JP2010051896A - Fluid jetting device, fluid jetting surgical device, and fluid jetting method - Google Patents

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Yasuhiro Ono
泰弘 小野
Kinya Matsuzawa
欣也 松澤
Takeshi Seto
毅 瀬戸
Yasuyoshi Hama
康善 濱
Hideki Kojima
英揮 小島
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/32Surgical cutting instruments
    • A61B17/3203Fluid jet cutting instruments

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluid jetting device which is capable of properly jetting a fluid, to provide a fluid jetting surgical device and to provide a fluid jetting method. <P>SOLUTION: The fluid jetting device 1 is provided with a passage pipe 200 having a passage 201 which allows a pressurized fluid to flow and a fluid jetting port 212 communicating with the passage 201, a fluid supply means 20, 100 to supply the fluid to the passage 201, a control means 30 to control the supply of the fluid by the fluid supply means 20, 100, and a posture detecting means 120 to detect the posture of the passage pipe 200 and to input the signal in answer to the posture of the detected passage pipe 200 into the control means 30. The control means 30 controls the supply of the fluid by the fluid supply means 20, 100 in answer to the signal inputted from the posture detecting means 120. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、加圧した流体を噴射する流体噴射装置、流体噴射手術器具及び流体噴射方法に関する。   The present invention relates to a fluid ejecting apparatus that ejects pressurized fluid, a fluid ejecting surgical instrument, and a fluid ejecting method.

従来、この種の技術としては、例えば、加圧ポンプの駆動によって、流体源からハンドピースに設けられたノズルパイプに高圧流体を圧送し、ノズルパイプの噴射ノズルから高圧流体を噴射する流体噴射装置がある(特許文献1参照)。
そして、上記従来技術では、加圧ポンプの駆動を、ハンドピースに設けられたスイッチを操作することによって行う。
特開平5−92009号公報
Conventionally, as this type of technology, for example, a fluid ejecting apparatus that pumps a high-pressure fluid from a fluid source to a nozzle pipe provided in a handpiece and ejects the high-pressure fluid from an ejection nozzle of the nozzle pipe by driving a pressure pump (See Patent Document 1).
And in the said prior art, a pressurization pump is driven by operating the switch provided in the handpiece.
Japanese Patent Laid-Open No. 5-92009

しかしながら、上記従来技術においては、ハンドピースに設けられたスイッチが誤操作された場合、使用者の意図に反して噴射ノズルから高圧流体が噴射される恐れがある。
例えば、ハンドピースの受け渡しを行う際、意図せずにスイッチが操作された場合、誤って噴射ノズルから高圧流体が噴射される。
この場合、噴射対象物以外のものに向けて流体が噴射されたり、噴射ノズルから噴射された流体が周辺に飛散したりすることとなる。
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、流体の噴射を適切に行うことが可能な流体噴射装置、流体噴射手術器具及び流体噴射方法を提供することを課題とする。
However, in the above prior art, when a switch provided on the handpiece is erroneously operated, high pressure fluid may be ejected from the ejection nozzle against the user's intention.
For example, when the handpiece is transferred, if the switch is operated unintentionally, the high pressure fluid is erroneously ejected from the ejection nozzle.
In this case, the fluid is ejected toward something other than the ejection object, or the fluid ejected from the ejection nozzle is scattered around.
This invention is made in view of the said prior art, Comprising: It aims at providing the fluid ejection apparatus, the fluid ejection surgical instrument, and the fluid ejection method which can perform the ejection of a fluid appropriately.

上記目的を達成するために、第一の発明に係る流体噴射装置は、加圧した流体を流す流路及び流路に連通する流体噴射口を有する流路管と、流路に流体を供給する流体供給手段と、流体供給手段による流体の供給を制御する制御手段と、流路管の姿勢を検出し、検出した流路管の姿勢に応じた信号を制御手段に入力する姿勢検出手段と、を備え、制御手段は、姿勢検出手段から入力された信号に応じて流体供給手段による流体の供給を制御することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a fluid ejecting apparatus according to a first aspect of the present invention supplies a fluid channel to a flow path tube having a flow path for flowing pressurized fluid and a fluid ejection port communicating with the flow path, and the fluid to the flow path. Fluid supply means; control means for controlling the supply of fluid by the fluid supply means; attitude detection means for detecting the attitude of the channel pipe and inputting a signal corresponding to the detected attitude of the channel pipe to the control means; The control means controls the supply of fluid by the fluid supply means in accordance with the signal input from the posture detection means.

第一の発明に係る流体噴射装置では、流路管の姿勢に応じて流体供給手段による流体の供給を制御するため、流体の噴射を適切に行うことが可能となる。例えば、流路管の姿勢が流体を噴射する姿勢として適切ではない場合、流体の噴射を行わないように制御することができるため、流体の噴射を適切に行うことが可能となる。
ここで、流路としては、例えば、後述する接続流路201が該当する。流体噴射口としては、例えば、後述する流体噴射開口部212が該当する。流路管としては、例えば、後述する接続流路管200が該当する。流体供給手段としては、例えば、後述するポンプ20及び脈動発生部100が該当する。制御手段としては、例えば、後述する制御手段30が該当する。姿勢検出手段としては、例えば、後述する姿勢検出手段120が該当する。
In the fluid ejection device according to the first aspect of the invention, the fluid supply by the fluid supply means is controlled in accordance with the posture of the flow channel tube, so that the fluid can be ejected appropriately. For example, when the posture of the channel tube is not appropriate as the posture for ejecting the fluid, it can be controlled not to eject the fluid, so that the fluid can be ejected appropriately.
Here, for example, a connection channel 201 described later corresponds to the channel. For example, a fluid ejection opening 212 described later corresponds to the fluid ejection port. An example of the flow path tube is a connection flow path tube 200 described later. As the fluid supply means, for example, a pump 20 and a pulsation generating unit 100 described later are applicable. For example, the control means 30 described later corresponds to the control means. As the posture detection means, for example, posture detection means 120 described later corresponds.

また、第二の発明に係る流体噴射装置は、第一の発明に係る流体噴射装置において、制御手段は、姿勢検出手段から入力される信号に基づき、流体噴射口の流体の噴射方向軸と鉛直軸とのなす角度を検出し、検出した角度に応じて、流体供給手段による流体の供給を制御することを特徴とする。
第二の発明に係る流体噴射装置では、流体噴射口の流体の噴射方向軸と鉛直軸とのなす角度に応じて流体供給手段による流体の供給を制御するため、流体の噴射をさらに適切に行うことが可能となる。例えば、通常、流体噴射装置は、流体の噴射方向が下方となる状態で使用される。すなわち、通常、流体噴射装置は、流体の噴射方向が上方となる状態で使用されることはない。したがって、流体噴射口の流体の噴射方向軸と鉛直軸とのなす角度がある程度大きくなった場合、流体の噴射を行わないように制御することができるため、流体の噴射を適切に行うことが可能となる。
Further, the fluid ejecting apparatus according to the second invention is the fluid ejecting apparatus according to the first invention, wherein the control means is perpendicular to the fluid ejection direction axis of the fluid ejection port based on the signal input from the attitude detecting means. An angle formed with the shaft is detected, and fluid supply by the fluid supply means is controlled according to the detected angle.
In the fluid ejecting apparatus according to the second aspect of the present invention, since the fluid supply by the fluid supplying means is controlled according to the angle formed by the fluid ejecting direction axis of the fluid ejecting port and the vertical axis, the fluid is ejected more appropriately. It becomes possible. For example, the fluid ejecting apparatus is normally used in a state where the fluid ejecting direction is downward. That is, normally, the fluid ejecting apparatus is not used in a state where the fluid ejecting direction is upward. Therefore, when the angle formed by the fluid ejection direction axis of the fluid ejection port and the vertical axis is increased to some extent, it can be controlled not to eject the fluid, so that the fluid can be ejected appropriately. It becomes.

また、第三の発明に係る流体噴射装置は、第二の発明に係る流体噴射装置において、制御手段は、検出した角度が所定範囲内である場合にのみ、流体供給手段による流体の供給の開始を可能とすることを特徴とする。
第三の発明に係る流体噴射装置では、流体噴射口の流体の噴射方向軸と鉛直軸とのなす角度が所定範囲内である場合にのみ流体供給手段による流体の供給の開始を可能とするため、誤って流体の噴射が開始されることを抑制することが可能となる。例えば、流路管の受け渡しを行う際に、誤って流体の噴射が開始されることを抑制することが可能となる。
The fluid ejecting apparatus according to the third invention is the fluid ejecting apparatus according to the second invention, wherein the control means starts the fluid supply by the fluid supplying means only when the detected angle is within a predetermined range. It is possible to make it possible.
In the fluid ejection device according to the third aspect of the present invention, the fluid supply means can start the fluid supply only when the angle formed by the fluid ejection direction axis of the fluid ejection port and the vertical axis is within a predetermined range. This makes it possible to suppress erroneous start of fluid injection. For example, it is possible to prevent the ejection of fluid from being erroneously started when delivering the flow channel pipe.

また、第四の発明に係る流体噴射装置は、第二又は第三の発明に係る流体噴射装置において、制御手段は、流体供給手段による流体の供給中において、検出した角度が所定範囲を超えた場合、流体供給手段による流体の供給を抑制又は停止することを特徴とする。
第四の発明に係る流体噴射装置では、流体噴射口の流体の噴射方向軸と鉛直軸とのなす角度が所定範囲を超えた場合、流体供給手段による流体の供給を抑制又は停止するため、流体の噴射を行っている際、誤って流体が飛散することを抑制することが可能となる。
また、第五の発明に係る流体噴射装置は、第三又は第四の発明に係る流体噴射装置において、所定範囲は、60°以下であることを特徴とする。
第五の発明に係る流体噴射装置では、所定範囲が60°以下に設定されているため、流体の噴射をさらに適切に行うことが可能となる。
The fluid ejecting apparatus according to the fourth invention is the fluid ejecting apparatus according to the second or third invention, wherein the control means detects the detected angle exceeding a predetermined range during the fluid supply by the fluid supplying means. In this case, the supply of fluid by the fluid supply means is suppressed or stopped.
In the fluid ejecting apparatus according to the fourth aspect of the present invention, when the angle formed between the fluid ejection direction axis of the fluid ejection port and the vertical axis exceeds a predetermined range, the fluid supply by the fluid supply means is suppressed or stopped. It is possible to prevent the fluid from being accidentally scattered during the jetting.
The fluid ejecting apparatus according to the fifth invention is the fluid ejecting apparatus according to the third or fourth invention, wherein the predetermined range is 60 ° or less.
In the fluid ejecting apparatus according to the fifth aspect, since the predetermined range is set to 60 ° or less, the fluid can be ejected more appropriately.

また、第六の発明に係る流体噴射装置は、第一乃至第五のうちいずれか一の発明に係る流体噴射装置において、流路に連通する出口流路と、流体供給手段から流体が供給される入口流路と、出口流路及び前記入口流路に連通する流体室と、流体室の容積を変更可能な容積変更手段と、を有する脈動発生部を備え、脈動発生部が、流体供給手段を構成することを特徴とする。
第六の発明に係る流体噴射装置では、脈動発生部を備えることにより、脈動する流体を噴射することが可能となる。
ここで、出口流路としては、例えば、後述する出口流路511が該当する。入口流路としては、例えば、後述する入口流路503が該当する。流体室としては、例えば、後述する流体室501が該当する。容積変更手段としては、例えば、後述する圧電素子401が該当する。脈動発生部としては、例えば、後述する脈動発生部100が該当する。
A fluid ejecting apparatus according to a sixth aspect is the fluid ejecting apparatus according to any one of the first to fifth aspects, wherein the fluid is supplied from the outlet flow path communicating with the flow path and the fluid supply means. A pulsation generator having an inlet channel, an outlet channel and a fluid chamber communicating with the inlet channel, and a volume changing unit capable of changing a volume of the fluid chamber. It is characterized by comprising.
In the fluid ejection device according to the sixth aspect of the invention, the pulsating fluid can be ejected by providing the pulsation generator.
Here, for example, an outlet channel 511 described later corresponds to the outlet channel. For example, an inlet channel 503 described later corresponds to the inlet channel. For example, a fluid chamber 501 described later corresponds to the fluid chamber. For example, a piezoelectric element 401 described later corresponds to the volume changing unit. As the pulsation generation unit, for example, a pulsation generation unit 100 described later corresponds.

また、第七の発明に係る流体噴射手術器具は、加圧した流体を流す流路及び流路に連通する流体噴射口を有する流路管と、流路に流体を供給する流体供給手段と、流体供給手段による流体の供給を制御する制御手段と、流路管の姿勢を検出し、検出した流路管の姿勢に応じた信号を制御手段に入力する姿勢検出手段と、を備え、制御手段は、姿勢検出手段から入力された信号に応じて流体供給手段による流体の供給を制御し、噴射した流体により手術対象部位を切開又は切除することを特徴とする。
第七の発明に係る流体噴射手術器具では、流路管の姿勢に応じて流体供給手段による流体の供給を制御するため、流体の噴射を適切に行うことが可能となる。
Further, the fluid ejection surgical instrument according to the seventh aspect of the present invention is a flow path tube having a flow path for flowing pressurized fluid and a fluid ejection port communicating with the flow path, a fluid supply means for supplying fluid to the flow path, Control means for controlling the supply of fluid by the fluid supply means, and attitude detecting means for detecting the attitude of the flow channel tube and inputting a signal corresponding to the detected attitude of the flow channel tube to the control means, Is characterized in that the supply of fluid by the fluid supply means is controlled in accordance with a signal input from the posture detection means, and the surgical target site is incised or excised with the ejected fluid.
In the fluid ejection surgical instrument according to the seventh aspect of the invention, the fluid supply by the fluid supply means is controlled in accordance with the posture of the flow channel tube, so that the fluid can be ejected appropriately.

さらに、第八の発明に係る流体噴射方法は、流路管の流路に加圧した流体を供給し、流路管の姿勢を検出し、検出した流路管の姿勢に応じて、流体の供給を制御し、流路に連通する流体噴射口から供給を制御された流体を噴射することを特徴とする。
第八の発明に係る流体噴射方法では、流路管の姿勢に応じて流体の供給を制御するため、流体の噴射を適切に行うことが可能となる。
Furthermore, the fluid ejection method according to the eighth aspect of the invention supplies pressurized fluid to the flow path of the flow path tube, detects the attitude of the flow path pipe, and determines the fluid flow according to the detected attitude of the flow path pipe. The supply is controlled, and the fluid whose supply is controlled is ejected from a fluid ejection port communicating with the flow path.
In the fluid ejection method according to the eighth aspect of the invention, the fluid supply is controlled in accordance with the attitude of the flow channel tube, so that the fluid can be ejected appropriately.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
本発明に係る流体噴射装置は、インク等を用いた描画、細密な物体及び構造物の洗浄、手術用メス等に適用することが可能である。
本実施形態では、本発明に係る流体噴射装置を、生体組織を切開又は切除することに好適なウォーターパルスメスに適用した場合について説明する。したがって、本実施の形態で用いる流体は、水、生理食塩水、薬液等である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The fluid ejecting apparatus according to the present invention can be applied to drawing using ink or the like, washing of fine objects and structures, a scalpel for surgery, and the like.
In the present embodiment, a case where the fluid ejection device according to the present invention is applied to a water pulse knife suitable for incising or excising a living tissue will be described. Therefore, the fluid used in the present embodiment is water, physiological saline, a chemical solution, or the like.

(構成)
図1は、本発明の実施の形態に係るウォーターパルスメスを示す概略構成図である。
図1に示すウォーターパルスメス(流体噴射装置、流体噴射手術器具)1は、流体を収容する流体容器10と、一定の圧力で流体を供給するポンプ20と、ポンプ20から供給される流体を脈動流動する脈動発生部100と、脈動発生部100及びポンプ20を制御する制御手段30とを備える。
流体容器10は、水、生理食塩水、薬液等の流体を収容する。
ポンプ20は、接続チューブ15を介して流体容器10に収容された流体を吸引する。また、ポンプ20は、吸引した流体を、一定の圧力で接続チューブ25を介して脈動発生部100に供給する。ポンプ20の吐出圧力は概ね3気圧(0.3MPa)以下に設定する。
(Constitution)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a water pulse knife according to an embodiment of the present invention.
A water pulse knife (fluid ejecting apparatus, fluid ejecting surgical instrument) 1 shown in FIG. 1 pulsates a fluid container 10 that contains fluid, a pump 20 that supplies fluid at a constant pressure, and fluid supplied from the pump 20. A pulsation generating unit 100 that flows, and a control unit 30 that controls the pulsation generating unit 100 and the pump 20 are provided.
The fluid container 10 contains a fluid such as water, physiological saline, or a chemical solution.
The pump 20 sucks the fluid stored in the fluid container 10 through the connection tube 15. The pump 20 supplies the sucked fluid to the pulsation generator 100 through the connection tube 25 at a constant pressure. The discharge pressure of the pump 20 is generally set to 3 atm (0.3 MPa) or less.

なお、このウォーターパルスメス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または接続流路管200である。したがって、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、柔軟で薄いチューブで、流体を脈動発生部100に送液可能な範囲で低圧にすることが好ましい。
脈動発生部100は、流体室501(図2、参照)と、流体室501の容積変更手段とを備えている。本実施形態では、流体室501の容積変更手段として、圧電素子401を用いている。
Note that when performing an operation using the water pulse knife 1, the part grasped by the operator is the pulsation generator 100 or the connecting flow channel tube 200. Therefore, it is preferable that the connection tube 25 up to the pulsation generator 100 be as flexible as possible. For this purpose, it is preferable that the pressure is reduced within a range in which fluid can be sent to the pulsation generator 100 with a flexible and thin tube.
The pulsation generator 100 includes a fluid chamber 501 (see FIG. 2) and a volume changing unit for the fluid chamber 501. In the present embodiment, the piezoelectric element 401 is used as the volume changing means of the fluid chamber 501.

次に、脈動発生部100について、図面を参照してさらに詳しく説明する。
図2は、図1に示すウォーターパルスメスの脈動発生部を示す断面図である。なお、図2は、図4に示すA−A´線の断面図である。図3は、図2に示す脈動発生部を分解した状態の概略を示す斜視図である。
図2及び図3に示すように、脈動発生部100は、上ケース500と、下ケース301とを有する。そして、上ケース500及び下ケース301は、互いに対向する面において接合され、4本の固定螺子(図示せず)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。
Next, the pulsation generator 100 will be described in more detail with reference to the drawings.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a pulsation generating portion of the water pulse knife shown in FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ shown in FIG. FIG. 3 is a perspective view schematically showing a state in which the pulsation generator shown in FIG. 2 is disassembled.
As shown in FIGS. 2 and 3, the pulsation generator 100 includes an upper case 500 and a lower case 301. Then, the upper case 500 and the lower case 301 are joined on the surfaces facing each other, and are screwed together by four fixing screws (not shown).
The lower case 301 is a cylindrical member having a flange, and one end is sealed with a bottom plate 311. A piezoelectric element 401 is disposed in the internal space of the lower case 301.

圧電素子401は、積層型圧電素子であってアクチュエータを構成する。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に固着されている。また、圧電素子401の他方の端部は、底板311の上面312に固着されている。
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。このように、容積変更手段として圧電素子401とダイアフラム400とを採用する構造にすることにより、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となる。
The piezoelectric element 401 is a laminated piezoelectric element and constitutes an actuator. One end of the piezoelectric element 401 is fixed to the diaphragm 400 via the upper plate 411. The other end of the piezoelectric element 401 is fixed to the upper surface 312 of the bottom plate 311.
Diaphragm 400 is formed of a disk-shaped metal thin plate, and a peripheral edge thereof is closely fixed to a bottom surface of recess 303 in recess 303 of lower case 301. By inputting a drive signal to the piezoelectric element 401 as volume changing means, the volume of the fluid chamber 501 is changed via the diaphragm 400 as the piezoelectric element 401 expands and contracts. Thus, by adopting a structure that employs the piezoelectric element 401 and the diaphragm 400 as the volume changing means, the structure can be simplified and the size can be reduced accordingly. Moreover, the maximum frequency of the volume change of the fluid chamber 501 can be set to a high frequency of 1 KHz or more, which is optimal for high-speed pulsating flow injection.

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(図3において図示せず)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を有している。そして、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と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の一方の端面に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。
On the upper surface of the diaphragm 400, a reinforcing plate 410 (not shown in FIG. 3) made of a disk-shaped thin metal plate having an opening at the center is laminated.
The upper case 500 has a recess at the center of the surface facing the lower case 301. A fluid chamber 501 is a rotating body formed of the recess and the diaphragm 400 and filled with fluid. That is, the fluid chamber 501 is a space surrounded by the sealing surface 505 of the concave portion of the upper case 500, the inner peripheral side wall 501 a, and the diaphragm 400. An outlet channel 511 is formed in a substantially central portion of the fluid chamber 501.
The outlet channel 511 is penetrated from the fluid chamber 501 to the end of the outlet channel pipe 510 protruding from one end surface of the upper case 500. A connection portion between the outlet channel 511 and the sealing surface 505 of the fluid chamber 501 is smoothly rounded to reduce fluid resistance.

なお、流体室501の形状は、本実施形態(図2参照)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には接続流路管200が接続されている。接続流路管200には接続流路201が穿設されている。接続流路201の直径は、出口流路511の直径より大きく形成されている。また、接続流路管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。
接続流路管200の先端部には、ノズル211が挿着されている。ノズル211には、流体噴射口212が穿設されている。流体噴射口212の直径は、接続流路201の直径より小さい。
In addition, although the shape of the fluid chamber 501 is a substantially cylindrical shape with both ends sealed in this embodiment (see FIG. 2), it may be conical, trapezoidal, hemispherical, or the like when viewed from the side. For example, if the connecting portion between the outlet channel 511 and the sealing surface 505 is shaped like a funnel, bubbles in the fluid chamber 501 described later can be easily discharged.
A connection channel pipe 200 is connected to the outlet channel pipe 510. A connection channel 201 is formed in the connection channel pipe 200. The diameter of the connection channel 201 is formed larger than the diameter of the outlet channel 511. Further, the thickness of the pipe portion of the connection flow path pipe 200 is formed in a range having rigidity that does not absorb the pressure pulsation of the fluid.
A nozzle 211 is inserted into the distal end portion of the connection flow channel pipe 200. A fluid ejection port 212 is formed in the nozzle 211. The diameter of the fluid ejection port 212 is smaller than the diameter of the connection channel 201.

上ケース500の側面には、ポンプ20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502が突設されている。入口流路管502には、入口流路側の接続流路504が穿設されている。接続流路504は入口流路503に連通している。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が形成されている。パッキンボックス304及びパッキンボックス506により形成される空間に、リング状のパッキン450が装着されている。
On the side surface of the upper case 500, an inlet channel tube 502 into which the connection tube 25 that supplies fluid from the pump 20 is inserted is projected. A connection channel 504 on the inlet channel side is formed in the inlet channel tube 502. The connection channel 504 communicates with the inlet channel 503. The inlet channel 503 is formed in a groove shape on the peripheral edge of the sealing surface 505 of the fluid chamber 501 and communicates with the fluid chamber 501.
A packing box 304 is formed on the lower case 301 side and a packing box 506 is formed on the upper case 500 side at a position spaced apart in the outer peripheral direction of the diaphragm 400 on the joint surface between the upper case 500 and the lower case 301. A ring-shaped packing 450 is mounted in a space formed by the packing box 304 and the packing box 506.

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2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、パッキンボックス304,506内の壁にさらに強く押し圧するので、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。
Here, when the upper case 500 and the lower case 301 are assembled, the peripheral portion of the diaphragm 400 and the peripheral portion of the reinforcing plate 410 are the peripheral portion of the sealing surface 505 of the upper case 500 and the concave portion 303 of the lower case 301. It is closely attached by the bottom. At this time, the packing 450 is pressed by the upper case 500 and the lower case 301 to prevent fluid leakage from the fluid chamber 501.
The fluid chamber 501 is in a high pressure state of 30 atm (3 MPa) or more when fluid is discharged, and the fluid may slightly leak at the joints of the diaphragm 400, the reinforcing plate 410, the upper case 500, and the lower case 301. However, the packing 450 prevents leakage.
When the packing 450 is disposed as shown in FIG. 2, the packing 450 is compressed by the pressure of the fluid leaking from the fluid chamber 501 at a high pressure, and is further pressed against the walls in the packing boxes 304 and 506. Leakage can be more reliably prevented. From this, a high pressure rise in the fluid chamber 501 can be maintained during driving.

次に、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4は、図2に示す脈動発生部の入口流路を示す平面図であり、上ケースを下ケースとの接合面側から視認した状態を表している。
図4に示すように、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。入口流路503と接続流路504との接続部に流体溜り507を設けることにより、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。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。
Next, the inlet channel 503 formed in the upper case 500 will be described in more detail with reference to the drawings.
FIG. 4 is a plan view showing the inlet flow path of the pulsation generating section shown in FIG. 2, and shows a state in which the upper case is viewed from the joint surface side with the lower case.
As shown in FIG. 4, the inlet channel 503 has one end communicating with the fluid chamber 501 and the other end communicating with the connection channel 504. A fluid reservoir 507 is formed at a connection portion between the inlet channel 503 and the connection channel 504. By providing the fluid reservoir 507 at the connection portion between the inlet channel 503 and the connection channel 504, the influence of the inertance of the connection channel 504 on the inlet channel 503 can be suppressed. The connection between the fluid reservoir 507 and the inlet channel 503 is smoothly rounded to reduce the fluid resistance.

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20(図1参照)から一定の圧力で供給される流体は、内周側壁501aに沿って(図4において矢印で示す方向)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。図4では、入口流路503は平面形状が湾曲されている。入口流路503は、直線で流体室501に連通させてもよいが、狭いスペースの中で所望のイナータンスを得るために、入口流路503の流路長を長くする必要性から湾曲させている。
In addition, the inlet channel 503 communicates with the inner peripheral side wall 501a of the fluid chamber 501 in a substantially tangential direction. The fluid supplied at a constant pressure from the pump 20 (see FIG. 1) flows along the inner peripheral wall 501a (in the direction indicated by the arrow in FIG. 4) to generate a swirling flow in the fluid chamber 501. The swirling flow is pressed against the inner peripheral side wall 501a by the centrifugal force caused by swirling, and the bubbles contained in the fluid chamber 501 are concentrated at the center of the swirling flow.
Then, the bubbles collected at the center are excluded from the outlet channel 511. For this reason, it is more preferable that the outlet channel 511 is provided in the vicinity of the center of the swirling flow, that is, in the axial center portion of the rotating body. In FIG. 4, the planar shape of the inlet channel 503 is curved. The inlet channel 503 may be communicated with the fluid chamber 501 in a straight line, but is curved from the necessity of increasing the channel length of the inlet channel 503 in order to obtain a desired inertance in a narrow space. .

なお、図2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。
In addition, as shown in FIG. 2, the reinforcement board 410 is arrange | positioned between the diaphragm 400 and the peripheral part of the sealing surface 505 in which the inlet flow path 503 is formed. The meaning of providing the reinforcing plate 410 is to improve the durability of the diaphragm 400. Since the notch-like connection opening 509 is formed in the connection portion of the inlet channel 503 with the fluid chamber 501, stress concentration occurs in the vicinity of the connection opening 509 when the diaphragm 400 is driven at a high frequency. May cause fatigue failure. Therefore, by providing the reinforcing plate 410 having a continuous opening without a notch, stress concentration does not occur in the diaphragm 400.
Further, four screw holes 500a are formed at the outer peripheral corner of the upper case 500, and the upper case 500 and the lower case 301 are screwed and joined at the screw hole positions.

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。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。固着手段としては、接着剤を用いる貼着としても、固層拡散接合、溶接等を採用することが可能であるが、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。
さらに、図1に示すように、脈動発生部100は、ハンドスイッチ110と、姿勢検出手段120とを備えている。なお、図2及び図3では、ハンドスイッチ110及び姿勢検出手段120の図示を省略している。
Although illustration is omitted, the reinforcing plate 410 and the diaphragm 400 can be joined and integrally laminated and fixed. If the reinforcing plate 410 and the diaphragm 400 are laminated and fixed together, the assembling property of the pulsation generating unit 100 can be improved, and the outer peripheral edge of the diaphragm 400 can be reinforced. As an adhering means, solid layer diffusion bonding, welding, or the like can be adopted even when sticking using an adhesive, but the reinforcing plate 410 and the diaphragm 400 are more closely attached to each other at the joining surface. preferable.
Further, as shown in FIG. 1, the pulsation generating unit 100 includes a hand switch 110 and a posture detecting means 120. 2 and 3, illustration of the hand switch 110 and the posture detection means 120 is omitted.

ハンドスイッチ110は、術者の操作によってON状態となっている場合、駆動開始信号を制御手段30に入力する。
姿勢検出手段120は、脈動発生部100に接続された接続流路管200の姿勢に応じた信号を制御手段30に入力する。姿勢検出手段120は、脈動発生部100の姿勢に応じた信号を制御手段30に常時入力する。姿勢検出手段120としては、ジャイロセンサ、加速度センサ等を用いることが可能である。
The hand switch 110 inputs a drive start signal to the control means 30 when the hand switch 110 is turned on by an operator's operation.
The posture detection unit 120 inputs a signal corresponding to the posture of the connection flow channel pipe 200 connected to the pulsation generator 100 to the control unit 30. The posture detection unit 120 always inputs a signal corresponding to the posture of the pulsation generator 100 to the control unit 30. As the attitude detection means 120, a gyro sensor, an acceleration sensor, or the like can be used.

制御手段30は、姿勢検出手段120から入力された信号に基づいて、流体噴射開口部212の向きを検出する。ここで、流体噴射開口部212の向きとは、流体噴射開口部212の流体の噴射方向と同義である。
具体的には、制御手段30は、姿勢検出手段120から入力された信号に基づいて、接続流路管200の姿勢を検出する。そして、制御手段30は、検出した接続流路管200の姿勢から、流体噴射開口部212の流体の噴射方向軸と鉛直軸とのなす角度(以下、ノズル角度という)を検出する。なお、制御手段30は、ノズル角度を常時検出する。
The control unit 30 detects the direction of the fluid ejection opening 212 based on the signal input from the posture detection unit 120. Here, the direction of the fluid ejection opening 212 is synonymous with the fluid ejection direction of the fluid ejection opening 212.
Specifically, the control unit 30 detects the attitude of the connection flow channel pipe 200 based on the signal input from the attitude detection unit 120. Then, the control means 30 detects an angle (hereinafter referred to as a nozzle angle) formed by the fluid ejection direction axis of the fluid ejection opening 212 and the vertical axis from the detected attitude of the connection flow channel pipe 200. The control means 30 always detects the nozzle angle.

図5は、ノズル角度を示す模式図である。
図5に示すように、流体噴射開口部212の流体の噴射方向軸aとは、ノズル211に穿設された流体噴射開口部212の中心軸をいう。また、鉛直軸bとは、中心軸の任意の点から鉛直下方に向かって延びる軸をいう。そして、ノズル角度αは、流体噴射開口部212の流体の噴射方向軸aと鉛直軸bとのなす角度をいう。なお、噴射方向軸及び鉛直軸は、仮想の軸である。
そして、制御手段30は、ハンドスイッチ110から入力された駆動開始信号及び検出したノズル角度に基づいて、ポンプ20及び脈動発生部100を制御する。
次に、制御手段30によるポンプ20及び脈動発生部100の制御について、図面を参照してさらに詳しく説明する。
FIG. 5 is a schematic diagram showing the nozzle angle.
As shown in FIG. 5, the fluid ejection direction axis a of the fluid ejection opening 212 refers to the central axis of the fluid ejection opening 212 formed in the nozzle 211. The vertical axis b is an axis extending vertically downward from an arbitrary point on the central axis. The nozzle angle α is an angle formed by the fluid ejection direction axis a of the fluid ejection opening 212 and the vertical axis b. The injection direction axis and the vertical axis are virtual axes.
Then, the control unit 30 controls the pump 20 and the pulsation generator 100 based on the drive start signal input from the hand switch 110 and the detected nozzle angle.
Next, control of the pump 20 and the pulsation generator 100 by the control means 30 will be described in more detail with reference to the drawings.

図6は、流体噴射開始時における制御手段30による処理を示すフローチャートである。図7は、流体噴射中における制御手段30による処理を示すフローチャートである。
ここで、制御手段30は、ウォーターパルスメス1の起動中、図6に示す処理及び図7に示す処理を繰り返し実行する。
まず、流体噴射開始時における制御手段30による処理を説明する。流体噴射開始時には、ハンドスイッチ110がOFFとなり、ハンドスイッチ110から制御手段30への制御開始信号の入力がない状態となっている。この場合、ポンプ20及び脈動発生部100は、駆動されていない。
FIG. 6 is a flowchart showing processing by the control means 30 at the start of fluid ejection. FIG. 7 is a flowchart showing processing by the control means 30 during fluid ejection.
Here, the control means 30 repeatedly executes the process shown in FIG. 6 and the process shown in FIG. 7 while the water pulse knife 1 is activated.
First, processing by the control means 30 at the start of fluid ejection will be described. At the start of fluid ejection, the hand switch 110 is turned off, and no control start signal is input from the hand switch 110 to the control means 30. In this case, the pump 20 and the pulsation generator 100 are not driven.

図6に示すように、流体噴射開始時には、制御手段30は、まず、ステップS1において、ハンドスイッチ110から制御開始信号が入力されたか否かを判定する。そして、ハンドスイッチ110から制御開始信号が入力されたと判定した場合(Yes)、ステップS2に移行する。一方、ハンドスイッチ110から制御開始信号が入力されていないと判定した場合(No)、ステップS1の処理を繰り返す。
また、制御手段30は、ステップS2において、検出したノズル角度が所定範囲内か否かを判定する。本実施形態では、検出したノズル角度が60°以下か否かを判定する。そして、検出したノズル角度が60°以下であると判定した場合(Yes)、ステップS3に移行する。一方、検出したノズル角度が60°以下でないと判定した場合(No)、一連の処理を終了する。すなわち、検出したノズル角度が60°以下でないと判定した場合(No)、ポンプ20及び脈動発生部100の駆動を行わない。
As shown in FIG. 6, at the start of fluid ejection, the control means 30 first determines whether or not a control start signal is input from the hand switch 110 in step S1. And when it determines with the control start signal having been input from the hand switch 110 (Yes), it transfers to step S2. On the other hand, when it determines with the control start signal not being input from the hand switch 110 (No), the process of step S1 is repeated.
In step S2, the control unit 30 determines whether the detected nozzle angle is within a predetermined range. In the present embodiment, it is determined whether or not the detected nozzle angle is 60 ° or less. And when it determines with the detected nozzle angle being 60 degrees or less (Yes), it transfers to step S3. On the other hand, when it determines with the detected nozzle angle not being 60 degrees or less (No), a series of processes are complete | finished. That is, when it is determined that the detected nozzle angle is not 60 ° or less (No), the pump 20 and the pulsation generator 100 are not driven.

さらに、制御手段30は、ステップS3において、ポンプ20の駆動を開始して、ステップS4に移行する。
また、制御手段30は、ステップS4において、脈動発生部100の圧電素子401への駆動信号の入力を開始して、一連の処理を終了する。この場合、脈動発生部100の圧電素子401に駆動信号が入力されることによって、脈動発生部100の駆動が開始される。なお、制御手段30が圧電素子401に入力する信号は、電圧信号である。
Further, the control means 30 starts driving the pump 20 in step S3, and proceeds to step S4.
Further, in step S4, the control means 30 starts to input a drive signal to the piezoelectric element 401 of the pulsation generator 100, and ends a series of processes. In this case, when the drive signal is input to the piezoelectric element 401 of the pulsation generating unit 100, the driving of the pulsation generating unit 100 is started. Note that the signal input to the piezoelectric element 401 by the control means 30 is a voltage signal.

次に、流体噴射中における制御手段30による処理を説明する。流体噴射中には、ハンドスイッチ110がONとなり、ハンドスイッチ110から制御手段30に制御開始信号が入力されている状態となっている。この場合、ポンプ20及び脈動発生部100は、駆動されている。
図7に示すように、流体噴射中には、制御手段30は、まず、ステップS11において、ハンドスイッチ110からの制御開始信号の入力が停止されたか否かを判定する。そして、ハンドスイッチ110からの制御開始信号の入力が停止されたと判定した場合(Yes)、ステップS13に移行する。一方、ハンドスイッチ110からの制御開始信号の入力が停止されていないと判定した場合(No)、ステップS12に移行する。
Next, processing by the control unit 30 during fluid ejection will be described. During fluid ejection, the hand switch 110 is turned on, and a control start signal is being input from the hand switch 110 to the control means 30. In this case, the pump 20 and the pulsation generator 100 are driven.
As shown in FIG. 7, during fluid ejection, the control means 30 first determines whether or not the input of a control start signal from the hand switch 110 is stopped in step S11. And when it determines with the input of the control start signal from the hand switch 110 having been stopped (Yes), it transfers to step S13. On the other hand, when it determines with the input of the control start signal from the hand switch 110 not having been stopped (No), it transfers to step S12.

また、制御手段30は、ステップS12において、検出したノズル角度が所定範囲を超えたか否かを判定する。本実施形態では、検出したノズル角度が60°を超えたか否かを判定する。そして、検出したノズル角度が60°を超えたと判定した場合(Yes)、ステップS13に移行する。一方、検出したノズル角度が60°を超えていないと判定した場合(No)、一連の処理を終了する。すなわち、検出したノズル角度が60°を超えていないと判定した場合(No)、脈動発生部100及びポンプ20の駆動を継続する。
さらに、制御手段30は、ステップS13において、脈動発生部100の圧電素子401への駆動信号の入力を停止して、ステップS14に移行する。
また、制御手段30は、ステップS14において、ポンプ20の駆動を停止して、一連の処理を終了する。この場合、脈動発生部100の圧電素子401への駆動信号の入力が停止されることによって、脈動発生部100の駆動が停止される。
Moreover, the control means 30 determines whether the detected nozzle angle exceeded the predetermined range in step S12. In the present embodiment, it is determined whether or not the detected nozzle angle exceeds 60 °. And when it determines with the detected nozzle angle having exceeded 60 degrees (Yes), it transfers to step S13. On the other hand, when it determines with the detected nozzle angle not exceeding 60 degrees (No), a series of processes are complete | finished. That is, when it determines with the detected nozzle angle not exceeding 60 degrees (No), the drive of the pulsation generation | occurrence | production part 100 and the pump 20 is continued.
Furthermore, the control means 30 stops the input of the drive signal to the piezoelectric element 401 of the pulsation generator 100 in step S13, and proceeds to step S14.
Moreover, the control means 30 stops the drive of the pump 20 in step S14, and complete | finishes a series of processes. In this case, the drive of the pulsation generator 100 is stopped by stopping the input of the drive signal to the piezoelectric element 401 of the pulsation generator 100.

次に、本実施形態に係るウォーターパルスメス1の動作について説明する。
本実施形態に係るウォーターパルスメス1の脈動発生部100の流体吐出は、入口流路側のイナータンス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。
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。
Next, the operation of the water pulse knife 1 according to this embodiment will be described.
The fluid discharge of the pulsation generating unit 100 of the water pulse knife 1 according to the present embodiment may be called an inertance L1 on the inlet channel side (sometimes referred to as a synthetic inertance L1) and an inertance L2 on the outlet channel side (called a synthetic inertance L2). Is done by the difference of
First, inertance will be described.
The inertance L is expressed by L = ρ × h / S, where ρ is the density of the fluid, S is the cross-sectional area of the flow path, and h is the length of the flow path. When the pressure difference in the flow path is ΔP and the flow rate of the fluid flowing through the flow path is Q, the relationship of ΔP = L × dQ / dt is derived by modifying the equation of motion in the flow path using the inertance L. It is.

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、又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、入口流路側のイナータンスL1は、接続流路504が入口流路503に対して直径が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20と入口流路を接続する接続チューブ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。
That is, the inertance L indicates the degree of influence on the time change of the flow rate. The larger the inertance L, the less the time change of the flow rate, and the smaller the inertance L, the greater the time change of the flow rate.
In addition, the combined inertance related to the parallel connection of a plurality of flow paths and the series connection of a plurality of flow paths having different shapes is performed by synthesizing the inertance of individual flow paths in the same manner as the parallel connection or series connection of inductances in an electric circuit. Can be calculated.
The inertance L1 on the inlet flow path side is calculated in the range of the inlet flow path 503 because the connection flow path 504 is set to have a sufficiently large diameter with respect to the inlet flow path 503. At this time, since the connection tube connecting the pump 20 and the inlet channel has flexibility, it may be deleted from the calculation of the inertance L1.

また、出口流路側のイナータンスL2は、接続流路201の直径が出口流路よりもはるかに大きく、接続流路管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。したがって、出口流路側のイナータンス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、接続流路管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、入口流路側のイナータンスL1が出口流路側のイナータンス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を設定する。
Further, the inertance L2 on the outlet flow channel side has a much larger diameter of the connection flow channel 201 than the outlet flow channel, and the pipe portion (tube wall) of the connection flow channel pipe 200 has a small thickness. Minor. Therefore, the inertance L2 on the outlet channel side may be replaced with the inertance of the outlet channel 511.
Note that the thickness of the pipe wall of the connection flow path pipe 200 has sufficient rigidity for the pressure propagation of the fluid.
In this embodiment, the flow path length and cross-sectional area of the inlet flow path 503 and the flow path length and cross-sectional area of the outlet flow path 511 are such that the inertance L1 on the inlet flow path side is larger than the inertance L2 on the outlet flow path side. Set.

次に、脈動発生部100の動作について説明する。
制御手段30がポンプ20の駆動を開始すると、ポンプ20によって入口流路503には、常に一定圧力の液圧で流体が供給される。その結果、圧電素子401が動作を行わない場合、ポンプ20の吐出力と入口流路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。
また、制御手段30が圧電素子401に駆動信号を入力すると、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の容積が変更する。
すなわち、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、入口流路側及び出口流路側のイナータンス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。
Next, the operation of the pulsation generator 100 will be described.
When the control means 30 starts driving the pump 20, the fluid is always supplied to the inlet channel 503 by the pump 20 at a constant hydraulic pressure. As a result, when the piezoelectric element 401 does not operate, the fluid flows into the fluid chamber 501 due to the difference between the discharge force of the pump 20 and the fluid resistance value of the entire inlet channel side.
When the control unit 30 inputs a drive signal to the piezoelectric element 401, the volume of the fluid chamber 501 is changed via the diaphragm 400 as the piezoelectric element 401 expands and contracts.
That is, if a drive signal is input to the piezoelectric element 401 and the piezoelectric element 401 is suddenly expanded, the pressures in the fluid chamber 501 are sufficiently large in the inertances L1 and L2 on the inlet channel side and the outlet channel side. If it does, it will rise rapidly and reach several tens of atmospheres.

この圧力は、入口流路503に加えられていたポンプ20による圧力よりはるかに大きいため、入口流路側から流体室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。したがって、前述した特許文献1によるウォーターパルスメスのような、入口流路側に設けられる逆止弁はなくてもよい。
ここで、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。したがって、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、接続流路管200内を伝播して、先端のノズル211の流体噴射口212から流体が噴射される。
Since this pressure is much larger than the pressure by the pump 20 applied to the inlet channel 503, the inflow of fluid from the inlet channel side into the fluid chamber 501 is reduced by the pressure, and the outflow from the outlet channel 511. Will increase. Therefore, there is no need for a check valve provided on the inlet channel side, such as the water pulse knife according to Patent Document 1 described above.
Here, the inertance L1 of the inlet channel 503 is larger than the inertance L2 of the outlet channel 511. Therefore, since the increase amount of the fluid discharged from the outlet channel is larger than the decrease amount of the flow rate of the fluid flowing into the fluid chamber 501 from the inlet channel 503, the pulsed fluid discharge to the connection channel 201, that is, A pulsating flow is generated. The pressure fluctuation at the time of discharge propagates through the connection flow path pipe 200, and the fluid is ejected from the fluid ejection port 212 of the nozzle 211 at the tip.

すなわち、脈動発生部100は、圧電素子401を駆動して脈動を発生することによって、ポンプ20から供給された流体を、接続流路管200、ノズル211を通して高速で噴射する。
ここで、ノズル211の流体噴射口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、圧力上昇直後に真空状態となる。その結果、ポンプ20の圧力と、流体室501内の真空状態の双方によって一定時間経過後、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。
That is, the pulsation generation unit 100 drives the piezoelectric element 401 to generate pulsation, thereby ejecting the fluid supplied from the pump 20 through the connection flow channel pipe 200 and the nozzle 211 at high speed.
Here, since the diameter of the fluid ejection port 212 of the nozzle 211 is smaller than the diameter of the outlet channel 511, the fluid is ejected as high-pressure, high-speed pulsed droplets.
On the other hand, the inside of the fluid chamber 501 is in a vacuum state immediately after the pressure rises due to the interaction between the decrease in the fluid inflow amount from the inlet channel 503 and the increase in the fluid outflow from the outlet channel 511. As a result, after a predetermined time has elapsed due to both the pressure of the pump 20 and the vacuum state in the fluid chamber 501, the fluid in the inlet channel 503 flows toward the fluid chamber 501 at the same speed as before the operation of the piezoelectric element 401. Return.

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。
また、上述した脈動発生部100の動作において、流体室501が、略回転体形状を有し旋回流発生部としての入口流路503を備えていることと、出口流路511が略回転体形状の回転軸近傍に開設されていることから、流体室501内において旋回流が発生し、流体内に含まれる気泡は速やかに出口流路511から外部に排出される。
したがって、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。
After the fluid flow in the inlet channel 503 is restored, the pulsating flow from the nozzle 211 can be continuously ejected if the piezoelectric element 401 expands.
Further, in the operation of the pulsation generating unit 100 described above, the fluid chamber 501 has a substantially rotating body shape and includes an inlet channel 503 as a swirling flow generating unit, and the outlet channel 511 has a substantially rotating body shape. Therefore, a swirling flow is generated in the fluid chamber 501, and the bubbles contained in the fluid are quickly discharged from the outlet channel 511 to the outside.
Therefore, even in a minute volume change of the fluid chamber 501 by the piezoelectric element 401, a sufficient pressure increase can be obtained without hindering the pressure fluctuation by the bubbles.

ここで、上述した脈動発生部100の動作において、制御手段30は、流体噴射開始時には、ハンドスイッチ110から制御開始信号が入力され、かつ、検出したノズル角度が60°以下である場合にのみ、ポンプ20及び脈動発生部100の駆動を開始する。すなわち、制御手段30は、検出したノズル角度が60°以下でない場合、ポンプ20及び脈動発生部100の駆動を開始しない。
これにより、流体噴射開口部212の流体の噴射方向が流体を噴射する姿勢として適切ではない場合に、誤って流体の噴射が開始されることを抑制することが可能となる。
例えば、手術中においては、術者間で脈動発生部100の受け渡しが頻繁に行われる。そして、脈動発生部100の受け渡しを行う際に、意図せずにハンドスイッチ110が操作されても、検出したノズル角度が60°以下でない場合には、流体の噴射が開始されない。したがって、誤って流体の噴射が開始されることを抑制することが可能となる。
Here, in the operation of the pulsation generating unit 100 described above, the control unit 30 receives the control start signal from the hand switch 110 at the start of fluid ejection, and only when the detected nozzle angle is 60 ° or less. The driving of the pump 20 and the pulsation generator 100 is started. That is, the control means 30 does not start driving the pump 20 and the pulsation generator 100 when the detected nozzle angle is not 60 ° or less.
Accordingly, it is possible to suppress erroneous ejection of fluid when the fluid ejection direction of the fluid ejection opening 212 is not appropriate as a posture for ejecting fluid.
For example, during the operation, the pulsation generating unit 100 is frequently delivered between operators. When the pulsation generator 100 is delivered, even if the hand switch 110 is operated unintentionally, if the detected nozzle angle is not 60 ° or less, the ejection of fluid is not started. Therefore, it is possible to suppress erroneous injection of fluid.

また、制御手段30は、流体噴射中には、検出したノズル角度が60°を超えた場合、ポンプ20及び脈動発生部100の駆動を停止する。
これにより、流体の噴射を行っている際、流体噴射開口部212の流体の噴射方向が流体を噴射する姿勢として適切ではなくなった場合に、誤って流体が飛散することを抑制することが可能となる。
したがって、本実施形態に係るウォーターパルスメス1によれば、流体の噴射を適切に行うことが可能となる。
Moreover, the control means 30 stops the drive of the pump 20 and the pulsation generation | occurrence | production part 100, when the detected nozzle angle exceeds 60 degrees during fluid ejection.
Accordingly, when the fluid is ejected, it is possible to prevent the fluid from being accidentally scattered when the fluid ejection direction of the fluid ejection opening 212 is not appropriate as the posture for ejecting the fluid. Become.
Therefore, according to the water pulse knife 1 according to the present embodiment, it is possible to appropriately eject the fluid.

なお、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上記実施形態では、駆動開始信号を制御手段30に入力するスイッチとしてハンドスイッチ110を用いている。しかしながら、駆動開始信号を制御手段30に入力するスイッチとして、ハンドスイッチ110に換えて、フットスイッチを用いてもよい。
また、上記実施形態では、流体供給手段としてポンプ20及び脈動発生部100を用いている。しかしながら、脈動発生部100を備えずに、流体供給手段としてポンプのみを用いる構成としてもよい。この場合、接続流路管200の流体噴射開口部212から噴射される流体は、連続流となる。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes modifications and improvements as long as the object of the present invention can be achieved.
For example, in the above embodiment, the hand switch 110 is used as a switch for inputting a drive start signal to the control means 30. However, instead of the hand switch 110, a foot switch may be used as a switch for inputting the drive start signal to the control means 30.
Moreover, in the said embodiment, the pump 20 and the pulsation generating part 100 are used as a fluid supply means. However, the configuration may be such that only the pump is used as the fluid supply means without providing the pulsation generator 100. In this case, the fluid ejected from the fluid ejection opening 212 of the connection flow channel pipe 200 is a continuous flow.

また、上記実施形態では、制御手段30は、流体噴射中において、検出したノズル角度が60°を超えた場合、ポンプ20及び脈動発生部100の駆動を停止する構成となっている。しかしながら、流体噴射中において、検出したノズル角度が60°を超えた場合、流体噴射開口部212から噴射される流体を抑制する構成としてもよい。さらに、検出したノズル角度が60°を超えた場合、該検出したノズル角度に応じて、流体噴射開口部212から噴射される流体を抑制する構成としてもよい。なお、流体噴射開口部212から噴射される流体を抑制するとは、噴射される流体の強さを抑制すること及び噴射される流体の量を抑制することが含まれる。
さらに、上記実施形態では、所定範囲を60°以下に設定している。しかしながら、所定範囲は、ある安全な範囲内で適宜設定することが可能である。
Moreover, in the said embodiment, the control means 30 becomes a structure which stops the drive of the pump 20 and the pulsation generation | occurrence | production part 100, when the detected nozzle angle exceeds 60 degrees during fluid injection. However, when the detected nozzle angle exceeds 60 ° during fluid ejection, the fluid ejected from the fluid ejection opening 212 may be suppressed. Further, when the detected nozzle angle exceeds 60 °, the fluid ejected from the fluid ejection opening 212 may be suppressed according to the detected nozzle angle. In addition, suppressing the fluid ejected from the fluid ejection opening 212 includes suppressing the strength of the ejected fluid and suppressing the amount of the ejected fluid.
Furthermore, in the said embodiment, the predetermined range is set to 60 degrees or less. However, the predetermined range can be set as appropriate within a certain safe range.

本発明の実施の形態に係るウォーターパルスメスを示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the water pulse knife which concerns on embodiment of this invention. 図1に示すウォーターパルスメスの脈動発生部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the pulsation generation | occurrence | production part of the water pulse knife shown in FIG. 図2に示す脈動発生部を分解した状態の概略を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the outline of the state which decomposed | disassembled the pulsation generation | occurrence | production part shown in FIG. 図2に示す脈動発生部の入口流路を示す平面図であり、上ケースを下ケースとの接合面側から視認した状態を表している。It is a top view which shows the inlet flow path of the pulsation generation | occurrence | production part shown in FIG. 2, and represents the state which visually recognized the upper case from the joint surface side with a lower case. ノズル角度を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a nozzle angle. 流体噴射開始時における制御手段による処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process by the control means at the time of the fluid injection start. 流体噴射中における制御手段による処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process by the control means in the time of fluid injection.

符号の説明Explanation of symbols

1 ウォーターパルスメス(流体噴射装置、流体噴射手術器具)、201 接続流路(流路)、212 流体噴射開口部(流体噴射口)、200 接続流路管(流路管)、20 ポンプ(流体供給手段)、100 脈動発生部(流体供給手段)、30 制御手段、120 姿勢検出手段、511 出口流路、503 入口流路、501 流体室、401 圧電素子(容積変更手段)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Water pulse knife (fluid ejection apparatus, fluid ejection surgical instrument), 201 connection flow path (flow path), 212 fluid ejection opening (fluid ejection opening), 200 connection flow path pipe (flow path pipe), 20 pump (fluid Supply means), 100 pulsation generator (fluid supply means), 30 control means, 120 attitude detection means, 511 outlet flow path, 503 inlet flow path, 501 fluid chamber, 401 piezoelectric element (volume changing means).

Claims (8)

加圧した流体を流す流路及び該流路に連通する流体噴射口を有する流路管と、
前記流路に流体を供給する流体供給手段と、
前記流体供給手段による流体の供給を制御する制御手段と、
前記流路管の姿勢を検出し、検出した前記流路管の姿勢に応じた信号を前記制御手段に入力する姿勢検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記姿勢検出手段から入力された信号に応じて前記流体供給手段による流体の供給を制御することを特徴とする流体噴射装置。
A flow path pipe having a flow path for flowing pressurized fluid and a fluid ejection port communicating with the flow path;
Fluid supply means for supplying fluid to the flow path;
Control means for controlling the supply of fluid by the fluid supply means;
Posture detecting means for detecting the posture of the flow channel tube and inputting a signal corresponding to the detected posture of the flow channel tube to the control means;
The fluid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls supply of fluid by the fluid supply unit in accordance with a signal input from the posture detection unit.
前記制御手段は、
前記姿勢検出手段から入力される信号に基づき、前記流体噴射口の流体の噴射方向軸と鉛直軸とのなす角度を検出し、
検出した前記角度に応じて、前記流体供給手段による流体の供給を制御することを特徴とする請求項1記載の流体噴射装置。
The control means includes
Based on a signal input from the posture detection means, an angle formed by a fluid ejection direction axis of the fluid ejection port and a vertical axis is detected,
The fluid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the fluid supply by the fluid supply unit is controlled according to the detected angle.
前記制御手段は、
検出した前記角度が所定範囲内である場合にのみ、前記流体供給手段による流体の供給の開始を可能とすることを特徴とする請求項2記載の流体噴射装置。
The control means includes
3. The fluid ejecting apparatus according to claim 2, wherein the fluid supply unit can start the fluid supply only when the detected angle is within a predetermined range.
前記制御手段は、
前記流体供給手段による流体の供給中において、検出した前記角度が前記所定範囲を超えた場合、前記流体供給手段による流体の供給を抑制又は停止することを特徴とする請求項2又は3記載の流体噴射装置。
The control means includes
4. The fluid according to claim 2, wherein the fluid supply by the fluid supply unit is suppressed or stopped when the detected angle exceeds the predetermined range during the fluid supply by the fluid supply unit. Injection device.
前記所定範囲は、60°以下であることを特徴とする請求項3又は4記載の流体噴射装置。   The fluid ejecting apparatus according to claim 3, wherein the predetermined range is 60 ° or less. 前記流路に連通する出口流路と、前記流体供給手段から流体が供給される入口流路と、前記出口流路及び前記入口流路に連通する流体室と、前記流体室の容積を変更可能な容積変更手段と、を有する脈動発生部を備え、
前記脈動発生部が、前記流体供給手段を構成することを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれか1項記載の流体噴射装置。
An outlet channel communicating with the channel, an inlet channel supplied with fluid from the fluid supply means, a fluid chamber communicating with the outlet channel and the inlet channel, and the volume of the fluid chamber can be changed. A pulsation generator having a volume changing means,
The fluid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the pulsation generating unit constitutes the fluid supply unit.
加圧した流体を流す流路及び該流路に連通する流体噴射口を有する流路管と、
前記流路に流体を供給する流体供給手段と、
前記流体供給手段による流体の供給を制御する制御手段と、
前記流路管の姿勢を検出し、検出した前記流路管の姿勢に応じた信号を前記制御手段に入力する姿勢検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記姿勢検出手段から入力された信号に応じて前記流体供給手段による流体の供給を制御し、
噴射した流体により手術対象部位を切開又は切除することを特徴とする流体噴射手術器具。
A flow path pipe having a flow path for flowing pressurized fluid and a fluid ejection port communicating with the flow path;
Fluid supply means for supplying fluid to the flow path;
Control means for controlling the supply of fluid by the fluid supply means;
Posture detecting means for detecting the posture of the flow channel tube and inputting a signal corresponding to the detected posture of the flow channel tube to the control means;
The control means controls the supply of fluid by the fluid supply means according to a signal input from the posture detection means,
A fluid ejection surgical instrument characterized by incising or excising a surgical target site with ejected fluid.
流路管の流路に加圧した流体を供給し、
前記流路管の姿勢を検出し、
検出した流路管の姿勢に応じて、流体の供給を制御し、
前記流路に連通する流体噴射口から前記供給を制御された流体を噴射することを特徴とする流体噴射方法。
Supply pressurized fluid to the channel of the channel tube,
Detecting the posture of the channel tube;
Control the supply of fluid according to the detected posture of the channel tube,
A fluid ejecting method, wherein the fluid whose supply is controlled is ejected from a fluid ejecting port communicating with the flow path.
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