CN104856744A - 流体喷射装置以及医疗设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供在刚开始喷射后便能喷射适当力量的脉动流的流体喷射装置以及医疗设备。喷射流体的流体喷射装置具备：喷射管，具有喷射流体的开口部；流体室，与喷射管连通，且内部收容有流体；气泡产生单元，使流体室内的上述流体内产生气泡；供给流路，与流体室连通；开关单元，设置于供给流路，进行供给流路的开启和关闭；流体供给部，对流体加压，以经由供给流路向流体室供给流体；以及驱动控制部，控制气泡产生单元的驱动。驱动控制部控制为在开关单元开启供给流路之后，通过气泡产生单元产生气泡。

Description

流体喷射装置以及医疗设备

技术领域

本发明涉及流体喷射装置以及医疗设备。

背景技术

作为使喷射的流体碰触患部来进行治疗的医疗设备，例如已知有专利文献1所述的设备。在专利文献1所述的流体喷射装置中，通过驱动容积变化单元来使流体室的容积增加或减少，并使脉动流(脉冲流)从喷射管喷射。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-82202

发明内容

发明要解决的技术问题

流体喷射装置由于例如作为医用手术刀使用，因此，要求脉动流的强度(力量(勢い))稳定。尤其是，为了提高手术医生的使用感，希望从开始喷射之后立即喷射合适力量的脉动流。

除此之外，对于现有的流体喷射装置，期待其小型、低成本、节省资源、便于制造以及更容易使用等。

用于解决技术问题的方案

本发明为了解决上述技术问题的至少一部分而完成，能够作为以下方式来实现。

(1)根据本发明的一个方式，提供喷射流体的流体喷射装置。该流体喷射装置具备：喷射管，具有喷射所述流体的开口部；流体室，与所述喷射管连通，并在内部收容有所述流体；气泡产生单元，在所述流体室内的所述流体内产生气泡；供给流路，与所述流体室连通；开关单元，设置于所述供给流路，进行所述供给流路的开启和关闭；流体供给部，对所述流体加压，以经由所述供给流路向所述流体室供给所述流体；以及驱动控制部，控制所述气泡产生单元的驱动。所述驱动控制部进行控制，以使在通过所述开关单元开启所述供给流路之后，通过所述气泡产生单元产生气泡。在通过开关单元刚开启供给流路后，从供给流路供给的流体压力暂时升高，流体室的压力也暂时升高。根据这种方式的流体喷射装置，当开关单元开启供给流路时，气泡产生单元不产生气泡。因此，可以在流体室内的流体压力暂时升高的状态下，抑制气泡产生单元产生气泡。其结果，从刚开始喷射后便可喷射适当力量的脉动流。

(2)在上述方式的流体喷射装置中，所述驱动控制部也可以进行控制，以使在通过所述开关单元开启所述供给流路之后，向所述气泡产生单元施加驱动电压。根据这种方式的流体喷射装置，在开始向流体室供给流体之后施加驱动电压，使气泡产生单元开始驱动，因此，可以抑制在流体室的流体不足的状态下使气泡产生单元驱动。

(3)在上述方式的流体喷射装置中，所述驱动控制部也可以进行控制，以使在从所述开关单元开启所述供给流路起经过了规定时间之后，向所述气泡产生单元施加驱动电压。在从开启供给流路起经过了规定时间之后，暂时升高的流体室的压力下降，并基本稳定在恒定值。根据这种方式的流体喷射装置，在从开启供给流路起经过了规定时间之后施加驱动电压，使气泡产生单元开始驱动，因此，从刚开始喷射后便可喷射适当力量的脉动流。

(4)在上述方式的流体喷射装置中，所述供给流路也可以包括具有弹性的管路，所述开关单元也可以包括通过从外侧按压所述具有弹性的管路而使所述供给流路封闭的夹管阀。根据这种方式的流体喷射装置，开关单元不接触管路内的流体即可进行供给流路的开启和关闭，因此，可以提高流体的卫生性。

(5)一种医疗设备，使用了上述方式的流体喷射装置。根据这种方式，可以提供可靠性高的医疗设备。

上述本发明的各方式所具有的多个构成成分并不是全部都是必须的成分，为了解决上述问题的一部分或全部、或者达到本说明书中记载的效果的一部分或全部，对于所述多个构成成分中的一部分构成成分，可以适当进行其变更、删除、与新的其它构成成分的替换、删除限定内容的一部分。此外，为了解决上述问题的一部分或全部、或者达到本说明书中记载的效果的一部分或全部，可以将上述本发明的一方式中所包含的一部分或全部技术特征与上述本发明的其它方式中所包含的一部分或全部技术特征组合而作为本发明的独立的一个方式。

例如，本发明的一方式可以作为具备喷射管、流体室、气泡产生单元、供给流路、开关单元、流体供给部以及驱动控制部这七个成分中的一个以上的成分的装置而实现。即，该装置可以具有、也可以不具有喷射管。另外，装置可以具有、也可以不具有流体室。另外，装置可以具有、也可以不具有气泡产生单元。另外，装置可以具有、也可以不具有供给流路。另外，装置可以具有、也可以不具有开关单元。另外，装置可以具有、也可以不具有流体供给部。另外，装置可以具有、也可以不具有驱动控制部。喷射管例如也可以构成为具有喷射上述流体的开口部的喷射管。流体室例如也可以构成为与上述喷射管连通并将上述流体收容在内部的流体室。气泡产生单元例如也可以构成为在上述流体室内的上述流体内产生气泡的气泡产生单元。供给流路例如也可以构成为与上述流体室连通的供给流路。开关单元例如也可以构成为设置在上述供给流路上以进行上述供给流路的开启和关闭的开关单元。流体供给部例如也可以构成为对上述流体进行加压以通过上述供给流路向上述流体室供给上述流体的流体供给部。驱动控制部例如也可以构成为进行控制，以在通过所述开关单元开启所述供给流路之后，通过所述气泡产生单元产生气泡的驱动控制部。这样的装置例如可以作为喷射流体的流体喷射装置实现，但也可以作为喷射流体的流体喷射装置以外的其它装置实现。根据这样的方式，可以解决装置的小型化、低成本化、省资源化、易于制造化、提高使用方便性等各种技术问题中的至少一个。上述的喷射流体的流体喷射装置的各方式中的一部分或全部技术特征均可适用于该装置。

本发明还能够以装置以外的各种方式来实现。例如，能够以喷射流体的方法、流体喷射装置的制造方法等方式来实现。

附图说明

图1是表示作为本发明一实施方式的流体喷射装置的构成的说明图。

图2是放大示出手持件的内部构成的局部的截面图。

图3是表示打开阀门后立即测量流体室内的流体压力的测量结果的说明图。

图4是表示施加于电磁波束源的驱动电压的变化的说明图。

图5是表示接通脚踏开关时的时序图一个例子的说明图。

图6是表示接通脚踏开关时的处理的流程图。

符号说明

10流体供给单元，10a注射器，10b活塞，10c致动器，12阀门，13过滤器，14手持件，16控制部，17a电压施加线缆，17b控制线缆，18脚踏开关，19连接管，20流体喷射管，20a喷嘴(开口部)，22脉动赋予部，24壳体，30管，32光纤，40入口流路，42流体室，44出口流路，50电磁波束源，100流体喷射装置

具体实施方式

以下，按照实施方式和变形例的顺序，就本发明的实施方式进行说明。

A.实施方式：

图1是表示作为本发明一实施方式的流体喷射装置100的构成的说明图。本实施方式的流体喷射装置100是医疗机构中使用的医疗设备，具有通过对患部喷射流体来进行患部的切开或切除的作为手术刀的功能。

流体喷射装置100具备流体供给单元10、手持件14、控制部16以及脚踏开关18。流体供给单元10与手持件14之间通过树脂制的连接管19连接。

在连接管19上设置有作为进行流路的开启和关闭的开关单元的阀门12以及清除连接管19内的异物、细菌及气泡等的过滤器13。

流体供给单元10经由连接管19向手持件14供给流体。在本实施方式中，流体供给单元10是注射器型的泵，具备圆筒状的注射器10a、改变注射器10a的容积的活塞10b以及使注射器10a内的活塞10b移动的致动器10c。

注射器10a收容生理盐水作为向手持件14供给的流体。但是，注射器10a也可以收容例如纯水、药液等即使喷射到患部也无害的其它流体来代替生理盐水。

活塞10b可以随着致动器10c的动作而在注射器10a内移动，使注射器10a的容积改变。在本实施方式中，为了提高注射器10a的气密性，活塞10b由树脂形成。

阀门12是进行流路的开启和关闭的开关单元，在本实施方式中，使用通过从外侧夹着具有弹性的连接管19而使连接管19内的流路闭塞的夹管阀。因此，在本实施方式中，不接触连接管19内的流体即可进行流路的开启和关闭，可以使流路内的流体保持卫生。并且，即使在废弃已使用的或陈旧的连接管19而更换新的连接管19的情况下，也可以重复利用夹管阀。阀门12也可以使用闸阀、球阀等其它类型的阀门。

在本实施方式中，在流体供给单元10设有测量注射器10a内的流体压力的传感器，致动器10c被控制为：当阀门12关闭时，使注射器10a内的流体压力为规定压力。流体供给单元10一旦从控制部16收到旨在向手持件14供给流体的指令，则开启阀门12，并通过使致动器10c动作来使活塞10b以规定的速度移动。其结果，注射器10a的容积减少，注射器10a内的流体被压出到连接管19。

手持件14是手术医生拿在手上进行操作的器具，具备流体喷射管20、脉动赋予部22、和壳体24。手持件14一旦从流体供给单元10被供给流体，则通过脉动赋予部22向被供给的流体赋予脉动，并从流体喷射管20的前端的开口部20a高速喷射被赋予脉动的流体(脉动流)。手术医生通过使从手持件14喷射的流体触碰患者的患部，从而进行患部的切开或切除。

控制部16经由电压施加线缆17a向脉动赋予部22施加驱动电压，并经由控制线缆17b控制流体供给单元10和阀门12，从而控制向手持件14供给的流体流量。

脚踏开关18是手术医生用脚进行操作的开关，与控制部16连接。若手术医生接通脚踏开关18，则向脉动赋予部22施加驱动电压，且阀门12开启，流体供给单元10开始供给流体。其结果，被赋予脉动的流体(脉动流)从手持件14的流体喷射管20的前端的开口部20a高速喷射。

在本实施方式的流体喷射装置100中，由于通过开启和关闭阀门12来控制向手持件14的流体供给，因此，对手术医生的操作的响应性优异。

图2是放大示出手持件14的局部内部构成的截面图。在手持件14的壳体24的内部设置有向从流体供给单元10供给的流体赋予脉动的脉动赋予部22。脉动赋予部22具备管30和配置在管30内的光纤32。

在管30的内部形成有入口流路40、流体室42和出口流路44作为从流体供给单元10供给的流体所通过的流路。入口流路40形成在管30的后端部分，出口流路44形成在管30的前端部分。流体室42形成在管30的内侧部分。连接管19与入口流路40连接，流体喷射管20与出口流路44连接。

光纤32从管30的后端部分向外侧延伸，与电磁波束源50连接。即，电磁波束源50设置在手持件14的外侧，通过光纤32通向流体室42内。电磁波束源50若从控制部16被施加了驱动电压，则输出电磁波束。作为电磁波束，输出方向性、收敛性高的相干的光迈射(光メーザー)。电磁波束的波长在本实施方式中为2.1μm，是红外光区的光迈射。输出的电磁波束通过光纤32而被导入管30内部的流体室42内。

流体室42被从流体供给单元10供给的流体充满，通过光纤32导入的电磁波束向该流体中发射。一旦电磁波束向流体中发射，则电磁波束的能量被流体吸收，使流体汽化。在本实施方式中，由于间歇地实施电磁波束的输出，所以该汽化也是间歇地产生。通过这样，在光纤32的前端32a的周围生成蒸汽泡。由于生成该蒸汽泡，流体室42的内部压力急速上升，被该压力加压的流体作为脉冲射流通过出口流路44并从流体喷射管20的前端的喷嘴20a(开口部20a)一下喷射。此时，从喷嘴20a喷射的脉冲射流的喷射速度非常快，具有切除组织的能力。另外，电磁波束源50和光纤32相当于在“发明内容”部分中记载的“气泡产生单元”。

从控制部16施加到电磁波束源50的驱动电压是以规定的频率(例如10Hz)反复接通(最大电压)和断开(0V)的脉冲波。由此，间歇地实施电磁波束源50的电磁波束的输出。另外，虽然断开电压被表述为0V，但只要是小于接通状态的最大电压的电压，也可以不是0V。

图3是表示刚刚打开阀门12后的流体室42内的流体压力的测量结果的说明图。在该图3中，横轴表示时间，纵轴表示流体室42内的流体压力。另外，在该图3所示的压力测量时，不驱动电磁波束源50。

如图3所示，可以确认：若在时刻0开启阀门12而流体供给单元10开始供给流体时，流体室42内的流体压力在刚开启阀门12后表现出暂时高的值之后下降，并稳定在基本恒定的值。

可以认为以下是其中一个原因。若在高的压力负载于注射器10a的状态下开启阀门12，则流体欲一下流出至手持件14。但是，在从流体供给单元10至手持件14的流体室42的流路途中存在着过滤器13等成为流路阻力的原因的部件，因此，流体暂时受阻。另一方面，考虑由于继续从注射器10a供给流体，所以在过滤器13等阻力因素跟前暂时形成高压力，且该升高的压力流入手持件14。除此之外，还可以考虑，一旦开启阀门12，则等同于在压力传递过程中进行了阶跃输入(step input))，于是，在刚开启阀门12后，在手持件14的流体室42内产生高的压力。

图4是表示施加于电磁波束源50的驱动电压的变化的说明图。图中的虚线是该驱动电压的一个例子。另外，虽然施加于电磁波束源50的驱动电压以规定的频率(例如10Hz)反复接通(最大电压)和断开(0V)，但为了明了地表现最大电压的转变，用比实际频率低的频率绘制了驱动电压。图4的实线表示驱动电压的最大电压的转变。另外，该图4的横轴的刻度与图3不同。以下，在示出施加于电磁波束源50的驱动电压的变化的图中，只示出驱动电压的最大电压的转变。

如图4所示，若接通脚踏开关18，则控制部16使阀门12开启，并使流体供给单元10的致动器10c动作，开始流体的供给。进而，控制部16在阀门12开启经过了规定时间Ta之后，向电磁波束源50施加驱动电压。驱动电压被控制为刚开始施加后便立即达到最大电压、即规定的电压V1。根据这些情况，如图4所示，在开启阀门12时，驱动电压未达到规定的电压V1。

具体而言，在本实施方式中，在流体室42内的流体压力暂时升高的刚开启阀门12后，驱动电压未施加于电磁波束源50。在流体室42内的流体压力基本稳定在恒定值的规定时间Ta(例如0.1秒)经过之后，规定的电压V1作为驱动电压被施加于电磁波束源50。因此，可以抑制刚开始喷射后便喷射力量强的脉动流。即，根据本实施方式，可以在刚开始喷射后便喷射适当力量的脉动流。

图5是表示脚踏开关18接通时的时序图的一个例子的说明图。控制部16以脚踏开关18的接通为契机，开始施加驱动电压。控制部16进一步地以脚踏开关18的接通为契机，开启阀门12，并使致动器10c动作。于是，在刚开启阀门12后，流体室42内的流体压力暂时升高，然后基本稳定在恒定值。如上所述，在本实施方式中，在流体室42内的流体压力暂时升高的期间，驱动电压不施加于电磁波束源50，而是在流体室42内的流体压力基本稳定在恒定值之后，向电磁波束源50施加作为驱动电压的规定电压V1。

另一方面，控制部16以脚踏开关18的断开为契机，使阀门12闭塞，并使致动器10c停止，并停止驱动电压的施加。

另外，从脚踏开关18接通起到驱动电压达到作为最大电压的规定电压V1的时间越短，越能提高手术医生的使用感。因此，从接通脚踏开关18起到驱动电压的最大电压达到规定电压V1的时间优选为0.2秒以下。

图6是表示脚踏开关18接通时的处理的流程图。控制部16判断脚踏开关18是否接通(步骤S10)，在脚踏开关18接通的情况下，控制部16在开启阀门12之后(步骤S20)，使流体供给单元10的致动器10c动作(步骤S30)。控制部16判断从开启阀门12起是否经过了规定时间Ta(步骤S40)，在经过了规定时间Ta的情况下，开始向电磁波束源50施加驱动电压(步骤S50)。

这样，根据本实施方式，在流体室42内的流体压力暂时升高的刚开启阀门12后，不向电磁波束源50施加作为驱动电压的规定电压V1，因此，可以从刚开始喷射后便喷射适当力量的脉动流。

如图3和图5所示，从阀门12开启至经过了规定时间Ta之后，暂时升高的流体室42的压力下降，基本稳定在恒定的值。在本实施方式中，在从阀门12开启至经过了规定时间Ta之后、即、在暂时升高的流体室42内的流体压力下降并基本稳定在恒定值之后，电磁波束源50开始驱动，因此，可以从刚开始喷射后便喷射适当力量的脉动流。

进而，在本实施方式中，在开启阀门12而开始向流体室42供给流体之后，电磁波束源50开始驱动，因此，可以抑制在流体室42的流体不足的状态下驱动电磁波束源50。

另外，根据图3可以理解，在本实施方式的流体喷射装置100中，流体室42内的流体压力在开启阀门12后的大约0.1秒之后基本稳定在恒定的值。因此，本实施方式的控制部16优选控制为：在如上所述的开启阀门12后的大约0.1秒之后向电磁波束源50施加驱动电压。不过，根据流体喷射装置100的构成，流体室42内的流体压力基本稳定在恒定值所需的时间有所不同。因此，优选根据流体喷射装置100的构成来适当设定从开启阀门12起至开始施加驱动电压的时间。

B.变形例：

此外，本发明并不限定于上述的实施方式，在不脱离其宗旨的范围内可以通过各种方式加以实施，例如，也可以进行如下变形。

变形例1：

在上述实施方式中，流体喷射装置100被用作医疗设备。相对于此，在变形例中，流体喷射装置100也可以用作医疗设备以外的其它装置。例如，流体喷射装置100还可以用作使所喷射的流体碰触对象物来去除对象物的污垢的清洁装置、或通过所喷射的流体来描绘字符、图画等的绘图装置。

变形例2：

在上述实施方式中，使用液体作为从流体喷射装置100喷射的流体。相对于此，在变形例中，还可以使用气体作为从流体喷射装置100喷射的流体。

变形例3：

在上述实施方式中，作为气泡产生单元，通过波长为2.16μm的、相干的红外光区的光迈射在流体室42产生气泡。相对于此，气泡产生单元也可以构成为通过其它波长的光迈射、或光迈射以外的其它电磁波束在流体室42产生气泡。例如，既可以使用可见光区的光迈射，也可以使用紫外光区的光迈射，来代替红外光区的光迈射。作为光迈射以外的电磁波束，例如还可以使用相干的微波。在这种情况下，取代光纤而采用波导管。另外，气泡产生单元也可以使用不相干的微波、远红外光在流体室42产生气泡。进而，气泡产生单元还可以通过照射电磁波束以外的其它方式在流体室42产生气泡。作为上述其它方式，既可以通过电阻加热器、陶瓷加热器等电加热元件的瞬间加热来在流体室42产生气泡，也可以利用从电极的放电来产生气泡。

变形例4：

在上述实施方式或变形例中，用于产生气泡的能量源被设置在手持件14的外侧，但也可以取而代之地采用将用于产生气泡的能量源设置在手持件内侧的构成。例如，可以构成为将上述电加热元件设置在手持件的内侧。

变形例5：

在上述实施方式或变形例中，阀门12的开启以及致动器10c开始动作的定时也可以是在脚踏开关18刚刚接通之后。通过这样，可以缩短驱动电压的最大电压达到规定电压V1的时间。

变形例6：

在上述实施方式或变形例中，构成为从阀门12开启时起经过了规定时间Ta之后向电磁波束源50施加驱动电压，并在刚开始施加后，驱动电压便达到作为最大电压的规定电压V1，但也可以取而代之而采用从阀门12开启时起经过了规定时间Ta之后向电磁波束源50施加驱动电压，并在刚开始施加后驱动电压逐渐变成大的值而达到规定电压V1的构成。进而，还可以构成为在开启阀门12之前(例如接通脚踏开关18的时间点)向电磁波束源50施加驱动电压，并在刚开始施加后驱动电压逐渐变成大的值而达到规定电压V1，且达到该规定电压V1的时间点在开启阀门12时之后。总之，只要是控制为在开启阀门12之后达到规定电压V1则可以是任意的构成。根据这些构成，与上述实施方式同样，可以抑制在刚开始喷射后便喷射力量强的脉动流。

变形例7：

在上述实施方式或变形例中，气泡产生单元的驱动控制构成为通过向电磁波束源50施加驱动电压来进行控制，但未必局限于电压控制。例如，还可以构成为使电磁波束源50输出一定的电磁波束，并在电磁波束源50与光纤32之间设置光学快门，通过驱动该光学快门来控制向流体室42内发射电磁波束。

变形例8：

在上述实施方式中，也可以设置在手头操作的开关来取代用脚操作的脚踏开关18。在手头操作的开关例如也可以设置在手持件14上。

变形例9：

在上述实施方式中，可以用硬件实现由软件实现的一部分功能，或者也可以用软件实现由硬件实现的一部分功能。

本发明并不限定于上述实施方式、实施例、变形例，在不脱离其宗旨的范围内可以通过各种构成来实现。例如，关于发明内容部分所记载的各方式中的技术特征所对应的实施方式、实施例、变形例中的技术特征，为了解决上述问题的一部分或全部、或者达到上述效果的一部分或全部，可以适当进行替换、组合。此外，如果该技术特征在本说明书中没有被描述为是必须的，也可以酌情删除。

Claims (5)

1.一种流体喷射装置，其特征在于，

进行流体的喷射，并具备：

喷射管，具有喷射所述流体的开口部；

流体室，与所述喷射管连通，并在内部收容有所述流体；

气泡产生单元，在所述流体室内的所述流体内产生气泡；

供给流路，与所述流体室连通；

开关单元，设置于所述供给流路，进行所述供给流路的开启和关闭；

流体供给部，对所述流体加压，以经由所述供给流路向所述流体室供给所述流体；以及

驱动控制部，控制所述气泡产生单元的驱动，

所述驱动控制部进行控制，以使在通过所述开关单元开启所述供给流路之后，通过所述气泡产生单元产生气泡。

2.根据权利要求1所述的流体喷射装置，其特征在于，

所述驱动控制部进行控制，以使在通过所述开关单元开启所述供给流路之后，向所述气泡产生单元施加驱动电压。

3.根据权利要求1或2所述的流体喷射装置，其特征在于，

所述驱动控制部进行控制，以使在从所述开关单元开启所述供给流路起经过了规定时间之后，向所述气泡产生单元施加驱动电压。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的流体喷射装置，其特征在于，

所述供给流路包括具有弹性的管路，

所述开关单元包括通过从外侧按压所述具有弹性的管路而使所述供给流路封闭的夹管阀。

5.一种医疗设备，其特征在于，使用权利要求1至4中任一项所述的流体喷射装置。