吐出ヘッド及び液滴吐出装置
【課題】吐出口より液滴を吐出するための高水圧に耐えることのできる吐出ヘッドを提供する。
【解決手段】吐出ヘッド１０は、第１の吐出口３ａを有する第１のオリフィスプレート３と第２の吐出口を有する第２のオリフィスプレート６とを備え、第１のオリフィスプレート３と第２のオリフィスプレート６とは液体の吐出方向に離間し、対向して配置される。第１のオリフィスプレート３の吐出口３ａよりも第２のオリフィスプレート６の吐出口径は小さく、第１のオリフィスプレート３の吐出口３ａから吐出された液体が第２の吐出口によって分断されることによって、微小な液滴９が吐出される。
【解決手段】吐出ヘッド１０は、第１の吐出口３ａを有する第１のオリフィスプレート３と第２の吐出口を有する第２のオリフィスプレート６とを備え、第１のオリフィスプレート３と第２のオリフィスプレート６とは液体の吐出方向に離間し、対向して配置される。第１のオリフィスプレート３の吐出口３ａよりも第２のオリフィスプレート６の吐出口径は小さく、第１のオリフィスプレート３の吐出口３ａから吐出された液体が第２の吐出口によって分断されることによって、微小な液滴９が吐出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薬液等の液体を吐出して液滴化するための吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薬を患者に投与する方法として、吸入器を使用して溶液に分散させた薬剤（薬液）を微小液滴にして、患者に吸引させる方法がある。吸入器は、薬液を貯蔵する薬液タンクと、薬液を吐出させる吐出ヘッド及び各部位の動作を制御する制御部から構成される。特に、薬液を肺胞から吸収させるためには、液滴径を少なくとも１０μｍ以下にしないと肺胞に到達できないので、小さな液滴径を持つ液滴を多く発生できることが吸入器に求められる。また、吸入器の携帯性も重要である。患者がどこにいても吸入器を使用できることによって、吸入器治療の用途が広がり、治療の利便性も向上する。
【０００３】
吐出方式としてこれまでに多くの方法が提案されており、多くの方式の吸入器が開発され、実用化されている。主な吐出方式を挙げると、まず、超音波によって薬液を振動させ、振動によって薬液表面より液滴を霧化させて、患者に吸入させる方法があり、また、圧電体素子に電圧を加えて振動させ、超音波を発生させる方法が広く利用されている。このとき霧化させた液滴径の分布を改善するために、微細な穴が複数開けられた薄膜であるメッシュを用いて、小さな液滴のみを通すようにフィルタリングさせる改良方法も提案されている。
【０００４】
他の吐出方式として、高速の空気流を発生させ、空気流によって薬液を粉砕し霧化させる方法がある。高速空気流を発生させるためにポンプを必要とするため、装置を小型化することができず、携帯吸入器デバイスの用途には向かない。
【０００５】
他の吐出方式として、吐出口の近傍にヒーター加熱機構を有し、ヒーターを加熱して液を沸騰させて、吐出口から液滴を吐出させる方法がある（特許文献１参照）。この方式の吐出ヘッドは、液室流路部材とヒーター配線が形成されているヒーターボード基板と、吐出口を有する部材であるオリフィスプレートとが貼り合わされて構成されている。この方式では、吸入器の小型化や液滴の微小化が容易であるものの、吐出量を増大させるためにはヒーター投入電力を増大させなければならず、吐出量増大が難しいことや、さらに加熱によって薬剤が焦げる問題がある。吐出口から薬液を吐出させる方法として、特許文献１に開示されたように、圧電性結晶の変位によって圧力を印加して吐出口から液滴を押し出してもよい。
【０００６】
他の吐出方式として、高圧力を加えた薬液を吐出ヘッドの吐出口まで導入し、吐出口から高速の液滴を噴霧させる方式（圧力印加方式）がある。この方式では、薬液が微細な吐出口を通過し、液体の連続した高速の流れである液柱が、吐出口から吐出される。特に吐出口径が小さいと、液柱は吐出口からある距離まで進んだ時に、液柱側面に自然発生した波によって液柱は液滴に破断され、液滴を生成することができる。液柱の破断に必要な、吐出口からの距離を滴化距離と呼ぶ。滴化距離は液柱速度、吐出口径、薬液の表面張力、粘度に依存する。吐出口から滴化距離以内までは薬液は液柱で吐出され、滴化距離以上で薬液は液滴で吐出される。圧力印加方式では、特許文献１の方式が抱える薬液の焦げの問題がなく、吐出に必要な電力も小さくすることが可能で、高吐出量も容易に達成できる利点がある。
【０００７】
ところで、圧力印加方式では吐出口が小さいほど、薬液の表面張力に起因して発生する、吐出口でのメニスカス圧力が増大するため、薬液を液柱として吐出させるために必要な吐出圧力が増大する。液柱の慣性力が表面張力に対して優勢になったときに液柱が生成することから、液柱が吐出する条件は式（１）に示すウエーバー数によって決定できる。
【０００８】
ρ×Ｄ×Ｖ２／σ （１）
【０００９】
ここでρは液密度、Ｄは吐出口径、Ｖは吐出口表面での液柱速度、σは液の表面張力である。式（１）がある値以上になれば、液柱が吐出される。そのときの液柱速度を液柱生成速度Ｖｄと定義する。それに対応する吐出ヘッド内の吐出圧力をＰｄとすると、ＰｄはＶｄの２乗に比例した項を有し、さらに、近似的には、式（１）がある一定値で液柱が吐出するので、ノズル径が小さいほど吐出圧力は増大する。
【００１０】
吸入器に使用する吐出ヘッドでは数ミクロンオーダーの液滴を生成する必要がある。圧力印加方式で吐出ヘッドから数ミクロンの液滴径を吐出させる場合、吐出圧力は特許文献２に記載されているように２ＭＰａ以上にもなる。そのため、圧力印加方式を使用した吸入器は、薬液に接する部位が高水圧に耐えられる構造を有し、かつ、高圧力を印加する機構が必要となるため、装置耐久性や装置小型化が問題となる。他の技術分野のプリンタでは、コンティニュアスインクジェット方式のプリンタが圧力印加方式を使用しており、圧力印加機構としてポンプを使用し、装置全体も大型である。
【００１１】
特許文献２はこのような圧力印加方式を使用した吸入器を開示している。吐出ヘッドと薬液タンクがカートリッジとして一体構造化されており、カートリッジの材料は塑性を持つ。投薬時はバネの力で押し出されたピストンが、カートリッジの一部を押しつぶすことで大きな圧力を発生させ、吐出口から薬液を吐出させる。この方法では、一回の投薬毎にカートリッジを交換する。カートリッジは使い捨てであり、これをシングルドーズと呼ぶ。シングルドーズに対して、カートリッジやヘッド構成を変えずに複数回の投薬を実現する方法をマルチドーズと呼ぶ。
【００１２】
特許文献２のようなシングルドーズの吸入器は、一回の投薬ごとにカートリッジを入れ替えなければならないため、吸入操作が煩雑でミスや事故を引き起こしやすい。またカートリッジ材料のコストが増大する。従って、圧力印加方式の吸入器のマルチドーズ化を目指すことが好ましい。そのためには複数回の投薬を行っても、吐出ヘッドは高水圧に対する十分な耐久性がなければならない。また、吸入器の携帯用途を考えると、装置を小型化することが必要である。そのためには吐出圧力を下げて吸入器各部位の構造を簡素化する必要がある。
【００１３】
吐出圧力は、液滴を吐出速度Ｖｄ以上で吐出させるために必要な圧力エネルギーと、吐出口における圧力損失ＰＬの和になる。一般の吐出口におけるＰＬは、近似的にハーゲン−ポアズイユ則に従い、以下の式（２）で表せる。
【００１４】
ＰＬ＝（Ｃ×μ×Ｔ×Ｖ）／Ｄ２ （２）
【００１５】
μは液滴の粘度、Ｔはオリフィスプレートの厚さ、Ｃは形状などオリフィスプレート構造起因の比例係数である。式（１）、（２）より、吐出圧力を下げるには薬液物性やオリフィスプレートの設計を変えればよい。薬液の表面張力や粘度に関しては薬効を考慮すると大きく変えることはできない。オリフィスプレートに関しては、吐出口径を大きくする、吐出口数を増やす、オリフィスプレート厚を薄くすることなどにより、式（２）のＰＬが減少するため、吐出圧力を減少させることができる。
【００１６】
【特許文献１】特許第０３５５３５９９号公報
【特許文献２】特許第０３３７５６３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
一般に、吐出口径や吐出口数は、それぞれ液滴径と吐出量を決定するため、通常は変えることができない。他方、オリフィスプレートの厚みを薄くすることによって、吐出口での圧力損失を減らし、吐出圧力を下げることができる。ところが、オリフィスプレートを薄くすると、オリフィスプレートの強度が弱くなり、オリフィスプレートと吐出ヘッドとの接合が困難になる。接合できたとしても、吐出時の高水圧に耐えられずに接合部から液漏れが生じて、吐出ヘッドが壊れてしまう。また、オリフィスプレート自身も高水圧によって変形し壊れてしまう。
【００１８】
特許文献２に開示されたように、高水圧の溶液を封入する容器の一部に、オリフィスプレートを設けた従来型構成では、吐出ヘッドを繰り返し使用しようとすると長時間オリフィスプレートが高水圧に曝されるため、耐久性を確保することが困難であった。ただし、特許文献２に開示されたように吐出ヘッドが使い捨ての場合は、一瞬だけオリフィスプレートが高水圧に曝されるので、従来型構成の吐出ヘッドでも耐久性はさほど問題にはならない。
【００１９】
また、吐出圧力低減のために、オリフィスプレートを薄くするほど、吐出ヘッドの耐久性が低下するという未解決の課題があった。
【００２０】
本発明は、吐出に必要な圧力を上げることなく、かつ、吐出ヘッドの耐久性も維持しつつ、従来よりも微小な液滴を生成することが可能な吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の吐出ヘッドは、圧力を印加して吐出口から液体を吐出する液滴吐出装置に用いられる吐出ヘッドであって、第１の吐出口径を有する第１の吐出口を備える第１のオリフィスプレートと、前記第１のオリフィスプレートから液体の吐出方向に離間して配置された、第２の吐出口径を有する第２の吐出口を備える第２のオリフィスプレートと、を有し、前記第１の吐出口径よりも前記第２の吐出口径のほうが小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
２枚のオリフィスプレートを用いることにより、以下のような効果を有する。第１の吐出口径よりも小さい第２の吐出口径を有する第２のオリフィスプレートがあるため、第１のオリフィスプレートにおける第１の吐出口は、生成したい液滴径よりも大きくしておくことができる。そのため、吐出圧力を上げる必要がない。よって、第１のオリフィスプレートを薄くする必要もないため、吐出ヘッドの耐久性を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１は、第１の実施形態による吐出ヘッド１０を示す。吸入器の液滴吐出装置として搭載される吐出ヘッド１０のヘッド基材１は、シール部材２及び第１のオリフィスプレート３を支持する。壁部材である第１のプレート固定部材４は、第１のオリフィスプレート３の外周部を表面から抑え、第１のオリフィスプレート３とシール部材２をヘッド基材１に押し当てている。ネジ５は、プレート固定部材４を貫通し、ヘッド基材１に開けられたネジ穴に嵌め込まれることによって、このような押し圧を発生できる。なお、第１のオリフィスプレート３を固定する機能と壁部材を兼務している第１のプレート固定部材４とは別途に、壁部材を設けてもよい。
【００２５】
第１のオリフィスプレート３から吐出方向に離間して、第２のオリフィスプレート６が対向して配置され、第２のプレート固定部材７によって固定される。第２のオリフィスプレート６の位置を制御するために、第１のプレート固定部材４、第２のプレート固定部材７の順でヘッド基材１上に固定される。第２のプレート固定部材７は液流路を塞がないための穴が開けられ、第２のオリフィスプレート６は、その周辺部を介して第２のプレート固定部材７に接合される。
【００２６】
第１のオリフィスプレート３は、第１の吐出口３ａを有する。第２のオリフィスプレート６は、第１の吐出口３ａより吐出口径の小さい第２の吐出口（不図示）を有する。第１の吐出口３ａから吐出された液体の流れは、第２のオリフィスプレート６に衝突し、第２の吐出口によってさらに液体の流れが細分化され、第２の吐出口を通過した後に、目的とする液滴径を持つ微小な液滴９が形成される。各第１の吐出口３ａから吐出された液滴８ａは、複数の第２の吐出口によってさらに小さな液滴９に分割される。
【００２７】
第１の吐出口３ａから吐出された液柱は、第２のオリフィスプレート６に到達するまでに液滴化させて、液滴形態で第２の吐出口に衝突させることが好ましい。なぜなら、液柱形態よりも液滴形態で第２の吐出口に衝突させるほうが第２の吐出口を通過しやすいためである。この理由として、液滴８ａは、その直径が、液柱の直径の約２倍となるように分裂するため、第２のオリフィスプレート６の単位面積あたりに入射する流量が小さくなり、液は第２の吐出口を通過し易いためである。液滴８ａが第２の吐出口に衝突することで、第２の吐出口を通過できない薬液（液体）のロスを大幅に低減できる。このため、第２のオリフィスプレート６と第１のオリフィスプレート３との間の距離（離間距離）は、滴化距離以上に設定することが望ましい。
【００２８】
滴化距離は液滴径が小さいほど減少するが、１〜１０μｍ径の液滴を吐出する場合は、第２のオリフィスプレート６と第１のオリフィスプレート３との間の距離が５０μｍ以上あれば、液柱は液滴化するので好適である。
【００２９】
一方、第２のオリフィスプレート６があまり離れすぎていると、空気抵抗や重力、気流などの影響により、第１の吐出口３ａから吐出された液柱の速度が低下し、また方向が擾乱されてしまう。距離が５０ｍｍ以下であれば上記の問題は小さいことを確認している。以上のことより、第２のオリフィスプレート６と第１のオリフィスプレート３との間の距離は、５０μｍ以上、５０ｍｍ以下が好適である。
【００３０】
第１の吐出口３ａは複数で構成されてもよいし、単数でもよい。吐出口数が増えるほど吐出量は増大する。望ましい吐出量を得るために必要な数だけ、第１の吐出口３ａは形成される。第１の吐出口３ａが複数で構成される場合、吐出口間の距離は、第１の吐出口３ａから吐出した液滴同士が衝突しない範囲に設定され、少なくとも第１の吐出口３ａの吐出口径（第１の吐出口径）以上であることが好適である。
【００３１】
図１において、吐出ヘッド１０の液体供給口側で吐出圧力を印加する手段である圧力印加手段（不図示）によって、高い正圧が液体８に加わる。ヘッド基材１、シール部材２、第１のオリフィスプレート３は高水圧に曝されるため、耐久性が要求される。従って、第１のオリフィスプレート３は、液体８の水圧によって壊れないような厚さ（厚み）にすることが必要である。また水圧によってオリフィスプレート３が変形しないことが好適である。もし、オリフィスプレート３に変形が生じると、吐出した液体が、第２のオリフィスプレート６の表面に対して、垂直に入射できなくなる。その結果、第２のオリフィスプレート６を液体が通過しづらくなる。強度の強い第１のオリフィスプレート３を実現するのに好適な厚さの範囲は２０μｍ〜５ｍｍである。このように、第１のオリフィスプレート３は厚くて強度があるため、変形する恐れがない。従って、第１のオリフィスプレート３をシール部材２に直接押し当てて固定することができる。
【００３２】
第１の吐出口３ａの吐出口径は大きいことが好適である。なぜなら、オリフィスプレート３を厚くすると、式（２）より吐出口における圧力損失が増大してしまう問題が生じるためである。圧力損失は式（２）より吐出口径の二乗に反比例するため、オリフィスプレート３を厚くしても、吐出口径を大きくすれば、圧力損失の増大を十分に抑えられる。しかしながら、前述のとおり、吐出口径を無制限に大きくすると、第１の吐出口３ａから吐出した液体の滴化距離が増大して、液滴の状態で第２のオリフィスプレートに衝突させることができなくなる。
【００３３】
従って、第１の吐出口３ａの吐出口径は１０μｍ以上、５００μｍ以下が好適である。
【００３４】
第２のオリフィスプレート６に開けられた第２の吐出口は、狙いとする液滴径を持つ液滴を吐出できるような吐出口径（第２の吐出口径）に設定される。すなわち、第１の吐出口３ａの口径よりも第２の吐出口径のほうが小さくなるように設定される。第２のオリフィスプレート６の吐出口数は、第１のオリフィスプレート３の吐出口数より多いことが望ましい。これは、第１の吐出口３ａから吐出された径の大きな液滴を、効率的に複数の小液滴に細分化するためである。第１の吐出口３ａに対して第２の吐出口の位置合わせを正確に行うことは困難であるため、第２の吐出口は、複数の穴がメッシュ状に規則的かつ高密度に配列されていることが好適である。第２のオリフィスプレート６の広い領域に複数の第２の吐出口が形成されることにより、第１の吐出口３ａと第２の吐出口の位置合わせ精度が低くても問題はなくなる。
【００３５】
第２の吐出口について、利用者が薬液を吸入する吸入器として好適な吐出口径の範囲は０．１〜１０μｍ、好ましくは３μｍ〜７μｍｍである。吸入器以外の用途では、用途に応じて吐出口径が設定される。
【００３６】
また、第２の吐出口間の距離が広いと、第１の吐出口３ａから吐出された液滴一個が衝突する第２の吐出口の数が少なくなり、液滴が第２のオリフィスプレート６を通過しづらくなる。最悪の場合、第１の吐出口３ａから吐出された液滴の一部のみが第２の吐出口を通過し、残りは第２のオリフィスプレート６の裏面に残留してしまい、薬液のロスに繋がる。第２の吐出口間の距離がさらに広がり、第１の吐出口径よりも大きくなると、第１の吐出口３ａから吐出された液滴が第２の吐出口に衝突しない場合が起こり得る。従って、少なくとも第２の吐出口間の距離は、第１の吐出口径以下であることが必要である。反対に第２の吐出口間の距離が狭くなり、第２の吐出口径よりも小さくなると、第２の吐出口より吐出した液滴が合体してしまう。従って、第２の吐出口間の距離は、第２の吐出口径以上でなければならない。
【００３７】
第２のオリフィスプレート６の厚みは薄く設定され、少なくとも第１のオリフィスプレート３よりも第２のオリフィスプレート６は薄い。これは式（２）の圧力損失を低減するためである。第２のオリフィスプレート６には静水圧が加わることがないため、強度を気にせずに極限までオリフィスプレート６の厚みを小さくすることが可能である。第２のオリフィスプレート６の好適な厚さの範囲は２０〜０．１μｍである。
【００３８】
耐久性と圧力損失低減を両立させる観点から、本発明の好適なオリフィスプレートの形状について説明する。図１のような圧力吐出方式を用いた吐出ヘッドで、圧力印加機構によって昇圧されたヘッド内の、大気に対する圧力差をＰ０とする。
【００３９】
ベルヌーイの定理により、近似的にＰ０は圧力損失と液柱の運動エネルギーに分配されるので、式（３）が成り立つ。
【００４０】
【数１】
【００４１】
式（３）より圧力損失の式（２）は式（４）に書き直される。
【００４２】
【数２】
【００４３】
第１のオリフィスプレート３の吐出口径と厚さをそれぞれＤ１、Ｔ１とし、第２のオリフィスプレート６の吐出口径と厚さをそれぞれＤ２、Ｔ２とする。さらに全てのオリフィスプレートでρ、Ｃ、μはほぼ等しいと単純化する。第１のオリフィスプレート３には強度が要求されるため、Ｔ１はある厚さに設定しなければならない。Ｄ２はターゲットとする液滴径得るための大きさに設定しなければならない。従来例のように、厚さＴ１の第１のオリフィスプレートのみで、吐出口径Ｄ２で吐出する時の圧力損失と比較して、本発明の構成において第２のオリフィスプレート６の吐出口径Ｄ２として吐出する時の圧力損失を小さくするためには式（５）の関係が要求される。
【００４４】
【数３】
【００４５】
式（５）の左辺は従来例による吐出ヘッドの圧力損失、右辺は本発明の構成による吐出ヘッドの圧力損失である。Ｐ´は式（５）右辺第１項である。通常の溶液や通常形状のオリフィスプレートを用い、Ｐ０が極端に小さくなければ式（５）は式（６）のように簡略化される。
【００４６】
【数４】
【００４７】
第１のオリフィスプレート３と第２のオリフィスプレート６は前述より以下のように設定されている。
【００４８】
【数５】
【００４９】
【数６】
【００５０】
従って、本発明の吐出ヘッドにおいて、強度を保ちながら、従来の吐出ヘッドよりも圧力損失を低減するためには式（６）、（７）、（８）を満たすようにオリフィスプレート３，６を設計すればよい。
【００５１】
なお、式（６）は、「（Ｔ１−Ｔ２）／Ｄ２２＞Ｔ１／Ｄ１２」と変形できる。
【００５２】
第１のオリフィスプレート３は剛性や強度が要求され、厚みが大きくて、吐出口も大きい。比較的簡単に作製しやすいので、多くの材料を使用することができる。材料として、無機酸化物、無機窒化物、無機炭化物が好適である。具体的にアルミ、シリコン、チタン、タンタル、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、マグネシウム、鉄、マンガン、クロムなどの酸化物、窒化物、炭化物が挙げられる。また、これらから選ばれた複数の元素を含んでいてもよい。通常のステンレス、アルミ、ニッケル、パラジウム、鉄、チタン、シリコン、マンガン、クロム、タンタルで構成されていてもよい。また、これらの化合物でもよい。また、ポリカーボネート、エポキシ、塩化ビニール、パラキシリレン、ポリイミドなどの高分子有機樹脂でもよい。
【００５３】
第２のオリフィスプレート６は薄くて、微細な吐出口を形成可能であることが必要である。さらに、表側、裏側に撥水性を持つことが望ましい。これは、微小な穴から吐出しやすくするように、表面の濡れを防止することと、後述するように薬液を回収するためである。一般に撥水性を持つと接着力が弱くなる問題が生じるが、第２のオリフィスプレート６は、接着性や耐水圧性は要求されないので問題とはならない。材料として、フッ素、炭素、シリコンを含有した化合物が挙げられる。またこれらを使用した薄膜をオリフィスプレート表面にコーティングすることが好ましい。フッ素樹脂、ポリカーボネート、エポキシ、塩化ビニール、パラキシリレン、ポリイミドなどの高分子有機樹脂も好適である。アルミ、ニッケル、パラジウム、鉄、チタン、シリコン、マンガン、クロム、タンタルで構成されていてもよい。また、これらの化合物でもよい。
【００５４】
第２のオリフィスプレート６の表面の液体の接触角は、第１のオリフィスプレート３の表面の液体の接触角よりも大きいことが好ましい。これは、第１のオリフィスプレート３はヘッド内の薬液に接しており、スムーズに吐出口へ薬液を送る必要から、撥水性が強くないことが望ましく、第２のオリフィスプレート６は、吐出口が小さいため、撥水性を最も強めて、吐出しやすくするためである。また、後述するように、液を回収する観点からも、液を第１のオリフィスプレート３側に集めやすくなるため好適である。
【００５５】
図２は、保管時における吐出ヘッド１０を示す。吐出ヘッド１０からの吐出を終了する場合は、圧力印加機構によってヘッド内の正圧を減圧しゼロまで下げる。もしくは、１〜２０ｋＰａの範囲の負圧まで下げられ、保持されることが好ましい。負圧に保持することによって、吐出口から液を回収したり、薬液漏れを防止できる。第１の吐出口３ａに存在するメニスカスの表面張力によって、ヘッド内の液が安定に保持される。
【００５６】
第２のオリフィスプレート６を通過できなかった液体は、薬液のロスとなる。これを再びヘッド内に回収することで、薬液を無駄なく使用することができる。その方法として、図１に示すように、第１のオリフィスプレート３と第２のオリフィスプレート６との間に存在するプレート固定部材４の低部４ａを擂鉢形状にする。これによって、第２のオリフィスプレート６の内側表面や、第１のプレート固定部材４の内面に付着した薬液を、重力によって、第１の吐出口３ａへ集められるようにする。第１のプレート固定部材４と第２のオリフィスプレート６の表面は撥水性が高いことが好適である。第１の吐出口３ａの付近に集められた薬液は、前述のように、保管時に加える負圧によって第１の吐出口３ａから薬液を吐出ヘッド内に回収することができる。プレート固定部材４の形状としては湾曲し、表面形状が滑らかであることが好適である。また、プレート固定部材４が囲んでいる中空部に関しての、オリフィスプレート表面と平行な面に関する断面は、第１のオリフィスプレート３や第２のオリフィスプレート６に近づくにつれて小さくなることが望ましい。このように、プレート固定部材４に囲まれた中空部の断面形状がくびれることによって、第２のオリフィスプレート６を通過できなかった薬液を、スムーズに第１のオリフィスプレート３に移動させることが可能となる。重力以外にも、空気を吹き付ける機構を設けたり、壁を拭くワイパー機構を設けて薬液をスムーズに移動させてもよい。
【００５７】
図３は一変形例を示す。これは、液体を第１の吐出口３ａから回収せずに、別途回収手段を設けたものである。オリフィスプレート３の吐出口３ａを有する部位は、液体の吐出方向へ突出するように、オリフィスプレート３が加工され、回収すべき液が、オリフィスプレート３側へ移動しても、吐出口３ａに溜まることはない。オリフィスプレート３の、突出していない部位に、液回収部である液溜め部３及び液回収口３ｃが設けられている。なお、ヘッド基材１又はプレート固定部材４の表面に液回収口が設けられてもよい。
【００５８】
液体は液回収口３ｃの周辺に集まるように、プレート固定部材４の形状などの吐出ヘッド構造が最適化される。吐出時に液体８に圧力を加えた際に、第１の吐出口３ａから液柱を吐出させると同時に、液回収口３ｃからも液体が吐出される場合がある。液回収口３ｃから液体が吐出されたとしても、液体を第２のオリフィスプレート６に到達させないで回収できるように、液回収口３ｃの前面に庇４ｂを設け、液体が庇４ｂに衝突してプレート固定部材４に沿って移動し、再び液回収口３ｃに戻るようにしている。液回収口３ｃから液体が吐出されることは好ましくないので、吐出しづらくするために、液回収口径は第１の吐出口３ａの吐出口径よりも小さいことが好ましい。また、液回収口３ｃの厚さは、第１の吐出口３ａよりも厚いことが好ましい。液回収口３ｃの前面には液が溜まりやすいような液溜め部３ｂが設けられ、液溜め部３ｂがあることによって液回収口３ｃから吐出しづらくなり、第２のオリフィスプレート６からの液が液溜め部３ｂに溜まるような構成となる。また、第１の吐出口３ａの前面には液が溜まらないので、吐出しやすくなる。
【００５９】
薬液（液体）を多少ロスしてもよい用途などでは、吐出した液体を回収しなくてもよい。その場合、プレート固定部材４は第２のオリフィスプレート６の位置を固定する役割のみであるから、第１のオリフィスプレート３と第２のオリフィスプレート６との間の空間は、プレート固定部材４によって完全に覆われていなくてもよい。例えば、プレート固定部材４は柱のみで構成されていてもよい。
【００６０】
図４は、吐出ヘッド１０を搭載する吸入器の断面図を示す。薬液タンクカートリッジ３８は、薬液である液体８の容器となるシリンダー２６と、シリンダー２６内をスライドできる蓋部材２７で構成される。シリンダー２６先端の連通口４０が、本体側のカートリッジ接続部３９と連通し、シリンダー２６内の薬液が吐出ヘッド１０まで移送される。薬液タンクカートリッジ３８と本体は切り離すことが可能である。また、薬液タンクカートリッジ３８と吐出ヘッド１０の間にバルブが設けられ、連通を遮断してもよい。薬液タンクカートリッジ３８が空になったら交換することができる。薬液タンクカートリッジ３８と吐出ヘッド１０の間にフィルター４１と圧力センサー２４が設けられる。フィルター４１はメッシュ状の部材が好適であり、吐出ヘッド１０に入り込むゴミを捕獲する機能を有する。吐出ヘッド１０内にフィルター４１が設けられてもよい。圧力センサー２４によって、連通している薬液全体の圧力をモニターする。
【００６１】
吐出ヘッド１０内の薬液に吐出圧力を印加する手段として、圧力印加機構が設けられる。圧力印加機構は、薬液タンクカートリッジ３８の蓋部材２７と接続し、シリンダー２６内を往復動作するピストン２８、ピストン２８内の穴に挿入されたシャフト３２、シャフト３２を回転させるギアボックス３３及びモーター３６で構成される。シャフト３２とピストン２８の接触部では、表面に螺旋状に切られた溝同士が嵌め合わされている。シャフト３２の回転の方向によって、ピストン２８が往復運動する。モーター３６の回転によってピストン２８と蓋部材２７を往復運動させることにより、薬液の加圧と減圧を行う。
【００６２】
吐出させた液滴を患者（利用者）が吸入するための吸入管２１が設けられ、吸入管２１は吐出ヘッド１０の外部を覆い、吐出された液滴を吸入管２１内に滞留させるように設計される。患者は、吸入管２１を鼻や口に近づけて吸引することによって、液滴化された薬剤を体内に取り込む。吸入器の使用が終了したら、キャップ２３を吸入管２１上部から被せて保管する。
【００６３】
吸入器は、制御回路部２９とバッテリ３１によって電気的に駆動される。制御回路部２９が圧力センサー２４を通して薬液の圧力を読み取りながら、モーター３６を回転させてピストン２８を押し、薬液に正圧を加えることによって吐出ヘッド１０から液滴を吐出させる。決められた時間だけ吐出させた後、速やかにピストン２８を引いて薬液を負圧にして吐出が終了する。適正な値の負圧に保たれることによって薬液を安定して保管することができる。吐出圧力と時間から吐出量を算出し、吸入した薬剤の量を履歴として制御回路部２９のメモリに格納する。患者は日々の薬剤の投薬量を常に把握し、吸入における投薬量をその都度適正化することができる。
【００６４】
図４の吸入器は、シリンダー２６内の薬液が空になったら、ピストン２８と蓋部材２７の接続を解除し、薬液タンクカートリッジ３８のみを交換する。従って非常に多い回数の投薬を実現できるマルチドーズ機能を持つ。その際には、吐出ヘッド１０には何度も高い正圧が加わるが、本発明による吐出ヘッド１０は高い耐久性を有するため、繰り返して安定して使用することが可能である。また小さい吐出口を持つ第２のオリフィスプレート６は、薬剤によって目詰まりを起こしやすいが、薬剤タンクカートリッジ３８と第２のオリフィスプレート６は連通していないので、第２のオリフィスプレート６を簡単に交換することができる。また、第２のオリフィスプレート６の位置を若干ずらせるようにして、第１のオリフィスプレート３から吐出した液滴が衝突していない部分を使用できるようにしてもよい。第１のオリフィスプレート３は吐出口径が大きいため、吐出口での薬剤の凝集などの問題が起こりにくい。吐出ヘッド１０が壊れた場合は、吐出ヘッド１０を薬液流路部材２５と切り離して交換してもよい。
【００６５】
図５は、第２の実施形態による吐出ヘッドを示す。第１の実施形態とほぼ同じ構成であるが、相違点は、エネルギー付与機構５０によって発生させたエネルギーを、エネルギー伝達部材５１を通して、第２のオリフィスプレート６の一部分あるいは全体に付与する点である。エネルギーとして多くの形態があるが、まず、熱エネルギーが挙げられる。熱エネルギーを第２のオリフィスプレート６に付与する場合は、エネルギー付与機構５０として電熱ヒーターが挙げられる。配線によって電熱ヒーターと接続された第２のオリフィスプレート６が加熱されることで、第２のオリフィスプレート６を通過する液滴の表面張力を下げられる。その結果、式（１）より吐出速度を下げられるため、吐出圧力も下げることができる。また、加熱によって、液滴がオリフィスプレートに付着しづらくなるため、液滴がスムーズに第２のオリフィスプレート６を通過できるようになる。第２の吐出口で濡れ不吐が生じることも避けることができる。加熱は液滴を吐出させる短い時間のみ必要であるため、第２のオリフィスプレート６は迅速に加熱され、冷却できることが望ましい。ヒーターは局所的に第２のオリフィスプレート６のみを加熱することが望ましい。そのために第２のオリフィスプレート６の材料は、Ｎｉ合金などの金属が好ましい。
【００６６】
他のエネルギーとして振動エネルギーが挙げられる。第２のオリフィスプレート６を吐出方向に対して振動させてもよく、吐出方向とは垂直の方向に振動させてもよい。第２のオリフィスプレート６を振動させることによって、第２のオリフィスプレート６を通過する液滴に運動エネルギーを付与し、吐出圧力を下げることができる。また、液滴を分割して、第２の吐出口を通過させやすくなる。エネルギー付与機構５０には圧電体などの振動子を用いて、振動子と第２のオリフィスプレート６を振動部材によって連結し、所望の方向に振動させることができる。第２のオリフィスプレート６は微小振動できるようにプレート固定部材４に固定されていないことが好適である。液滴に迅速にエネルギーを付与できるように、振動の周波数としては１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚが好適である。
【００６７】
他のエネルギーとして帯電エネルギーが挙げられる。エネルギー付与機構５０としてはは昇圧回路などの電圧印加機構を用いる。好適な例として、第２のオリフィスプレート６は電気的に浮いており、昇圧回路は配線を通じて第２のオリフィスプレート６に高電圧を加えることができる。第１のオリフィスプレート３から吐出された液滴は、第２のオリフィスプレート６の電圧によって帯電され、加速される。液滴が加速された結果、液滴はより大きな運動エネルギーを得るため、第２のオリフィスプレート６を通過しやすくなり、吐出圧力を下げることができる。第２のオリフィスプレート６を高電圧印加のための電極とせずに、オリフィスプレートの近傍に高電圧印加用の電極を別途設けてもよい。また、漏電を避けるために、電極或いは電極周囲の部分は、絶縁体で被覆されていることが好ましい。また、第１のオリフィスプレート３と第２のオリフィスプレート６との間に、薬剤を帯電させるための帯電電極を設け、より確実に液滴を帯電させてもよい。
【００６８】
本実施形態は、微小液滴を吐出させる第２のオリフィスプレートを、高水圧に曝される第１のオリフィスプレートから離すことによって可能になった構成である。従来の吐出ヘッドでは、オリフィスプレートは高水圧に曝されて変形してしまうため、発熱や帯電などのエネルギー付与は難しかった。また、エネルギー付与手段は一種類である必要でなく、複数のエネルギー付与手段を組み合わせて使用してもよい。
【００６９】
上記の実施形態は、薬液を吐出するための吐出ヘッドを使用した吸入器であるが、本発明の吐出ヘッドは、吐出させる液体が薬液に限らずに、汎用的に用いることができる。液体として薬液、精製水、芳香剤溶液、エタノール、インク、機能性有機物溶液、機能性金属溶液などが挙げられる。本発明の液滴吐出装置は、吸入器以外にも、加湿器、匂い発生装置、プリンタ、ミスト発生器、電子デバイス（ディスプレイ、配線基板など）の製造装置などに適用できる。本発明の吐出ヘッドを使用した液滴吐出装置は、従来の液滴吐出装置と比較して、吐出耐久性向上と吐出圧力低減の観点において有利である。また、特に微小な液滴を吐出させる上で、これらの優位点が際立つものである。
【実施例】
【００７０】
図１に示す構成の吐出ヘッドを作製し、従来例との比較を行った。
【００７１】
参照のために、従来例による吐出ヘッドを図６に基づいて説明する。
【００７２】
ヘッド基材１にシール部材２とプレート固定部材４が嵌め込まれる。ネジ５によってプレート固定部材４がシール部材２をヘッド基材１に押し当てている。シール部材２は押し圧により変形することによって液体８が外に漏れないように、プレート固定部材４とヘッド基材１との隙間をシールする。シール部材２は弾性を持つ部材が好適で、典型的にはＯリングやゴムパッキンが好適である。プレート固定部材４は液流路を塞がないための穴が開けられている。接着剤などによって、オリフィスプレート３の外周部とプレート固定部材４を接着する。オリフィスプレート３はプレート固定部材４に固定される。オリフィスプレート３には吐出口３ａが開けられており、オリフィスプレート３はヘッド内の液体８に常に曝され、頻繁に高水圧が加わる。液体供給側に存在する圧力印加機構（不図示）によって、高い正圧が液体８に加わる。正圧が吐出圧力以上になると吐出口３ａから液柱が吐出し液滴が生成する。吐出口径は、狙いとする液滴９を吐出できるような大きさに設定される。吸入器として好適な吐出口径の範囲として０．１〜１０μｍである。このような小さい吐出口径では、前述のように式（２）に示された圧力損失を下げるため、オリフィスプレート３は薄いことが必要である。そのため、オリフィスプレート３の厚みは２０μｍ以下に設定されることが多い。
【００７３】
圧力損失を十分に下げたとしても、吐出口３ａでの表面張力に打ち勝つために必要な圧力も大きく、吐出圧力は１ＭＰａ近くにもなってしまう。その結果、このような薄いオリフィスプレートではほとんどの場合変形が生じてしまう。圧力損失を低減するためオリフィスプレート３をさらに薄くしようとすると、オリフィスプレート３とプレート固定部材４との接合が難しくなり、さらにオリフィスプレート３の変形も大きくなり壊れやすくなる。つまり、一段階の吐出ヘッドで所望の微小な液滴を生成しようとすると、印加圧力を増加させる必要があり、そのときの圧力損失を低減するためには、オリフィスプレートを薄くする必要がある。しかし、そうすると吐出ヘッドの耐久性が低下してしまうのである。
【００７４】
まず、図６の構成を有する従来例と、図１の構成を有する実施例１，２による圧力印加方式の吐出ヘッドＥ１〜Ｅ８を作製し、それぞれの吐出実験を行った。実験は、ポンプによって、リザーバーから吐出させる液体が汲み上げられ、正圧を加えられた状態で各吐出ヘッドに送り込まれる。吐出ヘッドのオリフィスプレートよりもポンプ側で、オリフィスプレートから１０ｃｍの距離に、圧力センサーが取り付けられており、吐出ヘッドに送り込まれる液体の圧力をモニターできる。吐出した液をＣＣＤカメラと対物レンズ、ストロボによって観察した。
【００７５】
吐出ヘッドＥ１（従来例）
厚さ５００μｍ、吐出口径４０μｍのルビー製のオリフィスプレートを、シール部材（Ｏリング）介してヘッド基材に固定した。オリフィスプレート上部からプレート固定部材とネジによって固定した。
【００７６】
吐出ヘッドＥ２（従来例）
厚さ５００μｍ、吐出口径２０μｍのルビー製のオリフィスプレートを、吐出ヘッドＥ１と同様に作製した。
【００７７】
吐出ヘッドＥ３（従来例）
厚さ２５μｍ、吐出口径３μｍのＮｉ薄膜のオリフィスプレートを電鋳法で作製し、液状のシリコーン系の接着剤を用いて、プレート固定部材に接着した。ネジを使用して、プレート固定部材を、Ｏリングを介してヘッド基材に固定した。オリフィスプレートが薄いため、Ｏリングを直接オリフィスプレートに押し付けることができなかった。
【００７８】
吐出ヘッドＥ４（従来例）
厚さ２５μｍ、吐出口径１．５μｍのＮｉ電鋳製のオリフィスプレートを吐出ヘッドＥ３と同様に作製した。
【００７９】
吐出ヘッドＥ５（従来例）
厚さ３μｍ、吐出口径５μｍのＮｉ薄膜のオリフィスプレートを電鋳法で作製し、熱可塑性の固形接着剤を用いて、プレート固定部材に接着した。ネジを使用して、プレート固定部材を、Ｏリングを介してヘッド基材に固定した。オリフィスプレートが非常に薄いためオリフィスプレートのハンドリングが難しく、また液状接着剤では接着量の均一性の確保などが難しく、固形接着剤を接着に使用した。オリフィスプレートの吐出口に関して、吐出口間の距離が１４μｍ、吐出口の数は１０００個である。
【００８０】
吐出ヘッドＥ６（従来例）
厚さ３μｍ、吐出口径１．５μｍのＮｉ薄膜のオリフィスプレートを吐出ヘッドＥ５と同様な方法で作製した。オリフィスプレートの吐出口に関して、吐出口間の距離は７．５μｍ、吐出口の数は４０００個である。
【００８１】
吐出ヘッドＥ７（実施例１）
吐出ヘッドＥ１と同じオリフィスプレート（ルビー製、厚さ５００μｍ、吐出口径４０μｍ）を図１に示す第１のオリフィスプレートとして、シール部材（Ｏリング）を介してヘッド基材に固定した。さらに、第２のオリフィスプレートとして、吐出ヘッドＥ５と同じオリフィスプレート（Ｎｉ電鋳製、厚さ３μｍ、吐出口径５μｍ）を同じ方法で第２のプレート固定部材に接着した。第１のオリフィスプレートと第２のオリフィスプレートの距離は８ｍｍである。第１のオリフィスプレートから吐出した液柱は、第２のオリフィスプレートに到達するまでに液滴化されていることを確認した。
【００８２】
吐出ヘッドＥ８（実施例２）
第２のオリフィスプレートとして吐出ヘッドＥ６と同じオリフィスプレート（Ｎｉ電鋳製、厚さ３μｍ、吐出口径１．５μｍ）を使用した他は、吐出ヘッドＥ７と全く同様な構造を持つ。
【００８３】
吐出ヘッドＥ１及び吐出ヘッドＥ２は、厚くて硬いルビー製のオリフィスプレートを使用するため、２０μｍ以下の吐出口径を開口することができなかった。Ｎｉの電鋳薄膜は、５μｍ以下の微細な吐出口を形成することができたが、薄いために強度が著しく低下し、ヘッド基材への固定が困難になった。
【００８４】
次に、吐出させる液体として精製水を使用し、吐出ヘッドＥ１〜Ｅ８について液滴を吐出させ、吐出の様子を調べた。いずれの吐出ヘッドも、吐出口から液柱が生成し、その後、液滴に分裂する過程が観測された。液滴径は吐出口径の約２倍であった。
【００８５】
吐出ヘッドＥ６に関しては液滴が吐出し始めた後で３０秒以内に、接着剤とオリフィスプレートの界面から液もれが生じて吐出ヘッドが壊れた。また、吐出ヘッドＥ４に関しても規模は小さいが、同様な液漏れを起こして、ヘッド内の圧力値が高圧時にふらつき安定せず、かつ吐出口付近で、時々濡れが発生した。従来例による吐出ヘッドＥ３〜Ｅ６は全て水圧によってオリフィスプレートが凸型に変形し、吐出させた液柱が吐出ヘッドの吐出面に対して垂直に揃って吐出しなかった。
【００８６】
一方、従来例による吐出ヘッドＥ１、Ｅ２及び実施例１，２による吐出ヘッドＥ７、Ｅ８は、各オリフィスプレートに全く変形は見られなかった。吐出の方向に関しても、吐出ヘッドの吐出面に対して垂直に揃って吐出した。
【００８７】
これらのヘッドの吐出口から液滴が吐出し始めたときの吐出圧力を調べた結果を図７に示す。また、式（１）、式（３）、式（４）を使用して、精製水の物性パラメータと実験より得られたパラメータを用いて、通常のオリフィスプレートにおける吐出圧力のオリフィスプレート厚さ依存性を計算した計算値を、実線、破線及び一点鎖線のグラフで示す。オリフィスプレート厚さが薄いほど、また、ノズル径が大きいほど、吐出圧力は下がっている。計算値と実験値を考慮すると、本発明による吐出ヘッドＥ７、Ｅ８は、最もオリフィスプレート厚が薄い従来例の吐出ヘッドＥ５、Ｅ６よりも吐出圧力は若干高いものの、吐出ヘッドＥ３、Ｅ４よりも吐出圧力は低い。吐出ヘッドの耐久性の観点で比較すると、前記のように吐出ヘッドＥ３〜Ｅ６までの従来例よりも、本発明の吐出ヘッドＥ７、Ｅ８は吐出における耐久性が高いことがわかる。
【００８８】
以上の結果より、本発明によれば、特に微小な液滴を吐出する際に、高い吐出耐久性と吐出圧力の低減が両立できることが実証された。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、吸入器、点鼻薬送入器などの液剤噴霧方式の医療用機器、あるいは、空調機、空気清浄機、換気設備など、大気圧下において、所定の空気の流れを発生させる機器中において利用される吐出機構において、その利用形態に応じた広範な適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】第１の実施形態による吐出ヘッドの吐出時の状態を示す断面図である。
【図２】図１の吐出ヘッドの非吐出時の状態を示す断面図である。
【図３】第１の実施形態の一変形例による吐出ヘッドを示す断面図である。
【図４】図１の吐出ヘッドを使用した吸入器を示す断面図である。
【図５】第２の実施形態による吐出ヘッドを示す断面図である。
【図６】一従来例による吐出ヘッドを示す断面図である。
【図７】比較実験における吐出ヘッドの各サンプルの吐出口径と吐出圧力の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９１】
１ ヘッド基材
２ シール部材
３，６ オリフィスプレート
４、７ プレート固定部材
８ 液体
８ａ、９ 液滴
１０ 吐出ヘッド
２１ 吸入管
２２ キャップジョイント部
２３ キャップ
２４ 圧力センサー
２５ 薬液流路部材
２６ 薬液タンクシリンダー
２７ 薬液タンク蓋部材
２８ ピストン
２９ 制御回路部
３０ 表示／インターフェース部
３１ バッテリ
３２ ピストン送りシャフト
３３ ギアボックス
３５ モーターシャフト
３６ モーター
３７ ハウジング
３８ 薬液タンクカートリッジ
３９ カートリッジ接続部
４０ 連通口
４１ フィルター
５０ エネルギー付与機構
５１ エネルギー伝達部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薬液等の液体を吐出して液滴化するための吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薬を患者に投与する方法として、吸入器を使用して溶液に分散させた薬剤（薬液）を微小液滴にして、患者に吸引させる方法がある。吸入器は、薬液を貯蔵する薬液タンクと、薬液を吐出させる吐出ヘッド及び各部位の動作を制御する制御部から構成される。特に、薬液を肺胞から吸収させるためには、液滴径を少なくとも１０μｍ以下にしないと肺胞に到達できないので、小さな液滴径を持つ液滴を多く発生できることが吸入器に求められる。また、吸入器の携帯性も重要である。患者がどこにいても吸入器を使用できることによって、吸入器治療の用途が広がり、治療の利便性も向上する。
【０００３】
吐出方式としてこれまでに多くの方法が提案されており、多くの方式の吸入器が開発され、実用化されている。主な吐出方式を挙げると、まず、超音波によって薬液を振動させ、振動によって薬液表面より液滴を霧化させて、患者に吸入させる方法があり、また、圧電体素子に電圧を加えて振動させ、超音波を発生させる方法が広く利用されている。このとき霧化させた液滴径の分布を改善するために、微細な穴が複数開けられた薄膜であるメッシュを用いて、小さな液滴のみを通すようにフィルタリングさせる改良方法も提案されている。
【０００４】
他の吐出方式として、高速の空気流を発生させ、空気流によって薬液を粉砕し霧化させる方法がある。高速空気流を発生させるためにポンプを必要とするため、装置を小型化することができず、携帯吸入器デバイスの用途には向かない。
【０００５】
他の吐出方式として、吐出口の近傍にヒーター加熱機構を有し、ヒーターを加熱して液を沸騰させて、吐出口から液滴を吐出させる方法がある（特許文献１参照）。この方式の吐出ヘッドは、液室流路部材とヒーター配線が形成されているヒーターボード基板と、吐出口を有する部材であるオリフィスプレートとが貼り合わされて構成されている。この方式では、吸入器の小型化や液滴の微小化が容易であるものの、吐出量を増大させるためにはヒーター投入電力を増大させなければならず、吐出量増大が難しいことや、さらに加熱によって薬剤が焦げる問題がある。吐出口から薬液を吐出させる方法として、特許文献１に開示されたように、圧電性結晶の変位によって圧力を印加して吐出口から液滴を押し出してもよい。
【０００６】
他の吐出方式として、高圧力を加えた薬液を吐出ヘッドの吐出口まで導入し、吐出口から高速の液滴を噴霧させる方式（圧力印加方式）がある。この方式では、薬液が微細な吐出口を通過し、液体の連続した高速の流れである液柱が、吐出口から吐出される。特に吐出口径が小さいと、液柱は吐出口からある距離まで進んだ時に、液柱側面に自然発生した波によって液柱は液滴に破断され、液滴を生成することができる。液柱の破断に必要な、吐出口からの距離を滴化距離と呼ぶ。滴化距離は液柱速度、吐出口径、薬液の表面張力、粘度に依存する。吐出口から滴化距離以内までは薬液は液柱で吐出され、滴化距離以上で薬液は液滴で吐出される。圧力印加方式では、特許文献１の方式が抱える薬液の焦げの問題がなく、吐出に必要な電力も小さくすることが可能で、高吐出量も容易に達成できる利点がある。
【０００７】
ところで、圧力印加方式では吐出口が小さいほど、薬液の表面張力に起因して発生する、吐出口でのメニスカス圧力が増大するため、薬液を液柱として吐出させるために必要な吐出圧力が増大する。液柱の慣性力が表面張力に対して優勢になったときに液柱が生成することから、液柱が吐出する条件は式（１）に示すウエーバー数によって決定できる。
【０００８】
ρ×Ｄ×Ｖ２／σ （１）
【０００９】
ここでρは液密度、Ｄは吐出口径、Ｖは吐出口表面での液柱速度、σは液の表面張力である。式（１）がある値以上になれば、液柱が吐出される。そのときの液柱速度を液柱生成速度Ｖｄと定義する。それに対応する吐出ヘッド内の吐出圧力をＰｄとすると、ＰｄはＶｄの２乗に比例した項を有し、さらに、近似的には、式（１）がある一定値で液柱が吐出するので、ノズル径が小さいほど吐出圧力は増大する。
【００１０】
吸入器に使用する吐出ヘッドでは数ミクロンオーダーの液滴を生成する必要がある。圧力印加方式で吐出ヘッドから数ミクロンの液滴径を吐出させる場合、吐出圧力は特許文献２に記載されているように２ＭＰａ以上にもなる。そのため、圧力印加方式を使用した吸入器は、薬液に接する部位が高水圧に耐えられる構造を有し、かつ、高圧力を印加する機構が必要となるため、装置耐久性や装置小型化が問題となる。他の技術分野のプリンタでは、コンティニュアスインクジェット方式のプリンタが圧力印加方式を使用しており、圧力印加機構としてポンプを使用し、装置全体も大型である。
【００１１】
特許文献２はこのような圧力印加方式を使用した吸入器を開示している。吐出ヘッドと薬液タンクがカートリッジとして一体構造化されており、カートリッジの材料は塑性を持つ。投薬時はバネの力で押し出されたピストンが、カートリッジの一部を押しつぶすことで大きな圧力を発生させ、吐出口から薬液を吐出させる。この方法では、一回の投薬毎にカートリッジを交換する。カートリッジは使い捨てであり、これをシングルドーズと呼ぶ。シングルドーズに対して、カートリッジやヘッド構成を変えずに複数回の投薬を実現する方法をマルチドーズと呼ぶ。
【００１２】
特許文献２のようなシングルドーズの吸入器は、一回の投薬ごとにカートリッジを入れ替えなければならないため、吸入操作が煩雑でミスや事故を引き起こしやすい。またカートリッジ材料のコストが増大する。従って、圧力印加方式の吸入器のマルチドーズ化を目指すことが好ましい。そのためには複数回の投薬を行っても、吐出ヘッドは高水圧に対する十分な耐久性がなければならない。また、吸入器の携帯用途を考えると、装置を小型化することが必要である。そのためには吐出圧力を下げて吸入器各部位の構造を簡素化する必要がある。
【００１３】
吐出圧力は、液滴を吐出速度Ｖｄ以上で吐出させるために必要な圧力エネルギーと、吐出口における圧力損失ＰＬの和になる。一般の吐出口におけるＰＬは、近似的にハーゲン−ポアズイユ則に従い、以下の式（２）で表せる。
【００１４】
ＰＬ＝（Ｃ×μ×Ｔ×Ｖ）／Ｄ２ （２）
【００１５】
μは液滴の粘度、Ｔはオリフィスプレートの厚さ、Ｃは形状などオリフィスプレート構造起因の比例係数である。式（１）、（２）より、吐出圧力を下げるには薬液物性やオリフィスプレートの設計を変えればよい。薬液の表面張力や粘度に関しては薬効を考慮すると大きく変えることはできない。オリフィスプレートに関しては、吐出口径を大きくする、吐出口数を増やす、オリフィスプレート厚を薄くすることなどにより、式（２）のＰＬが減少するため、吐出圧力を減少させることができる。
【００１６】
【特許文献１】特許第０３５５３５９９号公報
【特許文献２】特許第０３３７５６３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
一般に、吐出口径や吐出口数は、それぞれ液滴径と吐出量を決定するため、通常は変えることができない。他方、オリフィスプレートの厚みを薄くすることによって、吐出口での圧力損失を減らし、吐出圧力を下げることができる。ところが、オリフィスプレートを薄くすると、オリフィスプレートの強度が弱くなり、オリフィスプレートと吐出ヘッドとの接合が困難になる。接合できたとしても、吐出時の高水圧に耐えられずに接合部から液漏れが生じて、吐出ヘッドが壊れてしまう。また、オリフィスプレート自身も高水圧によって変形し壊れてしまう。
【００１８】
特許文献２に開示されたように、高水圧の溶液を封入する容器の一部に、オリフィスプレートを設けた従来型構成では、吐出ヘッドを繰り返し使用しようとすると長時間オリフィスプレートが高水圧に曝されるため、耐久性を確保することが困難であった。ただし、特許文献２に開示されたように吐出ヘッドが使い捨ての場合は、一瞬だけオリフィスプレートが高水圧に曝されるので、従来型構成の吐出ヘッドでも耐久性はさほど問題にはならない。
【００１９】
また、吐出圧力低減のために、オリフィスプレートを薄くするほど、吐出ヘッドの耐久性が低下するという未解決の課題があった。
【００２０】
本発明は、吐出に必要な圧力を上げることなく、かつ、吐出ヘッドの耐久性も維持しつつ、従来よりも微小な液滴を生成することが可能な吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の吐出ヘッドは、圧力を印加して吐出口から液体を吐出する液滴吐出装置に用いられる吐出ヘッドであって、第１の吐出口径を有する第１の吐出口を備える第１のオリフィスプレートと、前記第１のオリフィスプレートから液体の吐出方向に離間して配置された、第２の吐出口径を有する第２の吐出口を備える第２のオリフィスプレートと、を有し、前記第１の吐出口径よりも前記第２の吐出口径のほうが小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
２枚のオリフィスプレートを用いることにより、以下のような効果を有する。第１の吐出口径よりも小さい第２の吐出口径を有する第２のオリフィスプレートがあるため、第１のオリフィスプレートにおける第１の吐出口は、生成したい液滴径よりも大きくしておくことができる。そのため、吐出圧力を上げる必要がない。よって、第１のオリフィスプレートを薄くする必要もないため、吐出ヘッドの耐久性を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１は、第１の実施形態による吐出ヘッド１０を示す。吸入器の液滴吐出装置として搭載される吐出ヘッド１０のヘッド基材１は、シール部材２及び第１のオリフィスプレート３を支持する。壁部材である第１のプレート固定部材４は、第１のオリフィスプレート３の外周部を表面から抑え、第１のオリフィスプレート３とシール部材２をヘッド基材１に押し当てている。ネジ５は、プレート固定部材４を貫通し、ヘッド基材１に開けられたネジ穴に嵌め込まれることによって、このような押し圧を発生できる。なお、第１のオリフィスプレート３を固定する機能と壁部材を兼務している第１のプレート固定部材４とは別途に、壁部材を設けてもよい。
【００２５】
第１のオリフィスプレート３から吐出方向に離間して、第２のオリフィスプレート６が対向して配置され、第２のプレート固定部材７によって固定される。第２のオリフィスプレート６の位置を制御するために、第１のプレート固定部材４、第２のプレート固定部材７の順でヘッド基材１上に固定される。第２のプレート固定部材７は液流路を塞がないための穴が開けられ、第２のオリフィスプレート６は、その周辺部を介して第２のプレート固定部材７に接合される。
【００２６】
第１のオリフィスプレート３は、第１の吐出口３ａを有する。第２のオリフィスプレート６は、第１の吐出口３ａより吐出口径の小さい第２の吐出口（不図示）を有する。第１の吐出口３ａから吐出された液体の流れは、第２のオリフィスプレート６に衝突し、第２の吐出口によってさらに液体の流れが細分化され、第２の吐出口を通過した後に、目的とする液滴径を持つ微小な液滴９が形成される。各第１の吐出口３ａから吐出された液滴８ａは、複数の第２の吐出口によってさらに小さな液滴９に分割される。
【００２７】
第１の吐出口３ａから吐出された液柱は、第２のオリフィスプレート６に到達するまでに液滴化させて、液滴形態で第２の吐出口に衝突させることが好ましい。なぜなら、液柱形態よりも液滴形態で第２の吐出口に衝突させるほうが第２の吐出口を通過しやすいためである。この理由として、液滴８ａは、その直径が、液柱の直径の約２倍となるように分裂するため、第２のオリフィスプレート６の単位面積あたりに入射する流量が小さくなり、液は第２の吐出口を通過し易いためである。液滴８ａが第２の吐出口に衝突することで、第２の吐出口を通過できない薬液（液体）のロスを大幅に低減できる。このため、第２のオリフィスプレート６と第１のオリフィスプレート３との間の距離（離間距離）は、滴化距離以上に設定することが望ましい。
【００２８】
滴化距離は液滴径が小さいほど減少するが、１〜１０μｍ径の液滴を吐出する場合は、第２のオリフィスプレート６と第１のオリフィスプレート３との間の距離が５０μｍ以上あれば、液柱は液滴化するので好適である。
【００２９】
一方、第２のオリフィスプレート６があまり離れすぎていると、空気抵抗や重力、気流などの影響により、第１の吐出口３ａから吐出された液柱の速度が低下し、また方向が擾乱されてしまう。距離が５０ｍｍ以下であれば上記の問題は小さいことを確認している。以上のことより、第２のオリフィスプレート６と第１のオリフィスプレート３との間の距離は、５０μｍ以上、５０ｍｍ以下が好適である。
【００３０】
第１の吐出口３ａは複数で構成されてもよいし、単数でもよい。吐出口数が増えるほど吐出量は増大する。望ましい吐出量を得るために必要な数だけ、第１の吐出口３ａは形成される。第１の吐出口３ａが複数で構成される場合、吐出口間の距離は、第１の吐出口３ａから吐出した液滴同士が衝突しない範囲に設定され、少なくとも第１の吐出口３ａの吐出口径（第１の吐出口径）以上であることが好適である。
【００３１】
図１において、吐出ヘッド１０の液体供給口側で吐出圧力を印加する手段である圧力印加手段（不図示）によって、高い正圧が液体８に加わる。ヘッド基材１、シール部材２、第１のオリフィスプレート３は高水圧に曝されるため、耐久性が要求される。従って、第１のオリフィスプレート３は、液体８の水圧によって壊れないような厚さ（厚み）にすることが必要である。また水圧によってオリフィスプレート３が変形しないことが好適である。もし、オリフィスプレート３に変形が生じると、吐出した液体が、第２のオリフィスプレート６の表面に対して、垂直に入射できなくなる。その結果、第２のオリフィスプレート６を液体が通過しづらくなる。強度の強い第１のオリフィスプレート３を実現するのに好適な厚さの範囲は２０μｍ〜５ｍｍである。このように、第１のオリフィスプレート３は厚くて強度があるため、変形する恐れがない。従って、第１のオリフィスプレート３をシール部材２に直接押し当てて固定することができる。
【００３２】
第１の吐出口３ａの吐出口径は大きいことが好適である。なぜなら、オリフィスプレート３を厚くすると、式（２）より吐出口における圧力損失が増大してしまう問題が生じるためである。圧力損失は式（２）より吐出口径の二乗に反比例するため、オリフィスプレート３を厚くしても、吐出口径を大きくすれば、圧力損失の増大を十分に抑えられる。しかしながら、前述のとおり、吐出口径を無制限に大きくすると、第１の吐出口３ａから吐出した液体の滴化距離が増大して、液滴の状態で第２のオリフィスプレートに衝突させることができなくなる。
【００３３】
従って、第１の吐出口３ａの吐出口径は１０μｍ以上、５００μｍ以下が好適である。
【００３４】
第２のオリフィスプレート６に開けられた第２の吐出口は、狙いとする液滴径を持つ液滴を吐出できるような吐出口径（第２の吐出口径）に設定される。すなわち、第１の吐出口３ａの口径よりも第２の吐出口径のほうが小さくなるように設定される。第２のオリフィスプレート６の吐出口数は、第１のオリフィスプレート３の吐出口数より多いことが望ましい。これは、第１の吐出口３ａから吐出された径の大きな液滴を、効率的に複数の小液滴に細分化するためである。第１の吐出口３ａに対して第２の吐出口の位置合わせを正確に行うことは困難であるため、第２の吐出口は、複数の穴がメッシュ状に規則的かつ高密度に配列されていることが好適である。第２のオリフィスプレート６の広い領域に複数の第２の吐出口が形成されることにより、第１の吐出口３ａと第２の吐出口の位置合わせ精度が低くても問題はなくなる。
【００３５】
第２の吐出口について、利用者が薬液を吸入する吸入器として好適な吐出口径の範囲は０．１〜１０μｍ、好ましくは３μｍ〜７μｍｍである。吸入器以外の用途では、用途に応じて吐出口径が設定される。
【００３６】
また、第２の吐出口間の距離が広いと、第１の吐出口３ａから吐出された液滴一個が衝突する第２の吐出口の数が少なくなり、液滴が第２のオリフィスプレート６を通過しづらくなる。最悪の場合、第１の吐出口３ａから吐出された液滴の一部のみが第２の吐出口を通過し、残りは第２のオリフィスプレート６の裏面に残留してしまい、薬液のロスに繋がる。第２の吐出口間の距離がさらに広がり、第１の吐出口径よりも大きくなると、第１の吐出口３ａから吐出された液滴が第２の吐出口に衝突しない場合が起こり得る。従って、少なくとも第２の吐出口間の距離は、第１の吐出口径以下であることが必要である。反対に第２の吐出口間の距離が狭くなり、第２の吐出口径よりも小さくなると、第２の吐出口より吐出した液滴が合体してしまう。従って、第２の吐出口間の距離は、第２の吐出口径以上でなければならない。
【００３７】
第２のオリフィスプレート６の厚みは薄く設定され、少なくとも第１のオリフィスプレート３よりも第２のオリフィスプレート６は薄い。これは式（２）の圧力損失を低減するためである。第２のオリフィスプレート６には静水圧が加わることがないため、強度を気にせずに極限までオリフィスプレート６の厚みを小さくすることが可能である。第２のオリフィスプレート６の好適な厚さの範囲は２０〜０．１μｍである。
【００３８】
耐久性と圧力損失低減を両立させる観点から、本発明の好適なオリフィスプレートの形状について説明する。図１のような圧力吐出方式を用いた吐出ヘッドで、圧力印加機構によって昇圧されたヘッド内の、大気に対する圧力差をＰ０とする。
【００３９】
ベルヌーイの定理により、近似的にＰ０は圧力損失と液柱の運動エネルギーに分配されるので、式（３）が成り立つ。
【００４０】
【数１】
【００４１】
式（３）より圧力損失の式（２）は式（４）に書き直される。
【００４２】
【数２】
【００４３】
第１のオリフィスプレート３の吐出口径と厚さをそれぞれＤ１、Ｔ１とし、第２のオリフィスプレート６の吐出口径と厚さをそれぞれＤ２、Ｔ２とする。さらに全てのオリフィスプレートでρ、Ｃ、μはほぼ等しいと単純化する。第１のオリフィスプレート３には強度が要求されるため、Ｔ１はある厚さに設定しなければならない。Ｄ２はターゲットとする液滴径得るための大きさに設定しなければならない。従来例のように、厚さＴ１の第１のオリフィスプレートのみで、吐出口径Ｄ２で吐出する時の圧力損失と比較して、本発明の構成において第２のオリフィスプレート６の吐出口径Ｄ２として吐出する時の圧力損失を小さくするためには式（５）の関係が要求される。
【００４４】
【数３】
【００４５】
式（５）の左辺は従来例による吐出ヘッドの圧力損失、右辺は本発明の構成による吐出ヘッドの圧力損失である。Ｐ´は式（５）右辺第１項である。通常の溶液や通常形状のオリフィスプレートを用い、Ｐ０が極端に小さくなければ式（５）は式（６）のように簡略化される。
【００４６】
【数４】
【００４７】
第１のオリフィスプレート３と第２のオリフィスプレート６は前述より以下のように設定されている。
【００４８】
【数５】
【００４９】
【数６】
【００５０】
従って、本発明の吐出ヘッドにおいて、強度を保ちながら、従来の吐出ヘッドよりも圧力損失を低減するためには式（６）、（７）、（８）を満たすようにオリフィスプレート３，６を設計すればよい。
【００５１】
なお、式（６）は、「（Ｔ１−Ｔ２）／Ｄ２２＞Ｔ１／Ｄ１２」と変形できる。
【００５２】
第１のオリフィスプレート３は剛性や強度が要求され、厚みが大きくて、吐出口も大きい。比較的簡単に作製しやすいので、多くの材料を使用することができる。材料として、無機酸化物、無機窒化物、無機炭化物が好適である。具体的にアルミ、シリコン、チタン、タンタル、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、マグネシウム、鉄、マンガン、クロムなどの酸化物、窒化物、炭化物が挙げられる。また、これらから選ばれた複数の元素を含んでいてもよい。通常のステンレス、アルミ、ニッケル、パラジウム、鉄、チタン、シリコン、マンガン、クロム、タンタルで構成されていてもよい。また、これらの化合物でもよい。また、ポリカーボネート、エポキシ、塩化ビニール、パラキシリレン、ポリイミドなどの高分子有機樹脂でもよい。
【００５３】
第２のオリフィスプレート６は薄くて、微細な吐出口を形成可能であることが必要である。さらに、表側、裏側に撥水性を持つことが望ましい。これは、微小な穴から吐出しやすくするように、表面の濡れを防止することと、後述するように薬液を回収するためである。一般に撥水性を持つと接着力が弱くなる問題が生じるが、第２のオリフィスプレート６は、接着性や耐水圧性は要求されないので問題とはならない。材料として、フッ素、炭素、シリコンを含有した化合物が挙げられる。またこれらを使用した薄膜をオリフィスプレート表面にコーティングすることが好ましい。フッ素樹脂、ポリカーボネート、エポキシ、塩化ビニール、パラキシリレン、ポリイミドなどの高分子有機樹脂も好適である。アルミ、ニッケル、パラジウム、鉄、チタン、シリコン、マンガン、クロム、タンタルで構成されていてもよい。また、これらの化合物でもよい。
【００５４】
第２のオリフィスプレート６の表面の液体の接触角は、第１のオリフィスプレート３の表面の液体の接触角よりも大きいことが好ましい。これは、第１のオリフィスプレート３はヘッド内の薬液に接しており、スムーズに吐出口へ薬液を送る必要から、撥水性が強くないことが望ましく、第２のオリフィスプレート６は、吐出口が小さいため、撥水性を最も強めて、吐出しやすくするためである。また、後述するように、液を回収する観点からも、液を第１のオリフィスプレート３側に集めやすくなるため好適である。
【００５５】
図２は、保管時における吐出ヘッド１０を示す。吐出ヘッド１０からの吐出を終了する場合は、圧力印加機構によってヘッド内の正圧を減圧しゼロまで下げる。もしくは、１〜２０ｋＰａの範囲の負圧まで下げられ、保持されることが好ましい。負圧に保持することによって、吐出口から液を回収したり、薬液漏れを防止できる。第１の吐出口３ａに存在するメニスカスの表面張力によって、ヘッド内の液が安定に保持される。
【００５６】
第２のオリフィスプレート６を通過できなかった液体は、薬液のロスとなる。これを再びヘッド内に回収することで、薬液を無駄なく使用することができる。その方法として、図１に示すように、第１のオリフィスプレート３と第２のオリフィスプレート６との間に存在するプレート固定部材４の低部４ａを擂鉢形状にする。これによって、第２のオリフィスプレート６の内側表面や、第１のプレート固定部材４の内面に付着した薬液を、重力によって、第１の吐出口３ａへ集められるようにする。第１のプレート固定部材４と第２のオリフィスプレート６の表面は撥水性が高いことが好適である。第１の吐出口３ａの付近に集められた薬液は、前述のように、保管時に加える負圧によって第１の吐出口３ａから薬液を吐出ヘッド内に回収することができる。プレート固定部材４の形状としては湾曲し、表面形状が滑らかであることが好適である。また、プレート固定部材４が囲んでいる中空部に関しての、オリフィスプレート表面と平行な面に関する断面は、第１のオリフィスプレート３や第２のオリフィスプレート６に近づくにつれて小さくなることが望ましい。このように、プレート固定部材４に囲まれた中空部の断面形状がくびれることによって、第２のオリフィスプレート６を通過できなかった薬液を、スムーズに第１のオリフィスプレート３に移動させることが可能となる。重力以外にも、空気を吹き付ける機構を設けたり、壁を拭くワイパー機構を設けて薬液をスムーズに移動させてもよい。
【００５７】
図３は一変形例を示す。これは、液体を第１の吐出口３ａから回収せずに、別途回収手段を設けたものである。オリフィスプレート３の吐出口３ａを有する部位は、液体の吐出方向へ突出するように、オリフィスプレート３が加工され、回収すべき液が、オリフィスプレート３側へ移動しても、吐出口３ａに溜まることはない。オリフィスプレート３の、突出していない部位に、液回収部である液溜め部３及び液回収口３ｃが設けられている。なお、ヘッド基材１又はプレート固定部材４の表面に液回収口が設けられてもよい。
【００５８】
液体は液回収口３ｃの周辺に集まるように、プレート固定部材４の形状などの吐出ヘッド構造が最適化される。吐出時に液体８に圧力を加えた際に、第１の吐出口３ａから液柱を吐出させると同時に、液回収口３ｃからも液体が吐出される場合がある。液回収口３ｃから液体が吐出されたとしても、液体を第２のオリフィスプレート６に到達させないで回収できるように、液回収口３ｃの前面に庇４ｂを設け、液体が庇４ｂに衝突してプレート固定部材４に沿って移動し、再び液回収口３ｃに戻るようにしている。液回収口３ｃから液体が吐出されることは好ましくないので、吐出しづらくするために、液回収口径は第１の吐出口３ａの吐出口径よりも小さいことが好ましい。また、液回収口３ｃの厚さは、第１の吐出口３ａよりも厚いことが好ましい。液回収口３ｃの前面には液が溜まりやすいような液溜め部３ｂが設けられ、液溜め部３ｂがあることによって液回収口３ｃから吐出しづらくなり、第２のオリフィスプレート６からの液が液溜め部３ｂに溜まるような構成となる。また、第１の吐出口３ａの前面には液が溜まらないので、吐出しやすくなる。
【００５９】
薬液（液体）を多少ロスしてもよい用途などでは、吐出した液体を回収しなくてもよい。その場合、プレート固定部材４は第２のオリフィスプレート６の位置を固定する役割のみであるから、第１のオリフィスプレート３と第２のオリフィスプレート６との間の空間は、プレート固定部材４によって完全に覆われていなくてもよい。例えば、プレート固定部材４は柱のみで構成されていてもよい。
【００６０】
図４は、吐出ヘッド１０を搭載する吸入器の断面図を示す。薬液タンクカートリッジ３８は、薬液である液体８の容器となるシリンダー２６と、シリンダー２６内をスライドできる蓋部材２７で構成される。シリンダー２６先端の連通口４０が、本体側のカートリッジ接続部３９と連通し、シリンダー２６内の薬液が吐出ヘッド１０まで移送される。薬液タンクカートリッジ３８と本体は切り離すことが可能である。また、薬液タンクカートリッジ３８と吐出ヘッド１０の間にバルブが設けられ、連通を遮断してもよい。薬液タンクカートリッジ３８が空になったら交換することができる。薬液タンクカートリッジ３８と吐出ヘッド１０の間にフィルター４１と圧力センサー２４が設けられる。フィルター４１はメッシュ状の部材が好適であり、吐出ヘッド１０に入り込むゴミを捕獲する機能を有する。吐出ヘッド１０内にフィルター４１が設けられてもよい。圧力センサー２４によって、連通している薬液全体の圧力をモニターする。
【００６１】
吐出ヘッド１０内の薬液に吐出圧力を印加する手段として、圧力印加機構が設けられる。圧力印加機構は、薬液タンクカートリッジ３８の蓋部材２７と接続し、シリンダー２６内を往復動作するピストン２８、ピストン２８内の穴に挿入されたシャフト３２、シャフト３２を回転させるギアボックス３３及びモーター３６で構成される。シャフト３２とピストン２８の接触部では、表面に螺旋状に切られた溝同士が嵌め合わされている。シャフト３２の回転の方向によって、ピストン２８が往復運動する。モーター３６の回転によってピストン２８と蓋部材２７を往復運動させることにより、薬液の加圧と減圧を行う。
【００６２】
吐出させた液滴を患者（利用者）が吸入するための吸入管２１が設けられ、吸入管２１は吐出ヘッド１０の外部を覆い、吐出された液滴を吸入管２１内に滞留させるように設計される。患者は、吸入管２１を鼻や口に近づけて吸引することによって、液滴化された薬剤を体内に取り込む。吸入器の使用が終了したら、キャップ２３を吸入管２１上部から被せて保管する。
【００６３】
吸入器は、制御回路部２９とバッテリ３１によって電気的に駆動される。制御回路部２９が圧力センサー２４を通して薬液の圧力を読み取りながら、モーター３６を回転させてピストン２８を押し、薬液に正圧を加えることによって吐出ヘッド１０から液滴を吐出させる。決められた時間だけ吐出させた後、速やかにピストン２８を引いて薬液を負圧にして吐出が終了する。適正な値の負圧に保たれることによって薬液を安定して保管することができる。吐出圧力と時間から吐出量を算出し、吸入した薬剤の量を履歴として制御回路部２９のメモリに格納する。患者は日々の薬剤の投薬量を常に把握し、吸入における投薬量をその都度適正化することができる。
【００６４】
図４の吸入器は、シリンダー２６内の薬液が空になったら、ピストン２８と蓋部材２７の接続を解除し、薬液タンクカートリッジ３８のみを交換する。従って非常に多い回数の投薬を実現できるマルチドーズ機能を持つ。その際には、吐出ヘッド１０には何度も高い正圧が加わるが、本発明による吐出ヘッド１０は高い耐久性を有するため、繰り返して安定して使用することが可能である。また小さい吐出口を持つ第２のオリフィスプレート６は、薬剤によって目詰まりを起こしやすいが、薬剤タンクカートリッジ３８と第２のオリフィスプレート６は連通していないので、第２のオリフィスプレート６を簡単に交換することができる。また、第２のオリフィスプレート６の位置を若干ずらせるようにして、第１のオリフィスプレート３から吐出した液滴が衝突していない部分を使用できるようにしてもよい。第１のオリフィスプレート３は吐出口径が大きいため、吐出口での薬剤の凝集などの問題が起こりにくい。吐出ヘッド１０が壊れた場合は、吐出ヘッド１０を薬液流路部材２５と切り離して交換してもよい。
【００６５】
図５は、第２の実施形態による吐出ヘッドを示す。第１の実施形態とほぼ同じ構成であるが、相違点は、エネルギー付与機構５０によって発生させたエネルギーを、エネルギー伝達部材５１を通して、第２のオリフィスプレート６の一部分あるいは全体に付与する点である。エネルギーとして多くの形態があるが、まず、熱エネルギーが挙げられる。熱エネルギーを第２のオリフィスプレート６に付与する場合は、エネルギー付与機構５０として電熱ヒーターが挙げられる。配線によって電熱ヒーターと接続された第２のオリフィスプレート６が加熱されることで、第２のオリフィスプレート６を通過する液滴の表面張力を下げられる。その結果、式（１）より吐出速度を下げられるため、吐出圧力も下げることができる。また、加熱によって、液滴がオリフィスプレートに付着しづらくなるため、液滴がスムーズに第２のオリフィスプレート６を通過できるようになる。第２の吐出口で濡れ不吐が生じることも避けることができる。加熱は液滴を吐出させる短い時間のみ必要であるため、第２のオリフィスプレート６は迅速に加熱され、冷却できることが望ましい。ヒーターは局所的に第２のオリフィスプレート６のみを加熱することが望ましい。そのために第２のオリフィスプレート６の材料は、Ｎｉ合金などの金属が好ましい。
【００６６】
他のエネルギーとして振動エネルギーが挙げられる。第２のオリフィスプレート６を吐出方向に対して振動させてもよく、吐出方向とは垂直の方向に振動させてもよい。第２のオリフィスプレート６を振動させることによって、第２のオリフィスプレート６を通過する液滴に運動エネルギーを付与し、吐出圧力を下げることができる。また、液滴を分割して、第２の吐出口を通過させやすくなる。エネルギー付与機構５０には圧電体などの振動子を用いて、振動子と第２のオリフィスプレート６を振動部材によって連結し、所望の方向に振動させることができる。第２のオリフィスプレート６は微小振動できるようにプレート固定部材４に固定されていないことが好適である。液滴に迅速にエネルギーを付与できるように、振動の周波数としては１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚが好適である。
【００６７】
他のエネルギーとして帯電エネルギーが挙げられる。エネルギー付与機構５０としてはは昇圧回路などの電圧印加機構を用いる。好適な例として、第２のオリフィスプレート６は電気的に浮いており、昇圧回路は配線を通じて第２のオリフィスプレート６に高電圧を加えることができる。第１のオリフィスプレート３から吐出された液滴は、第２のオリフィスプレート６の電圧によって帯電され、加速される。液滴が加速された結果、液滴はより大きな運動エネルギーを得るため、第２のオリフィスプレート６を通過しやすくなり、吐出圧力を下げることができる。第２のオリフィスプレート６を高電圧印加のための電極とせずに、オリフィスプレートの近傍に高電圧印加用の電極を別途設けてもよい。また、漏電を避けるために、電極或いは電極周囲の部分は、絶縁体で被覆されていることが好ましい。また、第１のオリフィスプレート３と第２のオリフィスプレート６との間に、薬剤を帯電させるための帯電電極を設け、より確実に液滴を帯電させてもよい。
【００６８】
本実施形態は、微小液滴を吐出させる第２のオリフィスプレートを、高水圧に曝される第１のオリフィスプレートから離すことによって可能になった構成である。従来の吐出ヘッドでは、オリフィスプレートは高水圧に曝されて変形してしまうため、発熱や帯電などのエネルギー付与は難しかった。また、エネルギー付与手段は一種類である必要でなく、複数のエネルギー付与手段を組み合わせて使用してもよい。
【００６９】
上記の実施形態は、薬液を吐出するための吐出ヘッドを使用した吸入器であるが、本発明の吐出ヘッドは、吐出させる液体が薬液に限らずに、汎用的に用いることができる。液体として薬液、精製水、芳香剤溶液、エタノール、インク、機能性有機物溶液、機能性金属溶液などが挙げられる。本発明の液滴吐出装置は、吸入器以外にも、加湿器、匂い発生装置、プリンタ、ミスト発生器、電子デバイス（ディスプレイ、配線基板など）の製造装置などに適用できる。本発明の吐出ヘッドを使用した液滴吐出装置は、従来の液滴吐出装置と比較して、吐出耐久性向上と吐出圧力低減の観点において有利である。また、特に微小な液滴を吐出させる上で、これらの優位点が際立つものである。
【実施例】
【００７０】
図１に示す構成の吐出ヘッドを作製し、従来例との比較を行った。
【００７１】
参照のために、従来例による吐出ヘッドを図６に基づいて説明する。
【００７２】
ヘッド基材１にシール部材２とプレート固定部材４が嵌め込まれる。ネジ５によってプレート固定部材４がシール部材２をヘッド基材１に押し当てている。シール部材２は押し圧により変形することによって液体８が外に漏れないように、プレート固定部材４とヘッド基材１との隙間をシールする。シール部材２は弾性を持つ部材が好適で、典型的にはＯリングやゴムパッキンが好適である。プレート固定部材４は液流路を塞がないための穴が開けられている。接着剤などによって、オリフィスプレート３の外周部とプレート固定部材４を接着する。オリフィスプレート３はプレート固定部材４に固定される。オリフィスプレート３には吐出口３ａが開けられており、オリフィスプレート３はヘッド内の液体８に常に曝され、頻繁に高水圧が加わる。液体供給側に存在する圧力印加機構（不図示）によって、高い正圧が液体８に加わる。正圧が吐出圧力以上になると吐出口３ａから液柱が吐出し液滴が生成する。吐出口径は、狙いとする液滴９を吐出できるような大きさに設定される。吸入器として好適な吐出口径の範囲として０．１〜１０μｍである。このような小さい吐出口径では、前述のように式（２）に示された圧力損失を下げるため、オリフィスプレート３は薄いことが必要である。そのため、オリフィスプレート３の厚みは２０μｍ以下に設定されることが多い。
【００７３】
圧力損失を十分に下げたとしても、吐出口３ａでの表面張力に打ち勝つために必要な圧力も大きく、吐出圧力は１ＭＰａ近くにもなってしまう。その結果、このような薄いオリフィスプレートではほとんどの場合変形が生じてしまう。圧力損失を低減するためオリフィスプレート３をさらに薄くしようとすると、オリフィスプレート３とプレート固定部材４との接合が難しくなり、さらにオリフィスプレート３の変形も大きくなり壊れやすくなる。つまり、一段階の吐出ヘッドで所望の微小な液滴を生成しようとすると、印加圧力を増加させる必要があり、そのときの圧力損失を低減するためには、オリフィスプレートを薄くする必要がある。しかし、そうすると吐出ヘッドの耐久性が低下してしまうのである。
【００７４】
まず、図６の構成を有する従来例と、図１の構成を有する実施例１，２による圧力印加方式の吐出ヘッドＥ１〜Ｅ８を作製し、それぞれの吐出実験を行った。実験は、ポンプによって、リザーバーから吐出させる液体が汲み上げられ、正圧を加えられた状態で各吐出ヘッドに送り込まれる。吐出ヘッドのオリフィスプレートよりもポンプ側で、オリフィスプレートから１０ｃｍの距離に、圧力センサーが取り付けられており、吐出ヘッドに送り込まれる液体の圧力をモニターできる。吐出した液をＣＣＤカメラと対物レンズ、ストロボによって観察した。
【００７５】
吐出ヘッドＥ１（従来例）
厚さ５００μｍ、吐出口径４０μｍのルビー製のオリフィスプレートを、シール部材（Ｏリング）介してヘッド基材に固定した。オリフィスプレート上部からプレート固定部材とネジによって固定した。
【００７６】
吐出ヘッドＥ２（従来例）
厚さ５００μｍ、吐出口径２０μｍのルビー製のオリフィスプレートを、吐出ヘッドＥ１と同様に作製した。
【００７７】
吐出ヘッドＥ３（従来例）
厚さ２５μｍ、吐出口径３μｍのＮｉ薄膜のオリフィスプレートを電鋳法で作製し、液状のシリコーン系の接着剤を用いて、プレート固定部材に接着した。ネジを使用して、プレート固定部材を、Ｏリングを介してヘッド基材に固定した。オリフィスプレートが薄いため、Ｏリングを直接オリフィスプレートに押し付けることができなかった。
【００７８】
吐出ヘッドＥ４（従来例）
厚さ２５μｍ、吐出口径１．５μｍのＮｉ電鋳製のオリフィスプレートを吐出ヘッドＥ３と同様に作製した。
【００７９】
吐出ヘッドＥ５（従来例）
厚さ３μｍ、吐出口径５μｍのＮｉ薄膜のオリフィスプレートを電鋳法で作製し、熱可塑性の固形接着剤を用いて、プレート固定部材に接着した。ネジを使用して、プレート固定部材を、Ｏリングを介してヘッド基材に固定した。オリフィスプレートが非常に薄いためオリフィスプレートのハンドリングが難しく、また液状接着剤では接着量の均一性の確保などが難しく、固形接着剤を接着に使用した。オリフィスプレートの吐出口に関して、吐出口間の距離が１４μｍ、吐出口の数は１０００個である。
【００８０】
吐出ヘッドＥ６（従来例）
厚さ３μｍ、吐出口径１．５μｍのＮｉ薄膜のオリフィスプレートを吐出ヘッドＥ５と同様な方法で作製した。オリフィスプレートの吐出口に関して、吐出口間の距離は７．５μｍ、吐出口の数は４０００個である。
【００８１】
吐出ヘッドＥ７（実施例１）
吐出ヘッドＥ１と同じオリフィスプレート（ルビー製、厚さ５００μｍ、吐出口径４０μｍ）を図１に示す第１のオリフィスプレートとして、シール部材（Ｏリング）を介してヘッド基材に固定した。さらに、第２のオリフィスプレートとして、吐出ヘッドＥ５と同じオリフィスプレート（Ｎｉ電鋳製、厚さ３μｍ、吐出口径５μｍ）を同じ方法で第２のプレート固定部材に接着した。第１のオリフィスプレートと第２のオリフィスプレートの距離は８ｍｍである。第１のオリフィスプレートから吐出した液柱は、第２のオリフィスプレートに到達するまでに液滴化されていることを確認した。
【００８２】
吐出ヘッドＥ８（実施例２）
第２のオリフィスプレートとして吐出ヘッドＥ６と同じオリフィスプレート（Ｎｉ電鋳製、厚さ３μｍ、吐出口径１．５μｍ）を使用した他は、吐出ヘッドＥ７と全く同様な構造を持つ。
【００８３】
吐出ヘッドＥ１及び吐出ヘッドＥ２は、厚くて硬いルビー製のオリフィスプレートを使用するため、２０μｍ以下の吐出口径を開口することができなかった。Ｎｉの電鋳薄膜は、５μｍ以下の微細な吐出口を形成することができたが、薄いために強度が著しく低下し、ヘッド基材への固定が困難になった。
【００８４】
次に、吐出させる液体として精製水を使用し、吐出ヘッドＥ１〜Ｅ８について液滴を吐出させ、吐出の様子を調べた。いずれの吐出ヘッドも、吐出口から液柱が生成し、その後、液滴に分裂する過程が観測された。液滴径は吐出口径の約２倍であった。
【００８５】
吐出ヘッドＥ６に関しては液滴が吐出し始めた後で３０秒以内に、接着剤とオリフィスプレートの界面から液もれが生じて吐出ヘッドが壊れた。また、吐出ヘッドＥ４に関しても規模は小さいが、同様な液漏れを起こして、ヘッド内の圧力値が高圧時にふらつき安定せず、かつ吐出口付近で、時々濡れが発生した。従来例による吐出ヘッドＥ３〜Ｅ６は全て水圧によってオリフィスプレートが凸型に変形し、吐出させた液柱が吐出ヘッドの吐出面に対して垂直に揃って吐出しなかった。
【００８６】
一方、従来例による吐出ヘッドＥ１、Ｅ２及び実施例１，２による吐出ヘッドＥ７、Ｅ８は、各オリフィスプレートに全く変形は見られなかった。吐出の方向に関しても、吐出ヘッドの吐出面に対して垂直に揃って吐出した。
【００８７】
これらのヘッドの吐出口から液滴が吐出し始めたときの吐出圧力を調べた結果を図７に示す。また、式（１）、式（３）、式（４）を使用して、精製水の物性パラメータと実験より得られたパラメータを用いて、通常のオリフィスプレートにおける吐出圧力のオリフィスプレート厚さ依存性を計算した計算値を、実線、破線及び一点鎖線のグラフで示す。オリフィスプレート厚さが薄いほど、また、ノズル径が大きいほど、吐出圧力は下がっている。計算値と実験値を考慮すると、本発明による吐出ヘッドＥ７、Ｅ８は、最もオリフィスプレート厚が薄い従来例の吐出ヘッドＥ５、Ｅ６よりも吐出圧力は若干高いものの、吐出ヘッドＥ３、Ｅ４よりも吐出圧力は低い。吐出ヘッドの耐久性の観点で比較すると、前記のように吐出ヘッドＥ３〜Ｅ６までの従来例よりも、本発明の吐出ヘッドＥ７、Ｅ８は吐出における耐久性が高いことがわかる。
【００８８】
以上の結果より、本発明によれば、特に微小な液滴を吐出する際に、高い吐出耐久性と吐出圧力の低減が両立できることが実証された。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、吸入器、点鼻薬送入器などの液剤噴霧方式の医療用機器、あるいは、空調機、空気清浄機、換気設備など、大気圧下において、所定の空気の流れを発生させる機器中において利用される吐出機構において、その利用形態に応じた広範な適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】第１の実施形態による吐出ヘッドの吐出時の状態を示す断面図である。
【図２】図１の吐出ヘッドの非吐出時の状態を示す断面図である。
【図３】第１の実施形態の一変形例による吐出ヘッドを示す断面図である。
【図４】図１の吐出ヘッドを使用した吸入器を示す断面図である。
【図５】第２の実施形態による吐出ヘッドを示す断面図である。
【図６】一従来例による吐出ヘッドを示す断面図である。
【図７】比較実験における吐出ヘッドの各サンプルの吐出口径と吐出圧力の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９１】
１ ヘッド基材
２ シール部材
３，６ オリフィスプレート
４、７ プレート固定部材
８ 液体
８ａ、９ 液滴
１０ 吐出ヘッド
２１ 吸入管
２２ キャップジョイント部
２３ キャップ
２４ 圧力センサー
２５ 薬液流路部材
２６ 薬液タンクシリンダー
２７ 薬液タンク蓋部材
２８ ピストン
２９ 制御回路部
３０ 表示／インターフェース部
３１ バッテリ
３２ ピストン送りシャフト
３３ ギアボックス
３５ モーターシャフト
３６ モーター
３７ ハウジング
３８ 薬液タンクカートリッジ
３９ カートリッジ接続部
４０ 連通口
４１ フィルター
５０ エネルギー付与機構
５１ エネルギー伝達部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力を印加して吐出口から液体を吐出する液滴吐出装置に用いられる吐出ヘッドであって、
第１の吐出口径を有する第１の吐出口を備える第１のオリフィスプレートと、
前記第１のオリフィスプレートから液体の吐出方向に離間して配置された、第２の吐出口径を有する第２の吐出口を備える第２のオリフィスプレートと、を有し、
前記第１の吐出口径よりも前記第２の吐出口径のほうが小さいことを特徴とする吐出ヘッド。
【請求項２】
前記第２のオリフィスプレートは、前記第１の吐出口に対向して、複数の第２の吐出口を備えていることを特徴とする請求項１に記載の吐出ヘッド。
【請求項３】
前記第１の吐出口から吐出された液体は、前記第２のオリフィスプレートに到達するまでに液滴化されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の吐出ヘッド。
【請求項４】
前記第１のオリフィスプレートの厚みよりも前記第２のオリフィスプレートの厚みのほうが小さいことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の吐出ヘッド。
【請求項５】
前記第１のオリフィスプレートの厚みをＴ１、前記第１の吐出口径をＤ１、前記第２のオリフィスプレートの厚みをＴ２、前記第２の吐出口径をＤ２とすると、
Ｔ１＞Ｔ２、かつ、Ｄ１＞Ｄ２、かつ、（Ｔ１−Ｔ２）／Ｄ２２＞Ｔ１／Ｄ１２
の関係を満たすことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の吐出ヘッド。
【請求項６】
前記第２のオリフィスプレートの吐出口間の距離は、前記第２の吐出口径以上、前記第１の吐出口径以下であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の吐出ヘッド。
【請求項７】
前記第１の吐出口径は、１０μｍ以上、５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の吐出ヘッド。
【請求項８】
前記第１のオリフィスプレートと前記第２のオリフィスプレートの離間距離は、５０μｍ以上、５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の吐出ヘッド。
【請求項９】
前記第１のオリフィスプレートと前記第２のオリフィスプレートの間に、前記第１の吐出口から吐出され、前記第２の吐出口を通過できなかった液体を回収するための液回収部を有することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記第２のオリフィスプレートにエネルギーを与えるためのエネルギー付与機構を有することを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記エネルギーは熱エネルギーであることを特徴とする請求項１０に記載の吐出ヘッド。
【請求項１２】
前記エネルギーは振動エネルギーであることを特徴とする請求項１０に記載の吐出ヘッド。
【請求項１３】
前記エネルギーは帯電エネルギーであることを特徴とする請求項１０に記載の吐出ヘッド。
【請求項１４】
前記第２のオリフィスプレートの表面の液体の接触角は、前記第１のオリフィスプレートの表面の液体の接触角よりも大きいことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の吐出ヘッド。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれかに記載の吐出ヘッドと、
前記液体に対して前記吐出ヘッドから吐出するための圧力を印加する圧力印加手段と、を有することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項１６】
前記吐出ヘッドから吐出する液体が、利用者に吸入させる薬液であることを特徴とする請求項１５に記載の液滴吐出装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の液滴吐出装置を搭載することを特徴とする吸入器。
【請求項１】
圧力を印加して吐出口から液体を吐出する液滴吐出装置に用いられる吐出ヘッドであって、
第１の吐出口径を有する第１の吐出口を備える第１のオリフィスプレートと、
前記第１のオリフィスプレートから液体の吐出方向に離間して配置された、第２の吐出口径を有する第２の吐出口を備える第２のオリフィスプレートと、を有し、
前記第１の吐出口径よりも前記第２の吐出口径のほうが小さいことを特徴とする吐出ヘッド。
【請求項２】
前記第２のオリフィスプレートは、前記第１の吐出口に対向して、複数の第２の吐出口を備えていることを特徴とする請求項１に記載の吐出ヘッド。
【請求項３】
前記第１の吐出口から吐出された液体は、前記第２のオリフィスプレートに到達するまでに液滴化されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の吐出ヘッド。
【請求項４】
前記第１のオリフィスプレートの厚みよりも前記第２のオリフィスプレートの厚みのほうが小さいことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の吐出ヘッド。
【請求項５】
前記第１のオリフィスプレートの厚みをＴ１、前記第１の吐出口径をＤ１、前記第２のオリフィスプレートの厚みをＴ２、前記第２の吐出口径をＤ２とすると、
Ｔ１＞Ｔ２、かつ、Ｄ１＞Ｄ２、かつ、（Ｔ１−Ｔ２）／Ｄ２２＞Ｔ１／Ｄ１２
の関係を満たすことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の吐出ヘッド。
【請求項６】
前記第２のオリフィスプレートの吐出口間の距離は、前記第２の吐出口径以上、前記第１の吐出口径以下であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の吐出ヘッド。
【請求項７】
前記第１の吐出口径は、１０μｍ以上、５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の吐出ヘッド。
【請求項８】
前記第１のオリフィスプレートと前記第２のオリフィスプレートの離間距離は、５０μｍ以上、５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の吐出ヘッド。
【請求項９】
前記第１のオリフィスプレートと前記第２のオリフィスプレートの間に、前記第１の吐出口から吐出され、前記第２の吐出口を通過できなかった液体を回収するための液回収部を有することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記第２のオリフィスプレートにエネルギーを与えるためのエネルギー付与機構を有することを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記エネルギーは熱エネルギーであることを特徴とする請求項１０に記載の吐出ヘッド。
【請求項１２】
前記エネルギーは振動エネルギーであることを特徴とする請求項１０に記載の吐出ヘッド。
【請求項１３】
前記エネルギーは帯電エネルギーであることを特徴とする請求項１０に記載の吐出ヘッド。
【請求項１４】
前記第２のオリフィスプレートの表面の液体の接触角は、前記第１のオリフィスプレートの表面の液体の接触角よりも大きいことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の吐出ヘッド。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれかに記載の吐出ヘッドと、
前記液体に対して前記吐出ヘッドから吐出するための圧力を印加する圧力印加手段と、を有することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項１６】
前記吐出ヘッドから吐出する液体が、利用者に吸入させる薬液であることを特徴とする請求項１５に記載の液滴吐出装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の液滴吐出装置を搭載することを特徴とする吸入器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−８８９７９（Ｐ２０１０−８８９７９Ａ）
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５９２３３（Ｐ２００８−２５９２３３）
【出願日】平成２０年１０月６日（２００８．１０．６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月６日（２００８．１０．６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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