JP6229286B2 - 液体噴射装置、医療機器 - Google Patents

Description

本発明は、液体の噴射に関する。

圧電素子を用いたアクチュエーターを用いて液体室の容積を変動させ、液体室の液体の圧力に脈動を発生させることによって、間欠的に液体を噴射する液体噴射装置が知られている（例えば特許文献１）。

特開２００８−８２２０２号公報

上記先行技術が有する課題は、液体室に気泡が溜まりやすいことである。液体室の気泡は、液体室の容積変動によって、液体室内の液体から発生する。液体室に気泡が溜まると、液体室の容積変動が気泡の容積変動に吸収されてしまい、適切な脈動を発生させることができないことがある。

本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためのものであり、以下の形態として実現できる。

（１）本発明の一形態によれば、液体噴射装置が提供される。この液体噴射装置は、液体室内の容積を変動させる容積変動部と；第１流路を通じて、前記液体室に液体を供給する液体供給部と；前記容積変動部と連通する第２流路と連通し、液体を噴射口から噴射する噴射管とを備え；前記第２流路の断面積は、前記第１流路の断面積の５倍以上であり；前記第１及び第２流路は、前記容積変動部の中心付近を介して対向するように配置されている。この形態によれば、液体室内の気泡が、噴射管を通じて排出されやすくなる。第１及び第２流路が、容積変動部の中心付近を介して対向するように配置されているので、液体室内の流れが澱みにくく、加えて、第２流路の断面積が第１流路の断面積の５倍以上なので、気泡が噴射管に流入しやすいからである。

（２）上記形態において、前記第２流路は、前記第１流路よりも、前記液体室の縁の近くに配置されている。この形態によれば、液体室内の気泡が更に排出されやすくなる。第２流路が第１流路よりも液体室の縁の近くに配置されているので、第２流路と液体室の縁との間に気泡が溜まることが抑制されるからである。

（３）上記形態において、前記第２流路が前記第１流路よりも上に位置する状態で使用することように誘導する誘導部を備える。この形態によれば、液体室内の気泡が更に排出されやすくなる。第２流路が第１流路よりも上に位置する状態で使用することように誘導することによって、第２流路が第１流路よりも上に位置する状態で使用される可能性が高くなる。第２流路が第１流路よりも上に位置する状態で使用されれば、重力の影響によって気泡が浮力により第２流路の付近に移動しやすくなる。この結果、上記効果を得ることができる。

（４）上記形態において、前記噴射口周辺の液体を吸引するための吸引流路と；前記噴射管の少なくとも一部と、前記液体供給流路の少なくとも一部と、前記容積変動部と、前記吸引流路の少なくとも一部とを収容する収容器と；前記吸引流路による吸引の程度を調整するための吸引調整機構とを備え；前記吸引調整機構は、前記収容器に設けられた操作部を有し；前記誘導部は、前記操作部である。この形態によれば、操作部を利用して上記誘導を実現できる。

（５）上記形態において、前記噴射管の少なくとも一部と、前記液体供給流路の少なくとも一部と、前記容積変動部とを収容する収容器を備え；前記誘導部は、前記収容器に設けられたグリップである。この形態によれば、グリップを利用して上記誘導を実現できる。

（６）上記形態において、前記噴射管の一部と、前記液体供給流路の少なくとも一部と、前記容積変動部とを収容する収容器を備え；前記誘導部は、前記噴射管の一部として、前記収容器の外部に位置する湾曲部である。この形態によれば、湾曲部を利用して上記誘導を実現できる。

（７）液体噴射装置は、液体室内の液体に脈動を発生させる容積変動部と；第１流路を通じて、前記液体室に液体を供給する液体供給部と；前記脈動が発生した液体の供給を、第２流路を通じて前記容積変動部から受け、供給された液体を噴射口から噴射する噴射管と；前記容積変動部の上下を規定する上下規定部とを備え；前記第２流路の断面積は、前記第１流路の断面積よりも大きく；前記第２流路は、前記上下規定部による規定を基準に、前記第１流路よりも上に配置されている。この形態によれば、液体室内の気泡が、噴射管を通じて排出されやすくなる。第２流路が第１流路よりも上に配置されており、加えて、第２流路の断面積が第１流路の断面積よりも大きいからである。

（８）上記形態の液体噴射装置を用いた医療機器。この形態によれば、液体室に気泡が溜まりにくい液体噴射装置を用いた医療機器を提供できる。

先述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものという訳ではなく、先述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部の構成要素について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、先述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、先述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部を先述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。

例えば、本発明の一形態は、容積変動部と、液体供給部と、噴射管との要素の内の一部または全部の要素を備えた装置として実現可能である。この装置は、容積変動部を有していてもよく、有していなくてもよい。装置は、液体供給部を有していてもよく、有していなくてもよい。装置は、噴射管を有していてもよく、有していなくてもよい。容積変動部は、例えば、液体室内の容積を変動させてもよい。液体供給部は、例えば、第１流路を通じて、前記液体室に液体を供給してもよい。噴射管は、例えば、前記容積変動部と連通する第２流路と連通し、液体を噴射口から噴射してもよい。前記第２流路の断面積は、前記第１流路の断面積の５倍以上であってもよい。前記第１流路および前記第２流路は、前記容積変動部の中心付近を介して対向するように配置されてもよい。こうした装置は、例えば液体噴射装置として実現できるが、液体噴射装置以外の他の装置としても実現可能である。このような形態によれば、装置の小型化や、低コスト化、省資源化、製造の容易化、使い勝手の向上等の種々の課題の少なくとも１つを解決できる。先述した液体噴射装置の各形態の技術的特徴の一部又は全部は、いずれもこの装置に適用できる。

本発明は、上記以外の種々の形態でも実現できる。例えば、液体噴射方法、手術方法、これらの方法を実現するためのプログラム、これらのプログラムを記憶した記憶媒体等の形態で実現できる。

実施形態１の液体噴射装置の構成図。 ハンドピースの内部構造図。 実施形態２の液体噴射装置の構成図。 実施形態３の液体噴射装置の構成図。

図１は、液体噴射装置１０の構成を示す。液体噴射装置１０は、医療機関において利用される医療機器であり、患部に対して液体を噴射することによって、患部を切開または切除する機能を有する。

液体噴射装置１０は、ハンドピース２０と、液体供給機構５０と、吸引装置６０と、制御部７０と、液体容器８０とを備えている。液体供給機構５０及び液体容器８０は、接続チューブ５１によって互いに接続されている。液体供給機構５０及びハンドピース２０は、液体供給流路５２によって互いに接続されている。接続チューブ５１及び液体供給流路５２の少なくとも一部は、樹脂によって形成されている。接続チューブ５１及び液体供給流路５２の少なくとも一部は、樹脂以外の材料（例えばゴムや金属など）によって形成されてもよい。

液体容器８０は、生理食塩水を貯留する。液体供給機構５０は、接続チューブ５１を介して液体容器８０から吸引した液体を、液体供給流路５２を介してハンドピース２０に供給する。

ハンドピース２０は、液体噴射装置１０の使用者が手に持って操作する器具である。ハンドピース２０に内蔵された脈動発生部３０は、液体供給機構５０から液体供給流路５２を介してハンドピース２０に供給された液体の圧力の脈動を発生させる。圧力の脈動が発生した液体は、噴射管５５に供給される。噴射管５５に供給された液体は、噴射口５８から間欠的に噴射される。使用者は、噴射口５８から噴射される液体を患部に当てることによって、患部の切開または切除を行う。噴射管５５は、ステンレスによって形成されている。噴射管５５の少なくとも一部は、真鍮等の他の金属や強化プラスチックなど、所定以上の剛性を有する他の材料によって形成されてもよい。

制御部７０は、信号ケーブル７２を介して脈動発生部３０に駆動信号を送信する。制御部７０は、制御ケーブル７１を介して液体供給機構５０を制御することによって、脈動発生部３０に供給される液体の流量を制御する。制御部７０には、フットスイッチ７５が接続されている。使用者がフットスイッチ７５をオンにすると、制御部７０は、液体供給機構５０を制御して、脈動発生部３０への液体の供給を実行させるとともに、脈動発生部３０に駆動信号を送信して、脈動発生部３０に供給された液体の圧力に脈動を発生させる。

吸引装置６０は、噴射口５８周辺の液体や切除物を吸引するためのものである。吸引装置６０及びハンドピース２０は、吸引流路６２によって互いに接続されている。吸引流路６２は、ハンドピース２０内を貫通して、噴射管５５の先端近傍において開口する。吸引流路６２は、ハンドピース２０内において噴射管５５に覆い被さることによって、図１のＡ矢視図に示すように噴射管５５の壁と吸引流路６２の壁とが、略同心の円筒を形成する。噴射管５５の外壁と吸引流路６２の内壁との間には、吸引流路６２の先端である吸引口６４から吸引された吸引物が流れる流路が形成される。吸引物は、吸引流路６２を介して吸引装置６０に吸引される。

図２は、ハンドピース２０の内部構造を示す。ハンドピース２０は、脈動発生部３０と、入口流路４０と、出口流路４１と、接続チューブ５４とを内蔵すると共に、吸引力調整機構６５を備える。

脈動発生部３０は、図２の下部に示されるように、第１ケース３１、第２ケース３２、第３ケース３３、ボルト３４、圧電素子３５、補強板３６、ダイアフラム３７、パッキン３８、入口流路４０及び出口流路４１を備える。第１ケース３１及び第２ケース３２は、互いに対向して接合されている。第１ケース３１は筒状部材である。第１ケース３１の一方の端部は、第３ケース３３をボルト３４で固定することによって密閉されている。第１ケース３１の内部に形成される空間に、圧電素子３５が配置されている。

圧電素子３５は、積層型圧電素子である。圧電素子３５の一端は、補強板３６を介してダイアフラム３７に固着している。圧電素子３５の他端は、第３ケース３３に固着している。ダイアフラム３７は、金属薄膜によって作製されており、周縁部が第１ケース３１に固着している。ダイアフラム３７と第２ケース３２との間には、液体室３９が形成される。液体室３９は、圧電素子３５の駆動によって容積が変動する。

信号ケーブル７２は、ハンドピース２０の後端部２２から挿入される。２本の電極線７４は、信号ケーブル７２に収容されており、脈動発生部３０内の圧電素子３５に接続される。制御部７０から送信された駆動信号は、信号ケーブル７２内の電極線７４を介して圧電素子３５に送信される。圧電素子３５は、駆動信号に基づいて伸縮する。

第２ケース３２には、液体が流入する入口流路４０が接続される。入口流路４０は、Ｕ字状に曲げられ、ハンドピース２０の後端部２２に向かって延びる。入口流路４０には、液体供給流路５２が接続されている。液体供給機構５０から供給された液体は、液体供給流路５２を介して液体室３９に供給される。

圧電素子３５が所定の周波数（例えば１０〜１０００Ｈｚ）で伸縮すると、ダイアフラム３７が振動する。ダイアフラム３７が振動すると、液体室３９の容積が変動し、液体室内の液体の圧力が脈動する。液体室３９を通過した液体は、出口流路４１から流出する。

出口流路４１は、第２ケース３２に接続される。出口流路４１には、接続チューブ５４を介して噴射管５５が接続されている。出口流路４１に流出した液体は、接続チューブ５４、噴射管５５を通って噴射口５８から噴射する。

一方、吸引力調整機構６５は、吸引流路６２が吸引口６４から液体等を吸引する力を調整するためのものである。吸引力調整機構６５は、操作部６６と孔６７とを備える。孔６７は、吸引流路６２と操作部６６とを繋ぐ貫通孔である。使用者がハンドピース２０を把持した手の指で孔６７を開閉すると、その開閉度合いによって、孔６７を介して吸引流路６２内に流入する空気の量が調整され、ひいては吸引口６４の吸引力が調整される。吸引力の調整は、吸引装置６０による制御によっても実現できる。

孔６７が鉛直方向の上向きに向けられた場合、重力によって、孔６７から外部に吸引物が排出されにくくなるので好ましい。この現象は、孔６７が鉛直方向の上向きとなる姿勢でハンドピース２０を把持するように、使用者を誘導する。以下、孔６７の軸線方向を「上下方向」と規定し、孔６７と吸引流路６２との接続箇所から、孔６７の開口部への向きを「上下方向の上向き」と規定する。以下、単に「上向き」という場合、上下方向の上向きのことを指す。

液体噴射装置１０は、孔６７が上向きの場合に、吸引力調整機構６５の機能や操作性が好ましくなるように各構成の位置が決定されている。但し、吸引力調整機構６５は、使用時におけるハンドピース２０の仕方を、使用者に強制する訳ではない。

図２のＢ−Ｂ断面図に示されるように、液体室３９及び出口流路４１の接続部位（以下「出口部位」という）、並びに液体室３９及び入口流路４０の接続部位（以下「入口部位」という）は、液体室３９の中心付近を介して対向するように配置されている。出口部位は、入口部位に対して上に配置される。よって、重力の影響によって気泡が浮力により出口部位付近に移動しやすくなり、気泡の排出が促進される。なお、上下の関係において、真上、真下の位置関係には限らず、高い低いの関係も含まれる。出口部位の流路面積Ｓ１は、入口部位の流路面積Ｓ２よりも大きく、例えば５倍である。この配置と流路面積の違いとによって、液体室３９の容積変動の際に、入口流路４０への液体の逆流が抑制され、且つ、液体室３９から入口流路４０への気泡の排出が促進される。以上のことから、液体の充填時に排出される気泡残りや使用時中の混入気泡の排出が促進され、液体室３９内の液体の圧力が適正に脈動する。尚、液体室３９の中心付近とは、入口部位と出口部位とが接続される液体室３９の側面の中心であって、中心から側面までの距離をｔとしたときに０．２５ｔの範囲内にあることを示している。

図２のＢ−Ｂ断面図に示されるように、出口部位の内壁から液体室３９の縁までの距離Ｇ１は、入口部位の内壁から液体室３９の縁までの距離Ｇ２よりも短い。これによって、出口流路４１の内壁から液体室３９の縁までの間に気泡が滞留しにくくなる。

実施形態１と特許請求の範囲との対応関係を説明する。ハンドピース２０が収容器に、圧電素子３５とダイアフラム３７とが容積変動部に、入口流路４０が第１流路に、出口流路４１が第２流路に、液体供給機構５０が液体供給部に、吸引力調整機構６５が誘導部と上下規定部とに、それぞれ対応する。

図３は、実施形態２における液体噴射装置１０ａの構成を示す。液体噴射装置１０ａが実施形態１の液体噴射装置１０に対して異なる点は、ハンドピース２０の代わりにハンドピース２０ａを備えることである。

ハンドピース２０ａは、図３に示されるように外面に凹や凸の形状を含むリップ６８を備える。グリップ６８は、ハンドピース２０ａを把持しやすくすると共に、出口流路４１が入口流路４０よりも上に位置する姿勢でハンドピース２０を把持するように使用者を誘導する。つまり、グリップ６８は、特許請求の範囲の誘導部に対応する。

図４は、実施形態３における液体噴射装置１０ｂの構成を示す。液体噴射装置１０ｂが実施形態１の液体噴射装置１０と異なる点は、ハンドピース２０の代わりにハンドピース２０ｂを備えることである。

ハンドピース２０ｂは、図４に示されるように湾曲部６９を備える。湾曲部６９は、噴射管５５の一部であり、ハンドピース２０ｂから露出した部位において湾曲した部位である。湾曲部６９は、特定平面に平行な方向に曲がっており、特定平面に直交する方向には曲がっていない。特定平面とは、上下方向と、真っ直ぐな部位における噴射管５５の軸線とを含む平面のことである。

湾曲部６９は、狙いの位置に液体が噴射されることを容易にすると共に、出口流路４１が入口流路４０よりも上に位置する姿勢でハンドピース２０を把持するように使用者を誘導する。つまり、湾曲部６９は、特許請求の範囲の誘導部に対応する。

本発明は、本明細書の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現できる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、先述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、先述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことができる。その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除できる。例えば、以下のものが例示される。

誘導部を実現する手法は、複数のものを組み合わせてもよい。例えば、吸引力調整機構と、グリップと、湾曲部とから２つ又は３つを組み合わせてもし、その他の手法を更に組み合わせてもよい。
出口流路の面積は、入口流路の面積に対して５倍より小さくてもよいし、大きくてもよい。

上下方向を示す矢印や文字などの線画をハンドピースに描くことによって上下方向を規定してもよい。
ハンドピースの断面形状を楕円にして、ハンドピースの先端部において、楕円の中心よりも上から噴射管を引き出すことによって、ハンドピースの上下方向を規定してもよい。
ハンドピースに傾斜センサーや水準器を搭載し、これらの測定結果を利用して上下方向を使用者に報知してもよい。
ハンドピースの外部に設けられたセンサーを用いてハンドピースの姿勢を読み取って、上下方向を使用者に報知してもよい。

上下規定部は、ハンドピース単体が発揮する機能によって実現してもよい。
上下規定部は、ハンドピース以外の機器であって、液体噴射装置に含まれる機器が発揮する機能によって実現してもよい。
上下規定部は、液体噴射装置と別装置とが協働して発揮する機能によって実現してもよい。

上下規定部は、使用者が液体噴射装置を使用する際の収容器の使用方向として上下方向を規定してもよい。
上下規定部は、収容器の方向によって液体噴射装置の機能・特性が変化する場合には、機能・特性が好適に発揮される収容器の方向を基準として収容器の上下方向を規定してもよい。
上下規定部は、液体噴射装置の使用者の視覚、触覚、聴覚等の五感の少なくとも何れか１つに対して、収容器の上下方向を規定する情報を使用者に提供してもよい。
上下規定部は、液体噴射装置が備える種々の要素を利用して、収容器を所定の姿勢にして使用することを使用者に誘導してもよい。種々の要素とは、形状、模様、色彩、線画、文字、マーク、音、光、操作性、デザインなどである。
上下規定部は、液体噴射装置が備える種々の要素によって、使用者が予め規定した上下方向以外の方向で使用することを抑制してもよい。

液体噴射装置は、医療機器以外に利用されてもよい。
例えば、液体噴射装置は、噴射した液体によって汚れを除去する洗浄装置に利用されてもよい。
液体噴射装置は、噴射した液体によって線などを描く描画装置に利用されてもよい。

１０…液体噴射装置
１０ａ…液体噴射装置
１０ｂ…液体噴射装置
２０…ハンドピース
２０ａ…ハンドピース
２０ｂ…ハンドピース
２２…後端部
２４…先端部
３０…脈動発生部
３１…第１ケース
３２…第２ケース
３３…第３ケース
３４…ボルト
３５…圧電素子
３６…補強板
３７…ダイアフラム
３８…パッキン
３９…液体室
４０…入口流路
４１…出口流路
５０…液体供給機構
５１…接続チューブ
５２…液体供給流路
５４…接続チューブ
５５…噴射管
５８…噴射口
６０…吸引装置
６２…吸引流路
６４…吸引口
６５…吸引力調整機構
６６…操作部
６７…孔
６８…グリップ
６９…湾曲部
７０…制御部
７１…制御ケーブル
７２…信号ケーブル
７４…電極線
７５…フットスイッチ
８０…液体容器

Claims (4)

1. 液体室内の容積を変動させる容積変動部と、
   第１流路を通じて、前記液体室に液体を供給する液体供給部と、
   前記容積変動部と連通する第２流路と連通し、液体を噴射口から噴射する噴射管と、
   前記第２流路が前記第１流路よりも上に位置する状態で使用するように誘導する誘導部と、
   前記噴射口周辺の液体を吸引するための吸引流路と、
   前記噴射管の少なくとも一部と、前記第１流路の少なくとも一部と、前記容積変動部と、前記吸引流路の少なくとも一部とを収容する収容器と、
   前記吸引流路による吸引の程度を調整するための吸引調整機構とを備え、
   前記第２流路の断面積は、前記第１流路の断面積の５倍以上であり、
   前記第１及び第２流路は、前記容積変動部の中心付近を介して対向するように配置され、
   前記吸引調整機構は、前記収容器に設けられた操作部を有し、
   前記誘導部は、前記操作部である
   液体噴射装置。
2. 前記第２流路は、前記第１流路よりも、前記液体室の縁の近くに配置されている
   請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 液体室内の液体に脈動を発生させる容積変動部と、
   第１流路を通じて、前記液体室に液体を供給する液体供給部と、
   前記脈動が発生した液体の供給を、第２流路を通じて前記容積変動部から受け、供給された液体を噴射口から噴射する噴射管と、
   前記容積変動部の上下を規定する上下規定部と、
   前記第２流路が前記第１流路よりも上に位置する状態で使用するように誘導する誘導部と、
   前記噴射口周辺の液体を吸引するための吸引流路と、
   前記噴射管の少なくとも一部と、前記第１流路の少なくとも一部と、前記容積変動部と、前記吸引流路の少なくとも一部とを収容する収容器と、
   前記吸引流路による吸引の程度を調整するための吸引調整機構とを備え、
   前記第２流路の断面積は、前記第１流路の断面積よりも大きく、
   前記第２流路は、前記上下規定部による規定を基準に、前記第１流路よりも上に配置され、
   前記吸引調整機構は、前記収容器に設けられた操作部を有し、
   前記誘導部は、前記操作部である
   液体噴射装置。
4. 請求項１から請求項３の何れか一項に記載の液体噴射装置を用いた医療機器。

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