(57)【要約】【課題】液剤を一定の粒径の液滴として吸入できる小型で軽量な吸入装置を提供する。【解決手段】吸入装置に用いられる流路長可変手段は、マウスピース４に設けられた一方の流路形成部材４ａと、これに嵌合させた他方の流路形成部材５を備えている。流路形成部材５の取り入れ口５ｂの下流側には、流路形成部材５の気流中に吐出ヘッドより吐出された液滴を導くための液滴吐出窓１１が開口され、流路形成部材４ａと流路形成部材５を軸方向に伸縮させて液滴吐出窓１１から吸入口５ａまでの距離を変化させる。この距離は、吐出される液滴の大きさと吐出周波数に応じて決定される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
利用者に吸入流路の吸入口から液剤を吸入させるための吸入装置において、
前記液剤を貯蔵する液剤貯蔵手段および前記液剤貯蔵手段から供給される前記液剤を吐出する吐出ヘッドを有する液滴吐出ユニットと、
前記吸入流路の気流中に前記吐出ヘッドより吐出された液滴を導くための液滴吐出窓と、
前記吐出ヘッドにより吐出される液滴の大きさおよび吐出周波数に応じて前記液滴吐出窓から前記吸入口までの距離を決定するための手段と、
前記吸入流路の前記液滴吐出窓から前記吸入口までの距離を変化させる流路長可変手段と、を有することを特徴とする吸入装置。
【請求項２】
前記流路長可変手段は、前記吸入口を有する一方の流路形成部材と前記液滴吐出窓を有する他方の流路形成部材とを軸方向へ伸縮自在に連結したことを特徴とする請求項１に記載の吸入装置。
【請求項３】
前記流路長可変手段は、一方の流路形成部材と他方の流路形成部材とを軸方向へ伸縮させるための直線駆動機構を有することを特徴とする請求項２に記載の吸入装置。
【請求項４】
前記液滴吐出窓から前記吸入口までの距離を表示する表示部を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の吸入装置。
【請求項５】
前記吐出ヘッドは、前記液剤に熱エネルギーを付与する電気熱変換素子を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の吸入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薬剤、アロマ、ニコチンなどの液剤を液滴として利用者に吸入させる吸入装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、医学及び科学の進歩により、平均寿命が延びて高齢化社会となりつつある。その反面、食生活や生活環境の変化、環境汚染、ウイルスや菌などによる新たな病気や感染症が見つかり、人々の健康に対する不安は増えている。特に、先進国と呼ばれる国々においては、糖尿病や高血圧などの生活習慣病患者の増加、治療法の改善が問題となっている。
【０００３】
例えば、糖尿病の患者の場合、Ｉ型と呼ばれるインスリン依存型糖尿病の患者は、膵臓からインスリンが分泌されないため、定期的にインスリンを投与する必要がある。インスリンの投与は、現在、皮下注射によって行われているが、利用者の肉体的・精神的負担は大きい。利用者の負担を軽減するために、針が細くあまり痛みを感じないペン型の注射器も開発されている。しかし、Ｉ型糖尿病の患者は、インスリンを定期的に投与する必要がある以外は健常者と同様の生活を送っている場合が多い。したがって、ペン型であっても人前で注射を打つことには精神的に抵抗があるため、適切な時間に投与を行うのが困難となる。結果として、このような方法では利用者への適切な処置がなされない可能性があった。
【０００４】
一方、別の解決策として、吸入装置を用い、利用者が吸入して薬剤を摂取する方法が開発されている。このような呼吸器系を経る薬剤投与の場合、注射のときに生じる痛みを伴うことはない。また、こうした吸入装置は、利用者のカルテ及び処方箋の情報を含む利用者個人に関する情報を格納する記憶手段と、薬剤を微小液滴として吐出して利用者に吸入させる吐出装置を兼ね備えた携帯端末にもなり得る。そして、前記処方箋の情報にしたがって利用者が薬剤を吸入できるように、利用者の吸気プロファイルに応じて吐出装置を制御して薬剤を吐出させる吐出制御手段を有している（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００５】
このような吸入装置は、薬剤の投与量や投与インターバルを処方箋にしたがって正確に管理できると共に、適切な吐出制御を行い、効率良く薬剤を投与できなければならない。具体的な例を挙げて説明すると、吸入装置の吸入口における液滴の粒径は、肺胞へ到達する確率に影響を与えるため、吸入装置の使用条件の如何にかかわらず一定の粒径の液滴が得られる吸入装置が望ましい。しかし、使用者は治療段階に応じて常に同じ吐出ユニットを使用するとは限らない。また、吐出する薬液の液滴径、吐出周波数は、飛翔中の液滴群の水分蒸発量に影響を与えるが、それらは使用する吐出ユニットによって変化する可能性がある。すなわち、使用する吐出ユニットによっては吸入口における液滴の粒径が変化する可能性があり、医師の処方する正しい用量の吸入を行えない要因となりうる。従来、この課題の解決策として、加熱装置と除湿装置を用いて蒸発促進を行い、液滴の粒径を一定にする機能を備えた吸入装置が提案されている（特許文献３参照）。また蒸発を促進する場合の別の解決策として、マウスピースの流路を延長する吸入装置も提案されている（特許文献４参照）。
【０００６】
【特許文献１】国際公開ＷＯ９５／０１１３７号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ０２／０４０４３号公報
【特許文献３】国際公開ＷＯ１９９６／００９８４６号公報
【特許文献４】国際公開ＷＯ００／２４３６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の如き吸入装置は、Ｉ型糖尿病の患者の場合、定期的に投薬する必要があるため、常時携帯される。したがって、吸入装置は使用条件に関わらず一定の粒径の液滴を吸入でき、かつ小型・軽量であることが望まれる。
【０００８】
しかしながら、上記従来例のうちの蒸発による粒径変化を制御するものは、蒸発を促進する気体の生成装置である加熱装置・除湿装置を必要とする。また、携帯性を考慮して吸入装置を駆動するためのエネルギーを全て吸入装置に装備する場合は、前記生成装置で消費するエネルギーも備える必要がある。これらは吸入装置の大型化・重量化の要因となりうる。
【０００９】
また、上記従来例のうち、蒸発による粒径変化を制御するためにマウスピースの流路を延長するものでは、どの変数を基にマウスピースの流路の長さを制御すれば良いかは明示されていない。そのため、吸入装置の大型化・重量化の要因となりうる。
【００１０】
本発明の目的は、使用環境の如何にかかわらず、液剤を一定の粒径の液滴として吸入できる小型で軽量な吸入装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の吸入装置は、利用者に吸入流路の吸入口から液剤を吸入させるための吸入装置において、前記液剤を貯蔵する液剤貯蔵手段および前記液剤貯蔵手段から供給される前記液剤を吐出する吐出ヘッドを有する液滴吐出ユニットと、前記吸入流路の気流中に前記吐出ヘッドより吐出された液滴を導くための液滴吐出窓と、前記吐出ヘッドにより吐出される液滴の大きさおよび吐出周波数に応じて前記液滴吐出窓から前記吸入口までの距離を決定するための手段と、前記吸入流路の前記液滴吐出窓から前記吸入口までの距離を変化させる流路長可変手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は上述のとおり構成されているので、次に記載するような効果を奏する。
【００１３】
吸入装置を使用する際の使用条件に応じて、吸入流路における液滴吐出窓から吸入口までの距離を変化させることで液滴の飛翔時間を変えることが可能となる。したがって、吸入装置の使用条件にかかわらず、一定の粒径の液滴を吸入することができる。
【００１４】
利用者が液滴吐出位置から吸入口までの距離を調節してもよい。その場合、吸入装置は粒径制御のためのエネルギーを消費しないため、吸入装置の小型化・軽量化が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係る吸入装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、実施例１による吸入装置の外観を示す斜視図である。
【００１７】
図１に示すように、箱状のハウジング本体１の開放面に、フロントカバー３およびアクセスカバー２が配設されている。
【００１８】
フロントカバー３は、ハウジング本体１の開放面の長手方向片方側を閉鎖するように一体的に設けられている。アクセスカバー２は、ハウジング本体１の開放面の長手方向他端縁にヒンジ２ａを介して回動自在に取り付けられており、図示しない戻しバネによって常時開く方向へ付勢されている。フロントカバー３には、アクセスカバー２が不用意に開かないようにするため、アクセスカバー２の先端（自由端）に係合する突起部１０ａを有するロックレバー１０が配設されている。
【００１９】
ロックレバー１０をバネの弾力に抗してスライドさせると、突起部１０ａがアクセスカバー２の先端からはずれ、戻しバネの弾力によりアクセスカバー２が不図示のヒンジ軸のまわりに回動して開く。
【００２０】
図２に示すように、アクセスカバー２が開くと、図３に示す吐出ヘッド８と液剤を貯蔵する液剤貯蔵手段である薬剤タンク７が一体となった液滴吐出ユニット６やマウスピース４等が見えてくる。なお、液滴吐出ユニット６とマウスピース４は、ハウジング本体１のガイド部１５に脱着可能に支持されている。
【００２１】
図３は液滴吐出ユニット６を示す模式斜視図である。液滴吐出ユニット６は、液剤を貯蔵する液剤貯蔵手段である薬剤タンク７と、薬剤タンク７から供給される薬剤を液滴として吐出する吐出ヘッド８と、吐出ヘッド８に設けたヒータに電力を供給するバッテリ１８（図１２参照）との電気接続面９ａを有する配線基板９からなる。バッテリ１８には充電可能な２次電池を用いる。
【００２２】
液剤の吐出は任意の方法でなしうるが、電気熱変換素子により熱エネルギーを付与する方法（サーマルインクジェット方式）、または、ピエゾ素子などの電気機械変換素子により機械エネルギーを付与する方法（ピエゾインクジェット方式）であることが好ましい。特に、サーマルインクジェット方式を用いることが好ましい。
【００２３】
サーマルインクジェット方式を用いた場合、個々の液体吐出ユニットについて、吐出口の口径、吐出に利用される熱パルスの熱量、それに用いるマイクロ・ヒーターなどのサイズ精度、再現性を高くすることが可能である。このため、狭い液滴径分布を達成することが可能である。また、ヘッドの製作コストが低く、ヘッドを頻繁に交換する必要がある小型の装置への適用性も高い。従って、装置に携帯性や利便性が求められる場合には、特に、サーマルインクジェット方式の吐出装置が好ましい。
【００２４】
図４は、マウスピース４の断面を示す。マウスピース４は、スライド式の伸縮自在な構造を形成する流路長可変手段である一方の流路形成部材４ａおよび他方の流路形成部材５を備える。流路形成部材４ａは、マウスピース４に接続する軸部材であり、流路形成部材５に伸縮自在に連結され、流路形成部材５と合わせて吸入流路を形成する。流路形成部材５には、液剤吐出ユニット６の吐出ヘッド８に設けられた吐出口から薬剤をマウスピース４内に取り入れるための液滴吐出窓１１が開けられている。液滴吐出窓１１の軸部材である流路形成部材４ａがスライド式となっているため、吸入流路の流路長、すなわち、液滴吐出位置から吸入口５ａまでの距離を可変とすることができる。
【００２５】
図５は、一変形例による流路長可変手段を示す。本変形例の流路長可変手段は、利用者が吸引するマウスピース４の軸部材である流路形成部材４ａのみを備えている。流路形成部材４ａに設けられた連通口１１ａを外側から覆う境界板１２がスライド方向案内板１３を介して軸方向へスライド自在に配設されている。境界板１２には吐出ヘッド８より吐出される液滴を吸入流路の気流中に導く液滴吐出窓１１ｂが設けられている。境界板１２を図示矢印方向または反矢印方向へ移動させることにより、液滴吐出窓１１ｂと吸入口５ａとの距離を変化させることができる。
【００２６】
図６は、さらに別の変形例による流路長可変手段を示す。これは、マウスピース４の軸部材である流路形成部材４ａの長さの異なるものに交換することで、液滴吐出窓１１から吸入口５ａまでの距離を可変とする方式を示す。マウスピース４の軸部材である流路形成部材４ａと他方の流路形成部材５は互に連結可能なようにねじが切られ、脱着式になっているため、吸入装置の使用環境に応じた軸部材の長さをもつマウスピース４を接続することができる。これにより、吸入流路の流路長、すなわち、液滴吐出窓１１から吸入口５ａまでの距離を可変とすることができる。
【００２７】
図７には、マウスピース４の伸縮量と、吐出液滴の大きさ、吐出周波数の関係がマウスピース４に目盛り（表示部）１９として示されている方式を示す。目盛り１９はマウスピース４の外側に記されており、例えば、吐出液滴の直径が５μｍ、吐出周波数が１００ＫＨｚの場合における伸縮量を使用者がわかるように示されている。これにより、使用者が液滴の大きさ、吐出周波数に応じて、適切な蒸発量を得るための吸入流路長さの調節が可能である。
【００２８】
図８は、伸縮量と吐出液滴の大きさ・吐出周波数の関係を表すテーブルを示す。図示した数値は、吸入流路内の気流速度を毎秒１０ｍ、気温２５℃および外気湿度１０％であると仮定し、それぞれの液滴径で吐出した液剤が直径３μｍに変化するまでに要する距離（流路長）を算定したものである。吐出液滴の大きさが大きいほど、吸入流路の湿度が上昇しやすいため蒸発量が抑えられ、距離が長くなる。また、吐出周波数が高いほど、吸入流路内の液滴数密度が上昇し、吸入流路の湿度が上昇しやすいため蒸発量が抑えられ、距離が長くなる。なお、液滴の大きさの制御は、ヘッドのノズル径の制御によって可能である。すなわち、本明細書において「吐出される液滴の大きさ」とは、吐出ヘッドから吐出された直後の液滴の直径を言うが、それは実質的には吐出ヘッドのノズルの直径を意味する。また、本明細書において「吐出周波数」とは、単位時間あたりに吐出エネルギー発生素子に与える薬剤を吐出するためのパルス信号の数をいう。常に適切な蒸発量を得るために、吐出する液滴の大きさ、吐出周波数に応じて、図８のように、伸縮量を決定するための手段であるテーブルを用意する。本発明の吸入装置は、ＣＰＵ内にこのようなテーブルを記憶していることが好ましい。吐出される液滴の大きさは、使用する吐出ユニットが決まれば、それに対応して決定する。よって、使用する吐出ユニットのヘッドのノズル径を使用者が吸入装置に入力するなどすれば、テーブルを参照可能となる。吐出ユニットに、ノズル径に関する情報がＱＲコード等として付されている場合は、吸入装置にその読み取り手段を有していることが好ましい。また、吐出周波数は、吸入装置に予め設定しておくことが可能なので、設定した値に基づいてテーブルを参照することができる。
【実施例２】
【００２９】
一般に、利用者が毎回同じ環境下で吸入を行う場合には、吐出ユニットや吐出デバイスによって決まるパラメータである吐出周波数および吐出液滴径のみを考慮して流路長を決めれば良い。しかし、本発明の吸入装置は携帯可能な構成となっており、利用者が毎回同じ環境下で吸入しなければならないという制約はない。すなわち、使用環境の温度や湿度が吸入するたびに異なることも考えられる。これらのパラメータも液滴の蒸発に影響を及ぼす恐れがある。
【００３０】
そこで、本実施例においては、実施例１のテーブル（図８参照）に対し、流路長の伸縮量と気温、湿度、吸入流路内の気流速度の関係を更に加えたテーブルを用意する。これにより、飛翔液滴径をより高精度に制御することができる。
【００３１】
図９は、気温、湿度の情報を得るための湿度計測機能、温度計測機能として、例えば、湿度計２１、温度計２２を備えた吸入装置を示す。吸入装置の電源が入れられたと同時に計測を行い、計測結果は電気的な情報に変換され、吸入装置に具備した液晶表示ユニット２０に表示される。流路長と気温の関係は、気温が低いほど飽和蒸気圧が減少して蒸発量が抑えられるため、距離が長くなる。また、流路長と湿度の関係は、湿度が高いほど蒸発量が抑えられるため、距離が長くなる。このような伸縮量と気温・湿度の関係を、図８に示した伸縮量と液滴の大きさ・吐出周波数の関係と同様に求めたテ-ブルを用いて、使用者は吸入装置に含まれる機能のみで、吸入流路の長さを調節できる。
【００３２】
図１０には、気流速度計測機能を吸入装置に付加した方式を示す。吸入流路内の気流速度の情報を得るための気流速度計測機能は、例えば、負圧センサ１２０を吸入流路に備えることで実現される。使用者が吸入を開始して吸入流路内の圧力が変動すると、負圧センサ１２０はその値を測定し、さらに演算を行うことによって気流速度を獲得し、吸入装置に具備した表示部としての液晶表示ユニット２０に表示される。伸縮量と気流速度の関係を図８に示した伸縮量と液滴の大きさ・吐出周波数等と同様に求めておき、それを用いて、使用者は吸入装置に含まれる機能のみで、吸入流路長さを調節できる。気流速度の計測は、負圧センサに限定されず、流量計などでも良い。
【００３３】
図１１は、実施例２による吸入装置に流路長の伸縮量を自動的に調整する直線駆動機構を付加したものである。マウスピース４に設けられた一方の流路形成部材４ａに伸縮自在に嵌合された他方の流路形成部材５の外側面にはラック３０を一体に設ける。このラック３０に噛合わせたピニオン２９をモータ２８によって正・逆回転させることにより、図示矢印方向および反矢印方向へ伸縮させる。すなわち、一方の流路形成部材４ａと他方の流路形成部材５を自動的に伸縮させる直線駆動機構としてのラック−ピニオン機構を備えている。このような構成とすることにより、湿度計２１、温度計２２等による計測結果に基づいて決定された流路長に、自動的に調節することができる。
【００３４】
なお、本実施例のラック−ピニオン機構に限らず、例えば、流体圧シリンダ、電動シリンダ等の直線駆動機構を用いることができる。
【００３５】
図１２には、吸入装置の全体縦断面図を示す。ハウジング本体１内には、バッテリ１８、コントロール基板２６、およびコントロール基板２６にケーブルまたはコネクターを介して電気接続されたプローブ基板２４が配設されている。プローブ基板２４には液滴吐出ユニット６の電気接続面９ａに通電を行うコンタクトプローブ２５が設けられている。
【００３６】
また、バッテリ１８とマウスピース４の間の空間には、コントロール基板２６に接するように振動モータ２３が配設されている。これにより、吸入が開始され、吸引空気の流量が吐出可能な領域に達したら液滴の吐出を開始し、同時に振動モータ２３も振動を始め、吐出が開始したことを知らせる。予定量の液滴の吐出が終了し、最後の液滴が肺に到達するように負圧センサ１２０（図１０参照）の測定値より演算された吸入速度をもとに予備吸入分を吸入させるべく振動モータ２３は、吐出終了後も予備吸入時間分振動する。こりにより、薬剤を完全に肺に到達させるように吸入を促す。振動モータ２３の振動が終了すると、患者は吸入を停止する。
【００３７】
図１３に本装置のブロック図を示す。１０１は演算処理装置であるところのＣＰＵでありプログラムを格納したフラッシュＲＯＭを内蔵している。１０２は前記プログラムが動作する場合において一時的にデータを格納するためのリード／ライト可能なメモリであるところのＳＲＡＭ。１０３は前記ＣＰＵのポートに接続されＯＮ／ＯＦＦ情報を設定しそれをＣＰＵ１０１に取り込ませるためのディップスイッチ。１０４は装置の状態を利用者、メンテナンス作業者に知らせるための表示装置であるところのＬＥＤ。１０５は装置の状態や記憶内容をホストに転送し、またホストからのデータを受けるための無線通信をつかさどる無線ユニット。１０６は前記無線ユニット用のアンテナ。１０７はアクセスカバー２の開閉状態を検知するためのカバーセンサ。１０８は負圧センサ１２０の出力をレベル変換および増幅する増幅器。１０９は前記増幅器１０８のアナログ出力をデジタル信号に変換するＡＤコンバータ。１１０は吐出ヘッド８の制御を行うドライバ。１１１はカレンダー・時計機能を持つＲＴＣ。１１２は前記ＲＴＣ１１１用のバックアップ用のサブ電池。１１３は電気回路に供給する各種電圧を作成するところの電源であり、メイン電池、充電回路、リセット回路、電源スイッチなどを含む。１１４は吸入装置の傾きを検知するセンサ。１１５はセンサ１１４の出力を処理する計測回路。１１６は計測回路１１５の出力であるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータ。１１７は各種ブロックに対する出力または入力信号を処理し、またバスを介してＣＰＵ１０１と接続されている制御回路である。
【００３８】
電源スイッチが操作されることにより、電源１１３はリセット信号をＣＰＵ１０１に対して出力し、その信号によりＣＰＵ１０１は初期化が行われ、内部のフラッシュＲＯＭに記憶されたプログラムによって動作を始める。ディップスイッチ１０３の状態を取り込み、特別な設定がなされていなければ通常の動作モードとして動作を開始する。利用者が吸入することにより負圧センサ１２０の出力が変化し、その変化が増幅器１０８、ＡＤコンバータ１０９、制御回路１１７を介してＣＰＵ１０１に伝えられる。吸入量があらかじめ決めた閾値を超えたことにより、ＣＰＵは振動モータ２１に電圧を印加、振動を開始させるとともに制御回路１１７、ドライバ１１０を介して吐出ヘッド８にパルス信号を送る。それにより、液剤吐出ユニットに含まれる液剤が吐出される。規定時間吐出した後、規定時間振動を続けその間吸入を利用者に促す。この一連の動作の中で、ＣＰＵ１０１はセンサ１１４の情報を逐次監視し、その傾き情報がある閾値を超えたときに制御回路１１７を介して吐出ヘッド８への制御量を変化させる。これにより吐出ヘッド８が吐出する液滴の粒径が制御される。さらに傾きが第二の閾値を超えたときにはＣＰＵ１０１は振動モータ２３の振動パターンを変化させて使用者に対してそれ以上傾けないよう指示を行う。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例１による吸入装置の模式斜視図である。
【図２】図１に示す吸入装置におけるアクセスカバーが開いた状態を示す模式斜視図である。
【図３】図１に示す吸入装置における液滴吐出ユニットの模式斜視図である。
【図４】実施例１による吸入装置における流路長可変手段の模式断面図である。
【図５】一変形例による流路長可変手段の模式断面図である。
【図６】別の変形例による流路長可変手段の模式断面図である。
【図７】さらに別の変形例による流路長可変手段の模式断面図である。
【図８】流路長の伸縮量と、吐出される液滴の大きさ、吐出周波数の関係を表わすテーブルを示す図である。
【図９】実施例２による吸入装置をアクセスカバーが開いた状態で示す斜視図である。
【図１０】実施例２の一変形例による流路長可変手段の模式断面図である。
【図１１】実施例２の別の変形例による流路長可変手段の模式断面図である
【図１２】吸入装置全体の模式縦断面図である。
【図１３】吸入装置の制御装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    ハウジング
２    アクセスカバー
３    フロントカバー
４    マウスピース
４ａ    一方の流路形成部材
５    他方の流路形成部材
５ａ    吸入口
５ｂ    取り入れ口
６    液滴吐出ユニット
７    薬剤タンク
８    吐出ヘッド
９    配線基板
９ａ    電気接続面
１０    ロックレバー
１１    液滴吐出窓
１２    境界板
１５    ガイド部
１８    バッテリ
１９    目盛り
２１    湿度計
２２    温度計
１２０    負圧センサ
【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】
2009106467.tif 000008
【図７】
2009106467.tif 000009
【図８】
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【図９】
2009106467.tif 000011
【図１０】
2009106467.tif 000012
【図１１】
2009106467.tif 000013
【図１２】
2009106467.tif 000014
【図１３】
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