JP2008212436A - 吸入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】吸入装置に用いられる流路長可変手段Ｅ₁ は、マウスピース４に設けられた一方の流路形成部材４ａに軸方向へ伸縮自在に嵌合させた他方の流路形成部材５を備えている。他方の流路形成部材５の取り入れ口５ｂの下流側には、他方の流路形成部材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が開口されている。一方の流路形成部材４ａと他方の流路形成部材５を軸方向に伸縮させて液滴吐出窓１１から吸入口までの距離（流路長）を変化させることができる。流路長は使用環境に応じて液滴吐出窓から吸入口までの距離を決定する流路長決定手段によって決定する。
【選択図】図６

Description

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。

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。

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。

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）。

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、使用環境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、吸入装置は湿度、温度が異なる様々な環境で使用されるため、使用環境により吐出した液滴からの水分蒸発量が異なる。すなわち、使用環境によって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。
国際公開ＷＯ９５／０１１３７号公報 国際公開ＷＯ０２／０４０４３号公報 国際公開ＷＯ１９９６／００９８４６号公報 国際公開ＷＯ００／２４３６２号公報

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、吸入装置は使用環境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。

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。

また、上記従来例では、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。

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。

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、前記吸入装置を使用する際の使用環境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流路長決定手段と、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。

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。

吸入装置を使用する際の使用環境に応じて、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。その結果、使用環境の如何にかかわらず、一定の粒径の液滴を吸入することができる。

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。

図１は、本発明に係る吸入装置の外観を示す斜視図である。

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。

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。

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。

図２に示すように、アクセスカバー２が開くと、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。

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との電気接続面９ａを有する部材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。

図４は図１に示した吸入装置の模式断面図である。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。

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１２参照）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し、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。

図６は、実施例１による吸入装置に用いられる流路長可変手段の模式断面図である。図６に示すように、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に軸方向へ伸縮自在に嵌合された他方の流路形成部材５を備えている。他方の流路形成部材５の取り入れ口５ｂの下流側近傍には、他方の流路形成部材５の気流中に吐出ヘッド８より吐出される液滴を導く液滴吐出窓１１が開口されている。このため、一方の流路形成部材４ａと他方の流路形成部材５を軸方向へ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とができる。

続いて、吸入装置を使用する際の使用環境に応じて液滴吐出窓１１から吸入口５ａまでの距離を決定する流路長決定手段について説明する。

図５は、使用環境の湿度および使用環境の温度と流路長との関係を示すテーブルである。図示した数値は、気流流速を毎秒１０ｍ、温度は変化せず空間一様であると仮定し、６μｍの粒径を持つ一つの水滴が３μｍの粒径の水滴に変化するまでに要する流路長を算定したものである。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おり、使用環境の湿度や温度を測定した結果とテーブルとを照合することで、使用時の使用環境において適切な流路長を決定する手段を持つ。なお、湿度や温度は図８で後述するように、温度計や湿度計を備えた吸入装置により測定する構成でも構わないが、これに限定されることはなく、利用者が温度、湿度などの使用環境を入力する形式でもよい。

表１には、気流流速と、飛翔距離（Ｘ）における液滴の粒径の関係を示す。温度２０℃、湿度３３％、粒径３μｍの液滴を１秒間に約２００万個だけ吐出した場合について、その関係を示したものである。このように液滴の粒径の変化には、気流流速も一定以上の影響を与えることがわかる。したがって、それぞれの気流流速において、図５に示したような使用環境の湿度および温度と流路長との関係を示すテーブルが存在することになる。このように、気流流速による流路長の影響を加算して、吸入流路の流路長を決定することでより精度良く、吸入する流滴の液滴の粒径を一定とすることが可能である。気流流速は、吸入の際に流路５内に生じる負圧を検知する負圧センサ１２０（図１２参照）により、測定可能である。また、負圧センサに替えて流量計を用いることもできる。

なお、液滴の粒径変化の原因となるパラメータとしては、吐出時の液滴の粒径、吐出駆動周波数も考えられるが、これらは吸入すべき薬剤処方が決定すれば、好ましい条件が決定できる。したがって、これらの装置固有の吐出条件が決定した上では、上記のように使用環境の湿度および温度や、気流流速といった外部環境に依存するパラメータのみを考慮すれば十分である。

図７は、一変形例による吸入装置に用いられる流路長可変手段の模式正面図である。本変形例は、マウスピース４の伸縮量と、使用環境である周囲の湿度および温度の関係がマウスピース４に目盛り１９として示されている。目盛り１９はマウスピース４の外面に記されており、例えば、温度が２０℃、３０℃の場合における湿度と伸縮量の関係が示されている。これにより、使用者が使用環境における湿度および温度に応じて、適切な蒸発量を得るための流路長の調節ができる。

図８は、他の変形例による吸入装置を示す模式斜視図である。本変形例の吸入装置は、湿度計測機能、温度計測機能を吸入装置に付加したものである。湿度計測機能、温度計測機能は、例えば、湿度計２１、温度計２２を吸入装置に備えることで実現され、吸入装置の電源が入れられたと同時に計測を行う。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表示ユニット（表示部）としての液晶表示ユニット２０に表示する。これらの機能により、使用者は吸入装置に含まれる機能のみで、吸入流路の流路長を調節できる。

図９は、実施例２による吸入装置を示す模式正面である。本実施例の吸入装置に用いられる流路長変可手段は、マウスピース４に設けられた一方の流路形成部材４ａが軸方向へ伸縮自在に嵌合された他方の流路形成部材５を備えている。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、このラックに噛合わせたピニオンをモータ２８に正・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手段としてのラック−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、図８に示したように、吸入装置に設けられた湿度計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、自動的に調節する機構とすることができる。

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手段を用いることができる。

図１０は、実施例３による吸入装置に用いる流路長可変手段の模式断面図である。図１０に示すように、本実施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に設けられた流路形成部材４ａ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。本実施例の境界板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、前記液滴吐出窓１１ｂと吸入口５ａとの距離を変化させることができる。

図１１は、実施例４による吸入装置に用いられる流路長可変手段の模式断面図である。本実施例では、マウスピース４に設けられた一方の流路形成部材４ａに対して他方の流路形成部材５を交換自在に連結している。この他方の流路形成部材５は、吸入装置の使用環境の湿度および温度に応じて決定される流路長に対応する軸方向部位に液滴吐出窓を有するものを選択して一方の流路形成部材４ａに接続する。これにより、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。

図１２は制御装置のブロック図である。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。

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、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２１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。

本発明の実施例１による吸入装置の模式斜視図である。 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１に示す吸入装置における模式縦断面図である。 使用環境の湿度および温度と流路長との関係を示すテーブルである。 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。 一変形例による吸入装置における模式正面図である。 他の変形例による吸入装置におけるアクセスカバーが開いた状態斜視図である。 実施例２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。 実施例３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。 実施例４における吸入装置に用いられる流路長可変手段の模式断面図である。 本発明に係る吸入装置における制御装置を示すブロック図である。

符号の説明

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
２０ 液晶表示ユニット
２１ 湿度計
２２ 温度計
２３ 振動モータ

Claims (5)

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、
   前記吸入装置を使用する際の使用環境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流路長決定手段と、
   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。
2. 前記使用環境の計測値を表示する表示部を有すること、を特徴とする請求項１記載の吸入装置。
3. 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ための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、
   前記吸入装置を使用する際の使用環境の湿度および使用環境の温度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流路長決定手段と、
   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。
4. 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ための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、
   前記吸入装置を使用する際の使用環境の湿度、使用環境の温度および前記気流の流速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流路長決定手段と、
   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ことができ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。
5. 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ないし４いずれかに記載の吸入装置。

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