WO2022210373A1

WO2022210373A1 - 霧化装置、およびその状態検知方法

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Publication number: WO2022210373A1
Application number: PCT/JP2022/014482
Authority: WO
Inventors: 洋次篠原
Original assignee: 株式会社村田製作所
Priority date: 2021-03-30
Filing date: 2022-03-25
Publication date: 2022-10-06

Abstract

本開示は、別途センサを設けることなく、装置の動作状態を簡便に検知することができる霧化装置、およびその状態検知方法を提供する。ネブライザ（１）は、薬液を貯留する薬液タンク（４０）と、薬液タンク（４０）から薬液を供給する霧化ノズル（３０）と、霧化ノズル（３０）の先端に向けて空気を送出するポンプユニット（１０）（ｄ圧電ポンプ（１４））と、ポンプユニット（１０）の駆動を制御する制御回路（１００）と、ｄ圧電ポンプ（１４）の電流を検出する電流センサ（２００）と、を備える。制御回路（１００）は、電流センサ（２００）で検出した電流に基づいてｄ圧電ポンプ（１４）の圧力または流量を推定し、推定したｄ圧電ポンプ（１４）の圧力または流量よりネブライザ（１）の動作状態を検知する。

Description

霧化装置、およびその状態検知方法

　本発明は、霧化装置、およびその状態検知方法に関する。

　液体を霧化する霧化装置として、喘息などの患者に薬液を経口吸入させるためのネブライザが開発されている。特に、ジェット式のネブライザは、ポンプで強力な空気流を作り薬液を霧化して患者の経口に吸入することができる。当該ネブライザの一例が、特許文献１に記載されている。

特開２０２０－０１０７３８号

　ジェット式のネブライザでは、ポンプで圧縮空気を作り出し、強力な空気流で負圧を生じさせて薬液タンクから薬液が吸い上げ、薬液を霧化している。しかし、ネブライザでは、空気流を作るノズルが目詰まりしたり、薬液タンクの接続が外れていたりと不具合が生じる場合がある。ネブライザが、当該不具合を検知するためには、圧力計や流量計などのセンサを別途設ける必要があり製造コストが高くなる。

　そこで、本開示の目的は、別途センサを設けることなく、装置の動作状態を簡便に検知することができる霧化装置、およびその状態検知方法を提供する。

　本開示の一形態に係る霧化装置は、液体を霧化する霧化装置であって、液体を貯留するタンクと、タンクから液体を供給する流路と、流路の先端に向けて空気を送出する圧電ポンプと、圧電ポンプの駆動を制御する制御部と、圧電ポンプの電気特性値を検出する検出部と、を備え、制御部は、検出部で検出した電気特性値に基づいて圧電ポンプの圧力または流量を推定し、推定した圧電ポンプの圧力または流量より霧化装置の動作状態を検知する。

　本開示の一形態に係る状態検知方法は、液体を貯留するタンクと、タンクから液体を供給する流路と、流路の先端に向けて空気を送出する圧電ポンプと、圧電ポンプの駆動を制御する制御部と、圧電ポンプの電気特性値を検出する検出部と、を備える、液体を霧化する霧化装置の動作状態を検知する状態検知方法であって、検出した電気特性値に基づいて圧電ポンプの圧力または流量を推定するステップと、推定した圧電ポンプの圧力または流量より霧化装置の動作状態を検知するステップと、を含む。

　本開示によれば、推定した圧電ポンプの圧力または流量より霧化装置の動作状態を検知するので、別途センサを設けることなく、霧化装置の動作状態を簡便に検知することができる。

実施の形態に係るネブライザの構成を説明するための概略図である。実施の形態に係るポンプユニットの構成を示す概略図である。実施の形態に係るポンプユニットの制御を説明するためのブロック図である。実施の形態に係る圧電ポンプの圧力と流量との関係を示す図である。実施の形態に係る記憶部に記憶されたテーブルの内容を示す図である。実施の形態に係る圧電ポンプの圧力と電流との関係を示す図である。実施の形態に係るネブライザの動作を説明するためのフローチャートである。圧電ポンプの圧力と圧電ポンプの動作周波数との関係を示す図である。記憶部に記憶される圧電ポンプの動作周波数との関係を含むテーブルの内容を示す図である。変形例に係るポンプユニットの制御を説明するためのブロック図である。別の変形例に係るポンプユニットの制御を説明するためのブロック図である。

　以下に、本実施の形態に係る霧化装置について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

　（実施の形態）
　以下の実施の形態では、圧電ポンプを用いたネブライザの一例について説明する。ネブライザは、喘息などの患者が薬液を経口吸入するための器具であり、圧電ポンプで強力な空気流を作り薬液を霧化する霧化装置である。霧化装置は、ネブライザに限定されず、例えば、圧電ポンプを用いたアロマディフューザや加湿器などであってもよい。また、以下の実施の形態では、２個の圧電ポンプを直列してネブライザに用いているが、これに限られず、圧電ポンプを１個用いたネブライザであってもよい。

　図１は、実施の形態に係るネブライザ１の構成を説明するための概略図である。ネブライザ１は、ポンプユニット１０と、エアノズル２０と、霧化ノズル３０と、薬液タンク４０と、マウスピース５０とを含む。患者Ｐは、マウスピース５０の先端部を口でくわえ、当該先端部から吐出される霧化された薬液を吸入する。

　ポンプユニット１０は、霧化ノズル３０の先端に向けて空気（特に、圧縮空気）を送出するためのポンプで、性能、例えば圧力を向上させるために２個の圧電ポンプを直列してある。なお、圧電ポンプは、図示していないが筐体内に圧電素子とポンプ室とを有しており、駆動による圧電素子の変位によってポンプ室の体積、圧力を変動させて流体を搬送している。なお、ポンプユニット１０の詳細な構成については、後述する。

　エアノズル２０は、ポンプユニット１０で作り出された圧縮空気を霧化ノズル３０に向けて送り出す。霧化ノズル３０の先端では、エアノズル２０により作り出された強力な空気流により負圧が生じ、配管４２を通って薬液タンク４０から薬液が吸い上げられる。霧化ノズル３０の先端まで吸い上げられた薬液は、エアノズル２０からの空気流により霧化されマウスピース５０を通って患者Ｐの経口にまで送り出される。

　次に、ポンプユニット１０について図面を参照して詳しく説明する。図２は、実施の形態に係るポンプユニット１０の構成を示す概略図である。図３は、実施の形態に係るポンプユニット１０の制御を説明するためのブロック図である。

　ポンプユニット１０は、図２に示すように、第１流路１１と、ｕ圧電ポンプ１２（第１圧電ポンプ）と、第２流路１３と、ｄ圧電ポンプ１４（第２圧電ポンプ）と、第３流路１５とを含む。第１流路１１は、空気を取り入れる上流側に設けられた流路である。ｕ圧電ポンプ１２は、第１流路１１の下流側に接続される。第２流路１３は、ｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４とを繋ぐ流路である。ｄ圧電ポンプ１４は、ｕ圧電ポンプ１２に対して直列に接続される。第３流路１５は、ｄ圧電ポンプ１４に接続され下流側に設けられる流路である。

　ポンプユニット１０は、ｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４とを直列に繋ぐことで圧力を向上させることができる。ｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４とを同じ条件で駆動させた場合であっても、ｄ圧電ポンプ１４がｕ圧電ポンプ１２の下流側にあるため、よりエアノズル２０での圧力変化の影響を受けることになる。そのため、エアノズル２０で目詰まりが生じ第３流路１５から空気を排出し辛くなった場合、ｕ圧電ポンプ１２の圧力は高くなる。逆に、薬液タンク４０が接続されていない、薬液タンク４０の薬液が空になったなどで霧化ノズル３０での圧損が低下した場合、ｕ圧電ポンプ１２の圧力が低くなる。

　図４は、実施の形態に係る圧電ポンプの圧力と流量との関係を示す図である。図４では、縦軸を流量、横軸を圧力としている。流量は、圧電ポンプの最大流量を１００％として百分率で表している。圧力は、完全閉塞状態の最大圧力を”１”、完全開放状態の最小圧力を”０”とし規格化して表している。図４に示すように、圧電ポンプ（例えば、ｄ圧電ポンプ１４）は、圧力が高いと流量が低下し、完全閉塞状態のとき流量が０％（圧力＝１）となる。完全閉塞状態とは、例えば、エアノズル２０で目詰まりが生じて第３流路１５から空気を全く排出できない状態である。逆に、圧電ポンプは、圧力が低いと流量が高くなり、完全開放状態のとき流量が１００％（圧力＝０）となる。完全開放状態とは、例えば、薬液タンク４０が接続されておらず薬液が霧化ノズル３０の先端まで吸い上げられないため、エアノズル２０からの空気流に全く圧損が生じていない状態である。なお、ネブライザ１では、例えば、圧力が０．３～０．６の範囲を使用範囲（所定範囲）としている。また、本開示では、ネブライザ１の動作状態として、圧力または流量が使用範囲外となった場合、圧電ポンプの閉塞状態または圧電ポンプの開放状態を判断する。

　ネブライザ１では、図４に示した関係を利用して圧電ポンプの閉塞状態や開放状態などのネブライザ１の動作状態を検知することができる。なお、圧電ポンプの圧力または流量を圧力計や流量計などのセンサで計測することでネブライザの動作状態を検知することも可能である。しかし、新たに圧力計や流量計などのセンサを設ける必要があり製造コストが高くなるなどのデメリットが大きい。本実施の形態では、新たに圧力計や流量計などのセンサを設けることなく、ネブライザ１の動作状態を簡便に検知することができる構成について説明する。

　なお、ポンプユニット１０は、流路内で発生した閉塞状態を解消するために、コンタミネーションを排出する構成も有している。具体的に、ポンプユニット１０は、図２に示すように、第１流路１１に接続され、流路外と繋がる第１分岐路１６と、第１分岐路１６に設けられるｕバルブ１７（第１バルブ）と、第２流路１３に接続され、流路外と繋がる第２分岐路１８と、第２分岐路１８に設けられるｄバルブ１９（第２バルブ）と、をさらに含む。なお、ポンプユニット１０は、コンタミネーションを排出する構成を有していない構成であってもよい。

　ポンプユニット１０は、図３に示すように、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の駆動、ならびに、ｕバルブ１７およびｄバルブ１９の開閉を制御する制御回路１００と、記憶部１０１と、表示部１０２と、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の各々の電流を検出する電流センサ２００（検出部）と、を含む。図示していないがネブライザ１は、ポンプユニット１０を駆動するために必要な電力を供給する電源を有している。

　制御回路１００は、制御中枢としてのＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、ＣＰＵが動作するためのプログラムや制御データ等を記憶しているＲＯＭ（Read　Only　Memory）、ＣＰＵのワークエリアとして機能するＲＡＭ（Random　Access　Memory）、周辺機器との信号の整合性を保つための入出力インターフェイス等を設けてある。

　記憶部１０１は、フラッシュメモリやＳＳＤ（Solid　State　Drive）などの不揮発性メモリで構成される。記憶部１０１には、ｄ圧電ポンプ１４の圧力および流量と、ｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄと、ネブライザ１の動作状態との対応関係を示すテーブルが記憶されている。図５は、実施の形態に係る記憶部１０１に記憶されたテーブルの内容を示す図である。図５に示すテーブルでは、ｄ圧電ポンプ１４の圧力および流量ごとに、ｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄと、ネブライザ１の動作状態とが記憶されている。制御回路１００は、図５に示すテーブルに基づいて、ｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄからｄ圧電ポンプ１４の圧力または流量を推定することができる。

　なお、記憶部１０１は、図５に示すテーブル形式ではなく、関数形式でｄ圧電ポンプ１４の圧力および流量と、ｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄとの対応関係を記憶してもよい。図６は、実施の形態に係る圧電ポンプの圧力と電流との関係を示す図である。図６では、縦軸を電流、横軸を圧力としている。電流は、圧電ポンプの最大電流を”１”とし規格化して表している。圧力は、完全閉塞状態の最大圧力を”１”、完全開放状態の最小圧力を”０”とし規格化して表している。制御回路１００は、図６に示す関係に基づいて、ｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄからｄ圧電ポンプ１４の圧力を推定することができる。

　表示部１０２は、検知したネブライザ１の動作状態を表示するディスプレイである。表示部１０２は、ＬＣＤやＬＥＤなどで、検知したネブライザ１の動作状態をユーザ（例えば、患者Ｐ）に報知することができればよい。

　ポンプユニット１０は、起動すると、第１流路１１の上流側（図中左側）から吸った空気を、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４で圧縮し、第３流路１５の下流側（図中右側）からエアノズル２０に圧縮空気を送り出す。そのため、制御回路１００は、第１流路１１の上流側から第３流路１５の下流側に流体を流す所定の駆動条件でｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４を駆動させる。例えば、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４をそれぞれ定電圧で駆動する。特に、ｕ圧電ポンプ１２とｄ圧電ポンプ１４とで駆動条件を異ならせる必要がなければ、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４を、同じ電圧で定電圧駆動させる。

　なお、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の駆動条件は、定電圧で駆動させる条件に限られず、定電流で駆動させる条件など他の駆動条件であってもよい。また、ｕ圧電ポンプ１２の駆動条件とｄ圧電ポンプ１４の駆動条件とが同じでなくてもよく、例えば、下流側のｄ圧電ポンプ１４の仕事量が上流側のｕ圧電ポンプ１２の仕事量より大きくなるように、ｕ圧電ポンプ１２の駆動条件とｄ圧電ポンプ１４の駆動条件とを異ならせてもよい。

　制御回路１００は、ｄ圧電ポンプ１４の電流に基づいてｄ圧電ポンプ１４の圧力または流量を推定すると説明したが、ｄ圧電ポンプ１４のインピーダンスに基づいてｄ圧電ポンプ１４の圧力または流量を推定してもよい。ｄ圧電ポンプ１４のインピーダンスの大きさは、ｄ圧電ポンプ１４の圧電素子に流れる電流と駆動電圧との振幅比で求めることができる。そのため、圧電ポンプの圧力とインピーダンスとの関係は、図６に示した圧電ポンプの圧力と電流との関係のように、一義的に決まる。

　次に、ネブライザ１においてｄ圧電ポンプ１４の電流に基づいて動作状態を検知する動作についてフローチャートを用いて説明する。図７は、実施の形態に係るネブライザ１の動作を説明するためのフローチャートである。まず、ネブライザ１を起動した場合、制御回路１００は、所定の駆動条件でｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４を駆動させる（ステップＳ１０１）。

　制御回路１００は、所定の駆動条件でｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４を駆動させた状態で、ｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄを電流センサ２００に検出させる（ステップＳ１０２）。電流センサ２００で検出されたｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄは、制御回路１００に入力される。

　制御回路１００は、検出したｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄが使用範囲内か否かを判断する（ステップＳ１０３）。図５に示すように、ｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄは、０．７９～０．９の範囲内であれば、ｄ圧電ポンプ１４の使用範囲内であるとテーブルに設定されている。なお、電流Ｉｄは、最大電流を”１”とし規格化してある。そのため、制御回路１００は、ｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄが０．７９以上で、かつ０．９以下であるか否かを判断することで、ｄ圧電ポンプ１４が使用範囲内か否かを判断することができる。

　検出したｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄが使用範囲内であると判断した場合（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、制御回路１００は、所定の駆動条件でのｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の駆動を継続させるが、ユーザ（例えば、患者Ｐ）からｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の駆動を停止させる入力を受け付けたか否かを判断する（ステップＳ１０４）。

　ユーザからｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の駆動を停止させる入力を受け付けていない場合（ステップＳ１０４でＮＯ）、制御回路１００は、処理をＳ１０２に戻す。つまり、制御回路１００は、所定の駆動条件でのｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の駆動を継続させつつ、電流センサ２００によるｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄの検出を継続させる。

　一方、ユーザからｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の駆動を停止させる入力を受け付けた場合（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、制御回路１００は、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の駆動を停止して、処理を終了する。

　一方、検出したｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄが使用範囲外であると判断した場合（ステップＳ１０３でＮＯ）、制御回路１００は、検出したｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄが使用範囲（下限）より小さいか否かを判断する（ステップＳ１０５）。図５に示すように、ｄ圧電ポンプ１４の使用範囲（下限）が”０．７９”であるとテーブルに設定されている。そのため、制御回路１００は、ｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄが０．７９未満か否かを判断することで、ｄ圧電ポンプ１４が使用範囲（下限）より小さいか否かを判断することができる。

　検出したｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄが使用範囲（下限）より小さいと判断した場合（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、制御回路１００は、ｄ圧電ポンプ１４が閉塞状態であると判断する（ステップＳ１０６）。つまり、制御回路１００は、ｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄが使用範囲（下限）より小さい場合、図５に示すようにｄ圧電ポンプ１４の圧力が”０．６”より大きくなっている、またはｄ圧電ポンプ１４の流量が５６％より小さくなっていると推定できる。そのため、制御回路１００は、エアノズル２０の目詰まりなどが原因で、ｄ圧電ポンプ１４が閉塞状態になっていることを検知できる。なお、ｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄが”０．０”となった場合、ネブライザ１の動作状態は、ｄ圧電ポンプ１４の圧力が”１．０”、ｄ圧電ポンプ１４の流量が０％となるｄ圧電ポンプ１４の完全閉塞状態である。

　制御回路１００は、ｄ圧電ポンプ１４が閉塞状態であると判断した場合、表示部１０２にエアノズル２０が目詰まりである旨の表示を行う（ステップＳ１０７）。つまり、制御回路１００は、ユーザに対してネブライザ１の動作状態としてｄ圧電ポンプ１４が閉塞状態であることを報知して、その原因を取り除くことを示唆する。

　一方、検出したｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄが使用範囲（下限）より小さくないと判断した場合（ステップＳ１０５でＮＯ）、制御回路１００は、ｄ圧電ポンプ１４が開放状態であると判断する（ステップＳ１０８）。つまり、制御回路１００は、ｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄが使用範囲（上限）より大きいと判断できるので、図５に示すようにｄ圧電ポンプ１４の圧力が”０．３”より小さくなっている、またはｄ圧電ポンプ１４の流量が７９％より大きくなっていると推定できる。そのため、制御回路１００は、薬液タンク４０の薬液が空になったなどが原因で、ｄ圧電ポンプ１４が開放状態になっていることを検知できる。なお、ｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄが”１．０”となった場合、ネブライザ１の動作状態は、ｄ圧電ポンプ１４の圧力が”０．０”、ｄ圧電ポンプ１４の流量が１００％となるｄ圧電ポンプ１４の完全開放状態である。

　制御回路１００は、ｄ圧電ポンプ１４が開放状態であると判断した場合、表示部１０２に薬液タンク４０の薬液切れである旨の表示を行う（ステップＳ１０９）。つまり、制御回路１００は、ユーザに対してネブライザ１の動作状態としてｄ圧電ポンプ１４が開放状態であることを報知して、その原因を取り除くことを示唆する。

　制御回路１００は、ステップＳ１０７およびステップＳ１０９の後、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の駆動を停止（ステップＳ１１０）して、処理を終了する。

　以上のように、実施の形態に係るネブライザ１は、薬液を貯留する薬液タンク４０と、薬液タンク４０から薬液を供給する霧化ノズル３０と、霧化ノズル３０の先端に向けて圧縮空気を送出するポンプユニット１０（ｄ圧電ポンプ１４）と、ポンプユニット１０の駆動を制御する制御回路１００と、ｄ圧電ポンプ１４の電流を検出する電流センサ２００と、を備える。制御回路１００は、電流センサ２００で検出した電流に基づいてｄ圧電ポンプ１４の圧力または流量を推定し、推定したｄ圧電ポンプ１４の圧力または流量よりネブライザ１の動作状態を検知する。

　これにより、実施の形態に係るネブライザ１は、検出したｄ圧電ポンプ１４の電流に基づいてｄ圧電ポンプ１４の圧力または流量を推定してネブライザ１の動作状態を検知するので、別途センサを設けることなく、ネブライザ１の動作状態を簡便に検知することができる。

　ネブライザ１は、ｄ圧電ポンプ１４の圧力または流量と、ネブライザ１の動作状態との対応関係を示すテーブルが予め記憶してある記憶部１０１をさらに備える。制御回路１００は、テーブルに基づき、ｄ圧電ポンプ１４の圧力または流量が使用範囲内か否かを判断し、推定したｄ圧電ポンプ１４の圧力または流量が使用範囲外の場合、ｄ圧電ポンプ１４が閉塞状態または開放状態であると判断する。これにより、ネブライザ１の動作状態を簡便に検知することができる。

　ネブライザ１は、情報を表示する表示部１０２をさらに備える。制御回路１００は、検知したネブライザ１の動作状態の情報を表示部１０２に表示させる。これにより、ネブライザ１の動作状態をユーザに報知することができる。

　電流センサ２００で電流を検出するのではなく、インピーダンス、または動作周波数を検出する検出部であってもよい。なお、本開示では、インピーダンス、電流、または動作周波数を総称して電気特性値と記載する。検出部においては、圧電ポンプの駆動時の電気特性値を検出する。

　薬液を霧化するネブライザ１の動作状態を検知する状態検知方法であって、検出したｄ圧電ポンプ１４の電流に基づいてｄ圧電ポンプ１４の圧力または流量を推定するステップと、推定したｄ圧電ポンプ１４の圧力または流量よりネブライザ１の動作状態を検知するステップと、を含む。

　これにより、実施の形態に係るネブライザ１の動作状態を検知する状態検知方法は、検出したｄ圧電ポンプ１４の電流に基づいてｄ圧電ポンプ１４の圧力または流量を推定してネブライザ１の動作状態を検知するので、別途センサを設けることなく、ネブライザ１の動作状態を簡便に検知することができる。

　（その他の変形例）
　前述の実施の形態に係るネブライザ１では、動作状態を検知するために、ｄ圧電ポンプ１４の電流またはインピーダンスを検出すると説明した。しかし、ネブライザ１は、ｄ圧電ポンプ１４を動作する周波数（動作周波数）を検出し、検出した周波数に基づいてｄ圧電ポンプ１４の圧力を推定して動作状態を検知してもよい。

　ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４は圧電素子により駆動されており、当該圧電素子は共振周波数で駆動される。そのため、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の動作周波数は、圧電素子の共振周波数であり、ｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の圧力または流量により変化する。

　図８は、圧電ポンプの圧力と圧電ポンプの動作周波数との関係を示す図である。図８では、縦軸を周波数、横軸を圧力としている。周波数の単位は、ｋＨｚである。圧力は、完全閉塞状態の最大圧力を”１”、完全開放状態の最小圧力を”０”とし規格化して表している。制御回路１００は、図８に示す関係に基づいて、ｄ圧電ポンプ１４の動作周波数からｄ圧電ポンプ１４の圧力を推定することができる。

　制御回路１００が、圧電ポンプ１４の動作周波数からｄ圧電ポンプ１４の圧力を推定する場合、記憶部１０１には、ｄ圧電ポンプ１４の圧力および流量と、ｄ圧電ポンプ１４の動作周波数と、ネブライザ１の動作状態との対応関係を示すテーブルが記憶されている。図９は、記憶部１０１に記憶されるｄ圧電ポンプ１４の動作周波数との関係を含むテーブルの内容を示す図である。図９に示すテーブルでは、ｄ圧電ポンプ１４の圧力および流量ごとに、ｄ圧電ポンプ１４の動作周波数と、ネブライザ１の動作状態とが記憶されている。なお、記憶部１０１は、図９に示すテーブル形式ではなく、関数形式でｄ圧電ポンプ１４の圧力および流量と、ｄ圧電ポンプ１４の動作周波数との対応関係を記憶してもよい。

　図９に示すように、ｄ圧電ポンプ１４の動作周波数は、２２．５８ｋＨｚ～２２．６５ｋＨｚの範囲内であれば、ｄ圧電ポンプ１４の使用範囲内であるとテーブルに設定されている。そのため、制御回路１００は、ｄ圧電ポンプ１４の動作周波数が２２．５８ｋＨｚ以上で、かつ２２．６５ｋＨｚ以下であるか否かを判断することで、ｄ圧電ポンプ１４が使用範囲内か否かを判断することができる。

　制御回路１００は、ｄ圧電ポンプ１４の動作周波数が使用範囲（上限）より大きい場合、図９に示すようにｄ圧電ポンプ１４の圧力が”０．６”より大きくなっている、またはｄ圧電ポンプ１４の流量が５６％より小さくなっていると推定できる。そのため、制御回路１００は、エアノズル２０の目詰まりなどが原因で、ｄ圧電ポンプ１４が閉塞状態になっていることを検知できる。

　一方、制御回路１００は、ｄ圧電ポンプ１４の動作周波数が使用範囲（下限）より小さい場合、図９に示すようにｄ圧電ポンプ１４の圧力が”０．３”より小さくなっている、またはｄ圧電ポンプ１４の流量が７９％より大きくなっていると推定できる。そのため、制御回路１００は、薬液タンク４０の薬液が空になったなどが原因で、ｄ圧電ポンプ１４が開放状態になっていることを検知できる。

　前述の実施の形態に係るネブライザ１では、記憶部１０１に図５に示すテーブルが予め記憶されていると説明した。記憶部１０１にテーブルを記憶させるタイミングは、工場での製造時でも、ユーザが使用する使用時でもよい。また、記憶部１０１に記憶するテーブルは、ユーザにより変更や修正が可能である。例えば、ネブライザ１の経年劣化を考慮して、使用時間に応じて記憶部１０１に記憶するテーブルの値を修正してもよい。

　前述の実施の形態に係るネブライザ１では、ｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄを検出して、ｄ圧電ポンプ１４の圧力を推定してネブライザ１の動作状態を検知すると説明したが、ｕ圧電ポンプ１２の電流Ｉｕを検出して、ｕ圧電ポンプ１２の圧力を推定してネブライザ１の動作状態を検知してもよい。また、制御回路１００は、ｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄとｕ圧電ポンプ１２の電流Ｉｕとの平均値など値から圧電ポンプの圧力を推定してネブライザ１の動作状態を検知してもよい。

　制御回路１００は、使用範囲内のｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄの変化に基づいて薬液タンク４０の薬液残量を推定してもよい。もちろん、制御回路１００は、ｄ圧電ポンプ１４の電流Ｉｄに代えて、インピーダンス、動作周波数の変化に基づいて薬液タンク４０の薬液残量を推定してもよい。

　図３で示したポンプユニット１０では、検出部である電流センサ２００でｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の各々の電流を直接的に検出する構成を説明した。しかし、これに限定されず、ポンプユニットでは、検出部である電気特性検出回路でインピーダンス、動作周波数などをｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の各々から直接的に検出してもよい。図１０は、変形例に係るポンプユニット１０ａの制御を説明するためのブロック図である。図１０で示したポンプユニット１０ａでは、検出部である電気特性検出回路２００ａでｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の各々のインピーダンス、動作周波数などの電気特性値を直接的に検出している。

　ポンプユニットでは、検出部である電気特性検出回路でインピーダンス、電流、動作周波数などをｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の各々から間接的に検出してもよい。図１１は、別の変形例に係るポンプユニット１０ｂの制御を説明するためのブロック図である。図１１で示したポンプユニット１０ｂでは、検出部である電気特性検出回路２００ｂが制御回路１００を介してｕ圧電ポンプ１２およびｄ圧電ポンプ１４の各々のインピーダンス、電流、動作周波数などの電気特性値を間接的に検出している。

　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１　ネブライザ、１０　ポンプユニット、１１　第１流路、１２，１４　圧電ポンプ、１３　第２流路、１５　第３流路、１６　第１分岐路、１７，１９　バルブ、１８　第２分岐路、２０　エアノズル、３０　霧化ノズル、４０　薬液タンク、４２　配管、５０　マウスピース、１００　制御回路、１０１　記憶部、１０２　表示部、２００　電流センサ。

Claims

　液体を霧化する霧化装置であって、
　前記液体を貯留するタンクと、
　前記タンクから前記液体を供給する流路と、
　前記流路の先端に向けて圧縮空気を送出する圧電ポンプと、
　前記圧電ポンプの駆動を制御する制御部と、
　前記圧電ポンプの電気特性値を検出する検出部と、を備え、
　前記制御部は、
　　前記検出部で検出した前記電気特性値に基づいて前記圧電ポンプの圧力または流量を推定し、推定した前記圧電ポンプの圧力または流量より前記霧化装置の動作状態を検知する、霧化装置。
　前記圧電ポンプの圧力または流量と、前記霧化装置の動作状態との対応関係を示すテーブルが予め記憶してある記憶部をさらに備え、
　前記制御部は、
　　前記テーブルに基づき、前記圧電ポンプの圧力または流量が所定範囲内か否かを判断し、推定した前記圧電ポンプの圧力または流量が前記所定範囲外の場合、前記圧電ポンプが閉塞状態または開放状態であると判断する、請求項１に記載の霧化装置。
　情報を表示する表示部をさらに備え、
　前記制御部は、検知した前記霧化装置の動作状態の情報を前記表示部に表示させる、請求項１または請求項２に記載の霧化装置。
　前記検出部で検出する前記電気特性値は、インピーダンス、電流、または動作周波数のいずれかの値である、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の霧化装置。
　液体を貯留するタンクと、前記タンクから液体を供給する流路と、流路の先端に向けて空気を送出する圧電ポンプと、前記圧電ポンプの駆動を制御する制御部と、前記圧電ポンプの電気特性値を検出する検出部と、を備える、前記液体を霧化する霧化装置の動作状態を検知する状態検知方法であって、
　検出した前記電気特性値に基づいて前記圧電ポンプの圧力または流量を推定するステップと、
　推定した前記圧電ポンプの圧力または流量より前記霧化装置の動作状態を検知するステップと、を含む、状態検知方法。