JP2000176014A

JP2000176014A - 噴霧装置

Info

Publication number: JP2000176014A
Application number: JP10361161A
Authority: JP
Inventors: Yoshihide Onishi; 喜英大西; Shinya Tanaka; 伸哉田中; Masashi Osuga; 将志大須賀; Takao Terada; 隆雄寺田
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1998-12-18
Publication date: 2000-06-27
Anticipated expiration: 2018-12-18
Also published as: WO2000037132A1; KR20010083956A; US6679436B1; HK1041658A1; AU1412200A; EP1142600A4; CN1330563A; EP1142600A1; KR100404720B1; JP3312216B2

Abstract

(57)【要約】【課題】様々な性質の噴霧液に対して、単位時間当た
りの噴霧量を自動的に一定量に調整する。【解決手段】噴霧部３０に配置される液検知電極５
５、５６により、貯液部３０ａの液量を検知して液減を
判断すると、ピン部２７をソレノイド２６により動作さ
せ、薬液ボトル２０から給液パイプ２５を経て、噴霧部
３０の貯液部３０ａに薬液を供給し、間隔をおいて給液
する際に給液間隔を求め、この給液間隔が一定となるよ
うに噴霧部３０の圧電素子５０への供給パワーを調節す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は吸入器の噴霧装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、吸入器等の噴霧装置には、薬液タ
ンク等の貯液部から振動子の振動面である噴霧部に薬液
を供給して、薬液を霧化するものがある。この種の噴霧
装置では、使用者が手動で噴霧量を調整できる機能を持
たせるか、または工場出荷時に、その用途に応じて噴霧
量を調整することによって、最適な噴霧量を実現してい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】嘆息などの疾患の治療
・予防用途に用いる医療用吸入器などでは、患者の疾患
の状態によって様々な種類の薬液、すなわち噴霧液が使
用されることになる。医療用吸入器では、噴霧量が多け
れば噎せて吸いにくく、また少なすぎれば薬液の噴霧時
間が長くなって、患者の治療・拘束時間が長くなるた
め、最適な噴霧量が存在する。噴霧液の性質によって噴
霧能力が変わってくるので、従来、患者はそれぞれの噴
霧量に応じて、手動で最適な噴霧量に調節するか、ある
いは調節機能を持たせないものにおいては、最適な噴霧
量に対して多め、または少なめの噴霧量でも我慢するこ
とが必要であった。また、従来の噴霧装置では、機器の
異常（過度の劣化、故障など）によって噴霧能力が低下
しても、その状態を判定する手段を持たないので、使用
者が異常に気づくのに時間がかかるなどの問題点があっ
た。

【０００４】この発明は上記問題点に着目してなされた
ものであって、噴霧部への給液間隔が一定になるように
噴霧部への供給パワーを調節することで、様々な性質の
噴霧液に対して単位時間あたりの噴霧量を自動的に一定
量に調整できる噴霧装置を供給することを目的としてい
る。また、噴霧状態を監視することによって、噴霧異常
が検出された場合は、速やかに使用者に報知することを
目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の噴霧装置は、
噴霧液を貯留するための第１の貯液部及び第２の貯液部
と、前記第２の貯液部内の噴霧液を噴霧する噴霧部と、
前記第１の貯液部から前記第２の貯液部に噴霧液を定量
供給する給液部と、前記第２の貯液部の噴霧液の有無ま
たは増減を検出する液検知部と、この液検知部からの出
力に基づいて、前記第２の貯液部に液供給が必要である
かどうかを判定するための給液判断部とを備え、前記第
２の貯液部に給液される噴霧液の給液間隔が所定時間に
なるように、噴霧部への供給パワーを調節するようにし
ている。

【０００６】また、この発明の噴霧装置は、振動子の振
動を利用するもので、振動子の駆動回路として振動子の
持つ共振特性を利用した自励発振回路を構成し、振動子
駆動回路と電源供給部を分離する目的で、挿入する発振
周波数帯域で高いインピーダンスを持つコイルなどの素
子をＧＮＤライン側に挿入し、振動子駆動周波数電流を
整流平滑して電圧に変換する回路を付加し、霧化状態の
監視を実現している。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態により、この発
明をさらに詳細に説明する。実施形態に係る医療用吸入
器（噴霧装置）の側面図を図１に、本体ケースからカバ
ーを取り外した状態の側面図を図２に、図２の正面図を
図３に、図２の上面図を図４に、要部断面図を図５に示
す。また、本体ケースから本体カバー部を取り外した状
態の一部破断面図を図６に示す。

【０００８】この噴霧装置では、角柱形の本体ケース
（本体部）１と、本体ケース１に着脱自在に取り付けら
れるカバー２とを備える。本体ケース１は、その上部背
面に後方に隆起する突部１ａと、突部１ａに対応する上
部前面に電源ＯＮ／ＯＦＦ用の操作スイッチ９とを有す
る。本体ケース１からカバー２を取り外すと、本体ケー
ス１の上部に本体カバー部１０が現れ、本体カバー部１
０は本体ケース１に着脱可能であり、本体カバー部１０
には、後記の圧電素子５０、メッシュ部材４０、貯液部
及び液供給手段が配置されている。

【０００９】本体カバー部１０は、液体（例えば薬液）
を貯留する薬液ボトル（第１の貯液部）２０を有し、薬
液ボトル２０は上パーツ２１と下パーツ２２とで構成さ
れる。上下のパーツ２１、２２は互いに嵌合しており、
上パーツ２１には薬液注入口２１ａを密閉するキャップ
体２３が開閉可能に取り付けられ、このキャップ体２３
を開けて、薬液注入口２１ａから薬液ボトル２０に薬液
を入れることができる。薬液ボトル２０（下パーツ２
２）の底部には、ダイヤフラム２４が取り付けられ、下
パーツ２２の傾斜下方側には、給液パイプ２５が取り付
けられている。

【００１０】薬液ボトル２０の下方には、ダイヤフラム
２４を押圧操作するためのソレノイド２６が配置されて
いる。ソレノイド２６はソレノイド保持部２８に取り付
けられ、ソレノイド軸２６ａがピン部２７を押すように
なっている。ピン部２７は常態ではダイヤフラム２４に
接触している。したがって、ソレノイド２６が作動する
と、ソレノイド軸２６ａがピン部２７を押し、さらにピ
ン部２７がダイヤフラム２４を押圧することで、薬液ボ
トル２０内の薬液が給液パイプ２５から適量排出され
る。給液パイプ２５、ソレノイド２６、ピン部２７等で
給液部を構成している。

【００１１】この薬液供給構造によると、ピン部２７の
押圧によるダイヤフラム２４の変位量を適切に設定して
おくことで、最適な薬液量を供給することができ、供給
詰まり等の不具合を防止することができる。なお、ソレ
ノイド２６を利用する代わりに、モータを利用してピン
部２７を操作してもよいし、空気圧によりピン部２７を
操作するようにしても構わない。

【００１２】薬液ボトル２０の下パーツ２２には、噴霧
部３０が配備されている。噴霧部３０は、上ケース３１
と下ケース３２を備え、上下のケース３１、３２は互い
に嵌合され、上下のケース３１、３２でメッシュ部材ケ
ースが構成される。下ケース３２には、多数の微小孔を
有するメッシュ部材４０が配置されるとともに、メッシ
ュ部材４０を下ケース３２に押圧するコイル状のバネ３
４が設けられている。バネ３４の一端は上ケース３１に
係合し、他端はメッシュ部材４０の周囲に係合する。し
たがって、メッシュ部材４０は下ケース３２に常時押圧
・保持される。

【００１３】メッシュ部材４０は、金属またはセラミッ
クからなる。これは、薬液を伝搬する振動エネルギーの
吸収を抑え、噴霧効果を高めるためと、本体カバー部１
０を落とした時等の衝撃に対する強度を高めるためであ
る。つまり、噴霧時に薬液はメッシュ部材４０に接する
が、同時にメッシュ部材４０を保持するメッシュ部材ケ
ース（上下のケース３１、３２）にも接触することとな
る。従来は、メッシュ部材ケースは樹脂で構成していた
ため、薬液とメッシュ部材の振動が樹脂製のメッシュ部
材ケースにより減衰することになる。しかしながら、メ
ッシュ部材ケースを金属またはセラミックで構成するこ
とにより、そのような問題点を解消することができる。

【００１４】水平面に対して斜めに位置するメッシュ部
材４０の下方には、後記の圧電素子５０が同じく斜めに
近接して位置決めされている。メッシュ部材４０と圧電
素子５０は、互いの対向面が鋭角に交差し、給液パイプ
２５からの薬液Ｌが両者の開口側から供給されるように
なっている。このメッシュ部材４０と圧電素子５０の間
の空間で第２の貯液部３０ａを構成している。

【００１５】圧電素子５０上に薬液量を検知する液量検
知手段を設け、この液量検知手段の出力に基づいて、ダ
イヤフラム２４の押圧操作を制御する。この点について
は後に詳述する。圧電素子５０は、図７及び図８に示す
ように、一方の電極５１と他方の電極５２が互い違い状
に片面に形成された櫛形電極と、同一面であって給液パ
イプ２５から供給される薬液が接触する位置に形成され
た薬液検知用の液検知電極５５、５６とを有する。この
圧電素子５０は、電極５１、５２、５５、５６の形成面
とは反対側の面（非電極形成面）がメッシュ部材４０と
対向するように配置される。これは、この噴霧装置で
は、霧化に使用する圧電素子５０の振動波が従来のよう
に表面素子６０ではなく、内部を通過するバルク波６１
であるからである。圧電素子５０の非電極形成面をメッ
シュ部材４０と対向させることで、電極に薬液が接触せ
ず、薬液による電極の腐食・電気腐食・電気短絡から保
護することができ、信頼性が増す。

【００１６】なお、圧電素子５０の材料は特に限定され
ないが、後述のようにバルク波を振動波として利用する
ことなどから、材料としてニオブ酸リチウムを用い、４
１±１５°回転Ｙカット、Ｙ軸投影の伝搬方向であるこ
とが好ましい。図面には示していないが、圧電素子５０
は、その周端部が防水パッキンで圧迫保持されている。
圧電素子５０においては、櫛形電極５１、５２が形成さ
れている部分が振動し、周端部は電極形成部分より振動
が小さい。このため、圧電素子５０の周端部のみを圧迫
保持することで、圧電素子５０の振動減衰を最小限にす
ることができる。また、圧電素子５０の非電極形成面に
供給される薬液が圧電素子５０の外に流下し、噴霧装置
内部の腐食・変形・変色等を防水パッキンにより、防止
することができる。

【００１７】圧電素子５０の電極形成面の下方には液検
知回路、圧電素子駆動回路、制御用ＣＰＵ等の回路が搭
載される基板７０が配置され、この回路基板７０と、圧
電素子５０の櫛形電極５１、５２及び液検知電極５５、
５６とは導電性のコイルバネ（弾性体）７１で電気的に
接続されている。次に、圧電素子５０の振動動作につい
て説明する。圧電素子５０の電極５１、５２に、例えば
周波数６ＭＨｚの交流電流を流すと、表面を通過する表
面波（弾性表面波）６０と、内部を通過するバルク波６
１が発生する。つまり、圧電素子５０は電気的エネルギ
ーを振動エネルギーに変換するもので、具体的には電極
５１、５２が電気的エネルギーを機械的振動エネルギー
に変換する。

【００１８】この圧電素子５０において、圧電素子５０
の振動源は、互い違い状に形成された櫛形電極５１、５
２であり、発生振動波は表面波６０とバルク波６１であ
る。バルク波６１は、圧電素子５０の長手方向に対して
内部を斜めに伝搬し、砺振されたバルク波の等位相面の
法線方向をθとすると、θは次の式で与えられ、バルク
波の進行方向は周波数によって変化する。

【００１９】θ＝ｓｉｎ（Ｖｂ／Ｐ・ｆ）ここで、Ｖｂはバルク波の位相速度、Ｐは櫛形電極５
１、５２のピッチ、ｆは周波数である。バルク波は、圧
電素子５０の境界面で反射しながら伝搬していく。ま
た、櫛形電極５１、５２で砺振された表面波の振動周波
数は、主に表面波の音速ＶｓとピッチＰによって決定さ
れるが、バルク波の振動周波数は圧電素子５０の厚みｔ
によって決定される。

【００２０】一般に医療用吸入器では、患者の疾患の程
度に応じて治療・予防に最適な薬液が噴霧液として処方
される。これらの薬液は様々な性質を持っており、噴霧
能力が変わるので、薬液によって単位時間当たりの噴霧
量が異なってくる。この実施形態吸入器では、第１の貯
液部である薬液ボトル２０には治療・予防の効果を得る
のに必要十分な量の噴霧液を入れる。この時、第１の貯
液部２０から第２の貯液部３０ａに供給される１回当た
りの給液量が一定であれば、給液間隔が一定になるよう
に噴霧部３０への供給パワーを調節することで、単位時
間当たりの噴霧量を最適値に制御可能である。単位時間
当たりの噴霧量は、以下の式から算出される。

【００２１】（単位時間当たりの噴霧量）＝（１回当た
りの給液量）／（給液間隔）よって、給液間隔を一定にすることで、単位時間当たり
の噴霧量を一定量に調節できることがわかる。この実施
形態吸入器では、単位時間当たりの噴霧量を一定に自動
調節するため、図９に示すフローチャートの処理を行
う。噴霧がスタートすると（ＳＴ１）、噴霧部への供給
パワーを初期値に設定するとともに、第１の貯液部２０
より第２の貯液部３０ａに給液を行う（ＳＴ２）。同時
に給液間隔測定タイマをスタートさせる（ＳＴ３）。次
に、第２の貯液部３０ａの液量を検知し、第２の貯液部
３０ａへ液供給が必要か否か、つまり流量が不足がどう
か判定する（ＳＴ４）。必要でなければそのまま動作を
維持する。ステップＳＴ４で液供給が必要であると判定
されると、給液間隔測定タイマをストップし（ＳＴ
５）、この給液間隔と目標給液間隔との関係に応じて、
噴霧部への供給パワーの制御量を計算し（ＳＴ６）、供
給パワーを変更するともに、第２の貯液部３０ａに給液
を行い（ＳＴ７）、ステップＳＴ３に戻る〔請求項
１〕。タイマによる給液間隔が目標給液間隔よりも長い
場合は噴霧部３０への供給パワーを上げることになる
し、逆に短い場合は供給パワーを下げる。

【００２２】この実施形態吸入器の圧電素子５０は、図
７に示す液検知電極５５、５６を有するので、液検知電
極が噴霧液と直接触れると、噴霧液の持つインピーダン
ス成分の影響を受けることになり、医療用吸入器など様
々な性質の噴霧液が使用される用途では、液検知回路の
動作が不安定になるが、ここでは液検知電極５５、５６
は噴霧液が溜まるる部分とは反対面に形成されており、
薬液とは直接接していないので、薬液の性質に依存され
ず、安定的な液検知を実現することができる。また、液
検知電極５５、５６は導電性の弾性体７１で液検知回路
と接続され、圧電素子の振動の減衰を防ぐ構成となって
いる。なお、圧電素子５０には駆動用として、一方の電
極５１と他方の電極５２が互い違い状に形成した櫛形電
極も形成され、この櫛形電極と圧電素子駆動回路も導電
性の弾性体７１で接続されている〔請求項２〕。

【００２３】ここで使用する圧電素子５０は、図１０に
示すように、その寸法や電極形状により固有に決定され
る共振周波数が多数存在する。噴霧液が第２の貯液部３
０ａに溜まると、液検知電極間のインピーダンスが変化
するので、この共振状態が変化する。液検知回路とし
て、この共振特性を利用した発振回路を構成し、発振周
波数の変化や発振の開始、停止を検出することで、液検
知電極上に薬液が存在するかどうかを判定することで、
安定した液検知を実現できる〔請求項３）。

【００２４】この実施形態吸入器では、噴霧部として利
用される圧電素子５０は水平に対して傾いて配置されて
おり、第２の貯液部内の薬液５８は高い方から低い方へ
減っていく。噴霧量を一定に保つためには、噴霧液（薬
液）５８が完全になくなる前に給液させることが必要で
あるが、例えば図１１のような位置関係に液検知電極を
配置することによって、感度良く給液タイミングを設定
することが可能である。また、図１２に示すように、噴
霧液の誘電率は通常大きいので、噴霧液の２本の電極間
の静電容量は電極間に噴霧液がまたがった状態〔図１１
の（ａ）、図１２の（ａ）〕から、またがらない状態
〔図１１の（ｃ）、図１２の（ｃ）〕に変わる瞬間に大
きく変化する。このような構成の場合、液検知電極間の
静電容量は数ｐ〜数十ｐＦになり、浮遊容量や液検知回
路のばらつきの影響も大きくなるので、このように液検
知タイミングで最も大きく変化するような液検知電極形
状にしておくことは有効である。すなわち、給液タイミ
ングを液減少方向に対して垂直方向に平行に２本配置す
ることで、安定した液検知を実現できる。また、液検知
電極の位置を調節することで、任意に液検知タイミング
も設定できる。この検知電極５５、５６間の静電容量
は、ＣＲ発振器を構成し、このＣＲ発振器の出力をカウ
ンタで計数して、静電容量変化による周波数変化に応じ
たその計数値の変化から液減を検知する〔請求項４〕。

【００２５】液検知回路に液検知電極間の容量変化を利
用する場合でも、上記のように容量の検出手段として容
量を周波数に変換する用途が多く、液検知回路を周波数
出力で構成する場合は多い。ここで、液検知回路の出力
周波数が圧電素子の駆動（振動）周波数に近づくと、互
いに干渉し安定した動作を妨げる。よって、この実施形
態吸入器では、それぞれの動作の安定化のためには、両
方の周波数はそれぞれの帯域を十分分離して設定してい
る〔請求項５）。

【００２６】通常、圧電素子駆動回路は圧電素子の最も
インピーダンスの低い共振点で駆動させるように構成さ
れることが多い。よって、この駆動周波数の整数倍では
圧電素子駆動ノイズが発生しており、液検知回路の出力
周波数が圧電素子駆動周波数より高ければ、このノイズ
の影響を大きく受けることになる。したがって、この実
施形態吸入器では、液検知回路の周波数帯域は圧電素子
駆動周波数よりも十分低くノイズの少ない、また図１０
でも示した圧電素子固有の共振点のない低周波帯域で構
成し、液検知が安定するようにしている〔請求項６〕。

【００２７】液検知回路の出力周波数を、圧電素子駆動
周波数より十分低くしても、図１３の（ａ）に示すよう
に、圧電素子駆動周波数のノイズが載ってくる場合があ
るが、周波数帯域が十分分離されているので、出力にコ
ンデンサＣと抵抗ＲからなるＬＰＦ回路を付加すること
で、簡単に安定した液検知回路出力を得ることができる
〔請求項７〕。

【００２８】また、圧電素子駆動周波数ノイズが問題と
なる場合がある。この場合は、周波数帯域の分離や、Ｌ
ＰＦの追加の他に、図１５のように周期的に圧電素子駆
動回路ヘのパワー供給を停止し、圧電素子駆動の停止期
間内の液検知回路出力に基づいて液検知を判定すれば、
液検知回路にはノイズが発生せず、安定した液検知が可
能になる〔請求項８〕。

【００２９】噴霧量の自動調節の手段としては、圧電素
子駆動回路への供給電圧、あるいは電流そのものを変え
る方法と、供給電圧（電流）は一定のまま、例えばＰＷ
Ｍ制御のように、オン状態とオフ状態の比率を変更する
ことによって制御を行うパルス制御方法が考えられる。
この実施形態吸入器の場合は、パルス制御を採用するこ
とで、噴霧量の調整機能に加え、液検知機能の安定化も
図れるので、簡便かつローコストのシステムを構成でき
る〔請求項９〕。

【００３０】圧電素子駆動の停止期間内は噴霧が停止す
ることになる。この停止時間を十分短くすれば、使用者
は定期的に噴霧が停止している感覚を受けず、違和感の
ない薬液吸入が可能になる。医療用吸入器の場合、最適
な噴霧量は毎分０．３ｍｌ程度であり、この程度の噴霧
量の場合、噴霧停止時間が約１５ｍｓを越えると、霧化
が停止している感覚を受けてしまう。よって、停止時間
を１５ｍｓ以下とすれば、違和感のない吸入が可能にな
る〔請求項１０〕。

【００３１】液検知に使用する液検知電極は液減少方向
に対して垂直方向に平行に２本配置することで、安定し
た液検知を実現できることは前述している。このように
液検知電極の方向は、液検知機能として最適な方向があ
るが、これが図８のように、圧電素子の振動波に対して
直交してしまう場合がある。しかしながら、直交した場
合は、圧電素子振動周波数ノイズが液検知電極上に最も
大きく現れることになる。結果として、液検知回路のノ
イズが大きくなったり、または液検知電極のインピーダ
ンスが高い場合は、液検知電極がアンテナとなり、放射
ノイズも増大してしまうという悪影響がある。この悪影
響を低減するためには、図１６の（ｂ）で示すように、
垂直方向から意図的に傾けて配置すればよい〔請求項１
１〕。

【００３２】また、圧電素子の液検知電極反対表面の第
２の貯液部には供給された噴霧液が存在するが、この噴
霧液を通して圧電素子駆動周波数の放射ノイズが発生す
る。特に、噴霧液に導電性の高い生理食塩水などが含ま
れる場合には、放射ノイズが大きくなる。この放射ノイ
ズを低減するためには、図１７のように、液検知電極と
は別にインピーダンスの低い回路ＧＮＤなどに接続する
ための電極を持てばよい。噴霧液と回路ＧＮＤは圧電素
子を通して容量接続され、結果、噴霧液の高周波（圧電
素子駆動周波数）インピーダンスが低くなって放射ノイ
ズを低減できる〔請求項１２〕。

【００３３】もちろん、福数本存在する液検知のための
電極の１本以上をインピーダンスの低い固定電位に接続
して、液検知回路を構成することでも、この効果は得ら
れることになる〔請求項１３〕。ここで、固定電極を圧
電素子駆動により発生する圧電素子の振動波の方向に対
して、完全に垂直には配置せず、やや傾けて配置する
と、さらに効果があるのは前述の通りである〔請求項１
４〕。

【００３４】また、噴霧装置が医療用吸入器の場合は、
１回に噴霧する噴霧液の量は２〜３ｍｌ程度であり、ま
た最適な単位時間当たりの最適な噴霧量は０．３ｍｌ／
ｍｉｎ．程度である。よって、噴霧液が２ｍｌの場合、
噴霧総時間は７分程度となる。第２の貯液部３０ａに給
液される１回の給液量が１００μｌの場合、この１００
μｌを噴霧するのに要する時間は２０秒程度となる。本
発明においては、第２の貯液部３０ａの噴霧液が噴霧さ
れる間隔が一定となるように制御するので、この時間が
長すぎると制御の遅れが問題になってくる。３回程度の
制御値の変更で、最適単位噴霧量付近に制御できるとし
ても、噴霧量が落ち着くのは約１分後となり、総噴霧時
間の最短が約７分であることを考えると、この程度が限
界である。しかしながら、給液量が少なすぎても、今度
は逆に給液量のコントロールが困難になるので、制御と
のバランスをとって給液量は５０μｌ、すなわち１０秒
程度で噴霧できる量であることが望ましい〔請求項１
５〕。

【００３５】また、前述の制御の遅れを改善するには、
噴霧部へのパワーは最大値から制御をスタートさせれば
よい。パワーが大きいほど第２の貯液部に給液された噴
霧液は早くなくなり、次の制御パワーを早く決定できる
ので、目標単位噴霧量に早く収束させることが可能にな
る〔請求項１６〕。噴霧量の自動調節を行う吸入器にお
いては、単位時間噴霧量がどの装置でもほぼ一定に制御
されるため、装置の製造時の検査行程などにおいても、
装置の持つ噴霧能力の把握が困難になる。実際には、噴
霧装置への入力電力と噴霧量の関係から大まかな判定は
可能であるが、安定後の入力電力と総噴霧量で判定する
と、前述した制御の遅れ分の誤差が出ることになる。こ
れに対して、自動調節モードとは別に、最大パワーなど
パワー固定で噴霧する能力検査用のモードを持つことで
装置間の噴霧量の比較が可能になり、この情報に基づき
製造された噴霧装置が良品か否かを容易に判定できる
〔請求項１７〕。

【００３６】ところで、噴霧装置の構成としては使用者
の操作スイッチは少ない方が簡単でよい。よって、簡単
な噴霧装置では操作スイッチは噴霧開始／停止用の１つ
のみであり、このような場合、パワー固定モード設定ス
イッチは設けない方が使用者にとっては分かりやすい。
そこで、噴霧装置に電源電圧監視機能を備え、所定の電
源電圧変動があった時にパワー固定モードに移行するよ
うにしておけば、装置の検査時に限ってパワー固定モー
ドに設定することが可能になる。所定の電圧変動は実使
用では起こり得ないようにしておくことで、パワー固定
モードへの誤移行も防止できる〔請求項１８〕。

【００３７】また、噴霧装置においては、噴霧機能に大
電流を使用し、特に本発明のように噴霧量の自動調節を
行う機器においては、電源電圧変動や電源ノイズが大き
くなっているので、電源投入直後の噴霧動作開始前に規
定の電圧変動があった時にパワー固定モードに移行する
ようにしておくほうが、より確実に誤移行を防止できる
〔請求項１９〕。

【００３８】噴霧装置の使い方によっては、噴霧を一時
中断する場面が存在する。医療用吸入器では、患者が自
分の呼吸に合わせて噴霧を開始／停止させる使い方をす
ることがある。このようにすることで、呼吸できない無
駄な噴霧液（治療・予防用の薬液）を減らすことが可能
になる。このような場面では、他の実施形態吸入器とし
て、図１８に示すフローチャートの処理を実行し、短時
間の所定時間内の噴霧停止時には、噴霧停止直前の供給
パワーで噴霧を開始することが有効である〔請求項２
０〕。

【００３９】この場合、噴霧停止で（ＳＴ１１）、停止
時の供給パワーを記憶するとともに、所定時間計測用の
タイマをスタートさせる（ＳＴ１２）。そして、噴霧再
開要求有りか？を判定する（ＳＴ１３）。この判定は停
止／開始のスイッチが押されたか否かで判定する。判定
ＹＥＳであると、所定時間計測用のタイマがタイムアッ
プする以前のスイッチ操作なので、この場合は記憶して
いる供給パワーで噴霧を再開する（ＳＴ１４）。ＳＴ１
３において、噴霧再開の要求がない場合は、所定時間経
過したか、つまり所定時間計測用タイマがタイムアップ
したか否かを判定し（ＳＴ１５）、判定ＮＯであれば、
ＳＴ１３に戻り、噴霧再開要求を待つ。再開要求がない
まま、ＳＴ１５でタイマがタイムアップすると、噴霧装
置の電源を停止する（ＳＴ１６）。

【００４０】ここでは、噴霧停止直前の供給パワーを記
憶しておくために、機器の電源を保持しておく必要があ
るが、所定時間が経過した後は、噴霧停止直前の供給パ
ワーで噴霧を開始する必要はないので、機器の電源を切
断することで少電力化を図ることができる〔請求項２
１〕。第１の貯液部２０の噴霧液がなくなった場合は、
第２の貯液部３０ａに供給される噴霧液もなくなり、噴
霧が停止して空運転状態となるので、第１の貯液部２０
の液量を監視する手段を設けることが望ましい。しかし
ながら、第１の貯液部２０から第２の貯液部３０ａへの
給液動作を所定回数または所定時間繰り返しても、第２
の貯液部３０ａの給液判断部が給液を必要と判断した時
は、第１の貯液部２０の噴霧液はすべて噴霧されたと判
断し、噴霧装置の動作を停止すれば、第１の貯液部２０
の液検知手段は不要になる〔請求項２２〕。

【００４１】振動子の振動を利用する噴霧装置で、振動
子の駆動回路として振動子の持つ共振特性を利用した自
動発振回路を構成したものにおいて、電源供給部を分離
する目的で挿入する発振周波数帯域で高いインピーダン
スを持つコイルＬ₀などの素子をＧＮＤライン側に挿入
し、図１４のように、発振回路３３の高周波電流、すな
わち振動子駆動周波数電流をダイオードＤ₁、Ｄ₂から
なる回路で整流平滑して電圧に変換する回路を構成すれ
ば、この電圧の大きさは噴霧に使用されるエネルギーに
ほぼ等しくなり、この電圧レベルが所定値となるように
噴霧部への供給パワーを調節することによって、噴霧量
を自動調節することが可能になる〔請求項２３〕。

【００４２】噴霧が停止、すなわち回路の発振が停止し
た時は、高周波電流が存在しないので電圧は発生しな
い。この電圧が所定値以下になった時は、噴霧が過度に
減衰または完全に停止した状態であり、特に医療用の吸
入器などでは速やかに対処する必要があり、表示や音な
どの手段によって使用者に異常を報知することは有効で
ある〔請求項２４〕。

【００４３】また、落下などによって故障したような場
合は、内部回路が露出している可能性もあり、火傷、感
電などの危険が発生していることも想定されるので、故
障を検出した時は発振回路への電源供給を停止すれば、
使用者の安全性も確保できる〔請求項２５〕。図７、図
１７の液検知電極５５、５６は、形状がＬ字形のもので
あるが、液検知電極５５、５６、５７の形状は、これに
代えて、図１９の（ａ）〜（ｊ）に示すものや、さらに
他の形状のものを使用することができる。

【００４４】図２０は、この発明の実施形態吸入器に使
用し得る圧電素子の他の取り付け構造を示す図である。
図２０の（ａ）は、その断面図であり、圧電素子５０は
接着剤６５で圧電素子保持部６３に一体的に保持されて
いる。圧電素子５０の圧電素子保持部６３に接着される
側とは逆の側の面に、櫛形電極５１、５２及び液検知電
極５５、５６が形成されている。圧電素子５０は、電極
５１、５２、５５、５６を下面として、基台６６に載置
され、電極５１、５２、５５、５６は導電性の弾性体７
１により、基板７０の回路部に接続されている。圧電素
子５０の上面は、金属のシールド体６４によって覆われ
ている。図２０の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、いずれも
圧電素子保持部６３を上方から見たいくつかの例を示し
ており、図２０の（ｂ）は液検知電極５５、５６と櫛形
電極５１の一部が見える穴部６３ａを有するものであ
り、図２０の（ｃ）は液検知電極５５、５６と櫛形電極
５１、５２の一部が見える穴部６３ａと櫛形電極５１、
５２の大部分が見える穴部６３ｂを有するものであり、
図２０の（ｄ）は液検知電極５５、５６のみが上方から
目視し得る穴６３ｃを有するものである。

【００４５】圧電素子保持部６３の素材として、金属あ
るいはセラミックを使用する。これらの素材を使用する
ことにより、霧化液が周辺の保持部に付着した時、液を
介して超音波振動が保持体に収拾されにくくし、噴霧効
率を高めることができる。また、圧電素子保持部６３の
素材として、耐熱性樹脂を使用してもよい。耐熱性樹脂
を使用することにより、超音波エネルギーの吸収で温度
が上昇し、変形等が起きないようにすることができる
〔請求項２６、請求項２７、請求項２７、請求項２
８〕。

【００４６】圧電素子保持６３に圧電素子５０を接着剤
で接着することにより、簡易な方法で確実に保持できる
〔請求項３０〕。また、圧電素子保持部６３に撥水性コ
ーティングを施してもよい。撥水性を高めることで、超
音波の吸収率をさらに低減及び液での汚れを落ちやすく
することができる〔請求項３１〕。図２０の（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）に示す圧電素子保持部６３によって櫛形
電極５１の一部もしくは全体を覆うようにしているの
で、櫛形電極５１に液が付着して、振動が大きく減衰す
るのを防止できる〔請求項３２〕。

【００４７】金属のシールド体６４は、基板７０の圧電
素子駆動回路の低インピーダンス部に接続されている。
金属のシールド体６３は、圧電素子保持部６４からなる
ものであってもよい〔請求項３３、請求項３４〕。

【００４８】

【発明の効果】この発明によれば、噴霧液を貯留するた
めの第１、第２の貯液部と、前記第２の貯液部内の噴霧
液を噴霧する噴霧部と、第１の貯液部から第２の貯液部
に噴霧液を定量供給する給液部と、第２の貯液部の噴霧
液の有無または増減を検出する液検知部と、液検知部か
らの出力に基づいて、第２の貯液部に液供給が必要であ
るかどうかを判定するための給液判断部とを備え、第２
の貯液部に給液される噴霧液の給液間隔が所定時間にな
るように、噴霧部への供給パワーを調節するようにした
ので、第２の貯液部に供給される１回当たりの噴霧量を
自動的に一定量に調整できる。

【００４９】また、この発明によれば、振動子の振動を
利用するものにおいて、振動子の駆動回路として振動子
の持つ共振特性を利用した自励発振回路を構成し、振動
子駆動回路と電源供給部を分離する目的で挿入する発振
周波数帯域で高いインピーダンスを持つコイルなどの素
子をＧＮＤライン側に挿入し、発振周波数電流を整流平
滑して電圧に交換する回路を付加することによって、霧
化状態の監視を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係る医療用吸入器の側
面図である。

【図２】同医療用吸入器の本体ケースからカバーを外し
た状態の側面図である。

【図３】図２に示す吸入器の正面図である。

【図４】図２に示す吸入器の上面図である。

【図５】同吸入器の要部断面図である。

【図６】同吸入器の本体ケースから本体カバー部を取り
外した状態の一部破断断面図である。

【図７】同吸入器に使用される圧電素子及び回路基板を
示す斜視図である。

【図８】同吸入器に使用される圧電素子を示す斜視図で
ある。

【図９】同吸入器の制御処理動作を説明するためのフロ
ーチャートである。

【図１０】同吸入器に使用される圧電素子の周波数イン
ピーダンスの特性を示す図である。

【図１１】同吸入器の噴霧部の液減と液検知を説明する
図である。

【図１２】同吸入器における噴霧部の液有無の検知を説
明する図である。

【図１３】同吸入器において、ノイズ除去を説明するた
めの波形図である。

【図１４】同吸入器の圧電素子駆動回路を示す回路図で
ある。

【図１５】同吸入器における液検知処理のタイミングを
説明する図である。

【図１６】同吸入器に使用し得る液検知電極の他の例を
示す図である。

【図１７】同吸入器に使用し得る液検知電極のさらに他
の例を示す図である。

【図１８】同吸入器に使用し得る他の制御処理を説明す
るためのフローチャートである。

【図１９】同吸入器に使用し得る液検知電極のさらに他
の形状の例を示す図である。

【図２０】同吸入器に使用し得る圧電素子保持構造の他
の例を示す図である。

【符号の説明】

２０薬液ボトル（第１の貯液部）２５給液パイプ２６ソレノイド２７ピン部３０噴霧部３０ａ第２の貯液部５５、５６液検知電極

フロントページの続き (72)発明者大須賀将志京都市右京区山ノ内山ノ下町24番地株式会社オムロンライフサイエンス研究所内 (72)発明者寺田隆雄京都市右京区山ノ内山ノ下町24番地株式会社オムロンライフサイエンス研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】噴霧液を貯留するための第１の貯液部及び
第２の貯液部と、前記第２の貯液部内の噴霧液を噴霧す
る噴霧部と、前記第１の貯液部から前記第２の貯液部に
噴霧液を定量供給する給液部と、前記第２の貯液部の噴
霧液の有無または増減を検出する液検知部と、この液検
知部からの出力に基づいて、前記第２の貯液部に液供給
が必要であるかどうかを判定するための給液判断部とを
備え、前記第２の貯液部に給液される噴霧液の給液間隔
が所定時間になるように、噴霧部への供給パワーを調節
することで噴霧量の自動調節を行うことを特徴とする噴
霧装置。
【請求項２】前記噴霧部を圧電素子と圧電素子駆動手段
で構成し、前記圧電素子表面の一部を用いて、前記第２
の貯液部が構成され、前記第２の貯液部の前記圧電素子
反対表面に液検知のための電極を有し、液検知電極出力
に基づいて貯液部の液の有無または増減を検知する液検
知回路を備えたことを特徴とする請求項１記載の噴霧装
置。
【請求項３】前記液検知回路は、前記圧電素子の寸法、
前記液検知電極の形状などから固有に決定される共振特
性を利用した発振回路を構成し、発振の有無または発振
周波数の変化を検出することで液検知を行うことを特徴
とする請求項２記載の噴霧装置。
【請求項４】前記液検知電極は、形状を液減少方向に対
して垂直方向に平行に複数本配置し、電極間の静電容量
変化を検出することで液検知を行うことを特徴とする請
求項２記載の噴霧装置。
【請求項５】前記液検知回路は周波数出力で構成し、圧
電素子駆動周波数帯域と液検知回路出力周波数帯域を分
離したことを特徴とする請求項２記載の噴霧装置。
【請求項６】前記圧電素子駆動周波数帯域に対して、前
記液検知回路出力周波数帯域を十分低くすることを特徴
とする請求項５記載の噴霧装置。
【請求項７】前記液検知回路の出力にローパスフィルタ
回路を付加し、圧電素子駆動周波数帯域のノイズをカッ
トすることを特徴とする請求項６記載の噴霧装置。
【請求項８】周期的に圧電素子駆動を停止し、停止期間
中の液検知回路出力に基づいて圧電素子への駆動パワー
を調節することにより、単位時間あたりの噴霧量の自動
調節を行うことを特徴とする請求項２記載の噴霧装置。
【請求項９】噴霧量の調節として、圧電素子への駆動パ
ワーをオン、オフさせるパルス制御を用い、オフ期間中
の液検知回路出力に基づいて単位時間をあたりの噴霧量
の自動調節を行うことを特徴とする請求項２記載の噴霧
装置。
【請求項１０】吸入用途であり、前記圧電素子への駆動
パワーをオフしている時間が１５ｍｓ以下であることを
特徴とする請求項８または請求項９記載の噴霧装置。
【請求項１１】前記液検知電極を圧電素子駆動により発
生する圧電素子の振動波の方向に対して、垂直の配置よ
り、やや傾けて配置することを特徴とする請求項２記載
の噴霧装置。
【請求項１２】前記第２の貯液部の圧電素子反対表面に
液検知のための電極とは別に、インピーダンスの低い固
定電位に接続するための電極を配置することを特徴とす
る請求項２記載の噴霧装置。
【請求項１３】前記液検知電極の少なくとも１本をイン
ピーダンスの低い固定電位に接続して構成したことを特
徴とする請求項２記載の噴霧装置。
【請求項１４】前記固定電位接続用電極を圧電素子駆動
により発生する圧電素子の振動波の方向に対して、垂直
の配置より、やや傾けて配置することを特徴とする請求
項１２または請求項１３記載の噴霧装置。
【請求項１５】吸入用途であり、第２の貯液部に給液さ
れる１回の噴霧液が１００μｌ以下であることを特徴と
する請求項１記載の噴霧装置。
【請求項１６】噴霧部への供給パワーの初期値を最大パ
ワーとすることを特徴とする請求項１５記載の噴霧装
置。
【請求項１７】噴霧能力検査のため、パワー固定モード
を持つことを特徴とする請求項１記載の噴霧装置。
【請求項１８】電源電圧監視機能を備え、所定の電源電
圧変動があった時、パワー固定モードへ移行することを
特徴とする請求項１７記載の噴霧装置。
【請求項１９】機器電源投入の直後の噴霧開始前に規定
の電源電圧変動があった時、パワー固定モードへ移行す
ることを特徴とする請求項１８記載の噴霧装置。
【請求項２０】一旦、噴霧が停止してから所定時間以内
は噴霧停止直前の噴霧部への供給パワーを記憶し、所定
時間以内に噴霧再開する場合は、記憶した供給パワーで
噴霧を開始することを特徴とする請求項１記載の噴霧装
置。
【請求項２１】所定時間以内は本体電源を保持すること
によって、噴霧停止直前の噴霧部への供給パワーの記憶
を実現し、所定時間が経過した後は、電源を完全切断す
ることを特徴とする請求項２０記載の噴霧装置。
【請求項２２】前記第１の貯液部から前記第２の貯液部
への給液動作を所定回数または所定時間繰り返しても、
前記第２の貯液部の前記給液判断部が給液必要と判断し
た時は、前記第１の貯液部の噴霧液がなくなったと判断
し、前記噴霧部へのパワー供給を切断することを特徴と
する請求項１記載の噴霧装置。
【請求項２３】振動子の振動を利用する噴霧装置で、振
動子の駆動回路として振動子の持つ共振特性を利用した
自励発振回路を構成し、振動子駆動回路と電源供給部を
分離する目的で、挿入する発振周波数帯域で高いインピ
ーダンスを持つコイルなどの素子をＧＮＤライン側に挿
入し、振動子駆動周波数電流を整流平滑して電圧に変換
する回路を構成し、この電圧レベルが所定値となるよう
に噴霧部への供給パワーを調節することによって、単位
時間あたりの噴霧量を自動調節することを特徴とする噴
霧装置。
【請求項２４】前記整流平滑回路の出力の電圧レベルが
所定値以下になった時は霧化が停止、または過度に減衰
した故障状態と判定する判定部を備え、使用者に異常を
報知することを特徴とする請求項２３記載の噴霧装置。
【請求項２５】電圧レベルが所定値以下になった時は、
発振回路への電源供給を停止することを特徴とする噴霧
装置。
【請求項２６】片面に一方の電極と他方の電極を互い違
いに形成した櫛形電極を有する圧電素子と、この圧電素
子を駆動する発振手段と、液体を貯留する貯液部と、圧
電素子を有する噴霧部との間に貯液部の液体を供給する
液供給手段と、前記圧電素子を保持する圧電素子保持部
とを備えたことを特徴とする噴霧装置。
【請求項２７】前記圧電素子保持部は金属で構成されて
いることを特徴とする請求項２６記載の噴霧装置。
【請求項２８】前記圧電素子保持部はセラミックで構成
されていることを特徴とする請求項２６記載の噴霧装
置。
【請求項２９】前記圧電素子保持部は耐熱性樹脂で構成
されていることを特徴とする請求項２６記載の噴霧装
置。
【請求項３０】前記圧電素子と前記圧電素子保持部は接
着剤で固定することを特徴とする請求項２６、請求項２
７、請求項２８または請求項２９記載の噴霧装置。
【請求項３１】前記圧電素子保持部に撥水性のコーティ
ングを施したことを特徴とする請求項２６、請求項２
７、請求項２８または請求項２９記載の噴霧装置。
【請求項３２】前記圧電素子保持部は櫛形電極の一部も
しくは全体を覆うように形成されたことを特徴とする請
求項２６、請求項２７、請求項２８または請求項２９記
載の噴霧装置。
【請求項３３】前記圧電素子保持部の周辺に、金属製の
シールド体を配置し、これを圧電素子駆動回路の低イン
ピーダンス部に接続したことを特徴とする請求項２６、
請求項２７、請求項２８または請求項２９記載の噴霧装
置。
【請求項３４】前記シールド体が金属製の圧電素子保持
部からなることを特徴とする請求項３３記載の噴霧装
置。