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JP2009285116A - Fluid jetting device, method for driving fluid jetting device and surgical apparatus - Google Patents

Fluid jetting device, method for driving fluid jetting device and surgical apparatus Download PDF

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JP2009285116A JP2008140510A JP2008140510A JP2009285116A JP 2009285116 A JP2009285116 A JP 2009285116A JP 2008140510 A JP2008140510 A JP 2008140510A JP 2008140510 A JP2008140510 A JP 2008140510A JP 2009285116 A JP2009285116 A JP 2009285116A
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Abstract

【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
Disclosed is a fluid ejecting apparatus in which liquid does not flow out during a stop period in which a volume variable means is not driven.
A fluid ejecting apparatus (1) is a fluid ejecting apparatus that reduces the volume of a fluid chamber (30) by a diaphragm (40) and ejects liquid from a nozzle opening (81) in a pulsed manner, and supplies an fluid to the fluid chamber (30). Volume variable means including a flow path 25, an outlet flow path 21 having a nozzle opening 81 and discharging liquid from the fluid chamber 30, and a diaphragm 40 driven by a drive waveform composed of a combination of a pulsation waveform and a pause waveform 11 and a micro valve 90 as an opening / closing means that opens the inlet flow path 25 during the drive period of the volume variable means 11 and closes the inlet flow path 25 during the stop period. In this way, it is possible to prevent the liquid from flowing out during the stop period in which the volume varying means 11 is not driven.
[Selection] Figure 3

Description

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。   The present invention relates to a fluid ejecting apparatus, a surgical apparatus, and a driving method that reduce the volume of a fluid chamber with a diaphragm and eject a fluid in a pulse form from a nozzle opening.

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。   Surgery with fluid that is jetted at high speeds allows the incision of the organ parenchyma while preserving the vasculature such as blood vessels, and the incidental damage to living tissue other than the incision is minimal. Therefore, the burden on the patient is small, and because the bleeding does not interfere with the field of view of the operative field, rapid surgery is possible. Especially, it is clinically applied to hepatectomy, etc., which is difficult to bleed from microvessels. Yes.

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。   As a surgical device using fluid jetted at high speed, the volume of the fluid chamber (pump chamber) is rapidly reduced by a diaphragm, and from a nozzle opening (fluid ejection opening) provided in the distal direction of the outlet channel tube There is a fluid ejecting apparatus that ejects fluid in pulses (see, for example, Patent Document 1). In such a fluid ejecting apparatus, a check valve is provided between the inlet channel and the fluid chamber or between the outlet channel and the fluid chamber.

特開2005−152127号公報(第7頁、図1,6)Japanese Patent Laying-Open No. 2005-152127 (Page 7, FIGS. 1 and 6)

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。   According to such a patent document 1, the check valve provided on the inlet channel side is opened in the fluid flow direction to promote fluid flow to the fluid chamber and prevent backflow from the fluid chamber. On the other hand, the check valve on the outlet channel side opens in the fluid discharge direction to prevent backflow into the fluid chamber. However, even when the diaphragm is not driven (that is, the initial state in which the volume of the fluid chamber is not reduced), the check valve is opened by the supply pressure of the fluid supplied from the inlet channel, and the fluid flows out from the outlet channel. It is possible to do.

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。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[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。   Application Example 1 A fluid ejecting apparatus according to this application example is a fluid ejecting apparatus that reduces the volume of a fluid chamber by a diaphragm and ejects fluid in a pulse form from a nozzle opening, and supplies the fluid to the fluid chamber. And a volume variable means including the diaphragm driven by a drive waveform constituted by a combination of a pulsation waveform and a pause waveform, and an inlet flow channel having a nozzle opening and discharging fluid from the fluid chamber. And an opening / closing means for opening the inlet flow path during the drive period of the volume variable means and closing the inlet flow path during the stop period.

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。   According to this application example, during the drive period of the volume variable means, that is, the drive waveform output period, the inlet flow path is opened to supply the fluid into the fluid chamber, and the volume of the fluid chamber is rapidly reduced by the diaphragm to pulse the fluid. Inject into a shape. On the other hand, during the period when the volume varying means is stopped, the gap between the fluid chamber and the inlet channel is closed by the opening / closing means. Therefore, by blocking the flow path between the inlet flow path and the nozzle opening, it is possible to prevent dripping of fluid due to fluid outflow from the nozzle opening during the stop period.

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。   Note that fluid remains between the fluid chamber and the nozzle opening even during the stoppage period of the volume varying means. In this case, the pressure in the flow path from the fluid chamber to the nozzle opening is at least a large external pressure. Equivalent to atmospheric pressure, there is no fluid outflow in the static state, and there is no continuous outflow.

[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。   Application Example 2 In the fluid ejecting apparatus according to the application example described above, the opening / closing means divides a connection channel chamber communicating with the inlet channel and a sealed pressure space, and the inlet flow into the partition. A microvalve that includes a sealing portion projecting toward a path and an actuator that displaces the partition, and that opens and closes the inlet channel by the sealing portion in accordance with the displacement of the partition; Is preferred.

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。   According to the above configuration, the opening / closing means for opening and closing the inlet flow path is a micro valve, and the partition is displaced by an actuator, so that the timing for opening and closing the inlet flow path is the optimum timing for driving and stopping the volume variable means. There is an effect that it can be easily adjusted.

[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。   Application Example 3 In the fluid ejecting apparatus according to the application example, it is preferable that the inlet flow path is closed in an initial state where the partition wall is not displaced, and the inlet flow path is opened in a state where the partition wall is displaced.

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。   According to such a configuration, it is only necessary to input a drive signal to the actuator and displace the partition wall only during a period in which the volume varying means is driven, so that power consumption can be reduced.

[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。   Application Example 4 In addition, it is preferable that the inlet channel is closed when the partition is displaced, and the inlet channel is opened in an initial state where the partition is not displaced.

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。   In this way, the inlet flow path is closed in a state where the drive signal is input to the actuator and the partition wall is displaced, so that it is possible to stably obtain the pressing force necessary for the blockage, and the inlet flow path is more reliable. Can be occluded.

[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。   Application Example 5 In addition, it is preferable that the partition wall is displaced to one side from the initial state where the partition wall is not displaced and the inlet channel is closed, and the inlet channel is opened by being displaced to the other side.

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。   In this way, by opening and closing the inlet channel by forcibly displacing the partition wall by the actuator, the opening and closing can be performed more reliably and at a desired timing.

[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。   Application Example 6 In the fluid ejecting apparatus according to the application example described above, the output timing of the drive waveform is a delay time from the activation of the volume varying means until at least the speed at which the fluid flows into the fluid chamber is maximized. Is preferably set.

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。   The speed at which the fluid flows into the fluid chamber gradually increases after the inlet channel is opened, and becomes maximum immediately before the fluid chamber is filled. Further, as described above, the drive waveform is configured by combining the pulsation waveform and the pause waveform, and the delay time can be replaced with the pause waveform when the drive waveform rises. By outputting the pulsation waveform at the timing after this delay time, high-speed fluid can be ejected immediately after the volume variable means is started.

[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。   Application Example 7 In the fluid ejecting apparatus according to the application example described above, it is preferable that the activation timing of the volume varying unit and the opening timing of the inlet flow path substantially coincide.

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。   By matching the activation of the volume variable means and the opening timing of the inlet channel, the fluid can be ejected from the beginning of the activation by outputting the drive waveform after sufficiently supplying the fluid to the fluid chamber.

[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。   Application Example 8 In the fluid ejection device according to the application example described above, a fluid supply path for supplying fluid to the connection flow path chamber is further provided, and the fluid injection path is located between the inlet flow path and the fluid supply path. When the protrusion is provided on the pressure space side and the inlet flow path is closed, the volume of the pressure space near the fluid supply path of the partition wall is caused by the pressure of the fluid supplied from the fluid supply path. It is preferable that the sealing portion is pressed with a lever using the protrusion as a fulcrum, the vicinity of the fluid supply path as a force point, and the sealing portion as an action point.

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。   In this way, since the pressure supplied from the fluid supply path is applied to the sealing portion by the lever with the projection serving as a fulcrum, the inlet channel can be more reliably closed. Such a configuration increases the pressing force of the sealing portion both in the structure in which the inlet channel is closed in the initial state in which the partition wall is not displaced and in the structure in which the inlet channel is closed with the partition wall displaced. effective.

[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。   Application Example 9 In the fluid ejection device according to the application example described above, when the sealing portion closes the inlet flow path, the partition wall is displaced by the fluid supply pressure from the fluid supply path. The volume of the pressure space is reduced, and the internal pressure of the pressure space rises higher than the internal pressure of the fluid chamber, so that the sealing portion opens the inlet channel by the pressure difference between the pressure space and the fluid chamber. Further pressing is desirable.

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。   In an initial state where the volume variable means is not driven, the internal pressure of the other flow path including the pressure space and the fluid chamber is atmospheric pressure. Here, when a fluid supply pressure is applied from the fluid supply path, the partition wall is displaced in a direction to reduce the volume of the pressure space. Since the pressure space is sealed, the internal pressure becomes larger than the fluid chamber by reducing the volume. Further, the internal pressure of the fluid chamber decreases when the volume returns from the reduction to the initial state. The sealing portion is pressed toward the inlet channel by the pressure difference between the pressure space and the fluid chamber. If this pressure difference is used, the pressing force of the inlet channel is further increased with a simple microvalve structure. As described above, if this pressure difference is used, the inlet channel can be more reliably blocked. it can.

[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。   Application Example 10 In the fluid ejecting apparatus according to the application example described above, it is preferable that a conical slope portion is provided at a tip of the sealing portion, and the inlet channel is closed by the slope portion.

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。   In this way, when the inlet channel is closed by the inclined surface, the contact portion between the sealing portion and the inlet channel becomes a thin ring shape, and even when the opening / closing operation stroke of the sealing portion is small, the opening portion is opened. The fluid can easily flow into the fluid chamber, and the pressing force per unit area at the time of closing can be increased.

[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。   Application Example 11 In the fluid ejecting apparatus according to the application example described above, it is preferable that the combined inertance of the inlet channel is larger than the combined inertance of the outlet channel.

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。   The volume varying means is driven by a drive waveform configured by a combination of a pulsation waveform and a pause waveform. When this drive waveform is output, the inlet channel is open. Here, by making the combined inertance of the inlet channel larger than the combined inertance of the outlet channel, a pulsating flow larger than the amount of fluid flowing from the inlet channel into the fluid chamber is generated in the outlet channel during the pulsation period. In addition, pulsed fluid discharge can be performed.

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。   Further, if both the combined inertance of the inlet channel and the combined inertance of the outlet channel are made sufficiently large, a check valve for preventing backflow is not required.

[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。   Application Example 12 In the fluid ejecting apparatus according to the application example described above, it is preferable that a unimorph type or bimorph type actuator is used as the actuator.

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。   When a unimorph actuator is used as the actuator, there is an effect that the microvalve can be configured with a simple configuration. In addition, when a bimorph actuator is used, the inlet channel is forcibly opened and closed with a higher pressing force, so that the inlet channel can be reliably opened and closed.

[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。   Application Example 13 In the fluid ejecting apparatus according to the application example described above, it is preferable that a multilayer piezoelectric element is used for the actuator.

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。   Thus, when using a laminated actuator as an actuator, there exists an advantage that the pressing force of a sealing part can be enlarged.

[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。   Application Example 14 In the fluid ejecting apparatus according to the application example described above, it is preferable that the partition wall has a concentric corrugated structure portion centering on the fluid supply path.

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。   In the flat partition wall structure, as the deformation due to the fluid supply pressure increases, the in-plane stress in the displacement region increases and becomes difficult to displace. Here, by adopting a corrugated structure for the partition wall, even if the displacement increases, the in-plane stress can be suppressed, and the displacement amount in the direction of reducing the volume of the pressure space due to the fluid supply pressure can be increased. Even when the pressure is changed, the pressure in the pressure space becomes a pressure corresponding thereto, so that the inlet channel can be reliably closed.

[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。   Application Example 15 In the fluid ejecting apparatus according to the application example described above, it is preferable that the pulsation waveform is output when the speed at which the fluid flows into the fluid chamber is maximized after the inlet flow path is opened. .

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。   After the inlet channel is opened, the fluid inflow speed gradually increases and reaches the maximum speed. At this time, by outputting the pulsation waveform, a larger pulsation flow is generated in the outlet channel, and pulsed fluid discharge can be performed.

[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。   Application Example 16 In the fluid ejecting apparatus according to the application example described above, it is preferable that the inlet flow path is closed while the volume is restored after the volume of the fluid chamber is minimized.

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。   The drive waveform is composed of a combination of a pulsation waveform and a pause waveform. Therefore, when the volume variable means is driven, and when the resting waveform output period is longer than the period of the pulsating waveform, if the inlet flow path is opened during the resting waveform output, there is little fluid. May leak from the fluid chamber toward the nozzle opening. If such a liquid exists, it is expected that when the liquid is ejected by the pulsation waveform to be generated next, the ejected liquid droplet collides with the leaked liquid droplet and an appropriate pulsed liquid droplet cannot be formed. However, the liquid leakage during the output of the resting waveform can be suppressed by closing the inlet channel at the above timing.

[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。   Application Example 17 A fluid ejection device driving method according to this application example is a fluid ejection device driving method in which the volume of a fluid chamber is reduced by a diaphragm and fluid is ejected in a pulse form from a nozzle opening. An opening passage for supplying fluid to the fluid chamber is opened by an opening / closing means during a drive period of the volume variable means including the diaphragm driven by a drive waveform constituted by a combination of a waveform and a pause waveform, and the volume variable means The inlet channel is closed by the opening / closing means during the stop period.

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。   According to this application example, during the drive period of the volume variable means, that is, the drive waveform output period, the inlet flow path is opened to supply the fluid into the fluid chamber, and the volume of the fluid chamber is rapidly reduced by the diaphragm to pulse the fluid. Inject into a shape. On the other hand, during the period when the volume varying means is stopped, the gap between the fluid chamber and the inlet channel is closed by the opening / closing means. Therefore, by blocking the flow path between the inlet flow path and the nozzle opening, it is possible to prevent dripping of fluid due to fluid outflow from the nozzle opening during the stop period.

[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。   Application Example 18 In the fluid ejection device driving method according to the application example described above, the pulsation waveform is output when the velocity at which the fluid flows into the fluid chamber becomes maximum after the inlet channel is opened. The inlet channel is closed while the volume is restored from when the volume of the fluid chamber is minimized.

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。   After the inlet channel is opened, the fluid inflow speed gradually increases and reaches the maximum speed. At this time, by outputting the pulsation waveform, a larger pulsation flow is generated in the outlet channel, and pulsed fluid discharge can be performed.

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。   Further, by closing the inlet channel during the output of the pause waveform, it is possible to suppress liquid leakage during the output of the pause waveform and eject an appropriate pulsed droplet from the start of the pulsation waveform output.

[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。   Application Example 19 A surgical apparatus according to this application example includes a fluid chamber, a diaphragm, an inlet channel that supplies fluid to the fluid chamber, and an outlet flow that discharges fluid from the fluid chamber. A volume variable means including the diaphragm, which is generated based on the path and the cutting hardness information, and is driven by a drive waveform constituted by a combination of a pulsation waveform and a rest waveform, Opening and closing means for closing and closing the inlet channel during a stop period, the volume of the fluid chamber is reduced by the diaphragm, the fluid is ejected in pulses from the nozzle opening, An incision is made.

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。   With high-speed pulsed fluid ejection based on the optimal driving waveform generated based on the excision hardness information of the surgical site, it is possible to incise the organ substance while preserving the vascular structure such as blood vessels. The incidental damage to the living tissue is minimal, so the patient burden is small.

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。   Moreover, since there is no fluid leakage during the rest period, the field of view of the operative field is not obstructed, and a quick operation is possible, which is particularly suitable for hepatectomy or the like that is difficult to bleed from a microvessel.

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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 8 show a fluid ejecting apparatus according to the first embodiment, FIGS. 9 and 10 show the second embodiment, FIGS. 11 to 13 show the third embodiment, and FIG. 14 shows the fourth embodiment.
Note that the drawings referred to in the following description are schematic views in which the vertical and horizontal scales of members or portions are different from actual ones for convenience of illustration.

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)
In addition, the fluid ejecting apparatus according to the present invention can be used in various ways such as drawing using ink, washing fine objects and structures, and a scalpel for operation. A fluid ejecting apparatus suitable for a surgical apparatus (surgical knife) suitable for incision or excision will be described as an example. Therefore, the fluid used in the following embodiments is water or physiological saline, and hereinafter, the fluid will be described as a liquid.
(Embodiment 1)

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。   1 and 2 are explanatory diagrams illustrating an example of a schematic configuration of the fluid ejecting apparatus according to the first embodiment. 1 and 2, the fluid ejecting apparatus 1 includes, as a basic configuration, a control unit 100 including a liquid container 104 as a liquid supply unit that stores liquid and supplies the liquid, and a fluid that changes and discharges the liquid into pulsation. The injection part 10 and the connection tube 15 which connects the control part 100 and the fluid injection part 10 are comprised. A thin pipe-shaped connection flow channel pipe 70 is connected to the fluid ejection unit 10, and a nozzle 80 having a nozzle opening 81 with a reduced flow channel is inserted into the tip of the connection flow channel pipe 70. . The fluid ejecting unit 10 changes the liquid into pulsation, and ejects the liquid at high speed as a droplet from the nozzle opening 81 via the connection flow channel pipe 70 and the nozzle 80.

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。   The control unit 100 includes an optimum drive parameter calculation unit 101 for calculating the optimum drive parameter based on the surgical resection hardness information, and a diaphragm drive waveform for driving the volume variable means based on the calculated optimum drive parameter. A generation unit 102 and a partition wall drive waveform generation unit 103 for generating a drive waveform for driving the micro valve 90 as an opening / closing means attached to the fluid ejection unit 10 are provided. In addition, the control unit 100 has an arbitrary drive waveform corresponding to conditions such as a pressure generating unit 105 such as a pump that supplies liquid to the fluid ejecting unit 10 with a constant supply pressure from the liquid container 104 and conditions such as the hardness of the surgical site. An adjustment device (not shown) is provided for adjustment.

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。   The fluid ejecting unit 10 includes a volume varying means 11 for reducing the volume of the fluid chamber 30 (see FIG. 3), and an inlet channel 25 (see FIG. 3, FIG. 3) for controlling the liquid inflow into the fluid chamber 30. And a micro valve 90 for opening and closing (see).

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。   The volume varying means 11 includes a diaphragm 40 and a piezoelectric element 50 as an actuator that drives the diaphragm 40, and the microvalve 90 includes a partition body 92 and a piezoelectric element 55 as an actuator that drives the partition body 92. ing. Moreover, the control part 100 and the fluid injection part 10 are connected by the connection tube 15 and the connection cable which is not shown in figure.

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。   Next, a liquid flow action in the fluid ejecting apparatus 1 will be briefly described. The liquid stored in the liquid container 104 is supplied to the fluid ejecting unit 10 through the connection tube 15 by the pressure generating unit 105 at a constant pressure. In the fluid ejecting section 10, pulsation is generated by the volume varying means 11, and the liquid is ejected in a pulse form from the nozzle opening 81 through the connection channel pipe 70 and the nozzle 80 at high speed.

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。   The pressure generation unit 105 is not limited to a pump, and the liquid container 104 may be held at a position higher than the fluid ejection unit 10 by a stand or the like as an infusion bag. In such a case, the pressure generator 105 is not necessary, and the configuration can be simplified, and there is an advantage that sterilization and the like are facilitated.

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。   The liquid supply pressure by the pressure generator 105 is generally set to 3 atm or less, preferably 0.3 atm (0.03 MPa) or less. Moreover, when using an infusion bag, the altitude difference between the fluid ejection unit 10 and the top surface of the infusion bag is the pressure. When using an infusion bag, it is desirable to set the altitude difference so as to be about 0.1 to 0.15 atm (0.1 to 0.15 MPa).

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。
In addition, when performing an operation using the fluid ejecting apparatus 1, the part grasped by the operator is the fluid ejecting unit 10. Therefore, it is preferable that the connection tube 15 to the fluid ejecting unit 10 is as flexible as possible. For this purpose, the connection tube 15 is preferably a flexible and thin tube, and the pressure is preferably set within a range where the liquid can be fed to the fluid ejecting unit 10. In particular, when there is a possibility that a malfunction of the device may cause a serious accident as in the case of brain surgery, it is necessary to avoid the ejection of high-pressure fluid when the connection tube 15 is cut off. However, it is required to keep the pressure low.
It is more preferable that the fluid ejecting unit 10 includes an external operation member (not shown) such as a switch for starting or stopping the volume varying unit 11.

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。
Next, the structure of the fluid ejecting unit according to the present embodiment will be described.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a schematic structure of the fluid ejecting unit according to the present embodiment. In FIG. 3, the fluid ejecting unit 10 includes a volume varying means 11 provided in a space formed by an upper case 20 and a lower case 60 as a lid, and a micro valve 90 attached to the outer case of the upper case 20. It is configured.

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。   The volume varying means 11 includes a diaphragm 40 that is fixed to opposite ends of the upper case 20 and the lower case 60, and a piezoelectric element that varies the volume of the fluid chamber 30 formed between the diaphragm 40 and the upper case 20. 50. In the present embodiment, the piezoelectric element 50 is a multilayer piezoelectric element. An upper plate 61 is interposed between the diaphragm 40 and the piezoelectric element 50. The tail portion of the piezoelectric element 50 is fixed to the lower plate 62, and the lower plate 62 is press-fitted and fixed to the end portion of the lower case 60.

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。   In the upper case 20, an outlet channel 21 is formed at a substantially central portion of the fluid chamber 30, and an inlet channel 25 and a liquid supply channel 26 are opened at positions separated from the outlet channel 21. One end of the outlet channel 21 communicates with the fluid chamber 30, and the other end communicates with the outlet connection channel 71 of the connection channel pipe 70. A nozzle 80 having a nozzle opening 81 is inserted into the distal end portion of the connection flow channel pipe 70. Here, the cross-sectional area perpendicular to the liquid flow direction of the nozzle opening 81 is smaller than the cross-sectional area of the outlet channel 21.

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。
On the outlet connection channel 71 side of the outlet channel 21 and the nozzle 80, a slope 23 and a slope 82 are formed, respectively, to reduce the channel resistance with the outlet connection channel 71.
The connection channel pipe 70 is a thin wall pipe having rigidity, and is press-fitted and fixed to the connection portion 22 projecting from the upper case 20.

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。   One end of the inlet channel 25 communicates with the fluid chamber 30, and the other end communicates with the connection channel chamber 94 of the microvalve 90. In addition, one end of the liquid supply path 26 communicates with the connection flow path chamber 94, and the other end penetrates the upper case 20 and communicates with the connection tube 15. The connection tube 15 is fitted into a connection portion 27 protruding from the upper case 20, and extends in the direction opposite to the connection flow path pipe 70 with respect to the upper case 20 and is connected to the liquid container 104.

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。   The microvalve 90 is illustrated in a simplified manner, but is divided into a connection channel chamber 94 and a sealed pressure space 95 by a partition wall 92, and the partition body 92 has a sealing portion that opens and closes the inlet channel 25. 93 is formed. In addition, in FIG. 3, the state which open | released the inlet flow path 25 is represented.

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。
Next, the operation of the fluid ejecting unit 10 will be described with reference to FIG.
The liquid is always supplied to the liquid supply path 26 by the pressure generator 105 at a constant supply pressure. The supplied liquid flows through the liquid supply path 26, the connection flow path chamber 94, and the inlet flow path 25 and flows into the fluid chamber 30. When the piezoelectric element 50 does not operate, the liquid flows into the fluid chamber 30 due to the difference between the supply pressure of the pressure generating unit 105 and the fluid resistance of the entire inlet channel side.

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。   Here, if a pulsation waveform is input to the piezoelectric element 50 and the piezoelectric element 50 expands abruptly, the combined inertance L1 on the entire inlet flow path 25 side and the combined inertance L2 on the outlet flow path 21 side are sufficiently large. , The pressure in the fluid chamber 30 rises rapidly and reaches several tens of atmospheres.

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。   Since this pressure is much larger than the supply pressure by the pressure generating unit 105 applied to the inlet channel 25, the inflow of liquid from the inlet channel 25 to the fluid chamber 30 is reduced by the pressure, and the outlet channel 21 Outflows from will increase.

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。
However, since the synthetic inertance L1 on the inlet flow path 25 side is larger than the synthetic inertance L2 on the outlet flow path 21 side, the outlet flow path is larger than the amount of decrease in the flow rate of the liquid flowing from the inlet flow path 25 into the fluid chamber 30. The increase in the amount of liquid discharged from 21 is larger. Therefore, a pulsed liquid discharge, that is, a pulsating flow is generated in the outlet connection channel 71. The pressure fluctuation at the time of discharge propagates through the connection flow channel pipe 70, and the liquid is ejected from the nozzle opening 81 at the tip.
Here, since the cross-sectional area (diameter) of the nozzle opening 81 is smaller than the cross-sectional area (diameter) of the outlet channel 21, the liquid is ejected as a high-pressure, high-speed pulsed droplet. .

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。   On the other hand, the inside of the fluid chamber 30 becomes a pressure drop or a vacuum state immediately after the pressure rise due to the interaction between the decrease in the liquid inflow amount from the inlet channel 25 and the increase in the liquid outflow amount from the outlet channel 21. As a result, due to both the supply pressure of the pressure generator 105 and the pressure in the fluid chamber 30, the liquid in the inlet channel 25 enters the fluid chamber 30 at the same speed as before the operation of the piezoelectric element 50 after a lapse of a certain time. Return to the heading flow. Then, after the flow of the liquid in the inlet channel 25 is restored, if the piezoelectric element 50 expands, pulsed droplets from the nozzle opening 81 are continuously ejected.

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。   A micro valve 90 is provided between the inlet flow path 25 and the liquid supply path 26, and the inlet flow path 25 is opened and the volume variable means 11 is stopped during the period in which the volume variable means 11 is driven. During this period, the inlet channel 25 is closed to block the liquid inflow into the fluid chamber 30.

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。
Next, the configuration and operation of the microvalve as the opening / closing means according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. First, the configuration of the microvalve will be described.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the microvalve, FIG. 5 shows a partition wall, (a) is a plan view, and (b) is a cross-sectional view showing an AA cut surface of (a). 4 and 5, a microvalve 90 includes an upper substrate 97, a lower substrate 91, a partition body 92 sandwiched between the upper substrate 97 and the lower substrate 91, and a unimorph actuator fixed to the partition body 92. As a piezoelectric element 55.

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。
The partition body 92 has a diaphragm-shaped partition wall 92a and an edge portion 92b formed over the entire periphery of the peripheral edge portion of the partition wall 92a, and the connection channel chamber 94 in a state where the upper substrate 97 and the lower substrate 91 are laminated. The pressure space 95 is divided. The connection channel chamber 94 has an opening that is opened in the lower substrate 91 and communicates with the inlet channel 25, and an opening that communicates with the liquid supply channel 26. In the present embodiment, the inlet channel 25 and the outlet channel 21 will be described including the respective openings.
On the other hand, the pressure space 95 is a space sealed by the edge portion 92b and the upper substrate 97, and the assembled internal pressure in the initial state is atmospheric pressure. Further, the internal pressure of the connection flow channel chamber 94 is also atmospheric pressure because it communicates with the outside.

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。   The partition wall 92a is formed with a sealing portion 93 projecting toward the inlet flow channel 25 at a position facing the inlet flow channel 25, and the tip of the sealing portion 93 has a conical shape and is inclined. A portion 93a is formed. FIG. 4 shows a state in which the inlet channel 25 is closed by the sealing portion 93, and the contact portion between the inclined surface portion 93a and the inlet channel 25 has a thin ring shape, increasing the pressing force per unit area at the time of closing, The sealing property is improved.

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。   Further, the partition 92 a is formed with a protrusion 92 d at an intermediate position between the inlet channel 25 and the liquid supply path 26, and the protrusion 92 d is in contact with the inner surface of the upper substrate 97. As shown in FIG. 5, a concentric corrugated structure 92e centering on the liquid supply path 26 is formed in the partition wall 92a. A piezoelectric element 55 is fixed to the opposite surface of the partition wall 92a from which the sealing portion 93 is projected.

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。   Next, the operation of the microvalve 90 will be described with reference to the drawings. The state shown in FIG. 4 described above represents an initial state in which the fluid ejecting unit 10 is assembled including the micro valve 90. This state is a state in which no drive signal is input to the piezoelectric element 50, the partition 92 a is not displaced, and the dimensions are set so that the sealing portion 93 closes the inlet channel 25. In this state, the liquid is supplied from the pressure generator 105 to the liquid supply path 26 at a constant supply pressure.

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。   FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a state in which liquid is supplied to the liquid supply path 26 when the fluid ejecting unit (volume variable unit) is not driven. In FIG. 6, when liquid is supplied from the liquid supply path 26, the partition wall 92 a includes the protrusion 92 d, so that the liquid supply as shown in FIG. 6 depends on the pressure and flow velocity of the liquid supplied from the liquid supply path 26. The vicinity of the passage 26 is pressed in the direction of the pressure space 95, the protrusion 92 d is used as a fulcrum, the vicinity of the center of the liquid supply passage 26 is a force point, and the sealing portion 93 is used as an action point to make the sealing portion 93 the inlet passage 25 Further press against the opening edge.

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。   In the initial state where the volume varying means 11 is not driven, the internal pressure of the other flow path including the pressure space 95 and the fluid chamber 30 is atmospheric pressure. Here, when supply pressure is applied from the liquid supply path 26, the partition wall 92 a is deformed in a direction to reduce the volume of the pressure space 95. Since the pressure space 95 is sealed, the pressure is close to that of the connection flow path chamber 94 by reducing the volume. Therefore, the sealing portion 93 may be pressed toward the inlet flow path 25 by the force of the pressure difference between the internal pressure of the pressure space 95 and the internal pressure of the fluid chamber 30. Furthermore, if this pressure difference and the above-mentioned thing are utilized, the pressing force applied to the sealing part 93 can be further increased.

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。
Next, the operation of the microvalve 90 when the fluid ejecting unit 10 (volume varying means 11) is driven will be described with reference to the drawings.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state when the variable volume means is driven. In FIG. 7, when starting the volume varying means 11, a drive signal is input to the piezoelectric element 55 from the partition wall drive waveform generating unit 103 (see FIG. 2). At this time, the piezoelectric element 55 is charged and expanded. As the piezoelectric element 55 expands, the portion of the partition wall 92a that faces the inlet channel 25 (the region between the edge 92b and the protrusion 92d) is displaced convexly as shown in FIG. Then, the sealing portion 93 moves to the pressure space 95 side, opens the inlet flow path 25, and the flow path from the liquid supply path 26 to the fluid chamber 30 communicates. In this way, the liquid is supplied from the liquid container 104 to the fluid chamber 30.

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。   When driving of the variable volume means is stopped, the state shown in FIG. 6 is obtained. That is, the application of the pulsation waveform to the piezoelectric element 55 is eliminated, and the piezoelectric element 55 is released from the expanded state, so that the displacement of the partition wall 92a is also released, and the sealing portion 93 seals the inlet flow path 25.

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。   At this time, since the liquid supply pressure from the liquid supply path 26 continues, the vicinity of the liquid supply path 26 of the partition wall 92a continues to protrude toward the pressure space 95, and the pressing force of the sealing portion 93 is increased.

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。   Further, when the liquid supply from the liquid supply path 26 is stopped (stop of the fluid ejecting apparatus), the partition wall 92 returns to the initial state shown in FIG.

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。   When the volume variable means 11 is being driven, a necessary amount of liquid flows into the fluid chamber 30 at a necessary timing, and when the volume variable means 11 is stopped, the liquid is prevented from flowing out to the outside. Therefore, it is required to appropriately set the drive waveform and the opening / closing timing of the inlet passage 25 by the microvalve 90 when the volume varying means 11 is started and stopped.

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。   FIG. 8 shows a driving method of the fluid ejecting apparatus, and is a timing diagram schematically showing the relationship between the driving of the variable volume means, the driving waveform, and the opening / closing timing of the microvalve. This will be described with reference to FIGS. In FIG. 8, the upper diagram shows the driving time T for driving the fluid ejecting unit 10, the middle diagram shows the driving waveform, and the lower diagram shows the opening and closing timing of the microvalve 90. First, the fluid ejecting unit 10 (that is, the volume varying unit 11) is activated. The user starts (ON) and stops (OFF) the fluid ejecting unit 10 by operating an external operation member (not shown) such as a switch.

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。   Then, a drive waveform is output with a delay time T0 from the activation of the volume varying means 11. The drive waveform is composed of a combination of a pulsation waveform and a pause waveform. The drive waveform shown in FIG. 8 represents one example thereof, and has one pulse pulse (period T1) and pause pulse output time I for a plurality of pulses. A pause waveform is output for a plurality of cycles in the period of the drive time T of the volume varying means 11. These pulsation waveform and rest waveform are set by the optimum drive parameter calculation unit 101 (see FIG. 2) based on the excision hardness data.

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。   The delay time T0 is a time until the speed at which the liquid flows from the inlet channel 25 into the fluid chamber 30 is maximized, and is approximately equivalent to the period T1 of the pulsation waveform.

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。   The microvalve 90 closes the inlet flow path 25 until the volume variable means 11 is activated, and is opened at the same timing as the activation of the volume variable means 11, and the liquid flows into the fluid chamber 30. Then, the volume of the fluid chamber 30 is suddenly reduced by the pulsation waveform, and droplets are ejected in a pulse form from the nozzle opening 81 (see FIG. 3).

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。   The microvalve 90 closes the inlet flow path 25 at the timing when the volume varying means 11 is stopped (OFF). The drive time T of the volume varying means 11 may be set in advance in the drive profile, but the user may perform an OFF operation at an arbitrary timing.

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。   Therefore, according to the present embodiment, during the driving period of the volume variable means 11, the microchannel 90 opens the inlet channel 25 to supply the liquid into the fluid chamber 30, and the volume of the fluid chamber 30 is rapidly reduced. The liquid is ejected in pulses. On the other hand, during the period when the volume varying means 11 is stopped, the space between the fluid chamber 30 and the inlet channel 25 is closed by the micro valve 90. That is, by blocking the flow path between the inlet flow path 25 and the nozzle opening 81, it is possible to prevent liquid from dripping from the nozzle opening 81 during the stop period.

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。   In addition, the microvalve 90 is used as an opening / closing device that opens and closes the inlet channel 25, and the partition 92a is displaced by the piezoelectric element 55, so that the timing of opening and closing the inlet channel 25 is driven by the volume variable means 11. In addition, there is an effect that it can be easily adjusted to the timing of the stop.

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。   In addition, the inlet channel 25 is closed in the initial state where the partition wall 92a is not displaced, and the inlet channel 25 is opened while the partition wall 92a is displaced. Since it is only necessary to input a drive signal to displace the partition wall 92a, power consumption can be reduced.

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。   Further, the output timing of the drive waveform is set with a delay time T0 from the activation of the volume varying means 11 until at least the speed at which the liquid flows into the fluid chamber 30 is maximized. The speed at which the liquid flows into the fluid chamber 30 gradually increases after the inlet channel 25 is opened, and reaches a maximum immediately before the fluid chamber 30 is filled. By providing the delay time T0, the liquid can be injected into the fluid chamber 30 when the drive waveform rises, and then the liquid can be ejected immediately after the volume varying means 11 is started by outputting the pulsation waveform.

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。   Further, the partition wall 92 of the microvalve 90 is provided with a protrusion 92 d on the pressure space 95 side between the inlet channel 25 and the liquid supply channel 26. When the inlet channel 25 is closed, the liquid supply pressure supplied from the liquid supply channel 26 presses the vicinity of the liquid supply channel 26 of the partition wall 92a in the direction of the pressure space 95, and the protrusion 92d serves as a fulcrum. The sealing part is pressed with a lever using the vicinity of 26 as a power point and the sealing part 93 as an action point. By doing so, the sealing portion 93 is pressed against the inlet flow path 25 by the lever, so that the inlet flow path 25 can be more reliably closed.

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。   In the initial state where the volume varying means 11 is not driven, the internal pressure of the other flow path including the pressure space 95 and the fluid chamber 30 is atmospheric pressure. Here, when supply pressure is applied from the liquid supply path 26, the partition wall 92 a is deformed in a direction to reduce the volume of the pressure space 95. Since the pressure space 95 is sealed, the pressure is close to that of the connection flow path chamber 94 by reducing the volume. Therefore, the sealing portion 93 may be pressed toward the inlet flow path 25 by the force of the pressure difference between the internal pressure of the pressure space 95 and the internal pressure of the fluid chamber 30. Furthermore, if this pressure difference and the above-mentioned thing are utilized, the pressing force applied to the sealing part 93 can be further increased.

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。   Further, a conical slope portion 93a is provided at the tip of the sealing portion 93, and the inlet passage 25 is closed by the slope portion 93a, whereby the contact portion between the sealing portion 93 and the inlet passage 25 is provided. Becomes a thin ring shape, and even if the stroke of the opening / closing operation of the sealing portion 93 is small, it is easy for the liquid chamber 30 to flow into the liquid when opened, and the pressing force per unit area at the time of closing can be increased.

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。   The volume varying means 11 is driven by a drive waveform configured by a combination of a pulsation waveform and a pause waveform. At the time of inputting the driving waveform, the inlet channel is opened. Here, by making the combined inertance L1 of the inlet channel 25 larger than the combined inertance L2 of the outlet channel 21, a pulsating flow larger than the amount of fluid flowing from the inlet channel 25 into the fluid chamber 30 during the pulsation period. Is generated in the outlet channel 21, and a pulsed fluid can be discharged.

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。   Further, if both the combined inertance L1 of the inlet channel 25 and the combined inertance L2 of the outlet channel 21 are sufficiently large, a check valve for preventing a backflow is not required.

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。   In the present embodiment, the piezoelectric element 55 is used as a unimorph actuator that displaces the partition wall 92a. Since the piezoelectric element 55 can be formed of a thin film, the microvalve 90 can be made thinner and smaller.

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)
Further, the partition wall 92 a constituting the microvalve 90 has a concentric wave structure 92 e centering on the liquid supply path 26. In the flat partition wall structure, even if the rigidity is small at the initial stage of displacement due to the fluid supply pressure, in-plane stress is generated in the displacement region as the out-of-plane deformation increases, and the rigidity increases and becomes difficult to displace. Here, by forming the corrugated structure 92e in the partition wall 92a, the in-plane stress is suppressed even when the out-of-plane displacement increases, and the amount of displacement toward the pressure space 95 due to the liquid supply pressure can be increased. The pressure inside 95 can be increased, and the pressure difference with the fluid chamber 30 can be increased.
Note that a concentric corrugated structure centered on the sealing portion 93 may be formed on the partition wall 92a.
(Embodiment 2)

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。
Next, the configuration of the fluid ejection unit according to the second embodiment will be described with reference to the drawings. Embodiment 2 is characterized in that the inlet channel is closed while the partition wall is displaced from the initial state to one side, and the inlet channel is opened while the partition wall is displaced to the other side. Since the basic configuration can be the same as in the first embodiment, description of the configuration is omitted, and the operation of the microvalve will be described with the same reference numerals as in the first embodiment.
9 and 10 are cross-sectional views illustrating a part of the schematic structure of the fluid ejecting unit according to the second embodiment. First, a state where the inlet channel is closed will be described with reference to FIG.

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。   FIG. 9 shows a state where the inlet channel is closed. The initial state in which the fluid ejecting unit 10 is assembled including the micro valve 90 is a state in which the inlet channel 25 shown in FIG. 10 is opened. Here, when a drive signal is input to the piezoelectric element 55 from the partition wall drive waveform generation unit 103 (see FIG. 2), the piezoelectric element 55 is charged and expanded. As the piezoelectric element 55 expands, the portion of the partition wall 92a facing the inlet channel 25 is displaced convexly as shown in FIG. 9, so that the inlet channel 25 is closed. That is, during the period when the volume varying means 11 is not driven, the inlet channel 25 is continuously closed by maintaining the state where the piezoelectric element 55 is charged. When the electric charge charged in the piezoelectric element 55 is discharged, the expansion of the piezoelectric element 55 is released and the initial shape is restored.

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。   FIG. 10 shows a state where the inlet channel is opened. When the electric charge charged in the piezoelectric element 55 is discharged, as shown in FIG. 10, the piezoelectric element 55 is released from expansion, returns to the initial assembly state, and opens the inlet channel 25. That is, this state is maintained while the variable volume means 11 is being driven.

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。   The start and stop of the volume varying means 11, the output of the drive waveform, and the opening / closing timing of the microvalve 90 are set in the same manner as in the first embodiment (see FIG. 8).

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。   Further, in the present embodiment, the sealing portion 93 is used by utilizing the pressure difference between the pressure space 95 and the fluid chamber 30 and utilizing the lever with the projection 92d as a fulcrum as in the first embodiment. It is possible to block the inlet channel 25 more strongly by applying a pressing force.

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)
Therefore, the inlet flow path 25 is closed while the drive signal is input to the piezoelectric element 55 and the partition wall 92a is displaced, so that the pressing force necessary for closing can be stably obtained. It can be reliably occluded.
(Modification of Embodiment 1 and Embodiment 2)

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。   Further, in contrast to the first and second embodiments using the thin film type piezoelectric element 55 as a unimorph type actuator, a laminated actuator (for example, a laminated piezoelectric element) can be used. Although not shown, the description will be given with reference to FIG. One end of the multilayer piezoelectric element is fixed to the partition wall 92 a at the same position as the piezoelectric element 55, and the other end is fixed to the upper substrate 97.

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。   Here, when the electric charge is charged in the multilayer piezoelectric element, the multilayer piezoelectric element expands, displaces the partition wall 92a, closes the inlet channel 25 by the sealing portion 93, and returns to the original shape when the electric charge is discharged. The same operation as in Embodiment 1 or Embodiment 2 is performed.

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)
As described above, the configuration using the stacked actuator as the actuator has an advantage that the pressing force of the sealing portion 93 can be increased.
(Embodiment 3)

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。
Subsequently, a fluid ejecting apparatus according to Embodiment 3 will be described with reference to the drawings. The third embodiment is characterized in that a bimorph actuator is used as an actuator constituting the microvalve. Since the other configuration is the same as that of the first embodiment, the description is omitted, and the same reference numerals are given to the same functional elements. Will be described.
11 to 13 show a fluid ejecting unit according to the third embodiment, FIG. 11 is an initial state, FIG. 12 is a state in which the inlet channel is closed, and FIG. 13 is a partial cross-sectional view showing a state in which the inlet channel is opened. is there.

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。   First, an initial state will be described with reference to FIG. A bimorph actuator 155 is fixed to the partition wall 92a constituting the microvalve 90. The bimorph actuator 155 is configured by laminating a first piezoelectric element 56 on one surface of a substrate 57 and a second piezoelectric element 58 on the other surface. The first piezoelectric element 56 and the second piezoelectric element 58 have opposite polarization directions, and electrodes are formed on both front and back surfaces.

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。   In the initial state, since no electric charge is applied to the bimorph actuator 155, the partition wall 92a is in a neutral position where it is not displaced. Therefore, the liquid supply path 26, the connection channel chamber 94, the inlet channel 25, and the fluid chamber 30 (not shown) are in communication. Here, the micro valve 90 is driven simultaneously with the activation of the volume varying means 11 (see FIG. 3).

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。   When a drive signal is input to the bimorph actuator 155, the first piezoelectric element 56 and the second piezoelectric element 58 have opposite polarization directions, so the second piezoelectric element 58 contracts when the first piezoelectric element 56 expands. . Accordingly, as shown in FIG. 12, the partition wall 92a is displaced so as to protrude toward the inlet channel 25, and the sealing portion 93 closes the inlet channel 25 and blocks the liquid flow.

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。   When the inlet channel 25 is opened, a driving signal having a phase opposite to that when the bimorph actuator 155 is closed is input. Then, when the first piezoelectric element 56 is reduced and the second piezoelectric element 58 is expanded, the partition wall 92a is displaced so as to protrude toward the pressure space 95 as shown in FIG. The channel 25 is opened to allow the liquid to flow.

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。   Therefore, by using the bimorph actuator 155 for the microvalve 90 as the opening / closing means, the partition wall 92a is displaced toward the inlet flow path 25 to close the inlet flow path 25, and is displaced toward the pressure space 95 to displace the inlet flow path 25. Since it opens, the inlet flow path 25 can be opened and closed at a predetermined accurate timing.

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)
Further, since the stroke of the sealing portion 93 from the closing to the opening of the inlet channel 25 can be set large, the open area of the inlet channel 25 is increased and the flow resistance of the liquid is reduced. There is an effect that it is easy to secure the inflow amount.
(Embodiment 4)

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。
Next, a fluid ejecting apparatus according to Embodiment 4 will be described with reference to the drawings. The fourth embodiment is characterized by the output of the pulsation waveform and the opening / closing timing of the inlet channel in the drive waveform output period. In addition, since the structure of Embodiment 1-3 mentioned above is applicable, description of a structure is abbreviate | omitted.
FIG. 14 is a timing diagram schematically illustrating the relationship between the drive waveform and the opening / closing timing of the microvalve according to the fourth embodiment. As described above, the drive waveform is composed of a combination of a pulsation waveform and a pause waveform. Here, the drive waveform shown in FIG. 14 represents an example, and a pulsation waveform 1 pulse (period T1) and a pause waveform having a pause pulse output time I for a plurality of pulses are outputted in a plurality of cycles. These pulsation waveform and rest waveform are set by the optimum drive parameter calculation unit 101 (see FIG. 2) based on the excision hardness data.

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。   The pulsation waveform is output after elapse of time t from when the microvalve 90 is opened from the state where the inlet passage 25 is closed. The time t is generally a time from when the inlet channel 25 is opened (indicated by a in the drawing) to when the speed at which the liquid flows into the fluid chamber 30 is maximized, and is a time corresponding to the period T1 at the maximum. It is. A pulsation waveform is output, and the volume of the fluid chamber 30 is rapidly reduced by the volume varying means 11. At this time, the displacement of the diaphragm 40 is slightly delayed with respect to the pulsation waveform as shown in FIG.

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。   The microvalve 90 is configured so that the inlet flow path 25 is restored while the volume returns to the initial state from when the volume of the fluid chamber 30 is minimized (indicated by b in the figure, when the displacement of the diaphragm 40 is maximized). Occlude. Then, the state shifts from the closed state to the open state by a time t before the rising of the next pulsation waveform (indicated by c in the figure).

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。   When the pulsation waveform is composed of a plurality of pulses, the inlet flow path 25 is closed while the volume returns to the initial state from the time when the volume of the fluid chamber 30 is minimized by the pulsation waveform immediately before the pause waveform is output. . Further, when the pulsation waveform is composed of a plurality of continuous pulses, the pause pulse output time I is preferably nT1 (n is an integer of 2 or more).

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。   The drive waveform is composed of a combination of a pulsation waveform and a pause waveform. Therefore, when the variable volume means 11 is being driven and the resting waveform is longer than the period T1 of the pulsating waveform, the fluid is slight if the inlet channel 25 is opened during the resting waveform output. May leak from the fluid chamber 30 toward the nozzle opening 81. If such a liquid exists, it is expected that when the liquid is ejected by the pulsation waveform to be generated next, the ejected liquid droplet collides with the leaked liquid droplet and an appropriate pulsed liquid droplet cannot be formed. However, by closing the inlet channel 25 at the above timing, it is possible to suppress liquid leakage during pause waveform output.

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。   The surgical apparatus using the fluid ejecting apparatus 1 described above is driven by a drive waveform generated based on the excision hardness information. Such a surgical device can incise the organ parenchyma while preserving the vasculature such as blood vessels by high-speed pulsed fluid ejection, and incidental damage to living tissue other than the incision. The burden on the patient is small.

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。   Further, since there is no fluid leakage during the rest period of the volume variable means 11, the field of view of the operative field is not obstructed, and a rapid operation is possible, and is particularly suitable for hepatectomy or the like that is difficult to bleed from a microvessel. .

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。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of a schematic configuration of the fluid ejecting apparatus according to the first embodiment. 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。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of a schematic configuration of the fluid ejecting apparatus according to the first embodiment. 実施形態1に係る流体噴射部の概略構造を示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a schematic structure of a fluid ejecting unit according to the first embodiment. 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。FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the microvalve according to the first embodiment. 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。The partition of the microvalve which concerns on Embodiment 1 is shown, (a) is a top view, (b) is sectional drawing which shows the AA cut surface of (a). 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。Sectional drawing showing the state which supplied the liquid to the liquid supply path when the volume variable means is not driven. 容積可変手段を駆動しているときの状態を表す断面図。Sectional drawing showing a state when the volume variable means is driven. 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。The timing diagram which represents typically the relationship between the drive of a fluid injection part, a drive waveform, and the opening / closing timing of a microvalve. 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)。Sectional drawing which shows a part of schematic structure of the fluid injection part which concerns on Embodiment 2 (state which closed the inlet flow path). 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)。Sectional drawing which shows a part of schematic structure of the fluid injection part which concerns on Embodiment 2 (state which opened the inlet flow path). 実施形態3に係る流体噴射部を示す断面図(初期状態)。Sectional drawing which shows the fluid injection part which concerns on Embodiment 3 (initial state). 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)。Sectional drawing which shows the fluid injection part which concerns on Embodiment 3 (state which obstruct | occludes an inlet flow path). 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)。Sectional drawing which shows the fluid injection part which concerns on Embodiment 3 (state which opened the inlet flow path). 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。FIG. 9 is a timing chart schematically showing a relationship between a drive waveform and a microvalve opening / closing timing according to the fourth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

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。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fluid injection apparatus, 10 ... Fluid injection part, 21 ... Outlet flow path, 25 ... Inlet flow path, 26 ... Liquid supply path, 30 ... Fluid chamber, 40 ... Diaphragm, 81 ... Nozzle opening, 90 ... Micro valve.

Claims (19)

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。
A fluid ejection device that reduces the volume of a fluid chamber with a diaphragm and ejects fluid in a pulse form from a nozzle opening,
An inlet channel for supplying fluid to the fluid chamber;
An outlet channel having the nozzle opening and discharging fluid from the fluid chamber;
Volume variable means including the diaphragm driven by a drive waveform composed of a combination of a pulsation waveform and a pause waveform;
Opening and closing means for opening the inlet flow path during the drive period of the volume variable means and closing the inlet flow path during the stop period;
A fluid ejecting apparatus comprising:
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。
The fluid ejection device according to claim 1,
The opening / closing means includes a partition wall that is divided into a connection channel chamber that communicates with the inlet channel and a sealed pressure space, a sealing portion that projects from the partition toward the inlet channel, and the partition wall And an actuator for displacing the inlet, and a microvalve that opens and closes the inlet channel by the sealing portion in accordance with the displacement of the partition wall.
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。
The fluid ejection device according to claim 2,
The fluid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the inlet channel is closed in an initial state where the partition wall is not displaced, and the inlet channel is opened in a state where the partition wall is displaced.
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。
The fluid ejection device according to claim 2,
The fluid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the inlet channel is closed when the partition is displaced, and the inlet channel is opened in an initial state where the partition is not displaced.
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。
The fluid ejection device according to claim 2,
The fluid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the inlet channel is closed by displacing the partition to one side from an initial state where the partition is not displaced, and the inlet channel is opened by displacing the partition to the other side.
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。
In the fluid ejection device according to any one of claims 1 to 5,
The fluid ejection is characterized in that the output timing of the drive waveform is set with a delay time from the start of the volume varying means to the maximum speed at which the fluid flows into the fluid chamber. apparatus.
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。
The fluid ejection device according to any one of claims 1 to 6,
The fluid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the activation timing of the volume varying means and the opening timing of the inlet channel substantially coincide.
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。
In the fluid ejection device according to any one of claims 2 to 5,
A fluid supply path for supplying fluid to the connection flow path chamber is further provided, and a protrusion is provided on the pressure space side at a position between the inlet flow path and the fluid supply path,
When the inlet channel is closed, the pressure of the fluid supplied from the fluid supply path presses the vicinity of the fluid supply path of the partition wall in the direction of reducing the volume of the pressure space, A fluid ejecting apparatus, wherein the sealing portion is pressed by a lever having a fulcrum and the vicinity of the fluid supply path as a force point and the sealing portion as an action point.
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。
In the fluid ejection device according to any one of claims 2 to 5,
When the sealing portion closes the inlet channel, the partition wall is displaced by the fluid supply pressure from the fluid supply path, the volume of the pressure space is reduced, and the internal pressure of the pressure space is reduced. The fluid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the sealing portion presses the inlet channel due to a pressure difference between the pressure space and the fluid chamber when the pressure rises above the internal pressure of the fluid chamber.
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。
The fluid ejection device according to claim 2,
A fluid ejecting apparatus, wherein a conical slope portion is provided at a tip of the sealing portion, and the inlet channel is closed by the slope portion.
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。
The fluid ejection device according to claim 1,
The fluid ejection device according to claim 1, wherein a combined inertance of the inlet channel is larger than a combined inertance of the outlet channel.
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。
The fluid ejection device according to claim 2,
A fluid ejecting apparatus using a unimorph type or bimorph type actuator as the actuator.
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。
The fluid ejection device according to claim 2,
A fluid ejecting apparatus using a multilayer piezoelectric element for the actuator.
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。
The fluid ejection device according to claim 8, wherein
The fluid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the partition wall has a concentric corrugated structure centered on the fluid supply path.
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。
The fluid ejection device according to any one of claims 1 to 4,
The fluid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the pulsation waveform is output when a speed at which a fluid flows into the fluid chamber reaches a maximum after the inlet channel is opened.
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。   5. The fluid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the inlet channel is closed while the volume is restored after the volume of the fluid chamber is minimized. Fluid ejection device. 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。
A fluid ejection device driving method for reducing the volume of a fluid chamber with a diaphragm and ejecting fluid from a nozzle opening in a pulse shape,
In the drive period of the volume variable means including the diaphragm driven by a drive waveform composed of a combination of a pulsation waveform and a pause waveform, an inlet passage for supplying fluid to the fluid chamber is opened by an opening / closing means,
The fluid ejection device driving method, wherein the inlet channel is closed by the opening / closing means during a stop period of the volume varying means.
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。
A fluid ejection apparatus driving method according to claim 17,
The pulsation waveform is output when the speed at which the fluid flows into the fluid chamber becomes maximum after the inlet channel is opened, and the volume returns from when the volume of the fluid chamber becomes minimum. And closing the inlet flow path.
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。
Fluid chambers, diaphragms,
An inlet channel for supplying fluid to the fluid chamber;
An outlet channel having a nozzle opening and discharging fluid from the fluid chamber;
Volume variable means including the diaphragm, which is generated based on the excision hardness information and is driven by a drive waveform composed of a combination of a pulsation waveform and a rest waveform,
Opening and closing means for opening the inlet flow path during the drive period of the volume variable means and closing the inlet flow path during the stop period; and
A surgical apparatus characterized in that the volume of the fluid chamber is reduced by the diaphragm, the fluid is ejected in pulses from the nozzle opening, and the living body is excised or incised.
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