(57)【要約】【課題】容積可変手段を駆動しない停止期間において、液体が流出しない流体噴射装置を提供する。【解決手段】流体噴射装置１は、流体室３０の容積をダイアフラム４０により縮小し、ノズル開口部８１から液体をパルス状に噴射する流体噴射装置であって、流体室３０に流体を供給する入口流路２５と、ノズル開口部８１を有し流体室３０から液体を吐出する出口流路２１と、脈動波形と休止波形の組み合わせで構成される駆動波形により駆動されるダイアフラム４０を含む容積可変手段１１と、容積可変手段１１の駆動期間に入口流路２５を開放し、停止期間に入口流路２５を閉塞する開閉手段としてのマイクロバルブ９０と、が備えられている。このようにして、容積可変手段１１を駆動しない停止期間において、液体の流出を防止することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体室の容積をダイアフラムにより縮小し、ノズル開口部から流体をパルス状に噴射する流体噴射装置であって、
前記流体室に流体を供給する入口流路と、
前記ノズル開口部を有し前記流体室から流体を吐出する出口流路と、
脈動波形と休止波形の組み合わせで構成される駆動波形により駆動される前記ダイアフラムを含む容積可変手段と、
前記容積可変手段の駆動期間に前記入口流路を開放し、停止期間に前記入口流路を閉塞する開閉手段と、
が備えられてい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、
前記開閉手段が、前記入口流路に連通する接続流路室と密閉された圧力空間とに分割する隔壁と、前記隔壁に前記入口流路に向かって突設される封止部と、前記隔壁を変位させるアクチュエータと、を備え、前記隔壁の変位に伴い前記封止部により前記入口流路の開放及び閉塞を行うマイクロバルブであることを特徴とする流体噴射装置。
【請求項３】
請求項２に記載の流体噴射装置において、
前記隔壁が変位しない初期状態で前記入口流路が閉塞され、前記隔壁が変位した状態で前記入口流路が開放されることを特徴とする流体噴射装置。
【請求項４】
請求項２に記載の流体噴射装置において、
前記隔壁が変位した状態で前記入口流路が閉塞され、前記隔壁が変位しない初期状態で前記入口流路が開放されることを特徴とする流体噴射装置。
【請求項５】
請求項２に記載の流体噴射装置において、
前記隔壁が変位しない初期状態から前記隔壁を一方に変位させて前記入口流路が閉塞され、他方に変位させて前記入口流路が開放され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において、
前記駆動波形の出力タイミングが、前記容積可変手段の起動から少なくとも前記流体室の内部に流体が流入する速度が最大になるまでの遅延時間を有して設定されていることを特徴とする流体噴射装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の流体噴射装置において、
前記容積可変手段の起動タイミングと、前記入口流路の開放タイミングが略一致していることを特徴とする流体噴射装置。
【請求項８】
請求項２ないし請求項５のいずれか一項に記載の流体噴射装置において、
前記接続流路室に流体を供給する流体供給路がさらに設けられると共に、前記入口流路と前記流体供給路との間の位置にあって前記圧力空間側に突起部が設けられ、
前記入口流路を閉塞しているとき、前記流体供給路から供給される流体の圧力によって前記隔壁の前記流体供給路の近傍が前記圧力空間の容積を縮小する方向に押圧され、前記突起部を支点、前記流体供給路の近傍を力点、前記封止部を作用点とするてこで前記封止部を押圧することを特徴とする流体噴射装置。
【請求項９】
請求項２ないし請求項５のいずれか一項に記載の流体噴射装置において、
前記封止部が前記入口流路を閉塞している状態の場合、前記流体供給路からの流体供給圧力により前記隔壁が変位して前記圧力空間の容積が縮小され、前記圧力空間の内部圧力が前記流体室の内部圧力よりも上昇することにより、前記封止部が前記圧力空間と前記流体室との圧力差によって前記入口流路を押圧することを特徴とする流体噴射装置。
【請求項１０】
請求項２に記載の流体噴射装置において、
前記封止部の先端に円錐状の斜面部が設けられ、前記斜面部で前記入口流路を閉塞することを特徴とする流体噴射装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の流体噴射装置において、
前記入口流路の合成イナータンスが前記出口流路の合成イナータンスよりも大きいことを特徴とする流体噴射装置。
【請求項１２】
請求項２に記載の流体噴射装置において、
前記アクチュエータに、ユニモルフ型またはバイモルフ型アクチュエータを用いていることを特徴とする流体噴射装置。
【請求項１３】
請求項２に記載の流体噴射装置において、
前記アクチュエータに、積層型圧電素子を用いていることを特徴とする流体噴射装置。
【請求項１４】
請求項８に記載の流体噴射装置において、
前記隔壁が、前記流体供給路を中心とする同心円の波型構造部を有することを特徴とする流体噴射装置。
【請求項１５】
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、
前記入口流路を開放してから前記流体室の内部に流体が流入する速度が最大になるときに前記脈動波形を出力することを特徴とする流体噴射装置。
【請求項１６】
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、前記流体室の容積が最小になったときから容積が復帰する間に前記入口流路を閉塞することを特徴とする流体噴射装置。
【請求項１７】
流体室の容積をダイアフラムにより縮小し、ノズル開口部から流体をパルス状に噴射する流体噴射装置の駆動方法であって、
脈動波形と休止波形の組み合わせで構成される駆動波形により駆動される前記ダイアフラムを含む容積可変手段の駆動期間に、前記流体室に流体を供給する入口流路を開閉手段により開放し、
前記容積可変手段の停止期間に前記入口流路を前記開閉手段により閉塞することを特徴とする流体噴射装置の駆動方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の流体噴射装置の駆動方法であって、
前記入口流路を開放してから前記流体室の内部に流体が流入する速度が最大になるときに前記脈動波形を出力し、前記流体室の容積が最小になったときから容積が復帰する間に前記入口流路を閉塞することを特徴とする流体噴射装置の駆動方法。
【請求項１９】
流体室と、ダイアフラムと、
前記流体室に流体を供給する入口流路と、
ノズル開口部を有し前記流体室から流体を吐出する出口流路と、
切除硬度情報に基づき生成され、脈動波形と休止波形の組み合わせで構成される駆動波形により駆動される前記ダイアフラムを含む容積可変手段と、
前記容積可変手段の駆動期間に前記入口流路を開放し、停止期間に前記入口流路を閉塞する開閉手段と、が備えられ、
前記流体室の容積を前記ダイアフラムにより縮小し、前記ノズル開口部から流体をパルス状に噴射し、生体の切除または切開を行うことを特徴とする手術装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体室の容積をダイアフラムにより縮小し、ノズル開口部から流体をパルス状に噴射する流体噴射装置、手術装置及び駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速でパルス状に噴射される流体による手術は、血管等の脈管構造を保存しながら臓器実質を切開することが可能であり、さらに、切開部以外の生体組織に与える付随的損傷が軽微であることから患者負担が小さく、また、出血が少ないため出血が術野の視界を妨げないことから迅速な手術が可能であり、特に微小血管からの出血に難渋する肝切除等に臨床応用されている。
【０００３】
高速でパルス状に噴射される流体による手術装置として、流体室（ポンプ室）の容積をダイアフラムにより急激に縮小し、出口流路管の先端方向に設けられるノズル開口部（流体噴射開口部）から流体をパルス状に噴射する流体噴射装置がある（例えば、特許文献１参照）。このような流体噴射装置では、入口流路と流体室の間、または出口流路と流体室の間に逆止弁を備えて構成されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１５２１２７号公報（第７頁、図１，６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような特許文献１によれば、入口流路側に設けられる逆止弁は流体の流動方向に開放され流体室への流体流動を促し、流体室からの逆流を防止している。一方、出口流路側の逆止弁は流体の吐出方向に開放し、流体室への逆流を防止している。しかしながら、ダイアフラムを駆動しない状態（つまり、流体室の容積が縮小されない初期状態）においても入口流路から供給される流体の供給圧力によって逆止弁が開放され、出口流路から外部に流体が流出することが考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
［適用例１］本適用例に係る流体噴射装置は、流体室の容積をダイアフラムにより縮小し、ノズル開口部から流体をパルス状に噴射する流体噴射装置であって、前記流体室に流体を供給する入口流路と、前記ノズル開口部を有し前記流体室から流体を吐出する出口流路と、脈動波形と休止波形の組み合わせで構成される駆動波形により駆動される前記ダイアフラムを含む容積可変手段と、前記容積可変手段の駆動期間に前記入口流路を開放し、停止期間に前記入口流路を閉塞する開閉手段と、が備えられていることを特徴とする。
【０００８】
本適用例によれば、容積可変手段の駆動期間、つまり駆動波形の出力期間では入口流路を開放して流体室内に流体を供給しダイアフラムにより流体室の容積を急激に縮小して流体をパルス状に噴射させる。一方、容積可変手段を停止している期間では流体室と入口流路との間を開閉手段によって閉塞する。従って、入口流路とノズル開口部との間の流路を遮断することにより、停止期間中におけるノズル開口部からの流体流出による流体の滴下を防止することができる。
【０００９】
なお、容積可変手段の停止期間中であっても流体室からノズル開口部の間流体が残留しているが、この場合、流体室からノズル開口部に至る流路内の圧力は少なくとも外部の大気圧と同等になり、静的状態では流体の流出はなく、また連続的な流出はない。
【００１０】
［適用例２］上記適用例に係る流体噴射装置において、前記開閉手段が、前記入口流路に連通する接続流路室と密閉された圧力空間とに分割する隔壁と、前記隔壁に前記入口流路に向かって突設される封止部と、前記隔壁を変位させるアクチュエータと、を備え、前記隔壁の変位に伴い前記封止部により前記入口流路の開放及び閉塞を行うマイクロバルブであることが好ましい。
【００１１】
上記構成によれば、入口流路を開放及び閉塞する開閉手段をマイクロバルブとし、アクチュエータにより隔壁を変位することで、入口流路の開放と閉塞のタイミングを容積可変手段の駆動及び停止の最適タイミングに合わせることが容易に行えるという効果がある。
【００１２】
［適用例３］上記適用例に係る流体噴射装置において、前記隔壁が変位しない初期状態で前記入口流路が閉塞され、前記隔壁が変位した状態で前記入口流路が開放されることが好ましい。
【００１３】
このような構成によれば、容積可変手段を駆動している期間のみアクチュエータに駆動信号を入力して隔壁を変位すればよいので、消費電力を低減することができる。
【００１４】
［適用例４］また、前記隔壁が変位した状態で前記入口流路が閉塞され、前記隔壁が変位しない初期状態で前記入口流路が開放されることが好ましい。
【００１５】
このようにすれば、アクチュエータに駆動信号を入力して隔壁を変位させた状態で入口流路を閉塞するので、閉塞に必要な押圧力を安定して得ることができ、入口流路をより確実に閉塞することができる。
【００１６】
［適用例５］また、前記隔壁が変位しない初期状態から前記隔壁を一方に変位させて前記入口流路が閉塞され、他方に変位させて前記入口流路が開放されることが望ましい。
【００１７】
このように、アクチュエータにより隔壁を強制的に変位させて入口流路の開放及び閉塞を行うことにより、開放及び閉塞をより確実に、しかも所望のタイミングで行うことができる。
【００１８】
［適用例６］上記適用例に係る流体噴射装置において、前記駆動波形の出力タイミングが、前記容積可変手段の起動から少なくとも前記流体室の内部に流体が流入する速度が最大になるまでの遅延時間を有して設定されていることが好ましい。
【００１９】
流体が流体室内に流入する速度は、入口流路を開放してから徐々に増加し、流体室を充填する直前で最大となる。また、駆動波形は前述したように脈動波形と休止波形とを組み合わせて構成されており、遅延時間は、駆動波形立ち上がり時の休止波形に置き換えることができる。この遅延時間後のタイミングで脈動波形を出力することによって、容積可変手段の起動直後から高速の流体を噴射させることができる。
【００２０】
［適用例７］上記適用例に係る流体噴射装置において、前記容積可変手段の起動タイミングと、前記入口流路の開放タイミングが略一致していることが望ましい。
【００２１】
容積可変手段の起動と入口流路の開放タイミングを合わせることにより、流体を流体室に充分供給した後、駆動波形を出力することで起動初期から流体噴射を可能とすることができる。
【００２２】
［適用例８］上記適用例に係る流体噴射装置において、前記接続流路室に流体を供給する流体供給路がさらに設けられると共に、前記入口流路と前記流体供給路との間の位置にあって前記圧力空間側に突起部が設けられ、前記入口流路を閉塞しているとき、前記流体供給路から供給される流体の圧力によって前記隔壁の前記流体供給路の近傍が前記圧力空間の容積を縮小する方向に押圧され、前記突起部を支点、前記流体供給路の近傍を力点、前記封止部を作用点とするてこで前記封止部を押圧することが好ましい。
【００２３】
このようにすれば、流体供給路から供給される圧力を上記突起部を支点としたてこにより封止部に押圧力を加えることから、より確実に入口流路を閉塞することができる。このような構成は、前述した隔壁が変位しない初期状態で入口流路を閉塞する構造、隔壁を変位させた状態で入口流路を閉塞する構造、のどちらにも封止部の押圧力を高める効果がある。
【００２４】
［適用例９］上記適用例に係る流体噴射装置において、前記封止部が前記入口流路を閉塞している状態の場合、前記流体供給路からの流体供給圧力により前記隔壁が変位して前記圧力空間の容積が縮小され、前記圧力空間の内部圧力が前記流体室の内部圧力よりも上昇することにより、前記封止部が前記圧力空間と前記流体室との圧力差によって前記入口流路をさらに押圧することが望ましい。
【００２５】
容積可変手段を駆動していない初期状態では、圧力空間と流体室を含む他の流路の内部圧力は大気圧である。ここで、流体供給路から流体供給圧力が加えられると隔壁は圧力空間の容積を縮小する方向に変位される。圧力空間は密閉されているので容積が縮小されることで流体室よりも内部圧力が大きくなる。また、容積が縮小から初期状態に復帰するときの流体室の内部圧力は減少する。この圧力空間と流体室の圧力差によって封止部は入口流路側に押圧される。この圧力差を利用すれば、簡単なマイクロバルブ構造で入口流路の押圧力がさらに増し、上述したてこと、この圧力差を利用すれば、入口流路の閉塞をより一層確実に行うことができる。
【００２６】
［適用例１０］上記適用例に係る流体噴射装置において、前記封止部の先端に円錐状の斜面部が設けられ、前記斜面部で前記入口流路を閉塞することが好ましい。
【００２７】
このように、斜面部により入口流路を閉塞する構造にすれば、封止部と入口流路との当接部は細いリング形状となり、封止部の開閉作動のストロークが小さくても開放時に流体の流体室流入をし易くし、また、閉塞時の単位面積当りの押圧力を高めることができる。
【００２８】
［適用例１１］上記適用例に係る流体噴射装置において、前記入口流路の合成イナータンスが前記出口流路の合成イナータンスよりも大きいことが好ましい。
【００２９】
容積可変手段は、脈動波形と休止波形の組み合わせで構成される駆動波形により駆動される。この駆動波形出力時には入口流路は開放されている。ここで、入口流路の合成イナータンスを出口流路の合成イナータンスよりも大きくすることにより、脈動期間では、入口流路から流体室への流体の流入量よりも大きい脈動流が出口流路に発生し、パルス状の流体吐出を行うことができる。
【００３０】
また、入口流路の合成イナータンスと出口流路の合成イナータンスとを共に充分大きくすれば、逆流防止のための逆止弁を必要としない。
【００３１】
［適用例１２］上記適用例に係る流体噴射装置において、前記アクチュエータに、ユニモルフ型またはバイモルフ型アクチュエータを用いていることが好ましい。
【００３２】
アクチュエータとしてユニモルフ型アクチュエータを用いる場合は、簡単な構成でマイクロバルブを構成できるという効果がある。また、バイモルフ型アクチュエータを用いる場合は、入口流路をより高い押圧力で強制的に開閉するため、入口流路の開閉を確実に行うことができる。
【００３３】
［適用例１３］上記適用例に係る流体噴射装置において、前記アクチュエータに、積層型圧電素子を用いていることが望ましい。
【００３４】
このように、アクチュエータとして積層型アクチュエータを用いる場合は、封止部の押圧力を大きくできるという利点がある。
【００３５】
［適用例１４］上記適用例に係る流体噴射装置において、前記隔壁が、前記流体供給路を中心とする同心円の波型構造部を有することが好ましい。
【００３６】
平板状の隔壁構造では、流体供給圧力による変形が大きくなるにつれて変位領域の面内応力が大きくなり変位しにくくなる。ここで、隔壁に波型構造を採用することにより、変位が大きくなっても面内応力を抑制し、流体供給圧力による圧力空間の容積を縮小する方向への変位量を大きくとれ、流体供給圧力を変化させた場合でも、圧力空間の圧力がそれに応じた圧力となるため、入口流路の閉塞を確実に行うことが可能となる。
【００３７】
［適用例１５］上記適用例に係る流体噴射装置において、前記入口流路を開放してから前記流体室の内部に流体が流入する速度が最大になるときに前記脈動波形を出力することが好ましい。
【００３８】
入口流路が開放された後、徐々に流体の流入速度は速くなり最大速度に達する。このとき脈動波形を出力することで、より大きい脈動流が出口流路に発生し、パルス状の流体吐出を行うことができる。
【００３９】
［適用例１６］上記適用例に係る流体噴射装置において、前記流体室の容積が最小になったときから容積が復帰する間に前記入口流路を閉塞することが好ましい。
【００４０】
駆動波形は、脈動波形と休止波形の組み合わせにより構成される。従って、容積可変手段を駆動しているときに、しかも、休止波形出力期間が脈動波形の周期よりも長い場合に、休止波形出力中に入口流路が開放されていると、流体が僅かではあるが流体室からノズル開口部に向かって漏洩することが考えられる。このような液体が存在すると、次に発生する脈動波形による液体吐出の際に、吐出された液滴が漏洩液滴に衝突して適切なパルス状の液滴が形成できない場合が予想される。しかし、上記タイミングで入口流路を閉塞することで、休止波形出力中の液体漏洩を抑制することができる。
【００４１】
［適用例１７］本適用例に係る流体噴射装置の駆動方法は、流体室の容積をダイアフラムにより縮小し、ノズル開口部から流体をパルス状に噴射する流体噴射装置の駆動方法であって、脈動波形と休止波形の組み合わせで構成される駆動波形により駆動される前記ダイアフラムを含む容積可変手段の駆動期間に、前記流体室に流体を供給する入口流路を開閉手段により開放し、前記容積可変手段の停止期間に前記入口流路を前記開閉手段により閉塞することを特徴とする。
【００４２】
本適用例によれば、容積可変手段の駆動期間、つまり駆動波形の出力期間では入口流路を開放して流体室内に流体を供給しダイアフラムにより流体室の容積を急激に縮小して流体をパルス状に噴射させる。一方、容積可変手段を停止している期間では流体室と入口流路との間を開閉手段によって閉塞する。従って、入口流路とノズル開口部との間の流路を遮断することにより、停止期間中におけるノズル開口部からの流体流出による流体の滴下を防止することができる。
【００４３】
［適用例１８］上記適用例に係る流体噴射装置の駆動方法は、前記入口流路を開放してから前記流体室の内部に流体が流入する速度が最大になるときに前記脈動波形を出力し、前記流体室の容積が最小になったときから容積が復帰する間に前記入口流路を閉塞することを特徴とする。
【００４４】
入口流路が開放された後、徐々に流体の流入速度は速くなり最大速度に達する。このとき脈動波形を出力することで、より大きい脈動流が出口流路に発生し、パルス状の流体吐出を行うことができる。
【００４５】
また、休止波形出力中に入口流路を閉塞することにより、休止波形出力中の液体漏洩を抑制し、脈動波形出力開始から適切なパルス状の液滴を噴射させることができる。
【００４６】
［適用例１９］本適用例に係る手術装置は、流体室と、ダイアフラムと、前記流体室に流体を供給する入口流路と、ノズル開口部を有し前記流体室から流体を吐出する出口流路と、切除硬度情報に基づき生成され、脈動波形と休止波形の組み合わせで構成される駆動波形により駆動される前記ダイアフラムを含む容積可変手段と、前記容積可変手段の駆動期間に前記入口流路を開放し、停止期間に前記入口流路を閉塞する開閉手段と、が備えられ、前記流体室の容積を前記ダイアフラムにより縮小し、前記ノズル開口部から流体をパルス状に噴射し、生体の切除または切開を行うことを特徴とする。
【００４７】
術部の切除硬度情報に基づき生成された最適駆動波形による高速なパルス状の流体噴射では、血管等の脈管構造を保存しながら臓器実質を切開することが可能であり、さらに、切開部以外の生体組織に与える付随的損傷が軽微であることから患者負担が小さい。
【００４８】
また、休止期間中では流体の漏洩がないことから術野の視界を妨げず、迅速な手術が可能であり、特に微小血管からの出血に難渋する肝切除等に好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図８は実施形態１に係る流体噴射装置を示し、図９，１０は実施形態２、図１１〜図１３は実施形態３、図１４は実施形態４を示している。
なお、以下の説明で参照する図は、図示の便宜上、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。
【００５０】
また、本発明による流体噴射装置は、インク等を用いた描画、細密な物体及び構造物の洗浄、手術用メス等様々に採用可能であるが、以下に説明する実施の形態では、生体組織を切開または切除することに適した手術装置（手術用メス）に好適な流体噴射装置を例示して説明する。従って、以下の実施形態にて用いる流体は、水または生理食塩水であり、以降、流体を液体として表し説明する。
（実施形態１）
【００５１】
図１、図２は、実施形態１に係る流体噴射装置の概略構成の一例を示す説明図である。図１、図２において、流体噴射装置１は、基本構成として、液体を収容しその液体を供給する液体供給部としての液体容器１０４を含む制御部１００と、液体を脈動に変化させ吐出する流体噴射部１０と、制御部１００と流体噴射部１０とを連通する接続チューブ１５と、を備えて構成されている。流体噴射部１０には、細いパイプ状の接続流路管７０が接続され、接続流路管７０の先端部には流路が縮小されたノズル開口部８１を有するノズル８０が挿着されている。流体噴射部１０は液体を脈動に変化させて、接続流路管７０、ノズル８０を介してノズル開口部８１から液滴としてパルス状に高速噴射させる。
【００５２】
制御部１００には、術部の切除硬度情報に基づき最適な駆動パラメタを算出するための最適駆動パラメタ演算部１０１と、算出された最適駆動パラメタに基づき容積可変手段を駆動するためのダイアフラム駆動波形生成部１０２と、流体噴射部１０に装着される開閉手段としてのマイクロバルブ９０を駆動するための駆動波形を生成するための隔壁駆動波形生成部１０３とが備えられる。また、制御部１００には、液体容器１０４から一定の供給圧力で流体噴射部１０に液体を供給するポンプ等の圧力発生部１０５と、術部の硬度等の条件に対応して駆動波形を任意に調整する調整装置（図示せず）が備えられている。
【００５３】
流体噴射部１０には、流体室３０（図３、参照）の容積を縮小するための容積可変手段１１と、流体室３０内への液体流入を制御するために入口流路２５（図３、参照）を開閉するためのマイクロバルブ９０と、が備えられている。
【００５４】
容積可変手段１１は、ダイアフラム４０とダイアフラム４０を駆動するアクチュエータとしての圧電素子５０とを備え、マイクロバルブ９０には隔壁体９２と、隔壁体９２を駆動するアクチュエータとしての圧電素子５５とが含まれている。また、制御部１００と流体噴射部１０とは、接続チューブ１５及び図示しない接続ケーブルにて接続されている。
【００５５】
続いて、この流体噴射装置１における液体の流動作用を簡単に説明する。液体容器１０４に収容された液体は、圧力発生部１０５により一定の圧力で接続チューブ１５を介して流体噴射部１０に供給される。流体噴射部１０では、容積可変手段１１により脈動を発生させて、接続流路管７０、ノズル８０を通してノズル開口部８１から液体を高速でパルス状に噴射する。
【００５６】
なお、圧力発生部１０５としてはポンプに限らず、液体容器１０４を輸液バッグとしてスタンド等によって流体噴射部１０よりも高い位置に保持するようにしてもよい。このような場合には、圧力発生部１０５は不要となり、構成を簡素化することができる他、消毒等が容易になる利点がある。
【００５７】
圧力発生部１０５による液体供給圧力は概ね３気圧以下、望ましくは０．３気圧（０．０３ＭＰａ）以下に設定する。また、輸液バッグを用いる場合には、流体噴射部１０と輸液バッグの液上面との高度差が圧力となる。輸液バックを用いるときには０．１〜０．１５気圧（０．１〜０．１５ＭＰａ）程度になるように高度差を設定することが望ましい。
【００５８】
なお、この流体噴射装置１を用いて手術をする際には、術者が把持する部位は流体噴射部１０である。従って、流体噴射部１０までの接続チューブ１５はできるだけ柔軟であることが好ましい。そのためには、接続チューブ１５は柔軟で薄いチューブとし、液体を流体噴射部１０に送液可能な範囲で低圧にすることが好ましい。特に、脳手術のときのように、機器の故障が重大な事故を引き起こす恐れがある場合には、接続チューブ１５の切断等において高圧な流体が噴出することは避けなければならず、このことからも低圧にしておくことが要求される。
なお、流体噴射部１０には、容積可変手段１１を起動または停止するスイッチ等の外部操作部材（図示せず）を備えることがより好ましい。
【００５９】
次に、本実施形態に係る流体噴射部の構造について説明する。
図３は、本実施形態に係る流体噴射部の概略構造を示す断面図である。図３において、流体噴射部１０は、蓋体としての上ケース２０と下ケース６０とで形成される空間内に設けられる容積可変手段１１と、上ケース２０の外郭に取り付けられるマイクロバルブ９０とから構成されている。
【００６０】
容積可変手段１１は、上ケース２０と下ケース６０の互いに対向する端部に固着されるダイアフラム４０と、ダイアフラム４０と上ケース２０との間に形成される流体室３０の容積を可変する圧電素子５０とから構成される。本実施形態では、圧電素子５０は積層型圧電素子を用いている。ダイアフラム４０と圧電素子５０との間には上板６１が介在されている。また、圧電素子５０の尾部は下板６２に固着され、下板６２は下ケース６０の端部に圧入固定されている。
【００６１】
上ケース２０には、流体室３０の略中央部に出口流路２１と、出口流路２１とは離間した位置に入口流路２５と、液体供給路２６とが開設されている。出口流路２１は、一方の端部が流体室３０に連通され、他方の端部が接続流路管７０の出口接続流路７１に連通されている。接続流路管７０の先端部にはノズル開口部８１を有するノズル８０が挿着されている。ここで、ノズル開口部８１の液体流動方向に垂直な断面積は、出口流路２１の断面積よりも縮小されている。
【００６２】
出口流路２１及びノズル８０の出口接続流路７１側は、それぞれ斜面２３及び斜面８２とが形成されており、出口接続流路７１との間の流路抵抗を減じている。
なお、接続流路管７０は剛性を有する薄肉のパイプであって、上ケース２０に突設された接続部２２に圧入固定されている。
【００６３】
入口流路２５は、一方の端部が流体室３０に連通し、他方の端部がマイクロバルブ９０の接続流路室９４に連通されている。また、液体供給路２６の一方の端部が接続流路室９４に連通され、他方の端部は上ケース２０を貫通して接続チューブ１５に連通されている。接続チューブ１５は上ケース２０に突設された接続部２７に嵌着されると共に、上ケース２０に対して接続流路管７０とは反対方向に延在され液体容器１０４に接続される。
【００６４】
マイクロバルブ９０は図示を簡略化して表しているが、隔壁体９２によって接続流路室９４と密閉された圧力空間９５とに分割され、隔壁体９２には入口流路２５を開閉する封止部９３が形成されている。なお、図３では、入口流路２５を開放した状態を表している。
【００６５】
続いて、流体噴射部１０の動作について図３を参照して説明する。
圧力発生部１０５によって液体供給路２６には常に一定圧力の供給圧力で液体が供給される。供給された液体は、液体供給路２６、接続流路室９４、入口流路２５を流動して流体室３０に流入する。液体の流体室３０への流入は、圧電素子５０が動作しない場合、圧力発生部１０５の供給圧力と入口流路側全体の流体抵抗の差によって行われる。
【００６６】
ここで、圧電素子５０に脈動波形が入力され、急激に圧電素子５０が伸張したとすると、入口流路２５側全体の合成イナータンスＬ１と出口流路２１側の合成イナータンスＬ２とが十分な大きさを有していれば、流体室３０内の圧力は急速に上昇して数十気圧に達する。
【００６７】
この圧力は、入口流路２５に加えられていた圧力発生部１０５による供給圧力よりはるかに大きいため、入口流路２５から流体室３０への液体の流入はその圧力によって減少し、出口流路２１からの流出は増加する。
【００６８】
しかし、入口流路２５側の合成イナータンスＬ１は、出口流路２１側の合成イナータンスＬ２よりも大きいため、入口流路２５から液体が流体室３０へ流入する流量の減少量よりも、出口流路２１から吐出される液体の増加量のほうが大きい。従って、出口接続流路７１にパルス状の液体吐出、つまり、脈動流が発生する。この吐出の際の圧力変動が、接続流路管７０内を伝播して、液体が先端のノズル開口部８１から噴射される。
ここで、ノズル開口部８１の断面積（直径）は、出口流路２１の断面積（直径）よりも縮小されているので、液体は、さらに高圧、高速のパルス状の液滴として噴射される。
【００６９】
一方、流体室３０内は、入口流路２５からの液体流入量の減少と出口流路２１からの液体流出量の増加との相互作用で、圧力上昇直後に圧力低下あるいは真空状態となる。その結果、圧力発生部１０５の供給圧力と、流体室３０内の圧力の双方によって、入口流路２５の液体は一定時間経過後に、圧電素子５０の動作前と同様な速度で流体室３０内に向かう流れに復帰する。そして、入口流路２５内の液体の流動が復帰した後、圧電素子５０の伸張があれば、ノズル開口部８１からのパルス状の液滴を継続して噴射する。
【００７０】
なお、入口流路２５と液体供給路２６との間にはマイクロバルブ９０が設けられており、容積可変手段１１を駆動する期間には入口流路２５を開放し、容積可変手段１１を停止している期間には入口流路２５を閉塞して、流体室３０への液体流入を遮断する。
【００７１】
続いて、本実施形態に係る開閉手段としてのマイクロバルブの構成及び作動について図面を参照して説明する。まず、マイクロバルブの構成について説明する。
図４はマイクロバルブの構成の１例を示す断面図、図５は隔壁体を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ切断面を示す断面図である。図４，５において、マイクロバルブ９０は、上基板９７と、下基板９１と、上基板９７と下基板９１の間に挟着される隔壁体９２と、隔壁体９２に固着されるユニモルフ型アクチュエータとしての圧電素子５５とから構成されている。
【００７２】
隔壁体９２は、ダイアフラム状の隔壁９２ａと、隔壁９２ａの周縁部全周にわたって形成される縁部９２ｂとを有し、上基板９７と下基板９１とを積層した状態で接続流路室９４と、圧力空間９５とに分割している。接続流路室９４は、下基板９１に開設され入口流路２５と連通する開口部と、液体供給路２６と連通する開口部を有している。本実施形態では、それぞれの開口部を含んで入口流路２５、出口流路２１として説明する。
一方、圧力空間９５は、縁部９２ｂと上基板９７とで密閉された空間であって、組み立てられた初期状態の内部圧力は大気圧である。また、接続流路室９４の内部圧力も外部と連通しているので大気圧である。
【００７３】
隔壁９２ａには、入口流路２５に対向する位置に、入口流路２５に向かって突設される封止部９３が形成されており、封止部９３の先端は円錐形状であって、斜面部９３ａが形成されている。図４は入口流路２５を封止部９３で閉塞した状態を表し、斜面部９３ａと入口流路２５との当接部は細いリング形状となり、閉塞時の単位面積当りの押圧力を高め、封止性を高めている。
【００７４】
また、隔壁９２ａには、入口流路２５と液体供給路２６との中間位置に突起部９２ｄが形成され、突起部９２ｄは上基板９７の内面に当接されている。隔壁９２ａには、図５に示すように液体供給路２６を中心とする同心円の波型構造部９２ｅが形成されている。また、封止部９３が突設される隔壁９２ａの反対の面には圧電素子５５が固着されている。
【００７５】
続いて、マイクロバルブ９０の作動について図面を参照して説明する。上述した図４に表す状態は、流体噴射部１０をマイクロバルブ９０を含めて組み立てた初期状態を表している。この状態は、圧電素子５０に駆動信号が入力されていない状態であって、隔壁９２ａは変位しておらず、封止部９３が入口流路２５を閉塞するように寸法が設定されている。この状態において圧力発生部１０５から一定の供給圧力で液体を液体供給路２６に供給する。
【００７６】
図６は、流体噴射部（容積可変手段）を駆動していないときに液体供給路２６に液体を供給した状態を表す断面図である。図６において、液体供給路２６から液体を供給すると、隔壁９２ａは突起部９２ｄを備えていることから、液体供給路２６から供給される液体の圧力と流速によって、図６に示すように液体供給路２６近傍が圧力空間９５の方向に押圧され、突起部９２ｄを支点、液体供給路２６の中心近傍を力点、封止部９３を作用点とするてこで封止部９３を入口流路２５の開口縁にさらに押圧する。
【００７７】
また、容積可変手段１１を駆動していない初期状態では、圧力空間９５と流体室３０を含む他の流路の内部圧力は大気圧である。ここで、液体供給路２６から供給圧力が加えられると隔壁９２ａは圧力空間９５の容積を縮小する方向に変形される。圧力空間９５は密閉されているので容積が縮小されることで接続流路室９４に近い圧力となる。従って、圧力空間９５の内部圧力と流体室３０の内部圧力との圧力差分の力で封止部９３を入口流路２５側に押圧すれば良い。さらにこの圧力差と、上述したてこと、を利用すれば、封止部９３に加えられる押圧力をより一層高めることが可能である。
【００７８】
次に、流体噴射部１０（容積可変手段１１）を駆動しているときのマイクロバルブ９０の作動について図面を参照して説明する。
図７は、容積可変手段を駆動しているときの状態を表す断面図である。図７において、容積可変手段１１を起動するときには、隔壁駆動波形生成部１０３（図２、参照）から駆動信号が圧電素子５５に入力される。この際、圧電素子５５には電荷が充電され伸張する。圧電素子５５の伸張に伴い隔壁９２ａの入口流路２５に対向する部分（縁部９２ｂと突起部９２ｄとの間の領域）が図７に示すように凸に変位する。すると、封止部９３が圧力空間９５側に移動し入口流路２５を開放し、液体供給路２６から流体室３０までの流路が連通する。このようにして、液体容器１０４から流体室３０に液体が供給される。
【００７９】
容積可変手段の駆動を停止した場合には、図６に示す状態となる。つまり、圧電素子５５への脈動波形の印加が無くなり，圧電素子５５は伸張状態から開放されるため隔壁９２ａの変位も解除されて封止部９３が入口流路２５を封止する。
【００８０】
この際、液体供給路２６からの液体供給圧力が継続することから、隔壁９２ａの液体供給路２６近傍は圧力空間９５側に凸状態が継続され、封止部９３の押圧力を高めている。
【００８１】
また、液体供給路２６からの液体供給を止める（流体噴射装置の停止）と、隔壁体９２は、図４に示す初期状態に復帰する。
【００８２】
なお、容積可変手段１１を駆動しているときには、流体室３０に必要なタイミングで必要な液体量を流入し、容積可変手段１１を停止しているときには液体の外部への流出を防止するためには、容積可変手段１１を起動するとき、及び停止するときにおける駆動波形とマイクロバルブ９０による入口流路２５の開閉タイミングを適切に設定することが要求される。
【００８３】
図８は、流体噴射装置の駆動方法について示し、容積可変手段の駆動と駆動波形、マイクロバルブの開閉タイミングの関係を模式的に表すタイミング図である。図４、図６，７も参照して説明する。図８において、上段に表す図は流体噴射部１０を駆動する駆動時間Ｔ、中段は駆動波形、下段はマイクロバルブ９０の開放及び閉塞のタイミングを表している。まず、流体噴射部１０（つまり、容積可変手段１１）を起動する。流体噴射部１０の起動（ＯＮ）及び停止（ＯＦＦ）は使用者がスイッチ等の外部操作部材（図示せず）を操作して行う。
【００８４】
そして、容積可変手段１１の起動から遅延時間Ｔ０を有して駆動波形が出力される。駆動波形は脈動波形と休止波形の組み合わせで構成されており、図８に表す駆動波形はその１例を表し、脈動波形１パルス（周期Ｔ１）と、複数パルス分の休止パルス出力時間Ｉを有する休止波形と、が容積可変手段１１の駆動時間Ｔの期間において複数サイクル出力される。これら脈動波形と休止波形は、切除硬度データに基づき最適駆動パラメタ演算部１０１（図２、参照）によって設定される。
【００８５】
遅延時間Ｔ０は、入口流路２５から流体室３０の内部に液体が流入する速度が最大になるまでの時間とし、概ね脈動波形の周期Ｔ１に相当する時間である。
【００８６】
マイクロバルブ９０は、容積可変手段１１が起動するまで入口流路２５を閉塞しており、容積可変手段１１の起動と同じタイミングで開放され、流体室３０に液体が流入される。そして、脈動波形により急激に流体室３０の容積を縮小し、ノズル開口部８１（図３、参照）からパルス状に液滴を噴射する。
【００８７】
また、マイクロバルブ９０は、容積可変手段１１を停止（ＯＦＦ）したタイミングで入口流路２５を閉塞する。容積可変手段１１の駆動時間Ｔは、予め駆動プロファイルにて設定しておいてもよいが、使用者が任意のタイミングでＯＦＦ操作を行ってもよい。
【００８８】
従って、本実施形態によれば、容積可変手段１１の駆動期間はマイクロバルブ９０にて入口流路２５を開放して流体室３０内に液体を供給し、流体室３０の容積を急激に縮小して液体をパルス状に噴射させる。一方、容積可変手段１１を停止している期間では流体室３０と入口流路２５との間をマイクロバルブ９０によって閉塞する。つまり、入口流路２５とノズル開口部８１との間の流路を遮断することにより、停止期間中におけるノズル開口部８１から液体が滴下することを防止することができる。
【００８９】
また、入口流路２５を開放及び閉塞する開閉装置としてマイクロバルブ９０を用いて、圧電素子５５により隔壁９２ａを変位することで、入口流路２５の開放と閉塞のタイミングを容積可変手段１１の駆動及び停止のタイミングに合わせることが容易に行えるという効果がある。
【００９０】
また、隔壁９２ａが変位しない初期状態で入口流路２５を閉塞し、隔壁９２ａが変位した状態で入口流路２５を開放する構成により、容積可変手段１１を駆動している期間のみ圧電素子５５に駆動信号を入力して隔壁９２ａを変位すればよいので、消費電力を低減することができる。
【００９１】
また、駆動波形の出力タイミングを容積可変手段１１の起動から少なくとも流体室３０の内部に液体が流入する速度が最大になるまでの遅延時間Ｔ０を有して設定している。液体が流体室３０内に流入する速度は、入口流路２５を開放してから徐々に増加し、流体室３０を充填する直前で最大となる。遅延時間Ｔ０を設けることにより、駆動波形立ち上がり時には液体を流体室３０に充填させ、その後脈動波形を出力することで、容積可変手段１１の起動直後から液体を噴射させることができる。
【００９２】
また、マイクロバルブ９０の隔壁体９２は、入口流路２５と液体供給路２６との間の圧力空間９５側に突起部９２ｄを設けている。入口流路２５を閉塞しているとき、液体供給路２６から供給される液体供給圧力によって隔壁９２ａの液体供給路２６近傍が圧力空間９５の方向に押圧され、突起部９２ｄを支点、液体供給路２６近傍を力点、封止部９３を作用点とするてこで封止部を押圧する。このようにすれば、てこにより封止部９３を入口流路２５に押圧力を加えることから、より確実に入口流路２５を閉塞することができる。
【００９３】
また、容積可変手段１１を駆動していない初期状態では、圧力空間９５と流体室３０を含む他の流路の内部圧力は大気圧である。ここで、液体供給路２６から供給圧力が加えられると隔壁９２ａは圧力空間９５の容積を縮小する方向に変形される。圧力空間９５は密閉されているので容積が縮小されることで接続流路室９４に近い圧力となる。従って、圧力空間９５の内部圧力と流体室３０の内部圧力との圧力差分の力で封止部９３を入口流路２５側に押圧すれば良い。さらにこの圧力差と、上述したてこと、を利用すれば、封止部９３に加えられる押圧力をより一層高めることが可能である。
【００９４】
また、封止部９３の先端に円錐状の斜面部９３ａを設け、この斜面部９３ａで入口流路２５を閉塞する構造にすることにより、封止部９３と入口流路２５との当接部は細いリング形状となり、封止部９３の開閉作動のストロークが小さくても開放時に液体の流体室３０流入をし易くし、また、閉塞時の単位面積当りの押圧力を高めることができる。
【００９５】
容積可変手段１１は、脈動波形と休止波形の組み合わせで構成される駆動波形により駆動される。この駆動波形入力時では入口流路は開放されている。ここで、入口流路２５の合成イナータンスＬ１を出口流路２１の合成イナータンスＬ２よりも大きくすることにより、脈動期間では、入口流路２５から流体室３０への流体の流入量よりも大きい脈動流が出口流路２１に発生し、パルス状の流体吐出を行うことができる。
【００９６】
また、入口流路２５の合成イナータンスＬ１と出口流路２１の合成イナータンスＬ２とを共に充分大きくすれば、逆流防止のための逆止弁を必要としない。
【００９７】
また、本実施形態では隔壁９２ａを変位させるユニモルフ型アクチュエータとして圧電素子５５を用いている。圧電素子５５は薄膜で形成することができることから、マイクロバルブ９０をより薄型化及び小型化することができる。
【００９８】
また、マイクロバルブ９０を構成する隔壁９２ａが、液体供給路２６を中心とする同心円の波型構造部９２ｅを有している。平板状の隔壁構造では、流体供給圧力による変位初期では剛性が小さくても、面外変形が大きくなるにつれて変位領域の面内応力が発生して剛性が高まり変位しにくくなる。ここで、隔壁９２ａに波型構造部９２ｅを形成することにより、面外変位が大きくなっても面内応力を抑制し、液体供給圧力による圧力空間９５側への変位量を大きくとれ、圧力空間９５内部の圧力を高めることができ、流体室３０との圧力差を大きくすることができる。
なお、隔壁９２ａには、封止部９３を中心とする同心円の波型構造部を形成してもよい。
（実施形態２）
【００９９】
続いて、実施形態２に係る流体噴射部の構成について図面を参照して説明する。実施形態２は、隔壁を初期状態から一方に変位させた状態で入口流路を閉塞し、他方に変位させた状態で入口流路を開放することを特徴とする。基本構成は実施形態１と同じにすることができるので構成の説明は省略し、マイクロバルブの作動について実施形態１と同じ符号を附して説明する。
図９，１０は、実施形態２に係る流体噴射部の概略構造の一部を示す断面図である。まず、図９を参照して入口流路を閉塞している状態を説明する。
【０１００】
図９は、入口流路を閉塞した状態を示している。なお、流体噴射部１０をマイクロバルブ９０を含めて組み立てた初期状態は図１０に示された入口流路２５を開放した状態である。ここで、隔壁駆動波形生成部１０３（図２、参照）から駆動信号が圧電素子５５に入力されると、圧電素子５５には電荷が充電され伸張する。圧電素子５５の伸張に伴い隔壁９２ａの入口流路２５に対向する部分が図９に示すように凸に変位することから入口流路２５は閉塞される。つまり、容積可変手段１１を駆動しない期間では、圧電素子５５が充電された状態を維持することで入口流路２５の閉塞を継続する。圧電素子５５に充電された電荷を放電すると圧電素子５５の伸張が開放され初期形状に復帰する。
【０１０１】
図１０は、入口流路を開放した状態を示している。圧電素子５５に充電された電荷を放電すると、図１０に示すように圧電素子５５は伸張から開放され組み立て初期状態に復帰し、入口流路２５を開放する。つまり、容積可変手段１１を駆動している期間はこの状態が維持される。
【０１０２】
なお、容積可変手段１１の起動及び停止と、駆動波形の出力と、マイクロバルブ９０の開閉タイミングは、実施形態１（図８、参照）と同様に設定される。
【０１０３】
また、本実施形態では、前述した実施形態１と同様に圧力空間９５と流体室３０との圧力差を利用すること、及び突起部９２ｄを支点とするてこを利用することにより、封止部９３に押圧力を加えて入口流路２５をより強く閉塞することが可能である。
【０１０４】
従って、圧電素子５５に駆動信号を入力して隔壁９２ａを変位させた状態で入口流路２５を閉塞するので、閉塞に必要な押圧力を安定して得ることができ、入口流路２５をより確実に閉塞することができる。
（実施形態１及び実施形態２の変形例）
【０１０５】
また、実施形態１，２がユニモルフ型アクチュエータとして薄膜型の圧電素子５５を用いていることに対して積層型アクチュエータ（例えば積層型圧電素子）を用いることができる。図示は省略するが、図４を参照して説明する。圧電素子５５と同じ位置に積層型圧電素子の一方の端部を隔壁９２ａに固着し、他方の端部を上基板９７に固着する。
【０１０６】
ここで、積層型圧電素子に電荷を充電すると、積層型圧電素子は伸張して隔壁９２ａを変位させて封止部９３により入口流路２５を閉塞し、電荷を放電させると元の形状に復帰するという実施形態１または実施形態２と同様な作動を行う。
【０１０７】
このように、アクチュエータとして積層型アクチュエータを用いる構成では、封止部９３の押圧力を大きくできるという利点がある。
（実施形態３）
【０１０８】
続いて、実施形態３に係る流体噴射装置について図面を参照して説明する。実施形態３は、マイクロバルブを構成するアクチュエータとしてバイモルフ型アクチュエータを用いていることに特徴を有し、他の構成は実施形態１と同じであるため説明を省略し、同じ機能要素には同じ符号を附して説明する。
図１１〜図１３は実施形態３に係る流体噴射部を示し、図１１は初期状態、図１２は入口流路を閉塞する状態、図１３は入口流路を開放した状態を示す部分断面図である。
【０１０９】
まず、初期状態を図１１を参照して説明する。マイクロバルブ９０を構成する隔壁９２ａにはバイモルフ型アクチュエータ１５５が固着されている。バイモルフ型アクチュエータ１５５は、基板５７の一方の表面に第１圧電素子５６、他方の表面に第２圧電素子５８、を互いに積層して構成されている。第１圧電素子５６及び第２圧電素子５８は、互いに分極方向を逆方向とし、表裏両面には電極が形成されている。
【０１１０】
初期状態では、バイモルフ型アクチュエータ１５５には電荷が加えられていないため、隔壁９２ａが変位しない中立位置にある。従って、液体供給路２６と接続流路室９４と入口流路２５と流体室３０（図示を省略）とは連通した状態である。ここで、容積可変手段１１（図３、参照）を起動すると同時にマイクロバルブ９０を駆動する。
【０１１１】
バイモルフ型アクチュエータ１５５に駆動信号を入力すると、第１圧電素子５６及び第２圧電素子５８は互いに分極方向を逆にしているため、第１圧電素子５６が伸張したとき第２圧電素子５８は収縮する。従って、図１２に示すように、隔壁９２ａは入口流路２５側に凸となるように変位し、封止部９３が入口流路２５を閉塞し液体の流動を遮断する。
【０１１２】
入口流路２５を開放するときには、バイモルフ型アクチュエータ１５５に閉塞するときとは逆位相の駆動信号を入力する。すると、第１圧電素子５６が縮小し第２圧電素子５８が伸張することによって、図１３に示すように隔壁９２ａは圧力空間９５側に凸となるように変位し、封止部９３が入口流路２５を開放し液体を流動させる。
【０１１３】
従って、開閉手段としてのマイクロバルブ９０にバイモルフ型アクチュエータ１５５を用いて隔壁９２ａを入口流路２５側に変位させて入口流路２５の閉塞し、圧力空間９５側に変位させて入口流路２５を開放することから、入口流路２５の開閉を所定の正確なタイミングで行うことができる。
【０１１４】
また、入口流路２５の閉塞から開放までの封止部９３のストロークを大きく設定できるので、入口流路２５の開放面積が広くなり液体の流動抵抗が小さくなることから、流体室３０への液体流入量を確保しやすくできるという効果がある。
（実施形態４）
【０１１５】
続いて、実施形態４に係る流体噴射装置について図面を参照して説明する。実施形態４は、駆動波形出力期間において、脈動波形の出力と入口流路の開閉タイミングに特徴を有する。なお、前述した実施形態１〜実施形態３の構成が適用できるので、構成の説明は省略する。
図１４は、実施形態４に係る駆動波形とマイクロバルブの開閉タイミングの関係を模式的に表すタイミング図である。前述したように、駆動波形は脈動波形と休止波形の組み合わせで構成される。ここで、図１４に表す駆動波形はその１例を表しており、脈動波形１パルス（周期Ｔ１）と、複数パルス分の休止パルス出力時間Ｉを有する休止波形と、が複数サイクル出力される。これら脈動波形と休止波形は、切除硬度データに基づき最適駆動パラメタ演算部１０１（図２、参照）によって設定される。
【０１１６】
脈動波形は、マイクロバルブ９０が入口流路２５を閉塞している状態から開放したときから時間ｔを経過してから出力される。時間ｔは、概ね入口流路２５を開放（図中ａで示す）してから流体室３０の内部に液体が流入する速度が最大になるときまでの時間とし、最大で周期Ｔ１に相当する時間である。脈動波形を出力し、容積可変手段１１により流体室３０の容積を急激に縮小する。この際、ダイアフラム４０の変位は、図１４に示すように脈動波形に対して僅かに遅延する。
【０１１７】
マイクロバルブ９０は、流体室３０の容積が最小になったとき（図中、ｂで示し、ダイアフラム４０の変位量が最大になったとき）から容積が初期状態に復帰する間に入口流路２５を閉塞する。そして、次の脈動波形の立ち上がりよりも時間ｔだけ前（図中、ｃで示す）に閉塞状態から開放に移行する。
【０１１８】
なお、脈動波形が複数パルスで構成されるときには、休止波形出力直前の脈動波形により、流体室３０の容積が最小になったときから容積が初期状態に復帰する間に入口流路２５を閉塞する。また、脈動波形が連続した複数パルスで構成される場合、休止パルス出力時間ＩはｎＴ１（ｎは２以上の整数）とすることが望ましい。
【０１１９】
駆動波形は、脈動波形と休止波形の組み合わせにより構成される。従って、容積可変手段１１を駆動しているときに、しかも、休止波形が脈動波形の周期Ｔ１よりも長い場合に、休止波形出力中に入口流路２５が開放されていると流体が僅かではあるが流体室３０からノズル開口部８１に向かって漏洩することが考えられる。このような液体が存在すると、次に発生する脈動波形による液体吐出の際に、吐出された液滴が漏洩液滴に衝突して適切なパルス状の液滴が形成できない場合が予想される。しかし、上記タイミングで入口流路２５を閉塞することで、休止波形出力中の液体漏洩を抑制することができる。
【０１２０】
上述した流体噴射装置１を用いた手術装置は、切除硬度情報に基づき生成された駆動波形により駆動される。このような手術装置は、高速なパルス状の流体噴射より、血管等の脈管構造を保存しながら臓器実質を切開することが可能であり、さらに、切開部以外の生体組織に与える付随的損傷が軽微であることから患者負担が小さい。
【０１２１】
また、容積可変手段１１の休止期間中では流体の漏洩がないことから術野の視界を妨げず、迅速な手術が可能であり、特に微小血管からの出血に難渋する肝切除等に好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】実施形態１に係る流体噴射装置の概略構成の一例を示す説明図。
【図２】実施形態１に係る流体噴射装置の概略構成の一例を示す説明図。
【図３】実施形態１に係る流体噴射部の概略構造を示す断面図。
【図４】実施形態１に係るマイクロバルブの構成の１例を示す断面図。
【図５】実施形態１に係るマイクロバルブの隔壁体を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ切断面を示す断面図。
【図６】容積可変手段を駆動していないときに液体供給路に液体を供給した状態を表す断面図。
【図７】容積可変手段を駆動しているときの状態を表す断面図。
【図８】流体噴射部の駆動と駆動波形、マイクロバルブの開閉タイミングの関係を模式的に表すタイミング図。
【図９】実施形態２に係る流体噴射部の概略構造の一部を示す断面図（入口流路を閉塞した状態）。
【図１０】実施形態２に係る流体噴射部の概略構造の一部を示す断面図（入口流路を開放した状態）。
【図１１】実施形態３に係る流体噴射部を示す断面図（初期状態）。
【図１２】実施形態３に係る流体噴射部を示す断面図（入口流路を閉塞する状態）。
【図１３】実施形態３に係る流体噴射部を示す断面図（入口流路を開放した状態）。
【図１４】実施形態４に係る駆動波形とマイクロバルブの開閉タイミングの関係を模式的に表すタイミング図。
【符号の説明】
【０１２３】
１…流体噴射装置、１０…流体噴射部、２１…出口流路、２５…入口流路、２６…液体供給路、３０…流体室、４０…ダイアフラム、８１…ノズル開口部、９０…マイクロバルブ。
【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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