JP2008167981A - 液体投与装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の医用噴霧装置において、薬液が、様々な方向へ飛翔して目的部位以外に付着し無駄が生じる虞があり、また装置内部に付着してしまい無駄が生じる虞がある。
【解決手段】本発明の液体投与装置１は、薬液１１を保持する薬液保持部２と、帯電された薬液微粒子（霧化状の薬液１１）２７を生成する帯電微粒子生成部３と、薬液微粒子２７と同一の電荷に帯電するとともに、帯電微粒子生成部３と接続し、薬液微粒子２７が所望する部位６に搬送される際の搬送路となる帯電微粒子搬送管４と、から構成され、薬液微粒子２７を帯電微粒子搬送管４に反発させて、薬液微粒子２７が液体投与装置１内に滞留（付着）することを防止し、目的とする部位６に薬液微粒子２７を電気的に吸着させ、部位６以外に薬液１１が付着することを防止することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被検体の所定部位に所定量の霧化状の液体（例えば薬液）を無駄なく投与する医用液体投与装置に関する。

新薬として開発が進められる例えば抗体医薬や核酸医薬といった薬剤では、これら薬剤が静脈注射によって体内に注入されると、静脈注射によって発生する体内代謝によって効能劣化が生じてしまう虞がある。そのため薬剤を極力患部に直接、且つ局所的に投与することが望まれている。また必要な部位に、必要な量を薬剤が確実に投与されること、さらに薬剤の投与量を少なくし患者に対して副作用を低減させること、が望まれている。

そのため、被検体である例えば患者の所定の部位に薬剤（薬液を含む液体）を効率よく投与するために、薬液は、この部位（患部）に極力近い場所から投与されている。

薬剤を患部に近い場所から投与する方法としては、選択的投与方法が用いられる。この選択的投与方法は、患者の体腔内に発生する癌などの腫瘍を識別する際に、観察診断時のマーキング手段として使用される試薬マーカーを患部に投与し、この試薬マーカーを目印として患部に極力近づいてから薬剤を投与する。

また、選択的投与方法とは異なる薬剤投与方法の一例として、例えば噴霧（吐出）による投与形態を用いる医用噴霧装置がある。

医用噴霧装置は、被検体である患者の体腔内、もしくは体外から薬液を霧化して体内臓器や皮膚表面に噴霧する。この医用噴霧装置とは、主に肺内に薬液を噴霧する例えばネブライザやインヘーラと呼ばれる噴霧器である。噴霧器は、気管支喘息等の治療に用いられ、主に経口噴霧する。

このように医用噴霧装置は、薬液を霧化して噴霧する。噴霧された薬液は、肺の細胞に達し、肺細胞の毛細血管に速やかに吸収され、薬液の効果が速やかに現れる。よって医用噴霧装置は、治療薬液の供給経路として有効である。

また医用噴霧装置には、噴霧カテーテルを用いたものがある。噴霧カテーテルは、体腔内に挿入可能もしくは体外に装着可能な可撓管に、供給手段から供給される薬液を霧化し、噴霧する噴霧手段を設けて構成されている。

このような医用噴霧装置は、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の医用噴霧装置には、体腔内に挿入される内視鏡の挿入部先端部に噴霧手段が設けられている。この内視鏡は、噴霧手段として、挿入部先端部に設けた圧電素子へ向けて形成された送気送水管路の開口部から薬液を滴下する。滴下された薬液は、圧電素子によって発生する超音波振動により霧化される。内視鏡は、霧化したこの薬液を例えば肺といった体腔に噴霧する構成である。
特開平０２−１４２５３０号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示されている医用噴霧装置は、圧電素子への薬液の滴下状態によって、薬液の噴霧方向が定まらない（一定ではない）。よって噴霧された薬液は、様々な方向へ飛翔して、目的部位以外の部分に付着し、無駄になってしまう虞が生じる。

また医用噴霧装置は、圧電素子へ薬液を滴下した際に、送気送水管路の開口外部に薬液が垂れてしまう虞が生じる。

本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、生体内や生体外に位置する患部である目的とする部位以外に薬液が付着することを防止し、薬液の無駄を防止することができる液体投与装置を提供することを目的とする。

本発明は目的を達成するために、体内に挿入され、体内の所定部位に液体の微粒子を投与する液体投与装置において、帯電された微粒子を生成する帯電微粒子生成部と、帯電微粒子生成部によって生成された微粒子と同一の電荷に帯電するとともに、帯電微粒子生成部と接続し、微粒子が所定部位に搬送される際の搬送路となる帯電微粒子搬送管と、を具備することを特徴とする液体投与装置を提供する。

本発明によれば、生体内や生体外に位置する患部である目的とする部位以外に薬液が付着することを防止し、薬液の無駄を防止することができる液体投与装置を提供することができる。

本発明に係る第１の実施形態について図１乃至図３を参照して説明する。
図１は、本実施形態における液体投与装置の概略図である。図２は、霧化された薬液が搬送される方向から見た際の静電霧化針の概略図である。図３は、本実施形態において薬液が霧化される際の静電霧化針周辺の概略図である。

液体投与装置１には、主要部として、液体（例えば薬液１１）を保持する薬液保持部２と、薬液保持部２に保持されている薬液１１から帯電された薬液微粒子（霧化状の薬液１１）２７を生成する帯電微粒子生成部３と、帯電微粒子生成部３によって生成された薬液微粒子２７と同一の電荷に帯電するとともに、帯電微粒子生成部３と接続し、薬液微粒子２７が所定の部位６に搬送される際の搬送路となる帯電微粒子搬送管４と、が設けられている。また液体投与装置１には、帯電微粒子搬送管４を通じて薬液微粒子２７を帯電微粒子生成部３から所定の部位６へ搬送する帯電微粒子搬送機構４ａと、薬液保持部２に保持されている薬液１１を計量する計量部５と、が設けられている。

薬液保持部２には、薬液１１が充填され、薬液１１を保持する薬液カートリッジ１０が設けられている。

薬液カートリッジ１０は、透明の例えば樹脂製の容器である。そのため例えば目視により充填されている薬液１１の充填量が容易に確認される。なお薬液１１は、例えば被検体である患者の体内や体外の所定の部位６（例えば患部）に投与される。そのため液体投与装置１は、部位６が体内に位置する場合、帯電微粒子搬送管４を体内に挿入させる。また薬液カートリッジ１０には、薬液１１を計量する計量部５であるメモリ９が設けられおり、薬液カートリッジ１０において、薬液１１の投与（消費、供給）量に比例して薬液面が移動（低下）する。なおメモリ９の代わりに例えば薬液カートリッジ１０に保持されている薬液１１の液面高さを検出する液面検出センサを使用して薬液１１の投与量を計量しても良い。

薬液カートリッジ１０の下部には、栓１２が設けられている。栓１２は、薬液１１が漏れないように薬液カートリッジ１０を略密閉し、中央に凹部１３を有している。この凹部１３において栓１２は、薄肉構造である。この凹部１３には、後述する薬液供給針２１が貫通する。なお栓１２の材料は、薬液成分に影響を与えない材質とし、例えばゴム製である。

また薬液カートリッジ１０の上部には、大気に連通している微細な開口部１４を有する例えばゴム製の連通部材１５が設けられている。連通部材１５は、薬液カートリッジ１０に充填されている薬液１１の分量に関係なく、開口部１４によって薬液カートリッジ１０の内圧と外圧を一定に維持する圧力維持機構である。これにより薬液カートリッジ１０は、薬液１１が減少した際に、内部圧力が負圧になることを防止している。また開口部１４は微細であるために、薬液１１が開口部１４から漏れ出すことない。なお連通部材１５は、多孔質材料を用いても良く、薬液カートリッジ１０内部と大気を連通する機能を有するものであればよい。

薬液１１を供給された帯電微粒子生成部３には、ホルダー部材１６、電源１９ａ、導電性部材電源１９ｂ、薬液供給針２１、静電霧化針２２、リザーバ室２０、リザーバ室２０を保持する霧化室３０が設けられている。

ホルダー部材１６は、電気的に絶縁された樹脂製であり、薬液カートリッジ１０を上部にて保持している。詳細には、このホルダー部材１６には、取り付け開口部１７が設けられており、薬液カートリッジ１０は、栓１２をホルダー部材１６側に向けて取り付け開口部１７に挿入される。挿入された薬液カートリッジ１０は、栓１２を介してホルダー部材１６の底面部１８に載置される。これにより薬液カートリッジ１０は、ホルダー部材１６の上部にて保持される。

またホルダー部材１６は、底面部１８において薬液供給針２１に貫通されている。詳細には、薬液供給針２１は、底面部１８を貫通し、底面部１８から突出している。この状態において、薬液カートリッジ１０が上述したように底面部１８に載置される際に、手動により押圧されることで、薬液供給針２１が凹部１３を貫通する。これにより薬液供給針２１は、薬液カートリッジ１０に容易に刺しこまれる。

薬液１１は、薬液カートリッジ１０から、薬液カートリッジ１０に刺しこまれた薬液供給針２１を経て帯電微粒子生成部３に毛細管現象によって供給される。つまり薬液カートリッジ１０から減った分量の薬液１１が、後述するリザーバ室２０に供給される。

なお薬液カートリッジ１０は、薬液供給針２１から着脱可能であり、刺しこまれている薬液供給針２１から抜去できるため、ホルダー部材１６から取り外すことが可能である。これにより例えば薬液１１が減少した際に、薬液カートリッジ１０は、薬液供給針２１、ホルダー部材１６から取り外し、栓１２を外して新たに薬液１１を充填することが可能である。また上述したように薬液カートリッジ１０が空になった際には、所定量の薬液１１が充填されている薬液カートリッジ１０と交換可能である。

霧化室３０は、ホルダー部材１６と接続して設けられている。霧化室３０の内面は、導電性膜又は導電性の金属部材等の導電性部材３１により覆われている。また導電性部材３１には、導電性部材電源１９ｂが接続している。導電性部材３１には、導電性部材電源１９ｂにより後述する薬液微粒子２７と同電位となる電圧が印加される。

リザーバ室２０は、導電性の部材、例えばステンレス製の円柱形状である。リザーバ室２０の一方の端面（前面）２８ａには、複数の静電霧化針２２が接合され（設けられ）ており、霧化室３０に延在している。リザーバ室２０は、電源１９ａと接続している。リザーバ室２０には、電源１９ａによりプラスの直流高電圧が印加（帯電）される。これによりリザーバ室２０に接合している静電霧化針２２にもプラスの直流高電圧が印加される。リザーバ室２０の他方の端面（後面）２８ｂには、上述した薬液供給針２１が設けられている。このように薬液供給針２１は、薬液カートリッジ１０とリザーバ室２０とを接続している。薬液供給針２１は、薬液１１を薬液カートリッジ１０から帯電微粒子生成部３に供給する供給部であり、ステンレス製、中空構造である。

静電霧化針２２は、薬液供給針２１と同様にステンレス製、中空構造である。また静電霧化針２２は、霧化方向（部位６に向けて薬液１１を吐出する方向、霧化室３０に延在する方向）にテーパ形状となっている。静電霧化針２２の霧化面（薬液１１を吐出する面）には、直径が約１００μｍの霧化開口部２３が形成されている。静電霧化針２２は、霧化開口部２３から薬液１１を霧化室３０に吐出（噴霧）する。

詳細には上述したように薬液１１は、薬液供給針２１を介して薬液カートリッジ１０から毛細管現象によってリザーバ室２０に供給される。さらに薬液１１は、霧化開口部２３にまで供給され、霧化開口部２３から霧化室３０に吐出される。その際、静電霧化針２２とリザーバ室２０には、電源１９ａにより、プラスの直流高電圧が印加される。これにより薬液カートリッジ１０から供給された量の薬液１１が、帯電され且つ霧化状の微粒子（薬液微粒子２７）として吐出される（薬液カートリッジ１０における薬液１１の消費量が吐出量に一致する）。

なお図２に示すように帯電微粒子生成部３において、リザーバ室２０の端面２８ｂには、端面２８ｂと略同形状の端面２８ｃが接着している。この端面２８ｃは、霧化室３０の内面３０ａとは接着しておらず、端面２８ｃの周縁部を介して支持部材２４の一端と接着している。また、支持部材２４の他端は、霧化室３０の内面３０ａに接着している。このようにリザーバ室２０は、端面２８ｂ、端面２８ｃ、支持部材２４を介して霧化室３０に保持されている。支持部材２４は、９０度間隔に霧化室３０に設けられており、各支持部材２４の間には、円弧状の空間２５が設けられている。またリザーバ室２０の側面である端面２８ｄと霧化室３０の内面３０ａは接着しておらず、同様に空間２５が設けられている。そのため霧化室３０と後述する送風室４０は、この空間２５を介して連通している。なお本実施形態は、霧化室３０と後述する送風室４０が連通していればこのような形状に限定する必要は無い。なお、図２において支持部材２４は４本示されているが、この数は限定されない。また図１において、簡略化のために各支持部材２４は、省略している。

帯電微粒子生成部３の霧化方向後方には、帯電微粒子搬送機構４ａが設けられている。帯電微粒子搬送機構４ａは、ホルダー部材１６の下部内部に位置する。

この帯電微粒子搬送機構４ａには、霧化方向において霧化室３０の後方（端面２８ｃよりも後方）に位置する送風室４０と、送風室４０に設けられている小型の送風部であるファン４１と、ファン４１の霧化方向後方に位置する面４２に設けられている着脱交換可能なフィルター部材４３と、が設けられている。送風室４０には、薬液供給針２１が位置している。ファン４１は、制御部１９ｃにより、回転数と動作開始、動作停止を制御されている。ファン４１は、ホルダー部材１６外部からフィルター部材４３によってゴミ等を除去されたクリーンな空気を送風室４０に吸引する。なお吸引された空気は、送風室４０から空間２５を介して霧化室３０に流入される。このように帯電微粒子搬送機構４ａは、送風室４０から霧化室３０を介して部位６に向けて送風することで、霧化された薬液１１（薬液微粒子２７）を部位６に搬送する。

帯電微粒子生成部３の霧化方向前方には、帯電微粒子搬送管４が設けられている。
帯電微粒子搬送管４には、可撓性の霧化チューブ３２が設けられている。霧化チューブ３２は、霧化方向において接続端子３３ａを介して、帯電微粒子生成部３に設けられている霧化室３０と着脱可能に接続されている。霧化チューブ３２は、例えば体内の部位６に薬液１１を投与する場合には、体内に挿入される。なお図１に示すように帯電微粒子搬送管４は、螺合により霧化室３０に取付けられている。接続部３３からチューブ本体部３４まではテーパ形状をなし、接続部３３の内面とチューブ本体部３４の内面は、導電性膜又は導電性の金属部材等の導電性部材３５により覆われている。導電性部材３５は、チューブ本体部３４に形成された薬液霧化放出口部３７から所望する範囲を除いたチューブ本体部３４内部に形成されている。なお導電性部材３５は、先端部３６の内面には形成されていない。霧化チューブ３２が霧化室３０に取付けられた際に、導電性部材３５は、接続端子３３ａを介して導電性部材３１と接続する。そのため霧化チューブ３２が霧化室３０に取付けられた際に、上述したように導電性部材３１に導電性部材電源１９ｂにより薬液微粒子２７と同電位となる電圧が印加されると、導電性部材３５にも、導電性部材電源１９ｂにより薬液微粒子２７と同電位となる電圧が印加される。これにより霧化チューブ３２内面は、霧化室３０内面と同様に薬液微粒子２７と同電位となる。

チューブ本体部３４は、任意の長さを有する。上述した霧化室３０における薬液１１は、チューブ本体部３４を通って薬液霧化放出口部３７から部位６に放出される。薬液霧化放出口部３７は、薬液１１が放出される時には薬液１１を投与したい部位６に近接対向して配置される。

部位６には、電源１９ａのグランドが図示しないリストバンド等により生体に接続されている。

次に本実施形態における動作方法について説明する。
薬液カートリッジ１０に所望する量の薬液１１が充填される。薬液１１が充填された薬液カートリッジ１０は、栓１２によって略密閉状態となる。次に栓１２が底面部１８に当接するように、薬液カートリッジ１０は手動にて押圧されてホルダー部材１６によって保持される。その際、薬液供給針２１が、凹部１３を貫通し、薬液カートリッジ１０に刺しこまれる。

薬液１１は、毛細管現象によって薬液カートリッジ１０から薬液供給針２１を経由してリザーバ室２０に供給され、また霧化開口部２３にまで供給される。

上述したようにリザーバ室２０、静電霧化針２２には、電源１９ａにより、プラスの直流高電圧が印加される。よって薬液１１は帯電する。また霧化室３０内、霧化チューブ３２内の導電性部材３１，３５には、導電性部材電源１９ｂにより薬液微粒子２７と同電位となる電圧が印加される。また部位６には、電源１９ａのグランドが接続される。

薬液霧化放出口部３７が部位６に対向配置された際に、上述したように直流高電圧（例えば、約１ｋＶ〜約１０ｋＶ程度）が薬液１１に作用されると、薬液１１の表面エネルギーがキャンセルされる。これにより薬液面（界面）が電位勾配に応じて自由に変形し、直流高電圧が微小な領域に集中して印加される。よって図３に示すように霧化開口部２３において、薬液１１の表面の一部に鋭い尖端部２６が生じる。この尖端部２６が、霧化方向に伸縮（振動）することで、薬液１１は約数十μｍ以下の粒径の帯電した霧化状の薬液微粒子２７として吐出される。この薬液微粒子２７は、霧化室３０内に霧化方向（尖端部２６の伸縮方向）に吐出される。なお霧化開口部２３の直径は約１００μｍと微細であるため、薬液１１は、約数十μｍ以下の粒径を有する微細な薬液微粒子２７として吐出される。また薬液微粒子２７の吐出量は、薬液カートリッジ１０における薬液１１の消費量と一致する。

このとき、制御部１９ｃによってファン４１が作動している。ファン４１は、外部からフィルター部材４３を経由してホルダー部材１６内に取り込んだ空気を、送風室４０から空間２５を経由して霧化室３０に流入させる。この空気によって、帯電した薬液微粒子２７は霧化方向に流れ、霧化室３０からさらに霧化チューブ３２に流入される。

帯電した薬液微粒子２７は、導電性部材３１によって薬液微粒子２７と同電位に帯電している霧化室３０、および導電性部材３５によって同じく薬液微粒子２７と同電位に帯電している霧化チューブ３２に反発する。そのため薬液微粒子２７は、霧化開口部２３から素早く薬液霧化放出口部３７に送達される。また薬液微粒子２７は、霧化室３０、および霧化チューブ３２に反発するため、霧化室３０、及び霧化チューブ３２に滞留したり、霧化チューブ３２内面に付着したりすることはない。そのため薬液微粒子２７は、霧化チューブ３２によってガイドされて薬液霧化放出口部３７から外部に無駄なく放出される。

放出された薬液微粒子２７は、薬液霧化放出口部３７に最も近いグランドの部位６に速やかに無駄なく送達され、直接的に吸着する。なお微細な薬液微粒子２７は、部位６が例えば肺の深部に位置していても無駄なく直接的に吸着する。本実施形態は、帯電した薬液微粒子２７を生成し、霧化室３０、霧化チューブ３２を薬液微粒子２７と同電位に帯電させ、部位６をグランドとすることで目的とする部位以外に薬液１１が付着することを防止している。また本実施形態は、薬液１１が液体投与装置１内にて滞留したり霧化チューブ３２内面に付着したりすることを防止することで、薬液の無駄を防止している。

なお一般的に、液体を電極として液体に直流電圧が印加されると、液体における表面張力のエネルギーが消滅し、表面エネルギーがキャンセルされる。よって界面が電位勾配に応じて自由に変形し、高電界が微小領域に集中する。これにより液体自体が空気中に微小粒子として放出される。本実施形態はこのような効果を利用したものである。

一般に液体の噴霧状態は、液体の比抵抗（導電率）の関係で変化する。
例えば液体の比抵抗が非常に小さい場合、液体内部にはイオンが多くなる。そのため液体の微粒子の形状は、正電極、または負電極を選択した際の液体内部のイオンの多さと微粒子全体の電荷とのバランスに非常に影響する。
例えば液体の比抵抗が非常に大きい場合、液体の微粒子は、対向する電極側に向かって延びて曳糸状態になる。例えば本実施形態においては、図３に示す尖端部２６が霧化方向にさらに伸びた状態となる。
例えば液体の比抵抗がこの中間である場合、液体の微粒子は、自然な振動状態となり、液体は対向する電極側に分散して霧化される。例えば本実施形態においては、図３に示すように尖端部２６が霧化方向に伸縮（振動）することで、霧化状の薬液微粒子２７が吐出される。
本実施形態において、投与する薬液１１の種類によって比抵抗が変化する。そのため薬液１１に応じて、比抵抗の任意の中間値を設定すればよい。これにより薬液１１は、図１、図３に示すように霧化状の薬液微粒子２７となって吐出され、上述したように部位６に吸着する。

このように本実施形態は、薬液霧化放出口部３７から放出される帯電した微細かつ霧化状の薬液微粒子２７を、対極（グランド）である目的とする部位６に電気的に吸着させることができる。よって本実施形態は、目的とする部位６以外に薬液１１が付着することを防止することができ、薬液１１の無駄を防止することができる。また本実施形態は、部位６に対して、選択的に薬液微粒子２７を最適な形態で所望する量の薬液１１を投与できる。また、薬液微粒子２７は帯電しており、また霧化室３０、霧化チューブ３２も薬液微粒子２７と同帯電に帯電している。よって薬液微粒子２７は、霧化室３０、霧化チューブ３２の内面によって反発する。これにより本実施形態は、静電霧化によって吐出された薬液微粒子２７が液体投与装置１内（霧化室３０内、霧化チューブ３２内）に滞留することを防止している。薬液微粒子２７は、ファン４１によって生じる空気の流れによって霧化チューブ３２によってガイドされて薬液霧化放出口部３７から外部に無駄なく放出される。よって本実施形態では、薬液１１の消費量が薬液微粒子２７の放出量と一致する。

また薬液カートリッジ１０が例えば使い捨てタイプである場合、薬液カートリッジ１０には、部位６に投与される量のみの薬液１１が充填され、薬液カートリッジ１０が計量部５を兼ねることができる。薬液カートリッジ１０における薬液１１の消費量と部位６への薬液１１の投与量は一致するため、薬液カートリッジ１０が空になると、薬液１１が全て部位６に投与されたことになる。よって術者は、例えばメモリ９やセンサが設けられていなくても目視により薬液カートリッジ１０内の薬液が空になったことを把握することで、部位６に対する薬液１１の投与量を容易に把握することができる。

また本実施形態は、薬液霧化放出口部３７から放出される帯電した微細かつ霧化状の薬液微粒子２７を最も近い距離にあるグランドの部位６に電気的に吸着させることができる。よって本実施形態は、薬液微粒子２７を薬液霧化放出口部３７から放出された後、高速に空間を移動させて目的とする部位６に送達させることができる。

また本実施形態は、霧化室３０、接続部３３、チューブ本体部３４の内面を、薬液微粒子２７と同電位面にしているため、霧化状の薬液微粒子２７は、各構成部材面に反発し吸着しない。そのため本実施形態は、ファン４１によって生じる空気の流れによって薬液微粒子２７を無駄なく素早く薬液霧化放出口部３７まで送達することができ、また部位６に薬液１１を投与することができる。よって本実施形態は、薬液カートリッジ１０の薬液減少量と部位６への薬液投与量が一致し、投与量を正確に把握することができる。

また霧化された薬液１１は、帯電しており、一般的にグランドの部位６に対して、電気的に強固に吸着する。このため本実施形態は、薬液霧化放出口部３７から放出される薬液微粒子２７が、部位６に到達する前に舞い上がる（拡散する）事が少なく、局所的（選択的）に薬液１１を投与する事ができる。

また本実施形態は、霧化チューブ３２の太さに影響されること無く粒径の小さい薬液微粒子２７を放出することができる。本実施形態において、液体投与装置１が内視鏡に用いられた際に、例えば内視鏡に細い霧化チューブ３２を挿通させることで、内視鏡が太くなることを防止することができる。よって本実施形態は、例えば曲がりくねった管腔に容易に霧化チューブ３２を挿入することができる。また本実施形態は、例えば生体内の肺深等の深部に位置する部位６にも薬液１１を投与することができる。

本実施形態は、静電霧化針２２を複数設けているが、静電霧化針２２の数は限定されない。また、静電霧化針２２を増やすことで、薬液微粒子２７の放出量を増加させることができる。

本実施形態は、静電霧化針２２に印加されるプラス極の直流高電圧に、さらにＡＣ成分の電圧を重畳する事により、薬液１１の表面の一部の鋭い尖端部２６が脈動することになり、霧化を促進できる。

本実施形態は、ファン４１により外部からフィルター部材４３を介して空気を取り込む際に、クリーンな空気により薬液微粒子２７を送達する事ができ、部位６に対しても安全である。また本実施形態は、フィルター部材４３に例えば滅菌フィルター等を適用する事により、より高い清浄度を有するクリーンな空気により薬液微粒子２７を搬送する事ができる。

本実施形態は、霧化室３０に対して霧化チューブ３２を着脱可能である。そのため薬液１１を投与する部位６が例えば生体内である場合、生体内に挿入される霧化チューブ３２のみを廃棄し、静電霧化を行う霧化室３０は、洗浄後再利用することができる。もちろん本実施形態は、霧化チューブ３２を洗浄して再利用しても良い。

また本実施形態は、霧化チューブ３２の長さは任意に設定できるため、接続部３３とホルダー部材１６は部位６の外部（生体外）に配置する事ができる。

導電性部材３５は、先端部３６には形成されていないために、導電性部材３５は部位６とは直接接触せず、生体に対して安全である。

本実施形態は、薬液カートリッジ１０に異なる薬液１１を充填し、底面部１８に複数の薬液供給針２１を設けて切り換え式にする事により、様々な薬液１１を部位６に投与する事ができる。

本実施形態は、静電霧化針２２にはリザーバ室２０から薬液１１を毛細管現象により霧化開口部２３まで供給するため、薬液カートリッジ１０内や薬液供給針２１内やリザーバ室２０内の全ての薬液１１を完全に霧化することができる。

なお本実施形態は、薬液１１を用いて説明したがこれに限定する必要はなく、他の液体であっても良い。

次に図４を参照して本発明に係る第２の実施形態について説明する。
図４は、本実施形態における液体投与装置の概略図である。前述した第１の実施形態と同様の部分には同じ符合を付し、その詳細な説明については省略する。本実施形態における液体投与装置１は、例えば生体の眼といった部位６に対して薬剤を投与する。そのため本実施形態における液体投与装置１には、帯電微粒子搬送管４において霧化チューブ３２の代わりにフード部材５０が設けられ、また帯電微粒子搬送機構４ａである送風室４０、ファン４１、フィルター部材４３は設けられていない。フード部材５０以外の構成は、前述した第１の実施形態と略同様であるために詳細な説明については省略する。なお本実施形態における部位６には、前述した第１の実施形態と同様にグランドが接続されている。

霧化室３０に対して着脱可能なフード部材５０は、霧化方向において、螺合により霧化室３０に取付けられている。フード部材５０には、フード部材５０が螺合により霧化室３０に取付けられる際に、霧化室３０に接続する接続部５１と、ガイド部５４が設けられている。

なおフード部材５０と霧化室３０とを取付けた際に、霧化室３０とフード部材５０との内部空間を接続する接続開口部５２と、霧化開口部２３は近接している。これにより霧化開口部２３から吐出された薬液微粒子２７は、接続開口部５２に素早く移動する。また接続開口部５２と霧化方向前方において対向する箇所には、部位６が載置される部位載置部５５が設けられている。

ガイド部５４は、部位６を覆うように形成され、接続開口部５２から吐出された薬液微粒子２７を部位６に導くようにガイドする。また薬液微粒子２７が部位６に流れる際に、ガイド部５４は、例えば外部から流れる空気によって生じる飛行流れによって薬液微粒子２７が部位６以外に吸着し、また拡散してしまうことを防止する。ガイド部５４は、部位６と接続開口部５２を近接させる長さを有している。これにより霧化開口部２３から部位６までの距離は短いため薬液微粒子２７は、部位６に素早く、短時間に無駄なく吸着する。

なお、ガイド部５４の内面には、導電性膜又は導電性の金属部材等の導電性部材５３が設けられている。導電性部材５３は、部位載置部５５から所定の範囲を除いたガイド部５４内部に形成されており、先端の縁周辺には形成されていない。フード部材５０が霧化室３０に取付けられた際に、導電性部材５３は、導電性部材３１と接続する。このとき導電性部材電源１９ｂにより導電性部材３１に薬液微粒子２７と同電位となる直流高電圧が印加されると、導電性部材５３にも導電性部材電源１９ｂにより薬液微粒子２７と同電位となる直流高電圧が印加される。つまり直流高電圧が導電性部材３１から導電性部材５３に導通する。これによりフード部材５０内面は、霧化室３０内面と同様に薬液微粒子２７と同電位となる。

次に本実施形態における動作方法について説明する。
薬液カートリッジ１０がホルダー部材１６に保持され、静電霧化針２２に供給された薬液１１が、帯電した霧化状の薬液微粒子２７として霧化開口部２３から吐出されるまでの動作は第１の実施形態と同様であるために省略する。

薬液微粒子２７は、導電性部材３１によって薬液微粒子２７と同電位に帯電している霧化室３０および、導電性部材５３によって薬液微粒子２７と同電位に帯電しているガイド部５４に反発する。よって薬液微粒子２７は、霧化室３０、およびフード部材５０の内面に滞留することはないため、無駄なく部位６に送達される。本実施形態には第１の実施形態に記載の帯電微粒子搬送機構４ａは設けられていないが、薬液微粒子２７を吐出する（静電霧化が発生する）霧化開口部２３から部位６までの距離が近接しているために、薬液微粒子２７は、帯電微粒子搬送機構４ａがなくても霧化開口部２３からガイド部５４によってガイドされて部位６に無駄なく確実に吸着する。

このように本実施形態は、前述した第１の実施形態と同様に薬液微粒子２７を帯電させ、部位６をグランドとしており、ガイド部５４を設け、霧化開口部２３と部位６が近接しているため、静電霧化によって吐出された薬液微粒子２７が部位６以外に付着することを防止することができる。また本実施形態は、霧化室３０内、フード部材５０を薬液微粒子２７と同極に印加しているために、薬液微粒子２７は霧化室３０内、フード部材５０に対して反発する。よって本実施形態は、静電霧化によって吐出された薬液微粒子２７が液体投与装置１内（霧化室３０内、フード部材５０内）に滞留することを防止している。これにより本実施形態は、帯電した薬液微粒子２７を目的とする部位６に無駄なく放出することができる。

詳細には本実施形態は、霧化開口部２３から部位６までの間隔が短いため薬液微粒子２７を部位６に素早く（短時間に）無駄なく吸着させることができる。また本実施形態は、フード部材５０によって薬液微粒子２７が部位６以外に吸着し、拡散してしまうことを防止することができる。これにより本実施形態は、薬液１１を部位６に無駄なく投与することができる。また、本実施形態は、第１の実施形態のように帯電微粒子搬送機構４ａを設けなくとも帯電した薬液微粒子２７を目的の部位６へ付着させることができる。さらに、帯電微粒子搬送機構４ａを設けていないために、装置を安価にすることができる。

また本実施形態は、部位６として眼を例にしたがこれに限定されることはなく、部位６が例えば体外皮膚表面である場合、霧化開口部２３（薬液霧化放出口部５２）を部位６により近接させることができるために、上述した同様の効果を得ることができる。また薬液１１が経口から投与される場合でも、上述した同様の効果を得ることができる。

また本実施形態は、霧化室３０に対してフード部材５０を着脱可能である。そのため本実施形態は使用したフード部材５０のみを廃棄し、静電霧化を行う霧化室３０は、洗浄後再利用することができる。もちろん本実施形態は、フード部材５０を洗浄して再利用しても良い。

次に図５Ａを参照して本発明に係る第３の実施形態について説明する。
図５Ａは、本実施形態における液体投与装置の概略図である。前述した第１の実施形態と同様の部分には同じ符合を付し、その詳細な説明については省略する。

本実施形態における液体投与装置１は、例えば生体の肺といった体内に位置する患部である部位６に対して薬剤を投与する。そのため霧化チューブ３２は、肺内に挿入される。

本実施形態における霧化チューブ３２は、可撓性を有しており、例えば、肺用の内視鏡６０の鉗子チャンネル６１に挿通して用いられる。霧化チューブ３２の外径は、約２ｍｍ以下であり、内径は、約１ｍｍ以上のテフロン（登録商標）製である。なお本実施形態における導電性部材３５は、可撓性を有する。導電性部材３５は、前述した第１の実施形態と同様に薬液霧化放出口部３７から所定の範囲を除いてチューブ本体部３４内部に形成されており、先端部３６周辺には形成されていない。なお霧化チューブ３２は、ステンレス製の微細管の外表面を樹脂にてコートし、電気的絶縁を施して使用しても良い。

本実施形態では、霧化チューブ３２が肺内に挿入された際に、肺内に位置する薬液霧化放出口部３７近傍に、ＭＥＭＳ技術等による小型の圧力センサ６２が設けられている。この圧力センサ６２は、生体が呼吸した際の肺内の圧力変動を検出するものであって、制御部１９ｃによって制御される。制御部１９ｃは、圧力センサ６２の検出結果に基づいて生体が呼吸したか否かを判別する。

またホルダー部材１６の取り付け開口部１７には、検出部である液面水位センサ６３が設けられている。液面水位センサ６３は、薬液１１の正確な投与量を管理するために薬液１１の水位（液面高さ）を検出する。液面水位センサ６３は、制御部１９ｃにより制御される。これにより薬液１１の部位６に対する投与量が管理される。

次に本実施形態における動作方法について説明する。
薬液カートリッジ１０がホルダー部材１６に保持され、毛細管現象によって静電霧化針２２に供給された薬液１１が、薬液微粒子２７として霧化開口部２３から薬液霧化放出口部３７を介して部位６に放出されるまでの動作は第１の実施形態と同様であるために省略する。

本実施形態のように部位６が例えば生体の肺である場合、霧化チューブ３２は、生体内に挿入される。本実施形態のように生体の肺といった部位６に薬液１１が投与される場合、薬液１１の部位６への投与は、生体の呼吸運動に呼応する。本実施形態では、生体が、息を吸い込んだ際に、圧力センサ６２によって肺内の圧力変動が検出される。これにより制御部１９ｃは、生体が、息を吸い込んだことを判別する。この検出結果に応じて、静電霧化針２２に直流高電圧が印加され、またファン４１が動作される。これにより生体が息を吸い込んだ際に、薬液微粒子２７が可撓性の霧化チューブ３２の薬液霧化放出口部３７から部位６に向けて放出され、吸着する。なお薬液微粒子２７は、生体の呼吸運動に呼応する間欠動作によって放出される。また薬液微粒子２７の放出量（薬液１１の部位６への投与量）は、液面水位センサ６３によって管理されている。

このように本実施形態は、前述した第１の実施形態と同様に薬液微粒子２７を帯電させ、部位６をグランドとしているため、部位６が例えば体内に位置していても目的とする部位６以外に静電霧化によって吐出された薬液微粒子２７が付着することを防止することができる。また本実施形態は、霧化室３０内、霧化チューブ３２内を薬液微粒子２７と同電位にしているために、薬液微粒子２７が、霧化室３０内、霧化チューブ３２内に対して反発する。よって本実施形態は、静電霧化によって吐出された薬液微粒子２７が液体投与装置１内（霧化室３０内、霧化チューブ３２内）に滞留することを防止している。薬液微粒子２７は、ファン４１によって生じる空気の流れによって霧化チューブ３２によってガイドされて薬液霧化放出口部３７から外部に無駄なく放出される。よって薬液微粒子２７は、目的とする部位６以外には付着せず、薬液１１の消費量が薬液微粒子２７の放出量と一致する。これにより本実施形態は、部位６が体内に位置していても薬液１１の無駄を防止することができる。

さらに本実施形態は、生体が息を吸い込んだことを圧力センサ６２によって検出し、息を吸い込んだ場合にのみ、薬液微粒子２７を部位６に向けて放出させ、吸着させる。そのため、呼吸の吐き出しによる無駄な薬液１１の消費を防止することができる。また本実施形態は、液面水位センサ６３によって薬液１１の投与量をより正確に管理することができるため、適切な量を投与することができる。

なお本実施形態は、図示しない人工呼吸器等を併設運用して薬液１１を部位６に投与する場合には、人工呼吸器から出力されるタイミングを電気的に取得し、そのタイミングに合わせて、薬液微粒子２７を放出してもよい。

また本実施形態のように薬液１１が肺といった部位６に投与される場合、間欠動作が必要である。一般的に間欠動作が必要な場合には、薬液投与量の管理は比較的難しい。しかしながら本実施形態は、薬液カートリッジ１０の薬液液面を液面水位センサ６３等により検出して投与量を管理する。そのため、薬液１１が予め指定した水位（又は投与量）に達した際に、自動的に薬液微粒子２７の放出（薬液１１の投与）を停止することも可能となり、薬液投与量の管理は比較的容易である。

さらに本実施形態は、霧化チューブ３２を内視鏡６０の鉗子チャンネル６１に挿通でき、内視鏡６０と同様に霧化チューブ３２が可撓性を有する事から、投与部位のイメージング観察を行いながら、薬液投与が可能となる。つまり本実施形態は、目的部位に到達した様子を確認することができ、確認後に確実に薬液１１を投与することができる。

内視鏡６０の鉗子チャンネル６１には、霧化チューブ３２のチューブ部が挿通され、液体投与装置１のその他の部分は内視鏡６０の鉗子チャンネル６１外に設置される。なお霧化チューブ３２は、内視鏡の操作ハンドル部に併設しても良いし、全く外部に固定されていても良い。

なお本実施形態は、液体投与装置１を内視鏡６０の一部に組み込むことも可能である。例えば、図５Ｂに示すように鉗子チャンネル６１が霧化された薬液１１を搬送する帯電微粒子搬送管４における霧化チューブ３２を兼ねることも可能である。また液体投与装置１が、例えば図５Ｂに示すように配置されていても毛細管現象によってリザーバ室２０に薬液１１を供給することができる。

次に図６、図７、図８を参照して本発明に係る第４の実施形態について説明する。
図６は、本実施形態における液体投与装置の概略図である。図７は、圧電素子の斜視図である。図８は、本実施形態において薬液が霧化される際の静電霧化針周辺の概略図である。前述した第１の実施形態と同様の部分には同じ符合を付し、その詳細な説明については省略する。本実施形態における液体投与装置１は、第１の実施形態における静電霧化に超音波振動を組合せることにより、第１の実施形態に比べてより微細な薬液微粒子２７を放出する。また本実施形態における薬液保持部２、帯電微粒子搬送管４、及び帯電微粒子搬送機構４ａは、前述した液体投与装置１と略同様の構成であるために詳細な説明については省略する。

本実施形態では、前述した第１の実施形態の帯電微粒子生成部３における端面２８ｂと端面２８ｃの間に、ドーナツ形状の図示しない薄板の電気絶縁板、および超音波発生部である図７に示すようなドーナツ形状の圧電素子６４がさらに設けられている。電気絶縁板が端面２８ｂに接着し、圧電素子６４が端面２８ｃに接着する。霧化室３０は、支持部材２４、端面２８ｃ、圧電素子６４、電気絶縁板、端面２８ｂを介してリザーバ室２０を保持する。なお圧電素子６４の中央の開口部６５には、薬液供給針２１が間隔を有して挿通される。

なお圧電素子６４とリザーバ室２０は、図示しない電気絶縁板により電気的に絶縁されている。よって静電霧化を行うために電源１９ａによってリザーバ室２０に印加される直流高電圧と、超音波振動を行うために圧電素子駆動電源１９ｄによって圧電素子６４に印加される交流電圧は、完全に分離されている。

図７に示される圧電素子６４は厚み方向（霧化方向）に分極されており、両端面には銀、又はニッケル電極が形成されている。また、圧電素子６４は、圧電素子駆動電源１９ｄと接続しており、圧電素子駆動電源１９ｄにより交流電圧が印加される。これにより圧電素子６４は、霧化方向に超音波振動する。圧電素子６４の材質には、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等が使用できる。圧電素子６４は、リザーバ室２０やホルダー部材１６と接合した後、空気に露出している圧電素子６４の表面には、パリレンコートやシリコンコート等の防湿膜が形成される。

また圧電素子６４の側面７２と霧化室３０の内面３０ａとの間には、前述した第１の実施形態と同様に空間２５が設けられている。この空間２５は、第１の実施形態と同様にリザーバ室２０の端面２８ｄと霧化室３０の内面３０ａとの間にも設けられている。第１の実施形態と同様に霧化室３０と送風室４０は、これら空間２５を介して連通している。

次に本実施形態における動作方法について説明する。
薬液カートリッジ１０がホルダー部材１６に保持され、薬液１１が毛細管現象により静電霧化針２２に供給されるまでの動作は第１の実施形態と同様であるために省略する。

上述した第１の実施形態と同様に静電霧化針２２、リザーバ室２０には、直流高電圧（例えば、約１ｋＶ〜約１０ｋＶ程度）が電源１９ａによって印加される。これにより薬液１１は帯電する。また図８に示すように、霧化開口部２３において薬液１１の表面の一部に鋭い尖端部２６が生じる。尖端部２６は、さらに霧化方向に伸びる。

この後、圧電素子６４には、圧電素子駆動電源１９ｄにより交流電圧が印加される。圧電素子６４は、リザーバ室２０を超音波振動し、また、リザーバ室２０を介して静電霧化針２２を超音波振動する。この超音波振動は、リザーバ室２０と静電霧化針２２内の薬液１１、尖端部２６に伝播する。これにより薬液１１は、霧化室３０内の空気中に約数μｍの粒径を有する帯電した霧化状の薬液微粒子２７として霧化開口部２３から霧化方向に吐出される。

なおこの後、霧化開口部２３から吐出された薬液微粒子２７が部位６に吸着するまでの動作は前述した第１の実施形態と同様であるために省略する。

このように本実施形態は、前述した第１の実施形態と同様に薬液微粒子２７を帯電させ、部位６をグランドとしているため、目的とする部位６以外に静電霧化及び超音波振動によって吐出された薬液微粒子２７が付着することを防止することができる。また本実施形態は、霧化室３０内、霧化チューブ３２を薬液微粒子２７と同電位にしているために、薬液微粒子２７は、霧化室３０内、および霧化チューブ３２に対して反発する。よって本実施形態は、静電霧化及び超音波振動によって吐出された薬液微粒子２７が液体投与装置１内（霧化室３０内、霧化チューブ３２内）に滞留することを防止している。静電霧化及び超音波振動によって吐出された薬液微粒子２７は、ファン４１によって生じる空気の流れによって霧化チューブ３２によってガイドされて薬液霧化放出口部３７から外部に無駄なく放出される。よって薬液微粒子２７は、目的とする部位６以外には付着しないため、薬液１１の消費量が薬液微粒子２７の放出量と一致する。これにより、静電霧化及び超音波振動によって薬液微粒子２７を吐出しても薬液１１の無駄を防止することができる。

また第１の実施形態における薬液微粒子２７の粒径は、約数十μｍ以下であったが、本実施形態では、静電霧化に超音波振動を組み合わせて、薬液１１に超音波振動を付与する事により数μｍとより微細な粒径を有する薬液微粒子２７を吐出させることができる。これにより本実施形態は、より微細な薬液微粒子２７を例えば生体深部に位置する部位６に投与させることができる。例えば肺といった生体内に位置する部位６に薬液１１が投与される場合、一般に、薬液微粒子２７が末端の肺胞に到達するためには、薬液微粒子２７の粒径は、約１μｍ〜約５μｍである必要がある。本実施形態では、数μｍの粒径を有する薬液微粒子２７を吐出させることができるので、末端の肺胞といった部位６にも薬液１１を投与することができる。

なお本実施形態は、圧電素子６４に印加される交流電圧をより高い周波数とすることにより、さらに微細な粒径を有する薬液微粒子２７を吐出することができる。また圧電素子６４に印加する交流電圧の周波数を、リザーバ室２０と静電霧化針２２を含めた構造を共振する際の周波数と一致させることで、より効率良く（入力電力に対して大きな振動変位を得られる）超音波振動を発生でき、薬液１１の微粒子化を促進することができる。

次に図９、図１０、図１１を参照して本発明に係る第５の実施形態について説明する。
図９は、本実施形態における液体投与装置の概略図である。図１０は、微細開口部形成板の概略図である。図１１は、本実施形態において薬液が霧化される際の微細開口部形成板の周辺の概略図である。前述した第１、第４の実施形態と同様の部分には同じ符合を付し、その詳細な説明については省略する。また本実施形態における薬液保持部２、帯電微粒子搬送管４、及び帯電微粒子搬送機構４ａは、前述した第４の実施形態と略同様の構成であるために詳細な説明については省略する。

図９に示されるように、本実施形態における液体投与装置１は、前述した第４の実施形態における液体投与装置の帯電微粒子生成部３において、端面２８ａと、端面２８ａに設けている静電霧化針２２の代わりにステンレス製の薄板である微細開口部形成板６８を接合している。この微細開口部形成板６８の厚さは、約１００μｍである。微細開口部形成板６８の板厚方向には、例えばレーザ加工や微細放電加工によって複数の開口部６９が設けられている。図１１に示されるように、開口部６９は、リザーバ室２０側から霧化室３０側に向けてテーパ形状である。そのため開口部６９の縁７１は、鋭角である。開口部６９は、例えば円形状であり霧化室３０に露出する開口部６９の直径は、数μｍと微細である。この開口部６９から第４の実施形態と同様に約数μｍの直径を有する薬液微粒子２７が超音波振動によって吐出される。霧化室３０に露出する微細開口部形成板６８の霧化室３０側の面７０には、撥水性の膜が形成されている。微細開口部形成板６８は、リザーバ室２０の薬液１１に直接接するように例えばレーザ溶接によりリザーバ室２０に接合されることが好適である。これにより超音波振動による疲労破壊が防止される。なおリザーバ室２０に、電源１９ａによりプラスの直流高電圧が印加された際に、微細開口部形成板６８には、静電霧化針２２と同様に、プラスの直流高電圧が印加される。

次に本実施形態における動作方法について説明する。
薬液カートリッジ１０がホルダー部材１６に保持され、薬液１１が毛細管現象によりリザーバ室２０に供給されるまでの動作は第１の実施形態と同様であるために省略する。

リザーバ室２０及びリザーバ室２０に電気的に導通している微細開口部形成板６８には、直流高電圧（例えば、約１ｋＶ〜約１０ｋＶ程度）が電源１９ａによって印加される。よって薬液１１は、帯電する。

この後、圧電素子６４には、圧電素子駆動電源１９ｄにより交流電圧が印加され、圧電素子６４がリザーバ室２０を超音波振動する。この超音波振動は、リザーバ室２０内の薬液１１に伝播する。また圧電素子６４は、リザーバ室２０を介して微細開口部形成板６８を超音波振動する。また圧電素子６４は、微細開口部形成板６８を介して開口部６９の薬液１１に形成される空気と薬液界面（メニスカス）を超音波振動する。メニスカスが超音波振動されると、図１１に示すようにキャピラリー波が縁７１周辺からメニスカス表面に伝播し、薬液１１を霧化することができる。これにより約数μｍの粒径を有する微細な薬液微粒子２７が開口部６９（縁７１）から吐出される。なお開口部６９の縁７１周辺ではキャピラリー波が大きいため、薬液微粒子２７は、縁７１周辺からリング状に吐出される。また吐出される薬液微粒子２７の形状は、開口部６９の形状によって変化する。微細開口部形成板６８には、リザーバ室２０を介して電源１９ａによってプラスの直流高電圧が印加されている。よって吐出される薬液微粒子２７は帯電している。

この後、薬液微粒子２７が部位６に吸着するまでの動作は前述した第１の実施形態と同様であるために省略する。

なお微細開口部形成板６８には、撥水性膜が形成されているため、薬液１１は確実に開口部６９内にメニスカスを形成する。よって薬液１１が開口部６９から漏れて面７０に付着する事は防止される。

このように本実施形態は、前述した第１の実施形態と同様に薬液微粒子２７を帯電させ部位６をグランドとしているため、目的とする部位６以外に超音波振動によって吐出された薬液微粒子２７が付着することを防止することができる。また本実施形態は、霧化室３０内、および霧化チューブ３２を薬液微粒子２７と同電位に印加しているため、薬液微粒子２７が、霧化室３０内、霧化チューブ３２に対して反発する。よって本実施形態は、超音波振動によって吐出された薬液微粒子２７が液体投与装置１内（霧化室３０内、霧化チューブ３２内）に滞留することを防止している。超音波振動によって吐出された薬液微粒子２７は、ファン４１によって生じる空気の流れによって霧化チューブ３２によってガイドされて薬液霧化放出口部３７から外部に無駄なく放出される。よって薬液微粒子２７は、目的とする部位６以外には付着しない。よって本実施形態では、薬液１１の消費量が薬液微粒子２７の放出量と一致する。これにより本実施形態は、超音波振動によって薬液微粒子２７を吐出しても薬液１１の無駄を防止することができる。

また本実施形態は、超音波振動によって前述した第１の実施形態における薬液微粒子２７に比べて微細な粒径を有する薬液微粒子２７を部位６に放出させることができる。これにより本実施形態は、第４の実施形態と同様により微細な薬液微粒子２７を例えば深部に位置する部位６に吸着させることができる。このように本実施形態は、超音波振動によって部位６に約数μｍの粒径を有する薬液微粒子２７を放出する場合でも、薬液１１の無駄を防止することができる。

また本実施形態は、キャピラリー波により、前述した第１の実施形態（静電霧化）に比べて粒径が小さい薬液微粒子２７を、容易に発生させる事ができる。リザーバ室２０に電気的に導通している微細開口部形成板６８には、電源１９ａから直流高電圧が印加される。よって本実施形態は、薬液微粒子２７を帯電させる事ができ、生体にのみ、局所的に薬液を投与する事ができる。

なお本実施形態は、開口部６９の数を増減させることにより、霧化量を調整する事ができる。

本実施形態は、圧電素子６４に印加する交流電圧をより高い周波数とすることでより微細な薬液微粒子２７を吐出することができる。また圧電素子６４に印加する交流電圧の周波数を、リザーバ室２０と微細開口部形成板６８を含めた構造を共振する際の周波数と一致させることで、より効率良く（入力電力に対して大きな振動変位を得られる）超音波振動を発生でき、薬液１１の微粒子化を促進することができる。

次に図１２、図１３を参照して本発明に係る第６の実施形態について説明する。
図１２は、本実施形態における微細開口部形成板の概略図である。図１３は、本実施形態において薬液が霧化される際の微細開口部形成板の先端部付近の概略図である。前述した第５の実施形態と同様の部分には同じ符合を付し、その詳細な説明については省略する。本実施形態における液体投与装置１は、第５の実施形態と同様に超音波振動によって、第１の実施形態に比べてより微細な薬液微粒子２７を第５の実施形態に比べて安定的に且つ多量に放出する。また本実施形態における薬液保持部２、帯電微粒子搬送管４、及び帯電微粒子搬送機構４ａは、前述した第５の実施形態と略同様の構成であるために詳細な説明については省略する。

本実施形態における液体投与装置１は、前述した第５の実施形態における液体投与装置の帯電微粒子生成部３において、微細開口部形成板６８の代わりにステンレス製の薄板である異形開口部形成板７４を接合している。異形開口部形成板７４の霧化室３０に露出する面には、撥水性の膜が形成される。図１２、図１３に示されるように異形開口部形成板７４には、中心部に対して鋭角である複数の先鋭部７５を有する異形開口部７６が形成されている。先鋭部７５は、異形開口部７６において、気液界面の周縁から内側に向かって延びている。先鋭部７５には、圧電素子６４によって超音波振動される薬液１１が接触する。その際、先鋭部７５、異形開口部７６は、薬液１１の気液界面の形状を規定する。異形開口部７６は、例えばレーザ加工やエッチング加工によって異形開口部形成板７４の中心部に形成されている。この異形開口部７６から、第５の実施形態と同様に約数μｍの粒径を有する薬液微粒子２７が超音波振動によって吐出される。この異形開口部７６の中心部を異形開口中心部７７とする。

次に本実施形態における動作方法について説明する。
本実施形態では、薬液微粒子２７が異形開口部形成板７４から吐出される際の動作のみが前述した第５の実施形態と異なるために、この箇所のみ説明する。

第５の実施形態と同様に圧電素子６４が、リザーバ室２０を超音波振動させる。この超音波振動は、リザーバ室２０内の薬液１１に伝播する。また圧電素子６４は、リザーバ室２０を介して異形開口部形成板７４を超音波振動させる。また圧電素子６４は、異形開口部形成板７４を介して異形開口部７６の薬液１１に形成される空気と薬液界面（メニスカス）を超音波振動させる。メニスカスが超音波振動されると、キャピラリー波がメニスカス表面に伝播する。薬液１１は、図１３に示されるように先鋭部７５によって薬液微粒子２７として霧化される。先鋭部７５は、前述した第５の実施形態に比べて薬液１１に伝播する超音波振動の波長よりも十分に小さな鋭角を有することができる。これにより約数μｍの粒径を有する薬液微粒子２７が異形開口部７６から安定的に吐出される。

なおキャピラリー波を効率よく伝播する部位は、先鋭部７５に集中する。そのため先鋭部７５は、約数μｍの粒径を有する薬液微粒子２７を勢い良く吐出する。なお先鋭部７５は、例えば前述した第５の実施形態における薬液１１に伝播する超音波振動の波長よりも十分に小さな鋭角を有することにより、第５の実施形態に比べて薬液１１の霧化をより安定化させる。よって約数μｍの粒径を有する薬液微粒子２７は、超音波振動によって異形開口部形成板７４の中心部に形成される異形開口部７６から安定的に吐出される。なお第５の実施形態と同様に吐出される薬液微粒子２７は、帯電している。

この後、薬液微粒子２７が部位６に吸着するまでの動作は前述した第１の実施形態と同様であるために省略する。

このように本実施形態は、前述した第５の実施形態と同様に薬液微粒子２７を帯電させ、部位６をグランドとしているため、目的とする部位６以外に超音波振動によって吐出された薬液微粒子２７が付着することを防止することができる。また本実施形態は、霧化室３０内、霧化チューブ３２を薬液微粒子２７と同極に印加しているため、薬液微粒子２７は、霧化室３０内、および霧化チューブ３２に対して反発する。よって本実施形態は、超音波振動のみによって吐出された薬液微粒子２７が液体投与装置１内（霧化室３０内、霧化チューブ３２内）に滞留することを防止している。薬液微粒子２７は、ファン４１によって生じる空気の流れによって霧化チューブ３２によってガイドされて薬液霧化放出口部３７から外部に無駄なく放出される。よって薬液微粒子２７は、目的とする部位６以外には付着しない。よって本実施形態では、薬液１１の消費量が薬液微粒子２７の放出量と一致する。これにより本実施形態は、超音波振動によって薬液微粒子２７を吐出しても薬液１１の無駄を防止することができる。

また本実施形態は、先鋭部７５によって薬液１１の霧化を安定化させることができ、約数μｍの粒径を有する微細な薬液微粒子２７を前述した第５の実施形態に比べて安定的に放出することができる。

また第５の実施形態では、開口部６９の目詰まりを防止するために開口部６９を大きく形成すると霧化量が減少してしまうことが考えられるが、本実施形態では、異形開口中心部７７を開口部６９よりも大きく形成したとしても、十分な霧化量を確保することができる。

なお本実施形態の変形例として、先鋭部７５の数を増減させることにより、薬液微粒子２７の吐出量を調整する事ができる。

図１４は、本実施形態における微細開口部形成板の変形例を示す概略図である。例えば図１４に示すように異形開口部形成板７４には、複数の小さい異形開口部７６が形成されている。このように本変形例の異形開口部７６の大きさが、図１２に示す異形開口部７６の大きさに比べて小さくなっても、本変形例は、複数の先鋭部７５を有することで、安定した約数μｍの粒径を有する薬液微粒子２７を超音波振動によって吐出させることができる。また本変形例は、複数の異形開口部７６を異形開口部形成板７４の全面に設ける事により、例えば第６の実施形態に比べて広い面積から大量の薬液微粒子２７を吐出できる。これにより薬液微粒子２７の吐出量は、例えば第６の実施形態に比べて増加する。本変形例は、薬液１１を短時間に部位６に投与したい場合や、局所に集中して多量に投与したい場合などに有効である。

次に図１５を参照して本発明に係る第７の実施形態について説明する。
図１５は、本実施形態における液体投与装置の概略図である。前述した第５の実施形態と同様の部分には同じ符合を付し、その詳細な説明については省略する。本実施形態における液体投与装置１は、前述した第５の実施形態と同様に超音波振動によって、第１の実施形態に比べてより微細な薬液微粒子２７を第６の実施形態に比べてより増加させて放出する。また本実施形態における液体投与装置１の薬液保持部２、帯電微粒子搬送管４、及び帯電微粒子搬送機構４ａは、前述した第５の実施形態における液体投与装置１と略同様の構成であるために詳細な説明については省略する。

本実施形態における液体投与装置１には、前述した第５の実施形態における液体投与装置１の帯電微粒子生成部３において、圧電素子６４の代わりに超音波を発生させるランジュバン型超音波振動子７８が設けられている。このランジュバン型超音波振動子７８は、図示しない電気絶縁部材を介して端面２８ｂに接合され、またファン４１の送風方向前方に位置している。
そのため薬液保持部２における薬液供給針２１は、リザーバ室２０の端面２８ｄに設けられており、リザーバ室２０は、薬液供給針２１を介してリザーバ室２０を霧化方向中心軸に沿って霧化室３０に保持されている。

ランジュバン型超音波振動子７８には、共振器８０ａと、共振器８０ｂと、圧電素子８１とが設けられている。共振器８０ａの一面は、一端がリザーバ室２０の内部に露出し、薬液１１に直接接触している。この共振器８０ａには、振動変位を拡大するステップ段差部８２が設けられている。ステップ段差部８２の端面８３には、後述する圧電素子８１が霧化方向に超音波振動を行った際に、リザーバ室２０内の薬液１１に超音波を照射する超音波放出面８４が設けられている。共振器８０ａは、共振器８０ａの他面（リザーバ室２０の内部に露出しない面）において後述する圧電素子８１の一面と固定している。この圧電素子８１は、圧電素子８１の他面（共振器８０ａと接しない面）において共振器８０ｂと固定している。共振器８０ｂは、ファン４１の前方に位置する。共振器８０ｂは、後述する圧電素子８１と同様にドーナツ形状であり、材質には超音波振動による疲労破壊に強いステンレス、又はチタン合金が好適である。共振器８０ａ，８０ｂは、それぞれ共振器駆動電源１９ｅと接続している。共振器８０ａ，８０ｂには、共振器駆動電源１９ｅにより交流電圧が印加される。交流電圧が印加された共振器８０ａ，８０ｂは、後述するように圧電素子８１が霧化方向に超音波振動した際に、ステップ段差部８２によって圧電素子８１の振動変位を拡大する。この拡大率は、例えばステップ段差部８２の段差比率やステップ段差部８２の軸方向長さといったステップ段差部８２の形状によって決定される。圧電素子８１は、上述したように両端面において、共振器８０ａ，８０ｂによって挟みこまれている。共振器８０ａ，８０ｂ、圧電素子８１は、例えば接着剤により固定され、内部を貫通するボルトにより螺合されている。圧電素子８１は、前述した第４の実施形態における圧電素子６４と同様である。圧電素子８１は、霧化方向に分極されているドーナツ形状であり、圧電素子６４と同形状である。圧電素子８１の両端面には、銀、又はニッケル電極が形成されている。圧電素子駆動電源１９ｄにより交流電圧が圧電素子８１に印加されると、圧電素子８１は、霧化方向に超音波振動を行う。この超音波は、上述したように超音波放出面８４からリザーバ室２０内の薬液１１に伝播される。圧電素子８１の材質には、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等が使用できる。なお、圧電素子８１は２枚構成で使用される場合が有り、このときは圧電素子８１の分極方向を対向して配置される。そして、圧電素子８１の向き合う電極にプラス、両端面の位置する共振器８０ａ，８０ｂに接触する電極をマイナスとして使用する場合が多い。

なおランジュバン型超音波振動子７８が、図示しない電気絶縁部材を介して端面２８ｂに接合された後、空気に露出している圧電素子８１表面には、パリレンコートやシリコンコート等の防湿膜が形成される。

次に本実施形態における動作方法について説明する。
本実施形態では、薬液微粒子２７が開口部６９から吐出される際の動作のみが前述した第５の実施形態と異なるために、この箇所のみ説明する。

本実施形態における超音波振動の拡大率は、上述したようにステップ段差部８２のステップ段差比率やステップ段差部８２の軸方向長さ等の形状寸法により設定される。よってランジュバン型超音波振動子７８は、リザーバ室２０内の薬液１１に対して圧電素子８１によって前述した第５の実施形態より大きな振動変位を有する超音波振動を行う。これにより開口部６９のメニスカスに前述した第５の実施形態より強力なキャピラリー波が発生するため、前述した第５の実施形態より薬液微粒子２７の吐出量が増加する。

このように本実施形態は、前述した第５の実施形態と同様に薬液微粒子２７を帯電させ部位６をグランドとしているため、目的とする部位６以外に超音波振動によって吐出された薬液微粒子２７が付着することを防止することができる。また本実施形態は、霧化室３０内、および霧化チューブ３２を薬液微粒子２７と同極に印加させているために、薬液微粒子２７は、霧化室３０内、および霧化チューブ３２に対して反発する。よって本実施形態は、超音波振動によって吐出された薬液微粒子２７が液体投与装置１内（霧化室３０内、霧化チューブ３２内）に滞留することを防止している。薬液微粒子２７は、ファン４１によって生じる空気の流れによって霧化チューブ３２によってガイドされて薬液霧化放出口部３７から外部に無駄なく放出される。よって薬液微粒子２７は、目的とする部位６以外には付着しない。よって本実施形態では、薬液１１の消費量が薬液微粒子２７の放出量と一致する。これにより本実施形態は、超音波振動によって薬液微粒子２７を吐出しても薬液１１の無駄を防止することができる。

また本実施形態は、超音波振動の拡大率をステップ段差部８２の形状によって設定できるため、前述した第５の実施形態より大きな振動変位を有する超音波振動を行うことができる。これにより本実施形態は、薬液微粒子２７の吐出量を前述した第５の実施形態より増加できるために、部位６に対して短時間に多量の薬液１１を投与することができる。また本実施形態は、前述した第５の実施形態と同様に前述した第１の実施形態に比べて粒径が小さい薬液微粒子２７を容易に発生させる事ができるため、生体にのみ、局所的に薬液を投与する事ができる。このような場合でも本実施形態は、超音波振動によって薬液微粒子２７を吐出しても薬液１１の無駄を防止することができる。

図１は、第１の実施形態における液体投与装置の概略図である。 図２は、霧化された薬液が搬送される方向から見た際の静電霧化針の概略図である。 図３は、薬液が霧化される際の静電霧化針周辺の概略図である。 図４は、第２の実施形態における液体投与装置の概略図である。 図５Ａは、第３の実施形態における液体投与装置の概略図である。 図５Ｂは、第３の実施形態における液体投与装置を内視鏡の一部に組み込んだ際の概略図である。 図６は、第４の実施形態における液体投与装置の概略図である。 図７は、第４の実施形態における圧電素子の斜視図である。 図８は、薬液が霧化される際の静電霧化針周辺の概略図である。 図９は、第５の実施形態における液体投与装置の概略図である。 図１０は、第５の実施形態における微細開口部形成板の概略図である。 図１１は、薬液が霧化される際の微細開口部形成板の周辺の概略図である。 図１２は、第６の実施形態における微細開口部形成板の概略図である。 図１３は、薬液が霧化される際の微細開口部形成板の先端部付近の概略図である。 図１４は、第６の実施形態における微細開口部形成板の変形例を示す概略図である。 図１５は、第７の実施形態における液体投与装置の概略図である。

符号の説明

１…液体投与装置、２…薬液保持部、３…帯電微粒子生成部、４…帯電微粒子搬送管、４ａ…帯電微粒子搬送機構、５…計量部、６…部位、９…メモリ、１０…薬液カートリッジ、１１…薬液、１２…栓、１３…凹部、１４…開口部、１５…連通部材、１６…ホルダー部材、１７…開口部、１８…底面部、１９ａ…電源、１９ｂ…導電性部材電源、１９ｃ…制御部、１９ｄ…圧電素子駆動電源、１９ｅ…共振器駆動電源、２０…リザーバ室、２１…薬液供給針、２２…静電霧化針、２３…霧化開口部、２４…支持部材、２５…空間、２６…尖端部、２７…薬液微粒子、２８ａ…端面、２８ｂ…端面、２８ｃ…端面、２８ｄ…端面、３０…霧化室、３０ａ…内面、３１…導電性部材、３２…霧化チューブ、３３ａ…接続端子、３３…接続部、３４…チューブ本体部、３５…導電性部材、３６…先端部、３７…薬液霧化放出口部、４０…送風室、４１…ファン、４２…面、４３…フィルター部材、５０…フード部材、５１…接続部、５２…接続開口部、５３…導電性部材、５４…ガイド部、５５…部位載置部、６０…内視鏡、６１…鉗子チャンネル、６２…圧力センサ、６３…液面水位センサ、６４…圧電素子、６５…開口部、６８…微細開口部形成板、６９…開口部、７０…面、７１…縁、７２…側面、７４…異形開口部形成板、７５…先鋭部、７６…異形開口部、７７…異形開口中心部、７８…ランジュバン型超音波振動子、７９…端面、８０ａ…共振器、８０ｂ…共振器、８１…圧電素子、８２…ステップ段差部、８３…端面、８４…超音波放出面。

Claims (7)

1. 体内に挿入され、前記体内の所定部位に液体の微粒子を投与する液体投与装置において、
   帯電された前記微粒子を生成する帯電微粒子生成部と、
   前記帯電微粒子生成部によって生成された前記微粒子と同一の電荷に帯電するとともに、前記帯電微粒子生成部と接続し、前記微粒子が前記所定部位に搬送される際の搬送路となる帯電微粒子搬送管と、
   を具備することを特徴とする液体投与装置。
2. 前記帯電微粒子搬送管を通じて前記微粒子を前記帯電微粒子生成部から前記所定部位へ搬送する帯電微粒子搬送機構をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の液体投与装置。
3. 前記帯電微粒子搬送管は、内部に導電性部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液体投与装置。
4. 前記導電性部材は、前記帯電微粒子搬送管の端部から所定の範囲を除いた前記帯電微粒子搬送管内部に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の液体投与装置。
5. 前記帯電微粒子搬送管は、前記帯電微粒子生成部から着脱自在に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体投与装置。
6. 前記帯電微粒子搬送管は、内視鏡の鉗子チャンネルに挿入されることを特徴とする請求項１に記載の液体投与装置。
7. 所定部位に液体の微粒子を投与する液体投与装置に用いられる帯電微粒子搬送管であって、
   帯電された前記微粒子を生成する帯電微粒子生成部に接続する接続部と、
   前記帯電微粒子生成部において生成された前記微粒子と同一の電荷に帯電するとともに、前記微粒子が前記帯電微粒子生成部から前記所定部位へ搬送される際の搬送路となるガイド部と、
   を具備することを特徴とする帯電微粒子搬送管。

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