JP2014188241A - 液体噴射装置および医療機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】液体を噴射する液体噴射装置に関する技術を提供する。
【解決手段】液体をパルス状に噴射する液体噴射装置であって、液体を噴射する噴射口を備える噴射流路と、外部から供給される液体を加圧してパルス流を噴射流路に送り出すアクチュエーターと、液体を吸引することが可能な吸引口を備える吸引流路と、吸引流路の一部とアクチュエーターとを収容し、一端から噴射流路が延出された収容器とを備え、噴射流路は、噴射口側で吸引流路と近接して配置され、収容器内において湾曲されて吸引流路から分離し、吸引流路は、噴射流路が分離する部分において、直線状または噴射流路の湾曲より小さい曲率の曲線状とされる。
【選択図】図2

Description

本発明は、液体を噴射する液体噴射装置、および当該液体噴射装置を用いた医療機器の技術に関する。
液体を噴射する液体噴射装置に関する技術としては、例えば、下記特許文献1の技術が知られている。特許文献1に記載の液体噴射装置は、噴射流路から噴射した液体で切除した切除物を吸引流路で吸引して除去する技術が記載されている。
特開2011−177407号公報
上記特許文献1の液体噴射装置は、液体を加圧するアクチュエーターから直線上に引き出された噴射流路に対して吸引管を外挿しており、アクチュエーターにより加圧した圧力流体を噴射口まで導くという点で優れた構造となっている。また、吸引管の吸引口が噴射口の直ぐ近傍に位置するため、噴射した液体により切除された切除物を効率的に吸引できるという点でも優れていた。
かかる構造の利点を生かしつつ、更に吸引流路の流路抵抗を低減して、吸引流路の詰まりなどが生じにくい構造が追求された。また、液体噴射装置においては、その小型化や、低コスト化、省資源化、製造の容易化や使い勝手の向上が望まれていた。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
(1)本発明の一形態によれば、液体噴射装置が提供される。この液体噴射装置は、前記液体を噴射する噴射口を備える噴射流路と;外部から供給される液体を加圧してパルス流を前記噴射流路に送り出すアクチュエーターと;液体を吸引することが可能な吸引口を備える吸引流路と;前記吸引流路の一部と前記アクチュエーターとを収容し、一端から前記噴射流路が延出された収容器とを備える。この噴射流路は、前記噴射口側で前記吸引流路と近接して配置され、前記収容器内において湾曲されて前記吸引流路から分離し、前記吸引流路は、前記噴射流路が前記分離する部分において、直線状または前記噴射流路の湾曲より小さい曲率の曲線状とされる。この形態の液体噴射装置によれば、噴射流路は湾曲されて吸引流路から分離しているので、吸引流路が噴射流路に対して曲がることによって分離する場合と比較して、吸引流路内に吸引物が詰まることを抑制し、スムーズに吸引を行うことができる。また、吸引流路は、噴射流路が分離する部分において、直線状または噴射流路より小さい曲率の曲線状とされるので、さらに、吸引した吸引物が詰まることを抑制することができる。また、噴射流路は湾曲されて分離しているが、噴射流路は液体の加圧が伝搬できれば湾曲していてよい。また、噴射流路を湾曲に曲げることで把持したときの指などで視界が妨げられないようにできる。
(2)上記形態の液体噴射装置において前記収容器は柱状形状であり;前記噴射流路は、前記吸引流路と一体的に配置されている第1の流路と、前記吸引流路と分離している第2の流路とを含んで構成され、前記分離後の第2の流路は、前記収容器内において前記収容器の長軸方向、または、前記吸引流路に略平行に配置されているとしてもよい。これにより、収容器の長軸方向に垂直な断面の経が拡大することを抑制することができる。また、前記噴射流路と前記吸引流路とが、前記収容器から外部に引き出される際に同じ方向になるので、噴射流路と吸引流路がまとまり易くなる。
(3)上記形態の液体噴射装置において、前記吸引流路は、前記収容器の内部において、前記噴射流路を内側に挿通して前記収容器の先端から外部に引き出され、前記噴射流路の外壁と前記吸入管の内壁との間に前記吸引した液体が流通する流路を形成するものとしてもよい。この形態の液体噴射装置によると、収容器から引き出される噴射流路と吸引流路とを合わせた経を細くすることができる。
(4)上記形態の液体噴射装置において、前記吸引流路は、吸引の程度を調整する吸引調整穴を有し;前記吸引調整穴は、前記噴射流路が分離した後の前記吸引流路上に設けられているものとしてもよい。この形態の液体噴射装置によれば、吸引調整穴の開閉による吸引流路内の圧力に変化の影響が噴射流路に及ぶことを抑制することができ、安定したパルス流を噴射できる。また、吸引流路は、直線状または湾曲より小さい曲率の曲線状なので、使用者が吸引の作用する位置と操作する吸引調整穴との位置関係が感覚的に分り易くなり使い勝手が向上する。
(5)上記形態の液体噴射装置を用いた医療機器。この形態の医療機器によれば、吸引流路が吸引物で詰まることを抑制することができる。
上述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部の構成要素について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、上述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部を上述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。
例えば、本発明の一形態は、噴射流路と、アクチュエーターと、収容器と、吸引流路との4つの要素の内の一つ以上の要素を備えた装置として実現可能である。すなわち、この装置は、噴射流路を有していてもよく、有していなくてもよい。また、装置は、アクチュエーターを有していてもよく、有していなくてもよい。また、装置は、収容器を有していてもよく、有していなくてもよい。また、装置は、吸引流路を有していてもよく、有していなくてもよい。噴射流路は、例えば、液体を噴射する噴射口を有する噴射流路として構成されてもよい。アクチュエーターは、外部から供給される液体を加圧してパルス流を噴射流路に送り出すアクチュエーターとして構成されてもよい。収容器は、例えば、一端に噴射流路を備え、アクチュエーターを内部に収容する収容器として構成されてもよい。吸引流路は、例えば、噴射された液体を吸引することが可能な吸引口を備える吸引流路として構成されてもよい。こうした装置は、例えば、液体噴射装置として実現できるが、液体噴射装置以外の他の装置としても実現可能である。このような形態によれば、装置の小型化や、低コスト化、省資源化、製造の容易化、使い勝手の向上等の種々の課題の少なくとも1つを解決することができる。前述した液体噴射装置の各形態の技術的特徴の一部又は全部は、いずれもこの装置に適用することが可能である。
本発明は、装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、液体を噴射する方法や液体噴射装置の製造方法等の形態で実現することができる。
液体噴射装置の構成を説明する説明図である。 ハンドピースの内部構造を説明する説明図である。 変形例1としてのハンドピースの一例を示す説明図である。
A.第1実施形態:
図1は、本発明の第1実施形態としての液体噴射装置10の構成を説明する説明図である。本実施形態の液体噴射装置10は、医療機関において利用される医療機器であり、患部に対して液体を噴射することによって患部の切開または切除を行うメスとしての機能を有している。
液体噴射装置10は、収容器としてのハンドピース20と、液体供給部50と、吸引装置60と、制御部70とを備え、液体容器80に接続されている。液体供給部50と液体容器80とは、接続チューブ51によって接続されている。液体供給部50とハンドピース20とは、液体供給流路52によって接続されている。本実施形態においては、接続チューブ51、液体供給流路52は、樹脂によって形成されている。
液体容器80は、液体として生理食塩水を収容している。液体供給部50は、接続チューブ51を介して液体容器80から吸引した液体を、液体供給流路52を介してハンドピース20に供給する。なお、本実施形態においては、液体として生理食塩水を採用したが、それに限らず、無菌水や、純水など、種々の液体を採用することができる。
ハンドピース20は、液体噴射装置10の使用者が把持して操作する器具である。ハンドピース20は、アクチュエーター30と、噴射管55と、噴射口58と、吸引力調整機構65を備える。噴射管55に沿った方向を長軸方向とする。液体供給部50から液体供給流路52を介してハンドピース20に供給された液体は、アクチュエーター30によって所定の周波数の脈動が付与され、噴射管55に供給される。噴射管55に供給された液体は、噴射口58からパルス状の液体として噴射される。使用者は、噴射口58から噴射されるパルス状の液体を患者の患部に当てることによって、患部の切開または切除を行う。本実施形態においては、噴射管55は、ステンレスによって形成されている。ただし、噴射管55は、真鍮等の他の金属や強化プラスチックなど、所定以上の剛性を有する材料によって形成されているとしてもよい。吸引力調整機構65は、吸引装置60による吸引の程度を、使用者が調整可能とするための機構である。本実施形態においては、吸引の程度として、単位時間当たりの吸引量を採用する。
制御部70は、信号ケーブル72を介してアクチュエーター30に駆動信号を送信するとともに、制御ケーブル71を介して液体供給部50を制御することによって、アクチュエーター30に供給される液体の流量の制御を行う。制御部70には、使用者が足元で操作するフットスイッチ75が接続されている。使用者がフットスイッチ75をオンにすると、制御部70は、液体供給部50を制御して、アクチュエーター30に液体の供給を行わせるとともに、アクチュエーター30に駆動信号を送信して、アクチュエーター30に供給された液体に脈動を付与し、噴射口58からパルス状の液体を噴射する。なお、液体をパルス状に噴射するとは、噴射される液体の流量または流速が変動を伴った状態で液体が噴射されることを意味する。この液体をパルス状に噴射する態様には、液体の噴射と停止とを繰り返しながら噴射する間欠噴射が含まれるが、液体の流量または流速が変動していればよいため、必ずしも間欠噴射である必要はない。
吸引装置60は、噴射口58周辺の液体や切除物など(以下、吸引物とも呼ぶ)を吸引する装置である。吸引装置60とハンドピース20とは、吸引流路62によって接続されている。吸引流路62は、ハンドピース20内を通って、噴射管55の先端近傍まで延出されている。噴射管55は吸引流路62の内側を挿通している。図1のA方向矢視図に示すように、噴射管55の外壁と吸引流路62の内壁との間には、吸引流路62の先端である吸引口64から吸引された液体が流通する流路(以下、隙間流路とも呼ぶ)が形成される。吸引口64から隙間流路に流入した液体は、吸引流路62を介して吸引装置60に吸引される。吸引口64から吸引される単位時間当たりの吸引量は、使用者が吸引力調整機構65を操作することによって調整可能である。
図2は、ハンドピース20の内部構造を説明する説明図である。上述のように、ハンドピース20の内部には、アクチュエーター30が収容されている。図の下部に示したように、アクチュエーター30は、第1ケース31、第2ケース32、第3ケース33、ボルト34、圧電素子35、補強板36、ダイアフラム37、パッキン38、入口流路40、出口流路41を備える。第1ケース31と第2ケース32とは対向して接合されている。第1ケース31は筒状部材である。第1ケース31の一方の端部は、第3ケース33をボルト34で固定することによって密閉されている。第1ケース31の内部に形成される空間には圧電素子35が配設されている。
圧電素子35は、積層型圧電素子である。圧電素子35の一方の端部は、補強板36を介してダイアフラム37に固着している。圧電素子35の他方の端部は、第3ケース33に固着している。ダイアフラム37は金属薄膜からなり、周縁部が第1ケース31に固着している。ダイアフラム37と第2ケース32との間には液体室39が形成される。液体室39は、圧電素子35の駆動によって容積が変更する。
第2ケース32には、液体が流入する入口流路40と、液体が流出する出口流路41とが形成されている。入口流路40は、第2ケース32の端面の中心から偏った位置から延出し、図示上方向にU字状に曲げられ、ハンドピース20の後端部22に向かって延伸する。このように入口流路40を曲げることで、入口流路40のU字部分の曲率を小さくすることができる。また、後端部22に向かって延伸する入口流路40とアクチュエーター30とを合わせた幅を小さくすることができ、結果として、アクチュエーター30および入口流路40を収容するハンドピース20を細くすることができる。さらに、入口流路40をアクチュエーター30の先端部24側から延伸させることで、ハンドピース20の重心を先端部24側に位置させることができる。
入口流路40には、液体供給流路52が接続されている。出口流路41には、接続チューブ54を介して噴射管55が接続されている。接続チューブ54と噴射管55との2つの管路からなる流路を噴射流路53とも呼ぶ。液体供給部50から供給された液体は、液体供給流路52を介して液体室39に供給される。圧電素子35が所定の周波数で振動すると、ダイアフラム37を介して液体室39の容積が変化し、収容されている液体が加圧される。加圧された液体は、出口流路41、接続チューブ54、噴射管55を通って噴射口58から吐出される。
吸引流路62は、ハンドピース20の後端部22から先端部24へ亘って連通している。ハンドピース20の内部において、吸引流路62は噴射流路53を内挿する。吸引流路62は、噴射管55とともにハンドピース20の先端部24から引き出されている。
ハンドピース20の内部における噴射流路53と吸引流路62とは分離している。この2つの流路の分離部分においては、噴射流路53が吸引流路62に対して湾曲して分離する。分離部分においては、噴射流路53は、緩やかに湾曲し、曲率がより小さくなることが好ましい。分離部分においては、吸引流路62は略直線状に配置されている。なお、本実施形態においては、分離部分においては、吸引流路62は略直線状に配置されている態様を採用するが、吸引流路62は、分離部分において、噴射流路の湾曲より小さい曲率の曲線状に配置されているとしてもよい。
噴射流路53を構成する管路のうち、接続チューブ54は、吸引流路62から分離後に、柱状形状であるハンドピース20の長軸方向に略平行に配置され、出口流路41に接続される。また、本実施形態においては、分離後の接続チューブ54は、吸引流路62に略平行に配置される。
吸引流路62が吸引口64から液体等を吸引する吸引する吸引力は、吸引装置60で調整可能であるとともに、ハンドピース20が備える吸引力調整機構65の操作部66を使用者が操作することによって調整可能である。
吸引力調整機構65は、操作部66と、吸引調整穴67とを備える。吸引力調整機構65は樹脂によって形成された部材である。吸引力調整機構65の内部には、吸引流路62の一部を構成する流路が形成されている。実際には、吸引力調整機構65に形成された流路の両端に吸引流路62が接続されている。操作部66は、吸引力調整機構65のうち、ハンドピース20の外部に露出した部分であり、使用者が指で操作する部分である。
吸引調整穴67は、吸引流路62と操作部66とを連通する。図2のB方向矢視図に示すように、操作部66には、吸引調整穴67の開口部が形成されている。使用者は、ハンドピース20を把持した際に、吸引調整穴67を指で開閉する。吸引力調整機構65は、使用者が閉塞する吸引調整穴67の表面積の大きさに応じて、外部から吸引調整穴67を介して吸引流路62内に流入する空気の流入量を調整し、吸引流路62内の圧力(以下、吸引圧力とも呼ぶ)を調整する。つまり、吸引力調整機構65は、単位時間当たりの吸引量を調整する。
吸引調整穴67は、噴射管55が分離した後の吸引流路62上に設けられている。換言すれば、吸引調整穴67は、噴射管55と吸引流路62との分離部分より後端側の吸引流路62上に設けられている。
吸引力調整機構65は、重力に対して上方向に向けた場合には、吸引物が吸引調整穴67から外部に極めて侵出しにくいので、その機能を好適に発揮する。ハンドピース20を把持する際には、使用者は、吸引力調整機構65を上方向に向け、操作部66が備える吸引調整穴67を指で下向きに押さえて吸引装置60の単位時間当たりの吸引量を調整する。なお、吸引力調整機構65を重力に対して上向きにして把持すると、吸引力調整機構65の機能や、使用者の操作性が好適となるように液体噴射装置10の各構成の位置を決定しているが、吸引力調整機構65は、必ずしも上向きにしてハンドピース20を使用することを使用者に強制するものではない。
信号ケーブル72は、ハンドピース20の後端部22から挿入される。信号ケーブル72に内挿されているプラスとマイナスとからなる2本の電極線74は、アクチュエーター30内の圧電素子35に接続される。制御部70から送信された駆動信号は、信号ケーブル72内の電極線74を介して圧電素子35に送信される。圧電素子35は、駆動信号に基づいて伸縮する。
以上説明したように、噴射流路53は湾曲して分離しているので、吸引流路62が噴射流路53に対して曲がることによって分離する場合と比較して、吸引流路62内に吸引物が詰まることを抑制することができる。吸引流路62は、噴射流路53の分離する部分において、略直線状に配置されているので、流路抵抗を低減し、さらに、吸引した吸引物が詰まることを抑制することができる。また、噴射流路53は吸引流路62に対して湾曲して分離しているが、噴射流路53は液体の加圧が伝搬できれば湾曲していてもよい。噴射流路53を吸引流路62に対して湾曲に曲げることで、ハンドピース20の長軸方向の中心軸に対して噴射流路53がシフトし、使用者の指などで視界が妨げられにくい。
噴射流路53を構成する接続チューブ54は、吸引流路62から分離後に、柱状形状であるハンドピース20の長軸方向に略平行に配置される。従って、吸引流路62をハンドピース20内に収容するためにハンドピース20の長軸方向に垂直な断面の経を拡大することを回避することができる。
吸引流路62は、噴射管55を内側に挿通してハンドピース20の先端から外部に引き出されているので、吸引流路62と噴射管55とを合わせた管路の経を小さくすることができる。よって、使用者は、患部に噴射口58を当てた際に、広い視野を確保することができる。
吸引調整穴67は、噴射流路53が分離した後の吸引流路62上に設けられているので、吸引調整穴67の開閉による吸引流路62内の圧力変化の影響が、噴射流路53に及ぶことを抑制することができる。つまり、吸引流路62内の圧力に変化により、噴射流路53が振れることを抑制する。よって、噴射管55や噴射口58が振れることを抑制でき、結果として、安定したパルス流を噴射させることができる。
本実施形態においては、吸引流路62と噴射流路53との分離部分はハンドピース20の内部に形成されているので、分離部分がハンドピース20の外部に形成されている場合と比較して、分離部分の強度を高めることができる。また、分離部分がハンドピース20内に形成されることによって、使用者がハンドピース20の操作時に、分離部分が変形したり、不要な振動をすることを回避することができる。結果として、安定したパルス流を噴射させることができる。また、吸引流路62内の吸引圧力を安定させることができる。
上記実施形態と特許請求の範囲との対応関係としては、ハンドピース20が特許請求の範囲に記載の収容器と対応し、噴射管55が特許請求の範囲に記載の第1の流路に対応し、接続チューブ54が特許請求の範囲に記載の第2の流路に対応する。
B.変形例:
なお、この発明は上記の実施形態や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
(B1)変形例1:
上記実施形態においては、吸引流路62から分離後の接続チューブ54は、ハンドピース20の柱状形状の長軸方向に略平行に配置されているとしたが、それに限らず、他の態様を採用するとしてもよい。図3は、変形例1としてのハンドピース20aの一例を示す説明図である。図示するように、吸引流路62aから分離後の接続チューブ54aが、ハンドピース20aの長軸方向に交差する方向に配置されているとしてもよい。このようにしても、噴射管55aは、吸引流路62aから湾曲して分離しているので、吸引流路62aが噴射管55aに対して曲がることによって分離する場合と比較して、吸引流路62a内に吸引物が詰まることを抑制することができる。吸引流路62aは、噴射管55aの分離する部分において、略直線状に配置されているので、流路抵抗を低減し、さらに、吸引した吸引物が詰まることを抑制することができる。また、噴射管55aは吸引流路62aに対して湾曲して分離しているが、噴射管55aは液体の加圧が伝搬できれば湾曲していてもよい。
(B2)変形例2:
上記実施形態においては、液体噴射装置10は、吸引力調整機構65(操作部66と吸引調整穴67)を備えるとしたが、吸引力調整機構65を備えないとしてもよい。このようにしても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
(B3)変形例3:
上記施形態においては、噴射流路53と吸引流路62との分離部分においては、吸引流路62は略直線状に配置されている態様を採用したが、吸引流路62は、分離部分において、噴射流路53の湾曲より小さい曲率の曲線状に配置されているとしてもよい。このようにしても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
(B4)変形例4:
上記実施形態においては、液体噴射装置10は、医療機器として利用されている。ただし、液体噴射装置10は、医療機器以外の他の装置として利用されてもよい。例えば、液体噴射装置10は、噴射した液体を対象物に当てることによって対象物の汚れを除去する清掃装置や、噴射した液体によって文字や絵等を描く描写装置として利用されてもよい。このような態様としても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
(B5)変形例5:
上記実施形態においては、液体として生理食塩水を採用したが、それに限らず、無菌水や、超純水など、種々の液体を採用することができる。
(B6)変形例6:
上記実施形態においては、吸引調整機構が調整する吸引の程度として、単位時間あたりの吸引量を用いたが、それに限らず、例えば吸引力を用いるなど、吸引の程度を規定可能な種々の物理量を採用し、当該物理量を調整するとしてもよい。
(B7)変形例7:
上記実施形態においては、ハンドピース20の先端部24から引き出された噴射管55と吸引流路62との配置関係として、噴射管55が吸引流路62の内側を内挿する態様を採用したが、それに限ることなく、例えば、噴射管55の外壁と吸引流路62の外壁とが隣接して先端部24から引き出される態様を採用するなど、種々の態様を採用することができる。噴射口58の周辺の液体を吸引口64から吸引するためには、上記実施形態や本変形例のように、噴射管55と吸引流路62とが一体的に先端部24から引き出される態様が好適である。
10…液体噴射装置
20,20a…ハンドピース
22…後端部
24…先端部
30…アクチュエーター
31…第1ケース
32…第2ケース
33…第3ケース
34…ボルト
35…圧電素子
36…補強板
37…ダイアフラム
38…パッキン
39…液体室
40…入口流路
41…出口流路
50…液体供給部
51…接続チューブ
52…液体供給流路
53…噴射流路
54,54a…接続チューブ
55,55a…噴射管
58…噴射口
60…吸引装置
62,62a…吸引流路
64…吸引口
65…吸引力調整機構
66…操作部
67…吸引調整穴
70…制御部
71…制御ケーブル
72…信号ケーブル
74…電極線
75…フットスイッチ
80…液体容器

Claims (5)

  1. 液体をパルス状に噴射する液体噴射装置であって、
    前記液体を噴射する噴射口を備える噴射流路と、
    外部から供給される液体を加圧してパルス流を前記噴射流路に送り出すアクチュエーターと、
    液体を吸引することが可能な吸引口を備える吸引流路と、
    前記吸引流路の一部と前記アクチュエーターとを収容し、一端から前記噴射流路が延出された収容器と、
    を備え、
    前記噴射流路は、前記噴射口側で前記吸引流路と近接して配置され、前記収容器内において湾曲されて前記吸引流路から分離し、
    前記吸引流路は、前記噴射流路が前記分離する部分において、直線状または前記噴射流路の湾曲より小さい曲率の曲線状とされた
    液体噴射装置。
  2. 請求項1記載の液体噴射装置であって、
    前記噴射流路は、前記吸引流路と一体的に配置されている第1の流路と、前記吸引流路と分離している第2の流路とを含んで構成され、
    前記分離後の第2の流路は、前記収容器内において前記収容器の長軸方向、または、前記吸引流路に略平行に配置されている
    液体噴射装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の液体噴射装置であって、
    前記吸引流路は、前記収容器の内部において、前記噴射流路を内側に挿通して前記収容器の先端から外部に引き出され、前記噴射流路の外壁と前記吸引流路の内壁との間に前記吸引した液体が流通する流路を形成する
    液体噴射装置。
  4. 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の液体噴射装置であって、
    前記吸引流路は、吸引の程度を調整する吸引調整穴を有し、
    前記吸引調整穴は、前記噴射流路が分離した後の前記吸引流路上に設けられている
    液体噴射装置。
  5. 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の液体噴射装置を用いた医療機器。
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