(57)【要約】【課題】内圧を測定しない簡易な吸入装置において、マルチドーズで複数回投薬してもタンク内圧を常に適正範囲内に維持する。【解決手段】カートリッジ１０は、吸入装置の気流路に薬剤を吐出する吐出ヘッド部１及び薬剤タンク２を備える。吐出ヘッド部１の吐出に伴って薬剤タンク２の内容積を変化させるためのピストン部材１２２は、連結ユニット１１７によって送り機構であるピストン軸６１に連結される。吐出ヘッド部１からの吐出後に、電磁石１１５による連結ユニット１１７とピストン部材１２２の連結を解除し、薬剤タンク２の内圧を外気圧と均衡させる。【選択図】図７
2010046167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
利用者に薬剤を吸入させるための気流路と、
前記気流路に薬剤を吐出する吐出ヘッドと、
前記吐出ヘッドに供給するための薬剤を収容する薬剤タンクと、
前記薬剤タンクの内容積を変化させるためのピストンと、
前記ピストンを駆動するピストン駆動手段と、
前記吐出ヘッドの吐出前に前記ピストンと前記ピストン駆動手段とを連結し、吐出後に前記ピストン駆動手段と前記ピストンとの連結を解除する手段と、を有することを特徴とする吸入装置。
【請求項２】
前記ピストン駆動手段と前記ピストンとの連結を解除することによって、前記薬剤タンクの内圧を外気圧に均衡させることを特徴とする請求項１に記載の吸入装置。
【請求項３】
吐出ヘッドから吐出された薬剤を利用者に吸入させる吸入装置の制御方法において、
前記吐出ヘッドから気流路に薬剤を吐出する吐出工程と、
前記吐出工程における前記吐出ヘッドの吐出量に応じて、前記吐出ヘッドに薬剤を供給する薬剤タンクの内容積を変化させる工程と、
前記吐出工程の後に、前記薬剤タンクの内圧を外気圧に均衡させる工程と、を有することを特徴とする吸入装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、利用者が携帯して使用することができるように構成された吸入装置及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マウスピースを介して吸入される空気が流れる気流路中に、インクジェット方式の吐出原理を利用して薬剤の微小液滴を吐出させて利用者に吸入させる吸入装置が開発されている（特許文献１、２参照）。このような吸入装置は、所定量の薬剤を均一化した粒径によって精密に噴霧することができるという利点を有している。
【０００３】
このような吸入装置の基本的な構成として、発熱素子などの吐出エネルギー発生素子が配された吐出ヘッドと、その吐出ヘッドに供給する薬剤を収容する薬剤タンクがある。
【０００４】
また、薬剤タンク容量を、複数回の吐出量を確保し、吐出ヘッドと連結することで、複数回投薬を可能とする吸入装置がある。この装置は、シリンジタイプの薬剤タンクが吐出ヘッドに連結されており、投薬時は吐出ヘッドの薬液を適宜薬剤タンクから吐出ヘッドに供給できる機構を持つ。
【０００５】
インクジェット方式を採用した吸入装置においては、吐出ヘッドに薬剤が充填された後、良好に吐出が開始できるためには、ヘッドオリフィス内部で適正な負圧が確保されなければならないことがわかっている。吐出口が３μｍの吐出ヘッドで吐出する場合、吐出ヘッドオリフィス内部の圧力は、外気圧を基準として−１ｋＰａ〜−５ｋＰａの範囲に維持するのが好ましいとわかっている。ここでオリフィス内部の圧力は、吐出ヘッドに連結した薬剤タンクの内部圧力とほぼ等価である。
【０００６】
複数回投薬が可能な吸入装置においては、最初にヘッドに薬液を充填させた後は、次の吐出以降適正な負圧を維持し続けなければいけない。吐出が始まると、ヘッドから噴霧される薬剤により、タンク内部の体積が減少することで内圧が負圧方向に増大していく。内圧を上記適性範囲に維持するためには、薬液の消費速度に合わせてタンク内の容積を減少させるようにピストンなどを押し出すことが必要となる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２９０５９３号公報
【特許文献２】特開２００４−２８３２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら上記従来の技術によれば、オリフィスのノズル詰まり等の原因で、ヘッド吐出量よりピストンの押し出し量（加圧量）の方が大きくなった場合には、タンク内圧の負圧が正圧の方向に変化していく。さらに連続して投薬を行う場合には、前回の残余圧力に加えて、さらに次の余剰圧力が蓄積していくことになる。これにより、タンク内圧がいずれは正圧となってしまい、オリフィス面に薬剤が押し出されて表面が薬液で濡れ、不吐出が起こることになる。
【０００９】
本発明は、内圧を測定しない簡易な構成で、常時タンク内圧を適正に維持することのできる吸入装置及びその制御方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の吸入装置は、利用者に薬剤を吸入させるための気流路と、前記気流路に薬剤を吐出する吐出ヘッドと、前記吐出ヘッドに供給するための薬剤を収容する薬剤タンクと、前記薬剤タンクの内容積を変化させるためのピストンと、前記ピストンを駆動するピストン駆動手段と、前記吐出ヘッドの吐出前に前記ピストンと前記ピストン駆動手段とを連結し、吐出後に前記ピストン駆動手段と前記ピストンとの連結を解除する手段と、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の吸入装置の制御方法は、吐出ヘッドから吐出された薬剤を利用者に吸入させる吸入装置の制御方法において、前記吐出ヘッドから気流路に薬剤を吐出する吐出工程と、前記吐出工程における前記吐出ヘッドの吐出量に応じて、前記吐出ヘッドに薬剤を供給する薬剤タンクの内容積を変化させる工程と、前記吐出工程の後に、前記薬剤タンクの内圧を外気圧に均衡させる工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
ピストン駆動を間欠的に解除する簡単な構成及び動作フローで、薬剤タンクの内圧を適正に保つことができる。これにより、高性能で低価格な携帯タイプの吸入装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、一実施形態による吸入装置の外観を示す斜視図である。吸入装置本体は、ハウジングケース１７と、アクセスカバー１８とで本体外装を形成し、アクセスカバー１８は、ロック解除ボタン１８ａを有する。図２に示すように、使用中にアクセスカバー１８が開かないように設けたフック部１８ｂが、バネによって付勢されたロック解除ボタン１８ａと一体になって作動するフック引っ掛け軸に止まる構成となっている。アクセスカバー１８を開ける時には、解除ボタン１８ａを押すことでフックの掛かりが外れて、アクセスカバー１８が開く方向に付勢する不図示のバネの力によって開くよう構成されている。アクセスカバー１８には、投与量、時刻、エラー表示等を行うための表示ユニット１５と、利用者が設定を行うためのメニュ切替えボタン１１と、設定ボタンのアップボタン１２と，ダウンボタン１３と、決定ボタン１４とを設けている。
【００１５】
図２は、図１の吸入装置においてアクセスカバー１８が開いた状態を示したものである。アクセスカバー１８が開くと、装置本体に対して着脱可能となっている薬剤吐出部としての吐出ヘッド部１と、吐出ヘッド部１に供給するための薬剤を収容する薬剤タンク２と、駆動部保護カバー１９とが見えてくる。吐出ヘッド部１は薬剤を気流路７へ向かって吐出する。利用者は吸入口（マウスピース）２０から息を吸い込むことで、気流路内に吐出された薬剤を吸入することができる。
【００１６】
本実施形態では、吸入口２０と気流路７が一体となっている。吸入口２０は、吸入時毎に使い捨てるか、または、吸入の後に洗浄して再使用する。吐出ヘッド部１と薬剤タンク２は、薬剤タンク２内の薬剤量が１回の吸入で投与すべき薬剤の量より少なくなると交換する。例えば、本体内に吐出量をカウントする機能があり、この吐出量カウント機能により残量を算出できるので交換時期を告知し、利用者に交換を促すか、または、交換が完了するまで吐出を行わないことも可能である。駆動部保護カバー１９は、利用者が吸入装置の内部機構に容易に触れないようにするためのものである。
【００１７】
図３及び図４は、吐出ヘッド部１及び薬剤タンク２の構成を示す。
【００１８】
図３は、吐出ヘッド部１と薬剤タンク２からなるカートリッジ１０の外観を示す。また、図４は、カートリッジ１０の内部構成を示すもので、（ａ）は吐出ヘッド部１と薬剤タンク２を連通させる前の状態を示す断面図、（ｂ）は連通後の状態を示す断面図である。
【００１９】
吐出ヘッド部１は、複数の吐出口が配される吐出ヘッド８を備え、吐出ヘッド８は筐体１０ａに取付け・支持されており、薬剤タンク２から吐出ヘッド８へ薬剤を供給する。
【００２０】
吐出ヘッド８には、吐出口付近に吐出エネルギー発生素子であるヒータが設けられ、加熱された薬剤が発泡するエネルギーで吐出口から吐出される。ヒータに電力を供給するための電気接点９ａを有する電気配線部品９は、電気接点９ａを通して、吸入装置本体に保持している２次電池として充電可能なバッテリ２９（図６参照）から電力が供給される。
【００２１】
吸入装置本体に装着する前から吐出ヘッド８を保護するため、吐出ヘッド８の吐出口面に接するように薬液吸収体を有するヘッド保護レバー２１が配置されている。ヘッド保護レバー２１は、吐出時には吐出口と気流路７が連通するように退避する。
【００２２】
薬剤タンク２は、薬剤３２を収容するガラス容器（シリンダ）３３を有し、ガラス容器３３の一端には、固定ゴム栓３６がアルミニウム製のカシメ用金具３７で押さえ込まれている。そして、ガラス容器３３の他端には、容器の内容積を変化させるピストンである可動ゴム栓３４がはめ込まれ、薬剤３２を外気から遮断している。図４（ａ）に示すように、吐出ヘッド部１と薬剤タンク２が連結された段階では、ガラス容器内は吐出ヘッド８の吐出口以外では外気から遮断されている。この構成により薬剤タンク２の密閉性を維持し、薬剤３２の変性、濃度変化を最小限に抑えている。
【００２３】
図４（ｂ）に示すように、薬剤タンク２を吐出ヘッド部１に押し込むと、中空針３８が固定ゴム栓３６を突き破り、吐出ヘッド部１と薬剤タンク２が連通される。薬剤３２の吐出ヘッド８への充填は、ピストンである可動ゴム栓３４を押し込むことにより行われる。このように薬剤タンク２のピストンを駆動するピストン駆動手段は、連結手段である可動ゴム栓ジョイント４５によって可動ゴム栓３４に連結される。
【００２４】
利用者が吸入装置本体に装着しやすくするため、吐出ヘッド１と薬剤タンク２は一体となってカートリッジ１０を構成することが好ましい。
【００２５】
図５は、図２の駆動部保護カバー１９を取り去って、装置内部を見た斜視図である。
【００２６】
まず、薬剤タンク２を吐出ヘッド部１に連通させて、薬剤流路を形成させるための押し込みユニット５０がある。そして、薬剤タンク２をはさんで反対側に可動ゴム栓３４をガラス容器３３の中で移動させ、薬剤タンク２の内容積を変化させるための可動ゴム栓移動ユニット６０を配置している。可動ゴム栓移動ユニット６０は、スクリュウ軸を有するスクリュウ軸モータ６４を駆動回転させて、ピストン軸６１を移動させる送り機構である。また、可動ゴム栓ジョイント４５とピストン軸６１を引き動作で抜けないように、引っ掛ける動作を行うためのピストン軸回転ユニット７０がある。カートリッジ１０の両側には、吐出ヘッド８を保護していたヘッド保護レバー２１を移動させ、吐出面を開放するためのヘッド保護レバー退避ユニット９０が配置してある。吐出ヘッド上方には、吐出ヘッド８が本体に装着された状態で吐出ヘッド８の乾燥防止とゴミの付着を防ぐためのヘッドキャッピングユニット１００が設けてある。
【００２７】
図６は、図５において外装をすべて取り去り、本体内部の機構部を示す図である。押し込みユニット５０は、吐出ヘッド部１に対して薬剤タンク２を押し込む駆動力を発生させるモータ５１と、モータ５１のモータ軸に圧入されたピニオン５２と、ピニオン５２と噛み合うラック形状を一部に有する押し込みラック板５３から構成される。ラック板５３は、ガラス容器３３の後端を押すように配置されている。
【００２８】
次に、ピストン駆動手段である可動ゴム栓移動ユニット６０について説明する。スクリュウをモータ主軸に有するスクリュウ軸モータ６４のスクリュウのネジ形状が一致する雌ネジを有するピストン軸連結板６２にはめ込まれている。ガイドシャフト６３がスクリュウ軸の両側に配置され、ピストン軸連結板６２の回転止めとスライド時のガイドを行っている。よって、スクリュウ軸モータ６４の回転駆動力がピストン軸６１をスライド移動させ、可動ゴム栓ジョイント４５を介して連結しているピストンである可動ゴム栓３４を移動させることができる。
【００２９】
ピストン軸連結板６２には、ピストン軸反転ユニット７０が組み込まれている。ピストン軸反転ユニット７０は、ピストン軸反転モータ７１とモータ主軸に圧入されている反転モータギア７２の駆動力をピストンギア７３に伝達し、ピストン軸６１を回転させることができる。ピストンギア７３の回転によって、ピストン軸６１と可動ゴム栓ジョイント４５とを係合させ、可動ゴム栓３４をガラス容器３３に対して押し引きを行い、その内容積を変化させ、内圧を調整可能としている。
【００３０】
制御基板２８は、カートリッジ１０の下側に配置される。各駆動モータの制御及び測定圧力値に基づく吐出動作条件の可変等の本体制御を行うため駆動制御ユニット４としてのＣＰＵ、ＲＯＭ，ＲＡＭが、制御基板２８上に設けられている。
【００３１】
さらに、制御基板２８の下側には、各駆動モータの駆動源及び吐出するためのエネルギー源としてのバッテリ２９を配置し、この本体のみで薬剤を吐出し、吸入が行える構成としているのでどこでも簡単に使用可能としている。
【００３２】
ヘッド保護レバー退避ユニット９０について説明する。モータ９１の主軸上に圧入されたピニオン９２と、ラック形状を有する保護レバーラック９３とが噛み合う。すると、保護レバーラック９３はスライド移動し、ヘッド保護レバー２１の端部に設けた退避用突起部２１ａを跳ね上げ、ヘッド保護レバー２１が回転し、吐出ヘッド８が露出される。ヘッド保護レバー退避ユニット９０は、カートリッジ１０の装着時のみの駆動となる。
【００３３】
ヘッドキャッピングユニット１００について説明する。モータ１０４の駆動力により、モータ軸に圧入されたピニオン１０３を介してキャピングプレート１０２をスライド可能としている。キャッピングプレート１０２下面に組み込まれたラックと噛み合いスライド移動する。キャピングモータ１０４の駆動は、キャピングプレート１０２の退避時にのみ使用する。吐出ヘッド８のキャッピングは、キャピングバネ１０１の加圧力によって行う。本体電源がＯＦＦの場合でもキャッピングを行うためである。つまり、吐出ヘッド８からの吐出を行う場合のみ、ヘッドキャッピングユニット１００を駆動させ、薬剤吐出時以外は、乾燥防止のためにキャッピングしている。
【００３４】
図７（ａ）は、薬剤タンク２の内圧を調整する機能を有する可動ゴム栓ジョイント４５の代わりに、電磁石１１５を用いて連結及び吐出後の連結の解除を可能とする手段である連結ユニット１１７を用いた構成を示す。連結ユニット１１７には接触端子１１６が埋め込まれており、連結ユニット１１７が可動ゴム栓３４の端面に接すると導通が起こるよう設置されている。また、鉄などの導電性を有し、かつ磁石に吸引される材料からなるピストン部材１２２を可動ゴム栓３４の端面に一体化しておく。図７（ｂ）に示すように、接触端子１１６は制御ユニット４に接続されているので、接触を制御ユニット４で知ることができる。連結ユニット１１７の端面には電磁石１１５が装着されており、電磁石駆動ライン１２０を介して電磁石駆動回路１１８から電流駆動される。
【００３５】
また、ヘッドユニット１と薬剤タンク２が一体化されたカートリッジ１０が装置に装着されたことを検出するカートリッジ検出センサ１１３が制御ユニット４に接続されている。吐出ヘッド部１には、薬剤噴霧を行うためのヘッド駆動信号を与える目的で、ヘッド駆動回路１１０が電気接点９ａ（図３参照）を介して接続されている。ヘッド駆動回路１１０は、ＡＳＩＣなどのゲートアレイで構成されており、制御ユニット４からの制御データと起動信号により、所要の噴霧を自ら実行するよう設計されている。
【００３６】
連結ユニット１１７の送り機構であるピストン軸６１は、図５及び図６に示すように、後述するスクリュウ軸モータ６４がその駆動を行う。スクリュウ軸モータ６４は、制御ユニット４により制御されるモータ駆動回路１１９により駆動される。モータ駆動回路１１９は、ヘッド駆動回路１１０と同様ゲートアレイで構成される。
【００３７】
さらに制御ユニット４には、患者が吸入口２０から吸入を行ったことを検出する吸入検出センサ１１４が接続されている。また、最終的に装置の電源をオンもしくはオフにするための電源スイッチ１１２が接続されている。
【００３８】
図８及び図９は、図７の構成を用いた場合の、吐出ヘッド８の吐出工程における薬剤タンク２の内圧の変化を説明する概念図である。
【００３９】
図８は、オリフィス詰まりなどがなく吐出量とゴム栓送り量が等しい場合であり、図９は、吐出量とゴム栓送り量が等しくない場合に、その差を解消する動作を模式的に説明するものである。
【００４０】
図８は、１回の薬剤吐出動作の前後の状態を示すもので、（ａ）は、（Ｎ−１）回目の吐出後でＮ回目の吐出を行う準備ができている状態である。タンク内圧は、後述する動作フローにより適正負圧が確保されている。可動ゴム栓３４の進行方向に対して先端部内に存在する空気層１２３をモデル的に示す。ピストン部材１２２は、連結ユニット１１７が連結できるための導電板であり、可動ゴム栓３４と一体化されている。
【００４１】
ここで、Ｖ（Ｎ−１）はそのときの薬剤の体積、Ａ（Ｎ−１）は可動ゴム栓内の空気層１２３の体積、Ｐ（Ｎ−１）はゴム栓位置でスクリュウ軸モータ６４の始点からの絶対位置（パルスカウント数ＣＮＴ）である。また、Ｓ（Ｎ−１）はタンク内圧を表す。図８（ｂ）は、１回分の吐出（吐出量＝Ｖｉ）を行った後の状態を示し、上記数値は、吐出前と吐出後でそれぞれ以下のように変化する。
【００４２】
Ｖ（Ｎ−１）  −＞  Ｖ（Ｎ）  ＝Ｖ（Ｎ−１）−Ｖｉ
Ｖｉは１回あたりの吐出量（体積）
Ａ（Ｎ−１）  −＞  Ａ（Ｎ）  ＝Ａ（Ｎ−１）
Ｐ（Ｎ−１）  −＞  Ｐ（Ｎ）  ＝Ｐ（Ｎ−１）＋Ｐｉ
ＰｉはＶｉに相当する１回あたりの所定送り量（パルス数）
Ｓ（Ｎ−１）  −＞  Ｓ（Ｎ）
ここで、タンク内圧Ａ（Ｎ−１）とＡ（Ｎ）は同じであるので、空気層１２３の状態（体積）は変わらない。
【００４３】
これに対して、図９（ａ）は、図８（ａ）と同じ状態であるが、１回分の吐出が行われた直後の状態が異なり、吐出量Ｖｉ’がオリフィスの目詰まりで正規の吐出量ＶｉよりΔＶ減少した場合を想定している。すなわち、図９（ｂ）に示すように、上記数値はそれぞれ以下のようになる。
【００４４】
Ｖ（Ｎ）’＝Ｖ（Ｎ−１）−Ｖｉ’
＝Ｖ（Ｎ−１）−（Ｖｉ−ΔＶ）
＝Ｖ（Ｎ−１）−Ｖｉ＋ΔＶ
＝Ｖ（Ｎ）＋ΔＶ
Ａ（Ｎ）’＝Ａ（Ｎ−１）−ΔＶ  （ΔＶは吐出減少量（体積））
Ｐ（Ｎ）  ＝Ｐ（Ｎ−１）＋Ｐｉ
Ｓ（Ｎ）  ＞Ｓ（Ｎ−１）
Ｐｉは吐出量減少分を見込んでいないので、あらかじめ決められた所定量を進めるためのモータ駆動のステップ数で、図８の場合と等しい。
【００４５】
その後、図９（ｃ）に示すように、内圧を外気圧と均衡をとる目的で、一旦連結ユニット１１７による連結を解除する。ここで可動ゴム栓３４は、外気圧との均衡が極力短い時間で行われるようシリンダ内径とゴム栓径を選定しておく。ΔＰは均衡後のゴム栓移動量（パルス数）である。Ａは、外気との均衡時における空気層１２３の体積である。
【００４６】
続いて、図９（ｄ）に示すように、次の吐出のための負圧の確保を行うため、吐出前に再び連結ユニットを連結する。このとき内圧が調整された後のゴム栓位置Ｐ（Ｎ）’（＝ＣＮＴ値）は、
Ｐ（Ｎ）’＝Ｐ（Ｎ−１）＋Ｐｉ−ΔＰ
となる。次に、図９（ｅ）に示すように、負圧確保のための引き戻しを行い、その量（ステップ数）をα２とすると、上記数値はそれぞれ以下のようになる。
【００４７】
Ｖ（Ｎ）’＝Ｖ（Ｎ−１）−Ｖｉ’
＝Ｖ（Ｎ−１）−（Ｖｉ−ΔＶ）
＝Ｖ（Ｎ−１）−Ｖｉ＋ΔＶ
＝Ｖ（Ｎ）＋ΔＶ
Ａ（Ｎ）’＝Ａ（Ｎ−１）
Ｐ（Ｎ）’＝Ｐ（Ｎ−１）＋Ｐｉ−ΔＰ−α２
Ｓ（Ｎ）は適正負圧となりＳ（Ｎ−１）と等しく、またＡ（Ｎ）’は吐出前の値と同じになる。
【００４８】
この動作は十分短時間で行われれば、吐出の指令が起こってから開始しても動作上支障はない。一般に、吐出条件から算出される既知の予想吐出量に合わせて、可動ゴム栓３４を押す場合に、ノズル詰まりなどで実際の吐出量が少ないと容器内が正圧となり、それが維持されてしまうおそれがある。また、例えば、容器内が正圧になることを防止するために、可動ゴム栓３４を実際の吐出量よりも少なく押すことを繰り返す場合は、吐出のたびに徐々に負圧が蓄積されてしまうおそれがある。しかし、このように吐出終了後に（毎回ないしは数回に１回）可動ゴム栓３４から連結ユニット１１７を解除して、容器内圧をゼロに近いレベルまでリセットできる。
【００４９】
図１０は、吸入装置の全体動作のフローチャートを示す。電源スイッチ１１２により電源がオンされるとステップＳ００１から開始される。
【００５０】
最初にカートリッジ検出センサ１１３の状態を検出し、カートリッジ１０が装着されているかどうかの判断がされる。装着されていなければカートリッジ無しの表示を行い（Ｓ０１３）、装着されていれば薬剤残量ＯＫ判断に入る（Ｓ００２）。薬剤残量が不十分であれば残量警告を行い（Ｓ０１４）、薬剤残量が十分であればバッテリ残量の判断に入る（Ｓ００３）。薬剤残量の判断は、ソフト的な手法をとることができる。すなわち、最初の薬液量から過去に使われた全投薬量を減算して得られた液量が、次の吐出における最大の吐出量より大きいかどうかの判断をする。Ｓ００３で薬剤残量が十分であればバッテリ残量の判断に入り、残量が不十分であればバッテリ警告を行い（Ｓ０１５）、残量が十分であればＳ００５以降の吐出のためのルーチンに入る（Ｓ００４）。
【００５１】
カートリッジが新規に装着されたものであれば、まだ吐出ヘッド部１に薬剤が充填されていないので、薬剤の充填処理を行う必要がある。ここで検知されたカートリッジが新品かどうかの判断は、非接触ＩＣタグにカートリッジの最終情報を記録しておき、それを読取ることで実現が可能である。別の方法としては、薬剤タンク２のピストン位置を光学的に読取り、その位置情報により判断することができる。さらに別の方法としては、初期充填が完了したら、カートリッジ筐体の一部に取り付けられたツメ部材を折ることもできる。
【００５２】
判断肢Ｓ００５ですでに初期充填が終了しているカートリッジと判断された場合は、初期処理ルーチンＳ００６をスキップし、吸入のタイミング待ち判断（Ｓ００７）に入る。初期処理ルーチンＳ００６では、後述するヘッドに対する薬剤初期充填と、次の噴霧に備えるための負圧確保のための動作を行う。
【００５３】
判断肢Ｓ００７で吸入の開始を検知したら、噴霧に必要な所定投薬量がすでに設定されているかどうかの判断に入る（Ｓ００８）。投薬量設定は、図１で説明したアップボタン１２、ダウンボタン１３、及び決定ボタン１４で行われる。投薬量が毎回固定的であれば、過去に行った設定値をもってその投薬量とする。判断肢Ｓ００８で設定が行われていなければ、投薬量を患者に設定するよう警告し（Ｓ０１６）、すでに設定が行われていれば吐出ルーチン（Ｓ００９）に入る。
【００５４】
後述する吐出ルーチンＳ００９で吐出を完了した後、電源ＯＦＦ条件かどうかの判断を行う（Ｓ０１０）。ここで電源ＯＦＦの判断のための条件は、患者が電源スイッチ１１２を操作したことを検知したこととしてもよく、または投薬が完了したらその都度行うこととしても良い。さらには、ローバッテリの判断がなされた場合に行っても良い。Ｓ０１０で電源ＯＦＦ条件であれば終了処理ルーチンに入る（Ｓ０１１）。
【００５５】
図１１は、図１０における初期処理ルーチンＳ００６のフローを表す。Ｓ４０１から開始された後、連結ユニット１１７を送り出し、ピストン部材１２２に連結させるためのサブルーチン（ＳＵＢ１）を起動する（Ｓ４０２）。このとき引数にはその時の連結ユニット位置（ＣＮＴ）を入力する。初期充填時において連結ユニットは初期位置に退避しているので、ＣＮＴ＝０とする。Ｓ４０２で連結が完了したら、ヘッド初期充填用の押出しを行うためにサブルーチン（ＳＵＢ２）を起動し、ヘッドに薬剤を充填させる（Ｓ４０３）。次に最初の吐出に備え、負圧を確保するためにサブルーチン（ＳＵＢ２）を起動する（Ｓ４０４）。ここでは、連結ユニット１１７を容器内部とは反対側へと移動させる。ＳＵＢ２は、所望のステップ数分だけステッピングモータを駆動するもので、必要とするステップ数（Ｎ）及び現在の連結ユニット位置ＣＮＴを引数として引き渡す。Ｓ４０３ではヘッド初期充填用に必要なステップ数（α１）が、Ｓ４０３では負圧確保に必要なステップ数（−α２）が使われる。これらステップ数は、製品の寸法ばらつきやカートリッジの装着ばらつきを考慮して、確実に動作が保証される数値をあらかじめ開発段階で決定される。実験によれば、５０μＬで初期充填時が行われることが確認されている。例えば、シリンジ内径が１０．５ｍｍのケースであれば、
５０μＬ＝π＊（１０．５ｍｍ／２）＊＊２＊ｄｍｍ
ステッピングモータが１ｍｍ移動するのに必要とするパルス数＝１６１
であることから、α１＝９１となる。
【００５６】
α２については、その値が等しくても、薬液タンクの薬液残量に応じて発生する負圧は一様でなくなることがわかっており、以下のようなテーブルに従って、α２を８段階に変化させている。同様に薬液タンク径が１０．５ｍｍで、全薬液体積が１．５ｍＬとすると、全送り長はおよそ１７ｍｍとなる。また、１ｍｍあたりの送りパルス数が１６１であるので、全送りパルス数はおよそ２７００パルスとなる。
ＣＮＴ値範囲          α２値
〜  ３００      １０
３０１〜  ６００        ９
６０１〜  ９００        ８
９０１〜１２００        ７
１２０１〜１５００      ６
１５０１〜１８００      ５
１８０１〜２１００      ４
２１０１〜２４００      ３
２４０１〜              ２
【００５７】
図１２は、図１０における吐出ルーチンＳ００９のフローを表す。Ｓ６０１で起動された後、制御ユニット４からヘッド駆動回路１１０に対してヘッド駆動パラメータに従った起動をかける（Ｓ５０２）。一旦起動がかかると、ヘッド駆動回路１１０は、後述するフローとは独立にヘッド吐出動作を行う。次に前述したヘッド駆動パラメータから、単位時間あたりの薬剤吐出体積が決まるので、それに応じて連結ユニット１１７の送り用モータであるスクリュウ軸モータ（ピストンモータ）６４を同期駆動して送り出す必要がある。これは吐出している間、ヘッドから吐出される単位時間あたりの薬液体積と、連結ユニット１１７の送り出し量を整合させることで、タンク内圧を常に適正範囲内に保持するためである。スクリュウ軸モータ６４の送りタイミングは、吐出ヘッドがステッピングモータの１パルス分の薬剤押し出し量に相当する体積を吐出する時間であればよい（Ｓ５０３）。その時間が経過すると、ピストンモータをＦＷＤ方向へ１ステップ分送り（Ｓ５０４）、ステッピングモータ位置ＣＮＴを１だけカウントアップする（Ｓ５０５）。この動作を必要投薬量Ｍ回行われるまでルーチンを繰り返す（Ｓ５０６）。その後Ｓ５０２で起動をかけ独立して動作しているヘッド駆動回路１１０での吐出動作の完了を確認し、完了していればルーチンを終了する（Ｓ５０７）。変数としてはステッピングモータ位置ＣＮＴを返す。
【００５８】
以下に具体的な数値例を示す。ここでは、実験で使用する薬剤シリンジを例に計算する。シリンジ内径が１０．５ｍｍで２０μＬ／秒で吐出させる場合、単位時間あたりのピストン移動長をｄｍｍ／秒とすると、
２０μＬ／秒＝π＊（１０．５ｍｍ／２）＊＊２＊ｄｍｍ／秒
より、ｄ＝０．２２７ｍｍ／秒となる。実験で使用したステッピングモータが１ｍｍ移動するのに必要とするパルス数が１６１であるので、これは３６．５パルス／秒、すなわち１パルスあたり時間換算にして２７ミリ秒で送ればよいということになる。ここで１回あたりの投薬量を５０μＬとすると、全送りパルス数Ｍは９１となる。
【００５９】
次に、タンク内圧を外気と平衡させるためのルーチンに入る。連結ユニット１１７を可動ゴム栓３４から連結解除し、モータを必要量送り戻すルーチンを起動する（Ｓ５０８）。このときモータは原点まで退避する必要はない。この状態を、次の吐出を行うことのできるタイミングまで経過するのを待つ（Ｓ５０９）。この間に可動ゴム栓３４の外気との均衡が行われる。必要な時間が経過すると、連結ユニット１１７を再連結するためサブルーチンＳＵＢ１を起動する（Ｓ５１０）。連結が終了すると、次の吐出のための負圧を確保するために、所定ステップ数α２を引き戻すためのサブルーチン（ＳＵＢ２）を起動する。
【００６０】
図１３は、連結用サブルーチンＳＵＢ１のフローを表す。Ｓ６０１で起動された後、ピストンモータを正方向ＦＷＤへ１ステップ分送り出し（Ｓ６０２）、ステッピングモータ位置ＣＮＴを１だけカウントアップする（Ｓ６０３）。この動作を連結センサ１１６が接触するまで繰り返し（Ｓ６０４）、検出されたら電磁石を駆動する（Ｓ６０５）。
【００６１】
図１４は、ピストンモータ送り用サブルーチンＳＵＢ２のフローを表す。Ｓ７０１で起動された後、指定された引数Ｎに応じて正方向ＦＷＤまたは負方向ＲＥＶかを判断する（Ｓ７０２）。引数Ｎは、正方向即ちピストンを送り出す方向であれば正の整数を、負方向即ちピストンを引き戻す方向であれば負の整数を指定する。正方向であれば、ピストンモータを正方向へ１ステップ分送り出し（Ｓ７０３）、ステッピングモータ位置ＣＮＴを１だけカウントアップする（Ｓ７０４）。負方向であれば、ピストンを負方向へ１ステップ分引き戻し（Ｓ７０５）、ステッピングモータ位置ＣＮＴを１だけカウントダウンする（Ｓ７０６）。この動作を所定量Ｎ分繰り返したのちルーチンを終了する（Ｓ７０７）。変数としてはステッピングモータ位置ＣＮＴを返す。
【００６２】
図１５は、図１２で起動された連結ユニット解除・モータ逆送りのためのサブルーチンＳＵＢ３のフローを示す。引数は必要送り量Ｎ及び現在の連結ユニット位置ＣＮＴである。ここでＮ＝０を指定すると、初期位置（原点）まで連結ユニット１１７を送り戻す動作をする。Ｎ≠０であれば、Ｎステップ数分戻すものである。具体的な送り量は、前記した実験で０．５ｍｍ程度あれば十分で、この場合はＮ＝８０ステップとなる。
【００６３】
Ｓ８０１で開始された後、電磁石１１５の電流駆動を停止する（Ｓ８０２）。次にＮ≠０であれば、Ｓ８０４以降のＮ数送るルーチンに入る。Ｎ＝０であれば、原点までモータを送り（Ｓ８０９）、ＣＮＴ＝０にリセットし（Ｓ８０１）終了する。すでに原点にあればＳ８０１経由で終了し（Ｓ８０４），その後モータをＣＮＴ値を減算しながら１ステップずつ戻していく（Ｓ８０５，Ｓ８０６）。この動作を所定数Ｎだけ送り終えるまで繰り返す（Ｓ８０７）。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の吸入装置は、薬剤吸入用の他に種々の用途に用いられ得る。例えば、芳香剤などの噴霧状吐出装置、ニコチンなどの嗜好品の吸入装置、などにも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】一実施形態による吸入装置の外観を示す斜視図である。
【図２】図１の吸入装置においてアクセスカバーが開いた状態を示す斜視図である。
【図３】カートリッジの外観を示す斜視図である。
【図４】カートリッジの断面を示すもので、（ａ）は吐出ヘッド部と薬剤タンクが連結される前の状態を示す断面図、（ｂ）は吐出ヘッド部と薬剤タンクが連結された後の状態を示す断面図である。
【図５】図２の装置の駆動部保護カバーを取り去って、装置内部を見た斜視図である。
【図６】図５において外装をすべて取り去り、本体内部の機構部を見えやすくした図である。
【図７】図４の装置の可動ゴム栓ジョイントの代わりに連結ユニットを用いた構成を示すもので、（ａ）は連結ユニットの構成を説明する説明図、（ｂ）は制御部の構成を示すブロック図である。
【図８】正常な吐出動作を説明する概念図である。
【図９】タンク内圧を維持するための動作を説明する図である。
【図１０】吸入装置の全体動作を示すフローチャートである。
【図１１】初期処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】吐出ルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】連結ユニットの連結動作を行うサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】ピストンを所定ステップ分送るためのサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１５】連結ユニットの連結を解除して退避するためのサブルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
１    吐出ヘッド部
２    薬剤タンク
４    制御ユニット
７    気流路
８    吐出ヘッド
１０    カートリッジ
２０    吸入口
３２    薬剤
３４    可動ゴム栓
３８    中空針
４５    可動ゴム栓ジョイント
５０    押し込みユニット
６０    可動ゴム栓移動ユニット
６１    ピストン軸
６４    スクリュウ軸モータ
１１０    ヘッド駆動回路
１１５    電磁石
１１６    連結検出センサ
１１７    連結ユニット
１１９    モータ駆動回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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