(57)【要約】【課題】１つの駆動周期内の駆動信号で駆動信号を良否判定できる。医療用メスを提供する。【解決手段】液体噴射装置１は、所定の駆動周期５５で圧電素子４５を駆動する駆動信号を出力する駆動波形形成部２９と、駆動信号の波形を検査する波形検査部３１と、を備え、波形検査部３１は第１判定値５６及び第１判定値５６より小さい第２判定値５７と第１信号推移線５４が示す駆動信号とを比較し、駆動周期５５内に駆動信号が上昇して第１判定値５６を通過する回数である第１回数と、駆動信号が下降して第２判定値５７を通過する回数である第２回数と、を計数し、第１回数と第２回数とが共に１回であるときに駆動信号を正常と判定し、少なくとも一方が１回以外のときに駆動信号を異常と判定する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の駆動周期で被駆動素子を駆動する駆動信号を出力する駆動波形形成部と、
前記駆動信号の波形を検査する波形検査部と、を備え、
前記波形検査部は第１判定値及び前記第１判定値より小さい第２判定値と前記駆動信号とを比較し、
前記駆動周期内に前記駆動信号が上昇して前記第１判定値を通過する回数である第１回数と、前記駆動信号が下降して前記第２判定値を通過する回数である第２回数と、を計数し、
前記第１回数と前記第２回数とが共に１回であるときに前記駆動信号を正常と判定し、１回以外のときに前記駆動信号を異常と判定することを特徴とする医療用メス。
【請求項２】
請求項１に記載の医療用メスであって、
前記駆動信号が上昇して前記第１判定値を通過した後、前記駆動信号が下降して前記第２判定値を通過するまでの時間である通過間時間が判定時間より短いとき、前記第１回数及び前記第２回数に回数を追加しないことを特徴とする医療用メス。
【請求項３】
請求項１または２に記載の医療用メスであって、
前記波形検査部が前記駆動信号を異常であると判定したときに前記駆動波形形成部は前記駆動信号の出力を停止することを特徴とする医療用メス。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の医療用メスであって、
前記駆動周期は前期区間と前記前期区間に続く後期区間とで構成され、
前記波形検査部は前記前期区間における前記第１回数と前記第２回数とが共に１回であるときに前記駆動信号を正常と判定し、少なくとも一方が１回以外のときに前記駆動信号を異常と判定し、
前記波形検査部は前記後期区間における前記第１回数と前記第２回数とが共に０回であるときに前記駆動信号を正常と判定し、少なくとも一方が０回以外のときに前記駆動信号を異常と判定し、
前記波形検査部は前記前期区間及び前記後期区間の前記駆動信号を正常と判定するときに前記駆動周期の前記駆動信号を正常と判定することを特徴とする医療用メス。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の医療用メスであって、
前記被駆動素子は水流を脈流にする圧電素子であり、脈流を噴射することを特徴とする医療用メス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用メスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気を利用した医療用メスが手術に用いられている。この医療用メスには、例えば、電気メス、超音波メス、ウォータージェットメスがある。電気メスは内部で発生させた高周波電流をメス先端から人体に流し、接触した細胞組織を発熱させて爆発・蒸散させることにより切断する。超音波メスは超音波振動子を用いて金属の刃部を細かく振動させる。これにより、超音波メスは軽い力で細胞組織を切断できる。ウォータージェットメスは高圧のジェット水流を細胞組織に当てて切断する。このとき硬い細胞に与える損傷を小さくして柔らかい細胞のみ切断できる。
【０００３】
圧電素子を用いて脈流を発生させる脈流発生部を備える医療用メスが特許文献１に開示されている。この医療用メスはポンプが水流を形成し、脈流発生部が水流に脈動を加えて脈流にする。そして、脈流を細胞組織に噴射する。そして、操作者は圧電素子を駆動する駆動信号の周波数、振幅、パルス幅等を調整して切削する細胞組織に合わせる。これにより、操作者は切削する場所以外の場所に損傷を与えずに、目的とする場所のみ切削することを可能にした。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０３８５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のように駆動信号を操作して電気的制御する装置には、駆動信号を形成する電気回路が必要になる。この電気回路は複数の電気素子を組合せて構成されている。そして、各電気素子は回路基板に配置され配線に接続されている。この電気素子や電気素子を配線に接続する接点の結合部分は経年劣化する。他にも回路基板上に付着する塵や塵に含まれる水分等により回路の動作が変化する。従って、長い時間の経過にともなって駆動信号が突発的に変形することがある。駆動信号が変形するとき、細胞組織の切削深さが予定以上に深くなったり、切削深さが浅くなる。特に、医療目的で細胞を切削するときにはこのように予定外の深さに切削されることを抑制する必要がある。そこで、１つの駆動周期内の駆動信号で駆動信号を良否判定できる医療用メスが望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
本適用例にかかる医療用メスであって、所定の駆動周期で被駆動素子を駆動する駆動信号を出力する駆動波形形成部と、前記駆動信号の波形を検査する波形検査部と、を備え、前記波形検査部は第１判定値及び前記第１判定値より小さい第２判定値と前記駆動信号とを比較し、前記駆動周期内において前記駆動信号が上昇して前記第１判定値を通過する回数である第１回数と、前記駆動信号が下降して前記第２判定値を通過する回数である第２回数と、を計数し、前記第１回数と前記第２回数とが共に１回であるときに前記駆動信号を正常と判定し、少なくとも一方が１回以外のときに前記駆動信号を異常と判定することを特徴とする。
【０００８】
本適用例によれば、医療用メスは駆動波形形成部及び波形検査部を備えている。駆動波形形成部は所定の駆動周期で被駆動素子を駆動する駆動信号を出力する。波形検査部は駆動信号の波形を検査する。検査するとき、波形検査部は第１判定値及び第２判定値と駆動信号とを比較する。
【０００９】
第２判定値は第１判定値より小さい値が設定されている。駆動周期内に駆動信号が上昇して第１判定値を通過する回数を第１回数とする。駆動信号が下降して第２判定値を通過する回数を第２回数とする。波形検査部は第１回数及び第２回数を計数する。そして、波形検査部は駆動周期内の第１回数と第２回数とが共に１回であるときに駆動信号を正常と判定する。波形検査部は駆動周期内の第１回数と第２回数のうち少なくとも一方が１回以外のときに駆動信号を異常と判定する。従って、波形検査部は１つの駆動周期内の駆動信号で駆動信号を良否判定できる。
【００１０】
［適用例２］
上記適用例にかかる医療用メスにおいて、前記駆動信号が上昇して前記第１判定値を通過した後、前記駆動信号が下降して前記第２判定値を通過するまでの時間である通過間時間が判定時間より短いとき、前記第１回数及び前記第２回数に回数を追加しないことを特徴とする。
【００１１】
本適用例によれば、駆動信号が上昇して第１判定値を通過した後、駆動信号が下降して第２判定値を通過するまでの時間を通過間時間とする。通過間時間が判定時間より短いとき、被駆動素子は駆動信号の上昇及び下降に追従しない。駆動信号が急激に変化するノイズをスパイクノイズと呼ぶ。波形検査部はこの駆動信号の上昇及び下降を異常と判断しないので、第１回数及び第２回数に回数を追加しない。その結果、波形検査部は駆動信号が急激に変化するスパイクノイズを除いて良否判定できる。
【００１２】
［適用例３］
上記適用例にかかる医療用メスにおいて、前記波形検査部が前記駆動信号を異常であると判定したときに前記駆動波形形成部は前記駆動信号の出力を停止することを特徴とする。
【００１３】
本適用例によれば、波形検査部が駆動信号を異常であると判定したときに駆動波形形成部は駆動信号の出力を停止する。従って、波形検査部が１つの駆動周期で駆動信号の異常を検出したときに被駆動素子の駆動が停止される。従って、医療用メスが患部を損傷することを抑制できる。
【００１４】
［適用例４］
上記適用例にかかる医療用メスにおいて、前記駆動周期は前期区間と前記前期区間に続く後期区間とで構成され、前記波形検査部は前記前期区間における前記第１回数と前記第２回数とが共に１回であるときに前記駆動信号を正常と判定し、少なくとも一方が１回以外のときに前記駆動信号を異常と判定し、前記波形検査部は前記後期区間における前記第１回数と前記第２回数とが共に０回であるときに前記駆動信号を正常と判定し、少なくとも一方が０回以外のときに前記駆動信号を異常と判定し、前記波形検査部は前記前期区間及び前記後期区間の前記駆動信号を正常と判定するときに前記駆動周期の前記駆動信号を正常と判定することを特徴とする。
【００１５】
本適用例によれば、駆動周期は前期区間と後期区間とで構成されている。後期区間は前期区間に続く区間である。波形検査部は前期区間における第１回数と第２回数とが共に１回であるときに駆動信号を正常と判定する。そして、波形検査部は前期区間における第１回数と第２回数のうち少なくとも一方が共に１回以外のときに駆動信号を異常と判定する。
【００１６】
波形検査部は後期区間における第１回数と第２回数とが共に０回であるときに駆動信号を正常と判定する。そして、波形検査部は後期区間における第１回数と第２回数のうち少なくとも一方が０回以外のときに駆動信号を異常と判定する。さらに、波形検査部は前期区間及び後期区間の駆動信号を正常と判定するときに駆動周期の駆動信号を正常と判定する。駆動信号が上昇して下降するタイミングが時間軸で後期区間に移動するのは駆動波形形成部が故障する予兆と判断される。従って、駆動信号の上昇と下降とが後期区間にあるときには異常と判定することにより故障の予兆を検出できる。
【００１７】
［適用例５］
上記適用例にかかる医療用メスにおいて、前記被駆動素子は水流を脈流にする圧電素子であり、脈流を噴射することを特徴とする。
【００１８】
本適用例によれば、医療用メスは脈流を噴射する。従って、医療用メスは硬い細胞組織を切削せずに脳細胞のように柔らかい細胞組織を切削できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態にかかわる液体噴射装置の構成を説明するための概略斜視図。
【図２】液体噴射装置の構成を示すブロック図。
【図３】脈流発生部の内部構成を示す模式断面図。
【図４】液体室の容積の推移を示すグラフ。
【図５】駆動信号の波形を示すグラフ。
【図６】駆動信号の波形を示すグラフ。
【図７】駆動信号の波形を示すグラフ。
【図８】駆動信号の波形を示すグラフ。
【図９】駆動信号の波形を示すグラフ。
【図１０】液体噴射装置を用いた脈流の噴射方法のフローチャート。
【図１１】第２の実施形態にかかわる駆動信号の波形を示すグラフ。
【図１２】駆動信号の波形を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、実施形態について図面に従って説明する。尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
【００２１】
（第１の実施形態）
本実施形態では、液体噴射装置と、この液体噴射装置を用いて液体を噴射する液体噴射方法との特徴的な例について、図に従って説明する。第１の実施形態にかかわる液体噴射装置について図１〜図９に従って説明する。図１は、液体噴射装置の構成を説明するための概略斜視図である。図１に示すように、医療用メスとしての液体噴射装置１は患者の柔構造の組織に脈動した液体を噴射して組織を切削する装置である。硬い組織を切削せずに残すことができる。液体噴射装置１は制御装置２を備えている。制御装置２の図中左側が前側であり、制御装置２の前側には操作パネル３が設置されている。以下、脈動した液体を脈流という。
【００２２】
制御装置２の図中右側が制御装置２の背面であり、制御装置２の背面にはパック設置棒４が設置されている。パック設置棒４には生理食塩水が収納されたパック５が設置される。パック５にはチューブ６が接続され、チューブ６はポンプ７に接続される。さらに、チューブ６はポンプ７から延びてハンドピース部８に接続されている。ハンドピース部８にはノズル９が設置されている。ポンプ７により、パック５に収納された生理食塩水がチューブ６を通ってハンドピース部８に送液され、ノズル９から噴射される。以下生理食塩水を液体という。液体は水に食塩を溶解したものである。生理食塩水は生体に対して害が無いので、外科手術に広く用いられる。本実施形態ではノズル９から噴射される液体は脈動する脈流になっている。
【００２３】
操作パネル３には操作者が液体噴射装置１を操作するためのスイッチ群や表示装置が設置されている。操作パネル３の図中下側には液体噴射装置１を起動するメインスイッチ１０が設置されている。メインスイッチ１０は液体噴射装置１を起動させるスイッチである。メインスイッチ１０を操作することにより液体噴射装置１が起動する。
【００２４】
他にも、操作パネル３には図中右側に脈動量入力スイッチ１１が設置されている。脈動量入力スイッチ１１は操作者がノズル９から噴射する液体の流速と脈動の変動量とを入力して調整するためのスイッチである。以下、脈動の変動量を脈動量とする。操作者は脈動量入力スイッチ１１を操作して脈動量を設定する。脈動量入力スイッチ１１は、例えば、脈動量を増やす押しボタンスイッチと脈動量を減らす押しボタンスイッチ等により構成されている。操作者が設定する脈動量の段階数は特に限定されないが、本実施形態では、例えば、１６段階に設定されている。
【００２５】
脈動量入力スイッチ１１の図中左側にはデジタル表示部１２が設置されている。デジタル表示部１２には液体噴射装置１の制御状態を示す数値が表示される。デジタル表示部１２は噴射する液体の流速、脈動量、動作モード、アラームコード等各種の情報を表示する。操作者はデジタル表示部１２を確認しながら液体噴射装置１の操作を行う。
【００２６】
デジタル表示部１２の図中下側には動作モードスイッチ１３が設置されている。動作モードスイッチ１３は液体噴射装置１を作動させる動作モードを選択するためのスイッチである。液体を脈流にして噴射するモード、脈流にせずに液体を噴射するモード、流路中の気泡を排除するためのメインテナンスのモード等の、複数のモードが用意されており、操作者はモードを選択して液体噴射装置１に所定の動作をさせることができる。さらに、動作モードスイッチ１３は駆動波形の周期を入力できる。
【００２７】
デジタル表示部１２の図中左側には光学式のインジケーター１４が設置されている。インジケーター１４は光の点滅や点灯で液体噴射装置１の状態を報知する。インジケーター１４の図中左側には警告灯１５及びスピーカー１６が設置されている。警告灯１５は点滅する光を発信して操作者の注意をひく。スピーカー１６は警告音を発声して操作者の注意をひく。警告灯１５及びスピーカー１６は操作者に警告する部位である。
【００２８】
動作モードスイッチ１３の図中下側には噴射スイッチコネクター１７が設置されている。噴射スイッチコネクター１７は配線コード１８を介して噴射スイッチ２１と接続されている。噴射スイッチ２１はノズル９からの脈流の噴射と停止とを制御するスイッチである。この噴射スイッチ２１は足踏み式のスイッチである。操作者は噴射スイッチ２１を操作してノズル９からの脈流の噴射と噴射停止とを制御する。
【００２９】
噴射スイッチコネクター１７の図中右側にはハンドピースコネクター２２が設置されている。ハンドピースコネクター２２は配線コード２３を介してハンドピース部８と接続されている。
【００３０】
図２は、液体噴射装置の構成を示すブロック図である。図２に示すように、液体噴射装置１はハンドピース部８を備えている。ハンドピース部８は手術をするときに操作者が手に持って操作する器具である。ハンドピース部８には液体の流路である噴射管２４が設置されている。噴射管２４の一端には液体を噴射させるノズル９が設置されている。噴射管２４の他端には圧電素子を備える脈流発生部２５が設置されている。脈流発生部２５にはチューブ６を介してポンプ７が接続されている。さらに、ポンプ７はチューブ６を介してパック５に接続されている。制御装置２は配線２６によりポンプ７と接続され、配線コード２３により脈流発生部２５と接続されている。そして、制御装置２は配線コード２３及び配線２６を介して液体噴射装置１の動作を制御する。
【００３１】
パック５の内部には液体２７が収納され、液体２７がポンプ７に供給される。ポンプ７はモーターによって複数のローラーを回転させることでチューブ６を外側から扱き、チューブ６内の液体２７を移動させる方式のポンプである。ポンプ７はチューブポンプともいわれ液体２７を連続して流動させることができる。
【００３２】
制御装置２にはメインスイッチ１０が設置されている。メインスイッチ１０は液体噴射装置１を起動させるスイッチである。メインスイッチ１０をＯＮにすると制御装置２に電力が供給される。また、制御装置２には配線コード１８を介して噴射スイッチ２１が接続されている。噴射スイッチ２１は足で操作するフットスイッチである。噴射スイッチ２１はノズル９から液体２７の噴射と停止（非噴射）とを切り換えるスイッチである。
【００３３】
操作者がメインスイッチ１０をＯＮにすると制御装置２が起動する。制御装置２が起動した後、使用開始前の検査工程や液体の充填工程等の初期設定処理が実行される。初期設定処理が完了した後、操作者が噴射スイッチ２１をＯＮにすると、ポンプ７が起動し、液体２７がチューブ６の内部を進行する。
【００３４】
チューブ６を進行する液体２７は脈流発生部２５に到達する。脈流発生部２５に到達した液体２７は脈流発生部２５により脈動が加えられる。脈流発生部２５を通過した液体２７は噴射管２４を通過しノズル９から噴射される。脈流発生部２５を通過した液体２７には脈動が加えられているので、ノズル９から噴射される液体２７はパルス状に液体２７が流動する脈流になる。
【００３５】
操作者はハンドピース部８を操作してノズル９を生体に接近させる。操作者が噴射スイッチ２１をＯＮにするときノズル９から噴射される液体２７は生体に衝突する。そして、生体の一部の細胞群が生体から分離する。操作者がハンドピース部８を移動することにより、生体に衝突する場所が移動する。そして、操作者は生体から細胞群を分離させて生体を切断する。
【００３６】
制御装置２には噴射制御部２８、駆動波形形成部２９、ポンプ制御部３０、波形検査部３１及び警告部３２を備えている。駆動波形形成部２９は脈流発生部２５を駆動する電圧波形を形成する。脈流発生部２５を駆動する電圧波形を駆動信号とする。脈流発生部２５には圧電素子が設置され、圧電素子は駆動信号に応答して変形する。従って、圧電素子は駆動波形形成部２９に駆動される被駆動素子である。そして、駆動波形形成部２９は所定の駆動周期で圧電素子を駆動する駆動信号を出力する。圧電素子が変形することにより脈流発生部２５を通過する液体２７に圧力変動が加わり脈流になる。
【００３７】
ポンプ制御部３０はポンプ７が流出させる液体２７の流速を制御する。ポンプ制御部３０はポンプ７が液体２７を流出する速度を設定された流速で維持するように制御する。駆動波形形成部２９が脈流発生部２５に出力する駆動信号が波形検査部３１に入力される。そして、波形検査部３１は駆動信号の波形を検査する。
【００３８】
波形検査部３１は電圧測定部３３、計数部３４及び判定部３５を備えている。駆動波形形成部２９が出力する駆動信号は電圧測定部３３に入力される。電圧測定部３３はＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）コンバーターを備えている。そして、電圧測定部３３は駆動信号をアナログの電圧信号からデジタルデータに変換する。このデジタルデータは駆動信号の波形を示すデータである。電圧測定部３３はこのデジタルデータになった駆動信号を計数部３４に出力する。
【００３９】
計数部３４は駆動信号を第１判定値及び第２判定値と比較する。第２判定値は第１判定値より小さい値である。駆動周期内に駆動信号が上昇して第１判定値を通過する回数を第１回数とする。駆動周期内に駆動信号が下降して第２判定値を通過する回数を第２回数とする。計数部３４は第１回数及び第２回数を計数する。なお、本明細書では駆動信号の電圧値（駆動電圧）が増加することを「駆動信号が上昇する」、駆動信号の電圧値が減少することを「駆動信号が下降する」と表現し、第１判定値及び第２判定値は駆動電圧と比較するための電圧値である。
【００４０】
判定部３５は第１回数及び第２回数を回数判定値と比較して、駆動信号が正常な信号であるか否かを判定する。詳しくは、この回数判定値が１回に設定される。そして、第１回数と第２回数とが共に１回であるときに駆動信号を正常と判定し、第１回数及び第２回数のうち少なくとも一方が１回以外のときに駆動信号を異常と判定する。
【００４１】
噴射制御部２８、駆動波形形成部２９、ポンプ制御部３０及び波形検査部３１はＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）及びプログラムにより演算を行うことができる。他にも、機能要素毎に回路を設置しても良い。
【００４２】
図３は、脈流発生部の内部構成を示す模式断面図である。脈流発生部２５には、チューブ６から供給された液体２７が通過する入口流路３６、液体室３７、出口流路３８が設置されている。入口流路３６、液体室３７及び出口流路３８は第１ケース４１に形成されている。液体室３７を第１ケース４１とダイアフラム４２とで挟むようにダイアフラム４２が設置されている。入口流路３６には、チューブ６が接続されており、出口流路３８には、噴射管２４が接続されている。
【００４３】
第１ケース４１の図中右側には第１ケース４１と接して筒状の第２ケース４３が設置されている。ダイアフラム４２は円盤状の金属薄板であり、ダイアフラム４２の外周部分が第１ケース４１と第２ケース４３との間に挟まれて固定されている。第２ケース４３の図中右側には第２ケース４３と接して第３ケース４４が設置されている。ダイアフラム４２と第３ケース４４との間には積層型圧電素子である被駆動素子としての圧電素子４５が配置されている。圧電素子４５の一端はダイアフラム４２に固定され、他端は第３ケース４４に固定されている。圧電素子４５は配線コード２３により制御装置２に接続されており、配線コード２３を介して駆動信号が圧電素子４５に印加される。
【００４４】
制御装置２の駆動波形形成部２９から駆動信号が印加されると、ダイアフラム４２と第１ケース４１との間に形成された液体室３７の容積を圧電素子４５が変化させる。圧電素子４５に印加される駆動信号の電圧が大きくなると圧電素子４５が伸長し、ダイアフラム４２が圧電素子４５に押されて図中第１方向４６である液体室３７側に撓む。ダイアフラム４２が第１方向４６に撓むと、液体室３７の容積が小さくなり、液体室３７内の圧力が上昇する。そして、液体室３７内の液体２７は液体室３７から押し出される。出口流路３８の内径は、入口流路３６の内径よりも大きい。すなわち、出口流路３８の流体抵抗は、入口流路３６の流体抵抗よりも小さい。そして、入口流路３６は出口流路３８よりポンプ７に近いので入口流路３６における水圧は出口流路３８における水圧より高い水圧になっている。また、出口流路３８のイナータンスは、入口流路３６のイナータンスよりも小さい。従って、液体室３７内の液体２７の大部分は、出口流路３８を通って液体室３７から押し出され、噴射管２４を通過してノズル９から噴射される。
【００４５】
一方、圧電素子４５に印加される駆動信号の電圧が小さくなると、圧電素子４５が収縮し、ダイアフラム４２が圧電素子４５に引かれて図中第２方向４７にある第３ケース４４側に撓む。圧電素子４５が縮小して液体室３７の容積が大きくなり、液体室３７内の圧力が低下して入口流路３６から液体室３７内に液体２７が供給される。
【００４６】
圧電素子４５に印加される駆動信号の電圧は、例えば、３００Ｈｚの高い周波数でオン（最大電圧）とオフ（０Ｖ）とを繰り返すので、液体室３７の容積の拡大と縮小とが繰り返され、流動する液体２７に脈動が与えられる。液体室３７から押し出された液体２７は、噴射管２４の先端のノズル９から噴射される。
【００４７】
すなわち、圧電素子４５を所定の周波数で駆動させることによって、ポンプ７から供給された液体２７を、パルス状の高圧ジェット流にして噴射管２４の先端のノズル９から噴射できる。ノズル９から噴射されるパルス状の高圧ジェット流となった液体２７は、生体の組織を切除または破砕する。なお、圧電素子４５に駆動信号を印加して伸縮させることを「圧電素子４５を駆動する」と表現する。
【００４８】
このように、被駆動素子である圧電素子４５は水流を脈流にする。そして、液体噴射装置１は脈流を噴射する。従って、液体噴射装置１は脳細胞のように柔らかい細胞組織を切削できる。
【００４９】
図４は、液体室の容積の推移を示すグラフである。図４において縦軸は液体室３７の容積を示し図中上側が下側より小さな容積となっている。横軸は時間の推移を示し時間は図中左側から右側へ推移する。推移線４８は液体室３７の容積を変化させるときの容積の推移を示す。
【００５０】
推移線４８は周期４９で繰り返される。１つの周期４９は立上り区間５０、降下区間５１、休止区間５２に区分される。立上り区間５０では推移線４８は略直線に沿って上昇する。このとき、圧電素子４５に印加される電圧が増加して圧電素子４５が伸長する。これにより、ダイアフラム４２が第１方向４６に撓んで液体室３７の容積が減少する。そして、液体室３７の液体２７が出口流路３８に移動する。
【００５１】
降下区間５１では推移線４８は略直線に沿って立上り区間５０と比べて緩やかに容積が増加する。このとき、圧電素子４５に印加された電圧が減少して圧電素子４５が収縮する。これにより、ダイアフラム４２が第２方向４７に撓んで液体室３７の容積が増加する。そして、液体２７が入口流路３６から液体室３７に流入する。降下区間５１は立上り区間５０より長い時間となっている。これにより、液体２７は勢いよく出口流路３８に流出し、低速で入口流路３６から液体室３７に流入する。休止区間５２は圧電素子４５が収縮した状態を維持する区間である。休止区間５２の長さを変更することにより周期４９を調整できる。
【００５２】
推移線４８における容積の変化量、つまり周期４９における容積の最大値と最小値との差を変化量５３とする。変化量５３は制御装置２の駆動波形形成部２９が圧電素子４５を駆動する駆動信号の出力を制御することにより調整することが可能になっている。
【００５３】
図５〜図９は、駆動信号の波形を示すグラフである。図５〜図９において縦軸は駆動信号の電圧を示し図中上側が下側より高い電圧となっている。横軸は時間の推移を示し時間は図中左側から右側へ推移する。図５に示す第１信号推移線５４は駆動波形形成部２９が脈流発生部２５の圧電素子４５に出力する駆動信号の波形を示している。駆動波形形成部２９は駆動周期５５の間に波形を出力する。第１信号推移線５４が駆動周期５５で反復する信号を示すとき駆動信号は正常である。
【００５４】
計数部３４は駆動信号を第１判定値５６及び第２判定値５７と比較する。第１信号推移線５４では駆動周期５５内に駆動信号が上昇して第１判定値５６を通過する第１回数が１回である。そして、駆動信号が下降して第２判定値５７を通過する第２回数が１回である。判定部３５は第１回数と第２回数とが共に１回であるときに駆動信号を正常と判定するので、第１信号推移線５４が示す駆動信号は正常であると判定する。
【００５５】
図６に示す第２信号推移線５８では駆動周期５５内において駆動信号が上昇して第１判定値５６を通過する第１回数が２回である。そして、駆動信号が下降して第２判定値５７を通過する第２回数が１回である。判定部３５は第１回数と第２回数のうち少なくとも一方が１回以外のときに駆動信号を異常と判定するので、第２信号推移線５８が示す駆動信号は異常であると判定する。
【００５６】
図７に示す第３信号推移線６１では駆動周期５５内において駆動信号が上昇して第１判定値５６を通過する第１回数が２回である。そして、駆動信号が下降して第２判定値５７を通過する第２回数が２回である。判定部３５は第１回数と第２回数のうち少なくとも一方が１回以外のときに駆動信号を異常と判定するので、第３信号推移線６１が示す駆動信号は異常であると判定する。
【００５７】
図８に示す第４信号推移線６２では駆動周期５５内において駆動信号が上昇して第１判定値５６を通過する第１回数が２回である。そして、駆動信号が下降して第２判定値５７を通過する第２回数が１回である。判定部３５は第１回数と第２回数のうち少なくとも一方が１回以外のときに駆動信号を異常と判定するので、第４信号推移線６２が示す駆動信号は異常であると判定する。
【００５８】
液体噴射装置１は駆動波形形成部２９及び波形検査部３１を備えている。駆動波形形成部２９は所定の駆動周期５５で圧電素子４５を駆動する駆動信号を出力する。波形検査部３１は駆動信号の波形を検査する。検査するとき、波形検査部３１は第１判定値５６及び第２判定値５７と駆動信号とを比較する。
【００５９】
このように、波形検査部３１は第１回数及び第２回数を計数する。そして、波形検査部３１は駆動周期５５内における第１回数と第２回数とが共に１回であるときに駆動信号を正常と判定する。波形検査部３１は駆動周期５５における第１回数と第２回数のうち少なくとも一方が１回以外のときに駆動信号を異常と判定する。従って、波形検査部３１は１つの駆動周期５５内の駆動信号で駆動信号を良否判定できる。その結果、順次出力される駆動信号の波形が１つでも異常になったときに、駆動信号の波形が異常であると判定できる。
【００６０】
図９に示す第５信号推移線６３では駆動周期５５内に駆動信号が上昇して第１判定値５６を通過する第１回数が２回である。そして、駆動信号が下降して第２判定値５７を通過する第２回数が２回である。しかし、駆動信号が上昇して第１判定値５６を通過した後、駆動信号が下降して第２判定値５７を通過するまでの時間である通過間時間６４が判定時間６５より短いとき、第１回数及び第２回数にこの駆動信号の波形の回数を追加しない。この判定時間６５はあらかじめ設定された値である。図９において１回目の通過間時間６４ａは判定時間６５より長いが、２回目の通過間時間６４ｂは判定時間６５より短い。従って、通過間時間６４ａの波形の回数は追加されるが、通過間時間６４ｂの波形の回数は追加されず、第１回数と第２回数とが共に１回になるので、判定部３５は駆動信号を正常と判定する。その結果、第５信号推移線６３が示す駆動信号は正常であると判定する。
【００６１】
通過間時間６４が判定時間６５より短いとき、圧電素子４５は駆動信号の上昇及び下降に追従しない。駆動信号が急激に変化するノイズをスパイクノイズと呼ぶ。波形検査部３１はこの駆動信号の上昇及び下降を異常と判断しないので、第１回数及び第２回数に回数を追加しない。その結果、波形検査部３１は駆動信号が急激に変化するスパイクノイズを除いて良否判定できる。
【００６２】
次に上述した液体噴射装置１を用いた脈流の噴射方法について図１０にて説明する。図１０は、液体噴射装置を用いた脈流の噴射方法のフローチャートである。図１０のフローチャートにおいて、ステップＳ１は駆動波形出力開始工程である。この工程では、操作者が噴射スイッチ２１を操作する。次に噴射制御部２８はポンプ制御部３０にポンプ７の駆動 を開始する指示信号を出力する。そして、駆動波形形成部２９が脈流発生部２５に駆動信号を出力する工程である。次にステップＳ２に移行する。
【００６３】
ステップＳ２は初期化工程である。この工程は、計数部３４が第１回数及び第２回数を０回にする工程である。次にステップＳ３に移行する。ステップＳ３は立上り検出工程である。この工程は、計数部３４が第１回数を計数する工程である。次にステップＳ４に移行する。ステップＳ４は立下り検出工程である。この工程は、計数部３４が第２回数を計数する工程である。次にステップＳ５に移行する。
【００６４】
ステップＳ５は経過時間判定工程である。この工程は、ステップＳ３を開始してから経過した時間が駆動周期５５を越えたか否かを計数部３４が判定する工程である。駆動周期内であるときには次にステップＳ３に移行する。経過時間が駆動周期５５を越えたときには次にステップＳ６に移行する。
【００６５】
ステップＳ６はノイズ除去工程である。この工程は、通過間時間６４が判定時間６５より短いか否かを判定し、その結果に基づき、計数部３４が第１回数、第２回数を演算する。そして、通過間時間６４が判定時間６５より短いとき、第１回数及び第２回数からこの駆動信号の波形の回数を削除（減算）する補正を行う工程である。通過間時間６４は駆動周期５５内において複数存在する場合があり、それぞれの通過間時間６４についてこの工程の処理を実施する。次にステップＳ７に移行する。
【００６６】
ステップＳ７は通過回数判定工程である。この工程は、第１回数と第２回数とが共に１回であるときに判定部３５が駆動信号を正常と判定する。第１回数または第２回数が１回以外のときに判定部３５が駆動信号を異常と判定する工程である。判定部３５が駆動信号を正常と判定したとき次にステップＳ８に移行する。判定部３５が駆動信号を異常と判定したとき次にステップＳ９に移行する。
【００６７】
ステップＳ８は終了判定工程である。この工程は、液体２７の噴射を終了するか否かを判定する工程である。操作者が噴射スイッチ２１を操作して、液体２７の噴射を終了する指示信号を制御装置２に入力する。このとき噴射制御部２８が液体２７の噴射を終了することを判断して次にステップＳ１０に移行する。液体２７の噴射を終了する指示信号が制御装置２に入力されないとき噴射制御部２８が継続することを判断して次にステップＳ２に移行する。
【００６８】
ステップＳ９は異常報知工程である。この工程では、警告部３２が警告灯１５を点滅させて操作者に駆動信号の波形が異常であることを報知する。さらに、警告部３２がスピーカー１６に警告音を発声させて操作者に駆動信号の波形が異常であることを報知する。次にステップＳ１０に移行する。
【００６９】
ステップＳ１０は駆動波形出力終了工程である。この工程では、噴射制御部２８が駆動波形形成部２９に駆動信号の出力を停止する指示信号を出力する。そして、駆動波形形成部２９はこの指示信号を入力して脈流発生部２５に対する駆動信号の出力を停止する。さらに、噴射制御部２８はポンプ制御部３０にポンプ７の駆動を停止する指示信号を出力する。ポンプ制御部３０はこの指示信号を入力してポンプ７の駆動を停止する。
【００７０】
このように、ステップＳ５において波形検査部３１が駆動信号を異常であると判定したときに駆動波形形成部２９は駆動信号の出力を停止する。従って、波形検査部３１が１つの駆動周期５５で駆動信号の異常を検出したときに脈流発生部２５の駆動が停止される。従って、異常な駆動信号で圧電素子４５が駆動されて脈流になった液体２７が噴射されることが抑制される。従って、液体噴射装置１が患部を損傷することを抑制できる。以上の工程にて、液体噴射装置１を用いて脈流を噴射する工程が終了する。
【００７１】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、液体噴射装置１は駆動波形形成部２９及び波形検査部３１を備えている。駆動波形形成部２９は所定の駆動周期５５で脈流発生部２５を駆動する駆動信号を出力する。波形検査部３１は駆動信号の波形を検査する。検査するとき、波形検査部３１は第１判定値５６及び第２判定値５７と駆動信号とを比較する。
【００７２】
第２判定値５７には第１判定値５６より小さい値が設定されている。駆動周期５５内において駆動信号が上昇して第１判定値５６を通過する回数を第１回数とする。駆動信号が下降して第２判定値５７を通過する回数を第２回数とする。波形検査部３１は第１回数及び第２回数を計数する。そして、波形検査部３１は駆動周期５５内の第１回数と第２回数とが共に１回であるときに駆動信号を正常と判定する。波形検査部３１は駆動周期５５内の第１回数と第２回数のうち少なくとも一方が１回以外のときに駆動信号を異常と判定する。従って、波形検査部３１は１つの駆動周期５５内の駆動信号で駆動信号を良否判定できる。
【００７３】
（２）本実施形態によれば、駆動信号が上昇して第１判定値５６を通過した後、駆動信号が下降して第２判定値５７を通過するまでの時間を通過間時間６４とする。通過間時間６４が判定時間６５より短いとき、脈流発生部２５は駆動信号の上昇及び下降に追従しない。駆動信号が急激に変化するノイズはスパイクノイズである。波形検査部３１はこの急激な駆動信号の上昇及び下降を異常と判断しないので、第１回数及び第２回数に回数を追加しない。その結果、波形検査部３１は駆動信号が急激に変化するスパイクノイズを除いて良否判定できる。
【００７４】
（３）本実施形態によれば、波形検査部３１が駆動信号を異常であると判定したときに駆動波形形成部２９は駆動信号の出力を停止する。従って、波形検査部３１が１つの駆動周期５５で駆動信号の異常を検出したときに脈流発生部２５の駆動が停止される。従って、液体噴射装置１が異常な駆動信号により液体を噴射することを抑制できる。
【００７５】
（４）本実施形態によれば、液体噴射装置１は脈流になった液体２７を噴射する。従って、液体噴射装置１は脳細胞のように柔らかい細胞組織を切削できる。
【００７６】
（第２の実施形態）
次に、液体噴射装置の一実施形態について図１１及び図１２の駆動信号の波形を示すグラフを用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、駆動周期５５を前期区間と後期区間にわけて良否判定を行う点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【００７７】
図１１及び図１２において縦軸は駆動信号の電圧を示し図中上側が下側より高い電圧となっている。横軸は時間の推移を示し時間は図中左側から右側へ推移する。図１１に示す第６信号推移線６８は駆動波形形成部２９が脈流発生部２５に出力する駆動信号の波形を示している。すなわち、本実施形態では、駆動周期５５が前期区間６９と前期区間６９に続く後期区間７０とで構成されている。計数部３４は前期区間６９における第１回数及び第２回数を計数する。さらに、計数部３４は後期区間７０における第１回数及び第２回数を計数する。
【００７８】
判定部３５は前期区間６９における第１回数と第２回数とが共に１回であるときに駆動信号を正常と判定し、１回以外のときに駆動信号を異常と判定する。さらに、判定部３５は後期区間７０における第１回数と第２回数とが共に０回であるときに駆動信号を正常と判定し、少なくとも一方が０回以外のときに駆動信号を異常と判定する。そして、波形検査部３１は前期区間６９及び後期区間７０の駆動信号を正常と判定するときに駆動周期５５の駆動信号を正常と判定する。
【００７９】
第６信号推移線６８では前期区間６９における第１回数と第２回数とが共に１回である。そして、第６信号推移線６８では後期区間７０における第１回数と第２回数とが共に０回である。このとき、判定部３５は第６信号推移線６８が示す駆動信号を正常と判定する。
【００８０】
図１２に示す第７信号推移線７１は駆動波形形成部２９が脈流発生部２５に出力する駆動信号の波形を示している。第７信号推移線７１では前期区間６９における第１回数が１回であり、第２回数が０回である。そして、第７信号推移線７１は後期区間７０における第１回数が０回であり、第２回数が１回である。このとき、判定部３５は第７信号推移線７１が示す駆動信号を異常と判定する。
【００８１】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、駆動周期５５は前期区間６９と後期区間７０とで構成されている。後期区間７０は前期区間６９に続く区間である。波形検査部３１は前期区間６９における第１回数と第２回数とが共に１回であるときに駆動信号を正常と判定する。そして、波形検査部３１は前期区間６９における第１回数と第２回数のうち少なくとも一方が１回以外のときに駆動信号を異常と判定する。
【００８２】
波形検査部３１は後期区間７０における第１回数と第２回数とが共に０回であるときに駆動信号を正常と判定する。そして、波形検査部３１は後期区間７０における第１回数と第２回数のうち少なくとも一方が０回以外のときに駆動信号を異常と判定する。駆動信号が上昇して下降するタイミングが時間軸で後期区間に移動するのは駆動波形形成部２９が故障する予兆と判断される。従って、駆動信号の上昇と下降とが後期区間７０にあるときには異常と判定することにより故障の予兆を検出できる。
【００８３】
尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態では、ステップＳ３の立上り検出工程とステップＳ４の立下り検出工程とを順番に行った。ステップＳ３の立上り検出工程とステップＳ４の立下り検出工程とを並行して行っても良い。ステップ数が減るので効率良く検査を行うことができる。
【００８４】
（変形例２）
前記第１の実施形態では、ステップＳ５の経過時間判定工程の後でステップＳ６のノイズ除去工程を行った。ステップＳ６のノイズ除去工程はステップＳ４の立下り検出工程とステップＳ５の経過時間判定工程との間に行っても良い。ステップＳ４の立下り検出工程の後であればステップＳ６のノイズ除去工程を行うことができる。
【００８５】
（変形例３）
前記第１の実施形態では、医療用メスはハンドピース部８から脈動した液体２７を噴射するウォータージェットメスであった。他にも、連続的に液体を噴射するウォータージェットメスや高周波電流を流すことにより細胞組織を発熱させて切断する電気メスに制御装置２の形態を応用しても良い。他にも、超音波振動子を用いて金属の刃部を細かく振動させる超音波メスに制御装置２の形態を応用しても良い。これらの場合にも、第１の実施形態と同様に１つの駆動周期５５内の駆動信号で駆動信号を良否判定できる。
【００８６】
（変形例４）
前記第１の実施形態では、波形検査部３１が駆動信号の異常を検出したときに噴射制御部２８が脈流発生部２５及びポンプ７の駆動を停止させた。噴射制御部２８は脈流発生部２５だけを停止させても良く、ポンプ７だけを停止させても良い。他にも、操作者が警告灯１５及びスピーカー１６の報知を受けて液体２７の噴射を停止するか否かの判断をしても良い。構成が簡易になるので、液体噴射装置１を製造し易くできる。
【符号の説明】
【００８７】
１…医療用メスとしての液体噴射装置、２５…脈流発生部、２９…駆動波形形成部、３１…波形検査部、４５…被駆動素子としての圧電素子、５５…駆動周期、５６…第１判定値、５７…第２判定値、６４…通過間時間、６５…判定時間。
【図１】
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【図２】
2018102808.tif 000004
【図３】
2018102808.tif 000005
【図４】
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【図５】
2018102808.tif 000007
【図６】
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【図７】
2018102808.tif 000009
【図８】
2018102808.tif 000010
【図９】
2018102808.tif 000011
【図１０】
2018102808.tif 000012
【図１１】
2018102808.tif 000013
【図１２】
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