WO2015166749A1 - 吸入装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an inhaler used for removing liquid such as runny nose.
- the conventional inhalation device has a large motor sound and vibration generated during use, and it may be difficult for an infant or the like to move the body in response to the motor sound or vibration to perform the nasal discharge. Therefore, the applicant has developed an inhaler using a piezoelectric element that generates less motor noise and vibration during use, instead of an electric motor.
- FIG. 6 is a diagram schematically showing an inhaler using a piezoelectric element as a drive source.
- the suction device 101 includes a nozzle 102, a separator 103, and a piezoelectric drive unit 104.
- the nozzle 102 is inserted into a nasal cavity or the like and sucks an external fluid.
- the separator 103 is connected to the rear end of the nozzle 102 and separates the runny nose sucked by the nozzle 102 from the air.
- the piezoelectric drive unit 104 is connected to the rear end of the separator 103, sucks the air separated by the separator 103, and discharges it to the outside.
- the piezoelectric drive unit 104 includes a diaphragm 105 and a piezoelectric element 106.
- the diaphragm 105 is provided so as to face the discharge port.
- the piezoelectric element 106 vibrates the diaphragm 105 by driving.
- the driving of the piezoelectric element 106 is not accompanied by sliding or friction, and driving noise and vibration can be significantly suppressed.
- a high-frequency audible sound that is not generated by an electric motor that is, a so-called mosquito sound may be generated due to vibration, and this high-frequency audible sound may cause a rejection reaction in infants and the like.
- an object of the present invention is to provide an inhaler that can suppress the influence of high-frequency audible sound.
- the present invention is an inhaler provided with a suction port exposed to the outside, a flow channel leading to the suction port, and a discharge port for discharging fluid from the flow channel, one main surface facing the flow channel, And a vibration plate having the other main surface opposite to the one main surface, and a piezoelectric element attached to the vibration plate and displacing the one main surface of the vibration plate with respect to the flow path.
- One main surface and the other main surface of the plate are directed in a direction different from the direction in which the suction port faces (the direction in which liquid or the like is sucked in the suction port).
- the driving of the piezoelectric element is not accompanied by sliding or friction, and driving noise and vibration can be greatly suppressed.
- the direction of the high-frequency audible sound can be changed by setting the direction of the main surface of the diaphragm to be different from the direction of the suction port. The direction can be removed from the direction in which the suction port faces. This makes it difficult to hear high-frequency audible sounds for infants and the like that face the inlet.
- the discharge port is preferably directed in a direction different from the direction in which the suction port is located.
- one main surface or the other main surface of the diaphragm is directed in a direction in which the discharge port is located.
- the one main surface and the other main surface of the diaphragm are preferably oriented in a direction substantially orthogonal to the direction in which the suction port is located.
- the directivity direction of the high frequency range audible sound is the direction farthest from the inlet, so that the high frequency range audible sound can be more reliably prevented from being heard by an infant or the like.
- the inhaler includes a circuit board that applies a driving voltage to the piezoelectric element, and one main surface or the other main surface of the diaphragm is directed in a direction in which the circuit board is located.
- a driving voltage to the piezoelectric element
- one main surface or the other main surface of the diaphragm is directed in a direction in which the circuit board is located.
- the inhaler includes a shielding plate, and one main surface or the other main surface of the vibration plate faces a direction in which the shielding plate is located. Even if it does in this way, it can suppress by a shielding board that a high sound range audible sound leaks outside.
- the inhaler includes a housing having a grip portion at positions facing the one main surface and the other main surface of the diaphragm. Thereby, it can suppress by the hand holding a housing
- the size of the diaphragm in the main surface direction is larger than the size of the internal space of the housing in the direction in which the one main surface and the other main surface of the diaphragm face.
- the present invention it is possible to make it difficult for an infant or the like to hear the high frequency range audible sound generated by the inhaler, so that the rejection reaction of the infant or the like with respect to suction work such as a runny nose can be suppressed.
- FIG. 1 is a side cross-sectional view of the inhaler according to the first embodiment viewed from the side, and shows a cross section at a position indicated by a dashed line A-A ′ in FIG.
- FIG. 2 is a plan cross-sectional view of the inhaler according to the first embodiment as viewed from the top surface side, and shows a cross section at a position indicated by a dashed line B-B ′ in FIG.
- the inhaler 1 shown in FIGS. 1 and 2 is a liquid inhaler such as a runny nose here.
- the inhaler 1 has a long shape having a longitudinal direction as a whole, and is used with one of the longitudinal directions (hereinafter referred to as the front) directed toward a patient or the like.
- the inhaler 1 has a width direction and a thickness direction orthogonal to the longitudinal direction, and is configured to be thin and thinner in the thickness direction than in the width direction.
- the general configuration of the inhaler 1 is as follows.
- the inhaler 1 includes a nozzle 2, a separator 3, and a housing 4.
- the nozzle 2, the separator 3, and the housing 4 are arranged in the order of description from the front to the rear in the longitudinal direction.
- the nozzle 2 is inserted into a nasal cavity of a patient or the like when the inhaler 1 is used, and inhales a fluid such as a runny nose.
- the separator 3 separates and stores a mixture such as a runny nose contained in the fluid sucked by the nozzle 2 when the inhaler 1 is used.
- the casing 4 is gripped by an operator or the like during use, and sucks the fluid from which the mixture has been removed from the separator 3.
- the inhaler 1 includes a battery unit 6, a circuit board 7, and a piezoelectric drive unit 8 as built-in components of the housing 4.
- the battery unit 6 includes a battery 61 and a battery case 62.
- the battery case 62 holds the battery 61 in a replaceable manner.
- the circuit board 7 constitutes a power supply circuit and the like, and includes a power switch 71.
- the power switch 71 is exposed to the outside through an opening provided in the housing 4.
- the circuit board 7 turns on or off the power supply from the battery unit 6 to the piezoelectric drive unit 8 according to the pressed state of the power switch 71.
- the piezoelectric drive unit 8 generates a negative pressure in the flow path in the housing 4 and sucks fluid from the separator 3 to the housing 4.
- the nozzle 2 is made of an integral elastic material and includes a front end portion 21 and a rear end portion 22.
- the front end 21 is an annular portion provided on the front side of the nozzle 2, and the outer shape is inclined so as to become thinner toward the front.
- the rear end portion 22 is an annular portion provided on the rear side of the nozzle 2 and is folded back inside the nozzle 2.
- the nozzle 2 is provided with a suction port 90 and a flow path 91.
- the suction port 90 is an opening that is provided at the front end of the nozzle 2 and sucks an external fluid including a runny nose.
- the flow path 91 is provided so as to penetrate the inside of the nozzle 2 in the longitudinal direction, and communicates with the suction port 90.
- the nozzle 2 is connected to the front side of the separator 3 in an airtight state and can be detached from the separator 3.
- the separator 3 includes a case part 31, a cylindrical part 32, a cap part 33, and a cylindrical part 34.
- the case part 31 is a box-shaped member that opens rearward.
- the cylindrical portion 32 is a cylindrical portion attached to the case portion 31, protrudes forward from the front surface of the case portion 31, and extends rearward from the inner bottom surface of the case portion 31.
- the rear end portion 22 of the nozzle 2 is fitted to the front end of the cylindrical portion 32.
- the cap portion 33 is a lid-like member that fits behind the case portion 31.
- the cylindrical part 34 is a cylindrical part attached to the cap part 33 and extends forward from the cap part 33.
- the separator 3 is provided with flow paths 92, 93, 94.
- the flow path 92 is provided so as to penetrate the inside of the cylindrical portion 32 in the longitudinal direction and communicate with the flow path 91 of the nozzle 2.
- the flow path 93 is provided inside the case portion 31 and communicates with the flow path 92 of the cylindrical portion 32.
- the flow path 94 is provided so as to penetrate the inside of the cylindrical portion 34 in the longitudinal direction, and communicates with the flow path 93 of the case portion 31.
- the cylindrical portion 32 and the cylindrical portion 34 are arranged so as to alternate in the longitudinal direction inside the case portion 31, and the flow channel 92 and the flow channel 93 communicate with each other through the flow channel 93.
- liquid such as runny nose contained in the fluid led from the nozzle 2 to the separator 3 is difficult to leak from the inside of the case portion 31 (flow path 93), and only the gas contained in the fluid is separated from the separator 3. Suctioned to the housing 4 side.
- the separator 3 is provided with a concave portion 35 on the rear surface of the cap portion 33, and the casing 4 is fitted into the concave portion 35, thereby being connected to the front side of the casing 4 in an airtight state.
- a filter 36 is provided on the inner bottom surface of the recess 35.
- the filter 36 is a non-woven paper-like or sponge-like film body, and has a function of preventing liquid such as runny nose from leaking from the separator 3 side to the housing 4 side. Note that the filter 36 is not necessarily provided.
- the separator 3 is connected to the housing 4 by a screw 37 and can be separated from the housing 4 by removing the screw 37. Further, the case portion 31 and the cap portion 33 can also be divided by removing the screw 37. For this reason, it is possible to remove and wash the runny nose from the separator 3. O-rings are appropriately provided at the connecting portions of the respective portions for airtightness. In addition, each part may be connected so that isolation
- the housing 4 includes a top surface side exterior body 41, a bottom surface side exterior body 42, and a battery cover 43.
- the top surface side exterior body 41 has a thin box shape with an opening opened on the bottom surface side in the thickness direction.
- the bottom surface side exterior body 42 has a thin box shape with an opening on the top surface side in the thickness direction, and is connected to the bottom surface side of the top surface side exterior body 41 so as to have a container shape. For this reason, an internal space 100 is provided inside the housing 4. In the internal space 100, the battery unit 6, the circuit board 7, and the piezoelectric drive unit 8 are accommodated.
- the bottom surface side exterior body 42 is provided with an opening on the bottom surface side so that the battery 61 of the battery unit 6 can be replaced.
- the battery cover 43 covers the bottom surface side of the bottom surface side exterior body 42 so as to cover the opening. Is attached.
- the internal space 100 communicates with the external space of the housing 4 through the joint portion between the bottom surface side exterior body 42 and the battery cover 43 and is substantially equal to the external air pressure.
- the bottom surface side exterior body 42 includes a front end portion 51, a columnar portion 52, and an annular portion 53.
- the front end portion 51 is provided on the front end side of the bottom surface side exterior body 42, protrudes toward the separator 3, and is fitted into the concave portion 35 of the separator 3.
- the annular portion 53 is a tubular portion protruding from the inner bottom surface of the bottom surface side exterior body 42 to the top surface side in the thickness direction, and supports the piezoelectric driving portion 8 in the internal space 100.
- the columnar portion 52 is a columnar portion that protrudes from the inner bottom surface of the bottom surface side exterior body 42 to the top surface side in the thickness direction, and is opposed to the piezoelectric driving portion 8 with a gap in the internal space 100. Support.
- the bottom surface side exterior body 42 is provided with flow paths 95 and 96.
- the flow path 95 communicates with the flow path 94 of the separator 3 and extends from the inside of the front end portion 51 to the rear in the longitudinal direction and bends to the bottom side in the thickness direction in the middle.
- the channel 96 is provided in the shape of a bottomed hole inside the annular portion 53 and communicates with the channel 95 of the annular portion 53.
- the piezoelectric drive unit 8 has a disk shape with a thin thickness direction, and is joined to the top surface side of the annular part 53 so as to hermetically seal the flow path 95 inside the annular part 53.
- the piezoelectric drive unit 8 is provided with a discharge port 99 that opens near the center of the top surface.
- the piezoelectric driving unit 8 sucks fluid from the flow path 96 on the bottom side and discharges fluid from the discharge port 99 to the internal space 100. .
- the fluid discharged from the discharge port 99 diffuses in the internal space 100, and the fluid pressure decreases to atmospheric pressure. Further, a negative pressure is generated in the flow path 96 on the bottom surface side where the piezoelectric driving unit 8 sucks fluid.
- FIG. 3 is an enlarged side sectional view showing the periphery of the piezoelectric drive unit 8.
- the piezoelectric drive unit 8 includes a piezoelectric element 81 and a structure 82.
- the structure 82 has a disk shape whose outline is thin in the thickness direction. Inside the structure 82, a flow path 97 and a pump chamber 98 are provided. Further, a discharge port 99 is opened near the center of the top surface of the structure 82.
- the flow path 97 communicates with the discharge port 99 on the top surface of the structure 82, extends from the vicinity of the center to the outer peripheral side inside the structure 82, and opens on the bottom surface of the structure 82.
- the channel 97 communicates with a channel 96 provided inside the annular portion 53 at the bottom surface of the structure 82.
- the pump chamber 98 is a thin cylindrical space provided on the bottom surface side of the communication portion between the discharge port 99 and the flow path 97, and opens to the communication portion between the discharge port 99 and the flow path 97.
- the pump chamber 98 constitutes a part of the flow path in the suction device 1 together with the flow path 97.
- the inner bottom surface of the pump chamber 98 in the structure 82 is configured as a diaphragm (diaphragm) 83 capable of bending vibration.
- the diaphragm 83 has a disk shape, the top surface faces the pump chamber 98, and the piezoelectric element 81 is attached to the bottom surface.
- the top surface of the diaphragm 83 faces the discharge port 99 with the pump chamber 98 interposed therebetween.
- the piezoelectric element 81 has a thin disk shape in the thickness direction, and has piezoelectricity that tends to expand and contract in the in-plane direction of the main surface when an alternating drive voltage is applied.
- FIG. 4 is a schematic diagram showing a vibration mode of the piezoelectric drive unit 8.
- the piezoelectric element 81 and the diaphragm 83 are attached to each other to form a unimorph structure, and are displaced in the thickness direction by driving the piezoelectric element 81.
- the piezoelectric element 81 tries to extend from a stationary state as shown in FIG. 4 (A)
- the diaphragm 83 is located on the piezoelectric element 81 side (bottom side) as shown in FIG. 4 (B).
- the volume of the pump chamber 98 increases.
- negative pressure is generated in the pump chamber 98, the negative pressure is transmitted to the flow path 97 communicating with the pump chamber 98, and the fluid in the flow path 97 is sucked into the pump chamber 98.
- the piezoelectric element 81 tries to shrink, as shown in FIG. 4C, the diaphragm 83 is bent convexly toward the pump chamber 98 side (top surface side), and the volume of the pump chamber 98 decreases. Then, since the pump chamber 98 and the discharge port 99 are opposed to each other through the flow path 97, the fluid in the pump chamber 98 is discharged from the discharge port 99 to the outside (internal space 100), and the fluid Then, the fluid in the flow path 97 is discharged from the discharge port 99.
- the piezoelectric drive unit 8 since the members do not rub (slide) with each other, the generated drive noise and vibration are smaller than those of the conventional electric motor type drive unit. Therefore, the drive sound and vibration of the piezoelectric drive unit 8 leaking from the inhaler 1 to the external space are extremely small.
- the diaphragm 83 faces the discharge port 99 via the flow path 97 and the pump chamber 98, the suction device 1 can be used even if the fluid efficiency of the piezoelectric drive unit 8 is high and the fluid is a highly viscous nasal fluid. Can be sucked easily.
- the vibration frequency of the diaphragm 83 is also a relatively high frequency of about 1000 Hz.
- an audible sound (high-frequency audible sound) in a frequency band that substantially matches the vibration frequency is generated from the diaphragm 83 and the discharge port 99.
- Such a high-frequency audible sound has directivity in the vibration direction of the diaphragm 83 (direction in which the main surface faces) and the direction in which the discharge port 99 opens, so that high-frequency audible sound is not emitted in the direction of high-frequency audible sound.
- high-frequency audible sounds to be heard in a direction that is loud and deviates from the direction in which the high-frequency audible sound is directed.
- the piezoelectric drive unit 8 is arranged so that the vibration direction of the diaphragm 83 and the direction in which the discharge port 99 faces are the thickness direction of the inhaler 1 that is substantially orthogonal to the direction in which the inlet 90 is positioned. Is arranged. Thereby, the directivity direction of the high frequency range audible sound generated by the piezoelectric drive unit 8 becomes the thickness direction of the inhaler 1, and the nozzle 2 located at the front end in the longitudinal direction of the inhaler 1 is moved from the directivity direction of the high frequency range audible sound. It is designed to be in a position to be removed. The direction in which the nozzle 2 faces is different from the direction in which the high frequency range audible sound is directed.
- the piezoelectric drive unit 8 is configured such that the diaphragm 83 and the discharge port 99 face each other, and the diaphragm 83 and the discharge port 99 are physically separated from the nozzle 2 and the suction port 90, and the piezoelectric drive unit
- the high frequency audible sound generated at 8 is made difficult to be transmitted to the nozzle 2 side.
- the operator's hand is configured to grip the outside of the housing 4, a high-frequency audible sound that tends to leak from the housing 4 by the operator's hand covering the position facing the piezoelectric drive unit 8. Can be blocked.
- the circuit board 7 is disposed inside the housing 4 so as to face the discharge port 99 side of the piezoelectric drive unit 8, a high-frequency audible sound that leaks to the discharge port 99 side of the piezoelectric drive unit 8 is circuited. It can be blocked by the substrate 7. Also by these things, it is possible to make it difficult for high-frequency audible sound to leak out of the housing 4.
- the cooling effect of the circuit board 7 can be enhanced.
- the piezoelectric drive unit 8 is placed in the housing 4 so that both main surfaces of the piezoelectric drive unit 8 face the thickness direction of the inhaler 1.
- the size in the main surface direction of the piezoelectric drive unit 8 can be made larger than the size in the thickness direction in the internal space 100. Therefore, even if the inhaler 1 is thin, the fluid flow can be generated with high efficiency by using the piezoelectric drive unit 8 having a large size.
- FIG. 5 is a side sectional view of the inhaler according to the second embodiment.
- the inhaler 1A shown in FIG. 5 is almost the same as the configuration according to the first embodiment described above, but includes a shielding plate 8A in the housing 4.
- the shielding plate 8 ⁇ / b> A is disposed on the top surface side of the piezoelectric driving unit 8 in the internal space 100 of the housing 4 with a space between the piezoelectric driving unit 8.
- the shielding plate 8A and the piezoelectric drive unit 8 are spaced apart from each other by a certain distance so as not to hinder the discharge of fluid from the piezoelectric drive unit 8.
- the present invention can be implemented as shown in the above embodiments.
- the shape of the nozzle 2 is not limited to the above example, but may be other shapes.
- the nozzle 2 may be configured in a funnel shape or a straw shape.
- the structure for separating the gas contained in the fluid and the mixture (liquid) may be a structure other than the above.
- a gas structure and a liquid contained in the fluid can be easily separated by adopting a valve structure for the separator 3.
- the structure of the piezoelectric drive unit 8 may be other than the above.
- the number of discharge side flow paths provided in the piezoelectric drive unit 8, the number of suction side flow paths, the respective paths, and the like can be appropriately changed.
- the fluid to be sucked is not limited to a liquid, and may be a solid or gel substance.
- the present invention can also be applied to a dust collecting device that collects minute dust or dust, a device that collects glue or adhesive applied to a workpiece, and the like.
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Abstract
外部に露出する吸入口(90)、前記吸入口(90)に通じる流路(91~98)、および、前記流路(91~98)から流体を吐出する吐出口(99)を設けた吸入装置(1)であって、ポンプ室(98)に面する一方主面、および、前記一方主面に対向する他方主面を有するダイヤフラム(83)と、前記ダイヤフラム(83)に付設した、前記ダイヤフラム(83)の一方主面をポンプ室(98)に対して変位させる圧電素子(81)と、を備え、前記ダイヤフラム(83)の一方主面および他方主面は、前記吸入口(90)が向く方向とは異なる方向を向いている。
Description
本発明は、鼻水などの液体等を除去する際に利用される吸入装置に関する。
風邪や鼻炎、蓄膿症などにかかると、鼻水の分泌が過剰になることで鼻づまり等の症状が生じる。一般的には鼻をかむことで鼻づまりを解消することが可能であるが、自ら鼻をかむことができない乳幼児等の場合には、介助者が鼻水を除去する必要がある。この際、ちり紙や綿棒を用いて少量の鼻水を除去することは可能であるが、多量の鼻水を除去することは難しかった。そこで、近年では、電動モータとポンプを用いて、鼻水を多量に除去できるようにした吸入装置が普及してきている(例えば特許文献1および2参照。)。
しかしながら、従来の吸入装置は、使用時に発生するモータ音や振動が大きく、乳幼児等がモータ音や振動に反応して体を動かして鼻水の吸引作業を行い難くなる場合があった。そこで、出願人は、電動モータに替えて、使用時に発生するモータ音や振動が小さい圧電素子を用いた吸入装置を開発している。
図6は、駆動源に圧電素子を用いた吸入装置を模式的に示す図である。吸入装置101は、ノズル102とセパレータ103と圧電駆動部104とを備えている。ノズル102は、鼻腔等に挿入され、外部の流体を吸引する。セパレータ103は、ノズル102の後端に接続して設けられ、ノズル102で吸引した鼻水を空気から分離する。圧電駆動部104は、セパレータ103の後端に接続して設けられ、セパレータ103が分離した空気を吸引して外部に吐出する。また、圧電駆動部104は、ダイヤフラム105と圧電素子106とを備えている。ダイヤフラム105は、吐出口に対向するように設けられている。圧電素子106は、駆動によりダイヤフラム105を振動させる。このような構成の吸入装置101では、圧電素子106の駆動に摺動や摩擦が伴うことがなく、駆動音や振動を大幅に抑制することができる。
しかしながら、圧電素子では、振動によって電動モータでは生じない高音域可聴音、所謂モスキート音が生じることがあり、この高音域可聴音が乳幼児等に拒否反応を引き起こすことがあった。
そこで、本発明の目的は、高音域可聴音の影響を抑制できる吸入装置を提供することにある。
この発明は、外部に露出する吸入口、前記吸入口に通じる流路、および、前記流路から流体を吐出する吐出口を設けた吸入装置であって、前記流路に面する一方主面、および、前記一方主面に対向する他方主面を有する振動板と、前記振動板に付設した、前記振動板の一方主面を前記流路に対して変位させる圧電素子と、を備え、前記振動板の一方主面および他方主面は、前記吸入口が向く方向(吸入口において液体等が吸入される方向)とは異なる方向を向いている。
この吸入装置では、圧電素子の駆動に摺動や摩擦が伴うことがなく、駆動音や振動を大幅に抑制することができる。その上、圧電素子の振動によって高音域可聴音が発生することがあっても、振動板の主面が向く方向を吸入口が向く方向とは異なる方向にすることにより、高音域可聴音の指向方向を吸入口が向く方向から外すことができる。このことにより、吸入口に面することになる乳幼児等に対して、高音域可聴音を聞こえ難くすることができる。
前記吐出口は、前記吸入口が位置する方向とは異なる方向を向いていることが好ましい。この構成では、吐出口から漏れる高音域可聴音を乳幼児等に対して聞こえ難くすることができる。
前記振動板の一方主面または他方主面は、前記吐出口が位置する方向を向いていることが好ましい。この構成では、高音域可聴音を吸入口側から漏れ難くすることができる。
前記振動板の一方主面および他方主面は、前記吸入口が位置する方向に対して略直交する方向を向いていることが好ましい。これにより、高音域可聴音の指向方向が吸入口から最も外れる方向になるので、より確実に高音域可聴音を乳幼児等に聞こえ難くすることができる。
前記吸入装置は、前記圧電素子に駆動電圧を印加する回路基板を備え、前記振動板の一方主面または他方主面は、前記回路基板が位置する方向を向いていることが好ましい。これにより、高音域可聴音が外部に漏れることを回路基板によって抑制でき、また、吐出口から吐出される流体を回路基板にあてて回路基板を効果的に冷却できる。
前記吸入装置は、遮蔽板を備え、前記振動板の一方主面または他方主面は、前記遮蔽板が位置する方向を向いていることが好ましい。このようにしても、高音域可聴音が外部に漏れることを遮蔽板によって抑制できる。
前記吸入装置は、前記振動板の一方主面および他方主面に対向する位置を把持部とする筐体を備えることが好ましい。これにより、高音域可聴音が外部に漏れることを、筐体を把持する手によって抑制できる。
前記振動板の主面面内方向のサイズが、前記振動板の一方主面および他方主面が向く方向での前記筐体の内部空間のサイズよりも大きいことが好ましい。これにより、吸入装置を薄型に構成しても、高効率に流体の流れを生じさせることができる。
本発明によれば、吸入装置で生じる高音域可聴音を乳幼児等に聞こえ難くすることができるので、鼻水等の吸引作業に対する乳幼児等の拒否反応を抑えることができる。
以下、幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。
図1は、第1の実施形態に係る吸入装置を側面側から視た側面断面図であり、図2中に一点鎖線A-A’で示す位置の断面を示している。図2は、第1の実施形態に係る吸入装置を天面側から視た平面断面図であり、図1中に一点鎖線B-B’で示す位置の断面を示している。
図1および図2に示す吸入装置1は、ここでは鼻水等の液体吸入装置である。該吸入装置1は、全体として長手方向を有する長尺な形状であり、長手方向の一方(以下、前方と称する。)を患者等に向けて使用される。また、該吸入装置1は、長手方向に直交する幅方向と厚み方向とを有しており、厚み方向の寸法が幅方向の寸法よりも薄い薄型に構成されている。
吸入装置1の概略の構成は次のようなものである。吸入装置1は、ノズル2とセパレータ3と筐体4とを備えている。ノズル2、セパレータ3、および筐体4は、この記載順に長手方向の前方から後方にかけて並んでいる。ノズル2は、吸入装置1の使用時に患者等の鼻腔に挿入され、鼻水等の流体を吸入する。セパレータ3は、吸入装置1の使用時にノズル2が吸引する流体に含まれる鼻水等の混合物を分離して貯留する。筐体4は、使用時に操作者等に把持され、セパレータ3から混合物が除去された流体を吸引する。
また、吸入装置1は、筐体4の内蔵部品として電池部6と回路基板7と圧電駆動部8とを備えている。電池部6は、電池61と電池ケース62とを備えている。電池ケース62は、電池61を取り換え可能に保持している。回路基板7は、給電回路等を構成しており、電源スイッチ71を備えている。電源スイッチ71は、筐体4に設けられた開口から外部に露出している。回路基板7は、電源スイッチ71の押下状態に応じて電池部6から圧電駆動部8への給電をオンまたはオフする。圧電駆動部8は、筐体4内の流路に負圧を生じさせ、セパレータ3から筐体4に流体を吸引する。
以下に、各部の詳細な構成について説明する。
ノズル2は、一体の弾性材料からなり、前端部21と後端部22とを備えている。前端部21は、ノズル2の前方側に設けられた環状の部位であり、前方ほど細くなるように外形に傾斜がついている。後端部22は、ノズル2の後方側に設けられた環状の部位であり、ノズル2の内側に折り返されている。そして、ノズル2には、吸入口90と流路91とが設けられている。吸入口90は、ノズル2の前方端に設けられた、鼻水等を含む外部の流体を吸入する開口である。流路91は、ノズル2の内側を長手方向に貫通して設けられており、吸入口90に通じている。このノズル2は、セパレータ3の前方側に気密した状態で連結されており、セパレータ3から取り外し可能になっている。
セパレータ3は、ケース部31と筒状部32とキャップ部33と筒状部34とを備えている。ケース部31は、後方に開口する箱状の部材である。筒状部32は、ケース部31に付設された筒状の部位であり、ケース部31の前方面から前方に突出し、ケース部31の開口内底面から後方に伸びている。筒状部32の前方端には、ノズル2の後端部22が嵌め合わされている。キャップ部33は、ケース部31の後方に嵌め合わされる蓋状の部材である。筒状部34は、キャップ部33に付設された筒状の部位であり、キャップ部33から前方に伸びている。
また、セパレータ3には流路92,93,94が設けられている。流路92は、筒状部32の内側を長手方向に貫通して設けられており、ノズル2の流路91に通じている。流路93は、ケース部31の内側に設けられており、筒状部32の流路92と通じている。流路94は、筒状部34の内側を長手方向に貫通して設けられており、ケース部31の流路93と通じている。
筒状部32と筒状部34とは、ケース部31の内部で長手方向に互い違いになるように配置され、流路93を介して流路92と流路93とは通じている。このことによってノズル2からセパレータ3に導かれた流体に含まれる鼻水等の液体は、ケース部31の内部(流路93)から漏出し難くなっており、流体に含まれる気体のみがセパレータ3から筐体4側に吸引される。
このセパレータ3は、キャップ部33の後方面に凹部35が設けられており、この凹部35に筐体4を嵌め込むことで、筐体4の前方側に気密した状態で連結されている。凹部35の内底面にはフィルタ36が設けられている。フィルタ36は、不織紙状やスポンジ状の膜体であり、セパレータ3側から筐体4側に鼻水等の液体が漏出することを防ぐ機能を有している。なお、フィルタ36は必ずしも設けなくても良い。
また、セパレータ3は、ねじ37によって筐体4と連結されており、ねじ37を外すことによって筐体4から分離可能となっている。また、ケース部31とキャップ部33との間も、ねじ37を外すことによって分割可能となっている。このため、セパレータ3からの鼻水の除去と洗浄が可能である。各部の連結部分には気密のために適宜オーリングを設けている。なお、各部は、ねじ37の他の連結手段を用いて分離可能に連結されていてもよく、各々が一体に構成されていてもよい。
筐体4は、天面側外装体41と底面側外装体42と電池カバー43を備えている。天面側外装体41は、厚み方向の底面側に開口が開いた薄手の箱状である。底面側外装体42は、厚み方向の天面側に開口が開いた薄手の箱状であり、容器状となるように天面側外装体41の底面側に連結されている。このため、筐体4の内部には、内部空間100が設けられている。内部空間100には、電池部6と回路基板7と圧電駆動部8とが収容されている。底面側外装体42には、電池部6の電池61を取り換え可能にするための開口が底面側に設けられており、電池カバー43は、当該開口を覆うように底面側外装体42の底面側に取り付けられている。内部空間100は、底面側外装体42と電池カバー43との継ぎ目部分を介して筐体4の外部空間と通じ外気圧と略等しくなっている。
底面側外装体42は、前端部51と、柱状部52と、円環状部53と、を備えている。前端部51は、底面側外装体42の前端側に設けられており、セパレータ3側に突出し、セパレータ3の凹部35に嵌め合わされている。円環状部53は、底面側外装体42の内底面から厚み方向の天面側に突出する円管状の部位であり、内部空間100で圧電駆動部8を支持している。柱状部52は、底面側外装体42の内底面から厚み方向の天面側に突出する柱状の部位であり、内部空間100にて圧電駆動部8と間隔を開けて対向するように回路基板7を支持している。
また、底面側外装体42には、流路95,96が設けられている。流路95は、セパレータ3の流路94に通じており、そこから前端部51の内側を長手方向の後方に延び、途中で厚み方向の底面側に屈曲するように設けられている。流路96は、円環状部53の内側に有底孔状に設けられており、円環状部53の流路95に通じている。
圧電駆動部8は、厚み方向を薄手とする円板状であり、円環状部53の内側の流路95を気密するように、円環状部53の天面側に接合されている。そして、圧電駆動部8には天面の中央付近に開口する吐出口99が設けられている。
この吸入装置1では、電源スイッチ71がオンされて圧電駆動部8が駆動すると、圧電駆動部8が底面側の流路96から流体を吸引し、吐出口99から内部空間100に流体を吐出する。これにより、吐出口99から吐出された流体は、内部空間100で拡散し、流体圧が大気圧まで低下することになる。また、圧電駆動部8が流体を吸引する底面側の流路96には負圧が発生することになる。
したがって、吸入装置1の全体としては、筐体4で流路96に発生する負圧によって、筐体4の流路95、セパレータ3の流路94,93,92、およびノズル2の流路91に流体の流れが生じ、ノズル2の吸入口90から外部の流体が吸引されることになる。
ここで、圧電駆動部8の詳細な構成と振動態様について説明する。
図3は、圧電駆動部8の周辺を拡大して示す側面断面図である。圧電駆動部8は、圧電素子81と、構造体82と、を備えている。構造体82は、概略の外形が厚み方向に薄い円板状である。この構造体82の内部には、流路97とポンプ室98とが設けられている。また、構造体82の天面の中央付近には、吐出口99が開口している。流路97は、構造体82の天面で吐出口99に通じており、構造体82の内部で中央付近から外周側に延び、構造体82の底面に開口している。この流路97は、構造体82の底面で円環状部53の内側に設けた流路96に通じている。ポンプ室98は、吐出口99と流路97との連通部分の底面側に設けられた薄い円筒状の空間であり、吐出口99と流路97との連通部分に開口している。このポンプ室98は、流路97とともに吸入装置1における流路の一部を構成している。
構造体82におけるポンプ室98の内底面は、屈曲振動が可能なダイヤフラム(振動板)83として構成されている。ダイヤフラム83は円板状であり、天面がポンプ室98に面していて、底面に圧電素子81が貼り付けられている。ダイヤフラム83の天面は、ポンプ室98を間に介して吐出口99と対向している。圧電素子81は、厚み方向に薄い円板状であり、交流の駆動電圧が印加されることで主面の面内方向に伸縮しようとする圧電性を有している。
図4は、圧電駆動部8の振動態様を示す模式図である。
圧電素子81とダイヤフラム83とは、互いに貼り付いてユニモルフ構造を構成しており、圧電素子81の駆動によって厚み方向に変位する。具体的には、図4(A)に示すような静止状態から圧電素子81が伸びようとする場合には、図4(B)に示すように、ダイヤフラム83が圧電素子81側(底面側)に凸に屈曲してポンプ室98の体積が増大する。これにより、ポンプ室98に負圧が生じ、ポンプ室98に連通する流路97に負圧が伝わり、流路97の流体がポンプ室98に吸引される。
次に、圧電素子81が縮もうとすると、図4(C)に示すように、ダイヤフラム83がポンプ室98側(天面側)に凸に屈曲してポンプ室98の体積が減少する。すると、流路97を間に介してポンプ室98と吐出口99とが対向しているために、ポンプ室98の流体が吐出口99から外部(内部空間100)に吐出されるとともに、その流体の流れに引き込まれて流路97内の流体が吐出口99から吐出される。
このように、圧電駆動部8では、圧電素子81とダイヤフラム83との屈曲振動に伴い、ポンプ室98では周期的な体積変動と圧力変動とが繰り返し生じ、気体の流れに慣性力が働くようになる。これにより、流路97の流体が吐出口99から吐出される気体の流れが定常的に生じるようになる。
この圧電駆動部8では、部材同士が摩擦(摺動)することが無いため、従来の電動モータ式の駆動部よりも、発生する駆動音や振動が小さい。したがって、吸入装置1から外部空間に漏れる圧電駆動部8の駆動音や振動は極めて小さなものになる。また、ダイヤフラム83が吐出口99に対して流路97およびポンプ室98を介して対面するため、圧電駆動部8の流体効率が高く、粘性の高い鼻水のような流体であっても吸入装置1で容易に吸引することができる。
ただし、この圧電駆動部8には、1000Hz程度の比較的高い周波数の駆動電圧を印加する必要がある。このため、ダイヤフラム83の振動周波数も1000Hz程度の比較的高い周波数となる。これにより、ダイヤフラム83や吐出口99から振動周波数と略一致する周波数帯域の可聴音(高音域可聴音)が発生することになる。このような高音域可聴音は、ダイヤフラム83の振動方向(主面が向く方向)や、吐出口99が開口する方向に指向性を持つため、高音域可聴音の指向方向では高音域可聴音が大きく聞こえ、高音域可聴音の指向方向から外れる方向では高音域可聴音が小さく聞こえる傾向が現れることになる。
そこで、この吸入装置1では、ダイヤフラム83の振動方向や吐出口99の向く方向が、吸入口90の位置する方向に対して略直交する吸入装置1の厚み方向となるように、圧電駆動部8を配置している。これにより、圧電駆動部8で発生する高音域可聴音の指向方向が吸入装置1の厚み方向となり、吸入装置1の長手方向の前方端に位置するノズル2が、高音域可聴音の指向方向から外れる位置となるようにしている。また、ノズル2が向く方向が高音域可聴音の指向方向とは異なる方向になるようにしている。さらには、圧電駆動部8を、ダイヤフラム83と吐出口99とが対面するように構成して、ダイヤフラム83や吐出口99をノズル2や吸入口90から物理的に離して配置し、圧電駆動部8で発生する高音域可聴音をノズル2側に伝わり難くしている。これらのことによって、ノズル2を鼻腔に挿入する吸引作業を受ける乳幼児等に対して、高音域可聴音を聞こえ難くすることができる。
更には、筐体4の外部を操作者の手が把持するように構成するので、圧電駆動部8に対向する位置を覆う操作者の手によって、筐体4から漏れようとする高音域可聴音を遮ることができる。また、筐体4の内部で圧電駆動部8の吐出口99側に回路基板7を対向するように配置するので、圧電駆動部8の吐出口99側に漏れようとする高音域可聴音を回路基板7で遮ることができる。これらのことによっても、高音域可聴音を筐体4外部に漏れ難くすることができる。その上、吐出口99から吐出される流体が回路基板7にあたることによって、回路基板7の冷却効果を高めることもできる。
以上のように、本実施形態の吸入装置1によれば、鼻水の吸引作業を受ける乳幼児等に対して、圧電駆動部8で生じる高音域可聴音を極めて聞こえ難くすることができ、吸引作業に対する乳幼児等の拒否反応を抑えることができる。また、この吸入装置1では、圧電駆動部8の両主面が吸入装置1の厚み方向を向くように、圧電駆動部8を筐体4内に寝かせた状態で配置するので、筐体4の内部空間100における厚み方向のサイズよりも、圧電駆動部8の主面方向のサイズを大きくすることができる。したがって、吸入装置1を薄型の構成にしても、サイズが大きな圧電駆動部8を用いて、流体の流れを高効率に生じさせることができる。
次に、本発明の第2の実施形態に係る吸入装置について説明する。
図5は、第2の実施形態に係る吸入装置の側面断面図である。
図5に示す吸入装置1Aは、前述の第1の実施形態に係る構成とほとんど同じであるが、筐体4に遮蔽板8Aを備えている。遮蔽板8Aは、筐体4の内部空間100にて圧電駆動部8の天面側に、圧電駆動部8との間に間隔を開けて配置されている。遮蔽板8Aと圧電駆動部8との間は、圧電駆動部8からの流体の吐出が阻害されることがないように、一定以上の間隔を開けている。このような遮蔽板8Aを設けることにより、圧電駆動部8の吐出口99側に漏れる高音域可聴音を遮ることができ、より一層、筐体4の外部に高音域可聴音を聞こえ難くすることができる。
以上の各実施形態に示したように本発明は実施することができる。なお、ノズル2の形状は、上述の例に限らず、他の形状であってもよい。例えば、母乳吸入装置や痰吸入装置として吸入装置1を用いる場合には、漏斗状やストロー状にノズル2を構成してもよい。
また、セパレータ3において、流体に含まれる気体と混合物(液体)とを分離する構造は、上記以外の構造であってもよい。例えば、セパレータ3に弁構造を採用したりすることでも、流体に含まれる気体と液体とを容易に分離することができる。
また、圧電駆動部8の構造も、上記以外の構造であってもよい。例えば、圧電駆動部8に設ける吐出側流路の数や、吸入側流路の数、それぞれの経路等を適宜に変更することができる。
また、吸引する対象となる流体は、液体に限られず、固体やゲル状の物質であってもよい。本発明は、微小な埃や粉塵を回収する集塵装置や、工作物に塗布しすぎた糊や接着剤を回収する装置などへの応用も可能である。
1…吸入装置
2…ノズル
3…セパレータ
4…筐体
6…電池部
7…回路基板
8…圧電駆動部
21…前端部
22…後端部
31…ケース部
32…筒状部
33…キャップ部
34…筒状部
35…凹部
36…フィルタ
41…天面側外装体
42…底面側外装体
43…電池カバー
51…前端部
52…柱状部
53…円環状部
61…電池
62…電池ケース
71…電源スイッチ
81…圧電素子
82…構造体
83…ダイヤフラム(振動板)
90…吸入口
91,92,93,94,95,96,97…流路
98…ポンプ室(流路)
99…吐出口
100…内部空間
2…ノズル
3…セパレータ
4…筐体
6…電池部
7…回路基板
8…圧電駆動部
21…前端部
22…後端部
31…ケース部
32…筒状部
33…キャップ部
34…筒状部
35…凹部
36…フィルタ
41…天面側外装体
42…底面側外装体
43…電池カバー
51…前端部
52…柱状部
53…円環状部
61…電池
62…電池ケース
71…電源スイッチ
81…圧電素子
82…構造体
83…ダイヤフラム(振動板)
90…吸入口
91,92,93,94,95,96,97…流路
98…ポンプ室(流路)
99…吐出口
100…内部空間
Claims (8)
- 外部に露出する吸入口、前記吸入口に通じる流路、および、前記流路から流体を吐出する吐出口を設けた吸入装置であって、
前記流路に面する一方主面、および、前記一方主面に対向する他方主面を有する振動板と、
前記振動板に付設した、前記振動板の一方主面を前記流路に対して変位させる圧電素子と、
を備え、
前記振動板の一方主面および他方主面は、前記吸入口が向く方向とは異なる方向を向いている、
吸入装置。 - 前記吐出口は、前記吸入口が位置する方向とは異なる方向を向いている、
請求項1に記載の吸入装置。 - 前記振動板の一方主面または他方主面は、前記吐出口が位置する方向を向いている、
請求項1または請求項2に記載の吸入装置。 - 前記振動板の一方主面および他方主面は、前記吸入口が位置する方向に対して略直交する方向を向いている、
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の吸入装置。 - 前記圧電素子に駆動電圧を印加する回路基板を備え、
前記振動板の一方主面または他方主面は、前記回路基板が位置する方向を向いている、
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の吸入装置。 - 遮蔽板を備え、前記振動板の一方主面または他方主面は、前記遮蔽板が位置する方向を向いている、
請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の吸入装置。 - 前記振動板の一方主面および他方主面に対向する位置を把持部とする筐体を備える、
請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の吸入装置。 - 前記振動板の主面面内方向のサイズが、前記振動板の一方主面および他方主面が向く方向での前記筐体の内部空間のサイズよりも大きい、
請求項7に記載の吸入装置。
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