(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
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。
【課題を解決するための手段】
【0005】
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。
【0006】
(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。
【0007】
(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。
【0008】
(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。
【0009】
(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。
【0010】
(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。
【0011】
(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。
【0012】
(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。
【0013】
(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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【発明を実施するための形態】
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。