JP5782763B2 - 流体噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、噴射管と吸引管とを有する流体噴射装置に関するものである。

流体噴射装置を用いて生体組織の切除・切開・破砕する方法は、熱損傷がなく、血管等の細管組織を温存できるなど手術具として優れた特性を有している。このような流体噴射装置を用いて手術等を行う場合、噴射された液体や切除組織等が術部に溜り視野が確保できないことがある。そのために液体や切除組織を吸引除去するための吸引管を併設するものがある。

このような流体噴射装置の１例としては、高圧流体を噴射する噴射管を、吸引管の吸引流路内に、吸引流路に対して同心となるように配設したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、他の例としては、高圧流体を噴射させる噴射管を、吸引管の内周面に対して偏心させた状態で内挿させた流体噴射装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平１−３１３０４７号公報 特開平６−９０９５７号公報

上述した特許文献１では、吸引管の内周面と噴射管の外周面とが同心となるように配設されているため、吸引開口部の吸引流路の大きさ（吸引管の内周面と噴射管の外周面との隙間寸法）は、吸引管の内径と噴射管の外形との差の１／２となり、この大きさよりも大きな切除組織は吸引除去することは困難である。また、吸引流路の大きさを確保するために吸引管の径を大きくすると術視野が狭まってしまうという課題がある。

また、特許文献２のように、噴射管を吸引管に偏心させて内挿する構成では、吸引流路の大きさは大きくなるが、吸引管の内側の隙間に、吸引されるものが付着し易く、吸引管が詰まりやすくなってしまうという課題がある。

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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る流体噴射装置は、連続流を脈流に変換する脈流発生部と、前記脈流発生部に突設される吸引管と、前記吸引管に、前記吸引管の内周面に接触するよう偏心して内挿され、前記脈流発生部に連通する噴射開口部を有する噴射管と、前記吸引管の内周面と前記噴射管の外周面との間に形成される吸引流路と吸引開口部と、前記吸引管の外周に配置され、振動を発生する振動発生部と、を有し、前記噴射管が前記噴射開口部の近傍で前記吸引管の内周面に固定されていることを特徴とする。

適用例１の流体噴射装置では噴射管が吸引管の内周面に接触するよう偏心された状態で内挿されていることから、吸引流路の大きさは、吸引管の内径と噴射管の外形との差となる。例えば、吸引管の内径をｄ１、噴射管の外形をｄ２とすれば、吸引流路の大きさ（隙間寸法）はｄ１−ｄ２となり、吸引管と噴射管とを同心する場合の吸引流路の大きさは（ｄ１−ｄ２）／２となる。よって、偏心させた場合の吸引流路の大きさは、同心にする場合の吸引流路の大きさよりも大きくなる。したがって、噴射管と吸引管とを偏心させた場合には同心の場合よりも大きな切除組織を吸引することができ、噴射された排液の除去量も多くなり、良好な術視野が得られる。

また、吸引管の外周部に振動発生部を配置することにより振動発生部から発生する振動により、噴射管と吸引管との隙間に付着する切除組織や血液等の付着物を除去することができる。これにより切除物の付着によって吸引流路が狭くなることを防ぐことができる。

本実施形態に係る手術具としての流体噴射装置を示す構成説明図。 本実施例に係る脈流発生部、噴射管、及び吸引管を流体の噴射方向に沿って切断した切断面を示す断面図。 図２のＡ‐Ａ切断面を示す断面図であり、（Ａ）は本実施例、（Ｂ）は従来例を示す断面図。 図２のＡ‐Ａ切断面において（Ａ）は振動発生部未駆動時、（Ｂ）は振動発生部駆動時の状態を示す図。 図２のＡ‐Ａ切断面において（Ａ）は一目印、（Ｂ）は他目印の状態を示す図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（実施形態）

図１は、本実施形態に係る手術具としての流体噴射装置を示す構成説明図である。よって、以下で説明する流体（連続流）は生理食塩水である。図１において、流体噴射装置１は、流体を収容する流体供給容器２と、流体供給手段としての供給ポンプ１０と、供給ポンプ１０から供給される流体を脈流（以降、パルス流と表すことがある）に変換させる脈流発生部２０と、脈流発生部２０に連通する噴射管７０と、脈流発生部２０に突設される吸引管８０と、吸引手段としての吸引ポンプ１１と、吸引された排液や切除組織を収容する排液容器３と、から構成されている。脈流発生部２０と供給ポンプ１０と流体供給容器２とは流体供給チューブ４によって接続されている。また、吸引管８０と吸引ポンプ１１と排液容器３とは吸引チューブ５によって接続されている。

なお、脈流発生部２０としては、圧電素子を用いたピエゾ方式や、バブルジェット（登録商標）方式等、流体を脈流に変換してパルス状に噴射させることが可能な方式であれば適合可能であるが、以下に説明する脈流発生部はピエゾ方式を例示して説明する。

噴射管７０は、脈流発生部２０の内部に形成される流体室６０に連通する噴射流路７１を有し、先端部には流路が縮小された噴射開口部７２が開口されている。

噴射管７０は、吸引管８０の内周面に外周面が接触するように偏心して吸引管８０に内挿されている。そして、噴射管７０は、吸引管８０の内周面に接着等の固定手段により固定されている。吸引管８０の内周面と噴射管７０の外周面との間に形成される隙間が吸引流路８１であり、吸引開口部８２である。なお、噴射管７０は、流体噴射時において変形しない程度の剛性を有し、吸引管８０は噴射管７０よりも剛性が高いことが望ましい。

次に、このように構成された流体噴射装置１における流体の流動を簡単に説明する。流体供給容器２に収容された流体は、供給ポンプ１０によって吸収され、一定の圧力で流体供給チューブ４を介して脈流発生部２０に供給される。脈流発生部２０には、流体室６０と、この流体室６０の容積を変化させる容積変更手段としての圧電素子３０とダイアフラム４０と、が備えられており、圧電素子３０を駆動して流体室６０内において脈流を発生させ、噴射流路７１を通って噴射開口部７２から流体をパルス状に高速噴射する。
なお、脈流発生部２０が駆動を停止している場合、つまり、流体室６０の容積を変更させないときには、供給ポンプ１０から一定の圧力で供給された流体は流体室６０を通って、噴射開口部７２から連続流噴射される。

ここで脈流とは、流体の流れる方向が一定で、流体の流量又は流速が周期的又は不定期な変動を伴った流体の流動を意味する。脈流には、流体の流動と停止とを繰り返す間欠流も含むが、流体の流量又は流速が周期的又は不定期な変動をしていればよいため、必ずしも間欠流である必要はない。

同様に、流体をパルス状に噴射するとは、噴射する流体の流量又は移動速度が周期的又は不定期に変動した流体の噴射を意味する。パルス状の噴射の一例として、流体の噴射と非噴射とを繰り返す間欠噴射が挙げられるが、噴射する流体の流量又は移動速度が周期的又は不定期に変動していればよいため、必ずしも間欠噴射である必要はない。

次に、吸引について説明する。噴射開口部７２から噴射された流体は、術部において排液として滞留する。また、術部には切開された生体組織が存在する。これら排液や切除組織は、吸引ポンプ１１によって吸引され、吸引開口部８２から吸引流路８１及び吸引チューブ５を介して排液容器３に収容される。吸引ポンプ１１の駆動は、脈流発生部２０の駆動に連動させてもよく、定期的に間欠駆動させてもよい。

なお、噴射管７０及び吸引管８０の形状及び構造を具体的な実施例として図面を参照して説明する。
（実施例）

まず、本実施例について説明する。
図２は、本実施例に係る脈流発生部２０、噴射管７０、及び吸引管８０を流体の噴射方向に沿って切断した切断面を示す断面図である。脈流発生部２０は、供給ポンプ１０から流体供給チューブ４を介して流体室６０に流体を供給する入口流路６１と、流体室６０の容積を変化させる容積変更手段としての圧電素子３０及びダイアフラム４０と、流体室６０に連通する出口流路６２と、を有して構成されている。

ダイアフラム４０は、円盤状の金属薄板からなり、下ケース５０と上ケース５２によって密着固定されている。圧電素子３０は、本実施形態では積層型圧電素子を例示しており、両端部の一方が上板３５を介してダイアフラム４０に、他方が底板５１に固定されている。

流体室６０は、上ケース５２のダイアフラム４０に対向する面に形成される凹部とダイアフラム４０とによって形成される空間である。流体室６０の略中央部には出口流路６２が開口されている。

上ケース５２と下ケース５０とは、それぞれ対向する面において接合一体化されている（図２ではダイアフラム４０を介在させている）。上ケース５２には、出口流路６２に連通する噴射流路７１を有する噴射管７０が嵌着され、噴射管７０の先端部には流路径が縮小された噴射開口部７２が形成されている。なお、噴射開口部７２をノズルで構成してもよい。

また、上ケース５２には、噴射管７０の外套管としての吸引管８０が突設されている。吸引管８０の脈流発生部２０側の基端部付近には側壁を貫通する開口部８３が開口され、吸引チューブ５がこの開口部８３に連通するよう取り付けられている。なお、術者は脈流発生部２０を把持して操作するため、吸引チューブ５の脈流発生部２０付近の延在方向は、流体供給チューブ４と同じ方向にすることで、操作性を向上することができる。

図示するように、噴射管７０は吸引管８０に偏心した状態で内挿されている。よって、噴射管７０の外周面と吸引管８０の内周面とは、吸引管８０の長さの範囲で接触するか、小さな隙間を有する関係にある。

振動発生手段９０は吸引管８０の外周に噴射管７０に固定されている側に並設される。振動発生手段９０には複数の振動発生部９１が併設されている。ここで振動発生部９１は超音波を生じさせるものであれば良く、例えば圧電素子、超音波振動子等が用いられる。

図３は、図２のＡ‐Ａ切断面を示す断面図であり、（Ａ）は本実施例を示し、（Ｂ）は従来例を示している。（Ａ）に示すように、噴射管７０の外周面と吸引管８０の内周面とは接触した状態である。このようにして形成される吸引管８０の流路と噴射管７０の外周面との隙間が吸引流路８１であって、吸引管８０の流路径をｄ１、噴射管７０の外径をｄ２とすると、（ｄ１−ｄ２）が吸引流路８１の最大の大きさとなる。

ところで、特許文献１では、噴射管７０が吸引管８０に同心となるよう内挿されている。このような場合の吸引流路８１の最大大きさは、（ｄ１−ｄ２）／２となり、吸引流路８１の総面積は同じであっても、吸引流路８１の大きさは偏心させた本実施例の方が大きくなる。なお、吸引開口部８２の大きさも吸引流路８１と同じ関係になる。

本実施例では、吸引管８０の内周面に噴射管７０の外周面が接触する構造となっている。このような構造では、噴射管７０を吸引管８０に内挿して、吸引管８０の内周面と噴射管７０の外周面とを当接した状態で、接着剤等で固定しておき、上ケース５２に圧入すれば組み込みが可能である。この際、図２に示すように噴射管７０の上ケース５２側基端部を吸引管８０の基端部よりも突出させて上ケース５２に圧入し、吸引管８０は上ケース５２とは遊勘の関係にして接着剤等で固定すればよい。なお、噴射管７０及び吸引管８０の上ケース５２への固定には、接着剤、ロウ剤等でシーリング補強することが望ましい。

なお、噴射管７０と吸引管８０との固定は、互いの長さ方向の接触範囲全体とすることが望ましい。このような構成を採ることで、振動発生手段９０からの超音波振動を噴射管７０に直接伝えることができる。直接伝わった超音波は、噴射管７０や吸引管８０の表面に細かな気泡を発生させる。この管表面における微小気泡の発生による剥離効果と、発生した微小気泡自体の衝撃力を加えることで、隙間に付着し易くかつ単なる吸引だけでは剥がれにくい、例えば切除組織や血液のような付着物１１０であっても効果的に除去することができるようになる。

また、吸引管８０に設けられる開口部８３及び吸引チューブ５の流路の大きさは、吸引開口部８２の流路断面積と同じにするか、大きくすることが望ましい。このようにすることで、吸引管８０を伝って吸引されてきた切除物を開口部８３にて付着させることなく吸引チューブ５に吸い込むことができる。

図４は、図３において吸引した付着物１１０が詰まった状態を示しており、（Ａ）は振動発生手段９０を駆動していない状態、（Ｂ）は振動発生手段９０を駆動している状態を示している。図４に示すように噴射管７０を吸引管８０の内周面に接触させることにより吸引流路８１の面積は大きくなるが隙間１００には付着物１１０が詰まりやすくなってしまう。

そこで、振動発生手段９０を駆動すると図４（Ｂ）のように超音波振動が吸引管８０に伝わり、隙間１００に詰まった付着物１１０に振動を与えると、付着物１１０は隙間１００の位置より徐々に動き、吸引管８０によって吸引することができる。なお、吸引管８０の外周沿いに、振動発生手段９０を複数配置していても良い。振動発生手段９０を複数配置することで、吸引管内周部の特に噴射管７０と接触している小さな隙間１００部分に、より大きな振動を与えることができる。また、吸引管８０に液体が流れていれば超音波振動によって気泡が発生し、気泡による剥離効果と気泡が有する衝撃力により、除去能力が向上する。また振動発生部９１を複数配置することによって、一つの振動発生部９１では気泡が発生しなかった吸引管８０の内側の表面にも、気泡を発生させるため、切除組織や血液等の隙間１００付近から剥がれにくい付着物１１０の除去能力を向上させることができる。

また、振動発生部９１は図２に示すとおり、長手方向に複数配置し、個別に制御を行うことも可能であって、振動発生部９１を個別に制御を行うことによって、単調な超音波振動ではなく複雑な振動を与えることもできるため、吸引される対象物の弾性や粘度等の特性に応じた最適な振動を与えることができるため、付着物１１０をより効果的に除去することができる。

次に、本実施例における脈流発生部２０のパルス流噴射動作について図１、図２を参照して説明する。供給ポンプ１０によって入口流路６１には、一定の圧力で流体が供給されている。なお、供給ポンプ１０からの流体供給量は噴射開口部７２からのパルス流噴射量と略等しい量であればよい。ここで、圧電素子３０が動作を行わない場合、供給ポンプ１０の吐出力と入口流路６１側全体の流路抵抗の差によって流体は流体室６０内に流動する。

圧電素子３０に駆動信号が入力され、圧電素子３０がダイアフラム４０の流体室６０側の面に対して垂直方向に急激に伸長すると流体室６０の容積が縮小され、流体室６０内の圧力は、急速に上昇して数十気圧に達する。

このとき、入口流路６１から流体が流体室６０へ流入する流量の減少量よりも、出口流路６２から吐出される流体の増加量の方が大きいため噴射流路７１に脈流が発生する。この吐出の際の圧力変動が噴射管７０内を伝播して、先端の噴射開口部７２からパルス化された流体が高速で噴射される。

以上説明した本実施例によれば、噴射管７０が吸引管８０に偏心された状態で内挿されていることから、吸引流路８１及び吸引開口部８２の大きさは、吸引管８０の内径と噴射管７０の外形の差となる。よって、偏心させた場合の吸引流路８１及び吸引開口部８２の大きさは、同心にする場合の大きさよりも大きくなる。したがって、噴射管７０と吸引管８０とを偏心させた場合には、同心の場合よりも大きな切除組織を吸引することができ、噴射された廃液の除去量も多くなり、良好な術視野が得られる。また、吸引管８０の内側に生じる切除組織や血液等の付着物１１０の詰まりに対しても、振動発生部９１から発生する超音波振動により、除去することができるため、付着物１１０の付着によって吸引流路８１が狭くなることを防ぐことができる。

図５は、図２のＡ‐Ａ切断面において（Ａ）は一目印、（Ｂ）は他目印の状態を示している。なお、図５（Ａ）に示すように、吸引管８０の吸引開口部８２の近傍に、噴射開口部７２の位置を表す目印としての切欠き部７３が設けられていてもよい。これによれば、噴射管７０を吸引管８０に対して偏心させて内挿する構成でも、噴射開口部７２の位置を示す切欠き部７３を設けることにより、噴射開口部７２の位置を術者が認識できるので、術部位置に対して正確に流体を噴射することができる。

また、上述した目印として１個の切欠き部７３を設けることに対して、図５（Ｂ）に示すように、吸引開口部８２の周縁にかけて形成される切欠き部７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄ、又は吸引開口部８２の近傍に開設される貫通孔（図示せず）であってもよい。図５（Ｂ）の場合は、切欠き部７４ａが噴射開口部７２の位置を示す目印である。これによれば、吸引開口部８２の周縁にかけて切欠き部７４ａを形成することで、噴射開口部７２の位置を認識するができ、また、吸引開口部８２をこの切欠き部７４ｂ〜７４ｄの分だけ大きくすることができる。また、貫通孔の場合には、先端部に加え、側面方向にある切除組織の吸引除去を行うことが可能となる。

１…流体噴射装置、２０…脈流発生部、７０…噴射管、７２…噴射開口部、７３，７４ａ〜７４ｄ…切欠き部、８０…吸引管、８１…吸引流路、８２…吸引開口部、９０…振動発生手段、９１…振動発生部。

Claims (3)

1. 生体組織及び流体の少なくとも一方を吸引するための吸引管と、
   前記吸引管に偏心した状態で内挿され、流体を噴射するための噴射管と、
   前記吸引管の外周に配置され、振動を発生させるための振動発生部と、を有し、
   前記噴射管の外周面が前記吸引管の内周面に接触し、
   前記振動発生部は、前記吸引管のうち前記噴射管と接触している側の外周にのみ配置されている、ことを特徴とする流体噴射装置。
2. 請求項１に記載された流体噴射装置であって、
   前記振動発生部が前記吸引管の長手方向に離間して複数配置されたこと、
   を特徴とする流体噴射装置。
3. 請求項２に記載された流体噴射装置であって、
   複数の前記振動発生部が、第一の振動発生部と、第二の振動発生部とを含み、
   前記第一の振動発生部に、前記第二の振動発生部と異なる振動を発生させることが可能な流体噴射装置。