(57)【要約】【課題】操作性がよく、安全性が高い流体噴射装置を実現する。【解決手段】流体噴射装置１は、操作部である脈動発生部３０と、流体の噴射と非噴射を制御できる噴射スイッチ４６と、所定の噴射モードを選択できる噴射モード選択手段１２０と、脈動発生部３０の操作加速度を検出する加速度センサー４０と、噴射スイッチ４６の入力信号と、選択された噴射モードに基づき設定された設定加速度と、加速度センサー４０によって検出された操作加速度と、によって、パルス流体の噴射を制御する制御手段１００と、を有する。このことにより、操作者が脈動発生部３０を操作するときの動きを検出した操作加速度と、設定加速度とを比較して流体の噴射を制御するので、広範囲を浅く切りたい場合や、狭範囲を適切な深さで切りたい場合など、それぞれに操作者が意図する適切な切開または切除を行うことができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を供給する流体供給手段と、
前記流体供給手段から供給される流体が連通する操作部と、
前記操作部を連通する流体を噴射する流体噴射管と、
前記操作部の操作加速度を検出する加速度センサーと、
噴射モードに基づき設定された設定加速度と、前記加速度センサーによって検出された操作加速度とを用いて流体の噴射を制御する制御手段と、を有し、
前記噴射モードは、
対象物の第１の範囲に流体を噴射するための第１のモードと、
対象物の前記第１の範囲に比べて狭い第２の範囲に流体を噴射するための第２のモードと、を含み、
前記第１のモードの場合、前記制御手段は、前記操作加速度が前記設定加速度よりも大きいときに流体を噴射させ、かつ、前記操作加速度が前記設定加速度以下のときに流体の噴射を停止させる、流体噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の流体噴射装置において、
前記第２のモードの場合、前記制御手段は、前記操作加速度が前記設定加速度よりも小さいときに流体を噴射させ、かつ、前記操作加速度が前記設定加速度以上のときに流体の噴射を停止させる、流体噴射装置。
【請求項３】
流体を供給する流体供給手段と、
前記流体供給手段から供給される流体が連通する操作部と、
前記操作部を連通する流体を噴射する流体噴射管と、
前記操作部の操作加速度を検出する加速度センサーと、
噴射モードに基づき設定された設定加速度と、前記加速度センサーによって検出された操作加速度とを用いて流体の噴射を制御する制御手段と、を有し、
前記噴射モードは、
対象物の第１の範囲に流体を噴射するための第１のモードと、
対象物の前記第１の範囲に比べて狭い第２の範囲に流体を噴射するための第２のモードと、を含み、
前記第２のモードの場合、前記制御手段は、前記操作加速度が前記設定加速度よりも小さいときに流体を噴射させ、かつ、前記操作加速度が前記設定加速度以上のときに流体の噴射を停止させる、流体噴射装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の流体噴射装置において、
流体の噴射の可否の情報を出力する情報出力手段をさらに有する、
ことを特徴とする流体噴射装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の流体噴射装置において、
前記操作部は、パルス流体を発生させる脈動発生部を含み、
前記制御手段は、パルス流体の噴射を制御する、
ことを特徴とする流体噴射装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の流体噴射装置を備える、医療機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体噴射装置、流体噴射方法と、この流体噴射装置を用いた医療機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、加圧流体を噴射して組織を切断する流体噴射切断制御システムが知られている。この流体噴射切断制御システムでは、流体の噴射力をポンプの出力（圧力）で制御している。このポンプの圧力制御方法としては、ポンプまたはエンド・エフェクターの流量や圧力をモニターするセンサーを付加する方法、操作者がフットスイッチを用いて出力変更指令をコンソールに入力する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１９８４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような特許文献１によれば、エンド・エフェクターを手で持って狙った組織の切除を行う場合、噴射力は制御できるが、エンド・エフェクターの動かし方によっては切除の程度が変わってしまう。例えば、比較的広範囲を浅く切りたい場合には、エンド・エフェクターをこまめに動かす必要があるが、エンド・エフェクターの動きを止めてしまうと必要以上に深く切れてしまうことがある。逆に、特定の狭い部分を切除する場合には、手が振れてしまうと、切除したい部位以外に噴射した流体が当たって切除してしまうことがあり、操作者の意図に沿った切除や切開ができないという課題がある。
【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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例に係る流体噴射装置は、流体を噴射させて対象物の切開または切除を行う流体噴射装置であって、流体を供給する流体供給手段と、前記流体供給手段から供給される流体が連通する操作部と、前記操作部を連通する流体を噴射する流体噴射管と、所定の噴射モードを選択させる噴射モード選択手段と、前記操作部の操作加速度を検出する加速度センサーと、選択された前記噴射モードに基づき設定された設定加速度と、前記加速度センサーによって検出された操作加速度とを用いて流体の噴射を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
ここで、噴射モードの選択とは、例えば、広範囲の切除または切開を行うモードか、狭範囲の切除または切開を行うモードか、を選択することをさす。
【０００７】
本適用例によれば、操作者が操作部を操作するときの動きを加速度センサーで操作加速度として検出し、選択された噴射モードに基づき設定された設定加速度と、操作加速度とによって、流体の噴射または非噴射を制御する。従って、広範囲を浅く切りたい場合、狭範囲を適切な深さで切りたい場合、それぞれに操作者が意図する適切な切開または切除を行うことができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例に係る流体噴射装置は、前記所定の噴射モードは、前記対象物の広い範囲を切開または切除する広範囲モードを含み、前記制御手段は、前記広範囲モードが選択される場合において、前記操作加速度が前記設定加速度よりも大きいときに流体を噴射し、かつ、前記操作加速度が前記設定加速度以下のときに流体の噴射を停止する、ことが好ましい。
【０００９】
このようにすれば、比較的広範囲を浅く切りたい場合に、操作加速度が設定加速度以上のとき、例えば、操作部をこまめに早く動かすと流体を噴射し、手の動きを遅く、または止めてしまうと流体の噴射が止まるので、同じ場所で噴射を継続させることがなく、必要以上に深く切れてしまうことを防止できる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例に係る流体噴射装置は、前記所定の噴射モードは、前記対象物の狭い範囲を切開または切除する狭範囲モードを含み、前記制御手段は、前記狭範囲モードが選択される場合において、前記操作加速度が前記設定加速度よりも小さいときに流体を噴射し、かつ、前記操作加速度が前記設定加速度以上のときに流体の噴射を停止する、ことが好ましい。
【００１１】
特定の部位の切除を行う場合に、操作加速度が設定加速度以下のとき、例えば、操作部の動きが小さい場合に切除可能となり、仮に、手が振れて大きな動きになって操作加速度が設定加速度以上と判定した場合には噴射を停止することで、意図しない部位の切除を防止することができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例に係る流体噴射装置は、選択された前記噴射モードと、前記設定加速度と、前記操作加速度とを用いて、流体の噴射の可否の情報を出力する情報出力手段をさらに有する、ことが好ましい。
ここで、情報出力手段としては、例えば、音声による出力や、光または画面表示等の視認可能な出力手段がある。
【００１３】
例えば、情報出力手段から音声などの出力があるときに噴射させ、手の動きを止めると噴射を停止させることができる。つまり、ある操作加速度の範囲で操作する場合、音や光や画面表示などで使用者に噴射に適した状態か適さない状態かを知らせることができ、情報出力手段の出力に合わせて使用者が噴射スイッチを制御できるので、操作者は意図した噴射条件で操作することができる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例に係る流体噴射装置は、前記操作部は、パルス流体を発生させる脈動発生部であり、前記制御手段は、パルス流体の噴射を制御する制御手段である、ことが好ましい。
【００１５】
操作部をパルス流体を発生する脈動発生部とすることで、小型で操作しやすい形態を実現できる。また、対象物の切除や切開を行う場合の流体の噴射形態としては、連続流（ジェット流と呼ぶことがある）と、パルス流がある。パルス流は、連続流と比較して少量の流体で生体組織を選択的に切除・切開・破砕することが可能であるなど優れた特性を有している。このように、パルス流を用いる場合においても、操作者が操作部（脈動発生部）を操作するときの動きを加速度センサーで検出し、選択された噴射モードに基づき設定された設定加速度と、操作加速度によって、パルス流体の噴射または非噴射を制御する。従って、広範囲を浅く切りたい場合、狭範囲を適切な深さで切りたい場合、それぞれに操作者が意図する適切な切開または切除を行うことができる。
【００１６】
［適用例６］本適用例に係る医療機器は、上記適用例のいずれかに記載の流体噴射装置を備える、ことを特徴とする。
【００１７】
本適用例の医療機器は、生体組織の切除や切開を行う手術具として用いることに適しており、操作部を手に持って操作する場合、操作部の動きを加速度センサーで検出し、選択された噴射モードに基づき設定された設定加速度と比較して流体の噴射を制御する。従って、広範囲を浅く切りたい場合、狭範囲を適切な深さで切りたい場合、それぞれに操作者が意図する適切な切開または切除を行うことができ、操作をしやすくし、かつ、安全性を高めることができる。
【００１８】
［適用例７］本適用例に係る流体噴射方法は、流体を噴射させて対象物の切開または切除を行う流体噴射方法であって、流体を供給することと、所定の噴射モードを選択させることと、ユーザーが把持する操作部の加速度を検出することと、選択された前記噴射モードに基づき設定された設定加速度と、検出された前記操作加速度とを用いて、前記供給される流体の噴射を制御することと、を含むことを特徴とする。
【００１９】
本適用例によれば、操作者が操作部を操作するときの動き（操作加速度）を検出し、選択された噴射モードに基づき設定された設定加速度と操作加速度とを比較して、流体の噴射を制御する。従って、例えば、広範囲を浅く切りたい場合、狭範囲を適切な深さで切りたい場合、それぞれに操作者が意図する適切な切開または切除を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態１に係る流体噴射装置の概略を示す構成図。
【図２】制御手段の主要構成を示す構成説明図。
【図３】表１のアルゴリズムに基づく流体噴射の具体的な１例を示す説明図。
【図４】表２のアルゴリズムに基づく流体噴射の具体的な１例を示す説明図。
【図５】実施形態２に係る流体噴射装置の概略を示す構成図。
【図６】実施形態２に係る脈動発生部の構成を示す断面図。
【図７】実施形態２に係る制御手段の主要構成を示す構成説明図。
【図８】圧電素子に入力する電圧波形の１例。
【図９】表３のアルゴリズムに基づくパルス流噴射の具体的な１例を示す説明図。
【図１０】表４のアルゴリズムに基づくパルス流噴射の具体的な１例を示す説明図。
【図１１】実施形態３に係る制御手段の主要構成を示す構成説明図。
【図１２】表５のアルゴリズムに基づく流体噴射の具体的な１例を示す説明図。
【図１３】表６のアルゴリズムに基づく流体噴射の具体的な１例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
なお、以下の説明で参照する図は、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材ないし部分の縦横の縮尺は実際のものとは異なる模式図である。
（実施形態１）
【００２２】
図１は、実施形態１に係る流体噴射装置１の概略を示す構成図である。図１において、流体噴射装置１は、流体を収容する流体容器２から第１接続チューブ３を介して流体を吸引する流体供給手段１０と、流体供給手段１０から供給された流体を噴射させる流体噴射管５０と、流体噴射管５０と流体供給手段１０とを接続する第２接続チューブ４と、流体の噴射を制御する制御手段１００と、から構成されている。
【００２３】
ここで、流体供給手段１０は、ポンプであって、ポンプの形式は特には限定されない。流体噴射管５０の先端部には、流路径が縮小された流体噴射開口部５６を有するノズル５５が挿着されており、流体供給手段１０の供給圧力をノズル５５によってさらに高め、流体噴射開口部５６から高速噴射が可能となっている。よって、流体噴射管５０は、流体噴射に伴う変形や、操作する場合の変形がない程度の剛性を有し、第２接続チューブ４は、自由な操作を可能にする程度の柔軟性を有していることが望ましい。
【００２４】
流体噴射管５０と第２接続チューブ４の接続部は、操作者が手で握りやすい形状や重量を有する操作部２０が設けられている（図１では簡略化して表している）。
【００２５】
操作部２０には、操作部２０の動きを検出する加速度センサー４０と、噴射または非噴射の指令を使用者が入力する噴射スイッチ４５と、が装着されている。加速度センサー４０は、流体噴射管５０の軸方向に対して垂直方向の平面の動きの加速度（以降、操作加速度と表す）を検出することが可能な少なくとも２軸が検出できるものを使用する。なお、加速度センサー４０の装着位置は、図示した位置に限らず、操作部２０の任意の位置や流体噴射管５０の任意位置であってもよい。また、噴射スイッチ４５の装着位置は、操作者が操作しやすい任意位置を選択できる。噴射スイッチ４５は、噴射を指令する場合はＯＮが入力され、非噴射を指令する場合はＯＦＦが入力される。噴射スイッチ４５は、入力されるＯＮ，ＯＦＦに応じて指令信号を出力する。
【００２６】
制御手段１００は、加速度センサー４０の検出信号、噴射スイッチ４５からの入力信号を受信し、その信号に基づき流体供給手段１０の駆動を制御することで、流体噴射を制御する。なお、制御手段１００には、噴射モード選択手段１２０が設けられている。噴射モード選択手段１２０は、広範囲の切開・切除の噴射モード（広範囲モード）か、狭範囲の切開・切除の噴射モード（狭範囲モード）か、を使用者に選択させるスイッチまたはダイヤルからなる。なお、噴射モード選択手段１２０の取り付け位置は、制御手段１００以外でもよく、操作部２０の任意位置または単独配置にしてもよい。制御手段１００の詳しい構成については、図２を参照して説明する。
【００２７】
図２は、制御手段１００の主要構成を示す構成説明図である。制御手段１００は、流体噴射装置１の全体制御を行う制御回路１０１と、流体供給手段１０の駆動制御（流体の噴射または非噴射を制御）する流体供給手段駆動回路１０３と、加速度センサー４０による操作加速度検出信号を受信するセンサー信号受信回路１０２と、を有している。
【００２８】
制御回路１０１には、噴射スイッチ４５からの入力信号を処理する回路と、噴射モード選択手段１２０からの入力信号を処理する回路と、噴射モードに基づきあらかじめ設定しておく設定加速度を記憶する記憶回路等を有している（図示は省略）。
【００２９】
制御回路１０１は、噴射スイッチ４５からの噴射または非噴射の入力と、噴射モード選択手段１２０によって選択された噴射モードで流体噴射が可能な状態に制御し、加速度センサー４０で検出した操作加速度と、設定されている設定加速度の大小を判定して、その判定結果に基づき流体供給手段１０の駆動を制御する。
【００３０】
続いて、実施形態１に係る流体噴射の制御方法について図面を参照して説明する。
まず、噴射モード選択手段１２０で広範囲モードを選択した場合の制御方法について説明する。
表１は、広範囲モードにおける流体噴射の制御アルゴリズムを表し、図３は、表１のアルゴリズムに基づく流体噴射の具体的な１例を示す説明図である。表１と図３を参照して説明する。なお、あらかじめ設定する設定加速度をα０、加速度センサー４０で検出した操作加速度をαとする。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
加速度センサー４０では、噴射の可否に限らず（つまり、操作の有無に限らず）、操作部２０の加速度を検出している。ここで、噴射スイッチ４５をＯＮしている間において、α０＜αのときには流体供給手段１０を駆動（ＯＮ）し、α０＞αのときには流体供給手段１０を停止（ＯＦＦ）する。噴射スイッチ４５がＯＦＦの場合には、α０＜α、α０＞αの両方の状態において、流体供給手段１０の駆動を停止する。つまり、噴射スイッチ４５の信号がＯＮ、且つ操作加速度αが設定加速度α０よりも大きいときに流体を噴射し、噴射スイッチ４５の信号がＯＮ、且つ操作加速度αが設定加速度α０よりも小さいときに流体噴射を停止する。
なお、α０＝αの場合は、安全性を優先して流体供給手段２０は停止（ＯＦＦ）を設定することが好ましい。
【００３３】
以上のような制御方法によれば、比較的広範囲を浅く切りたい場合に、操作加速度αと設定加速度α０を比較判定して流体噴射か非噴射かを制御することから、操作部２０をこまめに早く動かすと流体を噴射し、手の動きを遅くまたは止めてしまうと流体の噴射が止まるので、同じ場所で噴射を継続してしまうことがなく、必要以上に深く切れてしまうことを防止できる。
【００３４】
次に、噴射モード選択手段１２０で狭範囲モードを選択した場合の制御方法について説明する。
表２は、狭範囲モードにおける流体噴射の制御アルゴリズムを表し、図４は、表２のアルゴリズムに基づく流体噴射の具体的な１例を示す説明図である。表２と図４を参照して説明する。なお、あらかじめ設定する設定加速度をα０、加速度センサー４０で検出した操作加速度をαとする。
【００３５】
【表２】
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【００３６】
加速度センサー４０では、噴射の可否に限らず（つまり、操作の有無に限らず）、操作部２０の加速度を検出している。ここで、噴射スイッチ４５をＯＮしている間において、α０＜αのときには流体供給手段１０を停止（ＯＦＦ）し、α０＞αのときには流体供給手段１０を駆動（ＯＮ）する。噴射スイッチ４５がＯＦＦの場合には、α０＜α、α０＞αの両方の状態において、流体供給手段１０の駆動を停止する。つまり、噴射スイッチ４５の信号がＯＮ、且つ操作加速度αが設定加速度α０よりも大きいときに噴射を停止し、噴射スイッチ４５の信号がＯＮ、且つ操作加速度αが設定加速度α０よりも小さいときに流体を噴射する。
なお、α０＝αの場合は、安全性を優先して流体供給手段２０は停止（ＯＦＦ）を設定することが好ましい。
【００３７】
以上のような制御方法によれば、特定の部位の切除・切開を行う場合、噴射モードを狭範囲に選択して、噴射スイッチ４５をＯＮし、操作部２０の動きが小さい場合（α＜α０）に切除可能となり、仮に、手が振れて大きな動きになって操作加速度αが設定加速度α０よりも大きいと判定した場合には噴射を停止することで、意図しない部位の切除を防止することができる。
（実施形態２）
【００３８】
次に、実施形態２に係る流体噴射装置１及び流体噴射の制御方法について説明する。実施形態２は、前述した実施形態１の流体噴射が連続流であることに対して、パルス流であることを特徴とする。
図５は、実施形態２に係る流体噴射装置１の概略を示す構成図である。図５において、流体噴射装置１は、流体を収容する流体容器２から第１接続チューブ３を介して流体を吸引する流体供給手段１０と、流体供給手段１０から供給された流体に脈動を発生させる脈動発生部３０と、脈動発生部３０に連通する流体噴射管５０と、流体供給手段１０と脈動発生部３０とを接続する第２接続チューブ４と、流体の噴射を制御する制御手段１００と、から構成されている。
【００３９】
ここで、流体供給手段１０は、ポンプであって、ポンプの形式は特には限定されない。流体噴射管５０の先端部には、流路径が縮小された流体噴射開口部５６を有するノズル５５が挿着されており、脈動発生部３０で発生した脈動流をパルス流として流体噴射開口部５６からの高速噴射を行う。よって、流体噴射管５０は、流体噴射に伴う変形や、操作する場合の変形がない程度の剛性を有し、第２接続チューブ４は、自由な操作を可能にする程度の柔軟性を有していることが望ましい。脈動発生部３０は、操作者が手で握って操作するための操作部であって、握りやすい筐体で覆う形態としてもよい。
【００４０】
脈動発生部３０には、脈動発生部３０の動きを検出する加速度センサー４０と、噴射または非噴射の指令を入力する噴射スイッチ（実施形態１と区別するために、パルス噴射スイッチ４６と表す）と、が装着されている。加速度センサー４０は、実施形態１と同様に、流体噴射管５０の軸方向に対して垂直方向の平面の動きの操作加速度を検出することが可能な少なくとも２軸タイプのものを使用する。なお、加速度センサー４０の装着位置は、図示した位置に限らず、脈動発生部３０の任意の位置や流体噴射管５０の任意位置であってもよい。また、パルス噴射スイッチ４６の装着位置も、操作者が操作しやすい任意位置を選択できる。なお、制御手段１００には、制御手段１００を立ち上げるためのメインスイッチ（図示せず）が設けられている。
【００４１】
制御手段１００は、パルス流体の噴射を制御する制御手段であって、加速度センサー４０の検出信号、パルス噴射スイッチ４６からの入力信号を受信し、その信号に基づき流体供給手段１０及び脈動発生部３０の駆動を制御することで、パルス噴射または非噴射を制御する。なお、制御手段１００には、噴射モード選択手段１２０が設けられている。噴射モード選択手段１２０は、広範囲の切開・切除の噴射モードか、狭範囲の切開・切除の噴射モードか、を選択するスイッチまたはダイヤルからなる。なお、噴射モード選択手段１２０の取り付け位置は、制御手段１００以外でもよく、脈動発生部３０の任意位置または単独配置にしてもよい。制御手段１００の詳しい構成については、図７を参照して後述する。
【００４２】
次に、脈動発生部の構成について図面を参照して説明する。
図６は、脈動発生部３０の構成を示す断面図である。図６において、脈動発生部３０は、流体室８０の容積変更手段としての圧電素子３３と、ダイアフラム３５と、流体室８０と連通する噴射流路５１を有する流体噴射管５０とを有して構成されている。
【００４３】
圧電素子３３は、第１ケース３１の空間内に配置され、一方の端部は第１ケース３１の底部に、他方の端部は補強板３４を介してダイアフラム３５に固定されている。圧電素子３３は、電荷を印加すると矢視Ａ方向に伸長し、電荷を除去すると収縮して初期長さに復帰するものを採用している。
【００４４】
流体室８０には、入口流路３６が連通し、入口流路３６は第２接続チューブ４を介して流体供給手段１０に接続されている。
流体噴射管５０は、第２ケース３２に形成される出口流路３７と連通する噴射流路５１を有し、先端部には流路径が縮小された流体噴射開口部５６を有するノズル５５が挿着されている。
続いて、制御手段１００の構成について説明する。
【００４５】
図７は、実施形態２に係る制御手段１００の主要構成を示す構成説明図である。なお、実施形態１と同じ機能を有するものには、同じ符号を附し、その説明を省略している。制御手段１００は、流体噴射装置１の全体制御を行う制御回路１０５と、流体供給手段１０を駆動制御する流体供給手段駆動回路１０３と、加速度センサー４０による操作加速度検出信号を受信するセンサー信号受信回路１０２と、脈動発生部３０の駆動を制御する脈動発生部駆動回路１０６と、を有している。
【００４６】
制御回路１０５には、パルス噴射スイッチ４６からの入力信号を処理する回路と、噴射モード選択手段１２０からの入力信号を処理する回路と、噴射モードに基づきあらかじめ設定しておく設定加速度を記憶する記憶回路等を有している（図示は省略）。
【００４７】
制御回路１０５は、パルス噴射スイッチ４６からの噴射または非噴射の入力と、噴射モード選択手段１２０によって選択された噴射モードでパルス流噴射が可能な状態に制御し、加速度センサー４０で検出した操作加速度と設定されている設定加速度の大小を判定して、その判定結果に基づき流体供給手段１０と、脈動発生部３０の駆動を制御する。
【００４８】
続いて、本実施形態におけるパルス流噴射の作用について図５、図６を参照して説明する。流体室８０には、流体供給手段１０によって一定圧力の液圧で流体が供給される。その結果、圧電素子３３の動作を行わない場合、流体供給手段１０の吐出力と入口流路３６側全体の流体抵抗値の差によって、流体は流体室８０内に流入し、流体噴射開口部５６から連続流が噴射される。
【００４９】
圧電素子３３に駆動波形を入力すると、圧電素子３３の伸長、収縮に伴いダイアフラム３５により流体室８０の容積が変更される。すなわち、圧電素子３３に駆動信号が入力され、圧電素子３３が伸長したとすると、流体室８０内の圧力は、上昇して数十気圧に達する。また、駆動信号を停止すると、圧電素子３３は収縮して流体室８０内の圧力は低下する。この流体室８０内の圧力変動によって脈動流が発生する。この際の圧力変動が、流体噴射管５０内を伝播して、先端の流体噴射開口部５６からパルス状に流体が高速噴射される。ここで脈動流とは、流体の流量または流速が周期的な変動または不定期な変動を伴った流体の流動を意味する。脈動流には、流体の流動と停止とを繰り返す間欠の流動も含むが、流体の流量または流速が周期的または不定期な変動をしていればよい。同様に、流体をパルス状に噴射するとは、噴射する流体の流量または移動速度が周期的または不定期に変動した流体の噴射を意味する。
【００５０】
次に、圧電素子３３に入力する電圧波形について説明する。
図８に、圧電素子３３に入力する電圧波形の１例を示す。駆動波形は、正の電圧方向にオフセットして位相が−９０度ずれたｓｉｎ波形（１周期分）と休止期間とを組み合わせたものである。この駆動波形の繰り返し周波数を上げる場合には、休止期間の長さを変えることで変化させられる。例えば、容積変更手段に使われている圧電素子３３は正の電圧が印加されると伸長するものとすると、駆動波形の立ち上りの時間は、流体室８０の容積を減少している時間に相当する。そして、駆動波形の立ち下りの時間は、流体室８０の容積を増やしている時間に相当し、休止時間では流体室８０の容積は変化しない。このような電圧波形を繰り返すことよって、脈動流（パルス流）を発生させる。
【００５１】
続いて、実施形態２に係る流体噴射の制御方法について図面を参照して説明する。
まず、噴射モード選択手段１２０で広範囲モードを選択した場合の制御方法について説明する。
表３は、広範囲モードにおけるパルス流噴射の制御アルゴリズムを表し、図９は、表３のアルゴリズムに基づくパルス流噴射の具体的な１例を示す説明図である。表３と図９を参照して説明する。なお、あらかじめ設定する設定加速度をα０、加速度センサー４０で検出した操作加速度をαとする。
【００５２】
【表３】
2015097820.tif 000005
【００５３】
まず、メインスイッチによって制御手段１００を立ち上げ、流体供給手段１０を駆動し（流体供給手段ＯＮ）、脈動発生部３０に流体を供給する。加速度センサー４０では、噴射または非噴射に限らず（つまり、操作の有無に限らず）、脈動発生部３０の加速度を検出している。ここで、パルス噴射スイッチ４６をＯＮしている間において、α０＜αのときには脈動発生部３０を駆動（ＯＮ）し、α０＞αのときには脈動発生部３０を停止（ＯＦＦ）する。パルス噴射スイッチ４６がＯＦＦの場合には、α０＜α、α０＞αの両方の状態において、脈動発生部３０の駆動を停止（ＯＦＦ）する。つまり、パルス噴射スイッチ４６の信号がＯＮ、且つ操作加速度αが設定加速度α０よりも大きいときにパルス流を噴射し、パルス噴射スイッチ４６の信号がＯＮ、且つ操作加速度αが設定加速度α０よりも小さいときにパルス流の噴射を停止する。
なお、α０＝αの場合は、安全性を優先して脈動発生部３０は停止（ＯＦＦ）を設定することが好ましい。
【００５４】
以上のような制御方法によれば、比較的広範囲を浅く切りたい場合に、操作加速度αと設定加速度α０を比較判定して噴射を制御することから、脈動発生部３０をこまめに早く動かすと流体を噴射し、手の動きを遅くまたは止めてしまうと流体の噴射が止まるので、同じ場所で噴射を継続してしまうことがなく、必要以上に深く切れてしまうことを防止できる。
【００５５】
また、メインスイッチによって制御手段１００を立ち上げている状態では、脈動発生部３０が停止しているときでも流体供給手段１０は駆動しており、脈動発生部３０に流体を供給し続け、流体噴射開口部５６からは連続流が噴射されている。この連続流は、脈動発生部３０内部の抵抗要素を通過していることから、容積変更手段によって加圧されたパルス流に比べて圧力が小さいため、噴射されても組織へダメージを与えることはない。
【００５６】
なお、流体供給手段１０は、メインスイッチがＯＮされたときに常に駆動状態にせず、脈動発生部３０と流体供給手段１０と駆動、非駆動を同期させる制御方法としてもよい。
【００５７】
次に、噴射モード選択手段１２０で狭範囲モードを選択した場合の制御方法について説明する。
表４は、狭範囲モードにおける流体噴射の制御アルゴリズムを表し、図１０は、表４のアルゴリズムに基づくパルス流噴射の具体的な１例を示す説明図である。表４と図１０を参照して説明する。なお、あらかじめ設定する設定加速度をα０、加速度センサー４０で検出した操作加速度をαとする。
【００５８】
【表４】
2015097820.tif 000006
【００５９】
加速度センサー４０では、噴射または非噴射に限らず（つまり、操作の有無に限らず）、操作部の加速度を検出している。ここで、パルス噴射スイッチ４６をＯＮしている間において、α０＜αのときには脈動発生部３０を停止（ＯＦＦ）し、α０＞αのときには脈動発生部３０を駆動（ＯＮ）する。パルス噴射スイッチ４６がＯＦＦの場合には、α０＜α、α０＞αの両方の状態において、脈動発生部３０の駆動を停止（ＯＦＦ）する。
なお、α０＝αの場合は、安全性を優先して脈動発生部３０は停止（ＯＦＦ）を設定することが好ましい。
【００６０】
以上のような制御方法によれば、特定の部位の切除・切開を行う場合、脈動発生部３０の動きが小さい場合（操作加速度α＜α０）に切除可能となり、仮に、手が振れて大きな動きになって操作加速度αが設定加速度α０よりも大きいと判定した場合には噴射を停止することで、意図しない部位を切除してしまうことを防止できる。
（実施形態３）
【００６１】
続いて、実施形態３に係る流体噴射装置について説明する。前述した実施形態２が、パルス噴射スイッチ４６の信号と噴射モードの情報と加速度センサー４０の検出信号によって流体の噴射を制御していることに対して、実施形態３は、噴射モードの情報と加速度センサー４０の検出信号（操作加速度）によって出力が制御される情報出力手段を有していることが異なる。よって、相違箇所を中心に説明する。
【００６２】
図１１は、実施形態３に係る制御手段１００の主要構成を示す構成説明図である。なお、実施形態２と同じ機能を有するものには、同じ符号を附し、その説明を省略している。制御手段１００は、流体噴射装置１の全体制御を行う制御回路１１０と、流体供給手段１０の駆動制御をする流体供給手段駆動回路１０３と、加速度センサー４０の操作加速度検出信号を受信するセンサー信号受信回路１０２と、脈動発生部３０の駆動を制御する脈動発生部駆動回路１０６と、情報出力手段としての音声出力回路１１１と、スピーカー１１２とを有している。
なお、情報出力手段として音声以外に、光や画面表示等の視認可能な出力手段を用いることができる。また、スピーカー１１２は、制御手段１００とは別の場所に配置してもよい。
【００６３】
制御回路１１０には、パルス噴射スイッチ４６からの入力信号を処理する回路と、噴射モード選択手段１２０からの入力信号を処理する回路と、噴射モードに基づきあらかじめ設定しておく設定加速度、音声出力の出力内容を記憶する記憶回路、等を有している（図示は省略）。
【００６４】
続いて、実施形態３に係る情報出力手段の制御方法について図面を参照して説明する。
まず、噴射モード選択手段１２０で広範囲モードを選択した場合の制御方法について説明する。
表５は、広範囲モードにおける流体噴射の制御アルゴリズムを表し、図１２は、表５のアルゴリズムに基づく流体噴射の具体的な１例を示す説明図である。表５と図１２を参照して説明する。なお、あらかじめ設定する設定加速度をα０、加速度センサー４０で検出した操作加速度をαとする。
【００６５】
【表５】
2015097820.tif 000007
【００６６】
加速度センサー４０では、噴射または非噴射に限らず（つまり、操作の有無に限らず）、操作部としての脈動発生部３０の加速度を検出している。ここで、パルス噴射スイッチ４６をＯＮしている間において、α０＜αのときには脈動発生部３０を駆動（ＯＮ）し、α０＞αのときには脈動発生部３０を停止（ＯＦＦ）する。パルス噴射スイッチ４６がＯＦＦの場合には、α０＜α、α０＞αの両方の状態において、脈動発生部３０の駆動を停止する。そして、パルス噴射スイッチ４６がＯＮ、且つα０＜αの状態のときには、スピーカー１１２から音声または発信音を出力し、α０＞αのときには発信音は出力されない。言い換えれば、音声が出力されているときにパルス噴射スイッチ４６をＯＮにすれば、脈動発生部３０をこまめに動かすとパルス流噴射され、音声が出力されていないときには、パルス噴射スイッチ４６をＯＮしても、流体噴射は停止されることになる。
【００６７】
このようにすれば、α０＜αの範囲で操作する場合、音や光や画面表示などで使用者に噴射に適した状態か適さない状態かを知らせることができ、情報出力手段の出力に合わせて使用者が噴射スイッチを制御できるので、操作者は意図した噴射条件で操作することができる。
【００６８】
次に、噴射モード選択手段１２０で狭範囲モードを選択した場合の制御方法について説明する。
表６は、狭範囲モードにおける流体噴射の制御アルゴリズムを表し、図１３は、表６のアルゴリズムに基づく流体噴射の具体的な１例を示す説明図である。表６と図１２を参照して説明する。なお、あらかじめ設定する設定加速度をα０、加速度センサー４０で検出した操作加速度をαとする。
【００６９】
【表６】
2015097820.tif 000008
【００７０】
加速度センサー４０は、噴射または非噴射に限らず（つまり、操作の有無に限らず）、操作部としての脈動発生部３０の加速度を検出している。ここで、パルス噴射スイッチ４６をＯＮしている間において、α０＜αのときには脈動発生部３０を停止（ＯＦＦ）し、α０＞αのときには脈動発生部３０を駆動（ＯＮ）する。パルス噴射スイッチ４６がＯＦＦの場合には、α０＜α、α０＞αの両方の状態において、脈動発生部３０の駆動を停止する。そして、パルス噴射スイッチ４６がＯＮ、且つα０＞αのときに、スピーカー１１２から音声または発信音を出力可能である。
【００７１】
言い換えれば、α０＞αの範囲で操作する場合、音や光や画面表示などで使用者に噴射に適した状態か適さない状態かを知らせることができ、特定の部分を切除する場合に、発信音が出力されているときにパルス噴射スイッチ４６をＯＮにすれば、手が振れていない状態で切除したい部位にパルス流を噴射できる。よって、情報出力手段の出力に合わせて使用者が噴射スイッチを制御できるので、操作者は意図した噴射条件で操作することができる。
【００７２】
また、前述したスピーカー１１２のＯＮとＯＦＦの機能は一例であり、スピーカー１１２のＯＮとＯＦＦの機能を入れ替えて、パルス噴射スイッチ４６をＯＮにしてはいけない状態を示す警告音としたり、スピーカー１１２のＯＮのときの発信音とＯＦＦのときの発信音が異なるようにして、操作者が切除可能な状態か、不可能な状態かを区別して認識できるようにしてもよい。
（医療機器）
【００７３】
続いて、前述した各実施形態による流体噴射装置１と、流体噴射の制御方法を用いた医療機器について説明する。医療機器は、実施形態１（図１、図２、参照）、実施形態２（図５、図６、図７、参照）、実施形態３（図１１、参照）で説明した構成のものを採用することができる。なお、本実施例の医療機器は、生体組織を選択的に切除・切開・破砕することが可能な手術具である。よって、ここで用いる流体は、生理食塩水などの液体である。
【００７４】
噴射流体は、連続流またはパルス流のどちらも選択可能であるが、特に、流体をパルス状に高速噴射する場合、生体組織を選択的に切除・切開・破砕することが可能で、血管等の細管組織を温存できるなど手術具として優れた特性を有している。
【００７５】
そして、操作者が操作部（操作部２０または脈動発生部３０）を操作するときの動き（操作加速度α）を加速度センサー４０で検出し、選択された噴射モードに基づき設定された設定加速度α０と比較して、流体の噴射または非噴射を制御する。従って、広範囲を浅く切りたい場合、狭範囲を適切な深さで切りたい場合、それぞれに操作者が意図する適切な切開または切除を行うことができ、操作性がよく、安全性が高い手術具としての医療機器を実現できる。
（変形例）
【００７６】
以上説明した実施形態には以下の変形例が存在する。なお、変形例の説明においては、上述した実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００７７】
上述した実施形態では、流体噴射装置１が噴射スイッチ４５を有している構成としたが、噴射スイッチ４５はなくてもよい。例えば、加速度センサー４０で検出した操作部（操作部２０または脈動発生部３０）の操作加速度αが選択された噴射モードに基づき設定された設定加速度α０に対して、α０＜αのときには流体供給手段１０を駆動（ＯＮ）し、α０≧αのときには流体供給手段１０を停止（ＯＦＦ）するようにしてもよい。また、反対に、α０≧αのときには流体供給手段１０を駆動（ＯＮ）し、α０＜αのときには流体供給手段１０を停止（ＯＦＦ）するようにしてもよい。
【００７８】
上述した実施形態では、選択された噴射モードに基づき設定される設定加速度について、一律にα０として説明したが、選択される噴射モードに基づき、設定加速度を可変にしてもよい。例えば、広範囲モードの場合の設定加速度α１と、狭範囲モードの場合の設定加速度α２とを用意してもよい。この場合、α１＞α２としてもよいし、α１＜α２としてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１…流体噴射装置、１０…流体供給手段、３０…脈動発生部、４０…加速度センサー、４６…噴射スイッチ、５０…流体噴射管、５５…ノズル、５６…流体噴射開口部、１００…制御手段、１２０…噴射モード選択手段。
【図１】
2015097820.tif 000009
【図２】
2015097820.tif 000010
【図３】
2015097820.tif 000011
【図４】
2015097820.tif 000012
【図５】
2015097820.tif 000013
【図６】
2015097820.tif 000014
【図７】
2015097820.tif 000015
【図８】
2015097820.tif 000016
【図９】
2015097820.tif 000017
【図１０】
2015097820.tif 000018
【図１１】
2015097820.tif 000019
【図１２】
2015097820.tif 000020
【図１３】
2015097820.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成27年3月5日(2015.3.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を噴射するための流体噴射部と、
前記流体噴射部の操作加速度を検出する加速度センサーと、
噴射モードに基づき設定された設定加速度と、前記加速度センサーによって検出された操作加速度とを用いて流体の噴射を制御する制御手段と、を有し、
前記噴射モードは、
第１の範囲に流体を噴射するための第１のモードと、
前記第１の範囲に比べて狭い第２の範囲に流体を噴射するための第２のモードと、を含み、
前記第１のモードの場合、前記制御手段は、前記操作加速度が前記設定加速度よりも大きいときに前記流体噴射部を駆動させ、かつ、前記操作加速度が前記設定加速度以下のときに前記流体噴射部を停止させる、流体噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の流体噴射装置において、
前記第２のモードの場合、前記制御手段は、前記操作加速度が前記設定加速度よりも小さいときに前記流体噴射部を駆動させ、かつ、前記操作加速度が前記設定加速度以上のときに前記流体噴射部を停止させる、流体噴射装置。
【請求項３】
流体を噴射するための流体噴射部と、
前記流体噴射部の操作加速度を検出する加速度センサーと、
噴射モードに基づき設定された設定加速度と、前記加速度センサーによって検出された操作加速度とを用いて流体の噴射を制御する制御手段と、を有し、
前記噴射モードは、
第１の範囲に流体を噴射するための第１のモードと、
前記第１の範囲に比べて狭い第２の範囲に流体を噴射するための第２のモードと、を含み、
前記第２のモードの場合、前記制御手段は、前記操作加速度が前記設定加速度よりも小いときに前記流体噴射部を駆動させ、かつ、前記操作加速度が前記設定加速度以上のときに前記流体噴射部を停止させる、流体噴射装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の流体噴射装置において、
流体の噴射の可否の情報を出力する情報出力手段をさらに有する、
ことを特徴とする流体噴射装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の流体噴射装置において、
前記流体噴射部は、パルス流体を発生させる脈動発生部を含み、
前記制御手段は、前記脈動発生部の駆動を制御する、
ことを特徴とする流体噴射装置。