(57)【要約】【課題】流路内の閉塞による流体噴射性能の低下を低減した流体噴射装置を提供する。【解決手段】本発明の流体噴射装置２０は、圧電素子３６０を駆動させるための駆動信号を出力可能な制御装置３０と、流体収容部としての給水バッグ５１とノズル２０７までの間の流路内の流量及び圧力の少なくとも一方を検出可能な第１センサー７０と、駆動信号が圧電素子３６０に印加された後の圧電素子３６０に流れる電流を検出可能な第２センサー８０と、を備え、制御装置３０は、駆動信号の電圧が第１の値以上第２の値以下の場合には、第２センサー８０の検出結果に基づき流路の閉塞を検出可能であり、電圧が第１の値よりも小さい場合または第２の値よりも大きい場合には、第１センサー７０の検出結果に基づき流路の閉塞を検出可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルを有する噴射管と、
前記噴射管と連通する流体室の容積を変動させる圧電素子と、
前記圧電素子を駆動させるための駆動信号を出力可能な制御装置と、
流体収容部から前記流体室に向けて流体を供給可能な流体供給装置と、
前記流体収容部と前記ノズルとの間の流路内の流量及び圧力の少なくとも一方を検出可能な第１センサーと、
前記駆動信号が前記圧電素子に印加された後の前記圧電素子に流れる電流を検出可能な第２センサーと、
を備え、
前記制御装置は、
前記駆動信号の電圧が第１の値以上第２の値以下の場合には、前記第２センサーの検出結果に基づき前記流路の閉塞を検出可能であり、
前記電圧が前記第１の値よりも小さい場合または前記第２の値よりも大きい場合には、前記第１センサーの検出結果に基づき前記流路の閉塞を検出可能であることを特徴とする流体噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の流体噴射装置において、
前記制御装置は、前記駆動信号の電圧が前記第１の値以上前記第２の値以下の場合、前記第１センサーの検出結果と前記第２センサーの検出結果とに基づき前記閉塞を検出可能であることを特徴とする流体噴射装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の流体噴射装置において、
前記第１センサーが、前記流体供給装置と前記流体室との間に設置されていることを特徴とする流体噴射装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の流体噴射装置において、
前記第１センサーが、前記流体室と前記ノズルとの間に設置されていることを特徴とする流体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、生体組織を切開または切除することに好適な流体噴射における流体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特許文献１に記載されているように、ポンプ室と、ポンプ室の容積を変更して流体の吐出動作を行うマイクロポンプと、マイクロポンプの出口流路に一方の端部が接続され、他方の端部に開口部が設けられた接続流路と、が備えられ、流体が脈動波群と休止部との繰り返しで流動されることを特徴とする流体噴射装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１５２１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の流体噴射装置では、噴射中に開口部やポンプ室までの供給流路が閉塞すると流体噴射性能が低下するという課題があった。
【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、ノズルを有する噴射管と、前記噴射管と連通する流体室の容積を変動させる圧電素子と、前記圧電素子を駆動させるための駆動信号を出力可能な制御装置と、流体収容部から前記流体室に向けて流体を供給可能な流体供給装置と、前記流体収容部と前記ノズルまでの間の流路内の流量及び圧力の少なくとも一方を検出可能な第１センサーと、前記駆動信号が前記圧電素子に印加された後の前記圧電素子に流れる電流を検出可能な第２センサーと、を備え、前記制御装置は、前記駆動信号の電圧が第１の値以上第２の値以下の場合には、前記第２センサーの検出結果に基づき前記流路の閉塞を検出可能であり、前記電圧が前記第１の値よりも小さい場合または前記第２の値よりも大きい場合には、前記第１センサーの検出結果に基づき前記流路の閉塞を検出可能であることを特徴とする。
【０００７】
本適用例によれば、駆動信号の電圧が第１の値以上第２の値以下の場合には第２センサーの検出結果に基づき流路の閉塞を検出可能であるため、電圧の値に関わらず第１センサーのみを用いて閉塞検出を行う場合と比べて、閉塞検出の漏れを低減することが可能である。一方、駆動信号の電圧が第１の値よりも小さい場合または第２の値よりも大きい場合には、第１センサーの検出結果に基づき閉塞を検出可能である。
【０００８】
［適用例２］上記適用例に記載の流体噴射装置において、前記制御装置は、前記駆動信号の電圧が前記第１の値以上前記第２の値以下の場合、前記第１センサーの検出結果と前記第２センサーの検出結果とに基づき前記閉塞を検出可能であることが好ましい。
【０００９】
本適用例によれば、第１センサーと第２センサー両方の検出結果が得られるため、双方の検出結果を考慮して判定することで誤った閉塞検出を防止することができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例に記載の流体噴射装置において、前記第１センサーが、前記流体供給装置と前記流体室との間に設置されていることが好ましい。
【００１１】
本適用例によれば、流体室の容積変動の影響が少ない部位に第１センサーが設置されているため、第１センサーの検出精度の低下を抑制することができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例に記載の流体噴射装置において、前記第１センサーが、前記流体室と前記ノズルとの間に設置されていることが好ましい。
【００１３】
本適用例によれば、閉塞が発生するノズルに最も近い部位に第１センサーを設置するため、閉塞が発生してから閉塞検出までの遅れ時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る流体噴射装置の構成図。
【図２Ａ】ハンドピースの断面図。
【図２Ｂ】図２Ａ中の２Ｂ部拡大図。
【図３】ジョイント部及びアクチュエーターユニット付近を拡大して示す断面図。
【図４】流体室付近を拡大した断面図。
【図５】閉塞検出処理を示すフローチャート。
【図６】駆動電圧とセンサー電源の関係。
【図７】駆動電圧が低い場合のフィードバック電流の変化を示すグラフ（平坦の場合）。
【図８】駆動電圧が低い場合のフィードバック電流の変化を示すグラフ（振動の場合）。
【図９】駆動電圧が高い場合のフィードバック電流の変化を示すグラフ（平坦の場合）。
【図１０】駆動電圧が高い場合のフィードバック電流の変化を示すグラフ（振動の場合）。
【図１１】駆動電圧及びフィードバック電流の変化を示すグラフ（平坦の場合）。
【図１２】駆動電圧及びフィードバック電流の変化を示すグラフ（振動の場合）。
【図１３】第２実施形態に係る流体噴射装置の閉塞検出処理を示すフローチャート。
【図１４】第２実施形態の駆動電圧とセンサー電源の関係。
【図１５】第３実施形態に係る流体噴射装置のセンサー構成図。
【図１６】第４実施形態に係る流体噴射装置のセンサー構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。
＜第１実施形態＞
まず、第１実施形態に係る流体噴射装置２０について、図１〜図４を参照して説明する。
図１は、第１実施形態に係る流体噴射装置２０の構成を概略的に示す構成図である。流体噴射装置２０は、医療機関において利用される医療機器であり、患部に対して流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。図２Ａは、ハンドピースの断面図である。図２Ｂは、図２Ａ中の２Ｂ部拡大図である。図３は、ジョイント部及びアクチュエーターユニット付近を拡大して示す断面図である。図４は、流体室付近を拡大した断面図である。
【００１６】
流体噴射装置２０は、図１に示すように、制御装置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、流体供給装置５０と、ハンドピース１００とを備える。
【００１７】
流体供給装置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、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、ノズル２０７（図２Ａ参照）を有する噴射管２０５と、吸引管４００とを備える。
【００１８】
給水バッグ５１は、透明な合成樹脂製であり、内部に流体（具体的には生理食塩水）が充填されている。なお、本願では、水以外の流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に充填された流体が第１給水チューブ５４ａに供給可能な状態になる。
【００１９】
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内の流体は、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。
【００２０】
なお、本実施形態においては、流体供給装置５０として、給水バッグ５１からハンドピース１００までの間の流路内の流量及び圧力の少なくとも一方を検出可能な第１センサー７０を備える構成とした。第１センサー７０は、第２給水チューブ５４ｂ内の流量及び圧力の少なくとも一方を測定することで、第１〜第４給水チューブ５４ａ〜５４ｄ及びハンドピース１００内の流路の閉塞を検出する。第１センサー７０は、閉塞を検出すると、制御装置３０に検出結果を入力する。なお、例として第１センサー７０が第２給水チューブ５４ｂ内の流量及び圧力の少なくとも一方を検出する構成としたが、流体供給装置５０内の他の流路内の流量及び圧力の少なくとも一方を検出する構成としても良い。
【００２１】
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、流体に含まれる異物を捕集する。
【００２２】
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に供給された流体は、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。このように流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。
【００２３】
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の先端付近の流体や切除片などが吸引される。
【００２４】
制御装置３０は、ＣＰＵと記憶媒体とを備える。記憶媒体には、チューブポンプ６０及び圧電素子３６０（図３参照）を制御するためのプログラムが記憶されている。制御装置３０は、ＣＰＵがこのプログラムを実行することによって、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を介して第１駆動信号を送信し、ポンプ用ケーブル３２を介して第２駆動信号を送信する。第１駆動信号は、本実施形態においては４００Ｈｚの周期性を有し、アクチュエーターユニット３００内の圧電素子３６０を駆動させる。第２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を踏んでいる間は流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流体の噴射が停止する。以下、単に駆動信号といえば、第１駆動信号のことを意味する。
なお、アクチュエーター用ケーブル３１には、第１駆動信号が圧電素子３６０に印加された後の圧電素子３６０に流れる電流を検出可能な第２センサー８０が設けられている。
【００２５】
次に、ハンドピース１００について説明する。
図２Ａに示すように、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（図３参照）に接続されている。入口流路２４１は、流体室２４０（図４参照）を介して、噴射管２０５に通じている。
【００２６】
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、流体室２４０内の圧力が変動しても（後述）、流体室２４０内の流体が入口流路２４１に逆流することが抑制される。
【００２７】
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。
【００２８】
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（空気や流体等）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。
【００２９】
アクチュエーターユニット３００は、図３に示すように、ノズルユニット２００のジョイント部２５０に取り付けられている。アクチュエーターユニット３００は、ジョイント部２５０に対して脱着できるように構成されている。
【００３０】
次に、ジョイント部２５０及びアクチュエーターユニット３００付近とジョイント部２５０の内部に設けられた流体室２４０付近について説明する。
【００３１】
駆動部３５０は、図３に示すように、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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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、駆動側ダイヤフラム３６４は、滑らかに湾曲する。このため、駆動側ダイヤフラム３６４と接する流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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
ハウジング３５１の外周には、雄ネジ部３５１ａが設けられている。雄ネジ部３５１ａを、ジョイント部２５０に設けられた雌ネジに締め付けることで、ハウジング３５１がジョイント部２５０に固定されている。雌ネジを緩めることによって、ハウジング３５１をジョイント部２５０から取り外すことができる。
【００３８】
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は中継基板と言い換えることもできる。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
図４に示すように、流体室２４０は、窪み２４４に、流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。流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）。流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。流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。
【００４４】
図４に示すように、流体室側ダイヤフラム２６０は、駆動側ダイヤフラム３６４に接触している。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、流体室側ダイヤフラム２６０も同様に変形する。
【００４５】
駆動側ダイヤフラム３６４が変形すると、流体室２４０の容積が変動する。この変動によって、流体室２４０内に満たされた流体の圧力が変動する。流体室２４０内の圧力が低下した際には、入口流路２４１から流体が流体室２４０に流入する。流体室２４０内の圧力が上昇した際には、流体が流体室２４０から噴射管２０５に流出する。噴射管２０５に流出した流体は、噴射管２０５の先端から噴射される。流体室２４０内の圧力が上昇するのは間欠的なので、噴射管２０５からの流体の噴射は間欠的に実施される。
【００４６】
上記のように、流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、流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４に示された符号４６０は、このように一体となって変形する流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、１つのダイヤフラムと捉えることができる。
【００４７】
次に、第１実施形態に係る流体噴射装置２０の閉塞検出処理について、図５〜図１２を参照して説明する。
図５は、閉塞検出処理を示すフローチャートである。図６は、駆動電圧とセンサー電源の関係である。図７〜図１０は、駆動電圧に対するフィードバック電流の変化を示すグラフである。図１１および図１２は、駆動電圧及びフィードバック電流の変化を示すグラフである。
制御装置３０は、内蔵する記憶媒体に記憶されたプログラムを実行することによって、閉塞検出処理を実行する。制御装置３０は、吐出開始の指示を受けたことを契機に、吐出処理を実行する。制御装置３０は、吐出開始の指示を受けるための入力インターフェイスとして、筐体の表面にボタンを備える。
【００４８】
まず、チューブポンプ６０の駆動を開始する（Ｓ６１０）。次に、圧電素子３６０の駆動を開始する（Ｓ６２０）。次に閉塞検出処理を開始する（Ｓ６３０）。
【００４９】
続いて、圧電素子３６０の駆動信号の電圧値（以下、駆動電圧）が第１電圧以上かつ第２電圧以下であるか判定する（Ｓ６４０）。
なお、本実施形態では、駆動電圧は図６に示すとおり、第１電圧を１６Ｖとし、第２電圧を６０Ｖとしている。
【００５０】
前記判定結果が第１電圧以上かつ第２電圧以下である場合は、図６のように第１センサー７０の電源をＯＦＦにし、第２センサー８０の電源をＯＮにする（Ｓ６５０）。
【００５１】
続いて、判定期間のフィードバック電流（以下、判定電流という）が、平坦なのか振動しているのかを判定する（Ｓ６６０）。
フィードバック電流とは、伸縮する圧電素子３６０が発生する電流である。本実施形態においては、圧電素子３６０の伸縮は、圧電素子３６０に駆動信号が入力された場合に発生するので、フィードバック電流は、駆動信号が入力された圧電素子３６０から得られる。制御装置３０は、アクチュエーター用ケーブル３１を介して、フィードバック電流を取得する。
【００５２】
前記判定結果が第１電圧未満または第２電圧より大きい場合、図６に示すとおり、第１センサー７０の電源をＯＮにし、第２センサー８０の電源をＯＦＦにする（Ｓ６７０）。
【００５３】
駆動電圧が第１電圧未満では、フィードバック電流のグラフは図７の非閉塞時のものと、図８の閉塞時のもののように、差がなくなってしまうことが確認できる。
【００５４】
また、駆動電圧が第２電圧より大きい場合、フィードバック電流のグラフは図９の非閉塞時のものと、図１０の閉塞時のもののように、差がなくなってしまうことが確認できる。
【００５５】
このように、駆動電圧が第１電圧未満または第２電圧より大きい場合には第２センサー８０では閉塞を検出できなくなるため、電源をＯＦＦにし消費電力の低下を行っている。
【００５６】
続いて、第１センサー７０が閾値以上の値を示しているか判定する（Ｓ６８０）。
【００５７】
図１１及び図１２は、駆動信号の１周期分についての駆動電圧及びフィードバック電流の変化を示す。図１１は、判定電流が平坦である場合を示す。図１２は、判定電流が振動している場合を示す。図１１及び図１２に示すように、上記の判定期間とは、駆動電圧の急激な下降が終了した後から所定時間後までの期間のことである。判定期間においては、駆動電圧の変動は小さい。
【００５８】
図１１及び図１２に示すように、駆動電圧が大きく変動する期間においては、フィードバック電流は大きく振動する。駆動電圧が大きく変動する期間とは、駆動電圧が急激に上昇する期間と、急激に下降する期間とを含む期間である。
【００５９】
一方、判定期間においては、フィードバック電流が平坦であったり、振動したりする。この差異をもたらすのは、圧電素子３６０の伸縮に対する反力の大きさの違いである。反力の大きさの違いをもたらす主な原因は、給水バッグからノズル２０７までの間、特に流体室２４０からノズル２０７までの間の流路において、閉塞が発生しているかどうかである。このような閉塞が発生していれば反力が大きくなり、閉塞が発生していなければ反力が小さくなる。
【００６０】
Ｓ６６０の判定は、判定期間における電流値の最大値と最小値との差が基準値以上か否かという基準で実現する。なお、本実施形態において、電流値は最大値が１００ｍＡであり、最小値が５０ｍＡである。そのため、最大値と最小値との差である基準値は５０ｍＡとなる。
【００６１】
Ｓ６６０の判定結果が平坦またはＳ６８０の判定結果がＮＯである場合は、圧電素子３６０に対して連続的に駆動信号が入力され、再びＳ６４０に戻って引き続き判定を繰り返す。
【００６２】
Ｓ６６０の判定結果が振動またはＳ６８０の判定結果がＹＥＳである場合は、閉塞を検出したこととなり、閉塞検出を完了する（Ｓ６９０）。
【００６３】
閉塞を検出した場合は、閉塞検出運転として、チューブポンプ６０及び圧電素子３６０を停止する（Ｓ７００）。
【００６４】
閉塞を検出したことを、ユーザーに報知して（Ｓ７１０）、吐出処理を終える。制御装置３０は、上記報知として、音及び光を出力する。音とは、「閉塞を検出しました」等の音声などである。光とは、制御装置３０の表面に設けられたＬＥＤランプの発光などである。このＬＥＤランプの近傍には「閉塞検出」等の文字が記されている。
【００６５】
以上述べたように、本実施形態に係る流体噴射装置２０によれば、駆動電圧の大小によって、（１）第２センサー８０のみＯＮとし、フィードバック電流を利用した閉塞検出を行う場合と、（２）第１センサー７０のみＯＮとし、圧力や流量を利用した閉塞検出を行う場合と、を使い分けることで、駆動電圧に応じた必要十分な閉塞検出の精度を確保することができる。
【００６６】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る流体噴射装置２０の閉塞検出処理について、図１３及び図１４を参照して説明する。
第２実施形態の説明は、主に第１実施形態と異なる点を対象とする。よって、特に説明がない点については第１実施形態と同じである。
【００６７】
図１３は、第２実施形態に係る流体噴射装置２０の閉塞検出処理を示すフローチャートである。図１４は、第２実施形態の駆動電圧とセンサー電源の関係を示す図である。第２実施形態では、Ｓ６３１及びＳ６４１が追加され、Ｓ６７０がＳ６７１に、Ｓ６５０がＳ６５１に変更されている。
【００６８】
Ｓ６３１は図１４に示すとおり、駆動電圧によらず、第１センサー７０を常にＯＮにするための処理である。
【００６９】
Ｓ６４０で駆動電圧が第１電圧以上かつ第２電圧以下である場合、続いて第１センサー７０が閾値以上であるかの判定を行う（Ｓ６４１）。
【００７０】
判定結果が閾値未満である場合は、Ｓ６４０に戻って引き続き判定を行う。
【００７１】
判定結果が閾値以上である場合は、第２センサー８０の電源をＯＮにする処理を行う（Ｓ６５１）
【００７２】
Ｓ６４０で第１電圧未満または、第２電圧よりも大きい場合は、第２センサー８０をＯＦＦにする処理を行う（Ｓ６７１）。
【００７３】
このように、第２センサー８０は図７、図８、図９、図１０に示す通り、第１電圧未満、第２電圧より大きい領域ではセンサーの機能を果たせないが、第１センサー７０は駆動電圧によらず常にＯＮにしてもよい。
【００７４】
以上述べたように、第２実施形態に係る流体噴射装置２０の閉塞検出処理によれば、第１実施形態での効果に加えて、第１電圧以上かつ第２電圧以下では第１センサー７０の判定結果と、第２センサー８０の判定結果が両方とも閉塞を示す場合に閉塞を検出したことになり、２つのセンサー（第１センサー７０及び第２センサー８０）を併用して閉塞検出精度を高くする効果を得ることができる。
【００７５】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係る流体噴射装置２０ａについて、図１５を参照して説明する。
図１５は、第３実施形態に係る流体噴射装置のセンサー構成図である。
第３実施形態の説明は、主に第１実施形態と異なる点を対象とする。よって、特に説明がない点については第１実施形態と同じである。
【００７６】
図１５に示したとおり、第１センサー７０を流体供給装置５０と流体室２４０との間に設置する構成を取ることが可能である。
【００７７】
本実施形態に係る流体噴射装置２０ａによれば、第１実施形態での効果に加えて、流体室２４０における圧電素子３６０の圧力変動の影響を受けることなく、単純な圧力変動または流量の変動を検出することができ、高い精度で閉塞を検出することができる。
【００７８】
＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態に係る流体噴射装置２０ｂについて、図１６を参照して説明する。
図１６は、第４実施形態に係る流体噴射装置のセンサー構成図である。
第４実施形態の説明は、主に第１実施形態と異なる点を対象とする。よって、特に説明がない点については第１実施形態と同じである。
【００７９】
図１６に示したとおり、第１センサー７０を流体室２４０とノズル２０７の間に設置する構成を取ることが可能である。
【００８０】
特に、ノズル２０７近傍に第１センサー７０を設置することで、最も閉塞しやすいノズル２０７近傍の圧力変動または流量の変動を検出することができる。
【００８１】
本実施形態に係る流体噴射装置２０ｂによれば、第１実施形態での効果に加えて、最も閉塞しやすいノズル近傍の圧力変動または流量の変動を検出することができ、高い精度で閉塞を検出することができる。
【００８２】
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。
【００８３】
上記実施形態において、ソフトウエアによって実現された機能及び処理の一部又は全部は、ハードウエアによって実現されてもよい。また、ハードウエアによって実現された機能及び処理の一部又は全部は、ソフトウエアによって実現されてもよい。ハードウエアとしては、例えば、集積回路、ディスクリート回路、または、それらの回路を組み合わせた回路モジュールなど、各種回路を用いることができる。
【００８４】
上記実施形態において、消費電力の低下を目的として使用しないセンサーは電源をＯＦＦとする構成としていたが、これに限定されない。例えば、電源はＯＮとしつつもセンサーを動作させない構成や、センサーを動作させるとしてもセンサーからの検出結果を閉塞判断に用いない構成としてもよい。
【００８５】
ノズルユニット２００とアクチュエーターユニット３００とが一体に構成されていてもよい。このように一体となって構成されたものを、アクチュエーターユニット３００と捉えてもよいし、ハンドピース１００と捉えてもよい。
【００８６】
ノズルユニット２００は、滅菌処理することで、複数回使用してもよい。
噴射する流体は、純水でもよいし薬液でもよい。
流体噴射装置２０は、医療機器以外に利用されてもよい。
例えば、流体噴射装置２０は、噴射した流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、噴射した流体によって線などを描く描画装置に利用されてもよい。
【００８７】
実施形態においては間欠的に流体を噴射する構成を採用したが、連続的に流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６０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】
【００８８】
２０，２０ａ，２０ｂ…流体噴射装置、３０…制御装置、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…流体供給装置、５１…流体収容部としての給水バッグ、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、５４…給水チューブ、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、５７…フィルター、６０…チューブポンプ、７０…第１センサー、８０…第２センサー、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…流体室、２４１…入口流路、２５０…ジョイント部、２６０…流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、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、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２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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