JP2008073570A - 霧化器、吸引装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電基板上に供給された液体を効率よく霧化できる霧化器を提供する。
【解決手段】霧化器１は、圧電基板２０と、圧電基板２０の主面に形成されるＩＤＴ電極３０と、ＩＤＴ電極３０から離間する位置においてＩＤＴ電極３０の周囲を取り囲んで形成されるバンク４０と、を備える弾性表面波素子１０と、ＩＤＴ電極３０に接続され、弾性表面波を発生する高周波電源部１２０と、弾性表面波素子１０から発生させる弾性表面波が伝搬する領域に液体を吐出する液体吐出器５０と、を備える。供給された液体は、圧電基板２０の外部に流出することなく効率よく霧化され、微粒子化される。
【選択図】図１

Description

本発明は、弾性表面波素子を用いて液体を霧化する霧化器と、この霧化器によって霧化された微粒子を吸引するための吸引装置に関する。

近年、薬液や香味液体を微粒子化し（霧化という）吸引するための吸引装置が提案されている。例えば、従来、薬液などの患者への投与は皮下注射等によって行われていたが、その代用として気管を通して吸引する方法が提案されている。また、タバコを燃焼させることなくタバコに似た香味を嗜好するために香味液体を霧化して吸引する擬似喫煙具も提案されている。

これらのような吸引装置や擬似喫煙具は、液体を微粒子化することが求められ、様々な霧化器が開発されている。これら霧化器の代表的なものとして、弾性表面波素子によるもの、インクジェット技術によるものが知られている。

弾性表面波素子を用いるものとしては、ＩＤＴ電極が形成される圧電基板からなる振動子と、ＩＤＴ電極に接続され、弾性表面波を発生させる高周波電源部と、前記振動子とギャップを介して振動子の一部に配置されギャップ端にスリットが形成されるカバーと、ギャップに液体を供給する手段とを備える弾性表面波を用いた霧化器というものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、液体吐出器としてインクジェットユニットを用い、インクジェットユニットから供給される液滴をさらに微粒子化する弾性表面波素子を用いた霧化器というものも知られている（例えば、特許文献２参照）。

さらに、圧電基板上にＩＤＴ電極が形成され、この圧電基板の一部に凹部または金属薄膜からなる加熱反応部を形成し、この加熱反応部に供給された液体を励振させることにより加熱し、液体を霧化する霧化器というものが知られている（例えば、特許文献３参照）。

また、液体吐出器としてインクジェット装置を用いて液体を微粒子化する霧化器が知られている（例えば、特許文献４参照）。

また、上述の霧化器を用いた吸引装置として、利用者の口と連通する開口部を有するシリンダー内に、呼吸に対応して移動するピストンと、ピストンの位置を検出する検出手段と、薬液収容容器（カートリッジ）と、薬液を霧化するインクジェット装置と、吸引装置の駆動制御を行う電気制御部と、バッテリとを収納して、霧化された微粒子を銜え口部から吸引する吸引装置というものが知られている（例えば、特許文献４参照）。

特開平７−２３２１１４号公報（第２頁、第１図） 特開平１１−１１４４６７号公報（第５頁、第１図） 特開２００５−１１１４７１号公報（第９頁、第１図） 特開２００４−３５０９８５号公報（第３，４頁、第２図）

上述した特許文献１及び特許文献２では、平板状の圧電基板上に液体を吐出し、吐出された液体は、弾性表面波素子の振動により弾性表面波の伝搬に沿って表面を流動、霧化、あるいは飛翔する。従って、液体は、圧電基板上から圧電基板外に流動するものが存在し、供給量に比べ霧化される量が減少してしまうことがある。

また、仮に、この霧化器を吸引装置に搭載した場合、圧電基板外に流動した液体が、制御部や液体供給手段等に付着し、制御部、液体供給手段の機能を損なうことが考えられる。

また、上述した特許文献１では、振動子とカバーによって形成されるギャップ端の狭いスリットから液体を吐出し、ギャップにより液体を薄い膜として吐出し霧化している。ギャップ内では、液体の表面張力により、振動のＯＮ／ＯＦＦに伴い液体の供給を促している。しかしながら、ギャップ内においては液体が充填された状態となっているため、実際に霧化している領域（面積）が小さくなることから、霧化効率が低下するという課題を有する。

特許文献２では、圧電基板（ＩＤＴ電極を含む）の上面に親液性の膜を形成しているが、液体の圧電基板外への流出を防止することはできない。

また、特許文献３では、圧電基板の一部に凹部や金属薄膜などの加熱反応部を設けており、加熱反応部において液体を昇温させて霧化している。しかし、弾性表面波が伝搬する領域に凹部やＩＤＴ電極とは異なる電極間ピッチを有する金属薄膜を形成することにより、弾性表面波の位相速度が低下することが考えられ、励振効率を低下させ霧化効率が低下することが予測される。さらに、小さな凹部を設けたとしても、液体が圧電基板外に流出することを防止することは困難である。

また、特許文献４による吸引装置は、シリンダー内に、ピストンと、ピストンの位置を検出する検出手段と、薬液収容容器（カートリッジ）と、インクジェット装置と、電気制御部と、バッテリとを収納して構成されている。吸引装置としては、薬液の補充や、バッテリの交換や充電などが必要となる。しかしながら、特許文献４による構造では、カートリッジやバッテリの交換が利用者にとって容易にできないという課題を有している。

さらに、液体吐出器としてインクジェット装置を用いる場合には、微粒子化するための構造あるいは制御に配慮をしても液体の微粒子の大きさが直径３μｍ程度であることが記載されており、さらに小さい微粒子の形成には限界があると予測される。

本発明の目的は、上述した課題を解決することを要旨とし、圧電基板上に供給された液体を効率よく霧化できる霧化器と、ユーザーが扱い易い吸引装置を提供することである。

本発明の霧化器は、圧電基板と、該圧電基板の主面に形成されるＩＤＴ電極と、該ＩＤＴ電極から離間する位置において前記ＩＤＴ電極の周囲を取り囲んで形成されるバンクと、を備える弾性表面波素子と、前記ＩＤＴ電極に接続され、弾性表面波を発生させる高周波電源部と、前記弾性表面波素子の弾性表面波が伝搬する領域に液体を吐出する液体吐出器と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、ＩＤＴ電極を取り囲んでバンクを形成しているので、液体を圧電基板上に吐出し振動させても、弾性表面波により液体が圧電基板外に流出することがなく、供給された液体を効率よく霧化することができる。このことから、前述した特許文献１〜特許文献３に示された霧化器よりも多量の液体の霧化を実現できる。
また、液体が圧電基板外に流出または飛翔することにより、近傍にある液体吐出器や、制御部に液体が付着し、それらの機能を停止または機能低下することを防止することができる。

また、弾性表面波素子は数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの高周波帯域で振動するため、直径１μｍ前後の微粒子を生成することが可能で、仮に、薬液の吸引装置に用いた場合などにおいて、微粒子を気管まで、あるいは肺まで、など所望の到達領域に対応することができる。

また、前記バンクの少なくとも前記圧電基板と接合される部位が、前記圧電基板と同じ材質で形成されていることが好ましい。

このようにすれば、圧電基板とバンクの振動特性が同じとなり、バンクを弾性表面波の反射器とすることができる。反射器を設けることにより、ＩＤＴ電極に励振信号を入力することにより発生する弾性表面波の励振強度を高めることができ、液体の霧化効率を一層高めることができる。

また、前記ＩＤＴ電極が、第１ＩＤＴ電極と第２ＩＤＴ電極とからなり、前記第１ＩＤＴ電極と前記第２ＩＤＴ電極とが、前記第１ＩＤＴ電極及び前記第２ＩＤＴ電極それぞれから発生される弾性表面波が重畳される距離を有して接続されていることが好ましい。

第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極それぞれから発生される弾性表面波は、第１ＩＤＴ電極または第２ＩＤＴ電極の両側方向に伝搬する。そこで、第１ＩＤＴ電極と第２ＩＤＴ電極からの弾性表面波を重畳すれば、弾性表面波の励振強度を高めることができる。
なお、反射器となるバンクを設けておけば、第１ＩＤＴ電極または第２ＩＤＴ電極から遠ざかる方向に伝搬する弾性表面波をバンクにおいて反射するので、さらに弾性表面波の励振強度を高めることができ、液体の霧化効率をより一層高めることができる。

また、前記第１ＩＤＴ電極と前記第２ＩＤＴ電極とが一方向性電極からなり、前記第１ＩＤＴ電極と前記第２ＩＤＴ電極から発生される弾性表面波が、それぞれ対向する方向に伝搬するよう形成されていることが好ましい。
ここで、弾性表面波がそれぞれ対向する方向に伝搬するためには、例えば、第１ＩＤＴ電極と第２ＩＤＴ電極を、中間線において線対称に形成すればよい。

ＩＤＴ電極を一方向性電極とすれば、弾性表面波のほとんどが一方向に伝搬する。従って、第１ＩＤＴ電極と第２ＩＤＴ電極それぞれからの弾性表面波の伝搬方向を対向することにより、弾性表面波の大部分が重畳されるので弾性表面波の励振強度を高めることができる。従って、必ずしもバンクを反射器とする必要はなく、バンクの材質が限定されないので製造し易い材料を選択することができる。

また、前記ＩＤＴ電極の両側に格子状の反射電極がさらに設けられていることが好ましい。

このようにすれば、前述したように、バンクを反射器としたときと、一方向性電極を用いたときとほぼ同等な励振強度を得ることができる。また、バンクの材質が限定されないという効果がある。

また、前記圧電基板の主面に前記弾性表面波の伝搬方向に対して垂直な直線の溝が前記バンクと前記ＩＤＴ電極との間に設けられていることが好ましい。

弾性表面波の伝搬方向に対して垂直方向に溝を形成した場合、ＩＤＴ電極側の溝の内側面は反射面となる。従って、この溝を反射器と考えることができ、前述した反射電極が必要なく、また、バンクの材質の制限や、ＩＤＴ電極が一方向性電極でなくてもよく、弾性表面波素子の構造を簡素化することができる。

また、前記バンクが、前記圧電基板側が開放された容器状の形態をなし、液体流入口と霧化された液体微粒子の排出口と空気流通孔とを有し、前記ＩＤＴ電極、または前記ＩＤＴ電極と前記反射電極とを含んで覆うと共に、前記バンクの周縁部が前記圧電基板の主面に固着されていることが望ましい。

このようにすれば、仮に、この霧化器を吸引装置に搭載した場合、霧化された液体微粒子がバンク外（つまり、圧電基板外）に発散しないので、効率よく吸引することができる。また、バンクの内外を連通する空気流通孔を有していることから、液体微粒子を吸引する際において、バンク内の内部圧力の変動が小さいので吸引を妨げない。

また、少なくとも前記ＩＤＴ電極の表面に絶縁性保護膜が形成されていることが好ましい。

液体として導電性液体を使用する場合、液体がＩＤＴ電極に付着すればＩＤＴ電極がショートしてしまう。従って絶縁性保護膜を形成することによりショートに伴う振動の停止あるいは減衰を防止することができる。

さらに、液体の材質によっては、ＩＤＴ電極を腐食させることがあることから、耐腐食性を有する保護膜を形成することによって、腐食によるＩＤＴ電極の断線を防止し、腐食に伴い発生する不純物により振動エネルギーが吸収されてしまうことを防止することができる。

また、前記絶縁性保護膜が親液性を有するか、または、前記絶縁性保護膜の表面に親液性膜がさらに形成されていることが好ましい。

前述した絶縁性保護膜が親液性を有しているか、さらに親液性膜を形成すれば、液体の圧電基板に対する濡れ性をよくすることができるので、圧電基板上に供給された液体は薄膜となり、弾性表面波による霧化特性を向上させることができる。

また、親液性を有する前記絶縁性保護膜または前記親液性膜と前記バンクとの間に撥液性膜が形成されていることが望ましい。

ＩＤＴ電極とバンクとの間には、わずかな隙間が存在する。従って、ＩＤＴ電極が形成される大部分の範囲が親液性を有していたとしても、供給された液体量が多い場合には、バンクとＩＤＴ電極との間に液体が流動することが予測され、駆動を継続することにより徐々に残留量が増加することが考えられる。ここで、撥液性膜を設けることにより、ＩＤＴ電極形成範囲外に流動する液体が撥液され、わずかな弾性表面波によって移動し、親液性を有する範囲まで移動すると瞬時に霧化されるので、液体が圧電基板上に残留することを抑制することができ、振動特性への影響を軽減することができる。

また、本発明の吸引装置は、圧電基板と、該圧電基板の主面に形成されるＩＤＴ電極と、前記圧電基板の主面にあって該ＩＤＴ電極から離間する位置において前記ＩＤＴ電極の周囲を取り囲んで形成されるバンクと、を備える弾性表面波素子と、前記ＩＤＴ電極に接続され、弾性表面波を発生させる高周波電源部と、前記弾性表面波素子の弾性表面波が伝搬する領域に液体を吐出する液体吐出器と、を有する霧化器と、液体を収容し前記液体吐出器と連通するカートリッジと、少なくとも前記高周波電源部と、前記液体吐出器の駆動制御を司る制御回路を含む制御部と、前記制御部及び前記霧化器に電力を供給する電源部と、前記霧化器にて霧化された液体微粒子が流通する流路を有する銜え口部と、が備えられていることを特徴とする。

この発明によれば、カートリッジに収容された液体を液体吐出器により弾性表面波素子上に吐出し、前述した霧化器によって液体を効率よく霧化して、銜え口部から吸引することができる。

また、前記銜え口部と、前記霧化器と、前記カートリッジと、前記制御部と、前記電源部と、がそれぞれユニット化され、着脱可能に直列結合されていることが好ましい。

このようにすれば、銜え口部と、霧化器と、カートリッジと、制御部と、前記電源部とをユニットすることにより組立性がよく、また、それぞれを単独に分解することができるので、メンテナンス性がよいという効果がある。特に、カートリッジや電源部は継続使用において容易に交換することができる。

また、これら各ユニットは、直列接続しているので、細いパイプ状の形態とすることができ、携帯性のよい吸引装置を提供することができる。

さらに、前記霧化器と、前記カートリッジと、前記制御部と、前記電源部と、がそれぞれユニット化され、各ユニットが直列結合された状態で挿着されるシリンダーをさらに備えていることが望ましい。

このように各ユニットを接した状態でシリンダー内に挿着することで、接続部の強度的な補助とすることができる他、シリンダーの表面処理、配色、形状など、内部の機能要素に限定されないデザインの吸引装置を提供することができ、嗜好品としても使用可能なデザインに対応できるという効果を有する。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施形態１に係る霧化器及び弾性表面波素子を示し、図２は実施形態２、図３は実施形態３、図４は実施形態４、図５は実施形態５、に係る弾性表面波素子、図６は吸引装置の実施例１、図７は実施例２、図８は実施例３を示している。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。また、以下の説明で参照する図は、図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺は実際のものとは異なる模式図である。
（実施形態１）

図１は、本発明の実施形態１に係る霧化器の一部を示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は平面を表す説明図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ切断面を示す断面図である。図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、本実施形態による霧化器１は、圧電基板２０と、圧電基板２０の主面（以降、表面と表すことがある）に形成される１対のＩＤＴ電極３０と、ＩＤＴ電極３０の周囲を取り囲むバンク４０と、を含む弾性表面波素子１０と、ＩＤＴ電極３０のＩＮ電極３３及びＧＮＤ電極３４に接続され、弾性表面波を発生させる高周波電源部１２０と、圧電基板２０の表面の弾性表面波が伝搬する領域に液体を吐出する液体吐出器５０（図示は簡略化している）と、から構成されている。

圧電基板２０は、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウム等を採用することができるが、圧電材料であれば特に限定されない。

図１（ｂ）を参照してＩＤＴ電極３０をさらに詳しく説明する。ＩＤＴ電極３０は、第１ＩＤＴ電極３１と第２ＩＤＴ電極３２とが形成されている。第１ＩＤＴ電極３１は、ＩＮ電極３３とＧＮＤ電極３４それぞれの電極指が間挿されたすだれ状の電極である。また、第２ＩＤＴ電極３２は、ＩＮ電極３５とＧＮＤ電極３６それぞれの電極指が間挿されたすだれ状の電極であって、先述した第１ＩＤＴ電極３１と同じ電極指の構成としている。

そして、第１ＩＤＴ電極３１と第２ＩＤＴ電極３２とは、バスバー３７とバスバー３８によって接続されている。本実施例では、ＩＮ電極３３，３５側の電極指が４本ずつ、ＧＮＤ電極３４，３６側の電極指が４本ずつの構成となっているが、この構成は限定されない。ここで、本実施形態では、ＩＮ電極及びＧＮＤ電極それぞれの電極間ピッチを弾性表面波の波長λと一致させている。従って、第１ＩＤＴ電極３１と第２ＩＤＴ電極３２の距離はｎλ（ｎは整数）にすることが好ましい。このように構成されたＩＤＴ電極３０から離間する位置でＩＤＴ電極３０の周囲を取り囲んでバンク４０が形成されている。

バンク４０の材質は、圧電基板２０の材質と同じであり、図１に示すように、圧電基板２０の外周に沿った側壁を有し、バンク４０を単体で形成した後、圧電基板２０と密着固定されている。なお、圧電基板２０の外周部をさらに積層形成し、ＩＤＴ電極３０の形成領域を凹状にした形状であってもよい。また、圧電基板２０との接合部を圧電基板２０と同材質で形成し、さらに上部に異なる材質のバンクを形成する構造としてもよい。

続いて、本実施形態による霧化作用について説明する。ＩＤＴ電極３０に高周波電源部１２０から励振信号を入力することにより弾性表面波が発生する。弾性表面波は、第１ＩＤＴ電極３１と第２ＩＤＴ電極３２それぞれの電極指に対して垂直方向両側に伝搬する。圧電基板２０の表面に液体吐出器５０のノズル５１から液体が液滴として吐出されると、弾性表面波によって液体が圧電基板２０上に流動、または飛翔または霧化される。弾性表面波の周波数が数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの範囲で供給されると、霧化された液体は直径１μｍ前後の微粒子となり、このサイズの微粒子は大気中に浮遊する。

ここで、圧電基板２０上の液体は、弾性表面波の伝搬方向に沿って大部分が流動し、一部が伝搬方向とは異なる方向に流動する。しかし、バンク４０が設けられているので弾性表面波素子１０（バンク４０）の外部に流動することはなく、また、飛散する量は霧化された微粒子以外に極わずか存在するが、バンク４０の高さを調整することで抑制できる。

また、バンク４０は、圧電基板２０と同じ材質で形成されるとともに、弾性表面波が伝搬する方向に対して垂直な直線を有する壁が反射器としての機能を有する。従って、ＩＤＴ電極３０の両端部外側方向に伝搬する弾性表面波は、バンク４０で反射され、励振信号入力による弾性表面波に重畳されて励振強度を高める働きをする。

なお、圧電基板２０の表面には、絶縁性保護膜７０が形成されている。図１（ｃ）において、絶縁性保護膜７０はＩＤＴ電極３０の表面を含めて圧電基板２０の表面に形成される。絶縁性保護膜７０は、使用する液体の材質に対応して選択され、絶縁性と耐腐食性を有する被膜である。さらに、この絶縁性保護膜７０は親液性を有している。なお、絶縁性保護膜７０の表面に親液性を有する薄膜（図示せず）を設ける構造としてもよい。

絶縁性保護膜７０が親液性を有し、または親液性膜を有している場合には、これらの膜は、ＩＤＴ電極３０を覆う範囲とし、バンク４０との間に間隙が形成される。この間隙には、撥液性膜８０が形成される。この撥液性膜８０は、少なくとも主たる弾性表面波の伝搬領域の範囲を取り囲むように設けられる。

圧電基板２０上に供給された液体量が多い場合には、バンク４０とＩＤＴ電極３０との間に流動することが予測され、この領域は弾性表面波の振動強度が弱い、または存在しない領域であるために、駆動を継続することにより徐々に残留していくことが考えられる。従って、撥液性膜８０は、ＩＤＴ電極３０の形成範囲外に流動する液体が撥液され粒状になることで、弾性表面波の伝搬が弱い範囲であっても移動しやすくし、親液性を有する範囲まで移動する薄い被膜となり、瞬時に霧化することを促進する補助的機能を有する。

なお、親液性を有する絶縁性保護膜７０または親液性膜を圧電基板２０のバンク４０内全面に形成し、前述した領域の範囲に撥液性膜を積層形成する構造としてもよい。

従って、前述した実施形態１によれば、ＩＤＴ電極３０を取り囲んでバンク４０を形成しているので、液体を圧電基板２０上に吐出しても、弾性表面波により液体が圧電基板２０外に流出することがなく、供給された液体を効率よく霧化することができる。このことから、前述した特許文献１〜特許文献３に示された霧化器よりも多量の液体の霧化を実現できる。
また、液体が圧電基板２０の外部に流出または飛翔することにより、近傍にある液体吐出器５０や、高周波電源部１２０に液体が付着し、それらの機能を停止または機能低下することを防止することができる。

また、弾性表面波素子は数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの高周波帯域で振動するため、直径１μｍ前後の微粒子を生成することが可能で、用途に対応して所望の大きさの微粒子を生成できる。

また、バンク４０が、圧電基板２０と同じ材質で形成されていることから、圧電基板２０とバンク４０の振動特性が同じとなり反射器を形成することができる。反射器を設けることにより、ＩＤＴ電極３０に励振信号を入力することにより発生する弾性表面波の励振強度を高めることができ、液体の霧化効率を一層高めることができる。

また、ＩＤＴ電極３０が、第１ＩＤＴ電極３１と第２ＩＤＴ電極３２とからなり、第１ＩＤＴ電極３１及び第２ＩＤＴ電極３２それぞれが発生させる弾性表面波が重畳される距離を有して接続されている。このことにより、第１ＩＤＴ電極３１と第２ＩＤＴ電極３２それぞれからの弾性表面波を重畳するので、弾性表面波の励振強度を高めることができる。
なお、反射器となるバンク４０を設けておけば、弾性表面波をバンク４０において反射することから、さらに弾性表面波の励振強度を高めることができ、液体の霧化効率をより一層高めることができる。
（実施形態２）

続いて、本発明の実施形態２に係る弾性表面波素子について図面を参照して説明する。実施形態２は、前述した実施形態１に対してＩＤＴ電極の構成が異なることに特徴を有している。従って、ＩＤＴ電極の構成を主に説明する。
図２は、実施形態２に係る弾性表面波素子を示す平面図である。なお、絶縁性保護膜及び撥液性膜については図示を省略している。図２において、圧電基板２０の表面には第１ＩＤＴ電極１３１と第２ＩＤＴ電極１３２とが接続してなるＩＤＴ電極１３０が形成されている。

第１ＩＤＴ電極１３１は、ＩＮ電極１３３とＧＮＤ電極１３４それぞれの電極指が間挿されたすだれ状の電極である。また、第２ＩＤＴ電極１３２は、ＩＮ電極１３５とＧＮＤ電極１３６それぞれの電極指が間挿されたすだれ状の電極であって、先述した第１ＩＤＴ電極１３１と同じ電極指の構成としている。

第１ＩＤＴ電極１３１を例示して、電極指の構成をさらに詳しく説明する。第１ＩＤＴ電極１３１のＧＮＤ電極１３４は、基本構成として電極指１３４ａ，１３４ｂ，１３４ｃから構成される。また、ＩＮ電極１３３は、基本構成として電極指１３３ａ，１３３ｂから構成されている。電極指１３４ａ，１３４ｂ，１３４ｃ，１３３ａ，１３３ｂが図２に示すように配列間挿されている。

ここで、弾性表面波の波長をλとしたとき、電極指１３４ａと電極指１３４ｃとの電極間ピッチはλである。また、電極指１３３ａと電極指１３３ｂとの電極間ピッチもλとしている。そして、電極指１３４ａ，１３４ｃの電極幅を（３／８）λ、電極指１３３ａ、１３４ｂの電極幅を（１／８）λとし、電極指１３４ａと電極指１３３ａ、電極指１３３ａと電極指１３４ｂ、電極指１３４ｂと電極指１３４ｃのそれぞれの電極間ピッチを（１／８）λとしている。

電極指１３４ａ，１３３ａ，１３４ｂの組み合わせを１対としたとき、図２では、第１ＩＤＴ電極１３１は、４対の電極指から構成されている。上述したように電極指が構成されているＩＤＴ電極を一方向性電極と呼び、弾性表面波は矢印Ｗ１方向に伝搬する。
なお、電極指の対数は４つに限定されない。

第２ＩＤＴ電極１３２は、各電極指を第１ＩＤＴ電極１３１と同じように構成するが、各電極指が第１ＩＤＴ電極とは逆の配列としている。このように配列される第２ＩＤＴ電極から発生する弾性表面波は矢印Ｗ２の方向に伝搬する。つまり、第１ＩＤＴ電極１３１からの弾性表面波と第２ＩＤＴ電極からの弾性表面波は、それぞれ対向する方向に伝搬し、交差する位置において重畳される。

第１ＩＤＴ電極１３１と第２ＩＤＴ電極１３２の距離はｎλ（ｎは整数）にしており、第１ＩＤＴ電極１３１と第２ＩＤＴ電極１３２とは、バスバー１３７，１３８で接続されているため、励振信号を入力すれば、第１ＩＤＴ電極１３１と第２ＩＤＴ電極１３２領域では、全く同じ励振振動をする。

このように構成されたＩＤＴ電極１３０から離間する位置でＩＤＴ電極１３０の周囲を取り囲んでバンク４０が形成されている。従って、第１ＩＤＴ電極１３１と第２ＩＤＴ電極１３２それぞれからの弾性表面波の伝搬方向が矢印Ｗ１，Ｗ２とは逆方向の漏れ振動が伝搬された場合においても、バンク４０を反射器として機能させることもできる。

従って、上述した実施形態２によればＩＤＴ電極１３０を一方向性電極としている。第１ＩＤＴ電極１３１と第２ＩＤＴ電極１３２それぞれからの弾性表面波の伝搬方向を対向することにより、弾性表面波が重畳されるので弾性表面波の励振強度を高めることができる。また、バンク４０を圧電基板２０の反射器としてもよいが、一方向性電極を用いれば、必ずしもバンク４０を反射器とする必要はなく、材質が限定されないので製造し易い材料を選択することができる。
（実施形態３）

続いて、本発明の実施形態３に係る弾性表面波素子について図面を参照して説明する。実施形態３は、前述した実施形態１，２に対してＩＤＴ電極の構成が異なることに特徴を有している。従って、ＩＤＴ電極の構成を主に説明する。
図３は、実施形態３に係る弾性表面波素子を示す平面図である。なお、絶縁性保護膜及び撥液性膜については図示を省略している。図３において、圧電基板２０の表面にはＩＤＴ電極２３０と、反射電極９１，９２と、が形成されている。

ＩＤＴ電極２３０は、前述した実施形態１（図１（ｂ）、参照）にて示した第１ＩＤＴ電極３１とほぼ同様な構成であり、詳細な説明を省略する。ＩＤＴ電極２３０の両側には１対の反射電極９１，９２が設けられている。反射電極９１，９２はそれぞれ格子状の電極指からなる（グレーティングと呼称されることがある）。

ＩＤＴ電極２３０領域から発生する弾性表面波は、ＩＤＴ電極２３０の両側に伝搬するが、反射電極９１，９２それぞれで反射されて重畳される。

このようにすれば、前述した実施形態１で示したようにバンク４０を反射器としたときと、実施形態２で示した一方向性電極を用いたときと、ほぼ同等な励振強度を得ることができる。また、バンク４０は、反射器としての機能が必要ないため材質が限定されない。
（実施形態４）

続いて、本発明の実施形態４に係る弾性表面波素子について図面を参照して説明する。実施形態４は、前述した実施形態１〜実施形態３に対して圧電基板２０に溝を形成していることに特徴を有している。従って、圧電基板２０の形態を主に説明する。
図４は、実施形態４に係る弾性表面波素子を示す平面図である。なお、ＩＤＴ電極は、前述した実施形態１と同じ構成を例示している。図４において、圧電基板２０の表面にはＩＤＴ電極３０が形成されている。ＩＤＴ電極３０は、第１ＩＤＴ電極３１と第２ＩＤＴ電極３２とから構成されているが、図４では、第１ＩＤＴ電極３１側を図示している。

ＩＤＴ電極３０から離間する位置においてＩＤＴ電極３０の周囲を取り囲んでバンク４０が形成されている。圧電基板２０の表面には、バンク４０とＩＤＴ電極３０との間に溝２１が穿設されている。溝２１に深さは２λである。溝２１は、弾性表面波の伝搬方向に対して垂直方向に直線で形成され、少なくとも弾性表面波の伝搬方向の両側に設けられる。

ＩＤＴ電極３０の上面には、実施形態１（図１（ｃ）、参照）と同様な絶縁性保護膜７０が形成されている。絶縁性保護膜７０は親液性を有するか、または絶縁性保護膜７０の表面に親液膜が形成されている。ここで、溝２１の内部とその周縁部には撥液性膜８０が形成されている。親液性膜及び撥液性膜の機能は、実施形態１にて説明している。

溝２１のＩＤＴ電極３０側の内側面２１ａは、弾性表面波の反射面である。つまり、ＩＤＴ電極３０から伝搬される弾性表面波は、反射面としての内側面２１ａにおいて反射される。

従って、圧電基板２０のバンク４０とＩＤＴ電極３０との間に、弾性表面波の伝搬方向に対して垂直な直線の溝２１を形成することにより、溝２１の内側面２１ａは反射面となるので、この溝を反射器と考えることができる。このことから前述した反射電極がなくてもよく、また、バンクの材質の制限や、ＩＤＴ電極が一方向性電極でなくてもよく、弾性表面波素子の構造を簡素化することができる。
（実施形態５）

次に、本発明の実施形態５に係る弾性表面波素子について図面を参照して説明する。実施形態５は、前述した実施形態１〜実施形態４にて示したバンクに対してバンクの上部が閉塞された形状であることに特徴を有している。圧電基板及びＩＤＴ電極の構成は、前述した実施形態１〜実施形態４を応用できるので説明を省略する。なお、圧電基板及びＩＤＴ電極は実施形態１によるものを例示し、同じ機能要素には同じ符号を附している。
図５は、実施形態５に係る弾性表面波素子を示し、（ａ）は概略構造を示す外観斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ切断面を示す断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ―Ｃ切断面を示す断面図である。図５（ａ）〜（ｃ）において、弾性表面波素子１０は、ＩＤＴ電極３０が形成された圧電基板２０の上面にバンク４５の周端部が密着固定されている。

バンク４５は、外形が蒲鉾型をしており、圧電基板２０との間に空間４９が形成されている。また、バンク４５の長手方向の側面壁４５ａには液体吐出器５０のノズル５１を挿入する吐出ノズル孔４６が開設され、対向する側面壁４５ｂに霧化された液体微粒子を吸引するための吸引孔４７が開設されている。また、ノズル５１の先端部近傍上部にはバンク４５の内外を連通する空気流通孔４８も開設されている。なお、空気流通孔４８は複数個設けてもよい。

バンク４５は、前述した実施形態１と同じＩＤＴ電極の場合は、圧電基板２０と同じ材質で形成し、実施形態２〜実施形態４のように、反射電極や一方向性電極、反射面を有する溝を形成する場合には材質は限定されない。

従って、上述した実施形態５によれば、仮に、この弾性表面波素子１０を備える霧化器を吸引装置に搭載した場合、霧化された液体微粒子がバンク４５の外部に発散しないので、効率よく吸引することができる。また、バンク４５の内外を連通する空気流通孔４８を設けていることから、液体微粒子を吸引する際において、バンク内の内部圧力が変動しないので吸引を妨げることがない。
（吸引装置の実施例１）

続いて、前述した実施形態１〜実施形態５による弾性表面波素子及び霧化器を搭載した吸引装置について図面を参照して説明する。
図６は、本発明による吸引装置の実施例１の概略構造を示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ切断面を示す縦断面図である。図６（ａ）、（ｂ）において、吸引装置１００は、電源としての電池１４０、制御部１２１、液体を収容するカートリッジ１１０、液体吐出器５０、霧化器１、銜え口部１５１を有する第１ケース１５０が略直線状に配列されて構成されている。なお、霧化器１は、実施形態１にて示されたものを例示しているが、実施形態２〜実施形態４にて示した弾性表面波素子を採用する場合も同じ構造となる。

ここで、電池１４０は電池ケース１４１内に着脱可能に挿着されて電池ユニット２００を構成し、制御部１２１は第５ケース１９１に装着されて制御部ユニット１９０を構成し、カートリッジ１１０は第４ケース１８１に着脱可能に装着されてカートリッジユニット１８０を構成している。

また、液体吐出器５０は第３ケース１７１に装着されて液体吐出器ユニット１７０を構成し、弾性表面波素子１０は第２ケース１６１に装着されてＳＡＷユニット１６０を形成して第１ケース１５０に嵌着されている。

なお、液体吐出器５０は、加熱式または圧電式のインクジェット方式や、チューブを圧搾する蠕動式のマクロポンプ等を採用することができ、所望の液体吐出量、吐出する液滴のサイズによって選択使用される。

電池ユニット２００は、制御部ユニット１９０と螺着部１４２で結合され、制御部ユニット１９０はカートリッジユニット１８０と嵌着部１８２にて嵌着結合され、カートリッジユニット１８０は液体吐出器ユニット１７０と嵌着部１７２にて嵌着結合されている。

さらに、液体吐出器ユニット１７０はＳＡＷユニット１６０と嵌着部１６４にて嵌着結合され、ＳＡＷユニット１６０は第１ケース１５０と嵌着部１５３にて嵌着結合されている。カートリッジ１１０は、管部材１１１で液体吐出器５０と連通され、液体吐出器ユニット１７０はＳＡＷユニット１６０と結合された状態においてノズル５１の先端部が弾性表面波素子１０の上部に突出される。また、弾性表面波素子１０の上部と第２ケース１６１との間の空間１６３は、第１ケース１５０に開通されている流路１５２と連通している。

上述した各ユニット及び第１ケース１５０は、図６（ａ）に示すように直線的に結合し一体化されている。各ユニットは、隣接している他のユニットと螺着または嵌着されているので、容易に着脱可能である。特に、消耗品となる電池１４０とカートリッジ１１０については、頻繁に交換する機会があるので、上述したようにユニット化することで、着脱操作が特殊な工具等を用いずに行うことができる構造としている。

次に、吸引装置１００の作用について図６を参照して説明する。電池１４０は制御部１２１に電力を供給しており、制御部１２１には、図示しない電源制御回路と、液体吐出器５０の駆動制御を行う制御回路と、弾性表面波素子１０に励振信号を出力する高周波電源部１２０（または高周波発振回路部と呼称することがある）と、を含んでいる。従って、制御部１２１から、液体吐出器５０に対して駆動信号が、高周波電源部から励振信号が出力される。

液体吐出器５０は、駆動信号に基づきカートリッジ１１０から所定量の液体を圧電基板２０上に液滴として吐出する。液体の吐出に連動して弾性表面波素子１０は、励振信号に基づき弾性表面波を発生して液体を霧化する。霧化された液体微粒子は、一旦、空間１６３内に滞留する。ここで、第１ケース１５０の先端部の銜え口部１５１を利用者が銜えて液体微粒子を吸引する。

第２ケース１６１には、空気流通孔１６２が開設されている。従って、銜え口部１５１から吸引したときに、空気流通孔１６２から外部の空気が流入するので、空間１６３内の圧力が略一定となり継続吸引を容易にしている。

なお、弾性表面波素子１０がほぼ水平の状態で吸引するために、銜え口部１５１は、弾性表面波素子１０に対して水平方向に扁平にしておくことがより好ましい。また、空気流通孔１６２が、吸引装置１００の姿勢を示す目安とすればなおよい。
（吸引装置の実施例２）

続いて、吸引装置の実施例２について図面を参照して説明する。実施例２は、弾性表面波素子として前述した実施形態５（図５、参照）に示す弾性表面波素子を吸引装置に装着していることに特徴を有する。従って、弾性表面波素子の装着形態について説明する。共通部分には実施例１と同じ符号を附している。
図７は、実施例２に係る吸引装置の一部を示す部分断面図である。図７において、吸引装置１００には、実施形態５にて示した弾性表面波素子１０が装着されている。

この弾性表面波素子１０は圧電基板２０に蒲鉾型のバンク４５が固着された状態で、第２ケース１６１内に装着されている。液体吐出器５０のノズル５１は、バンク４５に開設された吐出ノズル孔４６に挿入されている。また、吸引孔４７は、第１ケース１５０に設けられた流路１５２とほぼ同位置にある。さらに、バンク４５に開設された空気流通孔４８は、第２ケース１６１に開設された空気流通孔１６２と一致し、バンク４５の空間４９の内外を連通している。

従って、前述した実施例１，２によれば、カートリッジ１１０に収容された液体を液体吐出器５０により弾性表面波素子１０上に吐出し、前述した霧化器によって液体を効率よく霧化して、銜え口部１５１から吸引することができる。

また、電池ユニット２００、制御部ユニット１９０、カートリッジユニット１８０、液体吐出器ユニット１７０、ＳＡＷユニット１６０、第１ケース１５０がそれぞれ着脱可能にユニット化しているので、組立性がよく、また、それぞれを単独に分解することができることからメンテナンス性がよいという効果がある。特に、カートリッジ１１０や電池１４０は消耗品であるため交換することが求められるが、本実施例の構造によれば容易に交換することができる。

また、各ユニットを着脱可能にしているので、特に、液体が付着するＳＡＷユニット１６０、口に銜える第１ケース１５０の洗浄を容易に行うことができる。特に第１ケースを耐熱性及び耐薬品性の優れた材質にすれば、消毒等を単独で行うことができるので衛生面においても優れた吸引装置を実現できる。

また、弾性表面波素子１０において霧化された微粒子が、第２ケース１６１またはバンク４５によって液体吐出器５０や制御部１２１に対して遮られているため、液体吐出器５０や制御部１２１に付着することがないので、液体または霧化された微粒子が付着することに起因する駆動異常を防ぐことができる。

また、これら各ユニットは、直列に結合しているので、細いパイプ状の形態とすることができ、携帯性のよい吸引装置を提供することができる。
また、実施例２では、霧化された液体微粒子がバンク４５の外部に発散しないので、効率よく吸引することができる。
（吸引装置の実施例３）

次に、本発明の吸引装置の実施例３について図面を参照して説明する。実施例３は、前述した実施例１，２の吸引装置、つまり、各ユニットを直列に結合して構成した吸引装置１００を筒状のシリンダーに挿着しているところに特徴を有している。
図８は、実施例３に係る吸引装置の概略構造を示す断面図である。図８において、吸引装置３００は、前述した実施例１の吸引装置１００をシリンダー２１０に挿着して構成されている。なお、実施例２の吸引装置も採用可能である。

シリンダー２１０は薄肉の筒形状をしており、制御部ユニット１９０、カートリッジユニット１８０、液体吐出器ユニット１７０、ＳＡＷユニット１６０のいずれか一つまたは複数と着脱可能に嵌着されている。つまり、緩やかな締まり嵌めの関係とされる。また、シリンダー２１０は、銜え部１５１を有する第１ケース１５０とは遊嵌の関係とし、第１ケース１５０は、単独にて着脱可能である。

また、電池ユニット２００を構成する電池ケース１４１は、シリンダー２１０とは直接係合せず、単独で着脱可能である。従って、吸引装置１００をシリンダー２１０に挿着した状態で電池交換が可能である。

また、シリンダー２１０には、ＳＡＷユニット１６０を構成する第２ケース１６１に設けられる空気流通孔１６２と同じ位置に空気孔２１１が開設され、ＳＡＷユニット１６０の内外を連通している。

シリンダー２１０の材質は特に限定しないが、Ａｌ合金のような軽量金属にすることが望ましい。Ａｌ合金とすれば、吸引装置の軽量化や、表面の着色処理が容易である。

従って、上述した実施例３によれば、各ユニットを結合した状態でシリンダー２１０に挿着することで、各ユニットの結合部の強度的な補強とすることができる他、シリンダー２１０の表面処理、配色、形状など、内部の機能要素に限定されず、嗜好品としても使用可能なデザインに対応できるという効果を有する。

なお、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前述した吸引装置の実施例１では、各機能要素に対応してユニット化しているが、隣接する機能要素を一つのケースに挿着してユニット化する構造としてもよい。

また、実施形態１，２によるＩＤＴ電極３０またはＩＤＴ電極１３０の両側に反射電極をさらに設ける構造としてもよい。

また、実施形態１及び実施形態２は、第１ＩＤＴ電極と第２ＩＤＴ電極とで一対のＩＤＴ電極を構成しているが、第１ＩＤＴ電極または第２ＩＤＴ電極のどちらか一方を備える構造としてもよい。

従って、前述した実施形態１〜実施形態５によれば、圧電基板にＩＤＴ電極を取り囲むバンクを形成することによって、圧電基板の外部に液体が流出することを防止し、また、反射器を備えることにより供給された液体を効率よく霧化できる霧化器を実現できる。また、上述した霧化器を備え、構成する機能要素をユニット化し、着脱可能に結合する構造とすることで、組立性を向上するとともに、メンテナンス性がよくユーザーが扱い易い吸引装置を提供することができる。

以上説明した本発明の霧化器は、香味液体、薬液、塗料等、様々な液体を霧化、微粒子化することができる。
また、電子タバコのような環境及び人体に無害な喫煙具、薬液の経口吸引具として使用することができる。

本発明の実施形態１に係る霧化器の一部を示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は平面を示す説明図、（ｃ）は、（ｂ）のＡ−Ａ切断面を示す断面図。 本発明の実施形態２に係る弾性表面波素子を示す平面図。 本発明の実施形態３に係る弾性表面波素子を示す平面図。 本発明の実施形態４に係る弾性表面波素子を示す平面図。 本発明の実施形態５に係る弾性表面波素子を示し、（ａ）は概略構造を示す外観斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ切断面を示す断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ―Ｃ切断面を示す断面図。 本発明の実施例１に係る吸引装置の概略構造を示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ切断面を示す縦断面図。 本発明の実施例２に係る吸引装置の一部を示す部分断面図。 本発明の実施例３に係る吸引装置の概略構造を示す断面図。

符号の説明

１…霧化器、１０…弾性表面波素子、２０…圧電基板、３０…ＩＤＴ電極、４０…バンク、５０…液体吐出器、１２０…高周波電源部。

Claims (13)

1. 圧電基板と、該圧電基板の主面に形成されるＩＤＴ電極と、該ＩＤＴ電極から離間する位置において前記ＩＤＴ電極の周囲を取り囲んで形成されるバンクと、を備える弾性表面波素子と、
   前記ＩＤＴ電極に接続され、弾性表面波を発生させる高周波電源部と、
   前記弾性表面波素子の弾性表面波が伝搬する領域に液体を吐出する液体吐出器と、
   を備えることを特徴とする霧化器。
2. 請求項１に記載の霧化器において、
   前記バンクの少なくとも前記圧電基板と接合される部位が、前記圧電基板と同じ材質で形成されていることを特徴とする霧化器。
3. 請求項１または請求項２に記載の霧化器において、
   前記ＩＤＴ電極が、第１ＩＤＴ電極と第２ＩＤＴ電極とからなり、
   前記第１ＩＤＴ電極と前記第２ＩＤＴ電極とが、前記第１ＩＤＴ電極及び前記第２ＩＤＴ電極それぞれから発生される弾性表面波が重畳される距離を有して接続されていることを特徴とする霧化器。
4. 請求項３に記載の霧化器において、
   前記第１ＩＤＴ電極と前記第２ＩＤＴ電極とが一方向性電極からなり、
   前記第１ＩＤＴ電極と前記第２ＩＤＴ電極から発生される弾性表面波が、それぞれ対向する方向に伝搬するよう形成されていることを特徴とする霧化器。
5. 請求項１に記載の霧化器において、
   前記ＩＤＴ電極の両側に格子状の反射電極がさらに設けられていることを特徴とする霧化器。
6. 請求項１に記載の霧化器において、
   前記圧電基板の主面に、前記弾性表面波の伝搬方向に対して垂直な直線の溝が前記バンクと前記ＩＤＴ電極との間に設けられていることを特徴とする霧化器。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の霧化器において、
   前記バンクが、前記圧電基板側が開放された容器状の形態をなし、液体流入口と霧化された液体微粒子の排出口と空気流通孔とを有し、前記ＩＤＴ電極、または前記ＩＤＴ電極と前記反射電極とを含んで覆うと共に、前記バンクの周縁部が前記圧電基板の主面に固着されていることを特徴とする霧化器。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の霧化器において、
   少なくとも前記ＩＤＴ電極の表面に絶縁性保護膜が形成されていることを特徴とする霧化器。
9. 請求項８に記載の霧化器において、
   前記絶縁性保護膜が親液性を有するか、または、前記絶縁性保護膜の表面に親液性膜がさらに形成されていることを特徴とする霧化器。
10. 請求項８または請求項９に記載の霧化器において、
    親液性を有する前記絶縁性保護膜または前記親液性膜と前記バンクとの間に撥液性膜がさらに形成されていることを特徴とする霧化器。
11. 圧電基板と、該圧電基板の主面に形成されるＩＤＴ電極と、前記圧電基板の主面にあって該ＩＤＴ電極から離間する位置において前記ＩＤＴ電極の周囲を取り囲むバンクと、を備える弾性表面波素子と、前記ＩＤＴ電極に接続され、弾性表面波を発生させる高周波電源部と、前記弾性表面波素子の弾性表面波が伝搬する領域に液体を吐出する液体吐出器と、を有する霧化器と、
    液体を収容し前記液体吐出器と連通するカートリッジと、
    少なくとも前記高周波電源部と、前記液体吐出器の駆動制御を司る制御回路と、を含む制御部と、
    前記制御部及び前記霧化器に電力を供給する電源部と、
    前記霧化器にて霧化された液体微粒子が流通する流路を有する銜え口部と、
    が備えられていることを特徴とする吸引装置。
12. 請求項１１に記載の吸引装置において、
    前記銜え口部と、前記霧化器と、前記カートリッジと、前記制御部と、前記電源部と、がそれぞれユニット化され、着脱可能に直列結合されていることを特徴とする吸引装置。
13. 請求項１１に記載の吸引装置において、
    前記霧化器と、前記カートリッジと、前記制御部と、前記電源部と、がそれぞれユニット化され、各ユニットが直列結合された状態で挿着されるシリンダーをさらに備えていることを特徴とする吸引装置。

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