JP2017158809A - Inhalant testing apparatus - Google Patents

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久光 原田
Hisamitsu Harada
久光 原田
青木 文男
Fumio Aoki
文男 青木
力 川口
Tsutomu Kawaguchi
力 川口
明徳 布施
Akinori Fuse
明徳 布施
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inhalant testing apparatus capable of easily reproducing behavior of an inhalant in the respiratory tract of a person by a test operation using a simulated respiratory tract modeling the respiratory tract of the person.SOLUTION: An inhalant testing apparatus 10 includes: a transparent resin respiratory tract model 1 having a respiratory tract passage 1a; pharmaceutical feeding means (a powder feeder 2); a lung chamber 3; suction means (a suction fan 4); and an observation light source (a lamp 5). In a state where light is applied from the lamp 5 to the respiratory tract model 1, a flowing state of the pharmaceutical in the respiratory tract passage 1a can be observed from one side of the respiratory tract model 1, by reflection of the light applied. Further, the flowing state of the pharmaceutical can be observed from the other side of the respiratory tract model 1, by transmission of the light applied from the lamp 5.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、人の気道を摸した模擬気道内における薬剤の挙動を、人の目で見て確認することのできる吸入薬試験装置に関する。   The present invention relates to an inhalation drug testing apparatus that can visually confirm the behavior of a drug in a simulated airway that looks like a human airway.

呼吸器系の病気の症状の緩和や治療等のために、粉状または霧状等の経肺吸入薬(ここでは経口吸入薬および経鼻吸入薬を含む。なお、以下、総称して「吸入薬」または「薬剤」と言うこともある)が用いられている。この吸入薬が、使用時に、どこまで到達したか、あるいは、吸入薬が気道や肺のどの部分に滞留・付着したか等は、その様子を直接見ることが不可能なため、不明な部分が多い。   In order to alleviate or treat symptoms of respiratory diseases, transpulmonary inhalants such as powder or mist (including oral and nasal inhalants here. Or "drug" or "drug"). There are many unclear parts, such as how far this inhaled drug reached during use, or in which part of the respiratory tract or lung the inhaled drug cannot be seen directly. .

すなわち、吸入薬を搬送する目的器官が、たとえば肺である場合、粉(パウダー)状や霧(ミスト)状の薬剤は、口腔から咽頭、喉頭、気管、気管支などを通過しながら肺にまで到達する。このとき、口腔に投入された薬剤は、肺に到達されるまでの間に、その一部が口腔や咽頭などの内壁に付着することは避けられず、付着しなかった残りの一部が目的の肺に到達する。   In other words, if the target organ that delivers the inhaled drug is, for example, the lung, the powder or mist-like drug reaches the lungs from the oral cavity through the pharynx, larynx, trachea, bronchi, etc. To do. At this time, it is inevitable that a part of the medicine put into the oral cavity will adhere to the inner wall of the oral cavity or pharynx before reaching the lungs, and the remaining part of the drug that has not adhered is intended. To reach the lungs.

そのため、実際の薬剤処方では、投入(吸入)した薬剤の一部しか肺に到達しないことを考慮して、投与すべき薬剤量よりも多くの薬剤量を口腔に投入している。しかしながら、肺に到達しない、前記口腔や咽頭などの内壁に付着した薬剤も体内に吸収されるため、予定量(肺到達見込み量)よりも多く(過剰)の薬剤が体内に吸収されることになり、この過剰の薬剤による薬物有害反応等の副作用が懸念される。   Therefore, in an actual drug prescription, considering that only a part of the injected (inhaled) drug reaches the lungs, an amount of drug larger than the amount of drug to be administered is injected into the oral cavity. However, since the drug that does not reach the lung and adheres to the inner wall of the oral cavity or pharynx is also absorbed by the body, more (excess) of the drug than the expected amount (expected amount to reach the lung) is absorbed by the body. Therefore, there are concerns about side effects such as adverse drug reactions caused by this excessive drug.

そこで、このような吸入薬の吸入時の挙動(吸入薬剤粒子の動きや付着状態)を探り、肺への到達量を推察するために、種々の提案がなされている。たとえば、特許文献1に開示されているような、肺の数値モデル(データ上のバーチャル肺)を用いて、コンピュータシミュレーションにより、薬剤等の粒子の挙動を解析しようとする試みが、多数行われている。   Accordingly, various proposals have been made to investigate the behavior of inhaled drugs during inhalation (the movement and adhesion state of inhaled drug particles) and to estimate the amount of the inhaled drug that reaches the lungs. For example, many attempts have been made to analyze the behavior of particles such as drugs by computer simulation using a lung numerical model (virtual lung on data) as disclosed in Patent Document 1. Yes.

また、実際の肺や気道,咽頭等に対して、間接的な計測を行うことにより、肺における吸入薬の堆積を予想する方法(引用文献2)や、患者の吸引力(吸入パフォーマンス)を推定する方法(引用文献3)が、提案されている。   Indirect measurement of the actual lungs, airways, pharynx, etc. to estimate the accumulation of inhaled drugs in the lung (Cited document 2) and estimate the patient's suction power (inhalation performance) A method (Cited document 3) is proposed.

さらに、肺の機能を模倣する装置(膜)を作製し、この装置に実際に薬剤を流すことにより、肺(肺胞)における薬剤の付着(堆積)と吸収の挙動を再現しようとする提案もなされている(特許文献4,5を参照)。   There is also a proposal to reproduce the behavior of drug adhesion (deposition) and absorption in the lung (alveoli) by making a device (membrane) that mimics the function of the lungs and actually flowing the drug through this device. (See Patent Documents 4 and 5).

特表2012−527921号公報Special table 2012-527921 gazette 特表2007−515237号公報JP-T-2007-515237 特表2013−514818号公報Special table 2013-514818 gazette 特表2010−529478号公報Special table 2010-529478 特開2014−73125号公報JP 2014-73125 A

ところで、前記各提案のような試験方法は、いずれも、吸入薬の体内における挙動を的確に再現しているのかどうかが、分かりづらい。しかも、吸入薬の咽頭,気道等へ付着量や肺への到達量は、体格,年齢,体調,姿勢,咽頭・気管の形状等による個人差が大きいと考えられる。   By the way, it is difficult to understand whether any of the test methods such as the above proposals accurately reproduce the behavior of the inhaled drug in the body. Moreover, the amount of inhaled drug adhering to the pharynx, respiratory tract, etc. and the amount reaching the lungs are thought to vary greatly depending on the physique, age, physical condition, posture, pharyngeal / tracheal shape, etc.

そのため、効率的な、口または鼻を経由したDDS(ドラッグ・デリバリー・システム)を追求する研究者や、吸入薬を製造販売および開発する企業等においては、咽頭部−気道−肺の間の吸入薬の実際の挙動を、直接目で見て確認したいという要望が根強い。   For this reason, researchers in pursuit of efficient DDS (drug delivery system) via the mouth or nose and companies that manufacture, sell, and develop inhaled drugs are inhaled between the pharynx, airways, and lungs. There is a strong demand for direct visual confirmation of the actual behavior of drugs.

このように、吸入薬の体内での挙動を、実際に目でみるか、あるいは、それに近い模擬形態で見ることができれば、DDSの効率アップや薬物有害反応等の低減、あるいは、吸入薬の性能,品質,安全性等の向上や、研究の進展に貢献できると考えられる。   In this way, if the behavior of the inhaled drug in the body can be observed visually or in a simulated form close to it, the efficiency of DDS can be increased, adverse drug reactions can be reduced, or the performance of the inhaled drug , It is thought that it can contribute to the improvement of quality and safety and the progress of research.

本発明の目的は、人の気道を摸した模擬気道を用いた試験操作により、人の気道内における吸入薬の挙動を簡便に再現して見ることのできる吸入薬試験装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide an inhalation drug testing apparatus that can easily reproduce and see the behavior of an inhalation drug in a human airway by a test operation using a simulated airway that looks like the human airway. .

本発明は、流路の一端に空気流入口が設けられ、流路の他端側に複数の空気流出口が設けられた、人の気道を模した気道流路を有する透明な樹脂製の気道モデルと、前記空気流入口に接続され、粉状または霧状の吸入用薬剤を前記気道流路に供給する薬剤供給手段と、前記複数の空気流出口に接続され、内部に人の肺を模した肺状空間を有し、前記肺状空間に連通する排気口が設けられた肺チャンバと、前記排気口に接続され、前記肺チャンバ内の空気を吸引する吸引手段と、前記気道モデルに対峙する一方側に配置され、前記気道モデルに向けて光を照射する観察用光源と、を備え、前記観察用光源から前記気道モデルに向けて光が照射された状態で、照射された光の反射により、前記一方側から、または、照射された光の透過により、前記気道モデルを挟んで前記観察用光源に対向する他方側から、前記気道流路内における前記薬剤の流動状態の観察が可能であることを特徴とする吸入薬試験装置である。   The present invention provides a transparent resin airway having an airway channel imitating a human airway, in which an air inlet is provided at one end of the channel and a plurality of air outlets are provided at the other end of the channel. A model, a drug supply means connected to the air inlet and supplying a powder or mist-like drug for inhalation to the airway channel, and connected to the plurality of air outlets, and internally imitating a human lung A lung chamber provided with an exhaust port communicating with the lung space, a suction means connected to the exhaust port and sucking air in the lung chamber, and opposed to the airway model A light source for observation that is disposed on one side and irradiates light toward the airway model, and reflects light emitted in a state where light is emitted from the observation light source toward the airway model. From the one side or through the transmission of the irradiated light From the other side opposite to the observation light source across the airway model is inhalants test and wherein the observation of the fluidized state of the drug in the airway passage is possible.

また本発明は、前記気道モデルに対峙する一方側または他方側に配設された撮像手段と、該撮像手段が撮像した画像を記録する記録手段とを、さらに備え、前記気道流路内における前記薬剤の流動状態の記録が可能であることを特徴とする。   In addition, the present invention further includes an imaging unit disposed on one side or the other side facing the airway model, and a recording unit that records an image captured by the imaging unit. It is possible to record the flow state of the medicine.

また本発明は、前記観察用光源がレーザ発振光源であり、前記撮像手段が高感度カメラを含むとともに、前記レーザ発振光源が、前記高感度カメラから見て前記気道モデルの側方に配置され、前記レーザ発振光源から照射されたレーザ光の散乱により、前記他方側から、前記気道流路内における薬剤粒子個々の挙動の記録が可能であることを特徴とする。   Further, in the present invention, the observation light source is a laser oscillation light source, the imaging means includes a high sensitivity camera, and the laser oscillation light source is disposed on a side of the airway model as viewed from the high sensitivity camera, The behavior of each drug particle in the airway channel can be recorded from the other side by scattering of the laser light emitted from the laser oscillation light source.

そして、本発明の吸入薬試験装置は、前記薬剤が前記気道流路内を流れる前後に、前記気道モデル全体の質量を計測する、気道モデル秤量手段を備えることを特徴とする。   The inhalation drug testing device of the present invention is characterized by comprising airway model weighing means for measuring the mass of the entire airway model before and after the medicine flows through the airway flow path.

本発明によれば、透明な樹脂性の気道モデル内に設けられた、人の気道を模した気道流路を流れる薬剤(粉状または霧状の吸入用薬剤)の状態を、観察用光源と同じ側(一方側)から、薬剤の反射光を利用して、目視により観察することができる。また、前記気道流路内の薬剤の流動状態は、この気道モデルを挟んだ反対側(他方側)から、気道モデルを透過する光を利用して、その陰影を目視により確認することができる。   According to the present invention, the state of a medicine (powder or mist-like inhalation medicine) flowing in an airway channel imitating a human airway provided in a transparent resinous airway model is set as an observation light source. From the same side (one side), it can be visually observed using the reflected light of the medicine. Further, the flow state of the drug in the airway channel can be visually confirmed by using light transmitted through the airway model from the opposite side (the other side) sandwiching the airway model.

したがって、本発明の吸入薬試験装置は、従来の方法・装置よりも、人体内の気道により近い状態で、気道流路内の薬剤の流動状態を、直接的に観察できる。これにより、患者や使用する薬剤により異なる、気道等への付着量を考慮した、薬剤の最適投薬(吸入)量を設定することが可能になる。   Therefore, the inhaled drug test device of the present invention can directly observe the flow state of the drug in the airway channel in a state closer to the airway in the human body than the conventional method / device. Thereby, it becomes possible to set the optimal dosage (inhalation) amount of the drug in consideration of the amount of adhesion to the airway and the like, which differs depending on the patient and the drug to be used.

また、本発明の吸入薬試験装置は、吸入薬の研究等に利用することにより、人体を用いた試験結果により近い結果を、再現性良く得ることができるようになる。したがって、本発明は、これら薬剤の品質,安全性等の向上や、肺に対するDDSの効率アップ等の研究に、貢献できる。   In addition, the inhalation drug test apparatus of the present invention can obtain results closer to the test results using the human body with good reproducibility by using it for research of inhalation drugs and the like. Therefore, the present invention can contribute to researches such as improving the quality and safety of these drugs and improving the efficiency of DDS for the lung.

また本発明において、前記気道モデルに対峙する一方側または他方側に配設された撮像手段と、該撮像手段が撮像した画像を記録する記録手段とを、さらに備える吸入薬試験装置は、前記気道流路内における前記薬剤の流動状態を、一方側(反射光)または他方側(透過光)のどちら側からでも、映像として記録することができ、好ましい。この映像は、動画でも静止画でもよく、試験後に、いつでも再生して確認することができる。   Further, in the present invention, the inhalant test apparatus further comprising: an imaging unit disposed on one side or the other side facing the airway model; and a recording unit that records an image captured by the imaging unit. The flow state of the medicine in the flow channel can be recorded as an image from either one side (reflected light) or the other side (transmitted light), which is preferable. This video may be a moving image or a still image, and can be played back and confirmed at any time after the test.

また本発明において、前記観察用光源がレーザ発振光源であり、前記撮像手段が高感度カメラを含むとともに、前記レーザ発振光源が、前記高感度カメラから見て前記気道モデルの側方に配置されている吸入薬試験装置は、前記薬剤の粒子によるレーザ光散乱を利用して、前記気道流路内における薬剤粒子個々の挙動を記録することができる。また、この記録を利用して、画像解析等の演算を行うことにより、薬剤粒子一つ一つの動きや薬剤全体の流れを、非接触で定量的に捉えることも可能になる。   Also, in the present invention, the observation light source is a laser oscillation light source, the imaging means includes a high sensitivity camera, and the laser oscillation light source is disposed on a side of the airway model as viewed from the high sensitivity camera. The inhaled drug testing apparatus can record the behavior of each drug particle in the airway channel using laser light scattering by the drug particle. Also, by performing calculations such as image analysis using this recording, it is possible to quantitatively capture the movement of each drug particle and the flow of the entire drug in a non-contact manner.

そして、本発明において、前記薬剤が前記気道流路内を流れる前後に、前記気道モデル全体の質量を計測する、気道モデル秤量手段を備える吸入薬試験装置は、前記気道モデルの試験前後の重量変化(差異)を正確に測定して、試験後に該気道モデルに付着した薬剤の量を正確に割り出すことができる。また、その結果を、前記画像解析の結果に反映(フィードバック)させれば、その解析の精度を向上させることができる。   In the present invention, the inhalation drug testing device comprising an airway model weighing means for measuring the mass of the entire airway model before and after the drug flows in the airway flow path is a weight change before and after the test of the airway model. (Difference) can be accurately measured to accurately determine the amount of drug attached to the airway model after the test. If the result is reflected (feedback) on the result of the image analysis, the accuracy of the analysis can be improved.

本発明の第1実施形態の吸入薬試験装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an inhalation drug test device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態の吸入薬試験装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the inhalation drug test apparatus of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態の吸入薬試験装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the inhalation drug test apparatus of 3rd Embodiment of this invention. 本発明の実施形態で用いられる気道モデルの(a)正面図および(b)側面図である。It is (a) front view and (b) side view of the airway model used by embodiment of this invention. (a)〜(c)は、順に、気道モデル中を吸入用薬剤が流れる様子を示す写真であり、(a)は薬剤投入の直後、(b)は薬剤(白い部分)が気道流路中を通る様子、(c)は薬剤が気道流路を通った後を示す写真である。(A)-(c) is a photograph which shows a mode that the chemical | medical agent for inhalation flows in an airway model in order, (a) is immediately after injection | pouring of a chemical | medical agent, (b) is a chemical | medical agent (white part) in an airway flow path. (C) is a photograph showing the drug after passing through the airway channel. (a),(b)は、いずれも気道モデルに薬剤を流した後に、気道流路に薬剤が付着した状態を示す一部拡大写真であり、(a)は口腔部位を、(b)は気管支部位を、拡大したものである。(A), (b) is a partially enlarged photograph showing a state in which the drug adheres to the airway channel after the drug has flowed through the airway model, (a) shows the oral cavity part, (b) shows The bronchial part is enlarged.

図1は、本発明の第1実施形態の吸入薬試験装置の構成を示す概略図である。   FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the inhalation drug test device according to the first embodiment of the present invention.

この吸入薬試験装置10は、本発明の試験装置の基本的な構成であって、透明な樹脂製の気道モデル1と、薬剤を供給する薬剤供給手段(粉末供給器2)と、内部に人の肺を模した肺状空間を有する肺チャンバ3と、空気を吸引する吸引手段(吸引ファン4)と、気道モデル1に光を照射する観察用光源(ランプ5)と、を備える。   This inhalation drug test apparatus 10 is a basic configuration of the test apparatus of the present invention, and is a transparent resin airway model 1, a drug supply means (powder supply device 2) for supplying a drug, and a human inside. A lung chamber 3 having a pulmonary space imitating the lung, a suction means (suction fan 4) for sucking air, and an observation light source (lamp 5) for irradiating the airway model 1 with light.

気道モデル1は、フィラーを含まない透明な処方の樹脂(この例ではアクリル樹脂)を用いて形成されており、図4(a)に示すように、その内部(内側)に、人の気道を模した気道流路(模擬気道)1aを含むモデル体(模型)である。なお、本発明において「透明」とは、可視光領域の光の透過率が80%以上のものを言う。また、気道モデル1は、厚み方向〔図4(a)の紙面表裏方向、図4(b)では左右方向〕に2分割された状態で樹脂材料から成型され、前記気道流路1aとなる凹部を中央側にして、図4(b)の側面図ように貼り合わせて成形したものである。なお、気道モデル1は、前記貼り合わせを解除して分割することにより、試験後に気道流路1a内に付着した吸入薬等を、容易に清掃除去することができる。   The airway model 1 is formed using a transparent resin (in this example, an acrylic resin) that does not contain a filler. As shown in FIG. This is a model body (model) including a simulated airway channel (simulated airway) 1a. In the present invention, the term “transparent” means that the transmittance of light in the visible light region is 80% or more. The airway model 1 is molded from a resin material in a state of being divided into two in the thickness direction (the front and back direction in FIG. 4A, the left-right direction in FIG. 4B), and is a concave portion that becomes the airway channel 1a. Is formed by bonding together as shown in the side view of FIG. Note that the airway model 1 can be easily cleaned and removed of the inhaled drug and the like adhering to the airway channel 1a after the test by releasing the bonding and dividing the airway model 1.

前記気道モデル1の上部(左側面)には、内部の気道流路1aに連通する開口(空気流入口1b)が形成されており、試験時には、この空気流入口1bから気道流路1a内に、試験体(吸入用薬剤)が投入される。また、前記気道モデル1の下部には、底面(2箇所)および両側面(各1箇所)に、前記試験体(吸入用薬剤)の排出口となる空気流出口1cが複数(4つ)設けられている。   In the upper part (left side surface) of the airway model 1, an opening (air inlet 1b) communicating with the internal airway channel 1a is formed. During the test, the air inlet 1b enters the airway channel 1a. The test body (inhalation drug) is introduced. In the lower part of the airway model 1, a plurality (four) of air outlets 1c serving as discharge ports for the test body (medicine for inhalation) are provided on the bottom surface (two places) and on both side faces (one place each). It has been.

なお、実際の人体においては、図4(a)の正面図に示す気道流路1a下部の気道分岐(最初の2分岐)以下の流路部分が、その上側の直線状(1本)流路部分に対して約90°捩じれた状態であるが、この気道モデル1においては、スペース(モデル体の容積)の都合上、その捩じれを解消した状態、すなわち、前記上側の直線状(1本)流路部分と下側の分岐流路部分とが周方向同位相の状態で、再現している。上記捩じれを解消したもの(本実施形態)でも、捩じれを再現したもの(90°位相が違うもの)でも、4分岐以降の流路部分の空気流れの状態に差がないことを、別途確認している。   In the actual human body, the channel portion below the airway branch (first two branches) at the lower part of the airway channel 1a shown in the front view of FIG. 4A is a straight (one) channel above the airway channel. The airway model 1 is in a state of being twisted about 90 ° with respect to the portion, but for the convenience of space (volume of the model body), the twist is eliminated, that is, the upper straight line (one) The flow path part and the lower branch flow path part are reproduced in the same phase in the circumferential direction. Separately confirm that there is no difference in the state of air flow in the flow path after the 4th branch, whether the twist is eliminated (this embodiment) or the twist is reproduced (90 ° phase is different). ing.

また、前記気道流路1aは、目的とする試験に応じて、鼻腔の構造や食道等の流路を付け加えたり、気道流路1a内の温湿度を管理する機能を付与したりしてもよい。さらに、気道流路1aの内壁に、適切な粘着物質を塗工するなどして、より人体に近い環境等を再現することも可能である。   Further, the airway channel 1a may be added with a nasal cavity structure, a esophageal channel, or the like, or may have a function of managing the temperature and humidity in the airway channel 1a, depending on the target test. . Furthermore, it is possible to reproduce an environment closer to the human body by applying an appropriate adhesive material to the inner wall of the airway channel 1a.

前記気道モデル1を形成する材料としては、前記アクリル樹脂のほか、ポリカーボネート樹脂,アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン(ABS)樹脂,エポキシ樹脂等を用いることができ、これらをブレンドして用いてもよい。いずれの樹脂種においても、その配合には、充填剤を殆ど含まないかあるいは全く含まない、透明な配合を使用する。なお、前記各樹脂に代えて、ガラスを材料として気道モデル1を作製することもできる。また、前記気道モデル1が帯電して吸入薬粒子の付着に影響がでる場合は、帯電防止手段(静電気除去手段)を設けるようにしてもよい。帯電防止手段としては、帯電防止スプレーを始め、除電(放電)パッドや接地線(アース)等を用いることができる。   As a material for forming the airway model 1, polycarbonate resin, acrylonitrile / butadiene / styrene (ABS) resin, epoxy resin and the like can be used in addition to the acrylic resin, and these may be blended. For any resin type, the formulation uses a transparent formulation that contains little or no filler. In addition, it can replace with each said resin and can also produce the airway model 1 by using glass as a material. In addition, when the airway model 1 is charged and affects the adhesion of inhaled drug particles, an antistatic means (static electricity removing means) may be provided. As the antistatic means, an antistatic spray, a static elimination (discharge) pad, a ground wire (earth), or the like can be used.

さらに、観察流体(例えば空気)の光の屈折率と、気道モデル1を構成する透明樹脂の光の屈折率との間に、大きな隔たりがある場合には、気道流路1a内を前記透明樹脂の光の屈折と同等の屈折率を有する液体で満たしてもよい。これにより、レンズ効果の発生を抑え、歪みのない観察を行うことができる。   Further, when there is a large gap between the refractive index of light of the observation fluid (for example, air) and the refractive index of light of the transparent resin constituting the airway model 1, the transparent resin is disposed in the airway flow path 1a. It may be filled with a liquid having a refractive index equivalent to the refraction of light. Thereby, the generation of the lens effect can be suppressed and observation without distortion can be performed.

粉末供給器2(薬剤供給手段)は、前記気道モデル1の空気流入口1bに接続されるアタッチメント(マウスピース2a)と、試験用薬剤を収容するカートリッジ2bと、空気流路を、前記カートリッジ2bを経由する経路と経由しない経路とに切り替える切替器(切替コック2c)と、を含む。   The powder supplier 2 (medicine supply means) includes an attachment (mouthpiece 2a) connected to the air inlet 1b of the airway model 1, a cartridge 2b containing a test drug, an air flow path, and the cartridge 2b. A switching device (switching cock 2c) that switches between a route passing through and a route not passing through.

そして、粉末供給器2は、吸引手段(吸引ファン4)が作動し、吸引用の空気が前記気道モデル1(気道流路1a)内を流れている状態(試験開始状態)で、切替コック2cを切り替えることにより、前記吸引用の空気がカートリッジ2b内を流れ、収容されていた試験用薬剤を、その空気流に乗せて前記気道流路1aに供給するように構成されている。なお、粉末供給器2に代えて、市販の吸入器(粉体,ミスト)を、その吸入器専用のマウスピースを介して設置してもよい。   The powder feeder 2 has the switching cock 2c in a state (test start state) in which the suction means (suction fan 4) is activated and the air for suction flows in the airway model 1 (airway channel 1a). By switching the above, the suction air flows in the cartridge 2b, and the stored test medicine is supplied to the airway channel 1a in the air flow. Instead of the powder feeder 2, a commercially available inhaler (powder, mist) may be installed via a mouthpiece dedicated to the inhaler.

肺チャンバ3は、図1に示すように、気道モデル1の下部を取り囲むハウジング状の筐体であり、そのハウジング内部の空間が、人の肺を模した肺状空間Sとなっている。この肺状空間Sの中央には、肺状空間S内の容積を、モデルとする人の左右の肺の容積比率に合わせて分割する隔壁3cが設けられており、この隔壁3cは、左右に移動可能に構成されている。また、左右の各肺状空間(左肺室Sおよび右肺室S)内に、上下方向にスライド移動できる可動仕切りを追加設置してもよい。これにより、幼児から成人までの肺容積に対応することが可能になる。 As shown in FIG. 1, the lung chamber 3 is a housing-like housing that surrounds the lower part of the airway model 1, and a space inside the housing is a lung-like space S imitating a human lung. At the center of the pulmonary space S, a partition wall 3c that divides the volume in the pulmonary space S in accordance with the volume ratio of the left and right lungs of the model person is provided. It is configured to be movable. Further, in each lung shaped space of the left and right (Hidarihaishitsu S L and Migihaishitsu S R), may be additionally installed movable partition that can be slid in the vertical direction. This makes it possible to deal with lung volumes from infants to adults.

そして、肺チャンバ3内側の、気道モデル1と接する面には、前記4つの空気流出口1cにそれぞれ対応する穴3aが設けられており、これらの穴3aを通じて、前記気道流路1を流れてきた空気(排気)が、肺状空間Sに導入されるようになっている。   Holes 3a corresponding to the four air outlets 1c are provided on the surface of the lung chamber 3 that is in contact with the airway model 1, and flows through the airway channel 1 through these holes 3a. Air (exhaust gas) is introduced into the pulmonary space S.

なお、肺チャンバ3の下部(底面)には、ハウジング底面に設けられた排気口3bを介して、後記する吸引手段(吸引ファン4)が2つ取り付けられており、連通するこの肺状空間S内の空気を、左右の部屋(左肺室S,右肺室S)で独立して排気できるように構成されている。そして、前記排気により生じた負圧により、各穴3aを介して、前記気道流路1aの空気が下方に吸引され、人の呼吸(息を吸い込む吸気行為)が再現される。 Two suction means (suction fans 4) to be described later are attached to the lower portion (bottom surface) of the lung chamber 3 via an exhaust port 3b provided on the bottom surface of the housing, and this lung-like space S communicates. The inside air can be exhausted independently in the left and right rooms (left lung chamber S L , right lung chamber S R ). Then, due to the negative pressure generated by the exhaust, the air in the airway channel 1a is sucked downward through the holes 3a, and human breathing (inhalation action for breathing in) is reproduced.

吸引ファン4(吸引手段)は、モーターと、回転羽根とを有し、そのモーターの回転は、別途設けたコントローラー(図示せず)により制御されるようになっている。その吸引力は、左右のファンで独立して制御できる仕様になっており、生まれつき、あるいは疾患や損傷等により、左右の肺で吸引力が異なる場合や、一方の肺が機能していない場合にも対応できるようになっている。なお、吸引ファン4に代えて、吸引ポンプ等の他の空気吸引手段を用いてもよい。また、経路の途中に空気流量計を設置すれば、この流量計の指示を目安に、吸引量を人体の吸入流量(〜100L/分)に見合った量に設定することができる。   The suction fan 4 (suction means) has a motor and rotating blades, and the rotation of the motor is controlled by a separately provided controller (not shown). The suction force is a specification that can be controlled independently by the left and right fans. If the suction force differs between the left and right lungs due to birth, disease, or injury, or if one lung is not functioning. Can also respond. Instead of the suction fan 4, other air suction means such as a suction pump may be used. Further, if an air flow meter is installed in the middle of the path, the suction amount can be set to an amount corresponding to the inhalation flow rate (up to 100 L / min) of the human body with reference to the instruction of the flow meter.

さらに、吸引ファン4を配設する代わりに、前記肺チャンバ3をゴム等の伸縮性を有する軟質材料で形成し、これを、底面にゴム膜(模擬横隔膜)を張った透明樹脂性の筐体(模擬体腔)に収めた構成としてもよい。前記ゴム膜(模擬横隔膜)を手動で上下させ、前記軟質材料製肺チャンバ3を膨張−収縮させれば、より人の自然の呼吸に近い吸気動作を再現することが可能になる。   Further, instead of disposing the suction fan 4, the lung chamber 3 is formed of a soft material having elasticity such as rubber, and this is made of a transparent resin casing with a rubber film (simulated diaphragm) stretched on the bottom surface. It is good also as a structure stored in (simulated body cavity). If the rubber film (simulated diaphragm) is manually moved up and down and the soft material lung chamber 3 is expanded and contracted, it is possible to reproduce an inhalation operation closer to human natural breathing.

吸引ファン4のモーターの回転制御は、人の呼吸(呼気−排気)のサイクル(リズム)と強弱とを考慮して行われ、前記粉末供給器2の切替コック2cの切り替え(試験用薬剤の投入開始)は、前記コントローラーから発せられる信号または合図により行われる。これにより、人の薬剤吸引行動が再現され、薬剤投与の開始タイミングを、呼吸パターンと同期させることができる。   The rotation control of the motor of the suction fan 4 is performed in consideration of the cycle (rhythm) and strength of human breathing (exhalation-exhaust), and switching of the switching cock 2c of the powder feeder 2 (injection of test drug) (Start) is performed by a signal or signal issued from the controller. Thereby, the drug suction behavior of a person is reproduced, and the start timing of drug administration can be synchronized with the breathing pattern.

ランプ5(観察用光源)は、前記気道モデル1に対峙する一方側(図1では紙面裏側方向であり、気道モデル1裏側方向の位置)に配置され、気道モデル1に向けて(気道モデル1の裏側方向から)光を照射する。そして、前記照射された光は、前記気道モデル1の表面(幅広面)からその内部に入射し、透明な気道モデル1を透過して、その反対側(前記気道モデル1の他方側、図1では紙面表側方向。)から出射される。   The lamp 5 (light source for observation) is arranged on one side (in FIG. 1, in the direction of the back side of the drawing and in the direction of the back side of the airway model 1) facing the airway model 1, and directed toward the airway model 1 (airway model 1). Irradiate light) The irradiated light is incident on the airway model 1 from the surface (wide surface), passes through the transparent airway model 1, and is on the opposite side (the other side of the airway model 1, FIG. 1). Then, the light is emitted from the front side of the paper.

そのため、前記気道モデル1を他方側(紙面表側)から眺めた場合、前記照射光の透過(透過光)によって、気道流路1a内を流れる物体(薬剤の粒子)あるいは気道流路1aの壁面に付着した物体が、陰影として認識される。これにより、気道流路1a内を流れる薬剤の様子を、観察することができる。   Therefore, when the airway model 1 is viewed from the other side (the front side of the paper), the object (medicine particles) flowing in the airway channel 1a or the wall surface of the airway channel 1a is transmitted by the transmitted light (transmitted light). The attached object is recognized as a shadow. Thereby, the state of the medicine flowing through the airway channel 1a can be observed.

なお、この状態で、前記気道モデル1は、一方側(図1では紙面裏側方向であり、前記ランプ5が配置された、気道モデル1の裏側)から観察することもできる。気道モデル1を一方側(紙面裏側)から眺めた場合、気道流路1a内を流れる物体(薬剤の粒子)あるいは気道流路1aの壁面に付着した物体による、前記照射光の反射光が、光点として認識され、これを利用して、気道流路1a内を流れる薬剤の様子を観察することができる。   In this state, the airway model 1 can also be observed from one side (in FIG. 1, the rear side direction in the drawing, the back side of the airway model 1 where the lamp 5 is disposed). When the airway model 1 is viewed from one side (the back side of the paper), the reflected light of the irradiation light from an object (medicine particles) flowing in the airway channel 1a or an object attached to the wall surface of the airway channel 1a is light. It is recognized as a point, and using this, the state of the drug flowing in the airway channel 1a can be observed.

前記ランプ5としては、ハロゲンランプ,キセノンランプ,LEDランプ等を使用することができる。   As the lamp 5, a halogen lamp, a xenon lamp, an LED lamp, or the like can be used.

つぎに、撮像手段、記録手段、トレーサと、気道モデル秤量手段とを備える、本発明の第2実施形態について説明する。
図2は、本発明の第2実施形態の吸入薬試験装置の概略構成を示すブロック図である。なお、第1実施形態と同様の機能を有する構成部材には、図1と同じ符号を付記して、その詳細な説明を省略する。
Next, a second embodiment of the present invention including an imaging unit, a recording unit, a tracer, and an airway model weighing unit will be described.
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the inhalation drug testing device according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol as FIG. 1 is attached | subjected to the structural member which has the function similar to 1st Embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.

本発明の第2実施形態の吸入薬試験装置20が、前記第1実施形態の吸入薬試験装置10と異なる点は、本発明の撮像手段としてCCD(Charge Coupled Device)カメラ6が配設され、そのCCDカメラ6で撮像された画像(画像データ)を記録する記録手段(パーソナルコンピュータ7)を備える点である。また、前記気道モデル1の試験薬剤供給側(上部)には、気道流路1a内の空気の流れを見易くするトレーサ発生器8が配設され、前記気道モデル1の試験薬剤排出側(下側)には、試験前後の気道モデル1の質量変化を測定するための気道モデル秤量手段(電子天秤9)が配設されている。   The inhalant test apparatus 20 of the second embodiment of the present invention is different from the inhalant test apparatus 10 of the first embodiment in that a CCD (Charge Coupled Device) camera 6 is disposed as an imaging means of the present invention. It is a point provided with recording means (personal computer 7) for recording an image (image data) picked up by the CCD camera 6. In addition, a tracer generator 8 is provided on the test drug supply side (upper part) of the airway model 1 to make the air flow in the airway flow path 1a easier to see, and the test drug discharge side (lower side) of the airway model 1 is arranged. ) Is provided with an airway model weighing means (electronic balance 9) for measuring mass change of the airway model 1 before and after the test.

CCDカメラ6(撮像手段)は、前記気道モデル1に対峙する一方側(図2における紙面裏側方向であり、気道モデル1裏側の、ランプ5と同じ側)に配置された場合、前記気道モデル1を一方側(紙面裏側)から眺めた場合と同様、気道流路1a内を流れるあるいは付着した物体(薬剤の粒子)に起因する、気道モデル1の裏側方向から照射された光の反射が、画像上の光点として撮像され記録される。   When the CCD camera 6 (imaging means) is disposed on one side facing the airway model 1 (the same direction as the lamp 5 on the back side of the airway model 1 in FIG. 2), the airway model 1 As seen from the one side (the back side of the paper), reflection of light irradiated from the back side direction of the airway model 1 caused by an object (medicine particles) flowing through or attached to the airway channel 1a It is imaged and recorded as the upper light spot.

逆に、図2のように、CCDカメラ6が、前記気道モデル1に対峙する他方側(図2における紙面表側方向であり、ランプ5とは反対側)に配置された場合、前記気道モデル1を他方側(紙面表側)から眺めた場合と同様、気道流路1a内を流れるあるいは付着した物体(薬剤の粒子)に起因する、気道モデル1の裏側方向から照射された光による陰影(影)が、画像上の黒点として撮像され記録される。   On the contrary, as shown in FIG. 2, when the CCD camera 6 is disposed on the other side facing the airway model 1 (the front surface side in FIG. 2, the side opposite to the lamp 5), the airway model 1. As seen from the other side (the front side of the paper), the shadow (shadow) caused by the light irradiated from the back side direction of the airway model 1 caused by an object (medicine particle) flowing or adhering in the airway channel 1a. Are captured and recorded as black spots on the image.

パーソナルコンピュータ7(記録手段)は、前記CCDカメラ6が撮像した画像データを記録するハード・ディスク・ドライブ等の記録媒体と、その画像データを映像(動画あるいは静止画)として表示するパネルディスプレイ等の表示部を含み、記録された画像を、随時再生して、確認(観察)することができる。   The personal computer 7 (recording means) includes a recording medium such as a hard disk drive that records image data captured by the CCD camera 6, and a panel display that displays the image data as a video (moving image or still image). The recorded image including the display unit can be reproduced and confirmed (observed) at any time.

また、前記パーソナルコンピュータ7は、演算手段を備えており、前記表示部を見ながら、前記記録した画像の、拡大,縮小,トリミング,切り出し等の加工を行うことができるようになっている。なお、画像によっては、薬剤粒子からなる光点または黒点が見えにくい場合もあり、その場合は、前記画像のコントラスト調整や、いき値(しきい値)を変更した再描画等を行うこともできる。   Further, the personal computer 7 is provided with a calculation means, and can perform processing such as enlargement, reduction, trimming, and clipping of the recorded image while looking at the display section. Depending on the image, light spots or black spots made of drug particles may be difficult to see. In this case, contrast adjustment of the image, redrawing with a changed threshold value (threshold value), or the like can be performed. .

トレーサ発生器8は、主となる粉末供給器2に対して補助的に並設されるものであり、これを利用することにより、試験用薬剤を供給しなくても、試験時の気道流路1a内の気流を再現して、確認できるものである。   The tracer generator 8 is arranged in an auxiliary manner with respect to the main powder supply device 2, and by using this, the airway flow path at the time of the test can be obtained without supplying the test chemical. The airflow in 1a can be reproduced and confirmed.

前記トレーサ発生器8の構成としては、内部にトレーサ貯留タンク(図示省略)を備えるもので、このトレーサとしては、使用流体への追従性に優れるパウダー(固体粉末)やミスト(液体)等が使用される。なお、トレーサ貯留タンク内のトレーサ(粒子)を押し出すために、補助的な加圧手段(トレーサ発生器8専用の圧縮機やポンプ等)を備える場合もある。   The configuration of the tracer generator 8 includes a tracer storage tank (not shown) inside, and as this tracer, powder (solid powder), mist (liquid), etc. that have excellent followability to the fluid used are used. Is done. In addition, in order to push out the tracer (particles) in the tracer storage tank, auxiliary pressurizing means (a compressor or a pump dedicated to the tracer generator 8) may be provided.

また、トレーサ発生器8と前記気道モデル1の空気流入口1bとの間の流路には、前記粉末供給器2の切替器と同様の切替コック8aが介在配置されており、トレーサ粒子の供給のオン−オフを切り替えることができるようになっている。   Further, a switching cock 8a similar to the switching unit of the powder supply unit 2 is interposed in the flow path between the tracer generator 8 and the air inlet 1b of the airway model 1 to supply the tracer particles. Can be switched on and off.

そして、吸入薬試験装置20の気道モデル1の下側で、かつ、気道モデル1と肺チャンバ3との間には、気道モデル1の質量変化を測定する電子天秤9(気道モデル秤量手段)が配設されている。   An electronic balance 9 (airway model weighing means) for measuring a change in mass of the airway model 1 is provided below the airway model 1 of the inhalation drug test apparatus 20 and between the airway model 1 and the lung chamber 3. It is arranged.

前記電子天秤9は、予め計測した試験前の気道モデル1の質量と、試験薬剤等の付着した試験後の気道モデル1の質量とを比較することにより、気道モデル1の気道流路1a内(壁面)に付着した試験薬剤の重さを、同定することができる。これにより、吸入薬試験装置20は、前記気道流路1a(模擬気道)内の薬剤の流動状態を、目視あるいは記録した画像により観察できるだけでなく、画像等から得られる情報(示唆や感触等)の正しさを、前記付着した試験薬剤の重さ(実測値)で確認することができる。   The electronic balance 9 compares the mass of the pre-test airway model 1 measured in advance with the mass of the post-test airway model 1 to which a test drug or the like adheres, thereby allowing the inside of the airway channel 1a of the airway model 1 ( The weight of the test drug attached to the wall surface can be identified. Thereby, the inhalation drug testing device 20 can not only observe the flow state of the drug in the airway channel 1a (simulated airway) visually or by a recorded image, but also information obtained from the image (suggestion, touch, etc.). Can be confirmed by the weight (actual value) of the adhered test drug.

つぎに、観察用光源がレーザ発振光源であり、撮像手段が高感度カメラである、本発明の第3実施形態について説明する。
図3は、本発明の第2実施形態の吸入薬試験装置の概略構成を示すブロック図である。なお、第1,第2実施形態と同様の機能を有する構成部材には、図1,図2と同じ符号を付記して、その詳細な説明を省略する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described in which the observation light source is a laser oscillation light source and the imaging means is a high sensitivity camera.
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the inhalation drug testing device according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol as FIG. 1, FIG. 2 is attached | subjected to the structural member which has the function similar to 1st, 2nd embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.

本発明の第3実施形態の吸入薬試験装置30が、前記第1実施形態の吸入薬試験装置10と異なる点は、本発明の撮像手段として高感度カメラ11が配設され、その高感度カメラ11で撮像された画像(画像データ)を記録する記録手段(パーソナルコンピュータ7)を備える点である。また、もう一つの相違点は、気道モデル1に光を照射する観察用光源として、レーザ発振光源12が用いられており、このレーザ発振光源12は、前記高感度カメラ11の撮像(観察)方向に対して直交する方向(本例においては、前記気道モデル1の側方))に配置されている点である。   The inhalant test apparatus 30 of the third embodiment of the present invention differs from the inhalant test apparatus 10 of the first embodiment in that a high-sensitivity camera 11 is provided as an imaging means of the present invention, and the high-sensitivity camera is provided. 11 is provided with a recording means (personal computer 7) for recording the image (image data) captured in step 11. Another difference is that a laser oscillation light source 12 is used as an observation light source for irradiating the airway model 1 with light, and this laser oscillation light source 12 is in the imaging (observation) direction of the high sensitivity camera 11. It is a point arrange | positioned in the direction orthogonal to (in this example, the side of the said airway model 1).

なお、吸入薬試験装置30は、前記第2実施形態で説明したトレーサ発生器8と、このトレーサ発生器8専用の補助的な加圧手段も備えている。また、前記電子天秤9(気道モデル秤量手段)を備えるように構成してもよい。   The inhalant test apparatus 30 includes the tracer generator 8 described in the second embodiment and auxiliary pressurizing means dedicated to the tracer generator 8. Further, the electronic balance 9 (airway model weighing means) may be provided.

レーザ発振光源12は、PIV(Particle Image Velocimetry)法で使用されるレーザシート光源であり、気道モデル1の側方(カメラ11に対して直交方向)からこの気道モデル1内に入射して、気道モデル1正面(前記一方側または前記他方側)から見て気道流路1aの周辺に面状に広がる、シート状のレーザ光を照射する。レーザ発振光源12としては、Nd−YAGレーザ,アルゴンレーザ,He−Neレーザ,半導体レーザ等を用いることができる。   The laser oscillation light source 12 is a laser sheet light source used in the PIV (Particle Image Velocity) method, and enters the airway model 1 from the side of the airway model 1 (perpendicular to the camera 11). A sheet-like laser beam spreading in a planar shape around the airway channel 1a when viewed from the front of the model 1 (on the one side or the other side) is irradiated. As the laser oscillation light source 12, an Nd-YAG laser, an argon laser, a He-Ne laser, a semiconductor laser, or the like can be used.

高感度カメラ11は、前記気道モデル1の正面側(前記一方側または前記他方側)に配置されており、前記レーザ光の照射による、気道流路1a内の試験体(吸入用薬剤)粒子個々の散乱光を、前記パーソナルコンピュータ7等の記録手段に記録する。   The high-sensitivity camera 11 is arranged on the front side (the one side or the other side) of the airway model 1, and the individual test specimen (inhalation drug) particles in the airway channel 1a due to the irradiation of the laser light. Is recorded in the recording means such as the personal computer 7.

なお、前記PIV法では、前記高感度カメラ11を用いて、高速度(取得・記録速度:数ミリ秒〜数マイクロ秒間隔)で画像の取り込みを行う。そして、前記パーソナルコンピュータ7等の演算手段を用いて、流体画像の解析を行い、物体(粒子)の流速を求めることができる。解析手法としては、粒子追跡法や自己・相互相関追跡法等が用いられる。   In the PIV method, the high-sensitivity camera 11 is used to capture an image at a high speed (acquisition / recording speed: several milliseconds to several microseconds). Then, the fluid image can be analyzed using the calculation means such as the personal computer 7 to obtain the flow velocity of the object (particle). As an analysis method, a particle tracking method, an auto-cross correlation tracking method, or the like is used.

実際の試験操作においては、粉末供給器2から試験用薬剤を供給すれば、前記気道流路1aにおける粒子の挙動を、確認・検証することができる。また、前記トレーサ発生器8のみを用いた場合は、気道流路1a内の気流(流れ方,滞留点等)を検証することができる。これら粉末供給器2とトレーサ発生器8とを併用してもよい。   In an actual test operation, if a test drug is supplied from the powder supplier 2, the behavior of the particles in the airway channel 1a can be confirmed and verified. In addition, when only the tracer generator 8 is used, the airflow (flow method, staying point, etc.) in the airway channel 1a can be verified. These powder feeder 2 and tracer generator 8 may be used in combination.

以上の構成により、本実施形態の吸入薬試験装置30は、気道流路1a内における、薬剤粒子一つ一つの動きや薬剤全体の流れを、非接触で定量的に捉えることができる。さらにそれら粒子の大きさと数をカウントすれば、前記画像解析から、気道流路1a内の試験体(吸入用薬剤)の流量および流れた粒子の総量(質量)を、間接的に計測することもできる。   With the above configuration, the inhalation drug testing device 30 of the present embodiment can quantitatively capture the movement of each drug particle and the flow of the entire drug in the airway channel 1a without contact. Furthermore, if the size and number of the particles are counted, the flow rate of the test body (inhalation drug) in the airway channel 1a and the total amount (mass) of the flowed particles can be indirectly measured from the image analysis. it can.

また、吸入薬試験装置30が前記電子天秤9を備える場合、前記気道モデル1の試験前後の重量変化(差異)を正確に測定して、試験後に気道流路1a内に付着した薬剤の量を正確に割り出し、その結果を、前記画像解析の結果に反映(フィードバック)させることもできる。その場合、さらに精度良く、粒子の挙動の解析を行うことが可能になる。   Further, when the inhalation drug testing device 30 includes the electronic balance 9, the weight change (difference) before and after the test of the airway model 1 is accurately measured, and the amount of the drug adhered in the airway channel 1a after the test is determined. It is also possible to accurately determine and reflect (feedback) the result on the result of the image analysis. In that case, the behavior of the particles can be analyzed with higher accuracy.

[実施例]
図5は、前記第3実施形態の吸入薬試験装置30を用いて、実際に気道モデル1中を、試験用薬剤粒子が流れる様子と、その後の付着状態を撮影した写真である。なお、観察試験の条件は、以下のとおりである。
・試験用薬剤−製剤パウダー(粒子径5〜10μm、空気力学的粒径2μm)
・吸引環境−ポンプ吸引(吸引流量20〜30L/分)
・薬剤投与−シリンジによる押し出し噴霧(試料1mg,押出空気容量0.25mL)
・観察光源−半導体LD励起Nd:YVOレーザ光源(波長532nm)
・PIV法−結果は、デジタルカメラで記録した映像である(30fpsの動画)。
[Example]
FIG. 5 is a photograph of the state in which test drug particles actually flow through the airway model 1 and the subsequent adhesion state using the inhalation drug testing device 30 of the third embodiment. The conditions for the observation test are as follows.
Test drug-formulation powder (particle size 5-10 μm, aerodynamic particle size 2 μm)
-Suction environment-pump suction (suction flow rate 20-30L / min)
・ Drug administration-Extrusion spray by syringe (sample 1mg, extrusion air capacity 0.25mL)
Observation light source—semiconductor LD excitation Nd: YVO 4 laser light source (wavelength 532 nm)
PIV method—The result is a video recorded with a digital camera (30 fps video).

前記PIV法により得られた動画から、画像編集により、映像(静止画)を切り出した。
図5(a)は、前記試験用薬剤を投入する前の気道モデル1全体の様子を表す写真である。
図5(b)は、前記試験用薬剤を投入した直後で、薬剤が気道モデル1内の気道流路1aの形状をよく浮き上がらせている状態である。
また、図5(c)は、前記試験用薬剤が気道モデル1を抜けて肺チャンバ3まで到達した状態であり、気道流路1a内には、壁面(気道内壁)に付着した薬剤が見てとれる。
A video (still image) was cut out from the moving image obtained by the PIV method by image editing.
FIG. 5A is a photograph showing the entire airway model 1 before the test drug is introduced.
FIG. 5B shows a state in which the shape of the airway channel 1a in the airway model 1 is well raised immediately after the test agent is introduced.
FIG. 5C shows a state in which the test drug passes through the airway model 1 and reaches the lung chamber 3, and the drug attached to the wall surface (inner wall of the airway) is seen in the airway channel 1a. I can take it.

そして、図6(a),(b)は、その薬剤が付着した気道流路1a部分の拡大写真であり、図6(a)は口腔部位を、図6(b)は気管支部位を拡大したものである。   6 (a) and 6 (b) are enlarged photographs of the airway channel 1a portion to which the drug has adhered, FIG. 6 (a) is an oral region, and FIG. 6 (b) is an enlarged bronchial region. Is.

このように、本発明の吸入薬試験装置は、従来の方法・装置よりも、人体内の気道により近い状態で、気道流路内の薬剤の流動状態を、直接的に観察できる。これにより、患者や使用する薬剤により異なる、気道等への付着量を考慮した、薬剤の最適投薬(吸入)量を設定することが可能になる。また、この記録を利用して、画像解析等の演算を行うことにより、薬剤粒子一つ一つの動きや薬剤全体の流れを、非接触で定量的に捉えることもできる。   As described above, the inhaled drug test device of the present invention can directly observe the flow state of the drug in the airway channel in a state closer to the airway in the human body than the conventional method / device. Thereby, it becomes possible to set the optimal dosage (inhalation) amount of the drug in consideration of the amount of adhesion to the airway and the like, which differs depending on the patient and the drug to be used. In addition, by performing calculations such as image analysis using this recording, the movement of each drug particle and the flow of the entire drug can be quantitatively captured without contact.

1 気道モデル
1a 気道流路
1b 空気流入口
1c 空気流出口
2 粉末供給器
2a マウスピース
2b カートリッジ
2c 切替コック
3 肺チャンバ
3a 穴
3b 排気口
4 吸引ファン
5 ランプ
6 CCDカメラ
7 パーソナルコンピュータ
8 トレーサ発生器
8a 切替コック
9 電子天秤
10 吸入薬試験装置
11 高感度カメラ
12 レーザ発振光源
20 吸入薬試験装置
30 吸入薬試験装置
S 肺状空間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Airway model 1a Airway flow path 1b Air inflow port 1c Air outflow port 2 Powder supply device 2a Mouthpiece 2b Cartridge 2c Switching cock 3 Lung chamber 3a Hole 3b Exhaust port 4 Suction fan 5 Lamp 6 CCD camera 7 Personal computer 8 Tracer generator 8a switching cock 9 electronic balance 10 inhalation drug test apparatus 11 high sensitivity camera 12 laser oscillation light source 20 inhalation drug test apparatus 30 inhalation drug test apparatus S pulmonary space

Claims (4)

流路の一端に空気流入口が設けられ、流路の他端側に複数の空気流出口が設けられた、人の気道を模した気道流路を有する透明な樹脂製の気道モデルと、
前記空気流入口に接続され、粉状または霧状の吸入用薬剤を前記気道流路に供給する薬剤供給手段と、
前記複数の空気流出口に接続され、内部に人の肺を模した肺状空間を有し、前記肺状空間に連通する排気口が設けられた肺チャンバと、
前記排気口に接続され、前記肺チャンバ内の空気を吸引する吸引手段と、
前記気道モデルに対峙する一方側に配置され、前記気道モデルに向けて光を照射する観察用光源と、を備え、
前記観察用光源から前記気道モデルに向けて光が照射された状態で、照射された光の反射により、前記一方側から、または、照射された光の透過により、前記気道モデルを挟んで前記観察用光源に対向する他方側から、前記気道流路内における前記薬剤の流動状態の観察が可能であることを特徴とする吸入薬試験装置。
A transparent resin airway model having an airway channel imitating a human airway, in which an air inlet is provided at one end of the channel and a plurality of air outlets are provided at the other end of the channel,
A drug supply means connected to the air inlet and supplying a powdered or mist-like drug for inhalation to the airway channel;
A lung chamber connected to the plurality of air outlets, having a lung-like space imitating a human lung therein, and provided with an exhaust port communicating with the lung-like space;
A suction means connected to the exhaust port for sucking air in the lung chamber;
An observation light source disposed on one side facing the airway model and irradiating light toward the airway model,
In a state in which light is irradiated from the observation light source toward the airway model, the observation is performed with the airway model sandwiched from the one side or by transmission of the irradiated light by reflection of the irradiated light. An inhalation drug testing device characterized in that the flow state of the drug in the airway channel can be observed from the other side facing the light source for use.
前記気道モデルに対峙する一方側または他方側に配設された撮像手段と、該撮像手段が撮像した画像を記録する記録手段とを、さらに備え、前記気道流路内における前記薬剤の流動状態の記録が可能であることを特徴とする請求項1記載の吸入薬試験装置。   An imaging means disposed on one side or the other side facing the airway model, and a recording means for recording an image taken by the imaging means, further comprising a flow state of the drug in the airway channel 2. The inhalation drug testing device according to claim 1, wherein recording is possible. 前記観察用光源がレーザ発振光源であり、前記撮像手段が高感度カメラを含むとともに、前記レーザ発振光源が、前記高感度カメラから見て前記気道モデルの側方に配置され、前記レーザ発振光源から照射されたレーザ光の散乱により、前記他方側から、前記気道流路内における薬剤粒子個々の挙動の記録が可能であることを特徴とする請求項2記載の吸入薬試験装置。   The observation light source is a laser oscillation light source, the imaging means includes a high sensitivity camera, and the laser oscillation light source is disposed on the side of the airway model as viewed from the high sensitivity camera, and the laser oscillation light source The inhalation drug testing device according to claim 2, wherein the behavior of each drug particle in the airway channel can be recorded from the other side by scattering of the irradiated laser beam. 前記薬剤が前記気道流路内を流れる前後に、前記気道モデル全体の質量を計測する、気道モデル秤量手段を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の吸入薬試験装置。   The inhalant drug test according to any one of claims 1 to 3, further comprising an airway model weighing means for measuring a mass of the entire airway model before and after the medicine flows in the airway channel. apparatus.
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