(57)【要約】【課題】液体噴射装置の噴射口の移動速度の変化によって、切除深さが安定しないこと。【解決手段】室内容積が変動可能な液体室と、駆動信号に従って、液体室内の容積を変動させる容積変動部と、液体室の代表容積を変更する容積変更部と、液体室から液体を噴射する噴射口を有する噴射管と、容積変動部と容積変更部とを制御することによって液体室内の圧力を調整する制御部とを備える。制御部は、噴射口の移動速度に応じて、代表容積を変更する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内容積が変動可能な液体室と、
駆動信号に従って、前記液体室内の容積を変動させる容積変動部と、
前記液体室の代表容積を変更する容積変更部と、
前記液体室から液体を噴射する噴射口を有する噴射管と、
前記容積変動部と前記容積変更部とを制御することによって前記液体室内の圧力を調整する制御部とを備え、
前記制御部は、前記噴射口の移動速度に応じて、前記代表容積を変更する
液体噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体噴射装置であって、
前記制御部は、前記移動速度が第１の速度の場合、前記代表容積を第１の容積に設定し、前記移動速度が前記第１の速度よりも速い第２の速度の場合、前記代表容積を前記第１の容積よりも小さい第２の容積に設定する
液体噴射装置。
【請求項３】
請求項２に記載の液体噴射装置であって、
前記制御部は、前記移動速度が前記第２の速度よりも速い第３の速度の場合、及び前記第３の速度よりも速い第４の速度の場合、前記代表容積を前記第２の容積よりも小さい第３の容積に設定し、前記移動速度が前記第３の速度の場合と前記第４の速度の場合とで、前記駆動信号の周波数を変更する
液体噴射装置。
【請求項４】
請求項３に記載の液体噴射装置であって、
前記制御部は、前記駆動信号の周波数が第１の周波数の場合、前記駆動信号の最大電圧を第１の電圧に設定し、前記駆動信号の周波数が前記第１の周波数よりも高い第２の周波数の場合、前記駆動信号の最大電圧を前記第１の電圧よりも高い第２の電圧に設定する
液体噴射装置。
【請求項５】
請求項４に記載の液体噴射装置であって、
前記制御部は、前記移動速度が前記第４の速度の場合、前記駆動信号の周波数を前記第２の周波数に、前記駆動信号の最大電圧を前記第２の電圧に設定し、前記移動速度が前記第４の速度よりも速い第５の速度の場合、前記駆動信号の周波数を前記第２の周波数に、前記駆動信号の最大電圧を前記第２の電圧よりも高い第３の電圧に設定する
液体噴射装置。
【請求項６】
室内容積が変動可能な液体室と、
駆動信号に従って、前記液体室内の容積を変動させる容積変動部と、
前記液体室の代表容積を変更する容積変更部と、
前記液体室から液体を噴射する噴射口を有する噴射管と、
前記容積変動部と前記容積変更部とを制御することによって前記液体室内の圧力を調整する制御部とを備え、
前記制御部は、前記噴射口の移動速度に応じて、前記代表容積と、前記駆動信号の周波数および最大電圧の少なくとも一方とを変更する
液体噴射装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までの何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、液体の噴射に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療機器として用いられる液体噴射装置において、噴射口の加速度を測定し、その加速度に基づき液体噴射のモードを選択する手法が知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１４３３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記先行技術は、噴射口の移動速度によって噴射モードを切り替えることで、操作者の意図に沿った切開または切除能力を発揮させる優れたものである。発明者等は、この技術を更に改良して、噴射口の移動速度に応じた切開等の能力の変更を好適に行う方法を見出した。この他、装置の小型化や、低コスト化、省資源化、製造の容易化、使い勝手の向上等が望まれていた。発明者等は、こうした課題についても解決を試みた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題の少なくとも１つを解決するためのものであり、以下の形態として実現できる。
【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、室内容積が変動可能な液体室と；駆動信号に従って、前記液体室内の容積を変動させる容積変動部と；前記液体室の代表容積を変更する容積変更部と；前記液体室から液体を噴射する噴射口を有する噴射管と；前記容積変動部と前記容積変更部とを制御することによって前記液体室内の圧力を調整する制御部とを備え；前記制御部は、前記噴射口の移動速度に応じて、前記代表容積を変更する。この形態によれば、切除深さに関係する代表容積を、噴射口の移動速度に応じて変更するので、噴射口の移動速度に応じて切除能力を調整できる。代表容積とは、容積変動部による容積変動の影響が取り除かれていると見なすことができる容積値のことである。
【０００７】
（２）上記形態において、前記制御部は、前記移動速度が第１の速度の場合、前記代表容積を第１の容積に設定し、前記移動速度が前記第１の速度よりも速い第２の速度の場合、前記代表容積を前記第１の容積よりも小さい第２の容積に設定する。この形態によれば、移動速度が速くなると、切除能力が向上するように代表容積を変更するので、切除深さを安定させることができる。
【０００８】
（３）上記形態において、前記制御部は、前記移動速度が前記第２の速度よりも速い第３の速度の場合、及び前記第３の速度よりも速い第４の速度の場合、前記代表容積を前記第２の容積よりも小さい第３の容積に設定し、前記移動速度が前記第３の速度の場合と前記第４の速度の場合とで、前記駆動信号の周波数を変更する。この形態によれば、移動速度に応じて、切除深さに影響する駆動周波数を変更するので、噴射口の移動速度に応じて切除能力を調整できる。
【０００９】
（４）上記形態において、前記制御部は、前記駆動信号の周波数が第１の周波数の場合、前記駆動信号の最大電圧を第１の電圧に設定し、前記駆動信号の周波数が前記第１の周波数よりも高い第２の周波数の場合、前記駆動信号の最大電圧を前記第１の電圧よりも高い第２の電圧に設定する。この形態によれば、最大電圧の変更による切除深さの調整ができる。
【００１０】
（５）上記形態において、前記制御部は、前記移動速度が前記第４の速度の場合、前記駆動信号の周波数を前記第２の周波数に、前記駆動信号の最大電圧を前記第２の電圧に設定し、前記移動速度が前記第４の速度よりも速い第５の速度の場合、前記駆動信号の周波数を前記第２の周波数に、前記駆動信号の最大電圧を前記第２の電圧よりも高い第３の電圧に設定する。この形態によれば、切除深さの制御が容易になる。第４の速度の場合と第５の速度の場合とで、最大電圧を変更する一方で周波数を変更しないので、最大電圧と周波数との影響を分離できる。この結果、移動速度に対して、適切な最大電圧と周波数とを決定することが容易になり、延いては切除深さの制御が容易になる。
【００１１】
（６）室内容積が変動可能な液体室と；駆動信号に従って、前記液体室内の容積を変動させる容積変動部と；前記液体室の代表容積を変更する容積変更部と；前記液体室から液体を噴射する噴射口を有する噴射管と；前記容積変動部と前記容積変更部とを制御することによって前記液体室内の圧力を調整する制御部とを備え；前記制御部は、前記噴射口の移動速度に応じて、前記代表容積と、前記駆動信号の周波数および最大電圧の少なくとも一方とを変更する。この形態によれば、代表容積に加え、駆動信号の周波数と最大電圧との少なくとも一方を、噴射口の移動速度に応じて変更するので、噴射口の移動速度に応じて切除能力を調整できる。
【００１２】
本発明は、上記以外の種々の形態でも実現できる。例えば、液体噴射方法、医療機器、手術方法、これらの方法を実現するためのプログラム、これらのプログラムを記憶した記憶媒体等の形態で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】液体噴射装置の構成図。
【図２】液体噴射機構の内部構造図。
【図３】駆動波形を示すグラフ。
【図４】噴射処理を示すフローチャート（実施形態１）。
【図５】各パラメーターと移動速度の関係を示すグラフ。
【図６】駆動波形が変化する様子を示すグラフ。
【図７】ピーク電圧と駆動周波数との関係を示すグラフ。
【図８】噴射処理を示すフローチャート（実施形態２）。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施形態１を説明する。図１は、液体噴射装置１０の構成を示す。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、患部を切開または切除する機能を有する。
【００１５】
液体噴射装置１０は、液体噴射機構２０と、液体供給機構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。液体供給機構５０及び液体容器８０は、接続チューブ５１によって互いに接続されている。液体供給機構５０及び液体噴射機構２０は、液体供給流路５２によって互いに接続されている。接続チューブ５１及び液体供給流路５２は、樹脂によって形成されている。接続チューブ５１及び液体供給流路５２は、樹脂以外（例えば金属）の材料によって形成されてもよい。
【００１６】
液体容器８０は、生理食塩水を貯留する。生理食塩水に代えて、純水や薬液であってもよい。液体供給機構５０は、内蔵したポンプの駆動によって、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を介して液体噴射機構２０に供給する。
【００１７】
液体噴射機構２０は、液体噴射装置１０の使用者が手に持って操作する器具である。使用者は、噴射口５８から間欠的に噴射される液体を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。
【００１８】
制御部７０は、液体噴射機構２０に内蔵された脈動発生部３０に、信号ケーブル７２を介して駆動信号を送信する。制御部７０は、制御ケーブル７１を介して液体供給機構５０を制御することによって、脈動発生部３０に供給される液体の流量を制御する。制御部７０には、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、液体供給機構５０を制御して、脈動発生部３０への液体の供給を実行させるとともに、脈動発生部３０に駆動信号を送信して、脈動発生部３０に供給された液体の圧力に脈動を発生させる。脈動発生のメカニズムと、液体噴射機構２０からの液体の噴射の制御との詳細については後述する。
【００１９】
吸引装置６０は、噴射口５８周辺の液体や切除物を吸引するためのものである。吸引装置６０及び液体噴射機構２０は、吸引流路６２によって互いに接続されている。吸引装置６０は、吸引装置６０を動作させるためのスイッチがオンの間、吸引流路６２の内部を常時、吸引する。吸引流路６２は、液体噴射機構２０内を貫通して、噴射管５５の先端近傍において開口する。
【００２０】
吸引流路６２は、液体噴射機構２０の先端から延び出た噴射管５５に覆い被さる。このため、図１のＡ矢視図に示すように、噴射管５５の壁および吸引流路６２の壁は、略同心の円筒を形成する。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から吸引された吸引物が流れる流路が形成される。吸引物は、吸引流路６２を介して吸引装置６０に吸引される。なお、この吸引は、図２を用いて後述する吸引調整機構６５によって調整される。
【００２１】
図２は、液体噴射機構２０の内部構造を示す。液体噴射機構２０は、脈動発生部３０と、入口流路４０と、出口流路４１と、接続チューブ５４と、加速度センサー６９とを内蔵すると共に、吸引力調整機構６５を備える。
【００２２】
脈動発生部３０は、液体供給機構５０から液体供給流路５２を介して液体噴射機構２０に供給された液体の圧力に脈動を発生させる。圧力の脈動が発生した液体は、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から間欠的に噴射される。噴射管５５は、ステンレスによって形成されている。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他の材料によって形成されてもよい。
【００２３】
脈動発生部３０は、図２下部の拡大図に示されるように、第１ケース３１、第２ケース３２、第３ケース３３、ボルト３４、第１の圧電素子３５ａ、第２の圧電素子３５ｂ、補強板３６、ダイアフラム３７、パッキン３８、入口流路４０及び出口流路４１を備える。第１ケース３１は筒状部材である。第１ケース３１は、一方の端部に第２ケース３２が接合され、他方の端部に第３ケース３３がボルト３４で固定されることによって、全体が密閉されている。第１ケース３１の内部に形成される空間に、第１及び第２の圧電素子３５ａ，３５ｂが配置されている。
【００２４】
第１及び第２の圧電素子３５ａ，３５ｂは、積層型圧電素子である。第１及び第２の圧電素子３５ａ，３５ｂは、互いの積層方向における端部が接着されて直列に結合する。第１の圧電素子３５ａの他端は、補強板３６を介してダイアフラム３７に固着している。第２の圧電素子３５ｂの他端は、第３ケース３３に固着している。ダイアフラム３７は、金属薄膜によって作製されている。ダイアフラム３７の周縁部は、第１ケース３１に固着し、且つ第１ケース３１と第２ケース３２とに挟み込まれる。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。
【００２５】
信号ケーブル７２は、液体噴射機構２０の後端部２２から挿入される。信号ケーブル７２は、２本の電極線７４ａと、２本の電極線７４ｂと、１本の加速度センサー用信号線７６とを収容する。電極線７４ａは、脈動発生部３０内の第１の圧電素子３５ａに接続される。電極線７４ｂは、脈動発生部３０内の第２の圧電素子３５ｂ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７４ａ，７４ｂを介して第１及び第２の圧電素子３５ａ，３５ｂに送信される。第１及び第２の圧電素子３５ａ，３５ｂは、駆動信号に基づいて伸縮する。
【００２６】
液体室３９は、第１及び第２の圧電素子３５ａ，３５ｂの伸縮によって容積が変動する。第１の圧電素子３５ａは、液体を間欠的に噴射させるために伸縮する。第２の圧電素子３５ｂは、液体室３９の代表容積を変動させるために伸縮する。本実施形態における代表容積とは、第１の圧電素子３５ａに電圧が印加されていない状態における液体室３９の容積のことである。
【００２７】
第２ケース３２には、液体が流入する入口流路４０が接続される。入口流路４０は、Ｕ字状に曲げられ、液体噴射機構２０の後端部２２に向かって延びる。入口流路４０には、液体供給流路５２が接続されている。液体供給機構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。
【００２８】
第１の圧電素子３５ａが所定の周波数で伸縮すると、ダイアフラム３７が振動する。ダイアフラム３７が振動すると、液体室３９の容積が変動し、液体室内の液体の圧力が脈動する。加圧された液体は、液体室３９に接続された出口流路４１から流出する。
【００２９】
出口流路４１には、金属製の接続チューブ５４を介して噴射管５５が接続されている。出口流路４１に流出した液体は、接続チューブ５４、噴射管５５を通って噴射口５８から噴射する。
【００３０】
吸引力調整機構６５は、吸引流路６２が吸引口６４から液体等を吸引する力を調整するためのものである。吸引力調整機構６５は、操作部６６と孔６７とを備える。孔６７は、吸引流路６２と操作部６６とを繋ぐ貫通孔である。使用者が液体噴射機構２０を把持した手の指で孔６７を開閉すると、その開閉度合いによって、孔６７を介して吸引流路６２内に流入する空気の量が調整され、延いては吸引口６４の吸引力が調整される。吸引力の調整は、吸引装置６０による制御によって実現してもよい。
【００３１】
液体噴射機構２０は、加速度センサー６９を備える。加速度センサー６９は、ピエゾ抵抗型３軸加速度センサーである。この３軸は、図２に示されるＸＹＺの各軸である。Ｘ軸は、孔６７の貫通方向と平行であり、上向きが正の向きである。Ｚ軸は、噴射管５５の長軸方向と平行であり、液体が噴射される向きを負の向きとする。Ｙ軸は、Ｘ軸およびＺ軸を基準に、右手系によって定義される。
【００３２】
加速度センサー６９は、図２に示されるように、液体噴射機構２０の先端部２４付近に配置される。測定結果は、加速度センサー用信号線７６を介して制御部７０に入力される。
【００３３】
図３は、第１の圧電素子３５ａに入力される駆動信号の波形（以下「駆動波形」という）を示すグラフである。縦軸は電圧を、横軸は時間を示す。駆動波形は、サインカーブの組み合わせによって記述される。駆動波形のピーク電圧および周波数は、噴射処理（図４と共に後述）によって変化する。
【００３４】
第１の圧電素子３５ａは、駆動信号の電圧値が高くなると液体室３９の体積が収縮するように変形する。駆動信号が繰り返し入力されることによって、この収縮が繰り返し発生する。この結果、液体が間欠的に噴射される。
【００３５】
図４は、噴射処理を示すフローチャートである。噴射処理は、フットスイッチ７５が踏まれている間、制御部７０によって繰り返し実行される。初めに、噴射口５８の速度Ｓを算出する（ステップＳ１００）。ここでいう速度Ｓとは、ＸＹ平面における速度の絶対値のことである。つまり、Ｚ軸方向の速度を無視した速度の絶対値である。速度Ｓは、加速度センサー６９によって測定される３軸の加速度に基づき算出する。
【００３６】
速度Ｓは、患部の切除深さに影響するパラメーターとして算出される。患部の各局所領域に対して単位時間当たりに作用する切除能力は、噴射口５８と患部との移動速度に影響されるからである。患部が患者の呼吸等に伴い移動している場合を考慮し、速度Sを患部と噴射口５８との移動速度として扱っても良いが、本実施形態においては、患部は静止しているという仮定に基づき、速度Ｓを患部と噴射口５８との移動速度として取り扱う。
【００３７】
続いて、算出した速度Ｓに基づき、各パラメーターを決定し（ステップＳ２００）、決定したパラメーターに基づき制御を実行する（ステップＳ３００）。ここでのパラメーターとは、代表容積、駆動周波数およびピーク電圧のことである。
【００３８】
図５は、各パラメーターと速度Ｓとの関係を示すグラフである。図５の（Ａ）は代表容積を、図５の（Ｂ）は駆動周波数を、図５の（Ｃ）はピーク電圧を縦軸に示す。横軸は、速度Ｓで共通であり、図５の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）でスケールが一致している。
【００３９】
図５に示されるように、Ｓａ≦速度Ｓ≦Ｓｂ、Ｓｂ≦速度Ｓ≦Ｓｃ、Ｓｃ≦速度Ｓ≦Ｓｄの各速度範囲において、値が変化するパラメーターがそれぞれ異なる。つまり、Ｓａ、Ｓｂ及びＳｃは、変更するパラメーターを切り替えるための閾値として予め決定された速度である。
【００４０】
速度Ｓ≦Ｓａの場合、代表容積は最大値であるＢｍａｘに、駆動周波数は最小値であるＦｍｉｎに、ピーク電圧は最小値であるＶｍｉｎに固定される。このようにパラメーターが設定された場合、切除能力は最も低くなる。
【００４１】
Ｓａ≦速度Ｓ≦Ｓｂの場合、駆動周波数はＦｍｉｎに、ピーク電圧はＶｍｉｎに固定される一方、代表容積は速度Ｓの増加に対して線形に減少する。速度Ｓ＝Ｓｂの場合、代表容積は、最小値であるＢｍｉｎに設定される。
【００４２】
Ｂｍａｘ及びＢｍｉｎは、ダイアフラム３７に掛かる力が大きくなり過ぎないように設定される。Ｂｍｉｎについては、第１の圧電素子３５ａの伸縮によって、ダイアフラム３７が液体室３９の対面する部位に接触しないことも条件にして設定される。
【００４３】
代表容積が小さくなると、第１の圧電素子３５ａによる容積変動の振幅が同じであっても、その容積変動の変動比率が大きくなる。変動比率とは、容積変動における最大容積を最小容積で割った値のことである。容積変動の比率が大きくなると、液体室３９内の圧力変動が大きくなる。液体室３９内の圧力変動が大きくなると、液体が勢いよく噴射されるので、切除能力が高くなる。この結果、速度Ｓが速くなることによって単位面積当たりに作用する切除能力が低下しても、その低下が相殺され、切除深さが安定する。なお、ここでいう相殺とは、速度Ｓが変化しても切除深さを全く変化させないことに限られず、速度Ｓが変化することによる影響の少なくとも一部を減殺することを含む。
【００４４】
Ｓｂ≦速度Ｓ≦Ｓｃの場合、代表容積はＢｍｉｎに、ピーク電圧はＶｍｉｎに固定される一方、駆動周波数は速度Ｓの増加に対して線形に増加する。速度Ｓ＝Ｓｃの場合、駆動周波数は、最大値であるＦｍａｘに設定される。Ｆｍｉｎは、切除能力が低くなり過ぎないように、且つ間欠的な噴射が実現されるように設定される。Ｆｍａｘは、液体供給機構５０から液体室３９に供給される流量が欠乏せず、間欠的な噴射が実現される最大の周波数に設定される。このように駆動周波数が変更されると、駆動波形が変化する。
【００４５】
図６は、駆動波形が変更される様子を示すグラフである。縦軸は電圧を、横軸は時間を示す。図６は、３つの駆動波形を例示する。曲線Ｊは、駆動周波数がＦｍｉｎに、ピーク電圧がＶｍｉｎに設定された場合の駆動波形を示す。つまり曲線Ｊは、先述した速度Ｓ≦Ｓｂの場合の駆動波形を示す。曲線Ｂは、駆動周波数がＦｍａｘに、ピーク電圧がＶｍｉｎに設定された場合の駆動波形を示す。つまり曲線Ｂは、先述した速度Ｓ＝Ｓｃの場合の駆動波形を示す。曲線Ｃは、駆動周波数がＦｍａｘに、ピーク電圧がＶｍａｘに設定された場合の駆動波形を示す。つまり曲線Ｃは、後述する速度Ｓ≧Ｓｄの場合の駆動波形を示す。
【００４６】
駆動周波数が大きくなると、単位時間当たりに液体が噴射される回数が多くなる。この結果、切除能力が高くなり、速度Ｓが大きくなっても切除深さが安定する。さらに、本実施形態の場合、図６に示されるように、駆動周波数が大きくなると、立ち上がり時間が短くなる。立ち上がり時間とは、駆動信号の電圧値がゼロからピークに達するまでの時間のことである。立ち上がり時間が短くなると、液体室３９の収縮が短時間で実行される。この結果、液体が勢いよく噴射されるので、切除能力が高くなり、速度Ｓが速くなっても切除深さが安定する。
【００４７】
Ｓｃ≦速度Ｓ≦Ｓｄの場合、代表容積はＢｍｉｎに、駆動周波数はＦｍａｘに固定される一方、ピーク電圧は、速度Ｓの増加に対して線形に増加する。Ｓｄ≦速度Ｓの場合、ピーク電圧は最大値のＶｍａｘに固定され、代表容積はＢｍｉｎに、駆動周波数はＦｍａｘに固定される。Ｖｍｉｎは、切除能力が低くなり過ぎないように設定される。Ｖｍａｘは、第１の圧電素子３５ａの負荷が大きくなり過ぎないように設定される。
【００４８】
ピーク電圧が大きくなると、先述した容積変動の比率が大きくなる。容積変動の比率が大きくなると、先述したように切除能力が高くなり、速度Ｓが速くなっても切除深さが安定する。
【００４９】
以上に説明したように、速度Ｓが増加するに連れて、切除能力が向上するように代表容積を変化させることによって、切除深さを安定させることができる。さらに、代表容積が最大値に達した場合には、駆動周波数およびピーク電圧を変化させることによって、切除深さを安定させることができる。
【００５０】
本実施形態によれば、各パラメーター（代表容積、駆動周波数およびピーク電圧）を変更する速度Ｓの範囲が分離されているので、各速度範囲において、各パラメーターの値を決定することが容易である。なお、駆動周波数およびピーク電圧を変更する速度Ｓの範囲が分離されているので、駆動波形のピーク点は、駆動波形が変化する際、図６に示されるようにＬ字型の軌跡を描く。
【００５１】
図７は、ピーク電圧と駆動周波数との関係を示すグラフである。既に説明した通りピーク電圧は、駆動周波数が変化する速度Ｓの範囲においては変化せず、駆動周波数がＦｍａｘに設定される速度Ｓの範囲において変化する。
【００５２】
図５及び図７に示されたＳ１〜Ｓ５は特許請求の範囲における第１〜第５の速度、Ｂ１〜Ｂ３は第１〜第３の容積、Ｆ１，Ｆ２は第１，第２の周波数、Ｖ１〜Ｖ３は第１〜第３の電圧の一例である。実施形態における第１の圧電素子３５ａ及びダイアフラム３７は、特許請求の範囲における容積変動部の一例である。
【００５３】
実施形態２を説明する。実施形態２は、図４に示された噴射処理に代えて、図８に示された噴射処理を実行する。ハードウエア構成については、実施形態１と同じなので説明を省略する。実施形態２の噴射処理におけるステップＳ１００及びステップＳ３００は、実施形態１と同じなので、説明を省略する。実施形態２においては、実施形態１のステップＳ２００に代えて、ステップＳ２１０〜ステップＳ２５５を実行する。
【００５４】
速度Ｓを算出（ステップＳ１００）した後、算出した速度Ｓに基づき代表容積を決定する（ステップＳ２１０）。代表容積の決定手法は、実施形態１と同じである。次に、代表容積が最小値（Ｂｍｉｎ）に設定されたかを判定する（ステップＳ２２０）。
【００５５】
代表容積が最小値以外の値に設定された場合（ステップＳ２２０、ＮＯ）、駆動周波数を最小値（Ｆｍｉｎ）に設定し（ステップＳ２３５）、ピーク電圧を最小値（Ｖｍｉｎ）に設定する（ステップＳ２５５）。代表容積が最小値以外の値に設定されていることは、代表容積の変更による切除能力の向上に余力があることを意味する。よって、駆動周波数やピーク電圧の値を変更することによって切除能力を向上させる必要がないので、駆動周波数とピーク電圧とを最小値に設定する。
【００５６】
一方、代表容積が最小値に設定された場合（ステップＳ２２０、ＹＥＳ）、速度Ｓに基づき駆動周波数を決定する（ステップＳ２３０）。代表容積が最小値に設定されたということは、代表容積の変更による切除能力の向上に余力がないことを意味する。そこで、駆動周波数の値を変更することによって切除能力を向上させるために、ステップＳ２３０を実行する。
【００５７】
続いて、駆動周波数が最大値に設定されたかを判定する（ステップＳ２４０）。駆動周波数が最大値以外の値に設定された場合（ステップＳ２４０、ＮＯ）、ピーク電圧を最小値に設定する（ステップＳ２５５）。一方、駆動周波数を最大値以外の値に設定した場合（ステップＳ２４０、ＹＥＳ）、速度Ｓに基づきピーク電圧を決定する（ステップＳ２５０）。このようにピーク電圧を決定するのは、代表容積との関係に基づき駆動周波数を設定する場合と同様な理由による。実施形態２によっても、実施形態１と同じ制御結果を得ることができる。
【００５８】
本発明は、本明細書の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現できる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、先述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、先述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことができる。その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除できる。例えば、以下のものが例示される。
【００５９】
駆動波形を変化させなくてもよい。つまり、切除能力の調整を、代表容積の変更のみによって実現してもよい。駆動波形を変更させない構成を採用すれば、制御部の構成を簡素化できる。
【００６０】
代表容積は、第１の圧電素子による容積変動の影響が取り除かれていると見なすことができる値であれば、どのような値でもよい。例えば、第１の圧電素子による容積変動における容積の平均値でもよいし、最大値でもよい。
【００６１】
代表容積を変更する手法は、第２の圧電素子以外を用いたものでもよい。例えば、液体室に別部材を挿入し、挿入深さを調整することによって代表容積を変更してもよい。或いは、液体室内におけるダイアフラムとの対面部位に、圧電素子を配置し、伸縮させることによって代表容積を変更してもよい。
２つの圧電素子を同心円の二重構造にしたものを利用して、代表容積を変更してもよい。具体的な構造としては、例えば、外側の圧電素子の上端から吊り下げられたポットに内側の圧電素子を収納してもよい。この構造によれば、外側の圧電素子を伸長させてダイアフラムを押し上げても、内側の圧電素子とダイアフラムの距離は変わらないので、内側の圧電素子を容積変動部として、外側の圧電素子を容積変更部として機能させてもよい。
上記の二重構造の圧電素子を利用する形態において、外側の圧電素子の機能と内側の圧電素子の機能とを入れ替えてもよい。
【００６２】
代表容積、駆動周波数およびピーク電圧は、関数を用いて決定してもよい。
代表容積を変動させる速度範囲と、駆動周波数を変動させる速度範囲とが重複してもよいし、駆動周波数を変動させる速度範囲と、ピーク電圧を変動させる速度範囲とが重複してもよい。或いは、代表容積を変動させる速度範囲に、駆動周波数を変動させる速度範囲とピーク電圧を変動させる速度範囲とが重複してもよい。
駆動波形は、サインカーブの組み合わせでもなくてもよく、例えば、ステップ的に増減させてもよい。
代表容積、駆動周波数及びピーク電圧のそれぞれと噴射口の速度との関係は、曲線的に規定してもよいし、ステップ的に規定してもよい。
立ち上がり時間を固定したまま、駆動周波数を変化させてもよい。つまり、駆動信号の電圧がピークからゼロに至るまでの時間を変更することによって、駆動周波数を変化させてもよい。このようにすれば、移動速度に対して駆動周波数を決定する際に、立ち上がり時間の変化による影響を除外できるので、駆動周波数の決定が容易になる。
【００６３】
噴射口の速度は、例えば、噴射口の先端に設置した加速度センサーによって算出してもよい。この場合、算出結果がより正確になると考えられる。
或いは、画像処理を用いて、噴射口の速度を算出してもよい。例えば、噴射口の先端にマーカーを設置し、カメラでマーカーの移動を捉えることによって、噴射口の速度を算出してもよい。
ロボットが液体噴射装置を操作する場合、噴射口の速度は、ロボットが把握できるので、算出する必要はなく、その把握される値を用いてもよい。
患部の移動速度を加味して、噴射口の移動速度を算出してもよい。患部の移動速度の測定は、呼吸や脈拍による動きを予測したり測定したりすることによって実現してもよい。
【００６４】
加速度センサーのタイプは、静電容量型でも熱検知型でもよい。
また、加速度に限らず速度を間接もしくは直接検出できるセンサーでもよい。
液体噴射装置は、医療機器以外に利用されてもよい。
例えば、液体噴射装置は、噴射した液体によって汚れを除去する洗浄装置に利用されてもよい。
液体噴射装置は、噴射した液体によって線などを描く描画装置に利用されてもよい。
液体噴射の方式は、レーザー光を用いたものでもよい。レーザー光を用いる噴射方式は、例えば、液体にレーザー光を間欠的に照射し、液体を気化させることによって生じる圧力変動を利用したものでもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１０…液体噴射装置
２０…液体噴射機構
２２…後端部
２４…先端部
３０…脈動発生部
３１…第１ケース
３２…第２ケース
３３…第３ケース
３４…ボルト
３５ａ…第１の圧電素子
３５ｂ…第２の圧電素子
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…液体供給機構
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
６９…加速度センサー
７０…制御部
７１…制御ケーブル
７２…信号ケーブル
７４ａ…電極線
７４ｂ…電極線
７５…フットスイッチ
７６…加速度センサー用信号線
８０…液体容器
【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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