JPH05123400A - 超音波ネブライザー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】作用液が規定レベル以上かどうかの判定を確実
に行い、かつ、作用槽の隅々までの清掃・消毒を容易，
確実に行えるようにする。 【構成】下部ケーシング６による作用槽ａと、ダイアフ
ラム１２および上部ケーシング１４による霧化槽ｂとに
分けてある。作用槽ａには、励振用の超音波振動子４を
覆うとともに霧化槽ｂの底部を浸漬させる作用液Ｌａを
収容する。霧化槽ｂには薬液Ｌｂを収容する。超音波振
動子４からの超音波エネルギーを作用液Ｌａを介して霧
化槽ｂに伝搬し、薬液Ｌｂを霧化する。作用液Ｌａのレ
ベルを検出するため、超音波センサ４０を下部ケーシン
グ６の側面に、その検出面４０ａがケーシング内面６ａ
と面一となる状態で設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、治療用薬液を霧化し、
その霧化薬液を気管支疾患の患者に口または鼻より吸入
させるネブライザー（医療用吸入器）のうち、薬液の霧
化を超音波エネルギーで行う超音波ネブライザーに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来のこの種の超音波ネブライ
ザーを示す断面図である。

【０００３】基台２に励振用の超音波振動子４が上部露
出状態で埋め込まれている。基台２の上面には、内部に
作用槽ａを形成する下部ケーシング６が載置されてい
る。下部ケーシング６の底面には超音波振動子４に連通
する開口部８が形成されているとともに、基台２を上下
に貫通するドレイン１０が延出されている。作用槽ａの
下部の適当な高さまで超音波伝搬用の作用液Ｌａが収容
されている。この作用液Ｌａは超音波振動子４を覆って
いる。なお、作用液Ｌａとしては、一般的に純水が用い
られる。

【０００４】下部ケーシング６の内部にはダイアフラム
１２が着脱自在に装入されている。

【０００５】ダイアフラム１２は上部と下部とからな
り、上部は下部ケーシング６の上部の段差部に支持され
ている。ダイアフラム１２の下端部は下部ケーシング６
の底部近くに位置し、作用槽ａの作用液Ｌａ内に浸漬し
ている。ダイアフラム１２には所要量の治療用薬液Ｌｂ
が収容されるようになっている。

【０００６】ダイアフラム１２の内側上部に対して上部
ケーシング１４が着脱自在に内嵌支持されるように構成
されている。ダイアフラム１２と上部ケーシング１４と
で薬液Ｌｂの霧化を行う霧化槽ｂが形成されている。上
部ケーシング１４の上部には、エアまたは酸素の導入口
１６が形成されているとともに、筒状の吸気口１８が一
体的に形成されている。

【０００７】導入口１６は、図示しないエアチューブを
介してエア源に接続されている。そのエア源はファンモ
ータなどで駆動されるようになっている。また、吸気口
１８は、図示しない蛇腹状のホースが接続され、そのホ
ースの他端にはマウスピースまたはマスクが接続される
ようになっている。

【０００８】以上のように構成された超音波ネブライザ
ーの動作を次に説明する。

【０００９】上部ケーシング１４を外した状態で、霧化
槽ｂ内（ダイアフラム１２内）に患者の治療にとって必
要な量の薬液Ｌｂを注入し、再び上部ケーシング１４を
セットする。患者はマウスピースまたはマスクを装着す
る。次に、図示しないエア源を駆動してエア（または酸
素。以下同じ）を導入口１６から霧化槽ｂ内に送気する
とともに、超音波振動子４を駆動する。

【００１０】超音波振動子４の振動により発生される超
音波エネルギーが作用液Ｌａ内を伝搬し、その大部分が
ダイアフラム１２を透過して霧化槽ｂ内に収容されてい
る薬液Ｌｂに伝搬される。薬液Ｌｂは、その超音波エネ
ルギーにより中心部が図示のＬｂ₁ のように盛り上が
り、この盛り上がり部分Ｌｂ₁ において薬液の霧化が行
われる。

【００１１】霧化槽ｂ内で生じた霧化薬液ＭＬは、空気
よりも重いが、導入口１６から導入されてきたエア圧に
よって吸気口１８から排気される。患者は、蛇腹状ホー
スを介して送気されてくる霧化薬液ＭＬをマウスピース
またはマスクを介して口または鼻より吸入する。霧化薬
液ＭＬは患者の気管支疾患部に到達し、治療が行われ
る。

【００１２】一人の患者に対する所要量の霧化薬液ＭＬ
の投与が終了すると、エア源および超音波振動子４の駆
動を停止する。そして、院内感染防止のため、上部ケー
シング１４およびダイアフラム１２を取り外し、これら
も作用槽ａも含めて全体を清掃・消毒した後、別の患者
用に使用する。

【００１３】槽を作用槽ａと霧化槽ｂとの２つに分けて
あるのは、次のような２つの理由による。

【００１４】一つは、上記のように感染防止の清掃・消
毒のため上部ケーシング１４とダイアフラム１２とを取
り外せるようにするためである。もう一つは、霧化槽ｂ
内に注入する薬液Ｌｂの量が患者ごとに異なり、その所
要量すべてを霧化して患者に吸入させるので、最後には
薬液Ｌｂが無くなるからである。もし、２つの槽に分け
ていないと、薬液Ｌｂが無くなれば超音波振動子４が空
気に露出し、それに対する負荷が無負荷となるために、
超音波振動子４が過剰に駆動されて機械的に劣化する。
しかし、実際には、薬液Ｌｂが無くなっても作用液Ｌａ
が超音波振動子４を覆っているので無負荷状態は生じ
ず、超音波振動子４の劣化も抑制されるのである。

【００１５】作用液Ｌａは、上記のように超音波振動子
４に対して常に一定以上の負荷をかけることで超音波振
動子４を機械的劣化から保護する機能のほか、超音波振
動子４がその内部で起こす自己発熱を冷却によって抑
え、熱的劣化をも防止するという機能を併せもつ。

【００１６】このように超音波振動子４を機械的劣化と
熱的劣化とから保護しつつ超音波エネルギーを薬液Ｌｂ
に伝搬するという機能をもつ作用液Ｌａは、常時的に所
定量以上、作用槽ａ内に収容しておく必要がある。そこ
で、一般の超音波ネブライザーにおいては、作用液Ｌａ
の量が規定レベル以上になっているかどうかを検出する
ようにしている。これには、次のような３つの方式が知
られている。

【００１７】 電極方式 この電極方式は、図５に示すように、作用槽ａを形成す
る下部ケーシング６の底部から上方に向けて一対の電極
２０ａ，２０ｂを突出させ、両電極２０ａ，２０ｂ間に
電圧を印加し、作用液Ｌａを介して電流が流れるとき
は、作用液Ｌａが規定レベルＬth以上であると判定し、
電流が流れなくなったときは規定レベルＬth未満になっ
たものとしてネブライザーの動作を停止させるようにし
たものである。

【００１８】 光学的方式 例えば図６に示すように、作用槽ａの底部からプリズム
２２を上方に向けて突出させ、このプリズム２２に光学
的に結合した発光ダイオードとフォトトランジスタとを
設ける。作用液Ｌａが規定レベルＬth以上あってプリズ
ム２２を覆っているときには光が透過するが、プリズム
２２よりもレベルが低下したときには光は反射する。こ
の相違をフォトトランジスタによって検出し、受光量が
所定値以上になったときは規定レベルＬth未満になった
ものとしてネブライザーの動作を停止させるようにした
ものである。

【００１９】 フロートスイッチ方式 図７に示すように、作用槽ａの底部から上方に向けて突
出させたフロートガイド２４にフロート２６を上下動自
在に外嵌し、このフロート２６を作用液Ｌａのレベル変
動に伴って上下動させる。フロート２６には磁石２８が
取り付けられている。フロートガイド２４やフロート２
６はフロートカバー３０で覆われている。一方、下部ケ
ーシング６の外壁に、フロート２６の上下動に伴う磁石
２８との接近離間により開閉するリードスイッチ３２を
取り付けてある。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】病院で使用する超音波
ネブライザーにおいては、感染防止のため患者が変わる
ごとに装置全体を清掃・消毒する必要があるが、上記
〜のいずれの方式も、作用槽ａの底部に突起物（電
極，プリズム，フロートカバーなど）があるために、清
掃・消毒作業が困難なものになっているとともに、隅々
までの確実な清掃・消毒が実際上不可能になっていると
いう問題を有している。

【００２１】作用液Ｌａとして通常用いられるのは純水
である。純水の電気抵抗は無限大であるため、純水を用
いるものでは、作用液Ｌａの有無の検出自体が不可能と
なり、の電極方式は採用できない。

【００２２】の光学的方式の場合には、水あかが付着
するなどしてプリズム２２の透明度が下がると、作用液
Ｌａが規定レベルＬth未満になっても、規定レベルＬth
以上であると誤判定し、超音波振動子４の劣化につなが
るおそれがある。

【００２３】のフロートスイッチ方式は、フロート２
６という可動部分があり、構造が複雑であるので、清掃
・消毒が特に困難である。

【００２４】清掃・消毒を容易化・確実化するために
は、作用槽ａの底部に突起物がないようにすればよいの
であるが、上記〜の方式ではいずれも、作用液Ｌａ
が規定レベルＬth以上あるかどうかを判定するためには
電極２０ａ，２０ｂ、プリズム２２、フロートカバー３
０などが必要不可欠となっており、それらの突起物を省
略することはできない。

【００２５】本発明は、このような事情に鑑みて創案さ
れたものであって、作用液が規定レベル以上かどうかの
判定を確実に行うことができ、しかも、清掃・消毒を容
易，確実に行える超音波ネブライザーを提供することを
目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る超音波ネブ
ライザーは、治療用薬液を収容し超音波エネルギーを受
けて薬液を霧化させる霧化槽と、超音波振動子を覆うと
ともに前記霧化槽の底部を浸漬させる作用液を収容して
前記超音波振動子からの超音波エネルギーを前記作用液
を介して前記霧化槽に伝搬させる作用槽とを有する超音
波ネブライザーであって、前記作用液の規定レベル相当
位置において前記作用槽の側面に、検出面を作用槽内面
と面一とする状態で超音波センサを設けたことを特徴と
するものである。

【００２７】

【作用】作用槽内に規定レベル以上の作用液が存在する
とき、その作用液は超音波振動子からの超音波エネルギ
ーを霧化槽内の薬液に伝搬するが、このとき同時に超音
波センサにも所定量の超音波エネルギーを伝搬する。

【００２８】しかし、作用液が規定レベル未満になる
と、超音波振動子からの超音波エネルギーは薬液に対し
て、充分にはまたは全く伝搬されなくなるが、このとき
超音波センサの一部または全部が空気に露出するので、
超音波センサに伝搬される超音波エネルギーも大幅に減
少する。

【００２９】以上の相違から、作用液が規定レベル以上
に存在するかどうかを判定することが可能となる。

【００３０】そして、作用液のレベル判定に超音波セン
サを用いているので、この超音波センサを突起物ではな
い状態で作用槽に設けることが可能となる。すなわち、
超音波センサの検出面を作用槽内面と面一状態で設ける
ことができ、作用槽内への突起物を無くすことができ
る。それゆえ、清掃・消毒にとっての障害物が無くな
り、清掃・消毒が容易かつ確実に行える。

【００３１】

【実施例】以下、本発明に係る超音波ネブライザーの一
実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【００３２】図１は実施例の超音波ネブライザーを示す
断面図である。

【００３３】図において、２は基台、４は基台２に上部
露出状態で埋め込まれた励振用の超音波振動子、６は基
台２に載置固定され内部に作用槽ａを形成する下部ケー
シング、８は超音波振動子４に連通するように下部ケー
シング６に形成された開口部、Ｌａは作用槽ａに収容さ
れた作用液、１２は下部ケーシング６に着脱自在に装入
されその下端部が作用液Ｌａに浸漬されたダイアフラ
ム、Ｌｂはダイアフラム１２に収容された治療用薬液、
Ｌｂ₁ は超音波エネルギーによって盛り上げられた薬液
Ｌｂの盛り上がり部分、ＭＬは霧化薬液、１４はダイア
フラム１２の上部に着脱自在に内嵌支持されてダイアフ
ラム１２とともに霧化槽ｂを形成する上部ケーシング、
１６は上部ケーシング１４に形成されたエアまたは酸素
の導入口、１８は吸気口である。

【００３４】以上の構成については従来例と同様である
が、本実施例においては、作用液Ｌａの規定レベルＬth
（最低液位レベル）に相当する高さ位置において、作用
槽ａを形成する下部ケーシング６の側面に、その外側か
ら超音波センサ４０が液密状態に装着されている。この
超音波センサ４０の検出面４０ａは下部ケーシング６
（作用槽ａ）の内面６ａと面一状態とされている。

【００３５】図２の（ａ）は要部である超音波センサの
部分を示す断面図、図２の（ｂ）は超音波センサの正面
図である。この超音波センサ４０は、励振用の超音波振
動子４の周波数と同一またはそれの高調波周波数を共振
周波数とする超音波振動子４０ｂを中心部に内蔵してい
るとともに、励振用の超音波振動子４から基台２を介し
て直接的に超音波エネルギーが超音波振動子４０ｂに伝
搬するのを防止するために超音波振動子４０ｂの検出面
以外の面全体をコルク４０ｃで被覆してあり、さらに、
全体を耐水性のエポキシ樹脂４０ｄでモールドしてあ
る。４２は液密化するためのＯリングである。

【００３６】図３は液位判定回路を示す回路図である。
上記の液位検出用の超音波センサ４０における超音波振
動子４０ｂに増幅回路４４が接続され、増幅回路４４に
平滑回路４６が接続され、平滑回路４６がコンパレータ
４８の反転入力端子（−）に接続されている。コンパレ
ータ４８の非反転入力端子（＋）は直流電源Ｖccに抵抗
Ｒ１を介して接続されているとともに、ツェナーダイオ
ードＺＤ１とコンデンサＣ１との並列回路を介して接地
されている。コンパレータ４８の出力端子は、励振用の
超音波振動子４の駆動回路やエア源のファンモータの駆
動回路を制御するための制御回路５０に接続されてい
る。

【００３７】次に、上記のように構成された超音波ネブ
ライザーの動作を説明する。

【００３８】超音波振動子４が発する超音波エネルギー
が作用液Ｌａを介してダイアフラム１２を透過し霧化槽
ｂ内の治療用薬液Ｌｂを霧化する点、および、その霧化
薬液ＭＬが導入口１６からのエア圧によって吸気口１８
から送気され患者の気管支疾患部を治療する点について
は従来例と同様である。

【００３９】作用槽ａ内に規定レベルＬth以上の作用液
Ｌａが存在するとき、作用液Ｌａから薬液Ｌｂへの超音
波エネルギーの伝搬は良好に行われ、また、超音波振動
子４を作用液Ｌａで覆うので超音波振動子４を機械的劣
化および熱的劣化から保護する。

【００４０】同時に、超音波センサ４０には規定レベル
Ｌth以上の作用液Ｌａを介して超音波振動子４からの超
音波エネルギーの一部が伝搬され、それに内蔵の超音波
振動子４０ｂがピエゾ効果により起電圧を生じる。

【００４１】作用液Ｌａは規定レベルＬth以上であり超
音波センサ４０を覆っているので、超音波センサ４０の
超音波振動子４０ｂが受ける超音波エネルギーのレベル
は比較的高く、超音波振動子４０ｂによる起電圧も相対
的に高いものとなる。この起電圧を増幅回路４４によっ
て増幅し、平滑回路４６に平滑直流化する。薬液Ｌｂを
霧化するのに必要な超音波の周波数は比較的高く、通常
は１〜２ＭＨｚが使われる。したがって、起電圧も高い
周波数となるので、これを直流レベルに変換するために
平滑回路４６を用いている。

【００４２】ツェナーダイオードＺＤ１とコンデンサＣ
１とはコンパレータ４８の基準電圧Ｖref を生成してい
るが、作用液Ｌａが規定レベルＬth以上であるときの平
滑回路４６の出力電圧Ｖは基準電圧Ｖref よりも高く、
したがって、コンパレータ４８の出力は“Ｌ”レベルと
なるため、制御回路５０は、励振用の超音波振動子４の
駆動やエア源のファンモータの駆動をそのまま許容し続
ける。

【００４３】作用槽ａ内に作用液Ｌａが全くない場合を
含めて作用液Ｌａのレベルが規定レベルＬth未満の場合
には、超音波振動子４からの超音波エネルギーの薬液Ｌ
ｂへの伝搬が不充分なものとなる。

【００４４】しかし、このような場合には、超音波セン
サ４０の一部または全部が空気に露出することになり、
超音波センサ４０に伝搬される超音波エネルギーも大幅
に減少する。なお、励振用の超音波振動子４の超音波エ
ネルギーの一部は基台２や下部ケーシング６を介して伝
搬するが、超音波センサ４０の内部の超音波振動子４０
ｂに対しては、その周囲がコルク４０ｃで被覆されてい
るため伝搬が防止される。超音波センサ４０が受波する
のは、作用液Ｌａを介して伝搬されてくる超音波エネル
ギーのみとなる。

【００４５】超音波センサ４０に対する超音波エネルギ
ーが大幅に減少すると、超音波センサ４０内の超音波振
動子４０ｂによる起電圧も大きく減少し、平滑回路４６
からの出力電圧Ｖは基準電圧Ｖref よりも低くなる。そ
の結果、コンパレータ４８の出力が“Ｈ”レベルとなっ
て制御回路５０を駆動するので、制御回路５０は、励振
用の超音波振動子４の駆動とエア源のファンモータの駆
動とを自動的に停止する。

【００４６】一人の患者に対する治療が終了すると、清
掃・消毒を行う。すなわち、上部ケーシング１４および
ダイアフラム１２を取り外してこれらを清掃・消毒する
とともに、下部ケーシング６における作用槽ａも清掃・
消毒する。この場合において、作用槽ａの内部には従来
例のような突起物が存在しないので、その清掃・消毒が
容易かつ隅々まで良好に行うことができる。つまり、作
用液Ｌａのレベルを検出するのに超音波センサ４０を用
い、その超音波センサ４０を、その検出面４０ａが作用
槽ａの内面６ａと面一となる状態で設けてあるからであ
る。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、作用槽
内に作用液が規定レベル以上に存在し超音波振動子から
の超音波エネルギーが作用液を介して霧化槽内の薬液に
充分に伝搬されているとき、同時に超音波センサにも所
定量の超音波エネルギーが伝搬されるのに対して、作用
液が規定レベル未満で薬液への超音波エネルギーの伝搬
が不充分なときは、超音波センサの一部または全部が空
気に露出して超音波センサへの超音波エネルギーの伝搬
が大幅に減少するため、作用液が規定レベル以上かどう
かの判定を正確に行うことができる。

【００４８】加えて、作用液のレベル判定のためのセン
サとして超音波センサを用いているので、この超音波セ
ンサをその検出面が作用槽内面と面一状態となるように
して設けることができ、そうすることで作用槽内への突
起物を無くすことができ、したがって、隅々までの清掃
・消毒を容易かつ確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る超音波ネブライザーを
示す断面図である。

【図２】実施例における超音波センサを示す断面図と正
面図である。

【図３】実施例における液位判定回路を示す回路図であ
る。

【図４】従来の超音波ネブライザーを示す断面図であ
る。

【図５】従来の電極方式の作用液レベル検出の状態を示
す断面図である。

【図６】従来の光学的方式の作用液レベル検出の状態を
示す断面図である。

【図７】従来のフロートスイッチ方式の作用液レベル検
出の状態を示す断面図である。

【符号の説明】

ａ 作用槽 ｂ 霧化
槽 Ｌａ 作用液 Ｌｂ 薬
液 ＭＬ 霧化薬液 Ｌth 規
定レベル ４ 励振用の超音波振動子 ４０ 超音
波センサ ４０ｂ 超音波センサ内の超音波振動子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 治療用薬液を収容し超音波エネルギーを
   受けて薬液を霧化させる霧化槽と、超音波振動子を覆う
   とともに前記霧化槽の底部を浸漬させる作用液を収容し
   て前記超音波振動子からの超音波エネルギーを前記作用
   液を介して前記霧化槽に伝搬させる作用槽とを有する超
   音波ネブライザーであって、前記作用液の規定レベル相
   当位置において前記作用槽の側面に、検出面を作用槽内
   面と面一とする状態で超音波センサを設けたことを特徴
   とする超音波ネブライザー。