JP2001161819A - 吸入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 火を使わず、従って、煙も出さず、安全でか
つ現代的なスタイルの喫煙手段を提供する。 【解決手段】 タンク５にはそれぞれニコチン，アスコ
ルビン酸，メントール，その他各種香料が入っている。
ガスボンベ１０には、それぞれ一酸化炭素および二酸化
炭素が詰まっている。喫煙者が吸い口８から息を吸い込
むと、呼吸感知機構１の流速センサ２が吸い込み開始を
感知し、微小液滴噴射機構３およびガスボンベの弁１１
に噴射を開始させる。噴射量調整機構６は調合設定デー
タ７を参照して各微小液滴噴射機構３の単位時間あたり
噴射量を算出して各駆動パルスの間隔を決定する。微小
液滴噴射機構３の対向位置には一定温度に加熱された衝
突部材１２が配置され、噴射された液滴１４の霧化・蒸
散を促進する。霧化・蒸散した液滴１５は管９から吸い
口８を経由して喫煙者の口１７の内部に達する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸入装置、より詳
細には、電気的機構により煙草の有効成分を喫煙者に吸
入させたり、薬物を患者に吸入させたりすることなどが
可能な吸入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】煙草はもはやいうまでもなく世界中に浸
透した嗜好品であり、その銘柄や喫煙方法なども千差万
別そろっているので、その点については煙草を吸わない
人間からみても好奇心をそそられるところがある。しか
しながら、喫煙は害悪である。その最たる害は、周りに
煙を撒き散らして他人まで煙を強制し、喫煙者・非喫煙
者の別を問わず健康を害することであり、その上、無用
な二酸化炭素の排出，火事の原因という点でも害は大き
い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な問題に鑑み発明されたものであり、火を使わず、従っ
て、煙も出さず、安全でかつ現代的なスタイルの喫煙手
段を提供するものである。また、吸入する任意の成分を
継続的に調整することにより、容易に禁煙する手段を提
供するものである。更には、その派生技術として、「適
量の薬物を吸入により患者に適時投与する」、「制御さ
れた臭気・香気を動物（人間も含む）に嗅がせる」など
の目的のための適当な手段を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、少な
くとも微小液滴噴射機構と、該微小液滴噴射機構につな
がったタンクと、噴射量調整機構と、呼吸感知機構から
なり、該呼吸感知機構が動物の呼吸を感知することによ
り、動物の吸気動作にタイミングをを合わせて前記微小
液滴噴射機構から前記タンクの内容物を液滴の形で噴射
し、かつ、前記噴射量調整機構により噴射液滴径および
／または噴射液滴数を制御することにより、口腔および
／または鼻腔経由で前記タンクの内容物を適量吸入せし
むることを特徴としたものである。

【０００５】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記呼吸感知機構で吸気速度を感知し、前記噴射量
調整機構で吸気速度に応じて噴射液滴径および／または
単位時間あたりの噴射液滴数を増減させることを特徴と
したものである。

【０００６】請求項３の発明は、請求項１または２の発
明において、微小液滴噴射機構と、微小液滴噴射機構に
つながったタンクの組を複数備え、噴射量調整機構によ
りそれぞれの微小液滴噴射機構から噴射される液滴径お
よび／または液滴数を制御することによって、任意の成
分の液をその場で調合し、口腔および／または鼻腔経由
で適量吸入せしむることを特徴としたものである。

【０００７】請求項４の発明は、請求項１ないし３のい
ずれかの発明において、ガスボンベと弁の組を１個以上
備え、前記呼吸感知機構が動物の呼吸および吸気速度を
感知することにより、前記噴射量調整機構が前記弁の開
閉を制御し、動物の吸気動作にタイミングを合わせて前
記ボンベからガスを適量噴射することを特徴としたもの
である。

【０００８】請求項５の発明は、請求項３または４の発
明において、吸気速度に応じて、調合する成分の比率を
変更することを特徴としたものである。

【０００９】請求項６の発明は、請求項１ないし５のい
ずれかの発明において、前記呼吸感知機構が少なくとも
発熱体の温度降下量から流速を換算する気流センサで構
成されていることを特徴としたものである。

【００１０】請求項７の発明は、請求項１ないし５のい
ずれかの発明において、前記呼吸感知機構が少なくとも
圧力センサで構成されていることを特徴としたものであ
る。

【００１１】請求項８の発明は、請求項６または７の発
明において、前記呼吸感知機構として、圧力センサで呼
気と吸気を区別し、気流センサで呼気および／または吸
気の速度を感知することを特徴としたものである。

【００１２】請求項９の発明は、請求項１ないし８のい
ずれかの発明において、前記微小液滴噴射機構と対向す
る位置に衝突部材を配し、該衝突部材に液滴を衝突さ
せ、液の表面積を増やして気化を促進するかおよび／ま
たは液滴を小径化することにより、前記微小液滴噴射機
構より噴射された液滴を吸入しやすい状態に変えること
を特徴としたものである。

【００１３】請求項１０の発明は、請求項９の発明にお
いて、前記衝突部材またはその近傍に電熱線等の発熱機
構を設け、該衝突部材を加熱することにより、前記微小
液滴噴射機構から噴射され前記衝突部材に衝突した液滴
の気化を促進することを特徴としたものである。

【００１４】請求項１１の発明は、請求項１ないし１０
のいずれかの発明において、血圧，脈拍，脳波などの動
物の生理状態を感知し、生理状態に応じて前記噴射量調
整機構により調合する成分の比率および／または吸入量
を変更することを特徴としたものである。

【００１５】請求項１２の発明は、請求項１ないし１１
のいずれかの発明において、前記タンクの内容物は、煙
草の有効成分を抽出・分離したものが、そのまま、ある
いは希釈液中に溶解または分散された液であることを特
徴としたものである。

【００１６】請求項１３の発明は、請求項１ないし１１
のいずれかの発明において、前記タンクの内容物は、匂
いの各種成分が、そのまま、あるいは希釈液中に溶解ま
たは分散された液であることを特徴としたものである。

【００１７】請求項１４の発明は、請求項１ないし１１
のいずれかの発明において、前記タンクの内容物は、請
求項１２または１３に記載の物質以外の物質で、かつ、
動物に対して薬利作用を持つ物質が、そのまま、あるい
は希釈液中に溶解または分散された液であることを特徴
としたものである。

【００１８】請求項１５の発明は、請求項１ないし１１
のいずれかの発明において、前記タンクの内容物は、水
または各種の溶媒であることを特徴としたものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明が提供する喫煙手段とは、
おおよそ以下のようなものである。煙草の有効成分を抽
出したもの、例えば、ニコチンやタールなどが混ざった
ヤニ状の材料を希釈液中に溶解または分散した液を用意
し、これをタンクに詰めて微小液滴噴射機構から適量噴
射する。噴射開始のタイミングは呼吸感知機構により吸
気が始まる瞬間をとらえることにより得る。また、噴射
量の制御は、噴射量調整機構により噴射液滴の径および
／または噴射液滴の数を制御することにより行う。

【００２０】ここでいう微小液滴噴射機構とは、いわゆ
る、インクジェットプリンタに用いられているプリント
ヘッドと同様のものである。すなわち、基本的にノズル
と液流路で構成され、ピエゾアクチュエータなどで液流
路の壁の一部を押すか、あるいは液流路の壁の一部を熱
して気泡を発生させることにより、液流路内の液体をノ
ズルから噴射する。

【００２１】ノズルから噴射される液体は液滴の形であ
り、１回壁を押すか気泡を発生させる毎に決まった数の
液滴が噴射されるので、微小液滴噴射機構に送られる駆
動パルスをカウントすることで液滴の数を容易にカウン
トすることができる。噴射量調整機構はこの方法で液滴
の数をカウントし、あらかじめ定められた個数に達した
ら駆動パルスを停止させる。駆動パルスの波形や強度が
変わらなければ、液滴は駆動パルス毎にきわめて大きさ
がそろっているため、一定数の液滴を噴射することで、
毎回一定量の液が取り出し可能となる。また、噴射液量
を調整する他の方法として、駆動パルスの波形や強度を
変えることで液滴の径を変えることも可能である。

【００２２】噴射した液滴の気化のしやすさや気流への
乗りやすさを考えると、液滴の径は小さい程良く、およ
そ、１０μｍ以下の液滴が望ましい。しかしながら、微
小液滴噴射機構から径が１０μｍ以下の液滴を直接噴射
不可能な場合は、微小液滴噴射機構と対向する位置に衝
突部材を配し、衝突部材に液滴を衝突させることによ
り、液の表面積を増大させて蒸発を促進したり、衝撃で
液滴を更に細かく分割して跳ね返すといった効果を得る
ことも有効である。

【００２３】喫煙者が呼吸するときの吸気速度は、その
喫煙者の体格や状態で大きく変化する。にもかかわら
ず、一定量の噴射しか行わないと、吸気が少なすぎてう
まく霧化しなかったり、逆に、吸気が多くて噴射物が薄
くなりすぎるなどの問題が発生する。従って、本発明の
吸入装置では、呼吸のタイミングを感知するだけでなく
吸気速度も感知し、その吸気速度に合わせて単位時間あ
たりの噴射量を調節できることが望ましい。

【００２４】吸気速度を感知する代表的な方法として
は、圧力を感知して速度を推測する方法、発熱体の温度
降下量から速度を推測する方法などが挙げられる。圧力
を感知して速度を推測する方法とは、圧力センサ近傍を
空気が流れる際の圧力の低下を捕らえ、これを流速に換
算する方法で、応答が速い、機構が単純といった特徴を
持つ。一方、発熱体の温度降下量から速度を推測する方
法は、例えば、電球の発光部分をむき出しにして、風が
当たると発光部分の温度が下がり抵抗値が変化すること
から、風の流速を抵抗値の変化から換算して求めるとい
うもので、一般には、ガスフローセンサなどと呼ばれ、
測定の精度が高いという特徴を持つ。

【００２５】その他の呼吸のタイミングや吸気速度を感
知する手段としては、レーザ光などの光を鼻腔または口
腔の近傍に向けて照射し、光を通過する埃などの微粒子
の動きや、気圧差による鼻や口の表面の微妙な変位を捕
らえて吸気速度に換算する方法などが考えられる。

【００２６】これらのセンサを単独または組み合わせて
使用することにより、吸気速度を精度良く感知し、ま
た、呼吸のタイミングを感知することが可能となる。ち
なみに、組み合わせの方法としては、流速の感知をガス
フローセンサが受け持ち、呼気・吸気のタイミングを圧
力センサで感知する、などが考えられる。

【００２７】煙草の好みは各人各様であり、その噴射物
の成分を変更可能なことが望ましい。そのためには、微
小液滴噴射機構とそれにつながるタンクの組を複数備
え、それぞれのタンクには煙草から抽出し分離した各種
成分を、例えば、１つのタンクにはニコチン、もう１つ
のタンクにはタールといった具合に注入する。これらを
それぞれ噴射量調節機構により噴射量を調節しながら噴
射することで、各人の好みに合わせた成分の「煙草」を
喫煙可能になる。また、煙草の成分として、メンソール
やハーブ抽出物などの添加物を加えることももちろん有
効である。

【００２８】また、煙草の有効成分には、二酸化炭素や
一酸化炭素など、常温で気体の成分も含まれている。こ
れらのガスを吸入する方法としては、ガスを溶解させた
液を微小液滴噴射装置で噴射することも考えられるが、
それ以外の方法として、ガスボンベと弁を用意し、微小
液滴噴射装置と同様に、噴射量調整装置で弁を制御して
吸気時に適量の気体を噴射することも考えられる。

【００２９】更に、実際に煙草を吸ったときの煙の成分
は吸気の速度によって異なるので、煙草の実感を再現す
るために、吸気速度に応じて調合する液やガスの成分の
比率を変更することが有効である。

【００３０】その他、本発明を医療目的で使用する場合
などは、吸気速度以外にも脈拍や血圧，脳波などの検出
データによって、医師の判断を介さずとも自動的に調合
する液やガスの成分の比率を変更することも有効であ
る。

【００３１】本発明の吸入装置を喫煙装置として用いる
場合には、以上に加えてパイプ煙草の吸い口に相当する
ものが必要になる。また、医療施設で患者に薬品を吸入
させる目的で使う場合には、ガスマスクのように口およ
び／または鼻を覆ったり、鼻腔または口腔を通じて喉の
奥にまで管を通すことも有りうる。逆に、香りや匂いを
嗅がせる目的で本発明の吸入装置を使用する場合には、
空気を通す管は一切使わずに、鼻や口の近傍に呼吸感知
機構や微小液滴噴射機構を配して、鼻や口に向かって直
接液滴を噴射するか、あるいは、やはり鼻や口の近傍に
配された衝突板に液滴を衝突させる、という構成も考え
られる。

【００３２】煙草の主な害悪は、喫煙者および周りの非
喫煙者の健康を害することである。本発明においても健
康を害する液やガスを吸引することにおいては従来と変
わり無いが、少なくとも本発明による吸引装置を使用す
れば、ただちに非喫煙者が副流煙により害を受けること
を防ぐことができる。更に、本発明では煙草中の任意成
分の噴射量を継続的に変更することが可能であるので、
有害成分を次第に無害な成分に置換し、禁煙を容易にす
ることも可能である。

【００３３】なお、本発明の対象となる動物は、口腔ま
たは鼻腔を通じて空気を呼吸可能な動物であり、生物学
分類としては、哺乳類，爬虫類，鳥類，両生類などであ
り、人間も含まれるものである。

【００３４】（実施例１）図１は、本発明による喫煙装
置の一実施例を説明するための要部構成図で、複数のタ
ンク５を有し、これらのタンク５にはそれぞれニコチ
ン，アスコルビン酸，メントール，その他各種香料が入
っている。このタンク５はそれぞれ液供給チューブ４を
介して微小液滴噴射機構３に接続されている。また、複
数あるガスボンベ１０には、それぞれ一酸化炭素および
二酸化炭素が詰まっている。喫煙者が吸い口８から息を
吸い込むと、呼吸感知機構１の流速センサ２が吸い込み
開始を感知し、複数の微小液滴噴射機構３およびガスボ
ンベ１０の弁１１に噴射を開始させる。この間、流速セ
ンサ２は吸気速度（空気の流れ１６）を感知し、その情
報を受けた噴射量調整機構６が調合設定データ７（調合
設定データ７は、例えば、表１で示すようなデータから
成り立っている）を参照して各微小液滴噴射機構３の単
位時間あたり噴射量を算出して各駆動パルスの間隔を決
定する。また、噴射量調整機構６は、同様に弁１１の開
度も決定する。微小液滴噴射機構３の対向位置には一定
温度に加熱された衝突部材１２が配置され、噴射された
液滴１４の霧化・蒸散を促進する。霧化・蒸散した液滴
１５は管９から吸い口８を経由して喫煙者の口１７の内
部に達する。なお、１３はボンベ１０の弁１１，流速セ
ンサ２，微小液滴噴射機構３を作動させるための信号線
である。

【００３５】

【表１】

【００３６】なお、表中の数値は模式的なものであり、
絶対値として特に意味は持たない。また、表中、ニコチ
ンの噴射量は吸気速度に比例して増えているのに対し
て、ＣＯガスはほぼ一定を維持し、また、アスコルビン
酸は等比級数的に増大しているのが特徴で、これらは各
噴射種の噴射量を吸気速度に対して個別に設定している
ことを示している。

【００３７】図１では、電源が省略されているが、もち
ろん必要である。本実施例で携帯することを考慮に入れ
れば電池を電源として、これを噴射量調整機構６等の回
路電源に用いるほか、微小液滴噴射機構３内のピエゾア
クチュエータやバブルジェット用ヒータの駆動に用いる
ことが望ましい。このとき、微小液滴噴射機構３に低電
圧駆動型のアクチュエータやバブルジェット用ヒータを
用いることができれば、電池の電圧で直接用いることが
可能だが、そうでないときはＤＣ−ＤＣコンバータ等で
昇圧してから用いる。

【００３８】（実施例２）図２に医療用吸入装置として
本発明を用いた場合の構成を示し、図３に人間の口また
は鼻にあてがうアタッチメントの例を示す。複数のタン
ク５にはそれぞれ抗炎症剤や消毒剤，抗生物質などが希
釈剤に溶解された状態で入っている。また、ガスボンベ
には酸素や笑気ガスなどが入っている。実施例１との違
いとしては、第１にタンクとボンベの内容物、第２に図
１の吸い口８の代わりに、図３（Ａ）に示すマスク１９
や、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）に示すチューブ２０な
どを用いる点が挙げられる。第３に喫煙の実施例の場合
には「吸う」という行動しか起こさないために吸気と呼
気の区別を感知する必要が無く、感知器は流速センサ１
つのみであるのに対して、この実施例２では圧力センサ
１８と流速センサ２を組み合わせて吸気・呼気の区別と
速度を感知している。以上の違いを除けば、実施例２は
実施例１と同じと考えて良い。

【００３９】（実施例３）図４は、制御された臭気・香
気を嗅がせる目的で本発明を用いた場合の構成を示す。
複数のタンク５にはそれぞれ各種臭気物質が希釈剤中に
溶解または分散された形で詰まっている。また、ガスボ
ンベ１０にはガス状の臭気物質が入っている。この実施
例３では、まず、圧力センサ１８および流速センサ２を
鼻の近傍に配置して、呼吸のタイミングと呼気・吸気の
区別，吸気速度などを感知する。次に、匂い物質の単位
時間あたり噴射量を吸気速度に合わせて鼻の近傍に噴射
することにより、常に適度な濃度の匂いを鼻に吸入させ
ている。他の実施例との違いは、主としてこの鼻への吸
入方法であり、その他は、他の実施例と変わらない構成
で実施可能である。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、従来の煙草の代わりとなる喫煙の道具を提供
することが可能となる。また、医療用途に、任意の薬剤
を適量吸入可能な吸入装置を提供することが可能とな
る。また、バーチャルリアリティー等に用いられる、臭
気・香気を投与する装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１の発明を説明するためのシステム構
成図である。

【図２】 実施例２の発明を説明するためのシステム構
成図である。

【図３】 本発明が実施に使用するアタッチメントの例
を示す構成図である。

【図４】 実施例３の発明を説明するための外観図であ
る。

【符号の説明】

１…呼吸感知機構、２…流速センサ、３…微小液滴噴射
機構、４…液供給チューブ、５…タンク、６…噴射量調
整機構、７…調合設定データ、８…吸い口、９…管、１
０…ガスボンベ、１１…弁、１２…衝突部材、１３…信
号線、１４…噴射された液滴、１５…霧化・蒸散した液
滴、１６…空気の流れ、１７…口、１８…圧力センサ、
１９…マスク、２０…チューブ。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも微小液滴噴射機構と、該微小
   液滴噴射機構につながったタンクと、噴射量調整機構
   と、呼吸感知機構からなり、該呼吸感知機構が動物の呼
   吸を感知することにより、動物の吸気動作にタイミング
   を合わせて前記微小液滴噴射機構から前記タンクの内容
   物を液滴の形で噴射し、かつ、前記噴射量調整機構によ
   り噴射液滴径および／または噴射液滴数を制御すること
   により、口腔および／または鼻腔経由で前記タンクの内
   容物を適量吸入せしむることを特徴とする吸入装置。
2. 【請求項２】 前記呼吸感知機構で吸気速度を感知し、
   前記噴射量調整機構で吸気速度に応じて噴射液滴径およ
   び／または単位時間あたりの噴射液滴数を増減させるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の吸入装置。
3. 【請求項３】 微小液滴噴射機構と、微小液滴噴射機構
   につながったタンクの組を複数備え、噴射量調整機構に
   よりそれぞれの微小液滴噴射機構から噴射される液滴径
   および／または液滴数を制御することによって、任意の
   成分の液をその場で調合し、口腔および／または鼻腔経
   由で適量吸入せしむることを特徴とする請求項１または
   ２に記載の吸入装置。
4. 【請求項４】 ガスボンベと弁の組を１個以上備え、前
   記呼吸感知機構が動物の呼吸および吸気速度を感知する
   ことにより、前記噴射量調整機構が前記弁の開閉を制御
   し、動物の吸気動作にタイミングを合わせて前記ボンベ
   からガスを適量噴射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。
5. 【請求項５】 吸気速度に応じて、調合する成分の比率
   を変更することを特徴とする請求項３または４に記載の
   吸入装置。
6. 【請求項６】 前記呼吸感知機構が少なくとも発熱体の
   温度降下量から流速を換算する気流センサで構成されて
   いることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記
   載の吸入装置。
7. 【請求項７】 前記呼吸感知機構が少なくとも圧力セン
   サで構成されていることを特徴とする請求項１ないし５
   のいずれかに記載の吸入装置。
8. 【請求項８】 前記呼吸感知機構として、圧力センサで
   呼気と吸気を区別し、気流センサで呼気および／または
   吸気の速度を感知することを特徴とする請求項６または
   ７に記載の吸入装置。
9. 【請求項９】 前記微小液滴噴射機構と対向する位置に
   衝突部材を配し、該衝突部材に液滴を衝突させ、液の表
   面積を増やして気化を促進するかおよび／または液滴を
   小径化することにより、前記微小液滴噴射機構より噴射
   された液滴を吸入しやすい状態に変えることを特徴とす
   る請求項１ないし８のいずれかに記載の吸入装置。
10. 【請求項１０】 前記衝突部材またはその近傍に電熱線
    等の発熱機構を設け、該衝突部材を加熱することによ
    り、前記微小液滴噴射機構から噴射され前記衝突部材に
    衝突した液滴の気化を促進することを特徴とする請求項
    ９に記載の吸入装置。
11. 【請求項１１】 血圧，脈拍，脳波などの動物の生理状
    態を感知し、生理状態に応じて前記噴射量調整機構によ
    り調合する成分の比率および／または吸入量を変更する
    ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載
    の吸入装置。
12. 【請求項１２】 前記タンクの内容物は、煙草の有効成
    分を抽出・分離したものが、そのまま、あるいは希釈液
    中に溶解または分散された液であることを特徴とする請
    求項１ないし１１のいずれかに記載の吸入装置。
13. 【請求項１３】 前記タンクの内容物は、匂いの各種成
    分が、そのまま、あるいは希釈液中に溶解または分散さ
    れた液であることを特徴とする請求項１ないし１１のい
    ずれかに記載の吸入装置。
14. 【請求項１４】 前記タンクの内容物は、請求項１２ま
    たは１３に記載の物質以外の物質で、かつ、動物に対し
    て薬利作用を持つ物質が、そのまま、あるいは希釈液中
    に溶解または分散された液であることを特徴とする請求
    項１ないし１１のいずれかに記載の吸入装置。
15. 【請求項１５】 前記タンクの内容物は、水または各種
    の溶媒であることを特徴とする請求項１ないし１１のい
    ずれかに記載の吸入装置。