JP2003265994A - 噴霧ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 様々な液体を安定に噴霧可能で且つ任意方向
への噴霧が可能な小型の噴霧ヘッドを実現する。 【解決手段】 噴霧ヘッド１１Ａは、基端側に設けた圧
電素子群５１の微小変位を増幅し、先端側へ伝達する共
振器５２を有し、縦振動モードの超音波振動を発生する
超音波振動子５３を備えて構成される。噴霧ヘッド１１
Ａは、超音波振動子５３の共振器５２の先端側端面又は
この端面に設置した多孔振動板５７に対して液体（薬
液）を供給する液体供給手段としての薬液供給排出管５
９及び貯液部７２を有している。噴霧ヘッド１１Ａは、
薬液供給排出管５９及び貯液部７２から供給される薬液
に圧力損失を起こさせる程度に少ない孔数の微細孔（メ
ッシュ）を形成するよう多孔振動板５７を構成される。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、噴霧装置に用いら
れ、超音波振動により液体を霧化し噴霧する噴霧ヘッド
に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、噴霧装置は、医療用もしくは工業
用に広く用いられている。上記噴霧装置は、液体を霧化
し噴霧する噴霧ヘッドを備えている。上記噴霧ヘッド
は、例えば、特開平５−２２８４１０号公報に記載され
ているように超音波振動により液体を霧化し噴霧するも
のが提案されている。 【０００３】上記噴霧ヘッドは、例えば、図１０に示す
ように構成されている。図１０は、従来の噴霧ヘッドを
示す説明図である。図１０に示すように噴霧ヘッド１０
０は、ホーン１０１の中心に貫通孔１０２が形成され、
この貫通孔１０２に連通するように放射部である振動板
１０３に噴射孔１０４が形成されている。また、上記噴
霧ヘッド１００は、ホーン１０１の背後に液体供給接続
部１０５を設けると共に、この液体供給接続部１０５の
周囲の上記ホーン１０１の背後に超音波振動子１０６を
装着している。この超音波振動子１０６は、リード線１
０７が接続され、このリード線１０７を介して図示しな
い駆動回路から駆動信号を供給されるようになってい
る。更に、上記噴霧ヘッド１００は、上記液体供給接続
部１０５にホース１０８を接続すると共に、このホース
１０８に図示しないポンプを接続して液体を供給可能に
構成されている。 【０００４】そして、上記噴霧ヘッド１００は、上記ポ
ンプによって上記液体供給接続部１０５から上記ホーン
１０１の貫通孔１０２を通って上記振動板１０３の噴射
孔１０４に液体を供給されると共に、上記超音波振動子
１０６を駆動させて上記振動板１０３を超音波振動さ
せ、上記噴射孔１０４から液体を霧化し、噴霧するよう
になっている。このように構成された従来の噴霧ヘッド
１００は、上記振動板１０３の前面に液体供給手段を設
けていないので構成が簡単になるという利点がある。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の噴霧ヘッドは、上記超音波振動子１０６の中心部に
液体供給接続部１０５を設けており、上記超音波振動子
１０６の中心部に貫通孔１０２を形成する構成となって
いる。このため、上記従来の噴霧ヘッド１００は、必然
的に上記振動板１０３の中心部に超音波振動がほとんど
発生せず、この中心部において液体の霧化を行うことが
できない。従って、上記従来の噴霧ヘッド１００は、上
記振動板１０３の全面を用いて、噴霧を行うことができ
ないので、霧化効率が悪いという問題がある。また、上
記従来の噴霧ヘッド１００は、霧化を行う際、最も重要
となる液面管理を最適に行うことが困難である。 【０００６】上記従来の噴霧ヘッド１００は、液体の霧
化を行う際、液体が最適な状態で振動板に供給されなけ
れば、液体を霧化することが不可能である。ここで、液
体の最適な状態とは、上記振動板１０３に供給された液
膜厚さが均一になることである。上記従来の噴霧ヘッド
１００は、液膜厚さの管理が非常にシビアであり、液体
の霧化を不安定とするばかりか、霧化を開始することす
ら困難である。また、上記従来の噴霧ヘッド１００は、
液面管理が液体特性に左右され、液膜厚さを管理するた
めに各液体の特性に合わせる必要がある。ここで、人体
内への医療用途を考えると、使用される液体である薬液
の噴霧量や噴霧粒径は、症例・人体適用部位により異な
り、更に使用される薬液も多種の液体特性を有するもの
を使用する場合がある。また、上記振動板での液膜管理
は、霧化方向という点も重要となる。 【０００７】上記従来の噴霧ヘッド１００は、上記超音
波振動子１０６に対して、上記振動板１０３を鉛直上方
に配して霧化を行う場合、比較的液膜厚さは均一となる
が、上記超音波振動子１０６に対して、上記振動板１０
３を鉛直上方以外に配される場合、液体は上記振動板１
０３において液膜厚さに偏りが生じ、霧化量の低下を引
き起こす。ここで、噴霧ヘッドは、人体内への医療用途
を考えると、人体内では総じて、細い管内（気道、肺、
消化器官など）での噴霧が考えられ、細い管内に侵入で
き、様々な任意の方向に噴霧できる機能が必要である。 【０００８】本発明は、これらの事情に鑑みてなされた
ものであり、様々な液体を安定に噴霧可能で且つ任意方
向への噴霧が可能な小型の噴霧ヘッドを提供することを
目的とする。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、超音波振動により液体を霧化し噴霧する噴霧
ヘッドにおいて、基端側に設けた圧電素子の微小変位を
増幅し、先端側へ伝達する共振器を有し、縦振動モード
の超音波振動を発生する超音波振動子と、前記超音波振
動子の先端側端面又はこの端面に設置した振動板に対し
て液体を供給する液体供給手段と、前記液体供給手段か
ら供給される液体の供給圧力を損失させる圧力損失部材
と、を具備したことを特徴としている。この構成によ
り、様々な液体を安定に噴霧可能で且つ任意方向への噴
霧が可能な小型の噴霧ヘッドを実現する。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 （第１の実施の形態）図１ないし図６は本発明の第１の
実施の形態に係り、図１は本発明の第１の実施の形態を
備えた医用噴霧システムを示す全体構成図、図２は図１
の噴霧カテーテルの先端側を示す説明図、図３は図２の
噴霧カテーテルの圧電素子群付近を示す断面説明図、図
４は図２の噴霧ヘッドを示す断面構成図、図５は図４の
超音波振動子の先端側を示す拡大図、図６は図５の変形
例を示す超音波振動子の先端側拡大図、図７は様々な微
細孔（メッシュ）を形成している多孔振動板を示す説明
図であり、図７（ａ）は同径の丸穴が複数形成されてい
る多孔振動板を示す説明図、図７（ｂ）は異径の丸穴が
複数形成されている多孔振動板を示す説明図、図７
（ｃ）は金網もしくは方形穴が複数形成されている多孔
振動板を示す説明図、図７（ｄ）は同心円状にスリット
が複数形成されている多孔振動板を示す説明図、図７
（ｅ）は複数のエッジ（波形）を有する同心円状のスリ
ットが複数形成されている多孔振動板を示す説明図であ
る。 【００１１】本実施の形態では、医用噴霧装置、特に気
管支治療用に用いられる医用噴霧装置に本発明を適用し
て説明する。 【００１２】図１に示すように本発明の第１の実施の形
態を備えた医用噴霧システム１は、内視鏡装置２と、医
用噴霧装置（以下、単に噴霧装置）３と、人工呼吸器４
とから構成される。尚、本実施の形態の医用噴霧システ
ム１は、内視鏡装置２と組み合わせるように構成してい
るが、噴霧装置３のみでもシステムを構成可能である。 【００１３】前記内視鏡装置２は、図示しない撮像手段
を備えた電子内視鏡（以下、内視鏡）２ａに光源装置
（不図示）及びビデオプロセッサ（不図示）を着脱自在
に接続して構成される。前記内視鏡装置２は、前記光源
装置から前記内視鏡２ａに照明光が供給され、被写体を
照明する。照明された被写体像は、前記内視鏡２ａの挿
入部先端部から取り込まれ、前記撮像装置で撮像され
る。前記ビデオプロセッサは、前記内視鏡２ａの撮像装
置からの撮像信号を図示しない信号処理回路で信号処理
し、図示しないモニタに伝送して内視鏡画像を表示させ
るようになっている。 【００１４】前記噴霧装置３は、気管支に挿入可能な細
長で軟性な可撓管１０の先端側に設けられ、超音波振動
によって液体である薬液を霧化し噴霧する噴霧ヘッド１
１Ａを備えた噴霧カテーテル１１と、この噴霧カテーテ
ル１１の前記噴霧ヘッド１１Ａを制御する制御装置１２
とから主に構成されている。 【００１５】前記噴霧カテーテル１１は、前記可撓管１
０の後端側にコネクタ部１３が延出されている。このコ
ネクタ部１３は、中継コネクタ１４を介して駆動信号線
１５及び送液チューブ１６を着脱自在に接続されること
で、前記制御装置１２に接続されるようになっている。 【００１６】また、前記噴霧カテーテル１１は、前記可
撓管１０の外周を前記噴霧ヘッド１１Ａの基端側からテ
フロン（登録商標）等の外装チューブ１７に覆われてい
る。この外装チューブ１７は、前記可撓管１０の後端側
に設けたねじ止め固定部１８により、前記可撓管１０に
対して位置決め固定される。これら外装チューブ１７及
びねじ止め固定部１８は、前記噴霧カテーテル１１の先
端側を管腔中央に位置決めするためのセンターリング手
段を構成している。 【００１７】前記噴霧カテーテル１１及び前記内視鏡２
ａは、気管チューブ２１に挿通されて気管支内に導出さ
れるようになっている。前記気管チューブ２１は、この
体腔外側に設けた接続部であるエアウェイ２２に圧力セ
ンサ２３が設けられている。また、前記気管チューブ２
１は、接続チューブ２４を介して前記人工呼吸器４が接
続されている。更に、前記気管チューブ２１は、この先
端側を体腔内で固定するためのバルーン２５が設けられ
ている。尚、この気管チューブ２１は、一般的に使用さ
れている気管チューブであるので詳細な説明を省略す
る。 【００１８】前記圧力センサ２３は、前記制御装置１２
に信号線２３ａで接続されている。この圧力センサ２３
は、前記人工呼吸器４による吸気呼気時の圧力を検出
し、センサ信号を前記制御装置１２に出力するようにな
っている。前記圧力センサ２３は、検知する圧力の闇値
を前記人工呼吸器４による圧力上昇時と下降時、つまり
吸気開始時と終了時の闇値をそれぞれ別に設定可能であ
る。前記圧力センサ２３は、アンプ分離型のデジタル又
はアナログ圧力センサである。前記圧力センサ２３は、
前記制御装置１２にて噴霧・送液駆動のタイミングを検
出することも可能である。従って、前記制御装置１２
は、前記圧力センサ２３からのセンサ信号に基づき、前
記噴霧ヘッド１１Ａを制御可能である。このことによ
り、本実施の形態では、前記制御装置１２と前記人工呼
吸器４とを接続することなく、吸気呼気時のタイミング
に合わせて薬液の噴霧を行うことが可能となっている。 【００１９】前記制御装置１２は、前記噴霧カテーテル
１１の前記噴霧ヘッド１１Ａへ駆動信号（交番電圧）を
出力して駆動する駆動回路３１と、前記噴霧ヘッド１１
Ａに薬液を供給する送液部３２と、この送液部３２を駆
動する送液駆動部３３と、前記送液部３２からの薬液の
供給を制御する電磁弁３４と、これらを制御する制御部
３５とから構成される。また、前記制御装置１２は、図
示しないスイッチ類を備えた操作パネル３６の操作によ
り、前記制御部３５及び前記駆動回路３１が制御される
ようになっている。尚、前記制御部３５は、例えばプロ
グラマブルコントローラであり、前記駆動回路３１，前
記送液部３２，前記送液駆動部３３及び前記電磁弁３４
を制御するためのプログラムを内蔵している。 【００２０】前記制御部３５は、前記圧力センサ２３か
らのセンサ信号及び前記操作パネル３６からの操作信号
に基づき、前記送液駆動部３３へ送液開始又は停止信号
を出力するようになっている。前記送液駆動部３３は、
前記制御部３５からの信号に基づき、前記送液部３２へ
駆動信号を出力するようになっている。前記送液部３２
は、前記送液駆動部３３からの駆動信号で駆動され、前
記噴霧カテーテル１１へ薬液を供給するようになってい
る。このとき、前記制御部３５は、前記電磁弁３４へ開
閉信号を出力して、薬液の供給を制御している。尚、前
記電磁弁３４は、送液停止時に前記送液部３２からの薬
液がだらだらと供給されるのを防止するためのものであ
る。また、前記電磁弁３４は、複数設けても良い。 【００２１】前記送液部３２は、薬液の残量を検出する
図示しないリミットセンサを備え、薬液が残り少なくな
ったとき、リミット検出信号を前記制御部３５へ出力す
るようになっている。また、前記制御部３５は、前記圧
力センサ２３からのセンサ信号及び前記操作パネル３６
からの操作信号又は前記送液部３２からのリミット検出
信号に基づき、前記駆動回路３１へ噴霧開始又は停止信
号を出力するようになっている。 【００２２】前記駆動回路３１は、前記噴霧ヘッド１１
Ａへ出力する駆動信号（交番電圧）の電流値を図示しな
い電流検知手段により検知するようになっている。前記
駆動回路３１は、前記電流検知手段によりリークや断線
等を検知すると、前記制御部３５へ非常停止信号を出力
すると共にシャットダウンするようになっている。ま
た、前記駆動回路３１は、前記操作パネル３６の図示し
ない非常停止ボタンの押下操作によっても、前記制御部
３５へ非常停止信号を出力するようになっている。 【００２３】また、前記噴霧カテーテル１１は、前記外
装チューブ１７の先端側付近に切れ込みをいれて４つに
分割し、センターリング部４１を形成している。そし
て、前記可撓管１０に対して前記ねじ止め固定部１８を
先端側へずらすと、前記外装チューブ１７の先端側が後
述の外装部材５６に形成した当接部５６ａ（図２参照）
で止められ、前記可撓管１０に対して縮むことで、前記
センターリング部４１が外周外向きに拡がるようになっ
ている。 【００２４】ここで、前記外装チューブ１７は、前記ね
じ止め固定部１８により、前記可撓管１０に対して位置
決め固定されることで、前記センターリング部４１の外
周外向きへの拡がりが固定される。このことにより、前
記噴霧カテーテル１１は、この先端側が気管支内の管腔
中央に位置決めされ、前記噴霧ヘッド１１Ａから噴霧さ
れる薬液が気管支内の管腔壁に付着することなく、目的
部位まで到達できるようになっている。 【００２５】次に、図２及び図３を用いて前記噴霧カテ
ーテル１１の先端側の構成について説明する。上述した
ように前記噴霧カテーテル１１は、前記可撓管１０の先
端側に前記噴霧ヘッド１１Ａを備えて構成されている。 【００２６】図２に示すように前記噴霧ヘッド１１Ａ
は、厚さ方向に分極処理された圧電素子５１ａをこの分
極方向が交互に対向するように複数枚積層した圧電素子
群５１及びこの圧電素子群５１の微小変位を増幅するス
テンレス製の共振器５２で構成される超音波振動子５３
を有して構成されている。前記噴霧ヘッド１１Ａは、前
記超音波振動子５３の外周及び噴霧側を覆うように、樹
脂製の円筒管５４が前記共振器５２の基端側大径部５２
ａの外周側面に固定されている。 【００２７】前記円筒管５４は、この先端側を内径方向
に向けて折返し部５４ａが形成されている。この折返し
部５４ａは、噴霧側及びこの噴霧側側面（外気に触れる
面）に例えばフッ素系の撥水膜５５がコーティングされ
ている。尚、この円筒管５４は、前記超音波振動子５３
の噴霧側を覆うカバーを取り付け、前記超音波振動子５
３の外周側を覆うものと別体に構成しても良い。 【００２８】前記噴霧ヘッド１１Ａは、この後端側を外
装部材５６に保持固定されている。この外装部材５６
は、この後端部を前記外装チューブ１７で接続固定され
ている。前記外装部材５６は、前記外装チューブ１７の
先端側端面が当接する当接部５６ａを形成している。前
記外装チューブ１７の先端側は、この当接部５６ａに当
接されて止められるようになっている。 【００２９】前記噴霧ヘッド１１Ａの前記共振器５２
は、この端面に例えば、ステンレス製の厚さ１００μｍ
の円盤形状の多孔振動板５７が接合固定されている。こ
の多孔振動板５７は、後述するように微細孔（メッシ
ュ）が１つ以上形成されている。尚、この多孔振動板５
７は、後述するように、供給される薬液の供給圧力を損
失させる圧力損失部材を兼ねている。また、この多孔振
動板５７の噴霧側には、更にこの振動板よりも微細で且
つ多数の微細孔（メッシュ）が複数形成されているメッ
シュプレート５８が固定保持されている。このメッシュ
プレート５８は、前記多孔振動板５７と同様なステンレ
ス製の厚さ５０μｍの円盤形状に構成されている。 【００３０】前記共振器５２は、この細径部５２ｃに形
成した空間部５２ｄに例えば、内径φ０．３ｍｍの薬液
供給排出管５９の先端側が挿通固定されている。この薬
液供給排出管５９の他端側は、薬液チューブ６１に覆わ
れて前記中継コネクタ１４まで延出している。また、前
記外装部材５６の基端側に接続される前記可撓管１０の
先端部１０ａは、この外装シース６２を熱収縮チューブ
６３で前記外装部材５６の延出部５６ｂとで挟持され、
更にその外周を金属リング６４で固定している。 【００３１】前記圧電素子群５１は、前記共振器５２の
基端側で保持固定されている。この圧電素子群５１は、
図３に示すようにそれぞれの圧電素子５１ａの電極に駆
動信号線６７が接続されている。これら電極は、前記圧
電素子５１より突出した部分６５が熱収縮チューブ６６
でまとめられて前記駆動信号線６７に挿通し、前記中継
コネクタ１４まで延出している。 【００３２】次に、図４及び図５を用いて前記噴霧ヘッ
ド１１Ａの詳細構成を説明する。前記超音波振動子５３
は、前記圧電素子群５１が前記共振器５２の基端側大径
部５２ａに形成された収納部５２ｆ内に収納される。そ
して、前記超音波振動子５３は、前記共振器５２の基端
側大径部５２ａに形成した雌ねじ部６８ａに雄ねじ部６
８ｂが螺号されることで、前記圧電素子群５１の先端側
端面が前記共振器５２の前記収納部５２ｆ内の端面に押
圧固定されて前記圧電素子群５１と前記共振器５２とで
一体的に構成されるようになっている。尚、このとき、
前記共振器５２は、−極に導通されるようになってい
る。 【００３３】このことにより、前記超音波振動子５３
は、前記圧電素子群５１の接合に接着剤を用いないの
で、この接着剤の剥離やクラックによる特性変化が起こ
らず、前記共振器５２の寿命を長くすることが可能とな
る。また、前記超音波振動子５３は、雄ねじ部６８ｂが
薬液に接しない部分に配置されているので、薬液が前記
圧電素子群５１側に回り込むことがない。 【００３４】前記圧電素子５１ａは、厚さ方向に分極処
理された圧電材料を用いて形成され、両端面に銀又はニ
ッケル電極がそれぞれパターニングされている。前記圧
電素子５１ａは、例えば厚さ０．２ｍｍ、外径２ｍｍ×
２ｍｍの四角形状である。前記圧電素子５１ａは、例え
ば、分極方向が対向するように４枚積層して前記圧電素
子群５１を構成している。尚、本実施の形態では、前記
圧電素子を４枚積層して圧電素子群５１を構成している
が、積層枚数を増加させれば振幅を増大させ噴霧量を増
加でき、積層枚数を減少させれば、高周波数化され、粒
子径の微細化が図られることは言うまでもない。 【００３５】前記圧電素子５１ａは、十極と−極とを前
記駆動信号線６７であるリード線に接続されている。
尚、前記圧電素子５１ａは、十極と−極とを図示しない
フレキシブル基板を介して前記駆動信号線６７に接続さ
れていても良い。また、各圧電素子５１ａ間は、配線接
続を容易とするために図示しない電極板を設置しても良
い。これら駆動信号線６７を介して、前記圧電素子５１
ａは、前記駆動回路３１から間欠された正弦波又は矩形
波の駆動信号を所定の電圧・周波数・パルス数にて印加
されて微小変位するようになっている。 【００３６】そして、前記噴霧ヘッド１１Ａは、前記圧
電素子群５１で発生した超音波振動により、前記共振器
５２を長手軸方向の縦振動モードで励起し、後述する貯
液部に貯液された薬液を前記多孔振動板５７の噴霧側面
上に供給して、この多孔振動板５７の噴霧側面上から霧
化し前記メッシュプレート５８を介して噴霧させるよう
になっている。 【００３７】前記共振器５２は、この先端側大径部５２
ｂに凹部７１が形成され、この外周部端面でのみ前記多
孔振動板５７が接合固定されている。このことにより、
前記共振器５２は、前記凹部７１によって、前記多孔振
動板５７の振動変位が薬液接触による減衰を引き起こし
にくく、前記圧電素子群５１に印加される電圧値が小さ
い値でも、容易に噴霧を可能とすると共に、逆に高い電
圧を印加することにより、より高粘度の薬液又は、低表
面張力の薬液又は比較的大きな分散粒子を含む薬液を噴
霧することができる。尚、前記先端側大径部５２ｂの端
面（外気に触れる面）は、前記撥水膜５５が形成されて
いない。 【００３８】前記共振器５２は、前記細径部５２ｃに形
成した前記空間部５２ｄが前記凹部７１に連通して前記
薬液供給排出管５９から供給される薬液を貯液するため
の貯液部７２を形成している。この貯液部７２は、前記
薬液供給排出管５９から供給される薬液を貯液すると共
に、この貯液した薬液を前記多孔振動板５７に供給する
流路になっている。前記共振器５２は、例えば、全長６
ｍｍで、前記基端側大径部５２ａを外径略φ４ｍｍ、前
記先端側大径部５２ｂを外径略φ３ｍｍ、前記細径部５
２ｃを外径略φ０．８ｍｍ、内径略φ０．５ｍｍに形成
している。 【００３９】このことにより、前記共振器５２は、この
断面積を前記細径部５２ｃで減少させている。このた
め、前記共振器５２は、前記圧電素子群５１で発生する
微小変位に共振励振する振動振幅の拡大率が向上し、単
なる円筒共振器５２よりも大振幅を得られ易くなってい
る。また、前記共振器５２は、振動腹位置に形成された
先端側大径部５２ｂが付加質量となり、この先端側大径
部５２ｂと細径部５２ｃとの接続部５２ｄで大きな変形
を誘引するようになっている。このことにより、前記共
振器５２は、先端側大径部５２ｂの外周部（多孔振動板
５７の接合外周部）において、最大変位となる縦振動モ
ードが励振され、前記多孔振動板５７と共に屈曲振動を
行う。結果として、前記多孔振動板５７は、前記共振器
５２に共振励振し、大振幅振動を励起して前記共振器５
２の先端側大径部５２ｂの中央部付近において、最大振
幅が得られるようになっている。 【００４０】そして、前記噴霧ヘッド１１Ａは、前記貯
液部７２から前記多孔振動板５７に供給された薬液がこ
の微細孔（メッシュ）に形成した液体メニスカスの表面
にキャピラリー波を発生させ、このキャピラリー波によ
って前記多孔振動板５７の微細孔（メッシュ）から霧化
され、前記メッシュプレート５８を介して噴霧されるよ
うになっている。 【００４１】そして、前記噴霧ヘッド１１Ａは、前記多
孔振動板５７に供給された薬液がこの微細孔（メッシ
ュ）に形成した液体メニスカスの表面にキャピラリー波
を発生させ、このキャピラリー波によって前記多孔振動
板５７の微細孔（メッシュ）から薬液を霧化し、前記メ
ッシュプレート５８を介して噴霧するようになってい
る。 【００４２】ここで、従来の噴霧ヘッドは、前記薬液供
給排出管５９から前記貯液部７２を介して供給される薬
液の供給圧力が大きいと、前記多孔振動板５７の微細孔
（メッシュ）上において、薬液の液体特性や噴霧方向に
より形成される液体の膜厚さが不均一となる。従って、
従来の噴霧ヘッドは、最も効率良く噴霧を行える液膜の
状態を維持することができなくなる。そこで、本実施の
形態の噴霧ヘッド１１Ａは、供給される液体（薬液）の
供給圧力を損失させる圧力損失部材を設けて構成する。 【００４３】即ち、図５に示すように噴霧ヘッド１１Ａ
は、圧力損失部材として、供給される薬液に圧力損失を
起こさせる程度に少ない孔数の微細孔（メッシュ）を形
成するように前記多孔振動板５７を構成している。尚、
この多孔振動板５７に形成される微細孔（メッシュ）
は、開口径が例えば、１００μｍに形成されている。更
に、前記多孔振動板５７の噴霧側に設けられる前記メッ
シュプレート５８は、前記多孔振動板５７との間に数十
〜数百μｍ程度、例えば５０μｍのギャップ７３が形成
されるようにリング部材７４が設けられている。 【００４４】尚、前記多孔振動板５７及びメッシュプレ
ート５８は、噴霧側面（外気に触れる面）に前記撥水膜
５５がコーティングされている。また、前記多孔振動板
５７、メッシュプレート５８及びリング部材７４は、前
記共振器５２の先端側大径部５２ｂに形成された前記凹
部７１の外周部端面で、レーザ溶接により一度に接合固
定されるようになっている。 【００４５】そして、前記リング部材７４により形成さ
れる前記多孔振動板５７と前記メッシュプレート５８と
のギャップ７３の距離は、前記多孔振動板５７の振動に
伴い変動するようになっている。このことにより、前記
貯液部７２に貯液される薬液は、前記多孔振動板５７の
振動に伴って前記メッシュプレート５８と前記多孔振動
板５７とのギャップ７３の距離が変化することで、前記
多孔振動板５７の微細孔（メッシュ）から自給される。 【００４６】また、このとき、前記薬液供給排出管５９
から前記貯液部７２を介して供給される薬液は、前記多
孔振動板５７の微細孔（メッシュ）以外の部分にて一旦
阻まれた後、前記多孔振動板５７の微細孔（メッシュ）
から自給されるので、薬液の供給圧力を損失させること
が可能となる。そして、前記多孔振動板５７上の薬液
は、この薬液の表面張力により前記メッシュプレート５
８にて液膜厚さを最適に保持されるようになっている。 【００４７】従って、前記噴霧ヘッド１１Ａは、気管支
等の人体内の細い管腔内で噴霧方向を変化させても、薬
液の供給圧力が減じられて前記多孔振動板５７の微細孔
（メッシュ）から自給されると共に、メッシュプレート
５８によりその表面張力で保持されるので、前記多孔振
動板５７上での薬液の液膜厚さに偏りを生じることがな
い。 【００４８】尚、前記メッシュプレート５８と前記多孔
振動板５７とのギャップ７３の距離が変化することで、
薬液に対して相対的にメッシュプレート５８が振動して
いるとみなすことができる。このことにより、薬液は、
薬液自身のキャピラリー波による振動に加えて、メッシ
ュ８２の振動により薬液の波頭の分離（霧化）がより効
率的に発生する。 【００４９】また、ここで得られる噴霧粒径は、主に薬
液に励起されたキャピラリー波の波長に支配される。従
って、例えば、メッシュ８２の穴径が１００μｍのメッ
シュプレート５８を用いても、得られる噴霧粒径は、１
００μｍまでの範囲の噴霧粒径が得られ、ピーク粒径を
１０μｍ以下とすることができる。また、所望される粒
径に対して、相当に大きいメッシュサイズにより噴霧を
行うことができるので、分散粒子があるような薬液でも
目詰まりなく噴霧を行うことができる。 【００５０】この結果、本実施の形態は、様々な液体を
安定に噴霧可能で且つ任意方向への噴霧が可能な小型の
噴霧ヘッド１１Ａを実現できる。尚、図６に示すように
前記メッシュプレート５８は、その端部を前記多孔振動
板５７に弾性的で且つ耐薬品性のシリコーンゴム等の接
着剤７５で固定するように構成しても良い。 【００５１】また、前記多孔振動板５７及び前記メッシ
ュプレート５８は、例えば図７に示すように様々な微細
孔（メッシュ）８１を形成したものを用いても良い。
尚、図７は、前記多孔振動板５７に種類の異なる微細孔
８１を形成したものを代表例として示している。図７
（ａ）に示す多孔振動板５７Ａは、微細孔８１として同
径の丸穴が複数形成されている。これに対して図７
（ｂ）に示す多孔振動板５７Ｂは、微細孔８１として異
なる径の丸穴が複数形成されている。また、図７（ｃ）
に示す多孔振動板５７Ｃは、微細孔８１として金網もし
くは方形穴が複数形成されている。また、これら多孔振
動板５７Ａ〜５７Ｃに対して、図７（ｄ）に示す多孔振
動板５７Ｄは、微細孔８１として同心円状にスリットが
複数形成されている。また、これに対して、図７（ｅ）
に示す多孔振動板５７Ｅは、微細孔８１として複数のエ
ッジ（波形）を有する同心円状のスリットが複数形成さ
れている。 【００５２】これら図７（ａ）〜（ｄ）に示す多孔振動
板５７（５７Ａ〜５７Ｅ）は、この微細孔８１の開口部
面積がプレートの剛性を失わせない程度に大きく形成さ
れている。これら多孔振動板５７（５７Ａ〜５７Ｅ）
は、この微細孔８１の開口面積が噴霧量に関与し、開口
面積が大きいほど噴霧量を増大させることができる。 【００５３】また、これら多孔振動板５７（５７Ａ〜５
７Ｅ）は、この微細孔８１の開口幅が目詰まりを起こさ
ない程度に拡く形成されている。即ち、微細孔８１の開
口幅は、表面張力の低い薬液でも表面張力により液面を
保持できる程度に狭く形成されている。このため、噴霧
ヘッド１１Ａは、噴霧方向を変化させても安定して噴霧
を行うことが可能である。更に、これら多孔振動板５７
（５７Ａ〜５７Ｅ）は、この微細孔８１開口部の周長が
噴霧粒径に多少関与し、噴霧粒径を共振周波数のみでは
なく、微細孔８１のサイズを変更することでより柔軟に
対応できる。 【００５４】尚、本実施の形態は、医用噴霧装置、特に
気管支治療用に用いられる医用噴霧装置に本発明を適用
して構成しているが、本発明はこれに限定されず、気管
支治療用以外で用いられる噴霧ヘッド１１Ａを備えた医
用噴霧装置に本発明を適用して構成しても良いし、ま
た、医用噴霧装置以外の、例えば、工業用に用いられる
噴霧ヘッド１１Ａを備えた噴霧装置に本発明を適用して
構成しても構わない。 【００５５】（第２の実施の形態）図８及び図９は本発
明の第２の実施の形態に係り、図８は本発明の第２の実
施の形態の噴霧ヘッドを示す断面構成図、図９は図８の
超音波振動子の先端側を示す拡大図である。上記第１の
実施の形態は、供給される薬液の圧力損失部材として前
記多孔振動板５７を用いて構成しているが、本第２の実
施の形態は貯液部内に圧力損失部材を設けて構成する。
それ以外の構成は、上記第１の実施の形態とほぼ同様な
ので説明を省略し、同じ構成には同じ符号を付して説明
する。 【００５６】図８に示すように本第２の実施の形態の噴
霧ヘッド１１Ｂは、前記共振器５２の細径部５２ｃの外
周と前記円筒管５４の内径との間に前記薬液供給排出管
５９の先端開口が設けられ、この薬液供給排出管５９か
ら供給される薬液を貯液するための貯液部７２Ｂを形成
している。また、前記共振器５２は、この端面に前記多
孔振動板５７の代わりに、振動板として例えば、ステン
レス製の厚さ１００μｍの円盤形状の無孔振動板９１が
接合固定されている。一方、図９に示すように前記円筒
管５４は、この内径と前記共振器５２の前記先端側大径
部５２ｂの外周とから形成される円環隙間（又は円環噴
霧ギャップとも言う）９２が約数百μｍ程度になるよう
に同軸組立され構成される。 【００５７】更に、前記円筒管５４は、この折返し部５
４ａに上記第１の実施の形態で説明したのと同様な前記
メッシュプレート５８を弾性的で且つ耐薬品性のシリコ
ーンゴム等の接着剤７５で固定保持して構成されてい
る。尚、このメッシュプレート５８は、上記第１の実施
の形態で説明したのと同様に、前記リング部材７４を用
いて構成しても良い。この場合、前記リング部材７４
は、前記メッシュプレート５８を前記シリコーンゴム等
の接着剤７５で固定し、更にこのメッシュプレート５８
を取り付けたリング部材７４を前記円筒管５４の前記折
返し部５４ａに固定保持して構成する。尚、前記メッシ
ュプレート５８は、上記第１の実施の形態で説明したの
と同様に噴霧側面（外気に触れる面）に前記撥水膜５５
がコーティングされている。 【００５８】前記メッシュプレート５８は、前記無孔振
動板９１との間に上記第１の実施の形態で説明したのと
同様な大きさのギャップ９３が形成されている。このギ
ャップ９３は、前記無孔振動板９１の振動に伴い距離が
変動するようになっている。このことにより、前記貯液
部７２Ｂに貯液される薬液は、前記円筒管５４の内径と
前記共振器５２の前記先端側大径部５２ｂの外周とから
形成される円環隙間９２を介して前記無孔振動板９１の
縁端部付近から振動板上へ導かれ、この無孔振動板９１
の振動に伴って前記無孔振動板９１と前記メッシュプレ
ート５８との距離が変化することにより自給される。そ
して、前記無孔振動板９１上の薬液は、この薬液の表面
張力により前記メッシュプレート５８にて液膜厚さを最
適に保持されるようになっている。 【００５９】そして、前記無孔振動板９１上の薬液は、
この振動板上でキャピラリー波を励起され、このキャピ
ラリー波により前記無孔振動板９１全面から霧化され
て、前記メッシュプレート５８の微細孔（メッシュ）を
介して噴霧されるようになっている。 【００６０】本実施の形態では、前記噴霧ヘッド１１Ｂ
は、前記共振器５２の細径部５２ｃの外周と前記円筒管
５４の内径との間に形成した前記貯液部７２Ｂ内に圧力
損失部材を設けて構成する。即ち、前記噴霧ヘッド１１
Ｂは、前記円筒管５４の内径側で、且つ前記共振器５２
の基端側太径部５２ａの上端面から先端側太径部５２ｂ
の下端面との間に、圧力損失部材としてスポンジやウレ
タン又は繊維やフィルタ等の多孔質で弾性的な多孔質弾
性体９４を設けて構成している。 【００６１】このことにより、前記薬液供給排出管５９
から前記貯液部７２Ｂを介して供給される薬液は、前記
多孔質弾性体９４中を通過することで、供給圧力を損失
されて負圧にて前記円環隙間９２を介して前記ギャップ
９２からにじみ出るように供給される。そして、前記無
孔振動板９１上の薬液は、前記メッシュプレート５８に
対する表面張力により液膜厚さを最適に保持されるよう
になっている。 【００６２】従って、前記噴霧ヘッド１１Ｂは、気管支
等の人体内の細い管腔内で噴霧方向を変化させても、薬
液の供給圧力が減じられて負圧にて前記無孔振動板９１
上に自給されると共に、メッシュプレート５８によりそ
の表面張力で保持される。このため、前記噴霧ヘッド１
１Ｂは、前記メッシュプレート５８と前記円筒管５４の
折返し部５４ａとの間から薬液が滲みだすこと無く、前
記無孔振動板９１上での薬液の液膜厚さに偏りを生じる
ことがない。そして、前記無孔振動板９１上の薬液は、
この無孔振動板９１上でキャピラリー波を励起され、こ
のキャピラリー波により前記無孔振動板９１全面から霧
化されて、噴霧されるようになっている。 【００６３】また、このとき、前記無孔振動板９１と前
記メッシュプレート５８とのギャップ９３の距離が変化
することで、薬液に対して相対的にメッシュプレート５
８が振動しているとみなすことができる。このことによ
り、薬液は、薬液自身のキャピラリー波による振動に加
えて、微細孔８１の振動により薬液の波頭の分離（霧
化）がより効率的に発生するようになっている。従っ
て、本第２の実施の形態の噴霧ヘッド１１Ｂは、上記第
１の実施の形態よりもより一層効率的に噴霧可能であ
る。 【００６４】尚、本実施の形態では、前記共振器５２の
先端側大径部５２ｂに前記無孔振動板９１を設置する構
成となっているが、前記無孔振動板９１を用いることな
く前記共振器５２の空間部５２ｄを埋めて一体的に共振
器を構成し、この先端側大径部５２ｂの先端側端面に薬
液を供給するように構成しても良い。尚、本発明は、以
上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明
の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。 【００６５】［付記］ （付記項１） 超音波振動により液体を霧化し噴霧する
噴霧ヘッドにおいて、基端側に設けた圧電素子の微小変
位を増幅し、先端側へ伝達する共振器を有し、縦振動モ
ードの超音波振動を発生する超音波振動子と、前記超音
波振動子の先端側端面又はこの端面に設置した振動板に
対して液体を供給する液体供給手段と、前記液体供給手
段から供給される液体の供給圧力を損失させる圧力損失
部材と、を具備したことを特徴とする噴霧ヘッド。 【００６６】（付記項２） 前記圧力損失部材は、前記
液体供給手段からの液体の流路中に配置される弾性的な
多孔質部材であることを特徴とする付記項１に記載の噴
霧ヘッド。 【００６７】（付記項３） 前記振動板が前記圧力損失
部材であることを特徴とする付記項１に記載の噴霧ヘッ
ド。 【００６８】（付記項４） 前記振動板は、無孔振動板
であることを特徴とする付記項１に記載の噴霧ヘッド。 【００６９】（付記項５） 前記超音波振動子の端面径
方向に所定隙間を有して設置される円筒管を設けたこと
を特徴とする付記項１に記載の噴霧ヘッド。 【００７０】（付記項６） 前記共振器の外周側が液体
の流路であることを特徴とする付記項１に記載の噴霧ヘ
ッド。 【００７１】（付記項７） 前記共振器の内部が液体の
流路であることを特徴とする付記項１に記載の噴霧ヘッ
ド。 【００７２】（付記項８） 前記圧力損失部材は、前記
液体供給手段からの液体に圧力損失を起こさせる程度に
少ない孔数の微細孔を複数形成した多孔振動板であるこ
とを特徴とする付記項１に記載の噴霧ヘッド。 【００７３】（付記項９） 前記円筒管は、前記超音波
振動子の外周を覆うように前記共振器の基端側に設けら
れ、前記超音波振動子が縦振動モードで超音波振動する
のに伴い、前記液体供給手段から供給される液体が前記
共振器の先端側端面又はこの端面に設置した振動板に対
して自給されるよう前記共振器の先端側端面径方向に所
定隙間を形成して設置されることを特徴とする付記項５
に記載の噴霧ヘッド。 【００７４】（付記項１０） 前記円筒管の先端側端面
にメッシュプレートを設置し、このメッシュプレートと
前記共振器の先端側端面又は前記振動板との間で、液体
がその表面張力により液膜厚さを保持されることを特徴
とする付記項５に記載の噴霧ヘッド。 【００７５】（付記項１１） 前記メッシュプレートが
前記円筒管に弾性的に固定されることを特徴とする付記
項１０に記載の噴霧ヘッド。 【００７６】（付記項１２） 前記振動板と前記メッシ
ュプレートとが弾性的にシリコーンで固定されているこ
とを特徴とする付記項１０に記載の噴霧ヘッド。 【００７７】（付記項１３） 前記振動板と前記メッシ
ュプレートとが共に、レーザ溶接で前記共振器に固定さ
れていることを特徴とする付記項１０に記載の噴霧ヘッ
ド。 【００７８】（付記項１４） 前記振動板と前記メッシ
ュプレートと間にスペーサを有することを特徴とする付
記項１０に記載の噴霧ヘッド。 【００７９】（付記項１５） 超音波振動により液体を
霧化し噴霧する噴霧ヘッドにおいて、基端側に設けた圧
電素子の微小変位を増幅して先端側へ伝達する共振器を
有し、超音波振動を発生するための超音波振動子と、こ
の超音波振動子の前記共振器に対して、前記圧電素子を
液体と接しない後端側に押圧固定する押圧固定手段と、
を具備したことを特徴とする噴霧ヘッド。 【００８０】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、様
々な液体を安定に噴霧可能で且つ任意方向への噴霧が可
能な小型の噴霧ヘッドを実現できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の第１の実施の形態を備えた医用噴霧シ
ステムを示す全体構成図 【図２】図１の噴霧カテーテルの先端側を示す説明図 【図３】図２の噴霧カテーテルの圧電素子群付近を示す
断面説明図 【図４】図２の噴霧ヘッドを示す断面構成図 【図５】図４の超音波振動子の先端側を示す拡大図 【図６】図５の変形例を示す超音波振動子の先端側拡大
図 【図７】様々な微細孔（メッシュ）を形成している多孔
振動板を示す説明図 【図８】本発明の第２の実施の形態の噴霧ヘッドを示す
断面構成図 【図９】図８の超音波振動子の先端側を示す拡大図 【図１０】従来の噴霧ヘッドを示す説明図 【符号の説明】 １ …医用噴霧システム ２ …内視鏡装置 ３ …噴霧装置（医用噴霧装置） １０ …可撓管 １１ …噴霧カテーテル １１Ａ …噴霧ヘッド １２ …制御装置 ５１ …圧電素子群 ５１ａ …圧電素子 ５２ …共振器 ５３ …超音波振動子 ５４ …円筒管 ５７ …多孔振動板（圧力損失部材） ５８ …メッシュプレート ７３ …ギャップ ７４ …リング部材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 超音波振動により液体を霧化し噴霧する
   噴霧ヘッドにおいて、 基端側に設けた圧電素子の微小変位を増幅し、先端側へ
   伝達する共振器を有し、縦振動モードの超音波振動を発
   生する超音波振動子と、 前記超音波振動子の先端側端面又はこの端面に設置した
   振動板に対して液体を供給する液体供給手段と、 前記液体供給手段から供給される液体の供給圧力を損失
   させる圧力損失部材と、 を具備したことを特徴とする噴霧ヘッド。