粒子特性試験装置
【課題】スロート部材内の流速など変化させて人工的な代替試験と、生体を用いた試験との相関が得られやすく、より高精度な試験評価を得ることが可能な粒子特性試験装置を提供する。
【解決手段】吸入投薬器４から放出された微粉末薬剤を分級捕集する分級捕集器１と、吸入投薬器と分級捕集器との間に介装配置されて、前記吸入投薬器から放出された微粉末薬剤を分級捕集器に供給するスロート部材２と、を備えている。前記スロート部材は、合成樹脂材によって縦方向から２分割形成され、ボルト、ナットによって結合された両分割部１１，１２の内部に、人体の気道モデルの通路１０が形成されている。この通路は、上流側から下流側に沿って口腔通路部１８、咽頭通路部１９、喉頭通路部２０、気管通路部２１及び食道通路部２３によって形成されている。
【解決手段】吸入投薬器４から放出された微粉末薬剤を分級捕集する分級捕集器１と、吸入投薬器と分級捕集器との間に介装配置されて、前記吸入投薬器から放出された微粉末薬剤を分級捕集器に供給するスロート部材２と、を備えている。前記スロート部材は、合成樹脂材によって縦方向から２分割形成され、ボルト、ナットによって結合された両分割部１１，１２の内部に、人体の気道モデルの通路１０が形成されている。この通路は、上流側から下流側に沿って口腔通路部１８、咽頭通路部１９、喉頭通路部２０、気管通路部２１及び食道通路部２３によって形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸入投薬器から投与された微粉末薬剤の粒子分布特性を評価する試験装置に関し、詳しくは、前記吸入投薬器の下流側に人体気道モデルのスロート部材を配置してなる粒子特性試験装置に関する
【背景技術】
【０００２】
周知のように、喘息などの呼吸器系疾患を治療するための一つの方法としては、計量された微粉末薬剤を吸入投薬器によって経口的に患者に吸入投与することが行われている。
【０００３】
前記微粉末薬剤は、喘息などの呼吸器系疾患に対する速効的処理または持続的処理が必要になって来るが、その粒径の大きさによって人体の疾患箇所である例えば肺胞まで速やかに到達するものとしないものがある。つまり、微粉末薬剤の粒径が大きすぎ、あるいは小さすぎると、該微粉末薬剤が患者の咽喉の内表面に付着して、処方された用量の微粉末薬剤が肺胞まで到達できなくなり、結果的に、処方された用量の薬剤の実質的な治療効果が何ら得ることができなくなる。
【０００４】
そこで、微粉末薬剤の到達効率を試験する際に、かかる微粉末薬剤の粒径を空気力学的粒径に関して分析評価する粒子特性試験装置が提供されており、この一つとして以下の特許文献１に記載されたアンダーセン・カスケード・インパクタを用いた粒子特性試験装置が知られている。
【０００５】
すなわち、この粒子特性試験装置は、ほぼ円柱状に積み重ねられた９段の分級ステージを有するカスケード・インパクタと、ほぼＬ字形状に折曲され、垂直部の下端部が前記カスケード・インパクタの上端部に接続された中空パイプ状のスロート部材と、該スロート部材の水平部の先端部に取り付けられて、微粉末薬剤を放出する吸入投薬器と、から主として構成されている。
【０００６】
前記カスケード・インパクタは、上端部に設けられた吸い込み口の下部に前記８つの分級ステージが配置されていると共に、この下部に最終分級ステージと基台が配置されている。前記各分級ステージは、微粉末薬剤の空気力学的粒径を分級するもので、それぞれにはジェットプレートと、フィルタ部材を有し、約２８．３Ｌ／ｍｉｎにて吸引した微粉末薬剤を約９μｍ〜０．４μｍの粒径に段階的に分級するようになっている。前記最終フィルタは、０．４μｍ未満の粒子をすべて捕集するようになっている。前記吸い込み口は、微粉末薬剤をインパクタ本体内により高速流量(ストリーム)で流入させるようになっている。
【０００７】
そして、試験時には、前記吸入投薬器から微粉末薬剤のストリームが、前記スロートを通ってインパクタ本体内に導かれ、前記ジェットプレートのジェットオリフィスを通過して各分級ステージのフィルタ部材で粒径に応じて順次捕集されてそれぞれの表面に沈着する。これらの薬量を回収して呼吸器系に到達できる粒度分布を測定評価するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００５−５１４０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、前記微粉末薬剤の空気力学的粒径の特性評価の一つの問題として、前記カスケード衝突の試験評価は通常必要な人間の関与によって変動することがある。つまり、通常、吸入投薬器から人間に投与された微粉末薬剤は、人体の口腔から複雑な気道を通って流速を大きく変化させると共に、気道の所定内壁へ付着しながら例えば肺胞に到達する。したがって、かかる人体の気道内での流速の変化や分散化、付着量などを考慮しなければ、前記カスケード・インパクタによる、より高精度な試験評価を得ることができない。
【００１０】
しかし、前記従来の技術にあっては、吸入投薬器とカスケード・インパクタとの間に設けられたスロート部材は、単にＬ字形状のパイプによって形成されて、内周表面が滑らかに形成されている。このため、前記微粉末薬剤の流速が速くなると共に、付着などが殆どなくなることから、精度の高い試験評価を得ることができない。
【００１１】
本発明は、前記従来の粒子特性試験装置の技術的課題に鑑みて案出されたもので、スロート部材内の流速など変化させて人工的な代替試験と、生体を用いた試験との相関が得られやすく、より高精度な試験評価を得ることが可能な粒子特性試験装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、投薬器から放出された微粉末薬剤の粒径に応じて分級して捕集する分級捕集器と、前記投薬器と分級捕集器との間に介装配置されて、前記投薬器から放出された微粉末薬剤を前記分級捕集器に供給するスロート部材と、を備えた粒子特性試験装置であって、前記スロート部材を、人体の気道を模した気道モデルによって形成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、投薬器から放出された微粉末薬剤は、スロート部材の気道を模した通路を通過中に咽頭部などの絞りによって流動抵抗が生じて流速が変化すると共に、一部が内壁面に付着しながら分級捕集器に流入する。このため、分級捕集器での人工的な代替試験と、生体を用いた試験との相関が得られやすくなり、微粉末薬剤の粒子分布のより高精度な評価を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る粒子特性試験装置に供されるスロート部材を２分割して示す展開図である。
【図２】本実施形態の粒子特性試験装置の全体構成図である。
【図３】本実施形態のスロート部材の斜視図である。
【図４】同スロート部材を示す図３の矢視図である。
【図５】本実施形態に供される投薬器の側面図である。
【図６】本実施形態に供される連結部材である。
【図７】本実施形態のスロート部材を用いた粒子特性試験装置と、従来のＬ字形状のスロート部材を用いた粒子特性試験装置とにおける微粉末薬剤の噴出量に対する割合を実験した結果を示す棒グラフである。
【図８】他の実験例の結果を示す棒グラフである。
【図９】スロート部材の他例を２分割して示す展開図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る粒子特性試験装置の実施形態を図面に基づいて詳述する。
【００１６】
本発明に係る粒子特性試験装置は、図２に示すように、カスケード・インパクタである分級捕集器１と、該分級捕集器１の上端部に接続されたスロート部材２と、該スロート部材２の先端部に連結部材３を介して取り付けられた吸入投薬器４と、前記分級捕集器１に微粉末薬剤を吸引する吸引発生器５と、該吸引発生器５の作動を制御する制御機構６と、から構成されている。
【００１７】
前記分級捕集器１は、吸入投薬器４から放出された微粉末薬剤の空気力学的粒径の特性評価を慣性衝突によって得るようにしたもので、ほぼ円板状の基台７上に、９つの分級ステージＳＴ１〜ＳＴ９が積み重ね配置されていると共に、これらの上端部には前記スロート部材２が接続された吸い込み部材８が設けられている。
【００１８】
前記各分級ステージＳＴ１〜ＳＴ９は、微粉末薬剤の空気力学的粒径を分級するもので、それぞれには図外のジェットプレートと、ステンレス製の衝突ディスクを有している。前記ジェットプレートは、その中を微粉末薬剤のジェットストリームが所定の速度で通過する複数のジェットオリフィスが形成されている一方、前記衝突ディスクは、衝突表面を有している。
【００１９】
すなわち、前記最上段の１次分級ステージＳＴ１は約１１μｍ以上の粒径の微粉末薬剤を捕集し、２次分級ステージＳＴ２は約７．０〜１１μｍの粒径、３次分級ステージＳＴ３は約４．７〜７．０μｍの粒径、４次分級ステージＳＴ４は約３．３〜４．７μｍの粒径、５次分級ステージＳＴ５は２．１〜３．３μｍの粒径、６次分級ステージＳＴ６は１．１〜２．１μｍの粒径、７次分級ステージＳＴ７は０．６５〜１．１μｍの粒径、８次分級ステージＳＴ８は０．４３〜０．６５μｍの粒径、最下段の９次分級ステージＳＴ９は０．４３μｍ未満の粒径の微粉末薬剤をそれぞれ段階的に分級捕集するようになっている。前記各分級ステージＳＴ１〜ＳＴ９は、３つの結合部材１４によって前記基部７上に積層状態に結合固定されている。
【００２０】
これら各分級ステージＳＴ１、ＳＴ２は人体の口腔、分級ステージＳＴ３は咽頭、分級ステージＳＴ４は気管、分級ステージＳＴ５，６は気管支、分級ステージ７〜９は肺胞にそれぞれ相当しており、これらの呼吸器系の各部位で微粉末薬剤が付着吸収されることを想定して形成されている。
【００２１】
前記基部７の中空内部と前記吸引発生器５とは、ホース１５によって接続されており、前記投薬器４から放出された微粉末薬剤を、前記吸引発生器５によって生じた負圧吸引力によって前記スロート部材２を介して分級捕集器１の各分級ステージＳＴ１〜ＳＴ９の衝突ディスクに衝突させながら所定の流速で通過させるようになっている。
【００２２】
前記吸い込み部材８は、前記１次分級ステージＳＴ１の上端部に載置固定された円筒部８ａと、該円筒部８ａの上端中央に一体に設けられた小径な吸い込み筒部８ｂとから構成されている。また、この吸い込み筒部８ｂの上端部には、前記スロート部材２の下端部に有する後述の嵌入部２ｂを接続する円筒状の接続部材２９が連結されている。
【００２３】
前記スロート部材２は、図１及び図３、図４に示すように、比較的硬度の高い合成樹脂材によって射出成形などによってほぼ逆Ｌ字形状に折曲形成されていると共に、縦方向から２分割に形成されている。つまり、縦方向から半割状に形成されている。また、スロート部材２の内部には、複雑な人体の気道モデルとしての通路１０が形成されている。
【００２４】
具体的に説明すれば、スロート部材２は、縦方向から２分割された両分割部１１、１２の平坦な両対向面１１ａ、１２ａを合わせてなり、各分割部１１，１２の内側縁と外側縁には、長手方向のほぼ等間隔位置に矩形板状のボス部１１ｂ、１１ｃ、１２ｂ、１２ｃが一体に突設されている。各内側のボス部１１ｂ、１２ｂは、それぞれ３つ形成されているのに対して、各外側のボス部１１ｃ、１２ｃは、強度を確保するためにそれぞれ４つ形成されている。
【００２５】
また、前記一方の分割部１１の各ボス部１１ｂ、１１ｂには、結合手段であるボルト３０の軸部先端に形成された雌ねじ部が螺着するナット１３がそれぞれ埋設固定され、他方の分割部１２のボス部１２ｂ、１２ｃには、前記各ボルト３０の軸部が挿通するボルト挿通孔１４がそれぞれ貫通形成されている。
【００２６】
さらに、前記スロート部材２は、図３及び図４に示すように、ほぼ水平に沿って形成された上端部２ａの先端部に前記連結部材３が嵌合する円柱状の嵌合部２ｂが一体に形成されている。この嵌合部２ｂは、軸方向の長さＬが前記連結部材３との十分な嵌合代(密着性)を確保し得る長さに設定されている。一方、ほぼ垂直に沿って形成された下端部２ｃの下部には、前記吸い込み部材８の吸い込み筒部８ｂに嵌入する嵌入部２ｄが一体に形成されている。この嵌入部２ｄは、ほぼ円筒状に形成され、その長さＬ１が前記吸い込み筒部８ｂとの十分な嵌合代を確保し得る長さに設定されている。
【００２７】
前記通路１０は、前述したように、複雑な構造の気道モデルとして形成され、前記嵌合部２ｂの内部に形成された人体の口元に相当する開口部１６と、舌片１７の上部に形成された通路断面積の小さな人体の口腔に相当する口腔通路部１８と、該口腔通路部１８の下流側に位置し、比較的断面積の大きな人体の咽頭の口部に相当する咽頭通路部１９と、該咽頭通路部１９の下流側に位置し、断面積が比較的大きな喉頭部に相当する喉頭通路部２０と、該喉頭通路部２０の下流側に位置し、断面積が変化した気管に相当する気管通路部２１と、喉頭蓋に相当する細長い喉頭蓋部２２を介して前記気管通路部２１と分離される食道の上流側に相当する食道通路部２３と、から主として構成されている。
【００２８】
前記開口部１６は、微粉末薬剤を吸入し易くするために先端の開口面積が広い断面ほぼラッパ状に形成されている。
【００２９】
前記口腔通路部１８は、舌片１７の上面に沿ってほぼ円弧状に形成されて、前記開口部１６から咽頭通路部１９付近までほぼ均一な断面形状に形成されている。
【００３０】
前記咽頭通路部１９は、断面積が上流側から下流側に掛けて漸次大きくなるように形成され、また、前記喉頭通路部２０は、断面積が比較的大きくかつ複雑な形状に形成され、下流側の前方側に前記食道通路部２３に連通し、後方側に前記気管通路部２１に連通している。
【００３１】
前記気管通路部２１は、上流側は断面積が比較的小さく形成されているのに対して前記嵌入部２ｄの位置する下流通路部２１ａは上流側よりも断面積の大きなほぼ均一径に形成されており、前記下流部通路部２１ａが前記吸い込み部材８の吸い込み筒部８ｂを介して前記分級捕集器１内に連通している。
【００３２】
前記食道通路部２３は、断面積が他の部位より最も大きく形成されていると共に異形状に形成され、上流部２３ａが前記喉頭通路部２０に連続的に連通している一方、下流部２３ｂの底部が閉塞片２４によって閉塞されて全体がチャンバー状態になっている。
【００３３】
そして、前記スロート部材２は、図１に示した予め２分割された各分割部１１，１２の各対向面１１ａ、１２ａを合わせながら全体の位置決めを行いつつ、前記各ボルト３０を各一方分割部１１のボルト挿通孔１３から挿通してナット１４に締結する。これによって、両分割部１１，１２が一体的に連結されて、両者間の内部に気道モデルの前記通路１０が形成されると共に、対向面１１ａ、１２ａが密着してシール性を確保するようになっている。
【００３４】
前記連結部材３は、縦断面図である図５にも示すように、軟質な合成ゴムあるいは合成樹脂材によってほぼ円筒状に形成され、図中右端部側に前記分級捕集器２の嵌合部２ｂが嵌合する円形状の嵌合溝３ａが形成されていると共に、左端部側には前記投薬器４の後述する挿通部が挿通嵌合する円形状の挿通溝３ｂが形成されて、前記嵌合溝３ａと挿通溝３ｂとは、互いの軸心が同軸上になっている。
【００３５】
前記嵌合溝３ａは、その内径Ｄが前記嵌合部２ｂの外径よりも僅かに小さく形成されて、前記嵌合部２ｂを軸方向から嵌合させると、周壁が拡径方向へ弾性変形しつつ溝内周面が嵌合部２ｂの外周面に密着しながら嵌着固定される。
【００３６】
前記挿通溝３ｂは、その内径Ｄ１が前記嵌合溝３ａの内径Ｄよりも小さく、また投薬器４の挿通部の外径よりも僅かに小さく形成されて、前記挿通部を反対軸方向から挿通させると、挿通溝３ｂ周壁が拡径方向へ弾性変形しつつ溝内周面が挿通部の外周面に密着しながら挿通固定される。
【００３７】
これによって、前記投薬器４を、スロート部材２に簡単且つ確実に連結することが可能になると共に、各溝３ａ、３ｂの内周面が対応する各部の外周面に密着状態に嵌着するため、前記吸引発生器５による微粉末薬剤の吸引中における空気漏れの発生を抑制できる。なお、挿通溝３ｂの内周縁には、前記挿通部を軸方向から容易に挿通するためのガイドとなる面取り円環状の切欠部３ｃが形成されている。
【００３８】
前記投薬器４は、図６に示すように、合成樹脂材によって形成されて、内部にカプセル収容室を備えた投薬器本体２５と、該投薬器本体２５の前端部に一体に設けられて、前記連結部材３を介して分級捕集器２の嵌合部２ｂに連結される円筒状の挿通部２６と、投薬器本体２５のカプセル収容室へ後端部から引き出し、引き入れ自在に設けられて、微粉末薬剤が充填された図外のカプセルを前記カプセル収容室に送り出すカプセルホルダ２７と、投薬器本体２５の上端部に一体に設けられた筒状部２５ａ内に上下動可能に設けられて、押し下げることによってピンによりカプセルに穴をあける穴あけ具２８と、から主として構成されている。
【００３９】
この吸入投薬器４は、本出願人が先に出願して特許された特許第３５１２９７１号公報に記載されたものと同じものである。したがって、具体的な説明は省略する。
【００４０】
前記吸引発生器５は、例えば電動モータの回転力によって駆動するポンプ機構によって吸引負圧を発生させるもので、前記高圧ホース１５を介して分級捕集器１の基部７側から微粉末薬剤を吸引するようになっている。また、その吸引力は前記制御機構６によって自由に設定することが可能である。
【００４１】
以下、本実施形態における粒子特性試験装置作用について説明する。まず、各構成部材を接続する手順について簡単に説明すると、前記分級捕集器１の吸い込み部材８に、吸い込み筒部８ｂと接続部材２９及び嵌入部２ｄを介して前記スロート部材２を上方から接続する。なお、このとき、前記接続部材２９と嵌入部２ｄ及び吸い込み筒部８ｂとは、図外のシール部材などによってそれぞれの間が気密的にシールされるようになっている。
【００４２】
続いて、前記連結部材３を介して前記スロート部材２に投薬器４を接続する。このとき、連結部材３と嵌合部２ｂ及び挿通部２６とは、前記連結部材３の各溝３ａ、３ｂ内周面の強い密着性によって確実なシールがなされている。
【００４３】
各構成部材の組み付けが完了した後、前記カプセルホルダ２７によって予め投薬器４のカプセル収容室に収容保持されたカプセルの前後所定位置に、穴あけ具２８によって穴開けを行う。そうすると、カプセル内の微粉末薬剤が吸引されて、前記スロート部材２の開口部１６から通路１０内を流動しながら分級捕集器１内に流入する。この分級捕集器１では、微粉末薬剤が前記各分級ステージＳＴ１〜ＳＴ９の各衝突ディスクに衝突しながら粒径に応じて順次捕集される。
【００４４】
すなわち、１次分級ステージＳＴ１では、約１１μｍ以上の粒径の微粉末薬剤が捕集され、２次分級ステージＳＴ２では、約７．０〜１１μｍの粒径が、３次分級ステージＳＴ３では、約４．７〜７．０μｍの粒径が、４次分級ステージＳＴ４では、約３．３〜４．７μｍの粒径が、５次分級ステージＳＴ５では、２．１〜３．３μｍの粒径が、６次分級ステージＳＴ６では、１．１〜２．１μｍの粒径が、７次分級ステージＳＴ７では、０．６５〜１．１μｍの粒径が、８次分級ステージＳＴ８では、０．４３〜０．６５μｍの粒径が、最下段の９次分級ステージＳＴ９では、０．４３μｍ未満の粒径の微粉末薬剤がそれぞれ段階的に分級捕集される。
【００４５】
これによって、分級捕集器１の各分級ステージＳＴ１〜ＳＴ９で捕集された微粉末薬剤の粒径を空気力学的粒径に関して分析評価することができる。
【００４６】
ここで、本実施形態では、前記吸入投薬器４から放出された微粉末薬剤は、スロート部材２の気道モデルである通路１０を通りながら、前記分級捕集器１内に流入するため、微粉末薬剤の粒径をより精度の高い分析評価することが可能になる。
【００４７】
すなわち、投薬器４から放出された微粉末薬剤の流動粉体は、開口部１６から通路断面積の小さな口腔通路部１８を通過する際に流速が上昇し、さらに比較的通路断面積の大きな咽頭通路部１９に流入すると、ここでは流速が僅かに低下して内壁面に粉体の一部が付着する。その後、通路断面積がさらに大きな喉頭通路部２０に到達し、ここで凹凸のある内壁面に粉体の一部が付着しながら流下し、細長い喉頭蓋部２２を挟んで前記気管通路部２１側と食道通路部２３側に分流する。
【００４８】
前記食道通路部２３では、通路断面積が急に大きくなることから、この上流部２３ａに流入した粉体は流速を落として一部が内壁面に付着する共に下流部２３ｂの底面２３ｃに沈着する。
【００４９】
一方、前記気管通路部２１に流入した粉体は、そのまま前記分級捕集器１内に流入する。したがって、前記分級捕集器１には、投薬器４から放出された微粉末薬剤総量の一部のみが流入すると共に、特異な流速で流入することになる。
【００５０】
図７及び図８は前記単純なパイプ状の従来のスロート部材を用いた場合と、本実施形態のスロート部材２を用いた場合の微粉末薬剤の前記分級捕集器１での到達割合を実験によって比較したグラフである。つまり、吸入投薬器４から放出される微粉末薬剤（噴出薬量）の分級捕集器１に対する割合(％)を示している。白抜き棒線は従来のスロート部材を用いた場合、網掛け棒線は本実施形態に供されたスロート部材２を用いた場合を示している。
【００５１】
この各実験例では、カスケード・インパクタや吸入器は、前記本実施形態の分級捕集器１と投薬器３を用いた。
【００５２】
まず、図７に示す第１実験例では、キャリア型モデル製剤(薬剤)としては薬剤Ａを用い、投薬器４から放出される微粉末薬剤の試験流量、つまりスロート部材内への流量としては２８．３Ｌ／ｍｉｎに設定した。また、吸引時間は８．５秒、噴霧回数は２回(４０ｍｇ／ｄｏｓｅ)に設定した。
【００５３】
この第１実験例の結果をみると、微粉末薬剤の粒径が１０μｍ以上の場合は、従来では約６０％であるのに対して本実施形態のものでは約４５％に低減していることが明らかである。また、粒径が９〜１０μｍの場合は、従来では約３％であるのに対して本実施形態のものでは２．５％に低減しており、以下、微粉末薬剤の粒径が５．８〜９μｍ、４．７〜５．８μｍ、３．３〜４．７μｍ、２．１〜３．３μｍ、１．１〜２．１μｍ、０．６５〜１．１μｍ、０．４３〜０．６５μｍ、０．４３μｍ以下のいずれの場合においても、従来のスロート部材を用いたものよりも本実施形態のスロート部材２を用いた場合の分級割合が低くなっていることが明らかである。特に、粒径が３．３〜４．７μｍの場合には、割合の差値が最も大きくなっている。これは、かかる粒径の質量では流速等との関係で前記スロート部材２の内壁面に付着し易くことに起因するものと考えられる。
【００５４】
なお、図７中、最右端に示す特性は、微粉末薬剤の粒径が５．８μｍ以下の場合のトータルとしての比較を示しており、本実施形態のスロート部材２を用いた場合の方が、全体的に分級割合が低くなっていることが明らかである。
【００５５】
また、図７中、最左端に示す特性は、従来のスロートを用いた場合と本実施形態のスロート部材２を用いたい場合におけるそれぞれに付着する薬粉の量を示し、これかも明らかなように、従来のスロートでは付着薬粉量が約１０％であるのに対して本実施形態のスロート部材２を用いた場合は、約３２％付着していることが明らかである。
【００５６】
次に、図８に示す第２実験例では、キャリア型モデル製剤(薬剤)としては薬剤Ｂを用い、吸入投薬器４から放出される微粉末薬剤の試験流量としては６０Ｌ／ｍｉｎに設定した。また、吸引時間は４秒、噴霧回数は５回(１２．５ｍｇ／ｄｏｓｅ)に設定した。
【００５７】
この第２実験例の結果をみると、微粉末薬剤の粒径が８．６μｍ以上の場合は、従来では約６０％であるのに対して本実施形態のものでは約５０％に低減していることが明らかである。また、粒径が６．５〜８．６μｍの場合は、従来では約４％であるのに対して本実施形態のものでは２％に低減しており、以下、微粉末薬剤の粒径が４．４〜６．５μｍ、３．３〜４．４μｍ、２．０〜３．３μｍ、１．１〜２．０μｍ、０．５４〜１．１μｍ、０．２５〜０．５４μｍ、０．２５μｍ以下のいずれの場合においても、従来のスロート部材を用いたものよりも本実施形態のスロート部材２を用いた場合の分級割合が低くなっていることが明らかである。特に、粒径が２．０〜３．３μｍの場合は、その差値が最も大きくなっており、かかる粒径の質量では流速等との関係で前記スロート部材２の内壁面に付着し易いことに起因するものと考えられる。
【００５８】
なお、図８中、最右端に示す特性は、微粉末薬剤の粒径が０．５４〜６．５μｍの場合のトータルとしての比較を示しており、本実施形態のスロート部材２を用いた場合の方が、全体的に分級割合が低くなっていることが明らかである。
【００５９】
また、図８中、最左端に示す特性は、従来のスロートを用いた場合と本実施形態のスロート部材２を用いたい場合におけるそれぞれに付着する薬粉の量を示し、これかも明らかなように、従来のスロートでは付着薬粉量が約１５％であるのに対して本実施形態のスロート部材２を用いた場合は、約３４％付着していることが明らかである。
【００６０】
以上の第１、第２実験例からも明らかなように、分級捕集器１内での微粉末薬剤の流量が、従来のスロート部材を用いた場合よりも本実施形態に供されるスロート部材２を用いた場合の方が減少している。これは、本実施形態のスロート部材２が、気道モデルを用いていることから通路１０の通路断面積の異なる通路部、つまり口腔通路部１８や咽頭通路部１９、喉頭通路部２０及び気管通路部２１を通過する際に、通路断面積の変化に伴って流速が変化すると共に凹凸のあるこれらの内壁面に微粉末薬剤の一部が付着しながら流下し、さらに食道通路部２３に流入して下流部２３ｂの底面などに沈着するからである。
【００６１】
したがって、本実施形態では、前記スロート部材２と分級捕集器１との有機的な連結によって、吸入投薬器４から放出された微粉末薬剤のスロート部材２の通路１０内での流動変化と流量変化に基づいて、前記分級捕集器１内で粒子分布の評価を行うようにしたため、該分級捕集器１での人工的な代替試験と生体を用いた試験との相関が得られやすくなり、微粉末薬剤の粒子分布のより高精度な評価を得ることが可能になる。
【００６２】
また、本実施形態におけるスロート部材２は、前記評価試験後に、図１に示すように、２分割形成されて両分割部１１，１２を展開することができるので、各通路部１８〜２１、２３の内周面などに付着、沈着したに微粉末薬剤の各部の付着量をそれぞれ個別的に測定することが可能になる。これによって、微粉末薬剤の必要量も高精度に評価することができる。この結果、処方された用量の薬剤の実質的な治療効果が何ら得ることができる。
【００６３】
前記スロート部材２を半割状に分割形成したことによって、試験後に各通路部１８〜２１、２３などの清掃が容易になるので、繰り返し行われる前記評価試験の精度を維持することができる。
【００６４】
さらに、前記スロート部材２を、型を用いた射出成形によって製造することから、複雑な気道モデルを容易かつ精密に形成することが可能になると共に、全体の製造作業も容易になる。
【００６５】
図９はスロート部材２の他例を示し、一方の分割部１１の対向面１１ａの外周側に、細い嵌合凹溝３１を気道溝に沿って形成されている一方、他方の分割部１２の対向面１２ａの外周側に、前記嵌合凹溝３１に嵌合する嵌合凸部３２がそれぞれ形成されている。
【００６６】
したがって、両分割部１１，１２を対向面１１ａ、１２ａを介して組み合わせた際に、前記各嵌合凹溝３１に嵌合凸部３２が嵌合することから、両者１１，１２の位置決めがなされると共に、シール性が向上して微粉末薬剤が気道を通過する際において外部へのリークを十分に抑制することが可能になる。
【００６７】
本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えばスロート部材２を分割形成することなく、合成樹脂材などで一体に形成することも可能である。また、スロート部材２の気道モデルは、子供用の小さなものから大人用の大きなもの、さらには、女性用、男性用に分けて形成することも可能であり、これによって、それぞれの気道に応じたより高精度な空気力学的粒径の特性評価を行うことができる。
【００６８】
さらに、スロート部材を、合成樹脂材以外の材料、例えば硬度の高い合成ゴムやアルミ合金などの金属で形成することもできる。
【００６９】
また、前記通路１０の内面に、例えば粘膜に近似した材料を塗布し、評価試験中にこれらに付着した微粉末薬剤の量を測定すれば、該微粉末薬剤の必要量をより厳密にチェックすることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１…分級捕集器
２…スロート部材
２ａ…上端部
２ｂ…嵌合部
２ｃ…下端部
２ｄ…嵌入部
３…連結部材
４…吸入投薬器
５…吸引発生器
６…制御機構
７…基部
８…吸い込み部材
１０…通路（気道モデル）
１１…一方の分割部
１１ａ…対向面
１１ｃ・１２ｃ…ボス部
１２…他方の分割部
１２ａ…対向面…
１３…ボルト挿通孔
１４…ナット（結合部材）
１８…口腔通路部
１９…咽頭通路部
２０…喉頭通路部
２１…気管通路部
２３…食道通路部
３０…ボルト（結合部材）
３１…嵌合凹溝
３２…嵌合凸部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸入投薬器から投与された微粉末薬剤の粒子分布特性を評価する試験装置に関し、詳しくは、前記吸入投薬器の下流側に人体気道モデルのスロート部材を配置してなる粒子特性試験装置に関する
【背景技術】
【０００２】
周知のように、喘息などの呼吸器系疾患を治療するための一つの方法としては、計量された微粉末薬剤を吸入投薬器によって経口的に患者に吸入投与することが行われている。
【０００３】
前記微粉末薬剤は、喘息などの呼吸器系疾患に対する速効的処理または持続的処理が必要になって来るが、その粒径の大きさによって人体の疾患箇所である例えば肺胞まで速やかに到達するものとしないものがある。つまり、微粉末薬剤の粒径が大きすぎ、あるいは小さすぎると、該微粉末薬剤が患者の咽喉の内表面に付着して、処方された用量の微粉末薬剤が肺胞まで到達できなくなり、結果的に、処方された用量の薬剤の実質的な治療効果が何ら得ることができなくなる。
【０００４】
そこで、微粉末薬剤の到達効率を試験する際に、かかる微粉末薬剤の粒径を空気力学的粒径に関して分析評価する粒子特性試験装置が提供されており、この一つとして以下の特許文献１に記載されたアンダーセン・カスケード・インパクタを用いた粒子特性試験装置が知られている。
【０００５】
すなわち、この粒子特性試験装置は、ほぼ円柱状に積み重ねられた９段の分級ステージを有するカスケード・インパクタと、ほぼＬ字形状に折曲され、垂直部の下端部が前記カスケード・インパクタの上端部に接続された中空パイプ状のスロート部材と、該スロート部材の水平部の先端部に取り付けられて、微粉末薬剤を放出する吸入投薬器と、から主として構成されている。
【０００６】
前記カスケード・インパクタは、上端部に設けられた吸い込み口の下部に前記８つの分級ステージが配置されていると共に、この下部に最終分級ステージと基台が配置されている。前記各分級ステージは、微粉末薬剤の空気力学的粒径を分級するもので、それぞれにはジェットプレートと、フィルタ部材を有し、約２８．３Ｌ／ｍｉｎにて吸引した微粉末薬剤を約９μｍ〜０．４μｍの粒径に段階的に分級するようになっている。前記最終フィルタは、０．４μｍ未満の粒子をすべて捕集するようになっている。前記吸い込み口は、微粉末薬剤をインパクタ本体内により高速流量(ストリーム)で流入させるようになっている。
【０００７】
そして、試験時には、前記吸入投薬器から微粉末薬剤のストリームが、前記スロートを通ってインパクタ本体内に導かれ、前記ジェットプレートのジェットオリフィスを通過して各分級ステージのフィルタ部材で粒径に応じて順次捕集されてそれぞれの表面に沈着する。これらの薬量を回収して呼吸器系に到達できる粒度分布を測定評価するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００５−５１４０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、前記微粉末薬剤の空気力学的粒径の特性評価の一つの問題として、前記カスケード衝突の試験評価は通常必要な人間の関与によって変動することがある。つまり、通常、吸入投薬器から人間に投与された微粉末薬剤は、人体の口腔から複雑な気道を通って流速を大きく変化させると共に、気道の所定内壁へ付着しながら例えば肺胞に到達する。したがって、かかる人体の気道内での流速の変化や分散化、付着量などを考慮しなければ、前記カスケード・インパクタによる、より高精度な試験評価を得ることができない。
【００１０】
しかし、前記従来の技術にあっては、吸入投薬器とカスケード・インパクタとの間に設けられたスロート部材は、単にＬ字形状のパイプによって形成されて、内周表面が滑らかに形成されている。このため、前記微粉末薬剤の流速が速くなると共に、付着などが殆どなくなることから、精度の高い試験評価を得ることができない。
【００１１】
本発明は、前記従来の粒子特性試験装置の技術的課題に鑑みて案出されたもので、スロート部材内の流速など変化させて人工的な代替試験と、生体を用いた試験との相関が得られやすく、より高精度な試験評価を得ることが可能な粒子特性試験装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、投薬器から放出された微粉末薬剤の粒径に応じて分級して捕集する分級捕集器と、前記投薬器と分級捕集器との間に介装配置されて、前記投薬器から放出された微粉末薬剤を前記分級捕集器に供給するスロート部材と、を備えた粒子特性試験装置であって、前記スロート部材を、人体の気道を模した気道モデルによって形成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、投薬器から放出された微粉末薬剤は、スロート部材の気道を模した通路を通過中に咽頭部などの絞りによって流動抵抗が生じて流速が変化すると共に、一部が内壁面に付着しながら分級捕集器に流入する。このため、分級捕集器での人工的な代替試験と、生体を用いた試験との相関が得られやすくなり、微粉末薬剤の粒子分布のより高精度な評価を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る粒子特性試験装置に供されるスロート部材を２分割して示す展開図である。
【図２】本実施形態の粒子特性試験装置の全体構成図である。
【図３】本実施形態のスロート部材の斜視図である。
【図４】同スロート部材を示す図３の矢視図である。
【図５】本実施形態に供される投薬器の側面図である。
【図６】本実施形態に供される連結部材である。
【図７】本実施形態のスロート部材を用いた粒子特性試験装置と、従来のＬ字形状のスロート部材を用いた粒子特性試験装置とにおける微粉末薬剤の噴出量に対する割合を実験した結果を示す棒グラフである。
【図８】他の実験例の結果を示す棒グラフである。
【図９】スロート部材の他例を２分割して示す展開図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る粒子特性試験装置の実施形態を図面に基づいて詳述する。
【００１６】
本発明に係る粒子特性試験装置は、図２に示すように、カスケード・インパクタである分級捕集器１と、該分級捕集器１の上端部に接続されたスロート部材２と、該スロート部材２の先端部に連結部材３を介して取り付けられた吸入投薬器４と、前記分級捕集器１に微粉末薬剤を吸引する吸引発生器５と、該吸引発生器５の作動を制御する制御機構６と、から構成されている。
【００１７】
前記分級捕集器１は、吸入投薬器４から放出された微粉末薬剤の空気力学的粒径の特性評価を慣性衝突によって得るようにしたもので、ほぼ円板状の基台７上に、９つの分級ステージＳＴ１〜ＳＴ９が積み重ね配置されていると共に、これらの上端部には前記スロート部材２が接続された吸い込み部材８が設けられている。
【００１８】
前記各分級ステージＳＴ１〜ＳＴ９は、微粉末薬剤の空気力学的粒径を分級するもので、それぞれには図外のジェットプレートと、ステンレス製の衝突ディスクを有している。前記ジェットプレートは、その中を微粉末薬剤のジェットストリームが所定の速度で通過する複数のジェットオリフィスが形成されている一方、前記衝突ディスクは、衝突表面を有している。
【００１９】
すなわち、前記最上段の１次分級ステージＳＴ１は約１１μｍ以上の粒径の微粉末薬剤を捕集し、２次分級ステージＳＴ２は約７．０〜１１μｍの粒径、３次分級ステージＳＴ３は約４．７〜７．０μｍの粒径、４次分級ステージＳＴ４は約３．３〜４．７μｍの粒径、５次分級ステージＳＴ５は２．１〜３．３μｍの粒径、６次分級ステージＳＴ６は１．１〜２．１μｍの粒径、７次分級ステージＳＴ７は０．６５〜１．１μｍの粒径、８次分級ステージＳＴ８は０．４３〜０．６５μｍの粒径、最下段の９次分級ステージＳＴ９は０．４３μｍ未満の粒径の微粉末薬剤をそれぞれ段階的に分級捕集するようになっている。前記各分級ステージＳＴ１〜ＳＴ９は、３つの結合部材１４によって前記基部７上に積層状態に結合固定されている。
【００２０】
これら各分級ステージＳＴ１、ＳＴ２は人体の口腔、分級ステージＳＴ３は咽頭、分級ステージＳＴ４は気管、分級ステージＳＴ５，６は気管支、分級ステージ７〜９は肺胞にそれぞれ相当しており、これらの呼吸器系の各部位で微粉末薬剤が付着吸収されることを想定して形成されている。
【００２１】
前記基部７の中空内部と前記吸引発生器５とは、ホース１５によって接続されており、前記投薬器４から放出された微粉末薬剤を、前記吸引発生器５によって生じた負圧吸引力によって前記スロート部材２を介して分級捕集器１の各分級ステージＳＴ１〜ＳＴ９の衝突ディスクに衝突させながら所定の流速で通過させるようになっている。
【００２２】
前記吸い込み部材８は、前記１次分級ステージＳＴ１の上端部に載置固定された円筒部８ａと、該円筒部８ａの上端中央に一体に設けられた小径な吸い込み筒部８ｂとから構成されている。また、この吸い込み筒部８ｂの上端部には、前記スロート部材２の下端部に有する後述の嵌入部２ｂを接続する円筒状の接続部材２９が連結されている。
【００２３】
前記スロート部材２は、図１及び図３、図４に示すように、比較的硬度の高い合成樹脂材によって射出成形などによってほぼ逆Ｌ字形状に折曲形成されていると共に、縦方向から２分割に形成されている。つまり、縦方向から半割状に形成されている。また、スロート部材２の内部には、複雑な人体の気道モデルとしての通路１０が形成されている。
【００２４】
具体的に説明すれば、スロート部材２は、縦方向から２分割された両分割部１１、１２の平坦な両対向面１１ａ、１２ａを合わせてなり、各分割部１１，１２の内側縁と外側縁には、長手方向のほぼ等間隔位置に矩形板状のボス部１１ｂ、１１ｃ、１２ｂ、１２ｃが一体に突設されている。各内側のボス部１１ｂ、１２ｂは、それぞれ３つ形成されているのに対して、各外側のボス部１１ｃ、１２ｃは、強度を確保するためにそれぞれ４つ形成されている。
【００２５】
また、前記一方の分割部１１の各ボス部１１ｂ、１１ｂには、結合手段であるボルト３０の軸部先端に形成された雌ねじ部が螺着するナット１３がそれぞれ埋設固定され、他方の分割部１２のボス部１２ｂ、１２ｃには、前記各ボルト３０の軸部が挿通するボルト挿通孔１４がそれぞれ貫通形成されている。
【００２６】
さらに、前記スロート部材２は、図３及び図４に示すように、ほぼ水平に沿って形成された上端部２ａの先端部に前記連結部材３が嵌合する円柱状の嵌合部２ｂが一体に形成されている。この嵌合部２ｂは、軸方向の長さＬが前記連結部材３との十分な嵌合代(密着性)を確保し得る長さに設定されている。一方、ほぼ垂直に沿って形成された下端部２ｃの下部には、前記吸い込み部材８の吸い込み筒部８ｂに嵌入する嵌入部２ｄが一体に形成されている。この嵌入部２ｄは、ほぼ円筒状に形成され、その長さＬ１が前記吸い込み筒部８ｂとの十分な嵌合代を確保し得る長さに設定されている。
【００２７】
前記通路１０は、前述したように、複雑な構造の気道モデルとして形成され、前記嵌合部２ｂの内部に形成された人体の口元に相当する開口部１６と、舌片１７の上部に形成された通路断面積の小さな人体の口腔に相当する口腔通路部１８と、該口腔通路部１８の下流側に位置し、比較的断面積の大きな人体の咽頭の口部に相当する咽頭通路部１９と、該咽頭通路部１９の下流側に位置し、断面積が比較的大きな喉頭部に相当する喉頭通路部２０と、該喉頭通路部２０の下流側に位置し、断面積が変化した気管に相当する気管通路部２１と、喉頭蓋に相当する細長い喉頭蓋部２２を介して前記気管通路部２１と分離される食道の上流側に相当する食道通路部２３と、から主として構成されている。
【００２８】
前記開口部１６は、微粉末薬剤を吸入し易くするために先端の開口面積が広い断面ほぼラッパ状に形成されている。
【００２９】
前記口腔通路部１８は、舌片１７の上面に沿ってほぼ円弧状に形成されて、前記開口部１６から咽頭通路部１９付近までほぼ均一な断面形状に形成されている。
【００３０】
前記咽頭通路部１９は、断面積が上流側から下流側に掛けて漸次大きくなるように形成され、また、前記喉頭通路部２０は、断面積が比較的大きくかつ複雑な形状に形成され、下流側の前方側に前記食道通路部２３に連通し、後方側に前記気管通路部２１に連通している。
【００３１】
前記気管通路部２１は、上流側は断面積が比較的小さく形成されているのに対して前記嵌入部２ｄの位置する下流通路部２１ａは上流側よりも断面積の大きなほぼ均一径に形成されており、前記下流部通路部２１ａが前記吸い込み部材８の吸い込み筒部８ｂを介して前記分級捕集器１内に連通している。
【００３２】
前記食道通路部２３は、断面積が他の部位より最も大きく形成されていると共に異形状に形成され、上流部２３ａが前記喉頭通路部２０に連続的に連通している一方、下流部２３ｂの底部が閉塞片２４によって閉塞されて全体がチャンバー状態になっている。
【００３３】
そして、前記スロート部材２は、図１に示した予め２分割された各分割部１１，１２の各対向面１１ａ、１２ａを合わせながら全体の位置決めを行いつつ、前記各ボルト３０を各一方分割部１１のボルト挿通孔１３から挿通してナット１４に締結する。これによって、両分割部１１，１２が一体的に連結されて、両者間の内部に気道モデルの前記通路１０が形成されると共に、対向面１１ａ、１２ａが密着してシール性を確保するようになっている。
【００３４】
前記連結部材３は、縦断面図である図５にも示すように、軟質な合成ゴムあるいは合成樹脂材によってほぼ円筒状に形成され、図中右端部側に前記分級捕集器２の嵌合部２ｂが嵌合する円形状の嵌合溝３ａが形成されていると共に、左端部側には前記投薬器４の後述する挿通部が挿通嵌合する円形状の挿通溝３ｂが形成されて、前記嵌合溝３ａと挿通溝３ｂとは、互いの軸心が同軸上になっている。
【００３５】
前記嵌合溝３ａは、その内径Ｄが前記嵌合部２ｂの外径よりも僅かに小さく形成されて、前記嵌合部２ｂを軸方向から嵌合させると、周壁が拡径方向へ弾性変形しつつ溝内周面が嵌合部２ｂの外周面に密着しながら嵌着固定される。
【００３６】
前記挿通溝３ｂは、その内径Ｄ１が前記嵌合溝３ａの内径Ｄよりも小さく、また投薬器４の挿通部の外径よりも僅かに小さく形成されて、前記挿通部を反対軸方向から挿通させると、挿通溝３ｂ周壁が拡径方向へ弾性変形しつつ溝内周面が挿通部の外周面に密着しながら挿通固定される。
【００３７】
これによって、前記投薬器４を、スロート部材２に簡単且つ確実に連結することが可能になると共に、各溝３ａ、３ｂの内周面が対応する各部の外周面に密着状態に嵌着するため、前記吸引発生器５による微粉末薬剤の吸引中における空気漏れの発生を抑制できる。なお、挿通溝３ｂの内周縁には、前記挿通部を軸方向から容易に挿通するためのガイドとなる面取り円環状の切欠部３ｃが形成されている。
【００３８】
前記投薬器４は、図６に示すように、合成樹脂材によって形成されて、内部にカプセル収容室を備えた投薬器本体２５と、該投薬器本体２５の前端部に一体に設けられて、前記連結部材３を介して分級捕集器２の嵌合部２ｂに連結される円筒状の挿通部２６と、投薬器本体２５のカプセル収容室へ後端部から引き出し、引き入れ自在に設けられて、微粉末薬剤が充填された図外のカプセルを前記カプセル収容室に送り出すカプセルホルダ２７と、投薬器本体２５の上端部に一体に設けられた筒状部２５ａ内に上下動可能に設けられて、押し下げることによってピンによりカプセルに穴をあける穴あけ具２８と、から主として構成されている。
【００３９】
この吸入投薬器４は、本出願人が先に出願して特許された特許第３５１２９７１号公報に記載されたものと同じものである。したがって、具体的な説明は省略する。
【００４０】
前記吸引発生器５は、例えば電動モータの回転力によって駆動するポンプ機構によって吸引負圧を発生させるもので、前記高圧ホース１５を介して分級捕集器１の基部７側から微粉末薬剤を吸引するようになっている。また、その吸引力は前記制御機構６によって自由に設定することが可能である。
【００４１】
以下、本実施形態における粒子特性試験装置作用について説明する。まず、各構成部材を接続する手順について簡単に説明すると、前記分級捕集器１の吸い込み部材８に、吸い込み筒部８ｂと接続部材２９及び嵌入部２ｄを介して前記スロート部材２を上方から接続する。なお、このとき、前記接続部材２９と嵌入部２ｄ及び吸い込み筒部８ｂとは、図外のシール部材などによってそれぞれの間が気密的にシールされるようになっている。
【００４２】
続いて、前記連結部材３を介して前記スロート部材２に投薬器４を接続する。このとき、連結部材３と嵌合部２ｂ及び挿通部２６とは、前記連結部材３の各溝３ａ、３ｂ内周面の強い密着性によって確実なシールがなされている。
【００４３】
各構成部材の組み付けが完了した後、前記カプセルホルダ２７によって予め投薬器４のカプセル収容室に収容保持されたカプセルの前後所定位置に、穴あけ具２８によって穴開けを行う。そうすると、カプセル内の微粉末薬剤が吸引されて、前記スロート部材２の開口部１６から通路１０内を流動しながら分級捕集器１内に流入する。この分級捕集器１では、微粉末薬剤が前記各分級ステージＳＴ１〜ＳＴ９の各衝突ディスクに衝突しながら粒径に応じて順次捕集される。
【００４４】
すなわち、１次分級ステージＳＴ１では、約１１μｍ以上の粒径の微粉末薬剤が捕集され、２次分級ステージＳＴ２では、約７．０〜１１μｍの粒径が、３次分級ステージＳＴ３では、約４．７〜７．０μｍの粒径が、４次分級ステージＳＴ４では、約３．３〜４．７μｍの粒径が、５次分級ステージＳＴ５では、２．１〜３．３μｍの粒径が、６次分級ステージＳＴ６では、１．１〜２．１μｍの粒径が、７次分級ステージＳＴ７では、０．６５〜１．１μｍの粒径が、８次分級ステージＳＴ８では、０．４３〜０．６５μｍの粒径が、最下段の９次分級ステージＳＴ９では、０．４３μｍ未満の粒径の微粉末薬剤がそれぞれ段階的に分級捕集される。
【００４５】
これによって、分級捕集器１の各分級ステージＳＴ１〜ＳＴ９で捕集された微粉末薬剤の粒径を空気力学的粒径に関して分析評価することができる。
【００４６】
ここで、本実施形態では、前記吸入投薬器４から放出された微粉末薬剤は、スロート部材２の気道モデルである通路１０を通りながら、前記分級捕集器１内に流入するため、微粉末薬剤の粒径をより精度の高い分析評価することが可能になる。
【００４７】
すなわち、投薬器４から放出された微粉末薬剤の流動粉体は、開口部１６から通路断面積の小さな口腔通路部１８を通過する際に流速が上昇し、さらに比較的通路断面積の大きな咽頭通路部１９に流入すると、ここでは流速が僅かに低下して内壁面に粉体の一部が付着する。その後、通路断面積がさらに大きな喉頭通路部２０に到達し、ここで凹凸のある内壁面に粉体の一部が付着しながら流下し、細長い喉頭蓋部２２を挟んで前記気管通路部２１側と食道通路部２３側に分流する。
【００４８】
前記食道通路部２３では、通路断面積が急に大きくなることから、この上流部２３ａに流入した粉体は流速を落として一部が内壁面に付着する共に下流部２３ｂの底面２３ｃに沈着する。
【００４９】
一方、前記気管通路部２１に流入した粉体は、そのまま前記分級捕集器１内に流入する。したがって、前記分級捕集器１には、投薬器４から放出された微粉末薬剤総量の一部のみが流入すると共に、特異な流速で流入することになる。
【００５０】
図７及び図８は前記単純なパイプ状の従来のスロート部材を用いた場合と、本実施形態のスロート部材２を用いた場合の微粉末薬剤の前記分級捕集器１での到達割合を実験によって比較したグラフである。つまり、吸入投薬器４から放出される微粉末薬剤（噴出薬量）の分級捕集器１に対する割合(％)を示している。白抜き棒線は従来のスロート部材を用いた場合、網掛け棒線は本実施形態に供されたスロート部材２を用いた場合を示している。
【００５１】
この各実験例では、カスケード・インパクタや吸入器は、前記本実施形態の分級捕集器１と投薬器３を用いた。
【００５２】
まず、図７に示す第１実験例では、キャリア型モデル製剤(薬剤)としては薬剤Ａを用い、投薬器４から放出される微粉末薬剤の試験流量、つまりスロート部材内への流量としては２８．３Ｌ／ｍｉｎに設定した。また、吸引時間は８．５秒、噴霧回数は２回(４０ｍｇ／ｄｏｓｅ)に設定した。
【００５３】
この第１実験例の結果をみると、微粉末薬剤の粒径が１０μｍ以上の場合は、従来では約６０％であるのに対して本実施形態のものでは約４５％に低減していることが明らかである。また、粒径が９〜１０μｍの場合は、従来では約３％であるのに対して本実施形態のものでは２．５％に低減しており、以下、微粉末薬剤の粒径が５．８〜９μｍ、４．７〜５．８μｍ、３．３〜４．７μｍ、２．１〜３．３μｍ、１．１〜２．１μｍ、０．６５〜１．１μｍ、０．４３〜０．６５μｍ、０．４３μｍ以下のいずれの場合においても、従来のスロート部材を用いたものよりも本実施形態のスロート部材２を用いた場合の分級割合が低くなっていることが明らかである。特に、粒径が３．３〜４．７μｍの場合には、割合の差値が最も大きくなっている。これは、かかる粒径の質量では流速等との関係で前記スロート部材２の内壁面に付着し易くことに起因するものと考えられる。
【００５４】
なお、図７中、最右端に示す特性は、微粉末薬剤の粒径が５．８μｍ以下の場合のトータルとしての比較を示しており、本実施形態のスロート部材２を用いた場合の方が、全体的に分級割合が低くなっていることが明らかである。
【００５５】
また、図７中、最左端に示す特性は、従来のスロートを用いた場合と本実施形態のスロート部材２を用いたい場合におけるそれぞれに付着する薬粉の量を示し、これかも明らかなように、従来のスロートでは付着薬粉量が約１０％であるのに対して本実施形態のスロート部材２を用いた場合は、約３２％付着していることが明らかである。
【００５６】
次に、図８に示す第２実験例では、キャリア型モデル製剤(薬剤)としては薬剤Ｂを用い、吸入投薬器４から放出される微粉末薬剤の試験流量としては６０Ｌ／ｍｉｎに設定した。また、吸引時間は４秒、噴霧回数は５回(１２．５ｍｇ／ｄｏｓｅ)に設定した。
【００５７】
この第２実験例の結果をみると、微粉末薬剤の粒径が８．６μｍ以上の場合は、従来では約６０％であるのに対して本実施形態のものでは約５０％に低減していることが明らかである。また、粒径が６．５〜８．６μｍの場合は、従来では約４％であるのに対して本実施形態のものでは２％に低減しており、以下、微粉末薬剤の粒径が４．４〜６．５μｍ、３．３〜４．４μｍ、２．０〜３．３μｍ、１．１〜２．０μｍ、０．５４〜１．１μｍ、０．２５〜０．５４μｍ、０．２５μｍ以下のいずれの場合においても、従来のスロート部材を用いたものよりも本実施形態のスロート部材２を用いた場合の分級割合が低くなっていることが明らかである。特に、粒径が２．０〜３．３μｍの場合は、その差値が最も大きくなっており、かかる粒径の質量では流速等との関係で前記スロート部材２の内壁面に付着し易いことに起因するものと考えられる。
【００５８】
なお、図８中、最右端に示す特性は、微粉末薬剤の粒径が０．５４〜６．５μｍの場合のトータルとしての比較を示しており、本実施形態のスロート部材２を用いた場合の方が、全体的に分級割合が低くなっていることが明らかである。
【００５９】
また、図８中、最左端に示す特性は、従来のスロートを用いた場合と本実施形態のスロート部材２を用いたい場合におけるそれぞれに付着する薬粉の量を示し、これかも明らかなように、従来のスロートでは付着薬粉量が約１５％であるのに対して本実施形態のスロート部材２を用いた場合は、約３４％付着していることが明らかである。
【００６０】
以上の第１、第２実験例からも明らかなように、分級捕集器１内での微粉末薬剤の流量が、従来のスロート部材を用いた場合よりも本実施形態に供されるスロート部材２を用いた場合の方が減少している。これは、本実施形態のスロート部材２が、気道モデルを用いていることから通路１０の通路断面積の異なる通路部、つまり口腔通路部１８や咽頭通路部１９、喉頭通路部２０及び気管通路部２１を通過する際に、通路断面積の変化に伴って流速が変化すると共に凹凸のあるこれらの内壁面に微粉末薬剤の一部が付着しながら流下し、さらに食道通路部２３に流入して下流部２３ｂの底面などに沈着するからである。
【００６１】
したがって、本実施形態では、前記スロート部材２と分級捕集器１との有機的な連結によって、吸入投薬器４から放出された微粉末薬剤のスロート部材２の通路１０内での流動変化と流量変化に基づいて、前記分級捕集器１内で粒子分布の評価を行うようにしたため、該分級捕集器１での人工的な代替試験と生体を用いた試験との相関が得られやすくなり、微粉末薬剤の粒子分布のより高精度な評価を得ることが可能になる。
【００６２】
また、本実施形態におけるスロート部材２は、前記評価試験後に、図１に示すように、２分割形成されて両分割部１１，１２を展開することができるので、各通路部１８〜２１、２３の内周面などに付着、沈着したに微粉末薬剤の各部の付着量をそれぞれ個別的に測定することが可能になる。これによって、微粉末薬剤の必要量も高精度に評価することができる。この結果、処方された用量の薬剤の実質的な治療効果が何ら得ることができる。
【００６３】
前記スロート部材２を半割状に分割形成したことによって、試験後に各通路部１８〜２１、２３などの清掃が容易になるので、繰り返し行われる前記評価試験の精度を維持することができる。
【００６４】
さらに、前記スロート部材２を、型を用いた射出成形によって製造することから、複雑な気道モデルを容易かつ精密に形成することが可能になると共に、全体の製造作業も容易になる。
【００６５】
図９はスロート部材２の他例を示し、一方の分割部１１の対向面１１ａの外周側に、細い嵌合凹溝３１を気道溝に沿って形成されている一方、他方の分割部１２の対向面１２ａの外周側に、前記嵌合凹溝３１に嵌合する嵌合凸部３２がそれぞれ形成されている。
【００６６】
したがって、両分割部１１，１２を対向面１１ａ、１２ａを介して組み合わせた際に、前記各嵌合凹溝３１に嵌合凸部３２が嵌合することから、両者１１，１２の位置決めがなされると共に、シール性が向上して微粉末薬剤が気道を通過する際において外部へのリークを十分に抑制することが可能になる。
【００６７】
本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えばスロート部材２を分割形成することなく、合成樹脂材などで一体に形成することも可能である。また、スロート部材２の気道モデルは、子供用の小さなものから大人用の大きなもの、さらには、女性用、男性用に分けて形成することも可能であり、これによって、それぞれの気道に応じたより高精度な空気力学的粒径の特性評価を行うことができる。
【００６８】
さらに、スロート部材を、合成樹脂材以外の材料、例えば硬度の高い合成ゴムやアルミ合金などの金属で形成することもできる。
【００６９】
また、前記通路１０の内面に、例えば粘膜に近似した材料を塗布し、評価試験中にこれらに付着した微粉末薬剤の量を測定すれば、該微粉末薬剤の必要量をより厳密にチェックすることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１…分級捕集器
２…スロート部材
２ａ…上端部
２ｂ…嵌合部
２ｃ…下端部
２ｄ…嵌入部
３…連結部材
４…吸入投薬器
５…吸引発生器
６…制御機構
７…基部
８…吸い込み部材
１０…通路（気道モデル）
１１…一方の分割部
１１ａ…対向面
１１ｃ・１２ｃ…ボス部
１２…他方の分割部
１２ａ…対向面…
１３…ボルト挿通孔
１４…ナット（結合部材）
１８…口腔通路部
１９…咽頭通路部
２０…喉頭通路部
２１…気管通路部
２３…食道通路部
３０…ボルト（結合部材）
３１…嵌合凹溝
３２…嵌合凸部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投薬器から放出された微粉末薬剤の粒径に応じて分級して捕集する分級捕集器と、前記投薬器と分級捕集器との間に介装配置されて、前記投薬器から放出された微粉末薬剤を前記分級捕集器に供給するスロート部材と、を備えた粒子特性試験装置であって、
前記スロート部材を、人体の気道を模した気道モデルによって構成したことを特徴とする粒子特性試験装置。
【請求項２】
請求項１に記載の粒子特性試験装置において、
前記スロート部材は、内部の上流側から下流側に沿って気道中の口腔、咽頭、喉頭、気管及び食道にそれぞれ相当する通路部が形成されていることを特徴とする粒子特性試験装置。
【請求項３】
請求項１に記載の粒子特性試験装置において、
前記スロート部材を、縦断方向から２分割に形成すると共に、該２つの分割部を複数の結合部材を介して結合、分割自在に形成したことを特徴とする粒子特性試験装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項の粒子特性試験装置において、
前記スロート部材を、射出成形による合成樹脂材によって形成したことを特徴とする粒子特性試験装置。
【請求項１】
投薬器から放出された微粉末薬剤の粒径に応じて分級して捕集する分級捕集器と、前記投薬器と分級捕集器との間に介装配置されて、前記投薬器から放出された微粉末薬剤を前記分級捕集器に供給するスロート部材と、を備えた粒子特性試験装置であって、
前記スロート部材を、人体の気道を模した気道モデルによって構成したことを特徴とする粒子特性試験装置。
【請求項２】
請求項１に記載の粒子特性試験装置において、
前記スロート部材は、内部の上流側から下流側に沿って気道中の口腔、咽頭、喉頭、気管及び食道にそれぞれ相当する通路部が形成されていることを特徴とする粒子特性試験装置。
【請求項３】
請求項１に記載の粒子特性試験装置において、
前記スロート部材を、縦断方向から２分割に形成すると共に、該２つの分割部を複数の結合部材を介して結合、分割自在に形成したことを特徴とする粒子特性試験装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項の粒子特性試験装置において、
前記スロート部材を、射出成形による合成樹脂材によって形成したことを特徴とする粒子特性試験装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２４３１４（Ｐ２０１２−２４３１４Ａ）
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６５５３２（Ｐ２０１０−１６５５３２）
【出願日】平成２２年７月２３日（２０１０．７．２３）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２３日（２０１０．７．２３）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
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