(57)【要約】  水圧に対する洗浄能力を高めることができ、胃壁の洗浄に使用した場合、胃粘膜などの胃の組織を損傷することなく、胃粘液を効果的に除去することができる、ウォータージェット噴射ノズル、ウォータージェット噴射装置、消化管洗浄装置および胃壁洗浄装置を提供する。  ウォータージェット噴射ノズル（１１）が、先端に向かって、上流より内径が小さい小径部（２１）と、小径部（２１）より内径が大きい拡大部（２２）と、拡大部（２２）より内径が小さい噴射口（２３）とを有する流路（１１ａ）を有しており、流路（１１ａ）に０．２乃至０．６ＭＰａの圧力で水を流したとき、拡大部（２２）に水が溜まり、小径部（２１）から拡大部（２２）に向かってキャビテーション気泡を発生可能に構成されている。小径部（２１）の内径は、０．５乃至０．７ｍｍであり、噴射口（２３）の内径は、小径部（２１）の内径の１乃至１．３倍である
2013122125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に向かって、上流より内径が小さい小径部と、前記小径部より内径が大きい拡大部と、前記拡大部より内径が小さい噴射口とを有する流路を有し、  前記流路に所定の圧力で水を流したとき、前記拡大部に水が溜まり、前記小径部から前記拡大部に向かってキャビテーション気泡を発生可能に構成されていることを  特徴とするウォータージェット噴射ノズル。
【請求項２】
前記噴射口の内径が、前記小径部の内径の１乃至１．３倍であることを特徴とする請求項１記載のウォータージェット噴射ノズル。
【請求項３】
前記小径部の内径が０．２乃至１．０ｍｍであることを特徴とする請求項１または２記載のウォータージェット噴射ノズル。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のウォータージェット噴射ノズルと、  前記ウォータージェット噴射ノズルに所定の圧力で水を供給する供給部とを、  有することを特徴とするウォータージェット噴射装置。
【請求項５】
前記供給部は、前記ウォータージェット噴射ノズルに０．２乃至０．６ＭＰａの圧力で水を供給するよう構成されていることを特徴とする請求項４記載のウォータージェット噴射装置。
【請求項６】
請求項４または５記載のウォータージェット噴射装置を用い、前記噴射口と被洗浄物の表面との間隔を１．５乃至１１ｍｍとして、前記被洗浄物の表面に向かって前記噴射口からウォータージェットを噴射することを特徴とするウォータージェットを用いた洗浄方法。
【請求項７】
請求項３記載のウォータージェット噴射ノズルと、  前記ウォータージェット噴射ノズルに０．２乃至０．６ＭＰａの圧力で水を供給する供給部とを、  有することを特徴とする消化管洗浄装置。
【請求項８】
請求項３記載のウォータージェット噴射ノズルと、  前記ウォータージェット噴射ノズルに０．２乃至０．６ＭＰａの圧力で水を供給する供給部とを、  有することを特徴とする胃壁洗浄装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ウォータージェット噴射ノズル、ウォータージェット噴射装置、ウォータージェットを用いた洗浄方法、消化管洗浄装置および胃壁洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、医工学分野などにおいて、低噴射圧力のウォータージェット等による洗浄法の構築が望まれている。このようなものとして、例えば、上部内視鏡観察において、詳細な観察の弊害となる胃粘液を除去するために、内視鏡に付属したウォータージェットを噴射して胃壁を洗浄するものがある（例えば、非特許文献１参照）。【０００３】  なお、これまでに、ベンチュリ管のような漸次縮小拡大管を用いることにより、低噴射圧力でも十分発達したキャビテーションを発生できることが、本発明者等によって明らかにされている（例えば、非特許文献２乃至５参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「フルデジタル電子内視鏡システムAdvancia」、富士フィルムメディカル株式会社、p.10
【非特許文献２】祖山・村岡、「流動キャビテーションによるヒドロキシルラジカルの生成」、日本機械学会第45期秋季講演会講演論文集、2009年、p.49-50
【非特許文献３】Soyama, H. andMuraoka, T., “Chemical Reactor Using Radical Induced by a Cavitating Jet”,Proceedings of 20th International Conference on Water Jetting, 2010年, p.259-267
【非特許文献４】村岡・祖山、「流動キャビテーションによる動物プランクトンの殺滅」、日本機械学会流体工学部門講演会講演論文集、2010年、p.153-154
【非特許文献５】祖山・村岡、「流動キャビテーションによる発光におけるキャビテーション崩壊場の圧力の影響」、キャビテーションに関するシンポジウム（第15回）、2010年、A2-1、p.1-4
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  非特許文献１に記載のウォータージェットによる洗浄では、内視鏡先端に送液する管路が狭く、圧力損失が大きいために、十分な洗浄能力が得られないという課題があった。また、大きな水圧のウォータージェットを用いると、狭い範囲に集中してウォータージェットの衝撃力が加わるため、胃壁の洗浄に使用すると、胃粘膜などの胃の組織を損傷するおそれがある。このため、水圧を下げて洗浄を行わなければならず、胃粘液が残存し、十分な洗浄能力が得られないという課題があった。【０００６】  本発明は、このような課題に着目してなされたもので、水圧に対する洗浄能力を高めることができ、胃壁の洗浄に使用した場合、胃粘膜などの胃の組織を損傷することなく、胃粘液を効果的に除去することができる、ウォータージェット噴射ノズル、ウォータージェット噴射装置、ウォータージェットを用いた洗浄方法、消化管洗浄装置および胃壁洗浄装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明に係るウォータージェット噴射ノズルは、先端に向かって、上流より内径が小さい小径部と、前記小径部より内径が大きい拡大部と、前記拡大部より内径が小さい噴射口とを有する流路を有し、前記流路に所定の圧力で水を流したとき、前記拡大部に水が溜まり、前記小径部から前記拡大部に向かってキャビテーション気泡を発生可能に構成されていることを特徴とする。【０００８】  本発明に係るウォータージェット噴射ノズルは、流路に所定の圧力で水を流したとき、拡大部に水が溜まるため、小径部から拡大部に向かってキャビテーション気泡を発生させることができる。また、流路先端の噴射口からウォータージェットを噴射することができる。このとき、発生したキャビテーションが、ウォータージェットに変動圧を生じるため、噴流コアを破断することができる。これにより、ウォータージェットの液滴や液塊の衝突による衝撃力を増大することができるとともに、被洗浄物の表面に当たるウォータージェットの範囲を拡げることができる。このように、通常のウォータージェットと比べて、広範囲で大きな衝撃力を発生することができ、水圧に対する洗浄能力を高めることができる。【０００９】  なお、ここでは、キャビテーションや大気などの気相部分、および、液柱や液塊、液滴などの液相部分から構成された混相の噴流状態をジェットと呼び、キャビテーションと液相との混相で構成されたものをキャビテーションジェット、空気と液相との混相で構成されたものをウォータージェットと呼び、単に液柱の噴流部分を水噴流と呼ぶ。【００１０】  本発明に係るウォータージェット噴射ノズルは、消化管である胃壁の洗浄や口腔内のバイオフィルムの除去など、被洗浄物の表面の損傷を防ぎつつ、効果的な洗浄を行う必要がある場合に、好適に使用することができる。本発明に係るウォータージェット噴射ノズルは、比較的低い水圧でも高い洗浄能力を有し、ウォータージェットの衝撃力を広範囲に分散させることができるため、消化管である胃壁や口腔内の洗浄等に使用した場合、胃や口腔の組織などを損傷することなく、胃粘液やバイオフィルムなどを効果的に除去することができる。【００１１】  従来のキャビテーションジェットを利用した洗浄方法でも、低噴射圧力で高い洗浄効果を得ることができるが、被洗浄物の表面を水に浸しておく必要がある。これに対し、本発明に係るウォータージェット噴射ノズルは、被洗浄物の表面を水に浸すことなく、キャビテーションジェットと同程度の洗浄効果を得ることができる。このため、水に浸すのが困難な箇所の洗浄に使用することができ、キャビテーションジェットと比べて、大幅な用途拡大が期待できる。【００１２】  本発明に係るウォータージェット噴射ノズルは、前記噴射口の内径が、前記小径部の内径の１乃至１．３倍であることが好ましい。この場合、流路に所定の圧力で水を流したとき、拡大部に効率良く水を溜めることができる。また、本発明に係るウォータージェット噴射ノズルは、前記小径部の内径が０．２乃至１．０ｍｍであることが好ましく、特に、０．５乃至０．７ｍｍであることが好ましい。この場合、流路に所定の圧力で水を流したとき、小径部から拡大部に向かって効率良くキャビテーション気泡を発生させることができる。このため、これらの場合、さらに洗浄能力を高めることができる。また、拡大部に水を溜めて、キャビテーション気泡を効率良く発生させるために、流路に流す水の圧力は、０．２乃至０．６ＭＰａであることが好ましい。【００１３】  本発明に係るウォータージェット噴射装置は、本発明に係るウォータージェット噴射ノズルと、前記ウォータージェット噴射ノズルに所定の圧力で水を供給する供給部とを、有することを特徴とする。【００１４】  本発明に係るウォータージェット噴射装置は、本発明に係るウォータージェット噴射ノズルを有するため、通常のウォータージェットと比べて、広範囲で大きな衝撃力を発生することができ、水圧に対する洗浄能力を高めることができる。また、胃壁の洗浄や口腔内のバイオフィルムの除去、傷口の洗浄（創傷部洗浄）、爪の垢取り（指尖部洗浄）、頭髪毛根部皮脂除去など、被洗浄物の表面の損傷を防ぎつつ、効果的な洗浄を行う必要がある場合に、好適に使用することができる。【００１５】  本発明に係るウォータージェット噴射装置で、前記供給部は、前記ウォータージェット噴射ノズルに０．２乃至０．６ＭＰａの圧力で水を供給するよう構成されていることが好ましい。この場合、特にウォータージェットによる洗浄効果を高めることができる。【００１６】  本発明に係るウォータージェットを用いた洗浄方法は、本発明に係るウォータージェット噴射装置を用い、前記噴射口と被洗浄物の表面との間隔を１．５乃至１１ｍｍとして、前記被洗浄物の表面に向かって前記噴射口からウォータージェットを噴射することを特徴とする。【００１７】  本発明に係るウォータージェットを用いた洗浄方法によれば、噴射口と被洗浄物の表面との間隔を１．５乃至１１ｍｍとすることにより、本発明に係るウォータージェット噴射装置を用いて、特に効果的な洗浄を行うことができる。【００１８】  本発明に係る消化管洗浄装置は、本発明に係るウォータージェット噴射ノズルと、前記ウォータージェット噴射ノズルに０．２乃至０．６ＭＰａの圧力で水を供給する供給部とを、有することを特徴とする。  また、本発明に係る胃壁洗浄装置は、本発明に係るウォータージェット噴射ノズルと、前記ウォータージェット噴射ノズルに０．２乃至０．６ＭＰａの圧力で水を供給する供給部とを、有することを特徴とする。【００１９】  本発明に係る消化管洗浄装置および胃壁洗浄装置は、本発明に係るウォータージェット噴射ノズルを有するため、通常のウォータージェットと比べて、広範囲で大きな衝撃力を発生することができ、水圧に対する洗浄能力を高めることができる。このため、比較的低い水圧で胃壁などの消化管を洗浄することにより、胃粘膜などの消化管の組織を損傷することなく、胃粘液などを効果的に除去することができる。本発明に係る消化管洗浄装置および胃壁洗浄装置は、ウォータージェット噴射ノズルの小径部の内径が０．２乃至１．０ｍｍであることが好ましい。この場合、特に効果的に胃壁などの消化管を洗浄することができる。【００２０】  本発明に係るウォータージェット噴射ノズル、ウォータージェット噴射装置、ウォータージェットを用いた洗浄方法、消化管洗浄装置および胃壁洗浄装置では、胃粘液やバイオフィルム等を効果的に除去できるため、洗浄後の洗浄液中からこれらを回収することができる。このため、洗浄後の洗浄液を回収して遠心分離し、沈殿物の中の細菌や細胞を観察することにより、精度良く、胃粘液やバイオフィルム等に含まれるピロリ菌を同定したり、癌の存在を診断したりすることができる。また、回収した細菌を利用して細菌の培養を効率化することができ、細菌の同定精度を高めることができる。なお、従来は、胃粘液やバイオフィルム等を、深層まで十分な量を採取することが困難であり、これらの採取量が少ないためにピロリ菌の同定や癌の判定が難しかった。
【発明の効果】
【００２１】  本発明によれば、水圧に対する洗浄能力を高めることができ、胃壁の洗浄に使用した場合、胃粘膜などの胃の組織を損傷することなく、胃粘液を効果的に除去することができる、ウォータージェット噴射ノズル、ウォータージェット噴射装置、ウォータージェットを用いた洗浄方法、消化管洗浄装置および胃壁洗浄装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態のウォータージェット噴射装置を示す側面図である。
【図２】本発明の実施の形態のウォータージェット噴射装置の噴射実験において、比較例として使用する（ａ）ノズルＢ、（ｂ）ノズルＣの側面図である。
【図３】本発明の実施の形態のウォータージェット噴射装置の噴射実験での、（ａ）スタンドオフ距離を変えたときの、感圧紙に噴射したジェットによる感圧模様を示すテーブル、（ｂ）胃壁の洗浄前後の、ＨＥ染色（上段）およびＰＡＳ染色（下段）による胃壁断面の病理組織像を示す顕微鏡写真である。
【図４】本発明の実施の形態のウォータージェット噴射装置の噴射実験での、ポンプからの吐出圧力を変えたときの（ａ）ノズルＡのジェット、（ｂ）ノズルＢのジェットを示す瞬間写真である。
【図５】図４に示すウォータージェット噴射装置の噴射実験での、ポンプからの吐出圧力ｐ１＝０．５ＭＰａのときの（ａ）ノズルＡのジェット、（ｂ）ノズルＢのジェットの噴射状態を示す瞬間写真である。
【図６】図４に示すウォータージェット噴射装置の噴射実験での、ポンプからの吐出圧力ｐ１＝０．３ＭＰａのときの、ノズルＡのジェットの噴射状態を示す連続写真である。
【図７】本発明の実施の形態のウォータージェット噴射ノズルによりミニブタの胃粘液の洗浄を行ったときの（ａ）ミニブタの胃壁の洗浄していない箇所の病理組織を示す顕微鏡写真、（ｂ）ミニブタの胃壁の洗浄箇所の病理組織を示す顕微鏡写真である。
【図８】本発明の実施の形態のウォータージェット噴射ノズルにより口腔内のバイオフィルムの洗浄を行ったときの（ａ）染め出し後、ノズルＡにより上顎右側切歯に噴射後、ノズルＣにより下顎右側側切歯に噴射後の歯の表面の状態を示す観察写真、（ｂ）染め出し後、ノズルＡにより上顎右側切歯に噴射後、ノズルＣにより下顎左側側切歯に噴射後の歯の表面の状態を示す観察写真、（ｃ）染め出し後、ノズルＡにより上顎左側切歯に噴射後、ノズルＣにより下顎右側側切歯に噴射後の歯の表面の状態を示す観察写真である。
【図９】本発明の実施の形態のウォータージェット噴射ノズルにより、口腔内に保持した後に取り出したチタン製試験片の洗浄を行ったときの（ａ）染め出し後、ノズルＡによる噴射後のチタン製試験片の表面の状態を示す観察写真、（ｂ）異なる被験者での、染め出し後、ノズルＡによる噴射後のチタン製試験片の表面の状態を示す観察写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】  以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。  図１乃至図６は、本発明の実施の形態のウォータージェット噴射ノズル、ウォータージェット噴射装置、ウォータージェットを用いた洗浄方法、消化管洗浄装置および胃壁洗浄装置を示している。  本発明の実施の形態のウォータージェット噴射装置１０は、ウォータージェット噴射ノズル１１と供給部１２とを有している。
【００２４】  図１に示すように、ウォータージェット噴射ノズル１１は、先端に向かって、上流より内径が小さい小径部２１と、小径部２１より内径が大きい拡大部２２と、拡大部２２より内径が小さい噴射口２３とを有する流路１１ａを有している。流路１１ａは、上流から小径部２１に向かって漸次縮小し、小径部２１から拡大部２２に向かって漸次拡大し、拡大部２２から噴射口２３に向かって漸次縮小するようになっている。ウォータージェット噴射ノズル１１は、小径部２１の内径が０．２乃至１．０ｍｍであり、噴射口２３の内径が、小径部２１の内径の１乃至１．３倍である。
【００２５】  供給部１２は、ポンプから成り、ウォータージェット噴射ノズル１１の上流側に接続されている。供給部１２は、ウォータージェット噴射ノズル１１に、０．２５乃至０．６ＭＰａの圧力で水を供給するよう構成されている。ウォータージェット噴射装置１０は、ウォータージェット噴射ノズル１１の流路１１ａに、供給部１２から圧力をかけて水を流したとき、拡大部２２に水が溜まり、小径部２１から拡大部２２に向かってキャビテーション気泡を発生可能になっている。
【００２６】  ウォータージェット噴射装置１０は、本発明の実施の形態のウォータージェットを用いた洗浄方法により、洗浄を行うことができる。洗浄を行うときには、噴射口２３と被洗浄物の表面との間隔を、１．５乃至１１ｍｍとして、被洗浄物の表面に向かって噴射口２３からウォータージェットを噴射する。このとき、小径部２１から拡大部２２に向かってキャビテーション気泡が発生し、そのキャビテーションが、ウォータージェットに変動圧を生じて、噴流コアを破断することができる。これにより、ウォータージェットの液滴や液塊の衝突による衝撃力を増大することができるとともに、被洗浄物の表面に当たるウォータージェットの範囲を拡げることができる。このように、通常のウォータージェットと比べて、広範囲で大きな衝撃力を発生することができ、水圧に対する洗浄能力を高めることができる。
【００２７】  ウォータージェット噴射装置１０は、胃壁の洗浄や口腔内のバイオフィルムの除去、傷口の洗浄（創傷部洗浄）、爪の垢取り（指尖部洗浄）、頭髪毛根部皮脂除去など、被洗浄物の表面の損傷を防ぎつつ、効果的な洗浄を行う必要がある場合に、好適に使用することができる。ウォータージェット噴射装置１０は、比較的低い水圧でも高い洗浄能力を有し、ウォータージェットの衝撃力を広範囲に分散させることができるため、胃壁や口腔内の洗浄等に使用した場合、胃や口腔の組織などを損傷することなく、胃粘液やバイオフィルムなどを効果的に除去することができる。なお、ウォータージェット噴射装置１０は、胃壁などの消化管を洗浄する場合には、本発明の実施の形態の消化管洗浄装置や胃壁洗浄装置として構成される。
【００２８】［噴射実験］  ウォータージェット噴射ノズル１１について、その洗浄能力の要因である衝撃力を、感圧紙を用いて評価するとともに、ジェットの流れパターンの観察を行った。なお、キャビテーションジェットによる洗浄効果の要因は、キャビテーション気泡崩壊時の衝撃力と考えられるため、衝撃力を評価することにより洗浄能力を評価できるものと考えられる。
【００２９】  供給部１２のポンプ（最大吐出圧力０．６ＭＰａ、最大吐出流量７リットル／ｍｉｎ）で加圧した試料水を、図１に示すウォータージェット噴射ノズル１１（以下、「ノズルＡ（Ｎｏｚｚｌｅ  Ａ）」とする）から噴射した。また、比較用のノズルとして、図２（ａ）に示すノズルＢ（Ｎｏｚｚｌｅ  Ｂ）、および図２（ｂ）に示すノズルＣ（Ｎｏｚｚｌｅ  Ｃ）でも、同じ条件で噴射を行った。なお、ノズルＢは、噴射口の内径が、小径部の内径の約１．５倍であり、ノズルＣは、拡大部の最大径の位置が噴射口になっている。
【００３０】  いずれのノズルも石英ガラス製であり、流路が、上流から小径部に向かって漸次縮小し、小径部から拡大部に向かって漸次拡大する形状を成している。流量を計測して求めた各ノズルの小径部の直径ｄは、ノズルＡが０．５５ｍｍ、ノズルＢが０．６２ｍｍ、ノズルＣが０．６２ｍｍであった。各ノズルを用いて発生させたジェットの様相を、せん光時間１．１μｓのキセノンフラッシュランプを用いて瞬間写真を撮影するとともに、ハイスピードビデオカメラ（撮影時の記録速度３８，５００コマ／秒、シャッター速度２μｓ）を用いて観察した。
【００３１】  また、各ジェットにより生じた衝撃力は、感圧紙（富士フィルム社製、極超低圧用ＬＬＬＷ）を、ステンレス製基板とともに、厚さ０．０５ｍｍのポリエチレン製袋に入れ、それに向かって各ジェットを走査しながら噴射して計測を行った。走査速度は、１．６２ｍｍ／ｓで、各５回走査した。試料水には、イオン交換水を使用した。また、キャビテーションジェット（Ｃａｖｉｔａｔｉｎｇ  ｊｅｔ）の実験の際には水中に噴射し（ｉｎ  Ｗａｔｅｒ）、ウォータージェット（Ｗａｔｅｒ  ｊｅｔ）の実験の際には気中に噴射した（ｉｎ  Ａｉｒ）。
【００３２】［衝撃力（洗浄能力）の実験結果］  各ジェットの衝撃力の発生範囲を明らかにするために、ノズルＡ、Ｂ、Ｃを用いて、ノズルと感圧紙との間隔（スタンドオフ距離；Ｓｔａｎｄｏｆｆ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）ｓを変えて感圧紙に噴射したときの感圧模様を、図３（ａ）に示す。なお、ポンプからの吐出圧力ｐ１は、０．３ＭＰａとした。また、比較のために、ウォーターピック（Ｗａｔｅｒ  Ｐｉｋ；登録商標）を用いて噴射したときの結果も示す。さらに、ウォーターピックおよび、ノズルＣのキャビテーションジェットにより胃壁を洗浄したときの、胃壁の状態を撮影した病理組織像を、図３（ｂ）に示す。なお、胃壁の洗浄時のスタンドオフ距離ｓは、約３ｍｍである。
【００３３】  図３（ａ）に示すように、ノズルＡを用いて気中に噴射した場合には、ｓが大きくなるほど衝撃力が大きくなり、衝撃力を生じる範囲も拡大することが確認された。一方、ウォーターピック、ノズルＢおよびノズルＣを用いて気中に噴射した場合には、衝撃力の発生範囲が狭く、衝撃力も小さいことが確認された。また、ノズルＣを用いて水中に噴射したキャビテーションジェットの場合には、ｓ＝２ｍｍでは、ウォータージェットよりも広範囲でかつ大きな衝撃力を発生できることが確認された。以上から、ノズルＡのウォータージェットは、気中に噴射しているにも関わらず、キャビテーションジェットと同様に、ノズルＢ、Ｃを用いたウォータージェットの場合よりも広範囲に大きな衝撃力を発生できるといえる。
【００３４】  また、図３（ｂ）に示すように、ウォーターピックによる胃壁洗浄では、胃粘膜の上皮は最内側まで完全に保たれているが、粘液層は押し固められて残存している。これは、ウォーターピックからのウォータージェットが、狭い範囲に集中したためであると考えられる。これに対し、ノズルＣのキャビテーションジェットによる胃壁洗浄では、胃粘膜の上皮は最内側まで完全に保たれているとともに、粘液層も完全に消失している。このように、キャビテーションジェットを利用すると、低噴射圧力であっても高い洗浄効果を得ることができる。図３（ａ）に示すように、ノズルＡのウォータージェットは、ノズルＣのキャビテーションジェットと同様に、広範囲に大きな衝撃力を有していることから、ノズルＡのウォータージェットを利用しても、キャビテーションジェットと同様の洗浄効果が得られるものと考えられる。また、ノズルＡのウォータージェットでは、被洗浄物の表面を水に浸す必要がないため、胃の内部に水を溜めておく必要がなく、患者の負担を軽減することができ、利用しやすい。
【００３５】［ジェットの観察結果］  ノズルＡおよびノズルＢを用い、吐出圧力ｐ１を０．３〜０．５ＭＰａの範囲で変化させて気中に噴射したジェットの様相を瞬間写真で撮影した結果を、図４に示す。図４（ａ）に示すように、ノズルＡを用いた場合には、ノズル出口近傍で液滴・液塊が拡散しているが、図４（ｂ）に示すように、ノズルＢの場合には、液柱が比較的下流まで保持されていることが確認された。
【００３６】  このノズルＡとノズルＢとの相違を明らかにするために、ｐ１＝０．５ＭＰａのときのノズル部を拡大した写真を、図５に示す。図５（ａ）に示すように、ノズルＡでは、拡大部２２に水が満たされてキャビテーションが発生しているのが確認できる。一方、図５（ｂ）に示すように、ノズルＢの場合には、拡大部には水が貯留されないために、単なる水噴流が拡大部を通過している。
【００３７】  図４および図５に示す結果から、ノズルＡでは、拡大部２２が水で満たされるため、キャビテーションが断続的に発生し、噴射口２３からジェットが噴射される際には、非定常性が強まって、水噴流が液滴や液塊に分裂しやすいと考えられる。また、この分裂により、ノズルＡからのジェットが、広範囲に衝撃力を発生していると考えられる。なお、ノズル出口近傍に拡大部２２のような空間を設けた場合には、その空間の大きさに相当した固有周波数が生じ、この周波数の変動成分が、水噴流の液柱の分裂に関与しているのではないかと考えられる。
【００３８】  ノズルＡからのウォータージェットの非定常的な様相を明らかにするために、高速度ビデオカメラで撮影した結果を、図６に示す。実験では、ノズルから下向きに噴射しているため、図６では、流れの方向は左から右になっている。図６に示すように、噴射口２３から数ｍｍの範囲では、比較的液柱が保持されているが、下流に流れるに従って、水噴流の液滴・液塊が急激に拡大・拡散していることが確認できる。図６からスタンドオフ距離が１０ｍｍ近傍の流速を求めると、約１０ｍ／ｓであることがわかる。吐出圧力が０．３ＭＰａであるため、小径部２１の下流に設けた拡大部２２の内部で水噴流が拡大して減速し、噴射口２３から噴射されていると考えられる。ここで、図６のｔ＝０〜０．３８９６ｍｓにおいて、ｓ＝４〜１０ｍｍに見られる波状模様に着目すると、波の間隔は約２ｍｍ、流速は１０ｍ／ｓであるため、この波の周波数は約５ｋＨｚと推定される。したがって、ノズルＡから噴射されたジェットからは、数ｋＨｚで液滴・液塊が発生していると考えられる。
【実施例１】
【００３９】  本発明の実施の形態のウォータージェット噴射ノズル１１である図１に示すノズルＡを先端に取り付けたチューブを、内視鏡の鉗子孔に挿入し、ノズルＡから生理食塩水を噴射して、ミニブタの胃粘液の洗浄を行った。このとき、ミニブタの胃の内部に水を貯留することなく、気中で胃壁に直接噴射を行った。ノズルＡは、小径部の内径が１ｍｍ、噴射口の内径が１．３ｍｍである。使用したチューブは、外径２ｍｍ、内径１．１２ｍｍ、長さ１．５ｍである。生理食塩水噴射時のチューブ上流側での噴射圧力は０．８ＭＰａであり、チューブの圧力損失を計測した結果、チューブ下流側のノズルＡでの噴射圧力は０．３ＭＰａであった。【００４０】  ミニブタ体内の胃の内部に、ノズルＡから生理食塩水を噴射して胃粘液を洗浄した後、胃を取り出して、胃壁の状態を撮影した病理組織像を、図７に示す。図７（ａ）は洗浄していない箇所の病理組織像、図７（ｂ）は洗浄箇所の病理組織像である。図７に示すように、内視鏡等を利用して、本発明の実施の形態のウォータージェット噴射ノズル１１により、胃粘液を除去できることが確認された。また、ミニブタの胃の内部に水を溜めることなく洗浄を行うことができたことから、患者の負担を軽減できることも確認された。
【実施例２】
【００４１】  本発明の実施の形態のウォータージェット噴射ノズル１１である図１に示すノズルＡを用いて、口腔内（歯の表面）のバイオフィルムの洗浄を行った。また、通常のウォータージェットと比較するために、図２（ｃ）に示すノズルＣを用いて比較実験を行った。いずれの場合も、歯の表面に対して垂直に噴射するようノズルを配置し、噴射圧力を０．３ＭＰａ、スタンドオフ距離を８ｍｍ、ノズルの小径部の内径を０．５ｍｍ、噴射時間を５分間とした。【００４２】  洗浄前のバイオフィルムの状況を明らかにするために、染め出し後、ノズルＡ（Ｎｏｚｚｌｅ  Ａ）で洗浄を行った後、ノズルＣ（Ｎｏｚｚｌｅ  Ｃ  ｉｎ  Ａｉｒ）を用いて通常のウォータージェットで洗浄を行った後の、歯の表面の状態を、図８に示す。図８（ａ）には、ノズルＡによるウォータージェットを上顎右側切歯に、ノズルＣによるウォータージェットを下顎右側側切歯に噴射した結果を示す。図８（ｂ）には、ノズルＡによるウォータージェットを上顎右側切歯に、ノズルＣによるウォータージェットを下顎左側側切歯に噴射した結果を示す。図８（ｃ）には、ノズルＡによるウォータージェットを上顎左側切歯に、ノズルＣによるウォータージェットを下顎右側側切歯に噴射した結果を示す。なお、図８（ａ）および（ｂ）と、図８（ｃ）とは、被験者が異なっている。【００４３】  また、インプラントに用いられるチタン製試験片（５ｍｍ×７ｍｍ）を、被験者の口腔内に保持した後、このチタン製試験片を取り出し、このチタン製試験片に対して、ノズルＡ（Ｎｏｚｚｌｅ  Ａ；小径部の内径０．５ｍｍ）により、噴射圧力０．３ＭＰａ、スタンドオフ距離８ｍｍで５分間噴射を行った。バイオフィルムの状況を明らかにするために、染め出し後、および、ノズルＡで洗浄を行った後の、チタン製試験片の表面の状態を、図９に示す。なお、図９（ａ）と図９（ｂ）とは、被験者が異なっている。【００４４】  図８および図９に示すように、本発明の実施の形態のウォータージェット噴射ノズル１１により、口腔内のバイオフィルムを洗浄できることが確認された。また、図８に示すように、本発明の実施の形態のウォータージェット噴射ノズル１１は、通常のウォータージェットよりも洗浄効果が良好であることも確認された。
【符号の説明】
【００４５】  １０  ウォータージェット噴射装置  １１  ウォータージェット噴射ノズル    １１ａ  流路      ２１  小径部      ２２  拡大部      ２３  噴射口  １２  供給部 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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