(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体組織を洗浄するための作動流体として液体と気体とを用いた装置であって、
無菌液のための容器；
液体入口および気体入口、流体吐き出し手段、並びに前記２つの入口と前記流体吐き出し手段との間に配置されるバルブ手段であって液体および気体の各々がその入口から前記流体吐き出し手段に流れることを選択的に可能にするバルブ手段を有する流体送出ヘッド；
前記容器内に配置された液体流入口と前記送出ヘッドの前記液体入口に接続された液体流出口との間に伸長する液体管手段；
気体流入口と気体流出口との間に伸長する気体管手段であって、該気体流入口が加圧気体供給源に接続され、気体流出口が前記送出ヘッドの前記気体入口に接続され、かつ該気体管手段が中間流出口を介して前記容器に接続されている気体管手段；及び
前記気体流入口から前記気体流出口へと流れ且つ前記流体送出ヘッドの前記気体入口へと流れる加圧気体流に前記無菌液供給源を選択的に曝し、それによって前記無菌液を前記液体流入口から前記液体管手段に沿って前記液体流出口へ吸入し且つ前記流体送出ヘッドの前記液体入口へ吸入する手段；を有する上記装置であって、
前記流体吐き出し手段は、前記気体流および液体流を受け取り、それらを混合し気体−液体流出物とするように配置されるノズル部材であって前記流体吐き出し手段を介して当該装置から高速気体流に懸濁する無菌液の形態で吐出するように動作するノズル部材を有する、上記装置。
【請求項２】
前記気体流が第１の圧力で前記バブル手段を出て前記気体−液体混合部材に入り、該混合部材がそこを通る気体流に圧力低下を発生させるように動作し、それによって前記流体吐き出し手段の下流側における気体−液体流出物の圧力が第２の圧力となり、前記第１の圧力が少なくとも前記第２の圧力の２倍であり、その結果として前記流体吐き出し手段の下流側における気体−液体流出物に衝撃波を発生させて前記流出物の液体部分を霧状の微細な液滴にし、それによって前記流出物の気体部分に浮遊する霧を形成する請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記気体−液体流出物が前記流体吐き出し手段の下流側において音速に近い速度を有する請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記気体管手段の前記気体流入口が加圧酸素供給源に接続されるように構成され、前記流出物が高速酸素流に浮遊する前記無菌液の霧の流出物である請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記流体吐き出し手段が、洗浄される組織に吸引力を加える手段をさらに有する請求項２記載の装置。
【請求項６】
前記流体吐き出し手段が無菌液の流出物を提供するように配置される内側ノズル部材をさらに有する請求項２記載の装置であって、前記ノズル部材が、
前記内側ノズル部材にうまく嵌まり込むように形成され且つ配置されて前記気体流のための通路をその間に規定する後部；
前方に向かって次第に細くなるテーパーを前記後部に付けることによって規定されるくびれ部；及び
開口を規定し、かつ前記くびれ部に向かって後方へと次第に細くなるテーパー付けられた前部をさらに有し、
前記通路は、該通路を流れる前記気体流が少なくとも音速にまで加速されるように、前記ノズルの前部に向かって次第に細く絞られるように形成され、
前記前部は、その前記開口に向かって広くなり、それによって前記加速気体流が膨張して圧力が大気圧よりも低い圧力にまで低下し、その結果として汚染物粒子によって汚染された組織に前記ノズル開口を近づけると、その粒子が前記大気圧よりも低い圧力に曝され、それによって組織から引き離される、請求項２記載の装置。
【請求項７】
前記送出ヘッドが片手で持って使用することができるように構成されている請求項１記載の装置。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、一般には、生体組織の処置に関し、より詳細には、露出した生体組織の洗浄に関する。
発明の背景
外科的な処置中の人または動物などの露出した生体内組織の洗浄は、繊維、埃り、及び砂粒などの固体状の汚染物質、並びに膿、及び脂肪などの有機物を組織から除去しなければならなり。有機物は、無機物よりもかなり強く組織に固着する傾向があるので、そこから除去するのはより難しい。したがって、液体流によって無機物は組織から洗浄することができるが、この方法では、ある種の有機物を除去できないことがしばしばある。より詳細には、最大の問題は、組織上に形成される液体流の境界層の厚さよりも小さいこれらの粒子であり、この境界層は、流動体表面の近くで急激に液体速度が減少し表面ではゼロであることを特徴とする。
境界層に位置する最も小さな粒子は、たとえ液体流がきわめて速い速度を有していても、それらが組織表面に付着し、かつ、その液体流によって洗い流されずに残留するのに十分な大きさの流体抵抗(drag resistance)を有する。
この問題を解決するために、米国特許第4,350,158号および第4,982,730号に記述されるようなパルス洗浄流を用いた多くの従来技術による装置が開発されてきた。これらのパルス流による装置は、小さな粒子を洗い流すために液体流の境界層の厚さを減少させることに基づいて作動する。しかしながら、これらの装置は一般に、複雑な構造を有し、きわめて大量の液体を使用し、非パルス装置に比較してほんのわずかな改善しかもたらさないことが知られている。
発明の概要
本発明は、例えば人または動物の外科的な処置中に生体組織を洗浄するための方法および装置を提供することを目的とし、その方法および装置は既知の従来技術の欠点を克服するものである。
より詳細には、きわめて小さい汚染物でさえも取り除くことができるような方法でもって組織表面に無菌液を適用する洗浄方法および洗浄装置を提供することを目的とし、それによって既知の従来技術よりも効果的に組織を洗浄することを提供する。
さらに、洗浄は、比較的に少ない量の液体を用いてなされ、それによって公知の方法よりも効果的で無駄がないばかりでなく、使用するのにより便利であり簡単である。
本発明の方法はさらに、洗浄される組織に対する治療的効果を有することを特徴とする。
したがって、本発明の好ましい態様によれば、生体組織を洗浄するための作動流体として液体と気体とを用いた装置が提供され、この装置は、
無菌液のための容器；
液体入口および気体入口、流体吐き出し装置、並びにその２つの入口と流体吐き出し装置との間に配置されるバルブ装置であって液体および気体の各々がその入口から流体吐き出し装置に流れることを選択的に可能にするバルブ装置を有する流体送出ヘッド；
容器内に配置された液体流入口と送出ヘッドの液体入口に接続される液体流出口との間に伸長する液体管装置；
気体流入口と気体流出口との間に伸長する気体管装置であって、該気体流入口が加圧気体供給源に接続され、該気体流出口が送出ヘッドの気体入口に接続され、かつ該気体管装置が中間流出口を介して容器に接続されている気体管装置；及び
気体流入口から気体流出口へと流れ且つ流体送出ヘッドの気体入口へと流れる加圧気体流に無菌液供給源を選択的に曝し、それによって無菌液を液体流入口から液体管装置に沿って液体流出口へ吸入し且つ流体送出ヘッドの液体入口へ吸入する装置；を含み、
流体吐き出し装置は、気体流及び液体流を受け取り、それらを混合して気体−液体流出物とするように配置されている気体−液体混合部材を有し、該気体−液体混合部材は、流体吐き出し装置を介して、高速気体流に浮遊する無菌液の霧の形態で吐出するように動作する。
さらに、本発明の好ましい態様によれば、気体流は第１の圧力でバルブ装置を出て気体−液体混合部材に入り、該混合部材はそこを通る気体流に圧力低下を発生させるように動作し、それによって流体吐き出し装置の下流側における気体−液体流出物の圧力が第２の圧力となり、第１の圧力が少なくとも第２の圧力の２倍であり、その結果として流体吐き出し装置の下流側における気体−液体流れに衝撃波を発生させて流出物の液体部分を霧状の微細な液滴にし、それによって流出物の気体部分に浮遊する霧を形成する。
さらに、本発明の好ましい態様によれば、流体吐き出し装置は、洗浄される組織に吸引力を加える装置をさらに含む。
さらに、本発明の好ましい態様によれば、流体吐き出し装置は、無菌液の流出物を提供するように配置される内側ノズル部材をさらに含み、かつノズル部材は、
内側ノズル部材にうまく嵌まり込むように形成され且つ配置されて気体流のための通路をその間に規定する後部；
前方に向かって次第に細くなるテーパーを後部に付けることによって規定されるくびれ部；及び
開口を規定し、かつくびれ部に向かって後方へと次第に細くなるテーパー付けられた前部；をさらに含み、
通路はノズルの前部に向かって次第に細く絞られるように形成され、それによって通路を流れる気体流が少なくとも音速にまで加速され、
前部は、その開口に向かって広くなり、それによって加速された気体流は膨張して圧力が大気圧よりも低い圧力にまで低下し、その結果として汚染物粒子によって汚染された組織にノズル開口を近づけると、その粒子は大気圧よりも低い圧力に曝され、それによって組織から引き離される。
好ましくは、気体−液体流出物は、流体吐き出し装置の下流側において、音速に近い速度を有する。
さらに、本発明の好ましい態様によれば、気体管装置の気体流入口は加圧酸素供給源に接続されるように構成され、流出物は高速酸素流に浮遊する無菌液の霧の流出物である。
本発明のさらに好ましい態様によれば、生体組織を洗浄する方法を提供し、この方法は、
無菌液の供給源を加圧気体流に曝し、それによって吸入されたその無菌液を流体送出ヘッドに供給する工程；
加圧気体を流体送出ヘッドに供給する工程；
送出ヘッドに供給された気体と液体を混合して、高速気体流に浮遊する無菌液の霧の形態で気体−液体流出物を提供する工程；及び
生体組織を気体−液体流出物に曝して、それによって汚染物をその組織から除去する工程；とを含む。
さらに、本発明の好ましい態様によれば、加圧気体を供給する工程は第１の圧力で気体を供給することを含み、混合する工程は気体流の圧力を低下させ、それによって気体−液体流出物が第２の圧力となり、第１の圧力は少なくとも第２の圧力の２倍であり、それによって気体−液体流出物に衝撃波を発生させ、流出物の液体部分を霧状の微細な液滴にし、それによって流出物の気体部分に浮遊する霧を形成することを含む。
さらに、本発明の好ましい態様によれば、この方法は、混合する工程前に、気体流出物を提供する工程；その気体流出物を膨張させ、それによってその圧力を大気圧よりも低い圧力にまで低下させ、それによって吸引力を提供する工程；及び膨張した気体流出物と協力して液体流出物を提供する工程をさらに含む。
さらに、本発明のさらに好ましい態様によれば、損傷のある生体組織を洗浄し治療する方法が提供され、この方法は、
無菌液の供給源を加圧酸素流に曝し、それによって吸入されたその無菌液を流体送出ヘッドに供給する工程；
加圧酸素を流体送出ヘッドに供給する工程；
送出ヘッドに供給された酸素と液体を混合して、高速酸素流に浮遊する無菌液の霧の形態で酸素−液体流出物を提供する工程；及び
損傷のある組織を酸素−液体流出物に曝して、それによって汚染物をその組織から除去し、組織が乾燥するのを防ぎ、組織を治療する工程をさらに含む。
【図面の簡単な説明】
図面を参照すれば、以下の詳細な説明から本発明が容易に理解でき、また、その良さがわかるであろう。
図１は、本発明の液体−気体装置の概略図である。
図２Ａは、図１に示される容器の側面拡大部分断面図である。
図２Ｂは、図２Ａに示される容器のディストリビュータキャップの線Ｂ−Ｂに沿った拡大断面図である。
図３Ａは、図１に示される流体送出ヘッドの使用時の詳細断面図である。
図３Ｂは、開いた位置にあるバルブ機構部分の詳細拡大図である。
図３Ｃは、閉じた位置にあるバルブ機構部分の詳細拡大図である。
図４は、本発明の別の態様に基づいて組み立てられた流体送出ヘッドの部分側面図であり、ノズルのすぐ近くに吸い込み圧力を生成するように構成されたノズル部分を有する。
図５は、図４に示される流体送出ヘッドのノズルの拡大側面概略図であり、それによって吸い込み圧力が形成されることを示す。
好ましい態様の詳細な説明
ここで、図１を参照すると、本発明は、符号１０によって全体が示される装置を提供し、この装置は、外科的な処置中に人または動物などの組織のような生体組織を洗浄するための作動流体として液体および気体を使用する。本発明の装置は、汚染粒子を生体組織から除去することに大きな効果があることを特徴とすることが以下の説明から理解されるであろう。そのような汚染粒子には、従来から知られている方法では除去することのできないきわめて小さい粒子が含まれる。さらに、本発明の装置は、比較的に少ない量の液体を使用するので、組織を洗浄し、かつ外科的な処置の間に組織が乾燥するのを防止するように機能するとともに、大量の液体が手術部位に溜まらないようにする。さらに、酸素を使用することにより、それ自体が周知の治療的効果を有する。さらに、気体供給源として酸素を使用することによって、手術室においてだけでなく、標準的な酸素供給口を有するものであればどのような病院施設においてもこの装置を有効なものにする。
装置１０は、洗浄に適した0.9％塩化ナトリウム溶液のような適切な食塩水などの無菌液を貯蔵する容器１２と、流体送出ヘッド１４とを含む。ここで、図３Ａを参照すると、ヘッド１４は、液体入口１６、気体入口１８、および、流体吐き出し装置２０を有し、この流体吐き出し装置２０を介して、気体と液体の霧状の流出物が音速に近い速度で提供される。以下に説明するように、洗浄に使用されるのはこの流出物である。
例として、容器１２は、五叉のディストリビュータキャップ２２によって密閉されてもよく、このディストリビュータキャップ２２はねじ（図示しない）、スナップ方式、又はその他の適切な結合手段によって容器に締結される。ここで、図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、ディストリビュータキャップ２２は、気体流入口２４、第１および第２の気体流出口２６および２８（図１および図２Ｂ）、液体流入口３０、および液体流出口３２を有する。
第１のガス管３４は、好ましくは、酸素プラグ３８を介して酸素流出口４０に着脱可能に結合された流入端３６を有し、お互いに、イスラエル国および世界中の多くの病院で周知であり且つ見ることのできる“シルバーマン2000(Silberman 2000)”酸素接続のような接続を規定し、それによって、このガス管３４は中央にある高圧の酸素供給装置に結合されている。酸素供給装置は一般に、約３気圧の安定した非脈動の圧力を有するのが好ましい。さらに、第１のガス管３４は、適切なねじ留めまたはスナップ留め４４によって気体流入口２４に取り付けられる流出端４２を有する。第２のガス管４６は、流入端４８および流出端５０を有する。図３Ａに示されるように、流入端４８は、結合４４に類似した結合５２によって第１の気体流出口２６に取り付けられ、流出端５０は、同様に結合４４に類似した適切な結合５４によって、送出ヘッド１４の気体入口１８に結合された第２のガス管１９の入口１８′に取り付けられる。
液体管５６は、図３Ａに示されるように、結合４４に類似した結合５９によって、ディストリビュータキャップ２２の液体流出口３２に取り付けられた流入端５８を有し、結合４４に類似した適切な結合６２によって、送出ヘッド１４の液体入口１６に結合された第２の液体管１７の入口１６′に取り付けられた流出端６０をさらに有する。
さらなるチューブ部分６６（図１および図２Ａ）が、ディストリビュータキャップ２２の液体流入口３０に取り付けられ、自由端６８を有し、容器１２の底へと伸長し、液体流入口７０を規定する。
図２Ａおよび図２Ｂからわかるように、ディストリビュータキャップ２２は、気体流入口２４が第１および第２の気体流出口２６および２８に接続されるように構成され、それによって第１のガス管３４（図１）から、キャップ２２を通り、第２のガス管４６（図１）へ気体が流れるように機能するとともに、第２の気体流出口２８を介して容器１２に加圧気体が供給されるように機能する。また、図からわかるように、液体流入口３０および液体流出口３２はお互いに接続されているが、ディストリビュータキャップ２２を流れる気体と液体とは分離された状態が維持されている。
したがって、第１および第２のガス管３４および４６を気体が流れることが可能なときに、送出ヘッド１４（以下で説明される）のつまみ式レバー７２を適切に調整することによって、加圧気体の一部が第２の気体流出口２８を介して容器１２に流入し、それによって、容器内の液体を加圧することがわかる。容器の内部と送出ヘッド１４の吐き出し装置２０との圧力差に等しいこの圧力の上昇が、容器から液体を流出させ、チューブ部分６６の液体流入口７０に液体を流入させ、且つ液体管５６に液体を流入させる。図３Ａ〜３Ｃに関する以下の説明からわかるように、流体吐き出し装置２０のすぐ下流の圧力は大気圧であり、それによって必要とされる圧力低下が提供され、上述の液体の流出が発生するのを可能にする。好ましくは、レバー７２は、同時に操作できるように、適切な手段（図示しない）によって結合される。
ここで、流体送出ヘッド１４（図３Ａ）およびそれのバルブ機構の一部（図３Ｂおよび図３Ｃ）が詳細に示される図３Ａ、図３Ｂ、および、図３Ｃを参照する。上述したように、送出ヘッド１４は、液体入口１６、気体入口１８、および流体吐き出し装置２０を有し、この流体吐き出し装置２０を通って気体と液体とからなる霧状の流出物が音速に近い速度で噴射される。
図３Ａ〜３Ｃを参照して以下で説明するような流体送出ヘッド１４の構造は、ただ単に例としてのものであり、本発明によって別の適切な形態の接続およびバルブが使用されてもよいことは当業者にとって明らかなことである。
流体送出ヘッド１４は、全体が符号７９によって示されるバルブアセンブリを含み、そのバルブアセンブリ７９は、液体および気体がそれぞれ液体入口１６および気体入口１８から以下で説明する気体と液体を混合するノズル部材１０８へ流れるのを容易にする。バルブ構造７９は、液体入口１６および気体入口１８をその後部に形成された本体８０を含む。さらに、本体８０は、横方向に配置された液体バルブ室８２および気体バルブ室８４を含み、これらのバルブ室は、お互いに隔てられてはいるが、第１の液体供給内腔８６および第１の気体供給内腔８８を介して、それぞれの入口１６および１８に接続されている。また、バルブ室８２およびバルブ室８４は、それぞれ、第２の液体供給内腔９０および第２の気体供給内腔９２を介して、全体が符号９４で示される本体８０の前部に接続される。
本体前部９４は、そこに内側凹部９６およびその内側凹部を取り囲む外側凹部９８が形成されている。内側凹部９６は、第２の液体供給内腔９０と連通し、外側凹部９８は、第２の気体供給内腔９２と連通する。内側ノズル部材１００が、第２の液体供給内腔９０に隣接するように内側凹部９６の中に収容され、かつ、細い内腔の前部ノズル開口１０２において終端し、その開口１０２を介して、液体の細いジェットが噴射される。円筒状の気体−液体混合部材１０８が、それが取り囲んだ内側のノズル部材１００と同軸に外側凹部９８の中に取り付けられる。
混合部材１０８は、全体が符号１１０によって示される前部を有し、この前部は、開口１１２に近づくにつれて次第に細くなるように形成され、この開口１１２は、図からわかるように、内側のノズル部材１００のノズル開口１０２とほとんど同軸である。混合部材１０８は、前部ノズル開口１０２から現れる液体ジェットを得るために、ヘッド１４を流れる気体を中央に収束させるように構成される。したがって、液体ジェットおよび気体流がお互いに近づき合うと、混合部材１０８の前部１１０において混合されて気体と液体からなる単一のジェットとなる。
それぞれのバルブ室８２および８４は、典型的には以下で説明される構造を有するバルブ機構を含む。これらの典型的なバルブ機構はお互いに同じであるので、それらはいずれも参照符号１２０によって示されており、両方のバルブ機構に共通する構成要素は同様の参照符号によって示されている。それぞれのバルブ機構１２０は円筒状の収容部材１２２を有し、その中に内側バルブプレート１２４が配置されている。
ここで、図３Ｂおよび図３Ｃを同時に参照すると、この例においては、バルブプレート１２４は、一般には円錐形の外側に向かって次第に細くなるテーパーを付けられたバルブ開口１２６を有し、その中に円錐形の弁体１２８が収容される。弁体１２８は、いかなる対向力も存在しないとき、図３Ｃに示されるように、引張ばねのような弾性引張手段１３０によって開口１２６内に引っ込んだ密閉位置に保持される。それぞれのつまみ式制御レバー７２（図１および図３Ａ）は、そこに形成された横方向に伸長するねじ込み内腔１３４（図３Ａ）を有する。図３Ａからわかるように、スクリューエレメント１３６が、内腔１３４内に伸長し、太くなった端部１３８において終端する。ナット部材１４０が、端部１３８に接続され、そこで、スクリューエレメント１３６の縦軸１４２を中心にして自由に回転できるように配置される。ナット部材１４０は、収容部材１２２内に形成された内側に面したトラック１４６に沿って軸方向に移動するように配置されたピストン型ケーシング１４４に収容される。
図３Ｃに示される位置において、バルブ開口１２６は、弁体１２８によって閉じられていることがわかる。前もって決められた方向におけるレバー７２の回転は、スクリューエレメント１３６の内側への線形の並進運動を発生させるように作用する。ナット部材１４０は、軸１４２を中心にして自由に回転できるので、それは、いかなる回転モーメントも受けることはなく、ただ単にスクリューエレメント１３６によって内側に押されるだけである。この内側への移動が、ケーシング１４４の内側へのトラック１４６に沿った対応する移動を発生させ、それが、図３Ｂの矢印１４９によって示されるように、弁体１２８の後部エクステンション１４８に対してそれを内側に押し下げるように作用し、それによってバルブ開口１２６を部分的に開かせ、気体または液体が流れることを可能にする。
バルブプレート１２４は、その後部に形成された複数の第１の放射状の内腔１５０を有し、この内腔１５０は、バルブ収容部材１２２の内部に連通する。バルブ収容部材１２２は、１つまたはそれ以上の第２の放射状の内腔１５２を有し、この内腔１５２は、外側の凹部１５４に連通する。
凹部１５４と第２の液体供給内腔９０および第２の気体供給内腔９２とは、バルブ開口１２６が開くことによって、液体および気体のそれぞれが、バルブ開口１２６、バルブプレート１２４の第１の放射状内腔１５０、バルブ収容部材１２２の第２の放射状内腔１５２、凹部１５４、および供給内腔９０または９２のいずれかによって形成される流路に沿って流れることができるように形成される。
上述したように、気体は加圧され、２〜３気圧の安定した圧力で供給される。送出ヘッド１４を流れる間に最低限のヘッド損失はあってもよいが、混合部材１０８の開口１１２を通って大気中に混合ジェットが現れる時点までは、送出ヘッド１４は、そのようなヘッド損失を最小限に抑えるように、かつ流体圧が確実に２気圧以上になるように構成される。
混合された流体ジェットは大気圧の中に現れるので、２気圧またはそれ以上の圧力から瞬間的に１気圧にまで圧力が低下することが当業者にとって明らかであろう。この大きさの急激な圧力低下により、大気中に現れるときの混合ジェットの速度が音速に近い速度、すなわち330ｍ／ｓとなり、ジェットに衝撃波を発生させる。衝撃波の効果は、混合されたジェットの液体部分を霧状の微細な水滴にすることであり、それによって気体ジェット中に浮遊する液体の霧からなる音速に近い速度を有するジェットが得られる。
送出ヘッド１４を、典型的には約10ｃｍの距離で、洗浄される組織の近くに保持すれば、微細な液滴は組織およびそこにあるすべての汚染物に衝撃を与え、それによってそれらを組織から強制的に除去し、且つ組織を洗浄することが本発明者によって見出されている。
このように、すなわち微細な液滴による汚染物の湿潤が、空力抵抗を相当に増加させ、その結果として混合流体ジェットによる衝撃力がそれらを組織表面から分離させて液滴の流れに取り込むことができる。１つとしては、液滴による湿潤によって、もう１つとしては、組織表面に安定した境界層を備えた液体流が存在しないことによって、粒子の空力抵抗はますます増加する。したがって、わずかな汚染物質も液体流の安定した境界層によって保護されることはないので、汚染物質は完全に露出し、気体−液体液滴の流れによって除去される。
ここで、図４および図５を参照する。図４は、本発明の別の態様によって構成された全体が２００で示される流体送出ヘッドを示し、図５は、その流体送出ヘッド２００のノズル２０２を詳細に示す。送出ヘッド２００は、図１および図３Ａを参照して上述した送出ヘッド１４に類似しているので、送出ヘッド２００と送出ヘッド１４との相違点以外は繰り返してここで説明しない。したがって、図１または図３Ａのいずれかに示される類似する送出ヘッド２００の構成要素は、同様の参照符号によって図５に示されるが、プライム符号“′”が付加されている。
再度、図５を参照すると、送出ヘッド２００は、全体が符号２０２によって示されるノズルを有することを特徴とし、このノズル２０２は、後部の気体−液体混合部分２０４と前部の吸い込み部分２０６とを一体成型部材として備える。ノズル２０２は一般に、くびれのある鼓型構造を有するので、後部分２０４および前部分２０６は、細いくびれ部分すなわち遷移部分２０８に向けてテーパーを有する。内側のノズル部材１００′は、遷移部分２０８を通ってわずかに突き出るように形成され、それに対応するわずかに細くなったくびれ部分２１０を有し、そのくびれ部分２１０の直径は、図からわかるように、吸い込み部分２０６の中に突き出るにつれて大きくなる。
矢印２１２によって示される大気圧よりも高い圧力の気体流が、内側のノズル部材１００′とノズル２０２との間に規定される細くなった環状の通路２１４に流入すると、くびれた通路の入口２１６における亜音速から、通路に沿った途中の位置２１８における音速に加速され、さらに内側のノズル部材１００′の先端２２０によって形成される段のために突然にくびれた通路が終了する位置２１９において超音波にまで加速される。気体流は、遷移領域２０８から広くなった前部のノズル部分２０６に現れるので、急激に膨張する。したがって、このようにして発生した膨張波は、少なくとも大気圧より低い圧力にまで圧力が相当低下し、さらに、それによって前部ノズル部分２０６の内面２２２に沿って円錐形の希薄領域２２１を発生させる。
ノズル開口１０２′に現れそこを通過して加速された液体の流れは、超音速気体流の中に現れ、図１〜図３Ｃを参照して詳細に上述したように、急激な圧力低下の影響によって、その液体は霧状の微細な液滴となり、それが気体流の中に取り込まれ、その結果として混合された気体と液体の噴霧流が形成される。
例えば３〜８ｍｍだけ離して、様々な汚染物粒子によって汚染された組織２２４の近くに流体送出ヘッド２００を保持すれば、これらの粒子は、ノズルキャビティにおいて得られる上述した大気圧よりも低い圧力に曝される。したがって、図１〜図３Ｃを参照して上述したような微細な液滴の衝撃に加えて、汚染物粒子は、洗浄される組織にノズルを近づけたときに吸引力にも曝され、気体−液体霧に運び去られる前に粒子を組織から引き離すのを助ける。
本発明の範囲は上記で示され、説明されたものに限定されないことは、当業者にとって明らかである。むしろ、発明の範囲は、以下の請求の範囲によってのみ限定される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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