JP5196673B2 - エアロゾル吸引器 - Google Patents

Description

本発明は、ユーザに対して、医薬や嗜好品等をエアロゾルの形態で供給するためのエアロゾル吸引器に関する。

この種のエアロゾル吸引器は例えば、特表2000-510763号公報に開示されている。この公報の吸引器は、エアロゾルの原料となる溶液（液状物質）を供給する供給ポンプを備え、この供給ポンプは管に接続されている。管は開口した先端を有し、管の内部は供給ポンプから供給された溶液で満たされている。更に、管の先端にはマウスピースが隣接して配置されているとともに管の先端部を囲むようにして電気ヒータが配置されている。この電気ヒータは、管の先端部内に位置する溶液を加熱して蒸発させ、溶液の蒸気は管の先端から自己噴出する。このような溶液の蒸気は、ユーザによりマウスピースを通じて吸引される空気に触れることで、凝縮してエアロゾルを形成し、これにより、ユーザは吸入空気とともにエアロゾルを吸引することができる。

上述した公報の吸引器の使用状態では、管はマウスピースを通じて外気に開放され、しかも、管の先端部は電気ヒータからの熱に常時晒されている。このため、溶液に揮発成分が含まれている場合、管内の溶液中の揮発成分は電気ヒータからの熱により溶液から揮散する一方、熱劣化し、溶液、即ち、エアロゾルの品質を安定して維持することができない。

本発明の目的は、安定した品質のエアロゾルの吸引を可能にするエアロゾル吸引器を提供することにある。

このような目的は本発明のエアロゾル吸引器によって達成され、このエアロゾル吸引器は、外気導入口からマウスピースに延び、内部にてエアロゾル発生流路を形成する管と、エアロゾルの原料である溶液を蓄えた液室を有し、この液室からエアロゾル発生流路に規定された供給位置に所定量の溶液を供給可能な液供給装置と、エアロゾル発生流路に供給位置の下流に位置して配置された加熱装置であって、マウスピースを通じてエアロゾル発生流路内の空気が吸引されて、エアロゾル発生流路内に吸引空気の流れが発生されたとき、この吸引空気の流れとともに供給位置からマウスピースに向けて移送された溶液を加熱により蒸発させ、溶液のエアロゾルを発生させる、加熱装置と、この加熱装置の上流に配置され、加熱装置から供給位置への熱の伝達を低減する熱伝達低減装置とを備え、この熱伝達低減装置は、供給位置を有する管の上流部位を外側から覆い且つこの上流部位の熱を放熱させる放熱カバーを含んでいる（請求項１）。

具体的には、放熱カバーは中空の円筒形状をなし、エアロゾル発生流路の上流に向けて開口した開口端と、管を貫通させた閉塞端とを有し（請求項２）、そして、加熱装置は、管の一部を形成する管状のセラミックヒータを含んでいる（請求項３）。

上述したエアロゾル吸引器によれば、吸引動作時、原料の溶液が供給位置からマウスピースに向けて移送される過程にて、加熱装置は原料の溶液を加熱して蒸発させ、エアロゾルを発生させる。

エアロゾル吸引器の使用を可能にするため、加熱装置が常時作動されていても、加熱装置から供給位置に伝達される熱は熱伝達低減装置、即ち、放熱カバーを通じて放熱され、供給位置の周囲温度は溶液が揮散しない温度以下に維持される。

熱伝達低減装置は、放熱カバーと共に冷却装置を含むことができる（請求項４）。
一方、液供給装置は、液室とエアロゾル発生流路とを接続し、供給位置にてエアロゾル発生流路内に開口した液管路と、この液管路を開閉する弁とを更に含むことができる（請求項５）。この場合、弁は、エアロゾル発生流路内の空気がマウスピースを通じて吸引されたときにのみ開かれる（請求項６）。

このような弁は、供給位置と液供給装置との間にて、液供給装置の液室を外部に対して密封することができ、液室の溶液を周囲の環境から保護する。

具体的には、弁は、液管路の一部をなし、内部が弁通路として形成された弾性変形可能なチューブと、このチューブの近傍に設けられ、チューブを弾性変形させて押し潰し、弁通路を閉じる閉位置と、チューブから離間して弁通路を開く開位置との間を移動可能な可動部材とを含む（請求項７）。

この場合、弁は、可動部材と協働してチューブを挟持可能な固定部材と、可動部材を閉位置に向けて付勢する弁ばねと、この弁ばねの付勢力に抗して可動部材を開位置に移動させるアクチュエータとを更に含むことができる（請求項８）。

具体的には、アクチュエータは、可動部材に取付けられた磁石と、磁石を吸着可能なソレノイドとを有するか（請求項９）、又は、形状記憶合金から形成された制御ばねである（請求項１０）。

エアロゾル吸引器の熱伝達低減装置は、加熱装置から供給位置に供給された溶液への熱の伝達を低減することで熱から溶液を保護し、溶液の揮散や変質を阻止する。それ故、液供給装置により供給位置に供給された溶液はその全量がエアロゾルとなって、ユーザに吸引される一方、エアロゾルの発生量に関し、その定量性や品質が保証される。

第１実施例のエアロゾル吸引器を示す概略図、 第２実施例のエアロゾル吸引器を示す概略図、 図２中の開閉弁をその閉位置にて具体的に示す図、 図３の開閉弁をその開位置にて示す図、 変形例の開閉弁をその閉位置にて示す図、 図５の開閉弁をその開位置にて示す図である。

図１を参照すると、第１実施例のエアロゾル吸引器は、アウタケーシング（図示しない）を備えている。このアウタケーシングはその先端に外気導入口２を有する一方、その後端にマウスピース４を有し、このマウスピース４はアウタケーシングから突出している。また、アウタケーシングはその内部にエアロゾル発生流路６を規定し、このエアロゾル発生流路６は、外気導入口２からマウスピース４まで延びている。具体的には、この実施例の場合、エアロゾル発生流路６の一部は空気導入管８及び管状のセラミックヒータ１２により形成されている。

空気導入管８はステンレス鋼から形成され、段付き形状をなしている。即ち、空気導入管８は外気導入口２側に位置した大径部と、マウスピース４側に位置した小径部とを有する。空気導入管８の小径端、即ち、下流端はセラミックヒータ１２にリング形状のカップリング１０を介して接続されている。より詳しくは、空気導入管８の下流端はセラミックヒータ１２の上流端に差し込まれ、これら下流端及び上流端はジョイント部を形成している。カップリング１０はジョイント部を外側から囲み、空気導入管８及びセラミックヒータ１２を気密に接続する。

空気導入管８からは液管路１６が延びており、この液管路１６の一端は空気導入管８の大径端部、即ち、上流端部に供給位置Ａにて接続されている。液管路１６の他端は可搬型の液供給装置１８に接続されており、この液供給装置１８はその内部に溶液を蓄えた液室（図示しない）を有し、この液室から液管路１６を通じ、供給位置Ａに向けて溶液を一定量ずつ供給可能である。それ故、吸入器の使用に先立ち、液供給装置１８は予め作動され、液管路１６内は供給位置Ａに至るまで溶液で満たしている。具体的には、液供給装置１８は前述の液室としてのポンプ室を有するシリンジポンプと、このシリンジポンプを駆動する駆動源とを含んでいる。

更に、空気導入管８の外側には、アルミニウム製の放熱カバー２０が配置されており、この放熱カバー２０は、供給位置Ａを有する空気導入管８の上流端部を覆っている。具体的には、放熱カバー２０は中空の円筒形状をなし、空気導入管８の上流端部が貫通する閉塞端と、外気導入口２に向けて開口した開口端とを有する。放熱カバー２０は、空気導入管８の上流端部の外径よりも大きな内径と、その外表面の全域を覆う被覆層（図示しない）とを有し、この被覆層は黒色アルマイトにより形成されている。

更にまた、吸引器は、セラミックヒータ１２のための電源スイッチ（図示しない）及び液供給装置１６のための手動操作型の液供給スイッチ（図示しない）をそれぞれ備えている。

電源スイッチがユーザによりオン操作された後、セラミックヒータ１２の温度は作動温度まで上昇され、そして、この作動温度に保持されている。この状態で、液供給スイッチがユーザによりオン操作されたとき、液供給装置１８は作動し、液管路１６を通じて供給位置Ａからエアロゾル発生流路６内に一定量の溶液を送り出す。一方、ユーザは液供給スイッチのオン操作と同時に、マウスピース４を通じてエアロゾル発生流路８内の空気を吸引し、エアロゾル発生流路８内に外気導入口２からマウスピース４に向かう空気の流れ、即ち、吸引空気流を発生させる。このような吸引空気流は、供給位置Ａから送出されたた溶液をセラミックヒータ１２に向けて移送する。このようにしてセラミックヒータ１２内に溶液が達したとき、溶液はセラミックヒータ１２により直ちに加熱されて蒸発し、そして、吸引空気流中にて凝縮することでアロゾルとなり、このエアロゾルは吸引空気とともにユーザに吸引される。

供給位置Ａからエアロゾル発生流路６内に送出された溶液がセラミックヒータ１２からの熱を受けるとしても、溶液の温度上昇は放熱カバー２０の働きにより抑制される。それ故、エアロゾル発生流路６内に送出された溶液が供給位置Ａの近傍にて直ちに揮散することはなく、ユーザの吸引動作により供給位置Ａからセラミックヒータ１２まで移送されて初めて、その全量がエアロゾルとなってユーザに吸引される。

放熱カバー２０が備えられていなければ、供給位置Ａから送出された溶液はセラミックヒータ１２からの熱を受け、その一部が揮散し、外気導入口２から外部に逃げてしまう。この場合、ユーザの吸引動作時、液供給装置１８がエアロゾル発生流路６内に一定量の溶液を送出しても、ユーザが吸引するエアロゾルの量は安定しない。

セラミックヒータ１２の温度が３００℃まで上昇され、この状態が１０分間保持されたとき、供給位置Ａでの温度を測定する実験を行った。ここで実験結果から、放熱カバー２０は、供給位置Ａでの温度の上昇を約６０℃に抑制し、これに対し、放熱カバー２０が備えられていない場合、供給位置Ａでの温度は約１６０℃にも上昇することが見出された。

なお、実験に使用した空気導入管８、セラミックヒータ１２及び放熱カバー２０のサイズは以下の通りであった。
空気導入管８:
内径＝１．６ｍｍ、小径部の外径＝１．９ｍｍ、長さ＝１５ｍｍ、厚さ＝１ｍｍ
セラミックヒータ１２：
内径＝２．０ｍｍ、外径＝４ｍｍ、長さ＝３０ｍｍ、抵抗値＝０．４Ω
放熱カバー２０：
表面積＝１１６０ｍｍ^２、体積＝４１２ｍｍ^３

空気導入管８は、前述した放熱カバー２０に代えて、又は、放熱カバー２０とともに、ヒートパイプ又は熱容量が大きなヒートシンクを備えることができる。この場合、ヒートパイプ又はヒートシンクは空気導入管８に対し、供給位置Ａの近傍に接続されているのが望ましい。また、図１中に２点鎖線で示されるように、空気導入管８の冷却にはペルチェ素子や空冷又は水冷等の冷却装置２１の使用もまた可能である。

図２は、第２実施例のエアロゾル吸引器を示す。
第２実施例の吸引器を説明するにあたり、第１実施例における吸引器の構成要素と同一の機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、これらの説明を省略する。

第２実施例の吸引器は開閉弁２２を備えており、この開閉弁２２は液管路１６に配置されている。更に、吸引器は、ユーザによる吸引動作を感知する圧力式の吸引感知センサ（図示しない）もまた備えている。ユーザによる吸引動作が吸引感知センサにより検出されたとき、開閉弁２２は開かれる。これに対し、吸引感知センサがユーザの吸引動作を検出していないとき、開閉弁２２は閉じた状態に維持される。

また、前述した液供給装置１８もまた吸引感知センサからの検出信号に基づいて作動する。この場合、液供給装置１８は、ユーザの吸引作動に連動して、即ち、吸引感知センサから検出信号が出力されたとき、供給位置Ａから一定量の溶液をエアロゾル発生流路６内に送出す。このようなタイミングにて、溶液の送出しが実施されたとき、溶液は供給位置Ａからセラミックヒータ１２に向けて直ちに移送されて、エアロゾルとなる。

上述の説明から明らかなように、ユーザが吸引動作を行わないとき、開閉弁２２は閉じている。それ故、液供給装置１８におけるポンプ室内の液が外気導入口２やマウスピース４を通じて外気に晒される虞はなく、ポンプ室は密閉状態に保持される。それ故、ポンプ室内の溶液が香料等の揮発成分を含み、且つ、セラミックヒータ１２からの熱がポンプ室内の容液に伝達され、溶液から揮発成分が揮散されても、揮発成分が外気に放出されることはない。この結果、ポンプ室内の溶液の変質は効果的に防止される。

また、図１中、開閉弁２２は２点鎖線で示されている。これは、開閉弁２２が放熱カバー２０や冷却装置２１と併用可能であることを示す。

開閉弁２２には種々の市販の弁を使用することができるが、例えば、液管路１６が弾性変形可能なゴムチューブから形成されている場合、このゴムチューブの一部を弁通路として利用する開閉弁の使用も可能である。このような開閉弁は、ゴムチューブを弾性変形させながら押し潰すことにより弁通路を閉じる一方、ゴムチューブの押し潰しを解除し、ゴムチューブの復元力により元の状態に戻すことで弁通路を開く。

この種の開閉弁の一例は例えば図３及び図４に示されている。
図３の開閉弁２４は、固定板２６と、この固定板２６から離間した可動板２８とを備えており、固定板２６は前述したアウタケーシングの内壁であってもよい。固定板２６と可動板２８との間には一対の弁ばね３０が配置されており、これら弁ばね３０は引っ張りコイルばねである。各弁ばね３０は固定板２６及び可動板２８の双方に接続され、固定板２６に向けて可動板２８を付勢、即ち、引き付けている。

液管路１６としてのゴムチューブ３２は耐熱性を有し、弁ばね３０間を通過して延びている。この実施例の場合、ゴムチューブ３２は固定板２６に固定されている。図３でみて、可動板２８の下面にはプッシャ３４が取付けられており、このプッシャ３４は上述した可動板２８の引き付けにより、ゴムチューブ３２をその弾性変形させて押し潰している。即ち、このとき、開閉弁２４はゴムチューブ３２、即ち、その弁通路を閉じた状態にある。

一方、可動板２８の上面には磁石３６が取付けられており、そして、可動板２８の上方にはソレノイド３８が配置されている。図３に示された状態から、ソレノイド３８が励磁されたとき、ソレノイド３８は磁石３６を上方に向けて引き付ける。それ故、磁石３６は可動板２８及びプッシャ３４とともに、弁ばね３０の付勢力に抗して上昇され、図４に示されるようにプッシャ３４はゴムチューブ３２から離れ、ゴムチューブ３２の押し潰しを解除する。この結果、ゴムチューブ３２は自身の復元力により、元の状態に復帰し、これにより、弁通路、即ち、開閉弁２４が開かれる。

上述した開閉弁２４は、ユーザの吸引動作又は前述した電源スイッチのオン操作に連動して開かれてもよい。

図５及び図６は変形例の開閉弁４０を示す。
開閉弁４０は固定壁４２を備え、この固定壁４２にゴムチューブ３２が固定されている。なお、固定壁４２は前述した固定板２６と同様に、アウタケーシングの内壁であってもよい。

ゴムチューブ３２の近傍にはプッシュロッド４４が配置されている。このプッシュロッド４４は固定壁４２に対して垂直に延び、ロッドホルダ４６に支持されている。より詳しくは、ロッドホルダ４６は一対の支持壁４８ａ，４８ｂを有し、これら支持壁４８はプッシュロッド４４の軸線方向に互いに離間している。プッシュロッド４４は支持壁４８ａ，４８ｂをそれぞれ摺動自在に貫通し、これら支持壁４８に支持されている。

更に、プッシュロッド４４はその外周にフランジ５０を有し、このフランジ５０は一対の支持壁４８ａ，４８ｂ間に位置付けられている。支持壁４８ａとフランジ５０との間にはステンレス製の圧縮コイルばね、即ち、弁ばね５２がプッシュロッド４４を囲むようにして配置されており、この弁ばね５２は前述した弁ばね３０と同様な機能を発揮する。

従って、弁ばね５２はフランジ５０を介してプッシュロッド４４をゴムチューブ３２に向けて付勢、即ち、押出している。それ故、図５に示されるように、プッシュロッド４４はゴムチューブ３２を弾性変形させて押し潰し、これにより、開閉弁４０は閉じられた状態にある。

一方、フランジ５０と支持壁４８ｂとの間には圧縮コイルばね、即ち、制御ばね５４が配置されており、この制御ばね５４は形状記憶合金から形成されている。制御ばね５４のばね定数は周囲又は自身の温度に依存して変化する。より詳しくは、周囲の温度又は自身の温度が低い低温環境にある場合、制御ばね５４のばね定数は弁ばね５２のばね定数よりも小さいが、周囲温度又は自身の温度が所定値以上に高い高温環境にある場合、制御ばね５４のばね定数は弁ばね５２のばね定数よりも大きくなる。

なお、制御ばね５４自身の温度は、制御ばね５０への電力の供給を制御することにより変化させることができる。

開閉弁４０が低温環境下にあるとき、弁ばね５２は制御ばね５０の付勢力に拘わらず、前述したようにプッシュロッド４４をゴムチューブ３２に向けて押出し、図５に示されるように開閉弁４０は閉じられた状態にある。このとき、フランジ５０と支持壁４８ｂとの間の距離はＬ１で示されている。

しかしながら、開閉弁４０が高温環境下にあるとき、制御ばね５４の付勢力は弁ばね５２の付勢力に打ち勝つ。それ故、制御ばね５４はプッシュロッド４４をゴムチューブ３２から離間する方向に引っ張り、図６に示されるようにプッシュロッド４４はゴムチューブ３２の押し潰しを解除し、これにより、開閉弁４０は開かれる。この際の支持壁４８ｂとフランジ５０との間の距離はＬ2（＞Ｌ1）で示されている。

上述したように開閉弁４０は環境温度に依存して開閉されるので、セラミックヒータ１２が作動温度に保持され、セラミックヒータ１２からの熱により、開閉弁４０が高温環境下にあるとき、開閉弁４０は開かれる。これに対し、セラミックヒータ１２が作動しておらず、開閉弁４０が低温環境下にあるとき、開閉弁４０は閉じられる。この場合、開閉弁４０は、前述した電源スイッチのオンオフ操作に連動して開閉する。

また、開閉弁４０は、電源スイッチのオンオフ操作とは別に、制御ばね５４への電力の供給を制御することによっても開閉されるので、ユーザの吸引動作時のみに開閉弁４０を開かせることも可能である。

Claims (10)

1. 外気導入口からマウスピースに延び、内部にてエアロゾル発生流路を形成する管と、
   エアロゾルの原料である溶液を蓄えた液室とを有し、この液室から前記エアロゾル発生流路に規定された供給位置に所定量の溶液を供給可能な液供給装置と、
   前記エアロゾル発生流路に前記供給位置の下流に位置して配置された加熱装置であって、前記マウスピースを通じて前記エアロゾル発生流路内の空気が吸引されて、前記エアロゾル発生流路内に吸引空気の流れが発生されたとき、この吸引空気の流れとともに前記供給位置から前記マウスピースに向けて移送された溶液を加熱により蒸発させ、溶液のエアロゾルを発生させる、加熱装置と、
   前記加熱装置の上流に配置され、前記加熱装置から前記供給位置への熱の伝達を低減する熱伝達低減装置と
   を具備し、
   前記熱伝達低減装置は、前記供給位置を有する前記管の上流部位を外側から覆い且つこの上流部位の熱を放熱させる放熱カバーを含むことを特徴とするエアロゾル吸引器。
2. 前記放熱カバーは中空の円筒形状をなし、前記エアロゾル発生流路の上流に向けて開口した開口端と、前記管を貫通させた閉塞端とを有することを特徴とする請求項１のエアロゾル吸引器。
3. 前記加熱装置は、前記管の一部を形成する管状のセラミックヒータを含むことを特徴とする請求項１又は２のエアロゾル吸引器。
4. 前記熱伝達低減装置は、前記供給位置の近傍に配置された冷却装置を更に含むことを特徴とする請求項３のエアロゾル吸引器。
5. 前記液供給装置は、前記液室と前記エアロゾル発生流路とを接続し、前記供給位置に
   て前記エアロゾル発生流路内に開口した液管路と、この液管路を開閉する弁とを更に含むことを特徴とする請求項３のエアロゾル吸引器。
6. 前記弁は、前記エアロゾル発生流路内の空気が前記マウスピースを通じて吸引されたときにのみ開かれることを特徴とする請求項５のエアロゾル吸引器。
7. 前記弁は、
   前記液管路の一部をなし、内部が弁通路として形成された弾性変形可能なチューブと、
   前記チューブの近傍に設けられ、前記チューブを弾性変形させて押し潰し、前記弁通路を閉じる閉位置と、前記チューブから離間して前記弁通路を開く開位置との間を移動可能な可動部材とを含むことを特徴とする請求項５又は６のエアロゾル吸引器。
8. 前記弁は、
   前記可動部材と協働して前記チューブを挟持可能な固定部材と、
   前記可動部材を前記閉位置に向けて付勢する弁ばねと、
   前記弁ばねの付勢力に抗して前記可動部材を前記開位置に移動させるアクチュエータと
   を更に含むことを特徴とする請求項７のエアロゾル吸引器。
9. 前記アクチュエータは、可動部材に取付けられた磁石と、前記磁石を吸着可能なソレノイドとを有することを特徴とする請求項８のエアロゾル吸引器。
10. 前記アクチュエータは、形状記憶合金から形成された制御ばねであることを特徴とする請求項８のエアロゾル吸引器。

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