液体噴射装置及び医療機器
【課題】切断の深さを制御することが容易になる液体噴射装置及び医療機器を提供する。
【解決手段】液体噴射装置は、容積が変更可能な液体室３０と、液体室３０に連通する入口流路３０Ａ及び出口流路３０Ｂと、液体室３０の容積を変更する容積変更部４２と、液体噴射開口部２８を備え、液体を噴射する液体噴射管１６と、気体を冷却する冷却部９０と、液体噴射管１６の外周に配設され、気体噴射開口部３６を備え、冷却部９０によって冷却された冷却気体を噴射する気体噴射管１８と、を有し、液体噴射管１６は、気体噴射管１８から噴射される冷却気体の噴射方向を誘導する誘導面が形成されている。
【解決手段】液体噴射装置は、容積が変更可能な液体室３０と、液体室３０に連通する入口流路３０Ａ及び出口流路３０Ｂと、液体室３０の容積を変更する容積変更部４２と、液体噴射開口部２８を備え、液体を噴射する液体噴射管１６と、気体を冷却する冷却部９０と、液体噴射管１６の外周に配設され、気体噴射開口部３６を備え、冷却部９０によって冷却された冷却気体を噴射する気体噴射管１８と、を有し、液体噴射管１６は、気体噴射管１８から噴射される冷却気体の噴射方向を誘導する誘導面が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射装置及び医療機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年では、手術の際に水や生理食塩水などの液体を加圧して患部組織部位に噴きつけることにより、液体の圧力によって患部組織部位を切除する手術手法が開発されている。こうした手術に用いる液体噴射装置では、ノズルの先端に設けられた噴射口から液体が噴射されるようになっており、操作者はノズルの噴射口を患部組織部位に向けて液体を噴射させることで、患部組織部位を切除することが可能である。
【０００３】
また、加圧水を噴射することによって患部組織部位を切除するウォータージェット手術装置において、加圧水とともに噴射される加圧気体は、患部組織部位に当たった加圧水を除去し、加圧水が発砲状態で患部組織部位に溜まることを防止し、その結果、加圧水を有効に患部組織部位に作用させることが可能なウォータージェット手術装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、加圧気体は加圧水の周囲を取り巻く状態で噴射されるので、加圧水の水圧が低い場合には、加圧水の噴射方向が、加圧気体に影響され易くなり、切除箇所にズレが生じる虞があった。また、加圧水がパルス状に噴射される場合には、とりわけ大きな影響を受け易く、切除箇所にズレが生じる虞があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］容積が変更可能な液体室と、前記液体室に連通する入口流路及び出口流路と、前記液体室の容積を変更する容積変更部と、液体噴射開口部を備え、液体を噴射する液体噴射管と、気体を冷却する冷却部と、前記液体噴射管の外周に配設され、気体噴射開口部を備え、前記冷却部によって冷却された冷却気体を噴射する気体噴射管と、を有し、前記液体噴射管は、前記気体噴射管から噴射される前記冷却気体の噴射方向を誘導する誘導面が形成されていることを特徴とする液体噴射装置。
【０００８】
これにより、患部組織部位が冷却された冷却気体で冷却されることで、部位ごとに異なる強度差を均一に近づけることができるので、切除可能な応力（切断力）が、ほぼ均一になり、切断の深さを制御するのが容易になる。また、患部組織部位が冷却されることで、切断に伴う血などの体液の発生が極めて少なくなり、患部組織部位を見易くできる。さらに、患部組織部位が冷却されることで、患部組織部位の弾力性が弱まり切除箇所を深く切ることができるため、切断に使用する液体を少なくすることができる。
【０００９】
［適用例２］上記液体噴射装置であって、前記液体噴射開口部と、該液体噴射開口部から液体が噴射される噴射対象との距離に応じて、前記冷却気体の噴射方向を調整する気体噴射調整部を有することを特徴とする液体噴射装置。
【００１０】
これによれば、冷却された冷却気体の広がりを調節することができるので、冷却された冷却気体が切除箇所に当たる位置の領域に合わせることができる。さらに、気体噴射開口部と切除箇所との間の距離が長くなることで冷却された冷却気体の風圧の減衰が大きくなっても、冷却された冷却気体の噴射量を増やすことで、切除箇所に到達する風圧の低下を抑えることができる。
【００１１】
［適用例３］上記液体噴射装置であって、前記液体噴射管の外径は、先端に向かって広がる形状であり、前記冷却気体は、前記液体噴射開口部の外壁に沿って誘導されることを特徴とする液体噴射装置。
【００１２】
これによれば、冷却された冷却気体を液体噴射開口部の外壁に沿って切除箇所へ導き、切除能力を向上させることを可能とする。
【００１３】
［適用例４］上記液体噴射装置であって、前記液体噴射開口部から液体が噴射される噴射対象の温度を測定する温度測定機構を、さらに備えることを特徴とする液体噴射装置。
【００１４】
これによれば、切除箇所の切断力（切断応力）は切除箇所の温度と相関があるため、液体が接触する箇所の表面温度を把握し、切除することができるかを、液体噴射前に確認することができ、かつ、切除箇所の温度に応じて液体噴射の強弱や冷却部の冷却温度をコントロールすることができる。
【００１５】
また、切除箇所の温度に応じた噴射の強弱を自動的に制御することにより、液体噴射装置の操作者が、切除箇所の温度に基づいた切断力を算出して液体噴射の強弱をコントロールしたり、切除箇所が切除される最適な温度範囲になるように冷却したりするため、液体噴射装置の操作が容易になり、かつ、意図しない深さまで切断することを防止するため、安全性が高い医療機器を提供することができる。
【００１６】
［適用例５］上記液体噴射装置であって、前記気体噴射開口部に前記冷却部を備えることを特徴とする液体噴射装置。
【００１７】
これによれば、液体噴射開口部から噴射される液体が気体噴射開口部から噴射される冷却気体の影響を受け難いため、切除箇所に対するズレが生じる虞が少なく、切除能力を維持できる。
【００１８】
［適用例６］上記液体噴射装置であって、さらに、前記気体噴射管の外周に吸引管を備えることを特徴とする液体噴射装置。
【００１９】
これにより、切除に伴う切除組織片が外側へ飛び散ることを抑えることができる。
【００２０】
［適用例７］上記液体噴射装置であって、前記液体噴射管の前記冷却気体と接触する箇所は、熱伝導性が１Ｗ／ｍＫより低い素材で形成されていることを特徴とする液体噴射装置。
【００２１】
これにより、液体噴射管の冷却気体が接する箇所は冷却されにくいため、液体が冷却されにくく、液体の粘度も冷却気体の影響を受けないため、所望の液体噴射ができ、かつ、液体噴射開口部の少なくとも先端は、生体適合性を有する素材で形成されているため、液体噴射開口部が生体に触れても、生体のアレルギー反応を引き起こさないため、生体の安全性が高い。
【００２２】
［適用例８］上記液体噴射装置であって、前記吸引管は、熱伝導性が１Ｗ／ｍＫより低い素材で形成されていることを特徴とする液体噴射装置。
【００２３】
これにより、吸引管が冷却気体により冷却されることを低減するため、冷却気体の温度が吸引管と熱交換されにくくなり、冷却気体の温度上昇を防止し、さらに、吸引管が生体や液体噴射装置の取扱い者が意図しない接触をしたときの冷却に起因する事故を防止できる。
【００２４】
［適用例９］上記液体噴射装置を用いたことを特徴とする医療機器。
【００２５】
これにより、切除可能な応力（切断力）が、ほぼ均一になり、切断の深さを制御するのが容易となり、患部組織部位が冷却されることで、切断に伴う血などの体液の発生が極めて少なくなり、安全性が高い医療機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１の実施形態に係る液体噴射装置を示す概略図。
【図２】第１の実施形態に係る液体噴射装置の噴射部位と患部組織部位とを示す断面図。
【図３】第１の実施形態に係る液体噴射装置による患部組織部位の切除過程を解説した断面図。
【図４】第１の実施形態に係る液体噴射装置による冷却気体が切除箇所に当たる領域を解説した断面図。
【図５】第２の実施形態に係る液体噴射装置を示す概略図。
【図６】第２の実施形態に係る液体噴射装置を示す断面図。
【図７】第３の実施形態に係る医療用の液体噴射装置を模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明で参照する図は、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。
【００２８】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る液体噴射装置を示す概略図である。本実施形態では、液体を噴射することにより生体組織を切除又は切開する医療用のウォータージェットメスとしての液体噴射装置について説明する。本実施形態に係る液体噴射装置２は、図１に示すように、生理食塩水や薬液などの液体が収容される液体容器１０と、液体容器１０から液体を吸い上げる液体供給ポンプ１２と、液体供給ポンプ１２から供給される液体を脈流（以降、パルス流と表すことがある）に変換させる脈流発生部１４と、脈流発生部１４に連通する液体噴射管１６と、脈流発生部１４に突設される気体噴射管１８と、気体噴射ポンプ２０と、液体噴射装置２の動作を制御する駆動回路ユニット２２と、から構成されている。なお、本実施形態では、液体容器１０から液体を吸い上げる液体供給ポンプ１２を記載したが、液体容器１０が加圧した容器や液体容器１０の自然流下により供給する場合は、液体供給ポンプ１２は省略することができる。
【００２９】
脈流発生部１４と液体供給ポンプ１２と液体容器１０とは第１接続チューブ２４Ａ及び第２接続チューブ２４Ｂによって接続されている。また、気体噴射管１８と気体噴射ポンプ２０とは気体搬送チューブ２６によって接続されている。
【００３０】
なお、脈流発生部１４としては、圧電素子を用いたピエゾ方式や、バブルジェット（登録商標）方式等、液体を脈流に変換してパルス状に噴射させることが可能な方式であれば適合可能であるが、以下に説明する脈流発生部１４はピエゾ方式を例示して説明する。
【００３１】
脈流発生部１４は、容積が変更可能な液体室３０と、液体室３０に連通する入口流路３０Ａ及び出口流路３０Ｂと、駆動信号の供給に応じて液体室３０の容積を変更する容積変更部としての圧電素子４２とダイアフラム４４と、を備えている。
【００３２】
液体噴射管１６は、脈流発生部１４の内部に形成される液体室３０に連通する液体噴射流路３２を有し、先端部には流路が縮小された（図示せず）液体噴射開口部２８が開口されている。液体噴射管１６は、出口流路の液体室３０に連通する端部とは異なる端部に連通する液体噴射開口部２８を備える。液体噴射管１６は、気体噴射管１８に内挿されている。そして、液体噴射管１６は、液体噴射開口部２８と気体噴射管１８とは同心となるように配設されているが、同心に限定されるものではない。
【００３３】
気体噴射管１８は、液体噴射管１６の外周に配設されて二重管構造となるように配設されている。気体噴射管１８の内周面と液体噴射管１６の外周面との間に形成される隙間が気体噴射流路３４であり、気体噴射流路３４の液体噴射開口部２８側の端部に気体噴射開口部３６が配設されている。
【００３４】
気体噴射開口部３６から噴射される冷却気体Ｃは、液体噴射開口部２８の外壁に沿って噴射されている。気体噴射開口部３６は、液体噴射開口部２８から噴射される液体と、気体噴射開口部３６から噴射される円錐面形状の冷却気体Ｃとは、噴射時にぶつかり合わないように先端に向かって広がる形状で形成されている。これにより、液体噴射開口部２８から噴射される液体が気体噴射開口部３６から噴射される冷却気体Ｃの影響を受け難いため、切除箇所Ｐ（図２参照）に対するズレが生じる虞が少なく、切除能力を維持できる。なお、液体噴射管１６は、液体噴射時において変形又は振動しない程度の剛性を有し、気体噴射管１８は気体噴射時に変形又は振動しない程度の剛性を有することが望ましい。
【００３５】
液体噴射装置２が液体を噴射する動作、あるいは冷却気体Ｃを噴射する動作は、駆動回路ユニット２２によって制御されている。本実施形態の駆動回路ユニット２２には、液体を噴射する動作を制御する液体噴射制御部３８と、噴射する冷却気体Ｃの温度及び動作を制御する噴射温度制御部４０と、が設けられており、液体噴射制御部３８は、液体供給ポンプ１２と脈流発生部１４とに接続され、噴射温度制御部４０は、気体噴射ポンプ２０及び冷却部９０に接続されている。液体噴射制御部３８は、液体供給ポンプ１２を制御して脈流発生部１４に供給する液体の量を変化させ、かつ、脈流発生部１４を制御して脈流発生部１４が液体を噴射する条件を変化させている。液体噴射制御部３８は、液体室３０の容積を縮小するように圧電素子４２を駆動する駆動信号を圧電素子４２に供給し、供給後に液体室３０の容積を拡大するように圧電素子４２を駆動する駆動信号を圧電素子４２に供給する。液体噴射制御部３８は、液体供給ポンプ１２の駆動の開始及び停止を制御する。また、液体噴射制御部３８は、液体供給ポンプ１２が脈流発生部１４に供給する液体の圧力を制御する。液体噴射制御部３８は、脈流発生部１４による液体の噴射を制御する。具体的には、液体噴射制御部３８は、脈流発生部１４の圧電素子４２に印加する電圧を制御する。
【００３６】
噴射温度制御部４０は、冷却部９０を制御して、気体噴射ポンプ２０により噴射される冷却気体Ｃの温度の調整を行い、冷却部９０で冷却される冷却気体Ｃの供給量を増減あるいは供給を停止する。
【００３７】
また、噴射温度制御部４０が制御する冷却気体Ｃの温度は、患部組織部位を凍結する温度でもよい。患部組織部位を凍結させれば、患部組織部位はより非弾性の性質となり、患部組織部位によって、液体噴射制御を変更することが少なくすることができるため、液体噴射装置２の使用者の負担を低減する。
【００３８】
なお、冷却部９０で冷却される冷却気体Ｃは、例えば、窒素ガス（窒素）、炭酸ガス（二酸化炭素）を用いることにより、患部組織部位や液体噴射装置２の使用者には無害であり、また、冷却気体Ｃにより患部組織部位を冷却させることにより、患部組織部位を不活性化することができる。
【００３９】
気体噴射流路３４は、脈流発生部１４に配管される冷却配管部９２を備えている。これにより、脈流発生部１４を冷却部９０で冷却される冷却気体Ｃにより冷却することができる。また、脈流発生部１４を冷却することにより、噴射される液体の温度上昇を抑制できる。
【００４０】
次に、このように構成された液体噴射装置２における液体の流動を簡単に説明する。液体容器１０に収容された液体は、液体供給ポンプ１２によって吸引され、一定の圧力で第２接続チューブ２４Ｂを介して脈流発生部１４に供給される。脈流発生部１４は、圧電素子４２を駆動して液体室３０内において脈流を発生させ、液体噴射流路３２を通って液体噴射開口部２８から液体をパルス状に高速噴射する。
【００４１】
なお、脈流発生部１４が駆動を停止している場合、つまり、液体室３０の容積を変更させないときには、液体供給ポンプ１２から一定の圧力で供給された液体は液体室３０を通って、液体噴射開口部２８から連続流噴射される。
【００４２】
ここで脈流とは、液体の流れる方向が一定で、液体の流量又は流速が周期的又は不定期な変動を伴った液体の流動を意味する。脈流には、液体の流動と停止とを繰り返す間欠流も含むが、液体の流量又は流速が周期的又は不定期な変動をしていればよいため、必ずしも間欠流である必要はない。
【００４３】
同様に、液体をパルス状に噴射するとは、噴射する液体の流量又は移動速度が周期的又は不定期に変動した液体の噴射を意味する。パルス状の噴射の一例として、液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、噴射する液体の流量又は移動速度が周期的又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。
【００４４】
また、液体噴射装置２は温度測定機構８を備えていてもよい。温度測定機構８は、例えば非接触型の温度測定機構であり、液体の噴射対象の温度を測定する。温度測定機構８は、図示しない配線が駆動回路ユニット２２と連結されている。また、温度測定機構８は、図示しない配線が液体噴射制御部３８と連結されている。
【００４５】
温度測定機構８は、例えば非接触型の温度測定機構を備えることにより、温度測定機構が液体の噴射対象や液体に触れることがないため、噴射される液体の噴射の障害にならず、液体の噴射対象を衛生的に保つことができる。
【００４６】
図２は、本実施形態に係る液体噴射装置２の噴射部位と患部組織部位とを示す断面図である。液体噴射装置２の噴射部位を二重管で構成し、その外管を気体噴射管１８、内管を液体噴射管１６としている。液体噴射管１６の先端には液体噴射開口部２８が備えられている。液体噴射装置２は、液体噴射開口部２８から切除箇所Ｐに向けて液体を噴射することで、切除箇所Ｐの切除を行う。液体噴射開口部２８は、例えば、液体噴射管１６の先端に向かって台形状に広がる形状を有していてもよい。これにより、気体噴射開口部３６から噴射される冷却気体Ｃはこの液体噴射開口部２８の外壁に沿って流れるので、液体噴射開口部２８から噴射されるパルス液体の噴射に対して影響を与えることなく、切除箇所Ｐに溜まった排液や切除組織片を除去することができる。
【００４７】
温度測定機構８は、切除箇所Ｐから放射されている赤外線Ｄを受光して表面温度を非接触で測定する。測定結果は、駆動回路ユニット２２及び液体噴射制御部３８に送られる。
【００４８】
切除箇所Ｐの切断力（切断応力）は切除箇所Ｐの特定の温度と相関があり、液体が接触する切除箇所Ｐの表面温度を把握し、切除することができるかを、液体噴射前に確認することができ、かつ、切除箇所Ｐの温度に応じて液体噴射の強弱や冷却部９０の冷却温度をコントロールすることができる。
【００４９】
また、切除箇所Ｐの温度に基づいた切断力を算出して液体噴射の強弱をコントロールするため、液体噴射装置２の操作が容易になり、かつ、切除箇所Ｐが意図しない深さまで切断することを防止するため、安全性が高い医療機器を提供することができる。
【００５０】
また、液体噴射の切断能力から冷却部９０の冷却温度をコントロールすることもできるため、切除箇所Ｐに噴射される液体を向けるだけの操作となり、液体噴射装置２の操作は容易になる。
【００５１】
図３は、本実施形態に係る液体噴射装置２による患部組織部位の切除過程を解説した断面図である。既に説明したように、液体噴射開口部２８の外壁に沿って流れる気体噴射開口部３６から噴射された冷却気体Ｃは、液体噴射開口部２８から噴射されるパルス流の噴射に対して影響を与えることがないため、パルス流は飛行曲がりなどすることなく、患部組織部位の切除箇所Ｐにより確実に到達させることができる。また、切除箇所Ｐの周囲に飛び散った、あるいは溜まった排液や切除組織片を除去することもできる。
【００５２】
さらに、液体噴射開口部２８の外壁に沿って円錐側面（ハの字状）に広がって流れる冷却気体Ｃは、患部組織部位表面を冷却させる。患部組織部位表面を冷却させることで、柔軟性を有する患部組織部位を実質的に硬くすることができるので、パルス流が有するエネルギーが患部組織部位の弾性によって吸収減衰することを軽減できる。また、患部組織部位表面を冷却させることで、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、患部組織部位を切除、破砕するせん断応力を増大させることができる。以上の両作用によって、切除能力を相乗的に向上させることができる。
【００５３】
ここで、冷却気体Ｃが切除箇所Ｐに当たる領域を説明する。
図４は、本実施形態に係る液体噴射装置２による冷却気体Ｃが切除箇所Ｐに当たる領域を解説した断面図である。液体噴射装置２は、液体噴射開口部２８に誘導面としての気体噴射調整部４６を備えていてもよい。気体噴射調整部４６は、液体噴射開口部２８と切除箇所Ｐとの距離に応じて、液体噴射開口部２８の外壁の円錐側面の広がり角度により気体噴射開口部３６から噴射される冷却気体Ｃの噴射方向を調整する。冷却気体Ｃが切除箇所Ｐに当たる位置の間隔を所定の値（Ｌ）になるように、液体噴射開口部２８と切除箇所Ｐとの間の距離（Ｄ）に応じて、液体噴射開口部２８の開き角（θ）が調整される。
【００５４】
ここで、液体噴射開口部２８と切除箇所Ｐとの間の距離（Ｄ）の計測には、超音波センサーや赤外線センサーを用いてもよい。液体噴射開口部２８と切除箇所Ｐとの間の距離が比較的近い距離Ｄ１の場合、図４（Ａ）に示すように、冷却気体Ｃの切除箇所Ｐに当たる位置の間隔Ｌ１とするために、液体噴射開口部２８の外壁の円錐側面の開き角θ１に設定される。
【００５５】
一方、液体噴射開口部２８と切除箇所Ｐとの間の距離（Ｄ）が上記距離Ｄ１より遠い距離Ｄ２となった場合、図４（Ｂ）に示すように、冷却気体Ｃの切除箇所Ｐに当たる位置の間隔Ｌ２を上記間隔Ｌ１と等しくするために、液体噴射開口部２８の外壁の円錐側面の開き角θ２が、θ２＜θ１の関係となるように変更される。
【００５６】
なお、液体噴射開口部２８の外壁の円錐側面の開き角（θ）を変更する機構としては、予めバネ材を用いて、液体噴射開口部２８の外壁の円錐側面が所定の開き角（θ）を有する状態とし、冷却気体Ｃの量を調整して、液体噴射開口部２８の外壁の円錐側面の開き角（θ）を調整する。すなわち、冷却気体Ｃの量が多いほど液体噴射開口部２８の外壁の円錐側面の開き角（θ）が小さくなる方向に動作する。よって、液体噴射開口部２８と切除箇所Ｐとの間の距離（Ｄ）が長くなる（距離Ｄ２）にしたがって、冷却気体Ｃの量を増やすことで、液体噴射開口部２８の外壁の円錐側面の開き角（θ）が小さく（角θ２）なる。
【００５７】
その結果、冷却気体Ｃの広がりが小さくなるので、冷却気体Ｃが切除箇所Ｐに当たる位置の間隔Ｌ２を間隔Ｌ１に合わせることができる。さらに、液体噴射開口部２８と切除箇所Ｐとの間の距離（Ｄ）が長くなった分、冷却気体Ｃの風圧の減衰が大きくなっても、冷却気体Ｃの量を増やしているので、切除箇所Ｐに到達する風圧は低下を抑えることができる。
【００５８】
ここで、液体噴射開口部２８の少なくとも先端部は、生体適合性のある素材で形成されてもよく、液体噴射開口部２８の先端部が生体と接触し生体がアレルギー反応を引き起こすことを防止できる。
【００５９】
また、液体噴射管１６は、少なくとも冷却された冷却気体Ｃと接触する表面を多孔質構造や熱伝導性が１Ｗ／ｍＫより低い素材により形成してもよい。このようにすることにより、液体噴射管１６が断熱材の役割を有し、液体噴射管１６と気体噴射管１８とが冷却された冷却気体Ｃにより冷却されることを低減することができる。したがって、冷却された冷却気体Ｃの温度が液体噴射管１６及び気体噴射管１８と熱交換されにくくなり、冷却された冷却気体Ｃの温度上昇を防止し、さらに、気体噴射管１８が生体や液体噴射装置２の取扱者が意図しない接触をしたときの冷却に起因する事故を防止できる。
【００６０】
本実施形態によれば、患部組織部位が冷却された冷却気体Ｃで冷却されることで、部位ごとに異なる強度差を均一に近づけることができるので、切除可能な応力（切断力）が、ほぼ均一になり、切断の深さを制御するのが容易になる。また、患部組織部位が冷却されることで、血などの体液の発生が少なくなり、患部組織部位を見易くできる。さらに、患部組織部位が冷却されることで、患部組織部位の弾力性が弱まり切除箇所を深く切ることができる。
【００６１】
また、液体噴射管１６を手術に用いたとき、冷却された冷却気体Ｃにより患部組織部位を凍結するまで冷却すれば、切断に伴う患部組織部位の出血は、さらに低減することができ、止血作業を少なくすることができるため、手術時間も短縮することができるため、生体の安全性を高める。
【００６２】
（第２の実施形態）
次に第２の実施形態について説明する。本実施形態の説明においては第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
図５は、本実施形態に係る液体噴射装置を示す概略図である。本実施形態に係る液体噴射装置４は、図５に示すように、脈流発生部１４に突設される吸引管４８と、吸引手段としての吸引ポンプ５０と、吸引された排液や切除組織片を収容する回収容器５２と、をさらに有するように構成されている。吸引管４８と吸引ポンプ５０と回収容器５２とは第３接続チューブ５４によって接続されている。
【００６３】
吸引管４８は、気体噴射管１８の外周に配設され、液体噴射管１６も含めて三重管構造となるように配設されている。吸引管４８の内周面と気体噴射管１８の外周面との間に形成される隙間が吸引流路５６であり、吸引流路５６の液体噴射開口部２８側の端部に吸引開口部５８が配設されている。気体噴射管１８は、吸引管４８に内挿されている。そして、気体噴射管１８は、気体噴射開口部３６と吸引管４８とは同心となるように配設されているが、同心に限定されるものではない。
【００６４】
吸引管４８及び気体噴射管１８は、少なくとも冷却された冷却気体と接触する表面を多孔質構造や熱伝導性が１Ｗ／ｍＫより低い素材により形成してもよい。熱伝導性が１Ｗ／ｍＫより低い素材としては、例えばシリコンが該当する。このようにすることで、吸引管４８及び気体噴射管１８が断熱材の役割を有し、吸引管４８及び気体噴射管１８が冷却された冷却気体Ｃにより冷却されることを低減することができる。したがって、冷却された冷却気体Ｃの温度が吸引管４８及び気体噴射管１８と熱交換されにくくなり、冷却された冷却気体Ｃの温度上昇を防止し、さらに、吸引管４８が生体や液体噴射装置４の取扱い者が意図しない接触をしたときの冷却に起因する事故を防止できる。
【００６５】
液体噴射装置４が液体を吸引する動作は、駆動回路ユニット２２によって制御されている。本実施形態の駆動回路ユニット２２には、図５に示すように、液体を吸引する動作を制御する吸引制御部６０が設けられており、吸引制御部６０は吸引ポンプ５０に接続されている。吸引制御部６０は、吸引ポンプ５０の駆動の開始及び停止を制御する。
【００６６】
次に、吸引について説明する。液体噴射開口部２８から噴射された液体は、切除箇所Ｐにおいて排液として滞留する。また、患部には切除組織片が存在する。これら排液や切除組織片は、吸引ポンプ５０によって吸引開口部５８から吸引され、吸引流路５６及び第３接続チューブ５４を通って回収容器５２に収容される。吸引ポンプ５０の駆動は、脈流発生部１４の駆動に連動させてもよく、定期的に間欠駆動させても、必要性が生じたときに駆動してもよい。
【００６７】
図６は、本実施形態に係る液体噴射装置４を示す断面図である。液体噴射装置４は、噴射部位を三重管で構成し、その外管を吸引管４８、中管を気体噴射管１８、及び内管を液体噴射管１６とすることにより、液体によって飛ばされる排液や切除組織片を、吸引管４８によって回収することができるので、外側へ飛び散ることを抑えることが可能となる。
【００６８】
また、気体噴射管１８からの単位時間当たりの噴射体積を、単位時間当たりの吸引体積よりも大きく設定することにより、吸引開口部５８に切除箇所Ｐが強く吸い付けられて、切除箇所Ｐを傷つけることを回避することができる。
【００６９】
さらに、吸引している期間中、気体噴射管１８から冷却気体Ｃを送らない状態であっても、大気と連通させることによって、吸引による切除箇所Ｐの吸い付けを防止することができる。
【００７０】
また、本実施形態では、図１では気体噴射ポンプ２０と脈流発生部１４との間に備えていた冷却部９０を、気体噴射開口部３６に冷却部９０を備え、図示しない配線が駆動回路ユニット２２と連結されている。
【００７１】
冷却部９０はメッシュ状であって、気体と接触することで気体を冷却するが、気体噴射開口部３６に備えているため、冷却された冷却気体Ｃの液体噴射管１６及び気体噴射管１８と接触する箇所が少ないため、熱効率が高く冷却に伴う消費電力の低減を図ることができる。
【００７２】
また、液体噴射管１６を、その外周に配した気体噴射管１８よりも前方に突き出すことにより、冷却気体Ｃを液体噴射管１６に沿って患部へ導き、切除能力を向上させることを可能とする。
【００７３】
本実施形態によれば、液体によって飛ばされる排液や切除組織片が外側へ飛び散ることを抑え、かつ、気体噴射開口部３６から噴射される冷却気体Ｃの単位時間当たりの気体噴射体積を、吸引開口部５８で吸引される気体の単位時間当たりの吸引体積よりも大きくすることで、吸引開口部５８の患部組織部位への吸い付きを防止することができる。
【００７４】
（第３の実施形態）
次に第３の実施形態について説明する。本実施形態の説明においては第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
図７は、本実施形態に係る医療用の液体噴射装置を模式的に示す断面図である。本実施形態に係る液体噴射装置６は、図７（Ａ）に示すように、血栓破砕用として用いられるものであり、水若しくは生理的食塩水からなる液体が充填される空間Ａを有する空間形成体としてのカテーテル８２と、空間Ａ内から外部に向かって延びる石英系の光ファイバー８４と、この光ファイバー８４にパルス光としてのホルミウムヤグレーザー（波長２．１μｍ）（以下、単に、「パルスレーザー」と称する）を供給する脈流発生部としての公知のレーザー発振器８６とを備えている。
【００７５】
カテーテル８２は、塩化ビニルやＰＣＢ（ポリクロロビフェニル）等の公知のカテーテル材料によってチューブ状に形成されており、その図中左端側に位置する先端側は、空間Ａを外側に向かって開放する液体噴射開口部２８となっている。
【００７６】
光ファイバー８４の先端側（図中左端側）は、パルスレーザーの照射部８４Ａとなっており、この照射部８４Ａは、液体噴射開口部２８よりも内側となる空間Ａ内に位置している。したがって、パルスレーザーが照射されると、図７（Ｂ）に模式的に示すように、照射部８４Ａ近傍の液体の部分８８が、パルスレーザーのエネルギーによって膨張されることになり、これによって、空間Ａの内圧が上昇し、当該内圧の上昇により液体が液体ジェット（噴流）Ｊとなって液体噴射開口部２８から外部に噴射されるようになっている。この際、カテーテル８２の空間Ａ内には、液体供給ポンプ１２から液体が略連続的若しくはパルスレーザーの照射に同期して供給され、パルスレーザーの照射直前には、常に液体が空間Ａに満たされるようになっている。
【００７７】
本実施形態によれば、レーザー発振器８６からのパルスレーザーの照射により、高い温度の液体が噴射されるが、噴射対象となる箇所を冷却するため、噴射対象となる箇所が噴射液体の熱影響を受けにくい。よって、例えば生体手術の場合では、噴射液体による噴射対象となる箇所の火傷を防止することができる。
【００７８】
（変形例１）
液体噴射装置に気体を冷却する冷却部を有することなく、冷却効果を有するガスが充填されたガス容器を気体噴射管と連通してもよい。
【００７９】
これによれば、液体噴射装置に冷却部を有することがないため、液体噴射装置の消費電力量を図ることができる。
【符号の説明】
【００８０】
２，４，６…液体噴射装置 ８…温度測定機構 １０…液体容器 １２…液体供給ポンプ １４…脈流発生部 １６…液体噴射管 １８…気体噴射管 ２０…気体噴射ポンプ ２２…駆動回路ユニット ２４Ａ…第１接続チューブ ２４Ｂ…第２接続チューブ ２６…気体搬送チューブ ２８…液体噴射開口部 ３０…液体室 ３０Ａ…入口流路 ３０Ｂ…出口流路 ３２…液体噴射流路 ３４…気体噴射流路 ３６…気体噴射開口部 ３８…液体噴射制御部 ４０…噴射温度制御部 ４２…圧電素子（容積変更部） ４４…ダイアフラム ４６…気体噴射調整部（誘導面） ４８…吸引管 ５０…吸引ポンプ ５２…回収容器 ５４…第３接続チューブ ５６…吸引流路 ５８…吸引開口部 ６０…吸引制御部 ８２…カテーテル ８４…光ファイバー ８４Ａ…照射部 ８６…レーザー発振器（脈流発生部） ８８…部分 ９０…冷却部 ９２…冷却配管部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射装置及び医療機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年では、手術の際に水や生理食塩水などの液体を加圧して患部組織部位に噴きつけることにより、液体の圧力によって患部組織部位を切除する手術手法が開発されている。こうした手術に用いる液体噴射装置では、ノズルの先端に設けられた噴射口から液体が噴射されるようになっており、操作者はノズルの噴射口を患部組織部位に向けて液体を噴射させることで、患部組織部位を切除することが可能である。
【０００３】
また、加圧水を噴射することによって患部組織部位を切除するウォータージェット手術装置において、加圧水とともに噴射される加圧気体は、患部組織部位に当たった加圧水を除去し、加圧水が発砲状態で患部組織部位に溜まることを防止し、その結果、加圧水を有効に患部組織部位に作用させることが可能なウォータージェット手術装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、加圧気体は加圧水の周囲を取り巻く状態で噴射されるので、加圧水の水圧が低い場合には、加圧水の噴射方向が、加圧気体に影響され易くなり、切除箇所にズレが生じる虞があった。また、加圧水がパルス状に噴射される場合には、とりわけ大きな影響を受け易く、切除箇所にズレが生じる虞があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］容積が変更可能な液体室と、前記液体室に連通する入口流路及び出口流路と、前記液体室の容積を変更する容積変更部と、液体噴射開口部を備え、液体を噴射する液体噴射管と、気体を冷却する冷却部と、前記液体噴射管の外周に配設され、気体噴射開口部を備え、前記冷却部によって冷却された冷却気体を噴射する気体噴射管と、を有し、前記液体噴射管は、前記気体噴射管から噴射される前記冷却気体の噴射方向を誘導する誘導面が形成されていることを特徴とする液体噴射装置。
【０００８】
これにより、患部組織部位が冷却された冷却気体で冷却されることで、部位ごとに異なる強度差を均一に近づけることができるので、切除可能な応力（切断力）が、ほぼ均一になり、切断の深さを制御するのが容易になる。また、患部組織部位が冷却されることで、切断に伴う血などの体液の発生が極めて少なくなり、患部組織部位を見易くできる。さらに、患部組織部位が冷却されることで、患部組織部位の弾力性が弱まり切除箇所を深く切ることができるため、切断に使用する液体を少なくすることができる。
【０００９】
［適用例２］上記液体噴射装置であって、前記液体噴射開口部と、該液体噴射開口部から液体が噴射される噴射対象との距離に応じて、前記冷却気体の噴射方向を調整する気体噴射調整部を有することを特徴とする液体噴射装置。
【００１０】
これによれば、冷却された冷却気体の広がりを調節することができるので、冷却された冷却気体が切除箇所に当たる位置の領域に合わせることができる。さらに、気体噴射開口部と切除箇所との間の距離が長くなることで冷却された冷却気体の風圧の減衰が大きくなっても、冷却された冷却気体の噴射量を増やすことで、切除箇所に到達する風圧の低下を抑えることができる。
【００１１】
［適用例３］上記液体噴射装置であって、前記液体噴射管の外径は、先端に向かって広がる形状であり、前記冷却気体は、前記液体噴射開口部の外壁に沿って誘導されることを特徴とする液体噴射装置。
【００１２】
これによれば、冷却された冷却気体を液体噴射開口部の外壁に沿って切除箇所へ導き、切除能力を向上させることを可能とする。
【００１３】
［適用例４］上記液体噴射装置であって、前記液体噴射開口部から液体が噴射される噴射対象の温度を測定する温度測定機構を、さらに備えることを特徴とする液体噴射装置。
【００１４】
これによれば、切除箇所の切断力（切断応力）は切除箇所の温度と相関があるため、液体が接触する箇所の表面温度を把握し、切除することができるかを、液体噴射前に確認することができ、かつ、切除箇所の温度に応じて液体噴射の強弱や冷却部の冷却温度をコントロールすることができる。
【００１５】
また、切除箇所の温度に応じた噴射の強弱を自動的に制御することにより、液体噴射装置の操作者が、切除箇所の温度に基づいた切断力を算出して液体噴射の強弱をコントロールしたり、切除箇所が切除される最適な温度範囲になるように冷却したりするため、液体噴射装置の操作が容易になり、かつ、意図しない深さまで切断することを防止するため、安全性が高い医療機器を提供することができる。
【００１６】
［適用例５］上記液体噴射装置であって、前記気体噴射開口部に前記冷却部を備えることを特徴とする液体噴射装置。
【００１７】
これによれば、液体噴射開口部から噴射される液体が気体噴射開口部から噴射される冷却気体の影響を受け難いため、切除箇所に対するズレが生じる虞が少なく、切除能力を維持できる。
【００１８】
［適用例６］上記液体噴射装置であって、さらに、前記気体噴射管の外周に吸引管を備えることを特徴とする液体噴射装置。
【００１９】
これにより、切除に伴う切除組織片が外側へ飛び散ることを抑えることができる。
【００２０】
［適用例７］上記液体噴射装置であって、前記液体噴射管の前記冷却気体と接触する箇所は、熱伝導性が１Ｗ／ｍＫより低い素材で形成されていることを特徴とする液体噴射装置。
【００２１】
これにより、液体噴射管の冷却気体が接する箇所は冷却されにくいため、液体が冷却されにくく、液体の粘度も冷却気体の影響を受けないため、所望の液体噴射ができ、かつ、液体噴射開口部の少なくとも先端は、生体適合性を有する素材で形成されているため、液体噴射開口部が生体に触れても、生体のアレルギー反応を引き起こさないため、生体の安全性が高い。
【００２２】
［適用例８］上記液体噴射装置であって、前記吸引管は、熱伝導性が１Ｗ／ｍＫより低い素材で形成されていることを特徴とする液体噴射装置。
【００２３】
これにより、吸引管が冷却気体により冷却されることを低減するため、冷却気体の温度が吸引管と熱交換されにくくなり、冷却気体の温度上昇を防止し、さらに、吸引管が生体や液体噴射装置の取扱い者が意図しない接触をしたときの冷却に起因する事故を防止できる。
【００２４】
［適用例９］上記液体噴射装置を用いたことを特徴とする医療機器。
【００２５】
これにより、切除可能な応力（切断力）が、ほぼ均一になり、切断の深さを制御するのが容易となり、患部組織部位が冷却されることで、切断に伴う血などの体液の発生が極めて少なくなり、安全性が高い医療機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１の実施形態に係る液体噴射装置を示す概略図。
【図２】第１の実施形態に係る液体噴射装置の噴射部位と患部組織部位とを示す断面図。
【図３】第１の実施形態に係る液体噴射装置による患部組織部位の切除過程を解説した断面図。
【図４】第１の実施形態に係る液体噴射装置による冷却気体が切除箇所に当たる領域を解説した断面図。
【図５】第２の実施形態に係る液体噴射装置を示す概略図。
【図６】第２の実施形態に係る液体噴射装置を示す断面図。
【図７】第３の実施形態に係る医療用の液体噴射装置を模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明で参照する図は、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。
【００２８】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る液体噴射装置を示す概略図である。本実施形態では、液体を噴射することにより生体組織を切除又は切開する医療用のウォータージェットメスとしての液体噴射装置について説明する。本実施形態に係る液体噴射装置２は、図１に示すように、生理食塩水や薬液などの液体が収容される液体容器１０と、液体容器１０から液体を吸い上げる液体供給ポンプ１２と、液体供給ポンプ１２から供給される液体を脈流（以降、パルス流と表すことがある）に変換させる脈流発生部１４と、脈流発生部１４に連通する液体噴射管１６と、脈流発生部１４に突設される気体噴射管１８と、気体噴射ポンプ２０と、液体噴射装置２の動作を制御する駆動回路ユニット２２と、から構成されている。なお、本実施形態では、液体容器１０から液体を吸い上げる液体供給ポンプ１２を記載したが、液体容器１０が加圧した容器や液体容器１０の自然流下により供給する場合は、液体供給ポンプ１２は省略することができる。
【００２９】
脈流発生部１４と液体供給ポンプ１２と液体容器１０とは第１接続チューブ２４Ａ及び第２接続チューブ２４Ｂによって接続されている。また、気体噴射管１８と気体噴射ポンプ２０とは気体搬送チューブ２６によって接続されている。
【００３０】
なお、脈流発生部１４としては、圧電素子を用いたピエゾ方式や、バブルジェット（登録商標）方式等、液体を脈流に変換してパルス状に噴射させることが可能な方式であれば適合可能であるが、以下に説明する脈流発生部１４はピエゾ方式を例示して説明する。
【００３１】
脈流発生部１４は、容積が変更可能な液体室３０と、液体室３０に連通する入口流路３０Ａ及び出口流路３０Ｂと、駆動信号の供給に応じて液体室３０の容積を変更する容積変更部としての圧電素子４２とダイアフラム４４と、を備えている。
【００３２】
液体噴射管１６は、脈流発生部１４の内部に形成される液体室３０に連通する液体噴射流路３２を有し、先端部には流路が縮小された（図示せず）液体噴射開口部２８が開口されている。液体噴射管１６は、出口流路の液体室３０に連通する端部とは異なる端部に連通する液体噴射開口部２８を備える。液体噴射管１６は、気体噴射管１８に内挿されている。そして、液体噴射管１６は、液体噴射開口部２８と気体噴射管１８とは同心となるように配設されているが、同心に限定されるものではない。
【００３３】
気体噴射管１８は、液体噴射管１６の外周に配設されて二重管構造となるように配設されている。気体噴射管１８の内周面と液体噴射管１６の外周面との間に形成される隙間が気体噴射流路３４であり、気体噴射流路３４の液体噴射開口部２８側の端部に気体噴射開口部３６が配設されている。
【００３４】
気体噴射開口部３６から噴射される冷却気体Ｃは、液体噴射開口部２８の外壁に沿って噴射されている。気体噴射開口部３６は、液体噴射開口部２８から噴射される液体と、気体噴射開口部３６から噴射される円錐面形状の冷却気体Ｃとは、噴射時にぶつかり合わないように先端に向かって広がる形状で形成されている。これにより、液体噴射開口部２８から噴射される液体が気体噴射開口部３６から噴射される冷却気体Ｃの影響を受け難いため、切除箇所Ｐ（図２参照）に対するズレが生じる虞が少なく、切除能力を維持できる。なお、液体噴射管１６は、液体噴射時において変形又は振動しない程度の剛性を有し、気体噴射管１８は気体噴射時に変形又は振動しない程度の剛性を有することが望ましい。
【００３５】
液体噴射装置２が液体を噴射する動作、あるいは冷却気体Ｃを噴射する動作は、駆動回路ユニット２２によって制御されている。本実施形態の駆動回路ユニット２２には、液体を噴射する動作を制御する液体噴射制御部３８と、噴射する冷却気体Ｃの温度及び動作を制御する噴射温度制御部４０と、が設けられており、液体噴射制御部３８は、液体供給ポンプ１２と脈流発生部１４とに接続され、噴射温度制御部４０は、気体噴射ポンプ２０及び冷却部９０に接続されている。液体噴射制御部３８は、液体供給ポンプ１２を制御して脈流発生部１４に供給する液体の量を変化させ、かつ、脈流発生部１４を制御して脈流発生部１４が液体を噴射する条件を変化させている。液体噴射制御部３８は、液体室３０の容積を縮小するように圧電素子４２を駆動する駆動信号を圧電素子４２に供給し、供給後に液体室３０の容積を拡大するように圧電素子４２を駆動する駆動信号を圧電素子４２に供給する。液体噴射制御部３８は、液体供給ポンプ１２の駆動の開始及び停止を制御する。また、液体噴射制御部３８は、液体供給ポンプ１２が脈流発生部１４に供給する液体の圧力を制御する。液体噴射制御部３８は、脈流発生部１４による液体の噴射を制御する。具体的には、液体噴射制御部３８は、脈流発生部１４の圧電素子４２に印加する電圧を制御する。
【００３６】
噴射温度制御部４０は、冷却部９０を制御して、気体噴射ポンプ２０により噴射される冷却気体Ｃの温度の調整を行い、冷却部９０で冷却される冷却気体Ｃの供給量を増減あるいは供給を停止する。
【００３７】
また、噴射温度制御部４０が制御する冷却気体Ｃの温度は、患部組織部位を凍結する温度でもよい。患部組織部位を凍結させれば、患部組織部位はより非弾性の性質となり、患部組織部位によって、液体噴射制御を変更することが少なくすることができるため、液体噴射装置２の使用者の負担を低減する。
【００３８】
なお、冷却部９０で冷却される冷却気体Ｃは、例えば、窒素ガス（窒素）、炭酸ガス（二酸化炭素）を用いることにより、患部組織部位や液体噴射装置２の使用者には無害であり、また、冷却気体Ｃにより患部組織部位を冷却させることにより、患部組織部位を不活性化することができる。
【００３９】
気体噴射流路３４は、脈流発生部１４に配管される冷却配管部９２を備えている。これにより、脈流発生部１４を冷却部９０で冷却される冷却気体Ｃにより冷却することができる。また、脈流発生部１４を冷却することにより、噴射される液体の温度上昇を抑制できる。
【００４０】
次に、このように構成された液体噴射装置２における液体の流動を簡単に説明する。液体容器１０に収容された液体は、液体供給ポンプ１２によって吸引され、一定の圧力で第２接続チューブ２４Ｂを介して脈流発生部１４に供給される。脈流発生部１４は、圧電素子４２を駆動して液体室３０内において脈流を発生させ、液体噴射流路３２を通って液体噴射開口部２８から液体をパルス状に高速噴射する。
【００４１】
なお、脈流発生部１４が駆動を停止している場合、つまり、液体室３０の容積を変更させないときには、液体供給ポンプ１２から一定の圧力で供給された液体は液体室３０を通って、液体噴射開口部２８から連続流噴射される。
【００４２】
ここで脈流とは、液体の流れる方向が一定で、液体の流量又は流速が周期的又は不定期な変動を伴った液体の流動を意味する。脈流には、液体の流動と停止とを繰り返す間欠流も含むが、液体の流量又は流速が周期的又は不定期な変動をしていればよいため、必ずしも間欠流である必要はない。
【００４３】
同様に、液体をパルス状に噴射するとは、噴射する液体の流量又は移動速度が周期的又は不定期に変動した液体の噴射を意味する。パルス状の噴射の一例として、液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、噴射する液体の流量又は移動速度が周期的又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。
【００４４】
また、液体噴射装置２は温度測定機構８を備えていてもよい。温度測定機構８は、例えば非接触型の温度測定機構であり、液体の噴射対象の温度を測定する。温度測定機構８は、図示しない配線が駆動回路ユニット２２と連結されている。また、温度測定機構８は、図示しない配線が液体噴射制御部３８と連結されている。
【００４５】
温度測定機構８は、例えば非接触型の温度測定機構を備えることにより、温度測定機構が液体の噴射対象や液体に触れることがないため、噴射される液体の噴射の障害にならず、液体の噴射対象を衛生的に保つことができる。
【００４６】
図２は、本実施形態に係る液体噴射装置２の噴射部位と患部組織部位とを示す断面図である。液体噴射装置２の噴射部位を二重管で構成し、その外管を気体噴射管１８、内管を液体噴射管１６としている。液体噴射管１６の先端には液体噴射開口部２８が備えられている。液体噴射装置２は、液体噴射開口部２８から切除箇所Ｐに向けて液体を噴射することで、切除箇所Ｐの切除を行う。液体噴射開口部２８は、例えば、液体噴射管１６の先端に向かって台形状に広がる形状を有していてもよい。これにより、気体噴射開口部３６から噴射される冷却気体Ｃはこの液体噴射開口部２８の外壁に沿って流れるので、液体噴射開口部２８から噴射されるパルス液体の噴射に対して影響を与えることなく、切除箇所Ｐに溜まった排液や切除組織片を除去することができる。
【００４７】
温度測定機構８は、切除箇所Ｐから放射されている赤外線Ｄを受光して表面温度を非接触で測定する。測定結果は、駆動回路ユニット２２及び液体噴射制御部３８に送られる。
【００４８】
切除箇所Ｐの切断力（切断応力）は切除箇所Ｐの特定の温度と相関があり、液体が接触する切除箇所Ｐの表面温度を把握し、切除することができるかを、液体噴射前に確認することができ、かつ、切除箇所Ｐの温度に応じて液体噴射の強弱や冷却部９０の冷却温度をコントロールすることができる。
【００４９】
また、切除箇所Ｐの温度に基づいた切断力を算出して液体噴射の強弱をコントロールするため、液体噴射装置２の操作が容易になり、かつ、切除箇所Ｐが意図しない深さまで切断することを防止するため、安全性が高い医療機器を提供することができる。
【００５０】
また、液体噴射の切断能力から冷却部９０の冷却温度をコントロールすることもできるため、切除箇所Ｐに噴射される液体を向けるだけの操作となり、液体噴射装置２の操作は容易になる。
【００５１】
図３は、本実施形態に係る液体噴射装置２による患部組織部位の切除過程を解説した断面図である。既に説明したように、液体噴射開口部２８の外壁に沿って流れる気体噴射開口部３６から噴射された冷却気体Ｃは、液体噴射開口部２８から噴射されるパルス流の噴射に対して影響を与えることがないため、パルス流は飛行曲がりなどすることなく、患部組織部位の切除箇所Ｐにより確実に到達させることができる。また、切除箇所Ｐの周囲に飛び散った、あるいは溜まった排液や切除組織片を除去することもできる。
【００５２】
さらに、液体噴射開口部２８の外壁に沿って円錐側面（ハの字状）に広がって流れる冷却気体Ｃは、患部組織部位表面を冷却させる。患部組織部位表面を冷却させることで、柔軟性を有する患部組織部位を実質的に硬くすることができるので、パルス流が有するエネルギーが患部組織部位の弾性によって吸収減衰することを軽減できる。また、患部組織部位表面を冷却させることで、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、患部組織部位を切除、破砕するせん断応力を増大させることができる。以上の両作用によって、切除能力を相乗的に向上させることができる。
【００５３】
ここで、冷却気体Ｃが切除箇所Ｐに当たる領域を説明する。
図４は、本実施形態に係る液体噴射装置２による冷却気体Ｃが切除箇所Ｐに当たる領域を解説した断面図である。液体噴射装置２は、液体噴射開口部２８に誘導面としての気体噴射調整部４６を備えていてもよい。気体噴射調整部４６は、液体噴射開口部２８と切除箇所Ｐとの距離に応じて、液体噴射開口部２８の外壁の円錐側面の広がり角度により気体噴射開口部３６から噴射される冷却気体Ｃの噴射方向を調整する。冷却気体Ｃが切除箇所Ｐに当たる位置の間隔を所定の値（Ｌ）になるように、液体噴射開口部２８と切除箇所Ｐとの間の距離（Ｄ）に応じて、液体噴射開口部２８の開き角（θ）が調整される。
【００５４】
ここで、液体噴射開口部２８と切除箇所Ｐとの間の距離（Ｄ）の計測には、超音波センサーや赤外線センサーを用いてもよい。液体噴射開口部２８と切除箇所Ｐとの間の距離が比較的近い距離Ｄ１の場合、図４（Ａ）に示すように、冷却気体Ｃの切除箇所Ｐに当たる位置の間隔Ｌ１とするために、液体噴射開口部２８の外壁の円錐側面の開き角θ１に設定される。
【００５５】
一方、液体噴射開口部２８と切除箇所Ｐとの間の距離（Ｄ）が上記距離Ｄ１より遠い距離Ｄ２となった場合、図４（Ｂ）に示すように、冷却気体Ｃの切除箇所Ｐに当たる位置の間隔Ｌ２を上記間隔Ｌ１と等しくするために、液体噴射開口部２８の外壁の円錐側面の開き角θ２が、θ２＜θ１の関係となるように変更される。
【００５６】
なお、液体噴射開口部２８の外壁の円錐側面の開き角（θ）を変更する機構としては、予めバネ材を用いて、液体噴射開口部２８の外壁の円錐側面が所定の開き角（θ）を有する状態とし、冷却気体Ｃの量を調整して、液体噴射開口部２８の外壁の円錐側面の開き角（θ）を調整する。すなわち、冷却気体Ｃの量が多いほど液体噴射開口部２８の外壁の円錐側面の開き角（θ）が小さくなる方向に動作する。よって、液体噴射開口部２８と切除箇所Ｐとの間の距離（Ｄ）が長くなる（距離Ｄ２）にしたがって、冷却気体Ｃの量を増やすことで、液体噴射開口部２８の外壁の円錐側面の開き角（θ）が小さく（角θ２）なる。
【００５７】
その結果、冷却気体Ｃの広がりが小さくなるので、冷却気体Ｃが切除箇所Ｐに当たる位置の間隔Ｌ２を間隔Ｌ１に合わせることができる。さらに、液体噴射開口部２８と切除箇所Ｐとの間の距離（Ｄ）が長くなった分、冷却気体Ｃの風圧の減衰が大きくなっても、冷却気体Ｃの量を増やしているので、切除箇所Ｐに到達する風圧は低下を抑えることができる。
【００５８】
ここで、液体噴射開口部２８の少なくとも先端部は、生体適合性のある素材で形成されてもよく、液体噴射開口部２８の先端部が生体と接触し生体がアレルギー反応を引き起こすことを防止できる。
【００５９】
また、液体噴射管１６は、少なくとも冷却された冷却気体Ｃと接触する表面を多孔質構造や熱伝導性が１Ｗ／ｍＫより低い素材により形成してもよい。このようにすることにより、液体噴射管１６が断熱材の役割を有し、液体噴射管１６と気体噴射管１８とが冷却された冷却気体Ｃにより冷却されることを低減することができる。したがって、冷却された冷却気体Ｃの温度が液体噴射管１６及び気体噴射管１８と熱交換されにくくなり、冷却された冷却気体Ｃの温度上昇を防止し、さらに、気体噴射管１８が生体や液体噴射装置２の取扱者が意図しない接触をしたときの冷却に起因する事故を防止できる。
【００６０】
本実施形態によれば、患部組織部位が冷却された冷却気体Ｃで冷却されることで、部位ごとに異なる強度差を均一に近づけることができるので、切除可能な応力（切断力）が、ほぼ均一になり、切断の深さを制御するのが容易になる。また、患部組織部位が冷却されることで、血などの体液の発生が少なくなり、患部組織部位を見易くできる。さらに、患部組織部位が冷却されることで、患部組織部位の弾力性が弱まり切除箇所を深く切ることができる。
【００６１】
また、液体噴射管１６を手術に用いたとき、冷却された冷却気体Ｃにより患部組織部位を凍結するまで冷却すれば、切断に伴う患部組織部位の出血は、さらに低減することができ、止血作業を少なくすることができるため、手術時間も短縮することができるため、生体の安全性を高める。
【００６２】
（第２の実施形態）
次に第２の実施形態について説明する。本実施形態の説明においては第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
図５は、本実施形態に係る液体噴射装置を示す概略図である。本実施形態に係る液体噴射装置４は、図５に示すように、脈流発生部１４に突設される吸引管４８と、吸引手段としての吸引ポンプ５０と、吸引された排液や切除組織片を収容する回収容器５２と、をさらに有するように構成されている。吸引管４８と吸引ポンプ５０と回収容器５２とは第３接続チューブ５４によって接続されている。
【００６３】
吸引管４８は、気体噴射管１８の外周に配設され、液体噴射管１６も含めて三重管構造となるように配設されている。吸引管４８の内周面と気体噴射管１８の外周面との間に形成される隙間が吸引流路５６であり、吸引流路５６の液体噴射開口部２８側の端部に吸引開口部５８が配設されている。気体噴射管１８は、吸引管４８に内挿されている。そして、気体噴射管１８は、気体噴射開口部３６と吸引管４８とは同心となるように配設されているが、同心に限定されるものではない。
【００６４】
吸引管４８及び気体噴射管１８は、少なくとも冷却された冷却気体と接触する表面を多孔質構造や熱伝導性が１Ｗ／ｍＫより低い素材により形成してもよい。熱伝導性が１Ｗ／ｍＫより低い素材としては、例えばシリコンが該当する。このようにすることで、吸引管４８及び気体噴射管１８が断熱材の役割を有し、吸引管４８及び気体噴射管１８が冷却された冷却気体Ｃにより冷却されることを低減することができる。したがって、冷却された冷却気体Ｃの温度が吸引管４８及び気体噴射管１８と熱交換されにくくなり、冷却された冷却気体Ｃの温度上昇を防止し、さらに、吸引管４８が生体や液体噴射装置４の取扱い者が意図しない接触をしたときの冷却に起因する事故を防止できる。
【００６５】
液体噴射装置４が液体を吸引する動作は、駆動回路ユニット２２によって制御されている。本実施形態の駆動回路ユニット２２には、図５に示すように、液体を吸引する動作を制御する吸引制御部６０が設けられており、吸引制御部６０は吸引ポンプ５０に接続されている。吸引制御部６０は、吸引ポンプ５０の駆動の開始及び停止を制御する。
【００６６】
次に、吸引について説明する。液体噴射開口部２８から噴射された液体は、切除箇所Ｐにおいて排液として滞留する。また、患部には切除組織片が存在する。これら排液や切除組織片は、吸引ポンプ５０によって吸引開口部５８から吸引され、吸引流路５６及び第３接続チューブ５４を通って回収容器５２に収容される。吸引ポンプ５０の駆動は、脈流発生部１４の駆動に連動させてもよく、定期的に間欠駆動させても、必要性が生じたときに駆動してもよい。
【００６７】
図６は、本実施形態に係る液体噴射装置４を示す断面図である。液体噴射装置４は、噴射部位を三重管で構成し、その外管を吸引管４８、中管を気体噴射管１８、及び内管を液体噴射管１６とすることにより、液体によって飛ばされる排液や切除組織片を、吸引管４８によって回収することができるので、外側へ飛び散ることを抑えることが可能となる。
【００６８】
また、気体噴射管１８からの単位時間当たりの噴射体積を、単位時間当たりの吸引体積よりも大きく設定することにより、吸引開口部５８に切除箇所Ｐが強く吸い付けられて、切除箇所Ｐを傷つけることを回避することができる。
【００６９】
さらに、吸引している期間中、気体噴射管１８から冷却気体Ｃを送らない状態であっても、大気と連通させることによって、吸引による切除箇所Ｐの吸い付けを防止することができる。
【００７０】
また、本実施形態では、図１では気体噴射ポンプ２０と脈流発生部１４との間に備えていた冷却部９０を、気体噴射開口部３６に冷却部９０を備え、図示しない配線が駆動回路ユニット２２と連結されている。
【００７１】
冷却部９０はメッシュ状であって、気体と接触することで気体を冷却するが、気体噴射開口部３６に備えているため、冷却された冷却気体Ｃの液体噴射管１６及び気体噴射管１８と接触する箇所が少ないため、熱効率が高く冷却に伴う消費電力の低減を図ることができる。
【００７２】
また、液体噴射管１６を、その外周に配した気体噴射管１８よりも前方に突き出すことにより、冷却気体Ｃを液体噴射管１６に沿って患部へ導き、切除能力を向上させることを可能とする。
【００７３】
本実施形態によれば、液体によって飛ばされる排液や切除組織片が外側へ飛び散ることを抑え、かつ、気体噴射開口部３６から噴射される冷却気体Ｃの単位時間当たりの気体噴射体積を、吸引開口部５８で吸引される気体の単位時間当たりの吸引体積よりも大きくすることで、吸引開口部５８の患部組織部位への吸い付きを防止することができる。
【００７４】
（第３の実施形態）
次に第３の実施形態について説明する。本実施形態の説明においては第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
図７は、本実施形態に係る医療用の液体噴射装置を模式的に示す断面図である。本実施形態に係る液体噴射装置６は、図７（Ａ）に示すように、血栓破砕用として用いられるものであり、水若しくは生理的食塩水からなる液体が充填される空間Ａを有する空間形成体としてのカテーテル８２と、空間Ａ内から外部に向かって延びる石英系の光ファイバー８４と、この光ファイバー８４にパルス光としてのホルミウムヤグレーザー（波長２．１μｍ）（以下、単に、「パルスレーザー」と称する）を供給する脈流発生部としての公知のレーザー発振器８６とを備えている。
【００７５】
カテーテル８２は、塩化ビニルやＰＣＢ（ポリクロロビフェニル）等の公知のカテーテル材料によってチューブ状に形成されており、その図中左端側に位置する先端側は、空間Ａを外側に向かって開放する液体噴射開口部２８となっている。
【００７６】
光ファイバー８４の先端側（図中左端側）は、パルスレーザーの照射部８４Ａとなっており、この照射部８４Ａは、液体噴射開口部２８よりも内側となる空間Ａ内に位置している。したがって、パルスレーザーが照射されると、図７（Ｂ）に模式的に示すように、照射部８４Ａ近傍の液体の部分８８が、パルスレーザーのエネルギーによって膨張されることになり、これによって、空間Ａの内圧が上昇し、当該内圧の上昇により液体が液体ジェット（噴流）Ｊとなって液体噴射開口部２８から外部に噴射されるようになっている。この際、カテーテル８２の空間Ａ内には、液体供給ポンプ１２から液体が略連続的若しくはパルスレーザーの照射に同期して供給され、パルスレーザーの照射直前には、常に液体が空間Ａに満たされるようになっている。
【００７７】
本実施形態によれば、レーザー発振器８６からのパルスレーザーの照射により、高い温度の液体が噴射されるが、噴射対象となる箇所を冷却するため、噴射対象となる箇所が噴射液体の熱影響を受けにくい。よって、例えば生体手術の場合では、噴射液体による噴射対象となる箇所の火傷を防止することができる。
【００７８】
（変形例１）
液体噴射装置に気体を冷却する冷却部を有することなく、冷却効果を有するガスが充填されたガス容器を気体噴射管と連通してもよい。
【００７９】
これによれば、液体噴射装置に冷却部を有することがないため、液体噴射装置の消費電力量を図ることができる。
【符号の説明】
【００８０】
２，４，６…液体噴射装置 ８…温度測定機構 １０…液体容器 １２…液体供給ポンプ １４…脈流発生部 １６…液体噴射管 １８…気体噴射管 ２０…気体噴射ポンプ ２２…駆動回路ユニット ２４Ａ…第１接続チューブ ２４Ｂ…第２接続チューブ ２６…気体搬送チューブ ２８…液体噴射開口部 ３０…液体室 ３０Ａ…入口流路 ３０Ｂ…出口流路 ３２…液体噴射流路 ３４…気体噴射流路 ３６…気体噴射開口部 ３８…液体噴射制御部 ４０…噴射温度制御部 ４２…圧電素子（容積変更部） ４４…ダイアフラム ４６…気体噴射調整部（誘導面） ４８…吸引管 ５０…吸引ポンプ ５２…回収容器 ５４…第３接続チューブ ５６…吸引流路 ５８…吸引開口部 ６０…吸引制御部 ８２…カテーテル ８４…光ファイバー ８４Ａ…照射部 ８６…レーザー発振器（脈流発生部） ８８…部分 ９０…冷却部 ９２…冷却配管部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容積が変更可能な液体室と、
前記液体室に連通する入口流路及び出口流路と、
前記液体室の容積を変更する容積変更部と、
液体噴射開口部を備え、液体を噴射する液体噴射管と、
気体を冷却する冷却部と、
前記液体噴射管の外周に配設され、気体噴射開口部を備え、前記冷却部によって冷却された冷却気体を噴射する気体噴射管と、
を有し、
前記液体噴射管は、前記気体噴射管から噴射される前記冷却気体の噴射方向を誘導する誘導面が形成されていることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体噴射装置において、
前記液体噴射開口部と、該液体噴射開口部から液体が噴射される噴射対象との距離に応じて、前記冷却気体の噴射方向を調整する気体噴射調整部を有することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液体噴射装置において、
前記液体噴射管の外径は、先端に向かって広がる形状であり、
前記冷却気体は、前記液体噴射開口部の外壁に沿って誘導されることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射装置において、
前記液体噴射開口部から液体が噴射される噴射対象の温度を測定する温度測定機構を、さらに備えることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体噴射装置において、
前記気体噴射開口部に前記冷却部を備えることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体噴射装置において、
さらに、前記気体噴射管の外周に吸引管を備えることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体噴射装置において、
前記液体噴射管の前記冷却気体と接触する箇所は、熱伝導性が１Ｗ／ｍＫより低い素材で形成されていることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の液体噴射装置において、
前記吸引管は、熱伝導性が１Ｗ／ｍＫより低い素材で形成されていることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の液体噴射装置を用いたことを特徴とする医療機器。
【請求項１】
容積が変更可能な液体室と、
前記液体室に連通する入口流路及び出口流路と、
前記液体室の容積を変更する容積変更部と、
液体噴射開口部を備え、液体を噴射する液体噴射管と、
気体を冷却する冷却部と、
前記液体噴射管の外周に配設され、気体噴射開口部を備え、前記冷却部によって冷却された冷却気体を噴射する気体噴射管と、
を有し、
前記液体噴射管は、前記気体噴射管から噴射される前記冷却気体の噴射方向を誘導する誘導面が形成されていることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体噴射装置において、
前記液体噴射開口部と、該液体噴射開口部から液体が噴射される噴射対象との距離に応じて、前記冷却気体の噴射方向を調整する気体噴射調整部を有することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液体噴射装置において、
前記液体噴射管の外径は、先端に向かって広がる形状であり、
前記冷却気体は、前記液体噴射開口部の外壁に沿って誘導されることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射装置において、
前記液体噴射開口部から液体が噴射される噴射対象の温度を測定する温度測定機構を、さらに備えることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体噴射装置において、
前記気体噴射開口部に前記冷却部を備えることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体噴射装置において、
さらに、前記気体噴射管の外周に吸引管を備えることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体噴射装置において、
前記液体噴射管の前記冷却気体と接触する箇所は、熱伝導性が１Ｗ／ｍＫより低い素材で形成されていることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の液体噴射装置において、
前記吸引管は、熱伝導性が１Ｗ／ｍＫより低い素材で形成されていることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の液体噴射装置を用いたことを特徴とする医療機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１４３２７９（Ｐ２０１２−１４３２７９Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７２７（Ｐ２０１１−１７２７）
【出願日】平成２３年１月７日（２０１１．１．７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月７日（２０１１．１．７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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