容器760中的流體的剩余量的剩余量傳感器742輸出的檢測(cè)信號(hào)被輸入泵控制部710。
[0140]而且，如圖3所示，泵700中，由壓縮器810、調(diào)節(jié)器811以及加壓室800構(gòu)成流體推壓部731。
[0141]通過(guò)使用這種方式的泵700，可以增加每單位時(shí)間可供給脈沖發(fā)生部100的流體的量。而且，既然能以更高的壓力將流體供給脈沖發(fā)生部100，就能將容納流體的輸液袋直接作為流體容器使用，因此，可以防止流體的污染。而且，對(duì)脈沖發(fā)生部100不會(huì)產(chǎn)生脈沖流，也可以進(jìn)行連續(xù)送液。
[0142]此外，本實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)控制部600被設(shè)置在從泵700和脈沖發(fā)生部100離開(kāi)的位置上，但也可以被構(gòu)成為與泵700成為一體。
[0143]而且，在使用該流體噴射裝置I進(jìn)行手術(shù)時(shí)，施手術(shù)者把持的部分是手持件30 ο因此，優(yōu)選連接到手持件30的連接管25盡可能地靈活。為此，連接管25是既柔軟又薄的管，而且，優(yōu)選從泵700流出的流體的噴吐壓力在可對(duì)手持件30送液的范圍內(nèi)是低壓。因此，泵700的噴吐壓力大致被設(shè)定為0.3大氣壓(0.03MPa)以下。
[0144]而且，尤其是在做腦部手術(shù)時(shí)，如果設(shè)備出故障很可能造成嚴(yán)重事故，這種情況下，應(yīng)當(dāng)避免在連接管25切斷等時(shí)候會(huì)有高壓的流體噴出，為此，需要使得泵700的噴吐壓力為低壓。
[0145]脈沖發(fā)生部
[0146]接下來(lái)，對(duì)本實(shí)施方式的脈沖發(fā)生部100的構(gòu)造進(jìn)行說(shuō)明。
[0147]圖4是示出涉及本實(shí)施方式的脈沖發(fā)生部100的構(gòu)造的截面圖。在圖4中，脈沖發(fā)生部100連接包括產(chǎn)生流體的脈沖流的脈沖發(fā)生裝置，具有作為噴吐流體的流路的連接流路201的流體噴射管200。
[0148]脈沖發(fā)生部100由上殼體500和下殼體301在各自相對(duì)的表面上接合，由4根固定螺釘350 (省略圖示)固定。下殼體301是具有凸緣部分的筒狀部件，一個(gè)端部通過(guò)底板311被密封。在該下殼體301的內(nèi)部空間中設(shè)置有壓電元件401。
[0149]壓電元件401構(gòu)成執(zhí)行器，是層疊型壓電元件。壓電元件401的一個(gè)端部通過(guò)上板411固定在隔板400上，另一個(gè)端部固定在底板311的上表面312。
[0150]而且，隔板400由圓盤(pán)狀的金屬薄板形成，在下殼體301的凹部303內(nèi)，邊緣部分被緊密地貼緊在凹部303的底面。通過(guò)對(duì)作為容積改變裝置的壓電元件401輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)，能隨著壓電元件401的伸長(zhǎng)、收縮而通過(guò)隔板400改變流體室501的容積。
[0151]在隔板400的上表面層疊設(shè)置有由中心部具有開(kāi)口部的圓盤(pán)狀的金屬薄板構(gòu)成的加固板410。
[0152]上殼體500中，在與下殼體301相對(duì)的表面的中心部形成有凹部，由該凹部與隔板400構(gòu)成且填充有流體的狀態(tài)的回轉(zhuǎn)體形狀即為流體室501。也就是說(shuō)，流體室501是由上殼體500的凹部的密封面505和內(nèi)周側(cè)壁501a和隔板400包圍而成的空間。在流體室501的大致中央部貫穿設(shè)置有出口流路511。
[0153]出口流路511從流體室501貫通至由上殼體500的一個(gè)端面突出而設(shè)的出口流路管510的端部。出口流路511與流體室501的密封面505的連接部被平滑地圓化，以減小流體阻力。
[0154]另外，在本實(shí)施方式(參照?qǐng)D4)中，以上說(shuō)明的流體室501的形狀是兩端密封的大致圓筒形，但不僅限于圓筒形，也可以是從側(cè)視圖看為圓錐形、梯形，或半球形等。例如，如果將出口流路511與密封面505的連接部形成為漏斗這樣的形狀，可以容易地排出后述的流體室501中的氣泡。
[0155]出口流路管510連接到流體噴射管200。流體噴射管200上貫穿設(shè)置有連接流路201，連接流路201的直徑比出口流路511的直徑更大。而且，流體噴射管200的管部的厚度被形成為在具有不吸收流體的壓力脈沖的剛度的范圍內(nèi)。
[0156]流體噴射管200的前端部插有前端開(kāi)口部211。該前端開(kāi)口部211上貫通設(shè)置有流體噴射開(kāi)口部(吐出口)212。流體噴射開(kāi)口部212的直徑比連接流路201的直徑小。
[0157]在上殼體500的側(cè)面，突出設(shè)置有用于插入從泵700提供流體的連接管25的入口流路管(流體取入口)502，入口流路管502中貫通有入口流路側(cè)的連接流路504。連接流路504連通到入口流路503。入口流路503在流體室501的密封面505的邊緣部分形成為溝狀，并連通到流體室501。
[0158]在上殼體500與下殼體301的接合面上，在離開(kāi)隔板400的外周方向的位置上，下殼體301側(cè)形成有填料盒304、上殼體500側(cè)形成有填料盒506，由填料盒304、506所形成的空間里裝有環(huán)形填料450。
[0159]這里，組裝上殼體500和下殼體301時(shí)，通過(guò)上殼體500的密封面505的邊緣部分與下殼體301的凹部303的底面將隔板400的邊緣部分與加固板410的邊緣部分緊密連接。這時(shí)，填料450被上殼體500與下殼體301推壓，從而可防止流體從流體室501泄漏。
[0160]流體室501中，流體吐出時(shí)達(dá)到30大氣壓(3MPa)以上的高壓狀態(tài)，考慮在隔板400、加固板410、上殼體500、下殼體301的各個(gè)接合部會(huì)有少許流體泄漏，因而通過(guò)填料450阻止泄漏。
[0161]如圖4所示，如果設(shè)置有填料450，則填料450會(huì)被以高壓從流體室501泄漏的流體的壓力壓縮，同時(shí)填料450被進(jìn)一步強(qiáng)力地推壓到填料盒304、505中，因此，能夠更可靠地防止流體的泄漏。通過(guò)這種方式，可以在驅(qū)動(dòng)時(shí)保持流體室501中較高的壓力上升。
[0162]接下來(lái)，參照?qǐng)D面，對(duì)形成在上殼體500的入口流路503進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。
[0163]圖5是示出入口流路503的方式的俯視觀察圖，表示從下殼體301的接合面?zhèn)扔^察到的上殼體500的狀態(tài)。
[0164]圖5中，入口流路503以溝狀形成在上殼體500的密封面505的邊緣部分。
[0165]入口流路503的一個(gè)端部連通到流體室501，另一個(gè)端部連通到連接流路504。在入口流路503與連接流路504的連接部上，形成有流體貯存器507。然后，通過(guò)使流體貯存器507與入口流路503的連接部平滑地圓化來(lái)減小流體阻力。
[0166]而且，入口流路503朝向大致切線方向連通到流體室501的內(nèi)周側(cè)壁508。以規(guī)定壓力由泵700(參照?qǐng)D1)提供的流體沿著內(nèi)周側(cè)壁508(圖5中，箭頭所指示的方向)流動(dòng)并在流體室501產(chǎn)生旋回流。旋回流被旋回所產(chǎn)生的離心力推向內(nèi)周側(cè)壁508側(cè)，同時(shí)，流體室501中含有的氣泡會(huì)集中在旋回流的中心部。
[0167]然后，集中在中心部的氣泡被從出口流路511排出。因此，優(yōu)選將出口流路511設(shè)置在旋回流的中心附近，即回轉(zhuǎn)體形狀的軸中心部。
[0168]而且，如圖5所示，入口流路503是彎曲的。入口流路503也可以設(shè)置為不彎曲而沿著直線連通到流體室501，但通過(guò)使其彎曲，可以將流路變長(zhǎng)，從而可以在狹窄空間中得到所需的慣性(對(duì)于慣性，將在后面說(shuō)明)。
[0169]另外，如圖5所示，在隔板400與形成有入口流路503的密封面505的邊緣部分之間，設(shè)置有加固板410。設(shè)置加固板410，意在提高隔板400的耐久性。由于在入口流路503與流體室501的連接部上形成有切口狀的連接開(kāi)口部509，因此，考慮當(dāng)隔板400被以高頻率驅(qū)動(dòng)時(shí)，在連接開(kāi)口部509附近會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中，從而發(fā)生疲勞破壞。因此，通過(guò)設(shè)置具有無(wú)切口部且連續(xù)的開(kāi)口部的加固板410，可以使得隔板400不發(fā)生應(yīng)力集中。
[0170]而且，在上殼體500的外周隅部開(kāi)設(shè)4個(gè)位置的螺絲孔512，上殼體500與下殼體301在該螺絲孔位置上被螺絲擰緊接合。
[0171]另外，盡管未圖示，但可以將加固板410與隔板400接合，層疊并固定為一體。作為固定方法，可以是使用粘合劑粘接的方法，也可以是固相擴(kuò)散接合及焊接等方法，但更優(yōu)選使加固板410和隔板400在接合面上貼緊的方法。
[0172]脈沖發(fā)生部的動(dòng)作
[0173]接下來(lái)，參照?qǐng)D1?圖5，對(duì)本實(shí)施方式的脈沖發(fā)生部100的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。利用本實(shí)施方式的脈沖發(fā)生部100的流體吐出，通過(guò)入口流路503側(cè)的慣性LI (有時(shí)稱(chēng)為“合成慣性LI”)與出口流路511側(cè)的慣性L2(有時(shí)稱(chēng)為“合成慣性L2”)的差來(lái)進(jìn)行。
[0174]〈慣性〉
[0175]首先，對(duì)慣性進(jìn)行說(shuō)明。
[0176]當(dāng)以P表示流體的密度、以S表示流路的截面積、以h表示流路的長(zhǎng)度時(shí)，慣性L用L= P Xh/S表示。當(dāng)以ΔP表示流路的壓力差、以Q表示流過(guò)流路的流體的流量時(shí)，通過(guò)使用慣性L使流路中的運(yùn)動(dòng)方程式變形，可以導(dǎo)出ΛΡ = LXdQ/dt這一關(guān)系。
[0177]也就是說(shuō)，慣性L表示對(duì)流量的時(shí)間變化的影響程度，慣性L越大，流量的時(shí)間變化越小，慣性L越小，流量的時(shí)間變化越大。
[0178]而且，涉及多條流路的并聯(lián)連接、多條形狀不同的流路的串聯(lián)連接的合成慣性，可以通過(guò)使得每個(gè)流路的慣性與電路的電感的并聯(lián)連接、或串聯(lián)連接同樣地合成而算出。
[0179]另外，由于入口流路503側(cè)的慣性LI被設(shè)定為相對(duì)于連接流路504的入口流路503的直徑而足夠大，因此，慣性LI可在入口流路503的范圍內(nèi)算出。這時(shí)，由于連接泵700與入口流路503的連接管25具有柔軟性，因此，也可以從慣性LI的計(jì)算中刪除。
[0180]而且，對(duì)于出口流路511側(cè)的慣性L2，由于連接流路201的直徑遠(yuǎn)比出口流路511的直徑大，且流體噴射管200的管部(管壁)的厚度薄，因此對(duì)慣性L2的影響是輕微的。因此，出口流路511側(cè)的慣性L2可以與出口流路511的慣性替換。
[0181]另外，流體噴射管200的管壁的厚度具有對(duì)流體的壓力傳播的足夠的剛性。
[0182]而且，在本實(shí)施方式中，入口流路503的流路長(zhǎng)度及截面積、出口流路511的流路長(zhǎng)度及截面積被設(shè)定為，使得入口流路503側(cè)的慣性LI比出口流路511側(cè)的慣性L2更大。
[0183]〈流體的噴射〉
[0184]接下來(lái)，對(duì)脈沖發(fā)生部100的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
[0185]流體通過(guò)泵700以規(guī)定壓力供給入口流路503。其結(jié)果，當(dāng)壓電元件401不工作時(shí)，流體利用泵700的吐出力與入口流路503側(cè)整體的流體阻力值的差流動(dòng)到流體室501中。
[0186]這里，如果驅(qū)動(dòng)信號(hào)被輸入到壓電元件401中，壓電元件401急劇伸長(zhǎng)，則流體室501中的壓力若在入口流路503側(cè)及出口流路511側(cè)的慣性L1、L2具有足夠的大小的情況下，會(huì)迅速上升而達(dá)到幾十個(gè)大氣壓。
[0187]由于該流體室501中的壓力遠(yuǎn)比利用泵700對(duì)入口流路503施加的壓力大，因此，從入口流路503側(cè)流入流體室501中的流體會(huì)因該壓力而減少，從出口流路511的流出會(huì)增加。
[0188]由于入口流路503的慣性LI比出口流路511的慣性L2大，由于從出口流路511吐出的流體的增加量比流體從入口流路503流入流體室501的流量的減少量大，因此，流體會(huì)在連接流路201以脈沖狀吐出，也就是說(shuō)，會(huì)發(fā)生脈沖流。這個(gè)吐出時(shí)的壓力波動(dòng)在流體噴射管200中傳播，流體從前端的前端開(kāi)口部211的流體噴射開(kāi)口部212被噴射出。
[0189]這里，由于前端開(kāi)口部211的流體噴射開(kāi)口部212的直徑比出口流路511的直徑小，因此，流體進(jìn)一步被作為高壓、高速的脈沖狀液滴而噴射出。
[0190]另一方面，流體室501中，由于從入口流路