KR20100134732A

KR20100134732A - 토출 헤드 카트리지 및 토출 헤드 카트리지를 설치 가능한 흡입 장치

Info

Publication number: KR20100134732A
Application number: KR1020107025060A
Authority: KR
Inventors: 다까또시 다나까
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2008-04-16
Filing date: 2009-04-15
Publication date: 2010-12-23
Also published as: US8757145B2; WO2009128556A1; EP2276532A1; JP2009254557A; US20100319692A1; RU2010146450A; JP5173548B2; CN101998871A

Abstract

본 발명은 약제가 균일한 기류에서 반송될 수 있도록 기류 내의 혼란을 제한하고 기류로 내의 토출된 약제의 충돌 확률을 감소시킨다. 약제를 토출해서 이용자에게 흡입시키는 흡입 장치(100)에 설치가능하며 복수의 토출구를 갖는 토출 헤드 카트리지(10)는, 토출구들(5)이 제공되는 면에 연속적인 단부들 중, 토출구 어레이에 평행한 단부가, 토출구 제공면에 수직한 방향으로 발생되는 기류의 일부를 상기 면에 따라 유도하는 형상(9a)을 갖는다.

Description

토출 헤드 카트리지 및 토출 헤드 카트리지를 설치 가능한 흡입 장치{EJECTION HEAD CARTRIDGE AND INHALATION APPARATUS THE SAME IS ATTACHABLE THERETO}

본 발명은, 이용자가 휴대해서 사용할 수 있도록 구성되고, 이용자에 약제를 흡입시키기 위한 흡입 장치에 설치가능한 토출 헤드 카트리지에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 토출 헤드 카트리지를 설치 가능한 흡입 장치에 관한 것이다.

마우스피스를 통해서 흡입되는 공기가 흐르는 기류로(air flow channel) 내로, 잉크젯 방식의 원리를 이용해서 약제의 미세 액적을 토출시켜서 약제를 이용자가 흡입할 수 있게 하는 흡입 장치가 개발되어 있다(일본공개특허 평08-511966호 참조). 이러한 흡입 장치는, 미리 정해진 양의 약제가 균일한 입경을 갖는 입자 형태로 정밀하게 분무되는 이점을 제공한다.

일본공개특허 평08-511966호에 명시되어 있는 흡입기의 일반적인 단면을 도 10에 나타낸다. 흡입기는, 흡입시에 약제와 함께 외부로부터 이용자의 체내로 유입될 공기를 도입하는 공기 도입구(1), 약제를 토출하는 토출 헤드(3), 및 토출 헤드(3)로부터 토출된 약제를 이용자가 체내에 흡입할 때에 이용자가 물고 있는 마우스피스(4)를 포함한다. 토출 헤드(3)는, 토출구들(5)을 갖는다. 약제 탱크(7)의 약제가 토출 헤드(3)에 공급된다. 흡입기는 약제가 일반적으로 기류의 방향과 평행한 방향으로 토출되고 약제가 흡입구를 향하여 기류 내의 혼란없이 반송되도록 구성된다.

토출구로부터 토출된 액적은, 호흡기에의 침착에 적합한 3μm 내지 8μm 정도의 매우 미소한 직경을 갖기 때문에, 기류로 내에서 기류의 혼란(turbulence: 난기류)의 영향을 받기 쉽다. 약제가 반송되는 기류의 혼란은, 액적들 사이의 충돌을 증가시켜, 흡입된 약제의 각각의 액적의 직경을 증가시킬 수 있다. 액적 직경의 임의의 변화는, 흡입 후의 액적이 침착되는 부위에 영향을 미친다. 또한, 난기류는 기류로의 내벽에 부착되는 약제를 증가시킬 수 있다. 후자의 경우, 토출 후 흡입되지 않는 약제가 증가하여, 낭비를 초래한다. 그러한 증가는 위생면에서도 바람직하지 않다.

본 발명의 발명자들은 국제특허출원의 일본 내 공개공보 평8-511966호의 경우와 같이 약제의 토출 방향이 기류의 방향과 거의 평행할 경우의 기류를 연구했다. 예를 들어, 원기둥 형상의 기류로 안에 입방체의 토출 헤드 카트리지가 설치되었다고 가정된다. 도 11a, 도 11b, 및 도 11c는 그러한 기류로 내의 기류의 흐름에 관한 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도 11c는 도 11a에서와 동일한 단면 상의 토출구들(5)로부터 토출된 액적들에 의해 형성된 유선(flow pattern)들을 나타내는 도면이다. 도 12a, 도 12b, 및 도 12c는 그 결과를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 12c는 흡입구측으로부터 보았을 때 기류로(4) 및 기류로(4) 안에 배치된 토출 헤드 카트리지(3)의 도면이다. 토출구들(5)의 어레이는 기류로(4)의 단면인 타원의 긴 직경 방향에 평행하게 배열된다. 도 12c의 12A-12A선을 따라 취해진 단면은 도 11b의 11A-11A선을 따라 취해진 단면에 대응한다. 도 12c의 12B-12B선을 따라 취해진 단면은 도 11a의 11B-11B선을 따라 취해진 단면에 대응한다.

시뮬레이션에 사용된 조건은 하기와 같다. 흡입구(6)를 통한 흡인량은 30L/min이어서, 토출구들(5)을 통하여 물방울 1.4ml/min과 동등한 모멘텀을 갖는 공기가 (1.2L/min의 배출량으로) 토출되는 것으로 가정되었다. 기류로(4)는 긴 직경이 25mm, 짧은 직경이 10mm, 전체 길이가 25mm였고, 토출구 제공면으로부터 흡입구까지의 길이는 15mm였다. 토출 헤드(3)는 10mm×10mm×10mm의 입방체로 구성되었다. 토출구 제공면은, 0.2mm×6mm의 도입 경계(inlet boundary)를 4개 포함하였고, 그 긴 변 방향은 토출구 어레이의 긴 변 방향과 동일하였다. 도 11a 및 도 11b의 화살표는 해당 화살표의 시점에 있어서의 기류의 풍속 벡터를 나타낸다. 즉, 화살표의 길이는 풍속의 크기를 나타내고, 화살표의 방향은 기류의 방향을 나타낸다.

도 11a 및 도 11b의 결과의 개략을 도 12a 및 도 12b에 나타낸 바와 같이, 토출 헤드 카트리지(3)의 측면들을 따라 상승하는 기류는, 토출 헤드 카트리지의 헤드 정상부를 구성하는 토출구 제공면의 외주를 통과한 후에, 기류의 흐름이 나누어지고 토출구(5)로 접근하기 쉽다는 것을 발견했다. 그리하여, 안쪽으로 향하는 기류와, 약제의 토출 방향에 대하여 평행하지 않은 또 다른 기류가 발생되는 것을 발견했다. 상술된 기류에서 약제가 반송될 경우에 액적들에 의해 형성되는 유선들이 도 11c에 도시된다. 특히, 흡입구(6)의 출구 주변에서 기류가 중앙으로 향하는 경향이 있기 때문에, 액적들에 의해 형성된 유선들이 좁은 공간에 고밀도로 분포하는 것을 발견했다.

특히, 토출구(5) 어레이들에 평행한 방향의 단면들(도 11a 및 도 12a)에 도시된 기류가 안쪽으로 향하면, 토출구 어레이들부터 토출된 액적들 사이의 충돌 확률이 높아져, 바람직하지 않다.

본 발명의 한가지 목적은, 기류 내의 혼란을 제한하고, 토출된 약제의 기류로 내에서의 충돌 확률을 감소시켜, 균일한 기류에서 약제가 반송될 수 있는 토출 헤드 카트리지 및 흡입 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은, 약제를 토출해서 이용자에게 흡입시키는 흡입 장치에 설치가능한, 복수의 토출구를 갖는 토출 헤드 카트리지이며,

토출구들이 제공되는 면에 연속적인 단부들 중, 토출구들의 어레이에 평행한 단부가, 상기 면에 수직한 방향으로 발생되는 기류의 일부를 상기 면에 따라 유도하는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 토출 헤드 카트리지에 관한 것이다.

토출구 어레이에 평행한 단부는 곡면을 가질 수 있다.

토출구 어레이에 평행한 단부는 토출구 어레이들에 수직한 단면에 있어서 둔각을 가질 수 있다.

면의 상방으로부터 보았을 때, 토출 헤드 카트리지는 형상에 의해 면을 향해 안쪽으로 구부러지는 길이가, 토출구의 어레이에 수직한 방향에서의 토출 헤드 카트리지의 길이의 10% 이상 85% 이하이다.

둔각은 100°이상 150°이하일 수 있다.

토출 헤드 카트리지는, 약제를 토출하기 위한 열 에너지를 제공하는 전기-열변환 소자 및 기계 에너지를 제공하는 전기-기계 변환 소자 중 하나를 더 포함할 수 있다.

본 발명은, 약제를 토출해서 흡입구를 통해서 이용자에게 흡입시키는 흡입 장치이며,

토출된 약제를 상기 흡입구에 유도하는 기류로; 및

약제를 토출하기 위한 복수의 토출구를 갖고, 기류로의 내부에 설치된 토출 헤드 카트리지를 갖고,

토출 헤드 카트리지의 토출구들이 제공되는 면에 연속적인 단부들 중, 토출구들의 어레이에 평행한 단부가, 이용자의 흡입에 의해 상기 면에 수직한 방향으로 발생되는 기류의 일부를 상기 면에 따라 유도하는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 흡입 장치에 관한 것이다. 본 발명의 토출 헤드 카트리지 및 흡입 장치에 따르면, 토출구 제공면에 연속적인 단부들 중, 토출구 어레이에 평행한 단부가, 토출구 제공면의 외주 주위의 기류를 하나의 토출구 제공면에 유도되게 하는 형상을 갖는다. 그리하여, 인접한 토출구들로부터 토출된 액적들 사이의 기류로에서의 동시적 또는 연쇄적인 충돌의 확률이 감소하여, 약제들이 균일한 기류에서 반송되게 한다.

본 발명의 다른 특징들 및 이점들은, 도면 전체에 걸쳐 동일하거나 유사한 부분들을 비슷한 참조 번호들로 나타낸 첨부 도면들과 함께 주어진 하기의 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1a는, 본 발명의 토출 헤드 카트리지의 실시예를 도시하는 사시도이고, 도 1b는, 그 토출 헤드 카트리지를 설치한, 본 발명의 흡입 장치의 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 2a, 도 2b, 및 도 2c는 본 발명의 제1 실시예의 기류에 관한 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는, 도 2a 및 도 2b의 결과를 개략적으로 도시하는 도면이고, 도 3c는 흡입구측으로부터 보았을 때 기류로(4) 및 기류로(4) 내에 배치된 토출 헤드 카트리지(3)의 도면이다.
도 4는 토출구 어레이에 수직한 면을 따라 취해진, 제1 실시예의 토출 헤드 카트리지(10)의 단면도이다.
도 5는 제1 실시예의 토출구 어레이들에 평행한 단부들의 2개의 측면에 곡면들이 제공되는 경우의 토출 헤드 카트리지(10)의 단면도이다.
도 6a, 도 6b, 및 도 6c는 본 발명의 제1 실시예의 기류에 관한 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이고, 도 6c는 도 6a에서와 동일한 단면 상의 토출구들(5)로부터 토출된 액적들에 의해 형성된 유선들을 도시하는 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 도 6a 및 도 6b의 결과를 개략적으로 도시하는 도면이고, 도 7c는 흡입구측으로부터 보았을 때 기류로(4) 및 기류로(4) 내에 배치된 토출 헤드 카트리지(3)의 도면이다.
도 8은 토출구 어레이에 수직한 면을 따라 취해진, 제2 실시예의 토출 헤드 카트리지(10)의 단면도이다.
도 9는 토출구 어레이들에 평행한 단부들의 2개의 측면이 개별적으로 경사면을 가질 경우의 토출 헤드 카트리지(10)의 단면도이다.
도 10은 배경 기술의 특허문헌 1에 기술된 흡입기의 일반적인 단면도이다.
도 11a 및 도 11b는 원기둥 형상의 기류로 내에 입방체인 토출 헤드 카트리지가 배치되었을 때의 기류의 흐름에 관한 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이고, 도 11c는 도 11a에서와 동일한 단면 상의 토출구들(5)로부터 토출된 액적들에 의해 형성된 유선들을 도시하는 도면이다.
도 12a 및 도 12b는 도 11a 및 도 11b의 결과를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 12c는 흡입구측으로부터 보았을 때 기류로(4) 및 기류로(4) 내에 배치된 토출 헤드 카트리지(3)의 도면이다.

이제, 본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부 도면을 따라 상세하게 설명될 것이다. 동일한 요소들은 동일한 참조 번호로 나타낸다.

본 발명에 따른 토출 헤드 카트리지는, 일반적으로 약제를 토출하기 위한 복수의 토출구를 갖는 토출 헤드를 갖도록 구성되며, 흡입 장치에 대하여 탈착가능한 카트리지 형태의 부재이다. 토출 헤드 카트리지는, 토출 헤드 부분만을 갖도록 구성될 수 있지만, 흡입 장치에 의한 토출용 약제를 수용하는 약제 탱크와 일체화될 수 있다.

토출 헤드 카트리지가 흡입 장치에 설치되었을 때 흡입구에 가장 가까우며, 복수의 토출구의 어레이가 제공되는 토출구 제공면을 구성하는 면이 헤드 정상부에 포함된다. 본 발명에서, 토출구 제공면과 연속적인 단부의 형상을 적절하게 설계함으로써, 약제 토출 카트리지의 측면들을 따라 흐르는 균일한 기류를 제어하며, 그 상세한 것은 후술한다.

토출 헤드 카트리지의 토출 헤드부는, 복수의 토출구에 대하여 1 대 1, 1 대 다, 다 대 1 관계 중 하나의 관계로 제공되는 토출 에너지 발생 소자들을 갖는 것이 바람직하다. 소자들은 예를 들어, 약제에 열 에너지를 제공하는 전기-열 변환 소자이거나, 또는 기계 에너지를 제공하는 전기-기계 변환 소자일 수 있다. 즉, 약제의 토출 방식은, 예를 들어, 전기-열 변환 소자를 사용해서 약제에 열 에너지를 제공해서 토출시키는 방식(서멀젯 방식), 약제에 기계 에너지를 제공하는 전기-기계 변환 소자(예를 들어, 압전 소자)의 진동압을 사용해서 약제를 토출하는 방식(피에조젯 방식)일 수 있다. 이들 방식은, 때때로 잉크젯 방식이라고 불릴 수 있다. 토출 방식은, 약제의 유형에 따라 선택될 수 있다.

서멀젯 방식이 사용될 때, 각 토출 헤드에 대해서, 토출구의 개구 직경, 토출에 이용되는 열펄스의 양, 전기-열 변환 소자로서의 마이크로 히터의 크기 정밀도 및 재현성을 개선하는 것이 가능하다. 이로 인해, 더 작은 액적 직경의 분포를 달성하는 것이 가능하다. 또한, 서멀젯 방식은, 헤드의 제작 비용이 적고 헤드를 빈번히 교환할 필요가 있는 소형 장치에의 적용성이 높다. 따라서, 약제 토출 장치에 휴대성 및 편리성이 필요할 때에는, 특히, 서멀젯 방식의 토출 원리가 바람직하다.

토출 헤드는 정량분무기(metered dose inhaler, MDI) 및 네블라이저(nebulizer) 등 알려진 토출 원리를 사용하는 토출 헤드일 수 있다.

여기에서 사용되는 약제는, 약리적 및 생리적인 효과를 나타내는 임의의 의약용 화합물뿐만 아니라, 맛과 냄새를 위한 성분, 염료, 및 안료도 포함한다. 약제는 액체 또는 분말의 형태일 수 있다.

여기에서 사용된 약액은, 액체의 약제 또는 약제를 포함하는 액체 매체를 의미한다. 약액은 임의의 첨가제를 포함할 수 있다. 약제는 액 중에 용해, 분산, 유화, 현탁될 수 있고, 슬러리일 수 있으며, 액 중에 균일화되어 있는 것이 더욱 바람직하다.

약제가 약액일 때, 액의 주 매체는 물 또는 유기물이 바람직하고, 생체에 투여되는 것을 고려하면 물이 주 매체인 것이 바람직하다.

(제1 실시예)

도 1a는, 본 발명의 토출 헤드 카트리지의 실시예를 도시하는 사시도이다. 도 1b는, 토출 헤드 카트리지를 설치한 상태의, 본 발명의 흡입 장치의 실시예를 도시하는 사시도이다. 토출 헤드 카트리지(10)는 토출 헤드(3), 및 토출 헤드(3)와 일체화된 약제 탱크(7)를 갖도록 구성된다. 약제 탱크(7)는, 카트리지 하우징(8)으로 보호되고, 하우징(8)과 토출 헤드(3)가 토출 헤드 카트리지(10)의 일반적으로 입방체인 외형을 형성한다. 토출 헤드 카트리지(10)는 흡입 장치(100)에 설치되고, 기류로(4) 내에 배치된다. 기류로(4)는 흡입시에 이용자에 의해 유지되는 흡입구인 마우스피스를 제공하는 선단(distal end)을 갖는다. 즉, 본 실시예에서는, 기류로가 마우스피스와 일체화되어 있고, 그것은 흡입 장치에 대하여 탈착가능하다. 따라서, 정기적으로 세정 또는 교환이 가능하다.

흡입 장치(100)에 설치된 토출 헤드 카트리지(10)는 흡입구에 가장 가까운 토출 헤드 카트리지(10)의 면이며 토출 헤드(3)의 일부를 구성하는 헤드 정상부를 포함하고, 헤드 정상부는 복수의 토출구(5)가 형성된 토출구 제공면을 제공한다. 토출구(5)는 어레이들(이하, 토출구 어레이들 또는 노즐 어레이들이라고도 칭함)로 배열된다. 도 1a 및 도 1b에서, 각각 5개의 토출구로 이루어진 2개의 어레이가 도시되어 있지만, 그 구성은 개략적인 도시만을 위한 것이고, 토출 헤드(3)에는 실제로는, 예를 들어 3μm의 노즐 직경을 갖는 558개의 토출구로 이루어진 어레이가 24개 배열된다. 각 토출구의 하부에는, 약제 탱크(7)로부터 토출 헤드(3)에 공급된 약제에 열 에너지를 제공하기 위한 복수의 히터(도시하지 않음)가 장착되고, 히터들은 서멀 잉크젯 방식의 원리에 기초한 토출 메카니즘을 사용한다.

이용자가 흡입구를 통하여 숨을 들이쉴 때, 공기 도입구(1)를 통하여 흡입 장치 내에 공기가 유입되어, 기류로(4)에 공급된다. 기류로는 토출 헤드(3)로부터 토출된 약제가 흡입구 방향으로 통과하는 공간을 의미한다. 공기 도입구(1)로부터 기류로(4)에 공급된 공기는, 토출 헤드 카트리지(10)의 측면들을 따라 통과하고, 반송되는 약제와 함께 이용자에게 흡입된다.

토출 헤드 카트리지(10)는, 약제 탱크(7) 내의 약제의 잔량이 1회의 투여량을 제공하기에 불충분하면 교체된다. 예를 들어, 흡입 장치는 그 본체 내에 약제의 토출량을 카운트하는 기능이 있어, 이 토출량 카운트 기능에 기초하여 잔여량이 산출될 수 있다. 이에 의해 교환 시기를 통지하여 이용자가 교환하도록 촉구할 수 있거나, 또는 교환이 완료될 때까지 토출이 중지될 수 있다.

본 실시예에서는 정사각형의 토출구 제공면에 연속적인 4개의 단부 중, 토출구 어레이들에 평행한 방향의 하나의 단부가 곡면(9a)을 갖고 있는 것이 특징이다. 이용자의 흡입시에 기류로(4) 내에 발생되는 기류에 대한 곡면의 효과를 하기에서 설명한다.

도 2a, 도 2b, 및 도 2c에는 그러한 기류로 내의 기류의 흐름에 관한 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도 2c는 도 2a에서와 동일한 단면 상의 토출구들(5)로부터 토출된 액적들에 의해 형성된 유선들을 도시하는 도면이다. 도 3a 및 도 3b는 그 결과를 개략적으로 도시하는 도면이고, 도 3c는 흡입구측에서 보았을 때 기류로(4), 및 기류로(4)에 배치된 토출 헤드 카트리지(10)의 도면이다. 토출구 어레이들은 기류로(4)의 단면인 타원의 긴 직경 방향에 평행하게 배열된다. 도 3c의 3A-3A선을 따라 취해진 단면은 도 2b의 2A-2A선을 따라 취해진 단면에 대응한다. 도 3c의 3B-3B선을 따라 취해진 단면은 도 2a의 2B-2B선을 따라 취해진 단면에 대응한다.

시뮬레이션에 사용된 조건은 하기와 같다. 흡입구(6)를 통한 흡인량은 30L/min이어서, 토출구들(5)을 통하여 물방울 1.4ml/min과 동등한 모멘텀을 갖는 공기가 (1.2L/min의 배출량으로) 토출되는 것으로 가정되었다. 기류로(4)는 긴 직경이 25mm, 짧은 직경이 10mm, 전체 길이가 25mm이었고, 토출구 제공면으로부터 흡입구까지의 길이는 15mm였다. 토출 헤드(3)는 10mm×10mm×10mm의 입방체로 구성되었고, 측면들 중 하나의 일부는 곡면이었다. 곡면(9a)은 4mm의 곡률 반경을 가졌다. 토출구 제공면은, 0.2mm×6mm의 도입 경계를 4개 포함하였고, 그 긴 변 방향은 토출구 어레이들의 긴 변 방향과 동일하였다. 도 2a 및 도 2b의 화살표는, 해당 화살표의 시점에 있어서의 기류의 풍속 벡터를 나타낸다. 즉, 화살표의 길이는 풍속의 크기를 나타내고, 화살표의 방향은 기류의 방향을 나타낸다.

도 2a 및 도 2b의 결과의 개략을 도 3a 및 도 3b에 나타낸다. 도 2b 및 도 3b에 나타낸 바와 같이, 흡입 장치에서 토출구 제공면의 뒤에서는, 토출 헤드 카트리지(3)의 측면들을 따라 기류가 상승한다. 기류는, 토출구 제공면에 수직한 방향으로 발생된다. 즉, 약제의 토출 방향과 기류의 방향이 일반적으로 서로 평행하다. 토출구 제공면 주변에 이르렀을 때, 코안다 효과(coanda effect)에 의해 기류가 곡면(9a)에 의해 토출구 제공면을 향해 유도되고, 그 후 흡입구(6)를 향하여 상승한다. 그리하여, 곡면(9a)은, 단부에서 토출구 어레이들에 평행한 카트리지(10) 측면들을 따르는 기류를 토출구 제공면에 따라 기류로(7)의 중앙을 향하여 유도하는 윈드 가이드 유닛(wind guide unit)으로서 기능한다.

한편, 도 2a 및 도 3a에 나타낸 바와 같이, 단부측에서 토출구 어레이들에 수직한 측면들을 따라 상승하는 기류는, 토출구 제공면을 통과할 때에 기류로의 중앙에 유도되는 것이 억제된다. 이것은 첫째로, 토출구 어레이들에 수직한 단부는 곡면을 갖고 있지 않아, 기류가 활발하게 토출구 제공면을 향하여 유도되지 않기 때문이다. 둘째로, 토출구 어레이들에 평행한 단부의 측면을 따른 기류가 토출구 제공면을 향하여 활발하게 유도되고 토출구 제공면 위의 공간에 도입되기 때문에, 토출구 어레이들에 수직한 단부의 측면을 따라 상승하는 기류는 중앙으로 향하게 전환할 수 없다. 이로 인해, 기류로의 확장된 공간에 의해 일어나기 쉬운 분리된 흐름의, 토출구 제공면을 통과하는 기류에 대한 영향이 최소화될 수 있다. 그리하여, 단부측에서 토출구 어레이들에 수직한 측면들을 따라 상승하는 기류는, 방향의 변경없이 상승하여, 에어 커튼과 같이 기능한다.

그 결과, 토출구 어레이들을 갖는 면에서의 기류는 분할된 기류에 의해 굽혀지지 않고, 토출된 약제는 방향의 변경 없이 상승하려는 경향이 있다. 즉, 인접한 토출구들로부터 토출된 액적들 사이의 충돌을 일으키는 방향으로 임의의 기류가 발생하기 어렵기 때문에, 약제 사이의 충돌이 감소된다.

이러한 기류에서 약제가 반송될 때 액적들에 의해 형성된 유선들이 도 2c에 도시되지만, 도 11a, 도 11b 및 도 11c와 비교해서, 흡입구(6) 주위의 액적들의 경로들을 나타내는 유선들이 마우스피스(4) 내에 더 넓게 분포된다. 이것으로부터도 액적들 사이의 충돌 확률이 감소되는 것을 알 수 있다.

일반적으로, 하나의 토출구 어레이의 토출구들은 수 μm 내지 수십 μm의 간격만큼 분리되지만, 어레이들은 수 μm 내지 수 mm의 간격만큼 분리된다. 복수의 토출구 어레이들이 제공되는 경우에, 토출구 어레이들에 수직한 방향의 토출구 수보다 토출구 어레이들에 평행한 방향의 토출구 수가 많다. 그리하여, 상기 구성으로써, 다른 토출구로부터 토출된 액적들 사이의 충돌 확률을 감소시킬 수 있어, 균일한 직경을 갖는 약제 입자를 체내에 공급할 수 있다.

본 발명의 토출구 어레이는 반드시 일직선 상에 있지는 않다. 노즐들이 명확하게 한 줄로 한 방향으로 배열되는 한, 어레이는 지그재그 형상인 부분 또는, 원호 형상인 부분을 포함할 수 있다. 최근 알려진 토출구들 사이의 간격과 어레이들 사이의 간격을 비교하면, 후자가 더 크기 때문에, 직선으로부터 약간 벗어나 있는 일련의 토출구들은 토출구 어레이로서 간주될 수 있다. 이러한 토출구 어레이에서는, 동일한 수직 방향을 따라 토출구들이 위치되지 않는다. 이와 같은 것이 제2 실시예에 적용된다.

다음에, 곡면 형상의 예시적인 실시예에 대해서 설명한다. 도 4는, 토출 헤드 카트리지(10)를 토출구 어레이들에 수직한 면을 따라 취한 단면도이다. 토출 헤드 카트리지(10)는 토출구 어레이들에 수직한 방향으로 길이 L을 갖는다. 토출구 제공면의 상방으로부터 보았을 때에, 토출 헤드 카트리지(10)는 곡면(9a)이 토출구 제공면을 향해 안쪽으로 구부러지는 길이 R을 갖는다. 즉, 토출구 제공면은 토출구 어레이들에 수직한 방향으로, L-R로 정의된 길이를 갖는다. 기류를 효과적으로 기류로(4)의 중앙으로 유도하기 위해서는, 길이 R이 길이 L의 10% 이상인 것이 바람직하고, 25% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 토출량에 적절한 토출구 수의 관점에서, 길이 R는 85% 이하인 것이 바람직하고, 70% 이하인 것이 더 바람직하다.

본 실시예에서, 지금까지는 토출구 어레이들에 평행한 방향의 단부들 중의 단부에 하나의 곡면만이 제공되는 경우에 대해서 설명했지만, 본 실시예는 이 경우로 제한하지 않고, 2개의 측면 상에 곡면들(9a 및 9b)을 가질 수 있다. 도 5는, 토출구 어레이에 평행한 방향의 단부들의 2개의 측면에 곡면을 갖는 경우의 토출 헤드 카트리지(10)의 단면도이다. 이러한 경우에는, 길이 R는 각각의 곡면(9a 및 9b)이 토출구 제공면을 향해 안쪽으로 구부러지는 길이 R1 및 R2의 합으로서 정의된다. 이 경우에도, 기류를 효과적으로 기류로(4)의 중앙으로 유도하기 위해서는, 길이 R가 길이 L의 10% 이상인 것이 바람직하고, 25% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 토출량에 적절한 토출구 수의 관점에서, 길이 R는 85% 이하인 것이 바람직하고, 70% 이하인 것이 더 바람직하다.

토출구 어레이들에 평행한 단부들 중, 곡면을 갖는 부분은, 토출구 어레이들의 길이 이상의 길이가 제공되는 것이 바람직하다.

(제2 실시예)

본 발명의 제2 실시예에서는, 토출구 어레이에 평행한 단부가, 토출구 어레이에 수직한 단면에 있어서 둔각을 갖는다. 즉, 도 9 내지 도 12a, 도 12b, 및 도 12c에 나타낸 바와 같이, 토출구 어레이에 평행한 측면들 중 적어도 하나가 경사면(9c)을 갖는다. 이용자의 흡입시에 기류로(4) 내에 발생되는 기류에 대한 경사면(9c)의 영향을 하기에서 설명한다.

도 6a, 도 6b, 및 도 6c는 그러한 기류로 내의 기류의 흐름에 관한 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도 6c는 도 6a에서와 동일한 단면 상의 토출구들(5)로부터 토출된 액적들에 의해 형성된 유선을 나타내는 도면이다. 도 7a 및 도 7b는 그 결과를 개략적으로 도시하는 도면이고, 도 7c는 흡입구측에서 보았을 때 기류로(4), 및 기류로(4) 내에 배치된 토출 헤드 카트리지(10)의 도면이다. 토출구 어레이들은 기류로(4)의 단면인 타원의 긴 직경 방향에 평행하게 배열된다. 도 7c의 7A-7A선을 따라 취해진 단면은 도 6b의 6A-6A선을 따라 취해진 단면에 대응한다. 도 7c의 7B-7B선을 따라 취해진 단면은 도 6a의 6B-6B선을 따라 취해진 단면에 대응한다.

시뮬레이션에 사용된 조건은 하기와 같다. 흡입구(6)로부터의 흡인량, 토출구들(5)로부터의 배출량, 및 기류로(4)의 치수 등은 제1 실시예의 것들과 유사하다. 본 실시예에서는, 10mm×10mm×10mm의 입방체를 갖도록 토출 헤드(3)가 구성되고, 측면들 중 하나의 일부가 경사(9c)를 갖는다. 경사면이 토출구 제공면을 향해 안쪽으로 구부러지는 길이(도 8에서의 T)는 4mm로 설정되었다.

상기 도면들로부터 알 수 있듯이, 본 실시예에서는 경사면(9c)이 제1 실시예에서의 곡면(9a)의 작용 효과와 같은 작용 효과를 제공한다. 그 결과, 토출된 약제는 방향 변경없이 상승하는 경향이 있다. 즉, 인접한 토출구들로부터 토출된 액적들 사이의 충돌을 일으키는 방향의 기류가 발생할 가능성이 낮기 때문에, 약제 사이의 충돌이 감소된다.

기류에 의해 약제가 반송될 때의 액적들에 의해 형성된 유선이 도 6c에 도시되지만, 제1 실시예와 유사하게, 도 11a, 도 11b, 및 도 11c와 비교해서, 흡입구(6) 주위의 액적들의 경로를 나타내는 유선들이 흡인 유로(2) 내의 더 넓은 범위에 분포된다. 이것으로부터도 액적들 사이의 충돌 확률이 감소되는 것을 알 수 있다.

즉, 토출구 어레이들에 평행한 단부의 경사면이, 토출구 어레이들에 평행한 단부의, 토출구 어레이들에 수직한 단면에 둔각을 제공한다. 이와 같은 구성에 의해 토출된 약제를 균일한 기류에 실을 수 있다.

다음에, 경사면의 형상의 예시적인 실시예에 대해서 하기에서 설명한다. 도 8은, 토출구 어레이들에 수직한 면을 따라 취해진 본 실시예의 토출 헤드 카트리지(10)의 단면도이다. 토출 헤드 카트리지(10)는 토출구 어레이들에 수직한 방향으로 길이 L을 갖는다. 토출구 제공면의 상방으로부터 보았을 때에, 토출 헤드 카트리지(10)는 경사면(9c)이 토출구 제공면을 향해 안쪽으로 구부러지는 길이 T를 갖는다. 즉, 토출구 제공면은 토출구 어레이들에 수직한 방향으로, L-T로 정의된 길이를 갖는다. 기류를 효과적으로 기류로(4)의 중앙으로 유도하기 위해서는, 길이 T가 길이 L의 10% 이상인 것이 바람직하고, 25% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 토출량에 적절한 토출구 수의 관점에서, 길이 T는 85% 이하인 것이 바람직하고, 70% 이하인 것이 더 바람직하다.

또한, 토출구 어레이들에 평행한 단부의 토출구 어레이들에 수직한 단면의 둔각은, 기류 내의 혼란을 최소화하는 관점에서, 100°이상 150°이하인 것이 바람직하고, 120°이상 140°이하인 것이 더 바람직하다.

본 실시예에서, 토출구 어레이들에 평행한 단부들의 측면들이 둘 다 각각 경사면을 가질 수 있다. 도 9는, 토출구 어레이들에 평행한 단부들의 2개의 측면에 경사면(9c 및 9d)이 제공되는 경우의 토출 헤드 카트리지(10)의 단면도이다. 이러한 경우에는, 길이 T는 각각의 곡면(9a 및 9b)이 토출구 제공면을 향해 안쪽으로 구부러지는 길이 T1과 T2의 합으로서 정의된다. 이 경우에도, 기류를 효과적으로 기류로(4)의 중앙으로 유도하기 위해서는, 길이 T가 길이 L의 10% 이상인 것이 바람직하고, 25% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 토출량에 적절한 토출구 수의 관점에서, 길이 T는 85% 이하인 것이 바람직하고, 70% 이하인 것이 더 바람직하다.

본 발명의 토출 헤드 카트리지는 약제 흡입용의 흡입 장치가 아닌 다양한 용도에 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 토출 헤드 카트리지는 방향제 분무 장치, 니코틴 등의 기호품의 흡입 장치 등에 사용될 수 있다. 그리하여, 본 발명의 토출 헤드 카트리지는 확실하고 위생적인 토출이 필요한 다양한 용도에 사용될 수 있다.

본 발명은 상기 실시예들로 제한되지 않으며 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양한 변경들 및 수정들이 이루어질 수 있다. 그리하여, 본 발명의 범위를 공중에 알리기 위하여, 하기의 청구항들이 작성되었다.

본 출원은 2008년 4월 16일자로 출원된 일본특허출원 제2008-106804호의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 본원에 참조로서 포함된다.

도면에서, 참조 번호들은 하기의 요소들을 나타낸다.
1: 공기 도입구
3: 토출 헤드
4: 기류로
5: 토출구
6: 흡입구(마우스피스)
7: 약제 탱크
8: 하우징
9a, 9b: 곡면
9c, 9d: 경사면
10: 토출 헤드 카트리지
100: 흡입 장치

Claims

약제를 토출해서 이용자에게 흡입시키는 흡입 장치에 설치가능한, 복수의 토출구를 갖는 토출 헤드 카트리지이며,
상기 토출구들이 제공되는 면에 연속적인 단부들 중, 상기 토출구들의 어레이에 평행한 단부가, 상기 면에 수직한 방향으로 발생되는 기류의 일부를 상기 면에 따라 유도하는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 토출 헤드 카트리지.
제1항에 있어서,
상기 토출구 어레이에 평행한 단부는 곡면을 갖는 것을 특징으로 하는 토출 헤드 카트리지.
제1항에 있어서,
상기 토출구 어레이에 평행한 단부는, 상기 토출구 어레이들에 수직한 단면에 있어서 둔각을 갖는 것을 특징으로 하는 토출 헤드 카트리지.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 면의 상방으로부터 보았을 때, 상기 형상에 의해 상기 면을 향해 안쪽으로 구부러지는 길이가, 상기 토출구의 어레이에 수직한 방향에서의 상기 토출 헤드 카트리지의 길이의 10% 이상 85% 이하인 것을 특징으로 하는, 토출 헤드 카트리지.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 둔각은 100°이상 150°이하인 것을 특징으로 하는, 토출 헤드 카트리지.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 약제를 토출하기 위한 열 에너지를 제공하는 전기-열 변환 소자 및 기계 에너지를 제공하는 전기-기계 변환 소자 중 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토출 헤드 카트리지.
약제를 토출해서 흡입구를 통해서 이용자에게 흡입시키는 흡입 장치이며,
토출된 상기 약제를 상기 흡입구에 유도하는 기류로(air flow channel); 및
상기 약제를 토출하기 위한 복수의 토출구를 갖고, 상기 기류로의 내부에 설치된 토출 헤드 카트리지를 갖고,
상기 토출 헤드 카트리지의 상기 토출구들이 제공되는 면에 연속적인 단부들 중, 상기 토출구들의 어레이에 평행한 단부가, 이용자의 흡입에 의해 상기 면에 수직한 방향으로 발생되는 기류의 일부를 상기 면에 따라 유도하는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 흡입 장치.