図面 (/)

技術 流体噴射装置、医療機器

出願人 セイコーエプソン株式会社
発明者 小島英揮
出願日 2015年2月9日 (4年7ヶ月経過) 出願番号 2015-022920
公開日 2015年5月28日 (4年3ヶ月経過) 公開番号 2015-097820
状態 未査定
技術分野 手術用機器
主要キーワード 噴射スイッチ 範囲モード 流体噴射管 パルス噴射 噴射流路 設定加速度α パルス流 相違箇所
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年5月28日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (14)

課題

操作性がよく、安全性が高い流体噴射装置を実現する。

解決手段

流体噴射装置1は、操作部である脈動発生部30と、流体噴射と非噴射を制御できる噴射スイッチ46と、所定の噴射モードを選択できる噴射モード選択手段120と、脈動発生部30の操作加速度を検出する加速度センサー40と、噴射スイッチ46の入力信号と、選択された噴射モードに基づき設定された設定加速度と、加速度センサー40によって検出された操作加速度と、によって、パルス流体の噴射を制御する制御手段100と、を有する。このことにより、操作者が脈動発生部30を操作するときの動きを検出した操作加速度と、設定加速度とを比較して流体の噴射を制御するので、広範囲を浅く切りたい場合や、狭範囲を適切な深さで切りたい場合など、それぞれに操作者が意図する適切な切開または切除を行うことができる。

概要

背景

従来から、加圧流体噴射して組織を切断する流体噴射切断制御ステムが知られている。この流体噴射切断制御システムでは、流体噴射力ポンプの出力(圧力)で制御している。このポンプの圧力制御方法としては、ポンプまたはエンドエフェクターの流量や圧力をモニターするセンサーを付加する方法、操作者フットスイッチを用いて出力変更指令コンソールに入力する方法がある(例えば、特許文献1参照)。

概要

操作性がよく、安全性が高い流体噴射装置を実現する。流体噴射装置1は、操作部である脈動発生部30と、流体の噴射と非噴射を制御できる噴射スイッチ46と、所定の噴射モードを選択できる噴射モード選択手段120と、脈動発生部30の操作加速度を検出する加速度センサー40と、噴射スイッチ46の入力信号と、選択された噴射モードに基づき設定された設定加速度と、加速度センサー40によって検出された操作加速度と、によって、パルス流体の噴射を制御する制御手段100と、を有する。このことにより、操作者が脈動発生部30を操作するときの動きを検出した操作加速度と、設定加速度とを比較して流体の噴射を制御するので、広範囲を浅く切りたい場合や、狭範囲を適切な深さで切りたい場合など、それぞれに操作者が意する適切な切開または切除を行うことができる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

流体を供給する流体供給手段と、前記流体供給手段から供給される流体が連通する操作部と、前記操作部を連通する流体を噴射する流体噴射管と、前記操作部の操作加速度を検出する加速度センサーと、噴射モードに基づき設定された設定加速度と、前記加速度センサーによって検出された操作加速度とを用いて流体の噴射を制御する制御手段と、を有し、前記噴射モードは、対象物の第1の範囲に流体を噴射するための第1のモードと、対象物の前記第1の範囲に比べて狭い第2の範囲に流体を噴射するための第2のモードと、を含み、前記第1のモードの場合、前記制御手段は、前記操作加速度が前記設定加速度よりも大きいときに流体を噴射させ、かつ、前記操作加速度が前記設定加速度以下のときに流体の噴射を停止させる、流体噴射装置

請求項2

請求項1に記載の流体噴射装置において、前記第2のモードの場合、前記制御手段は、前記操作加速度が前記設定加速度よりも小さいときに流体を噴射させ、かつ、前記操作加速度が前記設定加速度以上のときに流体の噴射を停止させる、流体噴射装置。

請求項3

流体を供給する流体供給手段と、前記流体供給手段から供給される流体が連通する操作部と、前記操作部を連通する流体を噴射する流体噴射管と、前記操作部の操作加速度を検出する加速度センサーと、噴射モードに基づき設定された設定加速度と、前記加速度センサーによって検出された操作加速度とを用いて流体の噴射を制御する制御手段と、を有し、前記噴射モードは、対象物の第1の範囲に流体を噴射するための第1のモードと、対象物の前記第1の範囲に比べて狭い第2の範囲に流体を噴射するための第2のモードと、を含み、前記第2のモードの場合、前記制御手段は、前記操作加速度が前記設定加速度よりも小さいときに流体を噴射させ、かつ、前記操作加速度が前記設定加速度以上のときに流体の噴射を停止させる、流体噴射装置。

請求項4

請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の流体噴射装置において、流体の噴射の可否の情報を出力する情報出力手段をさらに有する、ことを特徴とする流体噴射装置。

請求項5

請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の流体噴射装置において、前記操作部は、パルス流体を発生させる脈動発生部を含み、前記制御手段は、パルス流体の噴射を制御する、ことを特徴とする流体噴射装置。

請求項6

請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の流体噴射装置を備える、医療機器

技術分野

0001

本発明は、流体噴射装置流体噴射方法と、この流体噴射装置を用いた医療機器に関する。

背景技術

0002

従来から、加圧流体噴射して組織を切断する流体噴射切断制御ステムが知られている。この流体噴射切断制御システムでは、流体噴射力ポンプの出力(圧力)で制御している。このポンプの圧力制御方法としては、ポンプまたはエンドエフェクターの流量や圧力をモニターするセンサーを付加する方法、操作者フットスイッチを用いて出力変更指令コンソールに入力する方法がある(例えば、特許文献1参照)。

先行技術

0003

特開2006−198409号公報

発明が解決しようとする課題

0004

このような特許文献1によれば、エンド・エフェクターを手で持って狙った組織の切除を行う場合、噴射力は制御できるが、エンド・エフェクターの動かし方によっては切除の程度が変わってしまう。例えば、比較的広範囲を浅く切りたい場合には、エンド・エフェクターをこまめに動かす必要があるが、エンド・エフェクターの動きを止めてしまうと必要以上に深く切れてしまうことがある。逆に、特定の狭い部分を切除する場合には、手が振れてしまうと、切除したい部位以外に噴射した流体が当たって切除してしまうことがあり、操作者の意図に沿った切除や切開ができないという課題がある。

課題を解決するための手段

0005

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

0006

[適用例1]本適用例に係る流体噴射装置は、流体を噴射させて対象物の切開または切除を行う流体噴射装置であって、流体を供給する流体供給手段と、前記流体供給手段から供給される流体が連通する操作部と、前記操作部を連通する流体を噴射する流体噴射管と、所定の噴射モードを選択させる噴射モード選択手段と、前記操作部の操作加速度を検出する加速度センサーと、選択された前記噴射モードに基づき設定された設定加速度と、前記加速度センサーによって検出された操作加速度とを用いて流体の噴射を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
ここで、噴射モードの選択とは、例えば、広範囲の切除または切開を行うモードか、狭範囲の切除または切開を行うモードか、を選択することをさす。

0007

本適用例によれば、操作者が操作部を操作するときの動きを加速度センサーで操作加速度として検出し、選択された噴射モードに基づき設定された設定加速度と、操作加速度とによって、流体の噴射または非噴射を制御する。従って、広範囲を浅く切りたい場合、狭範囲を適切な深さで切りたい場合、それぞれに操作者が意図する適切な切開または切除を行うことができる。

0008

[適用例2]上記適用例に係る流体噴射装置は、前記所定の噴射モードは、前記対象物の広い範囲を切開または切除する広範囲モードを含み、前記制御手段は、前記広範囲モードが選択される場合において、前記操作加速度が前記設定加速度よりも大きいときに流体を噴射し、かつ、前記操作加速度が前記設定加速度以下のときに流体の噴射を停止する、ことが好ましい。

0009

このようにすれば、比較的広範囲を浅く切りたい場合に、操作加速度が設定加速度以上のとき、例えば、操作部をこまめに早く動かすと流体を噴射し、手の動きを遅く、または止めてしまうと流体の噴射が止まるので、同じ場所で噴射を継続させることがなく、必要以上に深く切れてしまうことを防止できる。

0010

[適用例3]上記適用例に係る流体噴射装置は、前記所定の噴射モードは、前記対象物の狭い範囲を切開または切除する狭範囲モードを含み、前記制御手段は、前記狭範囲モードが選択される場合において、前記操作加速度が前記設定加速度よりも小さいときに流体を噴射し、かつ、前記操作加速度が前記設定加速度以上のときに流体の噴射を停止する、ことが好ましい。

0011

特定の部位の切除を行う場合に、操作加速度が設定加速度以下のとき、例えば、操作部の動きが小さい場合に切除可能となり、仮に、手が振れて大きな動きになって操作加速度が設定加速度以上と判定した場合には噴射を停止することで、意図しない部位の切除を防止することができる。

0012

[適用例4]上記適用例に係る流体噴射装置は、選択された前記噴射モードと、前記設定加速度と、前記操作加速度とを用いて、流体の噴射の可否の情報を出力する情報出力手段をさらに有する、ことが好ましい。
ここで、情報出力手段としては、例えば、音声による出力や、光または画面表示等の視認可能な出力手段がある。

0013

例えば、情報出力手段から音声などの出力があるときに噴射させ、手の動きを止めると噴射を停止させることができる。つまり、ある操作加速度の範囲で操作する場合、音や光や画面表示などで使用者に噴射に適した状態か適さない状態かを知らせることができ、情報出力手段の出力に合わせて使用者が噴射スイッチを制御できるので、操作者は意図した噴射条件で操作することができる。

0014

[適用例5]上記適用例に係る流体噴射装置は、前記操作部は、パルス流体を発生させる脈動発生部であり、前記制御手段は、パルス流体の噴射を制御する制御手段である、ことが好ましい。

0015

操作部をパルス流体を発生する脈動発生部とすることで、小型で操作しやすい形態を実現できる。また、対象物の切除や切開を行う場合の流体の噴射形態としては、連続流ジェット流と呼ぶことがある)と、パルス流がある。パルス流は、連続流と比較して少量の流体で生体組織を選択的に切除・切開・破砕することが可能であるなど優れた特性を有している。このように、パルス流を用いる場合においても、操作者が操作部(脈動発生部)を操作するときの動きを加速度センサーで検出し、選択された噴射モードに基づき設定された設定加速度と、操作加速度によって、パルス流体の噴射または非噴射を制御する。従って、広範囲を浅く切りたい場合、狭範囲を適切な深さで切りたい場合、それぞれに操作者が意図する適切な切開または切除を行うことができる。

0016

[適用例6]本適用例に係る医療機器は、上記適用例のいずれかに記載の流体噴射装置を備える、ことを特徴とする。

0017

本適用例の医療機器は、生体組織の切除や切開を行う手術具として用いることに適しており、操作部を手に持って操作する場合、操作部の動きを加速度センサーで検出し、選択された噴射モードに基づき設定された設定加速度と比較して流体の噴射を制御する。従って、広範囲を浅く切りたい場合、狭範囲を適切な深さで切りたい場合、それぞれに操作者が意図する適切な切開または切除を行うことができ、操作をしやすくし、かつ、安全性を高めることができる。

0018

[適用例7]本適用例に係る流体噴射方法は、流体を噴射させて対象物の切開または切除を行う流体噴射方法であって、流体を供給することと、所定の噴射モードを選択させることと、ユーザー把持する操作部の加速度を検出することと、選択された前記噴射モードに基づき設定された設定加速度と、検出された前記操作加速度とを用いて、前記供給される流体の噴射を制御することと、を含むことを特徴とする。

0019

本適用例によれば、操作者が操作部を操作するときの動き(操作加速度)を検出し、選択された噴射モードに基づき設定された設定加速度と操作加速度とを比較して、流体の噴射を制御する。従って、例えば、広範囲を浅く切りたい場合、狭範囲を適切な深さで切りたい場合、それぞれに操作者が意図する適切な切開または切除を行うことができる。

図面の簡単な説明

0020

実施形態1に係る流体噴射装置の概略を示す構成図。
制御手段の主要構成を示す構成説明図。
表1のアルゴリズムに基づく流体噴射の具体的な1例を示す説明図。
表2のアルゴリズムに基づく流体噴射の具体的な1例を示す説明図。
実施形態2に係る流体噴射装置の概略を示す構成図。
実施形態2に係る脈動発生部の構成を示す断面図。
実施形態2に係る制御手段の主要構成を示す構成説明図。
圧電素子に入力する電圧波形の1例。
表3のアルゴリズムに基づくパルス流噴射の具体的な1例を示す説明図。
表4のアルゴリズムに基づくパルス流噴射の具体的な1例を示す説明図。
実施形態3に係る制御手段の主要構成を示す構成説明図。
表5のアルゴリズムに基づく流体噴射の具体的な1例を示す説明図。
表6のアルゴリズムに基づく流体噴射の具体的な1例を示す説明図。

実施例

0021

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
なお、以下の説明で参照する図は、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材ないし部分の縦横縮尺は実際のものとは異なる模式図である。
(実施形態1)

0022

図1は、実施形態1に係る流体噴射装置1の概略を示す構成図である。図1において、流体噴射装置1は、流体を収容する流体容器2から第1接続チューブ3を介して流体を吸引する流体供給手段10と、流体供給手段10から供給された流体を噴射させる流体噴射管50と、流体噴射管50と流体供給手段10とを接続する第2接続チューブ4と、流体の噴射を制御する制御手段100と、から構成されている。

0023

ここで、流体供給手段10は、ポンプであって、ポンプの形式は特には限定されない。流体噴射管50の先端部には、流路径縮小された流体噴射開口部56を有するノズル55が挿着されており、流体供給手段10の供給圧力をノズル55によってさらに高め、流体噴射開口部56から高速噴射が可能となっている。よって、流体噴射管50は、流体噴射に伴う変形や、操作する場合の変形がない程度の剛性を有し、第2接続チューブ4は、自由な操作を可能にする程度の柔軟性を有していることが望ましい。

0024

流体噴射管50と第2接続チューブ4の接続部は、操作者が手で握りやすい形状や重量を有する操作部20が設けられている(図1では簡略化して表している)。

0025

操作部20には、操作部20の動きを検出する加速度センサー40と、噴射または非噴射の指令を使用者が入力する噴射スイッチ45と、が装着されている。加速度センサー40は、流体噴射管50の軸方向に対して垂直方向の平面の動きの加速度(以降、操作加速度と表す)を検出することが可能な少なくとも2軸が検出できるものを使用する。なお、加速度センサー40の装着位置は、図示した位置に限らず、操作部20の任意の位置や流体噴射管50の任意位置であってもよい。また、噴射スイッチ45の装着位置は、操作者が操作しやすい任意位置を選択できる。噴射スイッチ45は、噴射を指令する場合はONが入力され、非噴射を指令する場合はOFFが入力される。噴射スイッチ45は、入力されるON,OFFに応じて指令信号を出力する。

0026

制御手段100は、加速度センサー40の検出信号、噴射スイッチ45からの入力信号を受信し、その信号に基づき流体供給手段10の駆動を制御することで、流体噴射を制御する。なお、制御手段100には、噴射モード選択手段120が設けられている。噴射モード選択手段120は、広範囲の切開・切除の噴射モード(広範囲モード)か、狭範囲の切開・切除の噴射モード(狭範囲モード)か、を使用者に選択させるスイッチまたはダイヤルからなる。なお、噴射モード選択手段120の取り付け位置は、制御手段100以外でもよく、操作部20の任意位置または単独配置にしてもよい。制御手段100の詳しい構成については、図2を参照して説明する。

0027

図2は、制御手段100の主要構成を示す構成説明図である。制御手段100は、流体噴射装置1の全体制御を行う制御回路101と、流体供給手段10の駆動制御(流体の噴射または非噴射を制御)する流体供給手段駆動回路103と、加速度センサー40による操作加速度検出信号を受信するセンサー信号受信回路102と、を有している。

0028

制御回路101には、噴射スイッチ45からの入力信号を処理する回路と、噴射モード選択手段120からの入力信号を処理する回路と、噴射モードに基づきあらかじめ設定しておく設定加速度を記憶する記憶回路等を有している(図示は省略)。

0029

制御回路101は、噴射スイッチ45からの噴射または非噴射の入力と、噴射モード選択手段120によって選択された噴射モードで流体噴射が可能な状態に制御し、加速度センサー40で検出した操作加速度と、設定されている設定加速度の大小を判定して、その判定結果に基づき流体供給手段10の駆動を制御する。

0030

続いて、実施形態1に係る流体噴射の制御方法について図面を参照して説明する。
まず、噴射モード選択手段120で広範囲モードを選択した場合の制御方法について説明する。
表1は、広範囲モードにおける流体噴射の制御アルゴリズムを表し、図3は、表1のアルゴリズムに基づく流体噴射の具体的な1例を示す説明図である。表1と図3を参照して説明する。なお、あらかじめ設定する設定加速度をα0、加速度センサー40で検出した操作加速度をαとする。

0031

0032

加速度センサー40では、噴射の可否に限らず(つまり、操作の有無に限らず)、操作部20の加速度を検出している。ここで、噴射スイッチ45をONしている間において、α0<αのときには流体供給手段10を駆動(ON)し、α0>αのときには流体供給手段10を停止(OFF)する。噴射スイッチ45がOFFの場合には、α0<α、α0>αの両方の状態において、流体供給手段10の駆動を停止する。つまり、噴射スイッチ45の信号がON、且つ操作加速度αが設定加速度α0よりも大きいときに流体を噴射し、噴射スイッチ45の信号がON、且つ操作加速度αが設定加速度α0よりも小さいときに流体噴射を停止する。
なお、α0=αの場合は、安全性を優先して流体供給手段20は停止(OFF)を設定することが好ましい。

0033

以上のような制御方法によれば、比較的広範囲を浅く切りたい場合に、操作加速度αと設定加速度α0を比較判定して流体噴射か非噴射かを制御することから、操作部20をこまめに早く動かすと流体を噴射し、手の動きを遅くまたは止めてしまうと流体の噴射が止まるので、同じ場所で噴射を継続してしまうことがなく、必要以上に深く切れてしまうことを防止できる。

0034

次に、噴射モード選択手段120で狭範囲モードを選択した場合の制御方法について説明する。
表2は、狭範囲モードにおける流体噴射の制御アルゴリズムを表し、図4は、表2のアルゴリズムに基づく流体噴射の具体的な1例を示す説明図である。表2と図4を参照して説明する。なお、あらかじめ設定する設定加速度をα0、加速度センサー40で検出した操作加速度をαとする。

0035

0036

加速度センサー40では、噴射の可否に限らず(つまり、操作の有無に限らず)、操作部20の加速度を検出している。ここで、噴射スイッチ45をONしている間において、α0<αのときには流体供給手段10を停止(OFF)し、α0>αのときには流体供給手段10を駆動(ON)する。噴射スイッチ45がOFFの場合には、α0<α、α0>αの両方の状態において、流体供給手段10の駆動を停止する。つまり、噴射スイッチ45の信号がON、且つ操作加速度αが設定加速度α0よりも大きいときに噴射を停止し、噴射スイッチ45の信号がON、且つ操作加速度αが設定加速度α0よりも小さいときに流体を噴射する。
なお、α0=αの場合は、安全性を優先して流体供給手段20は停止(OFF)を設定することが好ましい。

0037

以上のような制御方法によれば、特定の部位の切除・切開を行う場合、噴射モードを狭範囲に選択して、噴射スイッチ45をONし、操作部20の動きが小さい場合(α<α0)に切除可能となり、仮に、手が振れて大きな動きになって操作加速度αが設定加速度α0よりも大きいと判定した場合には噴射を停止することで、意図しない部位の切除を防止することができる。
(実施形態2)

0038

次に、実施形態2に係る流体噴射装置1及び流体噴射の制御方法について説明する。実施形態2は、前述した実施形態1の流体噴射が連続流であることに対して、パルス流であることを特徴とする。
図5は、実施形態2に係る流体噴射装置1の概略を示す構成図である。図5において、流体噴射装置1は、流体を収容する流体容器2から第1接続チューブ3を介して流体を吸引する流体供給手段10と、流体供給手段10から供給された流体に脈動を発生させる脈動発生部30と、脈動発生部30に連通する流体噴射管50と、流体供給手段10と脈動発生部30とを接続する第2接続チューブ4と、流体の噴射を制御する制御手段100と、から構成されている。

0039

ここで、流体供給手段10は、ポンプであって、ポンプの形式は特には限定されない。流体噴射管50の先端部には、流路径が縮小された流体噴射開口部56を有するノズル55が挿着されており、脈動発生部30で発生した脈動流をパルス流として流体噴射開口部56からの高速噴射を行う。よって、流体噴射管50は、流体噴射に伴う変形や、操作する場合の変形がない程度の剛性を有し、第2接続チューブ4は、自由な操作を可能にする程度の柔軟性を有していることが望ましい。脈動発生部30は、操作者が手で握って操作するための操作部であって、握りやすい筐体で覆う形態としてもよい。

0040

脈動発生部30には、脈動発生部30の動きを検出する加速度センサー40と、噴射または非噴射の指令を入力する噴射スイッチ(実施形態1と区別するために、パルス噴射スイッチ46と表す)と、が装着されている。加速度センサー40は、実施形態1と同様に、流体噴射管50の軸方向に対して垂直方向の平面の動きの操作加速度を検出することが可能な少なくとも2軸タイプのものを使用する。なお、加速度センサー40の装着位置は、図示した位置に限らず、脈動発生部30の任意の位置や流体噴射管50の任意位置であってもよい。また、パルス噴射スイッチ46の装着位置も、操作者が操作しやすい任意位置を選択できる。なお、制御手段100には、制御手段100を立ち上げるためのメインスイッチ(図示せず)が設けられている。

0041

制御手段100は、パルス流体の噴射を制御する制御手段であって、加速度センサー40の検出信号、パルス噴射スイッチ46からの入力信号を受信し、その信号に基づき流体供給手段10及び脈動発生部30の駆動を制御することで、パルス噴射または非噴射を制御する。なお、制御手段100には、噴射モード選択手段120が設けられている。噴射モード選択手段120は、広範囲の切開・切除の噴射モードか、狭範囲の切開・切除の噴射モードか、を選択するスイッチまたはダイヤルからなる。なお、噴射モード選択手段120の取り付け位置は、制御手段100以外でもよく、脈動発生部30の任意位置または単独配置にしてもよい。制御手段100の詳しい構成については、図7を参照して後述する。

0042

次に、脈動発生部の構成について図面を参照して説明する。
図6は、脈動発生部30の構成を示す断面図である。図6において、脈動発生部30は、流体室80の容積変更手段としての圧電素子33と、ダイアフラム35と、流体室80と連通する噴射流路51を有する流体噴射管50とを有して構成されている。

0043

圧電素子33は、第1ケース31の空間内に配置され、一方の端部は第1ケース31の底部に、他方の端部は補強板34を介してダイアフラム35に固定されている。圧電素子33は、電荷印加すると矢視A方向に伸長し、電荷を除去すると収縮して初期長さに復帰するものを採用している。

0044

流体室80には、入口流路36が連通し、入口流路36は第2接続チューブ4を介して流体供給手段10に接続されている。
流体噴射管50は、第2ケース32に形成される出口流路37と連通する噴射流路51を有し、先端部には流路径が縮小された流体噴射開口部56を有するノズル55が挿着されている。
続いて、制御手段100の構成について説明する。

0045

図7は、実施形態2に係る制御手段100の主要構成を示す構成説明図である。なお、実施形態1と同じ機能を有するものには、同じ符号を附し、その説明を省略している。制御手段100は、流体噴射装置1の全体制御を行う制御回路105と、流体供給手段10を駆動制御する流体供給手段駆動回路103と、加速度センサー40による操作加速度検出信号を受信するセンサー信号受信回路102と、脈動発生部30の駆動を制御する脈動発生部駆動回路106と、を有している。

0046

制御回路105には、パルス噴射スイッチ46からの入力信号を処理する回路と、噴射モード選択手段120からの入力信号を処理する回路と、噴射モードに基づきあらかじめ設定しておく設定加速度を記憶する記憶回路等を有している(図示は省略)。

0047

制御回路105は、パルス噴射スイッチ46からの噴射または非噴射の入力と、噴射モード選択手段120によって選択された噴射モードでパルス流噴射が可能な状態に制御し、加速度センサー40で検出した操作加速度と設定されている設定加速度の大小を判定して、その判定結果に基づき流体供給手段10と、脈動発生部30の駆動を制御する。

0048

続いて、本実施形態におけるパルス流噴射の作用について図5図6を参照して説明する。流体室80には、流体供給手段10によって一定圧力の液圧で流体が供給される。その結果、圧電素子33の動作を行わない場合、流体供給手段10の吐出力と入口流路36側全体の流体抵抗値の差によって、流体は流体室80内に流入し、流体噴射開口部56から連続流が噴射される。

0049

圧電素子33に駆動波形を入力すると、圧電素子33の伸長、収縮に伴いダイアフラム35により流体室80の容積が変更される。すなわち、圧電素子33に駆動信号が入力され、圧電素子33が伸長したとすると、流体室80内の圧力は、上昇して数十気圧に達する。また、駆動信号を停止すると、圧電素子33は収縮して流体室80内の圧力は低下する。この流体室80内の圧力変動によって脈動流が発生する。この際の圧力変動が、流体噴射管50内を伝播して、先端の流体噴射開口部56からパルス状に流体が高速噴射される。ここで脈動流とは、流体の流量または流速周期的な変動または不定期な変動を伴った流体の流動を意味する。脈動流には、流体の流動と停止とを繰り返す間欠の流動も含むが、流体の流量または流速が周期的または不定期な変動をしていればよい。同様に、流体をパルス状に噴射するとは、噴射する流体の流量または移動速度が周期的または不定期に変動した流体の噴射を意味する。

0050

次に、圧電素子33に入力する電圧波形について説明する。
図8に、圧電素子33に入力する電圧波形の1例を示す。駆動波形は、正の電圧方向にオフセットして位相が−90度ずれsin波形(1周期分)と休止期間とを組み合わせたものである。この駆動波形の繰り返し周波数を上げる場合には、休止期間の長さを変えることで変化させられる。例えば、容積変更手段に使われている圧電素子33は正の電圧が印加されると伸長するものとすると、駆動波形の立ち上りの時間は、流体室80の容積を減少している時間に相当する。そして、駆動波形の立ち下りの時間は、流体室80の容積を増やしている時間に相当し、休止時間では流体室80の容積は変化しない。このような電圧波形を繰り返すことよって、脈動流(パルス流)を発生させる。

0051

続いて、実施形態2に係る流体噴射の制御方法について図面を参照して説明する。
まず、噴射モード選択手段120で広範囲モードを選択した場合の制御方法について説明する。
表3は、広範囲モードにおけるパルス流噴射の制御アルゴリズムを表し、図9は、表3のアルゴリズムに基づくパルス流噴射の具体的な1例を示す説明図である。表3と図9を参照して説明する。なお、あらかじめ設定する設定加速度をα0、加速度センサー40で検出した操作加速度をαとする。

0052

0053

まず、メインスイッチによって制御手段100を立ち上げ、流体供給手段10を駆動し(流体供給手段ON)、脈動発生部30に流体を供給する。加速度センサー40では、噴射または非噴射に限らず(つまり、操作の有無に限らず)、脈動発生部30の加速度を検出している。ここで、パルス噴射スイッチ46をONしている間において、α0<αのときには脈動発生部30を駆動(ON)し、α0>αのときには脈動発生部30を停止(OFF)する。パルス噴射スイッチ46がOFFの場合には、α0<α、α0>αの両方の状態において、脈動発生部30の駆動を停止(OFF)する。つまり、パルス噴射スイッチ46の信号がON、且つ操作加速度αが設定加速度α0よりも大きいときにパルス流を噴射し、パルス噴射スイッチ46の信号がON、且つ操作加速度αが設定加速度α0よりも小さいときにパルス流の噴射を停止する。
なお、α0=αの場合は、安全性を優先して脈動発生部30は停止(OFF)を設定することが好ましい。

0054

以上のような制御方法によれば、比較的広範囲を浅く切りたい場合に、操作加速度αと設定加速度α0を比較判定して噴射を制御することから、脈動発生部30をこまめに早く動かすと流体を噴射し、手の動きを遅くまたは止めてしまうと流体の噴射が止まるので、同じ場所で噴射を継続してしまうことがなく、必要以上に深く切れてしまうことを防止できる。

0055

また、メインスイッチによって制御手段100を立ち上げている状態では、脈動発生部30が停止しているときでも流体供給手段10は駆動しており、脈動発生部30に流体を供給し続け、流体噴射開口部56からは連続流が噴射されている。この連続流は、脈動発生部30内部の抵抗要素を通過していることから、容積変更手段によって加圧されたパルス流に比べて圧力が小さいため、噴射されても組織へダメージを与えることはない。

0056

なお、流体供給手段10は、メインスイッチがONされたときに常に駆動状態にせず、脈動発生部30と流体供給手段10と駆動、非駆動を同期させる制御方法としてもよい。

0057

次に、噴射モード選択手段120で狭範囲モードを選択した場合の制御方法について説明する。
表4は、狭範囲モードにおける流体噴射の制御アルゴリズムを表し、図10は、表4のアルゴリズムに基づくパルス流噴射の具体的な1例を示す説明図である。表4と図10を参照して説明する。なお、あらかじめ設定する設定加速度をα0、加速度センサー40で検出した操作加速度をαとする。

0058

0059

加速度センサー40では、噴射または非噴射に限らず(つまり、操作の有無に限らず)、操作部の加速度を検出している。ここで、パルス噴射スイッチ46をONしている間において、α0<αのときには脈動発生部30を停止(OFF)し、α0>αのときには脈動発生部30を駆動(ON)する。パルス噴射スイッチ46がOFFの場合には、α0<α、α0>αの両方の状態において、脈動発生部30の駆動を停止(OFF)する。
なお、α0=αの場合は、安全性を優先して脈動発生部30は停止(OFF)を設定することが好ましい。

0060

以上のような制御方法によれば、特定の部位の切除・切開を行う場合、脈動発生部30の動きが小さい場合(操作加速度α<α0)に切除可能となり、仮に、手が振れて大きな動きになって操作加速度αが設定加速度α0よりも大きいと判定した場合には噴射を停止することで、意図しない部位を切除してしまうことを防止できる。
(実施形態3)

0061

続いて、実施形態3に係る流体噴射装置について説明する。前述した実施形態2が、パルス噴射スイッチ46の信号と噴射モードの情報と加速度センサー40の検出信号によって流体の噴射を制御していることに対して、実施形態3は、噴射モードの情報と加速度センサー40の検出信号(操作加速度)によって出力が制御される情報出力手段を有していることが異なる。よって、相違箇所を中心に説明する。

0062

図11は、実施形態3に係る制御手段100の主要構成を示す構成説明図である。なお、実施形態2と同じ機能を有するものには、同じ符号を附し、その説明を省略している。制御手段100は、流体噴射装置1の全体制御を行う制御回路110と、流体供給手段10の駆動制御をする流体供給手段駆動回路103と、加速度センサー40の操作加速度検出信号を受信するセンサー信号受信回路102と、脈動発生部30の駆動を制御する脈動発生部駆動回路106と、情報出力手段としての音声出力回路111と、スピーカー112とを有している。
なお、情報出力手段として音声以外に、光や画面表示等の視認可能な出力手段を用いることができる。また、スピーカー112は、制御手段100とは別の場所に配置してもよい。

0063

制御回路110には、パルス噴射スイッチ46からの入力信号を処理する回路と、噴射モード選択手段120からの入力信号を処理する回路と、噴射モードに基づきあらかじめ設定しておく設定加速度、音声出力出力内容を記憶する記憶回路、等を有している(図示は省略)。

0064

続いて、実施形態3に係る情報出力手段の制御方法について図面を参照して説明する。
まず、噴射モード選択手段120で広範囲モードを選択した場合の制御方法について説明する。
表5は、広範囲モードにおける流体噴射の制御アルゴリズムを表し、図12は、表5のアルゴリズムに基づく流体噴射の具体的な1例を示す説明図である。表5と図12を参照して説明する。なお、あらかじめ設定する設定加速度をα0、加速度センサー40で検出した操作加速度をαとする。

0065

0066

加速度センサー40では、噴射または非噴射に限らず(つまり、操作の有無に限らず)、操作部としての脈動発生部30の加速度を検出している。ここで、パルス噴射スイッチ46をONしている間において、α0<αのときには脈動発生部30を駆動(ON)し、α0>αのときには脈動発生部30を停止(OFF)する。パルス噴射スイッチ46がOFFの場合には、α0<α、α0>αの両方の状態において、脈動発生部30の駆動を停止する。そして、パルス噴射スイッチ46がON、且つα0<αの状態のときには、スピーカー112から音声または発信音を出力し、α0>αのときには発信音は出力されない。言い換えれば、音声が出力されているときにパルス噴射スイッチ46をONにすれば、脈動発生部30をこまめに動かすとパルス流噴射され、音声が出力されていないときには、パルス噴射スイッチ46をONしても、流体噴射は停止されることになる。

0067

このようにすれば、α0<αの範囲で操作する場合、音や光や画面表示などで使用者に噴射に適した状態か適さない状態かを知らせることができ、情報出力手段の出力に合わせて使用者が噴射スイッチを制御できるので、操作者は意図した噴射条件で操作することができる。

0068

次に、噴射モード選択手段120で狭範囲モードを選択した場合の制御方法について説明する。
表6は、狭範囲モードにおける流体噴射の制御アルゴリズムを表し、図13は、表6のアルゴリズムに基づく流体噴射の具体的な1例を示す説明図である。表6と図12を参照して説明する。なお、あらかじめ設定する設定加速度をα0、加速度センサー40で検出した操作加速度をαとする。

0069

0070

加速度センサー40は、噴射または非噴射に限らず(つまり、操作の有無に限らず)、操作部としての脈動発生部30の加速度を検出している。ここで、パルス噴射スイッチ46をONしている間において、α0<αのときには脈動発生部30を停止(OFF)し、α0>αのときには脈動発生部30を駆動(ON)する。パルス噴射スイッチ46がOFFの場合には、α0<α、α0>αの両方の状態において、脈動発生部30の駆動を停止する。そして、パルス噴射スイッチ46がON、且つα0>αのときに、スピーカー112から音声または発信音を出力可能である。

0071

言い換えれば、α0>αの範囲で操作する場合、音や光や画面表示などで使用者に噴射に適した状態か適さない状態かを知らせることができ、特定の部分を切除する場合に、発信音が出力されているときにパルス噴射スイッチ46をONにすれば、手が振れていない状態で切除したい部位にパルス流を噴射できる。よって、情報出力手段の出力に合わせて使用者が噴射スイッチを制御できるので、操作者は意図した噴射条件で操作することができる。

0072

また、前述したスピーカー112のONとOFFの機能は一例であり、スピーカー112のONとOFFの機能を入れ替えて、パルス噴射スイッチ46をONにしてはいけない状態を示す警告音としたり、スピーカー112のONのときの発信音とOFFのときの発信音が異なるようにして、操作者が切除可能な状態か、不可能な状態かを区別して認識できるようにしてもよい。
(医療機器)

0073

続いて、前述した各実施形態による流体噴射装置1と、流体噴射の制御方法を用いた医療機器について説明する。医療機器は、実施形態1(図1図2、参照)、実施形態2(図5図6図7、参照)、実施形態3(図11、参照)で説明した構成のものを採用することができる。なお、本実施例の医療機器は、生体組織を選択的に切除・切開・破砕することが可能な手術具である。よって、ここで用いる流体は、生理食塩水などの液体である。

0074

噴射流体は、連続流またはパルス流のどちらも選択可能であるが、特に、流体をパルス状に高速噴射する場合、生体組織を選択的に切除・切開・破砕することが可能で、血管等の細管組織を温存できるなど手術具として優れた特性を有している。

0075

そして、操作者が操作部(操作部20または脈動発生部30)を操作するときの動き(操作加速度α)を加速度センサー40で検出し、選択された噴射モードに基づき設定された設定加速度α0と比較して、流体の噴射または非噴射を制御する。従って、広範囲を浅く切りたい場合、狭範囲を適切な深さで切りたい場合、それぞれに操作者が意図する適切な切開または切除を行うことができ、操作性がよく、安全性が高い手術具としての医療機器を実現できる。
(変形例)

0076

以上説明した実施形態には以下の変形例が存在する。なお、変形例の説明においては、上述した実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。

0077

上述した実施形態では、流体噴射装置1が噴射スイッチ45を有している構成としたが、噴射スイッチ45はなくてもよい。例えば、加速度センサー40で検出した操作部(操作部20または脈動発生部30)の操作加速度αが選択された噴射モードに基づき設定された設定加速度α0に対して、α0<αのときには流体供給手段10を駆動(ON)し、α0≧αのときには流体供給手段10を停止(OFF)するようにしてもよい。また、反対に、α0≧αのときには流体供給手段10を駆動(ON)し、α0<αのときには流体供給手段10を停止(OFF)するようにしてもよい。

0078

上述した実施形態では、選択された噴射モードに基づき設定される設定加速度について、一律にα0として説明したが、選択される噴射モードに基づき、設定加速度を可変にしてもよい。例えば、広範囲モードの場合の設定加速度α1と、狭範囲モードの場合の設定加速度α2とを用意してもよい。この場合、α1>α2としてもよいし、α1<α2としてもよい。

0079

1…流体噴射装置、10…流体供給手段、30…脈動発生部、40…加速度センサー、46…噴射スイッチ、50…流体噴射管、55…ノズル、56…流体噴射開口部、100…制御手段、120…噴射モード選択手段。

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 須田浩太の「 穿刺器具ガイド装置」が 公開されました。( 2019/07/25)

    【課題】より簡単に穿刺器具をガイドすることのできる穿刺器具ガイド装置を提供する。【解決手段】椎弓根基部の目標点に向かって脊椎後方側から前方向に配置して基準となる基準ピンと、一端部が基準ピンの基端側に位... 詳細

  • オリンパス株式会社の「 外科用処置具」が 公開されました。( 2019/07/18)

    【課題・解決手段】外科用処置具は、生体組織を処置する処置面を有する処置部と、前記処置部の外表面の一部であって、前記処置面以外の部分を覆う断熱皮膜と、前記処置面以外の部分で前記断熱皮膜を覆うように設けら... 詳細

  • 日本ゼオン株式会社の「 クリップ取外装置」が 公開されました。( 2019/07/18)

    【課題】体内に留置されたクリップを体外からの操作により、容易に取り外すことができるようにする。【解決手段】生体内に留置されたクリップ1を体外からの操作により取り外すクリップ取外装置である。この装置は、... 詳細

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ