JP7447446B2

JP7447446B2 - 薬液投与方法

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Inventors: 圭吾須貝
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Description

本発明は、薬液投与方法に関する。

従来から、患部などの目標部位に薬液を投与する様々な方法が使用されている。代表的な方法としては、シリンジと注射針を用いて目標部位の内部に薬液を投与する注射法が挙げられる。また、特許文献１に開示されるように、薬液をインクジェット吐出機器を用いて目標部位に吐出して薬液を投与する方法も開示されている。

特開２０００－１８５１０６号公報

しかしながら、シリンジと注射針を用いて目標部位に薬液を投与する注射法は、患者に痛みを伴う場合があるうえ、感染症を患う虞があるなど副作用がある。また、特許文献１に開示されるような、従来のインクジェット吐出機器を用いて目標部位に薬液を吐出する方法では、使用する薬液の種類によっては、目標部位の表面から内部に薬液が十分に浸透しない場合がある。

上記課題を解決するための本発明の薬液投与方法は、薬液を吐出するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドからの前記薬液の吐出を制御する制御部と、を備えたインクジェット装置を用いた薬液投与方法であって、前記制御部の制御により、前記インクジェットヘッドから吐出される際の前記薬液の直径が２０μｍ以上２００μｍ以下であって前記インクジェットヘッドから吐出される際の前記薬液の吐出速度が３０ｍ／ｓ以上となるように前記インクジェットヘッドから前記薬液を吐出させることで、前記薬液を目標部位に穿孔させて投与することを特徴とする。

本発明の薬液投与方法を実行可能な実施例１の薬液投与ユニットを表す概略図であって、アクチュエーターユニットを本体部にセットした状態を表す図。実施例１の薬液投与ユニットを表す概略図であって、アクチュエーターユニットを本体部から取り外した状態を表す図。実施例１の薬液投与ユニットを表す概略図であって、アクチュエーターユニットを駆動した状態を表す図。実施例１の薬液投与ユニットを用いて、目視での薬液の吐出速度を測定している状態を表す図。実施例１の薬液投与ユニットにおいて薬液を吐出する際の吐出口内部の状態を表す図。本発明の薬液投与方法を実行可能な実施例２の薬液投与ユニットを表す概略図であって、電源ユニットを本体部から取り外した状態を表す図。本発明の薬液投与方法を実行可能な実施例３の薬液投与ユニットを表す概略図であって、アクチュエーターユニットを本体部にセットした状態を表す図。

最初に、本発明について概略的に説明する。
上記課題を解決するための本発明の第１の態様の薬液投与方法は、薬液を吐出するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドからの前記薬液の吐出を制御する制御部と、を備えたインクジェット装置を用いた薬液投与方法であって、前記制御部の制御により、前記インクジェットヘッドから吐出される際の前記薬液の直径が２０μｍ以上２００μｍ以下であって前記インクジェットヘッドから吐出される際の前記薬液の吐出速度が３０ｍ／ｓ以上となるように前記インクジェットヘッドから前記薬液を吐出させることで、前記薬液を目標部位に穿孔させて投与することを特徴とする。

本態様によれば、直径が２０μｍ以上２００μｍ以下であって吐出速度が３０ｍ／ｓ以上となるように薬液を吐出させる。このような条件で薬液を目標部位に投与することで、該薬液を患者に痛みを感じさせることなく目標部位の表面を穿孔させつつ投与することができ、目標部位に薬液を十分に浸透させることができる。また、インクジェットヘッドから薬液を吐出させることで、針などのその他の構成部材を目標部位に接触させることなく薬液を目標部位に投与できることで、副作用も抑制できる。

本発明の第２の態様の薬液投与方法は、前記第１の態様において、前記インクジェット装置は、前記薬液の吐出速度測定手段を備えており、前記薬液の投与を、前記薬液の吐出速度を測定した後に行うことを特徴とする。

本態様によれば、吐出速度を測定した後に薬液を投与することができる。使用する薬液の種類によっては投与量が制限される場合があるが、目標部位に薬液を穿孔させることができる条件に調整することで正確な量の薬液を投与することが可能になる。

本発明の第３の態様の薬液投与方法は、前記第１または第２の態様において、前記制御部の制御により、前記目標部位の同じ位置に対する前記薬液の吐出回数を変更することで、前記目標部位への前記薬液の浸透深さを調整しつつ前記薬液を投与することを特徴とする。

目標部位への薬液の好ましい浸透深さは、目標部位の状態や使用する薬液によって異なる。目標部位の同じ位置に対する薬液の吐出回数を増やせば目標部位への薬液の浸透深さは深くなるが、本態様によれば、目標部位の同じ位置に対する薬液の吐出回数を変更するという簡単な方法で、目標部位への薬液の浸透深さを調整しつつ薬液を投与することができる。

本発明の第４の態様の薬液投与方法は、前記第１から第３のいずれか１つの態様において、前記インクジェット装置は、前記インクジェットヘッドの位置を変更する移動機構を備え、前記薬液の投与を、前記移動機構により前記インクジェットヘッドの位置を変更しつつ前記薬液を投与することを特徴とする。

本態様によれば、移動機構によりインクジェットヘッドの位置を変更しつつ薬液を投与することができる。このため、目標部位が広い面積に亘っている場合などにおいて、簡単に好ましい位置に薬液を投与することができる。

本発明の第５の態様の薬液投与方法は、前記第１から第４のいずれか１つの態様において、前記インクジェットヘッドは、前記制御部の制御により複数の吐出径で前記薬液を吐出可能に構成されており、前記制御部の制御により、前記薬液の吐出径を変更することで、局所的な前記目標部位への前記薬液の塗布範囲を調整しつつ前記薬液を投与することを特徴とする。

局所的な目標部位への薬液の好ましい塗布範囲は、目標部位の状態や使用する薬液によって異なる。本態様によれば、薬液の吐出径を小さく絞ることで局所的な目標部位への薬液の塗布範囲を調整しつつ薬液を投与することができる。

本発明の第６の態様の薬液投与方法は、前記第１から第５のいずれか１つの態様において、前記インクジェットヘッドは、前記制御部の制御により複数の吐出速度で前記薬液を吐出可能に構成されており、前記制御部の制御により、前記薬液の吐出速度を変更することで、前記目標部位への前記薬液の浸透深さを調整しつつ前記薬液を投与することを特徴とする。

目標部位への薬液の好ましい浸透深さは、目標部位の状態や使用する薬液によって異なる。薬液の吐出速度を速くすることで目標部位への薬液の浸透深さは深くなるが、本態様によれば、薬液の吐出速度を変更することで、目標部位への薬液の浸透深さを調整しつつ薬液を投与することができる。

本発明の第７の態様の薬液投与方法は、前記第１から第６のいずれか１つの態様において、前記インクジェット装置は、前記インクジェットヘッドから前記目標部位までの距離である前記薬液の吐出距離を規定する吐出距離規定手段を備えており、吐出距離規定手段で前記吐出距離を規定することで、前記薬液の投与を、前記吐出距離が５ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲で行うことを特徴とする。

吐出距離が短すぎると薬液がインクジェットヘッドに跳ね返りインクジェットヘッドが汚れて不衛生になる虞があり、吐出距離が長すぎると薬液が目標部位に所望の吐出速度で着弾し難くなる虞がある。本態様によれば、薬液の投与を吐出距離が５ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲で行うので、インクジェットヘッドが汚れて不衛生になることや薬液が目標部位に所望の吐出速度で着弾しないことを抑制できる。

本発明の第８の態様の薬液投与方法は、前記第１から第７のいずれか１つの態様において、前記インクジェットヘッドは、前記薬液を吐出する吐出口と、前記吐出口に連通する圧力室と、押圧方向及び前記押圧方向とは反対方向に変位するアクチュエーターと、変位量を拡大して前記圧力室に前記アクチュエーターの変位を伝える拡大変位機構と、を有することを特徴とする。

一般的なインクジェットヘッドを用いて吐出速度が３０ｍ／ｓ以上となるように薬液を吐出させることは困難である。本態様によれば、拡大変位機構によりアクチュエーターの変位量よりも大きな変位量で圧力室を押圧することができるので、吐出速度が３０ｍ／ｓ以上となるように薬液を吐出させることができる。

本発明の第９の態様の薬液投与方法は、前記第８の態様において、前記拡大変位機構は、液体が封入される液体室と、前記液体室の壁面の一部を構成し、前記アクチュエーターの変位に応じて変位して、前記液体に圧力を付与する第１壁部と、前記液体室の壁面の一部を構成し、前記液体に面している面積が、前記液体に面している前記第１壁部の面積よりも小さく、前記第１壁部が変位して前記液体に圧力を付与したときに、前記液体の圧力によって、前記反対方向に働く弾性力が生じる状態で前記押圧方向に変位する第２壁部と、を備えることを特徴とする。

本態様によれば、第１壁部と第２壁部とを有する液体室を設ける構成とすることにより、高精度な拡大変位機構を構成できる。そして、高精度な拡大変位機構により、高い精度で吐出速度が３０ｍ／ｓ以上となるように薬液を吐出させることができる。

本発明の第１０の態様の薬液投与方法は、前記第８または第９の態様において、前記制御部の制御により、前記反対方向に前記アクチュエーターを変位させることで、前記吐出口に形成される前記薬液の表面を前記圧力室の内部方向に引き込ませて凹形状を形成させ、前記押圧方向に前記アクチュエーターを変位させることで、前記凹形状の前記表面における前記薬液の吐出方向から見て中央部に前記圧力室の外部方向に突出する柱形状を形成させるとともに前記柱形状の前記薬液を吐出させることを特徴とする。

本態様によれば、アクチュエーターを変位させて、吐出口に形成される薬液の表面を一旦凹ませ、その後、凹んだ部分の中央部に柱形状を形成させることで、高い精度で吐出速度が３０ｍ／ｓ以上となるように薬液を吐出させることができる。また、薬液を球形状で吐出させた場合は薬液の吐出有無を目視で確認することは困難であるが、柱形状の薬液を吐出させることで薬液の吐出有無を目視で確認することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。なお、以下の図はいずれも概略図であり、一部構成部材を省略または簡略化して表している。また、各図中のＸ軸方向は水平方向であり、Ｙ軸方向は水平方向であるとともにＸ軸方向と直交する方向であり、Ｚ軸方向は鉛直方向である。

「実施例１」
最初に、本発明の薬液投与方法を実行可能な一実施形態である薬液投与ユニット１の全体構成について図１から図４を参照して説明する。図１から図４で表されるように、本実施例の薬液投与ユニット１は、アクチュエーターユニット２と本体ユニット３とを有している。

アクチュエーターユニット２は、不図示の電源のほか、制御部１０とアクチュエーターホルダー２１とアクチュエーター２２と当接部２３とを備えている。制御部１０の制御によりアクチュエーター２２はＺ軸方向に沿って変位する。すなわち、制御部１０の制御によってアクチュエーター２２を駆動することで、当接部２３はアクチュエーターホルダー２１に対してＺ軸方向に沿って位置を変える。なお、本実施例の薬液投与ユニット１は、制御部１０をアクチュエーターユニット２に備えているが、制御部１０を本体ユニット３に備える構成であってもよい。

本体ユニット３は、薬液Ｌ１の注入口３１と、注入口３１と繋がる薬液室３２と、薬液室３２と繋がる通路３３と、通路３３と繋がる圧力室３４と、圧力室３４と繋がる吐出口３５と、を備えている。注入口３１から吐出口３５までが薬液Ｌ１の収容部となっている。また、図１と図２とを比較すると分かり易いが、本体ユニット３は、アクチュエーターユニット２を装着する装着部３７と、装着部３７に対してヒンジ３９で接続されヒンジ３９を回動させることにより回動可能な回動部３８と、を備えている。ヒンジ３９を基準に回動部３８を回動させ、図２の矢印方向にアクチュエーターユニット２を移動させることで、装着部３７に対してアクチュエーターユニット２を着脱できる。薬液室３２には、本体ユニット３に収容された薬液Ｌ１が注入口３１や吐出口３５から漏れないように、薬液Ｌ１の収容部を負圧に保つウレタンフォームが収容されている。ただし、ウレタンフォームの代わりに自己封止弁などを設ける構成などとしてもよい。

なお、装着部３７には、アクチュエーターユニット２を装着する際にアクチュエーターホルダー２１を当接した状態で支持する支持部３６が形成されている。そして、装着部３７のアクチュエーターユニット２の装着部分には、第１壁部４１と、第２壁部４２と、第１壁部４１と第２壁部４２とでＺ軸方向において挟まれ、液体Ｌ２が封入された液体室４３と、を有する拡大変位機構４０を備えている。

また、図１及び図２で表されるように、本実施例の薬液投与ユニット１は、ユーザーが薬液投与ユニット１を使用していない場合に、注入口３１を塞ぐシール部１１と、吐出口３５を塞ぐシール部１２と、を貼り付けることが可能な構成となっている。ただし、図３及び図４で表されるように、ユーザーが薬液投与ユニット１を使用する場合は、シール部１１及びシール部１２を取り外す。

ここで、図１から図４で表されるように、本実施例の薬液投与ユニット１は、アクチュエーターユニット２と吐出口３５とを各々１個ずつ備える構成である。しかしながら、このような構成に限定されず、例えば、複数のアクチュエーターユニット２と、該複数のアクチュエーターユニット２に対して共通で用いられる１つの圧力室３４と、該圧力室３４に繋がる１つの吐出口３５と、を備える構成などとしてもよい。このような構成とすることで、吐出口３５からの薬液Ｌ１の吐出量の微調整が容易になる。ただし、本実施例のように、アクチュエーターユニット２と吐出口３５とを各々１つずつ備える構成であっても、アクチュエーター２２を連続して複数回駆動することで吐出口３５からの薬液Ｌ１の吐出量の調整が可能である。

本実施例の薬液投与ユニット１は、アクチュエーターユニット２を有し、該アクチュエーターユニット２のアクチュエーター２２を駆動することで吐出口３５からの薬液Ｌ１の吐出させる構成である。ただし、このような構成に限定されない。例えば、先端がテーパー状となっているノズルの内部にピストンを有する構成の吐出部を使用し、ピストンをノズルのテーパー部分に衝突させつつ薬液Ｌ１を吐出する、所謂ジェットディスペンサー方式の吐出部を使用してもよい。しかしながら、本実施例の薬液投与ユニット１のような非接触式の吐出部を使用する構成の方が、交換性がよく、部材同士の衝突に伴う不純物の発生も抑制できるので、好ましい。本発明においては、ジェットディスペンサー方式の吐出部もインクジェットヘッドに含まれるものとする。

なお、目標部位の種類や該目標部位の状態などに応じて、薬液Ｌ１として限定なく様々なものを使用できる。例えば、液体だけで構成されるもののほか、体温で溶ける固体の薬剤を含むものや、顔料など治療以外の目的で使用する固体を含むものなども、薬液Ｌ１として使用できる。薬液Ｌ１として使用可能な含有物としては、例えば、水、保湿剤、ヒアルロン酸、等張液、ワクチン、血清、インスリン、ビタミン類、抗菌薬、着色材料、染料、防腐剤、抗アレルギー剤、抗がん剤、抗ヒスタミン剤、抗菌薬、抗精神病薬、麻薬類、抗コリン薬、毛髪剤、オイル類などを単独または組み合わせて使用できる。特に、角質層を透過できない分子量500程度以上の含有物を使用することが望ましい。また、経皮投与促進のために、エタノール、プロピレングリコール、メントールなどのアルコール類なども使用可能である。さらには、薬液Ｌ１を吐出口３５から吐出させることとは別に、吐出口３５以外の場所から水などを噴霧させて目標部位を保湿させ、例えば角膜水分量を１５％以上にしてから薬液Ｌ１を吐出させてもよい。

図１、図３及び図４で表されるように、アクチュエーターユニット２が装着部３７に装着された状態では、当接部２３が第１壁部４１と接触した状態となる。第１壁部４１及び第２壁部４２は、ともに可撓性部材で構成されている。そして、第２壁部４２の面積は、第１壁部４１の面積よりも小さい。図３及び図４で表されるように、当接部２３により第１壁部４１が押されると、第１壁部４１は図中の下方に撓み、液体室４３には液体Ｌ２が封入されていることで第２壁部４２も図中の下方に撓む。ここで、第２壁部４２の面積は第１壁部４１の面積よりも小さいので、第２壁部４２のＺ軸方向に沿う方向の撓み量は、第１壁部４１のＺ軸方向に沿う方向の撓み量よりも大きくなる。このため、拡大変位機構４０は、アクチュエーター２２の変位を拡大して圧力室３４に伝えることが可能な構成となっている。

なお、本実施例の薬液投与ユニット１においては、アクチュエーター２２を駆動することにより、図中の下方のみでなく図中の上方にも当接部２３を移動させることが可能な構成となっている。そして、当接部２３の上方の移動に合わせて第１壁部４１を上方に撓ませることができる。第１壁部４１が上方に撓むと第２壁部４２も上方に撓む。本実施例の薬液投与ユニット１は、このような構成となっていることで、圧力室３４に圧力を加えて圧力室３４を正圧にすることができるだけでなく、圧力室３４を負圧にすることもできる。圧力室３４を負圧にすることもできる構成としては、当接部２３を第１壁部４１に接着させて当接部２３のＺ軸方向の移動に伴って第１壁部４１もＺ軸方向に移動する構成とすることもできるが、第１壁部４１が当接部２３に向けて付勢されるように予め上方に力がかかるような構成としてもよい。

このため、本実施例の薬液投与ユニット１は、圧力室３４に正及び負の圧力がかからない状態と、圧力室３４に正圧がかかる状態と、を繰り返すことで、吐出口３５から薬液Ｌ１を吐出させることができる。さらに、圧力室３４を負圧にすることと圧力室３４を正圧にすることとを繰り返すことで、図３で表されるように、吐出口３５における薬液Ｌ１の表面に凹形状Ｌａを形成し、その後、凹形状Ｌａの一部から柱形状Ｌｂを形成し、図４で表されるように、柱形状Ｌｂの薬液Ｌ１を吐出口３５から吐出させることができる。

柱形状Ｌｂの薬液Ｌ１を吐出口３５から吐出させることで、例えば図４で表されるように、ライト１４などを有するストロボを用いて、吐出口３５から薬液Ｌ１を吐出させた瞬間の時間に対応するアクチュエーター２２の駆動した瞬間の時間から所定のタイミングでストロボ光１３を照らすことで、目視で薬液Ｌ１の吐出速度を確認できる。具体的には、例えば、目盛りのついたスケールなどを吐出口３５近傍に位置させ、アクチュエーター２２の駆動した瞬間の時間から所定のタイミング後にストロボ光１３を照らすことで、目視で薬液Ｌ１の吐出速度を確認できる。吐出口３５から吐出された薬液Ｌ１が柱形状Ｌｂであることで視認しやすいからである。例えば、アクチュエーター２２を駆動し薬液Ｌ１の吐出方向の先端が吐出口３５から出始めた瞬間の時間から０．００１ｓ後にストロボ光１３を照らした場合に薬液Ｌ１の吐出方向の先端が５ｃｍだけ吐出口３５から離れた位置にあれば、吐出速度は、５ｃｍ／０．００１ｓ、すなわち、５０ｍ／ｓとなる。目視で薬液Ｌ１の吐出速度を確認できることで、簡単な装置構成で吐出速度を確認することが可能になる。

ただし、目視ではなく、吐出口３５から吐出される薬液Ｌ１を撮像可能なカメラなどを用いて、薬液Ｌ１の吐出速度を確認してもよい。吐出口３５から吐出される薬液Ｌ１を撮像可能なカメラなどを用いることで、正確に吐出速度を確認できるためである。また、該カメラを目標部位の撮像用にも転用できることで、正確な位置に薬液Ｌ１を吐出することも可能になる。

次に、本実施例の薬液投与ユニット１における、吐出口３５における薬液Ｌ１の表面に凹形状Ｌａを形成し、その後、凹形状Ｌａの一部から柱形状Ｌｂを形成し、柱形状Ｌｂの薬液Ｌ１を吐出口３５から吐出させることについて、図５を用いて説明する。

薬液Ｌ１を吐出口３５から吐出させる際、最初に、アクチュエーター２２を駆動して当接部２３を上方に移動させて第１壁部４１を上方に撓ませる。すると、液体室４３が負圧になって第２壁部４２も上方に撓む。第２壁部４２が上方に撓むことで、圧力室３４が負圧になって吐出口３５における薬液Ｌ１の表面に凹形状Ｌａが形成される。図５の一番左の状態から左から５番目までの状態は、第２壁部４２が上方に撓むことで、吐出口３５における薬液Ｌ１の表面に凹形状Ｌａが形成されていく様子を表している。Ｚ軸方向における凹形状Ｌａの形成深さに特に限定はないが、薬液Ｌ１の吐出速度を高速にするため、吐出口３５の内径Ｄ１の３倍以上の長さであることが好ましい。

次に、アクチュエーター２２を駆動して当接部２３を下方に移動させて第１壁部４１を下方に撓ませる。すると、液体室４３が正圧になって第２壁部４２も下方に撓む。第２壁部４２が下方に撓むことで、圧力室３４が正圧になって吐出口３５における薬液Ｌ１の表面に形成されている凹形状Ｌａの中央部分にＺ軸方向に沿って柱形状Ｌｂが形成される。そして、柱形状Ｌｂが下方に向かって成長し、所望の長さまで成長したところで薬液Ｌ１の表面から切り離され、柱形状Ｌｂを維持した状態で薬液Ｌ１は吐出される。図５の左から６番目の状態から一番左までの状態は、第２壁部４２が下方に撓むことで、吐出口３５において薬液Ｌ１の表面に柱形状Ｌｂが形成され、柱形状Ｌｂの薬液Ｌ１が吐出される様子を表している。

ここで、Ｚ軸方向から見た場合において、吐出口３５の内径Ｄ１に対して凹形状Ｌａの内径Ｄ２は約２／３倍となり、内径Ｄ２に対して柱形状Ｌｂの直径Ｄ３は約１／３倍となる。本実施例の薬液投与ユニット１は、直径Ｄ３が２０μｍ以上２００μｍ以下であって、吐出口３５から吐出される際の薬液Ｌ１の吐出速度が３０ｍ／ｓ以上となるように吐出口３５から薬液Ｌ１を吐出させることができる。図１から図４を用いて説明したような、アクチュエーター２２と拡大変位機構４０とを有する構成のインクジェット装置は、吐出速度が３０ｍ／ｓ以上となるような高速で薬液Ｌ１を吐出させることができる。

ここで一旦まとめると、本実施例の薬液投与ユニット１は、薬液Ｌ１を吐出するインクジェットヘッドとしてのアクチュエーターユニット２及び本体ユニット３と、該インクジェットヘッドからの薬液Ｌ１の吐出を制御する制御部１０と、を備えたインクジェット装置である。そして、該薬液投与ユニット１を用いて、吐出口３５から吐出される際の薬液Ｌ１の直径Ｄ３が２０μｍ以上２００μｍ以下であって吐出口３５から吐出される際の薬液Ｌ１の吐出速度が３０ｍ／ｓ以上となるように吐出口３５から薬液Ｌ１を吐出させることで、薬液Ｌ１を目標部位に穿孔させて投与する薬液投与方法を実行することができる。

このように、直径Ｄ３が２０μｍ以上２００μｍ以下であって吐出速度が３０ｍ／ｓ以上となるように薬液Ｌ１を吐出させる条件で薬液Ｌ１を目標部位に投与することで、該薬液Ｌ１を患者に痛みを感じさせることなく目標部位の表面を穿孔させつつ投与することができ、目標部位に薬液Ｌ１を十分に浸透させることができる。また、インクジェットヘッドから薬液Ｌ１を吐出させることで、針などのその他の構成部材を目標部位に接触させることなく薬液Ｌ１を目標部位に投与できることで、副作用も抑制できる。なお、「目標部位」とは、人体組織の皮膚や、眼、心臓、肺、肝臓、胃などの器官、並びに、人以外の動物の皮膚や器官など、薬液を投与させたい患部などを表す。また、ここでの「直径」とは、上記のように、Ｚ軸方向に沿う方向、別の表現をすると、薬液Ｌ１の吐出方向から見た際の直径である。

ここで、インクジェットヘッドとしてのアクチュエーターユニット２及び本体ユニット３は、薬液Ｌ１を吐出する吐出口３５と、吐出口３５に連通する圧力室３４と、図１から図４における下方向に対応する押圧方向及び図４における上方向に対応し該押圧方向とは反対方向に変位するアクチュエーター２２と、変位量を拡大して圧力室３４にアクチュエーター２２の変位を伝える拡大変位機構４０と、を有している。一般的なインクジェットヘッドを用いて吐出速度が３０ｍ／ｓ以上となるように薬液Ｌ１を吐出させることは困難である。しかしながら、本実施例の薬液投与ユニット１は、上記のように、拡大変位機構４０によりアクチュエーター２２の変位量よりも大きな変位量で圧力室３４を押圧することができるので、吐出速度が３０ｍ／ｓ以上となるように薬液Ｌ１を吐出させることができる。

また、拡大変位機構４０は、液体Ｌ２が封入される液体室４３を備えている。また、液体室４３の壁面の一部を構成し、アクチュエーター２２の変位に応じて変位して、液体Ｌ２に圧力を付与する第１壁部４１を備えている。さらに、液体室４３の壁面の一部を構成し、液体Ｌ２に面している面積が、液体Ｌ２に面している第１壁部４１の面積よりも小さく、第１壁部４１が変位して液体Ｌ２に圧力を付与したときに、液体Ｌ２の圧力によって、押圧方向とは反対方向に働く弾性力が生じる状態で押圧方向に変位する第２壁部４２を備えている。すなわち、拡大変位機構４０は、第１壁部４１と第２壁部４２とを有する液体室４３を設ける構成とすることにより、高精度な拡大変位機構４０を構成できている。そして、高精度な拡大変位機構４０により、高い精度で吐出速度が３０ｍ／ｓ以上となるように薬液Ｌ１を吐出させることができる。

また、上記の通り、制御部１０の制御により、押圧方向とは反対方向にアクチュエーター２２を変位させることで、吐出口３５に形成される薬液Ｌ１の表面を圧力室の内部方向に引き込ませて凹形状Ｌａを形成させることができる。そして、その後、押圧方向にアクチュエーター２２を変位させることで、凹形状Ｌａの表面における薬液Ｌ１の吐出方向から見て中央部に圧力室３４の外部方向に突出する柱形状Ｌｂを形成させるとともに柱形状Ｌｂの薬液Ｌ１を吐出させることができる。このように、アクチュエーター２２を変位させて、吐出口３５に形成される薬液Ｌ１の表面を一旦凹ませ、その後、凹んだ部分の中央部に柱形状Ｌｂを形成させることで、高い精度で吐出速度が３０ｍ／ｓ以上となるように薬液Ｌ１を吐出させることができる。また、薬液Ｌ１を球形状で吐出させた場合は薬液Ｌ１の吐出有無を目視で確認することは困難であるが、柱形状Ｌｂの薬液Ｌ１を吐出させることで薬液Ｌ１の吐出有無を目視で確認することができる。

ただし、上記のような吐出方法に限定されない。制御部１０の制御により、押圧方向とは反対方向にアクチュエーター２２を変位させることなく、最初から押圧方向にアクチュエーター２２を変位させてもよい。拡大変位機構４０を備える構成であれば、このような吐出方法であっても吐出速度が３０ｍ／ｓ以上となるように薬液Ｌ１を吐出させることが可能である。

本実施例の薬液投与ユニット１は、上記のように、薬液Ｌ１の吐出速度測定手段としてのライト１４などを有するストロボを備えている。そして、ユーザーは、薬液Ｌ１の投与を、薬液Ｌ１の吐出速度を測定した後に行うことができる。使用する薬液Ｌ１の種類によっては投与量が制限される場合があるが、本実施例の薬液投与ユニット１を用いて薬液投与方法を実行することで、目標部位に薬液Ｌ１を穿孔させることができる条件に調整してから薬液Ｌ１を投与することが可能になる。

本実施例の薬液投与ユニット１のインクジェットヘッドは、制御部１０の制御により、例えば連続して吐出動作を行うことで、目標部位の同じ位置に対する薬液Ｌ１の吐出回数を１回から複数回まで変更することができる。薬液Ｌ１の吐出回数を変更することで、目標部位への薬液Ｌ１の浸透深さを調整しつつ薬液Ｌ１を投与することができる。目標部位への薬液Ｌ１の好ましい浸透深さは、目標部位の状態や使用する薬液Ｌ１の種類などによって異なる。目標部位の同じ位置に対して、連続して複数回の吐出動作を行うことで薬液Ｌ１の吐出回数を増やせば、目標部位への薬液の浸透深さは深くなる。本実施例の薬液投与ユニット１を用いることで、目標部位の同じ位置に対する薬液Ｌ１の吐出回数を変更するという簡単な方法で、目標部位への薬液Ｌ１の浸透深さを調整しつつ薬液Ｌ１を投与することができる。

本実施例の薬液投与ユニット１のインクジェットヘッドは、制御部１０の制御により複数の吐出径で薬液Ｌ１を吐出可能に構成されている。具体的には、アクチュエーター２２のＺ軸方向に沿う方向における変位量を調整することや高速でアクチュエーター２２を連続して変位させることなどで複数の吐出径で薬液Ｌ１を吐出可能に構成されている。制御部１０の制御により、薬液Ｌ１の吐出径を変更することで、局所的な目標部位への薬液Ｌ１の塗布範囲を調整しつつ薬液Ｌ１を投与することができる。薬液Ｌ１の吐出径を小さく絞ることで局所的な目標部位への薬液Ｌ１の塗布範囲がきわめて小さく調整できる。本実施例の薬液投与ユニット１を用いることで、薬液Ｌ１の吐出径を変更することで、局所的な目標部位への薬液Ｌ１の塗布範囲を調整しつつ薬液Ｌ１を投与することができる。なお、薬液Ｌ１の吐出径は、上記の直径Ｄ３に対応する。

本実施例の薬液投与ユニット１のインクジェットヘッドは、制御部１０の制御により複数の吐出速度で薬液Ｌ１を吐出可能に構成されている。具体的には、アクチュエーター２２のＺ軸方向に沿う方向における変位量やアクチュエーター２２の変位速度を調整することで複数の吐出速度で薬液Ｌ１を吐出可能に構成されている。制御部１０の制御により、薬液Ｌ１の吐出速度を変更することで、目標部位への薬液Ｌ１の浸透深さを調整しつつ薬液Ｌ１を投与することができる。薬液Ｌ１の吐出速度を速くすることで目標部位への薬液Ｌ１の浸透深さは深くなる。本実施例の薬液投与ユニット１を用い、薬液Ｌ１の吐出速度を変更することで、目標部位への薬液Ｌ１の浸透深さを調整しつつ薬液Ｌ１を投与することができる。

本実施例の薬液投与ユニット１は、ハンディータイプであり、ユーザーが手で持って目標部位へ所望の量の薬液Ｌ１を投与することができる。ただし、本実施例の薬液投与ユニット１を装着して所望の位置に移動させる移動機構に装着して、目標部位へ薬液Ｌ１を投与することもできる。別の表現をすると、インクジェット装置が薬液投与ユニット１の位置を変更する移動機構を備え、薬液Ｌ１の投与を該移動機構により薬液投与ユニット１の吐出部であるインクジェットヘッドの位置を変更しつつ薬液Ｌ１を投与することもできる。このため、目標部位が広い面積に亘っている場合などにおいて、簡単に好ましい位置に薬液Ｌ１を投与することができる。また、例えば肘から手首にかけて薬液Ｌ１を投与する場合などにおいて、目標部位である皮膚の硬度が異なる部分に薬液Ｌ１を投与することとなるが、皮膚の硬度に応じて吐出回数や吐出速度などを変更しつつ広い面積に亘って薬液を投与することができる。なお、インクジェット装置は、皮膚の硬さを測定可能なインデントメーターを備えていることが好ましい。

ここで、移動機構としては、少なくとも薬液投与ユニット１の吐出部であるインクジェットヘッドを移動させることが可能な構成であれば、インクジェットヘッド以外の構成部材も併せて移動させる構成であってもよい。また、連続的または間欠的にインクジェットヘッドを１次元に移動（往復移動）させる構成のもののほか、連続的または間欠的に２次元または３次元に移動させる構成のものであってもよい。

［実施例２］
次に、実施例２の薬液投与ユニット１について、図６を参照して説明する。なお、図６は実施例１の薬液投与ユニット１における図２に対応する図であるとともに、図６において上記実施例１と共通する構成部材は同じ符号で示しており、詳細な説明は省略する。ここで、本実施例の薬液投与ユニット１は、上記で説明した実施例１の薬液投与ユニット１と同様の特徴を有しているとともに、下記での説明箇所以外は実施例１の薬液投与ユニット１と同様の形状をしている。

図６で表されるように、本実施例の薬液投与ユニット１は、本体ユニット３と、制御部１０と不図示の電源などとを有する制御ユニット５と、を備えている。アクチュエーター２２は本体ユニット３に設けられている。制御ユニット５は、本体ユニット３に対して図６中の矢印方向に移動させることができ、本体ユニット３に対して着脱可能な構成となっている。

実施例１及び実施例２の薬液投与ユニット１で表されるように、構成部材の一部を本体ユニット３に対して着脱可能な構成とすることができる。アクチュエーターユニット２が本体ユニット３に対して着脱可能な構成や、制御ユニット５が本体ユニット３に対して着脱可能な構成のほか、薬液Ｌ１を収容する薬液タンクを着脱可能な構成や、電源ユニットを着脱可能な構成などであってもよい。これらのように、構成部材の一部を本体ユニット３に対して着脱可能な構成とすることで、構成部材の一部を簡単に交換可能な仕様とすることができる。そして、例えば、使用期限などの管理情報を着脱可能な構成部材に格納させておくことで、例えば古い薬液Ｌ１を使用しないようにするなど、薬液投与ユニット１を高精度に管理できる。

［実施例３］
次に、実施例３の薬液投与ユニット１について、図７を参照して説明する。なお、図７は実施例１の薬液投与ユニット１における図１に対応する図であるとともに、図７において上記実施例１及び実施例２と共通する構成部材は同じ符号で示しており、詳細な説明は省略する。ここで、本実施例の薬液投与ユニット１は、上記で説明した実施例１の薬液投与ユニット１と同様の特徴を有しているとともに、下記での説明箇所以外は実施例１の薬液投与ユニット１と同様の形状をしている。

図７で表されるように、本実施例の薬液投与ユニット１は、吐出口３５の周囲を囲む円筒状のスペーサー１５が設けられている。なお、スペーサー１５が設けられていること以外は、実施例１の薬液投与ユニット１と全く同様の構成である。本実施例のスペーサー１５は、Ｚ軸方向に沿う吐出方向において伸縮可能な構成となっており、吐出口３５からの吐出方向における長さを５ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲で調整できる構成となっている。

すなわち、本実施例の薬液投与ユニット１は、吐出口３５から目標部位までの距離である薬液の吐出距離を規定する吐出距離規定手段としてのスペーサー１５を備えており、スペーサー１５で吐出距離を規定することで、薬液Ｌ１の投与を、吐出距離が５ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲で行うことを可能にしている。吐出距離が短すぎると薬液Ｌ１が薬液投与ユニット１のインクジェットヘッドに跳ね返り薬液投与ユニット１が汚れて不衛生になる虞があり、吐出距離が長すぎると薬液Ｌ１が目標部位に所望の吐出速度で着弾し難くなる虞がある。本実施例の薬液投与ユニット１を用いて薬液Ｌ１を投与することで、薬液Ｌ１の投与を吐出距離が５ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲で行うことができる。このため、インクジェットヘッドが汚れて不衛生になることや薬液Ｌ１が目標部位に所望の吐出速度で着弾しないことを抑制できる。

本発明は、上述の実施例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１…薬液投与ユニット（インクジェット装置）、
２…アクチュエーターユニット（インクジェットヘッド）、
３…本体ユニット（インクジェットヘッド）、５…制御ユニット、１０…制御部、
１１…シール部、１２…シール部、１３…ストロボ光、１４…ライト、
１５…スペーサー（吐出距離規定手段）、２１…アクチュエーターホルダー、
２２…アクチュエーター、２３…当接部、３１…注入口、３２…薬液室、３３…通路、
３４…圧力室、３５…吐出口、３６…支持部、３７…装着部、３８…回動部、
３９…ヒンジ、４０…拡大変位機構、４１…第１壁部、４２…第２壁部、
４３…液体室、Ｄ１…吐出口３５の内径、Ｄ２…凹形状Ｌａの内径、
Ｄ３…柱形状Ｌｂの直径、Ｌ１…薬液、Ｌ２…液体、Ｌａ…凹形状、Ｌｂ…柱形状

Claims

薬液を吐出するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドからの前記薬液の吐出を制御する制御部と、を備えたインクジェット装置の作動方法であって、
前記インクジェットヘッドは、前記薬液を吐出する吐出口と、前記吐出口に連通する圧力室と、押圧方向及び前記押圧方向とは反対方向に変位するアクチュエーターと、変位量を拡大して前記圧力室に前記アクチュエーターの変位を伝える拡大変位機構と、を有し、
前記制御部は、前記インクジェットヘッドから吐出される際の前記薬液の直径が２０μｍ以上２００μｍ以下であって前記インクジェットヘッドから吐出される際の前記薬液の吐出速度が３０ｍ／ｓ以上となるように前記インクジェットヘッドから前記薬液を吐出させ、前記反対方向に前記アクチュエーターを変位させることで、前記吐出口に形成される前記薬液の表面を前記圧力室の内部方向に引き込ませて凹形状を形成させ、前記押圧方向に前記アクチュエーターを変位させることで、前記凹形状の前記表面における前記薬液の吐出方向から見て中央部に前記圧力室の外部方向に突出する柱形状を形成させるとともに前記柱形状の前記薬液を目標部位に穿孔させて投与するように作動させることを特徴とする、
インクジェット装置の作動方法。
請求項１に記載のインクジェット装置の作動方法において、
前記インクジェット装置は、前記薬液の吐出速度測定手段を備えており、
前記制御部は、前記インクジェットヘッドを制御し、前記薬液の投与を、前記薬液の吐出速度を測定した後に行わせることを特徴とする、
インクジェット装置の作動方法。
請求項１または２に記載のインクジェット装置の作動方法において、
前記制御部は、前記インクジェットヘッドを制御し、前記目標部位の同じ位置に対する前記薬液の吐出回数を変更することで、前記目標部位への前記薬液の浸透深さを調整しつつ前記薬液を投与するように作動させることを特徴とする、
薬液投与方法。
請求項１から３のいずれか１項に記載のインクジェット装置の作動方法において、
前記インクジェット装置は、前記インクジェットヘッドの位置を変更する移動機構を備え、
前記制御部は、前記インクジェットヘッドを制御し、前記薬液の投与を、前記移動機構により前記インクジェットヘッドの位置を変更しつつ前記薬液を投与するように作動させることを特徴とする、
インクジェット装置の作動方法。
請求項１から４のいずれか１項に記載のインクジェット装置の作動方法において、
前記インクジェットヘッドは、前記制御部の制御により複数の吐出径で前記薬液を吐出可能に構成されており、
前記制御部は、前記インクジェットヘッドを制御し、前記薬液の吐出径を変更することで、局所的な前記目標部位への前記薬液の塗布範囲を調整しつつ前記薬液を投与するように作動させることを特徴とする、
インクジェット装置の作動方法。
請求項１から５のいずれか１項に記載のインクジェット装置の作動方法において、
前記インクジェットヘッドは、前記制御部の制御により複数の吐出速度で前記薬液を吐出可能に構成されており、
前記制御部は、前記インクジェットヘッドを制御して、前記薬液の吐出速度を変更することで、前記目標部位への前記薬液の浸透深さを調整しつつ前記薬液を投与するように作動させることを特徴とする、
インクジェット装置の作動方法。
請求項１から６のいずれか１項に記載のインクジェット装置の作動方法において、
前記インクジェット装置は、前記インクジェットヘッドから前記目標部位までの距離である前記薬液の吐出距離を規定する吐出距離規定手段を備えており、
前記制御部は、前記インクジェットヘッドを制御して、吐出距離規定手段で前記吐出距離を規定することで、前記薬液の投与を、前記吐出距離が５ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲で行わせることを特徴とする、
インクジェット装置の作動方法。
請求項７に記載のインクジェット装置の作動方法において、
前記拡大変位機構は、
液体が封入される液体室と、
前記液体室の壁面の一部を構成し、前記アクチュエーターの変位に応じて変位して、
前記液体に圧力を付与する第１壁部と、
前記液体室の壁面の一部を構成し、前記液体に面している面積が、前記液体に面している前記第１壁部の面積よりも小さく、前記第１壁部が変位して前記液体に圧力を付与したときに、前記液体の圧力によって、前記反対方向に働く弾性力が生じる状態で前記押圧方向に変位する第２壁部と、を備えることを特徴とする、
インクジェット装置の作動方法。