WO2018193701A1

WO2018193701A1 - 液体噴射装置

Info

Publication number: WO2018193701A1
Application number: PCT/JP2018/005597
Authority: WO
Inventors: 龍彦荒船
Original assignee: 学校法人東京電機大学
Priority date: 2017-04-17
Filing date: 2018-02-16
Publication date: 2018-10-25
Also published as: JPWO2018193701A1

Abstract

部品点数の増加がない簡単な構成で、噴流出力を調整・制御する液体噴射装置を提供する。筒状の液体室（１４０）と、前記液体室の端部を開口（１４２）して該液体室内の液体（１３２）を外部に噴射するノズル（１４１）と、前記液体室内に液体を供給する液体供給路（１３０）と、前記液体室内にパルスレーザ光を照射して、該液体室内の液体を気化させるレーザ光照射部（１２０）と、を備え、前記液体室または前記ノズルには、前記ノズルと前記レーザ光照射部までの間の周縁に前記液体室外と連通する孔（１５１）が形成されていることを特徴とする。

Description

液体噴射装置

　本発明は、液体噴射装置に関するものである。

　癌の外科治療において、腫瘍を切除することと、神経や細血管を傷つけずに温存すること（機能温存）とを1つの治療手法や治療機器で両立させる事は難しい．この課題を解決する治療機器としてパルスジェットメスが開発されている。パルスジェットメスは、微量な液体を高速かつ間欠式（パルス式）に治療箇所へ射出する液体噴射装置である。

　パルスジェットメス（以下「液体噴射装置」とも言う）は、射出されるジェット液の速度・量などを調整することで、腫瘍のみを破砕し、同時に正常組織や神経・細血管の温存する二つの作用を両立させることができる。すなわち、パルスジェットメスは、超音波破砕吸引機などの従来機器に比べ、より細い血管や神経の温存が可能な技術である。これまでに脳下垂体良性腫瘍の治療用としてパルスジェットメスの開発がスタートし、日本国内の下垂体治療のハイボリュームセンターにおいて臨床研究が実施され、１００名以上の患者の治療が行われその優位性が示されている。

　現在開示されているパルスジェットメスの技術は、主に２種類ある。すなわち、液体内にパルス的にレーザを照射し、液体を気化させ、膨張による圧力上昇を利用して液体を噴射するレーザ駆動型（特許文献１参照）および、応答性が高い圧電素子を利用したシリンジ式のポンプやチューブポンプによってパルス的に液体を噴射するポンプ駆動型（特許文献２参照）である。

国際公開第２０１５／１２５３９４号特開２０１５－１７１５４７号公報

　パルスジェットメスは、要求される治療の条件によって、射出されるジェット液の速度・量などを微妙に調整することが必要となる。しかしながら、特許文献２に記載されたポンプ駆動型のパルスジェットメスにおいては、ポンプの出力調整の精度および液体の応答性の限度等の理由から、パルス的に液体を噴射させる上で噴流の出力を微妙に調整することは困難であった。このため、微妙な噴流出力の制御を要するような、腫瘍を切除すると同時に神経や細血管を傷つけずに温存する（機能温存）ことは困難であった。

　一方、特許文献１に記載されたレーザ駆動型のパルスジェットメスにおいては、液体の噴射口であるノズルとレーザ光照射部までの間の距離を調整する調整手段を備え、レーザ光照射部によるパルスレーザ光の照射前または照射時に、調整手段によりノズルとレーザ光照射部までの間の距離を調整することで、噴流出力の調整を行っている。しかし、この技術構成は、調整手段という可動部分を有するため構成およびその制御が複雑になるとともに装置が大型化するおそれがあった。

　本発明は、前記背景におけるこれらの実情に鑑みてなされたものであり、部品点数の増加がない簡単な構成で、噴流出力を調整・制御する液体噴射装置を提供することをその目的とする。

　本発明は、液体の噴流を生成する液体噴射装置であって、筒状の液体室と、前記液体室の端部を開口して該液体室内の液体を外部に噴射するノズルと、前記液体室内に液体を供給する液体供給路と、前記液体室内にパルスレーザ光を照射して、該液体室内の液体を気化させるレーザ光照射部と、を備え、前記液体室または前記ノズルには、前記ノズルと前記レーザ光照射部までの間の周縁に前記液体室外と連通する孔が形成されていることを特徴としている。

　本発明は、一般的なレーザ駆動型パルスジェットメスと同様に、光ファイバからレーザを照射することによって、液体室内の液体へ急速に熱を伝達して、照射箇所に在る液体を気化させる構成を備えている。さらに、付加的な構成として液体室またはノズルのノズルとレーザ光照射部との間の周縁に液体室外と連通する孔を形成している。

　レーザ照射によって液体が蒸発して発達した気泡は、液体室内の圧力を高めて、液体をノズルから噴出させる。液体の流れはノズルに近づくにつれて、十分に発達して噴流になる。ノズルから噴射された液体は、本発明の孔を備えない構成であっても、はじめに水塊を噴出し、その後その水塊よりもサイズの小さい水滴が水塊を追うように噴出される。

　水塊は標的となる組織に衝突して、水塊の運動量と組織の弾性に応じて、組織の深部へ到達する。その後多くの水滴が水塊衝突部分を押圧するように作用する。しかし、水滴の運動量は小さいことから、液体がさらなる深部へ到達することはなく、標的箇所周辺、例えば多層状態の組織であれば、液体は到達した深さにある層間へ広がっていく。

　このように液体噴射装置は、射出されるジェット液の速度・量などを調整することで、腫瘍のみを破砕することと同時に正常組織や神経・細血管の温存することの二つの作用を両立させている。

　本発明の一態様は、従来技術と比較して、液体室またはノズルのノズルとレーザ光照射部との間の周縁に液体室外と連通する孔を設けている。液体流は液体室管内において十分に発達しているため、液体室の外部と連通している孔近傍においては、外環境の圧力状態と比べ相対的に負圧になる。そのため、液体はこの孔から漏れることはなく、エゼクタ効果によって周囲から孔を通して液体室へ空気を引き込み、気泡を含んだ噴流が形成される。

　この態様は、孔の位置によって任意に水塊の大きさを変えられる特徴を有している。すなわち、孔の位置がノズルさらにノズルの液体を噴出する開口に近づくにつれて、孔から引き込まれる気泡によって、レーザ照射後に射出される水塊が小さくなる。さらに、この小さくなった水塊が液体室やノズルを通りノズルの開口で噴出されるまでの距離は短くなり、水塊に負荷される配管抵抗（ずり抵抗）も小さくなる。この結果、水塊の噴出速度が上昇して、標的となる組織に衝突する瞬間の力が大きくなり、液体はより深い位置に到達する。

　一方、孔の位置がノズルから遠ざかることで、水塊は大きくなり、配管抵抗も大きくなる。この結果、水塊の噴出速度が低下して、標的となる組織への到達深度は小さくなる。

　ただし、液体の噴出力のトータルは、液体室内の圧力とノズルの噴出口もしくはスロート部分（流路内の断面積が最も小さな部分）の断面積の積に応じた反力であるため、水塊の大きさにかかわらず、ずり抵抗等に依存して多少の差異はあっても、大きく変わることはない。

　すなわち、本態様では、孔の位置に応じて、小さな水塊にすることで組織の深い部分まで液体を到達させるとともに周囲への影響を小さくした局所的な治療を可能にし、一方、大きな水塊にすることで浅くかつ広い部分の治療を可能にしている。さらに前記したように、この構成においては、標的となる組織への噴流出力の総計は、孔の位置によって大きく変わることはないため、組織に想定外の損傷を与えることなく、安全な操作を実現させている。

　前記態様において、前記孔が、前記液体室または前記ノズルの長尺方向に複数形成されており、前記孔のそれぞれに開閉機構を備えている構成とすることができる。

　この態様によれば、癌の外科治療に要求される破砕力に応じて、いずれかの孔を選択できる。そして、不要な孔については開閉機構によって閉じた状態とすることができる。孔の開閉機構は、複雑な機構を要することはなく、例えば、テープ等で孔を塞ぐものでも良い。また、微妙な調整を行うために、選択された複数の孔を外部と連通させるように開いた状態とすることもできる。そのため、この態様は、細かな治療要求を実現させることができる。

　前記態様において、前記孔が、前記液体室または前記ノズルの前記周縁方向に複数形成されており、前記孔のそれぞれに開閉機構を備えている構成とすることができる。

　この態様によれば、噴流出力の微妙な調整・制御をすることができる。また、液体室の上下方向に対する姿勢に応じて、例えば上側の孔を開放状態にして、下側の孔を閉鎖状態にすることで、レーザ照射前の液体室に液体が充填された状態において、液漏れを最小限にすることができる。そのため、レーザ照射前に常に液が液体室に充填された状態を維持することができる。

　前記態様において、前記孔の形状が、前記液体が気化するまで、前記液体の粘度・ぬれ性に応じて決定される表面張力によって、前記液体を前記液体室に保持するように設定されている構成とすることができる。

　この態様によれば、液体室内に圧力が負荷されていないときには、充填された液体のぬれ性、粘度等の物性に基づき、孔の大きさ・方向を設定することで、表面張力によって液漏れを起こさせない構成とすることができる。そのため、レーザ照射前に常に液が液体室に充填された状態を維持することができる。

　本発明は、部品点数の増加がない簡単な構成で、噴流出力を調整・制御する液体噴射装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る液体噴射装置の全体構成を説明する図である。本発明に係る液体噴射装置の作用を説明する図である。本発明の第１実施形態に係る液体噴射装置の作用を説明する図である。本発明の第１実施形態に係る液体噴射装置の作用を説明する図である。本発明の第１実施形態に係る液体噴射装置の実施例を示す図である。本発明の第１実施形態に係る液体噴射装置の実施例を示す図である。本発明の第１実施形態に係る液体噴射装置の作用を説明する図である。本発明の第１実施形態に係る実施例と、比較例の作用を示す図である。本発明の第１実施形態に係る複数の実施例と、比較例との比較結果を説明する図である。本発明の第２実施形態に係る液体噴射装置の側断面図および側面図である。本発明の第３実施形態に係る液体噴射装置の側面図である。本発明の第４実施形態に係る液体噴射装置の側面図である。本発明の第５実施形態に係る液体噴射装置の側面図である。本発明の第６実施形態に係る液体噴射装置の側面図である。

　以下、図面を参照しながら、本発明の液体噴射装置に係る好適な実施の形態について説明する。以下の説明において、異なる図面においても同じ符号を付した構成は同様のものであるとして、その説明を省略する場合がある。

　本発明に係る一態様は、液体の噴流を生成する液体噴射装置であって、筒状の液体室と、前記液体室の端部を開口して該液体室内の液体を外部に噴射するノズルと、前記液体室内に液体を供給する液体供給路と、前記液体室内にパルスレーザ光を照射して、該液体室内の液体を気化させるレーザ光照射部と、を備え、前記液体室または前記ノズルには、前記ノズルと前記レーザ光照射部までの間の周縁に前記液体室外と連通する孔が形成されていることを特徴としているものであれば、その具体的態様はいかなるものであっても構わない。

　（第１実施形態）
　はじめに、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る液体噴射装置の主要構成について説明する。次に、図２，３を参照して、本発明の第１実施形態に係る液体噴射装置の作用について説明する。そして、図４～９を参照して、液体室に、ノズルとレーザ光照射部までの間の周縁に液体室外と連通する孔を形成したときの作用について、実施例と比較例との比較結果について説明する。

　（全体構成の説明）
　図１は、本発明の第１実施形態に係る液体噴射装置の全体構成を説明する図であり、図２は、本発明に係る液体噴射装置の作用を説明する図であり、図３、４は、本発明の第１実施形態に係る液体噴射装置の作用を説明する図であり、図５、６は、本発明の第１実施形態に係る液体噴射装置の実施例を示す図であり、図７は、本発明の第１実施形態に係る液体噴射装置の作用を説明する図であり、図８は、本発明の第１実施形態に係る実施例と、比較例の作用を示す図であり、図９は、本発明の第１実施形態に係る複数の実施例と、比較例との比較結果を説明する図である。

　図１を参照すると、本発明の第１実施形態に係る液体噴射装置１００は、液体室１４０と、液体室１４０へ液体を供給する送液装置１３０と、液体室１００内でレーザ照射を行うレーザ装置１２０と、送液装置１３０およびレーザ装置１２０を制御する制御装置１１０とからなる。

　液体室１４０は、例えば、円筒形状のステンレス、チタン、金、銀などの金属、または、セラミックスなどの材料を用いた内径は０．５ｍｍ～３．０ｍｍ程度の細管を適用することができるが、これに限定されることはない。

　図１において、液体室１４０は直線的な円筒形状としているが、例えば、一実施例として示した図５のように屈曲部１４５を備えている構成としてもよい。この屈曲部１４５を備えることで、液体噴射装置１００の使用時に、使用者が標的箇所を視認することを妨げないようにすることができる。ただし、液体室１４０に内挿されるレーザ装置１２０の光ファイバ１２１は、許容できる屈曲量が限られているため、光ファイバ１２１が内挿されている範囲については、直線的な円筒形状の液体室１４０とすることが好ましい。

　液体室１４０の一端には液体噴流を噴出する開口１４２と、円筒状の液体室１４０から開口１４２へとつなぐノズル１４１が形成されている。図１では、液体室１４０の内径を絞るようにノズル１４１および開口１４２を形成しているが、液体室１４０の内径を維持したストレート状のノズル１４１、開口１４２としても良い。なお、ノズル１４１の材料は液体室１４０と同様にステンレス、チタン、金、銀などの金属、または、セラミックスなどを適用することができるが、これらに限定はされない。

　液体室１４０には、送液装置１３０から供給管１３１を経由して供給される噴射する液体１３２が満たされている。液体１３２は、水、電解質輸液、薬液、生理食塩水などを選択することができ、ホルミウム・ヤグレーザなどのパルスレーザ光のエネルギ吸収性を有する液体の使用が好適である。

　レーザ装置１２０は、例えば、医療用で一般的に使用されている赤外線域のホルミウム・ヤグレーザ装置（Ｈｏ：ＹＡＧレーザ：波長２．０６μｍ) などのレーザ発振器を適用することができる。Ｈｏ：ＹＡＧレーザは高いピークパワーを持つパルス発振レーザであり、医療用として好適である。しかしながらＨｏ：ＹＡＧレーザに限定されることはなく、ＣＯ２レーザやネオジウム・ヤグレーザ等の他のレーザ装置を適用しても良い。

　レーザ装置１２０は、制御装置１１０からのパルスレーザ光のパルスエネルギー・パルス幅・パルス繰り返し周波数を変化させる信号１１１により、パルスレーザ光を出力する。パルスレーザ光は、液体室１４０に内挿された光ファイバ１２１の先端１２２から、液体１３２に満たされた液体室１４０へ射出される。

　送液装置１３０は、液体１３２を制御装置１１０からの指令によって供給管１３１と接続部１４３を経由して液体室１４０へ供給する。制御装置１１０は、液体室１４０に液体１３２が満たされていない状態で、レーザ装置１２０がレーザ光を出力することがないように制御している。

　液体室１４０には、ノズル１４１とレーザ光照射部となる光ファイバ１２１の先端１２２までの間の周縁に液体室外と連通する吸気孔１５１が形成されている。この吸気孔１５１の作用については後記する。

　（パルスジェットメスの作用の説明）
　次に、主に図２，３を参照して、本発明の第１実施形態に係る液体噴射装置１００のレーザ駆動型パルスジェットメスの作用について説明する。

　図２（Ａ）を参照すると、制御装置１１０からの指令により、レーザ装置１２０がパルスレーザ光を出力して、光ファイバ１２１の先端１２２からレーザが照射されている（ＥＸで示す）。例えば、波長が２１００ｎｍのレーザ光において、水中での吸収係数は、約５０c m-１であることから、レーザ光が水中を１ミリメートル進行する間にレーザ光のエネルギの９９．３％が水に吸収される。

　図２（Ｂ）に示すように、液体１３２にエネルギが吸収されることにより、液体１３２は熱せられ、液相から気相へと相転移が行われ、気泡ＥＧが発生する。相転移に伴う急激な体積の増加は、液体室１４０の圧力を上昇させて、液体１３２をノズル１４１そして開口１４２へ押し出す力として働く。

　そして、図２（Ｃ）に示すように、液体１３２は開口１４２から噴出される。すなわち、パルスレーザ光から液体１３２へは極めて短時間で大きなエネルギが伝達されることから、急激な相転移によって、液体１３２は開口１４２から噴流（ジェット流）として、噴出される。なお、この液体の噴出力は、液体室内の圧力とノズルの噴出口もしくは液体室１４０内の最も内径が絞られている部分（スロート部分）の断面積の積に応じた反力に相当する。なお、噴流は制御装置１１０からのパルスレーザ光のパルスエネルギー・パルス幅によって制御される。

　次に図３（Ａ）に示すように、発明者等は、膨張する気泡ＥＧによって、開口１４２から初めに水塊ＷＢが噴出され、その後水塊ＷＢの後を追うように多くの水滴ＤＷが噴出されることを、観測によって確認した。このような構成の噴流は、標的となる生体組織１８０に向かって射出される。

　生体組織１８０は、いくつかの層で構成されており、図３では第１層１８１、第２層１８２として示している。例えば、第１層１８１は角質層、第２層１８２は顆粒層が該当する。角質層や顆粒層は細胞間脂質（セラミド）を介して小さな細胞が並んで配された状態となっている。

　図３（Ｂ）を参照すると、水塊ＷＢが第１層１８１に衝突して、第１層１８１を破砕する。さらに水塊ＷＢは、生体組織１８０内の深部にまで掘削ＣＲを行う。すなわち、生体組織１８０の抵抗力が水塊ＷＢの破砕力を超えるまで、水塊ＷＢは生体組織１８０の内部まで進入する。図３（Ｂ）では、第１層１８１の中間部に到達する例を示している。

　そして、図３（Ｃ）に示すように、深さ方向に進入できなくなった水塊ＷＢは生体組織１８０内の、例えば第１層１８１の抵抗力が弱い部分へ広がり浸透ＰＥした状態になる。水塊ＷＢが広がった形に変形した液体層（浸透ＰＥ）には、後続の水滴ＤＷがこの液体層を押すように衝突する。

　すなわち、水塊ＷＢは、標的となる生体組織１８０に衝突後に、水塊ＷＢの運動量と生体組織１８０の抵抗力・弾性とに応じて、生体組織１８０の深部へ到達する。その後水滴ＤＷが水塊ＷＢの生体組織１８０へ衝突した部分を押圧するように作用するが、液体１３２が生体組織１８０のさらなる深部へ到達することはない。すなわち、標的箇所周辺、例えば第１層１８１、第２層１８２からなるような多層状態の生体組織１８０であれば、液体１３２は到達した深さにある層間もしくは層を形成する細胞、ゼラチン質のセラミド等の間へ広がっていく。

　このように、本発明の第１実施形態に係る液体噴射装置は、射出されるジェット液の速度・量などを調整することで、腫瘍のみを破砕し、同時に正常組織や神経・細血管の温存する二つの作用を両立させている。

　次に図４を参照すると、本発明の第１実施形態に係る一態様は、液体室１４０のノズル１４１とレーザ光照射部となる光ファイバ１２１の先端１２２との間の周縁に液体室１４０外と連通する吸気孔１５１を設けている。気泡ＥＧの膨張に伴い、液体室１４０内の液体の管内流は十分に発達していくため、液体室１４０の外部と連通している管内の吸気孔１５１近傍においては、外環境の圧力状態と比べ相対的に負圧になる。そのため、エゼクタ効果によって外環境の周囲から吸気孔１５１を通して液体室１４０へ空気を引き込み、気泡ＢＬを含んだ噴流が形成される。

　この態様は、吸気孔１５１の位置によって任意に水塊ＷＢの大きさを変えられる特徴を有している。すなわち、図４（Ａ）に示すように吸気孔１５１の位置がノズル１４１に近い距離Ｌ１の形成されている場合には、吸気孔１５１から引き込まれる気泡によって、噴流が分断されて、レーザ照射後に射出される水塊ＷＢ１が小さくなる。

　さらに、この小さくなった水塊ＷＢ１が液体室１４０を通りノズル１４１で噴出されるまでの距離は短くなるため、水塊ＷＢ１に負荷される配管抵抗（ずり抵抗）も小さくなる。この結果、水塊ＷＢ１の噴出速度が上昇して、標的となる生体組織１８０に衝突する瞬間の力が大きくなり、液体１３２の水塊ＷＢ１は生体組織１８０のより深い位置に到達する。

　一方、図４（Ｂ）（Ｃ）に示すように吸気孔１５１の位置が距離Ｌ２，Ｌ３のようにノズル１４１から遠ざかることで、水塊ＷＢ２，ＷＢ３は大きくなり、配管抵抗も大きくなる。この結果、水塊の噴出速度が低下して、標的となる組織への到達深度は小さくなる。

　ただし、液体１３２が噴出されるトータルの力は、液体室１４０内の圧力とノズル１４１の開口１４２の内径Ｄの断面積の積に応じた反力であるため、水塊ＷＢ１～ＷＢ３の大きさにかかわらず、ずり抵抗に依存して多少の差異はあっても、大きく変わることはない。すなわち、図４（Ａ）～（Ｃ）の水塊ＷＢ１～ＷＢ３が生体組織１８０に衝突する力と、水塊ＷＢ１～ＷＢ３が生体組織１８０内で浸透ＰＥした状態で、水滴ＤＷが水塊ＷＢ１～ＷＢ３の衝突部分を押圧するように作用する力はほぼ同等となる。

　このように、本態様では、吸気孔１５１の位置に応じて、小さな水塊ＷＢ１にすることで生体組織１８０の深い部分まで液体を到達させるとともに周囲への影響を小さくした局所的な治療を可能にし、一方、大きな水塊ＷＢ３にすることで生体組織１８０の浅くかつ広い部分の治療を可能にしている。さらにこの構成においては、前記のように標的となる生体組織１８０への噴流出力の総計は、孔の位置によって大きく変わることはないため、組織に想定外の損傷を与えることなく、安全な操作を実現させている。

　吸気孔１５１の形状・サイズは、液体１３２が気化して、開口１４２から射出されるまで、液体１３２の粘度・ぬれ性に応じて決定される表面張力によって、液体１３２を液体室１４０に保持するように設定するようにしても良い。

　このように設定することで、液体室１４０内に圧力が負荷されていないときには、充填された液体１３２のぬれ性、粘度等の物性に基づき、吸気孔１５１の大きさ・方向を設定することで、表面張力によって液漏れを起こさせない構成とすることができる。そのため、レーザ照射前に常に液体１３２が液体室１４０に充填された状態を維持することができる。

　次に、図５～９を参照して、本発明の第１実施形態に係る実施例を説明する。図５に示す液体噴射装置１００は、試験に供したものであり、屈曲部１４５を有した液体室１４０と、吸引装置１７０を備えた構成としている。屈曲部１４５は、液体噴射装置１００の使用時に、使用者が標的箇所を視認することを妨げないようにするものである。吸引装置１７０は制御装置１１０の指令によって液体室１４０内の液体１３２を必要に応じて吸引するものである。いずれも本発明の第１実施形態に付加することを妨げることはない。なお、その他の構成については、図１にて説明した通りであるが、光ファイバ１２１は曲げ許容性が少ないことから、屈曲部１４５の手前側（レーザ装置１２０寄り）に配置している。

　図６は、液体室１４０のノズル１４１とレーザ光照射部となる光ファイバ１２１の先端１２２との間の周縁に液体室１４０外と連通する吸気孔１５１を設けた実施例を示している。実施例は図５、６に示す供試体を使用し、図４に示した吸気孔１５１の開口１４２からの距離をＬ１＝３ｍｍ，Ｌ２＝６ｍｍ，Ｌ３＝１２ｍｍとした実施例１、２，３と、吸気孔１５１を備えていない従来型の比較例との比較試験を行った。

　比較試験は、図７に示すように、容器に満たされた液体内に液体室１４０を挿入し、図２，３で説明したようにパルスレーザ光を照射している。そして、開口１４２から噴射される気泡ＢＳを有する噴流の大きさを、視覚的に気泡ＢＳの到達深度として計測している。気泡ＢＳを有する噴流が大きければ、より深い位置に気泡ＢＳが到達することから、気泡ＢＳの到達深度によって水塊ＷＢによる破砕力を確認することができる。

　図８（Ａ）は比較例、図８（Ｂ）は実施例１（Ｌ１＝３ｍｍ）の比較試験結果を示す。比較例の気泡流ＢＳＲと実施例１の気泡流ＢＳＥとを比較すると、明らかに実施例１の気泡流ＢＳＥの方が大きい到達深度となっていることが示されている。

　図９は、実施例１～３と比較例の試験結果をまとめたものを示している。実施例１（Ｌ１＝３ｍｍ）は、比較例や実施例２，３と比べて大きな到達深度となっている。また、実施例３（Ｌ１＝１２ｍｍ）では、比較例よりも到達深度を小さくできることが確認された。このように、本発明の第１実施形態に係る態様は、吸気孔１５１の位置によって任意に水塊の大きさを変えられる特徴を有していることを確認できた。

　本態様では、吸気孔の位置に応じて、小さな水塊にすることで組織の深い部分まで液体を到達させるとともに周囲への影響を小さくした局所的な治療を可能にし、一方、大きな水塊にすることで浅くかつ広い部分の治療を可能にしている。さらにこの構成においては、標的となる組織への噴流出力の総計は、孔の位置によって大きく変わることはないため、組織に想定外の損傷を与えることなく、安全な操作を実現させている。そして、本態様は、部品点数の増加がない簡単な構成で、噴流出力を調整・制御する液体噴射装置を提供することができる。

　（第２実施形態）
　次に、図１０を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。図１０は、本発明の第２実施形態に係る液体噴射装置の側断面図および側面図である。本発明の第２実施形態は、吸気孔の配置に係る実施形態であり、その他の構成については第１実施形態と同じであるため、以下の説明において、第１実施形態と重複する構成についてはその説明を省略する。

　図１０（Ａ）を参照すると、本発明の第２実施形態に係る液体噴射装置２００は、液体室２４０のノズル１４１とレーザ光照射部となる光ファイバ１２１の先端１２２との間の周縁に液体室２４０外と連通する複数の吸気孔２５１，２５２，２５３，２５４を備えている。

　この実施例では、４つの吸気孔２５１，２５２，２５３，２５４は、液体１３２が噴射される方向に沿って直列に並んでおり、それぞれの吸気孔は同じサイズとしているが、吸気孔のサイズ、数量はこの形態に限定されない。

　次に図１０（Ｂ）を参照すると、吸気孔２５３を除いて、吸気孔２５１，２５２，２５４には、パッチ２６０が貼付され、孔を閉鎖している。すなわち、吸気箇所として機能するのは吸気孔２５３だけとなる。

　この態様によれば、癌の外科治療等に要求される破砕力に応じて、いずれかの吸気孔を選択できる。そして、不要な吸気孔についてはパッチ２６０（開閉機構）によって閉じた状態とすることができる。

　吸気孔の開閉機構は、複雑な機構を要することはなく、例えば、テープ等で孔を塞ぐものでも良い。また、微妙な調整を行うために、選択された複数の孔を外部と連通させるように開いた状態とすることもできる。このように、この態様は、細かな治療要求を実現させることができる。

　（第３実施形態）
　次に、図１１を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。図１１は、本発明の第３実施形態に係る液体噴射装置の側面図である。本発明の第３実施形態は、吸気孔の配置に係る実施形態であり、その他の構成については第１、２実施形態と同じであるため、以下の説明において、第１、２実施形態と重複する構成についてはその説明を省略する。

　図１１を参照すると、本発明の第３実施形態に係る液体噴射装置３００は、液体室３４０のノズル１４１とレーザ光照射部となる光ファイバ（図示せず）の先端との間の周縁に液体室３４０外と連通する複数の吸気孔３５１，３５２，３５３，３５４を備えている。

　この実施例では、３つの吸気孔３５１，３５２，３５３は、液体室３４０の周縁状に並んでおり、吸気孔３５４だけは、他の３つの吸気孔３５１，３５２，３５３に対し、液体１３２が噴射される方向に沿って光ファイバの先端に近い位置に配されている。なお、それぞれの吸気孔は同じサイズとしているが、吸気孔のサイズ、数量はこの形態に限定されない。

　そして、吸気孔３５２を除いて、吸気孔３５１，３５３，３５４には、パッチ３６０が貼付され、孔を閉鎖している。すなわち、吸気箇所として機能するのは吸気孔３５２だけとなる。

　この態様によれば、吸気孔を適宜選択することで、噴流出力の微妙な調整・制御をすることができる。また、液体室３４０の上下方向に対する姿勢に応じて、例えば上側の孔を開放状態にして、下側の孔を閉鎖状態にすることで、レーザ照射前の液体室３４０に液体が充填された状態において、液漏れを最小限にすることができる。そのため、レーザ照射前に常に液が液体室に充填された状態を維持することができる。

　（第４実施形態）
　次に、図１２を参照して、本発明の第４実施形態について説明する。図１２は、本発明の第４実施形態に係る液体噴射装置の側面図である。本発明の第４実施形態は、吸気孔の配置に係る実施形態であり、その他の構成については第１～３実施形態と同じであるため、以下の説明において、第１～３実施形態と重複する構成についてはその説明を省略する。

　図１２を参照すると、本発明の第４実施形態に係る液体噴射装置４００は、液体室４４０のノズル１４１とレーザ光照射部となる光ファイバ（図示せず）の先端１２２との間に、液体の噴射方向（液体室４４０の長尺方向）に沿った液体室４４０と外環境とを連通させた開口となるスリット４６０を備えている。

　そして、このスリット４６０は、平板４６１によって閉塞されている。平板４６１には、吸気孔４５１が形成されており、液体室４４０と外環境とを連通させているのは、この吸気孔４５１だけとなる。

　平板４６１は、液体室４４０の長尺方向に移動自在としており、長尺方向に対する吸気孔４５１の位置を自在に選択することができる。この態様によれば、癌の外科治療等に要求される破砕力に応じて、長尺方向の適正な位置に吸気孔を設定するとともに微妙な調整を可能にしている。

　（第５実施形態）
　次に、図１３を参照して、本発明の第５実施形態について説明する。図１３は、本発明の第５実施形態に係る液体噴射装置の側面図である。本発明の第５実施形態は、吸気孔の配置に係る実施形態であり、その他の構成については第１～４実施形態と同じであるため、以下の説明において、第１～４実施形態と重複する構成についてはその説明を省略する。

　図１３を参照すると、本発明の第５実施形態に係る液体噴射装置５００は、液体室５４０のノズル１４１とレーザ光照射部となる光ファイバ（図示せず）の先端１２２との間に、液体の噴射方向（液体室５４０の長尺方向）に沿った液体室５４０と外環境とを連通させた開口となるスリット５６０を備えている。

　そして、このスリット５６０は、長尺方向に並んだ二つの平板５６１、５６２によって閉塞されている。平板５６１、５６２は長尺方向に移動自在とされており、平板５６１、５６２の位置を適宜設定することで、吸気孔５５１を形成する。

　この態様によれば、長尺方向に対する吸気孔４５１の位置を自在に選択することができることから、癌の外科治療等に要求される破砕力に応じて、長尺方向の適正な位置に吸気孔を設定するとともに微妙な調整を可能にしている。

　（第６実施形態）
　次に、図１４を参照して、本発明の第６実施形態について説明する。図１４は、本発明の第６実施形態に係る液体噴射装置の側面図である。本発明の第６実施形態は、吸気孔の配置に係る実施形態であり、その他の構成については第１～５実施形態と同じであるため、以下の説明において、第１～５実施形態と重複する構成についてはその説明を省略する。

　図１４を参照すると、本発明の第６実施形態に係る液体噴射装置６００は、液体室６４０のノズル１４１に外環境とを連通させた開口となる通気口６５１を備えている。

　この態様によれば、孔の位置をノズルの液体を噴出する開口に近づけることで、孔から引き込まれる気泡によって、レーザ照射後に射出される水塊を小さくすることができる。さらに、この小さくなった水塊が液体室やノズルを通りノズルの開口で噴出されるまでの距離は短くなり、水塊に負荷される配管抵抗（ずり抵抗）も小さくなる。この結果、水塊の噴出速度が上昇して、標的となる組織に衝突する瞬間の力が大きくなり、液体はより深い位置に到達さえることができる。

　以上で説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、実施例で説明したように、液体室に屈曲部を設けたり、吸引装置を付加したりすることもできる。

　１００，２００，３００，４００，５００，６００・・・液体噴射装置
　１１０・・・制御装置
　１１１・・・信号
　１２０・・・レーザ装置
　１２１・・・光ファイバ
　１２２・・・先端
　１３０・・・送液装置
　１３１・・・供給管
　１４０，２４０，３４０，４４０，５４０，６４０・・・液体室
　１４１・・・ノズル
　１４２・・・開口
　１４３・・・接続部
　１４５・・・屈曲部
　１５１，２５１，２５２，２５３，２５４，３５１，３５２，３５３，３５４，４５１，５５１，６５１・・・吸気孔
　１７０・・・吸引装置
　１８０・・・生体組織
　１８１・・・第１層
　１８２・・・第２層
　２６０，３６０・・・パッチ（開閉装置）
　４６０，５６０・・・スリット
　４６１，５６１，５６２・・・平板
　Ｄ・・・内径
　ＥＧ、ＢＬ・・・気泡
　ＷＢ・・・水塊
　ＤＷ・・・水滴
　ＣＲ・・・掘削
　ＰＥ・・・浸透

Claims

　液体の噴流を生成する液体噴射装置であって、
　筒状の液体室と、
　前記液体室の端部を開口して該液体室内の液体を外部に噴射するノズルと、
　前記液体室内に液体を供給する液体供給路と、
　前記液体室内にパルスレーザ光を照射して、該液体室内の液体を気化させるレーザ光照射部と、を備え、
　前記液体室または前記ノズルには、前記ノズルと前記レーザ光照射部までの間の周縁に前記液体室外と連通する孔が形成されていることを特徴とする液体噴射装置。
　前記孔が、前記液体室または前記ノズルの長尺方向に複数形成されており、前記孔のそれぞれに開閉機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
　前記孔が、前記液体室または前記ノズルの前記周縁方向に複数形成されており、前記孔のそれぞれに開閉機構を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の液体噴射装置。
　前記孔の形状が、前記液体が気化するまで、前記液体の粘度・ぬれ性に応じて決定される表面張力によって、前記液体を前記液体室に保持するように設定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液体噴射装置。