(57)【要約】【課題】執刀医が把持する部位において駆動波形を切換えることが可能で、操作性がよい流体噴射装置を提供する。【解決手段】流体噴射装置１０は、流体室５２の容積を変更し、液体を一定の休止時間Ｉを有して繰り返し脈動噴射する流体噴射装置であって、接続チューブ１５から供給される液体を接続流路管６０から脈動噴出させる脈動発生部３０と、脈動発生部３０と離間した位置に配設され、脈動発生部３０に駆動信号を入力する駆動制御部１１０と、脈動発生部３０に、駆動信号のＯＮ／ＯＦＦ操作または駆動信号の駆動波形の切換え操作を行うスイッチ１２１、切換えスイッチ１２２が備えられている。スイッチ１２１及び切換えスイッチ１２２は、脈動発生部３０のホルダ１３０に設けられている。駆動波形は、脈動発生部駆動電圧Ａ、連続する出力パルス数ｎ、休止時間Ｉのいずれか、またはそれらの組み合わせで切換えられる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体室の容積を変更し、流体を一定の休止時間を有して繰り返し脈動噴射する流体噴射装置であって、
接続チューブから供給される流体を接続流路管から脈動噴出させる脈動発生部と、
前記脈動発生部とは別体に設けられ、前記脈動発生部に駆動信号を入力する駆動制御部と、
前記脈動発生部に、前記駆動信号のＯＮ／ＯＦＦ入力操作または前記駆動信号の駆動波形の切換え操作の少なくとも一方を行う操作部材と、
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、
前記駆動波形の波高値、連続する出力パルス数及び前記連続する出力パルスの間に設けられる休止時間のうち少なくとも１つが前記操作部材によって切換えられることを特徴とする流体噴射装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の流体噴射装置において、
前記駆動制御部が、前記駆動波形の切換え操作に基づき所望の流体噴射条件に対応する最適駆動波形を導き出す最適駆動パラメタ演算装置を含むことを特徴とする流体噴射装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の流体噴射装置において、
前記駆動制御部が、前記駆動波形の切換え操作に基づき所望の流体噴射条件に対応する最適駆動波形を表す最適駆動パラメタテーブルを含むことを特徴とする流体噴射装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の流体噴射装置において、
前記操作部材によるＯＮ入力操作後から脈動発生部が駆動開始するまでの間に一定の時間間隔を有していることを特徴とする流体噴射装置。
【請求項６】
請求項５に記載の流体噴射装置において、
前記操作部材によるＯＮ入力操作後から徐々に前記駆動波形の波高値を大きくし、所定の波高値に達するまでに一定の時間間隔を設け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または請求項５に記載の流体噴射装置において、
前記駆動制御部が、前記脈動発生部の駆動状態を報知する報知発生手段を備えていることを特徴とする流体噴射装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の流体噴射装置において、
前記脈動発生部がホルダを備え、
前記操作部材が前記ホルダに設けら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、脈動発生部と、脈動発生部とは離間した位置に備えられる駆動制御部とを備え、脈動発生部に駆動制御部から出力される駆動信号を切換える操作部材が備えられる流体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体組織を切開または切除する流体噴射装置として、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、他方の端部が出口流路の直径よりも縮小された開口部（ノズル）が設けられた接続流路と、接続流路が穿設されマイクロポンプから流動される流体の脈動を前記開口部に伝達し得る剛性を有する接続管とから構成されている流体噴射装置が知られている。（例えば、特許文献１）。
【０００３】
また、経内視鏡的に体腔内に導入されるチューブと、このチューブに液体を供給する液体供給源と、この液体供給源によって供給される液体の圧力を調整する制御部とを備える内視鏡用手術装置というものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１５２１２７号公報（第７，８，１３，１５頁、図１，６，７）
【特許文献２】特開昭６３−９９８５３号公報（第２頁、図１）
【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では、流体噴射装置は外部からの駆動信号に基づきマイクロポンプを駆動して液体を脈動噴射させる構造であり、流体噴射装置には駆動制御部や駆動波形を調整する操作部材を備えていない。
【０００６】
また、特許文献２では、内視鏡内を貫通するチューブに液体を供給する液体制御装置を備えている。液体制御装置には、供給タンクと加圧ポンプと、加圧ポンプの駆動を制御する操作部材としてのメインスイッチが設けられている。
【０００７】
従って、特許文献１及び特許文献２では、操作者、具体的には執刀医が把持する流体噴射装置や内視鏡には、手術中に、マイクロポンプあるいは加圧ポンプの駆動制御を行うための操作部材は備えておらず、予め、固定された駆動条件（駆動波形）を設定しておき手術を行うか、手術行為を中断して駆動条件を切換えるか、他者が駆動条件の切換えを行うことになり、執刀医が手術途中で自在に駆動条件を切換えることは困難である。
【０００８】
また、操作部材をフットスイッチで行うことも考えられるが、手と足とを使用することから微細な手術には熟練が要求されること、間違えて入力やすいことが予測される。
【０００９】
本発明の目的は、執刀医が把持する脈動発生部において駆動波形を切換えることが可能な操作性がよい手術用の流体噴射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の流体噴射装置は、流体室の容積を変更し、流体を一定の休止時間を有して繰り返し脈動噴射する流体噴射装置であって、接続チューブから供給される流体を接続流路管から脈動噴出させる脈動発生部と、前記脈動発生部とは別体に設けられ、前記脈動発生部に駆動信号を入力する駆動制御部と、前記脈動発生部に、前記駆動信号のＯＮ／ＯＦＦ入力操作または前記駆動信号の駆動波形の切換え操作の少なくとも一方を行う操作部材が備えられていることを特徴とする。
【００１１】
この発明の流体噴射装置は、執刀医が把持して操作する脈動発生部に操作部材を備えることで、執刀医自身が手術の状況を確認しながら、手元の操作部材により脈動発生部のＯＮ／ＯＦＦ操作、つまり駆動開始または停止操作を行い、または手術部位の条件に合わせて最適な駆動波形に切換えることが可能となる。なお、手術部位の条件としては、例えば、手術部位の切除硬度や単位時間あたりの切除深さ等がある。
【００１２】
また、脈動発生部とは離間した位置に駆動制御部がある従来の構造では、駆動制御部または液体制御装置をＯＮしたときから液体が直ちに噴出することになるが、本発明によれば、執刀医が把持する脈動発生部に設けられる操作部材を操作して脈動発生部のＯＮ操作ができることから、実際に手術を開始する直前に液体を噴出させることができる。
【００１３】
また、前記駆動波形の波高値、連続する出力パルス数及び前記連続する出力パルスの間に設けられる休止時間のうち少なくとも１つが前記操作部材によって切換えられることが好ましい。
ここで、駆動波形の波高値は、脈動発生部駆動電圧の振幅である。
【００１４】
本発明は流体室が容積可変型の脈動発生部を有する。このような脈動発生部は、駆動波形の波高値と、連続する出力パルス数と、連続する出力パルスの間の休止時間のいずれかにより噴射強度や単位時間あたりの流体量が変化する。従って、操作部材を用いて駆動波形を変更することにより、手術条件を把持する脈動発生部に設けられる操作部材により切換えることができる。
【００１５】
また、前記駆動制御部が、前記駆動波形の切換え操作に基づき所望の流体噴射条件に対応する最適駆動波形を導き出す最適駆動パラメタ演算装置を含むことが好ましい。
【００１６】
詳しくは実施の形態にて説明するが、脈動する流体の噴射による組織切除においては、脈動の強度が大きいと硬度が高い組織の切除が可能となる。具体的には、脈動発生部の駆動電圧を高くすることで実現できる。しかし、同時に単位時間あたりに噴射される流体量も増加し、その結果、単位時間あたりの切除深さも大きくなってしまう。そこで、執刀医の所望の操作条件、つまり切除組織の硬度に対応した最適駆動波形を最適駆動パラメタ演算装置にて設定して脈動発生部を駆動することで切除組織の硬度、単位時間あたりの切除深さを最適に設定することができる。そして、この最適駆動波形は、手術途中で切除組織の硬度に対応して執刀医の手元において操作部材を操作し切換えを所望のタイミングで行うことができる。
【００１７】
前記駆動制御部が、前記駆動波形の切換え操作に基づき所望の流体噴射条件に対応する最適駆動波形を表す最適駆動パラメタテーブルを含むことが好ましい。
ここで、最適駆動パラメタテーブルには、例えば、切除組織の硬度に対応した駆動波形の波高値（駆動電圧）と連続する出力パルス数と、連続する出力パルスの間に設けられる休止時間のいずれかの組み合わせが含まれる。
【００１８】
このように、手術途中で切除組織の硬度に対応した最適駆動パラメタテーブルから最適な組み合わせを選択することにより、手術部位の条件に対応した最適駆動波形を容易に設定することができる。
【００１９】
また、本発明では、前記操作部材によるＯＮ入力操作後から脈動発生部が駆動開始するまでの間に一定の時間間隔を有していることが望ましい。
【００２０】
本発明の流体噴射装置は執刀医の手元で操作部材を操作して脈動発生部のＯＮ／ＯＦＦ操作を行うことができる。そこで、操作部材をＯＮ入力操作してから脈動発生部が駆動開始するまでに一定の時間間隔を設け、その時間間隔を執刀医の手術開始準備時間とし、正確な手術部位に流体噴射しやすくするという効果がある。
【００２１】
また、前記操作部材によるＯＮ入力操作後から徐々に前記駆動波形の波高値を大きくし、所定の波高値に達するまでに一定の時間間隔を設けていることが望ましい。
【００２２】
このようにすれば、駆動波形の波高値は組織切除の能力に影響する。そこで、駆動波形の波高値を小さいレベルから徐々に大きくしていくことで、いきなり組織切除可能な波高値にするよりも、波高値が小さい段階で噴射位置を調整して切除部位に対して正確な位置に流体を噴射することができる。
また、波高値を徐々に大きくしていく段階で、波高値が高すぎる場合あるいは低すぎる場合には直ちに適切な波高値に調整を行うことができる。
【００２３】
また、前記駆動制御部が、前記脈動発生部の駆動状態を報知する報知発生手段を備えていることが望ましい。
報知手段としては、例えば、音や光によるものが考えられる。
【００２４】
このように報知発生手段を備えることにより、前述した脈動発生部のＯＮ／ＯＦＦのタイミング、ＯＮしてから流体噴出までの間、ＯＮしてから所定の駆動波形の波高値に達するまでの間等における脈動発生部の駆動状態の変化を執刀医に報知し、執刀医の準備を促すことを可能にする。
【００２５】
さらに、前記脈動発生部がホルダを備え、前記操作部材が前記ホルダに設けられていることが望ましい。
【００２６】
このようにすれば、執刀医は脈動発生部を把持して手術するが、把持しやすい形状のホルダを備え、このホルダに操作部材を設けることにより、操作性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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５には実施形態１に係る流体噴射装置を示している。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。
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好適な流体噴射装置を例示して説明する。従って、実施の形態にて用いる流体は、水または生理食塩水等の液体である。
（実施形態１）
【００２８】
図１は、本発明の実施形態１に係る流体噴射装置の概略構成を示す構成図である。図１において、流体噴射装置１０は、液体を収容し、その液体を重力の作用によって送出する輸液バック２０から重力により送出された液体を脈動に変化させる脈動発生部３０と、脈動発生部３０と輸液バック２０とを接続する柔軟性を有する接続チューブ１５と、脈動発生部３０に駆動信号を入力する駆動制御部１１０と、から構成されている。駆動制御部１１０は、脈動発生部３０とは離間した位置に配設されている。
【００２９】
脈動発生部３０には、液体を噴射させるためのノズル６２を先端部に有する接続流路管６０が突設されている。脈動発生部３０は、合成樹脂からなるホルダ１３０によって覆われ保持されている。そして、ホルダ１３０には、操作部材１２０が設けられており、操作部材１２０は、駆動信号のＯＮ／ＯＦＦを行うスイッチ１２１と駆動信号の駆動波形を切換える信号を入力する切換えスイッチ１２２とを備えている。
【００３０】
操作部材１２０と駆動制御部１１０とはリード線群７６（リード線は複数あるが、図示は簡略化している）により接続され、圧電素子７１（図２、参照）と駆動制御部１１０とはリード線群７２（リード線は複数あるが、図示は簡略化している）により接続されている。
【００３１】
続いて、脈動発生部３０の構造について説明する。
図２は、実施形態１に係る脈動発生部の概略構造の１例を示す断面図である。図２において、脈動発生部３０は、機枠４０と蓋機枠５０とがそれぞれ対向する接合面においてダイアフラム７０を介して密着固定され構成されている。機枠４０は、鍔部を有する筒状部材であって、一方の端部は底板９０で閉鎖されている。この機枠４０の内部空間に圧電素子７１が配設される。
【００３２】
圧電素子７１は、積層型圧電素子であって柱状のアクチュエータを構成する。圧電素子７１は、一方の端部が上板９１を介してダイアフラム７０に、他方の端部が底板９０に固着されている。
【００３３】
ダイアフラム７０は円盤状の金属薄板からなり、機枠４０に密着固定されている。圧電素子７１は、駆動制御部１１０から駆動信号を入力することで伸張、収縮を行いダイアフラム７０により流体室５２の容積を変更する。
【００３４】
蓋機枠５０は、機枠４０と対向する面の中心部に凹部が形成され、この凹部とダイアフラム７０とから構成される空間が流体室５２である。そして、流体室５２には入口流路５５が連通し、入口流路５５は流入接続流路５６に連通する。流入接続流路５６は、蓋機枠５０の側面に突設された接続管部５７を貫通して、接続管部５７に接続される接続チューブ１５に連通されている。
【００３５】
なお、ダイアフラム７０は、機枠４０の接合面４１と蓋機枠５０の接合面５１との間で密着固定される。こうして、機枠４０と蓋機枠５０とはダイアフラム７０を介して一体化される。
【００３６】
また、流体室５２の略中央部には出口流路５４が穿設されている。出口流路５４は、流体室５２から蓋機枠５０に突設された出口流路管部５３まで貫通されている。なお、出口流路５４の流体室５２との接続部は、流体抵抗を減ずるために滑らかに丸められている。
また、図示は省略するが流体室５２には、内部に充填された液体に旋回流を発生させるための旋回流発生手段が設けられている。
【００３７】
接続チューブ１５から入口流路５５に一定の圧力で輸液バック２０から供給される液体は、旋回流発生手段により流体室５２内を流動して旋回流を発生する。旋回流は、旋回することによる遠心力で液体が流体室５２の内周側壁に押し付けられるとともに、流体室５２内に含まれる気泡は旋回流の中心部に集中される。中心部に集められた気泡は、出口流路５４から排除される。
【００３８】
出口流路管部５３には接続流路管６０が接続されている。接続流路管６０には出口接続流路６１が穿設されており、出口接続流路６１の直径は出口流路５４の直径より大きい。また、接続流路管６０の管部は、液体の圧力脈動を吸収しない剛性を有している。接続流路管６０の先端部にはノズル６２が挿着されている。このノズル６２には液体噴射開口部６３が穿設されている。液体噴射開口部６３の直径は、出口流路５４の直径より小さい。
【００３９】
圧電素子７１には駆動信号を入力するリード線群７２が接続されている。リード線群７２は絶縁被覆されたリード線７３，７４から構成され、機枠４０の筒部４２の対向する２箇所に設けられる切欠部４３を貫通し、筒部４２の外側に延在される。そして、機枠４０に取り付けられる第１回路基板１５０に設けられる接続電極（図示せず）に接続される。
【００４０】
また、底板９０には、ＧＮＤ線７５が接続されて、駆動制御部１１０の一部に電気的にＧＮＤ接地されている。機枠４０と蓋機枠５０と接続流路管６０とノズル６２と底板９０等の構成要素が全て金属製の場合は、底板９０にＧＮＤ線７５を設けることで、脈動発生部３０全体をＧＮＤ接地し、脈動発生部３０内で漏電等が発生したときの安全対策としている。
上述したように構成される脈動発生部３０は、ホルダに周囲を覆われ保持されている。
【００４１】
図３は、ホルダに装着された状態の脈動発生部の概略構造を示し、（ａ）は上ケースを透視した正面構成図、（ｂ）は（ａ）のＡ―Ａ切断面を示す断面構成図である。図３（ａ），（ｂ）において、脈動発生部３０は合成樹脂からなるホルダ１３０によって保持されるとともに周囲を覆われている。ホルダ１３０は、上ケース１３５と下ケース１３６とから構成され、接合面１３７において密着固定されている。
【００４２】
ホルダ１３０は、接続流路管６０の根元部まで筒状に延在された抓み部１３１と、執刀医の掌中に把持される把持部１３３と接続チューブ１５やリード線群７２，７６を擬似結束する案内部１３２とを備えている。把持部１３３は掌中に脈動発生部３０を支えながら、抓み部１３１を鉛筆を軽く握るようにして操作される。従って、抓み部１３１と把持部１３３とは、操作しやすい形状に設計される。
【００４３】
ホルダ１３０の内部には、第１回路基板１５０と第２回路基板１６０とが装着されている。第１回路基板１５０は、脈動発生部３０を構成する機枠４０の外周部に挿着して蓋機枠５０に固着される。そして、第１回路基板１５０の表面に形成される電極パターン（図示せず）に接続される。この第１回路基板１５０には、操作部材としてのスイッチ１２１が装着されている。スイッチ１２１は、頭部がホルダ１３０の接続流路管６０側の側面に貫通されている。但し、頭部は側面表面からは突出しない。
【００４４】
スイッチ１２１は、本実施形態ではプッシュＯＮ／プッシュＯＦＦ型スイッチが用いられている。スイッチ１２１と第１回路基板１５０との接続部にはリード線７３，７４それぞれが接続される電極パターンが延在される。そして、プッシュＯＮ操作で脈動発生部３０に駆動制御部１１０から駆動信号が入力され、脈動発生部３０が駆動して液体の噴出を開始する。また、プッシュＯＦＦ操作で駆動制御部１１０からの駆動信号が遮断されて駆動停止するよう構成される。
【００４５】
一方、第２回路基板１６０は、第１回路基板１５０に対して略垂直方向にホルダ１３０に配設され、その表面に操作部材としての切換えスイッチ１２２（図示は簡略化している）が装着されている。切換えスイッチ１２２は、スライドスイッチ、多段式プッシュスイッチ、ロータリースイッチ等の多接点スイッチを使用することができる。切換えスイッチ１２２は、図３（ｂ）に示すように上ケース１３５を貫通している。但し、頭部１２２ａは上ケース１３５の表面からは突出しない。そして、これらの切換えスイッチは、脈動発生部３０を把持する片手で操作できる形態とする。例えば、ロータリースイッチの場合は頭部に操作レバーを付加すればよい。切換えスイッチ１２２は、頭部をスライドまたはプッシュまたは回転することで、複数の駆動波形の組み合わせを選択することを可能にする。従って、リード線群７６は、駆動波形の組み合わせ数に相当する複数のリード線から構成される。
【００４６】
なお、第１回路基板１５０と第２回路基板１６０とをフレキシブル回路基板とすれば、一体で形成することができる。
【００４７】
また、脈動発生部３０の側面方向に接続される接続チューブ１５は、把持部１３３の内部を緩やかに湾曲しながら案内部１３２から延在され、輸液バック２０に接続される。
【００４８】
脈動発生部３０、接続流路管６０、第１回路基板１５０、第２回路基板１６０、スイッチ１２１、切換えスイッチ１２２及び接続チューブ１５はそれぞれ、上ケース１３５、下ケース１３６に穿設される溝内に位置を規制され、上ケース１３５と下ケース１３６とを接合することで、ホルダ１３０内に移動しないように保持されている。なお、上ケース１３５と下ケース１３６との接合は、固定螺子１４０（図示は簡略化している）により行われる。
【００４９】
次に、本実施形態における脈動発生部３０の動作について図１，２を参照して説明する。本実施形態の脈動発生部３０の液体吐出は、入口流路側のイナータンスＬ１（合成イナータンスＬ１と呼ぶことがある）と出口流路側のイナータンスＬ２（合成イナータンスＬ２と呼ぶことがある）の差によって行われる。
【００５０】
まず、イナータンスについて説明する。イナータンスＬは、液体の密度ρ、流路の断面積Ｓ、流路の長さｈとしたとき、Ｌ＝ρ×ｈ／Ｓで表される。流路の圧力差をΔＰ、流路を流れる液体の流量をＱとした場合に、イナータンスＬを用いて流路内の運動方程式を変形することで、ΔＰ＝Ｌ×ｄＱ／ｄｔという関係式が導き出される。つまり、イナータンスＬは、流量の時間変化に与える影響度合いを示しており、イナータンスＬが大きいほど流量の時間変化が少なく、イナータンスＬが小さいほど流量の時間変化が大きくなる。
【００５１】
また、複数の流路の並列接続や、複数の形状が異なる流路の直列接続に関する合成イナータンスは、個々の流路のイナータンスを電気回路におけるインダクタンスの並列接続、または直列接続と同様に合成して算出することができる。
【００５２】
なお、合成イナータンスＬ１は、流入接続流路５６が入口流路５５に対して直径が十分大きく設定されているので、合成イナータンスＬ１は、入口流路５５の範囲において算出される。接続チューブ１５は柔軟性を有するため、合成イナータンスＬ１の算出から削除してもよい。
【００５３】
また、合成イナータンスＬ２は、出口接続流路６１の直径が出口流路５４よりもはるかに大きく、接続流路管６０内部の液体及び管部の若干の弾性変形により合成イナータンスＬ２への影響は軽微である。従って、合成イナータンスＬ２は出口流路５４のイナータンスに置き換えてもよい。
【００５４】
本実施形態では、合成イナータンスＬ１が合成イナータンスＬ２よりも大きくなるように、入口流路５５の流路長及び断面積、出口流路５４の流路長及び断面積を設定される。
【００５５】
次に、脈動発生部３０の動作について説明する。輸液バック２０から入口流路５５には、指定の圧力で液体が供給される。その結果、圧電素子７１が動作を行わない場合、輸液バック２０の吐出力と入口流路側全体の流体抵抗値の差によって液体は流体室５２内に流入する。
【００５６】
ここで、圧電素子７１に所定の駆動波形からなる駆動信号が入力され、急激に圧電素子７１が伸張したとすると、流体室５２内の圧力は、入口流路側及び出口流路側の合成イナータンスＬ１，Ｌ２が十分な差を有していれば急速に上昇して数十気圧に達する。この圧力は、入口流路５５に加えられていた輸液バック２０による圧力よりはるかに大きいため、入口流路側から流体室５２内への液体の流入はその圧力によって減少し、出口流路５４からの流出が増加する。
【００５７】
しかし、入口流路５５の合成イナータンスＬ１は、出口流路５４の合成イナータンスＬ２よりも大きいため、入口流路５５から液体が流体室５２へ流入する流量の減少量よりも、出口流路５４から吐出される液体の増加量の方が大きいため、出口流路５４にパルス状の流体吐出、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６０内を伝播して、先端のノズル６２の液体噴射開口部６３から液体が脈動噴射される。液体噴射開口部６３の直径は、出口流路５４の直径よりも小さいので、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。
【００５８】
一方、流体室５２内は、入口流路５５からの液体流入量の減少と出口流路５４からの液体流出の増加との相互作用で圧力上昇直後に真空状態となる。その結果、輸液バック２０の圧力と、流体室５２内の真空状態の双方によって一定時間経過後、入口流路５５の液体は圧電素子７１の動作前と同様な速度で流体室５２内に向かう流れが復帰する。入口流路５５内の液体の流動が復帰した後、圧電素子７１の伸張があれば、液体噴射開口部６３からの脈動噴射を継続することができる。そして、液体の噴出強度や噴出量は、駆動信号、つまり駆動波形によって制御される。
【００５９】
次に、駆動波形について図面を参照して説明する。
図４は、本実施形態に係る脈動発生部の駆動波形の１例を模式的に示す説明図である。横軸に時間（経過時間）、縦軸に駆動波形の波高値としての脈動発生部駆動電圧を示している。図４にて例示する脈動発生部駆動電圧は、位相が−π／２から始まる正弦波の整数個の連続波形（出力パルスと表すことがある）と、休止時間Ｉとから構成される。
【００６０】
ここで、駆動波形における波高値を脈動発生部駆動電圧Ａ、連続する出力パルス数ｎ、連続する出力パルス間の休止時間Ｉ、周期Ｔとしたときの駆動波形と組織切除との関係について説明する。
脈動噴射される液体による組織切除においては、脈動の強度が大きいと硬度が大きい組織の切除が可能になる。これは、脈動発生部駆動電圧Ａを大きくすることで実現できる。しかし一方、同時に単位時間あたりの噴射液体量も増加する。その結果、単位時間あたりの切除深さも同時に大きくなってしまう。
【００６１】
執刀医が、単位時間あたりの切除深さの増加を望まない場合には、脈動発生部駆動電圧Ａを増加させると同時に連続する出力パルス数ｎを適正な値に減ずるか、もしくは休止時間Ｉを増加する等の必要がある。
【００６２】
本実施形態では、切換えスイッチ１２２を操作することで手術部位の切除硬度を選択入力し、切除硬度に対応する脈動発生部駆動電圧Ａ、出力パルス数ｎ、休止時間Ｉを駆動制御部１１０にて算出して所望の駆動波形を脈動発生部３０に出力する。
【００６３】
図５は、本実施形態に係る駆動制御部の主たる構成を示す構成説明図である。図５において、駆動制御部１１０には、最適駆動パラメタ演算装置１１２と駆動制御回路１１１と表示装置１１３を含み、他に駆動制御部１１０に電力を供給する電源１１５を備える。切換えスイッチ１２２において選択しリード線群７６を介して入力される切除硬度に対して、最適駆動パラメタ演算装置１１２に予め設定された流体室５２への供給圧力、液体噴射開口部６３の直径をもとに、所望の脈動発生部駆動電圧Ａ、出力パルス数ｎ、休止時間Ｉ等のパラメタを算出して、それらに基づく駆動波形を駆動制御回路１１１にて形成する。そして、形成された駆動波形を有する駆動信号をリード線群７２を介して脈動発生部３０に出力する。
【００６４】
なお、表示装置１１３は入力装置を備え、流体室５２の供給圧力、液体噴射開口部６３の直径等の基礎データを入力し、流体室５２の供給圧力、液体噴射開口部６３の直径等の基礎データと、切除硬度、脈動発生部駆動電圧Ａ、出力パルス数ｎ、休止時間Ｉ、駆動時間と、が表示される。なお、被手術者名、執刀医名や日付等も表示されることが望ましい。
【００６５】
続いて、本実施形態による操作部材１２０の操作方法について図３〜図５を参照して説明する。切換えスイッチ１２２には、選択可能な切除硬度（切除硬度に対応する記号でもよい）が表示されている。まず、切換えスイッチ１２２にて手術部位に対応した切除硬度を選択する。すると、駆動制御部１１０にて切除硬度に対応した適切な脈動発生部駆動電圧Ａ、出力パルス数ｎ及び休止時間Ｉを演算処理し、駆動制御回路１１１にて駆動波形を形成し脈動発生部３０に出力する。しかしこの時点では、スイッチ１２１ではＯＦＦ状態であるために液体の噴出はない。続いて、スイッチ１２１をプッシュＯＮ操作することで液体の噴出が開始され手術可能な状態となる。
なお、切換えスイッチ１２２は、切除硬度を選択し、その状態を維持するための節度感を有している。
【００６６】
スイッチ１２１は、プッシュＯＮ／プッシュＯＦＦ型のスイッチのため、執刀医はスイッチ１２１を操作して手術途中でＯＮ／ＯＦＦを自在に切換えることが可能である。また、切換えスイッチ１２２も手術途中において駆動波形の切換えが可能である。
【００６７】
なお、スイッチ１２１、切換えスイッチ１２２は実施形態の１例であり、上述した機能を有するものであれば特に限定されない。
【００６８】
従って、上述した実施形態１によれば、操作部材としてのスイッチ１２１、切換えスイッチ１２２を脈動発生部３０のホルダ１３０、つまり執刀医の手元位置に備えることで、執刀医自身が切除状態を確認しながら、手元のスイッチ１２１より脈動発生部３０のＯＮ／ＯＦＦ操作、つまり駆動開始または停止操作を行い、切換えスイッチ１２２により手術部位の切除硬度に合わせて駆動波形を切換え、最適駆動波形にて手術できるという効果がある。前述した特許文献２の構造では液体制御装置をＯＮしたときから直ちに液体が噴出することになるが、本発明によれば、実際に手術を開始する直前から液体を噴出させることができる。
【００６９】
また、最適駆動パラメタ演算装置１１２において、予め設定された流体室５２の供給圧力、液体噴射開口部６３の直径をもとに、脈動発生部駆動電圧Ａ、出力パルス数ｎ、休止時間Ｉ等のパラメタを算出して最適な駆動波形を形成するため、執刀医は面倒な設定作業を必要としない。
【００７０】
さらに、スイッチ１２１、切換えスイッチ１２２は、ホルダ１３０の表面から突出させていないので、手術中に不用意に操作してしまうことを防止している。特に、切換えスイッチ１２２の操作には節度感をもたせているので、無意識のうちに駆動波形を切換えてしまう心配がない。
【００７１】
また、接続チューブ１５は、脈動発生部３０の側面方向に接続しているが、ホルダ１３０の内部で緩やかに湾曲させ、接続流路管６０とは反対側にリード線群７２，７６と共に延在させている。このことから、脈動発生部３０を把持して操作する際に接続チューブ１５やリード線群７２，７６が邪魔にならず操作しやすいという効果もある。
【００７２】
なお、上述した実施形態１では、切換えスイッチ１２２において駆動波形として脈動発生部駆動電圧Ａ、出力パルス数ｎ、休止時間Ｉを組み合わせ設定する構成としたが、脈動発生部駆動電圧Ａのみを変更する構造としてもよい。このような構造では、切換えスイッチ１２２として可変ボリュームを採用すれば連続性を有して脈動発生部駆動電圧Ａを変更することができる。
【００７３】
また、連続する出力パルス数ｎ、休止時間Ｉ、周期Ｔ（周波数）を単独で切換えるようにしてもよく、手術部位、特に切除硬度に対応した駆動波形を形成するために最適な駆動波形を選択すればよい。
【００７４】
また、脈動発生部３０がホルダ１３０を備え、ホルダ１３０が把持部１３３及び抓み部１３１を備えており、ホルダ１３０及び把持部１３３を把持しやすい形状とすれば、操作性を一層向上させることができる。
【００７５】
また、実施形態１では、操作部材としてスイッチ１２１と切換えスイッチ１２２を設ける構造を例示しているが、どちらか一方を設ける構造としてもよい。
（実施形態２）
【００７６】
続いて、本発明の実施形態２に係る流体噴射装置について説明する。実施形態２は、駆動制御部１１０が、最適駆動波形のパラメタテーブルを含むことを特徴としている。図４，５を参照し、実施形態１との相違部分を中心に説明する。前述した実施形態１では、駆動制御部１１０には最適駆動パラメタ演算装置１１２が備えられているが、実施形態２では最適駆動パラメタ演算装置１１２に替わり最適駆動パラメタテーブルが備えられている（図示は省略する）。
【００７７】
表１、表２に最適駆動パラメタテーブルの１例を示している。表１は、比較的切除硬度が高い部分が多い手術に対応する最適駆動パラメタテーブルを表している。表２は、表１よりも切除硬度が低い部分が多い手術に対応する最適駆動パラメタテーブルを表している。
【００７８】
【表１】
2009045167.tif 000003
【００７９】
【表２】
2009045167.tif 000004
【００８０】
表１，２において、最適駆動パラメタテーブルには、切換えスイッチ１２２によって選択される切除硬度に対応する脈動発生部駆動電圧Ａ、スペースが含まれる。ここで、スペースとは、休止時間Ｉを脈動が構成される正弦波の周期Ｔの倍数で表したものである。
【００８１】
従って、切換えスイッチ１２２を操作して最適な切除硬度を選択することにより、表１，２に表される最適駆動パラメタテーブルから切除硬度に対応した脈動発生部駆動電圧Ａ、スペースにて形成される駆動波形を脈動発生部３０に出力する。
【００８２】
なお、表１に表される最適駆動パラメタテーブルと、表２に表される最適駆動パラメタテーブルとを駆動制御部１１０にて設定する場合には、表１と表２とを駆動制御部１１０に設けられる操作部材を用いて、表１、表２それぞれの最適駆動パラメタテーブルを切換える。そして、切換えスイッチ１２２の選択表示部には切除硬度１，２，３の目盛を附しておき、この切除硬度１，２，３の中から所望の切除硬度を選択する。
【００８３】
また、表１に表される最適駆動パラメタテーブルと、表２に表される最適駆動パラメタテーブルとを切換えスイッチ１２２のみで選択する場合には、表１と表２の切除硬度に対応した連続番号（例えば、１〜６）を附しておき、この番号の中から所望の切除硬度を選択すればよい。
【００８４】
なお、表１，２に表される最適駆動パラメタテーブルは１例であって、さらに広い範囲の切除硬度に対応するように、いくつかの最適駆動パラメタテーブルを用意しても、１テーブルの中をさらに細分化してもよく、脈動発生部駆動電圧Ａ及びスペース以外のパラメタ設定としてもよい。
【００８５】
このような実施形態２では、操作部材としての切換えスイッチ１２２を操作して最適駆動パラメタテーブルから切除硬度に対応した駆動波形を選択し出力することから、手術部位の切除硬度に対応した最適条件を容易に設定することができ、必要以上の強い液体噴射の危険性もなく、安全に手術を行うことができる。
【００８６】
また、最適駆動パラメタテーブルの選択をホルダ１３０に備えられる切換えスイッチ１２２にて行えるので、執刀医は手術途中においても手術の状況に対応した駆動波形を選択して、最適条件において手術を進行させることができる。
（実施形態３）
【００８７】
続いて、本発明の実施形態３に係る流体噴射装置について説明する。実施形態３は、駆動信号をＯＮ入力してから脈動発生部が駆動開始するまで、つまり液体噴射までの間に一定の時間間隔を有していることを特徴としている。構造は前述した実施形態１と同じなので図示を省略する。
【００８８】
実施形態３による流体噴射装置１０は、駆動制御部１１０にタイマー機能を備え、スイッチ１２１をＯＮ操作してから一定の時間差を有して、例えば、１〜３秒後に、駆動信号が脈動発生部３０に出力されるものである。なお、この時間間隔は限定されない。
【００８９】
流体噴射装置１０におけるＯＮ／ＯＦＦ操作は、執刀医の手元でスイッチ１２１を操作して行うことができる。そこで、スイッチ１２１をＯＮ入力してから脈動発生部３０が駆動開始するまでに時間間隔を設けることにより、その時間間隔を執刀の準備時間とすれば、いきなり高圧の液体噴射されることによる手元の狂いが生ずることもなく、正確な手術部位に液体噴射を行えるという効果がある。
（実施形態４）
【００９０】
続いて、本発明の実施形態４に係る流体噴射装置について説明する。実施形態４は、スイッチ１２１をＯＮ入力してから指定された波高値に達するまでに一定の時間を設けていることを特徴としている。構造は前述した実施形態１と同じなので図示を省略する。
【００９１】
駆動波形の波高値、つまり脈動発生部駆動電圧Ａは組織切除能力に影響する。そこで、スイッチ１２１をＯＮ操作してから、駆動制御部１１０（具体的には駆動制御回路１１１）にて、脈動発生部駆動電圧Ａを組織切除ができない低い値から徐々に大きくしていき、一定の時間経過後（例えば、数秒後）に組織切除可能な脈動発生部駆動電圧Ａに到達させる。なお、この段階における駆動波形のうち、周期Ｔ、連続する出力パルス数ｎ、休止時間Ｉは一定にしている。
【００９２】
このようにすることで、いきなり組織切除可能な脈動発生部駆動電圧Ａにするよりも、脈動発生部駆動電圧Ａが低い段階で噴射位置を調整して、噴射強度を確認しながら手術を開始することができる。また、切除部位に対して正確な位置に流体を噴射することができる。
さらに、脈動発生部駆動電圧Ａを徐々に大きくしていく段階で、波高値が高すぎる場合、または低すぎる場合には直ちに切換えスイッチ１２２を操作して脈動発生部駆動電圧Ａの調整を行うことができる。
【００９３】
なお、前述した実施形態３と実施形態４とを組み合わせることが可能である。つまり、スイッチ１２１をＯＮ操作してから液体噴射までに一定の時間間隔を設けたうえ、徐々に脈動発生部駆動電圧Ａを高めていく構成である。このようにすれば、一層、安全性と操作性を向上させることができる。
（実施形態５）
【００９４】
続いて、本発明の実施形態５に係る流体噴射装置について説明する。実施形態５は、駆動制御部が、脈動発生部の駆動状態を報知する報知発生手段（図示は省略する）を備えていることを特徴としている。構造は前述した実施形態１と同じなので図示を省略する。
【００９５】
報知発生手段としては、ブザー音のような報知音発生手段や光報知発生手段等がある。報知音発生手段を例にして説明する。報知音発生手段は駆動制御部１１０に設けられる。報知音発生手段による報知音は、液体噴射開始または停止（スイッチ１２１のＯＮ操作またはＯＦＦ操作のとき発生される。また、実施形態３によるスイッチ１２１をＯＮ操作してから液体噴射開始までに時間差がある場合には液体噴射直前に報知音を発生させることが好ましい。
【００９６】
また、実施形態４による徐々に脈動発生部駆動電圧Ａを高めていく場合には、スイッチ１２１をＯＮ操作してから所定の脈動発生部駆動電圧Ａに達するまでの間に間歇的な報知音を発生させる、または報知間隔を徐々に短くしていく、または徐々に報知音を大きくしていくようにしてもよい。さらに、これらの報知音を組み合わせてもよい。
【００９７】
なお、報知音を発する報知手段としてのブザーは、駆動制御部１１０または脈動発生部３０に設ける構造とすることができる。または、執刀医が認知できる場所であれば設置場所は限定されない。
【００９８】
このような報知手段を備えることにより、執刀医に流体噴射装置１０の駆動開始までの状態や、その変化を報知手段により知ることができ、手術開始の準備を促すことを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の実施形態１に係る流体噴射装置の概略構成を示す構成図。
【図２】本発明の実施形態１に係る脈動発生部の概略構造の１例を示す断面図。
【図３】本発明の実施形態１に係るホルダに装着された状態の脈動発生部の概略構造を示し、（ａ）は上ケースを透視した正面構成図、（ｂ）は（ａ）のＡ―Ａ切断面を示す断面構成図。
【図４】本発明の実施形態１に係る脈動発生部の駆動波形の１例を模式的に示す説明図。
【図５】本発明の実施形態１に係る駆動制御部の主たる構成を示す構成説明図。
【符号の説明】
【０１００】
１０…流体噴射装置、１５…接続チューブ、３０…脈動発生部、５２…流体室、６０…接続流路管、１１０…駆動制御部、１２１…スイッチ、１２２…切換えスイッチ、１３０…ホルダ。
【図１】
2009045167.tif 000005
【図２】
2009045167.tif 000006
【図３】
2009045167.tif 000007
【図４】
2009045167.tif 000008
【図５】
2009045167.tif 000009