JP2010082304A - 流体噴射装置及び手術用器具 - Google Patents

Abstract

【課題】流体噴射対象物に対する処理を行う際の作業性を向上させることが可能な流体噴射装置及び手術用器具を提供する。
【解決手段】流体噴射装置１は、流体を噴射する流体噴射口３６に連通する流路３１を有する流路管３０と、流路３１に加圧された流体を供給する流体供給手段２０と、流路管３０を揺動可能に支持する支持体４０と、流路管３０を支持体４０に対して揺動させる揺動手段４４，４２，４５と、揺動手段４４，４２，４５の駆動を制御する揺動制御手段５０，６０と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、加圧した流体を噴射する流体噴射装置及び手術用器具に関する。

従来、この種の技術として、例えば、流体ポンプから加圧した流体をハンドピース内のオリフィスに供給することによって、ハンドピースの流体噴射口から加圧された流体を噴射する流体噴射装置がある（特許文献１参照）。
このような流体噴射装置では、流体噴射口を微小に形成することによって、該流体噴射口から高圧の流体を噴射することを可能としている。
特開２００６−１９８４０９号公報

しかしながら、上記従来技術では、流体噴射口が微小に形成されているため、ハンドピースを固定した状態で、流体噴射対象物に対して流体を噴射することが可能な面積が狭くなる。
したがって、上記従来技術では、流体噴射対象物の広い面積に対して流体を噴射する場合、使用者がハンドピースを頻繁に動かす必要があり、作業性が低下する恐れがある。
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、流体噴射対象物に対する処理を行う際の作業性を向上させることが可能な流体噴射装置及び手術用器具を提供することを課題とする。

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、流体を噴射する流体噴射口に連通する流路を有する流路管と、流路に加圧された流体を供給する流体供給手段と、流路管を揺動可能に支持する支持体と、流路管を支持体に対して揺動させる揺動手段と、揺動手段を制御する揺動制御手段と、を備えることを特徴とする。
第一の発明に係る流体噴射装置では、流路管を支持体に対して揺動させる揺動手段を備えることにより、支持体を固定した状態で、流体噴射対象物の広い面積に対して流体を噴射することができ、流体噴射対象物に対する処理を行う際の作業性を向上することが可能となる。

ここで、流体噴射装置としては、例えば、後述するウォータージェットメス１，２，３，４又はウォーターパルスメス５が該当する。流体噴射口としては、例えば、後述する流体噴射口３６が該当する。流路としては、例えば、後述する接続流路３１が該当する。流路管としては、例えば、後述する流路管３０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。支持体としては、例えば、後述する支持体４０が該当する。揺動手段としては、例えば、後述する揺動手段が該当する。揺動制御手段としては、後述する揺動制御手段５０及びコントローラ６０が該当する。

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、揺動手段は、流路管を支持体による支持部を支点として回動運動させて揺動させ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、支持体に接続された支持部を支点として回動運動させて揺動させることにより、流体噴射口から噴射される流体の噴射方向が変更される。したがって、簡易な構成で、流体噴射対象物の広い面積に対して流体を噴射することが可能となる。

また、第三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、揺動手段は、流路管を支持体に対して流体噴射方向に直交する方向に平行移動させて揺動させ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、流路管を支持体に対して流体噴射方向に直交する方向に平行移動させて揺動させることにより、流体噴射口から噴射される流体の噴射方向が変更されないため、流路管が揺動しても、流体噴射口と流体が噴射される流体噴射対象物との距離が一定となる。したがって、流体噴射対象部に噴射される流体の圧力を一定にしつつ、流体噴射対象物の広い面積に対して流体を噴射することが可能となる。

また、第四の発明に係る流体噴射装置は、第一乃至第三のうちいずれか一の発明に係る流体噴射装置において、揺動制御手段は、揺動手段による流路管の揺動量及び揺動速度のうち少なくとも一方を調整することが可能であ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、作業性をさらに向上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、第一乃至第四のうちいずれか一の発明に係る流体噴射装置において、揺動制御手段が揺動手段による流路管の揺動を停止した際に、流路管を支持体に対して固定する固定手段を備えることを特徴とする。
ここで、固定手段としては、例えば、後述する固定手段が該当する。

第五の発明に係る流体噴射装置では、流路管を支持体に対して固定する固定手段を備えることにより、流路管の揺動を停止した際に、安定して流体噴射対象物の一点に対して流体を噴射することが可能となる。
さらに、第六の発明に係る手術用器具は、流体を噴射する流体噴射口に連通する流路を有する流路管と、流路に加圧された流体を供給する流体供給手段と、流路管を揺動可能に支持する支持体と、流路管を支持体に対して揺動させる揺動手段と、揺動手段を制御する揺動制御手段と、を備え、流体噴射口から噴射される流体によって手術対象部位を切開又は切除することを特徴とする。
第六の発明に係る手術用器具では、流路管を支持体に対して揺動させる揺動手段を備えることにより、支持体を固定した状態で、流体噴射対象物の広い面積に対して流体を噴射することができ、手術対象部位に対する処理を行う際の作業性を向上することが可能となる。

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、物体の切断や切除、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、手術対象部位の生体組織を切開又は切除することに好適なウォータージェット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。

（構成）
図１は、本発明の第一の実施の形態に係るウォータージェットメスを示す概略構成図である。
図１に示すウォータージェットメス（流体噴射装置、手術用器具）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から加圧された流体が供給される流路管３０と、流路管３０を支持する支持体４０と、流路管３０の揺動を制御する揺動制御手段５０と、コントローラ６０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を介して流路管３０に供給する。

図２は、ウォータージェットメスの流路管及び支持体の構成を示す断面図である。
流路管３０には、接続チューブ２５に連通する接続流路３１が穿設されている。流路管３０の先端部には、ノズル３５が挿着されている。ノズル３５には、接続流路３１に連通する流体噴射口３６が穿設されている。流体噴射口３６の直径は、接続流路３１の直径より小さく形成されている。
支持体４０は、術者がウォータージェットメス１を使用する際に、術者により把持される把持部となる。支持体４０は、中空状の箱形に形成されている。支持体４０の前後方向（図２における左右方向）の両側面には、それぞれ流路管３０が挿通される挿通孔４１が設けられている。支持体４０の内側下面には、流路管３０を支持するための支持部４２が配設されている。

支持部４２は、支持体４０の内側面に固定される第一固定部４２ａと、回転軸４２ｃを介して第一固定部４２ａに取り付けられ、回転軸４２ｃを軸として第一固定部４２ａに対して回転させることが可能な第二固定部４２ｂとを有している。
そして、流路管３０は、両挿通孔４１に挿通された状態で、支持部４２の第二固定部４２ｂに固定されている。これにより、流路管３０は、支持部４２の回転軸４２ｃを支点として回動運動し、支持体４０に対して揺動可能となっている。
また、支持体４０の内側上面には、流路管３０を支持体４０の上面側に向かって付勢する弾性部材４４が配設されている。弾性部材４４は、流路管３０の前後方向における回転軸４２ｃに対する前側の位置を、支持体４０の下面側に向かって付勢する。本実施の形態では、弾性部材４４として、コイルばねが用いられている。

さらに、支持体４０の内側には、偏芯カム４５が配設されている。偏芯カム４５は、回転軸４５ａと、回転軸４５ａに対して偏芯させて設けられたカム部４５ｂとを有している。偏芯カム４５は、回転軸４５ａが左右方向（図２における奥行き方向）に延びるように配設されている。偏芯カム４５は、モータ（図示せず）により回転軸４５ａを軸として回転させることが可能となっている。偏芯カム４５は、支持体４０に支持された流路管３０の上方に配設されている。そして、弾性部材４４が流路管３０の前後方向における回転軸４２ｃに対する前側の位置を下方に向かって支持体４０の下面側に向かって付勢することによって、偏芯カム４５のカム部４５ｂの外周面は、流路管３０の前後方向における回転軸４２ｃに対する後側の位置に常時接触した状態となる。これにより、偏芯カム４５を回転させることにより、カム部４５ｂが流路管３０の前後方向における回転軸４２ｃに対する後側の位置を周期的に下方に向かって押し込み、流路管３０を揺動させることが可能となる。
ここで、本実施の形態では、弾性部材４４、支持部４２及び偏芯カム４５によって、流路管３０を支持体４０に対して揺動させる揺動手段が構成されている。

揺動制御手段５０は、偏芯カム４５を回転させるモータを制御する。揺動制御手段５０には、コントローラ６０が接続されている。そして、コントローラ６０は、術者の操作によって、流路管３０の揺動の開始又は停止を設定することが可能となっている。また、コントローラ６０は、流路管３０の揺動を開始する場合、流路管３０の揺動速度を設定することが可能となっている。そして、揺動制御手段５０は、コントローラ６０において流路管３０の揺動の停止が設定された場合、偏芯カム４５を回転させるモータの回転をロックすることによって、流路管３０を支持体４０に対して固定した状態とする。ここで、本実施の形態では、偏芯カム４５及びモータによって、固定手段が構成されている。
また、揺動制御手段５０は、コントローラ６０において流路管３０の揺動の開始が設定された場合、コントローラ６０において設定された流路管３０の揺動速度に応じて、偏芯カム４５を回転させるモータの回転速度を制御する。

次に、ウォータージェットメス１の動作について、図面を参照してさらに詳しく説明する。
図３は、流路管が支持体に対して揺動している状態を示す側面図である。
ウォータージェットメス１では、術者により流体の噴射を開始するためのメインスイッチ（図示せず）がＯＮ状態に操作されると、ポンプ２０の駆動が開始される。
ポンプ２０の駆動が開始されると、一定の圧力の流体が、接続チューブ２５を介して流路管３０に供給される。
そして、流路管３０に供給された流体は、ノズル３５の流体噴射口３６から噴射される。ここで、ノズル３５の流体噴射口３６の直径は、流路管３０の接続流路３１の直径よりも小さいので、流体は、高圧、高速のジェット流として噴射される。

そして、ウォータージェットメス１では、術者がコントローラ６０を操作することにより、流路管３０の揺動の開始又は停止を設定することが可能となっている。
術者によりコントローラ６０において流路管３０の揺動の停止が設定された場合、偏芯カム４５を回転させるモータの回転がロックされることによって、流路管３０が支持体４０に対して固定された状態となる。これにより、流路管３０の揺動を停止した際に、安定して流体噴射対象物の一点に対して流体を噴射することが可能となる。
術者によりコントローラ６０において流路管３０の揺動の開始が設定された場合、偏芯カム４５を回転させるモータの駆動が開始される。そして、モータによって偏芯カム４５が回転されることにより、支持体４０に対する流路管３０の揺動が開始される。この場合、流路管３０が支持部４２の回転軸４２ｃを支点として回動運動するように揺動されることにより、図３に示すように、流体噴射口３６から噴射される流体の噴射方向が変更される。

さらに、術者によりコントローラ６０において流路管３０の揺動の開始が設定された場合、コントローラ６０において設定された流路管３０の揺動速度に応じて、偏芯カム４５を回転させるモータの回転速度が制御される。すなわち、術者は、コントローラ６０により、流路管３０の揺動速度を設定することが可能となっている。
このように、ウォータージェットメス１によれば、流路管３０を支持体４０に対して揺動させる揺動手段を備えることにより、支持体４０を固定した状態で、手術対象部位の広い面積に対して流体を噴射することができ、手術対象部位に対する処理を行う際の作業性を向上することが可能となる。

次に、第二の実施の形態に係るウォータージェットメスについて説明する。
第二の実施の形態に係るウォータージェットメス２の基本構成は、第一の実施の形態に係るウォータージェットメス１と同一となっている。したがって、ウォータージェットメス１と同一の構成については、同一の符号を用いて説明を省略する。
ウォータージェットメス２では、流路管３０を支持体４０に対して揺動させる揺動手段の構成が、ウォータージェットメス１と異なっている。

図４は、第二の実施の形態に係るウォータージェットメスの流路管及び支持体の構成を示す断面図である。図５は、図４に示す流路管及び支持体を正面から見た状態を示す断面図である。
図４及び図５に示すように、支持体４０の内側には、流路管３０を支持するための弾性部材７０が配設されている。そして、流路管３０は、両挿通孔４１に挿通された状態で、弾性部材７０により支持されている。

本実施の形態では、弾性部材７０は、支持体４０の内側のそれぞれの角部に配設されている。４つの弾性部材７０は、流路管３０の前後方向の所定位置の側面に接続されている。それぞれの弾性部材７０は、流路管３０を支持体４０の角部側に向かって付勢する。この場合、図５に示すように、４つの弾性部材７０は、正面から見て、流路管３０の接続流路３１が支持体４０の中心に位置するように、流路管３０を付勢する。これにより、流路管３０は、４つの弾性部材７０による支持部である流路管３０の前後方向の所定位置を支点として回動運動し、支持体４０に対して揺動可能となっている。
なお、弾性部材７０の配置及び数は、流路管３０を支持体４０に対して支持することが可能な範囲で適宜変更することが可能である。また、本実施の形態では、弾性部材７０として、コイルばねが用いられている。

支持体４０の内側上面及び下面には、それぞれ電磁石７２ａ，７２ｂが配設されている。電磁石７２ａ，７２ｂは、支持体４０の前後方向における４つの弾性部材７０による流路管３０の支持部に対する後側の位置に配設されている。それぞれの電磁石７２ａ，７２ｂは、揺動制御手段５０に接続され、揺動制御手段５０から入力される電流に応じて、磁力の発生又は停止が制御される。
流路管３０の外周面には、鉄片７３ａ，７３ｂが配設されている。鉄片７３ａ，７３は、流路管３０が支持体４０に支持された状態で、支持体４０に配設された電磁石７２ａ，７２ｂに対応する位置に配設されている。

そして、電磁石７２ａ，７２ｂは、電流が入力されることによって、磁力を発生させる。電磁石７２ａに電流が入力されると、電磁石７２ａに発生した磁力によって、流路管３０の鉄片７３ａが電磁石７２ａ側に向かって引き寄せられる。一方、電磁石７２ｂに電流が入力されると、電磁石７２ｂに発生した磁力によって、流路管３０の鉄片７３ｂが電磁石７２ｂ側に向かって引き寄せられる。そして、電磁石７２ａ及び電磁石７２ｂにおいて、交互に磁力を発生させることにより、４つの弾性部材７０による支持部を支点として、流路管３０を揺動させることが可能となる。
ここで、本実施の形態では、弾性部材７０、電磁石７２ａ，７２ｂ及び鉄片７３ａ，７３ｂによって、流路管３０を支持体４０に対して揺動させる揺動手段が構成されている。

揺動制御手段５０は、電磁石７２ａ，７２ｂへの電流の入力を制御する。揺動制御手段５０には、コントローラ６０が接続されている。そして、コントローラ６０は、術者の操作によって、流路管３０の揺動の開始又は停止を設定することが可能となっている。また、コントローラ６０は、流路管３０の揺動を開始する場合、流路管３０の揺動速度及び揺動量（振幅）を設定することが可能となっている。
揺動制御手段５０は、コントローラ６０において流路管３０の揺動の停止が設定された場合、電磁石７２ａに所定値の電流を入力する。そして、電磁石７２ａに所定値の電流が入力されることによって、電磁石７２ａと鉄片７３ａとを接触させ、流路管３０を支持体４０に対して固定した状態とする。ここで、本実施の形態では、電磁石７２ａ及び鉄片７３ａによって、固定手段が構成されている。

また、揺動制御手段５０は、コントローラ６０において流路管３０の揺動の開始が設定された場合、電磁石７２ａ及び電磁石７２ｂに対して、ｓｉｎ波の電流を入力する。このとき、電磁石７２ａ及び電磁石７２ｂに対して互いに逆位相の電流を入力する。また、コントローラ６０において設定された流路管３０の揺動速度に応じて、電磁石７２ａ及び電磁石７２ｂに入力する電流波形の周期を制御する。また、コントローラ６０において設定された流路管３０の揺動量に応じて、電磁石７２ａ及び電磁石７２ｂに入力する電流波形の振幅を制御する。

次に、ウォータージェットメス２の動作について、さらに詳しく説明する。
ウォータージェットメス２では、術者により流体の噴射を開始するためのメインスイッチ（図示せず）がＯＮ状態に操作されると、ポンプ２０の駆動が開始され、流路管３０に供給された流体は、ノズル３５の流体噴射口３６から噴射される。
そして、ウォータージェットメス２では、術者がコントローラ６０を操作することにより、流路管３０の揺動の開始又は停止を設定することが可能となっている。
術者によりコントローラ６０において流路管３０の揺動の停止が設定された場合、電磁石７２ａに所定値の電流が入力されることによって、電磁石７２ａと鉄片７３ａとが接触し、流路管３０が支持体４０に対して固定された状態となる。これにより、流路管３０の揺動を停止した際に、安定して流体噴射対象物の一点に対して流体を噴射することが可能となる。

術者によりコントローラ６０において流路管３０の揺動の開始が設定された場合、電磁石７２ａ及び電磁石７２ｂに対して、互いに逆位相の電流の入力が開始される。そして、電磁石７２ａ及び電磁石７２ｂに対して、互いに逆位相の電流が入力されると、電磁石７２ａから発生する磁力の周期と電磁石７２ｂから発生する磁力の周期とが互いに逆位相となる。これにより、流路管３０の支持体４０に対する揺動が開始する。この場合、流路管３０が４つの弾性部材７０による支持部を支点として回動運動されて揺動されることにより、図３に示すように、流体噴射口３６から噴射される流体の噴射方向が変更される。

さらに、術者によりコントローラ６０において流路管３０の揺動の開始が設定された場合、コントローラ６０において設定された流路管３０の揺動速度に応じて、電磁石７２ａ及び電磁石７２ｂに入力する電流波形の周期を制御する。また、コントローラ６０において設定された流路管３０の揺動量に応じて、電磁石７２ａ及び電磁石７２ｂに入力する電流波形の振幅を制御する。すなわち、術者は、コントローラ６０により、流路管３０の揺動速度及び揺動量を設定することが可能となっている。
このように、ウォータージェットメス２によれば、流路管３０を支持体４０に対して揺動させる揺動手段を備えることにより、支持体４０を固定した状態で、手術対象部位の広い面積に対して流体を噴射することができ、手術対象部位に対する処理を行う際の作業性を向上することが可能となる。

次に、第二の実施の形態の変形例に係るウォータージェットメスについて説明する。
図６は、第二の実施の形態の変形例に係るウォータージェットメスの流路管及び支持体を正面から見た状態を示す断面図である。図７は、図６に示す支持体に備えられる電磁石に入力される電流の波形の一例を示す図である。
第二の実施の形態の変形例に係るウォータージェットメスでは、図６に示すように、支持体４０の４つの内側面に、それぞれ電磁石７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄが配設されている。
また、流路管３０の外周面には、鉄片７３ａ，７３ｂ，７３，７３ｄが配設されている。鉄片７３ａ，７３ｂ，７３，７３ｄは、流路管３０が支持体４０に支持された状態で、支持体４０に配設された電磁石７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄに対応する位置に配設されている。

そして、揺動制御手段５０は、コントローラ６０において流路管３０の揺動の開始が設定された場合、電磁石７２ａ、電磁石７２ｂ、電磁石７２ｃ及び電磁石７２ｄに対して、ｓｉｎ波の電流を入力する。このとき、電磁石７２ａ及び電磁石７２ｂに対して、互いに逆位相の電流を入力する。そして、電磁石７２ａ及び電磁石７２ｂに対して、互いに逆位相の電流が入力されると、電磁石７２ａから発生する磁力の周期と電磁石７２ｂから発生する磁力の周期とが互いに逆位相となる。また、電磁石７２ｃ及び電磁石７２ｄに対して互いに逆位相の電流を入力する。そして、電磁石７２ｃ及び電磁石７２ｄに対して、互いに逆位相の電流が入力されると、電磁石７２ｃから発生する磁力の周期と電磁石７２ｄから発生する磁力の周期とが互いに逆位相となる。

これにより、第二の実施の形態とは異なり、流路管３０を、４つの弾性部材７０による支持部を支点として、上下方向に揺動させつつ、左右方向に揺動させることが可能となる。
例えば、図７に示すように、電磁石７２ａ及び電磁石７２ｂに対して互いに逆位相の電流を入力するとともに、電磁石７２ｃ及び電磁石７２ｄに対して互いに逆位相の電流を入力する。この場合、電磁石７２ａ及び電磁石７２ｂに対して入力される電流の周波数を、電磁石７２ｃ及び電磁石７２ｄに対して入力される電流の周波数に対して高く設定する。これにより、流路管３０を、短い周期で上下方向に揺動させつつ、長い周期で左右方向に揺動させることが可能となる。

次に、第三の実施の形態に係るウォータージェットメスについて説明する。
第三の実施の形態に係るウォータージェットメス３の基本構成は、第二の実施の形態に係るウォータージェットメス２と同一となっている。したがって、ウォータージェットメス２と同一の構成については、同一の符号を用いて説明を省略する。
ウォータージェットメス３では、流路管３０を支持体４０に対して揺動させる揺動手段の構成が、ウォータージェットメス２と異なっている。

図８は、第三の実施の形態に係るウォータージェットメスの流路管及び支持体の構成を示す断面図である。
図８に示すように、支持体４０の内側には、流路管３０の前後方向の第一の所定位置を支持するための弾性部材７０ａと、流路管３０の前後方向の第二の所定位置を支持するための弾性部材７０ｂとが配設されている。そして、流路管３０は、両挿通孔４１に挿通された状態で、弾性部材７０ａ及び弾性部材７０ｂにより支持されている。

本実施の形態では、図５に示すように、弾性部材７０ａは、支持体４０の内側のそれぞれの角部に配設されている。４つの弾性部材７０ａは、流路管３０の前後方向の第一の所定位置の側面に接続されている。それぞれの弾性部材７０ａは、流路管３０を支持体４０の角部側に向かって付勢する。また、弾性部材７０ｂは、支持体４０の内側のそれぞれの角部に配設されている。４つの弾性部材７０ｂは、流路管３０の前後方向の第二の所定位置の側面に接続されている。それぞれの弾性部材７０ｂは、流路管３０を支持体４０の角部側に向かって付勢する。この場合、図５に示すように、弾性部材７０ａ及び弾性部材７０ｂは、正面から見て、流路管３０の接続流路３１が支持体４０の中心に位置するように、流路管３０を付勢する。これにより、流路管３０は、流体噴射口３６から噴射される流体の流体噴射方向に直交する方向に平行移動するように、支持体４０に対して揺動可能となっている。ここで、流体噴射口３６から噴射される流体の流体噴射方向は、流路管３０の延びる方向と一致している。

なお、弾性部材７０ａ及び弾性部材７０ｂの配置及び数は、流路管３０を支持体４０に対して支持することが可能な範囲で適宜変更することが可能である。また、本実施の形態では、弾性部材７０ａ及び弾性部材７０ｂとして、コイルばねが用いられている。
支持体４０の内側上面及び下面には、それぞれ電磁石７２ａ，７２ｂが配設されている。電磁石７２ａ，７２ｂは、支持体４０の前後方向における弾性部材７０ａによる流路管３０の支持部と弾性部材７０ｂによる流路管３０の支持部との間の位置に配設されている。それぞれの電磁石７２ａ，７２ｂは、揺動制御手段５０に接続され、揺動制御手段５０から入力される電流に応じて、磁力の発生又は停止が制御される。

流路管３０の外周面には、鉄片７３ａ，７３ｂが配設されている。鉄片７３ａ，７３は、流路管３０が支持体４０に支持された状態で、支持体４０に配設された電磁石７２ａ，７２ｂに対応する位置に配設されている。
そして、電磁石７２ａ及び電磁石７２ｂにおいて、交互に磁力を発生させることにより、流体噴射口３６から噴射される流体の流体噴射方向に直交する方向に平行移動するように、流路管３０を揺動させることが可能となる。
ここで、本実施の形態では、弾性部材７０ａ、弾性部材７０ｂ、電磁石７２ａ，７２ｂ及び鉄片７３ａ，７３ｂによって、流路管３０を支持体４０に対して揺動させる揺動手段が構成されている。

次に、ウォータージェットメス３の動作について、さらに詳しく説明する。
図９は、流路管が支持体に対して揺動している状態を示す側面図である。
ウォータージェットメス３では、術者により流体の噴射を開始するためのメインスイッチ（図示せず）がＯＮ状態に操作されると、ポンプ２０の駆動が開始され、流路管３０に供給された流体は、ノズル３５の流体噴射口３６から噴射される。
そして、ウォータージェットメス３では、術者がコントローラ６０を操作することにより、流路管３０の揺動の開始又は停止を設定することが可能となっている。

術者によりコントローラ６０において流路管３０の揺動の停止が設定された場合、電磁石７２ａに所定値の電流が入力されることによって、電磁石７２ａと鉄片７３ａとが接触し、流路管３０が支持体４０に対して固定された状態となる。これにより、流路管３０の揺動を停止した際に、安定して流体噴射対象物の一点に対して流体を噴射することが可能となる。ここで、本実施の形態では、電磁石７２ａ及び鉄片７３ａによって、固定手段が構成されている。

術者によりコントローラ６０において流路管３０の揺動の開始が設定された場合、電磁石７２ａ及び電磁石７２ｂに対して、ｓｉｎ波の電流が入力される。このとき、電磁石７２ａ及び電磁石７２ｂに対して、互いに逆位相の電流の入力が開始される。そして、電磁石７２ａ及び電磁石７２ｂに対して、互いに逆位相の電流が入力されることによって、電磁石７２ａ及び電磁石７２ｂにおいて、交互に磁力が発生する。これにより、流路管３０の支持体４０に対する揺動が開始する。この場合、流路管３０が流体噴射口３６から噴射される流体の流体噴射方向に直交する方向に平行移動するように揺動されることにより、図９に示すように、流体噴射口３６から噴射される流体の噴射方向が変更されない。これにより、流路管３０が揺動しても、流体噴射口３６と流体が噴射される流体噴射対象物との距離が一定となる。したがって、流体噴射対象部に噴射される流体の圧力を一定にしつつ、流体噴射対象物の広い面積に対して流体を噴射することが可能となる。

さらに、術者によりコントローラ６０において流路管３０の揺動の開始が設定された場合、コントローラ６０において設定された流路管３０の揺動速度に応じて、電磁石７２ａ及び電磁石７２ｂに入力する電流波形の周期を制御する。また、コントローラ６０において設定された流路管３０の揺動量に応じて、電磁石７２ａ及び電磁石７２ｂに入力する電流波形の振幅を制御する。すなわち、術者は、コントローラ６０により、流路管３０の揺動速度及び揺動量を設定することが可能となっている。
このように、ウォータージェットメス３によれば、流路管３０を支持体４０に対して揺動させる揺動手段を備えることにより、支持体４０を固定した状態で、手術対象部位の広い面積に対して流体を噴射することができ、手術対象部位に対する処理を行う際の作業性を向上することが可能となる。

次に、第三の実施の形態の変形例に係るウォータージェットメスについて説明する。
第三の実施の形態の変形例に係るウォータージェットメスでは、図６に示すように、支持体４０の４つの内側面に、それぞれ電磁石７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄが配設されている。
また、流路管３０の外周面には、鉄片７３ａ，７３ｂ，７３，７３ｄが配設されている。鉄片７３ａ，７３ｂ，７３，７３ｄは、流路管３０が支持体４０に支持された状態で、支持体４０に配設された電磁石７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄに対応する位置に配設されている。

そして、揺動制御手段５０は、コントローラ６０において流路管３０の揺動の開始が設定された場合、電磁石７２ａ、電磁石７２ｂ、電磁石７２ｃ及び電磁石７２ｄに対して、ｓｉｎ波の電流を入力する。このとき、電磁石７２ａ及び電磁石７２ｂに対して、互いに逆位相の電流を入力するとともに、電磁石７２ｃ及び電磁石７２ｄに対して互いに逆位相の電流を入力する。

これにより、第二の実施の形態とは異なり、流体の流体噴射方向に直交する方向に平行移動するように流路管３０を揺動し、かつ、第三の実施の形態とは異なり、流路管３０を、上下方向に揺動させつつ、左右方向に揺動させることが可能となる。
例えば、図７に示すように、電磁石７２ａ及び電磁石７２ｂに対して互いに逆位相の電流を入力するとともに、電磁石７２ｃ及び電磁石７２ｄに対して互いに逆位相の電流を入力する。この場合、電磁石７２ａ及び電磁石７２ｂに対して入力される電流の周波数を、電磁石７２ｃ及び電磁石７２ｄに対して入力される電流の周波数に対して高く設定する。これにより、流路管３０を、短い周期で上下方向に揺動させつつ、長い周期で左右方向に揺動させることが可能となる。

次に、第四の実施の形態に係るウォータージェットメスについて説明する。
第四の実施の形態に係るウォータージェットメス４の基本構成は、第一の実施の形態に係るウォータージェットメス１と同一となっている。したがって、ウォータージェットメス１と同一の構成については、同一の符号を用いて説明を省略する。
ウォータージェットメス４では、流路管３０を支持体４０に対して揺動させる揺動手段の構成が、ウォータージェットメス１と異なっている。

図１０は、第四の実施の形態に係るウォータージェットメスの流路管及び支持体の構成を示す断面図である。
図１０に示すように、流路管３０の外周面には、一対の円柱状に形成された軸部３７が配設されている。
支持体４０の内側の上面及び下面には、それぞれ円筒状に形成された軸受部７７が配設されている。また、支持体４０の内側の上面には、流路管３０を支持するための弾性部材７８が配設されている。ここで、本実施の形態では、弾性部材７８として、コイルばねが用いられている。

そして、流路管３０は、両挿通孔４１に挿通された状態で、弾性部材７８により支持されている。この場合、弾性部材７８は、流路管３０を上方に向かって付勢する。さらに、流路官３０の両軸部３７は、それぞれ支持体４０の軸受部７７に挿入されている。これにより、流路管３０は、両軸部３７が支持体４０の軸受部７７に挿入された状態で、上下方向に平行移動することが可能となっている。すなわち、流路管３０は、流体噴射口３６から噴射される流体の流体噴射方向に直交する方向に平行移動するように、支持体４０に対して揺動可能となっている。ここで、流体噴射口３６から噴射される流体の流体噴射方向は、流路管３０の延びる方向と一致している。
支持体４０の内側下面には、電磁石７２が配設されている。電磁石７２は、支持体４０の前後方向における弾性部材７０による流路管３０の支持部と同じ位置に配設されている。電磁石７２は、揺動制御手段５０に接続され、揺動制御手段５０から入力される電流に応じて、磁力の発生又は停止が制御される。

流路管３０の外周面には、鉄片７３が配設されている。鉄片７３は、流路管３０が支持体４０に支持された状態で、支持体４０に配設された電磁石７２に対応する位置に配設されている。
そして、電磁石７２は、電流が入力されることによって、磁力を発生させる。電磁石７２に電流が入力されると、電磁石７２に発生した磁力によって、流路管３０の鉄片７３が電磁石７２側に向かって引き寄せられる。これにより、流路管３０が下方に向かって移動される。一方、電磁石７２への電流の入力が停止されると、弾性部材７８によって、流路管３０が上方に向かって引き寄せられる。そして、電磁石７２において、断続的に磁力を発生させることにより、流体噴射口３６から噴射される流体の流体噴射方向に直交する方向に平行移動するように、流路管３０を揺動させることが可能となる。

ここで、本実施の形態では、軸部３７、軸受部７７、弾性部材７８、電磁石７２及び鉄片７３によって、流路管３０を支持体４０に対して揺動させる揺動手段が構成されている。
揺動制御手段５０は、電磁石７２への電流の入力を制御する。揺動制御手段５０には、コントローラ６０が接続されている。そして、コントローラ６０は、術者の操作によって、流路管３０の揺動の開始又は停止を設定することが可能となっている。また、コントローラ６０は、流路管３０の揺動を開始する場合、流路管３０の揺動速度及び揺動量を設定することが可能となっている。

揺動制御手段５０は、コントローラ６０において流路管３０の揺動の停止が設定された場合、電磁石７２に所定値の電流を入力する。そして、電磁石７２に所定値の電流が入力されることによって、電磁石７２と鉄片７３とを接触させ、流路管３０を支持体４０に対して固定した状態とする。ここで、本実施の形態では、電磁石７２及び鉄片７３によって、固定手段が構成さている。
また、揺動制御手段５０は、コントローラ６０において流路管３０の揺動の開始が設定された場合、電磁石７２に対して、所定の周波数の電流を入力する。この場合、コントローラ６０において設定された流路管３０の揺動速度に応じて、電磁石７２に入力する電流波形の周期を制御する。また、コントローラ６０において設定された流路管３０の揺動量に応じて、電磁石７２に入力する電流波形の振幅を制御する。

次に、ウォータージェットメス４の動作について、さらに詳しく説明する。
ウォータージェットメス４では、術者により流体の噴射を開始するためのメインスイッチ（図示せず）がＯＮ状態に操作されると、ポンプ２０の駆動が開始され、流路管３０に供給された流体は、ノズル３５の流体噴射口３６から噴射される。
そして、ウォータージェットメス４では、術者がコントローラ６０を操作することにより、流路管３０の揺動の開始又は停止を設定することが可能となっている。
術者によりコントローラ６０において流路管３０の揺動の停止が設定された場合、電磁石７２に所定値の電流が入力されることによって、電磁石７２と鉄片７３とが接触し、流路管３０が支持体４０に対して固定された状態となる。これにより、流路管３０の揺動を停止した際に、安定して流体噴射対象物の一点に対して流体を噴射することが可能となる。

術者によりコントローラ６０において流路管３０の揺動の開始が設定された場合、電磁石７２に対して、ｓｉｎ波の電流の入力が開始される。そして、電磁石７２に対して、ｓｉｎ波の電流が入力されることによって、電磁石７２において、断続的に磁力が発生する。これにより、流路管３０の支持体４０に対する揺動が開始する。この場合、流路管３０は、両軸部３７が支持体４０の軸受部７７に挿入された状態で、支持体４０に対して揺動する。すなわち、流路管３０が流体噴射口３６から噴射される流体の流体噴射方向に直交する方向に平行移動するように揺動されることにより、図９に示すように、流体噴射口３６から噴射される流体の噴射方向が変更されない。これにより、流路管３０が揺動しても、流体噴射口３６と流体が噴射される流体噴射対象物との距離が一定となる。したがって、流体噴射対象部に噴射される流体の圧力を一定にしつつ、流体噴射対象物の広い面積に対して流体を噴射することが可能となる。

さらに、術者によりコントローラ６０において流路管３０の揺動の開始が設定された場合、コントローラ６０において設定された流路管３０の揺動速度に応じて、電磁石７２に入力する電流波形の周期を制御する。また、コントローラ６０において設定された流路管３０の揺動量に応じて、電磁石７２に入力する電流波形の振幅を制御する。すなわち、術者は、コントローラ６０により、流路管３０の揺動速度及び揺動量を設定することが可能となっている。
このように、ウォータージェットメス４によれば、流路管３０を支持体４０に対して揺動させる揺動手段を備えることにより、支持体４０を固定した状態で、手術対象部位の広い面積に対して流体を噴射することができ、手術対象部位に対する処理を行う際の作業性を向上することが可能となる。

以上、本発明の実施形態に係るウォータージェットメスについて説明した。ここで、本発明は上記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、上記実施の形態では、本発明に係る流体噴射装置を、手術対象部位の生体組織を切開又は切除することに好適なウォータージェットメスに適用した場合について説明した。しかしながら、本発明に係る流体噴射装置は、手術対象部位の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ても構わない。
ウォーターパルスメスは、ポンプ２０から供給された流体を脈動流動する脈動発生部１００を備えている点がウォータージェットメスと異なっている。

まず、ウォーターパルスメスの脈動発生部の構成について説明する。
図１１は、ウォーターパルスメスの脈動発生部の構成を示す断面図である。
図１１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。

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。

ダイアフラム４００の上面には、中心部に開口部を有する円盤状の金属薄板からなる補強板４１０が積層配設される。
上ケース５００は、下ケース３０１と対向する面の中心部に凹部を有している。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。

なお、流体室５０１の形状は、本実施形態では、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には流路管３０が接続されている。流路管３０には接続流路３１が穿設されている。接続流路３１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、流路管３０の管部の厚さは、流体の圧力脈動を吸収しない剛性を有する範囲に形成されている。

流路管３０の先端部には、ノズル３５が挿着されている。ノズル３５には、流体噴射口３６が穿設されている。流体噴射口３６の直径は、接続流路３１の直径より小さい。
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。
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によって押圧されて、流体室５０１からの流体漏洩を防止している。

次に、脈動発生部１００の動作について説明する。
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。この場合、ポンプ２０の吐出圧力は概ね３気圧（０．３ＭＰａ）以下に設定する。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（図示せず）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。

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、流路管３０内を伝播して、先端のノズル３５の流体噴射口３６から流体が噴射される。
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、流路管３０、ノズル３５を通して高速で噴射する。

次に、本発明に係る流体噴射装置が適用されたウォーターパルスメス５について説明する。
以下、第一の実施の形態に係る流体噴射装置をウォーターパルスメスとして構成した場合について説明する。
図１２は、本発明に係る流体噴射装置が適用されたウォーターパルスメスの構成を示す部分断面図である。
ウォーターパルスメス５の基本構成は、第一の実施の形態に係るウォータージェットメス１と同一となっている。ただし、ウォーターパルスメス５では、揺動手段が脈動発生部１００を揺動させる点が、ウォータージェットメス１と異なっている。

すなわち、図１２に示すように、ウォーターパルスメス５では、流路管３０は、脈動発生部１００を介して支持体４０に支持されている。そして、流路管３０は、揺動手段が脈動発生部１００を揺動させることによって、支持体４０に対して揺動される。
以上、第一の実施の形態に係る流体噴射装置をウォーターパルスメスとして構成した場合について説明したが、第二乃至第四の実施の形態のいずれか一に係る流体噴射装置をウォーターパルスメスとして構成することも可能である。この場合、各実施の形態に係る流体噴射装置において、流路管３０は、脈動発生部１００を介して支持体４０に支持される。そして、流路管３０は、揺動手段が脈動発生部１００を揺動させることによって、支持体４０に対して揺動されることとなる。

本発明の第一の実施の形態に係るウォータージェットメスを示す概略構成図である。 ウォータージェットメスの流路管及び支持体の構成を示す断面図である。 流路管が支持体に対して揺動している状態を示す側面図である。 第二の実施の形態に係るウォータージェットメスの流路管及び支持体の構成を示す断面図である。 図４に示す流路管及び支持体を正面から見た状態を示す断面図である。 第二の実施の形態の変形例に係るウォータージェットメスの流路管及び支持体を正面から見た状態を示す断面図である。 図６に示す支持体に備えられる電磁石に入力される電流の波形の一例を示す図である。 第三の実施の形態に係るウォータージェットメスの流路管及び支持体の構成を示す断面図である。 流路管が支持体に対して揺動している状態を示す側面図である。 第四の実施の形態に係るウォータージェットメスの流路管及び支持体の構成を示す断面図である。 ウォーターパルスメスの脈動発生部の構成を示す断面図である。 本発明に係る流体噴射装置が適用されたウォーターパルスメスの構成を示す部分断面図である。

符号の説明

１，２，３，４ ウォータージェットメス（流体噴射装置、手術用器具）、５ ウォーターパルスメス（流体噴射装置、手術用器具）、３６ 流体噴射口、３１ 接続流路（流路）、３０ 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）、４０ 支持体、５０ 揺動制御手段、６０ コントローラ（揺動制御手段）。

Claims (6)

1. 流体を噴射する流体噴射口に連通する流路を有する流路管と、
   前記流路に加圧された流体を供給する流体供給手段と、
   前記流路管を揺動可能に支持する支持体と、
   前記流路管を前記支持体に対して揺動させる揺動手段と、
   前記揺動手段の駆動を制御する揺動制御手段と、を備えることを特徴とする流体噴射装置。
2. 前記揺動手段は、前記流路管を前記支持体に接続された支持部を支点として回動運動させて揺動させることを特徴とする請求項１記載の流体噴射装置。
3. 前記揺動手段は、前記流路管を前記支持体に対して流体噴射方向に直交する方向に平行移動させて揺動させることを特徴とする請求項１記載の流体噴射装置。
4. 前記揺動制御手段は、前記揺動手段による前記流路管の揺動量及び揺動速度のうち少なくとも一方を調整することが可能であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の流体噴射装置。
5. 前記揺動制御手段が前記揺動手段による前記流路管の揺動を停止した際に、前記流路管を前記支持体に対して固定する固定手段を備えることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の流体噴射装置。
6. 流体を噴射する流体噴射口に連通する流路を有する流路管と、
   前記流路に加圧された流体を供給する流体供給手段と、
   前記流路管を揺動可能に支持する支持体と、
   前記流路管を前記支持体に対して揺動させる揺動手段と、を備え、前記流体噴射口から噴射される流体によって手術対象部位を切開又は切除することを特徴とする手術用器具。

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