JP2004350976A - 肺吸引用液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】衛生面、動作安定性の面で優れた肺吸引式投薬器などの肺吸引用液滴吐出装置を提供することである。
【解決手段】肺吸引用液滴吐出装置は、液滴を吐出する吐出ヘッド部を有する液剤収納器１を収容する収容部を備え、吐出液滴を吸気と共に利用者が吸引する方式であって、吐出ヘッド部の液滴吐出面１ａを覆う為の移動部材４（４ａ）を有する。移動部材４は、利用者の吸気に応じて吐出ヘッド部の液滴吐出面１ａを覆う位置から移動して液滴吐出面１ａを露出させ、吸気時以外では液滴吐出面１ａを覆う位置を取る。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、利用者が薬剤などの液剤の小液滴を肺に吸入する為に用いられる肺吸引式投薬器などの肺吸引用液滴吐出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、タンパク製剤の薬液などの患者への投与は皮下注射によって行われていた。この際、投与量はシリンダー目盛りの目視確認にて調整される。
【０００３】
しかし、近来、皮下注射器は、苦痛を伴うこと、針痕が傷として残ること、同じ個所に重ねてできないこと、他の薬物の投与器として流用されやすいこと、廃棄の問題があること等の問題があり、生理的、器具管理的にも扱い難くなってきているため、皮下注射器以外の投薬器が求められている。
【０００４】
こうした状況において、近年、薬液を微細液滴化（例えば、液滴径が３ミクロン程度）することにより、気管、肺を通して血液中にタンパク製剤などを投与出来ることが分かって来た。そこで、従来のインクジェット技術により微細薬液滴をインクジェット方式の薬液カートリッジ等から吐出させ、それを患者が肺吸引することで薬液投与できる器具が提案されて来ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この為の肺吸引用液滴吐出装置（典型的には肺吸引式投薬器）を構成する場合、その衛生面の管理、動作安定性及び安全性の確保、保守等、色々な課題が存在する。
（１）例えば、カートリッジの吐出ヘッド部の液滴噴出面では、乾燥等による薬液の増粘、化学反応の進行、細菌の増殖、固着化によるノズルの目詰まり等の弊害が起こり易い。
（２）また、使用していると、カートリッジのノズル近傍が吐出薬液の蓄積により濡れてきたり、薬液中に混入している異物がノズル近傍に付着したり、液滴が吐出不能になる様なことがある。
（３）さらに、ミスト化できなかった薬液ドロップがカートリッジ付近に残ったり、薬液を強く吸引した時にカートリッジより直接薬液をミスト化せず吸引してしまう様な恐れもある。こうしたドロップ状薬液は気管支を閉鎖したり、消化器系に導引された時、患者にとって危険な場合がある。
【０００６】
本発明の目的は、上記の課題に鑑み、特に衛生面、動作安定性の面で優れた肺吸引式投薬器などの肺吸引用液滴吐出装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決する為の手段】
上記目的を達成する本発明の肺吸引用液滴吐出装置は、液滴を吐出する吐出ヘッド部を有する液剤収納器を収容する収容部を備え、該吐出液滴を吸気と共に利用者が吸引する方式の液滴吐出装置であって、吐出ヘッド部の液滴吐出面を覆う為の移動部材を有し、該移動部材は、利用者の吸気に応じて吐出ヘッド部の液滴吐出面を覆う位置から移動して液滴吐出面を露出させ、吸気時以外では該液滴吐出面を覆う位置を取るように構成されていることを特徴とする。この移動部材は、例えば、吸気時にはキャッピング位置から移動し、吸気状態を検知する圧力センサなどの検知に基づいてカートリッジが電気的に制御され、それ以外ではキャッピング位置に戻されるような単純なキャップ部材でもよい。この移動がスライド移動などで行われる場合は、液滴吐出面のクリーニングも容易に行われ得て、液滴吐出面をより清潔に保てる。
【０００８】
或いは、吸気に応じて移動する次の様なピストン部材が上記移動部材を兼ねる構成も可能である。すなわち、この構成では、移動部材が、使用時に利用者の口と連通する開口部を持つシリンダー部材内に、前記液滴吐出面を覆う位置である第１の位置と液滴吐出面をシリンダー部材内に露出させる位置である第２の位置との間で可動に、設けられたピストン部材であり、吸気時以外にピストン部材が第１の位置を取るときシリンダー部材内のピストン部材の開口部側に第１の室が形成され、利用者の吸気に応じてピストン部材が第２の位置を取るときシリンダー部材内のピストン部材の開口部反対側に第２の室が形成される様に構成され、ピストン部材が第１の位置から第２の位置方向に移動することを検知して液滴吐出面から所望所定量の液滴を第２の室内に噴出させる為の検知手段が設けられ、ピストン部材は、第２の位置を取ったときに第２の室内に噴出された液滴を第２の室から開口部側へと吸気と共に流れさせる様に構成されている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を明らかにすべく具体的な実施例を図に沿って説明する。
【００１０】
（第１の実施例）
図１乃至図４に肺吸引式投薬器（肺吸引用液滴吐出装置）である第１の実施例を示す。図１は使用開始前の状態を示す断面図であり、図２は使用開始後の状態を示す断面図である。
【００１１】
これらの図において、１は薬液カートリッジであり、これは、薬液収納タンク（不図示）、液滴吐出面であるフェイス面部１ａを持つ薬液吐出ヘッド、手で持つ所のグリップ部１ｂ、ホールド溝部１ｃを有する。このカートリッジ１は、肺吸引式投薬器の本体部を構成するシリンダー部材３から突出したカートリッジ収容部に交換自在に収納できる様になっている。カートリッジ１は、収容部のカートリッジホールド部３ｃがカートリッジ１のホールド溝部１ｃに収まったとき正規位置に取り付けられる。カートリッジ１は収納部内に収まったとき、その表面に露出した複数の電気コンタクトを介して、装置全体を電気的に制御するコントローラ部（不図示）に導通する。シリンダー部材３の前端部からは、利用者（患者）の呼吸器官と連通させる為の銜え口部３ａがシリンダー部材３と一体に連通して同方向に伸びており、上記カートリッジ収容部はシリンダー部材３の後端部付近からその伸長方向に対して直角に突出している。
【００１２】
シリンダー部材３内には、キャップ部４ａを持つピストン部材４が滑らかに摺動可能に嵌め込まれていると共に、ピストン部材４をシリンダー部材３の後端部方向に付勢している圧縮コイルバネ６が収められている。圧縮コイルバネ６は、シリンダー部材３の前端部に形成されたバネ座３ｂとピストン部材４内に形成された円筒部４ｂの間に渡されている。ピストン部材４の円筒部４ｂとピストン部材４の後端部に嵌め込まれたブレードパッキン８内には、連通溝部２ａと弁座部２ｂを持つ弁プラグ２が可動に収められている。ブレードパッキン８はブレード部８ａと弁パッキン部８ｂを備え、ピストン部材４の弁座部２ｂと弁パッキン部８ｂが当接するときには連通溝部２ａは閉鎖状態になり、離れるときには開放状態になる。図１のＡＡ矢視断面図である図３に、シリンダー部材３とピストン部材４と弁プラグ２の横断面形状、及び連通溝部２ａを備える弁プラグ２とピストン部材４の嵌合関係が示されている。また、図２のＢＢ矢視図である図４には、弁プラグ２の貫通する円形孔を中央部に備え、ブレード部８ａと弁パッキン部８ｂを持つブレードパッキン８の正面から見た形状が示されている。この様にブレード部にピストン部材４に取り付けられたシールパッキン材を利用すれば、ピストン動作がワイピング・クリーニング動作となり、部品点数も多くならず、コストを安価に抑えられる。
【００１３】
シリンダー部材３の後端部には、ピストン部材４が後端位置に来たこと、すなわちピストン部材４の後端位置での存否を検知する為の圧力センサ（近接スイッチ）７、シリンダー部材３内部と外部間を自身の弾性力で通常は閉鎖する逆止弁膜９が設けられている。また、シリンダー部材３の後端部のブレードパッキン８のブレード部８ａが来る所には、弾性材から成る廃薬液等の吸収体５が固定されている。コントローラ部（不図示）用の電源としては、例えば、バッテリを収容する為のバッテリ収容部が設けられる。
【００１４】
本実施例のカートリッジ１は、熱或いは圧電効果を利用したインクジェット方式に基づいて液状の薬剤を微小液滴として吐出する。これはプリンタなどの記録装置で実用化されているインクジェット方式と呼ばれる方式と基本的に同じであるが、医療用として使用するために、吐出ヘッドや薬液タンクについて記録装置とは異なる特徴を幾つか有している。例えば、吐出ヘッドの構成材料としては、薬剤などと反応しない金メッキされたもの、セラミック、ガラスなどを用いる。また、吐出する薬剤の種類や投与の方法（肺まで到達させる必要があるか否か等）に応じて、薬液吐出面の吐出口（ノズル）の配列や形状を異なったものとする。
【００１５】
本実施例において、熱を利用したインクジェット方式に基づいて液状の薬剤を微小液滴として吐出する場合、この方式は駆動波形をパルス状とすることで、吐出される液滴の数をパルスの数によって制御できるため、吐出量を正確に管理する用途に適している。ピストン部材４の１往復単位の薬量が決定でき、利用者は必要薬量をピストン部材４の往復回数、即ち、呼吸数で管理できる。
【００１６】
しかしながら本実施例では、医療用として使用するために記録装置とは異なる吐出制御を行っている。すなわち、記録装置は紙などの記録媒体に上方からインクを吐出して記録を行うが、本実施例の吐出装置ないし吸入器では、ミストあるいはエアロゾル状となるように薬剤を吐出して利用者の吸入空気と共に薬剤を肺まで到達させる必要がある。このため、通常の記録装置よりも液滴のサイズを遥かに小さくし、かつこの様な小さなサイズの液滴を適量だけ確実に吐出させるように制御する必要がある。液滴のサイズが小さくなると、吐出された液滴の運動エネルギーが小さいため、弾道が決まらないが、吐出方向については記録装置の様にヨレ量を小とする必要はなく、同時吐出した液滴同士が反発して、ヨレが大きくなってもよい。
【００１７】
従って、本実施例では、利用者の空気吸入のプロファイル（パターン）に応じて駆動パラメータを変化させる。例えば、空気吸入の際、単位時間当たりの吸入量は開始時点が多く、終了直前には少なくなる。従って、吸入時間（１秒から２秒）内に複数回の吐出を行う場合、最初の吐出と最後の吐出とでは吐出速度や駆動周波数などを変化させる。また、吐出方式を変えたり、主滴／副滴の割合を変えたりしてもよい。
【００１８】
次に本実施例の動作を説明する。図１の使用開始前の状態では、ピストン部材４はバネ６の作用で後端位置（第１の位置）にあって、カートリッジ１のフェイス面部１ａはピストン部材４のキャップ部４ａによってキャッピングされた状態にある。また、ピストン部材４はバネ６の力で図１右方に押され、弁プラグ２はシリンダー部材３の後端面に当って図１左方に押されているので、弁座部２ｂとブレードパッキン８の弁パッキン部８ｂは閉鎖状態にある。こうして、バネ６により、シリンダー部材３のピストン部材４左側の部分には最大容積の左室（第１の室）が形成され、右側の右室（第２の室）は無容積状態にある。
【００１９】
この状態から使用を開始した後の動作を図２に沿って説明する。患者が銜え口部３ａを銜えて吸気を始めると、左室の空気が吸引されて、ピストン部材４がバネ６の力、ピストン部材４及びブレードパッキン８とシリンダー部材３の内壁面との摩擦力に抗して左方に移動し始め、そして逆止弁膜９が外気圧に押されて開放されて空気が右室に流入し始め、右室容積が拡大する。
【００２０】
さらに、圧力センサ７からブレードパッキン８が離れることにより、それが検知されてカートリッジ１のドライブ電源が入り、カートリッジ１はピストン部材４のキャップ部４ａの通過時間を待って（本実施例では、コントローラ部でこの様に設定してある）、フェイス面部１ａから一定量の薬液を小液滴として吐出する。
【００２１】
吸気の過程でピストン部材４がシリンダー部材３の左端の位置（第２の位置）へ到達すると、図２に示す如く弁プラグ２の前端部がバネ座３ｂに衝突して弁プラグ２がピストン部材４に対して右方に動き、弁座部２ｂが弁パッキン部８ｂから離れて開放状態になる。ピストン部材４が左方に移動している間は、弁座部２ｂと弁パッキン部８ｂは初めの状態を維持して閉鎖状態にある。弁座部２ｂと弁パッキン部８ｂの開放状態において、患者の肺活量はシリンダー部材３の左室最大容積より充分大である為、右室側に吐出された薬液ミストは連通溝部２ａを通過し、銜え口部３ａを通って患者の肺に到達する。この際、曲折した通路となる連通溝部２ａの通過は、カートリッジフェイス面１ａが覗くミスト室（右室）より別の室に薬液ミストを一度導き入れそこから吸引することを実現するので、薬液ドロップトラップとして働くことになり、安全性が向上する。
【００２２】
続いて、以上の動作に続く患者の鼻からの吸気モードにより、吸気の力がピストン部材４に働かなくなり、弁座部２ｂと弁パッキン部８ｂが開放状態を保ったままバネ６によりピストン部材４は右側に移動し始める。このとき、逆止弁膜９は自身の弾性力で閉鎖状態に戻る為、収縮しつつある右室側に残った一回の吸気で吸いきれなかった薬液ミスト残部を含む空気は、拡大しつつある左室側に流入する。この薬液ミスト残部は次の吸気で患者に吸入されることになって、投薬量の正確な投与が可能となる。
【００２３】
ピストン部材４が右端位置に近づいてくるとき、ブレード部８ａはシリンダー部材３の内壁を拭きながら進行してきて、カートリッジ１のフェイス面部１ａをワイピングする。
【００２４】
さらに進んで弁プラグ２がシリンダー部材３の右端壁に衝突すると、弁座部２ｂと弁パッキン部８ｂは閉鎖されて図１の状態に戻る。このとき圧力センサ７はブレードパッキン８を検出して、次の吸気過程に備える。ブレード部８ａによりフェイス面部１ａ等で拭い取られた廃薬液物、唾等は、弾性吸収体５によって吸収される。そして、フェイス面部１ａはピストン部材４のキャップ部４ａによりキャッピングされた状態となる。
【００２５】
２回目以降の吸気により、上記過程が繰り返される。患者毎の投薬量は次の様な方法で決定され得る。例えば、図示していないコントローラ部に予め記憶してあるカートリッジ１からの一定薬液吐出量の吸引回数を管理することにより決定できる。この吸引回数のカウントは患者が行なう。本実施例の構成では、患者の吸気には、ピストン部材４の移動摩擦、圧縮コイルばね６の負荷、逆止弁膜９の開放抵抗などが必要となって、患者の意識呼吸となる為、吸気回数を正確にカウントすることができ、投薬量管理が容易となる。
【００２６】
或いは、吸引回数を一定とし、カートリッジ１からの１回分の薬液吐出量を患者毎に調整して薬液を吐出させるようにした情報をコントローラ部に記憶しておいて、投薬量を管理してもよい。
【００２７】
実験によると、薬液ミスト粒径３ミクロン、１ノズルあたり１ミスト粒吐出、１カートリッジ３２０ノズル、５０ｋＨｚバースト吐出駆動、１吸気あたり１秒間吐出、５回吸気の時、約１ミクロンリットルの薬液投与量を得ることができた。薬液ミスト粒径３ミクロンの時、ほぼ全ミスト粒が肺吸引可能となり、この投与量は、標準的な遺伝型糖尿病患者が必要とするインスリンの１回あたりの投薬量に相当する。上記第１の投薬量管理法の場合は、患者の重度に合わせて吸気回数を決めることになる。上記第２の投薬量管理法の場合は、コントローラ部により吐出駆動周波数や１吸気あたりの吐出時間を患者重度に合わせて調整し、１吸気あたりの投薬量を決めることになる。
【００２８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、吸引時以外にはカートリッジなどの液剤収納器のフェイス面部は移動部材でキャップされるので、フェイス面部が比較的清潔に保たれて、衛生面、動作安定性の面で優れた肺吸引式投薬器などの肺吸引用液滴吐出装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の肺吸引用液滴吐出装置の第１の実施例のスタンバイ状態の模式断面図である。
【図２】図２は第１の実施例の吸気操作時の模式断面図である。
【図３】図３は図１のＡＡ矢視断面図である。
【図４】図４は図２のブレードパッキンのＢＢ矢視図である。
【符号の説明】
１ カートリッジ
１ａ カートリッジのフェイス面部（液滴吐出面）
１ｂ カートリッジのグリップ部
１ｃ カートリッジのホールド溝部
２ 弁プラグ
２ａ 連通溝部
２ｂ 弁座部
３ シリンダー部材
３ａ 銜え口部
３ｂ バネ座
３ｃ カートリッジホールド部
４ ピストン部材
４ａ ピストン部材のキャップ部
４ｂ ピストン部材の円筒部
５ 弾性吸収体
６ 圧縮コイルバネ
７ 圧力センサ（近接スイッチ）
８ ブレードパッキン
８ａ ブレード部
８ｂ 弁パッキン部
９ 逆止弁膜

Claims (10)

1. 液滴を吐出する吐出ヘッド部を有する液剤収納器を収容する収容部を備え、該吐出液滴を吸気と共に利用者が吸引する方式の液滴吐出装置であって、吐出ヘッド部の液滴吐出面を覆う為の移動部材を有し、該移動部材は、利用者の吸気に応じて吐出ヘッド部の液滴吐出面を覆う位置から移動して液滴吐出面を露出させ、吸気時以外では該液滴吐出面を覆う位置を取るように構成されていることを特徴とする肺吸引用液滴吐出装置。
2. 前記移動部材は、使用時に利用者の口と連通する開口部を持つシリンダー部材内に、前記液滴吐出面を覆う位置である第１の位置と液滴吐出面をシリンダー部材内に露出させる位置である第２の位置との間で可動に、設けられたピストン部材であり、吸気時以外にピストン部材が第１の位置を取るときシリンダー部材内のピストン部材の開口部側に第１の室が形成され、利用者の吸気に応じてピストン部材が第２の位置を取るときシリンダー部材内のピストン部材の開口部反対側に第２の室が形成される様に構成され、ピストン部材が第１の位置から第２の位置方向に移動することを検知して液滴吐出面から所望所定量の液滴を第２の室内に噴出させる為の検知手段が設けられ、ピストン部材は、第２の位置を取ったときに第２の室内に噴出された液滴を第２の室から開口部側へと吸気と共に流れさせる様に構成されている請求項１記載の肺吸引用液滴吐出装置。
3. ピストン部材は、吸気時以外に第１の位置を取る様に第１の位置方向にバネ付勢されており、吸気時に吸気の力でバネ付勢力に抗して第２の位置にもたらされる様に構成されている請求項２記載の肺吸引用液滴吐出装置。
4. ピストン部材は、第２の位置から第１の位置方向に移動するときに第２の室から第１の室へと空気を流れさせる様に構成されている請求項２または３記載の肺吸引用液滴吐出装置。
5. ピストン部材は可動な弁プラグを具備しており、弁プラグは、吸気時には第１の室と第２の室を非連通状態に置く閉鎖位置にあり、ピストン部材が第２の位置に到達するとシリンダー部材の端部に設置された突起部に衝突して閉鎖位置から動いて第１の室と第２の室を連通状態に置く開放位置にもたらされ、ピストン部材が第２の位置から第１の位置に移動する時には開放位置にあってピストン部材が第１の位置に到達すると閉鎖位置にもたらされる様に構成されている請求項２乃至４の何れかに記載の肺吸引用液滴吐出装置。
6. 弁プラグはシールパッキンを介してピストン部材に可動に取り付けられ、シールパッキンにはピストン部材の移動時に吐出ヘッド部の液滴吐出面を清掃する為のワイピングブレードが一体に成形されている請求項５記載の肺吸引用液滴吐出装置。
7. ピストン部材が取る第１の位置側のシリンダー部材の端部には、ピストン部材が第１の位置に戻った時にワイピングブレードが当接するように設置された液剤等の吸収体がある請求項６記載の肺吸引用液滴吐出装置。
8. ピストン部材が取る第１の位置側のシリンダー部材の端部には、吸気時には開放され、ピストン部材が第２の位置から第１の位置側に移動する時には閉鎖される逆止弁が配置されている請求項２乃至７の何れかに記載の肺吸引用液滴吐出装置。
9. 検知手段は、ピストン部材が取る第１の位置側のシリンダー部材の端部に設置された第１の位置でのピストン部材の存否を検知する圧力センサである請求項２乃至８の何れかに記載の肺吸引用液滴吐出装置。
10. 収容部は、利用者の吸気姿勢に対し吐出ヘッド部が上方に液滴を噴霧する様に液剤収納器を収容する構造を有する請求項１乃至９の何れかに記載の肺吸引用液滴吐出装置。

Images