流體噴射裝置及醫(yī)療設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種噴射流體的流體噴射裝置以及醫(yī)療設(shè)備。上述流體噴射裝置包括：噴射流體的噴射管、連通至噴射管的流體室、可使流體室的容積產(chǎn)生變化的壓電元件、控制對(duì)壓電元件施加的驅(qū)動(dòng)電壓的控制部、以規(guī)定的流量對(duì)流體室供給流體的流體供給部。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓的可設(shè)定的最大頻率為fmax（Hz），在對(duì)壓電元件施加驅(qū)動(dòng)電壓的可設(shè)定的最大值并使壓電元件驅(qū)動(dòng)時(shí)的流體室的容積的變化量為V1（ml）時(shí)，流體供給部將以超過V1×fmax（ml/s）的規(guī)定流量供給流體。
【專利說明】流體噴射裝置及醫(yī)療設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及流體噴射裝置以及使用該流體噴射裝置的醫(yī)療設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]作為使噴射出的流體接觸患部生物體組織進(jìn)行治療的醫(yī)療設(shè)備，已知有例如專利文獻(xiàn)I中記述的流體噴射裝置。專利文獻(xiàn)I中記述的流體噴射裝置通過驅(qū)動(dòng)壓電元件使流體室的容積增加或減少，從而從噴射管中噴射出脈動(dòng)流(脈沖流)。
[0003]由于流體噴射裝置可作為例如醫(yī)療用的手術(shù)刀，因此，要求具有穩(wěn)定的使用感。而且，要求能夠抑制由于供給流體噴射裝置的流體不足而導(dǎo)致不噴射適當(dāng)?shù)拿}動(dòng)流的情況。此外，還要求能夠抑制由于患部被供給流體噴射裝置中過剩的流體而出現(xiàn)流體滯留的現(xiàn)象。
[0004]此外，原有技術(shù)的流體噴射裝置需要更小的尺寸、更低的成本、節(jié)約資源、易于制造、提高可使用性等。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:特開2008-82202


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]鑒于存在上述問題，本發(fā)明通過如下方式，可解決上述課題中的至少一部分。
[0009](I)根據(jù)本發(fā)明的一方式，本發(fā)明提供一種噴射流體的流體噴射裝置。這種流體噴射裝置包括:噴射上述流體的噴射管、連通至上述噴射管的流體室、以規(guī)定的流量對(duì)上述流體室供給上述流體的流體供給部、使上述流體室中的流體從上述噴射管中噴射出的脈動(dòng)發(fā)生部、控制上述脈動(dòng)發(fā)生部的動(dòng)作并使流體周期性地從上述噴射管中噴射出的控制部，上述控制部噴射流體的最大頻率為fmax (Hz)0
[0010]在上述控制部使上述脈動(dòng)發(fā)生部動(dòng)作時(shí)，上述流體室的容積的變化量為Vl(ml)的情況下，上述流體供給部將以超過VlXfmax (ml/s)的上述規(guī)定流量提供上述流體。根據(jù)該方式的流體噴射裝置，可在抑制驅(qū)動(dòng)脈動(dòng)發(fā)生部時(shí)的流體室中的流體不足的同時(shí)，以規(guī)定的流量提供流體，因此，從噴射管噴射出的流體的流量穩(wěn)定，從而可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的使用感。
[0011](2)在上述方式的流體噴射裝置中，上述流體供給部能夠以不足V1X2.0Xfmax(ml/s)的上述規(guī)定流量提供上述流體。根據(jù)這種方式的流體噴射裝置，可抑制過剩的流體被提供給流體室。
[0012](3)在上述方式的流體噴射裝置中，當(dāng)Vl (ml)體積的流體通過上述脈動(dòng)發(fā)生部的一次驅(qū)動(dòng)被從上述噴射開口部噴射出時(shí)，當(dāng)由于流體的慣性效應(yīng)而與Vl (ml)體積的上述流體一起從上述噴射開口部噴射出的流體體積是V2 (ml)時(shí)，上述流體供給部能夠以超過(V1+V2) Xfmax (ml/s)的上述規(guī)定流量提供上述流體。根據(jù)這種流體噴射裝置,可向流體室提供考慮到了流體的慣性效應(yīng)的合適流量的流體。
[0013](4)在上述方式的流體噴射裝置中，上述V2也可以是Vl X0.007。根據(jù)這種方式的流體噴射裝置，可向流體室提供考慮到了流體的慣性效應(yīng)的合適流量的流體。
[0014](5)—種使用上述方式的流體噴射裝置的醫(yī)療設(shè)備。根據(jù)這種方式，可提供可靠性聞的醫(yī)療設(shè)備。
[0015]上述本發(fā)明的各方式所具有的多種構(gòu)成要素并非全部都是必須的，為了解決上述問題中的一部分或全部，或者，為了實(shí)現(xiàn)本說明書記載的效果中的一部分或全部，對(duì)上述多種構(gòu)成要素的一部分構(gòu)成要素，可適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行變更、刪除、與其它新的構(gòu)成要素切換、以及刪除限定內(nèi)容的一部分。而且，為了解決上述問題中的一部分或全部，或者，為了實(shí)現(xiàn)本說明書記載的效果中的一部分或全部，也可將上述本發(fā)明的一方式中包含的技術(shù)特征的一部分或全部與上述本發(fā)明的其它方式中包含的技術(shù)特征的一部分或全部組合起來，作為本發(fā)明的獨(dú)立的一種方式。
[0016]例如，本發(fā)明的一方式可被實(shí)現(xiàn)為包括噴射管、流體室、壓電元件、控制部、流體供給部等5個(gè)要素中的一個(gè)以上的要素的裝置。即、這種裝置既可具有噴射管，也可不具有噴射管。并且，裝置既可具有流體室，也可沒有流體室。并且，裝置既可具有壓電元件，也可沒有壓電元件。并且，裝置既可具有控制部，也可沒有控制部。并且，裝置既可具有流體供給部，也可以沒有流體供給部。噴射管例如可被構(gòu)成為具有噴射上述流體的開口部的噴射管。流體室例如可被構(gòu)成為連通至上述噴射管的流體室。壓電元件例如可被構(gòu)成為可使上述流體室的容積變化的壓電元件?？刂撇坷缈杀粯?gòu)成為控制對(duì)上述壓電元件施加驅(qū)動(dòng)電壓的控制部。流體供給部例如可被構(gòu)成為以規(guī)定流量對(duì)上述流體室提供上述流體的流體供給部。具體而言，流體供給部中，上述驅(qū)動(dòng)電壓的最大頻率是fmaX(Hz)，當(dāng)對(duì)上述壓電元件施加上述驅(qū)動(dòng)電壓的最大值并使上述壓電元件驅(qū)動(dòng)時(shí)的上述流體室的容積的變化量為Vl(ml)時(shí),流體供給部可被構(gòu)成為以超過Vl X fmax (ml/s)的上述規(guī)定流量提供上述流體的流體供給部。這種裝置可實(shí)現(xiàn)作為例如噴射流體的流體噴射裝置，也可實(shí)現(xiàn)作為噴射流體的流體噴射裝置以外的其它裝置。根據(jù)這種方式，可解決裝置更小、成本更低、節(jié)約資源、易于制造、提高可使用性等各種問題中的至少一個(gè)問題。噴射上述流體的流體噴射裝置的各種方式的技術(shù)特征中的一部分或全部，均可適用于該裝置。
[0017]本發(fā)明也可通過裝置以外的各種方式來實(shí)現(xiàn)。例如，能夠以噴射流體的方法或流體噴射裝置的制造方法等方式來實(shí)現(xiàn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是示出作為本發(fā)明的一實(shí)施方式的流體噴射裝置的構(gòu)成的說明圖。
[0019]圖2是示出手持件的內(nèi)部構(gòu)成的一部分放大后的截面圖。
[0020]圖3是示出施加在壓電元件上的驅(qū)動(dòng)電壓的波形的一個(gè)例子的說明圖。
[0021]圖4是示出驅(qū)動(dòng)電壓的波形與隔膜的變形的狀態(tài)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的說明圖。
[0022]圖5的(A)、圖5的(B)是示意性地示出流體室的容積的變化的說明圖。
[0023]圖6是示意性地示出從流體噴射管中噴射出大于排除體積的量的流體的狀態(tài)的說明圖。
[0024]圖7是示出脈動(dòng)流噴射瞬間的連續(xù)照片的說明圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]下面，按照實(shí)施方式、實(shí)驗(yàn)例及變形例的順序，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0026]A.實(shí)施方式:
[0027]圖1是示出作為本發(fā)明的一實(shí)施方式的流體噴射裝置100的構(gòu)成的說明圖。
[0028]本實(shí)施方式的流體噴射裝置100是被用于醫(yī)療機(jī)構(gòu)的醫(yī)療設(shè)備，通過對(duì)作為患者的患部的生物體組織噴射流體，而具有作為將患部切開或切除等治療的手術(shù)刀的作用。
[0029]流體噴射裝置100包括流體容器10、流體供給機(jī)構(gòu)12、手持件14、控制部16、以及腳踏開關(guān)18。流體容器10和流體供給機(jī)構(gòu)12之間通過連接管19a連接，流體供給機(jī)構(gòu)12和手持件14之間通過連接管19b連接。本實(shí)施方式中，連接管19a、19b由樹脂形成。
[0030]流體容器10中容納有生理鹽水作為提供給手持件14的流體。然而，作為生理鹽水的替代 ，流體容器10中也可容納例如純水或藥液等即使噴射在生物體組織上也無害的其它流體。
[0031]流體供給機(jī)構(gòu)12通過連接管19a、19b，將流體容器10中容納的流體供給手持件14。本實(shí)施方式使用泵作為流體供給機(jī)構(gòu)12。而且，如后所述，本實(shí)施方式中，流體供給機(jī)構(gòu)12以規(guī)定的流量提供流體給手持件14。
[0032]手持件14是由手術(shù)醫(yī)生手持操作的器具，包括:流體噴射管20、脈動(dòng)發(fā)生部22、箱體24及條件切換部26。流體通過連接管19b供給脈動(dòng)發(fā)生部22。當(dāng)由控制部16通過電壓施加電纜17a向脈動(dòng)發(fā)生部22施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，脈動(dòng)發(fā)生部17a即對(duì)所供給的流體施加脈動(dòng)。被施加了脈動(dòng)的流體從流體噴射管20的前端的開口部20a高速噴射出。手術(shù)醫(yī)生通過把從手持件14噴射出的被施加了脈動(dòng)的流體對(duì)準(zhǔn)作為患者的患部的生物體組織，可進(jìn)行例如患部的切開或切除等治療。另外，下述內(nèi)容中，也將被施加了脈動(dòng)的流體稱為脈動(dòng)流或脈沖流。
[0033]條件切換部26是手術(shù)醫(yī)生用于切換對(duì)脈動(dòng)發(fā)生部22施加的驅(qū)動(dòng)電壓的大小和頻率的操作部。本實(shí)施方式采用撥號(hào)式選擇裝置作為條件切換部26，手術(shù)醫(yī)生從預(yù)訂的驅(qū)動(dòng)電壓的大小和頻率，選擇用于治療的驅(qū)動(dòng)電壓的大小和頻率。
[0034]當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓的大小改變時(shí)，脈動(dòng)流的大小和流勢(strength)會(huì)改變；當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓的頻率改變時(shí)，脈動(dòng)流的發(fā)生頻率也會(huì)改變。本實(shí)施方式中，可設(shè)定的驅(qū)動(dòng)電壓的大小和可設(shè)定的驅(qū)動(dòng)電壓的頻率如下:
[0035]可設(shè)定的驅(qū)動(dòng)電壓的大小:0V~100V
[0036]可設(shè)定的驅(qū)動(dòng)電壓的頻率:100Hz~400Hz
[0037]即、本實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)電壓可設(shè)定的最大值Emax為100V,驅(qū)動(dòng)電壓可設(shè)定的最大頻率fmax為400Hz。
[0038]控制部16在通過控制電纜17b從條件切換部26接收和驅(qū)動(dòng)電壓的大小及頻率相關(guān)的信息的同時(shí)，通過電壓施加電纜17a向脈動(dòng)發(fā)生部22施加滿足條件切換部26指定的條件的驅(qū)動(dòng)電壓。而且，控制部16通過控制電纜17c控制流體供給機(jī)構(gòu)12的起動(dòng)和停止。
[0039]腳踏開關(guān)18是手術(shù)醫(yī)生用腳操作的開關(guān)，通過控制電纜17d連接到控制部16。當(dāng)手術(shù)醫(yī)生接通腳踏開關(guān)18時(shí)，控制部16即在指示開始對(duì)流體供給機(jī)構(gòu)12供給流體的同時(shí)，對(duì)脈動(dòng)發(fā)生部22施加驅(qū)動(dòng)電壓。然后，被施加了脈動(dòng)的流體從手持件14的流體噴射管20的前端的開口部20a高速噴射出。
[0040]圖2是示出手持件14的內(nèi)部構(gòu)成的一部分放大后的截面圖。手持件14的箱體24的內(nèi)部設(shè)置有對(duì)由流體供給機(jī)構(gòu)12供給的流體施加脈動(dòng)的脈動(dòng)發(fā)生部22。脈動(dòng)發(fā)生部22包括壓電元件30、隔膜32、第一殼體34、第二殼體36及第三殼體38。
[0041]在脈動(dòng)發(fā)生部22的內(nèi)部，由入口流路40、流體室42、出口流路44形成為使流體供給機(jī)構(gòu)12供給的流體通過的流路。本實(shí)施方式中，入口流路40和出口流路44形成在第一殼體34上，流體室42形成在第一殼體34和隔膜32之間。入口流路40連接有連接管19b，出口流路44連接有流體噴射管20。
[0042]隔膜32是圓盤形的金屬薄板，其外周部分被夾在第一殼體34和第二殼體36之間并被固定住。
[0043]壓電元件30是通過由控制部16施加的驅(qū)動(dòng)電壓工作的致動(dòng)器。壓電元件30通過使在隔膜32和第一殼體34之間形成的流體室42的容積變化，而改變流體室42中的流體的壓力。本實(shí)施方式中，壓電元件30是層疊型壓電元件，一端固定于隔膜32，另一端固定于第三殼體38。
[0044]如果施加在壓電元件30上的驅(qū)動(dòng)電壓增大，則壓電元件30會(huì)伸長，隔膜32會(huì)被壓電元件30按壓而向流體室42 —側(cè)彎曲。如果隔膜32向流體室42 —側(cè)彎曲，則流體室42的容積會(huì)減小，流體室42中的流體會(huì)被壓出流體室42。本實(shí)施方式中，出口流路44的內(nèi)徑比入口流路40的內(nèi)徑更大。
[0045]也就是說，出口流路44的慣性(inertance)比入口流路40的慣性更小，因此,流體室42中的流體通過出口流路44而被壓出流體室42。
[0046]另一方面，如果施加在壓電元件30上的驅(qū)動(dòng)電壓減小，則壓電元件30會(huì)縮小，流體室42的容積增大，流體從入口流路40被供至流體室42。
[0047]由于施加在壓電元件30上的驅(qū)動(dòng)電壓是以高頻率(例如400Hz)重復(fù)進(jìn)行接通(最大電壓)和關(guān)斷(0V)，因此，流體室42的容積也反復(fù)進(jìn)行擴(kuò)大和縮小，從而對(duì)流體施加脈動(dòng)。從流體室42壓出的流體被從流體噴射管20的前端噴嘴20a (開口部20a)噴射出。
[0048]圖3是示出對(duì)壓電元件30施加的驅(qū)動(dòng)電壓的波形的一個(gè)例子的說明圖。在圖3中，橫軸表示時(shí)間，縱軸表示驅(qū)動(dòng)電壓。驅(qū)動(dòng)電壓的波形的一個(gè)周期由電壓增大的上升期間、電壓減小的下降期間、以及不施加電壓的休止期間構(gòu)成。
[0049]本實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)電壓的上升期間的波形是在正電壓方向上偏移且相位偏移一90度的SIN波形的1/2周期的波形。驅(qū)動(dòng)電壓的下降期間的波形是在正電壓方向上偏移且相位偏移十90度的SIN波形的1/2周期的波形。而且，下降期間的SIN波形的周期比上升期間的SIN波形的周期更大。
[0050]本實(shí)施方式中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓的大小由于條件切換部26而改變時(shí)，圖3所示的波形的最大值也會(huì)改變。而且，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓的頻率由于條件切換部26而改變時(shí)，上升期間和下降期間的波形不變，而休止期間的長度會(huì)改變。
[0051]圖4是示出驅(qū)動(dòng)電壓的波形和隔膜32的變形狀態(tài)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的說明圖。另外，在圖4中，壓電元件30和隔膜32之間設(shè)置有加固部件51。在休止期間(a)，由于未施加驅(qū)動(dòng)電壓，壓電元件30不會(huì)伸長，隔膜32不會(huì)彎曲。在上升期間(b)，由于驅(qū)動(dòng)電壓增大，壓電元件30伸長，隔膜32向流體室42 —側(cè)彎曲，流體室42的容積減小。
[0052]在(C)所示的定時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)電壓為最大，因此，壓電元件30的長度也變成最大，流體室42的容積變成最小。在下降期間(d)由于驅(qū)動(dòng)電壓減小，壓電元件30開始恢復(fù)原有大小，流體室42的容積也開始恢復(fù)原有大小。在休止期間(e)，由于未施加驅(qū)動(dòng)電壓，壓電元件30恢復(fù)至原有大小，流體室42的容積也恢復(fù)至原有大小。通過重復(fù)(a)至(e)所示的一系列動(dòng)作，流體室42中的流體被壓出至流體噴射管20中。
[0053]圖5的(A)、圖5的(B)是示意性地示出流體室42的容積變化的說明圖。其中，圖5的(A)示出了未對(duì)壓電元件30施加驅(qū)動(dòng)電壓，而流體室42的容積為最大的狀態(tài)。圖5的(B)示出了對(duì)壓電元件30施加的驅(qū)動(dòng)電壓最大，而流體室42的容積為最小的狀態(tài)。而且，圖5的(B)中畫陰影線的區(qū)域R表示在驅(qū)動(dòng)電壓的一個(gè)周期的期間中變化的流體室42的容積。即、區(qū)域R表示驅(qū)動(dòng)電壓的一個(gè)周期的期間中從流體室42排除的流體的體積。在本說明書中，將驅(qū)動(dòng)電壓的一個(gè)周期的期間中從流體室42排除的流體的體積稱為排除體積。在圖5的(A)、圖5的(B)所示的示意圖中，排除體積通過流體室42的截面積與壓電元件30所伸長的長度的乘積求得。
[0054]本實(shí)施方式中，把可通過條件切換部26設(shè)定的最大的驅(qū)動(dòng)電壓Emax使壓電元件30驅(qū)動(dòng)時(shí)的排除體積定義為Vl (ml)。而且，把可通過條件切換部26設(shè)定的最大的頻率定義為fmax (Hz)。于是，當(dāng)根據(jù)最大的驅(qū)動(dòng)電壓Emax及最大的頻率fmax使壓電元件30驅(qū)動(dòng)時(shí)，一秒鐘內(nèi)從流體室42壓出的流體的體積Vf (ml)如下所示:
[0055]Vf = VlXfmax
[0056]然而，實(shí)際上，在驅(qū)動(dòng)電壓的一個(gè)周期的期間內(nèi)，相比排除體積VI，有更多的流體作為脈動(dòng)流從流體噴射管20中噴射出。下面，對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行說明。
[0057]圖6是示意性地示出從流體噴射管20中噴射出超過排除體積Vl的量的流體的狀態(tài)的說明圖。如圖6所示，一旦壓電元件30驅(qū)動(dòng)，液滴狀的脈動(dòng)流從流體噴射管20中噴射出，條紋狀(streak-like)的液滴即緊連著噴射的液滴而從流體噴射管20中排出。這是由于流體的慣性效應(yīng)，流體噴射管20中的流體被拉到噴射的液滴上的緣故。其結(jié)果是，當(dāng)由最大驅(qū)動(dòng)電壓Emax和最大頻率fmax驅(qū)動(dòng)壓電元件30時(shí),超過上述排除體積Vl的體積的流體即作為脈動(dòng)流從流體噴射管20中噴射出。
[0058]因此，如果流體供給機(jī)構(gòu)12以Vf (ml/s)的流量進(jìn)行對(duì)流體室42的流體供給，當(dāng)由最大驅(qū)動(dòng)電壓Emax和最大頻率fmax驅(qū)動(dòng)壓電元件30時(shí)，流體會(huì)不足，從而不能噴射合適的脈動(dòng)流。
[0059]因此，本實(shí)施方式中，流體供給機(jī)構(gòu)12以超過Vf(ml/s)的規(guī)定流量供給流體。因此，即使在由最大驅(qū)動(dòng)電壓Emax和最大頻率fmax驅(qū)動(dòng)壓電元件30的情況下,也能夠抑制流體不足。
[0060]具體而言，當(dāng)由于壓電元件30的一次驅(qū)動(dòng)而使Vl(ml)體積的流體從流體室42被壓出時(shí)，由于流體的慣性效應(yīng)，假定和Vl (ml)體積的流體(液滴)共同被噴射出的流體(條紋狀的液滴)的體積為V2 (ml)。這時(shí)，本實(shí)施方式的流體供給機(jī)構(gòu)12以大于等于(VI +V2) Xfmax (ml/s)的規(guī)定流量供給流體。通過這種方式,可向流體室42供給考慮到因流體的慣性效應(yīng)而噴射出的流體的合適流量的流體，并可抑制流體不足。
[0061]而且，本實(shí)施方式中，即使在驅(qū)動(dòng)電壓的大小和頻率被條件切換部26改變的情況下，也可以超過Vf (ml/s)的規(guī)定流量供給流體。因此，即使在驅(qū)動(dòng)電壓小、或驅(qū)動(dòng)電壓的頻率小的情況下，由于從流體噴射管20中噴射出的流體流量為規(guī)定的量，因此，也能夠?qū)κ褂昧黧w噴射裝置100的手術(shù)醫(yī)生提供穩(wěn)定的使用感。另外，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓改變?yōu)樾〉闹担蚋淖優(yōu)樾〉念l率時(shí)，被過度供給的流體會(huì)作為不伴有脈動(dòng)的連續(xù)流而從流體噴射管20中排出。
[0062]而且，已經(jīng)證實(shí):因流體的慣性效應(yīng)而噴射出的流體(條紋狀的液滴)的體積V2比排除體積Vl更小。因此，通過壓電元件30的一次驅(qū)動(dòng)而被作為脈動(dòng)流噴射出的流體的體積(VI +V2)不足Vl X 2.0。因此，本實(shí)施方式的流體供給機(jī)構(gòu)12以不足Vl X 2.0 X fmax(ml/s)的規(guī)定流量將流體供給流體室42。因此，根據(jù)本實(shí)施方式，過剩的流體被供給流體室42的現(xiàn)象可得到抑制，因此，可抑制從流體噴射管20過量地排出不伴有脈動(dòng)的連續(xù)流。結(jié)果是，可降低所使用的流體的量，同時(shí)降低滯留在治療對(duì)象身上的流體的量，并確保良好的手術(shù)視野。
[0063]如此地，根據(jù)本實(shí)施方式，由于以超過Vf (ml/s)的規(guī)定流量供給流體，因此，即使在由最大驅(qū)動(dòng)電壓Emax和最大頻率fmax驅(qū)動(dòng)壓電元件30的情況下,也能夠抑制流體室42中的流體不足，同時(shí)對(duì)使用流體噴射裝置100的手術(shù)醫(yī)生提供穩(wěn)定的使用感。
[0064]另外， 在實(shí)際的流體供給機(jī)構(gòu)12中，即使是在以“規(guī)定”流量供給流體的情況下，要精確地保持規(guī)定流量是很困難的，有時(shí)會(huì)發(fā)生±10%的變化。因此，本說明書中的“規(guī)定”，也包含伴隨±10%的變化的情況。并且，由于流體供給機(jī)構(gòu)12是滾柱泵或柱塞泵等，因此，即使是在伴隨流量的瞬間變化的情況下，只要在宏觀的時(shí)間周期中平均的流量為規(guī)定的流量，則不會(huì)損害本發(fā)明的效果。
[0065]B.實(shí)驗(yàn)例
[0066]在本實(shí)驗(yàn)例中，一面改變由流體供給機(jī)構(gòu)12提供的流體的供給流量，一面觀察從流體噴射管20中噴射出的脈動(dòng)流，并求出流體的合適的供給流量。然后，討論因流體的慣性效應(yīng)而噴射出的流體(條紋狀的液滴)的體積V2相對(duì)排除體積Vl占比多少。另外，所謂流體的供給流量為合適的狀態(tài)，是指在噴射出合適的脈動(dòng)流的同時(shí)，在脈動(dòng)流和脈動(dòng)流之間未出現(xiàn)不需要的連續(xù)流的狀態(tài)。
[0067]不需要連續(xù)流的原因在于，連續(xù)流僅由流體供給機(jī)構(gòu)12產(chǎn)生的壓力壓出，因此，對(duì)患部的切開或切除等幾乎沒有幫助。而且，如果出現(xiàn)連續(xù)流，殘留在患部的流體將會(huì)增多，手術(shù)視野會(huì)變狹窄。
[0068]本實(shí)驗(yàn)例的條件如下所示:
[0069]最大驅(qū)動(dòng)電壓Emax:100V
[0070]最大頻率fmax:400Hz
[0071]被施加最大驅(qū)動(dòng)電壓Emax時(shí)壓電元件的最大位移:10μπι
[0072]流體室的直徑:6mm
[0073]流體室的截面積:2.83 X 10 — 5m2
[0074]根據(jù)以上條件，排除體積Vl如下所示:
[0075]排除體積Vl:2.83 X 10 _ 1V
[0076]并且，每分鐘的排除體積如下式(I)所示:
[0077]Vl X fmax X 60=6.79ml/分…(I)
[0078]圖7是示出脈動(dòng)流噴射瞬間的連續(xù)照片的說明圖。圖7示出了流體的供給流量少、合適、以及多的情況。如圖7所示，當(dāng)流體的供給流量少時(shí)，由于在流體被填充到流體噴射管20中之前，流體噴射管20中的流體會(huì)被壓出，因此，噴射出的脈動(dòng)流將減弱。另一方面，當(dāng)流體的供給流量多時(shí)，在即將發(fā)生脈動(dòng)流之前，會(huì)發(fā)生連續(xù)流，因而從該連續(xù)流的后面產(chǎn)生了速度很快的脈動(dòng)流。另外，由于流體噴射管20中的流體被瞬間壓出，因此，脈動(dòng)流的速度比連續(xù)流的速度快。
[0079]當(dāng)流體的供給流量正合適時(shí)，不會(huì)發(fā)生不需要的連續(xù)流，而是間歇地發(fā)生脈動(dòng)流。具體而言，在流體被填充到流體噴射管20中之后，流體噴射管20中的流體被瞬間壓出，從而發(fā)生激烈的脈動(dòng)流。然后，在流體再次被填充到流體噴射管20中之時(shí)，不會(huì)發(fā)生不需要的連續(xù)流，而在流體被填充到流體噴射管20中之后，再次發(fā)生了脈動(dòng)流。
[0080]通過上述實(shí)驗(yàn)可知，流體的合適的供給流量為6.84ml/分鐘。
[0081]因此，得到下式(2):
[0082](VI + V2) XfmaxX60=6.84ml/ 分鐘…(2)
[0083]由式(2)減去式(1)，得到下式(3):
[0084]V2XfmaxX60=0.05ml/分鐘…(3)
[0085]由式(I)和式(3)推導(dǎo)V2和Vl之間的關(guān)系，得到下式(4):
[0086]V2=V1X0.007— (4)
[0087]由上述可知， 本實(shí)驗(yàn)例的條件中，由于流體的慣性效應(yīng)而噴射的流體(條紋狀的液滴)的體積V2為排除體積Vl的0.007倍左右。但是，Vl和V2的比會(huì)因流體噴射裝置100的構(gòu)成和流體的性質(zhì)而異。因此，Vl和V2的比優(yōu)選根據(jù)流體噴射裝置100的構(gòu)成和流體的性質(zhì)，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)定。
[0088]C.變形例:
[0089]另外，本說明并不僅限于上述實(shí)施方式或?qū)嵤├?，只要不脫離權(quán)利要求范圍所記載的宗旨，可以有其他各種實(shí)施方式，例如，也可進(jìn)行如下變形。
[0090]變形例1:
[0091]在上述實(shí)施方式中，流體噴射裝置100作為醫(yī)療設(shè)備使用。而在變形例中，流體噴射裝置100也可以作為醫(yī)療設(shè)備以外的其它裝置使用。例如，流體噴射裝置100也可用作通過將所噴射的流體對(duì)準(zhǔn)對(duì)象物，從而除去對(duì)象物的污垢的清潔裝置；或者用作利用噴射的流體來描繪文字和圖畫的描繪裝置。
[0092]變形例2:
[0093]在上述實(shí)施方式中，使用液體作為從流體噴射裝置100中噴射出的流體。而在變形例中，也可使用氣體作為從流體噴射裝置100中噴射出的流體。
[0094]變形例3:
[0095]在上述實(shí)施方式中，可設(shè)定的驅(qū)動(dòng)電壓的大小范圍為OV~100V，可設(shè)定的驅(qū)動(dòng)電壓的頻率范圍為10Hz~400Hz。而另一方面，在變形例中，可設(shè)定的驅(qū)動(dòng)電壓的大小范圍和可設(shè)定的驅(qū)動(dòng)電壓的頻率范圍也可以是上述以外的范圍。例如，可設(shè)定的驅(qū)動(dòng)電壓的頻率范圍也可以是10Hz~1000Hz。
[0096]變形例4:
[0097]在上述實(shí)施方式中，排除體積Vl可根據(jù)流體室42的截面積和壓電元件30的最大位移之間的乘積求得。然而，嚴(yán)格地說，排除體積Vl優(yōu)選等于實(shí)際流體室42的容積的變量。因此，當(dāng)例如壓電元件30伸長，流體室42的內(nèi)部壓力增高時(shí)，優(yōu)選也應(yīng)考慮由于該壓力導(dǎo)致壓電元件30發(fā)生彈性變形而收縮的部分。而且，優(yōu)選也應(yīng)考慮隔膜32變形時(shí)的形狀。而且，如果已知壓電元件30的壓電常數(shù)，那么，也可以根據(jù)壓電常數(shù)和驅(qū)動(dòng)電壓求得壓電元件30的位移。
[0098]變形例5:
[0099]上述實(shí)施方式采用一種結(jié)構(gòu)，即:當(dāng)施加在壓電元件30上的驅(qū)動(dòng)電壓增大時(shí)，流體室42的容積減小。而另一方面，變形例可采用這樣的結(jié)構(gòu)，即:當(dāng)施加在壓電元件30上的驅(qū)動(dòng)電壓增大時(shí)，流體室42的容積增大。
[0100]變形例6:
[0101]上述實(shí)施方式中，條件切換部26設(shè)置在手持件14中。而在變形例中，條件切換部26也可以設(shè)置在手持件14以外的其它位置上。例如，條件切換部26也可以設(shè)置在控制部16上。
[0102]變形例7:
[0103]上述實(shí)施方式中，使用壓電元件作為脈動(dòng)發(fā)生部22。而在變形例7中，也可使用氣泡發(fā)生裝置作為脈動(dòng)發(fā)生部。氣泡發(fā)生裝置也可以使用例如加熱器和激光照射裝置等。作為氣泡發(fā)生裝置，只要是加熱流體室內(nèi)的流體并使氣泡發(fā)生，并通過所發(fā)生的氣泡的膨脹噴射流體室內(nèi)的流體的裝置，均可使用。
[0104]這種情況下，控制部控制氣泡發(fā)生裝置并使其周期性地產(chǎn)生氣泡，控制部通過氣泡發(fā)生裝置產(chǎn)生氣泡的最大頻率為fmaX(Hz)，當(dāng)使通過氣泡發(fā)生裝置產(chǎn)生的氣泡為最大時(shí)的上述流體室的容積的變化量為Vl (ml)時(shí),流體供給部也可以超過VlXfmax (ml/s)的上述規(guī)定流量供給上述流體。
[0105]變形例7:
[0106]在上述實(shí)施方式中，也可利用硬件實(shí)現(xiàn)通過軟件實(shí)現(xiàn)的功能中的一部分，或者也可利用軟件實(shí)現(xiàn)通過硬件實(shí)現(xiàn)的功能中的一部分。
[0107]本發(fā)明不僅限于上述實(shí)施方式、實(shí)施例及變形例，只要不脫離權(quán)利范圍的宗旨，可以有各種構(gòu)成。例如，為了解決上述問題中的一部分或全部問題，或者為了達(dá)到上述效果中的一部分或全部效果，對(duì)應(yīng)于
【發(fā)明內(nèi)容】
中記載的各方式中的技術(shù)特征的實(shí)施方式、實(shí)施例及變形例中的技術(shù)特征可適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行替代、組合。而且，只要其技術(shù)特征沒有作為本說明書中必須的內(nèi)容被說明，可適當(dāng)?shù)貏h除。
[0108]符號(hào)說明
[0109]10、流體容器12、流體供給機(jī)構(gòu)
[0110]14、手持件16、控制部
[0111]17a、電壓施加電纜 17b、控制電纜
[0112]17c、控制電纜17d、控制電纜
[0113]18、腳踏開關(guān)19a、連接管
[0114]19b、連接管20、流體噴射管
[0115]20a、噴嘴(開口部) 22、脈動(dòng)發(fā)生部
[0116]24、箱體26、條件切換部
[0117]30、壓電元件32、隔膜
[0118]34、第一殼體36、第二殼體
[0119]38、第三殼體40、入口流路
[0120]42、流體室44、出口流路
[0121]51、加固部件。
【權(quán)利要求】
1.一種噴射流體的流體噴射裝置，包括: 噴射管，其噴射所述流體； 流體室，其連通至所述噴射管； 流體供給部，其以規(guī)定流量對(duì)所述流體室供給所述流體； 脈動(dòng)發(fā)生部，其使所述流體室內(nèi)的流體從所述噴射管噴射出； 以及 控制部，其控制所述脈動(dòng)發(fā)生部的動(dòng)作以使流體周期性地從所述噴射管噴射出， 當(dāng)所述控制部使流體噴射的最大頻率為fmax，所述控制部使所述脈動(dòng)發(fā)生部動(dòng)作時(shí)的所述流體室的容積的變化量為Vl時(shí)，所述流體供給部以超過VlXfmax的所述規(guī)定流量供給所述流體， 其中，所述fmax的單位是Hz,所述Vl的單位是ml,所述Vl Xfmax的單位是ml/s。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置，其中，所述流體供給部以不足VlX 2.0 X fmax的所述規(guī)定流量供給所述流體。
3.根據(jù)權(quán)利要 求1或2所述的流體噴射裝置，其中，當(dāng)Vl體積的流體通過所述脈動(dòng)發(fā)生部的一次驅(qū)動(dòng)從所述噴射開口部噴射出時(shí)，若由于流體的慣性效應(yīng)與Vl體積的所述流體一起從所述噴射開口部噴射出的流體體積是V2時(shí)，所述流體供給部以大于等于(V1+V2) Xfmax的所述規(guī)定流量供給所述流體,其中,所述V2的單位是ml。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的流體噴射裝置，其中， 所述 V2 是 V1X0.007。
5.一種使用了權(quán)利要求1至權(quán)利要求4中任一項(xiàng)所述的流體噴射裝置的醫(yī)療設(shè)備。
【文檔編號(hào)】A61B17/32GK104068914SQ201410120713
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月28日
【發(fā)明者】小島英揮, 關(guān)野博一 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社