JP2014190279A - 流体噴射装置、及び、医療機器 - Google Patents

Abstract

【課題】流体噴射装置において、圧電素子を駆動させた場合における流体室内の流体の不足を抑制するとともに、安定した使用感を実現することのできる技術を提供する。
【解決手段】流体を噴射する流体噴射装置は、流体を噴射する開口部を有する噴射管と、噴射管に連通する流体室と、流体室の容積を変化させることが可能な圧電素子と、圧電素子に対して印加する駆動電圧を制御する制御部と、流体室に対して流体を一定の流量で供給する流体供給部とを備える。駆動電圧の設定可能な最大周波数がｆｍａｘ［Ｈｚ］であり、駆動電圧の設定可能な最大値を圧電素子に対して印加して圧電素子を駆動させた場合における流体室の容積の変化量がＶ１［ｍｌ］である場合に、流体供給部は、Ｖ１×ｆｍａｘ［ｍｌ／ｓ］を超える一定の流量で流体を供給する。
【選択図】図５

Description

本発明は、流体噴射装置、及び、当該流体噴射装置を用いた医療機器に関する。

噴射した流体を患部の生体組織に当てて治療する医療機器としては、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載された流体噴射装置では、圧電素子を駆動させることによって流体室の容積を増減させ、噴射管から脈流（パルス流）を噴射させる。

特開２００８−８２２０２

流体噴射装置は、例えば医療用のメスとして用いられるため、安定した使用感が求められていた。また、流体噴射装置に供給される流体が不足して適切な脈流が噴射されないことを抑制したいといった要望があった。また、流体噴射装置に過剰の流体が供給されて患部に流体が滞留することを抑制したいといった要望があった。

そのほか、従来の流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、使い勝手の向上等が望まれていた。

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、流体を噴射する流体噴射装置が提供される。この流体噴射装置は、前記流体を噴射する開口部を有する噴射管と；前記噴射管に連通する流体室と；前記流体室の容積を変化させることが可能な圧電素子と；前記圧電素子に対して印加する駆動電圧を制御する制御部と；前記流体室に対して前記流体を一定の流量で供給する流体供給部とを備える。前記駆動電圧の最大周波数がｆｍａｘ［Ｈｚ］であり；前記駆動電圧の最大値を前記圧電素子に対して印加して前記圧電素子を駆動させた場合における前記流体室の容積の変化量がＶ１［ｍｌ］である場合に；前記流体供給部は、Ｖ１×ｆｍａｘ［ｍｌ／ｓ］を超える前記一定の流量で前記流体を供給する。この形態の流体噴射装置によれば、圧電素子を駆動させた場合における流体室内の流体の不足を抑制することができるとともに、一定の流量で流体を供給するので、噴射管から噴射される流体の流量は一定となり、安定した使用感を実現することができる。

（２）上記形態の流体噴射装置において、前記流体供給部は、Ｖ１×２．０×ｆｍａｘ［ｍｌ／ｓ］未満の前記一定の流量で前記流体を供給してもよい。この形態の流体噴射装置によれば、過剰の流体が流体室に供給されることを抑制することができる。

（３）上記形態の流体噴射装置において、前記圧電素子の１回の駆動によってＶ１［ｍｌ］の体積の流体が前記噴射開口部から噴射される場合に、流体の慣性効果によってＶ１［ｍｌ］の体積の前記流体と共に前記噴射開口部から噴射される流体の体積がＶ２［ｍｌ］である場合に；前記流体供給部は、（Ｖ１＋Ｖ２）×ｆｍａｘ［ｍｌ／ｓ］以上の前記一定の流量で前記流体を供給してもよい。この形態の流体噴射装置によれば、流体の慣性効果を考慮した適切な流量の流体を流体室に供給することができる。

（４）上記形態の流体噴射装置において、前記Ｖ２は、Ｖ１×０．００７であってもよい。この形態の流体噴射装置によれば、流体の慣性効果を考慮した適切な流量の流体を流体室に供給することができる。

（５）上記形態の流体噴射装置を用いた医療機器。この形態によれば、信頼性の高い医療機器を提供することができる。

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、噴射管と、流体室と、圧電素子と、制御部と、流体供給部との５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、噴射管を有していてもよく、有していなくてもよい。また、装置は、流体室を有していてもよく、有していなくてもよい。また、装置は、圧電素子を有していてもよく、有していなくてもよい。また、装置は、制御部を有していてもよく、有していなくてもよい。また、装置は、流体供給部を有していてもよく、有していなくてもよい。噴射管は、例えば、前記流体を噴射する開口部を有する噴射管として構成されてもよい。流体室は、例えば、前記噴射管に連通する流体室として構成されてもよい。圧電素子は、例えば、前記流体室の容積を変化させることが可能な圧電素子として構成されてもよい。制御部は、例えば、前記圧電素子に対して印加する駆動電圧を制御する制御部として構成されてもよい。流体供給部は、例えば、前記流体室に対して前記流体を一定の流量で供給する流体供給部として構成されてもよい。具体的には、流体供給部は、前記駆動電圧の最大周波数がｆｍａｘ［Ｈｚ］であり、前記駆動電圧の最大値を前記圧電素子に対して印加して前記圧電素子を駆動させた場合における前記流体室の容積の変化量がＶ１［ｍｌ］である場合に、Ｖ１×ｆｍａｘ［ｍｌ／ｓ］を超える前記一定の流量で前記流体を供給する流体供給部として構成されてもよい。こうした装置は、例えば流体を噴射する流体噴射装置として実現できるが、流体を噴射する流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。前述した流体を噴射する流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、流体を噴射する方法や流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。

本発明の一実施形態としての流体噴射装置の構成を示す説明図である。 ハンドピースの内部構成の一部を拡大して示す断面図である。 圧電素子に印加される駆動電圧の波形の一例を示す説明図である。 駆動電圧の波形とダイアフラムの変形の様子との対応関係を示す説明図である。 流体室の容積の変化を模式的に示す説明図である。 排除体積を超える量の流体が流体噴射管から噴射される様子を模式的に示す説明図である。 脈流の噴射の瞬間の連続写真を示す説明図である。

次に、本発明の実施の形態を、実施形態、実験例及び変形例の順序で説明する。

Ａ．実施形態：
図１は、本発明の一実施形態としての流体噴射装置１００の構成を示す説明図である。本実施形態の流体噴射装置１００は、医療機関において利用される医療機器であり、患者の患部である生体組織に対して流体を噴射することによって、患部の切開または切除等の治療を行なうメスとしての機能を有している。

流体噴射装置１００は、流体容器１０と、流体供給機構１２と、ハンドピース１４と、制御部１６と、フットスイッチ１８とを備えている。流体容器１０と流体供給機構１２との間は、接続チューブ１９ａによって接続されており、流体供給機構１２とハンドピース１４との間は、接続チューブ１９ｂによって接続されている。本実施形態では、接続チューブ１９ａ、１９ｂは、樹脂によって形成されている。

流体容器１０は、ハンドピース１４に供給される流体として、生理食塩水を収容している。ただし、流体容器１０は、生理食塩水の代わりに、例えば純水や薬液など、生体組織に噴射されても有害でない他の流体を収容してもよい。

流体供給機構１２は、接続チューブ１９ａ、１９ｂを介して、流体容器１０に収容されている流体をハンドピース１４に供給する。本実施形態では、流体供給機構１２として、ポンプが用いられている。また、後述するように、本実施形態では、流体供給機構１２は、一定の流量でハンドピース１４に流体を供給する。

ハンドピース１４は、術者が手に持って操作する器具であり、流体噴射管２０と、脈動発生部２２と、筐体２４と、条件切替部２６とを備えている。脈動発生部２２には、接続チューブ１９ｂを介して流体が供給される。脈動発生部２２は、制御部１６から電圧印加ケーブル１７ａを介して駆動電圧が印加されると、供給された流体に対して脈動を付与する。脈動が付与された流体は、流体噴射管２０の先端の開口部２０ａから高速噴射される。術者は、ハンドピース１４から噴射される脈動が付与された流体を患者の患部である生体組織に当てることによって、例えば患部の切開または切除等の治療を行なう。なお、以下では、脈動が付与された流体を、脈流またはパルス流とも呼ぶ。

条件切替部２６は、脈動発生部２２に印加される駆動電圧の大きさ及び周波数を術者が切り替えるための操作部である。本実施形態では、条件切替部２６として、ダイヤル式の選択手段が採用されており、術者は、予め定められた駆動電圧の大きさ及び周波数から、治療に使用する駆動電圧の大きさ及び周波数を選択する。

駆動電圧の大きさが変更されると、脈流の大きさ及び勢いが変更され、駆動電圧の周波数が変更されると、脈流の発生頻度が変更される。本実施形態では、設定可能な駆動電圧の大きさ及び設定可能な駆動電圧の周波数は、以下のとおりである。
設定可能な駆動電圧の大きさ：０Ｖ〜１００Ｖ
設定可能な駆動電圧の周波数：１００Ｈｚ〜４００Ｈｚ
すなわち、本実施形態では、駆動電圧の設定可能な最大値Ｅｍａｘは１００Ｖであり、駆動電圧の設定可能な最大の周波数ｆｍａｘは４００Ｈｚである。

制御部１６は、駆動電圧の大きさ及び周波数に関する情報を、制御ケーブル１７ｂを介して条件切替部２６から受け取るとともに、条件切替部２６によって指定された条件を満たす駆動電圧を、電圧印加ケーブル１７ａを介して脈動発生部２２に印加する。また、制御部１６は、制御ケーブル１７ｃを介して流体供給機構１２の始動と停止を制御する。

フットスイッチ１８は、術者が足元で操作するスイッチであり、制御ケーブル１７ｄを介して制御部１６に接続されている。術者がフットスイッチ１８をオンにすると、制御部１６は、流体供給機構１２に対して流体の供給の開始を指示するとともに、脈動発生部２２に対して駆動電圧を印加する。そして、ハンドピース１４の流体噴射管２０の先端の開口部２０ａから、脈動が付与された流体が高速噴射される。

図２は、ハンドピース１４の内部構成の一部を拡大して示す断面図である。ハンドピース１４の筐体２４の内部には、流体供給機構１２から供給された流体に対して脈動を付与する脈動発生部２２が設けられている。脈動発生部２２は、圧電素子３０と、ダイアフラム３２と、第１ケース３４と、第２ケース３６と、第３ケース３８とを備えている。

脈動発生部２２の内部には、流体供給機構１２から供給された流体が通過する流路として、入口流路４０と、流体室４２と、出口流路４４とが形成されている。本実施形態では、入口流路４０及び出口流路４４は、第１ケース３４に形成されており、流体室４２は、第１ケース３４とダイアフラム３２との間に形成されている。入口流路４０には、接続チューブ１９ｂが接続されており、出口流路４４には、流体噴射管２０が接続されている

ダイアフラム３２は、円盤状の金属薄板であり、その外周部分が第１ケース３４と第２ケース３６との間に挟まれて固定されている。

圧電素子３０は、制御部１６から印加される駆動電圧によって動作するアクチュエータである。圧電素子３０は、ダイアフラム３２と第１ケース３４との間に形成された流体室４２の容積を変化させることによって、流体室４２内の流体の圧力を変化させる。本実施形態では、圧電素子３０は、積層型圧電素子であり、一端がダイアフラム３２に固定され、他端が第３ケース３８に固定されている。

圧電素子３０に印加される駆動電圧が大きくなると、圧電素子３０が伸長し、ダイアフラム３２が圧電素子３０に押されて流体室４２側に撓む。ダイアフラム３２が流体室４２側に撓むと、流体室４２の容積が小さくなり、流体室４２内の流体は流体室４２から押し出される。本実施形態では、出口流路４４の内径は、入口流路４０の内径よりも大きい。すなわち、出口流路４４のイナータンスは、入口流路４０のイナータンスよりも小さいので、流体室４２内の流体は、出口流路４４を通って流体室４２から押し出される。

一方、圧電素子３０に印加される駆動電圧が小さくなると、圧電素子３０が縮小して流体室４２の容積が大きくなり、入口流路４０から流体室４２内に流体が供給される。

圧電素子３０に印加される駆動電圧は、高い周波数（例えば４００Ｈｚ）でオン（最大電圧）とオフ（０Ｖ）とを繰り返すので、流体室４２の容積の拡大と縮小が繰り返され、流体に脈動が与えられる。流体室４２から押し出された流体は、流体噴射管２０の先端のノズル２０ａ（開口部２０ａ）から噴射される。

図３は、圧電素子３０に印加される駆動電圧の波形の一例を示す説明図である。この図３において、横軸は時間を示しており、縦軸は駆動電圧を示している。駆動電圧の波形の１周期は、電圧が大きくなる立ち上がり期間と、電圧が小さくなる立ち下がり期間と、電圧が印加されない休止期間とによって構成されている。

本実施形態では、駆動電圧の立ち上がり期間の波形は、正の電圧方向にオフセットされ、位相が−９０度ずれたＳＩＮ波形の１／２周期分の波形である。駆動電圧の立ち下がり期間の波形は、正の電圧方向にオフセットされ、位相が＋９０度ずれたＳＩＮ波形の１／２周期分の波形である。そして、立ち下がり期間におけるＳＩＮ波形の周期は、立ち上がり期間のＳＩＮ波形の周期よりも大きくなっている。

本実施形態では、条件切替部２６によって駆動電圧の大きさが変更された場合には、図３に示す波形の最大値が変更される。また、条件切替部２６によって駆動電圧の周波数が変更された場合には、立ち上がり期間及び立ち下がり期間の波形は変更されず、休止期間の長さが変更される。

図４は、駆動電圧の波形と、ダイアフラム３２の変形の様子との対応関係を示す説明図である。なお、この図４では、圧電素子３０とダイアフラム３２との間に、補強部材５１が設けられている。休止期間（ａ）では、駆動電圧が印加されていないので、圧電素子３０は伸長しておらず、ダイアフラム３２は撓んでいない。立ち上がり期間（ｂ）では、駆動電圧が大きくなるため、圧電素子３０が伸長し、ダイアフラム３２が流体室４２側に撓み、流体室４２の容積が小さくなる。

（ｃ）に示すタイミングでは、駆動電圧が最大となるため、圧電素子３０の長さも最大となり、流体室４２の容積が最小となる。立ち下がり期間（ｄ）では、駆動電圧が小さくなるので、圧電素子３０が元の大きさに戻り始め、流体室４２の容積が元の大きさに戻り始める。休止期間（ｅ）では、駆動電圧が印加されていないので、圧電素子３０が元の大きさに戻り、流体室４２の容積が元の大きさに戻る。この（ａ）から（ｅ）に示す一連の動作が繰り返されることによって、流体室４２内の流体が流体噴射管２０に押し出される。

図５は、流体室４２の容積の変化を模式的に示す説明図である。図５（Ａ）は、圧電素子３０に駆動電圧が印加されておらず、流体室４２の容積が最大になっている状態を示している。図５（Ｂ）は、圧電素子３０に印加される駆動電圧が最大になっており、流体室４２の容積が最小になっている状態を示している。そして、図５（Ｂ）においてハッチングが施された領域Ｒは、駆動電圧の１周期の期間中に変化する流体室４２の容積を示している。すなわち、領域Ｒは、駆動電圧の１周期の期間中に流体室４２から排除される流体の体積を示している。本明細書では、駆動電圧の１周期の期間中に流体室４２から排除される流体の体積を、排除体積とも呼ぶ。図５に示した模式図では、排除体積は、流体室４２の断面積と、圧電素子３０の伸長した長さとの積によって求められる。

本実施形態では、条件切替部２６によって設定可能な最大の駆動電圧Ｅｍａｘによって圧電素子３０を駆動させた場合における排除体積をＶ１［ｍｌ］と定義する。そして、条件切替部２６によって設定可能な最大の周波数をｆｍａｘ［Ｈｚ］と定義する。そうすると、最大の駆動電圧Ｅｍａｘ及び最大の周波数ｆｍａｘによって圧電素子３０を駆動させた場合において、１秒間に流体室４２から押し出される流体の体積Ｖｆ［ｍｌ］は、以下のとおりとなる。
Ｖｆ＝Ｖ１×ｆｍａｘ
しかし、実際には、駆動電圧の１周期の期間中に、排除体積Ｖ１より多くの流体が脈流として流体噴射管２０から噴射される。以下、この現象について説明する。

図６は、排除体積Ｖ１を超える量の流体が流体噴射管２０から噴射される様子を模式的に示す説明図である。この図６に示すように、圧電素子３０が駆動し、流体噴射管２０から液滴状の脈流が噴射されると、噴射された液滴に繋がって、筋上の液滴が流体噴射管２０から排出される。この理由は、流体の慣性効果によって、噴射された液滴に、流体噴射管２０内の流体が引っ張られるからである。この結果、最大の駆動電圧Ｅｍａｘ及び最大の周波数ｆｍａｘによって圧電素子３０を駆動させた場合には、上述した排除体積Ｖ１を超える体積の流体が脈流として流体噴射管２０から噴射される。

したがって、流体供給機構１２がＶｆ［ｍｌ／ｓ］の流量で流体室４２に対して流体の供給を行なうと、最大の駆動電圧Ｅｍａｘ及び最大の周波数ｆｍａｘによって圧電素子３０を駆動させた場合には、流体が不足し、適切な脈流を噴射することができなくなる。

そこで、本実施形態では、流体供給機構１２は、Ｖｆ［ｍｌ／ｓ］を超える一定の流量で流体を供給する。したがって、最大の駆動電圧Ｅｍａｘ及び最大の周波数ｆｍａｘによって圧電素子３０を駆動させた場合であっても、流体の不足を抑制することができる。

具体的には、圧電素子３０の１回の駆動によってＶ１［ｍｌ］の体積の流体が流体室４２から押し出される場合に、流体の慣性効果によってＶ１［ｍｌ］の体積の流体（液滴）と共に噴射される流体（筋上の液滴）の体積をＶ２［ｍｌ］とする。この場合において、本実施形態の流体供給機構１２は、（Ｖ１＋Ｖ２）×ｆｍａｘ［ｍｌ／ｓ］以上の一定の流量で流体を供給する。このようにすれば、流体の慣性効果によって噴射される流体を考慮した適切な流量の流体を流体室４２に供給することができ、流体の不足を抑制することができる。

さらに、本実施形態では、条件切替部２６によって駆動電圧の大きさ及び周波数が変更された場合であっても、Ｖｆ［ｍｌ／ｓ］を超える一定の流量で流体を供給する。したがって、駆動電圧が小さい場合や、駆動電圧の周波数が小さい場合であっても、流体噴射管２０から噴射される流体の流量は一定となるので、流体噴射装置１００を使用する術者に対して、安定した使用感を提供することができる。なお、駆動電圧が小さい値に変更されたり、小さい周波数に変更された場合には、余分に供給された流体は、脈動を伴わない連続流として流体噴射管２０から排出される。

また、流体の慣性効果によって噴射される流体（筋上の液滴）の体積Ｖ２は、排除体積Ｖ１よりも小さいことが確認された。したがって、圧電素子３０の１回の駆動によって脈流として噴射される流体の体積（Ｖ１＋Ｖ２）は、Ｖ１×２．０未満となる。そこで、本実施形態の流体供給機構１２は、Ｖ１×２．０×ｆｍａｘ［ｍｌ／ｓ］未満の一定の流量で流体を流体室４２に供給する。したがって、本実施形態によれば、過剰の流体が流体室４２に供給されることを抑制することができるので、脈動を伴わない連続流が流体噴射管２０から過剰に排出されることを抑制することができる。この結果、使用する流体の量を低減することができるとともに、治療対象に滞留する流体の量を低減することができ、良好な術野を確保することができる。

このように、本実施形態によれば、Ｖｆ［ｍｌ／ｓ］を超える一定の流量で流体を供給するので、最大の駆動電圧Ｅｍａｘ及び最大の周波数ｆｍａｘによって圧電素子３０を駆動させた場合であっても、流体室４２内の流体の不足を抑制することができるとともに、流体噴射装置１００を使用する術者に対して、安定した使用感を提供することができる。

なお、実際の流体供給機構１２では、「一定」の流量で流体を供給する場合であっても、厳密に一定の流量を保つことは困難であり、±１０％の変動が生じる場合がある。したがって、本明細書における「一定」には、±１０％の変動を伴っている場合も含む。また、流体供給機構１２がローラーポンプやプランジャ―ポンプ等であって、流量の瞬間的な変動を伴う場合であっても、マクロ的な時間周期の中で平均的な流量が一定であれば、本発明の効果を殆ど損なわない。

Ｂ．実験例：
本実験例では、流体供給機構１２による流体の供給流量を変化させながら、流体噴射管２０から噴射される脈流を観察し、流体の適切な供給流量を求めた。そして、流体の慣性効果によって噴射される流体（筋上の液滴）の体積Ｖ２が、排除体積Ｖ１に対してどの程度であるかを検討した。なお、流体の供給流量が適切である状態とは、適切な脈流が噴射されるとともに、脈流と脈流との間に、不要な連続流が発生していない状態を意味する。連続流が不要である理由は、連続流は、流体供給機構１２による圧力のみによって押し出されているため、患部の切開や切除等にはほとんど寄与しないからである。また、連続流が発生すると、患部に滞留する流体が増えてしまい、術野を狭めてしまうからである。

本実験例における条件は、以下のとおりである。
最大の駆動電圧Ｅｍａｘ：１００Ｖ
最大の周波数ｆｍａｘ：４００Ｈｚ
最大の駆動電圧Ｅｍａｘが印加された場合の圧電素子の最大変位：１００μｍ
流体室の直径：６ｍｍ
流体室の断面積：２．８３×１０^-5ｍ²

以上の条件によれば、排除体積Ｖ１は以下のとおりとなる。
排除体積Ｖ１：２．８３×１０^-5ｍ³
また、１分あたりの排除体積は以下の式（１）のとおりとなる。
Ｖ１×ｆｍａｘ×６０＝６．７９ｍｌ／分 …（１）

図７は、脈流の噴射の瞬間の連続写真を示す説明図である。この図７には、流体の供給流量が少ない場合、適切である場合、多い場合が示されている。図７に示すように、流体の供給流量が少ない場合には、流体噴射管２０内に流体が充填される前に、流体噴射管２０内の流体が押し出されるため、噴射される脈流は弱くなった。一方、流体の供給流量が多い場合には、脈流が発生する直前に、連続流が発生し、その連続流の後から速度の速い脈流が発生した。なお、流体噴射管２０内の流体は瞬間的に押し出されるため、脈流の速度は、連続流の速度よりも速い。

流体の供給流量が適切である場合には、不要な連続流は発生せず、脈流が間欠的に発生した。具体的には、流体噴射管２０内に流体が充填された後に、流体噴射管２０内の流体が瞬間的に押し出され、脈流が勢いよく発生した。そして、再び流体噴射管２０内に流体が充填されている間は不要な連続流は発生せず、流体噴射管２０内に流体が充填された後に、再び脈流が発生した。

以上の実験を行なったところ、流体の適切な供給流量は、６．８４ｍｌ／分であった。したがって、以下の式（２）となる。
（Ｖ１＋Ｖ２）×ｆｍａｘ×６０＝６．８４ｍｌ／分 …（２）
式（２）から式（１）を差し引くと、以下の式（３）となる。
Ｖ２×ｆｍａｘ×６０＝０．０５ｍｌ／分 …（３）
式（１）と式（３）から、Ｖ２とＶ１との関係を導くと、以下の式（４）となる。
Ｖ２＝Ｖ１×０．００７ …（４）

以上より、本実験例の条件では、流体の慣性効果によって噴射される流体（筋上の液滴）の体積Ｖ２は、排除体積Ｖ１の０．００７倍程度であった。ただし、Ｖ１とＶ２との比は、流体噴射装置１００の構成や流体の性質によって異なる。したがって、Ｖ１とＶ２の比は、流体噴射装置１００の構成や流体の性質に応じて、適宜設定することが好ましい。

Ｃ．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。

・変形例１：
上記実施形態では、流体噴射装置１００は、医療機器として利用されている。これに対して変形例では、流体噴射装置１００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、流体噴射装置１００は、噴射した流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、噴射した流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。

・変形例２：
上記実施形態では、流体噴射装置１００から噴射される流体として、液体が用いられている。これに対して変形例では、流体噴射装置１００から噴射される流体として、気体が用いられてもよい。

・変形例３：
上記実施形態では、設定可能な駆動電圧の大きさの範囲は、０Ｖ〜１００Ｖであり、設定可能な駆動電圧の周波数の範囲は、１００Ｈｚ〜４００Ｈｚである。これに対して、変形例では、設定可能な駆動電圧の大きさの範囲及び設定可能な駆動電圧の周波数の範囲は、上記以外の範囲であってもよい。例えば、設定可能な駆動電圧の周波数の範囲は、１００Ｈｚ〜１０００Ｈｚであってもよい。

・変形例４：
上記実施形態では、排除体積Ｖ１は、流体室４２の断面積と、圧電素子３０の最大変位との積によって求められている。ただし、厳密には、排除体積Ｖ１は、実際の流体室４２の容積の変化分と等しいことが好ましい。したがって、例えば、圧電素子３０が伸長して流体室４２の内部の圧力が高くなった場合は、その圧力によって圧電素子３０が弾性変形して縮んだ分も考慮することが好ましい。また、ダイアフラム３２が変形する際の形状も考慮することが好ましい。また、圧電素子３０の圧電定数が既知であれば、圧電定数と駆動電圧とに基づいて、圧電素子３０の変位を求めてもよい。

・変形例５：
上記実施形態では、圧電素子３０に印加される駆動電圧が大きくなると、流体室４２の容積が小さくなる構成が採用されている。これに対して、変形例では、圧電素子３０に印加される駆動電圧が大きくなると、流体室４２の容積が大きくなる構成が採用されてもよい。

・変形例６：
上記実施形態では、条件切替部２６は、ハンドピース１４に設けられている。これに対して、変形例では、条件切替部２６は、ハンドピース１４以外の他の位置に設けられていてもよい。例えば、条件切替部２６は、制御部１６に設けられていてもよい。

・変形例７：
上記実施形態においてソフトウェアで実現されている機能の一部をハードウェアで実現してもよく、あるいは、ハードウェアで実現されている機能の一部をソフトウェアで実現してもよい。

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…流体容器
１２…流体供給機構
１４…ハンドピース
１６…制御部
１７ａ…電圧印加ケーブル
１７ｂ…制御ケーブル
１７ｃ…制御ケーブル
１７ｄ…制御ケーブル
１８…フットスイッチ
１９ａ…接続チューブ
１９ｂ…接続チューブ
２０…流体噴射管
２０ａ…ノズル（開口部）
２２…脈動発生部
２４…筐体
２６…条件切替部
３０…圧電素子
３２…ダイアフラム
３４…第１ケース
３６…第２ケース
３８…第３ケース
４０…入口流路
４２…流体室
４４…出口流路
５１…補強部材

Claims (5)

1. 流体を噴射する流体噴射装置であって、
   前記流体を噴射する開口部を有する噴射管と、
   前記噴射管に連通する流体室と、
   前記流体室の容積を変化させることが可能な圧電素子と、
   前記圧電素子に対して印加する駆動電圧を制御する制御部と、
   前記流体室に対して前記流体を一定の流量で供給する流体供給部と
   を備え、
   前記駆動電圧の最大周波数がｆｍａｘ［Ｈｚ］であり、
   前記駆動電圧の最大値を前記圧電素子に対して印加して前記圧電素子を駆動させた場合における前記流体室の容積の変化量がＶ１［ｍｌ］である場合に、
   前記流体供給部は、Ｖ１×ｆｍａｘ［ｍｌ／ｓ］を超える前記一定の流量で前記流体を供給する、
   流体噴射装置。
2. 請求項１に記載の流体噴射装置であって、
   前記流体供給部は、Ｖ１×２．０×ｆｍａｘ［ｍｌ／ｓ］未満の前記一定の流量で前記流体を供給する、
   流体噴射装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の流体噴射装置であって、
   前記圧電素子の１回の駆動によってＶ１［ｍｌ］の体積の流体が前記噴射開口部から噴射される場合に、流体の慣性効果によってＶ１［ｍｌ］の体積の前記流体と共に前記噴射開口部から噴射される流体の体積がＶ２［ｍｌ］である場合に、
   前記流体供給部は、（Ｖ１＋Ｖ２）×ｆｍａｘ［ｍｌ／ｓ］以上の前記一定の流量で前記流体を供給する、
   流体噴射装置。
4. 請求項３に記載の流体噴射装置であって、
   前記Ｖ２は、Ｖ１×０．００７である、
   流体噴射装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の流体噴射装置を用いた医療機器。

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