JP2008148892A - 薬剤吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出ヘッドの昇温による吐出不良を防ぐ。
【解決手段】薬剤吐出装置の本体１の空洞部に形成された流路３に、吐出ヘッド１２ａから発生する熱を逃がすためのフィンを有する放熱部材２０を設ける。薬剤吐出カートリッジ１２を本体１に装着すると、吐出ヘッド１２ａの伝熱部を兼用するベースプレート１２ｄが放熱部材２０に接触する。利用者の呼吸に合わせて薬液吐出を行うので、呼吸気流によって効果的に放熱部材２０を冷却し、吐出ヘッド１２ａの昇温を抑えることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、利用者が携帯して所持するように構成され、薬剤を微小液滴として吐出し吸入させる薬剤吐出装置に関するものである。

近年、医学およ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の患者の増加が問題となっている。

一方、医療機関の数はこのような患者の増加に対応できるほど増えておらず、通院可能な医療機関がない地域もあるため、政策を含めた今後の対応が懸念されている。

このため、高齢者あるいは生活習慣病や慢性疾患の患者に対して、通院せずに医師の診断を受けたり日常的な健康管理が行える、遠隔医療システムや在宅健康管理システムが提案されている。

これらのシステムの代表的な構成は、対象となる個人が自宅などに端末を設置し、インターネットなどの通信回線を介して医療機関またはセンターにあるサーバに接続し、端末から問診に対する回答や血圧、体温等の測定値を入力・送信する。そして、サーバに収集されたデータを看護師や医師がチェックして、異常の有無やメッセージを返送するものである。

このような医療システムを運用するためには、各利用者の診療記録（カルテ）を電子的に記録した電子カルテと、電子カルテのデータおよび各種測定値等を蓄積する医療データベースとが必要となる。この電子カルテおよび医療データベースについては、様々な方面から提案がなされている。

特に、電子カルテは、現在問題となっている医療ミスや投薬ミスを防止するのに有効であり、またその内容を患者や家族にも公開することで患者側の「知る権利」を満たすものとして大きな関心が寄せられている。

さらに、上記のようなデータを元に患者に適切な薬剤投与がなされる薬剤吐出装置の開発が行われている。これは利用者が携帯して所持するように構成された、薬剤を微小液滴として吐出し吸入させる装置であり、上記データを活用する携帯端末としての役割も兼ねているものである。

具体的な例を挙げて説明すると、現在増加傾向にある糖尿病の患者のうち、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ため、利用者の肉体的・精神的負担は大きい。

このような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に働いている場合が多いので、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が、前述の薬剤吐出装置により、電子カルテ等の情報データベースを活用できる最適な利用者への処置が具現化する。この装置は、利用者のカルテおよ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を有し、薬剤を微小液滴として吐出して利用者に吸入させる吸入器を兼ね備えた携帯端末でもある。また、処方箋の情報に従って、利用者が薬剤を吸入できるように、吸気プロファイルに応じて吸入器を制御して薬剤を吐出させる吐出制御手段を有する（特許文献１および特許文献２参照）。

このような薬剤吐出装置は、薬剤の投与量や投与インターバルを処方箋に従って正確に管理できると共に、個々の利用者の吸気プロファイルに従った適切な吐出制御を行い効率良く薬剤を投与することができる。従来のように薬液投与の際、注射器等の医療器具を使う必要がないので、専門知識がなくとも容易に操作が可能となるばかりか、注射針による利用者への苦痛もなくすことができる。

薬剤吐出装置として、インクジェット記録装置に用いられる液体噴射手段（吐出ヘッド）を応用した提案がなされている（特許文献３参照）。吐出ヘッドが、電気熱変換素子によりインクに気泡を生じさせ、その圧力によってインクを吐出させるサーマルインクジェット方式である場合には、気泡を発生させるための熱は、吐出されたインクや吐出ヘッドの放熱部を介して逃がされる。しかしながら、吐出ヘッド内に形成されたノズルを所定数、所定の周波数で吐出させるような場合、放熱能力が十分でないと次第に吐出ヘッド温度が上昇し、吐出不良を生じさせる。

多くのインクジェット記録装置の場合は、吐出ヘッドの温度が上昇すると印刷を一時的に休止したり、より多くのスキャンに分割して、実質的に吐出周波数を下げて印刷をするなどの対策がなされている。また、あらかじめ大きいアルミブロックなどによる放熱部を吐出ヘッドに具備する例もある。
国際公開ＷＯ９５／０１１３７号公報 国際公開ＷＯ０２／０４０４３号公報 特表平０８−５１１９６６号公報

しかしながら、薬剤吐出装置の場合には、薬剤を効果的に体内に吸収させるため、各利用者の処方や、吸入プロファイルに応じた吐出条件が要求される。このため、吐出ヘッドの温度上昇など、副次的な要因での吐出条件の変更は望ましくない。また、薬剤吐出装置は携帯して使用することを前提としており、かつ、吐出カートリッジは消耗品として使用されることから、吐出カートリッジはできるだけ小型軽量に構成されることが望ましい。

本発明は以上のような状況に鑑みてなされたものであり、放熱が不十分なために発生する吐出不良を防ぎ、適切な薬剤吐出を行うことのできる信頼性の高い薬剤吐出装置を提供することを目的とする。

本発明の薬剤吐出装置は、利用者が携帯して所持するように構成された本体と、前記本体の空洞部に形成された流路と、薬剤を微小液滴として前記流路に吐出する吐出ヘッドと、前記本体の前記流路に配設されたフィンを有する放熱部材と、を備えたことを特徴とする。

薬剤吐出装置の本体の流路に吐出ヘッドから発生する熱を逃がす放熱部材を設けることで、吐出ヘッドの昇温を抑える。これによって、安定した吐出を長時間持続させることができる。

利用者の呼吸気流によって効果的に放熱部材を冷却することができるので、放熱部材を比較的小型軽量に構成することができる。また、本体の空洞部に形成された流路に配設しているので、本体外形寸法に影響することはない。

さらに、寒冷な環境下などでは、吐出液の粘度が増大し吐出不良が起こるため、通常、電気熱変換素子などを用いたヘッド加温が行われるが、本発明の薬剤吐出装置では、利用者の呼気により、放熱部材を介して吐出ヘッドが保温される。その結果、ヘッド加温のために消費されるエネルギーを節約することができる。

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。

図１は、一実施形態による薬剤吐出装置の主要部を示す模式断面図である。利用者が携帯して所持するように構成された、外装ケースを構成する本体１の一端はマウスピース１０に嵌合し、他端にはバッテリ１１を交換するための蓋２が設けられている。また、本体１の空洞部にはマウスピース１０に連通する流路３が形成され、本体側壁には、流路３を流動する空気（呼気および吸気）を通過させるための一つまたは複数の開口部４と、薬剤吐出カートリッジ１２を装着するための装着ドック５が設けられている。

薬剤吐出カートリッジ１２は吐出ヘッド１２ａおよび薬液タンク１２ｂを有し、吐出ヘッド１２ａは、薬液タンク１２ｂから供給された薬剤を微小液滴として吐出する。本実施形態では、吐出ヘッド１２ａはサーマルインクジェットプリンタに使用される種類のものであり、１または２以上のノズルおよび電気熱変換素子が形成されるシリコン基板１２ｃを有する。シリコン基板１２ｃは、アルミ板などで形成されるベースプレート１２ｄに接着固定されており、ベースプレート１２ｄの一端が伝熱部として吐出ヘッド１２ａの側面に露出している。

吐出ヘッド１２ａは、ヘッド側電気接点部１２ｅと、装着ドック５の内側壁に設けられた電気接点部６とが所定の位置で接触することにより、制御部（吐出制御手段）１３により駆動制御される。吐出ヘッド１２ａおよび制御部１３ならびに他の電気的に作動される部分は、本体側壁を通して延びており、かつ利用者により操作可能であるオン／オフスイッチ１４を経たバッテリ１１により通電される。

また本体側壁には、利用者の吸入状態（負圧）を検出するためのセンサ１５が設けられており、吸入時に選択的に吐出を行うことにより、効果的に吐出薬剤を体内に吸収させることができる。

マウスピース１０を装着した側の本体１の一端と、本体側壁の開口部４との間の流路３に、図２に示すように一つまたは複数のフィン２１からなる放熱部を有する放熱部材２０が設けられている。放熱部材２０の一部は、薬剤吐出カートリッジ１２を装着する装着ドック５の側壁面内に露出している。薬剤吐出カートリッジ１２が装着ドック５の所定の位置に装着されると、吐出ヘッド１２ａのベースプレート１２ｄの露出した一端と放熱部材２０が接触し、熱伝達が可能となる。

吸入動作は以下のように行われる。利用者がオン／オフスイッチ１４を押すと制御部１３が通電され、吐出待機状態となる。次に、利用者がマウスピース１０をくわえ、呼吸を開始する。センサ１５が吸気に伴う負圧状態を感知すると吐出を開始し、吸気状態が弱まると吐出を停止させる。このように微小液滴の吐出を利用者の吸入に同期させることで、利用者の吸入技術に依存せず、より高い肺到達率が得られる。

利用者の呼吸に伴って流路３に空気流Ａ、Ｂが生じ、放熱部材２０が効率的に冷却されるので、放熱部材２０を小型に構成しても放熱効果が大きい。

図２は放熱部材２０のみを斜視図で示すもので、アルミニウムなど熱伝導率の高い材料で形成された複数の板状のフィン２１が所定の間隔で平行に配置されるように構成される。フィン２１間の隙間を呼吸気流が流れるために、フィン２１の側面が本体１の流路３の長手方向断面に平行になるように、放熱部材２０を本体１に取り付ける。これにより、利用者の呼吸気流を利用して、効率的に放熱することが可能となる。

薬剤吐出カートリッジ１２は、熱を利用したサーマル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液体噴射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１２ａや薬液タンク１２ｂについても記録装置とは異なる特徴をいくつか有している。

例えば、吐出ヘッド１２ａの構成材料としては、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、吐出口（ノズル）の配列や形状を異なったものとする。

本実施形態は、サーマル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。この方式は駆動波形をパルス状とすることにより、吐出される液滴の数をパルスの数によって制御することが可能であるため、吐出量を正確に管理する用途に適している。

しかしながら本実施形態では、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、薬剤吐出装置では、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はるかに小さくし、かつこのよう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。その反面、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、吐出方向については記録装置のようにほぼ１方向とする必要はなく、様々な方向に吐出した液滴が飛翔したり液滴同士が衝突したりしてもよい。

本実施形態では、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／副滴の割合を変えることも考えられる。

一実施形態による薬剤吐出装置を示す模式断面図である。 図１の放熱部材のみを示す斜視図である。

符号の説明

１ 本体
２ 蓋
３ 流路
４ 開口部
５ 装着ドック
１０ マウスピース
１１ バッテリ
１２ 薬剤吐出カートリッジ
１２ａ 吐出ヘッド
１２ｂ 薬液タンク
１３ 制御部
１４ オン／オフスイッチ
１５ センサ
２０ 放熱部材
２１ フィン

Claims (4)

1. 利用者が携帯して所持するように構成された本体と、前記本体の空洞部に形成された流路と、薬剤を微小液滴として前記流路に吐出する吐出ヘッドと、前記本体の前記流路に配設されたフィンを有する放熱部材と、を備えたことを特徴とする薬剤吐出装置。
2. 前記放熱部材の前記フィンは、前記流路の長手方向に延在することを特徴とする請求項１記載の薬剤吐出装置。
3. 前記放熱部材は、前記吐出ヘッドの伝熱部と接続されることを特徴とする請求項１または２記載の薬剤吐出装置。
4. 前記微小液滴の吐出を、前記利用者の吸入に同期させる吐出制御手段を有することを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の薬剤吐出装置。

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