(57)【要約】【課題】人等の呼吸のタイミングに完全に同期させて、微細な肺胞の隅々にまで薬剤を送ることができる経肺薬剤投与装置を提供する。【解決手段】経肺薬剤投与装置１は、気密な内部空間１２４を有し、内部空間１２４には、肺で呼吸をする生物１の少なくとも胸腔が配置される胸腔収容部１１、１２を備える。制御部は、内部空間気圧変動部２１、２２に対して制御を行い、内部空間気圧変動部２１、２２を駆動させることにより、内部空間１２４の気圧を他の空間の気圧よりも低圧にすると共に、霧状装置部４２に対して制御を行い、薬剤貯留部４１の粉体又は液体の薬剤を霧状にして、霧状にされた粉体又は液体の薬剤を薬剤流通ライン５１に供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密な内部空間を有し、前記内部空間には、肺で呼吸をする生物の少なくとも胸腔が配置され、前記生物の鼻又は口の少なくとも一方が、前記内部空間に対して気体の連通が遮断された他の空間に配置される胸腔収容部と、
前記内部空間の気圧を前記他の空間の気圧よりも低圧にすることが可能な内部空間気圧変動部と、
粉体又は液体の薬剤を一時的に貯留する薬剤貯留部と、前記薬剤貯留部の粉体又は液体の薬剤を霧状にする霧状装置部と、前記霧状装置部により霧状にされた粉体又は液体の薬剤を、前記生物の気道へ流通する薬剤流通ラインと、を有する薬剤投与部と、
前記内部空間気圧変動部及び前記霧状装置部の駆動の制御を行う制御部と、を備え、
前記制御部は、前記内部空間気圧変動部に対して制御を行い、前記内部空間気圧変動部を駆動させることにより、前記内部空間の気圧を前記他の空間の気圧よりも低圧にすると共に、前記霧状装置部に対して制御を行い、前記薬剤貯留部の粉体又は液体の薬剤を霧状にして、霧状にされた粉体又は液体の薬剤を前記薬剤流通ラインに供給する経肺薬剤投与装置。
【請求項２】
胸腔収容部は、人の胸腔を包囲可能に構成され、前記人の頭部、頸部、及び、下半身は前記他の空間に配置され、前記内部空間には、人の胸腔が収容される請求項１記載の経肺薬剤投与装置。
【請求項３】
前記内部空間の気圧は、前記制御部による前記内部空間気圧変動部に対する制御により、前記他の空間の気圧よりも０．１ｋＰａ〜４ｋＰａ低圧とされる請求項１又は請求項２に記載の経肺薬剤投与装置。
【請求項４】
前記内部空間の気圧は、前記制御部による前記内部空間気圧変動部に対する制御により、前記他の空間の気圧よりも１ｋＰａ〜２ｋＰａ低圧とされる請求項３に記載の経肺薬剤投与装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記内部空間の気圧が前記他の空間の気圧よりも低圧にされることと、前記内部空間の気圧が前記他の空間の気圧よりも高圧にされることと、が繰り返し行われるように、前記内部空間気圧変動部に対して制御を行う請求項１〜請求項４のいずれかに記載の経肺薬剤投与装置。
【請求項６】
前記薬剤流通ラインは、前記他の空間と連通している請求項１〜請求項５のいずれかに記載の経肺薬剤投与装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、肺に、霧状の薬剤を投与するための経肺薬剤投与装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、人等の生物の肺に霧状の薬剤を投与する装置として、空気供給部と薬剤投与部とを有する構成の経肺薬剤投与装置が知られている。薬剤投与部から供給された薬剤は、空気供給部により供給された空気によって気道内へ送られて、肺へ投与される（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２３９９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した従来の経肺薬剤投与装置では、空気供給部が人等の肺へ強制的に高い気圧で空気を送ることにより薬剤を送っていた。このため、人等の呼吸のタイミングに同期させて空気を送って薬剤を肺に送ることは困難であった。また、薬剤の効能をより確実に発揮させるために、微細な肺胞の隅々にまで薬剤を送ることが要求されている。
【０００５】
本発明の目的は、人等の呼吸のタイミングに完全に同期させて、微細な肺胞の隅々にまで薬剤を送ることができる経肺薬剤投与装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、気密な内部空間を有し、前記内部空間には、肺で呼吸をする生物の少なくとも胸腔が配置され、前記生物の鼻又は口の少なくとも一方が、前記内部空間に対して気体の連通が遮断された他の空間に配置される胸腔収容部と、前記内部空間の気圧を前記他の空間の気圧よりも低圧にすることが可能な内部空間気圧変動部と、粉体又は液体の薬剤を一時的に貯留する薬剤貯留部と、前記薬剤貯留部の粉体又は液体の薬剤を霧状にする霧状装置部と、前記霧状装置部により霧状にされた粉体又は液体の薬剤を、前記生物の気道へ流通する薬剤流通ラインと、を有する薬剤投与部と、前記内部空間気圧変動部及び前記霧状装置部の駆動の制御を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記内部空間気圧変動部に対して制御を行い、前記内部空間気圧変動部を駆動させることにより、前記内部空間の気圧を前記他の空間の気圧よりも低圧にすると共に、前記霧状装置部に対して制御を行い、前記薬剤貯留部の粉体又は液体の薬剤を霧状にして、霧状にされた粉体又は液体の薬剤を前記薬剤流通ラインに供給する経肺薬剤投与装置である。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、胸腔収容部は、人の胸腔を包囲可能に構成され、前記人の頭部、頸部、及び、下半身は前記他の空間に配置され、前記内部空間には、人の胸腔が収容されることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２において、前記内部空間の気圧は、前記制御部による前記内部空間気圧変動部に対する制御により、前記他の空間の気圧よりも０．１ｋＰａ〜４ｋＰａ低圧とされることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３において、前記内部空間の気圧は、前記制御部による前記内部空間気圧変動部に対する制御により、前記他の空間の気圧よりも１ｋＰａ〜２ｋＰａ低圧とされることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかにおいて、前記制御部は、前記内部空間の気圧が前記他の空間の気圧よりも低圧にされることと、前記内部空間の気圧が前記他の空間の気圧よりも高圧にされることと、が繰り返し行われるように、前記内部空間気圧変動部に対して制御を行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれかにおいて、前記薬剤流通ラインは、前記他の空間と連通していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、人等の呼吸のタイミングに完全に同期させて、微細な肺胞の隅々にまで薬剤を送ることができる経肺薬剤投与装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態による経肺薬剤投与装置１を示す概略図である。
【図２】本発明の第２実施形態による経肺薬剤投与装置１Ａを示す概略図である。
【図３】本発明の第３実施形態による経肺薬剤投与装置１Ｂを示す概略図である。
【図４】本発明の第３実施形態による経肺薬剤投与装置１Ｂによりラットに蛍光ＰＬＧＡ微粒子を投与した結果を示す、ラットの腹側の肺の写真である。
【図５】本発明の第３実施形態による経肺薬剤投与装置１Ｂによりラットに蛍光ＰＬＧＡ微粒子を投与した結果を示す、ラットの背側の肺の写真である。
【図６】従来の経肺薬剤投与装置１Ｂによりラットに蛍光ＰＬＧＡ微粒子を投与した結果を示す、ラットの腹側の肺の写真である。
【図７】従来の経肺薬剤投与装置１Ｂによりラットに蛍光ＰＬＧＡ微粒子を投与した結果を示す、ラットの背側の肺の写真である。
【図８】本発明の第３実施形態による経肺薬剤投与装置１ＢによりラットにＲＦＰ−ＰＬＧＡ（１ｍｇ）の微粒子を投与したときの、ラットの気管、気管支、及び、肺葉に達したＲＦＰ−ＰＬＧＡ（１ｍｇ）の微粒子の割合を示すグラフである。
【図９】本発明の第３実施形態による経肺薬剤投与装置１ＢによりラットにＲＦＰ−ＰＬＧＡ（１ｍｇ）の微粒子を投与したときの、ラットの乾燥肺組織重量あたりのリファンピシンの量を示すグラフである。
【図１０】本発明の第３実施形態による経肺薬剤投与装置１ＢによりマウスにＲＦＰ−ＰＬＧＡ（１００μｇ）を投与したときの、マウスの乾燥肺組織重量あたりのリファンピシンの量を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る経肺薬剤投与装置の実施形態について説明する。まず、実施形態１について説明する。
【００１５】
（実施形態１）
図１は、本発明の第１実施形態による経肺薬剤投与装置１を示す概略図である。図１に示すように、実施形態１の経肺薬剤投与装置１は、霧状にされた粉体又は液体の薬剤（エアロゾル）を、肺で呼吸をする生物である人２の肺へ投与するためのものである。経肺薬剤投与装置１は、胸腔収容部としてのベッド１１及び胸腔チャンバ１２と、内部空間気圧変動部としての圧力調整装置２１、電磁弁２２、連結ホース２３、加圧ホース２４、及び、減圧ホース２５と、薬剤投与部としてのエアロゾル発生器４０と、制御部（図示せず）と、を有している。
【００１６】
ベッド１１は、上面に人２を載置可能である。ベッド１１の上面は、人体の凹凸に倣って変形する人体の表面に密着可能な素材であって、且つ、空気が通過できない素材で構成されている。胸腔チャンバ１２は、ベッド１１の上部に配置されており、ベッド１１の上部に対して着脱可能である。胸腔チャンバ１２は、半割された円筒形状のうちの一方の形状を有するチャンバ本体１２１を有している。チャンバ本体１２１の軸方向における両端部（図１の左右方向におけるチャンバ本体１２１両端部）には、当該両端部と人２の体との間の隙間をなくして密着させるための、シール部材としてのゴム膜１２２が、それぞれ設けられている。なお、図１においては、ゴム膜１２２は、チャンバ本体１２１の軸方向における左側の端部のみが現われている。
【００１７】
ベッド１１の上面と、ゴム膜１２２と、チャンバ本体１２１とにより、チャンバ本体１２１内には、気密な内部空間１２４が形成される。胸腔収容部としてのベッド１１及び胸腔チャンバ１２は、図１に示すように、人２の胸腔を包囲可能に構成されている。内部空間１２４には、人２の胸腔が配置され収容される。より詳細には、内部空間１２４には、人２の胸腔の部分であって、肋骨の最も下端部から、肋骨の上端部であって、鎖骨付近の腕の付け根よりも下の部分に至るまでの部分が配置され収容される。人２の頭部、頸部、両肩、両腕、及び、下半身は、大気中に配置される。従って、人２の鼻及び口についても、内部空間１２４には配置されず、内部空間１２４に対して気体の連通が遮断された他の空間である大気中に配置される。ベッド１１の上面及びチャンバ本体１２１は、後述のように内部空間１２４が大気圧に対して１ｋＰａ〜２ｋＰａ低圧又は高圧とされたときであっても、内部空間１２４の体積がほとんど変化しないように、適度な剛性を有している。
【００１８】
圧力調整装置２１は、コンプレッサ（図示せず）及び真空ポンプ（図示せず）を有している。また、圧力調整装置２１のハウジング内には、制御部（図示せず）が収容されている。制御部は、ＣＰＵ（図示せず）と記憶媒体（図示せず）とを主として有している。記憶媒体には、コンプレッサ、真空ポンプ、電磁弁２２、及び、エアロゾル発生装置４２等の駆動の制御を含む各種の制御を行うためにＣＰＵを動作させるためのプログラムが、記憶されている。
【００１９】
コンプレッサ及び真空ポンプ（図示せず）は、制御部（図示せず）に電気的に接続されており、制御部により制御される。コンプレッサ（図示せず）には、加圧ホース２４の一端部が接続されている。真空ポンプ（図示せず）には、減圧ホース２５の一端部が接続されている。加圧ホース２４の他端部及び減圧ホース２５の他端部は、電磁弁２２に接続されている。電磁弁２２には、連結ホース２３の一端が接続されている。連結ホース２３の他端は、胸腔チャンバ１２のチャンバ本体１２１に接続されている。
【００２０】
電磁弁２２は三方弁により構成されている。電磁弁２２は、制御部（図示せず）に電気的に接続されている。制御部による電磁弁２２に対する制御により、連結ホース２３を介して加圧ホース２４を内部空間１２４に連通させるか、連結ホース２３を介して減圧ホース２５を内部空間１２４に連通させるか、の切換えが行われる。制御部（図示せず）による真空ポンプ（図示せず）及び電磁弁２２に対する制御により、胸腔チャンバ１２内の内部空間１２４の気圧を、他の空間の気圧である大気圧よりも、０．１ｋＰａ〜４ｋＰａ、好ましくは１ｋＰａ〜２ｋＰａ低圧にすることができるように構成されている。また、制御部（図示せず）によるコンプレッサ（図示せず）及び電磁弁２２に対する制御により、胸腔チャンバ１２内の内部空間１２４の気圧を、他の空間の気圧である大気圧よりも０．１ｋＰａ〜４ｋＰａ、好ましくは１ｋＰａ〜２ｋＰａ高圧にすることができるように構成されている。
【００２１】
また、エアロゾル発生器４０は、制御部（図示せず）に電気的に接続されている。エアロゾル発生器４０は、薬剤貯留部としての薬剤貯留容器４１と、霧状装置部としてのエアロゾル発生装置４２と、薬剤流通ラインとしての気道流入ホース５１と、を有している。薬剤貯留容器４１は、粉体又は液体の薬剤を一時的に貯留する。エアロゾル発生装置４２は、薬剤貯留部の粉体又は液体の薬剤を霧状にする。制御部によるエアロゾル発生装置４２に対する制御により、薬剤貯留容器４１に貯留されている粉体又は液体の薬剤は、霧状のエアロゾルとされる。
【００２２】
エアロゾル発生装置４２には、気道流入ホース５１の一端部が接続されている。気道流入ホース５１の一端部には、気道流入ホース５１の内部と大気とを連通する貫通孔が形成されている。気道流入ホース５１の貫通孔には、フィルタ４３が設けられている。気道流入ホース５１の他端部は、人２の気道内、例えば気管内に配置されている。人２が肺を膨らませることにより、フィルタ４３を通して貫通孔から気道流入ホース５１へ空気が流入する。そして、エアロゾル発生装置４２により霧状にされた粉体又は液体の薬剤（エアロゾル）が、空気と共に人２の気道へ流通する。この際フィルタ４３は、気道流入ホース５１の中への細菌やほこり等の混入を抑える。また、人２が肺を縮ませることにより、フィルタ４３を通して貫通孔から人２がはき出した空気が排出される。この際、フィルタ４３は、空気と共に人２の肺から排出されたエアロゾルを捕捉する。
【００２３】
上述の構成による経肺薬剤投与装置１を用いた、霧状の薬剤の投与を行う際の制御部による制御は、以下のとおりである。先ず、チャンバ本体１２１が取り外された状態のベッド１１に、薬が投与される人２が横たわる。次に、チャンバ本体１２１をベッド１１に取り付けて固定する。これにより、ベッド１１及び胸腔チャンバ１２は、図１に示すように、人２の胸腔を包囲して、ベッド１１の上面と、ゴム膜１２２と、チャンバ本体１２１とにより、チャンバ本体１２１内に、気密な内部空間１２４を形成する。
【００２４】
次に、エアロゾル発生装置４２に対する制御部（図示せず）の制御により、薬剤貯留容器４１に貯留されている粉体又は液体の薬剤を霧状として、エアロゾルを発生させる。これと同時に、圧力調整装置２１に対する制御部の制御により、人２の肺を膨らませたり、縮めたりする。
【００２５】
より具体的には、先ず、コンプレッサ（図示せず）に対する制御部（図示せず）の制御により、胸腔チャンバ１２内の内部空間１２４の気圧を、大気圧よりも１ｋＰａ〜２ｋＰａ高圧にする。これにより、ベッド１１上の人２の肺を縮めさせて、微細な肺胞に、空気がほとんど残留していない状態とする。次に、制御部（図示せず）の真空ポンプ（図示せず）に対する制御により、胸腔チャンバ１２内の内部空間１２４の気圧を、大気圧よりも１ｋＰａ〜２ｋＰａ低圧にする。これにより、ベッド１１上の人２の肺を膨らませる。これと同時に、制御部（図示せず）のエアロゾル発生装置４２に対する制御により、薬剤貯留容器４１に貯留されている粉体又は液体の薬剤を霧状として、エアロゾルを発生させる。
【００２６】
次に、コンプレッサ（図示せず）に対する制御部（図示せず）の制御により、胸腔チャンバ１２内の内部空間１２４の気圧を、大気圧よりも１ｋＰａ〜２ｋＰａ高圧にする。これにより、ベッド１１上の人２の肺を縮めさせる。これと同時に、エアロゾル発生装置４２に対する制御部（図示せず）の制御により、エアロゾルの発生を停止させる。このように、エアロゾル発生装置４２に対する制御部（図示せず）の制御を行いながら、真空ポンプ（図示せず）とコンプレッサ（図示せず）とのそれぞれに対する制御を交互に制御部が行うことにより、ベッド１１上の人２は、通常の呼吸を行っているときと同様の肺の動きを実現する。
【００２７】
この肺の動きにおいて、ベッド１１上の人２が肺を膨らませることにより、大気中の空気が、フィルタ４３を通過して気道流入ホース５１内に流入する。このとき、気道流入ホース５１に流入した空気と共に、エアロゾル発生装置４２により発生したエアロゾル（霧状とされた粉体又は液体の薬剤）は、気道流入ホース５１に吸い込まれることにより、気道流入ホース５１に供給される。そして、エアロゾルは、空気と共に、気道流入ホース５１を通して、ベッド１１上の人２の肺に吸い込まれる。
【００２８】
その後、ベッド１１上の人２が肺を縮めさせられることにより、肺の中の空気及び余分なエアロゾルは、気道流入ホース５１にはき出される。そして、空気は、フィルタ４３を通して大気中へ排出され、余分なエアロゾルは、フィルタ４３において捕捉される。その後、再びベッド１１上の人２が肺を膨らませることにより、エアロゾル発生装置４２により発生したエアロゾルは、肺へ吸い込まれる。このようなコンプレッサに対する制御部の制御と、真空ポンプに対する制御部の制御とを交互に行うことにより、人２の自然な呼吸に近い状態で、複数回にわたって、霧状の薬剤を肺に吸い込むことによる肺への薬剤の投与が行われる。
【００２９】
（実施形態２）
次に、本発明に係る経肺薬剤投与装置の実施形態２について説明する。実施形態２では、経肺薬剤投与装置１Ａの胸腔収容部は、ベッド１１を有しておらず、胸腔チャンバ１２Ａは、略円筒形状を有している点において、実施形態１における胸腔収容部とは異なる。これ以外の構成については、実施形態１と同一であるため、同一の部材については、同一の符号を付すこととし、説明を省略する。図２は、本発明の第２実施形態による経肺薬剤投与装置１Ａを示す概略図である。
【００３０】
図２に示すように、胸腔収容部は、胸腔チャンバ１２Ａを構成するチャンバ本体１２１Ａを有している。チャンバ本体１２１Ａは、半割の略円筒形状を有しており、内部空間１２４Ａには、人２の胸腔が配置されて収容される。より詳細には、内部空間１２４Ａには、人２の胸腔の部分であって、肋骨の下端部から、肋骨の上端部に至るまでの部分が、配置され収容される。チャンバ本体１２１Ａの側面には、側面貫通孔１２３Ａが形成されており、側面貫通孔１２３Ａを通して、人２の腕は、内部空間１２４Ａから大気中へと出された状態とされる。側面貫通孔１２３Ａの周囲には、当該側面貫通孔１２３Ａの周囲と人２の腕との間の隙間をなくして密着させるための、シール部材としてのゴム膜１２２Ａが設けられている。
【００３１】
また、チャンバ本体１２１Ａの軸方向（図２の上下方向）におけるチャンバ本体１２１Ａの一端部（図２の上端部）の開口部には、開口部と人２の頸部の付け根の周囲との間の隙間をなくすための、シール部材としてのゴム膜（図示せず）が、それぞれ設けられている。また、チャンバ本体１２１Ａの軸方向におけるチャンバ本体１２１Ａの他端部（図２の下端部）の開口部には、開口部と人２の腹部の周囲との間の隙間をなくすための、シール部材としてのゴム膜（図示せず）が、それぞれ設けられている。
【００３２】
側面貫通孔１２３Ａの周囲と人２の腕との間の隙間がなくなり、チャンバ本体１２１Ａの一端部の開口部と人２の頸部の周囲との間の隙間がなくなり、チャンバ本体１２１Ａの他端部の開口部と人２の腹部の周囲との間の隙間がなくなった状態で、内部空間１２４Ａが形成され、人２の胸腔は、内部空間１２４Ａに収容される。従って、人２の胸腔が内部空間１２４Ａに収容されているときには、人２の頭部、頸部、両腕、及び、下半身は、大気中に配置される。
【００３３】
圧力調整装置２１は、キャスターを有する移動可能な台２１５Ａに載置されている。従って、圧力調整装置２１は、台２１５Ａと共に移動可能である。また、電磁弁２２は、チャンバ本体１２１Ａに固定されている。制御部（図示せず）による電磁弁２２に対する制御により、加圧ホース２４を内部空間１２４Ａに連通させるか、減圧ホース２５を内部空間１２４Ａに連通するか、の切換えが行われる。
【００３４】
（実施形態３）
次に、本発明に係る経肺薬剤投与装置の実施形態３について説明する。実施形態３では、経肺薬剤投与装置１Ｂの胸腔収容部は、人用ではなく、マウス又はラット２Ｂ用である点において、実施形態１における胸腔収容部とは異なる。これ以外の構成点については、実施形態１と同一であるため、同一の部材については、同一の符号を付すこととし、説明を省略する。図３は、本発明の第３実施形態による経肺薬剤投与装置１Ｂを示す概略図である。
【００３５】
胸腔収容部は、胸腔チャンバ１２Ｂを構成するチャンバ本体１２１Ｂを有している。チャンバ本体１２１Ｂは、図３に示すように、円筒形状を有している。チャンバ本体１２１Ｂの内周面により、内部空間１２４Ｂが形成されている。チャンバ本体１２１Ｂは、一端部開口が他端部開口よりも斜め上方へ位置するように、傾斜台１１１Ｂに固定されている。チャンバ本体１２１Ｂの一端部開口部、他端部開口部は、コルク栓１２５Ｂ、１２６Ｂによって、それぞれ閉塞されている。チャンバ本体１２１Ｂの一端部開口部のコルク栓１２５Ｂには、上端部貫通孔（図示せず）が形成されている。マウス又はラット２Ｂの頭部及び頸部を、上端部貫通孔を通して、内部空間１２４Ｂから大気中へ出して、大気中に配置させることができる。従って、マウス又はラット２Ｂの鼻及び口は、大気中に配置される。マウス又はラット２Ｂの頭部及び頸部以外の部分は、内部空間１２４Ｂに配置されて収容される。
【００３６】
また、上端部貫通孔（図示せず）には、シール部材としてのゴム膜（図示せず）が設けられている。ゴム膜１２２がマウス又はラット２Ｂの頸部の付け根に密着することにより、マウス又はラット２Ｂの頭部及び頸部を大気中に配置させた状態で、内部空間１２４Ｂが気密の状態とされる。また、これにより、マウス又はラット２Ｂは、コルク栓１２５Ｂに対して固定される。
【００３７】
チャンバ本体１２１Ｂの他端部開口部のコルク栓１２６Ｂには、２つの下端部貫通孔（図示せず）が形成されている。２つの下端部貫通孔が形成されている他端部開口部のコルク栓１２６Ｂの部分には、加圧ホース２４と減圧ホース２５とが、それぞれ１つずつ接続されている。また、チャンバ本体１２１Ｂの側面には、側面貫通孔１２７Ｂが形成されている。側面貫通孔１２７Ｂが形成されているチャンバ本体１２１Ｂの側面の部分には、圧力測定用ホース６１２Ｂが接続されている。圧力測定用ホース６１２Ｂには、差圧計（マノメーター）６１１Ｂが接続されている。差圧計６１１Ｂにより、内部空間１２４Ｂの圧力を測定可能である。差圧計６１１Ｂ及び圧力測定用ホース６１２Ｂは、圧力測定部６１を構成する。
【００３８】
また、制御部（図示せず）は、真空ポンプ（図示せず）、コンプレッサ（図示せず）、及び、電磁弁２２（図１等参照）に対して制御を行い、胸腔チャンバ１２Ｂ内の内部空間１２４Ｂの気圧と、他の空間の気圧である大気圧との気圧差が１ｋＰａ以下の範囲内で、内部空間１２４Ｂの気圧を大気圧よりも低圧にしたり、高圧にしたりする。
【００３９】
次に、実施形態３に係る経肺薬剤投与装置を用いて、本発明の効果を試す試験を行った。
（蛍光ＰＬＧＡ微粒子投与試験）
試験においては、先ず、蛍光ＰＬＧＡ微粒子１ｍｇを霧状としたものを、体重が２４０ｇ〜２８０ｇのＳＤラットの肺に投与して、蛍光ＰＬＧＡ微粒子がどの程度、肺に到達しているかを調べた。試験においては、実施形態３に係る経肺薬剤投与装置１Ｂを本試験品とした。また、ペンセンチュリー社の液体及び乾燥粉体噴霧器を比較品とした。そして、波長４８８ｎｍの励起光をＳＤラットの肺に照射することにより生ずる蛍光を受光することにより、肺への蛍光ＰＬＧＡ微粒子の到達の具合を確認した。試験結果は、図４〜図７に示すとおりである。
【００４０】
図４は、本発明の第３実施形態による経肺薬剤投与装置１Ｂによりラットに蛍光ＰＬＧＡ微粒子を投与した結果を示す、ラットの腹側の肺の写真である。図５は、本発明の第３実施形態による経肺薬剤投与装置１Ｂによりラットに蛍光ＰＬＧＡ微粒子を投与した結果を示す、ラットの背側の肺の写真である。図６は、従来の経肺薬剤投与装置１Ｂによりラットに蛍光ＰＬＧＡ微粒子を投与した結果を示す、ラットの腹側の肺の写真である。図７は、従来の経肺薬剤投与装置１Ｂによりラットに蛍光ＰＬＧＡ微粒子を投与した結果を示す、ラットの背側の肺の写真である。
【００４１】
図４、図５に示すように、本試験品を用いた場合には、ＳＤラットの肺の全体にわたって、ばらつきが少なく蛍光ＰＬＧＡ微粒子が到達していることが分かる。特に、肺の末端の肺胞に至るまで、明るくはっきりと蛍光している。これは、肺の末端の肺胞に至るまで、蛍光ＰＬＧＡ微粒子が十分な量で到達していることが分かる。これに対して比較品を用いた場合には、図６、図７に示すように、気管支においては、明るく蛍光しており、気管支には蛍光ＰＬＧＡ微粒子が到達していることが分かる。しかし、末端の肺胞においては明るく蛍光しておらず、蛍光ＰＬＧＡ微粒子は、末端の肺胞にはほとんど到達していないことが分かる。
【００４２】
（ＲＦＰ−ＰＬＧＡ微粒子投与試験）
次に、リファンピシン１ｍｇを内包した微粒子製剤（以下「ＲＦＰ−ＰＬＧＡ（１ｍｇ）」と言う）を霧状とし、霧状にされたＲＦＰ−ＰＬＧＡ（１ｍｇ）の微粒子が、体重２４０ｇ〜２８０ｇのＳＤラットによってどのぐらいの割合で吸い込まれるか、また、どのぐらいの量で吸い込まれるかについての試験を行った。試験結果は、図８、図９に示すとおりである。図８は、本発明の第３実施形態による経肺薬剤投与装置１ＢによりラットにＲＦＰ−ＰＬＧＡ（１ｍｇ）の微粒子を投与したときの、ラットの気管、気管支、及び肺葉に達したＲＦＰ−ＰＬＧＡ（１ｍｇ）の微粒子の割合を示すグラフである。図９は、本発明の第３実施形態による経肺薬剤投与装置１ＢによりラットにＲＦＰ−ＰＬＧＡ（１ｍｇ）の微粒子を投与したときの、ラットの乾燥肺組織重量あたりのリファンピシンの量を示すグラフである。
【００４３】
図８に示すように、本試験品を用いた場合には、霧状とされたＲＦＰ−ＰＬＧＡ（１ｍｇ）の微粒子のうちの９０％以上が、エアロゾル発生器４０から気道へ流出している。これに対して、比較品を用いた場合には、霧状とされたＲＦＰ−ＰＬＧＡ（１ｍｇ）のうちの５０％強程度のみが、エアロゾル発生器４０から気道へ流出している。このことから、比較品よりも本試験品を用いる方が、エアロゾル発生器４０から肺へＲＦＰ−ＰＬＧＡ（１ｍｇ）の微粒子が吸い込まれ易いことが分かる。そして、このような差が生ずるのは、比較品として用いたペンセンチュリー社の液体及び乾燥粉体噴霧器においては、乾燥粉体噴霧器に設けられたチャンバの中に、粉体又は液体の薬剤を入れて高い圧力をかけて霧状とするため、当該チャンバの中に当該薬剤が残留し易いためであると考えられる。
【００４４】
また、図９に示すように、本試験品を用いた場合には、ラットの乾燥肺組織重量あたりのリファンピシン量（以下「ＲＦＰ量（ラット）」と言う）は、５００μｇ／ｇ程度である。これに対して、比較品を用いた場合には、ＲＦＰ量（ラット）は、２００μｇ／ｇ程度であり、本試験品を用いた場合の半分以下である。このことから、比較品よりも本試験品を用いる方が、より多くのリファンピシンを肺に到達可能であることが分かる。
【００４５】
次に、リファンピシン１００μｇを内包した微粒子製剤（以下「ＲＦＰ−ＰＬＧＡ（１００μｇ）」と言う）を霧状とし、霧状にされたＲＦＰ−ＰＬＧＡ（１００μｇ）の微粒子が、体重３５ｇ〜５０ｇのＩＣＲマウスによってどのぐらいの割合で吸い込まれるかについての試験を行った。試験結果は、図１０に示すとおりである。図１０は、本発明の第３実施形態による経肺薬剤投与装置１ＢによりマウスにＲＦＰ−ＰＬＧＡ（１００μｇ）を投与したときの、マウスの乾燥肺組織重量あたりのリファンピシンの量を示すグラフである。
【００４６】
図１０に示すように、本試験品を用いた場合には、マウスの乾燥肺組織重量あたりのリファンピシン量（以下「ＲＦＰ量（マウス）」と言う）は、６０μｇ／ｇ程度である。これに対して、比較品を用いた場合には、ＲＦＰ量（マウス）は、２０μｇ／ｇ程度であり、本試験品を用いた場合の１／３以下である。このことから、ラットよりも遥かに小型の動物であるマウスの場合にも、比較品よりも本試験品を用いる方が、より多くのリファンピシンを、肺に十分に到達可能であることが分かる。
【００４７】
これより、比較品よりも本試験品を用いる方が、ＲＦＰ量（マウス）が多く、より多くのリファンピシンが、ラットよりも遥かに小型の動物であるマウスの場合でも、肺に十分に到達することが分かる。
【００４８】
上述した実施形態の経肺薬剤投与装置によれば、以下のような効果を奏する。前述のように、気密な内部空間１２４を有し、内部空間１２４には、肺で呼吸をする生物の少なくとも胸腔が配置され、生物の鼻又は口の少なくとも一方が、内部空間１２４に対して気体の連通が遮断された他の空間としての大気中に配置される胸腔収容部としてのベッド１１及びチャンバ本体１２１と、内部空間１２４の気圧を他の空間の気圧よりも低圧にすることが可能な内部空間気圧変動部としての圧力調整装置２１、電磁弁２２、連結ホース２３、加圧ホース２４、及び、減圧ホース２５と、粉体又は液体の薬剤を一時的に貯留する薬剤貯留部としての薬剤貯留容器４１と、薬剤貯留部の粉体又は液体の薬剤を霧状にする霧状装置部としてのエアロゾル発生装置４２と、霧状装置部により霧状にされた粉体又は液体の薬剤を、生物の気道へ流通する薬剤流通ラインとしての気道流入ホース５１と、を有する薬剤投与部と、内部空間気圧変動部及び霧状装置部の駆動の制御を行う制御部と、を備える。
【００４９】
そして、制御部は、内部空間気圧変動部としての圧力調整装置２１及び電磁弁２２に対して制御を行い、内部空間気圧変動部を駆動させることにより、内部空間１２４の気圧を他の空間の気圧よりも低圧にすると共に、霧状装置部としてのエアロゾル発生装置４２に対して制御を行い、薬剤貯留部としての薬剤貯留容器４１の粉体又は液体の薬剤を霧状にして、霧状にされた粉体又は液体の薬剤を薬剤流通ラインとしての気道流入ホース５１に供給する。
【００５０】
この構成により、内部空間１２４の気圧を他の空間の気圧としての大気圧よりも低圧にすることで、生物の肺を膨らませることができる。これにより生物は、薬剤流通ラインに供給された、霧状にされた粉体又は液体の薬剤を、空気と共に、肺に吸い込むことができる。
【００５１】
従来の装置、例えば、ペンセンチュリー社の液体及び乾燥粉体噴霧器では、霧状とされた粉体又は液体の薬剤を、気道に対して、例えば、５００ｋＰａ等の高い気圧の空気で供給する必要があった。また、このように高い気圧の空気で供給するため、予め肺胞内に存在している空気が抵抗になり、薬剤を微細な肺胞にまで十分に到達させることは困難であった。
【００５２】
しかし、本実施形態では、縮められた肺を膨らませることにより、霧状にされた粉体又は液体の薬剤を吸い込むため、大気圧と内部空間１２４の気圧との差を、人２に薬剤を投与する場合で１ｋＰａ〜２ｋＰａ程度と、低い値とすることができる。しかも、微細な肺胞に空気が少ない状態で、霧状にされた粉体又は液体の薬剤（エアロゾル）を吸い込むため、末端の肺胞に至るまで、十分に薬剤を到達させることができる。従って、例えば、活性炭のようなものであっても、肺胞の隅々に至るまで、到達させることができる。しかも、生物が空気を肺に吸い込むことにより薬剤が投与されるため、呼吸のタイミングに完全に同期させて、薬剤の投与を行うことができる。
【００５３】
また、胸腔収容部としてのベッド１１及び胸腔チャンバ１２は、人２の胸腔を包囲可能に構成され、人２の頭部、頸部、及び、下半身は他の空間としての大気中に配置され、内部空間１２４には、人２の胸腔が収容される。この構成により、気圧の低下による、人２の頭部、頸部、及び、下半身への影響を抑えることができる。
【００５４】
また、内部空間１２４の気圧は、制御部（図示せず）による内部空間気圧変動部としての圧力調整装置２１及び電磁弁２２に対する制御により、他の空間の気圧としての大気圧よりも１ｋＰａ〜２ｋＰａ低圧とされる。この構成により、内部空間１２４における気圧の変動による人２の肺への悪影響の発生、例えば、肺における出血等の発生を効果的に抑えることができる。
【００５５】
また、制御部（図示せず）は、内部空間１２４の気圧が他の空間の気圧としての大気圧よりも低圧にされることと、内部空間１２４の気圧が他の空間の気圧としての大気圧よりも高圧にされることと、が繰り返し行われるように、内部空間気圧変動部としての圧力調整装置２１及び電磁弁２２に対して制御を行う。
【００５６】
この構成により、通常呼吸を行っているように、生物は、肺を膨らませたり、縮めたりすることができ、霧状にされた粉体又は液体の薬剤を、通常呼吸において繰り返し吸い込むように、断続的に繰り返し肺へ投与することができる。
【００５７】
また、制御部により、真空ポンプ又はコンプレッサを制御することにより、肺が膨らんだり、縮めたりすることを停止させて、肺において呼吸が停止している状態とすることができる。即ち、肺が膨らんだ状態で肺を停止させることや、肺が縮んだ状態で肺を停止させることができる。
【００５８】
また、第３実施形態では、胸腔チャンバ１２Ｂ内の内部空間１２４の気圧と、他の空間の気圧である大気圧との気圧差が１ｋＰａ以下の範囲内で、内部空間１２４の気圧を大気圧よりも低圧にしたり、高圧にしたりしたため、内部空間１２４における気圧の変動によるラットやマウスの肺への悪影響の発生、例えば肺における出血等の発生を効果的に抑えることができる。
【００５９】
また、ペンセンチュリー社の液体及び乾燥粉体噴霧器では、高圧で薬剤を霧状とするため、正確に圧力を制御することは困難である。これに対して本実施形態では、内部空間１２４における気圧を極めて低い気圧で制御すればよいため、マノメーター６１１Ｂ等を利用して、高い精度で内部空間１２４Ｂの気圧を把握することができる。また、低い気圧で薬剤の投与が行われるため、粉体又は液体の薬剤を霧状とするために、ネブライザ等を用いることができる。
【００６０】
また、薬剤流通ラインとしての気道流入ホース５１は、他の空間としての大気と連通している。この構成により、霧状とされた粉体又は液体の薬剤を、大気からの空気の気道流入ホース５１への流入により、気道流入ホース５１に流入しやすくすることができる。また、サイクロン分離構造を備える構成とすることにより、糖に吸着させた製剤を吸入させることが可能である。
【００６１】
（変形形態）
本発明に係る経肺薬剤投与装置は、上述した実施形態１〜３の内容に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能である。例えば、経肺薬剤投与装置により薬剤が投与される対象は、人２やラットやマウス２Ｂに限定されない。また、内部空間気圧変動部により生ずる他の空間の気圧と内部空間の気圧との差は、本実施形態における気圧の差の値に限定されない。内部空間気圧変動部により生ずる他の空間の気圧と内部空間の気圧との差は、薬剤が投与される生物に対応させて、適切な値に設定されればよい。例えば、内部空間の気圧は、制御部による内部空間気圧変動部に対する制御により、他の空間の気圧よりも０．１ｋＰａ〜４ｋＰａ低圧、又は高圧とされてもよい。
【００６２】
また、本実施形態では、制御部は、内部空間１２４、１２４Ａ、１２４Ｂの気圧が他の空間の気圧よりも低圧にされることと、内部空間１２４、１２４Ａ、１２４Ｂの気圧が他の空間の気圧よりも高圧にされることと、が繰り返し行われるように、内部空間気圧変動部に対して制御を行ったが、この制御に限定されない。例えば、肺が１回膨らみ、１回空気を吸い込むことにより、肺への薬剤の投与が完了する場合には、制御部は、コンプレッサに対する制御を行わずに、真空ポンプのみに対して制御を行ってもよい。また、経肺薬剤投与装置の構成は、本実施形態による経肺薬剤投与装置１、１Ａ、１Ｂの構成に限定されない。
【符号の説明】
【００６３】
１、１Ａ、１Ｂ：経肺薬剤投与装置、２：人、２Ｂ：ラット、マウス、１１：ベッド（胸腔収容部）、１２、１２Ａ、１２Ｂ：胸腔チャンバ（胸腔収容部）、２１：圧力調整装置（内部空間気圧変動部）、２２：電磁弁（内部空間気圧変動部）、２３：連結ホース（内部空間気圧変動部）、２４：加圧ホース（内部空間気圧変動部）、２５：減圧ホース（内部空間気圧変動部）、４０：エアロゾル発生器（薬剤投与部）、４１：薬剤貯留容器（薬剤貯留部）、４２：エアロゾル発生装置（霧状装置部）、５１：気道流入ホース（薬剤流通ライン）、１２４、１２４Ａ、１２４Ｂ：内部空間、１２１、１２１Ａ、１２１Ｂ：チャンバ本体、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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