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切除装置以及气泡检测方法

  • 专利名称
    切除装置以及气泡检测方法
  • 发明者
    宫崎新一, 松崎尚洋, 濑户毅, 田端邦夫
  • 公开日
    2011年9月21日
  • 申请日期
    2011年3月1日
  • 优先权日
    2010年3月1日
  • 申请人
    精工爱普生株式会社
  • 文档编号
    A61B17/32GK102188274SQ20111004959
  • 关键字
  • 权利要求
    1.一种切除装置,其通过向生物组织喷射液体来切除该生物组织,该切除装置具有 液体供给单元,其供给要喷射的液体;液体室,其填充所述供给的液体; 喷嘴,其与所述液体室连接;驱动部件,其在被施加驱动电压时,相比于未被施加该驱动电压的情况,朝使所述液体室的容积减少的方向变形;液体喷射单元,其在所述液体室内填充有所述供给的液体的状态下,向所述驱动部件施加所述驱动电压,由此使该液体室内的所述液体从所述喷嘴呈脉冲状地喷射;以及气泡检测单元,其通过检测向所述驱动部件施加所述驱动电压时的流过所述驱动部件的电流,检测所述液体室内的气泡2.根据权利要求1所述的切除装置,其中,所述气泡检测单元通过检测流过所述驱动部件的电流的峰值电流,检测所述液体室内的气泡3.根据权利要求1所述的切除装置,其中,所述液体喷射单元向所述驱动部件施加如下波形的电压升高到规定的最大电压之后从该最大电压开始降低,所述气泡检测单元通过检测在所述驱动部件被施加所述最大电压时流过所述驱动部件的电流,检测所述液体室内的气泡4.根据权利要求1至3中任意一项所述的切除装置,该切除装置还具有存储与所述驱动部件对应的基准电流的存储单元, 所述气泡检测单元通过比较流过所述驱动部件的电流和与所述驱动部件对应地存储的基准电流来检测所述液体室内的气泡5.一种气泡检测方法,其应用在切除装置中,检测液体室内的气泡,该切除装置具有 所述液体室,其填充用于向生物组织喷射的液体;喷嘴,其与所述液体室连接;驱动部件, 其在被施加驱动电压时,相比于未被施加该驱动电压的情况,朝使所述液体室的容积减少的方向变形,该气泡检测方法包括以下步骤向所述液体室内供给所述液体;在所述液体室内填充有所述液体的状态下,向所述驱动部件施加所述驱动电压,由此使该液体室内的所述液体从所述喷嘴喷射;以及通过检测在向所述驱动部件施加所述驱动电压时的流过所述驱动部件的电流,检测所述液体室内的气泡
  • 技术领域
    本发明涉及通过向生物组织喷射加压后的液体来切开或切除生物组织的技术
  • 背景技术
  • 具体实施例方式
    下面,为了使上述本申请发明的内容明确,而按照如下的顺序来说明实施例A.装置结构B.液体的喷射动作C.气泡的检测原理D.第1实施例E.第2实施例F.变形例A.装置结构图1是示出本实施例的切除装置的概略结构的说明图图示的本实施例的切除装置10主要由以下部分构成使液体呈脉冲状地喷射的喷射单元100、向喷射单元100提供从喷射单元100喷射的液体的供给泵300、以及对喷射单元100和供给泵300的动作进行控制的控制单元200等喷射单元100是将金属制且呈大致长方形状的前块106与同样是金属制的后块 108重叠地进行螺钉固定的构造,在前块106的前表面直立地设置有圆管形状的液体通路管104,在液体通路管104的前端插入有喷嘴102在前块106与后块108的接合面处设置有较薄的圆板形状的液体室110,液体室110经由液体通路管104与喷嘴102连接在后块108的内部设置有由层叠型压电元件构成的致动器112,通过驱动致动器112,能够使液体室110变形,使液体室110的容积发生变化供给泵300在从储存有要喷射的液体(水、生理盐水、药液等)的液体箱306中经由管302吸入液体后,经由管304供给到喷射单元100的液体室110内控制单元200通过控制内置于喷射单元100中的致动器112、以及供给泵300,来控制切除装置10的动作图2是示出喷射单元100的详细构造的说明图在图2(a)中示出取得喷射单元 100的剖面的分解组装图,图2(b)示出组装后的剖视图在后块108中与前块106接合的面的大致中央处形成大的圆形的浅凹部108c,在凹部108c的中央位置处,贯通后块108形成有呈圆形剖面的贯通孔10他在凹部108c的底部以使贯通孔10 闭塞的状态设置有金属制的薄隔膜114,隔膜 114的周边缘部通过钎焊或者扩散接合等方法以气密的方式固定在凹部108c的底部并且,从隔膜114上方将呈圆环形状的金属制增强板120缓缓嵌入凹部108c增强板120的板厚被设定为如下厚度在从隔膜114上方嵌入增强板120时,形成有凹部108c的后块108 的端面与增强板120的端面成为同一面在被隔膜114堵塞的贯通孔10 中收容有致动器112(在本实施例中为层叠型压电元件),在致动器112的后侧,由圆板形状的金属制底板118堵塞贯通孔10他在致动器 112与隔膜114之间收纳有圆形的金属制垫片116并且,以如下方式选择了垫片116的厚度在后块108的贯通孔10 中收纳致动器112、并利用底板118堵塞了贯通孔10 时, 使隔膜114、垫片116、致动器112和底板118成为正好接触的状态在前块106中,在与后块108接合的一侧的面上形成有圆形的浅凹部106c该凹部106c的内径被设定为嵌入后块108的增强板120的内径大致相同的大小在对前块106 与后块108进行螺钉固定时,由设置于后块108侧的隔膜114以及增强板120的内周面、设置于前块106侧的凹部106c形成大致圆板形状的液体室110在前块106中设置有用于从前块106的侧方对液体室110提供液体的供给通路 106i并且,在凹部106c的中央位置贯通有细径的喷射通路106ο,该喷射通路106ο用于使在液体室110中被加压后的液体通过在该喷射通路106ο开口的部分插入有液体通路管 104的内径部分并且,在该液体通路管104的前端插入有喷嘴102因此,关于从液体室 110喷射的液体的通路,当经过喷射通路106ο而进入液体通路管104时通路剖面积变宽,在液体通路管104前端的喷嘴102的部分处剖面积再次变窄图2(b)示出喷射单元100已组装好的状态下的剖视图如图所示,增强板120的端面与后块108的端面正好成为相同的面,在该面处与前块106接合,由此在前块106与后块108之间形成了液体室110当在后块108的贯通孔10 中收纳垫片116以及致动器 112并安装底板118时,隔膜114、垫片116、致动器112和底板118成为正好接触的状态图3是示出对喷射单元100以及供给泵300的动作进行控制的控制单元200的结构的说明图如图所示,控制单元200由如下部分等构成操作部202,其由操作面板等构成;动作控制部204,其由CPU等构成;泵驱动部206,其驱动供给泵300 ;驱动电压生成部208,其在动作控制部204的控制下生成致动器112的驱动电压波形;数据存储部210,其存储有用于生成驱动电压波形的各种数据;电压放大部212,其对由驱动电压生成部208生成的驱动电压波形进行放大;以及气泡检测部250,其通过检测在对喷射单元100的致动器 112施加驱动电压波形时流过致动器112的驱动电流,来检测混入喷射单元100内的气泡
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专利名称:切除装置以及气泡检测方法已开发出如下技术对水或者生理盐水等液体进行加压,在缩细的状态下从喷嘴向生物组织等进行喷射来切开或切除组织(专利文献1)。该技术能够仅切开脏器等的组织而不会损伤血管等的脉络构造,并且因为给周围组织带来的损伤少,所以能够减小患者的负担。还提出了如下技术在喷射液体时间断地喷射脉冲状的喷流而不是单纯地从喷嘴连续地喷射。在该提出的技术中,向与喷嘴连接的小液体室提供液体,使液体室容积瞬间减少,由此能够使液体从喷嘴呈脉冲状地喷出。接着,使液体室的容积复原后再次提供液体。 通过反复这样的动作,可间断地喷射脉冲状的喷流。这样,当喷射脉冲状的喷流时,喷流的压力冲击性地施加给生物组织,所以能够以较少的喷射量来切开生物组织。其结果,能够抑制如下情况由于喷射后的液体积存,而导致难以视觉分辨要切开的生物组织、或者由于积存的液体而减弱喷流的力量,使切开能力降低(专利文献2)。专利文献1日本特开2005-152127号公报专利文献2日本特开2008-082202号公报但是,在使液体呈脉冲状地喷射的技术中,存在难以维持稳定的切开能力的问题。 即,由于是通过瞬间减少液体室的容积对液体进行加压来喷射脉冲状的喷流,因此如果液体室内混入气泡,则气泡会被压缩,所以不能充分地对液体加压,其结果,切开能力降低。显然,在混入的气泡较多而导致喷流的流出状态明显恶化的情况下,可去除混入的气泡来恢复切开能力,但在混入的气泡较少的情况下,不会察觉到气泡混入的情况,而一直在切开能力降低的状态下继续使用。
本发明是为了解决现有技术所具有的上述课题而完成的,其目的在于,提供如下技术在喷射脉冲状的液体来切开或切除生物组织的装置中,即使在混入微少的气泡的情况下,也能够高精度地立即检测到该情况。为了解决上述课题的至少一部分,本发明的切除装置采用了如下结构。该切除装置通过向生物组织喷射液体来切除该生物组织,具有液体供给单元,其供给要喷射的液体;液体室,其填充所述供给的液体;喷嘴,其与所述液体室连接;驱动部件,其在被施加驱动电压时,相比于未被施加该驱动电压的情况,朝使所述液体室的容积减少的方向变形;液体喷射单元,其在所述液体室内填充有所述供给的液体的状态下,向所述驱动部件施加所述驱动电压,由此使该液体室内的所述液体从所述喷嘴呈脉冲状地喷射;以及气泡检测单元,其通过检测向所述驱动部件施加所述驱动电压时的流过所述驱动部件的电流,检测所述液体室内的气泡。在具有这种结构的本发明的切除装置中,可以在液体室内已填充液体的状态下, 对驱动部件施加驱动电压,由此对液体室内的液体进行加压使其从喷嘴喷射。此时,在液体室内混入气泡的情况下,因为当对驱动部件施加驱动电压时混入的气泡会破裂,所以与没有混入气泡的情况相比,驱动部件的变形方式发生变化,其结果,流过驱动部件的电流波形也根据有无混入的气泡而出现不同。因此,通过检测对驱动部件施加驱动电压时流过驱动部件的电流,检测有无混入液体室内的气泡。这样,即使在例如混入很少气泡的情况下,也能够立刻检测。在为了喷射液体而对驱动部件施加驱动电压时,因为仅是检测流过驱动部件的电流,所以不需要设置用于检测气泡的特别装置,这样能够非常容易地检测气泡。并且,由于不需要用于检测气泡的特别装置,所以不会导致切除装置大型化,因此,也不会使切开或切除生物组织的作业的作业性恶化。在上述本发明的切除装置中,可通过检测流过驱动部件的电流的峰值电流,检测液体室内的气泡。当液体室内混入气泡时,流过驱动部件的电流的变化会有特征地表现在峰值电流上。因此,通过检测峰值电流,能够容易且高精度地检测有无混入液体室内的气泡。在上述本发明的切除装置中,可以以如下方式检测液体室内的气泡。首先,在喷射液体时,向驱动部件施加如下波形的电压升高到规定的最大电压之后从该最大电压开始降低。也可以通过检测在驱动部件被施加最大电压时流过驱动部件的电流,检测混入液体室内的气泡。在喷射液体时,如果向驱动部件施加升高到规定的最大电压之后从该最大电压开始降低的波形的电压,则在施加最大电压的时刻流过驱动部件的电流根据有无混入液体室内的气泡而有特征地发生变化。因此,如果检测该时刻的电流,则能够容易且高精度地检测有无混入液体室内的气泡。在上述本发明的切除装置中,也可以通过比较流过驱动部件的电流和与驱动部件对应地存储的基准电流来检测液体室内的气泡。在液体室内混入气泡的状态下对驱动部件施加电压时,根据经验可知流过驱动部件的电流存在每个驱动部件的个体差异。因此,预先存储与驱动部件相应的适当基准电流, 比较流过驱动部件的电流和与驱动部件对应的基准电流,则能够高精度地检测液体室内的气泡,而不会受到驱动部件的个体差异的影响。本发明也可理解为气泡检测方法,其应用在通过向生物组织喷射液体来切除该生物组织的切除装置中,检测液体室内的气泡,该切除装置具有所述液体室,其填充用于向生物组织喷射的液体;喷嘴,其与所述液体室连接;驱动部件,其在被施加驱动电压时,相比于未被施加该驱动电压的情况,朝使所述液体室的容积减少的方向变形,该气泡检测方法包括以下步骤向所述液体室内供给所述液体;在所述液体室内填充有所述液体的状态下,向所述驱动部件施加所述驱动电压,由此使该液体室内的所述液体从所述喷嘴喷射;以及通过检测在向所述驱动部件施加所述驱动电压时的流过所述驱动部件的电流,检测所述液体室内的气泡。根据这样的本发明的气泡检测方法,能够简单且高精度地检测混入液体室内的气泡。其结果,能够事先避免如下情况在由于气泡的混入而导致切除装置的切开或切除能力已降低的状态下继续使用。 图1是示出本实施例的切除装置的概略结构的说明图。图2是示出设置在本实施例的切除装置中的喷射单元的结构的说明图。图3是示出对喷射单元以及供给泵的动作进行控制的控制单元的结构的说明图。图4是示出本实施例的喷射单元喷射液体的动作的说明图。图5是示出本实施例的切除装置检测已混入喷射单元内的气泡的原理的说明图。图6是示出第1实施例的气泡检测部的内部结构的说明图。图7是例示了第1实施例的气泡检测部检测气泡的状况的说明图。图8是示出第2实施例的气泡检测部的内部结构的说明图。图9是例示第2实施例的气泡检测部检测气泡的状况的说明图。图10是示出变形例的控制单元的结构的说明图。标号说明10切除装置,100喷射单元,102喷嘴,104液体通路管,106前块,106c凹部,106i 供给通路,106ο喷射通路,108后块,108c凹部,108h贯通孔,110液体室,112致动器,114隔膜(diaphragm),116垫片,118底板,120增强板,200控制单元,202操作部,204动作控制部,206泵驱动部,208驱动电压生成部,210数据存储部,212电压放大部,250气泡检测部, 251电流检测部,252峰值保持部,253比较部,254延迟部,255锁存部,256采样保持部,300 供给泵,302管,304管,306液体箱。
当操作者对操作部202的操作面板进行操作时,该信号被传送给动作控制部204, 动作控制部204向泵驱动部206输出驱动命令。于是,泵驱动部206驱动供给泵300,结果, 开始向喷射单元100内的液体室110供给液体。接着,动作控制部204对驱动电压生成部 208输出驱动电压波形的生成命令。于是,驱动电压生成部208从数据存储部210中读出所需的数据,生成内置于喷射单元100内的致动器112的驱动电压波形,然后输出到电压放大部212。电压放大部212在对接收到的驱动电压波形的电压值进行放大后,对喷射单元100 的致动器112施加驱动电压波形。关于气泡检测部250的详细结构在后面进行叙述,气泡检测部250从动作控制部 204(或者驱动电压生成部208)接收表示对致动器112施加驱动电压波形的定时的信号 (定时信号),并且通过检测流过致动器112的驱动电流,来检测混入喷射单元100内的气泡,然后,向动作控制部204输出表示检测结果的信号(气泡检测信号)。关于检测气泡的原理以及检测方法,在后面进行详细说明。B.液体的喷射动作图4是示出本实施例的喷射单元100喷射液体的动作的说明图。图4 (a)表示正在驱动供给泵300、而没有驱动致动器112的状态(施加驱动电压前的状态)。在该状态下, 如图中粗虚线箭头所示,由供给泵300供给的液体充满液体室110。在图中,通过在液体室 110上附加斜线来表示液体已充满液体室110的情况。接着,通过施加驱动电压来驱动致动器112。于是,致动器112向伸长的方向变形, 使隔膜114变形,从而使液体室110的容积减少。其结果,对液体室110的液体进行加压, 使其经由喷射通路106ο以及液体通路管104从喷嘴102喷射。此时所喷射的液体的体积与通过致动器112的变形而产生的液体室110的容积减少量大致相等。并且,除了喷射通路106ο以外,液体室110还与供给通路106i连接。因此可能被认为在液体室Iio中被加压的液体不仅从喷射通路106ο流出,还会从供给通路106i流出。 但是,实际上,在液体室110中被加压的液体只会从喷射通路106ο流出,而不会从供给通路 106i流出。这是基于如下理由。首先,供给通路106i内的液体要流入液体室110内,因此为了使在液体室110中被加压的液体从供给通路106i流出,需要推回供给通路106i内的液体流势。并且,供给通路106i内的液体是从后方由供给泵300压送的,所以还需要克服其压力。与此相对,在喷射通路106ο中不存在妨碍从液体室110流出的液体流势,并且,供给泵300压送液体的压力也不会在妨碍从液体室110流出的方向上作用。因此,在液体室 110中加压的液体只会从喷射通路106ο流出,而不会从供给通路106i流出。除此之外,省略详细机构的说明,在离开喷射通路106ο的部分处液体通路的内径(即,液体通路管104 的内径)变大,而且喷射通路106ο的长度也形成得短于供给通路106i的长度,这有助于使在液体室110中被加压的液体容易从喷射通路106ο流出。基于这些理由,在液体室110中被加压的液体只会从喷射通路106ο流出,而不会从供给通路106i流出。图4(b)示出如下状况通过对致动器112施加驱动电压,使致动器112变形,以减少液体室110的容积,结果,与被压出的量相当的液体从喷嘴102呈脉冲状地喷射。此外,这里,所谓“喷射脉冲状的液体”显然包含一边反复液体的喷射和停止一边进行喷射的间歇喷射方式,但即使在液体的流量以流速变动的脉动流方式进行喷射的情况下,也能够获得与间歇喷射时同样的效果。因此,在本说明书中,“喷射脉冲状的液体”的情况包括以脉动流的方式进行喷射的情况。当这样地喷射脉冲状的液体后,去除对致动器112施加的电压。于是,已变形的致动器112恢复到最初的长度,与此相伴,所减少的液体室110的容积也恢复到最初的容积。 在上述动作的同时,从供给泵300向液体室110供给液体,其结果,恢复到图4(a)所示的驱动致动器112前的状态。当从该状态起再次对致动器112施加驱动电压时,如图4(b)所示, 致动器112发生变形,与从液体室110压出量相当的液体从喷嘴102呈脉冲状地喷射。这样,在本实施例的切除装置10中,每当对致动器112施加驱动电压时,能够从喷嘴102喷射脉冲状的液体。由于是采用以上这样的机构来喷射脉冲状的液体,因此,如果在液体室110内混入气泡,则在对致动器112进行驱动来减少液体室110的容积时气泡会破裂。其结果,不能充分地对液体加压,所以从喷嘴102喷射的液体的流速变小。从液体室110压出的液体量也减少气泡破裂的量,所以从喷嘴102喷射的液体量减少。显然,当在液体室110内混入非常多的气泡时,从喷嘴102喷出的液体的流速或者液体量会大幅降低,所以操作者能够立刻发现该情况。不对致动器112进行驱动,而是在短暂期间内使供给泵300动作等来排出气泡,由此能够使从喷嘴102喷出的液体的流速及液体量恢复到正常的状态。但是,在混入液体室110的气泡不很多时,可能会导致在没有觉察到从喷嘴102喷出的液体的流速或液体量降低的状态下继续使用的情况。因此,在本实施例的切除装置10中,为了避免这样的情况,按照以下方式来检测混入喷射单元100内的气泡。C.气泡的检测原理图5是示出本实施例的切除装置10检测混入喷射单元100内的气泡的原理的说明图。图5中示出在对致动器112施加驱动电压波形时流过致动器112的驱动电流的电流波形。图5(a)是在喷射单元100内没有混入气泡时的电流波形,图5(b)是混入气泡时的电流波形。无论是哪种情况,都对致动器112施加了相同的驱动电压波形。首先,说明对致动器112施加的驱动电压波形。在本实施例的驱动电压波形中采用组合两个正弦波生成的电压波形。即,电压值从电压0增加到最高电压的部分的波形由正弦波形的单调增加部分(角度范围-π /2 π /2的部分)构成,电压值从最高电压减少到电压0的部分的波形由正弦波形的单调减少部分(角度范围π /2 3 π /2的部分) 构成。这样构成的驱动电压波形为电压值从电压0平滑上升到最高电压后、电压值从最高电压平滑减少到电压0的波形,所以能够使致动器112平滑地变形。与电压值从电压0到达最高电压所需的时间相比,从最高电压到电压0所需的时间被设定得更长,为几倍(5倍)左右。当被施加的电压值增加时,致动器112朝长度延伸的方向(使液体室110的容积减少的方向)变形,当电压值减少时致动器112朝长度缩短的方向(使液体室110的容积增加的方向)变形。因此,通过对致动器112施加这样的驱动电压波形,由此使液体室110的容积在短时间内减少,然后,花费其5倍左右的时间,使液体室110的容积缓慢地恢复到最初的容积。此时,在液体已充满液体室110的情况下,致动器112从液体室110受到反作用力。致动器112由压电元件等具有电致伸缩效应的压电元件构成,所以在致动器112中产生与反作用力对应的反电动势。其结果,在致动器112中流过由被施加的驱动电压波形和基于来自液体室110的反作用力的反电动势所决定的电流。当然,在液体室110内混入有
8气泡的情况下和没有混入气泡的情况下,致动器112受到的反作用力不同,所以产生的反电动势也不同,流过致动器112的电流也不同。实际上,当检测到流过致动器112的电流(驱动电流)时,在液体室110内没有混入气泡的情况下和混入气泡的情况下,所获得的电流波形不同。由此,检测流过致动器112 的驱动电流,根据该电流波形的差异,能够判断有无混入的气泡。本实施例的切除装置10 根据这样的原理来检测在喷射单元100(液体室110、供给通路106i及喷射通路106ο)内混入的气泡。此外,这里,对采用层叠型压电元件作为致动器112的情况进行说明,但是在采用电磁元件(solenoid)等作为致动器112的情况下,也可产生同样的现象。在液体室110内混入气泡的情况下,由于气泡破裂,所以液体室110的容积迅速减少,设置在电磁元件中心的驱动轴迅速移动。其结果,穿过设置在驱动轴周围的线圈的磁通密度的变化速度增大,使线圈产生感应电动势,在其影响下,流过致动器112的电流(驱动电流)的波形出现变化。 这样,即使在致动器112由层叠型压电元件以外的元件构成的情况下,也能够产生同样的现象。因此,通过检测致动器112的驱动电流,能够检测有无混入液体室110(或喷射单元 100)内的气泡。作为检测流过致动器112的驱动电流波形的差异的方法,可采用任意方法,只要注意到如下方面,则能够容易地检测出电流波形的差异。即,对图5(a)所示的没有混入气泡时的电流波形与图5(b)所示的混入气泡时的电流波形进行比较可知,由于气泡混入而导致峰值电流值增加。因此,可通过检测峰值电流值来立刻检测出驱动电流波形的差异。在驱动电压波形从增加转变为减少的时刻的电流值由于混入气泡而降低。因此,通过检测该时刻的电流值,也能够立刻检测出驱动电流波形的差异。以下,着眼于这些方面,对检测混入的气泡的方法进行具体说明。D.第1实施例图6是示出第1实施例的气泡检测部250的内部结构的说明图。如图所示,第1实施例的气泡检测部250由电流检测部251、峰值保持部252、比较部253、延迟部2M及锁存部255等电路构成。其中,电流检测部251主要由线圈构成,当向致动器112流过电流时, 在线圈上产生感应电动势,产生与电流值对应的电压。这样产生的电压被输出至峰值保持部252。峰值保持部252主要由IC芯片构成,具有保持已输入的电压值的最大值的功能。 来自动作控制部204 (或者驱动电压生成部208)的定时信号也被输入至峰值保持部252,当输入了定时信号时,所保持的电压值被复位。峰值保持部252的输出(所保持的最大电压值)被输入至比较部253。比较部253 也主要由IC芯片构成,具有如下功能比较所输入的电压与预先设定的阈值电压,根据其结果,输出高电平或低电平中的某一电压状态。在本实施例中,当从峰值保持部252输入的电压大于阈值电压时,输出高电平的电压状态,当从峰值保持部252输入的电压小于阈值电压时输出低电平的电压状态。来自比较部253的输出被输入锁存部255。锁存部255也主要由IC芯片构成,具有如下功能在接收到锁存信号时输出所输入的电压值,并且每当接收到锁存信号时,更新输出电压。锁存信号是通过由延迟部邪4使上述定时信号延迟而生成的。锁存部255如果在接收到锁存信号时从比较部253接收到高电平状态的电压,则将高电平状态的电压作为气泡检测信号输出至动作控制部204。如果在接收到锁存信号时从比较部253接收到低电平状态的电压的情况下,则将低电平状态的电压作为气泡检测信号输出至动作控制部204。图7是例示第1实施例的气泡检测部250检测气泡的状况的说明图。在图7的最上段示出对致动器112施加的驱动电压波形和由此流过致动器112的驱动电流波形。在图示的例子中,连续5次对致动器112施加了驱动电压波形,示出了每当施加驱动电压波形时流过致动器112的5次的驱动电流波形。在这些驱动电流波形中的最初2个以及最后1个波形是液体室110内没有混入气泡时的驱动电流波形(参照图5(a)),第3个波形以及第4 个波形是混入气泡时的驱动电流波形(参照图5(b))。在该驱动电流波形的下侧示出了从动作控制部204 (或者驱动电压生成部208)输出的定时信号。在图示的例子中,在开始对致动器112施加驱动电压波形的时刻,输出定时信号。在定时信号的下侧示出了峰值保持部252的输出波形。当输入了定时信号时,峰值保持部252的输出被复位为电压0,然后与电流检测部251的输出电压上升而一起上升。 但是,即使电流检测部251的输出电压转变为降低,峰值保持部252的输出电压也不会降低,而使保持最高输出电压。当输入了定时信号时,再次被复位为电压0。如上所述,由于定时信号是在对致动器112施加驱动电压波形的时刻输出的,所以峰值保持部252的输出波形表示流过致动器112的驱动电流的峰值在每次施加驱动电压波形时发生变化的状况。在图7所示的例子中,在对致动器112进行5次驱动的过程中,最初2次以及最后1次的驱动时的峰值保持部252的输出电压较低,第3次以及第4次驱动时的峰值保持部252的输出电压较高。使用比较部253检测这样获得的峰值保持部252的输出波形与预先设定的阈值电压之间的大小关系。在图7中,用单点划线示出了与峰值保持部252的输出波形进行比较的阈值电压。在峰值保持部252的输出波形的下侧示出了比较部253的输出波形。如图所示,在峰值保持部252的输出电压低于阈值电压的情况下,比较部253的输出为低电平状态,相反,在峰值保持部252的输出电压高于阈值电压的情况下,比较部253的输出为高电平状态。在图7所示的例子中,在对致动器112进行5次驱动的过程中,最初2次以及最后 1次的驱动时的比较部253的输出为低电平状态,第3次以及第4次的驱动时的比较部253 的输出为高电平状态。锁存部255接收这种比较部253的输出,每当输入锁存信号时,将在该时刻比较部 253所输出的电压状态(低电平状态或高电平状态的某一个)作为气泡检测信号输出。在图7中,在比较部253的输出波形的下侧示出了锁存信号,在其下侧示出了从锁存部255输出的气泡检测信号。其结果,在对致动器112进行5次驱动的过程中,从第3次驱动时到第 4次驱动时,气泡检测信号为高电平状态,从而检测出液体室110内混入气泡的情况。这样,在第1实施例的气泡检测部250中,通过检测驱动致动器112时的驱动电流的峰值,能够迅速可靠且非常容易地检测有无混入液体室110 (或喷射单元100)的气泡。其结果,能够可靠地避免如下情况切除装置10的操作者未察觉到喷射单元100内已混入气泡而一直在没觉察到切开能力或切除能力已降低的状态下继续使用切除装置10。E.第2实施例在以上说明的第1实施例中,是根据驱动致动器112时的驱动电流的峰值来检测混入喷射单元100的气泡。但是,如用图5在前面叙述的那样,起因于有无混入的气泡的驱动电流波形变化不是仅表现在峰值电流值中,还可通过着眼于不同之处检测驱动电流波形的变化来检测有无混入的气泡。如用图5在前面叙述的那样,当喷射单元100内混入了气泡时,对致动器112施加的驱动电压波形从增加转变为减少时的电流值降低。下面,说明着眼于这一点来检测气泡的第2实施例。图8是示出第2实施例的气泡检测部250的内部结构的说明图。如图所示,第2实施例的气泡检测部250由电流检测部251、采样保持部256、比较部253等电路构成。其中, 电流检测部251与在第1实施例中采用的电流检测部相同,当向致动器112流过电流时,产生与电流值相应的电压,输出到采样保持部256。采样保持部256主要由IC芯片构成,具有将在接收到定时信号的时刻所输入的电压保持到接收下一定时信号为止。在第2实施例中,定时信号也是从动作控制部204(或驱动电压生成部208)输出。采样保持部256的输出被输入至比较部253。该比较部253也与在第1实施例中采用的比较部相同,具有如下功能比较所输入的电压与预先设定的阈值电压,根据其结果,输出高电平或低电平中的某一电压状态。在第2实施例中,当从采样保持部256输入的电压小于阈值电压时,输出低电平的电压状态,当从采样保持部256输入的电压大于阈值电压时,输出高电平的电压状态。在第2实施例中,将这样获得的比较部253的输出作为气泡检测信号来使用。图9是例示第2实施例的气泡检测部250检测气泡的状况的说明图。与采用图7 在前面叙述的第1实施例相同,在图9的最上段也示出了对致动器112施加的驱动电压波形和由此流过致动器112的驱动电流波形。在图9中,5个驱动电压波形中的最初2个波形以及最后1个波形为没有混入气泡时的波形,第3个波形以及第4个波形为混入了气泡时的波形。在驱动电流波形的下侧示出了从动作控制部204 (或驱动电压生成部208)输出的定时信号。在第2实施例中,在对致动器112施加的驱动电压波形从上升转变为下降时,输出定时信号。在定时信号的下侧示出了采样保持部256的输出波形。如上所述,采样保持部256 具有在接收到定时信号时输出从电流检测部251输入的电压的功能。因此如图9所示,对于最初2个驱动电流波形以及最后1个驱动电流波形,采样保持部256输出的电压变高,对于第3个以及第4个驱动电流波形,采样保持部256输出的电压变低。使用比较部253检测这样获得的采样保持部256的输出和与预先设定的阈值电压之间的大小关系。在图9中,也是用单点划线示出阈值电压。如图9所示,对于与没有混入气泡的情况对应的最初2个驱动电流波形以及最后1个驱动电流波形,比较部253的输出为低电平状态。对于与混入了气泡的情况对应的第3个驱动电流波形以及第4个驱动电流波形,比较部253的输出为高电平状态。因此,通过采用该比较部253的输出作为气泡检测信号,也能够迅速且容易地检测气泡的混入。其结果,能够可靠地避免如下情况切除装置 10的操作者未察觉到喷射单元100内已混入气泡而一直在没觉察到切开能力或切除能力已降低的状态下继续使用切除装置10。F.变形例在上述第1实施例或第2实施例中,说明了在气泡检测部250内用于检测气泡的阈值电压被设为固定的情况。但是,在混入气泡时流过致动器112的驱动电流波形按照每个致动器112而不同,因此,用于检测气泡的阈值电压的最佳值也按照每个致动器112而不同。因此,可根据致动器112的个体差异来变更阈值电压的值。图10是示出变形例的控制单元200的结构的说明图。变形例的控制单元200相与使用图3在前面叙述的第1实施例或第2实施例的控制单元200的不同之处在于,动作控制部204从喷射单元100取得致动器112的个体差异信息、以及动作控制部204针对气泡检测部250设定阈值电压。这里,所谓致动器112的个体差异信息是指,与通过实际测量气泡混入时的驱动电流波形而得到的峰值电流值或在驱动电压从上升转变为下降时的电流值等相关的数据。在喷射单元100上安装有存储了致动器112的个体差异信息的IC芯片,控制单元200的动作控制部204能够读出存储在IC芯片中的数据,取得致动器112的个体差异信息。此外,作为致动器112的个体差异信息,可以是峰值电流值、或驱动电压从上升转变为下降时的电流值,也可以是根据这些电流值而决定的校正值。或者,也可以是表示根据实际测量的电流值将致动器112分为几个类别时的类别的编号。在变形例中,动作控制部204在接收到来自操作部202的信号时,向泵驱动部206 输出驱动命令来驱动供给泵300,并且向驱动电压生成部208输出驱动电压波形的生成命令,开始对内置于喷射单元100中的致动器112进行驱动。这样,为了从喷射单元100喷射液体而进行的一系列动作与上述的第1实施例或第2实施例完全相同,所以这里省略说明。但是,关于用于检测气泡的动作,在变形例中与上述第1实施例或第2实施例稍微不同。即,在变形例中,动作控制部204从喷射单元100取得致动器112的个体差异信息。 在根据所取得的个体差异信息决定阈值电压之后,将其结果输出到气泡检测部250。此外, 动作控制部204在对气泡检测部250设定阈值电压时,也可以输出阈值电压值,还可以在气泡检测部250内预先存储标准的阈值电压,输出与该阈值电压相应的校正值。或者,可以在气泡检测部250内预先存储多个阈值电压,并指定其中的某个阈值电压。在变形例的气泡检测部250中,通过比较这样设定的阈值电压与峰值保持部252的输出或采样保持部256 的输出来检测有无气泡。这样,可采用考虑到致动器112的个体差异后的适当阈值电压来检测有无气泡, 所以即使在混入了很少气泡的情况下,也能够迅速且准确地检测气泡的混入,而不会受到致动器112的个体差异的影响。此外,在上述变形例中,说明了根据致动器112的个体差异来变更阈值电压的情况,但是,也可以根据对致动器112施加的驱动电压波形来变更阈值电压。以上,对本实施例的切除装置进行了说明,但本发明不限于上述所有实施例以及变形例,可在不脱离其主旨的范围内利用各种方式来实施。


本发明提供切除装置以及气泡检测方法。通过检测有无混入切除装置的气泡,能够稳定地保持基于所喷射的液体的生物组织切开能力。在液体室内已填充液体的状态下,通过对驱动部件施加电压,来对液体室内的液体进行加压,使其从喷嘴喷射,从而切开生物组织。驱动部件的变形方式根据有无混入液体室内的气泡而进行变化,其影响表现在流过驱动部件的电流波形上。因此,通过检测流过驱动部件的电流,来检测有无混入的气泡。这样,即使在由于气泡混入而使切开能力稍微降低的情况下,也能够立刻知道该情况,所以能够始终保持稳定的切开能力。



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