流体喷射装置.pdf

本发明提供一种可缓和由于暂时高压而产生的喷射力的流体喷射装置。该流体喷射装置包括：流体喷射部，其喷射脉动状的流体；流体供给部，其具有容纳规定压力以上的压力的流体容纳部，且将容纳在该流体容纳部的流体供给至流体喷射部；连接流路，其连接流体喷射部和流体容纳部，并成为流体流动的流路；打开和关闭连接流路的开闭部；以及控制部，其对开闭部发送用于打开连接流路的开放信号，对流体喷射部发送用于喷射流体的喷射信号，其中，控制部从发送开放信号起经过规定时间后，发送喷射信号。

权利要求书
1.  一种流体喷射装置，其特征在于，包括：
流体喷射部，其喷射脉动状的流体；
流体供给部，其具有容纳规定压力以上的压力的流体的流体容纳部，且将容纳在该流体容纳部的流体供给至所述流体喷射部；
连接流路，其连接所述流体喷射部和所述流体容纳部，并成为流体流动的流路；
开闭部，其打开和关闭所述连接流路；以及
控制部，其对所述开闭部发送用于使所述连接流路开放的开放信号，对所述流体喷射部发送用于喷射流体的喷射信号，
所述控制部从发送所述开放信号起经过规定时间后，发送所述喷射信号。

2.  根据权利要求1所述的流体喷射装置，其特征在于，
所述控制部在发送所述开放信号之后、发送所述喷射信号之前，对所述流体供给部所具有的、加压所述流体容纳部的加压部进行驱动，从而将流体供给至所述流体喷射部。

3.  根据权利要求1或2所述的流体喷射装置，其特征在于，
当设比所述规定压力高的压力为目标压力，所述规定压力为第一下限压力，比所述目标压力高的压力为第一上限压力，比所述第一下限压力高、且比所述目标压力低的压力为第二下限压力，比所述第一上限压力低、且比所述目标压力高的压力为第二上限压力，从所述第一下限压力至所述第一上限压力的压力范围为第一压力范 围，从所述第二下限压力至所述第二上限压力的压力范围为第二压力范围，所述第一压力范围及所述第二压力范围的各自的中心值为所述目标压力时，所述控制部进行用于使所述流体容纳部内的流体的压力为所述第二压力范围内的压力的控制，
当所述流体容纳部内的流体的压力为所述第一压力范围内的压力时，所述控制部发送所述开放信号及所述喷射信号。

4.  根据权利要求1至3中任一项所述的流体喷射装置，其特征在于，
所述控制部以接收到指示流体喷射的送液信号为条件，发送所述开放信号及所述喷射信号，并且，
当所述流体容纳部内的流体没有达到所述规定压力以上的压力时，即使接收到所述送液信号也不发送所述开放信号，
当所述流体容纳部内的流体达到所述规定压力以上的压力时，在接收到所述送液信号后，发送所述开放信号。

5.  根据权利要求1至4中任一项所述的流体喷射装置，其特征在于，
在发送所述开放信号前，所述控制部用流体充满所述连接流路，在所述流体喷射部喷射流体后，所述控制部控制所述流体容纳部内的流体的压力成为所述规定压力以上。

6.  根据权利要求1至5中任一项所述的流体喷射装置，其特征在于，
接收到所述喷射信号的所述流体喷射部使用随电压变化而变形的压电元件喷射流体。

说明书流体喷射装置
技术领域
本发明涉及以脉动状喷射流体的流体喷射装置。
背景技术
一直以来，在医疗领域，已知一种利用以脉动状高速地喷射流体的流体喷射装置进行生物体组织的切开或切除的方法。作为这种流体喷射装置，例如存在由具有利用容积改变单元的驱动改变容积的流体室并以脉动状高速喷射流体的脉动发生部、将液体供给至脉动发生部的流体供给部、以及连通脉动发生部与流体供给部的连接管构成的流体喷射装置(参照专利文献1)；以及腔室内具备蒸气发生单元，并利用该蒸气发生单元产生的高压蒸气泡以脉动状进行流体喷射的流体喷射装置(参考专利文献2)。
然而，原有技术的流体喷射装置在打开从流体供给部到流体喷射部的连接流路的同时，从流体喷射部喷射脉动状的流体。图11示出了使用原有技术的流体喷射装置时的喷射流体的压力变化。
由图11可知，如果在时间t打开连接流路，同时喷射脉动状的流体，则施加在流体上的压力会暂时变高。这个高压力会导致施手术者意想不到的暂时高喷射力。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2013-213422号公报
专利文献2：特表2003-500098。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够进行缓和了由于暂时高压导致的喷射力的流体喷射的流体喷射装置。
为实现上述目的的主要发明是一种流体喷射装置，包括：流体喷射部，其喷射脉动状的流体；流体供给部，其具有容纳规定压力以上的压力的流体的流体容纳部，且将容纳在该流体容纳部的流体供给至上述流体喷射部；连接流路，其连接上述流体喷射部和上述流体容纳部，并成为流体流动的流路；打开和关闭上述连接流路的开闭部；以及控制部，其对上述开闭部发送用于开放上述连接流路的开放信号，对上述流体喷射部发送用于喷射流体的喷射信号，其中，上述控制部从发送上述开放信号起经过规定时间后，发送上述喷射信号。
对于本发明的其它特征，将通过本说明书和附图的记载详细地描述。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式涉及的流体喷射装置的整体构成的一个例子的框图。
图2是示出本发明的实施方式涉及的流体喷射装置的整体构成的其他例子的框图。
图3是示出本发明的实施方式涉及的泵的构成的框图。
图4是示出本发明的实施方式涉及的流体容纳部内的流体的压力变化的曲线图。
图5是示出本发明的实施方式涉及的泵的构成的其他例子的框图。
图6是示出本发明的实施方式涉及的流体喷射部的构造的截面图。
图7是示出本发明的实施方式涉及的入口流路的形状的俯视图。
图8是示出本发明的实施方式涉及的流体喷射装置的准备操作的流程图。
图9是示出本发明的实施方式涉及的流体喷射装置的喷射操作的流程图。
图10是示出使用了本发明的实施方式涉及的流体喷射装置的喷射流体的压力变化的曲线图。
图11是示出使用了原有技术的流体喷射装置的喷射流体的压力变化的曲线图。
符号说明
1、流体喷射装置          25、连接管(连接流路)
26、三通活塞             100、流体喷射部
200、流体喷射管          201、喷射流路
211、喷嘴                212、流体喷射开口部
301、下壳体              303、凹部
304、填料盒              311、底板
312、上表面              350、固定螺栓
400、隔膜                401、压电元件
410、加固板              411、上板
450、填料                500、上壳体
500a、螺栓孔             501、流体室
501a、内周侧壁           502、入口流路管
503、入口流路            504、流路
505、密封面              506、填料盒
507、流体贮存器          509、连接开口部
510、出口流路管          511、出口流路
600、驱动控制部(控制部)        625、流体喷射部启动开关
627、喷射强度切换开关    628、冲排开关
630、控制电缆            640、通信电缆
700、泵(流体供给部)      710、泵控制部(控制部)
720、滑块(加压部)        721、基座部
722、压力传感器          723、触摸传感器
730、电机                740、线性滑轨
741、第一限位传感器      742、剩余量传感器
743、原位传感器          744、第二限位传感器
750、夹管阀(开闭部)      760、流体容器
761、注射器              762、柱塞
763、垫片                764、开口部
765、流体容纳部          770、流体容器安装部
780、滑块释放开关        781、滑块调节开关
782、送液就绪开关        783、启动加注开关
785、夹管阀开关          800、加压室
P、目标压力值            PA、第一上限压力值
PB、第一下限压力值       Pa、第二上限压力值
Pb、第二下限压力值。
具体实施方式
下面，参照图面，对本发明的实施方式进行说明。本实施方式涉及的流体喷射装置可用于精细物体和结构物、生物体组织等的清洗或切断等各种情况，在下文说明的实施方式中，以适合用于切开或切除生物体组织的 医用手术刀的流体喷射装置为例进行说明。因此，在本实施方式涉及的流体喷射装置中使用的流体是水、生理盐水、规定的药液等。另外，为便于图示，下文说明所参照的附图是部件或部分的纵横尺寸的比例尺与实际尺寸不同的示意图。
第一实施方式
整体构成
图1是示出作为本实施方式涉及的医用手术刀的流体喷射装置1的构成说明图。本实施方式涉及的流体喷射装置1包括：供给流体的泵700、将泵700所提供的流体转换为脉动流并以脉动状喷射的流体喷射部100、与泵700协同进行流体喷射装置1的控制的驱动控制部600、以及连接泵700与流体喷射部100，并作为流体流动的流路的连接流路的连接管25。本实施方式涉及的流体喷射装置1中，具备驱动控制部600和后述的两个泵控制部710作为控制部，但控制部也可以是一个，也可以是多个。
并且，详细情况将在后面描述，流体喷射部100包括：容纳由泵700提供的流体的流体室501、改变该流体室501的容积的隔膜400(diaphragm)、以及使隔膜400振动的压电元件401。
而且，流体喷射部100具有：成为从流体室501喷出的流体的流路的细管状的流体喷射管200、安装在流体喷射管200的前端部的流路直径缩小的喷嘴211。
然后，流体喷射部100根据从驱动控制部600输出的喷射信号使压电元件401驱动，并通过改变流体室501的容积将流体转换为脉动流，通过流体喷射管200、喷嘴211以脉动状高速喷射流体。
驱动控制部600与流体喷射部100之间通过控制电缆630连接，驱动控制部600输出的用于驱动压电元件401的喷射信号通过控制电缆630传递至流体喷射部100。
并且，驱动控制部600与泵700之间通过通信电缆640连接，驱动控制部600与泵700根据CAN(控制器局域网)等规定的通信协议彼此交换各种指令和数据。
并且，驱动控制部600接收来自由使用流体喷射部100执刀的施手术者等人操作的各种开关的信号的输入，通过上述控制电缆630和通信电缆640，控制泵700和流体喷射部100。
作为被输入驱动控制部600中的上述开关，有例如流体喷射部启动开关625、喷射强度切换开关627、冲排开关628等(没有图示出)。
流体喷射部启动开关625是用于切换有无从流体喷射部100喷射流体的开关。如果使用流体喷射部100执刀的施手术者操作了流体喷射部启动开关625，则驱动控制部600会协同泵700，进行用于使流体从流体喷射部100喷射或停止的控制。流体喷射部启动开关625可以采取放在手术实施者脚边操作的脚踏开关的形式，也可以采取一体地设置在流体喷射部100上由施手术者把持，通过施手术者的手和手指操作的形式。
喷射强度切换开关627是用于设定从流体喷射部100喷射的流体的喷射强度的开关。当喷射强度切换开关627被操作时，驱动控制部600进行用于增加或减少对流体喷射部100及泵700的流体的喷射强度的控制。
另外，对冲排开关628，将在后面说明。
而且，本实施方式中，所谓脉动流，是指流体的流动方向是恒定的，流体的流量或流速伴随着周期性或非周期性波动的一种流体的流动。脉动流同时还包括重复流体的流动和停止的间歇流，但只要流体的流量或流速是周期性或非周期性波动即可，因此，无需非得是间歇流。
同样地，所谓以脉动状喷射流体，是指所喷射的流体的流量或移动速度周期性或非周期性波动的一种流体的喷射。作为脉动状喷射的一个例子，可以列举重复流体的喷射和非喷射的间歇喷射，但只要所喷射的流体的流量或移动速度是周期性或非周期性波动即可，因此，无需非得是间歇喷射。
而且，当流体喷射部100停止驱动时，即，不改变流体室501的容积时，在规定压力下由作为流体供给部的泵700提供的流体会通过流体室501，从喷嘴211连续地流出。
另外，涉及本实施方式的流体喷射装置1可以是具有多个泵700的构成。例如，图2例示出流体喷射装置1具有2个泵700时的构成。
这种情况下，如图2所示，流体喷射装置1具有第一泵700a和第二泵700b。并且，连接流体喷射部100和第一泵700a和第二泵700b，而成为流体流动的流路的连接流路是由第一连接管25a、第二连接管25b、连接管25以及三通活塞26构成。
并且，将被构成为可切换的阀门作为三通活塞26使用，在使第一连接管25a与连接管25连通，或是使第二连接管25b与连接管25连通之间切换，以便有选择性地使用第一泵700a和第二泵700b中的任一个泵。
通过这样的配置，例如，当有选择地使用第一泵700a时，在由于故障等某种原因而无法从第一泵700a进行流体的供给这样的情况下，通过切换三通活塞26而将第二连接管25b与连接管25连通之后，从第二泵700b开始流体的供给，则能够继续使用流体喷射装置1，并能将无法从第一泵700进行流体供给所导致的影响抑制在最小限度。
另外，在以下说明中，即便流体喷射装置1是具备多个泵700的构成，在无需区分各个泵700而说明的情况下，统一以泵700表示。
另一方面，在需要将多个泵700分别区分加以说明时，则将各个泵700区别以第一泵700a、第二泵700b等来表示，在泵700的参照符号700后适当地添加a、b等后缀。并且，这种情况下，对第一泵700a的构成元件的参照符号添加后缀a，对第二泵700b的构成元件的参照符号添加后缀b表示。
泵
接下来，参照图3，对本实施方式涉及的泵700的构成及操作的概要进行说明。
本实施方式涉及的泵700具有泵控制部710、滑块720、电机730、线性滑轨740、夹管阀750。而且，泵700被构成为具有用于可拆装地安装容纳流体的流体容器760的流体容器安装部770。在安装有流体容器760时，流体容器安装部770以在规定的位置保持流体容器760的方式形成。
另外，详细情况将在后面说明，泵控制部710中被输入有滑块释放开关(Slider release switch)780、滑块调整开关(Slider set switch)781、送液就绪开关782、启动加注开关(priming switch)783、夹管阀开关785(没有图示出)。
如作为本实施方式中的一个示例，流体容器760被构成为包括注射器761和柱塞762的注射筒。
该流体容器760中，在注射器761的前端部形成有使圆筒突出而成的形状的开口部764。然后，在将流体容器760安装在流体容器安装部770上时，使连接管25的端部插入开口部764中，从而形成流体从注射器761的内部至连接管25的流路。
夹管阀750是设置在连接管25的路径上，作为将流体容器760和流体喷射部100之间的流体的流路打开或关闭的开闭部的一个例子的阀门。
夹管阀750的开闭是通过泵控制部710进行。泵控制部710一打开夹管阀750，流体容器760和流体喷射部100之间的流路就连通。泵控制部710一闭合夹管阀750，流体容器760和流体喷射部100之间的流路就断开。
将流体容器760安装在流体容器安装部770上后，如果在打开夹管阀750的状态下，使流体容器760的柱塞762在推入注射器761中的方向(以下，也称为推入方向)上移动，则由安装在柱塞762的上述推入方向侧的前部的具有弹力的橡胶等树脂制的垫片763的端面与注射器761的内壁包围成的空间(以下，也称为流体容纳部765)的容积将会减少，被填充在该流体容纳部765中的流体会从注射器761的前端部的开口部764喷出。然后，从开口部764喷出的流体被填充到连接管25中，同时被供给流体喷射部100。
另一方面，将流体容器760安装在流体容器安装部770上后，如果在关闭夹管阀750的状态下，使流体容器760的柱塞762在推入方向上移动，则由安装在柱塞762的前部的垫片763与注射器761的内壁包围成的流体 容纳部765的容积将会减少，从而可以使被填充在该流体容纳部765中的流体的压力上升。
柱塞762的移动，通过泵控制部710使滑块720沿着在将流体容器760安装到流体容器安装部770上时柱塞762滑动的方向(上述推入方向以及与上述推入方向相反的方向)移动来进行。
具体而言，作为加压部的一个例子的滑块720被安装在线性滑轨740上，使得滑块720的基座部721与沿着上述柱塞762的滑动方向以直线状形成在线性滑轨740上的轨道(未图示出)卡合，然后，通过线性滑轨740利用从由泵控制部710驱动的电机730传输出的动力，使滑块720的基座部721沿着轨道移动，滑块720即沿着上述柱塞762的滑动方向移动，从而使填充在流体容纳部765中的流体的压力上升。
而且，如图3所示，沿着线性滑轨740的上述轨道，设置有第一限位传感器741、剩余量传感器742、原位传感器(home sensor)743、第二限位传感器744。
这些第一限位传感器741、剩余量传感器742、原位传感器743、第二限位传感器744均为检测在线性滑轨740的上述轨道上移动的滑块720的位置的传感器，通过这些传感器检测出的信号被输入泵控制部710。
原位传感器743是用于确定线性滑轨740上的滑块720的初始位置(以下，也称为原位位置)的传感器。原位位置是在进行流体容器760的安装和交换等操作时，保持滑块720的位置。
剩余量传感器742是用于在滑块720由原位位置在柱塞762的推入方向移动时，检测流体容器760中的流体的剩余量变为规定值以下时的滑块720的位置(以下，也称为剩余量位置)的传感器。当滑块720移动至设置有剩余量传感器742的剩余量位置时，规定的警报被输出给操作者(施手术者或辅助者)。然后，根据操作者的判断，在适当的时间，进行将当前正在使用的流体容器760更换为新的流体容器760的操作。或者，在备好与泵700(第一泵700a)同样构成的预备的第二泵700b时，进行转换操作，使得从预备的第二泵700b进行对流体喷射部100的流体供给。
第一限位传感器741示出滑块720从原位位置在柱塞762的推入方向移动时的可移动范围的极限位置(以下，也称第一极限位置)。当滑块720移动至设置有第一限位传感器741的第一极限位置时，流体容器760中的流体的剩余量比滑块720位于上述剩余量位置时的剩余量更少，规定的报警被输出给操作者。然后，这种情况下，也进行将当前正在使用的流体容器760更换为新的流体容器760的操作，或进行转换为预备的第二泵700b的操作。
另一方面，第二限位传感器744示出滑块720由原位位置在与推入柱塞762的方向相反的反向上移动时的可移动范围的极限位置(以下，也称为第二极限位置)。当滑块720移动至设置有第二限位传感器744的第二极限位置时，也会输出规定的报警。
另外，在滑块720中安装有触摸传感器723和压力传感器722。
触摸传感器723是用于检测滑块720是否接触流体容器760的柱塞762的传感器。
而且，压力传感器722是检测由注射器761的内壁与垫片763形成的流体容纳部765中的流体的压力，并输出对应于压力的信号的传感器。
当在关闭夹管阀750的状态下使滑块720在上述推入方向移动时，流体容纳部765中的流体的压力会在滑块720接触了柱塞762之后，随着滑块720的推入量的增加而上升。
另一方面，当在打开夹管阀750的状态下使滑块720在上述推入方向移动时，即使在滑块720接触了柱塞762后，流体容纳部765中的流体也会通过连接管25从流体喷射部100的喷嘴211流出，因此，流体容纳部765中的流体的压力虽会在一定程度上上升，但即便在推入方向上进一步使滑块720移动，也不会再上升。
另外，来自触摸传感器723和压力传感器722的信号被输入泵控制部710。
接下来，对将填充有流体的流体容器760重新安装在流体容器安装部770上，并将流体容器760中的流体供给流体喷射部100，直到成为流体喷射部100能够以脉动状喷射流体的状态为止的准备操作进行说明。
首先，操作者操作滑块释放开关(slider release switch)780，将滑块释放开关(slider release switch)780的接通(ON)信号输入泵控制部710。如此一来，泵控制部710就使滑块720移动至原位位置。
然后，操作者将事前与连接管25连接的流体容器760安装到流体容器安装部770上。另外，在该流体容器760的注射器761中已填充有流体。
然后，操作者在将连接管25安装到夹管阀750后，操作夹管阀开关785并将夹管阀开关785的接通信号输入至泵控制部710，泵控制部710即关闭夹管阀750。
接下来，操作者操作滑块调整开关(slider set switch)781，将滑块调整开关781的接通信号输入泵控制部710。然后，泵控制部710使滑块720在推入方向移动，并开始控制，使得流体容器760中的流体容纳部765所容纳的流体的压力成为规定目标压力值。
图4是示出流体容纳部765中的流体的压力变化的曲线图。
当目标压力值为P时，优选将高于P的压力定为第二上限压力值Pa，将低于P的压力定为第二下限压力值Pb，泵控制部710进行控制，使得流体容纳部765中容纳的流体的压力达到Pa至Pb的范围内的第二压力范围(以下，也称为精窗口)，该精窗口的中心值是目标压力值P。
然后，由操作者按下送液就绪开关782后，该送液就绪开关782的接通信号即被输入泵控制部710，当流体容纳部765中的流体的压力相对于上述目标压力值进入规定的范围内(以下，也称为粗窗口(rough window))时，泵控制部710将变成允许从泵700向流体喷射部100进行流体的送液的可送液状态。这个粗窗口是指当将高于第二上限压力值Pa的压力作为第一上限压力值PA，将低于第二下限压力值Pb的压力作为第一下限压力值PB时，作为从PA到PB的范围的第一压力范围，粗窗口的中心值是目标压力值P。
然后，当泵控制部710处于可送液状态时，由操作者将启动加注开关783的送液信号输入泵控制部710后，泵控制部710即开始启动加注处理。启动加注处理是使从流体容器760到连接管25、流体喷射部100的流体喷射开口部212为止的流体的流路中充满流体的处理。
启动加注处理一旦开始，泵控制部710就打开夹管阀750，并在打开夹管阀750的同时或几乎同时的定时(例如几毫秒或几十毫秒左右的时间差)或夹管阀750打开后的定时，开始使滑块720向推入方向移动。滑块720的移动以从流体容器760流出的流体每单位时间的送出量保持恒定的规定速度进行。启动加注处理的进行直到启动加注处理所需的规定时间经过为止(或直到滑块720移动规定距离为止)，或者直到操作者操作启动加注开关783并输入断开(OFF)信号为止。
由此，流体容纳部765中的规定量的流体能以规定的流速(每单位时间的流体的吐出量)从泵700送出，并在充满从夹管阀750到流体喷射部100的连接管25的同时，也充满流体喷射部100的流体室501及流体喷射管200等。另外，在开始启动加注处理前存在于连接管25中及流体喷射部100中的空气会随着流体向连接管25及流体喷射部100中的流入，而从流体喷射部100的喷嘴211排放到大气中。
另外，启动加注处理时使滑块720移动的上述规定速度、规定距离或规定时间，均事前存储在泵控制部710中。
由此，启动加注处理完毕。
接下来，当冲排开关(flushing switch)628的喷射信号通过操作者的操作输入驱动控制部600时，驱动控制部600开始脱气处理。脱气处理是用于将连接管25和流体喷射部100中残存的气泡从流体喷射部100的喷嘴211排出的处理。
在脱气处理中，泵控制部710在打开夹管阀750的状态下，以从流体容器760中流出的流体每单位时间的送出量达到恒定的规定速度，使滑块720在推入方向移动，并将流体供给流体喷射部100。而且，驱动控制部600与利用泵700的流体的吐出联动，驱动流体喷射部100的压电元件401， 从流体喷射部100喷射出流体。由此，残存于连接管25及流体喷射部100中的气泡会从流体喷射部100的喷嘴211排出。脱气处理的进行直到规定时间经过为止(或滑块720移动了规定距离为止)，或直到操作者操作冲排开关(flushing switch)628并输入断开信号为止。
脱气处理一结束，泵控制部710就关闭夹管阀750，同时检测容纳在流体容器760的流体容纳部765的流体的压力。然后，进行调整滑块720的位置的控制，使得该压力成为上述目标压力值。
然后，当流体容纳部765中的流体的压力相对于目标压力值进入上述规定的范围内(粗窗口(rough window)内)时，即成为可以脉动状从流体喷射部100喷射流体的状态。
在这种状态下，当操作者通过脚操作流体喷射部启动开关625，流体喷射部启动开关625的送液信号被输入驱动控制部600后，泵控制部710根据驱动控制部600发送的信号，打开夹管阀750，在夹管阀750打开后，使滑块720以规定速度在推入方向移动，开始对流体喷射部100提供流体。另一方面，驱动控制部600开始压电元件401的驱动，改变流体室501的容积并产生脉动流。由此，能以脉动状从流体喷射部100的前部的喷嘴211高速喷射出流体。
之后，当操作者操作流体喷射部启动开关625，流体喷射部启动开关625的断开信号被输入驱动控制部600后，驱动控制部600即停止压电元件401的驱动。然后，泵控制部710根据驱动控制部600发送的信号，在使滑块720的移动停止的同时关闭夹管阀750。通过这种方式，停止从流体喷射部100喷射流体。
另外，本实施方式涉及的泵700是由滑块720推压具有注射器761和柱塞762而构成注射筒的流体容器760的构成，也可以是图5所示的构成。
如图5所示，泵700被构成为：通过将作为容纳流体的输液袋而构成的流体容器760安装在加压室800中，并通过调节器811使压缩器810所提供的空气平稳化后，压送至加压室800中，从而推压流体容器760。
一旦在对加压室800中的空气加压而推压了流体容器760的状态下打开夹管阀750，容纳在流体容器760的流体容纳部765中的流体就会从开口部764流出，并经由连接管25供给流体喷射部100。
另外，通过打开排气阀812而将加压室800中的空气排放到大气中。而且，当加压室800中的空气的压力超过规定压力时，即使没有打开排气阀812，也可以通过安全阀813的开启而使得加压室800中的空气排放到大气中。
另外，图5虽没有图示出，但上述的压缩器810、调节器811、排气阀812、夹管阀750均由泵控制部710控制。
而且，由检测流体容器760中的流体的压力的压力传感器722、以及检测流体容器760中的流体的剩余量的剩余量传感器742输出的检测信号被输入泵控制部710。
通过使用这种方式的泵700，可以增加每单位时间可供给至流体喷射部100的流体的量。而且，既然能以更高的压力将流体供给至流体喷射部100，就能将容纳流体的输液袋直接作为流体容器760使用，因此，可以防止流体的污染。而且，对流体喷射部100不会产生脉动流，也可以进行连续送液。
此外，本实施方式中，驱动控制部600被设置在从泵700和流体喷射部100离开的位置上，但也可以被构成为与泵700成为一体。
而且，在使用该流体喷射装置1进行手术时，施手术者把持的部分是流体喷射部100。因此，优选连接到流体喷射部100的连接管25尽可能地柔软。为此，连接管25是既柔软又薄的管，而且，优选从泵700流出的流体的喷吐压力在可对流体喷射部100送液的范围内是低压。因此，泵700的喷吐压力大致被设定为0.3大气压(0.03MPa)以下。
而且，尤其是在做脑部手术时，如果设备出故障很可能造成严重事故，这种情况下，应当避免在连接管25切断等时候会有高压的流体喷出，为此，需要使得泵700的喷吐压力为低压。
流体喷射部
接下来，对本实施方式的流体喷射部100的构造进行说明。
图6是示出本实施方式涉及的流体喷射部100的构造的截面图。在图6中，流体喷射部100包括产生流体的脉动流的脉动发生装置，并与具有作为喷吐流体的流路的连接流路201的流体喷射管200连接。
流体喷射部100由上壳体500和下壳体301在各自相对的表面上接合，由4根固定螺栓350(省略图示)固定。下壳体301是具有锷部的筒状部件，一个端部通过底板311被密封。在该下壳体301的内部空间中设置有压电元件401。
压电元件401构成执行器，是层叠型压电元件。压电元件401的一个端部通过上板411固定在隔膜400上，另一个端部固定在底板311的上表面312。
而且，隔膜400由圆盘状的金属薄板形成，在下壳体301的凹部303内，周缘部被密合固定在凹部303的底面。通过对作为容积改变装置的压电元件401输入喷射信号，能随着压电元件401的伸长、收缩而通过隔膜400改变流体室501的容积。在隔膜400的上表面层叠设置有由中心部具有开口部的圆盘状的金属薄板构成的加固板410。
上壳体500中，在与下壳体301相对的表面的中心部形成有凹部，由该凹部与隔膜400构成且填充有流体的状态的回转体形状即为流体室501。也就是说，流体室501是由上壳体500的凹部的密封面505和内周侧壁501a和隔膜400包围而成的空间。在流体室501的大致中央部贯穿设置有出口流路511。
出口流路511从流体室501贯通至由上壳体500的一个端面突出而设的出口流路管510的端部。出口流路511与流体室501的密封面505的连接部被平滑地圆化，以减小流体阻力。
另外，在本实施方式(参照图6)中，以上说明的流体室501的形状是两端密封的大致圆筒形，但不仅限于圆筒形，也可以是从侧视图看为圆锥形、梯形或半球形等。例如，如果将出口流路511与密封面505的连接部形成为漏斗这样的形状，可以容易地排出后述的流体室501中的气泡。
出口流路管510连接到流体喷射管200。流体喷射管200上贯穿设置有喷射流路201，喷射流路201的直径比出口流路511的直径更大。而且，流体喷射管200的管部的厚度被形成为在具有不吸收流体的压力脉动的刚度的范围内。
流体喷射管200的前端部插有喷嘴211。该喷嘴211上贯通设置有流体喷射开口部212。流体喷射开口部212的直径比喷射流路201的直径小。
在上壳体500的侧面，突出设置有用于插入从泵700提供流体的连接管25的入口流路管502，入口流路管502中贯通有入口流路侧的流路504。流路504连通到入口流路503。入口流路503在流体室501的密封面505的周缘部形成为沟状，并连通到流体室501。
在上壳体500与下壳体301的接合面上，在离开隔膜400的外周方向的位置上，下壳体301侧形成有填料盒304、上壳体500侧形成有填料盒506，由填料盒304、506所形成的空间里装有环形填料450。
在这里，组装上壳体500和下壳体301时，通过上壳体500的密封面505的周缘部与下壳体301的凹部303的底面将隔膜400的周缘部与加固板410的周缘部紧密接合。这时，填料450被上壳体500与下壳体301推压，从而可防止流体从流体室501泄漏。
流体室501中，流体吐出时达到30大气压(3MPa)以上的高压状态，考虑在隔膜400、加固板410、上壳体500、下壳体301的各个接合部会有少许流体泄漏，因而通过填料450阻止泄漏。
如图6所示，如果设置有填料450，则填料450会被以高压从流体室501泄漏的流体的压力压缩，同时填料450被进一步强力地推压到填料盒304、505中，因此，能够更可靠地防止流体的泄漏。通过这种方式，可以在驱动时保持流体室501中较高的压力上升。
接下来，参照图面，对形成在上壳体500的入口流路503进行更详细的说明。
图7是示出入口流路503的形状的俯视图，表示从下壳体301的接合面侧观察到的上壳体500的状态。图7中，入口流路503以沟状形成在上壳体500的密封面505的周缘部。
入口流路503的一个端部连通到流体室501，另一个端部连通到流路504。在入口流路503与流路504的连接部上，形成有流体贮存器507。然后，通过使流体贮存器507与入口流路503的连接部平滑地圆化来减小流体阻力。
而且，入口流路503朝向大致切线方向连通到流体室501的内周侧壁501a。以规定压力由泵700(参照图1)提供的流体沿着内周侧壁501a(图7中，箭头所指示的方向)流动并在流体室501产生旋回流。旋回流被旋回所产生的离心力推向内周侧壁501a侧，同时，流体室501中含有的气泡会集中在旋回流的中心部。
然后，集中在中心部的气泡被从出口流路511排出。因此，优选将出口流路511设置在旋回流的中心附近，即回转体形状的轴中心部。
而且，如图7所示，入口流路503是弯曲的。入口流路503也可以设置为不弯曲而沿着直线连通到流体室501，但通过使其弯曲，可以将流路变长，从而可以在狭窄空间中得到所需的惯性(对于惯性，将在后面说明)。
另外，如图7所示，在隔膜400与形成有入口流路503的密封面505的周缘部之间，设置有加固板410。设置加固板410，意在提高隔膜400的耐久性。由于在入口流路503与流体室501的连接部上形成有切口状的连接开口部509，因此，考虑当隔膜400被以高频率驱动时，在连接开口部509附近会发生应力集中，从而发生疲劳破坏。因此，通过设置具有无切口部且连续的开口部的加固板410，可以使得隔膜400不发生应力集中。
而且，在上壳体500的外周角部开设4个位置的螺栓孔500a，上壳体500与下壳体301在该螺栓孔位置上被螺纹接合。
另外，尽管未图示，但可以将加固板410与隔膜400接合，层叠并固定为一体。作为固定方法，可以是使用粘合剂粘接的方法，也可以是固相 扩散接合及焊接等方法，但更优选使加固板410和隔膜400在接合面上密合的方法。
流体喷射部的操作
接下来，参照图1至图5，对本实施方式的流体喷射部100的操作进行说明。本实施方式的流体喷射部100的流体吐出，通过入口流路503侧的惯性L1(有时称为“合成惯性L1”)与出口流路511侧的惯性L2(有时称为“合成惯性L2”)的差来进行。
〈惯性〉
首先，对惯性进行说明。
当以ρ表示流体的密度、以S表示流路的截面积、以h表示流路的长度时，惯性L用L＝ρ×h/S表示。当以ΔP表示流路的压力差、以Q表示流过流路的流体的流量时，通过使用惯性L使流路中的运动方程式变形，可以导出ΔP＝L×dQ/dt这一关系。
也就是说，惯性L表示对流量的时间变化的影响程度，惯性L越大，流量的时间变化越小，惯性L越小，流量的时间变化越大。
而且，涉及多条流路的并联连接、多条形状不同的流路的串联连接的合成惯性，可以通过与电路的电感的并联连接、或串联连接同样地合成每个流路的惯性而算出。
另外，入口流路503侧的惯性L1，由于流路504的直径相对于入口流路503的直径被设定为足够大，因此，惯性L1可在入口流路503的范围内算出。这时，由于连接泵700与入口流路503的连接管25具有柔软性，因此，也可以从惯性L1的计算中删除。
而且，对于出口流路511侧的惯性L2，由于喷射流路201的直径远比出口流路511的直径大，且流体喷射管200的管部(管壁)的厚度薄，因此对惯性L2的影响是轻微的。因此，出口流路511侧的惯性L2可以与出口流路511的惯性替换。另外，流体喷射管200的管壁的厚度具有对流体的压力传播的足够的刚性。
而且，在本实施方式中，入口流路503的流路长度及截面积、出口流路511的流路长度及截面积被设定为，使得入口流路503侧的惯性L1比出口流路511侧的惯性L2更大。
〈流体的喷射〉
接下来，对流体喷射部100的操作进行说明。
流体通过泵700以规定压力供给入口流路503。其结果，当压电元件401不工作时，流体利用泵700的吐出力与入口流路503侧整体的流体阻力值的差流动到流体室501中。
在这里，如果喷射信号被输入到压电元件401中，压电元件401急剧伸长，则流体室501中的压力若在入口流路503侧及出口流路511侧的惯性L1、L2具有足够的大小的情况下，会迅速上升而达到几十个大气压。
由于该流体室501中的压力远比利用泵700对入口流路503施加的压力大，因此，从入口流路503侧流入流体室501中的流体会因该压力而减少，从出口流路511的流出会增加。
由于入口流路503的惯性L1比出口流路511的惯性L2大，由于从出口流路511吐出的流体的增加量比流体从入口流路503流入流体室501的流量的减少量大，因此，流体会在喷射流路201以脉动状吐出，也就是说，会发生脉动流。这个吐出时的压力波动在流体喷射管200中传播，流体从前端的喷嘴211的流体喷射开口部212被喷射出。
在这里，由于喷嘴211的流体喷射开口部212的直径比出口流路511的直径小，因此，流体进一步被作为高压、高速的脉动状液滴而喷射出。
另一方面，流体室501中，由于从入口流路503流入的流体量的减少与从出口流路511流出的流体的流出量的增加这一相互作用，压力上升后立即成为负压状态。其结果，由于泵700的压力和流体室501中的负压状态二者的作用，经过规定时间后，入口流路503的流体会以与压电元件401操作前相同的速度向流体室501中回流。
入口流路503中的流体的流动回流之后，如果压电元件401有伸展，则可以从喷嘴211继续喷射脉动流。
〈气泡的排除〉
接下来，对流体室501中的气泡的排除操作进行说明。
如上所述，入口流路503通过在流体室501的周围盘旋并尽可能接近流体室501的这种路径连通到流体室501。而且，出口流路511设置在流体室501的大致回转体形状的回转轴附近。
因此，从入口流路503流入流体室501的流体会沿着内周侧壁508而在流体室501中旋转。然后，流体被离心力推压到流体室501的内周侧壁501a侧，流体所含的气泡集中在流体室501的中心部，其结果，气泡被从出口流路511排出。
因此，即使由于压电元件401而在流体室501发生微小的容积变化，压力波动也不会因气泡受到阻碍，且可获得足够的压力上升。
根据本实施方式，由于流体以规定的压力通过泵700被供给入口流路503，并且，即使在停止了流体喷射部100的驱动的状态下，流体也能被供给入口流路503和流体室501，因此，即便不进行启动加注操作，也能够开始初始操作。
而且，由于流体从比出口流路511的直径缩小的流体喷射开口部212喷出，因此，液压比出口流路511中增高，从而使得高速的流体喷射成为可能。
而且，由于流体喷射管200具有的刚性可将从流体室501流出的流体的脉动传递到流体喷射开口部212，因此，具有不会妨碍来自从流体喷射部100的流体的压力传播，并可以喷射所需的脉动流这一效果。
而且，由于将入口流路503的惯性设定为比出口流路511的惯性大，因此，与从入口流路503流向流体室501的流体的流入量的减少程度相比，在出口流路511则会发生更大程度的流出量的增加，从而在流体喷射管200中可以进行脉动状的流体吐出。因此，也可以不在入口流路503侧设置止回阀，这样既可以达到简化流体喷射部100的构造的效果，同时可以 使内部的清洗变得容易，且可以排除起因于使用止回阀的对耐久性的担心。
另外，通过将入口流路503和出口流路511二者的惯性设定得足够大，如果突然降低流体室501的容量，则可以使流体室501中的压力急剧上升。
而且，通过形成为使用作为容积改变装置的压电元件401和隔膜400而发生脉动的构造，可以简化流体喷射部100的构造，并实现小型化。而且，可以将流体室501的容积变化的最大频率调整为1KHz以上的高频率，从而最适于高速脉动流的喷射。
而且，流体喷射部100通过利用入口流路503使流体室501中的流体发生旋回流，可以依靠离心力将流体室501中的流体推向流体室501的外周方向，使旋回流的中心部，即，使大致回转体形状的轴附近的流体所含的气泡集中，并从设置在大致回转体形状的轴的附近将气泡从出口流路511排除。由此，可以防止气泡滞留在流体室501中所导致的压力振幅的降低，并可以继续流体喷射部100的稳定的驱动。
而且，由于使入口流路503形成为通过在流体室501的周围旋转并接近流体室501这样的路径连通到流体室501，可以使得流体无需采用用于在流体室501的内部旋转的专用的构造就能够发生旋回流。
而且，由于在流体室501的密封面505的外周缘部形成沟形的入口流路503，因此，可以无需增加部件数目就能形成作为回旋流发生部的入口流路503。
而且，通过在隔膜400的上表面配备加固板410，由于隔膜400将加固板410的开口部外周作为支点驱动，因此，难以发生应力集中，从而可以提高隔膜400的耐久性。
另外，如果使加固板410与隔膜400的接合面的角部圆化，则能够进一步缓和隔膜400的应力集中。
而且，如果将加固板410和隔膜400层叠并粘合为一体，不仅可以提高流体喷射部100的组装性，还能具有加固隔膜400的外周缘部的效果。
而且，由于在从泵700提供流体的入口侧的流路504与入口流路503的连接部上设置有滞留流体的流体贮存器507，因此，可以抑制流路504的惯性对入口流路503的影响。
而且，由于在上壳体500与下壳体301的接合面上的离开隔膜400的外周方向的位置上配备有环状的填料450，因此，可以防止流体从流体室501的泄漏，并防止流体室501中的压力降低。
控制部
接下来，参照图8和图9，对本实施方式的驱动控制部600及泵控制部710的控制进行说明。
本实施方式涉及的控制部中，如图1和图3所示，驱动控制部600通过控制电缆630与流体喷射部100连接，通过通信电缆640与泵控制部710连接，泵控制部710与泵700的电机730及夹管阀750连接。
〈准备操作〉
图8是示出本实施方式涉及的流体喷射装置的准备操作的流程图，驱动控制部600和泵控制部710进行流体喷射装置1的准备操作的控制。
预先通过操作者对滑块释放开关的操作，泵控制部710会使滑块720移动至原位，并将连接管25安装至夹管阀750，通过夹管阀开关785的操作，泵控制部710将关闭夹管阀750。
首先，操作者一接通滑块调整开关781，泵控制部710就接收接通信号(S1010)，泵控制部710使滑块720移动，并进行压力控制，使得流体容纳部765中的流体压力达到目标压力值，一直控制到该压力变化的值成为精窗口内的值为止(S1011)。
在本实施方式中，当流体容纳部765中的流体的压力值在粗窗口的范围内，即为可送液状态，可以开始后述的流体的喷射操作。另外，对粗窗口范围内的流体，泵控制部710可以在流体喷射前继续进行压力控制，使其进入精窗口的范围内。然而，在进行流体喷射期间将不进行流体容纳部765中的流体的压力控制。
当流体容纳部765中的流体为可送液状态时，操作者一将启动加注开关783接通，泵控制部710就接收送液信号(S1012)，泵控制部710发送开放信号，使夹管阀750打开(S1013)。
在夹管阀750打开的同时或在打开后，泵控制部710发送加压信号，以事前存储的规定速度及规定时间或规定距离使滑块720在推入方向移动，将流体容纳部765中的流体送出，并将流体充满连接管25中、流体喷射部100的流体室501中以及流体喷射管200中(S1014)，放出残存于连接管25、流体喷射部100中的空气。
然后，通过操作者将冲排开关628接通而开始喷射处理(S1015)。
冲排开关628一接通，驱动控制部600就对流体喷射部100发送喷射信号，并驱动压电元件401，而从流体喷射部100喷射出流体(S1016)。由此，可以排出连接管25及流体喷射部100中残存的气泡。
而且，操作者一将冲排开关628断开，驱动控制部600就接收断开信号(S1017)，驱动控制部600将断开信号发送至流体喷射部100及泵控制部710，驱动控制部600停止压电元件401的驱动，从驱动控制部600接收到信号的泵控制部710使滑块720停止，并关闭夹管阀750(S1018)。完成上述操作，准备操作即完成。
〈喷射操作〉
接下来，图9是示出本实施方式涉及的流体喷射装置的喷射操作的流程图，驱动控制部600及泵控制部710进行流体喷射装置1的喷射操作的控制。
首先，施手术者一接通流体喷射部启动开关625，驱动控制部600就接收送液信号(S2010)，驱动控制部600判断流体容纳部765中的流体是否是可送液状态(S2011)。
当流体容纳部765中的流体不是可送液状态时，驱动控制部600就不对泵控制部710发送使夹管阀750打开的开放信号。
当流体容纳部765中的流体是可送液状态时，驱动控制部600就对泵控制部710发送使夹管阀750打开的开放信号，泵控制部710即打开夹管阀750(S2012)。
夹管阀750打开后，泵控制部710发送加压信号，以事前存储的规定速度及规定时间或规定距离使滑块720在推入方向移动，从而将流体容纳部765中的流体送出至流体喷射部100中的流体室501(S2013)。这种情况下，如果在夹管阀750打开的同时或夹管阀750打开前通过加压信号进行滑块720的推动，则来自泵700的吐出压力会暂时升高，而在本实施方式中，通过打开夹管阀750之后发送加压信号进行滑块720的推动，可以降低有暂时升高可能的吐出压力。
在从流体容纳部765送出流体并经过规定时间后(S2014),驱动控制部600会对流体喷射部100发送用于喷射流体的喷射信号(S2015)。一接收到喷射信号，压电元件401就伸展、收缩，并通过隔膜400改变流体室501的容积。利用该流体室501的容积变化，将脉动状的流体喷吐至出口流路511，并通过喷嘴211从流体喷射开口部212喷出流体。在本实施方式中，通过从流体容纳部765送出流体并经过规定时间后对流体喷射部100发送喷射信号，不会在从泵700供给流体的同时进行流体的喷射，因此，可以减少喷射流体的压力暂时升高的情况。
例如，如果发送开放信号后，在100毫秒后发送喷射信号，则从泵700供给流体的定时与从流体喷射部100进行流体喷射的定时不同，因此，可以避免由于流体的压力暂时升高而产生喷射力。由此，可以进行利用流体喷射装置1的流体喷射。
图10是示出使用了本实施方式涉及的流体喷射装置的喷射流体的压力变化的曲线图。本实施方式是从驱动控制部600对泵控制部710发送开放信号起经过规定时间后，对流体喷射部100发送喷射信号，因此，不在打开夹管阀750的同时启动压电元件401，与利用图11所示的原有技术的流体喷射装置的喷射流体的压力相比，喷射流体的压力变化上升缓慢，在流体喷射过程中，将可以减小施手术者所不期望的喷射力。
然后，施手术者一切断脉动发生信号，驱动控制部600就接收断开信号，驱动控制部600将断开信号发送给流体喷射部100和泵控制部710。流体喷射部100根据断开信号使压电元件401停止驱动，接收了断开信号的泵控制部710使滑块720停止，并关闭夹管阀750。
第二实施方式
上述实施方式是在发送开放信号后发送加压信号，进行滑块720的推动，但也可以在发送开放信号的同时或发送之前发送加压信号。
即便在这种情况下，通过在发送开放信号后发送喷射信号，也可以减小暂时高压导致的流体喷射。
另外，如果在发送开放信号后发送加压信号并进行滑块720的推动，可以进一步减少流体的暂时高压供给。
第三实施方式
而且，在上述实施方式中，泵控制部710进行旨在使流体容纳部765中的压力进入精窗口内的控制，如果流体容纳部765中的压力在粗窗口范围内，则泵控制部710可以发送开放信号并送出流体，驱动控制部600可以发送喷射信号并进行流体喷射，但并非一定要进行旨在使流体容纳部765中的流体的压力进入精窗口内的控制，而且，即使流体容纳部765中的流体的压力不在粗窗口范围内，控制部(600、710)也可以发送开放信号及喷射信号。
即使在这种情况下，也可以解决减少暂时高压导致的流体喷射这一问题。
然而，如果使流体容纳部765中的流体的压力向精窗口范围内控制，在流体容纳部765中的流体的压力在粗窗口内时发送开放信号及喷射信号，则可以使流体压力成为更适于流体喷射的压力，以更好的喷射力进行流体喷射。
第四实施方式
而且，在本实施方式中，当驱动控制部600接收了送液信号但流体容纳部765中的流体的压力还没达到规定压力(PB)以上时，不发送开放信 号，但若在尽管流体容纳部765中的流体的压力还没达到规定压力(PB)以上的情况下，驱动控制部600还是接收了送液信号时，也可以发送开放信号。
即使在这种情况下，也可以解决减少暂时高压导致的流体喷射这一问题。
然而，如果在驱动控制部600接收送液信号，流体容纳部765中的流体的压力为规定压力(PB)以上时发送开放信号，则可以得到更适于流体喷射的喷射力。
第五实施方式
本实施方式中，在发送开放信号之前将流体充满连接管25中(priming启动加注)，当流体喷射部100喷射流体后(冲排)，进行控制(压力控制)，使得流体容纳部765中的流体的压力变为规定压力(PB)以上，但不一定非要进行启动加注、冲排及压力控制。
即使在这种情况下，也可以解决减少暂时高压导致的流体喷射这一问题。
然而，通过进行启动加注及冲排，可以减轻连接管25中的空气和流体的气泡对流体喷射所造成的影响，而且，通过利用启动加注及冲排对波动的流体的压力进行控制，可以得到更适于流体喷射的喷射力。
第六实施方式
在本实施方式中，流体喷射部100使用可随电压变化而变形的压电元件401进行流体喷射，但流体喷射部100不仅限于压电元件，也可以使用发热电极及激光照射等装置等气泡发生装置等喷射脉动状的流体。
另外，即使是采用压电元件的流体喷射装置，也可以缓和高喷射力。
其他
上述的实施方式意在促进对本发明的理解，并非是用于限定本发明的方式。本发明在不脱离其宗旨的前提下可以进行改变、改良，同时本发明包括其等价物。