JP5773039B2 - 制御装置、流体噴射装置及び流体噴射方法 - Google Patents
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Description
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、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)
図2は、本実施形態に係る脈流発生部を流体の噴射方向に沿って切断した切断面を示す断面図である。なお、図2は、図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺は実際のものとは異なる模式図である。脈流発生部20は、ポンプ10から流体供給チューブ4を介して流体室80に流体を供給する入口流路81と、流体室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、流体室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。
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、メインスイッチ24と、を有して構成されている。
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。
図4は、連続流噴射とパルス流噴射の切除特性を模式的に示す説明図であり、(a)はパルス流噴射、(b)は連続流噴射を示している。パルス流噴射の場合、主にパルス化した流体の先頭波や流体粒の衝撃圧によって生体組織を削り取るように切除する(図中、矢印Cで表す)。この際、パルス一個の衝撃圧による切除力を決定する要因は、パルス流の流体粒の大きさを決定する流体室80の容積変化量(排除体積)と、パルス流の流体粒の速度を決定する流体室80の容積を縮小させる速度(流体室80の容積を縮小させる際の圧電素子30の駆動時間に相当する)であるため、流体供給圧力は低圧でもよい。
(流体噴射装置の制御方法)
Claims (6)
- 流体を噴射するノズルと連通する流体室に流体を供給する流体供給手段と、前記流体室内の流体に脈流を付与する脈流付与手段と、に接続可能であり、前記流体供給手段および前記脈流付与手段に接続された場合に、前記流体供給手段および前記脈流付与手段を制御可能な制御装置であって、
前記制御装置は、
前記流体供給手段および前記脈流付与手段に接続された場合に、前記ノズルから流体をパルス状に噴射させるパルス流噴射と、前記ノズルから流体を連続的に噴射させる連続流噴射と、を実行可能であり、
前記連続流噴射を実行する場合の方が、前記パルス流噴射を実行する場合に比べて、前記流体供給手段が前記流体室へ向けて供給する流体の供給圧力が高くなるように前記流体供給手段を制御する、制御装置。 - 請求項1に記載の制御装置であって、
噴射対象を検出可能なセンサーを有し、
前記センサーが前記噴射対象を検出した場合に、前記パルス流噴射を実行させる、制御装置。 - 請求項2に記載の制御装置であって、
前記センサーが前記噴射対象を検出しない場合には、前記連続流噴射を実行させる、制御装置。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載の制御装置であって、
前記連続流噴射を実行させる場合、前記脈流付与手段を停止させた状態で前記流体供給手段を駆動させる、制御装置。 - 流体を噴射するノズルと連通する流体室に流体を供給可能な流体供給手段と、
請求項1ないし4のいずれかに記載の制御装置と、を備える流体噴射装置。 - ノズルと連通する流体室に流体を供給することと、
前記流体室内の流体に脈流を付与し、前記ノズルから流体をパルス状に噴射させることと、
前記ノズルから流体を連続的に噴射させることと、を含み、
前記ノズルから流体を連続的に噴射させる場合の方が、前記ノズルから流体をパルス状に噴射させる場合に比べて、前記流体室に供給される流体の圧力が高い、流体噴射方法。
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