CN104970856A - 流体喷射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种检测流体流路的阻塞以提高流体喷射装置的安全性和可靠性的流体喷射装置。流体喷射装置具备:流体容器,具有容纳流体的流体容纳部、和形成于上述流体容纳部的流体出口;流体推压部,推压上述流体容纳部,使上述流体从上述流体出口流出;连接配管,一端与上述流体出口连接;流体喷射部,具有与上述连接配管的另一端连接的流体取入口,并使从上述流体取入口取入的上述流体以脉冲状喷射;压力检测部,检测上述流体推压部推压上述流体容纳部时的压力,并输出与上述压力对应的电平的检测信号;以及推压控制部,当由上述检测信号所表示的上述压力为规定的判定值以上时,使上述流体推压部停止对上述流体容纳部的推压。
Description
技术领域
本发明涉及流体喷射装置。
背景技术
已知以脉冲状喷射流体而进行目标物的切开或切除等的技术。例如,在医疗领域,作为切开或切除生物体组织的手术器具,提出了一种流体喷射装置,上述流体喷射装置具备如下部分而构成:以脉冲状喷射流体的脉动流发生部;将流体供给脉动流发生部的流体供给部;从流体供给部向脉动流发生部的流体供给路径;以及切换喷射的开与关的操作开关(例如,参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-213422号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
在这种装置中,为使从脉动流发生部的流体喷射稳定且连续,需要使流体供给流路中的流体保持压力适中。因此,根据操作开关的输入状态从脉动流发生部喷射流体时,流体供给部控制为将相应量的流体供给至流体供给流路。
因此,在这种情况下,如果流体供给流路因某些原因发生阻塞,则由于流体从流体供给部继续供给至流体供给流路的结果,有可能会导致流体供给流路中的压力上升,发生流体泄漏、流体喷射装置的故障等不良情况。
因此,需要一种能检测流体供给流路的阻塞并能提高流体喷射装置的安全性和可靠性的技术。
用于解决技术问题的方案
用于解决上述技术问题的一方面所涉及的流体喷射装置具备:流体容器,具有容纳流体的流体容纳部、和形成于所述流体容纳部的流体出口;流体推压部,推压所述流体容纳部,使所述流体从所述流体出口流出;连接配管,一端与所述流体出口连接;流体喷射部,具有与所述连接配管的另一端连接的流体取入口,并使从所述流体取入口取入的所述流体以脉冲状喷射;压力检测部,检测所述流体推压部推压所述流体容纳部时的压力,并输出与所述压力对应的电平的检测信号;以及推压控制部,当由所述检测信号所表示的所述压力在规定的判定值以上时,使所述流体推压部停止对所述流体容纳部的推压。
关于本发明的其它特征,通过本说明书和附图的记载将变得更为明确。
附图说明
图1是示出根据本发明实施方式的流体喷射装置的整体构成的一个例子的框图。
图2是示出根据本发明实施方式的流体喷射装置的整体构成的其他例子的框图。
图3是示出根据本发明实施方式的泵的构成的框图。
图4是示出根据本发明实施方式的脉动产生部的结构的截面图。
图5是示出根据本发明实施方式的入口流路的形态的俯视图。
图6是示出根据本发明实施方式的泵控制部的构成的框图。
图7是示出根据本发明实施方式的连接路径的压力推移的图。
图8是示出根据本发明实施方式的泵控制部的处理流程的流程图。
符号说明
1流体喷射装置、25连接管、26三通旋塞、100脉动发生部、200流体喷射管、201连接流路、211喷嘴、400隔膜、401压电元件、501流体室、502入口流路管、503入口流路、504连接流路、510出口流路管、511出口流路、600驱动控制部、625脉动发生部启动开关、627喷射强度切换开关、628脱气开关、630控制电缆、640通信电缆、700泵、710泵控制部、711CPU、712存储器、713AD转换器、714判定值信号输出部、715锁存电路、716第一时钟电路、717第二时钟电路、718比较器电路、720滑块、721基座部、722压力传感器、723触摸传感器、730电机、731流体推压部、740直线导轨、750夹管阀、760流体容器、761注射器、762柱塞、763垫片、764开口部、765流体容纳部、770流体容器安装部
具体实施方式
==概要==
通过本说明书和附图的记载,至少可以明确如下事项:
明确了一种流体喷射装置,其特征在于,具备:流体容器,具有容纳流体的流体容纳部、和形成于所述流体容纳部的流体出口;流体推压部,推压所述流体容纳部,使所述流体从所述流体出口流出;连接配管,一端与所述流体出口连接;流体喷射部,具有与所述连接配管的另一端连接的流体取入口,并使从所述流体取入口取入的所述流体以脉冲状喷射;压力检测部,检测所述流体推压部推压所述流体容纳部时的压力,并输出与所述压力对应的电平的检测信号;以及推压控制部,当由所述检测信号所表示的所述压力在规定的判定值以上时,使所述流体推压部停止对所述流体容纳部的推压。
根据这种流体喷射装置,可以检测作为流体推压部与流体喷射部之间的流体流路的连接配管的阻塞,能提高流体喷射装置的安全性和可靠性。
其中,优选地,所述推压控制部通过切断所述流体推压部进行所述流体容纳部的推压所用的电力而停止对所述流体容纳部的推压。
根据这种流体喷射装置,能可靠地停止推压。
并且,优选地,当由所述检测信号所表示的所述压力为所述判定值以上时,所述推压控制部使所述流体推压部停止对所述流体容纳部的推压,并使所述流体喷射部停止所述流体的脉冲状喷射。
根据这种流体喷射装置,可以防止因连接配管中的剩余压力而导致继续从流体喷射部进行高压喷射,从而能进一步提高流体喷射装置的安全性。
并且,优选地,所述规定的判定值被设为根据所述流体推压部推压所述流体容纳部时的目标压力值而确定的值。
由此,通过使用根据目标压力值而确定的判定值来检测连接配管的阻塞,从而即使目标压力值随着时时的情况而发生变化也能确切地检测连接配管的阻塞。
并且,优选地,所述流体喷射装置还具备:操作输入部,接收用于开启或关闭所述流体喷射部的所述喷射的操作输入;以及驱动控制部,当收到用于开启所述喷射的操作输入时,所述驱动控制部驱动设于所述流体喷射部的加压元件,以对从所述流体取入口取入的所述流体脉冲状地施加压力,当收到用于关闭所述喷射的操作输入时,所述驱动控制部停止所述加压元件的驱动,当所述加压元件处于驱动中时,所述推压控制部将由所述检测信号所表示的所述压力与根据所述流体推压部推压所述流体容纳部时的目标压力值而确定的第一判定值进行比较,在所述加压元件处于非驱动中时,所述推压控制部将由所述检测信号所表示的所述压力与为规定的固定值的第二判定值进行比较。
根据这种流体喷射装置,当流体喷射部正在喷射流体之中时,使用根据流体推压部推压流体容纳部时的目标压力值所确定的判定值(第一判定值)来检测连接配管的阻塞,从而能可靠地进行连接配管的阻塞检测,进而,即便是不具有上述目标压力值的流体的非喷射中,通过将规定的固定值用作判定值(第二判定值),也可以进行连接配管的阻塞检测。
并且,优选地,当由所述检测信号所表示的所述压力为所述判定值以上时,所述推压控制部输出表示所述压力为所述判定值以上的警报。
根据这种流体喷射装置,可以将连接配管发生了阻塞的情况迅速地通知给手术实施者等操作者,从而能更进一步提高流体喷射装置的安全性。
并且,优选地,当由所述检测信号所表示的所述压力为所述判定值以上时,所述推压控制部使所述流体推压部停止对所述流体容纳部的推压,并进一步地减小所述流体容纳部内的压力。
根据这种流体喷射装置,可以迅速地消除由于连接配管的阻塞而导致的高压状态,并可以容易地将压力减小至安全的水平,因此,能进一步提高流体喷射装置的安全性。而且,能更安全地进行后续的维护作业等。
并且,优选地,所述推压控制部还具备:模数转换器,从所述压力检测部输出的所述检测信号被输入所述模数转换器,并从所述模数转换器输出表示所述检测信号的电平的检测电平数据;存储器,用于存储表示与所述判定值相当的电平的判定值电平数据;处理器,将从所述模数转换器输出的所述检测电平数据与所述存储器中存储的所述判定值电平数据进行比较,当所述检测电平数据为所述判定值电平数据以上时,所述处理器对所述流体推压部输出用于停止所述流体推压部对所述流体容纳部的推压的第一停止信号;判定值信号输出电路,输出与所述判定值相当的电平的判定值信号;比较器电路,从所述压力检测部输出的所述检测信号和所述判定值信号被输入所述比较器电路,所述比较器电路将所述检测信号的电平与所述判定值信号的电平进行比较,当所述检测信号的电平为所述判定值信号的电平以上时,所述比较器电路输出用于停止所述流体推压部对所述流体容纳部的推压的第二停止信号;以及锁存电路,从所述比较器电路输出的所述第二停止信号被输入所述锁存电路,所述锁存电路在与规定频率的时钟信号同步的定时,对所述流体推压部输出所述第二停止信号,当所述第一停止信号或所述第二停止信号被输入所述流体推压部时,所述流体推压部停止对所述流体容纳部的推压,所述处理器在所述锁存电路与所述时钟信号同步地输出所述第二停止信号之前的定时,对所述锁存电路输出用于将所述锁存电路复位的复位信号。
根据这种流体喷射装置,即使不经由处理器也可以检测连接配管的阻塞。因此,例如,即使在处理器发生了故障这样的情况下,也可以防止由于连接配管的阻塞而出现的各种不良情况。而且,由此可以更进一步提高流体喷射装置的安全性和可靠性。
而且,另一方面,当处理器正常运行时,例如即使在来自压力检测部的检测信号由于噪声等而暂时上升这样的情况下,由于在第二停止信号从锁存电路输出至流体推压部之前的定时,锁存电路被处理器复位,因此,也可以防止误停止流体推压部。而且,由此,可以提高流体喷射装置的可靠性。
==整体构成==
下面,参照附图对本发明实施方式进行说明。根据本实施方式的流体喷射装置可以用于精细物体和结构物、生物体组织等的清洗或切断等各种情况,在下文说明的实施方式中,以适合用于切开或切除生物体组织的医用手术刀的流体喷射装置为例进行说明。因此,在根据本实施方式的流体喷射装置中使用的流体是水、生理盐水、规定的药液等。另外,为便于图示,下文说明所参照的附图是部件和部分的纵横尺寸的比例尺与实际尺寸不同的示意图。
图1是示出作为根据本实施方式的手术用手术刀的流体喷射装置1的构成说明图。根据本实施方式的流体喷射装置1具备:供给流体的泵700、将泵700所提供的流体转换为脉动流并以脉冲状喷射的脉动发生部(流体喷射部)100、与泵700联合进行流体喷射装置1的控制的驱动控制部600、以及连接泵700与脉动发生部100之间并作为成为流体流动的流路的连接路径(连接配管)的连接管25。
并且,详细情况将在后面描述,脉动发生部100具备:容纳泵700提供的流体的流体室501、改变该流体室501的容积的隔膜400、以及使隔膜400振动的压电元件401(加压元件)。
而且,脉动发生部100具备:成为从流体室501吐出的流体的流路的细管状的流体喷射管200、以及安装在流体喷射管200的前端部的流路直径缩小的喷嘴211。
然后,脉动发生部100根据驱动控制部600输出的驱动信号使压电元件401驱动,并通过改变流体室501的容积,以脉冲状对流体施加压力,将流体转换为脉动流,通过流体喷射管200、喷嘴211以脉冲状高速喷射流体。
驱动控制部600与脉动发生部100之间通过控制电缆630连接,驱动控制部600输出的用于驱动压电元件401的驱动信号通过控制电缆630传递至脉动发生部100。
并且,驱动控制部600与泵700之间通过通信电缆640连接,驱动控制部600与泵700根据CAN(控制局域网)等规定的通信协议彼此交换各种指令和数据。
并且,驱动控制部600接受来自由使用脉动发生部100执刀的手术实施者等操作的各种开关的信号输入,通过上述控制电缆630和通信电缆640,控制泵700和脉动发生部100。
作为与驱动控制部600连接的上述开关,有例如脉动发生部启动开关(操作输入部)625、喷射强度切换开关627、脱气开关(フラッシングスイッチ)628等(未图示)。
脉动发生部启动开关625是用于切换(开启关闭)有无从脉动发生部100的流体喷射的开关。当使用脉动发生部100执刀的手术实施者操作脉动发生部启动开关625时,驱动控制部600与泵700联合,进行用于使流体从脉动发生部100喷射或停止的控制。脉动发生部启动开关625可以采取放在手术实施者脚边操作的脚踏开关的形式,也可以采取与由手术实施者把持的脉动发生部100一体地设置,通过手术实施者的手和手指操作的形式。
喷射强度切换开关627是用于变更从脉动发生部100喷射的流体的喷射强度的开关。当喷射强度切换开关627被操作时,驱动控制部600对脉动发生部100及泵700进行用于增加或减少流体的喷射强度的控制。
另外,对脱气开关628,将在后面说明。
而且,本实施方式中,脉动流是指流体的流动方向一定,流体的流量或流速伴随着周期性或非周期性波动的流体的流动。脉动流还包括重复流体的流动和停止的间歇流,但只要流体的流量或流速周期性或非周期性波动即可,因此,无需一定是间歇流。
同样地,以脉冲状喷射流体是指所喷射的流体的流量或流速周期性或非周期性波动的流体的喷射。作为脉冲状喷射的一个例子,可以列举重复流体的喷射和非喷射的间歇喷射,但只要所喷射的流体的流量或流速周期性或非周期性波动即可,因此,无需一定是间歇喷射。
而且,当脉动发生部100停止驱动时,即,不改变流体室501的容积时,在规定压力下由作为流体供给部的泵700提供的流体通过流体室501而从喷嘴211连续地流出。
另外,根据本实施方式的流体喷射装置1可以是具备多个泵700的构成。例如,图2例示出流体喷射装置1具备2个泵700时的构成。
这种情况下,如图2所示,流体喷射装置1具备第一泵700a和第二泵700b。并且,连接脉动发生部100和第一泵700a和第二泵700b,而成为流体流动的流路的连接路径(连接配管)由第一连接管25a、第二连接管25b、连接管25、以及三通旋塞26构成。
并且,将构成为可切换的阀门作为三通旋塞26使用,在使第一连接管25a与连接管25连通,或是使第二连接管25b与连接管25连通之间切换,以便选择性地使用第一泵700a和第二泵700b中的任一个泵。
通过这样的配置,例如,当选择性地使用第一泵700a时,在由于故障等某种原因而无法从第一泵700a进行流体的供给这样的情况下,通过切换三通旋塞26使得第二连接管25b与连接管25连通之后,从第二泵700b开始流体的供给,从而能够继续使用流体喷射装置1,并能将无法从第一泵700a进行流体供给所导致的影响抑制在最小限度。
另外,在以下说明中,即便流体喷射装置1是具备多个泵700的构成,在无需区分各个泵700而说明的情况下,统一以泵700表示。
另一方面,在需要将多个泵700分别区分加以说明时,则将各个泵700区别以第一泵700a、第二泵700b等来表示,在泵700的参照符号700后适当地添加a、b等后缀。并且,这种情况下,对第一泵700a的构成要素的参照符号添加后缀a,对第二泵700b的构成要素的参照符号添加后缀b进行表示。
===泵===
接下来,参照图3,对根据本实施方式的泵700的构成及动作的概要进行说明。
根据本实施方式的泵700具备泵控制部(推压控制部)710、滑块720、电机730、直线导轨740、以及夹管阀750。而且,泵700构成为具有用于可拆卸地安装容纳流体的流体容器760的流体容器安装部770。在安装有流体容器760时,流体容器安装部770以在规定的位置保持流体容器760的方式形成。
另外,详细情况将在后面说明,泵控制部710与滑块释放开关780、滑块设置开关781、送液就绪开关782、填充开关(プライミングスイッチ)783、夹管阀开关785连接(未图示)。
作为本实施方式中的一个示例,流体容器760构成为具备注射器761和柱塞762的注射筒。
该流体容器760中,在注射器761的前端部形成有使圆筒突出而成的形状的开口部(流体出口)764。然后,在将流体容器760安装在流体容器安装部770上时,使连接管25的端部嵌入开口部764中,从而形成从注射器761的内部至连接管25的流体的流路。
夹管阀750是设置在连接管25的路径上,将流体容器760和脉动发生部100之间的流体的流路打开或关闭的阀门。
通过泵控制部710进行夹管阀750的打开或关闭。泵控制部710打开夹管阀750时,流体容器760和脉动发生部100之间的流路连通。泵控制部710关闭夹管阀750时,流体容器760和脉动发生部100之间的流路切断。
将流体容器760安装在流体容器安装部770上后,在打开夹管阀750的状态下,使流体容器760的柱塞762向推入注射器761中的方向(以下,也称为推入方向)移动时,由安装在柱塞762的上述推入方向侧的前部的具有弹力的橡胶等树脂制的垫片763的端面与注射器761的内壁包围成的空间(以下,也称为流体容纳部765)的容积减少,填充在该流体容纳部765中的流体从注射器761的前端部的开口部764吐出。然后,从开口部764吐出的流体填充到连接管25中,并供给脉动发生部100。
另一方面,将流体容器760安装在流体容器安装部770上后,在关闭夹管阀750的状态下,使流体容器760的柱塞762向推入方向移动时,由安装在柱塞762的前部的垫片763与注射器761的内壁包围成的流体容纳部765的容积减少,从而可以使填充在该流体容纳部765中的流体的压力上升。
通过在将流体容器760安装到流体容器安装部770上时,泵控制部710使滑块720沿着柱塞762滑动的方向(上述推入方向以及与上述推入方向相反的方向)移动来进行柱塞762的移动。
具体而言,滑块720被安装在直线导轨740上,使得滑块720的基座部721与沿着上述柱塞762的滑动方向以直线状形成在直线导轨740上的滑轨(未图示)卡合,然后,通过直线导轨740利用从由泵控制部710驱动的电机730传递而来的动力,使滑块720的基座部721沿着滑轨移动,从而滑块720沿着上述柱塞762的滑动方向移动。
而且,如图3所示,沿着直线导轨740的上述滑轨,设置有第一限位传感器741、剩余量传感器742、始位传感器(ホームセンサー)743、第二限位传感器744。
这些第一限位传感器741、剩余量传感器742、始位传感器743、第二限位传感器744均为检测在直线导轨740的上述滑轨上移动的滑块720的位置的传感器,通过这些传感器检测出的信号被输入泵控制部710。
始位传感器743是用于确定直线导轨740上的滑块720的初始位置(以下,也称为始位位置)的传感器。始位位置是在进行流体容器760的安装和交换等操作时,保持滑块720的位置。
剩余量传感器742是用于在滑块720由始位位置向柱塞762的推入方向移动时,检测流体容器760中的流体的剩余量达到规定值以下时的滑块720的位置(以下,也标记为剩余量位置)的传感器。当滑块720移动至设置有剩余量传感器742的剩余量位置时,规定的警报被输出给操作者(手术实施者或辅助者)。然后,根据操作者的判断,在适当的定时,进行将当前正在使用的流体容器760更换为新的流体容器760的操作。或者,在准备了与泵700(第一泵700a)同样构成的预备的第二泵700b时,进行切换操作,使得从预备的第二泵700b进行对脉动发生部100的流体供给。
第一限位传感器741示出滑块720从始位位置向柱塞762的推入方向移动时的可移动范围的极限位置(以下,也标记为第一极限位置)。当滑块720移动至设置有第一限位传感器741的第一极限位置时,流体容器760中的流体的剩余量比滑块720位于上述剩余量位置时的剩余量更少,规定的报警被输出给操作者。然后,这种情况下,也进行将当前正在使用的流体容器760更换为新的流体容器760的操作,或进行切换为预备的第二泵700b的操作。
另一方面,第二限位传感器744示出滑块720由始位位置向与推入柱塞762的方向相反的反向移动时的可移动范围的极限位置(以下,也标记为第二极限位置)。当滑块720移动至设置有第二限位传感器744的第二极限位置时,也输出规定的报警。
另外,在滑块720中安装有触摸传感器723和压力传感器(压力检测部)722。
触摸传感器723是用于检测滑块720是否接触流体容器760的柱塞762的传感器。
而且,压力传感器722是检测由注射器761的内壁与垫片763形成的流体容纳部765中的流体的压力,即滑块720推压流体容纳部765时的压力,并输出对应于该压力的电平(例如电压、电流、频率)的信号(检测信号)的传感器。
当在关闭夹管阀750的状态下使滑块720向上述推入方向移动时,流体容纳部765中的流体的压力在滑块720接触柱塞762之后,随着滑块720的推入量的增加而上升。
另一方面,当在打开夹管阀750的状态下使滑块720向上述推入方向移动时,即使在滑块720接触了柱塞762后,流体容纳部765中的流体也会通过连接管25从脉动发生部100的喷嘴211流出,因此,流体容纳部765中的流体的压力虽然会上升至一定程度,但即便使滑块20向推入方向进一步移动,也不会再上升。
另外,来自触摸传感器723和压力传感器722的信号被输入泵控制部710。
而且,在以下的说明中,有时也将滑块720、电机730和直线导轨740标记为流体推压部731。流体推压部731推压流体容纳部765,使流体从流体容器760的开口部(流体出口)764流出。
接下来,对将填充有流体的流体容器760重新安装在流体容器安装部770上,并将流体容器760中的流体供给脉动发生部100,直到成为能够从脉动发生部100以脉冲状喷射流体的状态为止的准备动作进行说明。
首先,操作者操作滑块释放开关780,将滑块释放开关780的接通信号输入泵控制部710。如此一来,泵控制部710使滑块720移动至始位位置。
然后,操作者将事前与连接管25连接的流体容器760安装到流体容器安装部770上。另外,在该流体容器760的注射器761中已填充有流体。
然后,操作者将连接管25安装到夹管阀750上后,操作夹管阀开关785将夹管阀开关785的接通信号输入至泵控制部710时,泵控制部710关闭夹管阀750。
接下来,操作者操作滑块设置开关781,将滑块设置开关781的接通信号输入泵控制部710。这样一来,泵控制部710使滑块720向推入方向移动,并开始控制,使得流体容器760中的流体容纳部765所容纳的流体的压力成为规定的目标压力值。
然后,由操作者按下送液就绪开关782后,该送液就绪开关782的接通信号被输入泵控制部710,当流体容纳部765中的流体的压力相对于上述目标压力值进入规定的范围内(以下,也标记为粗略窗口(ラフウインドウ))时,泵控制部710变成允许从泵700向脉动发生部100进行流体的送液的可送液状态。
然后,当泵控制部710处于可送液状态时,通过操作者的操作将填充开关783的接通信号输入泵控制部后,泵控制部710开始填充(プライミング)处理。填充处理是使从流体容器760到连接管25、脉动发生部100的流体喷射开口部212为止的流体的流路中充满流体的处理。
填充处理开始后,泵控制部710打开夹管阀750,并在打开夹管阀750的同时或几乎同时的定时(例如几毫秒左右的时间差),开始使滑块20向推入方向移动。滑块的移动以从流体容器760流出的流体每单位时间的送出量保持一定的规定速度进行。填充处理的进行直到经过了填充处理所需的规定时间为止(或直到滑块720移动规定距离为止),或者直到操作者操作填充开关783(未图示)输入断开信号为止。
由此,流体容纳部765中的规定量的流体能够以规定的流速(每单位时间的流体的吐出量)从泵700送出,充满从夹管阀750到脉动发生部100的连接管25,并充满脉动发生部100的流体室501及流体喷射管200等。另外,在开始填充处理前存在于连接管25中及脉动发生部100中的空气会随着流体流入连接管25及脉动发生部100中,而从脉动发生部100的喷嘴211排放到大气中。
另外,填充处理时使滑块720移动的上述规定速度、规定距离或规定时间,均事前存储在泵控制部710中。
由此,填充处理结束。
接下来,当脱气开关628的接通信号通过操作者的操作被输入驱动控制部600时,驱动控制部600及泵控制部710开始脱气处理。
脱气处理是用于将连接管25和脉动发生部100中残存的气泡从脉动发生部100的喷嘴211排出的处理。
脱气处理中,在打开夹管阀750的状态下,以从流体容器760中流出的流体每单位时间的送出量达到一定的规定速度,泵控制部710使滑块720向推入方向移动,并将流体供给脉动发生部100。而且,驱动控制部600与基于泵700的流体的吐出联动,驱动脉动发生部100的压电元件401,从脉动发生部100喷射出流体。由此,残存于连接管25及脉动发生部100中的气泡被从脉动发生部100的喷嘴211排出。脱气处理的进行直到经过规定时间为止(或滑块720移动规定距离为止),或直到操作者操作脱气开关628并输入断开信号为止。
另外,脱气处理时,使滑块720移动的上述规定速度、规定时间或规定距离,事前存储在驱动控制部600及泵控制部710中。
脱气处理结束后,泵控制部710关闭夹管阀750,并检测容纳在流体容器760的流体容纳部765的流体的压力。然后,进行调整滑块720的位置的控制,使得该压力成为上述目标压力值。
然后,当流体容纳部765中的流体的压力相对于目标压力值进入上述规定的范围内(粗略窗口内)时,成为可以以脉冲状从脉动发生部100喷射流体的状态。
在这种状态下,当手术实施者通过脚操作脉动发生部启动开关625,脉动发生部启动开关625的接通信号被输入驱动控制部600后,泵控制部710根据驱动控制部600发送的信号,打开夹管阀750,在夹管阀750打开的同时或几乎同时的定时(例如几毫秒左右的时间差),使滑块720以规定速度向推入方向移动,开始对脉动发生部100提供流体。另一方面,驱动控制部600开始压电元件401的驱动,改变流体室501的容积并产生脉动流。由此,以脉冲状从脉动发生部100的前部的喷嘴211高速喷射出流体。
之后,当手术实施者通过脚操作脉动发生部启动开关625,脉动发生部启动开关625的断开信号被输入驱动控制部600后,驱动控制部600停止压电元件401的驱动。然后,泵控制部710根据驱动控制部600发送的信号,使滑块720的移动停止并关闭夹管阀750。通过这种方式,流体从脉动发生部100的喷射停止。
需要说明的是,在本实施方式中,流体容器760构成为具备注射器761和柱塞762的注射筒,但也可以是其它形式。例如,流体容器760也可以是容纳流体的输液袋。这种情况下,作为流体容器760的输液袋被安装于流体容器安装部770。而且,通过使为取出输液袋内部的流体而设置于输液袋上的开口部结合于连接管25,并利用从周围按压输液袋的机构按压输液袋,从而将流体从泵700中的输液袋供给至脉动发生部100。
此外,在本实施方式中,驱动控制部600设置在与泵700和脉动发生部100分离的位置,但也可以采用与泵700构成为一体的方式。
而且,在使用该流体喷射装置1进行手术时,手术实施者把持的部位是脉动发生部100。因此,优选连接到脉动发生部100的连接管25尽可能地柔软。为此,连接管25是既柔软又薄的管,而且,优选从泵700流出的流体的吐出压力在可对脉动发生部100送液的范围内设定为低压。因此,泵700的吐出压力大致设定为0.3大气压(0.03MPa)以下。
而且,尤其是在做脑部手术那样,设备出故障很可能造成严重事故的情况下,必须避免在连接管25切断等时高压的流体喷出,为此,也需要事先将泵700的吐出压力设定为低压。
==脉动发生部==
接下来,对本实施方式的脉动发生部100的构造进行说明。
图4是示出涉及本实施方式的脉动发生部100的构造的截面图。在图4中,脉动发生部100与流体喷射管200连接,该流体喷射管200包括产生流体的脉动的脉动发生装置,还具有作为吐出流体的流路的连接流路201。
脉动发生部100中,上壳体500和下壳体301在各自相对的表面上接合,由4根固定螺钉350(省略图示)螺合。下壳体301是具有凸缘部的筒状部件,一个端部被底板311密封。在该下壳体301的内部空间中设置有压电元件401。
压电元件401构成致动器,是层叠型压电元件。压电元件401的一个端部通过上板411固定在隔膜400上,另一个端部固定在底板311的上表面312。
而且,隔膜400由圆盘状的金属薄板形成,在下壳体301的凹部303内,边缘部分被紧密地粘合在凹部303的底面。通过对作为容积改变单元的压电元件401输入驱动信号,伴随着压电元件401的伸长、收缩而通过隔膜400改变流体室501的容积。
在隔膜400的上表面层叠设置有由中心部具有开口部的圆盘状的金属薄板构成的加固板410。
上壳体500中,在与下壳体301相对的表面的中心部形成有凹部,由该凹部与隔膜400构成且填充有流体的状态的旋转体形状为流体室501。也就是说,流体室501是由上壳体500的凹部的密封面505和内周侧壁501a和隔膜400包围而成的空间。在流体室501的大致中央部贯穿设置有出口流路511。
出口流路511从流体室501贯通至由上壳体500的一个端面突出设置的出口流路管510的端部。出口流路511与流体室501的密封面505的连接部被平滑地圆化,以减小流体阻力。
另外,在本实施方式(参照图4)中,以上说明的流体室501的形状是两端密封的大致圆筒形,但不仅限于圆筒形,也可以是在侧视观察中为圆锥形、梯形,或半球形等。例如,如果将出口流路511与密封面505的连接部形成为漏斗这样的形状,则可以容易地排出后述的流体室501中的气泡。
出口流路管510与流体喷射管200连接。流体喷射管200贯穿设置有连接流路201,连接流路201的直径比出口流路511的直径大。而且,流体喷射管200的管部的厚度被形成为在具有不吸收流体的压力脉动的刚度的范围内。
流体喷射管200的前端部插入有喷嘴211。该喷嘴211贯通设置有流体喷射开口部212。流体喷射开口部212的直径比连接流路201的直径小。
在上壳体500的侧面突出设置有插入从泵700提供流体的连接管25的入口流路管(流体取入口)502,入口流路管502中贯通有入口流路侧的连接流路504。连接流路504与入口流路503连通。入口流路503在流体室501的密封面505的边缘部形成为槽状,并与流体室501连通。
在上壳体500与下壳体301的接合面上,在离开隔膜400的外周方向的位置上,下壳体301侧形成有密封盒(パッキンボックス)304、上壳体500侧形成有密封盒506,由密封盒304、506所形成的空间里装有环形密封圈450。
在这里,组装上壳体500和下壳体301时,通过上壳体500的密封面505的边缘部与下壳体301的凹部303的底面将隔膜400的边缘部与加固板410的边缘部紧密连接。这时,密封圈450被上壳体500与下壳体301推压,从而防止流体从流体室501泄漏。
流体室501中,流体吐出时达到30大气压(3MPa)以上的高压状态,虽然认为在隔膜400、加固板410、上壳体500、下壳体301的各个接合部会有少许流体泄漏,但是通过密封圈450阻止泄漏。
如图4所示设置有密封圈450后,则密封圈450会被以高压从流体室501泄漏的流体的压力压缩,同时密封圈450被进一步强力地推压到密封盒304、505的内壁上,因此,能够更可靠地防止流体的泄漏。通过这种方式,可以在驱动时保持流体室501中较高的压力上升。
接下来,参照附图,对形成在上壳体500的入口流路503进行更详细的说明。
图5是示出入口流路503的方式的俯视图,表示从与下壳体301的接合面侧观察到的上壳体500的状态。
图5中,入口流路503在上壳体500的密封面505的边缘部形成为槽状。
入口流路503的一个端部连通到流体室501,另一个端部连通到连接流路504。在入口流路503与连接流路504的连接部形成有流体贮存部507。然后,通过使流体贮存部507与入口流路503的连接部平滑地圆化来减小流体阻力。
而且,入口流路503朝向大致切线方向连通到流体室501的内周侧壁501a。以规定压力由泵700(参照图1)提供的流体沿着内周侧壁501a(图5中,箭头所指示的方向)流动并在流体室501产生回旋流。回旋流被回旋所产生的离心力推向内周侧壁501a侧,同时,流体室501中含有的气泡集中在回旋流的中心部。
然后,集中在中心部的气泡被从出口流路511排出。因此,优选将出口流路511设置在回旋流的中心附近,即旋转体形状的轴中心部。
而且,如图5所示,入口流路503是弯曲的。入口流路503也可以设置为不弯曲而沿着直线连通到流体室501,但通过使其弯曲,可以将流路变长,从而可以在狭窄空间中得到所需的惯性(イナータンス)(对于惯性,将在后面说明)。
另外,如图5所示,在隔膜400与形成有入口流路503的密封面505的边缘部之间,设置有加固板410。设置加固板410意在提高隔膜400的耐久性。由于在入口流路503与流体室501的连接部形成有切口状的连接开口部509,因此,可以认为当隔膜400被以高频率驱动时,在连接开口部509附近发生应力集中,从而发生疲劳破坏。因此,通过设置具有无切口部而连续的开口部的加固板410,可以使得隔膜400不发生应力集中。
而且,在上壳体500的外周角落部开设4个位置的螺丝孔500a,上壳体500与下壳体301在该螺丝孔位置上被螺丝螺合接合。
另外,尽管省略图示,但可以将加固板410与隔膜400接合,层叠粘合为一体。作为粘合方法,可以是使用粘合剂粘接的方法,也可以是固相扩散接合及焊接等方法,但更优选使加固板410和隔膜400在接合面上贴紧的方法。
==脉动发生部的动作==
接下来,参照图1~图5对本实施方式的脉动发生部100的动作进行说明。基于本实施方式的脉动发生部100的流体吐出,通过入口流路503侧的惯性L1(有时称为“合成惯性L1”)与出口流路511侧的惯性L2(有时称为“合成惯性L2”)的差来进行。
<惯性>
首先,对惯性进行说明。
当设流体的密度为ρ、流路的截面积为S、流路的长度为h时,惯性L用L=ρ×h/S表示。当设流路的压力差为ΔP、流过流路的流体的流量为Q时,通过使用惯性L使流路中的运动方程式变形,可以导出ΔP=L×dQ/dt这一关系。
也就是说,惯性L表示对流量的时间变化的影响程度,惯性L越大,流量的时间变化越小,惯性L越小,流量的时间变化越大。
而且,有关多条流路的并联连接、多条形状不同的流路的串联连接的合成惯性,可以通过使得各个流路的惯性与电路中的电感的并联连接、或串联连接同样地合成而算出。
另外,入口流路503侧的惯性L1,由于连接流路504的直径相对于入口流路503的直径设定为足够大,因此,惯性L1在入口流路503的范围内算出。这时,由于连接泵700与入口流路503的连接管25具有柔软性,因此可以从惯性L1的计算中删除。
而且,关于出口流路511侧的惯性L2,由于连接流路201的直径远比出口流路511的直径大,且流体喷射管200的管部(管壁)的厚度薄,因此对惯性L2的影响是轻微的。因此,出口流路511侧的惯性L2可以替换为出口流路511的惯性。
另外,流体喷射管200的管壁具有对流体的压力传播的足够的刚性。
而且,在本实施方式中,入口流路503的流路长度及截面积、出口流路511的流路长度及截面积被设定为,使得入口流路503侧的惯性L1比出口流路511侧的惯性L2更大。
<流体的喷射>
接下来,对脉动发生部100的动作进行说明。
流体通过泵700以规定压力供给入口流路503。其结果,当压电元件401不动作时,流体利用泵700的吐出力与入口流路503侧整体的流体阻力值的差流动到流体室501中。
在这里,当驱动信号被输入到压电元件401中,压电元件401急剧伸长时,如果入口流路503侧及出口流路511侧的惯性L1、L2具有足够的大小,则流体室501中的压力迅速上升而达到几十个大气压。
由于该流体室501中的压力远比利用泵700对入口流路503施加的压力大,因此,从入口流路503侧流入流体室501中的流体会因该压力而减少,从出口流路511的流出会增加。
由于入口流路503的惯性L1比出口流路511的惯性L2大,由于从出口流路511吐出的流体的增加量比流体从入口流路503流入流体室501的流量的减少量大,因此,流体会在连接流路201以脉冲状吐出,也就是说,会发生脉动流。这个吐出时的压力波动在流体喷射管200中传播,流体从前端的喷嘴211的流体喷射开口部212被喷射出。
在这里,由于喷嘴211的流体喷射开口部212的直径比出口流路511的直径小,因此,流体进一步被作为高压、高速的脉冲状液滴而喷射出。
另一方面,流体室501中,由于从入口流路503流入的流体量的减少与从出口流路511流出的流体的流出量的增加的相互作用,压力上升后立即成为负压状态。其结果,由于泵700的压力和流体室501中的负压状态二者,在经过规定时间后,入口流路503的流体以与压电元件401动作前相同的速度流向流体室501中的流动被恢复。
入口流路503中的流体的流动返回之后,如果压电元件401伸展,则可以从喷嘴211继续喷射脉动流。
<气泡的排除>
接下来,对流体室501中的气泡的排除动作进行说明。
如上所述,入口流路503通过一边在流体室501的周围回旋一边接近流体室501的这种路径连通到流体室501。而且,出口流路511设置在流体室501的大致旋转体形状的旋转轴附近。
因此,从入口流路503流入流体室501的流体沿着内周侧壁508而在流体室501中回旋。然后,流体由于离心力而被推压到流体室501的内周侧壁501a侧,流体所含的气泡集中在流体室501的中心部,其结果,气泡被从出口流路511排出。
因此,即使由于压电元件401而在流体室501发生微小的容积变化,压力波动也不会因气泡受到阻碍,而能够获得足够的压力上升。
根据本实施方式,由于流体以规定的压力通过泵700被供给入口流路503,并且,即使在停止了脉动发生部100的驱动的状态下,流体也能被供给入口流路503和流体室501,因此,即便不进行启动注水(呼び水)动作,也能够开始初始动作。
而且,由于流体从比出口流路511的直径缩小的流体喷射开口部212喷出,因此,液压比出口流路511中增高,从而使得高速的流体喷射成为可能。
而且,由于流体喷射管200具有可将从流体室501流动的流体的脉动传递到流体喷射开口部212的刚性,因此,具有不会妨碍来自脉动发生部100的流体的压力传播,并可以喷射所需的脉动流这一效果。
而且,由于将入口流路503的惯性设定为比出口流路511的惯性大,因此,与从入口流路503流向流体室501的流体的流入量的减少程度相比,在出口流路511则会发生更大程度的流出量的增加,从而在流体喷射管200中可以进行脉冲状的流体吐出。因此,也可以不在入口流路503侧设置止回阀,这样既可以达到简化脉动发生部100的构造的效果,同时可以使内部的清洗变得容易,且可以排除起因于使用止回阀的对耐久性的担心。
另外,通过将入口流路503和出口流路511二者的惯性设定得足够大,如果急剧缩小流体室501的容积,则可以使流体室501中的压力急剧上升。
而且,通过采用使用作为容积改变单元的压电元件401和隔膜400而发生脉动的构造,可以简化脉动发生部100的构造,并实现小型化。而且,可以将流体室501的容积变化的最大频率设定为1KHz以上的高频率,从而最适于高速脉动流的喷射。
而且,脉动发生部100通过利用入口流路503使流体室501中的流体发生回旋流,可以利用离心力将流体室501中的流体推向流体室501的外周方向,使回旋流的中心部,即,使流体所含的气泡集中在大致旋转体形状的轴附近,并从设置在大致旋转体形状的轴的附近的出口流路511排除气泡。由此,可以防止气泡滞留在流体室501中所导致的压力振幅的降低,并可以继续脉动发生部100的稳定的驱动。
而且,由于形成为使入口流路503通过一边沿流体室501的周围回旋一边接近流体室501这样的路径连通到流体室501,因此可以无需采用用于使流体在流体室501的内部旋转的专用的构造就能够发生回旋流。
而且,由于在流体室501的密封面505的外边缘部形成槽形的入口流路503,因此,可以无需增加部件数目就能形成作为回旋流发生部的入口流路503。
而且,通过在隔膜400的上表面配备加固板410,隔膜400将加固板410的开口部外周作为支点驱动,因此,难以发生应力集中,从而可以提高隔膜400的耐久性。
另外,如果使加固板410与隔膜400的接合面的角部圆化,则能够进一步缓和隔膜400的应力集中。
而且,如果将加固板410和隔膜400层叠并粘合为一体,则不仅可以提高脉动发生部100的组装性,还能具有加固隔膜400的外边缘部的效果。
而且,由于在从泵700提供流体的入口侧的连接流路504与入口流路503的连接部设置有滞留流体的流体贮存部507,因此,可以抑制连接流路504的惯性对入口流路503的影响。
而且,由于在上壳体500与下壳体301的接合面上,在离开隔膜400的外周方向的位置上配备有环状的密封圈450,因此,可以防止流体从流体室501的泄漏,并防止流体室501中的压力降低。
==连接路径的阻塞检测==
如上所述,在根据本实施方式的流体喷射装置1中,当手术实施者操作脉动发生部启动开关625并将脉动发生部启动开关625的接通信号输入驱动控制部600时,泵控制部710使滑块720以规定速度在推入方向上移动而推压流体容纳部765,使流体从流体容纳部765的开口部764向连接路径流出。而且,填充处理时,泵控制部710也使滑块720以规定速度在推入方向上移动而推压流体容纳部765,使流体从流体容纳部765的开口部764向连接路径流出。
因此,如上所述,当泵控制部710推压流体容纳部765时,例如因异物混入连接管25、设于连接路径上的过滤器(未图示)堵塞、脉动发生部100的喷嘴211堵塞、连接管25的误连接、或三通旋塞26的方向设定错误等而导致连接路径阻塞的情况下,流体容纳部765及连接配管中有可能出现意想不到的高压。
根据本实施方式的流体喷射装置1可以检测泵700与脉动发生部100间的流体的连接路径(连接配管)中所发生的阻塞。
参照图6至图8,对根据本实施方式的流体喷射装置1所进行的连接路径的阻塞检测处理进行具体的说明。
首先,参照图6,对泵控制部(推压控制部)710的构成进行说明。
泵控制部710构成为具有:CPU(中央处理单元;处理器)711、存储器712、AD(模拟/数字)转换器713、DA(数字/模拟)转换器(判定值信号输出电路)714、锁存电路715、第一时钟电路716、第二时钟电路717、比较器电路718。
泵控制部710从压力传感器722取得与流体推压部731推压流体容器760的流体容纳部765时的压力对应的电平的检测信号,以控制流体推压部731。例如,当输入了滑块设置开关781的接通信号时,泵控制部710对流体推压部731输出规定的驱动信号而驱动电机730,控制上述压力为目标压力值。
而且,当上述压力高于规定的判定值时,泵控制部710对流体推压部731输出后述的第一停止信号或第二停止信号,使得对流体容纳部765的推压停止。需要说明的是,流体推压部731构成为具有滑块720、电机730及直线导轨740。
CPU 711掌管泵控制部710的整体的控制,通过执行存储在存储器712中的、由用于进行各种动作的代码构成的程序,实现涉及本实施方式的各种功能。
存储器712除存储上述程序以外,还存储各种数据。例如,存储器712存储有:表示与上述规定的判定值(也包括后述的第一判定值和第二判定值)相当的电平的判定值电平数据。
AD转换器713被输入由压力传感器722输出的检测信号,并输出表示该检测信号的电平的数据。具体而言,压力传感器722检测滑块720推压流体容纳部765时的压力,并输出与该压力对应的电平(例如电压)的检测信号,AD转换器713输出表示由压力传感器722输出的检测信号的电平的检测电平数据(例如电压值)。
CPU 711获取由AD转换器713输出的检测电平数据,并将其与存储器712中存储的判定值电平数据进行比较。
并且,在检测电平数据为判定值电平数据以上时,CPU 711对流体推压部731输出用于使流体推压部731对流体容纳部765的推压停止的第一停止信号。
流体推压部731取得第一停止信号时立即停止电机730的驱动。
这样,根据本实施方式的流体喷射装置1可以检测连接配管的阻塞,防止因阻塞而出现的各种不良情况。并且,由此,可以提高流体喷射装置1的安全性和可靠性。
并且,根据本实施方式的泵控制部710具有比较器电路718。
从压力传感器722输出的检测信号输入比较器电路718的一个输入端子。并且,从判定值信号输出部714输出的判定值信号输入比较器电路718的另一个端子。判定值信号是具有与上述判定值相当的电平的信号。判定值信号输出部714例如可以由输出相当于上述判定值的电压的恒压源构成。
于是,比较器电路718将从压力传感器722输出的检测信号的电平与判定值信号的电平进行比较,当检测信号的电平为判定值信号的电平以上时,对锁存电路715输出用于使流体推压部731对流体容纳部765的推压停止的第二停止信号。
锁存电路715取得比较器电路718输出的第二停止信号,并在与第一时钟电路716输出的规定频率的第一时钟信号同步的定时,对流体推压部731输出第二停止信号。
因此,从比较器电路718输出第二停止信号时起至锁存电路715输出第二停止信号时止,可以产生根据第一时钟信号的频率而确定的一定时间以上的延迟。
从锁存电路715输出第二停止信号后,该第二停止信号被输入至流体推压部731。而后,流体推压部731立即停止电机730的驱动。
这样,根据本实施方式的流体喷射装置1即使不经由CPU 711也可以检测连接配管的阻塞。因此,即使在例如CPU 711发生故障这样的情况下,也可以防止由于连接配管的阻塞而产生的各种不良情况。而且,由此,可以进一步提高流体喷射装置1的安全性和可靠性。
需要注意的是,CPU 711与从第二时钟电路717输出的第二时钟信号同步地进行动作。第二时钟信号的频率比第一时钟电路716输出的第一时钟信号的频率更高速(例如,几倍至几百倍以上的频率)。
而且,CPU 711在与该第二时钟信号同步的定时对锁存电路715反复输出复位信号。
因此,当CPU 711正常运行时,锁存电路715在与第二时钟信号同步的定时反复被CPU 711复位,因此,即使是第二停止信号从比较器电路718输入至了锁存电路715的情况下,也会在第二停止信号从锁存电路715输出之前的定时被复位。
因此,例如在来自压力传感器722的检测信号因噪声等而暂时上升这样的情况下,可以防止从比较器电路718输出第二停止信号而错误地使流体推压部731停止,从而,可以提高流体喷射装置1的可靠性。
需要说明的是,当第一停止信号或第二停止信号从泵控制部710输出至了流体推压部731时,流体推压部731停止对流体容纳部的推压,但例如也可以构成为:当第一停止信号或第二停止信号输入流体推压部731时,将流体推压部731进行流体容纳部765的推压所用的电力切断,从而停止对流体容纳部765的推压。
根据这种方式,由于可以将流体推压部731推压流体容纳部765所用的电切断,因此,能够可靠地停止推压。
并且,泵控制部710也可以在检测到连接配管的阻塞并输出第一停止信号时,对驱动控制部600发送使脉动发生部100的压电元件401的驱动停止的指令,使脉动发生部100停止流体的脉冲状的喷射。
根据这种方式,可以防止因连接配管中的剩余压力而导致继续从脉动发生部100进行高压的喷射,因此,可以进一步提高流体喷射装置1的安全性。
并且,泵控制部710也可以在检测到连接配管的阻塞并输出第一停止信号时,输出规定的警报。例如,泵控制部710输出连接配管中的压力比判定值增高的语音消息。或者,泵控制部710点亮规定的警告灯(未图示)。
根据这种方式,可以迅速地将连接配管发生阻塞的情况通知给手术实施者等操作者,从而能进一步提高流体喷射装置1的安全性。
并且,当由来自压力传感器722的检测信号表示的压力为判定值以上时,泵控制部710也可以使流体推压部731停止对流体容纳部765的推压,并进一步减小流体容纳部765中的压力。
这种情况下,例如,在第一停止信号或第二停止信号输入至了流体推压部731时,流体推压部731停止滑块720向推入方向的移动之后,使滑块720向与推入方向相反的方向移动。由此,柱塞762和滑块720一同在推入方向的反方向上移动,因此,使流体容纳部765内为减压。
根据这种方式,可以讯速地消除由于连接配管的阻塞而出现的高压状态,并可以容易地将压力减小至安全的水平,因此,能够进一步提高流体喷射装置1的安全性。而且,能够更安全地进行后续的维护作业等。
接下来,参照图7和图8,对根据本实施方式的连接配管的阻塞检测的处理流程进行说明。
图7是按时序示出当泵控制部710控制滑块720以规定速度向推入方向移动时由压力传感器722检测到的流体容纳部765中的压力变化的曲线图。
图7所示的(A)表示连接配管因某些原因发生了阻塞的时间点。
如此一来,如图7的(B)所示,随着时间的推移,流体容纳部765中的压力上升。
当流体容纳部765中的压力达到判定值时(图7的(C)),如上所述,泵控制部710对流体推压部731输出第一停止信号或第二停止信号,使流体推压部731停止对流体容纳部765的推压。
由此,如图7的(D)所示,可以停止流体容纳部765中的压力上升。
或者,当泵控制部710使流体推压部731将流体容纳部765中的压力减小时,如图7的(E)、(G)所示,可以使流体容纳部765中的压力减小,并降低至零附近。
图8是示出由CPU 711执行的连接配管的阻塞检测处理的流程的流程图。
CPU 711在与第二时钟信号同步的定时、例如每隔20ms(毫秒)便执行图8所示的处理。
首先,CPU 711从AD转换器713取得表示压力传感器722输出的检测信号的电平(电压)的检测电平数据(电压值)(S1000)。
接下来,CPU 711判定脉动发生部100是否正在喷射流体(压电元件401是否在驱动中)(S1010)。CPU 711通过经由通信电缆640的通信,从驱动控制部600取得表示脉动发生部启动开关625是接通还是断开的信息,从而判定流体是否处于喷射中。
当流体在喷射中时,CPU 711从存储器712读出存储在存储器712中的表示与第一判定值(压力)相当的电平(电压)的判定值电平数据(电压值)(S1020)。而当流体不在喷射中时,CPU 711从存储器712读出存储在存储器712中的表示与第二判定值(压力)相当的电平(电压)的判定值电平数据(电压值)(S1030)。
第一判定值是根据流体推压部731推压流体容纳部765时的目标压力值而确定的值。例如,第一判定值可以设为在目标压力值上加上规定值后的值、或设为对目标压力值增加规定比例后的值。
由此,通过使用根据目标压力值而确定的判定值来检测连接配管的阻塞,从而可以根据随着时时的情况而变化的目标压力值来确切地检测连接配管的阻塞。
而且,第二判定值是规定的固定值。如上述填充处理那样,即使压电元件401没有驱动,有时也会使滑块720在推入方向上移动,将流体送出至脉动发生部100,这种情况下,由于没有目标压力值,所以采用是固定值的第二判定值来检测连接配管的阻塞。
这样,根据本实施方式的流体喷射装置1在脉动发生部100正在喷射流体时,采用根据流体推压部731推压流体容纳部765时的目标压力值而确定的判定值(第一判定值)来检测连接配管的阻塞,从而可以准确地进行连接配管的阻塞检测,进一步地,即使是不具有上述目标压力值的流体的非喷射中时,由于采用规定的固定值作为判定值(第二判定值),从而也能进行连接配管的阻塞检测。
接下来,CPU 711将从AD转换器取得的检测电平数据与从存储器读出的判定值电平数据进行比较,判定由压力传感器722的检测信号所表示的压力是否在判定值以上(S1040)。
当由压力传感器722的检测信号所表示的压力不在判定值以上时,CPU 711对锁存电路715输出复位信号,结束处理(S1070)。
另一方面,当由压力传感器722的检测信号所表示的压力在判定值以上时,CPU 711输出第一停止信号(S1050),并输出规定的警报(S1060)。于是,CPU 711对锁存电路715输出复位信号,结束处理(S1070)。
上面,已经对根据本实施方式的流体喷射装置1进行了详细说明,根据本实施方式所涉及的流体喷射装置1,可以检测作为泵700与脉动发生部100之间的流体流路的连接配管的阻塞,可以提高流体喷射装置1的安全性和可靠性。
另外,上述的实施方式意在促进对本发明的理解,并非用于限定地解释本发明。本发明在不脱离其宗旨的前提下可以进行变更、改良,同时本发明包括其等价物。
Claims (8)
1.一种流体喷射装置,其特征在于,具备:
流体容器,具有容纳流体的流体容纳部、和形成于所述流体容纳部的流体出口;
流体推压部,推压所述流体容纳部,使所述流体从所述流体出口流出;
连接配管,一端与所述流体出口连接;
流体喷射部,具有与所述连接配管的另一端连接的流体取入口,并使从所述流体取入口取入的所述流体以脉冲状喷射;
压力检测部,检测所述流体推压部推压所述流体容纳部时的压力,并输出与所述压力对应的电平的检测信号;以及
推压控制部,当由所述检测信号所表示的所述压力在规定的判定值以上时,使所述流体推压部停止对所述流体容纳部的推压。
2.根据权利要求1所述的流体喷射装置,其特征在于,
所述推压控制部通过切断所述流体推压部进行所述流体容纳部的推压所用的电力而停止对所述流体容纳部的推压。
3.根据权利要求1或2所述的流体喷射装置,其特征在于,
当由所述检测信号所表示的所述压力为所述判定值以上时,所述推压控制部使所述流体推压部停止对所述流体容纳部的推压,并使所述流体喷射部停止所述流体的脉冲状的喷射。
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,
所述规定的判定值是根据所述流体推压部推压所述流体容纳部时的目标压力值而确定的值。
5.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,还具备:
操作输入部,接收用于开启或关闭所述流体喷射部的所述喷射的操作输入;以及
驱动控制部,当收到用于开启所述喷射的操作输入时,所述驱动控制部驱动设于所述流体喷射部的加压元件,以对从所述流体取入口取入的所述流体脉冲状地施加压力,当收到用于关闭所述喷射的操作输入时,所述驱动控制部停止所述加压元件的驱动,
当所述加压元件处于驱动中时,所述推压控制部将由所述检测信号所表示的所述压力与根据所述流体推压部推压所述流体容纳部时的目标压力值而确定的第一判定值进行比较,在所述加压元件处于非驱动中时,所述推压控制部将由所述检测信号所表示的所述压力与为规定的固定值的第二判定值进行比较。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的流体喷射装置,其特征在于,
当由所述检测信号所表示的所述压力为所述判定值以上时,所述推压控制部输出表示所述压力为所述判定值以上的警报。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的流体喷射装置,其特征在于,
当由所述检测信号所表示的所述压力为所述判定值以上时,所述推压控制部使所述流体推压部停止对所述流体容纳部的推压,并进一步减小所述流体容纳部内的压力。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的流体喷射装置,其特征在于,
所述推压控制部还具备:
模数转换器,从所述压力检测部输出的所述检测信号被输入所述模数转换器,并从所述模数转换器输出表示所述检测信号的电平的检测电平数据;
存储器,用于存储表示与所述判定值相当的电平的判定值电平数据;
处理器,将从所述模数转换器输出的所述检测电平数据与所述存储器中存储的所述判定值电平数据进行比较,当所述检测电平数据为所述判定值电平数据以上时,所述处理器对所述流体推压部输出用于停止所述流体推压部对所述流体容纳部的推压的第一停止信号;
判定值信号输出电路,输出与所述判定值相当的电平的判定值信号;
比较器电路,从所述压力检测部输出的所述检测信号和所述判定值信号被输入所述比较器电路,所述比较器电路将所述检测信号的电平与所述判定值信号的电平进行比较,当所述检测信号的电平为所述判定值信号的电平以上时,所述比较器电路输出用于停止所述流体推压部对所述流体容纳部的推压的第二停止信号;以及
锁存电路,从所述比较器电路输出的所述第二停止信号被输入所述锁存电路,所述锁存电路在与规定频率的时钟信号同步的定时,对所述流体推压部输出所述第二停止信号,
当所述第一停止信号或所述第二停止信号被输入所述流体推压部时,所述流体推压部停止对所述流体容纳部的推压,
所述处理器在所述锁存电路与所述时钟信号同步地输出所述第二停止信号之前的定时,对所述锁存电路输出用于将所述锁存电路复位的复位信号。
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