JP2015198865A - 流体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流体の流路が閉塞できないことを検知する。
【解決手段】流体収容部と流体収容部に形成される流体出口とを有する流体容器と、移動指令に従って移動して流体収容部を押圧することにより流体出口から流体を流出させる流体押圧部と、一端が流体出口に接続される接続配管と、接続配管の他端が接続される流体取入口から取り入れた流体をパルス状に噴射する流体噴射部と、流体収容部内の圧力を検知する圧力検知部と、接続配管内の流路を開閉する流路開閉部と、流路を閉塞させた状態で移動指令を出力し流体収容部内の圧力を目標圧力値に近づけるように制御する押圧制御部と、流体押圧部の移動速度を取得する移動速度取得部と、流体収容部内の圧力と目標圧力値との差が所定値未満になってから所定時間経過後の移動速度が所定速度以上である場合には流路が閉塞されていないと判定する流路判定部と、を備えることを特徴とする流体噴射装置
【選択図】図９

Description

本発明は、流体噴射装置に関する。

流体をパルス状に噴射して対象物の切開又は切除等を行う技術が知られている。例えば、医療分野では、生体組織を切開又は切除する手術具として、流体をパルス状に噴射する脈流発生部と、脈流発生部に流体を供給する流体供給部と、流体供給部と脈流発生部とを接続する流体供給路と、噴射のオンオフを切り替える操作スイッチと、を備えて構成される流体噴射装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３-２１３４２２号公報

このような流体噴射装置では、操作スイッチが操作された時に脈流発生部から適切な強度で流体が噴射されるようにするためには、流体供給部から脈流発生部に適切な圧力で流体が供給されることが必要である。このため、流体噴射装置は、流体の流路を開閉可能なバルブを流体供給路上に設けて、操作スイッチが操作されていないときに、流路を閉塞した状態で流体供給部から流体を流体供給路に送出することで、流体供給部内の流体の圧力を上昇させておくようにしている。

従ってこの場合、バルブと流体供給路との接続が適切になされていない場合や、途中で外れた場合、あるいはバルブが故障した場合などには、流体供給路を閉塞することができないため、流体供給部内の圧力を適切に上昇させることが困難になる可能性がある。

そのため、流体供給路が閉塞できないことを検知可能にする技術が求められている。

上記課題を解決するための一つの側面に係る流体噴射装置は、流体を収容する流体収容部と、前記流体収容部に形成される流体出口と、を有する流体容器と、移動指令に従って前記流体収容部を押圧する方向に移動して、前記流体収容部を押圧することにより前記流体出口から前記流体を流出させる流体押圧部と、一端が前記流体出口に接続される接続配管と、前記接続配管の他端が接続される流体取入口を有し、前記流体取入口から取り入れた前記流体をパルス状に噴射する流体噴射部と、前記流体収容部内の圧力を検知する圧力検知部と、前記接続配管内の前記流体の流路を開閉する流路開閉部と、前記流路開閉部に前記流路を閉塞させた状態で、前記流体押圧部に前記移動指令を出力し、前記流体収容部内の前記圧力を所定の目標圧力値に近づけるように制御する押圧制御部と、前記流体押圧部の移動速度を取得する移動速度取得部と、前記流体収容部内の前記圧力と、前記目標圧力値と、の差が所定値未満になってから所定時間が経過した後の前記流体押圧部の前記移動速度が所定速度以上である場合には、前記流路開閉部による前記流路の閉塞がなされていないと判定する流路判定部と、を備える。

本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。

本発明の実施形態に係る流体噴射装置の全体構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る流体噴射装置の全体構成の他の例を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るポンプの構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る脈動発生部の構造を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る入口流路の形態を示す平面図である。 本発明の実施形態に係るポンプ制御部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る流体収容部内の圧力の推移を示す図である。 本発明の実施形態に係る流体収容部内の圧力の推移を示す図である。 本発明の実施形態に係るスライダーの移動速度の推移を示す図である。 本発明の実施形態に係る流体噴射装置の処理の流れを示すフローチャートである。

＝＝概要＝＝
本明細書及び図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。

流体を収容する流体収容部と、前記流体収容部に形成される流体出口と、を有する流体容器と、移動指令に従って前記流体収容部を押圧する方向に移動して、前記流体収容部を押圧することにより前記流体出口から前記流体を流出させる流体押圧部と、一端が前記流体出口に接続される接続配管と、前記接続配管の他端が接続される流体取入口を有し、前記流体取入口から取り入れた前記流体をパルス状に噴射する流体噴射部と、前記流体収容部内の圧力を検知する圧力検知部と、前記接続配管内の前記流体の流路を開閉する流路開閉部と、前記流路開閉部に前記流路を閉塞させた状態で、前記流体押圧部に前記移動指令を出力し、前記流体収容部内の前記圧力を所定の目標圧力値に近づけるように制御する押圧制御部と、前記流体押圧部の移動速度を取得する移動速度取得部と、前記流体収容部内の前記圧力と、前記目標圧力値と、の差が所定値未満になってから所定時間が経過した後の前記流体押圧部の前記移動速度が所定速度以上である場合には、前記流路開閉部による前記流路の閉塞がなされていないと判定する流路判定部と、を備えることを特徴とする流体噴射装置が明らかとなる。

このような流体噴射装置によれば、流体の流路が閉塞できないことを検知することが可能となる。これによって、流体噴射装置の利便性を向上させるとともに、安全性も向上させることが可能となる。

ここで前記押圧制御部が出力する前記移動指令には、前記流体押圧部の移動距離を指定した距離情報が含まれ、前記移動速度取得部は、前記押圧制御部から単位時間内に出力される一つ以上の前記移動指令に含まれる前記距離情報の合計値を、前記流体押圧部の前記移動速度として算出するようにすることが好ましい。

このような流体噴射装置によれば、エンコーダーを用いなくても流体押圧部の移動速度を検出することが可能となる。

また前記押圧制御部は、前記流路開閉部による前記流路の閉塞がなされていないと判定された場合には、前記流体押圧部を停止させることが好ましい。

このような流体噴射装置によれば、流体噴射部からの流体の漏えいを停止することが可能となる。

また前記流路判定部は、前記流路開閉部による前記流路の閉塞がなされていないと判定した場合には、所定の警報を出力することが好ましい。

このような流体噴射装置によれば、流路が閉塞されていないことをいち早く術者に知らせることができ、流体噴射装置の安全性を向上させることが可能となる。

＝＝全体構成＝＝
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る流体噴射装置は、細密な物体や構造物、生体組織等の洗浄あるいは切断等様々に採用可能であるが、以下に説明する実施形態では、生体組織を切開又は切除する手術用メスに好適な流体噴射装置を例示して説明する。したがって、本実施形態に係る流体噴射装置にて用いる流体は、水や生理食塩水、所定の薬液等である。なお、以降の説明で参照する図面は、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。

図１は、本実施形態に係る手術用メスとしての流体噴射装置１を示す構成説明図である。本実施形態に係る流体噴射装置１は、流体を供給するポンプ７００と、ポンプ７００から供給される流体を脈流に変換してパルス状に噴射する脈動発生部（流体噴射部）１００と、ポンプ７００と連携して流体噴射装置１の制御を行う駆動制御部６００と、ポンプ７００と脈動発生部１００との間を接続し、流体が流れる流路となる接続経路（接続配管）としての接続チューブ２５と、を備えている。

また詳細は後述するが、脈動発生部１００は、ポンプ７００から供給された流体が収容される流体室５０１と、この流体室５０１の容積を変更するダイアフラム４００と、ダイアフラム４００を振動させる圧電素子４０１と、を備えている。

また脈動発生部１００は、流体室５０１から吐出される流体の流路となる細いパイプ状の流体噴射管２００と、流体噴射管２００の先端部に装着される流路径が縮小されたノズル２１１と、を備えている。

そして脈動発生部１００は、駆動制御部６００から出力される駆動信号によって圧電素子４０１を駆動させ、流体室５０１の容積を変化させることで流体にパルス状に圧力を印加して流体を脈流に変換し、流体噴射管２００、ノズル２１１を通して流体をパルス状に高速噴射する。

駆動制御部６００と脈動発生部１００との間は制御ケーブル６３０により接続されており、駆動制御部６００から出力される圧電素子４０１を駆動するための駆動信号は、制御ケーブル６３０を介して脈動発生部１００に伝達される。

また駆動制御部６００とポンプ７００との間は通信ケーブル６４０により接続されており、駆動制御部６００及びポンプ７００は、ＣＡＮ(Controller Area Network)などの所定の通信プロトコルに従って相互に様々なコマンドやデーターを授受する。

また駆動制御部６００は、脈動発生部１００を用いて執刀する術者等によって操作される様々なスイッチからの信号の入力を受けて、上記制御ケーブル６３０や通信ケーブル６４０を介して、ポンプ７００や脈動発生部１００を制御する。

駆動制御部６００に入力される上記スイッチとしては、例えば脈動発生部起動スイッチ６２５や、噴射強度切替スイッチ６２７、フラッシングスイッチ６２８等がある（不図示）。

脈動発生部起動スイッチ６２５は、脈動発生部１００からの流体の噴射の有無を切り替えるためのスイッチである。脈動発生部１００を用いて執刀する術者によって脈動発生部起動スイッチ６２５が操作されると、駆動制御部６００は、ポンプ７００と連携して、脈動発生部１００から流体を噴射あるいは停止するための制御を実行する。脈動発生部起動スイッチ６２５は、術者の足元において操作されるフットスイッチとしての形態をとることもできるし、術者によって把持される脈動発生部１００に一体的に配設され、術者の手や指によって操作される形態をとることもできる。

噴射強度切替スイッチ６２７は、脈動発生部１００から噴射される流体の噴射強度を設定するためのスイッチである。駆動制御部６００は、噴射強度切替スイッチ６２７が操作された場合には、脈動発生部１００及びポンプ７００に対し、流体の噴射強度を増減するための制御を行う。

例えば駆動制御部６００は、脈動発生部１００から流体を噴射させる際に、噴射強度切替スイッチ６２７によって設定された噴射強度に応じた電圧の駆動信号を脈動発生部１００に出力する。例えば駆動制御部６００は、噴射強度を上げる場合には駆動電圧の電圧を上昇させ、噴射強度を下げる場合には駆動電圧の電圧を低下させる。

またポンプ７００は、脈動発生部１００に流体を供給する際に、ポンプ７００内の流体の圧力が、噴射強度切替スイッチ６２７によって設定された噴射強度に応じた圧力になるように制御する。例えばポンプ７００は、噴射強度を上げる場合には流体の圧力を上昇させ、噴射強度を下げる場合には流体の圧力を低下させる。

なお噴射強度切替スイッチ６２７は、事前に定められた複数の噴射強度の中から択一的に選択可能に構成されるスイッチとしてもよいし、噴射強度を上限値から下限値までの間を連続的に可変可能に構成されるスイッチとしてもよい。

また噴射強度切替スイッチ６２７によって設定される噴射強度は、噴射強度の指標となりうる何等かの物理量（例えば噴射対象物が受ける圧力や、所定時間あたりの噴射量、流速など）を用いて定められるが、どのような物理量でも可能である。

フラッシングスイッチ６２８については後述する。

また、本実施形態において、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に変動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、噴射され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、噴射され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。

また脈動発生部１００が駆動を停止している場合、つまり、流体室５０１の容積を変更させないときは、流体供給部としてのポンプ７００から所定の圧力で供給された流体は、流体室５０１を通って、ノズル２１１から連続的に流出する。

なお、本実施形態に係る流体噴射装置１は、ポンプ７００を複数備える構成としてもよい。例えば流体噴射装置１がポンプ７００を２つ備える場合の構成を図２に例示する。

この場合、図２に示すように、流体噴射装置１は第１ポンプ７００ａと第２ポンプ７００ｂとを備える。そして、脈動発生部１００と第１ポンプ７００ａと第２ポンプ７００ｂとの間を接続し、流体が流れる流路となる接続経路（接続配管）は、第１接続チューブ２５ａ、第２接続チューブ２５ｂ、接続チューブ２５、及び三方活栓２６、によって構成される。

そして第１接続チューブ２５ａと接続チューブ２５とを連通させるか、または第２接続チューブ２５ｂと接続チューブ２５とを連通させるか、を切り替え可能に構成されたバルブを三方活栓２６として使用し、第１ポンプ７００ａ及び第２ポンプ７００ｂのうちのいずれか一方のポンプを選択的に使用するようにする。

このように構成することで、例えば第１ポンプ７００ａを選択的に使用している場合に、故障等の何らかの理由でこの第１ポンプ７００ａから流体の供給が行えなくなったような場合には、三方活栓２６を、第２接続チューブ２５ｂと接続チューブ２５とを連通するように切り替えてから、第２ポンプ７００ｂからの流体の供給を開始することで、流体噴射装置１を継続して使用することができ、第１ポンプ７００からの流体の供給が行えなくなったことの影響を最小限に抑えることが可能となる。

なお以下の説明では、流体噴射装置１が複数のポンプ７００を備える構成であっても、各ポンプ７００を区別して説明する必要がない場合には、まとめてポンプ７００のように示す。

一方、複数のポンプ７００をそれぞれ区別して説明する必要がある場合には、各ポンプ７００を、第１ポンプ７００ａ、第２ポンプ７００ｂ等のように区別して示し、ポンプ７００の参照符号７００に適宜ａ、ｂ等の添え字を付加する。またこの場合、第１ポンプ７００ａの構成要素の参照符号には添え字ａを付加し、第２ポンプ７００ｂの構成要素の参照符号には添え字ｂを付けて示す。

＝＝ポンプ＝＝
次に本実施形態に係るポンプ７００の構成及び動作の概要について、図３を参照しながら説明する。

本実施形態に係るポンプ７００は、ポンプ制御部（押圧制御部）７１０と、スライダー７２０と、モーター７３０と、リニアガイド７４０と、ピンチバルブ（流路開閉部）７５０と、を備える。またポンプ７００は、流体を収容する流体容器７６０を着脱可能に装着するための流体容器装着部７７０を有して構成されている。流体容器装着部７７０は、流体容器７６０が装着された際に、流体容器７６０が規定の位置で保持されるように形成されている。

なお詳細は後述するが、ポンプ制御部７１０には、スライダーリリーススイッチ７８０、スライダーセットスイッチ７８１、送液レディスイッチ７８２、プライミングスイッチ７８３、ピンチバルブスイッチ７８５が入力されている（不図示）。

流体容器７６０は、本実施形態においては一例として、シリンジ７６１及びプランジャー７６２を備える注射筒として構成されている。

この流体容器７６０は、シリンジ７６１の先端部に、円筒を突出させた形状の開口部（流体出口）７６４が形成されている。そして流体容器７６０を流体容器装着部７７０に装着する際には、接続チューブ２５の端部を開口部７６４にはめ込むようにして、シリンジ７６１の内部から接続チューブ２５への流体の流路を形成する。

そして接続チューブ２５がピンチバルブ７５０に装着される。

ピンチバルブ７５０は、流体容器７６０と脈動発生部１００との間の流体の流路を開閉するバルブである。ピンチバルブ７５０は、接続チューブ２５の側面を両側から挟圧することで、流体の流路を閉塞させる。

ピンチバルブ７５０の開閉はポンプ制御部７１０により行われる。ポンプ制御部７１０がピンチバルブ７５０を開放すると、流体容器７６０と脈動発生部１００との間の流路が連通する。ポンプ制御部７１０がピンチバルブ７５０を閉塞すると、流体容器７６０と脈動発生部１００との間の流路が遮断する。

流体容器７６０を流体容器装着部７７０に装着した後に、ピンチバルブ７５０を開放した状態で、流体容器７６０のプランジャー７６２をシリンジ７６１内に押し込む方向（以下、押し込み方向とも記す）に移動させると、プランジャー７６２の上記押し込み方向側の先端に装着されている弾性力を有するゴム等の樹脂製のガスケット７６３の端面と、シリンジ７６１の内壁と、により囲まれる空間（以下、流体収容部７６５とも記す）の容積が減少し、この流体収容部７６５に充填されている流体がシリンジ７６１の先端部の開口部７６４から吐出される。そして開口部７６４から吐出された流体は、接続チューブ２５内に充填されるとともに、脈動発生部１００に供給される。

一方、流体容器７６０を流体容器装着部７７０に装着した後に、ピンチバルブ７５０を閉塞した状態で、流体容器７６０のプランジャー７６２を押し込み方向に移動させると、プランジャー７６２の先端に装着されているガスケット７６３とシリンジ７６１の内壁とに囲まれる流体収容部７６５の容積が減少し、この流体収容部７６５に充填されている流体の圧力を上昇させることができる。

プランジャー７６２の移動は、流体容器装着部７７０に流体容器７６０を装着した時にプランジャー７６２が摺動する方向（上記押し込み方向及び押し込み方向とは反対方向）に沿って、ポンプ制御部７１０がスライダー７２０を移動させることにより行われる。

具体的には、スライダー７２０は、上記プランジャー７６２の摺動方向に沿ってリニアガイド７４０に直線状に形成されているレール（不図示）に、スライダー７２０の台座部７２１を係合させるように、リニアガイド７４０に取り付けられており、そしてリニアガイド７４０が、ポンプ制御部７１０により駆動されるモーター７３０から伝達される動力を用いて、スライダー７２０の台座部７２１をレールに沿って移動させることによって、スライダー７２０は、上記プランジャー７６２の摺動方向に沿って移動する。

また図３に示すように、リニアガイド７４０の上記レールに沿って、第１リミットセンサー７４１、残量センサー７４２、ホームセンサー７４３、第２リミットセンサー７４４が設けられている。

これらの、第１リミットセンサー７４１、残量センサー７４２、ホームセンサー７４３、第２リミットセンサー７４４はいずれも、リニアガイド７４０の上記レール上を移動するスライダー７２０の位置を検出するセンサーであり、これらのセンサーにより検出された信号は、ポンプ制御部７１０に入力される。

ホームセンサー７４３は、リニアガイド７４０上におけるスライダー７２０の初期位置（以下、ホーム位置とも記す）を定めるために用いられるセンサーである。ホーム位置は、流体容器７６０の装着や交換等の作業を行う際に、スライダー７２０が保持される位置である。

残量センサー７４２は、スライダー７２０がホーム位置からプランジャー７６２の押し込み方向に移動した際に、流体容器７６０内の流体の残量が所定値以下になる際のスライダー７２０の位置（以下、残量位置とも記す）を検出するためのセンサーである。残量センサー７４２が設けられた残量位置までスライダー７２０が移動した場合には、オペレーター（術者あるいは補助者）に対して所定の警報が出力される。そしてオペレーターの判断により適切なタイミングで、現在使用中の流体容器７６０を、新たな流体容器７６０に交換する作業が行われる。あるいは、ポンプ７００（第１ポンプ７００ａ）と同様構成の予備の第２ポンプ７００ｂが用意されている場合には、脈動発生部１００への流体の供給が予備の第２ポンプ７００ｂから行われるように切り替える作業が行われる。

第１リミットセンサー７４１は、スライダー７２０がホーム位置からプランジャー７６２の押し込み方向に移動する際の移動可能範囲の限界位置（以下、第１限界位置とも記す）を示す。第１リミットセンサー７４１が設けられた第１限界位置までスライダー７２０が移動した場合には、流体容器７６０内の流体の残量は、スライダー７２０が上記残量位置にある時の残量よりもさらに少なく、オペレーターに対して所定の警報が出力される。そしてこの場合も、現在使用中の流体容器７６０を新たな流体容器７６０に交換する作業、あるいは予備の第２ポンプ７００ｂへの切り替え作業が行われる。

一方、第２リミットセンサー７４４は、スライダー７２０がホーム位置からプランジャー７６２を押し込む方向とは反対方向に移動する際の移動可能範囲の限界位置（以下、第２限界位置とも記す）を示す。第２リミットセンサー７４４が設けられた第２限界位置までスライダー７２０が移動した場合にも所定の警報が出力される。

なおスライダー７２０には、タッチセンサー７２３と圧力センサー（圧力検知部）７２２とが装着されている。

タッチセンサー７２３は、流体容器７６０のプランジャー７６２にスライダー７２０が接触しているか否かを検出するためのセンサーである。

また圧力センサー７２２は、シリンジ７６１の内壁とガスケット７６３とにより形成される流体収容部７６５内の流体の圧力、つまりスライダー７２０が流体収容部７６５を押圧する際の圧力を検出し、この圧力に応じたレベル（例えば電圧や電圧、周波数）の信号（検知信号）を出力するセンサーである。

ピンチバルブ７５０を閉めた状態でスライダー７２０を上記押し込み方向に移動させた場合には、流体収容部７６５内の流体の圧力は、スライダー７２０がプランジャー７６２に接触したのちは、スライダー７２０の押し込み量を増加させるにつれて上昇する。

一方、ピンチバルブ７５０を開けた状態でスライダー７２０を上記押し込み方向に移動させた場合には、スライダー７２０がプランジャー７６２に接触した後であっても、流体収容部７６５内の流体は、接続チューブ２５を通じて脈動発生部１００のノズル２１１から流出してしまうため、流体収容部７６５内の流体の圧力は、ある程度までは上昇するものの、スライダー７２０をそれ以上押し込み方向に移動させても上昇しない。

なお、タッチセンサー７２３及び圧力センサー７２２からの信号は、ポンプ制御部７１０に入力されている。

また、以下の説明において、スライダー７２０、モーター７３０及びリニアガイド７４０を、流体押圧部７３１と記す場合がある。流体押圧部７３１は、流体収容部７６５を押圧する方向に移動して、流体収容部７６５を押圧することにより流体容器７６０の開口部（流体出口）７６４から流体を流出させる。

次に、流体が充填された流体容器７６０を流体容器装着部７７０に新たに装着し、流体容器７６０内の流体を脈動発生部１００に供給し、脈動発生部１００から流体をパルス状に噴射可能な状態になるまでの準備動作について説明する。

まずオペレーターは、スライダーリリーススイッチ７８０を操作して、スライダーリリーススイッチ７８０のＯＮ信号をポンプ制御部７１０に入力する。そうするとポンプ制御部７１０は、スライダー７２０をホーム位置に移動させる。

そしてオペレーターは、事前に接続チューブ２５と接続しておいた流体容器７６０を流体容器装着部７７０に装着する。なおこの流体容器７６０のシリンジ７６１には既に流体が充填されている。

そしてオペレーターが接続チューブ２５をピンチバルブ７５０にセットした後に、ピンチバルブスイッチ７８５を操作してピンチバルブスイッチ７８５のＯＮ信号をポンプ制御部７１０に入力すると、ポンプ制御部７１０はピンチバルブ７５０を閉じる。

次にオペレーターは、スライダーセットスイッチ７８１を操作して、スライダーセットスイッチ７８１のＯＮ信号をポンプ制御部７１０に入力する。そうするとポンプ制御部７１０は、スライダー７２０を押し込み方向に移動させて、流体容器７６０内の流体収容部７６５に収容されている流体の圧力が、噴射強度切替スイッチ６２７によって設定された噴射強度に応じて定められる所定の目標圧力値になるように制御を開始する。

その後オペレーターによって送液レディスイッチ７８２が押されると、この送液レディスイッチ７８２のＯＮ信号がポンプ制御部７１０に入力され、流体収容部７６５内の流体の圧力が上記目標圧力値に対して規定の範囲内（以下、ラフウインドウとも記す）に入っている場合には、ポンプ制御部７１０は、ポンプ７００から脈動発生部１００への流体の送液を許可する送液可能状態となる。

そしてポンプ制御部７１０が送液可能状態である時に、オペレーターの操作によってプライミングスイッチ７８３のＯＮ信号がポンプ制御部７１０に入力されると、ポンプ制御部７１０はプライミング処理を開始する。プライミング処理は、流体容器７６０から接続チューブ２５、脈動発生部１００の流体噴射開口部２１２までの流体の流路内を流体で満たす処理である。

プライミング処理が開始されると、ポンプ制御部７１０は、ピンチバルブ７５０を開放するとともに、ピンチバルブ７５０の開放と同時あるいはほぼ同時のタイミング（例えば数ミリ秒ないし数十ミリ秒程度の時間差）で、スライダー７２０の押し込み方向への移動を開始する。スライダー７２０の移動は、流体容器７６０からの流体の単位時間あたりの送出量が一定になるような所定速度で行われる。プライミング処理は、プライミング処理に要する所定時間が経過するまで（あるいはスライダー７２０が所定距離だけ移動するまで）、あるいはオペレーターがプライミングスイッチ７８３を操作してＯＦＦ信号が入力されるまで行われる。

これにより、流体収容部７６５内の所定量の流体が、所定の流速（単位時間あたりの流体の吐出量）でポンプ７００から送出され、ピンチバルブ７５０から脈動発生部１００までの接続チューブ２５内を満たすとともに、脈動発生部１００の流体室５０１や流体噴射管２００等も満たす。なお、プライミング処理を始める前に接続チューブ２５内や脈動発生部１００内に存在していた空気は、接続チューブ２５や脈動発生部１００内に流体が流入するにつれて、脈動発生部１００のノズル２１１から大気に放出される。

なお、プライミング処理の際にスライダー７２０を移動させる上記所定速度、所定距離あるいは所定時間は、ポンプ制御部７１０内に事前に記憶されている。

このようにして、プライミング処理が完了する。

次に、オペレーターの操作によってフラッシングスイッチ６２８のＯＮ信号が駆動制御部６００に入力されると、駆動制御部６００及びポンプ制御部７１０は脱気処理を開始する。

脱気処理は、接続チューブ２５や脈動発生部１００内に残存している気泡を脈動発生部１００のノズル２１１から排出するための処理である。

脱気処理では、ポンプ制御部７１０は、ピンチバルブ７５０を開けた状態で、流体容器７６０からの流体の単位時間あたりの送出量が一定になるような所定速度で、スライダー７２０を押し込み方向に移動させて、流体を脈動発生部１００に供給する。また駆動制御部６００は、ポンプ７００による流体の吐出と連動して、脈動発生部１００の圧電素子４０１を駆動して、脈動発生部１００から流体を噴射する。これにより、接続チューブ２５や脈動発生部１００内に残存している気泡は、脈動発生部１００のノズル２１１から排出される。脱気処理は、所定時間が経過するまで（あるいはスライダー７２０が所定距離だけ移動するまで）、あるいはオペレーターがフラッシングスイッチ６２８を操作してＯＦＦ信号が入力されるまで行われる。

なお、脱気処理の際にスライダー７２０を移動させる上記所定速度や所定時間あるいは所定距離は、駆動制御部６００及びポンプ制御部７１０内に事前に記憶されている。

脱気処理が終了すると、ポンプ制御部７１０は、ピンチバルブ７５０を閉じるとともに、流体容器７６０の流体収容部７６５に収容されている流体の圧力を検知する。そしてこの圧力が、噴射強度に応じて定められる上記目標圧力値になるようにスライダー７２０の位置を調整する制御を行う。

その後、流体収容部７６５内の流体の圧力が目標圧力値に対して上記規定の範囲内（ラフウインドウ内）に入っている場合には、脈動発生部１００から流体をパルス状に噴射可能な状態になる。

この状態で術者の足によって脈動発生部起動スイッチ６２５が操作され、脈動発生部起動スイッチ６２５のＯＮ信号が駆動制御部６００に入力されると、ポンプ制御部７１０は、駆動制御部６００から送信される信号に従って、ピンチバルブ７５０を開くともに、ピンチバルブ７５０の開放と同時あるいはほぼ同時のタイミング（例えば数ミリ秒ないし数十ミリ秒程度の時間差）で、スライダー７２０を所定速度で押し込み方向に移動させて、脈動発生部１００への流体の供給を開始する。一方で駆動制御部６００は、圧電素子４０１の駆動を開始して、流体室５０１の容積を変化させて脈流を発生する。このようにして脈動発生部１００の先端のノズル２１１から流体がパルス状に高速噴射される。

その後、術者が足により脈動発生部起動スイッチ６２５を操作して、脈動発生部起動スイッチ６２５のＯＦＦ信号が駆動制御部６００に入力されると、駆動制御部６００は、圧電素子４０１の駆動を停止する。そしてポンプ制御部７１０は、駆動制御部６００から送信される信号に従って、スライダー７２０の移動を停止させるとともにピンチバルブ７５０を閉じる。このようにして脈動発生部１００からの流体の噴射が停止する。

またその他、本実施形態では、駆動制御部６００はポンプ７００と脈動発生部１００とから離間した位置に配設されているが、ポンプ７００と一体的に構成される形態としてもよい。

また、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脈動発生部１００である。従って、脈動発生部１００までの接続チューブ２５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２５は柔軟で薄いチューブであり、また、ポンプ７００からの流体の吐出圧力は、脈動発生部１００に送液可能な範囲で低圧にすることが好ましい。そのため、ポンプ７００の吐出圧力は概ね０．３気圧（０．０３ＭＰａ）以下に設定されている。

また、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２５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、ポンプ７００からの吐出圧力は低圧にしておくことが要求される。

＝＝脈動発生部＝＝
次に、本実施形態による脈動発生部１００の構造について説明する。

図４は、本実施形態に係る脈動発生部１００の構造を示す断面図である。図４において、脈動発生部１００には、流体の脈動を発生する脈動発生手段を含み、流体を吐出する流路としての接続流路２０１を有する流体噴射管２００が接続されている。

脈動発生部１００は、上ケース５００と下ケース３０１とをそれぞれ対向する面において接合され、４本の固定螺子３５０（図示は省略）によって螺着されている。下ケース３０１は、鍔部を有する筒状部材であって、一方の端部は底板３１１で密閉されている。この下ケース３０１の内部空間に圧電素子４０１が配設される。

圧電素子４０１は、積層型圧電素子であってアクチュエーターを構成する。圧電素子４０１の一方の端部は上板４１１を介してダイアフラム４００に、他方の端部は底板３１１の上面３１２に固着されている。

また、ダイアフラム４００は、円盤状の金属薄板からなり、下ケース３０１の凹部３０３内において周縁部が凹部３０３の底面に密着固着されている。容積変更手段としての圧電素子４０１に駆動信号を入力することで、圧電素子４０１の伸張、収縮に伴いダイアフラム４００を介して流体室５０１の容積を変更する。

ダイアフラム４００の上面には、中心部に開口部を有する円盤状の金属薄板からなる補強板４１０が積層配設される。

上ケース５００は、下ケース３０１と対向する面の中心部に凹部が形成され、この凹部とダイアフラム４００とから構成され流体が充填された状態の回転体形状が流体室５０１である。つまり、流体室５０１は、上ケース５００の凹部の封止面５０５と内周側壁５０１ａとダイアフラム４００によって囲まれた空間である。流体室５０１の略中央部には出口流路５１１が穿設されている。

出口流路５１１は、流体室５０１から上ケース５００の一方の端面から突設された出口流路管５１０の端部まで貫通されている。出口流路５１１の流体室５０１の封止面５０５との接続部は、流体抵抗を減ずるために滑らかに丸められている。

なお、以上説明した流体室５０１の形状は、本実施形態（図４参照）では、両端が封止された略円筒形状としているが、側面視して円錐形や台形、あるいは半球形状等でもよく、円筒形状に限定されない。例えば、出口流路５１１と封止面５０５との接続部を漏斗のような形状にすれば、後述する流体室５０１内の気泡を排出しやすくなる。

出口流路管５１０には流体噴射管２００が接続されている。流体噴射管２００には接続流路２０１が穿設されており、接続流路２０１の直径は出口流路５１１の直径より大きい。また、流体噴射管２００の管部の厚さは、流体の圧力脈動を吸収しない剛性を有する範囲に形成されている。

流体噴射管２００の先端部には、ノズル２１１が挿着されている。このノズル２１１には流体噴射開口部２１２が穿設されている。流体噴射開口部２１２の直径は、接続流路２０１の直径より小さい。

上ケース５００の側面には、ポンプ７００から流体を供給する接続チューブ２５を挿着する入口流路管（流体取入口）５０２が突設されており、入口流路管５０２に入口流路側の接続流路５０４が穿たれている。接続流路５０４は入口流路５０３に連通されている。入口流路５０３は、流体室５０１の封止面５０５の周縁部に溝状に形成され、流体室５０１に連通している。

上ケース５００と下ケース３０１との接合面において、ダイアフラム４００の外周方向の離間した位置には、下ケース３０１側にパッキンボックス３０４、上ケース５００側にパッキンボックス５０６が形成されており、パッキンボックス３０４、５０６にて形成される空間にリング状のパッキン４５０が装着されている。

ここで、上ケース５００と下ケース３０１とを組立てたとき、ダイアフラム４００の周縁部と補強板４１０の周縁部とは、上ケース５００の封止面５０５の周縁部と下ケース３０１の凹部３０３の底面によって密接されている。この際、パッキン４５０は上ケース５００と下ケース３０１によって押し圧されて、流体室５０１からの流体漏洩を防止している。

流体室５０１内は、流体吐出の際に３０気圧（３ＭＰａ）以上の高圧状態となり、ダイアフラム４００、補強板４１０、上ケース５００、下ケース３０１それぞれの接合部において流体が僅かに漏洩することが考えられるが、パッキン４５０によって漏洩を阻止している。

図４に示すようにパッキン４５０を配設すると、流体室５０１から高圧で漏洩してくる流体の圧力によってパッキン４５０が圧縮されるとともに、パッキン４５０がパッキンボックス３０４、５０６内の壁にさらに強く押圧されるので、流体の漏洩を一層確実に阻止することができる。このことから、駆動時において流体室５０１内の高い圧力上昇を維持することができる。

続いて、上ケース５００に形成される入口流路５０３について図面を参照してさらに詳しく説明する。

図５は、入口流路５０３の形態を示す平面図であり、上ケース５００を下ケース３０１との接合面側から視認した状態を表している。

図５において、入口流路５０３は、上ケース５００の封止面５０５の周縁部溝状に形成されている。

入口流路５０３は、一方の端部が流体室５０１に連通し、他方の端部が接続流路５０４に連通している。入口流路５０３と接続流路５０４との接続部には、流体溜り５０７が形成されている。そして、流体溜り５０７と入口流路５０３との接続部は滑らかに丸めることによって流体抵抗を減じている。

また、入口流路５０３は、流体室５０１の内周側壁５０１ａに対して略接線方向に向かって連通している。ポンプ７００（図１参照）から所定の圧力で供給される流体は、内周側壁５０１ａに沿って（図５中、矢印で示す方向）流動して流体室５０１に旋回流を発生する。旋回流は、旋回することによる遠心力で内周側壁５０１ａ側に押し付けられるとともに、流体室５０１内に含まれる気泡は旋回流の中心部に集中する。

そして、中心部に集められた気泡は、出口流路５１１から排除される。このことから、出口流路５１１は旋回流の中心近傍、つまり回転形状体の軸中心部に設けられることがより好ましい。

また図５に示すように、入口流路５０３は湾曲している。入口流路５０３は、湾曲せずに直線に沿って流体室５０１に連通するようにしてもよいが、湾曲させることにより流路長を長くし、狭いスペースの中で所望のイナータンス（イナータンスについては後述する）を得るようにしている。

なお、図５に示したように、ダイアフラム４００と入口流路５０３が形成されている封止面５０５の周縁部との間には、補強板４１０が配設されている。補強板４１０を設ける意味は、ダイアフラム４００の耐久性を向上することである。入口流路５０３の流体室５０１との接続部には切欠き状の接続開口部５０９が形成されるので、ダイアフラム４００が高い周波数で駆動されたときに、接続開口部５０９近傍において応力集中が生じて疲労破壊を発生することが考えられる。そこで、切欠き部がない連続した開口部を有している補強板４１０を配設することで、ダイアフラム４００に応力集中が発生しないようにしている。

また、上ケース５００の外周隅部には、４箇所の螺子孔５００ａが開設されており、この螺子孔位置において、上ケース５００と下ケース３０１とが螺合接合される。

なお、図示は省略するが、補強板４１０とダイアフラム４００とを接合し、一体に積層固着することができる。固着方法としては、接着剤を用いて貼着する方法としても良いし、固層拡散接合や溶接等の方法としてもよいが、補強板４１０とダイアフラム４００とが、接合面において密着されていることがより好ましい。

＝＝脈動発生部の動作＝＝
次に、本実施形態における脈動発生部１００の動作について図１〜図５を参照して説明する。本実施形態の脈動発生部１００による流体吐出は、入口流路５０３側のイナータンスＬ１（合成イナータンスＬ１と呼ぶことがある）と出口流路５１１側のイナータンスＬ２(合成イナータンスＬ２と呼ぶことがある）の差によって行われる。

＜イナータンス＞
まず、イナータンスについて説明する。

イナータンスＬは、流体の密度をρ、流路の断面積をＳ、流路の長さをｈとしたとき、Ｌ＝ρ×ｈ／Ｓで表される。流路の圧力差をΔＰ、流路を流れる流体の流量をＱとした場合に、イナータンスＬを用いて流路内の運動方程式を変形することで、ΔＰ＝Ｌ×ｄＱ／ｄｔという関係が導き出される。

つまり、イナータンスＬは、流量の時間変化に与える影響度合いを示しており、イナータンスＬが大きいほど流量の時間変化が少なく、イナータンスＬが小さいほど流量の時間変化が大きくなる。

また、複数の流路の並列接続や、複数の形状が異なる流路の直列接続に関する合成イナータンスは、個々の流路のイナータンスを電気回路におけるインダクタンスの並列接続、または直列接続と同様に合成して算出することができる。

なお、入口流路５０３側のイナータンスＬ１は、接続流路５０４の直径が入口流路５０３の直径に対して十分大きく設定されているので、イナータンスＬ１は、入口流路５０３の範囲において算出される。この際、ポンプ７００と入口流路５０３を接続する接続チューブ２５は柔軟性を有するため、イナータンスＬ１の算出から削除してもよい。

また、出口流路５１１側のイナータンスＬ２は、接続流路２０１の直径が出口流路５１１の直径よりもはるかに大きく、流体噴射管２００の管部（管壁）の厚さが薄いためイナータンスＬ２への影響は軽微である。従って、出口流路５１１側のイナータンスＬ２は出口流路５１１のイナータンスに置き換えてもよい。

なお、流体噴射管２００の管壁の厚さは、流体の圧力伝播には十分な剛性を有している。

そして、本実施形態では、入口流路５０３側のイナータンスＬ１が出口流路５１１側のイナータンスＬ２よりも大きくなるように、入口流路５０３の流路長及び断面積、出口流路５１１の流路長及び断面積が設定されている。

＜流体の噴射＞
次に、脈動発生部１００の動作について説明する。

ポンプ７００によって入口流路５０３には、所定圧力で流体が供給されている。その結果、圧電素子４０１が動作を行わない場合、ポンプ７００の吐出力と入口流路５０３側全体の流体抵抗値の差によって流体は流体室５０１内に流動する。

ここで、圧電素子４０１に駆動信号が入力され、急激に圧電素子４０１が伸張したとすると、流体室５０１内の圧力は、入口流路５０３側及び出口流路５１１側のイナータンスＬ１、Ｌ２が十分な大きさを有していれば急速に上昇して数十気圧に達する。

この流体室５０１内の圧力は、入口流路５０３に加えられていたポンプ７００による圧力よりはるかに大きいため、入口流路５０３側から流体室５０１内への流体の流入はその圧力によって減少し、出口流路５１１からの流出は増加する。

入口流路５０３のイナータンスＬ１は、出口流路５１１のイナータンスＬ２よりも大きいため、入口流路５０３から流体が流体室５０１へ流入する流量の減少量よりも、出口流路５１１から吐出される流体の増加量のほうが大きいため、接続流路２０１にパルス状の流体吐出、つまり、脈動流が発生する。この吐出の際の圧力変動が、流体噴射管２００内を伝播して、先端のノズル２１１の流体噴射開口部２１２から流体が噴射される。

ここで、ノズル２１１の流体噴射開口部２１２の直径は、出口流路５１１の直径よりも小さいので、流体は、さらに高圧、高速のパルス状の液滴として噴射される。

一方、流体室５０１内は、入口流路５０３からの流体流入量の減少と出口流路５１１からの流体流出の増加との相互作用で、圧力上昇直後に負圧状態となる。その結果、ポンプ７００の圧力と、流体室５０１内の負圧状態の双方によって所定時間経過後に、入口流路５０３の流体は圧電素子４０１の動作前と同様な速度で流体室５０１内に向かう流れが復帰する。

入口流路５０３内の流体の流動が復帰した後、圧電素子４０１の伸張があれば、ノズル２１１からの脈動流を継続して噴射することができる。

＜気泡の排除＞
続いて、流体室５０１内の気泡の排除動作について説明する。

上述したように、入口流路５０３は、流体室５０１の周囲を旋回しつつ流体室５０１に近づくような経路で流体室５０１に連通している。また出口流路５１１は、流体室５０１の略回転体形状の回転軸近傍に開設されている。

このため、入口流路５０３から流体室５０１に流入した流体は、流体室５０１内を内周側壁５０１ａに沿って旋回する。そして流体が遠心力により流体室５０１の内周側壁５０１ａ側に押し付けられ、流体に含まれる気泡が流体室５０１の中心部に集中する結果、気泡は出口流路５１１から排出される。

従って、圧電素子４０１による流体室５０１の微小な容積変化においても、気泡によって圧力変動が阻害されることなく、十分な圧力上昇が得られる。

本実施形態によれば、ポンプ７００により所定の圧力で入口流路５０３に流体が供給されるため、脈動発生部１００の駆動を停止した状態においても入口流路５０３及び流体室５０１に流体が供給されるため、呼び水動作をしなくても初期動作を開始することができる。

また、出口流路５１１の直径よりも縮小された流体噴射開口部２１２から流体を噴出するため、液圧を出口流路５１１内よりも高めることから、高速の流体噴射を可能にする。

さらに、流体噴射管２００が、流体室５０１から流動される流体の脈動を流体噴射開口部２１２に伝達し得る剛性を有しているので、脈動発生部１００からの流体の圧力伝播を妨げず、所望の脈動流を噴射することができるという効果を有する。

また、入口流路５０３のイナータンスを、出口流路５１１のイナータンスよりも大きく設定していることから、入口流路５０３から流体室５０１への流体の流入量の減少よりも大きい流出量の増加が出口流路５１１に発生し、流体噴射管２００内にパルス状の流体吐出を行うことができる。従って、入口流路５０３側に逆止弁を設けなくてもよく、脈動発生部１００の構造を簡素化できるとともに、内部の洗浄が容易になる他、逆止弁を用いることに起因する耐久性の不安を排除することができるという効果がある。

なお、入口流路５０３及び出口流路５１１双方のイナータンスを十分大きく設定することにより、流体室５０１の容積を急激に縮小すれば、流体室５０１内の圧力を急激に上昇させることができる。

また、容積変更手段としての圧電素子４０１とダイアフラム４００とを用いて脈動を発生させる構成とすることにより、脈動発生部１００の構造の簡素化と、それに伴う小型化を実現できる。また、流体室５０１の容積変化の最大周波数を１ＫＨｚ以上の高い周波数にすることができ、高速脈動流の噴射に最適である。

また、脈動発生部１００は、入口流路５０３により流体室５０１内の流体に旋回流を発生させることで、流体室５０１内の流体を遠心力により流体室５０１の外周方向に押しやり、旋回流の中心部、つまり、略回転体形状の軸近傍に流体に含まれる気泡を集中させ、略回転体形状の軸の近傍に設けられる出口流路５１１から気泡を排除することができる。このことから、流体室５０１内に気泡が滞留することによる圧力振幅の低下を防止することができ、脈動発生部１００の安定した駆動を継続することができる。

さらに、入口流路５０３を、流体室５０１の周囲を旋回しつつ流体室５０１に近づくような経路で流体室５０１に連通させるように形成していることから、流体を流体室５０１の内部で旋回させるための専用の構造を用いることなく旋回流を発生させることができる。

また、流体室５０１の封止面５０５の外周縁部に、溝形状の入口流路５０３を形成しているので、部品数を増やすことなく旋回流発生部としての入口流路５０３を形成することができる。

また、ダイアフラム４００の上面に補強板４１０を備えていることにより、ダイアフラム４００は補強板４１０の開口部外周を支点として駆動するため、応力集中が発生しにくく、ダイアフラム４００の耐久性を向上させることができる。

なお、補強板４１０のダイアフラム４００との接合面の角部を丸めておけば、一層、ダイアフラム４００の応力集中を緩和することができる。

また、補強板４１０とダイアフラム４００とを積層し、一体に固着すれば、脈動発生部１００の組立性を向上させることができる他、ダイアフラム４００の外周縁部の補強効果もある。

また、ポンプ７００から流体を供給する入口側の接続流路５０４と入口流路５０３との接続部に、流体を滞留する流体溜り５０７を設けているために、接続流路５０４のイナータンスが入口流路５０３に与える影響を抑制することができる。

さらに、上ケース５００と下ケース３０１との接合面において、ダイアフラム４００の外周方向離間した位置にリング状のパッキン４５０を備えているために、流体室５０１からの流体の漏洩を防止し、流体室５０１内の圧力低下を防止することができる。

＝＝流路の閉塞不可検知処理＝＝
上述した様に、本実施形態に係る流体噴射装置１は、流体収容部７６５内の流体の圧力が所定の目標圧力値になるように制御している。そして流体噴射装置１は、流体収容部７６５内の圧力が目標圧力値に対してラフウインドウの範囲内に入っている場合に、脈動発生部１００から流体をパルス状に噴射可能な状態としている。

ところが、接続チューブ２５がピンチバルブ７５０に装着されていない場合や、接続チューブ２５がピンチバルブ７５０から外れてしまった場合、あるいはピンチバルブ７５０が故障して接続チューブ２５を閉塞することができなくなってしまったような場合には、ポンプ制御部７１０が、流体収容部７６５内の圧力を目標圧力値に近づけるように制御しても、流体収容部７６５内の流体が脈動発生部１００の先端のノズル２１１から流出してしまうため、流体収容部７６５内の圧力が低下してしまう。

そのために本実施形態に係る流体噴射装置１は、以下に記載するような構成及び方法によって、流体の流路がピンチバルブ７５０によって閉塞できないことを検知する。

図６〜図１０を参照しながら、本実施形態に係る流体噴射装置１が行う、流路の閉塞不可の検知処理について具体的に説明する。

まず、図６を参照して、ポンプ制御部（押圧制御部）７１０の構成を説明する。

ポンプ制御部７１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７１１、メモリー７１２、ＡＤ（Analog/Digital）コンバーター７１３を有して構成されている。

ポンプ制御部７１０は、流体容器７６０の流体収容部７６５内の圧力に応じたレベルの検知信号を圧力センサー７２２から取り込んで、流体押圧部７３１を制御する。例えばポンプ制御部７１０は、スライダーセットスイッチ７８１のＯＮ信号が入力された場合には、流体押圧部７３１に所定の駆動信号（移動指令）を出力することでモーター７３０を駆動し、上記圧力が目標圧力値に近づくように制御する。流体押圧部７３１は、スライダー７２０、モーター７３０及びリニアガイド７４０を有して構成されている。

ＣＰＵ７１１は、ポンプ制御部７１０の全体の制御を司るもので、メモリー７１２に記憶される各種の動作を行うためのコードから構成されるプログラムを実行することにより、本実施形態に係る各種機能を実現する。

メモリー７１２は、上記プログラムの他、各種データーを記憶している。例えばメモリー７１２は、上記目標圧力値に相当するレベルを示す目標圧力値レベルデーターや、ラフウインドウの上限値に相当するレベルを示すラフウインドウ上限値レベルデーター、ラフウインドウの下限値に相当するレベルを示すラフウインドウ下限値レベルデーターを記憶している。

さらに、メモリー７１２は、後述するファインウインドウの上限値に相当するレベルを示すファインウインドウ上限値レベルデーター、ファインウインドウの下限値に相当するレベルを示すファインウインドウ下限値レベルデーターを記憶している。

ＡＤコンバーター７１３は、圧力センサー７２２から出力される検知信号が入力され、この検知信号のレベルを示すデーターを出力する。具体的には、圧力センサー７２２は、流体収容部７６５内の圧力を検知し、この圧力に応じたレベル（例えば電圧）の検知信号を出力しているが、ＡＤコンバーター７１３は、圧力センサー７２２から出力される検知信号のレベルを示す検知レベルデーター（例えば電圧値）を出力する。

ＣＰＵ７１１は、ＡＤコンバーター７１３から出力される検知レベルデーターを取り込んで、後述するように、メモリー７１２に記憶されている様々なデーターと比較する。

次に、本実施形態に係る流体噴射装置１による流路の閉塞不可の検知処理について、図７及び図８を参照しながら説明する。

図７は、ポンプ制御部７１０が流体収容部７６５内の圧力を、噴射強度切替スイッチ６２７によって設定された噴射強度に応じて定められる目標圧力値に近づけるように制御する際の一例を示す図である。

ここで、ポンプ制御部７１０は、例えば噴射強度と目標圧力値とを対応付けたテーブル（不図示）をメモリー７１２内に記憶しており、駆動制御部６００から通信ケーブル６４０を介して、噴射強度切替スイッチ６２７により設定された噴射強度を受信した際に、このテーブルを参照することによって、流体収容部７６５の目標圧力値を定める。

またポンプ制御部７１０は、例えば目標圧力値に対して第１所定値を加算した値をラフウインドウ上限値とし、第１所定値を減算した値をラフウインドウ下限値と定める。同様にポンプ制御部７１０は、例えば目標圧力値に対して、第１所定値よりも小さな第２所定値を加算した値をファインウインドウ上限値とし、第２所定値を減算した値をファインウインドウ下限値と定める。

このように、ファインウインドウもラフウインドウも、目標圧力値を基準として定められる圧力の範囲であるが、ファインウインドウのレンジは、ラフウインドウのレンジよりも狭い。

ラフウインドウは、術者の指定した噴射強度に対して、例えば、違和感を与えない程度の範囲で噴射強度を可変しうる圧力の範囲に定められる。

このため本実施形態に係る流体噴射装置１は、流体収容部７６５内の圧力がラフウインドウ内に入っている場合には、目標圧力値と一致していなくても、脈動発生部起動スイッチ６２５が操作された際に脈動発生部１００から流体の噴射を行う。このようにすることにより、例えば流体収容部７６５内の圧力調整の終了を待たずに噴射を開始することができるようになり、手術を迅速かつ円滑に行うことが可能になる。

また本実施形態に係る流体噴射装置１は、流体収容部７６５内の圧力がラフウインドウの上限値以上である場合には、脈動発生部起動スイッチ６２５が操作されたとしても脈動発生部１００から流体の噴射を行わない。これにより、術者の意図せぬ強い噴射がなされないようにすることが可能となる。

また本実施形態に係る流体噴射装置１は、流体収容部７６５内の圧力がラフウインドウの下限値以下である場合にも、脈動発生部起動スイッチ６２５が操作されたとしても脈動発生部１００から流体の噴射を行わないようにしている。このようにすれば、噴射強度が弱すぎて対象部位の切開や切除等を的確に行えないような無駄な噴射を防止することが可能となる。

また流体噴射装置１は、流体収容部７６５内の圧力を上記目標圧力値に近づけるように制御を行う際に、流体収容部７６５内の圧力が一旦目標圧力値に到達した後は、流体収容部７６５内の圧力が目標圧力値と異なっていても、ファインウインドウ内に入っている場合には、この圧力を目標圧力値に近づける制御を行わないようにしている。このようにすることで、例えば流体収容部７６５内の圧力と目標圧力値との差が、もはや噴射強度に影響がない程度の微差であるにもかかわらず、ポンプ制御部７１０がいつまでもスライダー７２０を移動させようとしてモーター７３０への駆動信号を出力し続けるようなことを防止している。

また流体噴射装置１は、流体収容部７６５内の圧力を上記目標圧力値に近づけるように制御を行う際に、流体収容部７６５内の圧力が一旦目標圧力値に到達した後は、流体収容部７６５内の圧力が、ラフウインドウには入っているがファインウインドウには入っていない場合には、ファインウインドウに入るように流体押圧部７３２を制御する。

なお以下の説明において、流体収容部７６５内の圧力がラフウインドウ内であるがファインウインドウ外である場合に、この圧力がファインウインドウに入るようにポンプ制御部７１０が流体押圧部７３２に対して行う制御を、微調整とも記す。

ポンプ制御部７１０は、微調整を行う場合は、スライダー７２０を微小な所定距離だけ移動させるような駆動信号（移動指令）を、単発的に流体押圧部７３１に出力する。ポンプ制御部７１０が微調整を行う場合に出力されるこの駆動信号には、スライダー７２０の移動距離を指定した距離情報が含まれている。そして流体押圧部７３１は、指定された移動距離だけスライダー７２０が移動するようにモーター７３０を駆動する。

ポンプ制御部７１０は、微調整の際には、上記駆動信号を出力した後、流体収容部７６５内の圧力がファインウインドウ内に入ったか否かを確認する。そしてポンプ制御部７１０は、流体収容部７６５内の圧力がファインウインドウ内に入っている場合には制御を終了し、ファインウインドウに入っていないか、ファインウインドウから外れた場合には、再びスライダー７２０を上記微小な所定距離だけ移動させる駆動信号を出力する。

図７に示す（Ａ）は、ポンプ制御部７１０がスライダー７２０を押し込み方向に移動させた際に、スライダー７２０がプランジャー７６２に当接し、流体収容部７６５内の圧力の上昇が始まった時点を示す。

図７（Ａ）の時点では、流体収容部７６５内の圧力はラフウインドウの範囲外であるため、ポンプ制御部７１０は、流体収容部７６５内の圧力を目標圧力値に一致させるように流体押圧部７３１を制御する。

以下の説明において、流体収容部７６５内の圧力がラフウインドウ外である場合に、この圧力を目標圧力値に一致させるようにポンプ制御部７１０が流体押圧部７３２に対して行う制御を、疎調整とも記す。

疎調整を行う場合は微調整と異なり、ポンプ制御部７１０は、流体収容部７６５内の圧力が目標圧力値と一致するまでスライダー７２０の移動を続けるように駆動信号を出力する。なお、ポンプ制御部７１０が疎調整を行う時に出力される駆動信号には、スライダー７２０を微小な所定距離だけ移動させるような移動距離を指定する距離情報は含まれていない。

図７（Ｂ）に示すように、流体収容部７６５内の圧力は、ポンプ制御部７１０が疎調整を行うことにより、目標圧力値に近づいていく。

流体収容部７６５内の圧力がファインウインドウの下限値に到達した後（図７の（Ｃ））、目標圧力値に達すると（図７の（Ｄ））、ポンプ制御部７１０は、スライダー７２０の押し込み方向への移動停止を指示する。そしてスライダー７２０が停止する（図７の（Ｅ））。

続いてポンプ制御部７１０は、流体収容部７６５内の圧力を、ファインウインドウの上限値及び下限値、ラフウインドウの上限値及び下限値とそれぞれ比較する。

具体的には、ポンプ制御部７１０は、ＡＤコンバーター７１３から出力される検知レベルデーターを、ラフウインドウ上限値レベルデーター、ラフウインドウ下限値レベルデーター、ファインウインドウ上限値レベルデーター、ファインウインドウ下限値レベルデーターと比較する。

図７（Ｅ）に示すように、流体収容部７６５内の圧力がファインウインドウの下限値を超え、かつ、ファインウインドウの上限値未満である場合には、ポンプ制御部７１０は流体収容部７６５内の圧力を目標圧力値に近づける制御を行わず、スライダー７２０を停止したままにしておく。

ところが、流体収容部７６５内の圧力は、プランジャー７６２の先端に装着されているガスケット７６３が弾力性を有するために、スライダー７２０の停止後もしばらくの間、ガスケット７６３の収縮が安定するまで低下する。

そのため、図７の（Ｆ）に示すように流体収容部７６５内の圧力は低下を始める。そして流体収容部７６５内の圧力がファインウインドウの下限値以下になると、ポンプ制御部７１０は、流体収容部７６５内の圧力がファインウインドウ内に入るように、微調整を始める。つまりポンプ制御部７１０は、スライダー７２０を微小な所定距離だけ移動させるような駆動信号（移動指令）を、単発的に流体押圧部７３１に出力する（図７の（Ｇ））。

そうすると流体収容部７６５内の圧力は上昇するが（図７の（Ｈ））、ガスケット７６３が収縮するために、再び低下する（図７の（Ｉ））。そして流体収容部７６５内の圧力がファインウインドウの下限値以下になると、再度ポンプ制御部７１０は微調整を行う（図７の（Ｊ））。

このような処理を繰り返し行っているうちに（図７の（Ｆ）〜（Ｐ））ガスケット７６３の収縮が安定してくるが、図７に示す例では、流体収容部７６５内の圧力がファインウインドウ内に入ってから（図７の（Ｃ））、ファインウインドウから外れなくなるまで（図７の（Ｑ））の間に、微調整のためにスライダー７２０を移動させる駆動信号（移動指令）が５回出力されている（図７の（Ｇ）（Ｊ）（Ｌ）（Ｎ）（Ｐ））。

また、ガスケット７６３の収縮が安定してくるにつれて、徐々に微調整の間隔は長くなり（図７の（Ｇ）（Ｊ）（Ｌ）（Ｎ）（Ｐ））、最終的に流体収容部７６５内の圧力がファインウインドウの下限値以下にならない状態で安定する（図７の（Ｑ））。

つまり、ガスケット７６３の収縮が安定してくるにつれて、スライダー７２０の移動速度は徐々に低下し、流体収容部７６５内の圧力がファインウインドウの下限値以下にならない状態で安定すると停止する。

ここでスライダー７２０の移動速度は、ポンプ制御部７１０から単位時間ｔ内に出力される一つ以上の駆動信号（移動指令）に含まれる距離情報の合計値により算出することができる。

具体的には、ポンプ制御部７１０は、図７にｔ１、ｔ２…ｔｎで示すように、スライダー７２０の移動速度を算出するタイミングを所定時間ごとにずらしながら、過去単位時間ｔの間に出力された駆動信号に含まれる距離情報の合計値を繰り返し算出することで、スライダー７２０の移動速度を求める。

ポンプ制御部７１０は、流体収容部７６５内の圧力がファインウインドウ内に入った時点から（つまり、流体収容部７６５内の圧力と目標圧力値との差が第２所定値未満になった時点から（図７の（Ｃ）））スライダー７２０の移動速度の算出を開始するため、スライダー７２０の移動速度が最初に算出されるのは、さらに単位時間ｔが経過した後（図７の（Ｒ））である。

その後、ポンプ制御部７１０は、上記所定時間ごとに、順次、過去単位時間ｔ内における駆動信号に含まれる距離情報の合計値を、スライダー７２０の移動速度として算出する。

たとえば、微調整時に１回の駆動信号で指定されるスライダー７２０の移動距離が一定距離aである場合には、図７に示す期間ｔ１におけるスライダー７２０の移動速度は４×ａ／ｔとなる。同様に、期間ｔ２におけるスライダー７２０の移動速度は３×ａ／ｔ、期間ｔｎにおけるスライダー７２０の移動速度は２×ａ／ｔとなる。

なお、スライダー７２０の移動速度の算出に用いる単位時間ｔは一定であるので、単位時間ｔ内におけるスライダー７２０の移動距離の合計値そのものを移動速度として用いてもよい。この場合、具体的には、期間ｔ１におけるスライダー７２０の移動速度は４×ａとなる。同様に、期間ｔ２におけるスライダー７２０の移動速度は３×ａ、期間ｔｎにおけるスライダー７２０の移動速度は２×ａとなる。

いずれにしても、スライダー７２０の移動速度は、ガスケット７６３の収縮が安定してくるにつれて徐々に低下する。

このため、ポンプ制御部７１０は、流体収容部７６５内の圧力と目標圧力値との差が第２所定値未満になった時点（図７の（Ｃ））から所定時間（Ｔ）が経過した後（図７の（Ｓ））のスライダー７２０の移動速度が所定速度以上であるか否かによって、ピンチバルブ７５０による流路の閉塞がなされているか否かを判定することができる。

本実施形態に係るポンプ制御部７１０は、所定時間（Ｔ）が経過した後のスライダー７２０の移動速度が所定速度以上である場合には、ピンチバルブ７５０による流路の閉塞がなされていないと判定する。

なお、上記所定時間ｔ内にポンプ制御部７１０から駆動信号（移動指令）が全く出力されない場合には、距離情報の合計値はゼロと算出される。

次に、接続チューブ２５がピンチバルブ７５０に装着されていない状態で、ポンプ制御部７１０が流体収容部７６５内の圧力を目標圧力値に近づけるように制御する際の様子を図８に示す。

この場合は、流体収容部７６５内の圧力が目標圧力値に到達してスライダー７２０の移動が停止した後に、ガスケット７６３の収縮によって流体収容部７６５内の圧力が低下する点は、図７に示した場合と同様であるが、接続チューブ２５がピンチバルブ７５０によって狭圧されていないため、流体収容部７６５内の流体が脈動発生部１００のノズル２１１から流出し続ける。

そのため、流体収容部７６５内の圧力は、接続チューブ２５がピンチバルブ７５０に装着されている場合と比べて、より早くファインウインドウの下限値以下に低下する。また流体収容部７６５内の圧力をファインウインドウ内に入れるためにポンプ制御部７１０が微調整を行って、スライダー７２０を所定距離だけ移動させたとしても、流体収容部７６５内の圧力上昇量は、接続チューブ２５がピンチバルブ７５０に装着されている場合と比べて少ない。

そして、ガスケット７６３の収縮が安定した後もなお、流体収容部７６５内の流体はノズル２１１から流出を続けるため、図８に示すように、ポンプ制御部７１０は、微調整をより高頻度かつ継続的に行うことになる。

そのため、接続チューブ２５がピンチバルブ７５０に装着されていない場合には、単位時間ｔ内におけるスライダー７２０の移動速度は、接続チューブ２５がピンチバルブ７５０に装着されている場合と比較して大きな値となり、しかも、時間が経過しても低下量が少ない。

接続チューブ２５がピンチバルブ７５０に装着されている場合と、装着されていない場合と、におけるスライダー７２０の移動速度の時間変化の様子を、図９に示す。

図９に示すように、流体収容部７６５内の圧力と目標圧力値との差が第２所定値未満になった時点（Ｃ）からさらに単位時間ｔが経過した時点（Ｒ）から、スライダー７２０の移動速度が順次算出される。

そして、接続チューブ２５がピンチバルブ７５０に正しく装着されている場合には、時間の経過とともにスライダー７２０の移動速度が徐々に低下し、流体収容部７６５内の圧力と目標圧力値との差が第２所定値未満になった時点（Ｃ）から所定時間Ｔが経過した時点（Ｓ）における移動速度（Ｕ）は、判定値（所定速度）よりも小さくなっている。

一方、接続チューブ２５がピンチバルブ７５０に装着されていない場合には、時間の経過とともにスライダー７２０の移動速度は徐々に低下するものの、流体収容部７６５内の圧力と目標圧力値との差が第２所定値未満になった時点（Ｃ）から所定時間Ｔが経過した時点（Ｓ）における移動速度（Ｖ）は、判定値（所定速度）以上である。

このようにして、本実施形態に係る流体噴射装置１は、流体収容部７６５内の圧力と目標圧力値との差が第２所定値未満になった時点（Ｃ）から所定時間（Ｔ）が経過した後のスライダー７２０の移動速度が所定速度以上である場合には、ピンチバルブ７５０による流路の閉塞がなされていないと判定する。

このようにして、流体噴射装置１は、流体の流路がピンチバルブ７５０によって閉塞できないことを検知することができる。

また例えば、途中でピンチバルブ７５０から接続チューブ２５が外れてしまう場合もあるが、本実施形態に係る流体噴射装置１はこのような場合も検出することができる。

この場合、接続チューブ２５がピンチバルブ７５０から外れると、流体収容部７６５内の流体がノズル２１１から漏えいを始める。そのため、接続チューブ２５がピンチバルブ７５０から外れた時点（図９の（Ｗ））から、スライダー７２０の移動速度が上昇を始める。

そしてスライダー７２０の移動速度が判定値を超えるた時点で（図９の（Ｘ））、ポンプ制御部７１０は、ピンチバルブ７５０による流路の閉塞がなされていないと判定する。

このため、ポンプ制御部７１０は、流体収容部７６５内の圧力と目標圧力値との差が第２所定値未満になった時点（Ｃ）から所定時間Ｔが経過した時点（Ｓ）におけるスライダー７２０の移動速度を所定速度と比較した結果と、その後の任意の時点におけるスライダー７２０の移動速度を所定速度と比較した結果と、を組み合わせることによって、接続チューブ２５が途中でピンチバルブ７５０から外れたか否かを検知することができる。

具体的には、流体収容部７６５内の圧力と目標圧力値との差が第２所定値未満になった時点（Ｃ）から所定時間Ｔが経過した時点（Ｓ）におけるスライダー７２０の移動速度は所定速度未満であったが、その後の時点でスライダー７２０の移動速度が所定速度以上になった場合には、ポンプ制御部７１０は、接続チューブ２５が途中でピンチバルブ７５０から外れたか否かを検知する。

図１０は、ＣＰＵ７１１によって行われる、接続チューブ２５内の流路がピンチバルブ７５０によって閉塞できないことを検知する際の処理の流れを示すフローチャートである。

まずＣＰＵ７１１は、流体収容部７６５内の圧力がファインウインドウ内であるか否かを判定する（S1000）。流体収容部７６５内の圧力がファインウインドウの上限値未満、かつ下限値を超えている場合には、ＣＰＵ７１０は流体収容部７６５内の圧力はファインウインドウ内であると判定する。

流体収容部７６５内の圧力がファインウインドウ内である場合には、ＣＰＵ７１１は、スライダー７２０の移動速度の計測を開始する（S1010）。

そして所定時間Ｔが経過したら（S1020）、ＣＰＵ７１１は、スライダー７２０の移動速度を判定値と比較する（S1030）。

スライダー７２０の移動速度が判定値未満である場合には、ＣＰＵ７１１は、接続チューブ２５内の流路がピンチバルブ７５０によって閉塞されていると判定する。

そしてＣＰＵ７１１は、流体収容部７６５内の圧力制御が終了するまで、スライダー７２０の移動速度の監視を続ける（S1130、S1040）。流体収容部７６５内の圧力制御は、上述したように、例えば術者によって脈動発生部起動スイッチ６２５が操作され、脈動発生部１００から流体の噴射を行うときに終了する。

一方、S1030においてスライダー７２０の移動速度が判定値以上である場合には（S1030）、ＣＰＵ７１１は、接続チューブ２５内の流路がピンチバルブ７５０によって閉塞されていないと判定する。

そしてこの場合、ＣＰＵ７１１は、スライダー７２０を停止させるための駆動信号を押圧制御部７３１に出力して、スライダー７２０を停止させる（S1050）。

このようにすることによって、脈動発生部１００のノズル２１１からの流体の漏えいを停止することが可能となる。

またＣＰＵ７１１は、その旨を示す所定の警報を出力する（S1060）。例えばＣＰＵ７１１は、スピーカー７９０から所定の警報音を吹鳴する。このように、所定の警報を出力することによって、接続チューブ２５がピンチバルブ７５０によって狭圧されていないことをいち早く術者に知らせることが可能となる。

以上、本実施形態に係る流体噴射装置１について説明したが、本実施形態に係る流体噴射装置１によれば、流体の流路がピンチバルブ７５０によって閉塞できないことを検知することが可能となる。より具体的には、流体噴射装置１は、例えば接続チューブ２５がそもそもピンチバルブ７５０に装着されていない場合や、接続チューブ２５がピンチバルブ７５０から外れてしまった場合、あるいはピンチバルブ７５０が故障して接続チューブ２５を閉塞することができなくなってしまったような場合を検知することが可能となる。

これによって、流体噴射装置１の利便性を向上させるとともに、安全性も向上させることが可能となる。

なお上記実施形態では、ポンプ制御部７１０が微調整を行う際に、単位時間ｔ内に流体押圧部７３１に出力される駆動信号に含まれる距離情報を合計することによって、スライダー７２０の移動速度を算出する場合を例に流体噴射装置１を説明したが、モーター７３０の回転を検出するエンコーダーを用いることによってスライダー７２０の移動距離を求め、単位時間ｔ内の移動距離を合計からスライダー７２０の移動速度を算出するようにしてもよい。

また上記実施形態では、流体収容部７６５内の圧力と目標圧力値との差が所定値（ファインウインドウの幅を規定する第２所定値を例示）未満になった時点（図７の（Ｃ））から所定時間Ｔが経過した時点（図７の（Ｓ））におけるスライダー７２０の移動速度を所定速度と比較する場合を例に説明したが、この所定値は任意の値に定めることが可能であり、例えば所定値を０として、流体収容部７６５内の圧力が目標圧力値を超えた時点（図７の（Ｄ））から所定時間Ｔが経過した時点におけるスライダー７２０の移動速度を所定速度と比較するようにしてもよい。

なお上述した実施の形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。

１流体噴射装置、２５接続チューブ、２６三方活栓、１００脈動発生部、２００流体噴射管、２０１接続流路、２１１ノズル、４００ダイアフラム、４０１圧電素子、５０１流体室、５０２入口流路管、５０３入口流路、５０４接続流路、５１０出口流路管、５１１出口流路、６００駆動制御部、６２５脈動発生部起動スイッチ、６２７噴射強度切替スイッチ、６２８フラッシングスイッチ、６３０制御ケーブル、６４０通信ケーブル、７００ポンプ、７１０ポンプ制御部、７１１ＣＰＵ、７１２メモリー、７１３ＡＤコンバーター、７２０スライダー、７２１台座部、７２２圧力センサー、７２３タッチセンサー、７３０モーター、７３１流体押圧部、７４０リニアガイド、７５０ピンチバルブ、７６０流体容器、７６１シリンジ、７６２プランジャー、７６３ガスケット、７６４開口部、７６５流体収容部、７７０流体容器装着部

Claims (4)

1. 流体を収容する流体収容部と、前記流体収容部に形成される流体出口と、を有する流体容器と、
   移動指令に従って前記流体収容部を押圧する方向に移動して、前記流体収容部を押圧することにより前記流体出口から前記流体を流出させる流体押圧部と、
   一端が前記流体出口に接続される接続配管と、
   前記接続配管の他端が接続される流体取入口を有し、前記流体取入口から取り入れた前記流体をパルス状に噴射する流体噴射部と、
   前記流体収容部内の圧力を検知する圧力検知部と、
   前記接続配管内の前記流体の流路を開閉する流路開閉部と、
   前記流路開閉部に前記流路を閉塞させた状態で、前記流体押圧部に前記移動指令を出力し、前記流体収容部内の前記圧力を所定の目標圧力値に近づけるように制御する押圧制御部と、
   前記流体押圧部の移動速度を取得する移動速度取得部と、
   前記流体収容部内の前記圧力と、前記目標圧力値と、の差が所定値未満になってから所定時間が経過した後の前記流体押圧部の前記移動速度が所定速度以上である場合には、前記流路開閉部による前記流路の閉塞がなされていないと判定する流路判定部と、
   を備えることを特徴とする流体噴射装置。
2. 請求項１に記載の流体噴射装置であって、
   前記押圧制御部が出力する前記移動指令には、前記流体押圧部の移動距離を指定した距離情報が含まれ、
   前記移動速度取得部は、前記押圧制御部から単位時間内に出力される一つ以上の前記移動指令に含まれる前記距離情報の合計値を、前記流体押圧部の前記移動速度として算出する
   ことを特徴とする流体噴射装置。
3. 請求項１または２に記載の流体噴射装置であって、
   前記押圧制御部は、前記流路開閉部による前記流路の閉塞がなされていないと判定された場合には、前記流体押圧部を停止させる
   ことを特徴とする流体噴射装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の流体噴射装置であって、
   前記流路判定部は、前記流路開閉部による前記流路の閉塞がなされていないと判定した場合には、所定の警報を出力する
   ことを特徴とする流体噴射装置。

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