JP2010075589A - Fluid injection device, method for controlling the same, and operation device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent outflow of fluid when injection is stopped. <P>SOLUTION: A tube clip 31 that is capable of closing a passage of a connection tube 25 as the connection tube 25 is pressed on the outside is provided at a close position within a setting range of an injection unit 100. For stopping fluid injection, or when an injection command from an operator is stopped (No as determined in step S3), the tube clip 31 is closed first (steps S7 and S8), and then driving of a pump 20 and a piezoelectric element 401 are stopped (steps S5 and S6). For performing fluid injection again, or when an injection command from the operator is inputted (Yes as determined in step S3), the tube clip 31 is released first (steps S10, S11), and then the pump 20 and the piezoelectric element 401 are driven again (steps S12 and S13). <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、流体噴射装置、流体噴射装置の制御方法、及び手術装置に関するものである。   The present invention relates to a fluid ejecting apparatus, a fluid ejecting apparatus control method, and a surgical apparatus.

従来、流体を噴射して対象部位の切断又は切除などを行う技術が知られている。
例えば、医療分野では、生体組織を切開又は切除する流体噴射装置として、ピエゾ素子の駆動によって容積が変化する流体室と、この流体室に連通されたノズルとを備え、流体室に流体を供給すると共に、ピエゾ素子を駆動することで、脈動する流体をノズルから高速噴射するものがあった（特許文献１参照）。
特開２００８−０８２２０２号公報 2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for cutting or excising a target site by ejecting a fluid is known.
For example, in the medical field, as a fluid ejecting apparatus for incising or excising living tissue, a fluid chamber whose volume is changed by driving a piezo element and a nozzle communicated with the fluid chamber are provided, and fluid is supplied to the fluid chamber. At the same time, there is one that ejects a pulsating fluid from a nozzle at high speed by driving a piezo element (see Patent Document 1).
JP 2008-082202 A

上記特許文献１に記載された従来例にあっては、流体室への流体の供給をポンプによって行っており、このポンプと流体室とは柔軟なチューブで接続されている。したがって、ポンプの吐出圧が高いほど、且つチューブが柔軟であるほど、チューブは膨張することになるので、噴射を停止するためにピエゾ素子とポンプの駆動を停止したとしても、チューブが復元（収縮）しようとする力によって、流体が流体室へと送られてノズルから流出してしまう。また、ポンプの駆動を停止してから、実際に回転が停止するまでの応答差が大きいときにも、同様の流出が起こる。こうした流出は、無駄であるばかりか、術野の視認性を低下させるため、作業性が低下することになる。
本発明の課題は、噴射停止時の流体の流出を防止することである。 In the conventional example described in Patent Document 1, fluid is supplied to the fluid chamber by a pump, and the pump and the fluid chamber are connected by a flexible tube. Therefore, the higher the pump discharge pressure and the more flexible the tube, the more the tube will expand. Therefore, even if the driving of the piezo element and the pump is stopped to stop the injection, the tube is restored (contracted). ) The force to be sent causes the fluid to flow into the fluid chamber and out of the nozzle. A similar outflow also occurs when there is a large difference in response from when the drive of the pump is stopped to when the rotation actually stops. Such an outflow is not only useless, but also reduces the visibility of the operative field, which reduces workability.
The subject of this invention is preventing the outflow of the fluid at the time of an injection stop.

第１の発明は、
流体を供給する供給手段と、前記供給手段から供給された流体を噴射する噴射ユニットと、前記供給手段から前記噴射ユニットへの流体供給経路を形成するチューブと、駆動信号に応じて前記チューブの流路を閉鎖可能な閉鎖手段と、を備えることを特徴とする。
このように、チューブの流路を閉鎖可能に構成し、噴射ユニットによる噴射を停止するときに、チューブの流路を閉鎖することで、流体が噴射ユニットへと送られて流出してしまうことを防止できる。 The first invention is
Supply means for supplying fluid; an injection unit for injecting fluid supplied from the supply means; a tube forming a fluid supply path from the supply means to the injection unit; and a flow of the tube in response to a drive signal. And a closing means capable of closing the path.
In this way, the flow path of the tube is configured to be closable, and when the injection by the injection unit is stopped, by closing the flow path of the tube, the fluid is sent to the injection unit and flows out. Can be prevented.

第２の発明は、
前記噴射ユニットは、前記チューブに連通され容積を変更可能な流体室と、前記流体室の容積変更に伴って脈動状態とされた流体を噴射する噴射口と、を備えることを特徴とする。
このように、脈動状態とされた流体を噴射することで、連続噴射する場合と比べて流体が少量で済む。また、術野に飛散し滞留する流量が少ないことで回収もしやすいので、視認性の確保にも貢献する。また、切開・切除・切断する能力は、連続噴射する場合と比べても、同等か、それ以上であることが判明している。 The second invention is
The ejection unit includes a fluid chamber that is communicated with the tube and capable of changing a volume, and an ejection port that ejects fluid that is pulsated in accordance with the volume change of the fluid chamber.
In this way, by ejecting the fluid in a pulsating state, a smaller amount of fluid is required compared to the case of continuous ejection. In addition, it is easy to collect because the flow rate that scatters and stays in the surgical field is small, which contributes to ensuring visibility. In addition, it has been found that the ability to incise, excise, and cut is equal to or higher than that of continuous injection.

第３の発明は、
前記閉鎖手段が、前記チューブを外側から押圧することで前記チューブの流路を閉鎖することを特徴とする。
このように、チューブを外側から押圧するだけの構造なので、流路を殺菌又は滅菌する処理が容易になる。すなわち、開閉バルブのようなアクチュエータをチューブ上に設ける構造では、チューブの流路のみならず開閉バルブをも殺菌又は滅菌しなければならず、処理工数が増加してしまう。 The third invention is
The closing means closes the flow path of the tube by pressing the tube from the outside.
Thus, since it is a structure which only presses a tube from the outside, the process which sterilizes or sterilizes a flow path becomes easy. That is, in a structure in which an actuator such as an open / close valve is provided on a tube, not only the flow path of the tube but also the open / close valve must be sterilized or sterilized, which increases the number of processing steps.

第４の発明は、
前記閉鎖手段は、前記噴射ユニットから設定範囲内の近距離位置に設けられることを特徴とする。
チューブ内の流体圧が高いほど、且つチューブが柔軟であるほど、チューブは膨張することになるので、噴射ユニットによる流体の噴射を停止したとしても、チューブが復元（収縮）しようとする力によって、流体が噴射ユニットへと送られて流出してしまう。チューブ内の流体圧が常に一定で、チューブの柔軟性が全長に渡って均一であるとすると、噴射ユニットから閉鎖手段までの距離が長いほど、チューブの膨張に起因して噴射ユニットに送られる流量が増加することになる。
したがって、設定範囲内の近距離位置とは、閉鎖手段よりも下流側の、チューブの膨張に起因して噴射ユニットに送られる流量が許容範囲に収まるような位置である。
このように、閉鎖手段を噴射ユニットの近距離位置に設けることで、チューブの膨張に起因して噴射ユニットに送られる流量を抑制することができる。 The fourth invention is:
The closing means is provided at a short distance position within a set range from the injection unit.
The higher the fluid pressure in the tube and the more flexible the tube, the more the tube will expand. Even if the injection of the fluid by the injection unit is stopped, the force that the tube tries to restore (contract) The fluid is sent to the ejection unit and flows out. Assuming that the fluid pressure in the tube is always constant and the flexibility of the tube is uniform over the entire length, the longer the distance from the injection unit to the closing means, the higher the flow rate sent to the injection unit due to tube expansion. Will increase.
Therefore, the short-range position within the set range is a position downstream of the closing means so that the flow rate sent to the injection unit due to the expansion of the tube falls within the allowable range.
Thus, by providing the closing means at a short distance position of the injection unit, the flow rate sent to the injection unit due to the expansion of the tube can be suppressed.

第５の発明は、
前記噴射ユニットの噴射を停止するときに、前記閉鎖手段に駆動信号を入力して前記チューブの流路を閉鎖する制御手段を備えることを特徴とする。
このように、噴射ユニットによる噴射を停止するときに、チューブの流路を閉鎖することで、チューブに流れる流体を静止させ、流体が噴射ユニットへと送られて流出してしまうことを防止できる。 The fifth invention is:
When the injection of the injection unit is stopped, a control means is provided for inputting a drive signal to the closing means to close the flow path of the tube.
Thus, when the injection by the injection unit is stopped, the fluid flowing through the tube is stopped by closing the flow path of the tube, and the fluid can be prevented from being sent to the injection unit and flowing out.

第６の発明は、
流体を供給する供給手段と、前記供給手段から供給された流体を噴射する噴射ユニットと、前記供給手段から前記噴射ユニットへの流体供給経路を形成するチューブと、を備えた流体噴射装置によって流体を噴射する流体噴射工程と、前記流体噴射工程で前記噴射ユニットの噴射を停止するときに、前記チューブの流路を閉鎖する流路閉鎖工程と、を含むことを特徴とする。
このように、流体噴射工程で噴射ユニットによる噴射を停止するときに、チューブの流路を閉鎖することで、チューブ内に流れる流体を静止させることができるので、流体が噴射ユニットへと送られて流出してしまうことを防止できる。 The sixth invention is:
Fluid is supplied by a fluid ejecting apparatus comprising: a supply means for supplying fluid; an ejection unit that ejects the fluid supplied from the supply means; and a tube that forms a fluid supply path from the supply means to the ejection unit. A fluid ejection step of ejecting, and a flow path closing step of closing the flow path of the tube when the ejection of the ejection unit is stopped in the fluid ejection step.
As described above, when the injection by the injection unit is stopped in the fluid injection process, the fluid flowing in the tube can be stopped by closing the flow path of the tube, so that the fluid is sent to the injection unit. It can be prevented from leaking.

第７の発明は、
流体を供給する供給手段と、前記供給手段から供給された流体を噴射する噴射ユニットと、前記供給手段から前記噴射ユニットへの流体供給経路を形成するチューブと、駆動信号に応じて前記チューブの流路を閉鎖可能な閉鎖手段と、を備えることを特徴とする。
このように、チューブの流路を閉鎖可能に構成し、噴射ユニットによる噴射を停止するときに、チューブの流路を閉鎖することで、流体が噴射ユニットへと送られて流出してしまうことを防止できる。 The seventh invention
Supply means for supplying fluid; an injection unit for injecting fluid supplied from the supply means; a tube forming a fluid supply path from the supply means to the injection unit; and a flow of the tube in response to a drive signal. And a closing means capable of closing the path.
In this way, the flow path of the tube is configured to be closable, and when the injection by the injection unit is stopped, by closing the flow path of the tube, the fluid is sent to the injection unit and flows out. Can be prevented.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下の説明は、具体例の一つに過ぎず、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、適宜変更してもよい。また、参照する図面は、便宜上、模式的に描いたものであって、形状や縮尺は実際のものとは異なる点がある。
本実施形態では、医療分野で利用される流体噴射装置、つまり例えば水・生理食塩水・薬液などを利用して生体組織を切開又は切除する手術用のウォーターメスを例に説明するが、これに限定されるものではなく、顔料や染料による描画や、塗料による塗膜形成、洗浄液による洗浄、物体の切断や切除など、様々な用途に利用可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Note that the following description is only one specific example, and may be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention. The drawings to be referred to are schematically drawn for convenience, and the shape and scale are different from the actual ones.
In the present embodiment, a fluid ejection device used in the medical field, that is, a surgical water knife for incising or excising a living tissue using, for example, water, physiological saline, or a chemical solution will be described as an example. The present invention is not limited, and can be used for various purposes such as drawing with pigments and dyes, coating film formation with paint, cleaning with a cleaning liquid, and cutting and excision of objects.

（構成）
図１は、流体噴射装置１の全体図である。
流体噴射装置１は、流体を貯留した流体容器１０と、流体を吸入し吐出するポンプ２０と、流体を脈動させながら高速噴射する噴射ユニット１００と、ポンプ２０及び噴射ユニット１００を駆動制御するコントローラ３０と、を備える。ポンプ２０の吸入口は、接続チューブ１５を介して流体容器１０に連通し、ポンプ２０の吐出口は、接続チューブ２５を介して噴射ユニット１００に連通している。したがって、ポンプ２０は、接続チューブ１５を介して流体容器１０から流体を吸入し、接続チューブ２５を介して噴射ユニット１００へ流体を供給する。 (Constitution)
FIG. 1 is an overall view of the fluid ejecting apparatus 1.
The fluid ejecting apparatus 1 includes a fluid container 10 that stores fluid, a pump 20 that sucks and discharges fluid, an ejection unit 100 that ejects fluid at high speed while pulsating the fluid, and a controller 30 that drives and controls the pump 20 and the ejection unit 100. And comprising. The suction port of the pump 20 communicates with the fluid container 10 via the connection tube 15, and the discharge port of the pump 20 communicates with the ejection unit 100 via the connection tube 25. Therefore, the pump 20 sucks fluid from the fluid container 10 via the connection tube 15 and supplies the fluid to the ejection unit 100 via the connection tube 25.

なお、ポンプ２０は省略し、輸液バッグをスタンド等で噴射ユニット１００よりも高い位置に保持することにより、流体を噴射ユニット１００へと供給してもよい。これによれば、構成を簡素化することができ、さらに消毒等が容易になる利点もある。ポンプ２０を用いる場合には、吐出圧は約３気圧（０.３ＭＰａ）以下に設定する。また、輸液バッグを用いる場合には、０.１〜０.１５気圧（０.０１〜０.１５ＭＰａ）程度になるように、噴射ユニット１００と輸液バッグの液上面との高度差を設定する。   The pump 20 may be omitted, and the fluid may be supplied to the ejection unit 100 by holding the infusion bag at a position higher than the ejection unit 100 with a stand or the like. According to this, there is an advantage that the configuration can be simplified and further, disinfection and the like are facilitated. When the pump 20 is used, the discharge pressure is set to about 3 atm (0.3 MPa) or less. Moreover, when using an infusion bag, the altitude difference between the injection unit 100 and the upper surface of the infusion bag is set so as to be about 0.1 to 0.15 atm (0.01 to 0.15 MPa).

噴射ユニット１００は、ウォーターパルスメスのハンドピースとして、術者によって把持される部材である。したがって、噴射ユニット１００までの接続チューブ２５はできるだけ柔軟であることが好ましい。そのためには、柔軟で薄いチューブで、流体を噴射ユニット１００に送液可能な範囲で低圧にすることが好ましい。特に、脳手術のように、機器の故障が重大な事故を引き起こす恐れがある場合には、接続チューブ２５の切断等において高圧な流体が噴出することは避けなければならず、このことからも低圧にしておく必要がある。   The ejection unit 100 is a member that is grasped by an operator as a handpiece of a water pulse knife. Therefore, it is preferable that the connection tube 25 to the injection unit 100 be as flexible as possible. For this purpose, it is preferable that the pressure is reduced within a range in which the fluid can be fed to the ejection unit 100 with a flexible and thin tube. In particular, when there is a possibility that a malfunction of the device may cause a serious accident as in brain surgery, it is necessary to avoid a high-pressure fluid from being ejected when the connection tube 25 is disconnected. It is necessary to keep it.

噴射ユニット１００には、細いパイプ状の接続流路管２００が接続され、接続流路管２００の先端部には流路が縮小されたノズル２１１が挿着されている。
図２は、噴射ユニット１００の概略構成を示しており、図２の（ａ）は後述する図３のＡ−Ａ′断面図、図２の（ｂ）は分解図である。
噴射ユニット１００は、容積を変更可能な流体室５０１を備えており、この流体室５０１の容積変更により、流体を脈動させながら接続流路管２００及びノズル２１１を介して高速噴射する。 The injection unit 100 is connected with a thin pipe-shaped connection flow path pipe 200, and a nozzle 211 with a reduced flow path is inserted at the tip of the connection flow path pipe 200.
2 shows a schematic configuration of the injection unit 100. FIG. 2 (a) is a cross-sectional view taken along the line AA 'of FIG. 3 described later, and FIG. 2 (b) is an exploded view.
The ejection unit 100 includes a fluid chamber 501 whose volume can be changed. By changing the volume of the fluid chamber 501, the ejection unit 100 ejects the fluid at high speed through the connection flow channel pipe 200 and the nozzle 211 while pulsating the fluid.

噴射ユニット１００は、上ケース５００と下ケース３０１とを対向させた状態で螺子６００によって固定して構成される。下ケース３０１は、鍔部を有する筒状部材であって、一端側は底板３１１によって閉塞されており、内部には、圧電素子４０１が配設されている。
圧電素子４０１は、積層型の圧電素子であり、積層方向に伸縮可能に構成されている。圧電素子４０１の一端側は上板４１１を介してダイアフラム４００に当接し、他端側は底板３１１の上面３１２に固定されている。ダイアフラム４００は、円盤状の金属薄板で構成され、その外周縁部が下ケース３０１における凹部３０３の底面に密着した状態で固定されている。ダイアフラム４００の上面には、中心部に開口部を有する円盤状の金属薄板からなる補強板４１０が積層されている。 The injection unit 100 is configured to be fixed by a screw 600 with the upper case 500 and the lower case 301 facing each other. The lower case 301 is a cylindrical member having a flange portion, one end side is closed by a bottom plate 311, and a piezoelectric element 401 is disposed inside.
The piezoelectric element 401 is a stacked piezoelectric element, and is configured to be expandable and contractable in the stacking direction. One end side of the piezoelectric element 401 is in contact with the diaphragm 400 via the upper plate 411, and the other end side is fixed to the upper surface 312 of the bottom plate 311. Diaphragm 400 is formed of a disk-shaped thin metal plate, and is fixed in a state where its outer peripheral edge is in close contact with the bottom surface of recess 303 in lower case 301. On the upper surface of the diaphragm 400, a reinforcing plate 410 made of a disk-shaped thin metal plate having an opening at the center is laminated.

上ケース５００は、ダイアフラム４００に対向する位置に、円筒状の凹部５０５が形成されており、この凹部５０５とダイアフラム４００とで囲まれた空間が流体室５０１となる。したがって、圧電素子４０１に駆動信号を入力し、圧電素子４０１が伸張／収縮するときに、ダイアフラム４００が振動し、流体室５０１の容積が縮小／拡大する。
凹部５０５における底面の中心には、出口流路５１１が形成されており、この出口流路５１１は、上ケース５００の外周面に突設された出口流路管５１０の先端まで貫通している。出口流路５１１と凹部５０５との連設部は、流動抵抗を可及的に軽減するために滑らかに丸められている（Ｒ面取り）。 The upper case 500 is formed with a cylindrical recess 505 at a position facing the diaphragm 400, and a space surrounded by the recess 505 and the diaphragm 400 is a fluid chamber 501. Therefore, when a drive signal is input to the piezoelectric element 401 and the piezoelectric element 401 expands / contracts, the diaphragm 400 vibrates and the volume of the fluid chamber 501 decreases / expands.
An outlet channel 511 is formed at the center of the bottom surface of the recess 505, and this outlet channel 511 penetrates to the tip of an outlet channel pipe 510 that protrudes from the outer peripheral surface of the upper case 500. The connecting portion between the outlet channel 511 and the recess 505 is smoothly rounded (R chamfering) in order to reduce the flow resistance as much as possible.

なお、流体室５０１は、円筒状に形成されているが、これに限定されるものではなく、側面視で円錐形、台形、半球形などにしてもよい。
出口流路管５１０には、接続流路管２００が外嵌されている。この接続流路管２００には、接続流路２０１が形成されており、接続流路２０１の直径は出口流路５１１の直径より大きい。接続流路管２００は、流体圧を吸収しないように、高い剛性を有する。 The fluid chamber 501 is formed in a cylindrical shape, but is not limited thereto, and may be conical, trapezoidal, hemispherical, or the like in a side view.
A connection flow channel pipe 200 is externally fitted to the outlet flow channel pipe 510. A connection channel 201 is formed in the connection channel pipe 200, and the diameter of the connection channel 201 is larger than the diameter of the outlet channel 511. The connection channel pipe 200 has high rigidity so as not to absorb fluid pressure.

ノズル２１１には、流体噴射開口部２１２が形成されており、この流体噴射開口部２１２の直径は、接続流路２０１の直径よりも小さい。
上ケース５００の外周面には、ポンプ２０から流体を供給する接続チューブ２５を挿着する入口流路管５０２が突設されており、この入口流路管５０２には、入口側の接続流路５０４が形成されている。接続流路５０４は、入口流路５０３に連通されている。入口流路５０３は、凹部５０５に連通する溝で構成される。
上ケース５００及び下ケース３０１の接合面には、ダイアフラム４００の周りを包囲するように、溝状のパッキンボックス５０６及び３０４が形成されている。これらパッキンボックス５０６及び３０４によって形成される空間に、リング状のパッキン４５０が装入されている。 A fluid ejection opening 212 is formed in the nozzle 211, and the diameter of the fluid ejection opening 212 is smaller than the diameter of the connection channel 201.
On the outer peripheral surface of the upper case 500, an inlet channel tube 502 for inserting the connection tube 25 for supplying fluid from the pump 20 is projected, and this inlet channel tube 502 has an inlet side connection channel. 504 is formed. The connection channel 504 communicates with the inlet channel 503. The inlet channel 503 is configured by a groove that communicates with the recess 505.
Groove-shaped packing boxes 506 and 304 are formed on the joint surface of the upper case 500 and the lower case 301 so as to surround the diaphragm 400. A ring-shaped packing 450 is inserted into the space formed by these packing boxes 506 and 304.

これら上ケース５００と下ケース３０１とを組立てると、ダイアフラム４００の外周縁部及び補強板４１０の外周縁部が、上ケース５００における凹部５０５の縁と、下ケース３０１における凹部３０３の底面とによって挟持される。パッキン４５０は、上ケース５００のパッキンボックス５０６と、下ケース３０１のパッキンボックス３０４とによって押圧され、流体の漏洩を防止する。すなわち、流体の噴射を行う際には、流体室５０１が３０気圧（３ＭＰａ）以上の高圧状態となるため、上ケース５００、補強板４１０、ダイアフラム４００、及び下ケース３０１の夫々の接触面を伝って、流体室５０１からパッキンボックス５０６及び３０４の側へと流体が浸入することが考えられるが、パッキン４５０によって、それより外側への漏出を防止している。
また、流体室５０１からパッキンボックス５０６及び３０４の側へと流体が浸入してくると、その圧力によってパッキン４５０がパッキンボックス３０４及び５０６の外周壁に向かって押圧されるので、流体の漏出を効果的に防止することができる。したがって、流体の噴射を行う際に、流体室５０１の高い圧力上昇を維持することができる。 When the upper case 500 and the lower case 301 are assembled, the outer peripheral edge of the diaphragm 400 and the outer peripheral edge of the reinforcing plate 410 are sandwiched between the edge of the recess 505 in the upper case 500 and the bottom surface of the recess 303 in the lower case 301. Is done. The packing 450 is pressed by the packing box 506 of the upper case 500 and the packing box 304 of the lower case 301 to prevent fluid leakage. That is, when the fluid is ejected, the fluid chamber 501 is in a high pressure state of 30 atm (3 MPa) or more, so that it travels through the contact surfaces of the upper case 500, the reinforcing plate 410, the diaphragm 400, and the lower case 301. Thus, it is conceivable that the fluid enters from the fluid chamber 501 to the packing boxes 506 and 304, but the packing 450 prevents leakage to the outside.
Further, when the fluid enters the packing box 506 and 304 side from the fluid chamber 501, the packing 450 is pressed toward the outer peripheral wall of the packing box 304 and 506 by the pressure, so that fluid leakage is effective. Can be prevented. Therefore, when the fluid is ejected, a high pressure increase in the fluid chamber 501 can be maintained.

図３は、上ケース５００における下ケース３０１との接合面である。
入口流路５０３は、一端側が流体室５０１に連通し、他端側が接続流路５０４に連通している。入口流路５０３の他端には、流体溜り５０７が形成されており、流体溜り５０７と入口流路５０３との連設部は、流動抵抗を可及的に軽減するために滑らかに丸められている（Ｒ面取り）。
入口流路５０３は、凹部５０５の壁面５０１ａに対して徐々に近づくように湾曲しながら、凹部５０５に対して接線方向に連通している。ポンプ２０から供給される流体は、凹部５０５の壁面５０１ａに沿って（図３の矢印方向に）旋回する。このとき、遠心作用によって流体が凹部５０５の壁面５０１ａに押し付けられることで、気泡が混入している場合には、気泡との分離が図られる。分離した気泡は、出口流路５１１から排出される。したがって、出口流路５１１は、旋回流の中心、つまり凹部５０５の底面中心に形成されることが好ましい。 FIG. 3 is a joint surface of the upper case 500 with the lower case 301.
The inlet channel 503 has one end communicating with the fluid chamber 501 and the other end communicating with the connection channel 504. A fluid reservoir 507 is formed at the other end of the inlet channel 503, and a connecting portion between the fluid reservoir 507 and the inlet channel 503 is smoothly rounded to reduce the flow resistance as much as possible. Yes (R chamfering).
The inlet channel 503 communicates in a tangential direction with the recess 505 while curving so as to gradually approach the wall surface 501a of the recess 505. The fluid supplied from the pump 20 swirls along the wall surface 501a of the recess 505 (in the direction of the arrow in FIG. 3). At this time, the fluid is pressed against the wall surface 501a of the concave portion 505 by centrifugal action, so that when the bubbles are mixed, separation from the bubbles is achieved. The separated bubbles are discharged from the outlet channel 511. Therefore, the outlet channel 511 is preferably formed at the center of the swirling flow, that is, at the center of the bottom surface of the recess 505.

なお、入口流路５０３は、直線的に流体室５０１に連通してもよいが、狭いスペースの中で所望のイナータンスを得るためには、入口流路５０３の流路を長くする必要があることから湾曲させている。
前述したように、ダイアフラム４００には補強板４１０を積層しているが、これはダイアフラム４００の耐久性を向上させるためである。すなわち、入口流路５０３の流体室５０１との接続部には、切欠状の接続開口部５０９が形成されるので、ダイアフラム４００を高い周波数で駆動したときに、接続開口部５０９近傍において応力集中が生じて疲労破壊が発生する可能性がある。そのため、切欠のない連続した開口部を有した補強板４１０を設けることで、ダイアフラム４００への応力集中を抑制している。 The inlet channel 503 may communicate with the fluid chamber 501 linearly, but in order to obtain a desired inertance in a narrow space, it is necessary to lengthen the channel of the inlet channel 503. It is curved from.
As described above, the reinforcing plate 410 is laminated on the diaphragm 400 in order to improve the durability of the diaphragm 400. That is, since a notch-like connection opening 509 is formed at the connection portion of the inlet channel 503 with the fluid chamber 501, when the diaphragm 400 is driven at a high frequency, stress concentration occurs in the vicinity of the connection opening 509. This can cause fatigue failure. Therefore, stress concentration on the diaphragm 400 is suppressed by providing the reinforcing plate 410 having a continuous opening without notches.

なお、補強板４１０とダイアフラム４００とは、積層固着して一体化してもよい。固着方法は、接着剤を用いる貼着、固層拡散接合、溶接などを採用すればよく、補強板４１０とダイアフラム４００とが、接合面で密着することが好ましい。
上ケース５００の四隅には、螺子孔５００ａが形成されており、この螺子孔５００ａを介して上ケース５００及び下ケース３０１を螺子６００で固定する。
上記の構成により、術者からの駆動指令が入力されたときに、コントローラ３０は、ポンプ２０を駆動して流体を噴射ユニット１００へ供給すると共に、圧電素子４０１を駆動することでダイアフラム４００を振動させ、流体を脈動状態で高速噴射させる。 The reinforcing plate 410 and the diaphragm 400 may be laminated and integrated. As the fixing method, sticking using an adhesive, solid layer diffusion bonding, welding, or the like may be employed, and it is preferable that the reinforcing plate 410 and the diaphragm 400 are in close contact with each other at the bonding surface.
Screw holes 500a are formed at the four corners of the upper case 500, and the upper case 500 and the lower case 301 are fixed by the screws 600 through the screw holes 500a.
With the above configuration, when a driving command is input from the surgeon, the controller 30 drives the pump 20 to supply fluid to the ejection unit 100 and also drives the piezoelectric element 401 to vibrate the diaphragm 400. The fluid is ejected at high speed in a pulsating state.

噴射ユニット１００の流体吐出は、入口流路側のイナータンスＬ１（合成イナータンスＬ１と呼ぶことがある）と、出口流路側のイナータンスＬ２(合成イナータンスＬ２と呼ぶことがある）との差によって行われる。
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。
すなわち、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。 Fluid ejection of the ejection unit 100 is performed by the difference between the inertance L1 on the inlet flow path side (sometimes referred to as synthetic inertance L1) and the inertance L2 on the outlet flow path side (sometimes referred to as synthetic inertance L2).
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.
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.

また、複数の流路の並列接続や、形状が異なる複数の流路の直列接続に関する合成イナータンスは、電気回路におけるインダクタンスの並列接続や直列接続と同様に、個々の流路のイナータンスを合成して算出することができる。
なお、入口流路側のイナータンスＬ１は、接続流路５０４が入口流路５０３に対して直径が十分大きく設定されているので、イナータンスＬ１は、入口流路５０３の範囲において算出される。この際、ポンプ２０と入口流路を接続する接続チューブは柔軟性を有するため、イナータンスＬ１の算出から削除してもよい。
また、出口流路側のイナータンスＬ２は、接続流路２０１の直径が出口流路５１１よりもはるかに大きく、接続流路管２００の管部（管壁）の厚さが薄いためイナータンスＬ２への影響は軽微である。したがって、出口流路側のイナータンスＬ２は出口流路５１１のイナータンスと見なしてもよい。 In addition, combined inertance related to parallel connection of multiple flow paths and serial connection of multiple flow paths of different shapes is performed by synthesizing inertances of individual flow paths in the same manner as parallel connection and series connection of inductances in an electric circuit. Can be calculated.
The inertance L1 on the inlet flow path side is calculated in the range of the inlet flow path 503 because the connection flow path 504 is set to have a sufficiently large diameter with respect to the inlet flow path 503. At this time, since the connection tube connecting the pump 20 and the inlet channel has flexibility, it may be deleted from the calculation of the inertance L1.
Further, the inertance L2 on the outlet flow channel side has an influence on the inertance L2 because the diameter of the connection flow channel 201 is much larger than that of the outlet flow channel 511 and the thickness of the pipe portion (tube wall) of the connection flow channel pipe 200 is thin. Is insignificant. Therefore, the inertance L2 on the outlet channel side may be regarded as the inertance of the outlet channel 511.

そして、本実施形態では、入口流路側のイナータンスＬ１が出口流路側のイナータンスＬ２よりも大きくなるように、入口流路５０３の流路長と断面積、及び出口流路５１１の流路長と断面積を設定する。
一方、図１に示すように、接続チューブ２５には、流路を閉鎖可能なチューブクリップ３１が設けられており、このチューブクリップ３１による流路の開閉は、コントローラ３０によって駆動制御される。
チューブクリップ３１は、噴射ユニット１００から設定範囲内の近距離位置に設けられる。 In this embodiment, the flow path length and cross-sectional area of the inlet flow path 503 and the flow path length of the outlet flow path 511 are disconnected so that the inertance L1 on the inlet flow path side is larger than the inertance L2 on the outlet flow path side. Set the area.
On the other hand, as shown in FIG. 1, the connection tube 25 is provided with a tube clip 31 that can close the flow path. The controller 30 drives and controls the opening and closing of the flow path by the tube clip 31.
The tube clip 31 is provided at a short distance position within the set range from the injection unit 100.

接続チューブ２５内の流体圧が高いほど、且つ接続チューブ２５が柔軟であるほど、接続チューブ２５は膨張することになるので、噴射ユニット１００による流体の噴射を停止したとしても、接続チューブ２５が復元（収縮）しようとする力によって、流体が噴射ユニット１００へと送られて流体噴射開口部２１２から流出してしまう。接続チューブ２４内の流体圧が常に一定で、接続チューブ２５の柔軟性が全長に渡って均一であるとすると、噴射ユニット１００からチューブクリップ３１までの距離が長いほど、接続チューブ２５の膨張に起因して噴射ユニット１００に送られる流量が増加することになる。
したがって、設定範囲内の近距離位置とは、チューブクリップ３１よりも下流側の、接続チューブ２５の膨張に起因して噴射ユニット１００に送られる流量が許容範囲に収まるような位置である。 As the fluid pressure in the connection tube 25 is higher and the connection tube 25 is more flexible, the connection tube 25 expands. Therefore, even if the ejection of the fluid by the ejection unit 100 is stopped, the connection tube 25 is restored. Due to the force to be contracted, the fluid is sent to the ejection unit 100 and flows out from the fluid ejection opening 212. Assuming that the fluid pressure in the connection tube 24 is always constant and the flexibility of the connection tube 25 is uniform over the entire length, the longer the distance from the injection unit 100 to the tube clip 31, the greater the expansion of the connection tube 25. As a result, the flow rate sent to the injection unit 100 increases.
Therefore, the short distance position within the setting range is a position where the flow rate sent to the injection unit 100 due to the expansion of the connection tube 25 on the downstream side of the tube clip 31 falls within the allowable range.

図４は、チューブクリップ３１の概略構成である。
チューブクリップ３１は、四枚の板材３２ａ〜３２ｄを筒状に連結した枠体３２と、この枠体３２の一辺を構成する板材３２ｂの内周面に一端が固定されたコイルばね３３と、このコイルばね３３の他端に固定された鉄製の金属棒３４と、板材３２ｂと対向する板材３２ａの内周面に固定された電磁石３５と、を備えている。
で、その幅方向の両端側に固定され、金属棒３４と対向する一対の電磁石３５と、を備えている。 FIG. 4 is a schematic configuration of the tube clip 31.
The tube clip 31 includes a frame body 32 in which four plate members 32a to 32d are connected in a cylindrical shape, a coil spring 33 having one end fixed to an inner peripheral surface of a plate member 32b constituting one side of the frame body 32, and An iron metal rod 34 fixed to the other end of the coil spring 33 and an electromagnet 35 fixed to the inner peripheral surface of the plate member 32a facing the plate member 32b are provided.
And a pair of electromagnets 35 fixed to both ends in the width direction and facing the metal rod 34.

板材３２ｃ及び３２ｄの内周面には、幅方向に沿った案内溝３６が形成されている。金属棒３４は、板材３２ａ及び３２ｂの幅方向と平行に配設されており、その両端が案内溝３６に係合している。電磁石３５は、金属棒３４と対向するように、板材３２ａの幅方向の両端側に固定される。そして、接続チューブ２５は、金属棒３４と板材３２ａとの間に挿通される。
上記の構成により、電磁石３５が非励磁の状態にあると（ＯＦＦ）、図４の（ａ）に示すように、金属棒３４に対する吸引力が発生しないので、金属棒３４は、接続チューブ２５の弾性力とコイルばね３３の引張力とにより、電磁石３５から離間した状態となる。したがって、金属棒３４が接続チューブ２５を押圧することはなく、接続チューブ２５の流路は開放される。このときの金属棒３４の位置を、開放位置と称す。 Guide grooves 36 are formed along the width direction on the inner peripheral surfaces of the plate members 32c and 32d. The metal bar 34 is disposed in parallel with the width direction of the plate members 32 a and 32 b, and both ends thereof are engaged with the guide grooves 36. The electromagnet 35 is fixed to both ends in the width direction of the plate 32a so as to face the metal bar 34. The connection tube 25 is inserted between the metal bar 34 and the plate material 32a.
With the above configuration, when the electromagnet 35 is in a non-excited state (OFF), no attractive force is generated against the metal bar 34 as shown in FIG. Due to the elastic force and the tensile force of the coil spring 33, the electromagnet 35 is separated. Therefore, the metal rod 34 does not press the connection tube 25, and the flow path of the connection tube 25 is opened. The position of the metal bar 34 at this time is referred to as an open position.

一方、電磁石３５を励磁すると（ＯＮ）、図４の（ｂ）に示すように、金属棒３４は、接続チューブ２５の弾性力とコイルばね３３の引張力とに抗して、電磁石３５に吸引される。このとき、金属棒３４と板材３２ａとの間に挿通されている接続チューブ２５は、金属棒３４によって押圧されることで、軸直方向に潰され、その流路が閉鎖される。このときの金属棒３４の位置を、閉鎖位置と称す。なお、接続チューブ２５は、柔軟性を有するため、金属棒３４を閉鎖位置から開放位置に戻す、つまり外力を取り去ると、形状が回復して再び流路が開放される。
コントローラ３０は、電磁石３５の励磁及び非励磁を制御することにより、接続チューブ２５における流路の開閉を行う。
次に、コントローラ３０で実行される駆動制御処理を、図５のフローチャートに従って説明する。 On the other hand, when the electromagnet 35 is excited (ON), the metal rod 34 is attracted to the electromagnet 35 against the elastic force of the connection tube 25 and the tensile force of the coil spring 33 as shown in FIG. Is done. At this time, the connection tube 25 inserted between the metal bar 34 and the plate member 32a is pressed by the metal bar 34, and is crushed in the axial direction, thereby closing the flow path. The position of the metal bar 34 at this time is referred to as a closed position. Since the connection tube 25 has flexibility, when the metal rod 34 is returned from the closed position to the open position, that is, when the external force is removed, the shape is recovered and the flow path is opened again.
The controller 30 opens and closes the flow path in the connection tube 25 by controlling excitation and de-excitation of the electromagnet 35.
Next, drive control processing executed by the controller 30 will be described with reference to the flowchart of FIG.

ステップＳ１では、ポンプ２０の主電源がＯＮになっているか否かを判定する。主電源がＯＦＦであれば、ステップＳ２に移行する。一方、主電源がＯＮであれば、ステップＳ３に移行する。
ステップＳ２では、フラグＦを“０”にリセットしてから所定のメインプログラムに復帰する。
ステップＳ３では、術者からの噴射指令が入力されているか否かを判定する。この噴射指令は、例えばペダル式のスイッチや、噴射ユニット１００の手元に設けられたスイッチを術者が操作したときに入力される信号である。噴射指令が入力されていなければ、ステップＳ４に移行する。一方、噴射指令が入力されていれば、後述するステップＳ９に移行する。 In step S1, it is determined whether the main power supply of the pump 20 is ON. If the main power is OFF, the process proceeds to step S2. On the other hand, if the main power supply is ON, the process proceeds to step S3.
In step S2, the flag F is reset to “0” and then the process returns to a predetermined main program.
In step S3, it is determined whether or not an injection command is input from the operator. This injection command is a signal that is input when an operator operates, for example, a pedal-type switch or a switch provided at the hand of the injection unit 100. If an injection command has not been input, the process proceeds to step S4. On the other hand, if an injection command has been input, the process proceeds to step S9 described later.

ステップＳ４では、フラグＦが“１”にセットされているか否かを判定する。判定結果がＦ＝０であれば、ポンプ２０の主電源を投入してからは、まだ噴射指令が入力されていないと判断してステップＳ５に移行する。一方、判定結果がＦ＝１であれば、ポンプ２０の主電源を投入してから、既に噴射指令は入力されていると判断して後述するステップＳ７に移行する。
ステップＳ５では、ポンプ２０の駆動を停止状態にする。
続くステップＳ６では、圧電素子４０１の駆動を停止状態にしてから所定のメインプログラムに復帰する。 In step S4, it is determined whether or not the flag F is set to “1”. If the determination result is F = 0, after the main power supply of the pump 20 is turned on, it is determined that the injection command has not yet been input, and the process proceeds to step S5. On the other hand, if the determination result is F = 1, after the main power supply of the pump 20 is turned on, it is determined that the injection command has already been input, and the process proceeds to step S7 described later.
In step S5, the drive of the pump 20 is stopped.
In the subsequent step S6, the driving of the piezoelectric element 401 is stopped, and then the process returns to a predetermined main program.

ステップＳ７では、チューブクリップ３１が閉鎖されているか否かを判定する。チューブクリップ３１が開放されていれば、ステップＳ８に移行する。一方、チューブクリップ３１が閉鎖されていれば、前記ステップＳ５に移行する。
ステップＳ８では、電磁石３５を励磁し、チューブクリップ３１を閉鎖してから前記ステップＳ５に移行する。
一方、ステップＳ９では、フラグＦを“１”にセットする。 In step S7, it is determined whether or not the tube clip 31 is closed. If the tube clip 31 is opened, the process proceeds to step S8. On the other hand, if the tube clip 31 is closed, the process proceeds to step S5.
In step S8, the electromagnet 35 is excited and the tube clip 31 is closed, and then the process proceeds to step S5.
On the other hand, in step S9, the flag F is set to “1”.

続くステップＳ１０では、チューブクリップ３１が開放されているか否かを判定する。チューブクリップ３１が閉鎖されていれば、ステップＳ１１に移行する。一方、チューブクリップ３１が開放されていれば、ステップＳ１２に移行する。
ステップＳ１１では、電磁石３５を非励磁にし、チューブクリップ３１を開放してからステップＳ１２に移行する。
ステップＳ１２では、ポンプ２０を駆動制御する。
続くステップＳ１３では、圧電素子４０１を駆動制御してから所定のメインプログラムに復帰する。 In a succeeding step S10, it is determined whether or not the tube clip 31 is opened. If the tube clip 31 is closed, the process proceeds to step S11. On the other hand, if the tube clip 31 is opened, the process proceeds to step S12.
In step S11, the electromagnet 35 is de-energized, the tube clip 31 is opened, and then the process proceeds to step S12.
In step S12, the pump 20 is driven and controlled.
In the subsequent step S13, the piezoelectric element 401 is driven and controlled, and then a predetermined main program is restored.

（作用）
以上より、噴射ユニット１００が「噴射ユニット」に対応し、接続チューブ２５が「チューブ」に対応し、チューブクリップ３１が「閉鎖手段」に対応し、ステップＳ１〜Ｓ４、Ｓ７〜Ｓ１１の処理が「制御手段」に対応している。また、流体室５０１が「流体室」に対応し、流体噴射開口部２１２が「噴射口」に対応している。 (Function)
From the above, the injection unit 100 corresponds to the “injection unit”, the connection tube 25 corresponds to the “tube”, the tube clip 31 corresponds to the “closing means”, and the processing of steps S1 to S4 and S7 to S11 is “ Corresponds to "control means". The fluid chamber 501 corresponds to a “fluid chamber”, and the fluid ejection opening 212 corresponds to an “ejection port”.

先ず、流体室５０１での流体動作と作用効果について説明する。
圧電素子４０１が急に伸張したときに、入口流路側のイナータンスＬ１、及び出口流路側のイナータンスＬ２が十分な大きさを有しているとすると、流体室５０１の圧力が急上昇して数十気圧に達する。この圧力は、入口流路５０３に加えられていたポンプ２０による圧力より大きいため、入口流路側から流体室５０１内への流体の流入はその圧力によって減少し、出口流路５１１からの流出は増加する。したがって、入口流路側に逆止弁を設ける必要がない。 First, the fluid operation and effects in the fluid chamber 501 will be described.
If the inertance L1 on the inlet flow path side and the inertance L2 on the outlet flow path side have a sufficient size when the piezoelectric element 401 suddenly expands, the pressure in the fluid chamber 501 suddenly rises to several tens of atmospheres. To reach. Since this pressure is higher than the pressure by the pump 20 applied to the inlet channel 503, the inflow of fluid from the inlet channel side into the fluid chamber 501 is reduced by the pressure, and the outflow from the outlet channel 511 is increased. To do. Therefore, there is no need to provide a check valve on the inlet channel side.

入口流路５０３のイナータンスＬ１は、出口流路５１１のイナータンスＬ２よりも大きいため、入口流路５０３から流体室５０１へ流入する流体の減少量よりも、出口流路５１１から吐出される流体の増加量のほうが大きくなり、接続流路２０１にパルス状の流体吐出、つまり脈動流が発生する。この吐出の際の圧力変動が、接続流路管２００内を伝播して、先端のノズル２１１の流体噴射開口部２１２から流体が噴射される。また、ノズル２１１の流体噴射開口部２１２の直径は、出口流路５１１の直径よりも小さいので、流体は更に高圧・高速のパルス状の液滴として噴射される。
流体室５０１は、入口流路５０３からの流入量の減少と、出口流路５１１への流出量の増加との相互作用で、圧力上昇直後に真空状態となる。その結果、ポンプ２０の圧力と流体室５０１の真空状態との双方によって、一定時間が経過した後に、入口流路５０３の流体は、圧電素子４０１の動作前と同等な速度で、流体室５０１へと流れることになる。 Since the inertance L1 of the inlet flow path 503 is larger than the inertance L2 of the outlet flow path 511, the amount of fluid discharged from the outlet flow path 511 is larger than the decrease amount of the fluid flowing from the inlet flow path 503 into the fluid chamber 501. The amount becomes larger, and a pulsed fluid discharge, that is, a pulsating flow is generated in the connection channel 201. The pressure fluctuation at the time of discharge propagates through the connection flow channel pipe 200, and the fluid is ejected from the fluid ejection opening 212 of the nozzle 211 at the tip. In addition, since the diameter of the fluid ejection opening 212 of the nozzle 211 is smaller than the diameter of the outlet channel 511, the fluid is ejected as high-pressure and high-speed pulsed droplets.
The fluid chamber 501 enters a vacuum state immediately after the pressure rises due to the interaction between the decrease in the amount of inflow from the inlet channel 503 and the increase in the amount of outflow to the outlet channel 511. As a result, the fluid in the inlet channel 503 moves to the fluid chamber 501 at a speed equivalent to that before the operation of the piezoelectric element 401 after a predetermined time has elapsed due to both the pressure of the pump 20 and the vacuum state of the fluid chamber 501. Will flow.

入口流路５０３で流動が再開した後、再び圧電素子４０１の伸張があれば、ノズル２１１からの脈動流を継続して噴射することができる。
このように、脈動状態で流体を噴射することで、連続噴射する場合と比べて流体が少量で済む。また、術野に飛散し滞留する流量が少ないことで回収もしやすいので、視認性の確保にも貢献する。また、切開・切除・切断する能力は、連続噴射する場合と比べても、同等か、それ以上であることが判明している。
また、前述したように、流体室５０１では流体が旋回するので、その遠心作用によって気泡との分離が図られ、気泡は流体室５０１に滞留することなく速やかに出口流路５１１へと排出される。これにより、流体室５０１の圧力変動が阻害されることなく、十分な圧力上昇が得られる。 After the flow resumes in the inlet channel 503, if the piezoelectric element 401 expands again, the pulsating flow from the nozzle 211 can be continuously injected.
Thus, by ejecting the fluid in a pulsating state, a smaller amount of fluid is required compared to the case of continuous ejection. In addition, it is easy to collect because the flow rate that scatters and stays in the surgical field is small, which contributes to ensuring visibility. In addition, it has been found that the ability to incise, excise, and cut is equal to or higher than that of continuous injection.
Further, as described above, since the fluid swirls in the fluid chamber 501, separation from the bubbles is achieved by the centrifugal action, and the bubbles are quickly discharged to the outlet channel 511 without staying in the fluid chamber 501. . As a result, a sufficient pressure increase can be obtained without impeding the pressure fluctuation of the fluid chamber 501.

したがって、ポンプ２０により一定圧力で入口流路５０３に流体を供給するため、噴射ユニット１００の駆動を停止した状態においても入口流路５０３及び流体室５０１に流体を供給するため、呼び水動作をしなくても初期動作を開始することができる。
また、出口流路５１１の直径よりも縮小された流体噴射開口部２１２から流体を噴出するため、液圧を出口流路５１１内よりも高めることから、高速の流体噴射を可能にする。
さらに、接続流路管２００が、流体室５０１から流動される流体の脈動を流体噴射開口部２１２に伝達し得る剛性を有しているので、噴射ユニット１００からの流体の圧力伝播を妨げず、所望の脈動流を噴射することができる。 Accordingly, since the fluid is supplied to the inlet flow path 503 by the pump 20 at a constant pressure, the fluid is supplied to the inlet flow path 503 and the fluid chamber 501 even when the driving of the ejection unit 100 is stopped, so that no priming operation is performed. Even the initial operation can be started.
In addition, since the fluid is ejected from the fluid ejection opening 212 that is smaller than the diameter of the outlet channel 511, the fluid pressure is higher than that in the outlet channel 511, thereby enabling high-speed fluid ejection.
Furthermore, since the connection flow path pipe 200 has rigidity capable of transmitting the pulsation of the fluid flowing from the fluid chamber 501 to the fluid ejection opening 212, the pressure propagation of the fluid from the ejection unit 100 is not hindered, A desired pulsating flow can be injected.

また、入口流路５０３のイナータンスを、出口流路５１１のイナータンスよりも大きく設定していることから、入口流路５０３から流体室５０１への流体の流入量の減少よりも大きい流出量の増加が出口流路５１１に発生し、接続流路管２００内にパルス状の流体吐出を行うことができる。したがって、入口流路５０３側に逆止弁を設けなくてもよく、噴射ユニット１００の構造を簡素化できるとともに、内部の洗浄が容易になる他、逆止弁を用いることに起因する耐久性の不安を排除することができる。
なお、入口流路５０３及び出口流路５１１双方のイナータンスを十分大きく設定することにより、流体室５０１の容積を急激に縮小すれば、流体室５０１内の圧力を急激に上昇させることができる。 Further, since the inertance of the inlet channel 503 is set to be larger than the inertance of the outlet channel 511, the increase in the outflow amount is larger than the decrease in the inflow amount of fluid from the inlet channel 503 to the fluid chamber 501. It is generated in the outlet channel 511, and pulsed fluid can be discharged into the connection channel tube 200. Therefore, it is not necessary to provide a check valve on the inlet flow path 503 side, the structure of the injection unit 100 can be simplified, the inside can be easily cleaned, and durability due to the use of the check valve can be improved. Anxiety can be eliminated.
If the volume of the fluid chamber 501 is rapidly reduced by setting the inertance of both the inlet channel 503 and the outlet channel 511 sufficiently large, the pressure in the fluid chamber 501 can be rapidly increased.

また、圧電素子４０１とダイアフラム４００とを採用し、流体室５０１の容積を可変にしているので、構造の簡素化と、それに伴う小型化を実現できる。また、流体室５０１の容積変化の最大周波数を１ＫＨｚ以上の高い周波数にすることができ、高速脈動流の噴射に最適である。
また、流体室５０１内で旋回流を発生させることで、流体を遠心力により流体室の外周方向に押しやり、旋回流の中心部に気泡が集中し、出口流路５１１から気泡を排除することができる。このことから、流体室５０１内に気泡が滞留することによる圧力振幅の低下を防止することができ、噴射ユニット１００の安定した駆動を継続することができる。
さらに、流体が入口流路５０３を通過するだけで旋回流が発生するので、容易に旋回流を発生させることができる。 In addition, since the piezoelectric element 401 and the diaphragm 400 are employed and the volume of the fluid chamber 501 is variable, the structure can be simplified and the size can be reduced accordingly. Moreover, the maximum frequency of volume change of the fluid chamber 501 can be set to a high frequency of 1 KHz or more, which is optimal for high-speed pulsating flow injection.
Further, by generating a swirling flow in the fluid chamber 501, the fluid is pushed in the outer peripheral direction of the fluid chamber by centrifugal force, so that bubbles are concentrated at the center of the swirling flow, and the bubbles are excluded from the outlet channel 511. Can do. From this, it is possible to prevent a decrease in pressure amplitude due to the bubbles remaining in the fluid chamber 501, and it is possible to continue the stable driving of the ejection unit 100.
Furthermore, since the swirling flow is generated only by the fluid passing through the inlet channel 503, the swirling flow can be easily generated.

また、入口流路５０３は溝によって形成されているので、部品数を増やすこともない。
また、ダイアフラム４００の上面に補強板４１０を備えていることにより、ダイアフラム４００は補強板４１０の開口部外周を支点として駆動するため、応力集中が発生しにくく、ダイアフラム４００の耐久性を向上させることができる。なお、補強板４１０のダイアフラム４００との接合面の角部を丸めておけば、ダイアフラム４００の応力集中を更に緩和することができる。 Further, since the inlet channel 503 is formed by a groove, the number of parts is not increased.
In addition, since the diaphragm 400 is provided on the upper surface of the diaphragm 400, the diaphragm 400 is driven using the outer periphery of the opening of the reinforcement plate 410 as a fulcrum, so that stress concentration hardly occurs and the durability of the diaphragm 400 is improved. Can do. If the corners of the joint surface of the reinforcing plate 410 with the diaphragm 400 are rounded, the stress concentration of the diaphragm 400 can be further reduced.

また、補強板４１０とダイアフラム４００とを積層し、一体に固着すれば、噴射ユニット１００の組立性を向上させることができる他、ダイアフラム４００の外周縁部の補強効果もある。
また、ポンプ２０から流体を供給する入口側の接続流路５０４と入口流路５０３との接続部に、流体を滞留する流体溜り５０７を設けているために、接続流路５０４のイナータンスが入口流路５０３に与える影響を抑制することができる。
さらに、上ケース５００と下ケース３０１との接合面において、ダイアフラム４００の外周方向に離間した位置にリング状のパッキン４５０を備えているために、流体室５０１からの流体の漏洩を防止し、流体室５０１内の圧力低下を防止することができる。 Further, if the reinforcing plate 410 and the diaphragm 400 are laminated and fixed together, the assembling property of the injection unit 100 can be improved, and the outer peripheral edge of the diaphragm 400 can be reinforced.
In addition, since the fluid reservoir 507 for retaining fluid is provided at the connection portion between the inlet-side connection flow path 504 and the inlet flow path 503 for supplying fluid from the pump 20, the inertance of the connection flow path 504 causes the inlet flow to flow. The influence on the path 503 can be suppressed.
Furthermore, since the ring-shaped packing 450 is provided at a position spaced apart in the outer peripheral direction of the diaphragm 400 on the joint surface between the upper case 500 and the lower case 301, fluid leakage from the fluid chamber 501 is prevented, A pressure drop in the chamber 501 can be prevented.

次に、チューブクリップ３１の動作と作用効果について説明する。
ポンプ２０と流体室５０１とは柔軟な接続チューブ２５で接続されているので、ポンプ２０の吐出圧が高いほど、且つ接続チューブ２５が柔軟であるほど、接続チューブ２５が膨張することになる。したがって、噴射ユニット１００の噴射を停止するために、圧電素子４０１とポンプ２０の駆動を停止したとしても、接続チューブ２５が復元（収縮）しようとする力によって、流体が流体室５０１へと送られて流体噴射開口部２１２から流出してしまう。また、ポンプ２０の駆動を停止してから、実際にポンプ２０の回転が停止するまでの応答差が大きいときにも、同様の流出が起こる。こうした流出は、無駄であるばかりか、術野の視認性を低下させるため、施術性が低下することになる。 Next, the operation and effect of the tube clip 31 will be described.
Since the pump 20 and the fluid chamber 501 are connected by the flexible connection tube 25, the higher the discharge pressure of the pump 20 and the more flexible the connection tube 25, the more the connection tube 25 expands. Therefore, even if the driving of the piezoelectric element 401 and the pump 20 is stopped in order to stop the injection of the injection unit 100, the fluid is sent to the fluid chamber 501 by the force that the connection tube 25 tries to restore (contract). As a result, it flows out of the fluid ejection opening 212. A similar outflow also occurs when there is a large difference in response from when the drive of the pump 20 is stopped until the rotation of the pump 20 actually stops. Such outflow is not only useless, but also reduces the visibility of the operative field, thus reducing the surgical performance.

そこで、本実施形態では、接続チューブ２５の流路を閉鎖可能なチューブクリップ３１を設けている。そして、流体噴射を停止するとき、つまり術者からの噴射指令が停止されたときに（ステップＳ３の判定が“No”）、先ずチューブクリップ３１を閉鎖し（ステップＳ７、Ｓ８）、次にポンプ２０及び圧電素子４０１の駆動を停止する（ステップＳ５、Ｓ６）。
これにより、流体が噴射ユニット１００に送られて流出してしまうことを防止することができる。 Therefore, in the present embodiment, a tube clip 31 that can close the flow path of the connection tube 25 is provided. When the fluid injection is stopped, that is, when the injection command from the operator is stopped (the determination in step S3 is “No”), the tube clip 31 is first closed (steps S7 and S8), and then the pump 20 and the driving of the piezoelectric element 401 are stopped (steps S5 and S6).
Thereby, it can prevent that the fluid is sent to the injection unit 100 and flows out.

チューブクリップ３１は、接続チューブ２５を外側から押圧するだけの構造なので、流路を殺菌又は滅菌する処理が容易になる。すなわち、開閉バルブのようなアクチュエータを接続チューブ２５上に設ける構造では、接続チューブ２５の流路のみならず開閉バルブをも殺菌又は滅菌しなければならず、処理工数が増加してしまう。
また、チューブクリップ３１は、噴射ユニット１００から設定範囲内の近距離位置に設けられる。これにより、チューブクリップ３１よりも下流側の接続チューブ２５の膨張に起因して噴射ユニット１００に送られる流量を抑制することができる。
そして、再び流体噴射を行うとき、つまり術者からの噴射指令が入力されたときに（ステップＳ３の判定が“Yes”）、先ずチューブクリップ３１を開放し（ステップＳ１０、Ｓ１１）、次にポンプ２０及び圧電素子４０１を再駆動する（ステップＳ１２、Ｓ１３）。 Since the tube clip 31 has a structure in which the connection tube 25 is simply pressed from the outside, the process of sterilizing or sterilizing the flow path is facilitated. That is, in a structure in which an actuator such as an opening / closing valve is provided on the connection tube 25, not only the flow path of the connection tube 25 but also the opening / closing valve must be sterilized or sterilized, which increases the number of processing steps.
Further, the tube clip 31 is provided at a short distance position within the set range from the injection unit 100. Thereby, the flow volume sent to the injection unit 100 resulting from expansion | swelling of the connection tube 25 downstream from the tube clip 31 can be suppressed.
When fluid injection is performed again, that is, when an injection command is input from the operator (the determination in step S3 is “Yes”), the tube clip 31 is first opened (steps S10 and S11), and then the pump 20 and the piezoelectric element 401 are driven again (steps S12 and S13).

接続チューブ２５は、柔軟性を有するため、チューブクリップ３１を開放する、つまり外力を取り去ると、形状が回復して再び流路が開放されるので、ポンプ２０の駆動に応じて噴射ユニット１００に流体が供給されると共に、圧電素子４０１の駆動に応じて流体噴射開口部２１２から流体が噴射される。
一方、ポンプ２０の主電源を投入してから、噴射指令が入力されるまでの間は、最初の噴射指令の入力に備えて、チューブクリップ３１を開放しておく。チューブクリップ３１は、電磁石３５が非励磁のときに、接続チューブ２５の流路が開放されるノーマルオープン構造になっているので、最初の噴射指令が入力されるまでの間は、そのまま待機する。これにより、噴射指令が入力されたときには（ステップＳ３の判定が“Yes”）、既にチューブクリップ３１が開放されているので（ステップＳ１０の判定が“Yes”）、直ぐにポンプ２０及び圧電素子４０１の駆動に移行することができる。 Since the connection tube 25 has flexibility, when the tube clip 31 is opened, that is, when the external force is removed, the shape is recovered and the flow path is opened again, so that the fluid is supplied to the injection unit 100 according to the driving of the pump 20. Is supplied and fluid is ejected from the fluid ejection opening 212 in accordance with the driving of the piezoelectric element 401.
On the other hand, the tube clip 31 is opened in preparation for the input of the first injection command after the main power supply of the pump 20 is turned on until the injection command is input. Since the tube clip 31 has a normally open structure in which the flow path of the connection tube 25 is opened when the electromagnet 35 is de-energized, the tube clip 31 stands by until the first injection command is input. Thereby, when the injection command is input (determination in step S3 is “Yes”), since the tube clip 31 has already been opened (determination in step S10 is “Yes”), the pump 20 and the piezoelectric element 401 are immediately turned on. It is possible to shift to driving.

（変形例）
なお、本実施形態では、電磁石３５が非励磁のときに、接続チューブ２５の流路が開放されるノーマルオープン構造について説明したが、これに限定されるものではなく、電磁石３５を励磁したときに、接続チューブ２５の流路が開放されるノーマルクローズ構造を採用してもよい。
また、本実施形態では、電磁石３５の励磁によって金属棒３４を吸引することで、接続チューブ２５を押圧しているが、これに限定されるものではなく、図６に示すように、偏心カム４１を回転させることで、接続チューブ２５を押圧してもよい。さらに、図７に示すように、ソレノイドコイル４２の励磁によって、プランジャ４３を接続チューブ２５に対して進退させることで、接続チューブ２５を押圧してもよい。
また、本実施形態では、流体を脈動状態で高速噴射する噴射ユニット１００について説明したが、これに限定されるものではなく、流体を連続して高速噴射するものであってもよい。 (Modification)
In the present embodiment, the normal open structure in which the flow path of the connection tube 25 is opened when the electromagnet 35 is de-energized is not limited to this, but when the electromagnet 35 is excited. A normally closed structure in which the flow path of the connection tube 25 is opened may be employed.
Further, in the present embodiment, the connection tube 25 is pressed by attracting the metal rod 34 by the excitation of the electromagnet 35. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. The connecting tube 25 may be pressed by rotating. Further, as shown in FIG. 7, the connection tube 25 may be pressed by advancing and retracting the plunger 43 with respect to the connection tube 25 by excitation of the solenoid coil 42.
Moreover, although this embodiment demonstrated the injection unit 100 which injects the fluid at high speed in a pulsating state, it is not limited to this, You may inject the fluid continuously at high speed.

流体噴射装置１の全体構成である。1 is an overall configuration of a fluid ejecting apparatus 1. 噴射ユニット１００の概略構成である。2 is a schematic configuration of an injection unit 100. 上ケース５００の接合面である。It is a joint surface of the upper case 500. チューブクリップ３１の概略構成である。3 is a schematic configuration of a tube clip 31. 駆動制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a drive control process. チューブクリップ３１の変形例である。It is a modification of the tube clip 31. FIG. チューブクリップ３１の変形例である。It is a modification of the tube clip 31. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１…流体噴射装置、１０…流体容器、１５…接続チューブ、２５…接続チューブ、２０…ポンプ、３０…コントローラ、３１…チューブクリップ、３２…枠体、３３…コイルばね、３４…金属棒、３５…電磁石、３６…案内溝、４１…偏心カム、４２…ソレノイドコイル、４３…プランジャ、１００…噴射ユニット、２００…接続流路管、２０１…接続流路、２１１…ノズル、２１２…流体噴射開口部、４０１…圧電素子、５０１…流体室、５０３…入口流路、５１１…出口流路   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fluid injection apparatus, 10 ... Fluid container, 15 ... Connection tube, 25 ... Connection tube, 20 ... Pump, 30 ... Controller, 31 ... Tube clip, 32 ... Frame, 33 ... Coil spring, 34 ... Metal rod, 35 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Electromagnet, 36 ... Guide groove, 41 ... Eccentric cam, 42 ... Solenoid coil, 43 ... Plunger, 100 ... Injection unit, 200 ... Connection channel pipe, 201 ... Connection channel, 211 ... Nozzle, 212 ... Fluid injection opening , 401 ... Piezoelectric element, 501 ... Fluid chamber, 503 ... Inlet channel, 511 ... Outlet channel

Claims (7)

流体を供給する供給手段と、
前記供給手段から供給された流体を噴射する噴射ユニットと、
前記供給手段から前記噴射ユニットへの流体供給経路を形成するチューブと、
駆動信号に応じて前記チューブの流路を閉鎖可能な閉鎖手段と、を備えることを特徴とする流体噴射装置。 Supply means for supplying fluid;
An ejection unit that ejects the fluid supplied from the supply means;
A tube forming a fluid supply path from the supply means to the ejection unit;
And a closing means capable of closing the flow path of the tube in response to a drive signal. 前記噴射ユニットは、前記チューブに連通され容積を変更可能な流体室と、前記流体室の容積変更に伴って脈動状態とされた流体を噴射する噴射口と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の流体噴射装置。   The said injection unit is provided with the fluid chamber which is connected to the said tube, and can change the volume, and the injection port which injects the fluid made into the pulsation state with the volume change of the said fluid chamber. 2. The fluid ejecting apparatus according to 1. 前記閉鎖手段は、前記チューブを外側から押圧することで前記チューブの流路を閉鎖することを特徴とする請求項１又は２に記載の流体噴射装置。   The fluid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the closing unit closes a flow path of the tube by pressing the tube from outside. 前記閉鎖手段は、前記噴射ユニットから設定範囲内の近距離位置に設けられることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の流体噴射装置。   The fluid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the closing unit is provided at a short distance position within a set range from the ejecting unit. 前記噴射ユニットの噴射を停止するときに、前記閉鎖手段に駆動信号を入力して前記チューブの流路を閉鎖する制御手段を備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の流体噴射装置。   5. The apparatus according to claim 1, further comprising a control unit configured to input a drive signal to the closing unit and close the flow path of the tube when the injection of the injection unit is stopped. Fluid ejection device. 流体を供給する供給手段と、前記供給手段から供給された流体を噴射する噴射ユニットと、前記供給手段から前記噴射ユニットへの流体供給経路を形成するチューブと、を備えた流体噴射装置によって流体を噴射する流体噴射工程と、
前記流体噴射工程で前記噴射ユニットの噴射を停止するときに、前記チューブの流路を閉鎖する流路閉鎖工程と、を含むことを特徴とする流体噴射装置の制御方法。 Fluid is supplied by a fluid ejecting apparatus comprising: a supply means for supplying fluid; an ejection unit that ejects the fluid supplied from the supply means; and a tube that forms a fluid supply path from the supply means to the ejection unit. A fluid ejection step for ejecting;
And a flow path closing step of closing the flow path of the tube when the ejection of the ejection unit is stopped in the fluid ejection process. 流体を供給する供給手段と、
前記供給手段から供給された流体を噴射する噴射ユニットと、
前記供給手段から前記噴射ユニットへの流体供給経路を形成するチューブと、
駆動信号に応じて前記チューブの流路を閉鎖可能な閉鎖手段と、を備えることを特徴とする手術装置。 Supply means for supplying fluid;
An ejection unit that ejects the fluid supplied from the supply means;
A tube forming a fluid supply path from the supply means to the ejection unit;
And a closing means capable of closing the flow path of the tube according to a drive signal.

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