(57)【要約】【課題】液体を間欠的に噴射するためのハンドピースに液体を供給するための装置において、メンテナンスを簡単にし、脈動を低減すること。【解決手段】液体を間欠的に噴射するためのハンドピースに、前記液体を供給するためのポンプチューブと、前記液体を供給するために、前記ポンプチューブを扱くチューブポンプとを備え、前記ポンプチューブの内径は、φ１．０ｍｍ以下である液体供給装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を間欠的に噴射するためのハンドピースに、前記液体を供給するためのポンプチューブと、
前記液体を供給するために、前記ポンプチューブを扱くチューブポンプとを備え、
前記ポンプチューブの内径は、φ１．０ｍｍ以下である
液体供給装置。
【請求項２】
前記ポンプチューブの内径は、φ０．８ｍｍ以下である
請求項１に記載の液体供給装置。
【請求項３】
前記ポンプチューブの内径は、φ０．５ｍｍ以下である
請求項１又は請求項２に記載の液体供給装置。
【請求項４】
前記ポンプチューブの内径は、φ０．５ｍｍ以上である
請求項１又は請求項２に記載の液体供給装置。
【請求項５】
前記チューブポンプのローラー周波数は、３．８４Ｈｚ以上である
請求項１から請求項４までの何れか一項に記載の液体供給装置。
【請求項６】
前記ローラー周波数は、６．５６Ｈｚ以上である
請求項５に記載の液体供給装置。
【請求項７】
前記ローラー周波数は、１２．８Ｈｚ以上である
請求項６に記載の液体供給装置。
【請求項８】
前記ポンプチューブの壁厚は、１．６ｍｍ以上である
請求項１から請求項７までの何れか一項に記載の液体供給装置。
【請求項９】
前記ハンドピースは、手術用の切除器具であり、
前記チューブポンプによる供給流量は、３ｍｌ／ｍｉｎ以上１０ｍｌ／ｍｉｎ以下である
請求項１から請求項８までの何れか一項に記載の液体供給装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までの何れか一項に記載の前記ハンドピースと前記液体供給装置とを備える液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体の供給に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を間欠的に噴射するためのハンドピースに液体を供給するための装置が知られている（特許文献１）。特許文献１に開示された液体供給装置は、２つのプランジャーポンプを備える。２つのプランジャーポンプが交互に液体を供給することによって、供給される液体の脈動が低減されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−９５３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記先行技術の場合、プランジャーポンプのメンテナンスに手間が掛かる。特に医療用に用いる場合、交換や滅菌が必要となる場合があるので、特に問題になる。本願発明は、上記先行技術を踏まえ、メンテナンスが簡単な機構で、供給される液体の圧力変動を抑制することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題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】
本発明の一形態によれば、液体供給装置が提供される。この液体供給装置は；液体を間欠的に噴射するためのハンドピースに、前記液体を供給するためのポンプチューブと；前記液体を供給するために、前記ポンプチューブを扱くチューブポンプとを備え；前記ポンプチューブの内径は、φ１．０ｍｍ以下である。この形態によれば、ハンドピースに供給される液体の脈動を抑制できる。ポンプチューブの内径が細い（φ１．０ｍｍ以下）ことによって、ポンプチューブの内径が太い場合と同じ流量で供給する場合でも、チューブポンプの回転数を上げることができる。このため、ポンプチューブの下流における圧力変動が抑制される。さらに、ポンプチューブ及びチューブポンプは、メンテナンスが簡単である。
【０００７】
上記形態において、前記ポンプチューブの内径は、φ０．８ｍｍ以下でもよい。この形態によれば、上記の圧力変動を更に抑制できる。
【０００８】
上記形態において、前記ポンプチューブの内径は、φ０．５ｍｍ以下でもよい。この形態によれば、上記の圧力変動を更に抑制できる。
【０００９】
上記形態において、前記ポンプチューブの内径は、φ０．５ｍｍ以上でもよい。この形態によれば、所定の流量を確保するためのポンプチューブの回転数が大きくなり過ぎないので、チューブポンプの耐久性が向上する。
【００１０】
上記形態において、前記チューブポンプのローラー周波数は、３．８４Ｈｚ以上でもよい。この形態によれば、ポンプチューブの内径が細くても流量を確保できる。
【００１１】
上記形態において、前記ローラー周波数は、６．５６Ｈｚ以上でもよい。この形態によれば、ポンプチューブの内径が細くても流量を確保できる。
【００１２】
上記形態において、前記ローラー周波数は、１２．８Ｈｚ以上でもよい。この形態によれば、ポンプチューブの内径が更に細くても流量を確保できる。
【００１３】
上記形態において、前記ポンプチューブの壁厚は、１．６ｍｍ以上でもよい。この形態によれば、ポンプチューブに接触するローラーが切り替わる際に、ポンプチューブの変形が抑制されるので、ポンプチューブの下流の圧力が急激に低下することが抑制される。
【００１４】
上記形態において、前記ハンドピースは、手術用の切除器具であり；前記チューブポンプによる供給流量は、３ｍｌ／ｍｉｎ以上１０ｍｌ／ｍｉｎ以下でもよい。この形態によれば、液体の間欠噴射による切除に適した流量を供給できる。
【００１５】
本発明は、上記以外の種々の形態で実現できる。例えば、上記のハンドピースと液体供給装置とを含む液体噴射装置として実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】液体噴射装置の概略構成図。
【図２】ハンドピースの斜視図（装着状態）。
【図３】ハンドピースの斜視図（分離状態）。
【図４】ノズルユニットを示す斜視図。
【図５】ハンドピースを示す断面図。
【図６】ジョイント部及びアクチュエーターユニットの拡大断面図（装着状態）。
【図７】ジョイント部及びアクチュエーターユニットの拡大断面図（分離状態）。
【図８】液体室付近の拡大断面図（装着状態）。
【図９】液体室付近の拡大断面図（分離状態）。
【図１０】液体室側ダイヤフラム及び駆動側ダイヤフラムの溶接についての図。
【図１１】流量とモーター回転数との関係を示すグラフ。
【図１２】噴射圧力及びチューブ内圧力の実験結果を示すグラフ(φ1.6mm)。
【図１３】噴射圧力及びチューブ内圧力の実験結果を示すグラフ(φ0.8mm)。
【図１４】噴射圧力及びチューブ内圧力の実験結果を示すグラフ(φ0.5mm)。
【図１５】噴射圧力及びチューブ内圧力の実験結果を示すグラフ(φ1.6mm)。
【図１６】噴射圧力及びチューブ内圧力の実験結果を示すグラフ(φ0.8mm)。
【図１７】噴射圧力及びチューブ内圧力の実験結果を示すグラフ(φ0.5mm)。
【図１８】ジェット荷重及びチューブ内圧力の実験結果を示すグラフ(φ1.1mm)。
【図１９】ジェット荷重及びチューブ内圧力の実験結果を示すグラフ(φ1.0mm)。
【図２０】ジェット荷重及びチューブ内圧力の実験結果を示すグラフ(φ0.8mm)。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
初めに、図１〜図１０を用いて、液体噴射装置２０の概略を説明することで、液体の噴射機構および吸引機構について説明する。
【００１８】
図１は、液体噴射装置２０の構成を概略的に示す。液体噴射装置２０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、患部を切除する機能を有する。
【００１９】
液体噴射装置２０は、制御部３０と、アクチュエーター用ケーブル３１と、ポンプ用ケーブル３２、フットスイッチ３５と、吸引装置４０と、吸引チューブ４１と、液体供給装置５０と、ハンドピース１００（操作部）とを備える。
【００２０】
液体供給装置５０は、給水バッグ５１と、スパイク針５２と、第１〜第５コネクター５３ａ〜５３ｅと、第１〜第４給水チューブ５４ａ〜５４ｄと、ポンプチューブ５５と、閉塞検出機構５６と、フィルター５７とを備える。ハンドピース１００は、ノズルユニット２００と、アクチュエーターユニット３００とを備える。ノズルユニット２００は、噴射管２０５と、吸引管４００とを備える。
【００２１】
給水バッグ５１は、透明な合成樹脂製であり、内部に液体（具体的には生理食塩水）が充填されている。なお、本願では、水以外の液体が充填されていても、給水バッグ５１と呼ぶ。スパイク針５２は、第１コネクター５３ａを介して、第１給水チューブ５４ａに接続されている。給水バッグ５１にスパイク針５２が刺されると、給水バッグ５１に充填された液体が第１給水チューブ５４ａに供給可能な状態になる。
【００２２】
第１給水チューブ５４ａは、第２コネクター５３ｂを介して、ポンプチューブ５５に接続されている。ポンプチューブ５５は、第３コネクター５３ｃを介して、第２給水チューブ５４ｂに接続されている。チューブポンプ６０は、ポンプチューブ５５を、ステーターとローターとで挟み込んでいる。チューブポンプ６０は、内蔵するモーターの回転によって、複数のローラーを回転させることで、ポンプチューブ５５を扱（しご）く。このように扱かれることによって、ポンプチューブ５５内の液体は、第１給水チューブ５４ａ側から、第２給水チューブ５４ｂ側に送り出される。
【００２３】
閉塞検出機構５６は、第２給水チューブ５４ｂ内の圧力を測定することで、第１〜第４給水チューブ５４ａ〜５４ｄ内の閉塞を検出する。
【００２４】
第２給水チューブ５４ｂは、第４コネクター５３ｄを介して、第３給水チューブ５４ｃに接続されている。第３給水チューブ５４ｃにはフィルター５７が接続されている。フィルター５７は、液体に含まれる異物を捕集する。
【００２５】
第３給水チューブ５４ｃは、第５コネクター５３ｅを介して、第４給水チューブ５４ｄに接続されている。第４給水チューブ５４ｄは、ハンドピース１００に接続されている。第４給水チューブ５４ｄを通じてハンドピース１００に供給された液体は、アクチュエーターユニット３００の駆動によって、噴射管２０５の先端に設けられたノズル２０７から間欠的に噴射される。このように液体が間欠的に噴射されることによって、少ない流量で切除能力が確保できる。
【００２６】
噴射管２０５及び吸引管４００は、噴射管２０５を内管、吸引管４００を外管とする二重管を構成する。吸引チューブ４１は、ノズルユニット２００に接続されている。吸引装置４０は、吸引チューブ４１を通じて、吸引管４００内を吸引する。この吸引によって、吸引管４００の先端付近の液体や切除片などが吸引される。
【００２７】
制御部３０は、チューブポンプ６０と、アクチュエーターユニット３００とを制御する。具体的には、制御部３０は、フットスイッチ３５が踏まれている間、アクチュエーター用ケーブル３１と、ポンプ用ケーブル３２とを介して駆動信号を送信する。アクチュエーター用ケーブル３１を介して送信された駆動信号は、アクチュエーターユニット３００を駆動させる。ポンプ用ケーブル３２を介して送信された駆動信号は、チューブポンプ６０を駆動させる。よって、ユーザーがフットスイッチ３５を踏んでいる間は液体が間欠的に噴射され、ユーザーがフットスイッチ３５を踏んでいない間は液体の噴射が停止する。
【００２８】
図２及び図３は、ハンドピース１００の斜視図である。図２は、アクチュエーターユニット３００がノズルユニット２００に装着された状態（以下「装着状態」という）を示す。図３は、アクチュエーターユニット３００とノズルユニット２００とが分離された状態（以下「分離状態」という）を示す。
【００２９】
アクチュエーターユニット３００は、ノズルユニット２００に対して着脱できるように構成されている。アクチュエーターユニット３００がノズルユニット２００に対して装着されて、アクチュエーターユニット３００とノズルユニット２００とが一体となることで、ハンドピース１００として機能する。
【００３０】
ノズルユニット２００は、内部に液体が流れるので、手術毎に交換される。さらに、液体供給装置５０に含まれる構成要素のうち、内部に液体が流れるもの（給水バッグ５１、第１〜第４給水チューブ５４ａ〜５４ｄ、ポンプチューブ５５等）は、手術毎に交換される。アクチュエーターユニット３００は、液体に触れないので、滅菌処理や洗浄処理を施すことにより複数回の手術で使用できる。
【００３１】
ノズルユニット２００は、先述した噴射管２０５と吸引管４００とに加え、ハンドピースケース２１０と、ジョイント部２５０と、吸引力調整機構５００とを備える。ハンドピースケース２１０は、ユーザーに把持されるグリップとしての機能と、流路を内部に保持する機能とを有する。この流路とは、先述したように、噴射される液体および吸引される液体が流れる流路のことである。
【００３２】
吸引力調整機構５００は、ハンドピース１００に設けられており、孔５２２を備える。孔５２２の開口面積が変化すると、吸引管４００による吸引力が変化する（図５と共に詳述）。ジョイント部２５０は、ノズルユニット２００に対してアクチュエーターユニット３００を着脱するための部位である。
【００３３】
アクチュエーターユニット３００は、連結部３１０と駆動部３５０とを備える。連結部３１０は、アクチュエーター用ケーブル３１と駆動部３５０とを、機械的および電気的に連結している。駆動部３５０は、液体を間欠的に噴射するための駆動力を発生する。
【００３４】
図４は、ノズルユニット２００を示す斜視図である。図４は、吸引管４００がハンドピースケース２１０から取り外された状態を示す。ハンドピース１００は、吸引管４００が取り外された状態で使用されてもよい。吸引管４００が取り外された状態では、吸引管４００を用いた吸引はできないものの、噴射管２０５からの液体の噴射はできる。
【００３５】
吸引管４００は、凸部４１０を備える。凸部４１０は、吸引管４００をハンドピースケース２１０に装着するための部位である。
【００３６】
ハンドピースケース２１０には、図１と共に説明したように、第４給水チューブ５４ｄが接続されている。なお、図２及び図３は、視線の関係で、第４給水チューブ５４ｄを示していない。
【００３７】
図５は、ハンドピース１００を示す断面図である。第４給水チューブ５４ｄは、ハンドピースケース２１０内部でＵ字状に屈曲し、入口流路２４１に接続されている。入口流路２４１は、液体室２４０（図８、図９参照）を介して、噴射管２０５に通じている。
【００３８】
入口流路２４１の流路径は、噴射管２０５の流路径よりも小さい。このため、液体室２４０内の圧力が変動しても（後述）、液体室２４０内の液体が入口流路２４１に逆流することが抑制される。
【００３９】
ハンドピースケース２１０は、先端に凹部２１１を備える。吸引管４００の装着は、凸部４１０が凹部２１１に嵌合することで実現される。装着された吸引管４００は、吸引流路部２３０に通じている。吸引流路部２３０は、吸引力調整機構５００を介して、吸引チューブ４１に接続されている。
【００４０】
ユーザーは、孔５２２を利用して、吸引管４００による吸引力の調整ができる。具体的には、孔５２２が開放されている面積を小さくすれば、孔５２２から流入する空気の流量も小さくなるので、吸引管４００を介して吸引される流体（空気や液体等）の流量が大きくなる。つまり、吸引管４００による吸引力が大きくなる。逆に、孔５２２が開放されている面積を大きくすれば、孔５２２から流入する空気の流量も大きくなるので、吸引管４００による吸引力が小さくなる。通常、ユーザーは、孔５２２の開放面積の調整を、親指によって孔５２２を塞ぐ面積を調整することによって実現する。孔５２２が全く覆われていない状態では、吸引管４００による吸引力が微小になるように、又は吸引力が全く作用しないように、孔５２２の形状が設計されている。本実施形態においては、吸引管４００の流路面積が孔５２２の開口面積より大きいものの、吸引管４００の長さを孔５２２の長さよりも長くすることで吸引管４００の流路抵抗を孔５２２の流路抵抗よりも大きくしている。こうすることで孔５２２が全く覆われていない場合に、吸引管４００による吸引力を微小とすることができる。
【００４１】
図５に示すように、ハンドピースケース２１０に対して長手方向が定義される。長手方向とは、図５に示した断面内に含まれる方向であって、所定の姿勢の際の水平方向である。所定の姿勢とは、ユーザーが手の平を上に向けてから、その手でハンドピース１００を握った際の姿勢である。本実施形態における長手方向は、吸引流路部２３０の流路方向と一致する。吸引流路部２３０の流路方向とは、吸引流路部２３０が吸引力調整機構５００と接触している部位における吸引流路部２３０内の流れの方向である。
【００４２】
図６及び図７は、ジョイント部２５０及びアクチュエーターユニット３００付近を拡大して示す断面図である。図６は、装着状態を示す。図７は、分離状態を示す。
【００４３】
駆動部３５０は、ハウジング３５１と、固定部材３５３と、圧電素子３６０と、可動板３６１とを備える。ハウジング３５１は、円筒状の部材である。可動板３６１は、ピストン３６２と、駆動側ダイヤフラム３６４とを含む。
【００４４】
圧電素子３６０は、積層型圧電素子である。圧電素子３６０は、伸縮する方向がハウジング３５１の長手方向に沿うように、ハウジング３５１内に配置されている。本実施形態における圧電素子３６０は、ほぼ正四角柱形状であり、３．５ｍｍ四方で、高さが１８ｍｍである。
【００４５】
固定部材３５３は、ハウジング３５１の一端に固定されている。圧電素子３６０は、固定部材３５３に接着剤によって固定されている。
【００４６】
駆動側ダイヤフラム３６４の素材は、金属であり、具体的にはステンレス鋼であり、さらに具体的にはＳＵＳ３０４又はＳＵＳ３１６Ｌである。駆動側ダイヤフラム３６４は、圧電素子３６０のプリロード（後述）を実施するために厚めに形成される（例えば３００μｍ）。また、圧電素子３６０が金属製で、且つ厚めに形成されているので、ピストン３６２に押された際に、滑らかに湾曲する。このため、装着状態において、液体室側ダイヤフラム２６０も滑らかに変形させることができる。
【００４７】
駆動側ダイヤフラム３６４は、ハウジング３５１の他端を覆うように配置され、ハウジング３５１に溶接によって固定されている。
【００４８】
ピストン３６２は、圧電素子３６０の一端に接着剤によって固定されていると共に、駆動側ダイヤフラム３６４に接触するように配置されている。ピストン３６２は、異なる径の円柱が、同心円として積層したような形状をしている。小さい径の方が、駆動側ダイヤフラム３６４と接触している。このため、駆動側ダイヤフラム３６４は、端の方が押されず、溶接箇所には大きな力が作用しないようになっている。ピストン３６２及び駆動側ダイヤフラム３６４は、接着剤等によって固定されてはおらず、接触しているのみである。
【００４９】
ハウジング３５１の外周には、雄ネジ部３５１ａが設けられている。分離状態から装着状態への移行は、雄ネジ部３５１ａを、ジョイント部２５０に設けられた雌ネジ部２５３に締め付けることで実現される。
【００５０】
連結部３１０は、第１ケース３１１と、第２ケース３１２と、第３ケース３１３と、保持部材３１４と、金属板３１５と、第１ネジ３１６と、第２ネジ３１７と、第３ネジ３１８とを備える。なお金属板３１５は中継基板３１５と言い換えることもできる。
【００５１】
第１ケース３１１は、第１ネジ３１６によって、固定部材３５３に固定されている。第２ケース３１２は、第２ネジ３１７と第３ネジ３１８とによって、第１ケース３１１に固定されている。２枚の金属板３１５は、第１ケース３１１内に挿入（収容）されている。
【００５２】
保持部材３１４は、アクチュエーター用ケーブル３１の端部付近に加締められることによって固定されている。第３ケース３１３は、第２ケース３１２と保持部材３１４とを連結するための部材である。第３ケース３１３は、保持部材３１４の外径が膨らんだ部位を引っ掛けた状態で、第２ケース３１２に固定されている。
【００５３】
アクチュエーター用ケーブル３１は、上記のように固定された状態で、２枚の金属板３１５と導通するように接続される。金属板３１５は、圧電素子３６０の正極、負極それぞれに、配線（図示しない）によって接続される。
【００５４】
圧電素子３６０は、アクチュエーター用ケーブル３１、金属板３１５及び上記の配線を介して入力される駆動信号に応じて伸縮する。圧電素子３６０が伸縮すると、ピストン３６２が圧電素子３６０の長手方向に振動する。ピストン３６２が振動すると、駆動側ダイヤフラム３６４は、この振動に追従して変形する。
【００５５】
圧電素子３６０は、伸縮を適切に実施するために、プリロードされた状態で組み付けられている。プリロードされた状態とは、圧電素子３６０が駆動側ダイヤフラム３６４に向けて押しつけられ、圧電素子３６０が伸縮方向に圧縮された状態のことである。プリロードの荷重は、圧電素子３６０の最大発生力の１０〜５０％であり、具体的には４０〜２００Ｎである。このため、圧電素子３６０に駆動信号が入力されていない状態においても、駆動側ダイヤフラム３６４は、ピストン３６２を介して、圧電素子３６０から力を受ける。駆動側ダイヤフラム３６４が金属製で、液体室側ダイヤフラム２６０よりも厚く形成されているのは、プリロードを保持するためである。
【００５６】
上記のように駆動側ダイヤフラム３６４が変形しているため、駆動側ダイヤフラム３６４は、ピストン３６２と接着されていなくても、圧電素子３６０の収縮に追従して変形できる。
【００５７】
図８及び図９は、液体室２４０付近を拡大して示す断面図である。図８は、装着状態を示す。図９は、分離状態を示す。
【００５８】
ジョイント部２５０の内部には、液体室２４０が設けられている。液体室２４０は、窪み２４４に、液体室側ダイヤフラム２６０が覆い被さることで形成される。窪み２４４は、ジョイント部２５０において、薄く円形状に窪んだ部位である。液体室側ダイヤフラム２６０は、圧電素子３６０の伸縮に応じて変形しやすいように、駆動側ダイヤフラム３６４よりも薄く形成される（例えば５０〜１００μｍ）。液体室側ダイヤフラム２６０は、直径が１３〜１５ｍｍであり、ジョイント部２５０に溶接によって固定されている。溶接位置は、図９に示される溶接Ｙ１として示されている。液体室側ダイヤフラム２６０の素材は、金属であり、具体的にはステンレス鋼であり、さらに具体的にはＳＵＳ３０４又はＳＵＳ３１６Ｌである。
【００５９】
図８に示すように、液体室側ダイヤフラム２６０及び駆動側ダイヤフラム３６４は、装着状態において接触する。このため、先述したように駆動側ダイヤフラム３６４が変形すると、液体室側ダイヤフラム２６０も同様に変形する。
【００６０】
駆動側ダイヤフラム３６４が変形すると、液体室２４０の容積が変動する。この変動によって、液体室２４０内に満たされた液体の圧力が変動する。液体室２４０内の圧力が低下した際には、入口流路２４１から液体が液体室２４０に流入する。液体室２４０内の圧力が上昇した際には、液体が液体室２４０から噴射管２０５に流出する。噴射管２０５に流出した液体は、噴射管２０５の先端から噴射される。液体室２４０内の圧力が上昇するのは間欠的なので、噴射管２０５からの液体の噴射は間欠的に実施される。
【００６１】
上記のように、液体室側ダイヤフラム２６０及び駆動側ダイヤフラム３６４は、一体となって変形する。つまり、液体室側ダイヤフラム２６０及び可動板３６１は、一体となって変形する。図８に示された符号４６０は、このように一体となって変形する液体室側ダイヤフラム２６０と可動板３６１とを合わせた合成ダイヤフラム４６０を示す。合成ダイヤフラム４６０は、装着状態において、１つのダイヤフラムと捉えることができる。
【００６２】
図１０は、液体室側ダイヤフラム２６０及び駆動側ダイヤフラム３６４の溶接について説明するための図である。ハウジング３５１には、図１０に示すように面取り３５１ｂが設けられている。面取り３５１ｂは、液体室側ダイヤフラム２６０を固定する溶接Ｙ１とハウジング３５１とが干渉しないように設けられている。
【００６３】
図１０に示すように、ハウジング３５１の先端は、駆動側ダイヤフラム３６４の先端よりも寸法Ｃだけ引っ込んでいる。この結果、装着状態において、液体室側ダイヤフラム２６０とハウジング３５１との間にクリアランスが発生する。駆動側ダイヤフラム３６４を固定する溶接Ｙ２の溶接痕が、このクリアランスに位置するように、溶接を実施することで、溶接Ｙ２と液体室側ダイヤフラム２６０との干渉が回避されている。
【００６４】
図１０に示された符号２５５は、他の形態において設けられる逃がし部２５５を示す。本実施形態では、図８，図９等に示すように、逃がし部２５５は設けられていない。逃がし部２５５は、ジョイント部２５０の内周において、壁が内部に向かってえぐれた部位である。逃がし部２５５を設けることによって、雌ネジ部２５３の加工が容易になる。
【００６５】
以下、ポンプチューブ５５の内径の影響に関して説明する。
【００６６】
図１１は、液体の流量（ｍｌ／ｍｉｎ）と、チューブポンプ６０のモーター回転数（ｒｐｍ）との関係を示すグラフである。図１１は、ポンプチューブ５５の内径が、φ１．６ｍｍの場合と、φ０．８ｍｍの場合と、φ０．５ｍｍの場合とについて示す。
【００６７】
本実施形態におけるポンプチューブ５５の壁厚は、内径が上記の何れの場合でも、１．６ｍｍである。ポンプチューブ５５は、壁厚が厚い（１．６ｍｍ）ことによって、ポンプチューブ５５内の急激な圧力変動による変形が抑制されている。ポンプチューブ５５内における急激な圧力変動は、例えば、ポンプチューブ５５に接触するローラーが切り替わる際に発生する。
【００６８】
本実施形態におけるチューブポンプ６０は、ローラーを４つ備えるので、ローラー周波数は、モーター回転の周波数の４倍になる。ローラー周波数とは、液体の吸入および排出が実行される周波数であり、モーター回転の周波数とローラー数との積によって算出される。このように、ローラー周波数はモーター回転数と一対一に対応するので、図１１には、第２の横軸としてローラー周波数に換算した値が併記されている。
【００６９】
図１１に示すように、同じ回転数で比較すると、ポンプチューブ５５の内径が小さい方が、流量も小さい。よって、ポンプチューブ５５の内径を小さくしつつ、流量を確保するためには、モーター回転数を大きくすればよい。
【００７０】
本実施形態では、流量を４ｍｌ／ｍｉｎに設定する。本実施形態の場合、液体が間欠的に噴射されるので、このような少ない流量で充分な切除能力が確保できる。この流量を確保するためには、φ１．６ｍｍの場合は３０ｒｐｍ、φ０．８ｍｍの場合は９８．４ｒｐｍ、φ０．５ｍｍの場合は１９２ｒｐｍに設定すればよい。
【００７１】
図１２〜図１７は、噴射圧力（ＭＰａ）及びチューブ内圧力（ＭＰａ）、並びに時間（秒）の関係についての実験結果を示すグラフである。図１５〜図１７は、噴射圧力のピーク付近を拡大して示す。
【００７２】
噴射圧力とは、噴射管２０５の先端から噴射される液体の圧力のことである。チューブ内圧力とは、ポンプチューブ５５の下流、且つ、液体室２４０の上流における圧力のことである。本実施形態では、第４給水チューブ５４ｄ内の圧力を測定した。
【００７３】
図１２，図１５はポンプチューブ５５の内径がφ１．６ｍｍの場合を、図１３，図１６はポンプチューブ５５の内径がφ０．８ｍｍの場合を、図１４，図１７はポンプチューブ５５の内径がφ０．５ｍｍの場合を示す。
【００７４】
この実験では、圧電素子３６０に印加する駆動信号の周波数を４００Ｈｚ、最大電圧を３５Ｖに設定した。この実験では、先述したように流量を４ｍｌ／ｍｉｎに設定するために、φ１．６ｍｍの場合は３０ｒｐｍ、φ０．８ｍｍの場合は９８．４ｒｐｍ、φ０．５ｍｍの場合は１９２ｒｐｍに設定した。なお、３０ｒｐｍは、１秒当たり０．５回転なので、ローラー周波数は２．０Ｈｚである。９８．４ｒｐｍは、１秒当たり１．６４回転なので、ローラー周波数は６．５６Ｈｚである。１９２ｒｐｍは、１秒当たり３．２回転なので、ローラー周波数は１２．８Ｈｚである。
【００７５】
図１２，図１５に示すように、ポンプチューブ５５の内径がφ１．６ｍｍの場合、チューブ内圧力は、変動の周期が長く、且つ変動幅が約±１６％と大きい。これは、ポンプチューブ５５の内径が太い（φ１．６ｍｍ）ことに起因していると考えられる。つまり、ポンプチューブ５５が太いと、各ローラーによる１回の給水量が多くなる。このため、供給流量の要請を満たすためには、ローラー周波数を低く（２．０Ｈｚ）することになる。この結果、チューブ内圧力が、長い周期で大きく変動する。
【００７６】
これに加え、ポンプチューブ５５の内径がφ１．６ｍｍの場合、噴射圧力の最大値が安定しない。これは、チューブ内圧力の変動幅が大きいことの影響を受けていると考えられる。
【００７７】
これに対し、図１３，図１６に示すように、ポンプチューブ５５の内径がφ０．８ｍｍの場合、φ１．６ｍｍの場合に比べて細いので、ローラー周波数が大きくなる（６．５６Ｈｚ）。この結果、チューブ内圧力の変動の周期が短くなり、且つ変動幅が小さくなる（約±６％）。これに伴い、ポンプチューブ５５の内径がφ０．８ｍｍの場合は、ポンプチューブ５５の内径がφ１．６ｍｍの場合に比べて、噴射圧力の最大値が安定する。
【００７８】
さらに、図１４，図１７に示すように、ポンプチューブ５５の内径がφ０．５ｍｍの場合、φ０．８ｍｍの場合に比べて、チューブ内圧力の変動の周期が短くなり、且つ変動幅が小さくなる（約±４％）。これに加え、ポンプチューブ５５の内径がφ０．５ｍｍの場合は、ポンプチューブ５５の内径がφ０．８ｍｍの場合に比べて、噴射圧力の最大値が安定する。
【００７９】
このように、ポンプチューブ５５及びチューブポンプ６０による液体供給機構であっても、チューブ内圧力の変動を小さくし、噴射圧力の最大値を安定させることができる。さらに、この液体供給機構であれば、メンテナンスが簡単である。ポンプチューブ５５は、交換作業が簡単であり、且つ安価である。チューブポンプ６０は、液体に触れないので使い回すことができる。
【００８０】
ポンプチューブ５５の内径がφ０．５ｍｍ以上の場合、例えば、上記のφ０．５ｍｍの場合やφ０．８ｍｍの場合、φ０．５ｍｍ未満の場合に比べ、同じ供給流量を確保するためのローラー周波数が小さくて済み、ひいてはチューブポンプ６０のモーター回転数が小さくて済む。このため、ポンプチューブ５５の内径がφ０．５ｍｍ以上の場合は、φ０．５ｍｍ未満の場合に比べ、チューブポンプ６０の耐久性にとって好ましい。なお、ポンプチューブ５５は、使い捨てであるので、本実施形態では耐久性が問題になることは殆どない。
【００８１】
図１８，図１９，図２０は、ジェット荷重（ｍＮ）及びチューブ内圧力（ＭＰａ）、並びに時間（秒）の関係についての実験結果を示すグラフである。
【００８２】
ジェット荷重（ｍＮ）とは、間欠的に噴射される液体による衝撃力のことである。本実施形態においては、ノズル２０７の先端から所定距離に配置されたフォースセンサーによって測定した値を、ジェット荷重と定義する。
【００８３】
図１８はポンプチューブ５５の内径がφ１．１ｍｍ（以下、内径の数値を示す際に「ポンプチューブ５５の内径が」を省略する）の場合、図１９はφ１．０ｍｍの場合、図２０はφ０．８ｍｍの場合を示す。
【００８４】
チューブポンプ６０の回転数については、φ１．１ｍｍの場合は５５．２ｒｐｍ、φ１．０ｍｍの場合は５７．６ｒｐｍ、φ０．８ｍｍの場合は８６．４ｒｐｍに設定した。ローラー周波数に換算すると、φ１．１ｍｍの場合は３．６８Ｈｚ、φ１．０ｍｍの場合は３．８４Ｈｚ、φ０．８ｍｍの場合は５．７６Ｈｚである。
【００８５】
実験によって得られたチューブ内圧力のデータについて統計処理した結果は次の通りである。なお、以降の統計処理には、グラフに示した０秒〜０．５秒のデータに加え、０．５秒〜１．０秒のデータも含めた。
【００８６】
φ１．１ｍｍの場合は、平均値が51.0×10-3ＭＰａ、標準偏差が1.4×10-3ＭＰａ、最大値が53.4×10-3ＭＰａ、最小値が47.1×10-3ＭＰａだった。
【００８７】
φ１．０ｍｍの場合は、平均値が49.7×10-3ＭＰａ、標準偏差が1.5×10-3ＭＰａ、最大値が52.9×10-3ＭＰａ、最小値が46.2×10-3ＭＰａだった。
【００８８】
φ０．８ｍｍの場合は、平均値が48.1×10-3ＭＰａ、標準偏差が1.1×10-3ＭＰａ、最大値が50.2×10-3ＭＰａ、最小値が45.1×10-3ＭＰａだった。
【００８９】
上記のように、φ０．８ｍｍの場合は、φ１．０ｍｍの場合およびφ１．１ｍｍの場合に比べて、チューブ内圧力の標準偏差が小さくなる。よって、φ０．８ｍｍは、φ１．０ｍｍ及びφ１．１ｍｍに比べて好ましい。ひいては、φ０．８ｍｍの場合におけるローラー周波数である５．７６Ｈｚは、φ１．１ｍｍの場合における３．６８Ｈｚ、及びφ１．０ｍｍの場合における３．８４Ｈｚよりも好ましい。
【００９０】
実験によって得られたジェット荷重のデータについて統計処理した結果は次の通りである。
【００９１】
φ１．１ｍｍの場合は、平均値が0.72ｍＮ、標準偏差が0.019ｍＮ、最大値が0.76ｍＮ、最小値が0.67ｍＮだった。
【００９２】
φ１．０ｍｍの場合は、平均値が0.71ｍＮ、標準偏差が0.017ｍＮ、最大値が0.75ｍＮ、最小値が0.66ｍＮだった。
【００９３】
φ０．８ｍｍの場合は、平均値が0.70ｍＮ、標準偏差が0.012ｍＮ、最大値が0.72ｍＮ、最小値が0.67ｍＮだった。
【００９４】
上記のように、φ１．０ｍｍの場合は、φ１．１ｍｍの場合に比べて、ジェット荷重の標準偏差が小さくなる。つまり、ジェット荷重が安定する。よって、φ１．０ｍｍは、φ１．１ｍｍに比べて好ましい。ひいては、φ１．０ｍｍの場合におけるローラー周波数である３．８４Ｈｚは、φ１．１ｍｍの場合における３．６８Ｈｚよりも好ましい。
【００９５】
上記のように、φ０．８ｍｍの場合は、φ１．０ｍｍの場合に比べて、ジェット荷重の標準偏差が小さくなる。よって、φ０．８ｍｍは、φ１．０ｍｍに比べて好ましい。ひいては、φ０．８ｍｍの場合におけるローラー周波数である５．７６Ｈｚは、φ１．０ｍｍの場合における３．８４Ｈｚよりも好ましい。
【００９６】
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、或いは、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。
【００９７】
ポンプチューブの内径は、φ０．５ｍｍより細くてもよい。
チューブポンプのローラー周波数は、１２．８Ｈｚより大きくてもよいし、６．５６Ｈｚより小さくてもよいし、３．８４Ｈｚよりも小さくてもよい。
チューブポンプによる供給流量は、例えば、３ｍｌ／ｍｉｎ以上１０ｍｌ／ｍｉｎ以下でもよい。或いは、それ以外の値でもよい。
ポンプチューブの壁厚は、１．６ｍｍより厚くてもよいし、１．６ｍｍより薄くてもよい。
【００９８】
チューブポンプが備えるローラーの数は、４つ以外、例えば３つでもよい。ローラーの数を変更した場合、ローラー周波数を維持するために、モーターの回転数を調整してもよい。
【００９９】
ノズルユニットとアクチュエーターユニットとが一体に構成されていてもよい。
ノズルユニットは、滅菌処理することで、複数回使用してもよい。
噴射する液体は、純水でもよいし薬液でもよい。
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し、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。
【０１００】
実施形態においてはアクチュエーターとして圧電素子を用いる構成を採用したが、光メーザーを用いて液体を噴射する構成や、ポンプ等により液体を加圧し、液体を噴射する構成を採用してもよい。光メーザーを用いて液体を噴射する構成とは、光メーザーを液体に照射して液体中に気泡を発生させ、この気泡の発生によって引き起こされる液体の圧力上昇を利用する構成である。
【０１０１】
実施形態においては間欠的に液体を噴射する構成を採用したが、連続的に液体を噴射する機能を備えた構成を採用してもよい。例えば、間欠的な噴射と連続的な噴射とを使い分けることができる構成でもよい。実施形態のハードウエア構成を利用して連続的な噴射を実施するために、アクチュエーターの駆動を停止または低下させた状態でチューブポンプのみを駆動させてもよい。この構成の場合、間欠的な噴射を切除のために実施し、連続的な噴射を洗浄のために実施してもよい。
或いは、連続的な噴射のみが実施できる構成でもよい。この構成の場合、連続的な噴射によって切除を実施してもよい。
【符号の説明】
【０１０２】
２０…液体噴射装置、３０…制御部、３１…アクチュエーター用ケーブル、３２…ポンプ用ケーブル、３５…フットスイッチ、４０…吸引装置、４１…吸引チューブ、５０…液体供給装置、５１…給水バッグ、５２…スパイク針、５３ａ…第１コネクター、５３ｂ…第２コネクター、５３ｃ…第３コネクター、５３ｄ…第４コネクター、５３ｅ…第５コネクター、５４ａ…第１給水チューブ、５４ｂ…第２給水チューブ、５４ｃ…第３給水チューブ、５４ｄ…第４給水チューブ、５５…ポンプチューブ、５６…閉塞検出機構、５７…フィルター、６０…チューブポンプ、１００…ハンドピース、２００…ノズルユニット、２０５…噴射管、２０７…ノズル、２１０…ハンドピースケース、２１１…凹部、２３０…吸引流路部、２４０…液体室、２４１…入口流路、２４４…窪み、２５０…ジョイント部、２５３…雌ネジ部、２５５…逃がし部、２６０…液体室側ダイヤフラム、３００…アクチュエーターユニット、３１０…連結部、３１１…第１ケース、３１２…第２ケース、３１３…第３ケース、３１４…保持部材、３１５…金属板、３１６…第１ネジ、３１７…第２ネジ、３１８…第３ネジ、３５０…駆動部、３５０ａ…駆動部、３５１…ハウジング、３５１ａ…雄ネジ部、３５３…固定部材、３６０…圧電素子、３６１…可動板、３６２…ピストン、３６４…駆動側ダイヤフラム、３７０…硬質材入り接着剤、３７１…接着剤、３７２…硬質材、４００…吸引管、４１０…凸部、４６０…合成ダイヤフラム、５００…吸引力調整機構、５２２…孔
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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