JP2017158809A - 吸入薬試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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。【解決手段】吸入薬試験装置１０は、気道流路１ａを有する透明な樹脂製の気道モデル１と、薬剤供給手段（粉末供給器２）、肺チャンバ３、吸引手段（吸引ファン４）、観察用光源（ランプ５）を備え、ランプ５から気道モデルに１向けて光が照射された状態で、気道モデル１の一方側から、照射された光の反射により、気道流路１ａ内の薬剤の流動状態を観察することができる。また、気道モデル１の他方側から、ランプ５から照射された光の透過により、薬剤の流動状態を観察することもできる。【選択図】図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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

特表２０１２−５２７９２１号公報 特表２００７−５１５２３７号公報 特表２０１３−５１４８１８号公報 特表２０１０−５２９４７８号公報 特開２０１４−７３１２５号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 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。 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。 （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），（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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_Ｌおよび右肺室Ｓ_Ｒ）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。

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。

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_Ｌ，右肺室Ｓ_Ｒ）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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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_４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）。

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。

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。

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。

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

Claims (4)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。