JP2009219778A - 薬剤吐出装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 毎回の吐出初期において薬剤タンクの内圧を確実に負圧にし、適正な吐出を実現することが可能な薬剤吐出装置及びその制御方法を提供することである。
【解決手段】 薬剤が吐出される吐出口１ａと、薬剤を吐出口１ａから吐出するためのエネルギーを発生させる素子１ｂとからなる薬剤吐出部１に、薬剤を収容する薬剤収容部２が連結している。可動壁である栓５ｂは、薬剤収容部２の内部と外部との所定圧力差によって、前記薬剤収容部の容積が増加又は減少するように変位する。ヘッドキャップ２１を開くのに先立ち、前記所定圧力差に相当する値よりも大きい値の負圧方向への圧力変動を生じさせるように容積を増加させる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、利用者が携帯して使用することができるように構成され、薬剤を利用者に吸入させるための吸入装置などに利用できる薬剤吐出装置、及びその制御方法に関する。

マウスピースを介して吸入される空気が流れる気流路中に、インクジェット方式の吐出原理を利用して薬剤の微小液滴を吐出させて利用者に吸入させる吸入装置が開発されている（特許文献１、２参照）。このような吸入装置は、所定量の薬剤を均一化した粒径によって精密に噴霧することができるという利点を有している。

このような薬剤吐出装置の基本的な構成として、発熱素子などの吐出エネルギー発生素子が配された吐出ヘッドと、その吐出ヘッドに供給する薬剤を収容する薬剤タンクがある。

薬剤タンクの中に複数回吸入する分の薬剤を保存しておく場合には、１回使用された後の薬剤の濃度変化や変性を防止する必要がある。このため、インクジェットプリンタに用いるインクタンクで通常用いられているような大気連通の構成はとることができず、薬剤タンクには高いガスバリア性、密閉性が要求される。空気との接触が好ましくない薬剤の場合でも同様である。

その場合は、薬剤タンクを可撓性の容器とし、吐出に伴ってつぶれる構成にしても良い（特許文献１）。例えば、ポリエステルフィルムにアルミニウムを蒸着し、薬剤タンクとすることができる。また、薬剤タンク本体がガラス容器のような場合は、その一端をゴム栓で塞いで、吐出に伴って薬剤タンクの容積を減らせる構成にすればよい。
特開２００４−２９０５９３号公報 特開２００４−２８３２４５号公報

このような構成では、容器の内部と外部の圧力差が所定の値を超えると容器の容積が増減することになる。例えば、ガラス容器の場合で説明すると、タンク内の負圧によって栓にかかる力が、ガラス容器と栓の間の最大静止摩擦力を超えたときに、薬剤タンクの容積を減らす方向に栓の移動が始まることになる。逆にタンク内が正圧の場合は、容積を増やす方向に栓の移動が始まる。

ここで、薬剤の吐出を始める際には、薬剤タンク内の圧力が適正範囲にあることが好ましい。以下、具体的に説明する。薬剤タンク内の負圧が増大する、即ち、タンク外部の雰囲気圧力よりタンク内部の圧力が低くなるほど、吐出ヘッドからの吐出性能は低下する。ノズル径が３μｍのヘッドで吐出した場合、薬剤タンク内圧が、−５ｋＰａ付近までは吐出量は減少しない。しかし、それを超えると少しずつ減少し、−２０ｋＰａとなると吐出ヘッドから空気を引き込んでしまい、吐出不能となることがわかった。逆に、タンク内圧が正圧の状態では液漏れを起こすおそれがあり好ましくない。そのため、安定した吐出を実現するには、吐出初期から薬剤タンク内を確実に負圧にし、かつ、なるべくその負圧を所定の値以下に保つことが好ましいことが判明した。所定の値は、上記の例では−５ｋＰａである。

しかし、装置を使用していない間の環境変化により、吐出を始める際の薬剤タンク内の圧力が正圧となってしまうことがある。

本発明の目的は、毎回の吐出初期において薬剤タンクの内圧を確実に負圧にし、適正な吐出を実現することが可能な薬剤吐出装置及びその制御方法を提供することである。

上記課題に鑑み、本発明の薬剤吐出装置は、
吐出口と、薬剤を前記吐出口から吐出するためのエネルギーを発生させる素子とを有する薬剤吐出部と、
前記薬剤吐出部に連結され前記薬剤を収容する薬剤収容部と、を有し、前記薬剤を吐出する薬剤吐出装置であって、
前記薬剤収容部は、前記薬剤収容部の内部と外部との所定圧力差によって、前記薬剤収容部の容積が変化するように変位する可動壁を有し、
前記薬剤収容部の内部に、前記所定圧力差に相当する値よりも大きい値の負圧方向への圧力変動を生じさせる圧力制御手段を有することを特徴とする。

また、上記課題に鑑み、本発明の薬剤吐出装置の制御方法は、
吐出口と、薬剤を前記吐出口から吐出するためのエネルギーを発生させる素子とを有する薬剤吐出部と、
前記薬剤吐出部に連結され前記薬剤を収容する薬剤収容部と、を有し、
該薬剤収容部は、前記薬剤収容部の内部と外部との所定圧力差によって、前記薬剤収容部の容積が変化するように変位する可動壁とを有し、前記薬剤を吐出する薬剤吐出装置の制御方法であって、
前記薬剤収容部の内部に、前記所定圧力差に相当する値よりも大きい値の負圧方向への圧力変動を生じさせるように前記薬剤収容部の容積を増加させる工程、
前記吐出口を保護する保護部材を開く工程、
前記素子を駆動させ、前記薬剤を吐出する工程、を有することを特徴とする。

本発明の薬剤吐出装置によれば、吐出に先立ち所定の値だけ薬剤タンクの内圧を負圧方向へと変動させるため、確実に薬剤タンク内を負圧にすることができる。このため、吐出を開始しようとする際に、薬剤が吐出口からもれる心配がない。

以下、図面を参照しつつ本発明をより詳細に説明する。なお、同一の構成要素には原則として同一の参照番号を付して、説明を省略する。

（薬剤吐出装置）
図１は、本発明の薬剤吐出装置の一例で、利用者に薬剤を吸入させる吸入器１００の外観を示す斜視図である。ハウジングケース１７、アクセスカバー１８（図２）で本体外装を形成している。４０はアクセスカバーのロック解除ボタンである。ボタン４０を押す前は、アクセスカバー１８が開けられないようにロックがかかっている。アクセスカバー１８を開ける時には、解除ボタン４０を押すことでロックが外れる。ハウジングケース１７には、投与量、時刻、エラー表示等を行うための表示ユニット１５を設けている。また、利用者が設定を行うためのメニュー切替えボタン１１、設定ボタンのアップボタン１２，ダウンボタン１３、決定ボタン１４を設けている。

図２は、図１の吸入器においてアクセスカバー１８が開いた状態を図示したものである。アクセスカバー１８は吸入器の下方向にスライド可能となっている。アクセスカバー１８をスライドさせ、吸入器の本体内部に収容すると、装置本体に対して着脱可能となっている薬剤吐出部である吐出ヘッド部１と薬剤収容部である薬剤タンク２が見えてくる。吐出ヘッド部１は薬剤を気流路７へ向かって吐出する。利用者は吸入口（マウスピース）２０から息を吸い込むことで、気流路７内に吐出された薬剤を吸入することができる。本実施形態では、吸入口２０と気流路７が一体となっている。吸入口２０は、吸入時毎に使い捨てるか、または、吸入の後に洗浄して再使用する。吐出ヘッド部１と薬剤タンク２は、薬剤タンク２内の薬剤量が１回の吸入で投与すべき薬剤の量より少なくなると交換する。例えば、本体内に吐出量をカウントする機能があり、この吐出量カウント機能により残量を算出できるので交換時期を告知し、利用者に交換を促すか、または、交換が完了するまで吐出を行わないことも可能である。３１は、利用者が吸入器の内部機構に容易に触れないようにするための保護カバーである。

（吐出ヘッド部及び薬剤タンク）
図３（ａ）は、図１の薬剤吐出装置を気流路７に垂直な断面で切った断面図である。

吐出ヘッド部１は、図３（ｂ）に示したように、薬剤が吐出される複数の吐出口（ノズル）１ａと、薬剤を吐出口１ａから吐出するためのエネルギーを発生させる素子１ｂとからなる。吐出エネルギー発生素子１ｂは、連通管３を通って薬剤タンク２から供給される薬剤に吐出エネルギーを付与する。これにより、吐出口１ａから薬剤が吐出される。

ここで、薬剤吐出部（吐出ヘッド）１は、複数の吐出口１ａと、吐出口１ａに対して１対１、１対多、多対１の関係で設けられた任意の吐出エネルギー発生素子１ｂを有する。薬剤に熱エネルギーを付与する電気熱変換素子又は機械エネルギーを付与する電気機械変換素子を例示できる。すなわち、薬剤の吐出方法としては、電気熱変換素子を用いて薬剤に熱エネルギーを付与して吐出させる方法（サーマルジェット方式）、薬剤に機械エネルギーを付与する電気機械変換素子（例えば圧電素子）の振動圧を用いて薬剤を吐出する方法（ピエゾジェット方式）を例示できる。これらの方式は、インクジェット方式と呼ばれることもある。吐出方法については、薬剤の種類などに応じて選択可能である。

サーマルジェット方式を用いた場合、個々の吐出ヘッドについて、吐出口の口径、吐出に利用される熱パルスの熱量、電気熱変換素子としてのマイクロ・ヒーターなどのサイズ精度、再現性を高くすることが可能である。このため、狭い液滴径分布を達成することが可能である。また、ヘッドの製作コストが低く、ヘッドを頻繁に交換する必要がある小型の装置への適用性も高い。従って、薬剤吐出装置に携帯性や利便性が求められる場合には、特に、サーマルジェット式の吐出原理を採用することが好ましい。

吐出する薬剤４を収容する薬剤収容部としての薬剤タンク２は、吐出ヘッド部１と連結しており、吐出口１ａ以外では外気から遮断されている。また、薬剤を吐出しない保存時には、吐出ヘッド部１を保護する保護部材としてのヘッドキャップ２１が吐出口１ａを塞ぐので、薬剤タンク２内は外部と完全に遮蔽される。

ここで本明細書において、薬剤タンクの内圧が負圧であるとは、薬剤タンクの内部の圧力が外気の圧力よりも小さいことをいう。また、薬剤タンクの内圧が正圧であるとは、薬剤タンクの内部の圧力が外気の圧力よりも大きいことをいう。

薬剤タンク２は、両端が開放された容器本体５ａと、その両端を塞ぐ部材５ｂ，５ｃからなる。栓５ｃは、容器本体５ａに対して固定されており、吐出ヘッド部１と薬剤タンク２とを連通する連通管３を貫通させ、固定している。また、栓５ｂは、薬剤タンク２の内部と外部との所定圧力差によって、薬剤タンク２の容積が増減、即ち変化するように変位する可動壁として機能する。この所定圧力差は、本実施形態においては、可動壁である栓５ｂと容器本体５ａとの最大静止摩擦力に依存する。薬剤タンク２内が負圧であり、その負圧によって栓５ｂにかかる力が最大静止摩擦力を超えると、栓５ｂは薬剤タンク２の容積を減らすように容器の内側に向かって移動する。一方、薬剤タンク２内が正圧であり、その正圧によって栓５ｂにかかる力が同様に最大静止摩擦力を超えると、栓５ｂは薬剤タンク２内の容積を増やすように容器の外側に向かって移動する。容器本体５ａとしては剛性を有するガラス容器を例示できる。また、栓５ｂ，５ｃの素材としてはブチルゴムや、イソプレンゴムを例示できる。

図３（ａ）は、アクセスカバー１８が閉じている状態を示している。図２に示したようにアクセスカバー１８を開く場合、図３（ａ）においては、アクセスカバー１８が吸入器１００の本体内部に収容されることが読み取れる。ここで、図３（ａ）には図示されていないが、容器本体５ａにおける栓５ｂ側の端部は、栓５ｂの外径よりも小さい径の開口部となるようにストッパーが設けられていてもよい。このようにすれば、栓５ｂが誤って容器本体５ａから抜け落ちてしまうことがないのでより安全性が高まる。

本発明に用いられる薬剤とは、薬理的、生理的な作用を示す医薬用化合物の薬液のみならず、医薬用化合物に加えて更に、嬌味嬌臭目的の成分、染料、顔料なども含まれる概念である。また、任意の添加剤を含んでよい。

（吐出前のタンク内圧制御）
次に、本発明の特徴である吐出前の薬剤タンク２内の圧力制御方法の一例について、薬剤タンク２などを模式的に示した図４を参照しながら説明する。

図４（ａ）；吐出をしていない保存状態を示している。ここで、栓５ｂは薬剤タンク２内の圧力と外気との圧力差が±５ｋＰａを超えると薬剤タンクの容積が増加又は減少するように容器本体５ａに対してスライド移動するものとして説明する。この閾値は、容器本体５ａの材質とサイズ及び栓５ｂの材質及びサイズによって一義的に決定される。この場合、保存中に外気環境が変化することによって、薬剤タンク２内の内圧は、最大で外気＋５ｋＰａの正圧となり、最小で外気−５ｋＰａの負圧となることになる。しかし、この状態で吐出口を保護する保護部材であるヘッドキャップ２１を開けて吐出を開始してしまうと、薬剤タンク２内が正圧となっているおそれがあるため、好ましくない。正圧となっていると、適正な吐出ができないばかりか、場合によってはヘッドキャップを開けたときに薬剤が吐出口から漏れてしまう恐れもあるためである。

図４（ｂ）；そこで、ヘッドキャップ２１を開ける前に、確実に薬剤タンク２内を負圧にするように圧力制御を行う。ここでは、容器内圧が−６ｋＰａ分負圧方向に変動するように栓５ｂを薬剤タンクの容積が増加するように移動させる。これにより、最大で＋５ｋＰａの正圧状態であったとしても確実に容器内を負圧にすることができる。一方で、最小の−５ｋＰａの負圧状態であった場合でも、栓５ｂを移動させた直後は一時的に−１１ｋＰａの負圧状態となるが、この場合栓５ｂの移動閾値を超えているため栓５ｂは容器内部へと移動する。そして、容器内圧が−５ｋＰａ程度の負圧状態となったときに栓５ｂの移動が停止する。つまり、保存時の容器内圧の値に関わらず、上記の操作により確実に吐出前の容器内圧を−１〜−５ｋＰａの範囲内に設定することができる。

つまり、可動壁である栓５ｂの移動が始まる所定圧力差（移動閾値）に相当する値よりも大きい値の負圧方向への圧力変動を生じさせることが重要である。これにより、確実に吐出前の容器内圧を負圧常態にすることができ、かつ、過剰な負圧状態となることもない。

なお、栓５ｂの移動量と容器内の圧力変化はそのときの容器体積により一義的に決まるため、使用前の容器容積に基づいて、移動量を決定するためのテーブルを制御部に備えることができる。

図４（ｃ）；ヘッドキャップ２１を開け、吐出開始の準備を行う。ここで薬剤タンク２内部は確実に負圧になっており、吐出口から薬剤が漏れ出る心配はない。

図４（ｄ）；吐出エネルギー発生素子１ｂを駆動させ、薬剤４を吐出させる。前記の吸入装置においては、吐出された薬剤を利用者が吸入することで投与することができる。吐出中は薬剤タンク２内に収容されている薬剤が減少することで、容器内圧は負圧方向へと変動するため、所定の内圧を維持できるように、栓５ｂを駆動軸８と接続せず、離しておく。これにより、薬剤タンク２内の負圧が−５ｋＰａを超えると薬剤タンクの容積が減少するように栓５ｂが容器本体５ａに対してスライド移動を可能な状態にしておく。その結果、瞬間的に容器内圧が−１〜−５ｋＰａの範囲内を外れることはあっても所定時間後に−１〜−５ｋＰａの範囲内におさまる。

図４（ｅ）；所定の投与量を吐出した後、ヘッドキャップ２１を閉じて吐出口を保護する保存モードに入る。

（圧力制御手段）
ここで、本実施形態における上記の圧力制御を実現する圧力制御手段について図３（ａ）及び（ｃ）を用いて説明する。図３（ｃ）は、図３（ａ）における栓検知吸着部９を拡大してその構成を示したものである。本発明における圧力制御手段は、吐出前に栓５ｂを移動させる機構である。

吐出をしていない保存状態（図４（ａ））では、駆動軸８の先端に取り付けられた栓検知吸着部９の電磁石９ｄは、オフ状態である。栓５ｂと栓検知吸着部９は、ギヤ付きモータ１０を回転制御することで、５ｍｍの距離に離れて置かれている。ギヤ付きモータ１０の制御は、制御部２４（図５）によって行なわれ、駆動軸８の現在位置が変わる度に制御部２４がＥＥＰＲＯＭに記憶し、制御上位置を確認する必要が生じたら、その情報を読み出し、ギヤ付きモータ１０を制御する。このように電磁石９ｄをオフ状態にしているため、栓５ｂ内の鉄片６と栓検知吸着部９が引っ張りあうことがない。従って、栓５ｂは薬剤タンク２内の圧力と外気との圧力差が±５ｋＰａを超えると薬剤タンクの容積が増加又は減少するように容器本体５ａに対してスライド移動する。

次に、図４（ｂ）に示した圧力制御工程を実現する具体的な構成を示す。駆動軸８は、ガイドギア３１とギヤ付きモータ１０の回転軸に付いているギアの２つによって支えられている。薬剤タンク２内の圧力制御を行うにあたり、制御部２４はギヤ付きモータ１０を駆動し、駆動軸８をＡ方向（図３）に動かす。栓検知吸着部９が栓５ｂと接触する最先端部分には検知レバー９ａがあり、検知レバー９ａの内部には電気的接続部９ｂが設けられている。栓５ｂと接触すると、検知部９とレバー９ａ間に設けられたバネ９ｅを縮めて、電気的接続部９ｂが検知部９側の電気的接続部９ｃと接触する。この電気的導通を制御部２４が検知することにより、検知部９が栓５ｂと接触したことを検知する。

その後、制御部２４は、電磁石９ｄをオンし、電磁石９ｄと鉄片６の吸引力で、栓５ｂと駆動軸８（栓検知吸着部９）を固定、結合する。この状態で、制御部２４は、ギヤ付きモータ１０を駆動し、栓５ｂをＢ方向（図３）に所定量移動させる。その後、直ちに電磁石９ｄをオフし、ギヤ付きモータ１０で駆動軸８をＢ方向に移動させ、栓検知吸着部９と栓５ｂを離す。これにより、駆動軸８は栓５ｂから解除され、栓５ｂはフリーになり、この時薬剤タンク２の内圧が−５ｋＰａより小さい場合、栓５ｂはＡ方向に移動する。これによって、吐出前の容器内圧を−１〜−５ｋＰａの範囲内に設定することができる。

図４（ｃ）に示したキャップ開放工程及び図４（ｅ）の保存モードに入る工程では、制御部２４は、モータ２２を回転制御し、ヘッドキャップ２１の開閉を行う。

図５に、図１〜図３に示した薬剤吐出装置の電気的構成図を示す。１は、吐出ヘッドである。１０は、図３（ａ）に示した駆動軸８をＡ方向又はＢ方向に移動させ得るギヤ付きモータである。１１〜１４は、図１に示した各種操作スイッチである。１５は、図１に示した本装置を操作するための情報を表示する液晶表示部である。２２は、吐出ヘッド１の吐出口面を密封キャップするヘッドキャップ２１の開閉を制御するモータである。２３は、本装置の電気回路に供給する電源をオン／オフ制御するスイッチである。２４は、本装置の電気回路を制御する制御部である。制御部２４は、駆動軸８の位置を現在どの位置に制御しているか、その最も新しい情報を記憶する不揮発性メモリー（ＥＥＰＲＯＭ）などを有する。５１は、気流路７内に配置されており、利用者が、吸入を開始した時に気流路内に発生する負圧を検知できる圧力センサーである。５２は、駆動軸８が栓５ｂから最も遠ざかった時に検出できるホームポジション検知用のセンサーである。このセンサーで検出した位置を元に駆動軸８を制御する。

（吸入装置の使用例）
吸入装置の使用例を図６に示したフローチャートに沿って説明する。

利用者が電源スイッチ２３を押すと、制御部２４がそれを検知し、吸入装置全体の電源をオンにする（Ｓ６０１）。その後制御部２４では吸入装置の初期設定を行う（Ｓ６０２）。初期設定として、制御部２４は、圧力センサー５１の値を読み取り、この値をこれ以降吸入を検知する際に、まったく吸入されていない値として記憶する。吐出ヘッド部１及び薬剤タンク２は、吸入装置に着脱可能であるため、これらが装着されているかを判断し（Ｓ６０３）、装着されていない場合には「薬剤吐出カートリッジを装着してください」などの表示を２秒間表示部１５に表示する（Ｓ６０４）。

装着されていると判断された場合、後述するように、ヘッドキャップ２１を開放する準備を行うルーチン処理を制御部２４が実行する。まず、検知レバー９ａが栓５ｂと接触しているかどうかを、制御部２４が電気的に判断する（Ｓ６０５）。接触していない場合、接触が検知されるまで駆動軸８がＡ方向に移動するようにギヤ付きモータ１０を駆動する（Ｓ６０６）。前記接触が検知された状態で、制御部２４は、電磁石９ｄをオンにする（Ｓ６０７）。制御部２４により電磁石９ｄをオンにすることで、栓５ｂと駆動軸８を、鉄片６と電磁石９ｄとの引力で一体化させる。その後、駆動軸８がＢ方向に０．６ｍｍ移動するようにギヤ付きモータ１０を駆動する（Ｓ６０８）。ここで、容器５ａの材質は、ガラスであり、内径６．５ｍｍ、長さは４５ｍｍである。栓５ｂの材質はブチルゴムで、外径は６．６５ｍｍである。このような条件で実験した場合、移動閾値は約±５ｋＰａとなった。また、薬剤タンクの初期容積は、１ｍｌであり、栓５ｂを０．６ｍｍ移動することで、−６ｋＰａの圧力変動が生ずることが求められたため、上記の値だけ移動させた。

その後、電磁石９ｄをオフし、駆動軸８をＢ方向に５ｍｍ移動させることで駆動軸８を栓５ｂから引き離す（Ｓ６０９）。次に、制御部２４はモータ２２を駆動し、ヘッドキャップ２１を開く（Ｓ６１０）。これにより吐出準備が完了するので、表示部１５に「吐出準備完了」などの表示を行う（Ｓ６１１）。このように本発明の圧力制御方法は、吸入を開始する前に、ヘッドキャップ２１の開放タイミングに応じて圧力変動を生じさせることが好ましい。例えば、これまでに説明したように利用者が吸入装置の電源をオンにしたら、吸入をするものと判断して一連の圧力制御を行っても良い。また、電源が入っただけでは利用者が吸入を欲していると限らないことから、別途装置が吸入モードに入るルーチン処理を有しても良い。このように、ヘッドキャップ２１を開放する必要が生じた場合に、その開放タイミングに応じた圧力制御を行うことが好ましい。

次に、利用者の吸入が検知されたら（Ｓ６１２）、吐出エネルギー発生素子１ｂを所定の条件で駆動して薬剤を吐出する（Ｓ６１３）。なお、吸入検知は、例えば気流路７中に圧力センサー５１を設けておけば、利用者の吸入により気流路７に生じる圧力変化を検出することにより実現できる。

吐出終了後、制御部２４はモータ２２を制御し、ヘッドキャップ２１を閉じる（Ｓ６１４）。最後に電源をオフにして保存状態に移行する（Ｓ６１５）。

このようにすることで、吐出前に容器内圧を確実に一定範囲内の負圧状態にすることができるため、吐出初期から安定した吐出が実現できる。

（圧力制御手段の第２実施形態）
次に、容器の内圧を制御する手段の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態では可動壁としての栓５ｂがスライド可動であることから、栓５ｂを容器の外の方向に引っ張ることにより容器内圧を下げた。本実施形態では、連通管３を固定している栓５ｃにより容器内の容積を増加させ、内圧を下げる。

例えば、栓５ｃも容器に対してスライド可能に設計し、ヘッドキャップを開けるのに先立ち、容器本体５ａを後退させる（図３でいうＢ方向への移動）。吐出ヘッドとの連通が解除されることは好ましくないので、連通管３と栓５ｃの位置関係は固定されることが好ましいが、容器本体５ａを動かすことで栓５ｃを相対的に容器５ａに対してスライドさせ、容器の容積を増加させることができる。容器５ａを移動させる手段としては、容器５ａを固定支持する治具を設け、ラックとオピニオン機構やジャッキ機構で治具自体を移動させることなどが挙げられる。

（圧力制御手段の第３実施形態）
次に、容器の内圧を制御する手段の第３の実施形態を図７で説明する。

図７（ａ）；吐出をしていない保存状態を示している。ここで、栓５ｂは薬剤タンク２内の圧力と外気との圧力差が±３ｋＰａを超えると薬剤タンクの容積が増加又は減少するように容器本体５ａに対してスライド移動するものとして説明する。この閾値は、容器本体５ａの材質とサイズ及び栓５ｂの材質及びサイズによって一義的に決定される。この場合、保存中に外気環境が変化することによって、薬剤タンク２内の内圧は、最大で外気＋３ｋＰａの正圧となり、最小で外気−３ｋＰａの負圧となることになる。しかし、この状態で吐出口を保護する部材であるヘッドキャップ２１を開けて吐出を開始してしまうと、薬剤タンク２内が正圧となっているおそれがあるため、好ましくない。正圧となっていると、適正な吐出ができないばかりか、場合によってはヘッドキャップを開けたときに薬剤が吐出口から漏れてしまう恐れもあるためである。

図７（ｂ）；そこで、ヘッドキャップを開ける前に、確実に薬剤タンク２内を負圧にするように圧力制御を行う。ここでは、容器内圧が−４ｋＰａ分負圧方向に変動するように栓５ｃを薬剤タンクの容積が増加するように湾曲させる。これにより、最大で＋３ｋＰａの正圧状態であったとしても確実に容器内を負圧にすることができる。一方で、最小の−３ｋＰａの負圧状態であった場合でも、栓５ｃを同じく容器本体５ａの容積が増加するように湾曲させた直後は、一時的に−７ｋＰａの負圧状態となるが、この場合栓５ｂの移動閾値を超えているため栓５ｂは容器内部へと移動する。そして、容器内圧が−３ｋＰａ程度の負圧状態となったときに栓５ｂの移動が停止する。つまり、保存時の容器内圧の値に関わらず、上記の操作により確実に吐出前の容器内圧を−１〜−３ｋＰａの範囲内に設定することができる。

つまり、可動壁である栓５ｂの移動が始まる所定圧力差（移動閾値）に相当する値よりも大きい値の負圧方向への圧力変動を生じさせることが重要である。これにより、確実に吐出前の容器内圧を負圧常態にすることができ、かつ、過剰な負圧状態となることもない。

なお、栓５ｃの湾曲量と容器内の圧力変化はそのときの容器体積により一義的に決まるため、使用前の容器容積に基づいて、湾曲量を決定するためのテーブルを制御部に備えることができる。

本発明の薬剤吐出装置は、薬剤吸入用の他に種々の用途に用いられ得る。例えば、芳香剤などの噴霧状吐出装置、ニコチンなどの嗜好品の吸入装置、などにも使用することができる。この様に、本発明の薬剤吐出装置は、確実で衛生的な吐出を必要とする種々の用途に適用可能である。

本発明の薬剤吐出装置の一例で、利用者に薬剤を吸入させる吸入器１００の外観を示す斜視図である。 図１の吸入器においてアクセスカバー１８が開いた状態を図示したものである。 （ａ）図１の薬剤吐出装置を気流路７に垂直な断面で切った断面図である。（ｂ）（ａ）において吐出ヘッド部１を拡大して示した図である。（ｃ）（ａ）において検知部９を拡大して示した図である。 本発明の特徴である吐出前の薬剤タンク２内の圧力制御方法の一例を説明する概略図である。 図１〜図３に示した薬剤吐出装置の電気的構成図である。 吸入装置の使用例を示したフローチャートである。 本発明の圧力制御手段の第３の実施形態を示した概略図である。

符号の説明

１ 薬剤吐出部（吐出ヘッド部）
１ａ 吐出口
１ｂ 吐出エネルギー発生素子
２ 薬剤収容部（薬剤タンク）
４ 薬剤
５ａ 容器本体
５ｂ 栓（可動壁）
５ｃ 栓
６ 鉄片
７ 気流路
８ 駆動軸
９ 栓検知吸着部
１０ ギヤ付きモータ
２１ 保護部材（ヘッドキャップ）
２２ モータ
３１ ガイドギア

Claims (5)

1. 吐出口と、薬剤を前記吐出口から吐出するためのエネルギーを発生させる素子とを有する薬剤吐出部と、
   前記薬剤吐出部に連結され前記薬剤を収容する薬剤収容部と、を有し、前記薬剤を吐出する薬剤吐出装置であって、
   前記薬剤収容部は、前記薬剤収容部の内部と外部との所定圧力差によって、前記薬剤収容部の容積が変化するように変位する可動壁を有し、
   前記薬剤収容部の内部に、前記所定圧力差に相当する値よりも大きい値の負圧方向への圧力変動を生じさせる圧力制御手段を有することを特徴とする薬剤吐出装置。
2. 前記素子は、前記薬剤に熱エネルギーを付与する電気熱変換素子または前記薬剤に機械エネルギーを付与する電気機械変換素子であることを特徴とする請求項１に記載の薬剤吐出装置。
3. 更に前記吐出口を保護する保護部材を有し、前記保護部材による前記吐出口の開放タイミングに応じて前記圧力変動を生じさせる請求項１又は２に記載の薬剤吐出装置。
4. 前記圧力制御手段を前記可動壁から解除する手段を更に有する請求項１乃至３のいずれかに記載の薬剤吐出装置。
5. 吐出口と、薬剤を前記吐出口から吐出するためのエネルギーを発生させる素子とを有する薬剤吐出部と、
   前記薬剤吐出部に連結され前記薬剤を収容する薬剤収容部と、を有し、
   該薬剤収容部は、前記薬剤収容部の内部と外部との所定圧力差によって、前記薬剤収容部の容積が変化するように変位する可動壁とを有し、前記薬剤を吐出する薬剤吐出装置の制御方法であって、
   前記薬剤収容部の内部に、前記所定圧力差に相当する値よりも大きい値の負圧方向への圧力変動を生じさせるように前記薬剤収容部の容積を増加させる工程、
   前記吐出口を保護する保護部材を開く工程、
   前記素子を駆動させ、前記薬剤を吐出する工程、を有することを特徴とする薬剤吐出装置の制御方法。

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