JP5737365B2 - Fluid ejection device and surgical scalpel - Google Patents
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Description
本発明は、流体をパルス状に噴射する流体噴射方法、流体噴射装置に関する。 The present invention relates to a fluid ejecting method and a fluid ejecting apparatus that eject fluid in pulses.
従来、生体組織を切開または切除する手術具として、脈流発生手段の駆動によって流体を脈流に変換して流体をパルス状に高速噴射させる流体噴射装置が提案されている。この流体噴射装置は、流体噴射条件を決定する複数の制御パラメーターを同時に変更する1入力多制御パラメーター変更手段により、適切な流体噴射条件で流体噴射が可能である(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a surgical tool for incising or excising a living tissue, a fluid ejecting apparatus has been proposed in which a fluid is converted into a pulsating flow by driving a pulsating flow generating unit and the fluid is ejected in a pulsed manner at a high speed. This fluid ejecting apparatus can eject fluid under appropriate fluid ejecting conditions by a one-input multi-control parameter changing unit that simultaneously changes a plurality of control parameters that determine fluid ejecting conditions (see, for example, Patent Document 1).
パルス状に流体を噴射して生体組織を切開または切除する場合、パルス一個当たりの切除力と単位時間当たりの切除速度が重要な流体噴射条件となる。しかしながら、特許文献1では、予め想定された複数の制御パラメーターの中から1入力多制御パラメーター変更手段により1組の流体噴射条件を選択して流体噴射条件を決定しているため、きめ細かく流体噴射条件を設定するためには膨大なパラメーターの組み合わせを用意しておく必要がある。このことは、使用者にとって最適な流体噴射条件を都度選択することが容易ではなく、操作性が悪いことが推測される。
When injecting or excising a living tissue by ejecting fluid in pulses, the excision force per pulse and the excision speed per unit time are important fluid ejection conditions. However, in
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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]本適用例に係る流体噴射方法は、所定の流体供給流量の流体を圧力室に供給することと、所定の周波数で前記圧力室の容積を変化させることによって、脈流を発生させることと、前記脈流を噴射することと、を含み、前記流体供給流量が、前記周波数に比例することを特徴とする。 [Application Example 1] The fluid ejection method according to this application example generates a pulsating flow by supplying a fluid having a predetermined fluid supply flow rate to a pressure chamber and changing the volume of the pressure chamber at a predetermined frequency. And jetting the pulsating flow, wherein the fluid supply flow rate is proportional to the frequency.
ここで、圧力室の容積変化量はパルス一個当たりの切除力(切除深さ)を決定する。つまり、圧力室の容積変化量は圧力室から排出される流体の排除体積に相当する。そして、圧力室の容積変化の周波数は単位時間当たりの切除速度(切除軌跡長さ)を決定する。 Here, the volume change amount of the pressure chamber determines the ablation force (ablation depth) per pulse. That is, the volume change amount of the pressure chamber corresponds to the excluded volume of the fluid discharged from the pressure chamber. The frequency of volume change in the pressure chamber determines the excision speed (ablation trajectory length) per unit time.
流体噴射開口部から噴射される流体噴射流量は、圧力室から排出される流体の排除体積と容積変化の周波数との積に比例すると考えられるので、流体噴射流量と容積変化の周波数は比例の関係になる。従って、圧力室の容積変化の周波数を高くすれば流体噴射流量も増加する。本適用例では、容積変化の周波数に比例して流体供給手段からの流体供給流量を変化させることが可能である。よって、流体噴射流量に対して必要とされる流体供給流量を確保し、パルス一個当たりの切除力と切除速度それぞれを独立して適切に調整できることから、膨大なパラメーターの組み合わせを用意することなく、使用者は最適な流体噴射条件で容易に流体噴射装置を操作することができる。 Since the fluid injection flow rate ejected from the fluid ejection opening is considered to be proportional to the product of the volume of the fluid discharged from the pressure chamber and the frequency of volume change, the fluid injection flow rate and the frequency of volume change are proportional to each other. become. Therefore, if the frequency of the volume change of the pressure chamber is increased, the fluid ejection flow rate also increases. In this application example, the fluid supply flow rate from the fluid supply means can be changed in proportion to the frequency of volume change. Therefore, the fluid supply flow rate required for the fluid ejection flow rate can be secured and the ablation force per a pulse and the ablation speed can be adjusted appropriately and independently, without preparing a huge combination of parameters, The user can easily operate the fluid ejecting apparatus under optimum fluid ejecting conditions.
[適用例2]上記適用例に係る流体噴射方法において、前記脈流を発生させることは、圧電素子に電圧を印加することによって前記圧力室の容積を変化させることを含み、前記圧力室の容積を減少させる期間に対応する電圧印加期間を、前記周波数に関わらず一定にすることが好ましい。 Application Example 2 In the fluid ejection method according to the application example, generating the pulsating flow includes changing the volume of the pressure chamber by applying a voltage to the piezoelectric element, and the volume of the pressure chamber. It is preferable that the voltage application period corresponding to the period of decreasing the frequency is constant regardless of the frequency.
圧力室の容積変化は、容積変更手段の駆動波形の変化に相当する。したがって、圧力室の容積を減少させている時間に対応して容積変更手段の変化時間を一定にすれば、容積変化の周波数を変えても容積の減少時間における駆動波形のスルーレートは変化しないので、パルス一個当たりの切除力は変わりにくい。従って、単に周波数を変化させるよりも、パルス一個当たりの切除力を一定に維持しながら、切除速度を変化させることができる。 The change in the volume of the pressure chamber corresponds to the change in the drive waveform of the volume changing means. Therefore, if the change time of the volume changing means is made constant corresponding to the time during which the volume of the pressure chamber is reduced, the slew rate of the drive waveform during the volume reduction time will not change even if the volume change frequency is changed. The excision power per pulse is hardly changed. Therefore, the ablation rate can be changed while keeping the ablation force per pulse constant, rather than simply changing the frequency.
[適用例3]上記適用例に係る流体噴射方法は、前記流体供給流量は、前記圧力室から排出される流体の排除体積に比例することが好ましい。 Application Example 3 In the fluid ejection method according to the application example, it is preferable that the fluid supply flow rate is proportional to an excluded volume of the fluid discharged from the pressure chamber.
流体供給流量と容積変化の周波数とが比例の関係にある場合、周波数に対する流体供給流量の変化は勾配をもった直線で表される。この際、排除体積を変化させれば流体噴射流量も変化するため流体供給流量に過不足が発生する。そこで、排除体積の変化に応じて上述の直線の勾配を変化させることで流体供給流量の変化量を変更することができ、流体供給流量の過不足を適切に補いながら、排除体積すなわちパルス一個当たりの切除力を変化させることができる。従って、適用例1より広い範囲で、パルス一個当たりの切除力と単位時間当たりの切除速度それぞれを独立して調整でき、使用者は最適な流体噴射条件を容易に設定し操作することができる。 When the fluid supply flow rate is proportional to the volume change frequency, the change in the fluid supply flow rate with respect to the frequency is represented by a straight line having a gradient. At this time, if the excluded volume is changed, the fluid ejection flow rate is also changed, so that the fluid supply flow rate is excessive or insufficient. Therefore, the amount of change in the fluid supply flow rate can be changed by changing the slope of the above-mentioned line in accordance with the change in the exclusion volume, and while appropriately compensating for excess or deficiency of the fluid supply flow rate, The excision power can be changed. Therefore, the ablation force per pulse and the ablation rate per unit time can be independently adjusted within a wider range than application example 1, and the user can easily set and operate the optimum fluid ejection conditions.
[適用例4]上記適用例に係る流体噴射方法は、前記流体供給流量が、前記排除体積と前記周波数との積以上であることが好ましい。 Application Example 4 In the fluid ejection method according to the application example, it is preferable that the fluid supply flow rate is equal to or greater than a product of the excluded volume and the frequency.
流体供給流量が流体噴射流量より少ない場合は供給不足によりパルス一個当たりの切除力が弱くなる。また、流体供給流量が流体噴射流量より多い場合は供給量過多となり流体噴射時以外に流体噴射開口部から流体が流出して手術部位の視認性が悪くなることが予測される。そこで、流体噴射開口部から噴射される流体噴射流量が圧力室から排出される流体の排除体積と容積変化の周波数との積に比例する場合、比例係数がほぼ1に近いときには、圧力室から排出される流体の排除体積と容積変化の周波数との積を流体噴射開口部から噴射される流体噴射流量として考えることができ、排除体積と周波数との積を流体供給量と等しくすることにより、所望のパルス一個当たりの切除力を得ると共に、良好な視認性を実現できる。 When the fluid supply flow rate is smaller than the fluid ejection flow rate, the ablation force per pulse is weakened due to insufficient supply. Further, when the fluid supply flow rate is larger than the fluid ejection flow rate, the supply amount is excessive, and it is predicted that the fluid flows out from the fluid ejection opening and the visibility of the surgical site is deteriorated except during fluid ejection. Therefore, when the fluid ejection flow rate ejected from the fluid ejection opening is proportional to the product of the excluded volume of the fluid ejected from the pressure chamber and the frequency of volume change, when the proportionality coefficient is close to 1, the fluid is ejected from the pressure chamber. The product of the excluded volume of the fluid to be discharged and the frequency of the volume change can be considered as the fluid injection flow rate injected from the fluid injection opening, and the product of the excluded volume and the frequency is equal to the fluid supply amount, The excision force per one pulse can be obtained and good visibility can be realized.
なお、流体噴射装置の構造や流体の噴射の程度によっては、流体噴射直後に流体のイナータンス効果で流体が流体噴射開口部側に引き込まれて、排除体積よりも流体が多く流出されることが考えられる。このような場合、パルス一個当たりの切除力が弱くなる可能性がある。そこで、流体供給流量を排除体積と周波数との積よりも若干大きくすることにより、少なくともイナータンス効果による流出分だけ流体供給流量を増加することができるため、所望のパルス一個当たりの切除力を得ると共に、手術部位の視認性への影響を低減できる。 Depending on the structure of the fluid ejection device and the degree of fluid ejection, it is considered that the fluid is drawn to the fluid ejection opening side by the fluid inertance effect immediately after fluid ejection, and more fluid flows out than the excluded volume. It is done. In such a case, the ablation force per pulse may be weak. Therefore, by making the fluid supply flow rate slightly larger than the product of the excluded volume and the frequency, the fluid supply flow rate can be increased at least by the outflow due to the inertance effect, so that a desired ablation force per pulse is obtained. The effect on the visibility of the surgical site can be reduced.
[適用例5]本適用例に係る流体噴射装置は、所定の流体供給流量の流体を圧力室に供給する流体供給手段と、所定の周波数で前記圧力室の容積を変化させることによって脈流を発生させ、前記脈流を噴射する脈流発生手段と、前記流体供給流量が前記周波数に比例するように、前記流体供給手段及び前記脈流発生手段の少なくともいずれかを制御する制御手段と、を有することを特徴とする。 Application Example 5 A fluid ejecting apparatus according to this application example generates a pulsating flow by changing a volume of the pressure chamber at a predetermined frequency with fluid supply means for supplying a fluid having a predetermined fluid supply flow rate to the pressure chamber. Pulsating flow generating means for generating and injecting the pulsating flow; and control means for controlling at least one of the fluid supplying means and the pulsating flow generating means so that the fluid supply flow rate is proportional to the frequency. It is characterized by having.
流体噴射開口部から噴射される流体噴射流量は、圧力室から排出される流体の排除体積と容積変化の周波数との積に比例すると考えられるので、流体噴射流量と容積変化の周波数は比例の関係になる。従って、圧力室の容積変化の周波数を高くすれば流体噴射流量も増加する。本適用例では、容積変化の周波数に比例して流体供給手段からの流体供給流量を変化させることが可能である。よって、流体噴射流量に対して必要とされる流体供給手段からの流体供給流量を確保し、パルス一個当たりの切除力と切除速度それぞれを独立して適切に調整できる。従って、膨大なパラメーターの組み合わせを用意することなく、使用者は最適な流体噴射条件で容易に流体噴射装置を操作することができる。 Since the fluid injection flow rate ejected from the fluid ejection opening is considered to be proportional to the product of the volume of the fluid discharged from the pressure chamber and the frequency of volume change, the fluid injection flow rate and the frequency of volume change are proportional to each other. become. Therefore, if the frequency of the volume change of the pressure chamber is increased, the fluid ejection flow rate also increases. In this application example, the fluid supply flow rate from the fluid supply means can be changed in proportion to the frequency of volume change. Therefore, the fluid supply flow rate from the fluid supply means required for the fluid ejection flow rate can be ensured, and the ablation force and ablation rate per pulse can be adjusted appropriately and independently. Therefore, the user can easily operate the fluid ejecting apparatus under optimum fluid ejecting conditions without preparing a huge number of parameter combinations.
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明による流体噴射装置は、インク等を用いた描画、細密な物体及び構造物の洗浄、手術用メス等様々に採用可能であるが、以下に説明する実施形態では、生体組織を切開または切除することに好適な流体噴射装置を例示して説明する。従って、実施形態にて用いる流体は、水または生理食塩水等の液体である。
(実施形態1)
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 used in various ways such as drawing using ink, washing fine objects and structures, and a scalpel. However, in the embodiment described below, incision or excision of living tissue is performed. A fluid ejecting apparatus suitable for this will be described as an example. Therefore, the fluid used in the embodiment is a liquid such as water or physiological saline.
(Embodiment 1)
図1は、実施形態1に係る手術具としての流体噴射装置を示す構成説明図である。図1において、流体噴射装置1は、流体を収容する流体供給容器2と、流体供給手段としてのポンプ10と、ポンプ10から供給される流体を脈流に変換させる脈流発生手段としての脈流発生部20と、ポンプ10と脈流発生部20の駆動を制御する制御手段としての駆動制御部15を備えている。ポンプ10と脈流発生部20とは流体供給チューブ4によって接続されている。
FIG. 1 is a configuration explanatory view showing a fluid ejecting apparatus as a surgical instrument according to the first embodiment. In FIG. 1, a
脈流発生部20には、細いパイプ状の接続流路管90が接続され、接続流路管90の先端部には流路径が縮小された流体噴射開口部96を有するノズル95が挿着されている。
The pulsating
また、脈流発生部20には、流体噴射条件切替え操作部25を有し、本実施形態では流体噴射条件切替え操作部として切除力ダイアル26、切除速度ダイアル27と、ON/OFFスイッチ28が備えられている。
The pulsating
このように構成される流体噴射装置1における流体の流動を簡単に説明する。流体供給容器2に収容された流体は、ポンプ10によって吸引され、一定の圧力で流体供給チューブ4を介して脈流発生部20に供給される。脈流発生部20には、圧力室80(図2、参照)と、この圧力室80の容積を変化させる容積変更手段としての圧電素子30とダイアフラム40と、が備えられており、圧電素子30を駆動して圧力室80内において脈流を発生させ、接続流路管90、ノズル95を介して流体をパルス状に高速噴射する。
The flow of fluid in the
ここで脈流とは、流体の流れる方向が一定で、流体の流量または流速が周期的または不定期な変動を伴った流体の流動を意味する。脈流には、流体の流動と停止とを繰り返す間欠流も含むが、流体の流量または流速が周期的または不定期に変動していればよいため、必ずしも間欠流である必要はない。 Here, the pulsating flow means a fluid flow in which the fluid flow direction is constant and the fluid flow rate or flow velocity is accompanied by periodic or irregular fluctuations. Although the pulsating flow includes an intermittent flow in which the fluid flows and stops repeatedly, the flow rate or flow velocity of the fluid only needs to fluctuate periodically or irregularly.
同様に、流体をパルス状に噴射するとは、噴射する流体の流量または移動速度が周期的または不定期に変動した流体の噴射を意味する。パルス状の噴射の一例として、流体の噴射と非噴射とを繰り返す間欠噴射が挙げられるが、噴射する流体の流量または移動速度が周期的または不定期に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。 Similarly, ejecting fluid in pulses means ejecting fluid in which the flow rate or movement speed of the fluid to be ejected varies periodically or irregularly. An example of pulsed injection is intermittent injection in which fluid injection and non-injection are repeated. However, since the flow rate or moving speed of the fluid to be injected only needs to fluctuate periodically or irregularly, it is not always intermittent injection. Need not be.
次に、本実施形態に係る脈流発生部20の構造について説明する。
図2は、本実施形態に係る脈流発生部20を流体の噴射方向に沿って切断した断面図である。脈流発生部20は、ポンプ10から流体供給チューブ4を介して圧力室80に流体を供給する入口流路81と、圧力室80の容積を変化させる容積変更手段としての圧電素子30及びダイアフラム40と、圧力室80に連通する出口流路82と、を有して構成されている。入口流路81には流体供給チューブ4が接続されている。
Next, the structure of the pulsating
FIG. 2 is a cross-sectional view of the pulsating
ダイアフラム40は、円盤状の金属薄板からなり、ケース50とケース70によって密着されている。圧電素子30は、本実施形態では積層型圧電素子であって、両端部の一方がダイアフラム40に、他方が底板60に固着されている。
The
圧力室80は、ケース70のダイアフラム40に対向する面に形成される凹部とダイアフラム40とによって形成される空間である。圧力室80の略中央部には出口流路82が開口されている。
The
ケース70とケース50とは、それぞれ対向する面において接合一体化されている。ケース70には、出口流路82に連通する接続流路91を有する接続流路管90が嵌着され、接続流路管90の先端部にはノズル95が挿着されている。そして、ノズル95には、流路径が縮小された流体噴射開口部96が開口されている。
The
次に、本実施形態の駆動制御部の構成について説明する。
図3は、本実施形態に係る駆動制御部の概略構成を示すブロック説明図である。駆動制御部15は、ポンプ10の駆動制御を行うポンプ駆動回路152と、圧電素子30を駆動制御する圧電素子駆動回路153と、ポンプ駆動回路152と圧電素子駆動回路153とを制御する制御回路151と、を有して構成されている。
Next, the configuration of the drive control unit of the present embodiment will be described.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the drive control unit according to the present embodiment. The
なお、制御回路151には、ポンプ10からの流体供給流量を決定するポンプ10の駆動周波数と、パルス一個当たりの切除力を決定する圧力室80の容積変化量(圧力室80から排出される排除体積)と、切除速度を決定する圧力室80の容積変化の周波数(圧電素子30の駆動周波数に相当する)を、切除力ダイアル26、切除速度ダイアル27からの指令に基づき算出する演算回路が含まれている(図示せず)。また、圧電素子駆動回路153には、圧電素子30の所定の駆動波形を生成する波形形生成回路(図示せず)が含まれる。
The
次に、本実施形態における脈流発生部20の流体吐出動作について図1、図2を参照して説明する。本実施形態の脈流発生部20の流体吐出は、入口流路81側の合成イナータンスL1と出口流路82側の合成イナータンスL2の差によって行われる。
Next, the fluid discharge operation of the pulsating
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。
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。 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.
ここで、入口流路81側の合成イナータンスL1は、入口流路81の範囲において算出される。この際、ポンプ10と入口流路81を接続する流体供給チューブ4は柔軟性を有するため、合成イナータンスL1の算出から削除してもよい。
Here, the combined inertance L1 on the
また、出口流路82側の合成イナータンスL2は、本実施形態では出口流路82と接続流路91の範囲のイナータンスである。なお、接続流路管90の管壁の厚さは、流体の圧力伝播に対して十分な剛性を有している。
The synthetic inertance L2 on the
そして、本実施形態では、入口流路81側の合成イナータンスL1が出口流路82側の合成イナータンスL2よりも大きくなるように、入口流路81の流路長及び断面積、出口流路82の流路長及び断面積を設定する。
In this embodiment, the flow path length and cross-sectional area of the
次に、流体吐出動作について説明する。
ポンプ10によって入口流路81には、所定の圧力で流体が供給されている。その結果、圧電素子30が動作を行わない場合、ポンプ10の吐出力と入口流路81側全体の流路抵抗の差によって流体は圧力室80内に流動する。
Next, the fluid discharge operation will be described.
A fluid is supplied to the
ここで、圧電素子30に駆動信号が入力され、圧電素子30がダイアフラム40の圧力室80側の面に対して垂直方向(矢印A方向)に急激に伸長したとすると、伸長した圧電素子30によってダイアフラム40が押圧され、ダイアフラム40が圧力室80の容積を縮小する方向に変形する。圧力室80内の圧力は、入口流路81側及び出口流路82側の合成イナータンス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。
Here, if a drive signal is input to the
この圧力は、入口流路81に加えられていたポンプ10による圧力よりはるかに大きいため、入口流路81から圧力室80内への流体の流入はその圧力によって減少し、出口流路82からの流出は増加する。
Since this pressure is much larger than the pressure by the
さらに、入口流路81側の合成イナータンスL1は、出口流路82側の合成イナータンスL2よりも大きいため、入口流路81から圧力室80へ流入する流量の減少量よりも、出口流路82から吐出される流体の増加量のほうが大きくなる。その結果、接続流路91にパルス状の流体吐出、つまり、脈流が発生する。この吐出の際の圧力変動が、接続流路管90内(接続流路91)を伝播して、先端のノズル95の流体噴射開口部96から流体が噴射される。
Furthermore, since the synthetic inertance L1 on the
ここで、流体噴射開口部96の流路径は、出口流路82の流路径よりも縮小されているので、流体はさらに高圧となり、パルス状の液滴となって高速噴射される。
Here, since the flow path diameter of the fluid ejection opening 96 is smaller than the flow path diameter of the
一方、圧力室80内は、入口流路81からの流体流入量の減少と出口流路82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。そして、圧電素子30を元の形状に復元すると、ポンプ10の圧力と、圧力室80内の真空状態の双方によって一定時間経過後、入口流路81の流体は圧電素子30の動作前(伸長前)と同様な速度で圧力室80内に向かう流れが復帰する。
On the other hand, the inside of the
入口流路81内の流体の流動が復帰した後、圧電素子30の伸長があれば、流体噴射開口部96からパルス状の液滴を継続して噴射する。
(実施形態1に係る脈流発生部の駆動方法)
If the
(Driving method of pulsating flow generation unit according to Embodiment 1)
続いて、脈流発生部20の駆動方法について説明する。
まず、圧電素子30の駆動波形について説明する。
図4は、圧電素子の駆動波形の1例を示す駆動波形図である。駆動波形の1周期は、正の電圧方向にオフセットして位相が−90度ずれたsin波形と休止期間とを合わせた時間である。圧電素子30は正の電圧が印加されると伸長(図2、矢印A方向)するものとすると、時間t1(以降、電圧上昇時間t1と表す)の区間は圧力室80の容積を減少させている時間に相当する。また、時間t2(電圧降下時間t2と表す)の区間では圧電素子30の電荷を除去する区間であって、圧電素子30は縮小する。つまり、電圧降下時間t2の区間では圧力室80の容積は増加する。
Next, a driving method of the pulsating
First, the drive waveform of the
FIG. 4 is a drive waveform diagram showing an example of the drive waveform of the piezoelectric element. One cycle of the drive waveform is a time obtained by combining the sin waveform whose phase is shifted by -90 degrees and offset in the positive voltage direction, and the rest period. Assuming that the
ここで、駆動波形の周波数を変化させる場合には休止期間の長さを変えるので、電圧上昇時間t1は変わらず、電圧上昇のスルーレートが変わらない。従って、パルス一個当たりの切除力は変わらない。なお、本実施形態では、圧力室80の容積変化の周波数は、圧電素子30の駆動周波数に相当する。
Here, when the frequency of the drive waveform is changed, the length of the pause period is changed, so that the voltage rise time t1 does not change and the slew rate of the voltage rise does not change. Therefore, the excision force per pulse does not change. In the present embodiment, the frequency of volume change of the
次に、駆動波形の1周期における圧力室の容積変化量について説明する。
図5は、圧力室の容積変化を示す模式図であり、(a)は圧電素子に電圧を印加しない状態、(b)は電圧を印加した場合を示している。なお、電圧印加期間における容積変化は、圧電素子30の圧電特性によって異なるが、本実施形態では電圧を印加することで容積を縮小させる場合を例示する。図5(a)は、圧電素子30は電圧が印加されない初期状態にあるので、圧力室80の容積も縮小されない状態(図中、ダイアフラム40の位置をBで示す)にある。
Next, the volume change amount of the pressure chamber in one cycle of the drive waveform will be described.
FIGS. 5A and 5B are schematic diagrams showing changes in the volume of the pressure chamber. FIG. 5A shows a state where no voltage is applied to the piezoelectric element, and FIG. 5B shows a case where a voltage is applied. Note that the volume change during the voltage application period varies depending on the piezoelectric characteristics of the
なお、容積変化量はダイアフラム40の変位可能な面積と圧電素子30の伸長した分の長さの積で表される。
ここで、圧電素子30に所定の電圧を印加すると、図5(b)に示すように圧力室80の容積は減少される(図中、ダイアフラム40の位置をB’で示す)。ここで、ダイアフラム40がBからB’まで移動すると、圧力室80は、図中斜線で表す分だけ容積が変化する。そして、この容積に相当する流体が出口流路82から送出される。従って、以降、この圧力室80の容積変化分を流体の排除体積と表す。
Note that the volume change amount is represented by the product of the displaceable area of the
Here, when a predetermined voltage is applied to the
従って、圧電素子30の駆動電圧のゲインを固定すれば、圧電素子30による排除体積はほぼ一定である。ここで、排除体積を一定にした状態で、圧電素子30の駆動周波数を上げれば、駆動周波数に応じて流体噴射流量も比例的に増加する。よって、ポンプ10からの流体供給流量も流体噴射流量に合わせて増加させる必要がある。
(流体噴射方法)
Therefore, if the gain of the driving voltage of the
(Fluid injection method)
続いて、本実施形態における流体噴射方法について説明する。
図6は、駆動周波数と流体供給流量の関係を模式的に示すグラフである。
排除体積が初期設定の状態で圧電素子30の駆動周波数を変化させる場合を説明する。まず、切除力を切除力ダイアル26にて設定する。切除力ダイアル26では所望の排除体積を選択して以降固定する。なお、切除力ダイアル26による切除力の設定は、圧電素子30の圧電定数などの条件が既に分かっている場合には、排除体積を決める条件となる駆動電圧のゲインを排除体積の代わりに用いてもよい。
Next, the fluid ejection method in this embodiment will be described.
FIG. 6 is a graph schematically showing the relationship between the drive frequency and the fluid supply flow rate.
A case where the drive frequency of the
そして、切除速度ダイアル27を操作して所望の駆動周波数を選択し、流体噴射流量を設定する。流体噴射流量は、排除体積と圧電素子30の駆動周波数の積で算出される。従って、排除体積が一定の場合、圧電素子30の駆動周波数を高くすることで、流体噴射流量が駆動周波数に比例し増加する。流体噴射流量を増加させると切除速度が高くなる。
Then, the
このように駆動周波数を高くして流体噴射流量を増加させる場合には、ポンプ10からの流体供給流量を増加させる必要がある。そこで、図6に示すように、圧電素子30駆動周波数に比例する関係となるようにポンプ10からの流体供給流量を決定する。
なお、圧電素子30の駆動周波数とポンプ10の流体供給流量は、制御回路151に含まれる演算部によって演算され、圧電素子駆動回路153、ポンプ駆動回路152に入力し、それぞれの駆動条件で駆動する。
In this way, when the drive frequency is increased to increase the fluid ejection flow rate, it is necessary to increase the fluid supply flow rate from the
The driving frequency of the
本実施形態によれば、圧力室80の容積変化の周波数、つまり、圧電素子30の駆動周波数を高くすれば流体噴射流量も増加する。従って、圧力室80の排除体積を最適(一定)に維持しながら駆動周波数を変化させることに伴う流体噴射流量の変化に比例してポンプ10からの流体供給流量を変化させることにより、必要とされる流体供給流量を確保し、パルス一個当たりの切除力と切除速度それぞれを独立して適切に調整できることから、膨大なパラメーターの組み合わせを用意することなく、使用者は最適な流体噴射条件で容易に流体噴射装置を操作することができる。
According to this embodiment, if the frequency of volume change of the
また、流体供給流量過多になり、流体噴射時以外に余分な流体がノズル95から流出して、手術部位の視認性が悪くなるというような問題を排除することができる。
In addition, it is possible to eliminate a problem that the fluid supply flow rate is excessive and excess fluid flows out of the
続いて、流体供給流量と駆動周波数とが比例の関係にあるときに(図6、参照)、排除体積を変化させる場合について説明する。
まず、切除力ダイアル26を操作して排除体積を設定する。排除体積は、圧電素子30の伸長長さとダイアフラム40の可動面積の積により算出される。伸長長さは、圧電素子30へ印加する電圧を制御することで決定される。このようにして、パルス一個当たりの切除力を決定する。
Next, a case where the excluded volume is changed when the fluid supply flow rate and the drive frequency are in a proportional relationship (see FIG. 6) will be described.
First, the removal volume is set by operating the
図7は、排除体積を変化させる場合の圧電素子の駆動波形を模式的に表す駆動波形図である。切除力ダイアル26にてパルス一個当たりの切除力を調整するとき、排除体積を増やす場合には駆動波形のゲイン(電圧)を上げ、排除体積を減らす場合には駆動波形のゲイン(電圧)を下げる。つまり、駆動波形のゲイン分だけ排除体積が相対的に変化する。
FIG. 7 is a drive waveform diagram schematically showing the drive waveform of the piezoelectric element when the excluded volume is changed. When the ablation force per pulse is adjusted by the
次に、切除速度ダイアル27を操作して圧電素子30の駆動周波数を設定する。
図8は、排除体積を変化させた場合の駆動周波数と流体供給流量の関係を模式的に示すグラフである。流体供給流量は駆動波形の周波数(駆動周波数)と比例の関係であって直線で表される(図6も参照する)。流体供給流量は流体噴射流量と少なくとも同量とする。流体噴射流量は、排除体積と圧電素子30の駆動周波数の積で算出されることから、図8に示すように排除体積を増やす場合には直線の勾配を排除体積増加分に合わせて大きくさせ、排除体積を減らす場合には直線の勾配を排除体積減少分に合わせて小さくさせればよい。
Next, the
FIG. 8 is a graph schematically showing the relationship between the drive frequency and the fluid supply flow rate when the excluded volume is changed. The fluid supply flow rate is proportional to the frequency of the drive waveform (drive frequency) and is represented by a straight line (see also FIG. 6). The fluid supply flow rate is at least the same as the fluid ejection flow rate. Since the fluid ejection flow rate is calculated by the product of the excluded volume and the driving frequency of the
この際、駆動波形はゲインを変化させると、図7に示すように、駆動波形の電圧上昇時間t1のスルーレートも変化する。このことにより厳密には流体噴射流量と排除体積とは比例しない。従って、直線の勾配を変化させる場合には、直線の傾きのデータを制御回路151(図3、参照)にルックアップテーブルとして格納しておき、切除力ダイアル26操作時に、ルックアップテーブルから読み出せばよい。
At this time, if the gain of the drive waveform is changed, as shown in FIG. 7, the slew rate of the voltage rise time t1 of the drive waveform also changes. Strictly speaking, the fluid ejection flow rate and the excluded volume are not proportional. Therefore, when changing the slope of the straight line, the data of the straight line slope is stored as a look-up table in the control circuit 151 (see FIG. 3), and can be read from the look-up table when the
したがって、流体供給流量と圧電素子30の駆動周波数とが比例の関係にある場合、排除体積を変化させれば流体噴射流量も変化するため流体供給流量に過不足が発生する。そこで、排除体積の変化に応じて上述の直線の勾配を変化させることで流体供給流量の変化量を変更することができ、流体供給流量の過不足を適切に補いながら、排除体積すなわちパルス一個当たりの切除力を変化させることができる。従って、適用例1より広い範囲で、パルス一個当たりの切除力と単位時間当たりの切除速度それぞれを独立して調整でき、使用者は最適な流体噴射条件を容易に設定し操作することができる。
(実施形態2)
Therefore, when the fluid supply flow rate and the drive frequency of the
(Embodiment 2)
続いて、実施形態2に係る流体噴射方法について説明する。実施形態2は、前述した実施形態1が、流体供給流量を圧電素子の駆動周波数に対して比例の関係で変化させていることに対して、流体供給流量を排除体積に対して比例の関係で変化させることに特徴を有している。なお、流体噴射装置1、脈流発生部20の構成及び流体噴射作用は実施形態1と同様であるため説明を省略する。
Subsequently, a fluid ejection method according to the second embodiment will be described. In the second embodiment, the first embodiment described above changes the fluid supply flow rate in a proportional relationship with the driving frequency of the piezoelectric element, whereas the fluid supply flow rate has a proportional relationship with the excluded volume. It is characterized by changing. The configuration of the
図9は、本実施形態に係る駆動波形を模式的に表す駆動波形図、図10は、流体供給流量と排除体積の関係を模式的に示すグラフである。図9に図示した駆動波形は矩形波を例示している。この駆動波形の周波数をあげる場合には休止期間の長さを変える。なお、駆動波形は矩形波のため、駆動電圧のゲインを変えても電圧上昇のスルーレートは変わらない。従って、駆動電圧のゲインを上げてダイアフラム40変位を大きくすることによって圧電素子の1駆動における排除体積が増加すれば、流体噴射流量も排除体積に比例して増加する。
FIG. 9 is a drive waveform diagram schematically showing the drive waveform according to the present embodiment, and FIG. 10 is a graph schematically showing the relationship between the fluid supply flow rate and the excluded volume. The drive waveform illustrated in FIG. 9 illustrates a rectangular wave. In order to increase the frequency of the drive waveform, the length of the pause period is changed. Since the drive waveform is a rectangular wave, the slew rate of the voltage rise does not change even if the gain of the drive voltage is changed. Therefore, if the displacement volume in one drive of the piezoelectric element is increased by increasing the gain of the drive voltage and increasing the displacement of the
ここで、圧電素子30の駆動周波数を最適(一定)にした状態で、切除力ダイアル26を操作して所望の排除体積を選択する。すると、制御回路151からポンプ駆動回路152と圧電素子駆動回路153に駆動命令が入力され、ポンプ10及び圧電素子30が駆動する。つまり、ポンプ10から流体噴射流量の変化に応じた流体供給流量で流体が供給される。
Here, in a state where the driving frequency of the
ここで、流体噴射流量は排除体積と駆動周波数の積に比例するため、排除体積の変化に比例して流体噴射流量が変化する。従って、流体噴射流量に対して過不足なく流体を供給するためには、図10に表すように排除体積の変化に比例して流体供給流量を変化させればよい。 Here, since the fluid ejection flow rate is proportional to the product of the displacement volume and the drive frequency, the fluid ejection flow rate changes in proportion to the change in the displacement volume. Therefore, in order to supply the fluid without excess or deficiency with respect to the fluid ejection flow rate, the fluid supply flow rate may be changed in proportion to the change in the excluded volume as shown in FIG.
このように、本実施形態では、排除体積の変化に対して流体供給流量を比例して変化させることにより必要とされる流体供給流量を確保し、パルス一個当たりの切除力と単位時間当たりの切除速度それぞれを独立して調整でき、最適な流体噴射条件を容易に設定し操作することができる。 Thus, in the present embodiment, the required fluid supply flow rate is secured by changing the fluid supply flow rate in proportion to the change in the excluded volume, and the ablation force per pulse and the ablation per unit time are secured. Each speed can be adjusted independently, and the optimum fluid ejection conditions can be easily set and operated.
また、流体供給流量過多になることを抑制し、流体噴射時以外に余分な流体がノズル95から流出して、手術部位の視認性が悪くなるというような問題を排除することができる。
Further, it is possible to suppress an excessive fluid supply flow rate, and it is possible to eliminate such a problem that extra fluid flows out from the
次に、上述したように、流体供給流量と排除体積とが比例の関係にあるときに(図10、参照)、駆動周波数を変化させる場合について説明する。
図11は、駆動周波数を変化させた場合の排除体積と流体供給流量の関係を模式的に示すグラフである。流体供給流量は排除体積に対して比例の関係であってある勾配をもった直線で表わされる(図10も参照する)。
Next, as described above, a case where the drive frequency is changed when the fluid supply flow rate and the excluded volume are in a proportional relationship (see FIG. 10) will be described.
FIG. 11 is a graph schematically showing the relationship between the excluded volume and the fluid supply flow rate when the drive frequency is changed. The fluid supply flow rate is represented by a straight line having a slope that is proportional to the excluded volume (see also FIG. 10).
流体噴射流量は、排除体積と圧電素子30の駆動周波数の積の比例で算出されることから、図11に示すように駆動周波数を上げる場合には直線の勾配を駆動周波数増加分に合わせて大きくさせ、駆動周波数を下げる場合には直線の勾配を駆動周波数減少分に合わせて小さくさせればよい。
Since the fluid ejection flow rate is calculated in proportion to the product of the excluded volume and the drive frequency of the
なお、駆動波形によっては、駆動周波数を変化させると、駆動波形の電圧上昇のスルーレートも変化する場合がある。このとき厳密には流体噴射流量は駆動周波数に比例しない。従って、直線の勾配を変化させるためには、直線の傾きのデータを制御回路151(図3、参照)にルックアップテーブルとして格納しておき、切除速度ダイアル27操作時に、ルックアップテーブルから読み出せばよい。
Note that depending on the drive waveform, when the drive frequency is changed, the slew rate of the voltage rise of the drive waveform may also change. Strictly speaking, the fluid ejection flow rate is not proportional to the drive frequency. Therefore, in order to change the slope of the straight line, the data of the straight line slope is stored as a look-up table in the control circuit 151 (see FIG. 3), and can be read from the look-up table when the
このように、圧電素子30の駆動周波数を変化させれば流体噴射流量も変化するため流体供給流量に過不足が発生する。そこで、圧電素子30の駆動周波数に応じて上述の直線の勾配を変化させることで流体供給流量の変化量を変更することができ、流体供給流量の過不足を適切に補いながら、圧電素子30の駆動周波数すなわち単位時間当たりの切除速度を変更することができる。従って、適用例1より広い範囲で、パルス一個当たりの切除力と単位時間当たりの切除速度それぞれを独立して調整でき、使用者は最適な流体噴射条件を容易に設定し操作することができる。
(実施形態3)
As described above, if the drive frequency of the
(Embodiment 3)
続いて、実施形態3に係る流体噴射方法について説明する。実施形態3は、前述した実施形態1及び実施形態2に対して、駆動周波数を変化させる場合、圧力室80の容積を減少させている時間に対する圧電素子30の駆動波形の電圧上昇時間をほぼ一定にしていることを特徴としている。なお、流体噴射装置1、脈流発生部20の構成及び流体噴射作用は実施形態1と同様であるため説明を省略する。
Subsequently, a fluid ejection method according to the third embodiment will be described. In the third embodiment, when the drive frequency is changed, the voltage rise time of the drive waveform of the
ここで、基本の駆動波形を図4と同じにした場合において、繰り返し周波数を低くした場合について説明する。
図12は、繰り返し周波数を低くした場合の駆動波形を模式的に表す駆動波形図である。このような場合、休止期間を長くするだけで圧力室80の容積を減少させている時間に対する圧電素子30の駆動波形の変化時間、つまり、電圧上昇時間t1は変化させる必要がないからスルーレートも変わらない。従って、パルス一個当たりの切除力を変化させずに圧電素子30の駆動周波数を変更することができる。すなわち、パルス一個当たりの切除力と単位時間当たりの切除速度をそれぞれ独立して調整することを可能にし、前述した実施形態1及び実施形態2の考え方に適合可能である。
Here, a case where the repetition frequency is lowered when the basic drive waveform is the same as that in FIG. 4 will be described.
FIG. 12 is a drive waveform diagram schematically showing a drive waveform when the repetition frequency is lowered. In such a case, it is not necessary to change the drive waveform change time of the
次に、繰り返し周波数を高くした場合について説明する。
図13は、繰り返し周波数を高くした場合の駆動波形を模式的に表す駆動波形図である。図13に表す駆動波形では、基本の駆動波形(図4、参照)に対して、休止期間は短くなっているが、存在している。従って、電圧上昇時間t1は変化させる必要がなくスルーレートが変わらない。すなわち、前述した実施形態1及び実施形態2の考え方に適合可能である。
Next, a case where the repetition frequency is increased will be described.
FIG. 13 is a drive waveform diagram schematically showing the drive waveform when the repetition frequency is increased. In the drive waveform shown in FIG. 13, the pause period is shorter than the basic drive waveform (see FIG. 4), but it exists. Accordingly, it is not necessary to change the voltage rise time t1, and the slew rate does not change. That is, it can be adapted to the concept of the first embodiment and the second embodiment described above.
次に、繰り返し周波数を更に高くした場合について説明する。
図14は、繰り返し周波数をさらに高くした場合の駆動波形を模式的に表す駆動波形図である。つまり、図14で表す駆動波形の1周期が、図13に表す1周期よりも短くなった場合を表している。このような駆動波形では休止期間が存在しないために、単に図13に示される基本の波形の間隔を短くしただけでは前後の波形が交差してしまう。そこで、圧力室80の容積を拡大している電圧降下時間t2を基本の波形よりも短くすることで、電圧上昇時間t1を基本の電圧上昇時間に対して変えないように駆動波形を形成する。これにより、電圧上昇時間t1は変化しないため、スルーレートが変化しないため、実施形態1及び実施形態2の考え方に適合可能となっている。
Next, a case where the repetition frequency is further increased will be described.
FIG. 14 is a drive waveform diagram schematically showing a drive waveform when the repetition frequency is further increased. That is, a case where one cycle of the drive waveform shown in FIG. 14 is shorter than one cycle shown in FIG. In such a drive waveform, there is no pause period, and therefore, simply shortening the interval between the basic waveforms shown in FIG. Therefore, the drive waveform is formed so that the voltage rise time t1 is not changed with respect to the basic voltage rise time by shortening the voltage drop time t2 during which the volume of the
圧電素子30の駆動電圧のゲインを変えないとき、電圧上昇時間t1を一定にしておけば、駆動周波数を変化させても電圧上昇時間t1のスルーレートは変わらないため、パルス一個当たりの切除力が変わりにくい。従って、単に駆動周波数を変化させるよりも、パルス一個当たりの切除力を一定に維持しながら、切除速度を変化させることができる。なお、前述の通り、t1は圧電素子30の駆動波形の形状や極性に関わらず、圧力室80の容積を減少させている時間に対応していればよい。
(実施形態4)
When the gain of the driving voltage of the
(Embodiment 4)
続いて、実施形態4に係る流体噴射方法について説明する。実施形態4は、ポンプ10からの流体供給流量を、排除体積と駆動周波数との積に等しくするか、排除体積と駆動周波数との積よりも大きくすることを特徴としている。なお、流体噴射装置1、脈流発生部20の構成及び流体噴射作用は実施形態1と同様であるため説明を省略する。
Subsequently, a fluid ejection method according to the fourth embodiment will be described. The fourth embodiment is characterized in that the fluid supply flow rate from the
図15は、排除体積と駆動周波数の積と流体供給流量との関係を模式的に表すグラフである。流体噴射流量は排除体積と駆動周波数との積で決定される。なお、流体供給流量と流体噴射流量とが比例の関係にあるが、流体供給流量が流体噴射流量より少ない場合は供給不足によりパルス一個当たりの切除力が弱くなる。また、流体供給流量が流体噴射流量より多い場合には供給量過多となり流体噴射時以外にノズル95から流体が流出して手術部位の視認性が悪くなることが予測される。そこで、容積変化量と前記周波数との積は流体噴射流量を等しくすることにより、所望のパルス一個当たりの切除力を得ると共に、良好な視認性を容易に実現できる。
FIG. 15 is a graph schematically showing the relationship between the product of the excluded volume, the drive frequency, and the fluid supply flow rate. The fluid ejection flow rate is determined by the product of the excluded volume and the driving frequency. Although the fluid supply flow rate and the fluid ejection flow rate are in a proportional relationship, when the fluid supply flow rate is smaller than the fluid ejection flow rate, the cutting force per pulse is weakened due to insufficient supply. In addition, when the fluid supply flow rate is larger than the fluid ejection flow rate, the supply amount is excessive, and it is predicted that the fluid flows out from the
なお、圧力室の容積を変化させ、且つ入口流路側の合成イナータンスと出口流路側の合成イナータンスの差によって流体をパルス状に噴射する脈流発生部を有する流体噴射装置では、流体噴射直後に流体のイナータンス効果で流体が流体噴射開口部96側に引き込まれて、排除体積よりも多く流出されることが考えられる。このような場合、流体噴射流量が流体供給流量より大きくなるため、パルス一個当たりの切除力が弱くなる可能性がある。そこで、少なくともイナータンス効果による流出分だけ流体供給流量を増加する必要がある。従って、流体供給流量を排除体積と駆動周波数との積(流体噴射量)よりも多くしておくことが望ましい。 In a fluid ejection device having a pulsating flow generator that changes the volume of the pressure chamber and ejects fluid in a pulsed manner by the difference between the combined inertance on the inlet channel side and the combined inertance on the outlet channel side, It is conceivable that the fluid is drawn to the fluid ejection opening 96 side due to the inertance effect and flows out more than the excluded volume. In such a case, since the fluid ejection flow rate is larger than the fluid supply flow rate, the ablation force per pulse may be weak. Therefore, it is necessary to increase the fluid supply flow rate by at least the outflow due to the inertance effect. Therefore, it is desirable to make the fluid supply flow rate larger than the product (fluid ejection amount) of the excluded volume and the drive frequency.
ここで、流体供給流量を流体噴射流量より多くした場合、流体噴射時以外に余分な流体がノズル95から流出し、手術部位の視認性が悪くなることが考えられる。そこで、供給流量を排除体積と駆動周波数との積と同じか、排除体積と駆動周波数との積の2倍以下の範囲にすることがより好ましい。
Here, when the fluid supply flow rate is made larger than the fluid ejection flow rate, it is conceivable that extra fluid flows out of the
これは、イナータンス効果により流体がノズル95側に引っ張られる量は、本来の排除体積よりも少ないことから、余分な流体がノズル95から流出することよりもパルス一個当たりの切除力の確保を重視しているからである。
This is because the amount of fluid that is pulled to the
このように、排除体積と駆動周波数との積を流体供給流量と等しくすることにより、所望のパルス一個当たりの切除力を得ると共に、良好な視認性を実現できる。 In this way, by making the product of the excluded volume and the drive frequency equal to the fluid supply flow rate, it is possible to obtain a desired ablation force per pulse and to achieve good visibility.
また、流体供給流量を排除体積と駆動周波数との積の2倍以下にすれば、所望のパルス一個当たりの切除力を得ると共に、手術部位の視認性への影響を低減できる。
(変形例)
Further, if the fluid supply flow rate is set to be equal to or less than twice the product of the excluded volume and the driving frequency, a desired excision force per pulse can be obtained and the influence on the visibility of the surgical site can be reduced.
(Modification)
上述の実施形態では、圧力室の容積変更手段として、圧電素子30を駆動してダイアフラム40を変位させることによって脈流を発生させる構成としたが、圧電素子30を駆動してプランジャー(ピストン)を変位させることによって脈流を発生させる構成としてもよい。
In the above-described embodiment, the pressure chamber volume changing means is configured to generate a pulsating flow by driving the
1…流体噴射装置、10…流体供給手段としてのポンプ、20…脈流発生部、30…容積変更手段としての圧電素子、40…ダイアフラム、80…圧力室、96…流体噴射開口部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
駆動波形に基づく電圧が印加されることによって前記圧力室の容積を変更し、脈流を発生させる脈流発生手段と、
前記駆動波形の周波数を変更する入力を受け付けるための噴射指令入力手段と、
前記入力に基づき、前記流体供給手段を制御して流体の流量を変更するための制御部と、を含み、
前記噴射指令入力手段が前記周波数を増加させる入力を受け付けた場合、前記脈動発生手段には、前記周波数を増加させる前の駆動波形と比べて、前記圧力室の容積を拡大させる動作に対応する部分の時間が短く、前記圧力室の容積を減少させる動作に対応する部分の時間が等しい駆動波形に基づく電圧が印加される、ことを特徴とする流体噴射装置。 Fluid supply means for supplying fluid to the pressure chamber;
Change the volume of the pressure chamber by voltage based on the driving waveform is applied, the pulsating flow generation means Ru to generate pulsating flow,
Injection command input means for receiving an input for changing the frequency of the drive waveform ;
Based on the input, look including a control unit for changing the flow rate of the fluid by controlling the fluid supply means,
When the injection command input means receives an input for increasing the frequency, the pulsation generating means corresponds to an operation for expanding the volume of the pressure chamber as compared to the drive waveform before increasing the frequency. The fluid ejection device is characterized in that a voltage is applied based on a drive waveform in which the time of the portion corresponding to the operation of reducing the volume of the pressure chamber is short and the time is the same .
前記脈流発生部は、前記電圧の印加に伴って変形する圧電素子を含むことを特徴とする流体噴射装置。 The fluid ejection device according to claim 1,
The fluid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the pulsating flow generation unit includes a piezoelectric element that deforms with the application of the voltage.
前記制御部は、
前記噴射指令入力手段が前記周波数を増加させる入力を受け付けた場合、前記流体供給手段を制御して、前記流量を所定の流量より増加させることを特徴とする流体噴射装置。 The fluid ejection device according to claim 1 or 2,
The controller is
The fluid ejecting apparatus according to claim 1, wherein when the ejection command input unit receives an input for increasing the frequency , the fluid supply unit is controlled to increase the flow rate from a predetermined flow rate.
前記制御部は、
前記噴射指令入力手段が前記周波数を減少させる入力を受け付けた場合、前記流体供給手段を制御して、前記流量を所定の流量より減少させることを特徴とする流体噴射装置。 The fluid ejecting apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The controller is
The fluid ejecting apparatus according to claim 1, wherein when the ejection command input unit receives an input for decreasing the frequency , the fluid supply unit is controlled to decrease the flow rate from a predetermined flow rate.
前記流量は、前記周波数に比例し、且つ前記圧力室から排出される流体の排除体積と前記周波数との積の2倍以下であること、
を特徴とする流体噴射装置。 The fluid ejecting apparatus according to claim 1,
The flow rate is proportional to the frequency and less than or equal to twice the product of the excluded volume of fluid discharged from the pressure chamber and the frequency;
A fluid ejecting apparatus.
水または生理食塩水を噴射することにより生体組織の切開または切除を可能とすることを特徴とする手術用メス。 Including the fluid ejection device according to claim 1,
A surgical scalpel which enables incision or excision of a living tissue by spraying water or physiological saline.
Priority Applications (1)
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