JP6054673B2 - 噴霧器用メッシュノズル及び噴霧器 - Google Patents

Description

本発明は、人体の呼吸器系疾患の治療のために、薬液又は粉末薬を噴霧するのに使用される噴霧器用メッシュノズル及びこのメッシュノズルを有する噴霧器に関するものである。

噴霧器は、薬液又は粉末薬が複数個の孔を有するメッシュノズルを通して噴霧され、人体気道内の患部に到達して患部の治療を行うのに使用されている。
かかる治療を適切に行うために、メッシュノズルの孔の径を変えることにより孔を通過する薬液の粒子の径や粉末薬の粒子の径を制御し、所望の患部へ到達させるようにする必要がある。すなわち、粒子径が大きいと咽喉等の太い気管に吸着し、粒子径が小さいと気管支等の細い気管に到達して吸着することになるが、メッシュノズルの孔の径を小さくすると薬の噴霧量が低下するため、孔の形状を改良したものが、例えば特許文献１で提案されている。

特開２００６−２９７２２６号公報

しかしながら、薬液の粒子や粉末薬の粒子には粘度や粘着性があり、特に粒子径が小さいと孔の入口側において粒子同士がくっ付きあって塊になる可能性が高いため、粒子が孔を通過しなくなり噴霧量が低下する虞があることが判明した。この現象は、特に１μｍ〜２０μｍの超微粒子において顕著に発生することが実施品で確認された。
本発明は、かかる課題に鑑み、粒子同士がくっ付きあって塊になっても、この塊を崩して粒子をメッシュノズルの孔から噴霧するようにした斬新な噴霧器用メッシュノズル及びこのメッシュノズルを有する噴霧器を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、複数の孔を有する基板を振動させることにより薬が前記基板の入口側から出口側へ前記孔を通過して噴霧される噴霧器用メッシュノズルにおいて、前記基板の入口側には前記薬の粒子が互いにくっ付きあって塊となる粒子同士を分離するための先鋭部を有する複数の突起を形成し、この突起の先鋭部の角度が２°〜６５°で、この先端のＲが０．１μｍ〜５μｍＲであることを特徴としている。

請求項１に記載の噴霧器用メッシュノズルでは、治療中に孔の入口側で薬の粒子が互いにくっ付きあって塊となっても、基板の粒子の入口側で基板とともに振動している突起の先鋭部にこの塊がぶつかりあうことにより塊が崩される。特に、突起の先鋭部の角度が２°〜６５°の範囲であるため突起の先鋭部が塊と衝突し易くなっており、しかも突起の先鋭部のＲが０．１μｍ〜５μｍＲであるため突起の先鋭部で粒子が破砕されることがないようにしている。このため、粒子同士が分離して個々の粒となって、孔を通過するようになるので、円滑に噴霧され、噴霧量を充分確保することができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の噴霧器用メッシュノズルにおいて、前記孔の穴径が１μｍ〜１５０μｍで、前記突起の高さ寸法が前記穴径の０．５〜３倍であることを特徴としている。

請求項２に記載の噴霧器用メッシュノズルでは、粒子同士がくっ付きあって塊となり易い１μｍ〜１５０μｍの超微粒子を突起の強度を維持しつつ粒子の塊を効率良く崩すことができる。これは、突起を孔の穴径の３倍よりも高くすると突起の強度が弱まり、０．５倍よりも低くすると粒子の塊が孔を塞いでしまい、薬が噴霧されなくなる虞が高いからである。

請求項４の発明は、請求項１に記載の噴霧器用メッシュノズルにおいて、前記突起が合成樹脂、金属、セラミックの何れかで形成されていることを特徴としている。

請求項４に記載の噴霧器用メッシュノズルでは、突起を金属、例えばニッケル、パラジューム、鉄、銅、金、銀等の合金を用いて、電鋳により形成することにより噴霧器用メッシュノズルを基板と同じ材質である金属と一体に同時に製造することができる。又、突起をスクリーン印刷により合成樹脂で形成することにより合成樹脂の柔軟性によって突起が粒子を傷つけないで塊を崩すことができる。又、突起をセラミックで形成することによりセラミック以外の例えば、有機物等の不純物を嫌う粒子を噴霧するときに有効である。

請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の噴霧器用メッシュノズルを噴霧器が有していることを特徴としている。

請求項５に記載の噴霧器では、液状の薬や粉末状の薬を噴霧させる際、液状の薬の粒子や薬の粉末の粒子が塊になっても突起の先鋭部で崩して粒子をメッシュノズルの孔から噴霧するため、噴霧量を充分確保でき、極めて有用である。

以上説明したように、本発明に係る請求項１に記載の噴霧器用メッシュノズルによれば、薬の粒子が互いにくっ付きあって塊となっても、この塊を振動している突起により崩されて孔から噴霧されるため、噴霧量を充分確保でできる、という優れた効果が得られる。

請求項２に記載の噴霧器用メッシュノズルによれば、粒子同士がくっ付きあって塊となり易い１μｍ〜１５０μｍの超微粒子を、突起の強度を維持しつつ粒子の塊を効率良く崩すことができる、という優れた効果が得られる。

請求項３に記載の噴霧器用メッシュノズルによれば、突起の先端が塊と衝突し易くなっており、しかも突起の先端で粒子が破砕されるのを防止することができる、という優れた効果が得られる。

請求項４に記載の噴霧器用メッシュノズルによれば、突起の材質を選定することにより、突起と基板とを電鋳により一体成形にて容易に製造でき、又は粒子の傷つきを防止できる、という優れた効果が得られる。

請求項５に記載の噴霧器用メッシュノズルによれば、薬の粒子が塊になっても突起で崩して粒子をメッシュノズルの孔から噴霧されるため、噴霧量を充分確保して治療効果を高めることができる、という優れた効果が得られる。

本発明の第１実施形態を示す噴霧器の断面図である。 本発明の第１実施形態を示す噴霧器用メッシュノズルの斜視図である。 第２図のＡ−Ａ断面図である。 本発明の第１実施形態を示す噴霧器用メッシュノズルの動作説明図である。 本発明の第１実施形態を示す噴霧器用メッシュノズルの部分拡大図である。 本発明の第１実施形態を示す噴霧器用メッシュノズルの製造工程を示す説明図である。 本発明の第２実施形態を示す噴霧器用メッシュノズルの製造工程図である。 本発明の第２実施形態を示す噴霧器用メッシュノズルの製造工程図である。 本発明の第２実施形態を示す噴霧器用メッシュノズルの製造工程図である。 本発明の第２実施形態を示す噴霧器用メッシュノズルの製造工程図である。 本発明の第１実施形態を示す噴霧器用メッシュノズルの写真である。 本発明の第３実施形態を示す噴霧器用メッシュノズルの斜視図である。 第９図のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の第３実施形態を示す噴霧器用メッシュノズルの動作説明図である。 本発明の第４実施形態を示す噴霧器用メッシュノズルの斜視図である 第１２図のＣ−Ｃ断面図である。 本発明の第４実施形態を示す噴霧器用メッシュノズルの動作説明図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳述する。

［第１実施形態］
図１において、本実施形態に係る噴霧器１は、容器２と、圧電振動子３と、噴霧器用メッシュノズル４とを有している。容器２には、この容器２内に薬液６を開口２１から供給する供給管２２が設けられている。圧電振動子３は、高周波電圧を印加することにより振動する、例えば円環板状に形成されたセラミックス製の超音波振動子である。

噴霧器用メッシュノズル４は、ニッケル、パラジューム、鉄、銅、金、銀等の合金を用い後述する電鋳によって製作された金属製、又はスクリーン印刷によって製作された合成樹脂製であり、この基板４１には容器２内の薬液６とこの薬液６内の粒子６１とを下側から上側へ通過させて上方へ噴霧する複数の孔４２が形成されている。この孔４２の形状は図２に示すような四角穴形状に限定されず、三角穴形状、六角穴形状、丸穴形状等でも良い。また、この孔４２は図３に示すように基板４１の入口側４１１と出口側４１２の穴径を同一としたストレート形状にしているが、入口側４１１を出口側４１２よりも、逆に出口側４１２を入口側４１１よりも穴径を広くしても良い。

基板４１には、粒子６１が互いにくっ付きあって図４に示すように塊６１１となる粒子６１同士を分離するための複数の円錐状の突起４３が、基板４１の入口側４１１に形成されている。
そして、図３に示すように孔４２の穴径ａは１μｍ〜１５０μｍであり、突起４３の高さ寸法ｂは孔４２の穴径ａ１μｍ〜１５０μｍの０．５〜３倍にすることにより、突起４３の強度を維持しつつ粒子６１の塊６１１を効率良く崩すようにしている。
これは、突起４３を孔４２の穴径の３倍よりも高くすると突起４３の強度が弱まり、０．５倍よりも低くすると粒子６１の塊６１１が突起４３と接触しないで孔４２に到達して孔４２を塞いでしまい、噴霧されなくなる虞が高いからである。

突起４３は図５に示すように先端４３１の角度θを２°〜６５°とすることにより突起の先端４３１が塊６１１と衝突し易くしており、しかもこの先端４３１のＲを０．１μｍ〜５μｍＲとすることにより突起４３の先端４３１で粒子６１が破砕されるのを防止している。

以下、噴霧器用メッシュノズル４の製造工程について、図６に基づき説明する。７はステンレス等の基盤で、この基盤７の上に第１段のレジスト（感光性樹脂）８をコートする。そして基盤７の上にニッケル９を電鋳で析出させると、ニッケル９がレジスト８の中心８１に向かって外周から覆いかぶさって環状の庇部９１が形成される。次に、ニッケル９の上の平坦部９２に第２段のレジスト（感光性樹脂）１０をコートする。

このコートされたレジスト１０の間のニッケル９の上に離型剤を介してニッケル１１を電鋳で析出させるとニッケル９の庇部９１で囲まれている窪み９３が埋まり、この埋まった部分が突起４３となる。その後、レジスト１０を溶剤で溶かすと、この溶けた部分が孔４２となり、ニッケル１１を取り外すと、図２及び図３に示す噴霧器用メッシュノズル４を製造することができる。
このように、突起４３を噴霧器用メッシュノズル４と同じ材質である、例えばニッケル等の金属で形成するようにすると、突起４３を噴霧器用メッシュノズル４の基板４１と一体に同時に製作でき、製造工程を簡略化することができる。
尚、金属としてニッケルの代わりに、パラジューム、鉄、銅、金、銀等を用いても良い。

［第２実施形態］
突起４３は、円錐状の突起４３の孔形状を有するスクリーン印刷により、耐熱・耐久性のある合成樹脂で噴霧器用メッシュノズル４の基板４１と一体に同時に製作することもできる。
以下、このスクリーン印刷による製造工程について、図７に基づいて説明する。
図７（ａ）に示すように、窪み１２１を有するニッケル基盤１２上にワイヤ１３１とワイヤ１３２からなるスクリーンマスク１３とスキージー１４を用いてインク１５によりメッシュを形成する。形成するインク１５は、有機物（エポキシ、ポリウレタン、ポリイミド、紫外光硬化樹脂等）や、セラミック（アルミナ、シリカ、等）のスラリー状のものや、アルコキシドセラッミクの混合物で良い。

次に図７（ｂ）に示すように、スクリーン印刷後はスクリーンマスク１３を離型し、インク１５を重合又は焼成する。一般には、Ｎｉ電鋳材が基盤１２の場合はそれ自身に酸化皮膜があり離型性を有しているので、重合又は焼成後は容易に離型することができる。
しかし、必要によっては、弗素系の離型剤を予め薄くコートした方が好ましい。
次に、図７（ｃ）に示すように、インク１５を重合又は焼成したことによりメッシュが形成されるときに、窪み１２１にインク１５が充填され、離型されればその充填個所が突起４３となって形成される。

次に図７（ｄ）に示すように、重合又は焼成されたインク１５がメッシュとなって基盤１２から離型されることにより、突起４３が基板４１と一体となって上述した有機物やセラミック等の素材で出来上がる。
この工法は、スクリーン印刷で基盤１２上にインク１５からなるメッシュと突起４３を一体形成したが、この基盤１２をベースにインジェクション成形でメッシュを製作すれば、突起４３を有する有機物のメッシュを形成することもできる。
このように合成樹脂で形成することにより、突起４３の先鋭部４３１で粒子６１の塊６１１を崩すとき、合成樹脂の柔軟性によって粒子６１を傷つけることはないので、好ましい。
また、突起４３をセラミックで形成することによりセラミック以外の例えば、有機物等の不純物を嫌う粒子を噴霧するときに有効である。

そして、本発明に係る噴霧器用メッシュノズル４を噴霧器１に取り付け、圧電振動子３
によって上下方向に振動させると、薬液６の粒子６１の粘性や吸着により粒子６１同士が孔４２の入口側４１１で粒子６１が互いにくっ付きあって塊６１１となる場合がある。

この場合、図４に示すように基板４１と一緒に振動している突起４３の先鋭部４３１にこの塊６１１がぶつかりあって塊６１１が崩され、粒子６１同士が分離して矢印のように孔４２を通過するようになるため、図１に示すように孔４２から薬液６の粒子６１が噴出され、噴霧量を充分確保することができた。このことは、次に示す性能試験の結果から立証できた。

本発明に係る噴霧器１の性能試験の結果を説明する。
図８の写真で示すように、穴径が１４μｍで３０ピッチの孔４が８５０個／１平方インチあり、高さ３０μｍの多数の突起４３をライン幅に設けた噴霧器用メッシュノズル４を用意した。
そして、この噴霧器用メッシュノズル４を周波数３５ｋＨｚの振とう機で１０分間振動させると粒径５〜１４μｍの薬液６の粒子６１が孔４２から噴出するが、時間経過とともに粒子６１がくっ付きあった粒子６１の塊６１１が突起４３の先鋭部４３１により崩されて分離分散していることが目視でき、１４μｍ以下の粒子を回収したところ、突起４３を有さない従来の噴霧器用メッシュノズルと比較すると、１．５〜２倍も噴霧量が多いことが確認できた。

［第３実施形態］
図９〜図１１は本発明の第３実施形態を示すもので、突起４３の形状を三角錐形状にしたものであり、突起４３以外の他の構成部品については図２〜図４と同一符号を付して詳細な説明は省略する。
尚、突起４３は図５に示したように先端４３１の角度θを２°〜６５°とすることにより突起の先端４３１が塊６１１と衝突し易くしており、しかもこの先端４３１のＲを０．１μｍ〜５μｍＲとすることにより突起４３の先端４３１で粒子６１が破砕されるのを防止している。
この第３実施形態においても、図１１に示すように、図４で上述した実施形態の場合と同様に基板４１と一緒に振動している突起４３の先鋭部４３１に粒子６１の塊６１１がぶつかりあって塊６１１が崩され、粒子６１同士が分離して矢印のように孔４２を通過して薬液６の粒子６１が噴出され、噴霧量を充分確保することができる。

［第４実施形態］
図１２〜図１４は本発明の第４実施形態を示すもので、突起４３の形状を円柱形状にしたものであり、突起４３以外の他の構成部品については図２〜図４と同一符号を付して詳細な説明は省略する。
この第４実施形態においても、図１４に示すように、図４で上述した実施形態の場合と同様に基板４１と一緒に振動している突起４３の先端部４３１に粒子６１の塊６１１がぶつかりあって塊６１１が崩され、粒子６１同士が分離して矢印のように孔４２を通過して薬液６の粒子６１が噴出され、噴霧量を充分確保することができる。

尚、突起４３の先端部４３１が平坦であるため、図４及び図１１の場合と比較して塊６１１が崩されにくい虞があるため、突起４３の個数を上述した実施形態よりも多くした方が好ましい。
このように、突起４３は何れの形状であっても塊６１１を崩すことは可能であり、突起形状であれば他の異なる形状でも適用することができる。
尚、上記実施形態では薬液６の粒子６１について詳述したが、粉末状の薬の粒子であっても適用することができる。

本発明は、上述の如く、薬液の粒子や粉末状の薬の粒子が粘性や吸着によりくっ付いてもこの塊を崩すことができるので、噴霧量を充分確保することができ、噴霧器として極めて有効である。

１ 噴霧器
４ 噴霧器用メッシュノズル
４１ 基板
４１１ 入口側
４１２ 出口側
４２ 孔
４３ 突起
６１ 粒子
６１１ 塊

Claims (4)

1. 複数の孔を有する基板を振動させることにより薬が前記基板の入口側から出口側へ前記孔を通過して噴霧される噴霧器用メッシュノズルにおいて、前記基板の入口側には前記薬の粒子が互いにくっ付きあって塊となる粒子同士を分離するための先鋭部を有する複数の突起を形成し、この突起の先鋭部の角度が２°〜６５°で、この先端のＲが０．１μｍ〜５μｍＲであることを特徴とする噴霧器用メッシュノズル。
2. 前記孔の穴径が１μｍ〜１５０μｍで、前記突起の高さ寸法が前記穴径の０．５〜３倍であることを特徴とする請求項１に記載の噴霧器用メッシュノズル。
3. 前記突起が金属、合成樹脂、セラミックの何れかで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の噴霧器用メッシュノズル。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の噴霧器用メッシュノズルを有していることを特徴とする噴霧器。