー出射端位置（レーザー光照射部２１）との間の距離Ｌ１を決定して固定する必要がある（図１４（ａ）参照）。尚、図１４（ａ）に示した例では、光ファイバー２２は、液体室１６０に挿入された状態で、液体室１６０の端部１６０１（後端部）に配置されたＯリングなどの封止部材１６９、固定部材１６８により固定されている。
【０１２６】
例えば、比較例として図１４（ｂ）に示したように、この条件下でレーザーエネルギーを絞る（小さくする）とノズル１６５側気液界面（境界面ＦＧ）とレーザー光照射部２１との間の距離ＧＡはＧ１よりも小さくなり、ノズル１６５とノズル１６５側気液界面（境界面ＦＧ）との間の距離Ｗは、上記Ｗ１よりも大きくなる。液体室１６０（細管）内で液体Ｆを押し出す際には流体抵抗が生ずる。
流体抵抗は細管内面積に比例するが、細管内面積は細管径に反比例するので液体室１６０（細管）における流体抵抗は大きくなる。よって、レーザーエネルギーの可変に対応して効率良く噴流を生成するためには、レーザーエネルギーによらず、Ｗ＝Ｗ１を維持する必要がある。そのため、本発明の一実施形態に係る噴流生成装置１００Ｃは、光ファイバー２２の出射点（レーザー光照射部２１）をレーザーエネルギーに応じて移動させる（図１４（ｃ）、図１４（ｄ）参照）。
【０１２７】
本発明の一実施形態に係る噴流生成装置１００Ｃは、レーザー光照射部２１から出射されるレーザー光強度Ｉとレーザー光パルス幅Ｔｌのいずれか一方、又は両方に応じて、ノズル１６５とレーザー光照射部２１との間の距離Ｌ１を調整する調整手段を備える。
本実施形態の調整手段は、レーザー光照射部２１から出射されるレーザー光強度Ｉとレーザー光パルス幅Ｔｌのいずれか一方、又は両方に応じて、ノズル１６５とレーザー光照射部２１との間の距離Ｌ１を自動で調整する。
【０１２８】
また、図１３に示したように、本実施形態では、噴流生成装置１００Ｃは、レーザー光強度Ｉとレーザー光パルス幅Ｔｌの設定値を設定する設定部４５と、設定値に応じて、ノズル１６５とレーザー光照射部２１との間の距離Ｌ１を規定するテーブル４７を記憶する記憶部４６と、などを有する。調整手段は、設定部４５により設定された設定値とテーブル４７に基づいて決定された距離となるように、ノズル１６５とレーザー光照射部２１との間の距離Ｌ１を自動で調整する。
【０１２９】
例えば、設定部４５は、操作ボタンやタッチパネルなどの操作入力装置などにより構成され、オペレータの操作に応じてレーザー光強度Ｉとレーザー光パルス幅Ｔｌが設定される。
記憶部４６のテーブル４７は、例えば、ノズル１６５とレーザー光照射部２１との間の距離Ｌ１と、レーザー光強度Ｉの設定値とレーザー光パルス幅Ｔｌの設定値、又はレーザーエネルギー（の設定値を予め関連付けて記憶している。ノズル１６５とレーザー光照射部２１との間の距離Ｌ１は、レーザーエネルギーに比例する気化ガス量（膨張体積）に対応する細管内気化ガス長である。
また、記憶部４６のテーブル４７は、例えば、レーザーエネルギーの設定値と、レーザーエネルギーに対応する液体噴流Ｊの量とを予め関連付けて記憶している。
【０１３０】
上記制御装置４、設定部４５、及び記憶部４６はコンピューターで実現されてもよい。また、調整手段は、例えば、モータやファイバー駆動装置１７０ｃと、制御装置４の自動制御部４１（制御プログラム）などで実現されてもよい。
【０１３１】
つまり、噴流生成装置１００Ｃは、制御装置４を有し、制御装置４は、術者などにより設定されるレーザー照射条件に応じて、レーザー発振するレーザー装置２のレーザー発振の自動制御を行うとともに、光ファイバー２２を移動させることによりノズル１６５とレーザー光照射部２１との間の距離Ｌ１を調整手段により自動で調整する。また、制御装置４は、上記レーザー照射条件に応じて、液体を供給する送液装置１（送液ポンプ）を自動制御する。
【０１３２】
具体的には、図１３に示した制御装置４の読出部４０は、記憶部４６のテーブル４７を参照して、設定部４５により設定されたパルスレーザー光強度とレーザー光パルス幅の設定値、又はレーザーエネルギーの設定値に対応する、ノズル１６５とレーザー光照射部２１との間の距離を示す情報を記憶部４６から読み出す。
制御装置４の自動制御部４１は、設定部４５により設定された設定値に応じたレーザー出力制御信号をレーザー装置２に出力する処理を行う。また、制御装置４の自動制御部４１は、設定部４５により設定された設定値に応じたファイバー駆動制御信号をファイバー駆動装置１７０ｃに出力する処理を行う。また、制御装置４の自動制御部４１は、設定部４５により設定された設定値に応じた送液制御信号を送液装置１に出力する処理を行う。詳細には、自動制御部４１は、読出部４０により記憶部４６から読み出された、ノズル１６５とレーザー光照射部２１との間の距離Ｌ１を示す情報を含むファイバー駆動制御信号をファイバー駆動装置１７０ｃに出力する処理を行う。ファイバー駆動装置１７０ｃは、ファイバー駆動制御信号に基づいて、設定値とテーブルに基づいて決定された距離となるように、ノズル１６５とレーザー光照射部２１との間の距離を自動で調整する。
【０１３３】
本実施形態のファイバー駆動装置１７０ｃは、図１４（ｃ）、図１４（ｄ）に示したように、液体室１６０の端部１６０２（後端部）に、Ｏリングなどの封止部材１７０９、固定部材１６０３により固定されている。液体室１６０の端部１６０２と固定部材１６０３は、螺合部１６０２ａ、１６０３ａにより螺合するように構成されている。
【０１３４】
ファイバー駆動装置１７０ｃには、モータ１７０２が設けられている。モータ１７０２としては、ＤＣモータ、ＡＣモータなど各種モータを採用することができる。
モータ１７０２の固定子であるモータフランジ１７０１の先端部に設けられた突起部１７０１ａは固定部材１６０３に係合し、内部に貫通した光ファイバー２２を摺動自在に支持した構造となっている。
【０１３５】
モータ１７０２の回転子１７０３は、モータフランジ１７０１から後方に向けて延出した筒形状部を有し、筒形状部の内部に、軸方向に沿って移動自在な可動部材１７０４、可動部材１７０５を収容している。光ファイバー２２の周囲に配置された筒状形状の可動部材１７０４、可動部材１７０５は、内部にＯリングなどの封止部材１７０８を収容した状態で、螺合部１７０４ｂ、１７０５ａにより螺合されており、光ファイバー２２を支持、固定している。
また、筒状形状の可動部材１７０４は、モータフランジ１７０１から後方に延出したガイド部１７０１ｂが貫通する孔部を有し、ガイド部１７０１ｂに沿って移動自在に構成されている。また、可動部材１７０４とモータ１７０２の回転子１７０３は、螺合部１７０４ａ、１７０３ａにより螺合した構造となっている。
【０１３６】
詳細には、図１４（ｃ）、図１４（ｄ）に示したように、モータ１７０２の回転子１７０３が回転することにより、筒状形状の可動部材１７０４、可動部材１７０５により支持された光ファイバー２２が軸方向に移動自在に構成されている。
つまり、ファイバー駆動装置１７０ｃは、モータ１７０２の回転子１７０３を回転させることにより、ノズル１６５と、光ファイバー２２の先端部に設けられたレーザー光照射部２１との間の距離Ｌ１を調整可能に構成されている。
【０１３７】
図１５は噴流生成装置１００Ｃの動作の一例を示す図である。詳細には、図１５（ａ）はレーザー光強度Ｉの一例を示す図、図１５（ｂ）は液体送出量の一例を示す図、図１５（ｃ）は光ファイバーの位置の一例を示す図、図１５（ｄ）は液体噴流初速度の一例を示す図である。上記図面、図１５などを参照しながら、噴流生成装置１００Ｃの動作の一例を説明する。
本実施形態では、先ず、レーザー発振条件として、レーザー光強度Ｉ（パワー）を小（Ｉａ）且つレーザー光パルス幅Ｔｌを小（Ｔｌａ）に設定された場合を説明する。
【０１３８】
オペレータにより設定部４５で設定されたレーザー発振条件に応じて、制御装置４はレーザー装置２、送液装置１（送液ポンプ）、ファイバー駆動装置１７０ｃを制御する処理を行う。
詳細には、ステップＳＴ１において、制御装置４の読出部４０は、設定部４５により設定されたレーザーエネルギーに応じて、記憶部４６に記憶されているテーブル４７からレーザーエネルギーに対応する、ノズル１６５とレーザー光照射部２１との間の距離を示す情報を記憶部４６から読み出す。自動制御部４１は、読出部４０により記憶部４６から読み出された、ノズル１６５とレーザー光照射部２１との間の距離Ｌ１を示す情報を含むファイバー駆動制御信号をファイバー駆動装置１７０ｃに出力する処理を行う。ファイバー駆動装置１７０ｃは、ファイバー駆動制御信号により、設定値とテーブルに基づいて決定された距離となるように、ノズル１６５とレーザー光照射部２１との間の距離を自動で調整する。詳細には、制御装置４は、レーザーエネルギーに対応する位置に、光ファイバー出射端（レーザー光照射部２１）をファイバー駆動装置１７０ｃにより移動して固定する処理を行う。つまり、レーザー光照射部２１をノズル１６５から距離Ｌａの位置に設定する。
【０１３９】
ステップＳＴ２において、制御装置４は、設定されたレーザーエネルギーに応じて、送液装置１（送液ポンプ）により、液体室１６０（膨張室）に液体Ｆを送り、液体室１６０を液体で満たす処理を行う。
【０１４０】
ステップＳＴ３において、制御装置４は、設定されたレーザーエネルギーに応じて、レーザー装置２によりレーザー光を照射する処理を行う。
【０１４１】
ステップＳＴ４において、液体噴流Ｊがノズル１６５より出射される。詳細には、液体噴流初速度がＶａで、レーザーパルス幅（Ｔｌａ）に対応した所定時間だけ出射される。
【０１４２】
ステップＳＴ５において、制御装置４は、ファイバー駆動装置１７０ｃにより、設定された次発レーザーエネルギー（レーザー光強度（パワー）小（Ｉａ）×レーザー光パルス幅大（Ｔｌｂ））に対応する位置に光ファイバー出射端（レーザー光照射部２１）をファイバー駆動装置１７０ｃにより移動して固定する処理を行う。詳細には、レーザー光照射部２１をノズル１６５から距離Ｌｂの位置に設定する。
【０１４３】
ステップＳＴ６において、制御装置４は、前射出噴流量及びファイバー移動に伴う容積変化量を算出し、送液装置１（送液ポンプ）により、液体室１６０（膨張室）に適量の液体を送り、液体室１６０を液体で満たす処理を行う。
【０１４４】
ステップＳＴ７において、制御装置４は、設定されたレーザーエネルギーに応じて、レーザー装置２によりレーザー光を照射する処理を行う。
【０１４５】
ステップＳＴ８において、液体噴流Ｊがノズル１６５より出射される。詳細には、液体噴流初速度がＶａで、レーザーパルス幅（Ｔｌｂ）に対応した所定時間だけ出射される。
【０１４６】
以下、ステップＳＴ５〜ＳＴ８の動作を、図１５に示したように、設定されたレーザー光強度（パワー）とレーザー光パルス幅、詳細には、レーザー光強度Ｉが大（Ｉｂ）且つレーザー光パルス幅Ｔｌが小（Ｔｌａ）の場合、レーザー光強度Ｉが大（Ｉｂ）且つレーザー光パルス幅Ｔｌが大（Ｔｌｂ）の場合について、設定された周波数で繰り返す。
【０１４７】
以上、説明したように、噴流生成装置１００Ｃは、一つ以上のノズル１６５を有する閉領域（膨張室）内に、特定の波長に対して光吸収性の高い液体を密閉し、特定波長のパルスレーザー光ＰＬを照射することにより、液体Ｆがレーザーエネルギーを吸収して加熱、気化及び膨張する過程で生ずる圧力によりノズル１６５から液体Ｆを噴出する。この噴流生成装置１００Ｃにおいて、液体室１６０（膨張室）に液体Ｆを送る送液装置１（送液ポンプ）、膨張室内に配置された光ファイバー２２へ特定波長のパルスレーザー光ＰＬを送出するレーザー装置２（レーザー発振器）、膨張室内に配置された光ファイバー出射端位置を移動させるファイバー駆動装置１７０ｃ及びそれら装置を同期制御する制御装置４を有する。
【０１４８】
また、噴流生成装置１００Ｃにおいて、制御装置４は、設定部４５で設定されたレーザー発振条件（パワー（レーザー光強度）、パルス幅、エネルギー、周波数）を示す設定値に基づいて、パルスレーザー光ＰＬを発振するようにレーザー装置２を自動制御する。こうすることで、レーザー装置２は、簡単に設定値（レーザーエネルギー）に応じたパルスレーザー光ＰＬを出射することができる。詳細には、気化ガスが液体室１６０（細管）から外に噴出することなく、気化ガスが液体室１６０（細管）内に確実に留まり、レーザーエネルギーの可変に応じて高効率で液体をノズル１６５から出射する噴流生成装置１００Ｃを提供することができる。
【０１４９】
また、本発明の一実施形態の噴流生成装置１００Ｃの噴流生成方法によれば、制御装置４がレーザー光照射部２１によるパルスレーザー光ＰＬの照射前又は照射時に、調整手段１７０によりノズル１６５とレーザー光照射部２１との間の距離Ｌ１を調整するので、簡単に、気化ガスが液体室１６０（細管）から外に噴出することなく、気化ガスが液体室１６０（細管）内に確実に留まり、レーザーエネルギーの可変に応じて高効率で液体Ｆをノズル１６５から出射する噴流生成装置の噴流生成方法を提供することができる。また、調整手段によりノズル１６５とレーザー光照射部２１との間の距離Ｌ１を自動で調整することができる。
【０１５０】
また、噴流生成装置１００Ｃにおいて、制御装置４は、レーザーエネルギーに比例する液体噴流量に対応する量の液体Ｆをレーザー照射のタイミングに同期して液体室１６０（膨張室）へ送るように送液装置１（送液ポンプ）を制御する。こうすることで、液体噴流量に対応する量の液体Ｆを液体室１６０に送ることができ、液体室１６０を液体Ｆで満たした状態とすることができる。
【０１５１】
また、噴流生成装置１００Ｃにおいて、制御装置４はレーザーエネルギーに比例する気化ガス量（膨張体積）に対応した位置に光ファイバー出射端（レーザー光照射部２１）を移動させるようにファイバー駆動装置１７０ｃを制御する。このように、レーザーエネルギーに比例する気化ガス量（膨張体積）に対応した位置にレーザー光照射部２１を容易に位置させることができる。
【０１５２】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても本発明に含まれる。
また、上述の各図で示した実施形態は、その目的及び構成などに特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。
また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。
【０１５３】
調整部１７０（調整手段）は、上述した構造に限られるものではない。また、回転止め部材１７９は、上述した構造に限られるものではない。それぞれの機能を備えた構造であればよい。
【０１５４】
調整部１７０（調整手段）は、手動により、ノズル１６５とレーザー光照射部２１までの間の距離を調整するように構成されていてもよい。
【０１５５】
本実施形態の噴流生成装置１００は、筒状の液体室１６０（金属管）の端部１６０ａに開口した一つ孔のノズル１６５を備えていたが、この形態に限られるものではない。例えば、ノズル１６５は、液体室１６０の端部近傍、液体室１６０の軸方向中央部、液体室１６０の軸方向中央部近傍、などに設けられていてもよい。また、ノズル１６５は、単数孔であってもよいし、複数孔であってもよい。
【０１５６】
また、噴流生成装置１００は、筒状の液体室１６０内に発生した気泡Ｇによって、液体Ｆがノズル方向に流れ、流体の供給方向には逆流しないように構成されていることが好ましい。詳細には、筒状の液体室１６０の内径Ｐｚ、光ファイバー２２の直径Ａｚ、筒状の液体室１６０内の光ファイバー２２の長さＡＬ（光ファイバー挿入長）により規定される流動抵抗が、噴射ノズルパラメータ（ノズル１６５の直径Ｎｚ、直径Ｎｚのノズル１６５の軸方向長さＮＬ）で規定される流動抵抗よりも十分大きくなるように、噴流生成装置１００を構成する。こうすることで、光ファイバー２２側への液体Ｆの押し戻し（逆流）を極めて小さくすることができる。
【符号の説明】
【０１５７】
１…送液装置
２…レーザー装置（レーザー発振器）
３…吸引装置
４…制御装置（制御部）
４０…読出部
４１…自動制御部（調整手段）
１００…噴流生成装置
１００Ｃ…噴流生成装置
１２０…Ｙコネクター（把持部材）
１４０…液体供給路
１６０…液体室（膨張室、細管）
１６５…ノズル
１７０…調整部（調整手段）
１７０ｃ…ファイバー駆動装置（調整手段）
１７１大径筒状部（光ファイバー保持部材）
１７７…回転部材
１７８…筒状部（光ファイバー保持部材）
１７９…回転止め部材
１８０…吸引用流路
【図１】
2017033998.tif 000003
【図２】
2017033998.tif 000004
【図３】
2017033998.tif 000005
【図４】
2017033998.tif 000006
【図５】
2017033998.tif 000007
【図６】
2017033998.tif 000008
【図７】
2017033998.tif 000009
【図８】
2017033998.tif 000010
【図９】
2017033998.tif 000011
【図１０】
2017033998.tif 000012
【図１１】
2017033998.tif 000013
【図１２】
2017033998.tif 000014
【図１３】
2017033998.tif 000015
【図１４】
2017033998.tif 000016
【図１５】
2017033998.tif 000017
【国際調査報告】
2017033998.tif 000018
2017033998.tif 000019
2017033998.tif 000020
2017033998.tif 000021