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JP7708380B2 - Method and system for observing the disintegration properties of disintegrating solid samples - Google Patents
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JP7708380B2 - Method and system for observing the disintegration properties of disintegrating solid samples - Google Patents

Method and system for observing the disintegration properties of disintegrating solid samples

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JP7708380B2 JP2021089643A JP2021089643A JP7708380B2 JP 7708380 B2 JP7708380 B2 JP 7708380B2 JP 2021089643 A JP2021089643 A JP 2021089643A JP 2021089643 A JP2021089643 A JP 2021089643A JP 7708380 B2 JP7708380 B2 JP 7708380B2
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Description

本発明は、液体との接触により崩壊する崩壊性固形物試料、例えば、医薬錠剤、サプリメント錠剤、原料粉体を固めた固形食品等の崩壊性観察方法及び崩壊性観察システムに関する。 The present invention relates to a method and system for observing the disintegration properties of disintegrative solid samples that disintegrate when in contact with liquid, such as pharmaceutical tablets, supplement tablets, and solid foods made by compacting raw material powders.

有効成分に添加物を加えて一定の形状に圧縮して成形した固形の医薬錠剤やサプリメント錠剤の崩壊性は、期待する機能を有効に作用させるための重要な材料特性である。 The disintegration property of solid pharmaceutical tablets or supplement tablets, which are made by adding additives to active ingredients and compressing them into a certain shape, is an important material property for ensuring that the desired functions are effective.

「日本薬局方解説書一般試験法崩壊試験法」には、底が網になっている試験器のガラス筒に錠剤を入れ、試験液中で試験器を電動機により揺すり、経口製剤の形態が液中で崩壊する時間を確認する試験について記載されている。 The "Japanese Pharmacopoeia Commentary: General Test Methods: Disintegration Test" describes a test in which a tablet is placed in a glass tube with a mesh bottom, the tester is shook in a test liquid by an electric motor, and the time it takes for the oral dosage form to disintegrate in the liquid is confirmed.

特許文献1、2には、溶液中で錠剤に荷重を加えながら崩壊時間を測定する方法が開示されている。 Patent documents 1 and 2 disclose a method for measuring the disintegration time while applying a load to a tablet in a solution.

また、特許文献3には、試料を保持した試料保持具の底面を液体に浸漬させて、試料下端部のみからの液体の浸透を再現性よく行わせ、吸液に伴う重量変化を測定して求められる浸透速度係数等に基づいて、試料の吸液性等の各種の評価を行う測定評価装置及び評価方法が開示されている。 Patent document 3 discloses a measurement and evaluation device and method in which the bottom surface of a sample holder holding a sample is immersed in liquid, the liquid is caused to penetrate reproducibly only from the lower end of the sample, and various evaluations such as the liquid absorption of the sample are performed based on the penetration rate coefficient obtained by measuring the weight change associated with the liquid absorption.

上記特許文献1-3の開示技術では、試料が液中で崩壊する時間の測定や試料吸液性等の評価を行うことができるが、試料の内部構造を観察することはできない。 The techniques disclosed in Patent Documents 1 to 3 above make it possible to measure the time it takes for a sample to disintegrate in liquid and to evaluate the sample's liquid absorption, but they do not allow for observation of the internal structure of the sample.

さらに、特許文献4には、多層医薬錠剤を分析するための光干渉断層(optical coherence tomographic)法が開示されている。 Furthermore, Patent Document 4 discloses an optical coherence tomographic method for analyzing multi-layer pharmaceutical tablets.

この特許文献4の開示技術では、錠剤やカプセルの層構造の評価を行うことができるが、液中で崩壊する試料の崩壊に伴う内部構造変化過程や重量変化過程を観察することはできない。 The technology disclosed in Patent Document 4 can evaluate the layer structure of tablets and capsules, but it cannot observe the process of internal structure or weight change that accompanies the disintegration of a sample that disintegrates in liquid.

また、この特許文献4の開示技術では、唯一の実施例として、タイムドメイン式の光コヒーレンストモグラフィー(TD-OCT)が用いられている。TD-OCTは、機械走査であるために高速化が困難で、眼の固視微動の点から眼底検査にも適さないといわれており、また、OCTプローブが固定されているので、電子天秤など異種装置と融合的に用いることはできない。 The technology disclosed in Patent Document 4 uses time-domain optical coherence tomography (TD-OCT) as the only example. TD-OCT is difficult to speed up because it is a mechanical scan, and is said to be unsuitable for fundus examinations due to the eye's fixational micromovements. In addition, because the OCT probe is fixed, it cannot be used in conjunction with other types of devices such as an electronic balance.

特開2001-141718号公報JP 2001-141718 A 特許第3965372号公報Patent No. 3965372 特開2020-51997号公報JP 2020-51997 A 特表2010-536039号公報Special Publication No. 2010-536039

上述の如く、有効成分に添加物を加えて一定の形状に圧縮して成形した固形の医薬錠剤やサプリメント錠剤の崩壊性は、期待する機能を有効に作用させるための重要な材料特性である。特に、医薬錠剤の一つである口腔内崩壊錠では、経口投与が困難な患者や水分摂取制限下での投与のし易さに直結する。すなわち、従来より、崩壊性を的確に品質管理する必要がある医薬剤において、より厳密な制御が求められている。 As mentioned above, the disintegration property of solid pharmaceutical tablets or supplement tablets, which are made by adding additives to active ingredients and compressing them into a certain shape, is an important material property for effectively performing the expected functions. In particular, for orally disintegrating tablets, which are a type of pharmaceutical tablet, this directly relates to the ease of administration to patients who have difficulty with oral administration or who are under water intake restrictions. In other words, more strict control is required for pharmaceutical agents, which have traditionally required precise quality control of disintegration property.

しかし、実際に錠剤を投与した時の崩壊時間と、日本薬局方で規格化された「崩壊試験器」による外観変化の目視判定によって測定された崩壊時間が異なることが指摘されている。 However, it has been pointed out that the disintegration time when the tablet is actually administered differs from the disintegration time measured by visually inspecting the appearance change using a "disintegration tester" standardized by the Japanese Pharmacopoeia.

錠剤の崩壊時間のばらつきは、錠剤の内部構造の定量的な設計と制御が的確に行われていないことに起因する問題である。 The variability in tablet disintegration time is a problem caused by the lack of quantitative design and control of the internal structure of the tablet.

従来、錠剤の崩壊性は、日本薬局方で規格化された「崩壊試験器」による外観変化の目視判定による崩壊時間の測定の評価でしかなかったため、崩壊性制御のための定量的な錠剤設計で基盤情報となるはずの錠剤の崩壊現象の実態を理解する手段がなかった。しかし、口腔内崩壊錠のように、崩壊性の的確な制御が求められる錠剤の普及に伴い、崩壊現象の実態を直接理解できる新しい評価技術が求められている。 Conventionally, tablet disintegration was only evaluated by measuring the disintegration time through visual inspection of changes in appearance using a "disintegration tester" standardized by the Japanese Pharmacopoeia, so there was no way to understand the actual state of tablet disintegration, which should be the basis for quantitative tablet design to control disintegration. However, with the spread of tablets that require precise control of disintegration, such as orally disintegrating tablets, there is a demand for new evaluation techniques that can directly understand the actual state of the disintegration phenomenon.

崩壊の起点は、錠剤に含まれる崩壊剤と体液との接触である。したがって、体液の浸入経路となる錠剤中の内部構造と崩壊性とを直接的に関連付けて評価できれば、定量的な錠剤設計の基盤情報が製造プロセスへフィードバックすることができるのであるが、上記特許文献1-4の開示技術では、液中で崩壊する試料の崩壊に伴う内部構造変化過程や重量変化過程を同時に実時間で観察することはできない。 Disintegration begins when the disintegrant contained in the tablet comes into contact with bodily fluids. Therefore, if it were possible to directly correlate and evaluate disintegration properties with the internal structure of the tablet, which serves as a route for bodily fluids to penetrate, basic information for quantitative tablet design could be fed back to the manufacturing process. However, the technologies disclosed in Patent Documents 1-4 above do not allow for simultaneous, real-time observation of the process of changes in internal structure or weight that accompany the disintegration of a sample that disintegrates in liquid.

そこで、本発明の目的は、上述の如き従来の実情に鑑み、従来観察できなかった固形物試料が崩壊される崩壊過程前後における内部構造変化の観察を上記崩壊性固形物試料の重量変化の測定と同時に、その場かつ実時間で行うことができる崩壊性固形物試料の崩壊性観察方法及び崩壊性観察システムを提供することにある。 In view of the above-mentioned conventional situation, the object of the present invention is to provide a method and system for observing the disintegration properties of a disintegration solid sample, which allows observation of changes in the internal structure of a solid sample before and after the disintegration process, which could not be observed in the past, to be performed in situ and in real time, while simultaneously measuring the weight change of the disintegration solid sample.

本発明の他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。 Other objects of the present invention and specific advantages obtained by the present invention will become more apparent from the description of the embodiments described below.

本発明は、液体との接触による崩壊性固形物試料の崩壊性を観察する崩壊性観察方法であって、重量測定装置に吊り下げ支持された試料保持具により上記崩壊性固形物試料を保持し、観察容器により貯留された崩壊試験液の表面上方に位置させた状態で、上記崩壊性固形物試料と上記崩壊試験液の表面の高さ位置を相対的に変位させることにより、上記崩壊性固形物試料の接触部分を上記観察容器により貯留された上記崩壊試験液の表面に接触させる接触制御工程と、上記接触制御工程において、上記崩壊性固形物試料の接触部分を上記観察容器により貯留された上記崩壊試験液の表面に接触させることにより上記崩壊性固形物試料が崩壊される崩壊過程前後における上記崩壊性固形物試料の重量変化を重量測定装置により実時間で測定する重量測定工程と、上記観察容器により貯留された上記崩壊試験液の表面に接触させる上記崩壊性固形物試料の接触部分近傍領域に光干渉断層画像生成装置により上記観察容器の外部から赤外線領域の光を照射して、上記崩壊性固形物試料の光干渉断層計測を行い光干渉断層画像を生成し、上記崩壊性固形物試料が崩壊される崩壊過程前後における上記光干渉断層画像生成装置により生成される光干渉断層画像として、上記崩壊性固形物試料の上記崩壊試験液との接触による崩壊に伴う内部構造変化過程を実時間で観察する光干渉断層画像生成工程と、上記崩壊性固形物試料の接触部分を上記観察容器により貯留された上記崩壊試験液の表面に接触させる接触過程前後に亘り上記光干渉断層画像生成工程において生成される光干渉断層画像を用いてデジタル画像相関法によるスペックルパターン変位量解析により、上記崩壊性固形物試料の上記崩壊試験液との接触による崩壊に伴う内部構造変化を定量的に評価する画像解析工程とを備え、上記崩壊試験液との接触過程前後に亘る上記崩壊性固形物試料の重量変化を上記重量測定工程において実時間で測定するとともに、上記崩壊試験液との接触過程前後に亘り上記光干渉断層画像生成工程において生成される光干渉断層画像を上記画像解析工程において画像解析することにより、上記崩壊性固形物試料の上記崩壊試験液との接触による崩壊に伴う内部構造変化過程を実時間で観察可能としたことを特徴とする。 The present invention relates to a disintegration observation method for observing the disintegration of a disintegrable solid sample due to contact with a liquid, the method comprising: a contact control step of holding the disintegrable solid sample by a sample holder supported by hanging from a weight measuring device, and positioning the disintegrable solid sample above the surface of a disintegration test liquid stored in an observation vessel, and relatively displacing the height positions of the disintegrable solid sample and the surface of the disintegration test liquid to bring a contact portion of the disintegrable solid sample into contact with the surface of the disintegration test liquid stored in the observation vessel; and a contact control step of controlling the contact of the disintegrable solid sample with the surface of the disintegration test liquid stored in the observation vessel. a weight measuring step of measuring in real time a weight change of the disintegrable solid sample before and after a disintegration process in which the disintegrable solid sample is disintegrated by contacting a portion of the disintegrable solid sample with a surface of the disintegration test liquid stored in the observation container, using a weight measuring device; and a step of irradiating an area near the contact portion of the disintegrable solid sample that is brought into contact with the surface of the disintegration test liquid stored in the observation container with infrared light from outside the observation container using an optical coherence tomography image generating device to perform optical coherence tomography measurement of the disintegrable solid sample and generate an optical coherence tomography image of the disintegrable solid sample. and an image analysis step of quantitatively evaluating the internal structure change caused by the disintegration of the disintegrable solid sample due to contact with the disintegration test liquid by speckle pattern displacement analysis by a digital image correlation method using the optical coherence tomography images generated in the optical coherence tomography image generation step before and after a contact process in which a contact portion of the disintegrable solid sample is brought into contact with a surface of the disintegration test liquid stored in the observation container, the optical coherence tomography images being generated by the optical coherence tomography image generation device before and after a disintegration process in which the disintegrable solid sample is disintegrated. The method is characterized in that the internal structure change process caused by the disintegration of the disintegrable solid sample due to contact with the disintegration test liquid is observed in real time by measuring a weight change of the disintegrable solid sample before and after the contact process with the disintegration test liquid in the weight measurement step in real time and by image analyzing the optical coherence tomography images generated in the optical coherence tomography image generation step before and after the contact process with the disintegration test liquid in the image analysis step.

本発明に係る崩壊性固形物試料の崩壊性観察方法において、上記光干渉断層画像生成工程では、波長掃引型OCT(Swept Source Optical Coherence Tomography: SS-OCT)により光干渉断層画像を得るものとすることができる。 In the method for observing the disintegration of a disintegrating solid sample according to the present invention, the optical coherence tomography image generating step may be performed by swept source optical coherence tomography (SS-OCT).

本発明は、液体との接触による崩壊性固形物試料の崩壊性を観察する崩壊性観察システムであって、上記崩壊性固形物試料の重量を測定する重量測定装置と、上記崩壊性固形物試料を接触させる崩壊試験液を貯留した観察容器と、上記観察容器により貯留された上記崩壊試験液の表面に接触させる上記崩壊性固形物試料の接触部分近傍領域に上記観察容器の外部から赤外線領域の光を照射して、上記崩壊性固形物試料の光干渉断層計測を行い光干渉断層画像を生成する光干渉断層画像生成装置と、上記重量測定装置に吊り下げ支持された試料保持具により上記崩壊性固形物試料を保持し、上記観察容器により貯留された上記崩壊試験液の表面上方に位置させた状態で、上記崩壊性固形物試料と上記崩壊試験液の表面の高さ位置を相対的に変位させることにより、上記崩壊性固形物試料の接触部分を上記観察容器により貯留された上記崩壊試験液の表面に接触させる接触制御手段と、上記光干渉断層画像生成装置により生成される光干渉断層画像についてデジタル画像相関法によりスペックルパターン変位量解析を行う画像解析処理手段を備え、スペックルパターン変位量解析により、上記崩壊性固形物試料の上記崩壊試験液との接触による崩壊に伴う内部構造変化を定量的に評価する画像解析を行う画像解析処理装置とを備え、上記崩壊試験液との接触過程前後に亘る上記崩壊性固形物試料の重量変化を上記重量測定装置により実時間で測定するとともに、上記崩壊試験液との接触過程前後に亘り上記光干渉断層画像生成装置により生成される光干渉断層画像の上記画像解析処理装置による画像解析により、上記崩壊性固形物試料の上記崩壊試験液との接触による崩壊に伴う内部構造変化過程を実時間で観察可能としたことを特徴とする。
The present invention is a disintegration observation system for observing the disintegration of a disintegrable solid sample due to contact with a liquid, comprising: a weight measuring device for measuring the weight of the disintegrable solid sample; an observation vessel storing a disintegration test liquid with which the disintegrable solid sample will come into contact; an optical coherence tomography image generating device for irradiating an area near the contact portion of the disintegrable solid sample that will come into contact with the surface of the disintegration test liquid stored in the observation vessel with light in the infrared region from outside the observation vessel, thereby performing optical coherence tomography measurement of the disintegrable solid sample and generating an optical coherence tomography image; and a sample holder supported by hanging on the weight measuring device for holding the disintegrable solid sample and positioning the disintegrable solid sample above the surface of the disintegration test liquid stored in the observation vessel, thereby relatively displacing the height positions of the surfaces of the disintegration test liquid and the disintegration test liquid to measure the contact portion of the disintegrable solid sample stored in the observation vessel. and an image analysis processing device which performs image analysis to quantitatively evaluate an internal structural change accompanying disintegration of the disintegrable solid sample due to disintegration due to contact with the disintegration test liquid by the speckle pattern displacement analysis, wherein the weight measurement device measures in real time the weight change of the disintegrable solid sample before and after the contact process with the disintegration test liquid, and the image analysis processing device analyzes the optical coherence tomographic images generated by the optical coherence tomographic image generating device before and after the contact process with the disintegration test liquid, thereby making it possible to observe in real time the internal structural change process of the disintegrable solid sample accompanying disintegration due to contact with the disintegration test liquid.

本発明に係る崩壊性固形物試料の崩壊性観察システムにおいて、上記光干渉断層画像生成装置は、波長掃引型OCT(Swept Source Optical Coherence Tomography: SS-OCT)であるものとすることができる。 In the disintegration observation system for disintegrating solid samples according to the present invention, the optical coherence tomography image generating device may be a swept source optical coherence tomography (SS-OCT).

本発明に係る崩壊性固形物試料の崩壊性観察システムにおいて、上記重量測定装置は、上記崩壊性固形物試料の重量を測定する電子天秤であるものとすることができる。 In the disintegration observation system for disintegrable solid samples according to the present invention, the weight measuring device may be an electronic balance that measures the weight of the disintegrable solid sample.

本発明に係る崩壊性固形物試料の崩壊性観察システムは、さらに、上記観察容器により貯留された上記崩壊試験液のpHと温度を測定する手段を備え、上記崩壊試験液の液性と温度の変化も同時に測定可能としたものとすることができる。 The disintegration observation system for disintegration solid samples according to the present invention may further include a means for measuring the pH and temperature of the disintegration test liquid stored in the observation container, making it possible to simultaneously measure changes in the liquid properties and temperature of the disintegration test liquid.

本発明に係る崩壊性固形物試料の崩壊性観察システムは、さらに、上記観察容器外部から該観察容器内の上記崩壊性固形物試料の外観を撮像する撮像装置を備え、上記崩壊性固形物試料の上記液体との接触による崩壊に伴う上記崩壊性固形物試料の外観の変化過程を実時間で観察可能としたものとすることができる。 The disintegration observation system for disintegration solid samples according to the present invention may further include an imaging device that images the appearance of the disintegration solid sample in the observation container from outside the observation container, making it possible to observe in real time the process of change in the appearance of the disintegration solid sample as it disintegrates due to contact with the liquid.

本発明に係る崩壊性固形物試料の崩壊性観察システムにおいて、上記試料保持具は、上記崩壊性固形物試料の周囲を覆うことなく該崩壊性固形物試料の一端を保持し、上記観察容器は、上記光干渉断層画像生成装置により上記崩壊性固形物試料の光干渉断層計測を行うための赤外線領域の光を透過する材料で少なくとも壁面が形成されているものとすることができる。 In the collapsibility observation system for a collapsible solid sample according to the present invention, the sample holder holds one end of the collapsible solid sample without covering the periphery of the collapsible solid sample, and the observation container has at least a wall surface formed of a material that transmits light in the infrared region for performing optical coherence tomography measurement of the collapsible solid sample by the optical coherence tomography image generating device.

本発明に係る崩壊性固形物試料の崩壊性観察システムにおいて、上記接触制御手段は、上記観察容器により貯留された上記崩壊試験液の液位を調整する機能を有するものとすることができる。 In the disintegration observation system for disintegration solid samples according to the present invention, the contact control means may have a function of adjusting the liquid level of the disintegration test liquid stored in the observation container.

本発明に係る崩壊性固形物試料の崩壊性観察システムにおいて、上記崩壊試験液は水であり、上記崩壊性固形物試料は、水との接触により崩壊する薬剤であるものとすることができる。 In the disintegration observation system for disintegrating solid samples according to the present invention, the disintegration test liquid may be water, and the disintegrating solid sample may be a drug that disintegrates upon contact with water.

本発明によれば、従来観察できなかった固形物試料が崩壊される崩壊過程前後における内部構造変化の観察を上記崩壊性固形物試料の重量変化の測定と同時に、その場かつ実時間で行うことができる。 According to the present invention, it is possible to observe the internal structural changes before and after the disintegration process of a solid sample, which was previously impossible to observe, in situ and in real time, while simultaneously measuring the weight change of the disintegrable solid sample.

本発明を適用した崩壊性固形物試料の崩壊性観察システムの構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a system for observing the collapsibility of a collapsible solid sample to which the present invention is applied. 上記崩壊性観察システムにおける光干渉断層画像生成装置の構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of an optical coherence tomographic image generating device in the collapse observation system. 上記崩壊性観察システムにおいて実施される崩壊性固形物試料の崩壊性観察方法の手順を示す工程図である。FIG. 2 is a process diagram showing the procedure of a method for observing the collapsibility of a collapsible solid sample carried out in the above-mentioned collapsibility observation system. 上記崩壊性観察システムの画像解析処理装置により実行される画像解析特徴点を含むサブセットの変位量解析処理の説明に供する図である。11 is a diagram for explaining the displacement amount analysis process of a subset including image analysis feature points, which is executed by the image analysis processing device of the above-mentioned collapse observation system. FIG. 上記崩壊性観察システムにより、市販の米国薬局方(USP)プレドニゾン標準錠剤の崩壊性観察を行って得られた重量変化率の測定結果を示す図である。FIG. 2 is a graph showing the results of weight change measurement obtained by observing the disintegration properties of commercially available United States Pharmacopoeia (USP) standard tablets for prednisone using the disintegration property observation system. 上記プレドニゾン標準錠剤の崩壊性観察における観察領域を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing observation areas in the disintegration observation of the above-mentioned prednisone standard tablet. 上記光干渉断層画像生成装置により生成して得られたプレドニゾン標準錠剤と水が接触する前後の各時刻での光干渉断層画像を示す図であり、(A)は錠剤と水が接触する前の時刻t0における光干渉断層画像、(B)は、錠剤と水との接触が観察された時刻t1での光干渉断層画像、(C)は上記時刻t1から1秒経過した時点での光干渉断層画像、(D)は上記時刻t1から3秒経過した時点での光干渉断層画像、(E)は上記時刻t1から12秒経過した時点での光干渉断層画像、(F)は上記時刻t1から30秒経過した時点での光干渉断層画像である。FIG. 1 shows optical coherence tomography images generated by the optical coherence tomography image generating device at each time before and after contact of a standard prednisone tablet with water, in which (A) is an optical coherence tomography image at time t0 before the tablet comes into contact with water, (B) is an optical coherence tomography image at time t1 when contact of the tablet with water is observed, (C) is an optical coherence tomography image 1 second after the time t1, (D) is an optical coherence tomography image 3 seconds after the time t1, (E) is an optical coherence tomography image 12 seconds after the time t1, and (F) is an optical coherence tomography image 30 seconds after the time t1. 上記光干渉断層画像生成装置により生成して得られたプレドニゾン標準錠剤と水が接触する前後の各時刻での光干渉断層画像についてスペックルパターンの変位量解析を行い、変位ベクトル長さによりスペックルパターンの変位量を可視化した図であり、(A)は接触してから0.01秒経過した時点での光干渉断層画像のスペックルパターンの変位量解析結果を示し、(B)は接触してから1秒経過した時点での光干渉断層画像のスペックルパターンの変位量解析結果を示している。いる。The optical coherence tomography images generated by the optical coherence tomography image generating device were subjected to a displacement analysis of the speckle pattern at each time point before and after contact between a standard prednisone tablet and water, and the displacement of the speckle pattern was visualized by the displacement vector length, where (A) shows the result of the displacement analysis of the speckle pattern of the optical coherence tomography image 0.01 seconds after contact, and (B) shows the result of the displacement analysis of the speckle pattern of the optical coherence tomography image 1 second after contact. 崩壊試験液の液性と温度の変化も同時に測定可能とした崩壊性固形物試料の崩壊性観察システムの構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a disintegration observation system for a disintegration solid sample that is capable of simultaneously measuring the properties of the disintegration test liquid and changes in temperature.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、共通の構成要素については、共通の指示符号を図中に付して説明する。また、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言うまでもない。 The following describes in detail the embodiments of the present invention with reference to the drawings. Common components are described with common reference numerals in the drawings. Furthermore, the present invention is not limited to the following examples, and can be modified as desired without departing from the spirit of the present invention.

本発明は、例えば、図1のブロック図に示すような構成の崩壊性固形物試料1の崩壊性観察システム100に適用される。 The present invention is applied to, for example, a disintegration observation system 100 for a disintegration solid sample 1 having a configuration as shown in the block diagram of Figure 1.

この崩壊性固形物試料1の崩壊性観察システム100は、観察容器10に貯留された崩壊試験液11との接触による崩壊に伴う崩壊性固形物試料1の重量変化過程と内部構造変化過程を実時間観察するとともに内部構造解析を行うもので、上記崩壊性固形物試料1の重量を測定する重量測定装置20と、上記重量測定装置20に吊り下げ支持された試料保持具21により上記崩壊性固形物試料1を保持し、上記観察容器10により貯留された上記崩壊試験液11の表面上方に位置させた状態で、上記崩壊性固形物試料1と上記崩壊試験液11の表面の高さ位置を相対的に変位させることにより、上記崩壊性固形物試料1の接触部分1Aを上記観察容器10により貯留された上記崩壊試験液11の表面11Aに接触させる接触制御手段30と、上記観察容器10の外部から上記崩壊性固形物試料1の光干渉断層計測を行い、光干渉断層画像を生成する光干渉断層画像生成装置40と、上記光干渉断層画像生成装置40により得られる上記崩壊性固形物試料1の光干渉断層画像に基づいて、上記崩壊試験液11との接触による上記崩壊性固形物試料1の崩壊に伴う内部構造変化を定量的に評価する画像解析処理装置50などからなる。 This disintegration observation system 100 for a disintegration solid sample 1 observes in real time the weight change process and internal structure change process of the disintegration solid sample 1 accompanying disintegration due to contact with the disintegration test liquid 11 stored in the observation container 10, and performs internal structure analysis. The disintegration solid sample 1 is held by a weight measuring device 20 that measures the weight of the disintegration solid sample 1, and a sample holder 21 suspended and supported by the weight measuring device 20, and the disintegration solid sample 1 is positioned above the surface of the disintegration test liquid 11 stored in the observation container 10, and the relative height positions of the surfaces of the disintegration solid sample 1 and the disintegration test liquid 11 are measured. The apparatus includes a contact control means 30 that brings the contact portion 1A of the disintegrable solid sample 1 into contact with the surface 11A of the disintegration test liquid 11 stored in the observation container 10 by mechanically displacing the disintegrable solid sample 1, an optical coherence tomography image generating device 40 that performs optical coherence tomography measurement of the disintegrable solid sample 1 from outside the observation container 10 and generates an optical coherence tomography image, and an image analysis processing device 50 that quantitatively evaluates the internal structural change accompanying the disintegration of the disintegrable solid sample 1 due to contact with the disintegration test liquid 11 based on the optical coherence tomography image of the disintegrable solid sample 1 obtained by the optical coherence tomography image generating device 40.

この崩壊性観察システム100において、接触制御手段30は、上記崩壊性固形物試料1の接触部分1Aと上記崩壊試験液11の表面11Aの相対距離を変化させるもので、例えば、上記崩壊試験液11液位を任意の初期高さに容易に調整でき、かつ機械的な動作による振動がない、例えばチューブポンプによる液位調整機構からなる。 In this disintegration observation system 100, the contact control means 30 changes the relative distance between the contact portion 1A of the disintegration solid sample 1 and the surface 11A of the disintegration test liquid 11, and is, for example, a liquid level adjustment mechanism using a tube pump that can easily adjust the liquid level of the disintegration test liquid 11 to any initial height and does not vibrate due to mechanical operation.

また、重量測定装置20は、崩壊試験液11との接触による崩壊性固形物試料1の崩壊に伴う重量変化を測定するもので、微小な重量変化を高精度かつ1秒単位で自動測定する電子天秤が用いられている。 The weight measuring device 20 measures the change in weight associated with the disintegration of the disintegrable solid sample 1 upon contact with the disintegration test liquid 11, and uses an electronic balance that automatically measures minute weight changes with high precision and in units of one second.

また、この崩壊性観察システム100における光干渉断層画像生成装置40は、例えば、図2の模式図に示すように、光源41、ハーフミラー42、参照ミラー43と検出器44を備え、ハーフミラー42と参照ミラー43により構成される光干渉系を含むカメラヘッド部45と、光源41と検出器44と情報処理部46を含む光干渉断層画像生成部47からなる。 The optical coherence tomographic image generating device 40 in this collapse observation system 100 includes a light source 41, a half mirror 42, a reference mirror 43, and a detector 44, as shown in the schematic diagram of FIG. 2, and is made up of a camera head unit 45 including an optical interference system composed of the half mirror 42 and the reference mirror 43, and an optical coherence tomographic image generating unit 47 including the light source 41, the detector 44, and an information processing unit 46.

この崩壊性観察システム100において、試料1は、上記観察容器10により貯留された上記崩壊試験液11の表面に接触することにより崩壊される崩壊性固形物である。 In this disintegration observation system 100, the sample 1 is a disintegrating solid that disintegrates upon contact with the surface of the disintegration test liquid 11 stored in the observation container 10.

上記試料保持具41は、上記重量測定装置20に吊り下げ支持された状態で、上記崩壊性固形物試料1の周囲を覆うことなく該崩壊性固形物試料1の一端を保持している。 The sample holder 41 is suspended and supported by the weight measuring device 20 and holds one end of the collapsible solid sample 1 without covering the periphery of the collapsible solid sample 1.

光干渉断層画像生成装置40の光源41は、崩壊性固形物試料1にて反射する赤外線領域の光を上記観察容器10の外部から照射するためのものである。崩壊性固形物にて反射する光は、例えば崩壊性固形物に吸収されない光である。 The light source 41 of the optical coherence tomography image generating device 40 is for irradiating the observation container 10 with light in the infrared region that is reflected by the collapsible solid sample 1 from outside the observation container 10. The light reflected by the collapsible solid is, for example, light that is not absorbed by the collapsible solid.

上記観察容器10は、上記光干渉断層画像生成装置40により上記崩壊性固形物試料1の光干渉断層計測を行うための赤外線領域の光を透過する材料で少なくとも壁面が形成されている。 At least the wall surface of the observation container 10 is made of a material that transmits light in the infrared range so that the optical coherence tomography measurement of the disintegrable solid sample 1 can be performed by the optical coherence tomography image generating device 40.

ハーフミラー42は、光源41から発せられた光の光路上に設けられている。また、ハーフミラー42は、その光源41側の面42aが、上記光路に対して光源41側に45°の角度で傾斜するように配置されている。 The half mirror 42 is provided on the optical path of the light emitted from the light source 41. The half mirror 42 is also arranged so that its surface 42a on the light source 41 side is inclined at an angle of 45° toward the light source 41 with respect to the optical path.

ハーフミラー42は、光源41から発せられた光を、崩壊性固形物試料1に照射する照射光と、参照ミラー43に入射する参照光に分割する。そして、ハーフミラー42は、分割した照射光を反射させて崩壊性固形物試料1に入射させる。またハーフミラー42は、分割した参照光を透過させて参照ミラー43に入射させる。 The half mirror 42 splits the light emitted from the light source 41 into irradiation light that is irradiated onto the collapsible solid sample 1 and reference light that is incident on the reference mirror 43. The half mirror 42 then reflects the split irradiation light so that it is incident on the collapsible solid sample 1. The half mirror 42 also transmits the split reference light so that it is incident on the reference mirror 43.

参照ミラー43は、光源41から発せられた光の光路上に設けられている。 The reference mirror 43 is provided on the optical path of the light emitted from the light source 41.

参照ミラー43は、ハーフミラー42を透過した参照光を反射して、その反射光をハーフミラー42へ戻す。そのために、参照ミラー43は、ハーフミラー42と対向するように設けられている。 The reference mirror 43 reflects the reference light that has passed through the half mirror 42 and returns the reflected light to the half mirror 42. For this reason, the reference mirror 43 is disposed opposite the half mirror 42.

また、参照ミラー23は、光源41から発せられた光の光路方向に沿って移動可能となっている。すなわち、参照ミラー43は、ハーフミラー42との距離を調節できるようになっている。参照ミラー43を移動可能とする代わりに、波長可変光源を用いて同様の機能を果たすようにしてもよい。 The reference mirror 23 is also movable along the optical path direction of the light emitted from the light source 41. In other words, the reference mirror 43 is capable of adjusting the distance between it and the half mirror 42. Instead of making the reference mirror 43 movable, a wavelength-variable light source may be used to achieve the same function.

検出器44は、崩壊性固形物試料1に照射光を照射して得られた戻り光の光路上と、参照光の光路上とに設けられている。参照光は、参照ミラー43で反射されてハーフミラー42に戻り、さらに、ハーフミラー42で反射される。 The detector 44 is provided on the optical path of the return light obtained by irradiating the disintegrable solid sample 1 with the irradiation light, and on the optical path of the reference light. The reference light is reflected by the reference mirror 43 and returns to the half mirror 42, and is further reflected by the half mirror 42.

上記光干渉断層画像生成装置40のハーフミラー22と参照ミラー43とで干渉光学系が構成されている。 The half mirror 22 and the reference mirror 43 of the optical coherence tomographic image generating device 40 constitute an interference optical system.

検出器44は、上記の戻り光と参照光との干渉光を観測するためのものである。 The detector 44 is used to observe the interference light between the return light and the reference light.

ここで、この崩壊性観察システム100では、上記光干渉断層画像生成装置40を用いて、崩壊性固形物試料1の崩壊に伴う内部構造変化過程を非破壊かつリアルタイムに動的観察を行う。動的観察のためには,時間分解能の点でTD-OCTではなく、より高速なフーリエドメイン式のOCT(FD-OCT)が望ましく、その中でもより高速な波長掃引型OCT(SS-OCT)がより望ましい。 Here, in this disintegration observation system 100, the optical coherence tomographic image generating device 40 is used to perform non-destructive, real-time dynamic observation of the process of internal structural changes accompanying the disintegration of the disintegration solid sample 1. For dynamic observation, in terms of time resolution, a faster Fourier domain OCT (FD-OCT) is preferable to a TD-OCT, and among these, a faster swept wavelength OCT (SS-OCT) is even more preferable.

この崩壊性観察システム100における光干渉断層画像生成装置40には、光源41の波長を掃引することで深さ方向の計測をし(A-scan)、レーザー光を横方向にスライドさせること(B-scan)で、2次元の断層像を生成する波長掃引型OCT(Swept Source Optical Coherence Tomography: SS-OCT)が採用されている。 The optical coherence tomography image generating device 40 in this collapse observation system 100 employs swept source optical coherence tomography (SS-OCT), which measures the depth direction by sweeping the wavelength of the light source 41 (A-scan) and generates a two-dimensional tomographic image by sliding the laser light laterally (B-scan).

この光干渉断層画像生成装置40では、上記光源41として、中心波長が1700nmで、光源周波数が90kHzの波長可変光源が用いられている。 In this optical coherence tomographic image generating device 40, a tunable light source with a central wavelength of 1700 nm and a light source frequency of 90 kHz is used as the light source 41.

SS-OCTの光干渉断層画像の生成時間は、深さ方向スキャン(A-scan)の速度と、平面的(B-scan)に繰り返すA-scanの回数で決まる。例えば、90kHz光源であれば、深さ方向スキャン(A-scan)は毎秒9万回である。これを1mmの範囲で平面的(B-scan)に100回繰り返すと、水平方向の解像度が10μm/pixelの2次元画像を900フレーム/秒(frames per second ; fps単位時間あたりに処理させるコマ数を示すフレームレートの単位)で表示できるため、実時間での動的観察が可能である。なお、データとして取得できるフレームレート(fps)は、パーソナルコンピュータ(Personal Computer ; PC)のハードウェアとソフトウェアの仕様によって異なる。 The time it takes to generate an optical coherence tomographic image using SS-OCT is determined by the speed of the depth scan (A-scan) and the number of times the A-scan is repeated in the plane (B-scan). For example, with a 90 kHz light source, the depth scan (A-scan) is 90,000 times per second. If this is repeated 100 times in the plane (B-scan) over a range of 1 mm, a two-dimensional image with a horizontal resolution of 10 μm/pixel can be displayed at 900 frames per second (fps; a unit of frame rate indicating the number of frames processed per unit time), making dynamic observation in real time possible. The frame rate (fps) at which data can be obtained varies depending on the hardware and software specifications of the personal computer (PC).

SS-OCTの深さ方向スキャン(A-scan)を空間的(C-scan)に繰り返すことで、3次元計測も高速に取得できる。例えば、90kHz光源でA-scanを水平方向(B-scan)に1mmの範囲で100回繰り返し、さらに奥行方向(C-scan)に1mmの範囲で100回繰り返した場合、3次元計測時間は計算上、0.11sである。これにより生成される3次元画像の水平方向と奥行方向の解像度は、10μm/pixelである。深さ方向の解像度は、試料の屈折率と、光源の波長と波長掃引幅によって変動する。 Three-dimensional measurements can also be obtained quickly by spatially repeating the SS-OCT depth scan (A-scan). For example, if an A-scan is repeated 100 times in a range of 1 mm in the horizontal direction (B-scan) with a 90 kHz light source, and then 100 times in a range of 1 mm in the depth direction (C-scan), the calculated three-dimensional measurement time is 0.11 seconds. The horizontal and depth resolutions of the three-dimensional image generated in this way are 10 μm/pixel. The depth resolution varies depending on the refractive index of the sample, and the wavelength and wavelength sweep width of the light source.

この崩壊性観察システム100では、上記光干渉断層画像生成装置40により、上記崩壊試験液11が貯留された上記観察容器10の外部から、崩壊性固形物試料1の崩壊状態を観測するので、上記光干渉断層画像生成装置40における干渉距離も短い場所に上記観察容器10の壁面位置を設定することにより、上記観察容器10の壁面からの反射によるノイズを極力低減するようにしている。 In this disintegration observation system 100, the optical coherence tomographic image generating device 40 observes the disintegration state of the disintegration solid sample 1 from outside the observation container 10 in which the disintegration test liquid 11 is stored. Therefore, by setting the wall position of the observation container 10 at a location where the interference distance in the optical coherence tomographic image generating device 40 is also short, noise due to reflection from the wall of the observation container 10 is reduced as much as possible.

また、崩壊性固形物試料1の表面からの強い反射に起因するノイズを低減するために、崩壊性固形物試料1の端面と液面の接触前後を観察できる位置で、かつ正反射の影響が少ない任意の角度に調整することにより、所望の領域を低ノイズで観察するようにしている。 In addition, to reduce noise caused by strong reflection from the surface of the collapsible solid sample 1, the desired area can be observed with low noise by adjusting the position to an arbitrary angle where the influence of specular reflection is minimal and where it is possible to observe before and after contact between the end face of the collapsible solid sample 1 and the liquid surface.

上記光干渉断層画像生成装置40のカメラヘッド部45から、上記崩壊性固形物試料1に照射する赤外線領域の光の光軸を該崩壊性固形物試料1の観察面の法線方向に対して1~10°の角度範囲内で所定角度θ傾斜させた状態で、上記光干渉断層画像生成装置40により光干渉断層画像を生成するようにしている。ここでは、カメラヘッド部45の保持姿勢を可変調整自在にしてあるが、上記試料保持具21による崩壊性固形物試料1の保持姿勢を可変調整自在にしても、上記崩壊性固形物試料1に照射する赤外線領域の光の光軸を該崩壊性固形物試料1の観察面の法線方向に対して傾斜させることができる。 The optical coherence tomographic image generating device 40 generates an optical coherence tomographic image in a state where the optical axis of the light in the infrared region irradiated from the camera head unit 45 of the optical coherence tomographic image generating device 40 to the collapsible solid sample 1 is tilted at a predetermined angle θ within an angle range of 1 to 10° with respect to the normal direction of the observation surface of the collapsible solid sample 1. Here, the holding attitude of the camera head unit 45 is freely adjustable, but even if the holding attitude of the collapsible solid sample 1 by the sample holder 21 is freely adjustable, the optical axis of the light in the infrared region irradiated to the collapsible solid sample 1 can be tilted with respect to the normal direction of the observation surface of the collapsible solid sample 1.

すなわち、光源41から発せられた赤外線領域の光をハーフミラー42が崩壊性固形物試料1に照射する照射光と、参照ミラー43に入射する参照光に分割する。ハーフミラー42は、分割した照射光を反射させて崩壊性固形物試料1に入射させる。また、ハーフミラー42は、分割した参照光を透過させて参照ミラー43に入射させる。すなわち、ハーフミラー42により分割した照射光は、上記観察容器10の少なくとも赤外線領域の光に対して透明な壁面を介して、上記観察容器10の外側から該観察容器10内の崩壊性固形物試料1に照射される。 That is, the light in the infrared region emitted from the light source 41 is split by the half mirror 42 into irradiation light that is irradiated onto the collapsible solid sample 1 and reference light that is incident on the reference mirror 43. The half mirror 42 reflects the split irradiation light and makes it incident on the collapsible solid sample 1. The half mirror 42 also transmits the split reference light and makes it incident on the reference mirror 43. That is, the irradiation light split by the half mirror 42 is irradiated onto the collapsible solid sample 1 in the observation container 10 from outside the observation container 10 through a wall surface of the observation container 10 that is transparent to at least light in the infrared region.

崩壊性固形物試料1に入射した照射光は、崩壊性固形物試料1の表面や内部構造等、屈折率に差がある界面で反射されて、戻り光として崩壊性固形物試料1の上記接触部分1Aの表面すなわち観察面から出射される。そして、観察面から出射された戻り光は、上記観察容器10の透明な壁面を介して上記光干渉断層画像生成装置40のハーフミラー42に入射される。 The irradiated light incident on the collapsible solid sample 1 is reflected at interfaces with different refractive indices, such as the surface and internal structure of the collapsible solid sample 1, and is emitted as return light from the surface of the contact portion 1A of the collapsible solid sample 1, i.e., the observation surface. The return light emitted from the observation surface is then incident on the half mirror 42 of the optical coherence tomography image generating device 40 via the transparent wall surface of the observation container 10.

崩壊性固形物試料1に照射光を照射して得られた戻り光と、参照ミラー44で反射されて戻ってきた参照光とは、ハーフミラー42上で再び重ね合わされる。このとき、崩壊性固形物試料1からの戻り光と、参照ミラー44からの参照光とが通ってきた距離が等しければ、2つの光は強め合う。一方、崩壊性固形物試料1からの戻り光と、参照ミラー44からの参照光とが通ってきた距離にずれがあり光の位相が逆になると、2つの光は打ち消し合う。 The return light obtained by irradiating the disintegrable solid sample 1 with the irradiation light and the reference light reflected back by the reference mirror 44 are superimposed again on the half mirror 42. At this time, if the distance traveled by the return light from the disintegrable solid sample 1 and the reference light from the reference mirror 44 is equal, the two lights will reinforce each other. On the other hand, if there is a difference in the distance traveled by the return light from the disintegrable solid sample 1 and the reference light from the reference mirror 44, and the phases of the lights are reversed, the two lights will cancel each other out.

ここで、光干渉系を構成している参照ミラー44を動かして参照ミラー44とハーフミラー42の距離を調節し、検出器44上で2つの光が干渉し強め合う位置を観測する。この観測により、崩壊性固形物試料1内のどの深さに反射面があるかを知ることができる。すなわち、崩壊性固形物試料1の内部構造情報を反映した深さ方向の信号強度の分布を取得できる。また、水平方向に連続した深さ方向の信号強度の分布を画像化することで、崩壊性固形物試料1の内部構造を可視化することができる。 The reference mirror 44 that constitutes the optical interference system is then moved to adjust the distance between the reference mirror 44 and the half mirror 42, and the position on the detector 44 where the two lights interfere and reinforce each other is observed. This observation makes it possible to determine at what depth within the collapsible solid sample 1 the reflective surface is located. In other words, it is possible to obtain a distribution of signal intensity in the depth direction that reflects information on the internal structure of the collapsible solid sample 1. In addition, by imaging the horizontally continuous distribution of signal intensity in the depth direction, it is possible to visualize the internal structure of the collapsible solid sample 1.

すなわち、光干渉断層画像生成装置40は、光干渉断層画像生成部47の光源41から出射される赤外線領域の光をカメラヘッド部45内の光干渉系を介して上記観察容器10の崩壊性固形物試料1に照射して、上記カメラヘッド部45に含まれている光干渉系により得られる崩壊性固形物試料1からの戻り光と参照光との干渉光を光干渉断層画像生成部47の検出器44にて検出することにより、崩壊性固形物試料1の光干渉断層計測を行うもので、検出器44による検出出力として得られる上記干渉光による距離画像情報から例えばパーソナルコンピュータ(Personal Computer ; PC)を用いた情報処理部46より光干渉断層画像を生成する。光干渉断層画像生成装置40の光干渉断層画像生成部47が断層画像を生成する方法としては、光干渉断層計測における断層画像生成方法を用いることができる。 That is, the optical coherence tomography image generating device 40 performs optical coherence tomography measurement of the collapsible solid sample 1 by irradiating the light in the infrared region emitted from the light source 41 of the optical coherence tomography image generating unit 47 through the optical interference system in the camera head unit 45 to the collapsible solid sample 1 in the observation container 10, and detecting the interference light between the return light from the collapsible solid sample 1 and the reference light obtained by the optical interference system included in the camera head unit 45 with the detector 44 of the optical coherence tomography image generating unit 47. An optical coherence tomography image is generated by an information processing unit 46 using, for example, a personal computer (PC) from the distance image information by the interference light obtained as the detection output by the detector 44. As a method for the optical coherence tomography image generating unit 47 of the optical coherence tomography image generating device 40 to generate a tomography image, a tomography image generating method in optical coherence tomography measurement can be used.

この光干渉断層画像生成装置40では、2次元の断層像を高速生成することのできる波長掃引型OCT(Swept Source Optical Coherence Tomography: SS-OCT)を採用することにより、上記観察容器10内で崩壊試験液11の表面に接触することにより崩壊される崩壊性固形物試料1の崩壊過程における該崩壊性固形物試料1の内部構造を観察することができ、また、崩壊過程における上記崩壊性固形物試料1の内部構造を2次元の断層像として高速生成することにより上記記崩壊性固形物試料1の内部構造変化過程を実時間観察することができる。 This optical coherence tomography image generating device 40 employs swept source optical coherence tomography (SS-OCT), which can generate two-dimensional tomographic images at high speed, making it possible to observe the internal structure of the disintegrable solid sample 1 during the disintegration process of the disintegrable solid sample 1, which disintegrates upon contact with the surface of the disintegration test liquid 11 in the observation container 10, and by generating the internal structure of the disintegrable solid sample 1 during the disintegration process at high speed as a two-dimensional tomographic image, it is possible to observe the process of change in the internal structure of the disintegrable solid sample 1 in real time.

なお、光干渉断層画像生成部47が生成する断層画像の向きは特定の向きに限定されない。例えば、光干渉断層画像生成装置40が崩壊性固形物試料1を3次元的にスキャンし、光干渉断層画像生成部47の情報処理部46が崩壊性固形物試料1の3次元画像を生成するようにしてもよい。これにより、光干渉断層画像生成部47は、崩壊性固形物試料1のスキャン範囲内における任意の位置および任意の向きの断層画像を生成することができる。 The orientation of the tomographic image generated by the optical coherence tomographic image generating unit 47 is not limited to a specific orientation. For example, the optical coherence tomographic image generating device 40 may scan the collapsible solid sample 1 three-dimensionally, and the information processing unit 46 of the optical coherence tomographic image generating unit 47 may generate a three-dimensional image of the collapsible solid sample 1. This allows the optical coherence tomographic image generating unit 47 to generate a tomographic image at any position and in any orientation within the scanning range of the collapsible solid sample 1.

ここで、図3は、本発明に係る崩壊性固形物試料1の崩壊性観察方法の実行手順を示す工程図である。 Here, FIG. 3 is a process diagram showing the procedure for carrying out the method for observing the disintegration of a disintegrable solid sample 1 according to the present invention.

この崩壊性観察システム100では、図3の工程図に示す手順に従って崩壊性固形物試料1の崩壊性観察方法が実行される。 In this collapsibility observation system 100, the collapsibility observation method for the collapsible solid sample 1 is carried out according to the procedure shown in the process diagram of Figure 3.

すなわち、崩壊性観察システム100では、崩壊性固形物試料1の崩壊性観察を開始時、重量測定工程(S1)と光干渉断層画像生成工程(S2)の動作を開始してから接触制御工程(S3)の動作を開始する。 In other words, in the collapsibility observation system 100, when collapsibility observation of the collapsible solid sample 1 is started, the weight measurement process (S1) and the optical coherence tomographic image generation process (S2) are started, and then the contact control process (S3) is started.

重量測定工程(S1)では、重量測定装置20に吊り下げ支持された試料保持具21により保持された崩壊性固形物試料1の重量測定を行う。この重量測定工程(S1)では、電子天秤を用いた重量測定装置20により、例えば1秒毎に上記崩壊性固形物試料1の重量測定を繰り返し行う。この重量測定工程(S1)における重量測定は、重量測定を終了するか否の判定処理(S4)を行って重量測定終了となるまで、繰り返し行われる。 In the weight measurement step (S1), the weight of the disintegrable solid sample 1 held by the sample holder 21 suspended and supported by the weight measurement device 20 is measured. In this weight measurement step (S1), the weight of the disintegrable solid sample 1 is repeatedly measured, for example, every second, by the weight measurement device 20 using an electronic balance. The weight measurement in this weight measurement step (S1) is repeated until a determination process (S4) is performed as to whether or not to end the weight measurement, and the weight measurement is ended.

また、光干渉断層画像生成工程(S2)では、上記観察容器10により貯留された上記崩壊試験液11の表面に接触させる上記崩壊性固形物試料1の接触部分1Aの近傍領域に光干渉断層画像生成装置40により上記観察容器10の外部から赤外線領域の光を照射して、例えば75fpsで上記崩壊性固形物試料1の光干渉断層計測を行い光干渉断層画像を生成する。 In addition, in the optical coherence tomography image generating step (S2), an optical coherence tomography image generating device 40 irradiates infrared light from outside the observation container 10 to an area near the contact portion 1A of the disintegrative solid sample 1 that is brought into contact with the surface of the disintegration test liquid 11 stored in the observation container 10, and performs optical coherence tomography measurement of the disintegrative solid sample 1 at, for example, 75 fps to generate an optical coherence tomography image.

そして、上記重量測定工程(S1)による重量測定と上記光干渉断層画像生成工程(S2)による光干渉断層画像の生成を同時に行いながら上記接触制御工程(S3)の動作を開始して、チューブポンプによる液位調整機構からなる接触制御手段30により、上記崩壊性固形物試料1の接触部分1Aと上記崩壊試験液11の表面11Aの相対距離を変化させて、上記崩壊性固形物試料1の接触部分1Aと上記崩壊試験液11の表面11Aとを接触させる。 Then, while simultaneously performing the weight measurement in the weight measurement step (S1) and the generation of the optical coherence tomographic image in the optical coherence tomographic image generation step (S2), the operation of the contact control step (S3) is started, and the relative distance between the contact portion 1A of the disintegrable solid sample 1 and the surface 11A of the disintegration test liquid 11 is changed by the contact control means 30 consisting of a liquid level adjustment mechanism using a tube pump, so that the contact portion 1A of the disintegrable solid sample 1 and the surface 11A of the disintegration test liquid 11 are brought into contact with each other.

この接触制御工程(S3)では、例えばチューブポンプにより崩壊試験液11を観察容器10に注入して液面11Aを上昇させる制御を行い、光干渉断層画像生成装置40により得られる光干渉断層画像上で崩壊性固形物試料1と崩壊試験液11との接触を確認した段階でチューブポンプによる給液を停止する。 In this contact control step (S3), for example, a tube pump is used to inject the disintegration test liquid 11 into the observation container 10 to control the liquid level 11A to rise, and when contact between the disintegration solid sample 1 and the disintegration test liquid 11 is confirmed on the optical coherence tomography image obtained by the optical coherence tomography image generating device 40, the supply of liquid by the tube pump is stopped.

上記光干渉断層画像生成工程(S2)において光干渉断層画像生成装置40により得られる光干渉断層画像は、画像解析処理装置50により、次の画像解析工程(S5)においてスペックルパターンの変位量解析処理が行われる。 The optical coherence tomographic image obtained by the optical coherence tomographic image generating device 40 in the optical coherence tomographic image generating step (S2) is subjected to a speckle pattern displacement analysis process by the image analysis processing device 50 in the next image analysis step (S5).

画像解析処理装置50では、画像解析工程(S5)においてデジタル画像相関法でスペックルパターンの変位量解析処理を行うことにより、上記崩壊試験液11との接触による上記崩壊性固形物試料1の崩壊に伴う内部構造変化を定量的に評価する。 In the image analysis process (S5), the image analysis processing device 50 performs a displacement analysis process of the speckle pattern using a digital image correlation method to quantitatively evaluate the internal structural change accompanying the disintegration of the disintegrable solid sample 1 due to contact with the disintegration test liquid 11.

上記光干渉断層画像生成工程(S2)、画像解析工程(S5)の処理は、画像解析を終了するか否の判定処理(S6)を行って画像解析終了となるまで、繰り返し行われる。 The optical coherence tomographic image generation process (S2) and image analysis process (S5) are repeated until a determination process (S6) is performed as to whether or not to end the image analysis, and the image analysis is completed.

この画像解析工程(S5)において、画像解析処理装置50では、崩壊性固形物試料1と崩壊試験液11が接触することにより崩壊する上記崩壊性固形物試料1の内部構造変化前後すなわち、後述するように崩壊の起点となる時刻t1よりも前の時刻t0のフレームにおける光干渉断層画像と、時刻t1よりも後のフレームの時刻に得られる光干渉断層画像とを比較して、スペックルパターンの変位量を解析する画像解析処理を行う。すなわち、画像解析処理装置50では、例えば、デジタル画像相関法(Digital Image Correlation)(スペックルパターンのようなランダムパターンを含む画像を比較し、パターンの変位量を調べる手法)により、図4に示すように、時刻t0のフレームにおける光干渉断層画像を特徴点を含むサブセットと呼ばれる微小領域に分割して、変位後の時刻t1のフレームにおける光干渉断層画像の中から正規化された相関係数の最適値となる領域(サブセット)を探し出すことによって、サブセットの変位量を示す変位ベクトルを得ることができる。この処理を全ての小領域で繰り返す事によって、全視野のサブセットの変位量を示す変位ベクトルが得られる。 In this image analysis step (S5), the image analysis processing device 50 performs image analysis processing to analyze the displacement amount of the speckle pattern by comparing an optical coherence tomography image in a frame at time t0 before the internal structure change of the disintegrable solid sample 1 that disintegrates due to contact between the disintegrable solid sample 1 and the disintegration test liquid 11, that is, an optical coherence tomography image obtained in a frame at time t1 after time t1, before and after the change in the internal structure of the disintegrable solid sample 1, as described below. That is, the image analysis processing device 50 performs image analysis processing to analyze the displacement amount of the speckle pattern by, for example, dividing the optical coherence tomography image in the frame at time t0 into minute regions called subsets containing characteristic points as shown in FIG. 4 by using a digital image correlation method (a method of comparing images containing random patterns such as speckle patterns and examining the displacement amount of the pattern), and finding a region (subset) that has an optimal value of the normalized correlation coefficient from the optical coherence tomography image in the frame at time t1 after the displacement. A displacement vector indicating the displacement amount of the subset can be obtained by repeating this process for all small regions.

上述の如く、SS-OCTの深さ方向スキャン(A-scan)速度は、たとえば90kHz光源であれば毎秒9万回である。これを平面的(B-scan)、あるいは空間的(C-scan)に繰り返すことで2次元画像や3次元画像が取得できる。医薬錠剤、サプリメント錠剤、原料粉体を固めた固形食品等のような散乱体の内部構造観察では、反射光同士の干渉によるランダムな粒状模様(スペックルパターン)はノイズであるが、スペックルパターンは構造変化に敏感であるから、崩壊性観察システム100では、光干渉断層画像生成装置40により得られる光干渉断層画像について、スペックルパターンの変位量を解析することで、上記画像解析処理装置50により、上記崩壊性固形物試料1の上記崩壊試験液11との接触による崩壊に伴う内部構造変化構造変化の様子を定量的に可視化することができる。 As described above, the depth direction scan (A-scan) speed of SS-OCT is, for example, 90,000 times per second with a 90 kHz light source. By repeating this planar (B-scan) or spatial (C-scan), two-dimensional and three-dimensional images can be obtained. In observing the internal structure of scattering bodies such as pharmaceutical tablets, supplement tablets, solid foods made of powdered raw materials, etc., random granular patterns (speckle patterns) caused by interference between reflected lights are noise, but the speckle patterns are sensitive to structural changes. Therefore, in the disintegration observation system 100, the amount of displacement of the speckle pattern is analyzed for the optical coherence tomography image obtained by the optical coherence tomography image generating device 40, and the image analysis processing device 50 can quantitatively visualize the state of internal structural changes that occur due to disintegration of the disintegration solid sample 1 due to contact with the disintegration test liquid 11.

なお、上記画像解析処理装置50は、パーソナルコンピュータ(Personal Computer ; PC)を用いた情報処理装置であって、上記電子天秤を用いた重量測定装置20、チューブポンプによる液位調整機構からなる接触制御手段30、光干渉断層画像生成装置40等が例えばUSB接続されており、これらの動作制御を行うようになっている。 The image analysis processing device 50 is an information processing device using a personal computer (PC), and is connected, for example via USB, to a weight measuring device 20 using the electronic balance, a contact control means 30 consisting of a liquid level adjustment mechanism using a tube pump, an optical coherence tomographic image generating device 40, etc., and controls their operation.

ここで、観察に供する崩壊性固形物試料1として市販の米国薬局方(USP:United States Pharmacopeia)プレドニゾン標準錠剤を用い、崩壊試験液11として水を用いて、崩壊性観察システム100により、崩壊性観察を行ったところ、図5に示すような重量変化率の測定結果が得られ、また、図7に示すような崩壊過程における光干渉断層画像が得られ、さらに、図8に示すようなデジタル画像相関法による解析結果が得られた。 Here, a commercially available United States Pharmacopeia (USP) prednisone standard tablet was used as the disintegration solid sample 1 to be observed, and water was used as the disintegration test liquid 11. Disintegration observation was performed using the disintegration observation system 100, and the weight change rate measurement results shown in Figure 5 were obtained. In addition, optical coherence tomography images of the disintegration process were obtained as shown in Figure 7. Furthermore, analysis results using the digital image correlation method were obtained as shown in Figure 8.

観察の基軸となる光干渉断層画像生成装置40として用いたSS-OCT装置(IVS-4000,santec(株))の中心波長は1700nmで、光源周波数は90kHzである。軸方向分解能は9.4μm(ただし、n=1(屈折率)の場合)、横方向分解能は11.8μmである。 The SS-OCT device (IVS-4000, Santec Co., Ltd.) used as the optical coherence tomography image generating device 40, which is the basis of the observation, has a central wavelength of 1700 nm and a light source frequency of 90 kHz. The axial resolution is 9.4 μm (when n = 1 (refractive index)) and the lateral resolution is 11.8 μm.

重量変化は,重量測定装置20として最小表示0.01mgの電子天秤(AP125WD,(株)島津製作所製)をPCに接続し、1秒ごとに記録した。崩壊性固形物試料1として錠剤を電子天秤の比重測定用治具に両面テープで固定し、崩壊試験液11である水と接触する錠剤の端部が観察できるように光干渉断層画像生成装置40のカメラヘッド部45の高さや角度を調整した。水位はチューブポンプで制御し、重量測定と同時に75fpsで生成を開始し、光干渉断層画像上で錠剤と水との接触を確認した段階でチューブポンプによる給水を停止した。錠剤が完全に崩壊して水との接触が失われ、急激な重量減少が認められるまで記録を継続した。スペックルパターンの変位量解析は、市販のデジタル画像相関法(DIC)ソフトウェア(sDIC,西華デジタルイメージ(株)製)で行った。 The weight change was recorded every second using an electronic balance (AP125WD, Shimadzu Corporation) with a minimum display of 0.01 mg as the weight measuring device 20, which was connected to a PC. As the disintegrating solid sample 1, a tablet was fixed to the specific gravity measuring tool of the electronic balance with double-sided tape, and the height and angle of the camera head 45 of the optical coherence tomography image generating device 40 were adjusted so that the end of the tablet in contact with the water, which was the disintegration test liquid 11, could be observed. The water level was controlled by a tube pump, and generation was started at 75 fps simultaneously with the weight measurement, and water supply by the tube pump was stopped when contact between the tablet and water was confirmed on the optical coherence tomography image. Recording was continued until the tablet completely disintegrated, lost contact with the water, and a rapid weight loss was observed. The displacement amount analysis of the speckle pattern was performed using commercially available digital image correlation (DIC) software (sDIC, Seika Digital Image Co., Ltd.).

図5は、重量測定装置20により崩壊性固形物試料1すなわち錠剤の重量を測定することにより得られた錠剤と水が接触する前後での重量変化を重量変化率で示したもので、横軸は測定時間s、縦軸は重量変化率%である。 Figure 5 shows the weight change rate obtained by measuring the weight of the disintegrative solid sample 1, i.e., the tablet, before and after contact with water using the weight measuring device 20. The horizontal axis is the measurement time s, and the vertical axis is the weight change rate %.

錠剤と水が接触する前後での重量変化は、時刻t1から時刻t2までの領域A、時刻t2から時刻t3までの領域B、時刻t3から時刻t4までの領域Cに大別され、重量変化速度は一定でなく、領域Aで最大となった。これは、錠剤と水との接触を起点(時刻t1)とした吸水(または導水)による重量増加に加え、膨潤から崩壊に至る重量減少の過程を反映していると考えられる。領域Cが終わる時刻t4より後の領域における重量減少は、錠剤が崩壊して水との接触が失われたことに起因している。 The weight change before and after the tablet comes into contact with water can be broadly divided into region A from time t1 to time t2, region B from time t2 to time t3, and region C from time t3 to time t4, and the rate of weight change was not constant, being greatest in region A. This is thought to reflect the process of weight loss from swelling to disintegration, in addition to the weight increase due to water absorption (or water conduction) starting from the contact of the tablet with water (time t1). The weight loss in the region after time t4, where region C ends, is due to the tablet disintegrating and losing contact with water.

図7は、図6に示すように崩壊試験液11すなわち水と接触される崩壊性固形物試料1すなわち錠剤の接触部分1Aを観察領域として、光干渉断層画像生成装置40により生成して得られた錠剤と水が接触する前後の各時刻での光干渉断層画像であり、入射光はA-scan方向から照射されている。 Figure 7 shows optical coherence tomographic images generated by the optical coherence tomographic image generating device 40 at various times before and after the tablet comes into contact with water, with the disintegration solid sample 1, i.e., the contact portion 1A of the tablet, being the observation area that comes into contact with the disintegration test liquid 11, i.e., water, as shown in Figure 6, and the incident light is irradiated from the A-scan direction.

図7の(A)は、錠剤と水が接触する前の時刻(t0)における光干渉断層画像で、破線の内側が錠剤である。 Figure 7 (A) is an optical coherence tomography image taken at a time (t0) before the tablet comes into contact with water, with the tablet inside the dashed line.

図7の(A)に示す光干渉断層画像において、高輝度領域は主に構成粒子と空気がなす界面での反射に起因する。錠剤のような粉体材料は、多数の光学的な不均質構造を内包するため、これらによる光散乱で信号強度は深さ方向(A-scan方向)に減衰する。また、チューブポンプの給水の影響により、錠剤と接触する前の液面は曲面に見えている。 In the optical coherence tomography image shown in Figure 7 (A), the high brightness areas are mainly due to reflection at the interface between the constituent particles and the air. Powder materials such as tablets contain many optically inhomogeneous structures, and the signal intensity attenuates in the depth direction (A-scan direction) due to light scattering caused by these. In addition, due to the influence of the water supply from the tube pump, the liquid surface before it comes into contact with the tablet appears curved.

図7の(B)は、錠剤と水との接触が観察された時点での光干渉断層画像である。これは上記領域Aで重量が増加し始めた時刻t1時と一致している。 Figure 7 (B) is an optical coherence tomography image at the time when contact between the tablet and water was observed. This coincides with time t1 when the weight began to increase in the above-mentioned region A.

図7の(C)、(D)は、上記領域Aの各光干渉断層画像であり、(C)は上記時刻t1から1秒経過した時点での光干渉断層画像、(D)は上記時刻t1から3秒経過した時点での光干渉断層画像である。 (C) and (D) in FIG. 7 are optical coherence tomographic images of the above-mentioned region A, where (C) is an optical coherence tomographic image taken 1 second after time t1, and (D) is an optical coherence tomographic image taken 3 seconds after time t1.

図7の(B)、(C)、(D)に矢印「→」にて示す位置の水との接触界面は錠剤側に上昇し、スペックルパターンの流動的な変化が認められる領域は界面近傍から徐々に拡大している。 The contact interface with water at the position indicated by the arrow "→" in Figures 7(B), (C), and (D) rises toward the tablet, and the area in which a fluid change in the speckle pattern can be observed gradually expands from near the interface.

この時、錠剤の外形に変化がないことから、領域Aでは錠剤の毛細管力による吸水が起こっていると考えられる。 At this time, since there is no change in the external shape of the tablet, it is believed that water absorption is occurring in region A due to the tablet's capillary force.

また、上記時刻t1から12秒経過した時点での領域Bに対応する図7の(E)に示す光干渉断層画像では、錠剤端部から外側に向かって小規模の塊が数珠つなぎに広がっていく様子が観察された。 In addition, in the optical coherence tomography image shown in FIG. 7(E) corresponding to region B taken 12 seconds after time t1, small lumps were observed spreading outward from the end of the tablet in a chain-like pattern.

さらに、上記時刻t1から30秒経過した時点での領域Cに対応する図7の(F)に示す光干渉断層画像では、より大きな塊の生成、分離といった顕著な構造変化が観察された。 Furthermore, in the optical coherence tomography image shown in FIG. 7(F) corresponding to region C taken 30 seconds after time t1, significant structural changes such as the formation and separation of larger agglomerates were observed.

これらの結果から、領域Bから領域Cでは、吸水に起因する膨潤、崩壊が起こっていると考えられる。崩壊がすでに起こっている領域Cにおいても重量が増加し続けている理由は、治具に残った錠剤と液面との接触が失われず、観察範囲外で同様の過程が進行しているためである。 From these results, it is believed that swelling and collapse due to water absorption are occurring from region B to region C. The reason that the weight continues to increase even in region C, where collapse has already occurred, is because the tablet remaining in the jig has not lost contact with the liquid surface, and a similar process is occurring outside the observation range.

このように、この崩壊性観察システム100では、崩壊試験液11すなわち水と接触される崩壊性固形物試料1すなわち錠剤の接触部分1Aを観察領域として、上記崩壊性固形物試料1すなわち錠剤の接触部分1Aを上記観察容器10により貯留された上記崩壊試験液11すなわち水の表面に接触させることにより上記錠剤が崩壊される崩壊過程前後における上記錠剤の重量変化の測定と同時に、上記錠剤の崩壊過程前後における内部構造変化を実時間で同時に観察することができる。 In this manner, in this disintegration observation system 100, the disintegration solid sample 1, i.e., the contact portion 1A of the tablet that comes into contact with the disintegration test liquid 11, i.e., water, is used as the observation area, and the disintegration solid sample 1, i.e., the contact portion 1A of the tablet is brought into contact with the surface of the disintegration test liquid 11, i.e., water, stored in the observation container 10, thereby measuring the weight change of the tablet before and after the disintegration process in which the tablet disintegrates, and at the same time, the internal structural change of the tablet before and after the disintegration process can be simultaneously observed in real time.

次に、図8は、上記画像解析処理装置50により、図7の(A)に示した錠剤と水が接触する前の時刻(t0)における光干渉断層画像を基準とし、錠剤と水との接触を起点(時刻t1)以降の領域Aに対応する光干渉断層画像について、スペックルパターンの変位量解析を行い、変位ベクトル長さによりスペックルパターンの変位量を可視化した図であり、時刻t1から0.01秒経過した時点での光干渉断層画像のスペックルパターンの変位量解析結果を示し、(B)は、時刻t1から1秒経過した時点での光干渉断層画像のスペックルパターンの変位量解析結果を示している。 Next, FIG. 8 shows the image analysis processing device 50 performing a displacement analysis of the speckle pattern for the optical coherence tomography image corresponding to region A after the contact between the tablet and water (time t1) using the optical coherence tomography image at time (t0) before the tablet comes into contact with the water shown in FIG. 7 (A) as a reference, and visualizing the displacement of the speckle pattern by the displacement vector length. The figure shows the result of the displacement analysis of the speckle pattern of the optical coherence tomography image 0.01 seconds after time t1, and FIG. 8 shows the result of the displacement analysis of the speckle pattern of the optical coherence tomography image 1 second after time t1.

画像下端は水との接触界面である。グレースケールでは判別し難いが、表面よりも内側に濃く表示された領域が見て取れる。これはスケール内での平面的な構造変化を示唆する。他方、破線内部はスケールに対応する濃淡はなかった。これはパターンの相関が取れないためであり、顕著な構造変化が空間的に起こったことを示唆している。表面近傍で変化が小さい理由は、コーティング剤や加圧成形での圧力分布による錠剤内部の粗密差に起因していると考えられる。 The bottom edge of the image is the contact interface with water. Although it is difficult to distinguish in grayscale, it is possible to see areas that appear darker inside than on the surface. This suggests a planar structural change within the scale. On the other hand, within the dashed line, there was no shading that corresponded to the scale. This is because it was not possible to obtain correlation between the patterns, suggesting that a significant structural change occurred spatially. The reason for the small change near the surface is thought to be due to differences in density inside the tablet caused by the coating agent and the pressure distribution during compression molding.

このように、崩壊性観察システム100では、光干渉断層画像生成装置40により得られる光干渉断層画像について、上記画像解析処理装置50により、スペックルパターンの変位量を解析することで、上記崩壊性固形物試料1の上記崩壊試験液11との接触による崩壊に伴う内部構造変化の様子を定量的に可視化して評価することができる。 In this way, in the disintegration observation system 100, the image analysis processing device 50 analyzes the displacement amount of the speckle pattern of the optical coherence tomography image obtained by the optical coherence tomography image generating device 40, and the state of the internal structure change accompanying the disintegration of the disintegrable solid sample 1 due to contact with the disintegration test liquid 11 can be quantitatively visualized and evaluated.

すなわち、この崩壊性観察システム100では、高速観察が可能な波長掃引型OCT(Swept Source Optical Coherence Tomography: SS-OCT)と高速測定可能な電子天秤とを融合し、さらにOCTプローブの位置や崩壊性固形物試料の固定方法、液位制御方法、光干渉断層画像の画像処理、解析方法を工夫することで従来観察できなかった固形物試料が崩壊される崩壊過程前後における内部構造変化の観察を上記崩壊性固形物試料の重量変化の測定と同時に、、その場かつ実時間で行うことを可能にしている。 In other words, this disintegration observation system 100 combines swept source optical coherence tomography (SS-OCT), which enables high-speed observation, with an electronic balance, which enables high-speed measurement. By further improving the position of the OCT probe, the method of fixing the disintegrating solid sample, the liquid level control method, and the image processing and analysis method of the optical coherence tomographic images, it is possible to observe the internal structural changes before and after the disintegration process of the solid sample, which was previously impossible to observe, in situ and in real time, while simultaneously measuring the weight change of the disintegrating solid sample.

ここで、崩壊性観察システム100は、液体との接触により崩壊する崩壊性固形物試料1として、例えば、医薬錠剤以外のサプリメント錠剤や原料粉体を固めた固形食品等の各種崩壊性固形物について崩壊性観察を行うことができる。 The disintegration observation system 100 can perform disintegration observations on various disintegrating solids, such as supplement tablets other than pharmaceutical tablets and solid foods made by solidifying raw material powders, as the disintegrating solid sample 1 that disintegrates upon contact with liquid.

また、崩壊試験液11は、水に限定されることなく、組成が胃液に似た崩壊試験第1液、腸液に似た崩壊試験第2液などであってもよく、崩壊性固形物試料1の用途に応じた崩壊試験液を用いることができる。 The disintegration test liquid 11 is not limited to water, but may be a disintegration test liquid 1 having a composition similar to gastric fluid, a disintegration test liquid 2 having a composition similar to intestinal fluid, etc., and a disintegration test liquid can be used according to the application of the disintegratable solid sample 1.

また、上記崩壊性固形物試料1の崩壊性観察システム100は、図9に示すように、さらに、上記観察容器10により貯留された上記崩壊試験液11のpHを測定するpH計60や温度を測定する熱電対等の温度計測手段70を備えることにより、上記崩壊試験液11の液性と温度の変化も同時に測定可能としたものとすることができる。さらに、上記観察容器10外部から該観察容器10内の上記崩壊性固形物試料1の外観を撮像するCCDカメラ等の撮像装置80を備えることにより、上記崩壊性固形物試料1の上記崩壊試験液11との接触による崩壊に伴う上記崩壊性固形物試料1の外観の変化過程を実時間で観察可能としたものとしてもよい。 As shown in FIG. 9, the disintegration observation system 100 for the disintegration test liquid 11 may further include a pH meter 60 for measuring the pH of the disintegration test liquid 11 stored in the observation container 10 and a temperature measuring means 70 such as a thermocouple for measuring the temperature, thereby making it possible to simultaneously measure the changes in the liquid properties and temperature of the disintegration test liquid 11. Furthermore, the system may include an imaging device 80 such as a CCD camera for imaging the appearance of the disintegration test liquid 11 in the observation container 10 from outside the observation container 10, thereby making it possible to observe in real time the change in the appearance of the disintegration test liquid 11 caused by the disintegration of the disintegration test liquid 11 due to contact with the disintegration test liquid 11.

1 崩壊性固形物試料、1A 崩壊性固形物試料の接触部分、10 観察容器、11 崩壊試験液、11A 崩壊試験液の表面、20 重量測定装置、21 試料保持具、30 接触制御手段、40 光干渉断層画像生成装置、41 光源、42 ハーフミラー、43 参照ミラー、44 検出器、45 カメラヘッド部、46 情報処理部、47 光干渉断層画像生成部、50 画像解析処理装置、60 pH計、70 温度計測手段、80 撮像装置 1 Disintegrable solid sample, 1A Contact portion of disintegrable solid sample, 10 Observation container, 11 Disintegration test liquid, 11A Surface of disintegration test liquid, 20 Weight measuring device, 21 Sample holder, 30 Contact control means, 40 Optical coherence tomography image generating device, 41 Light source, 42 Half mirror, 43 Reference mirror, 44 Detector, 45 Camera head, 46 Information processing unit, 47 Optical coherence tomography image generating unit, 50 Image analysis processing device, 60 pH meter, 70 Temperature measuring means, 80 Imaging device

Claims (10)

液体との接触による崩壊性固形物試料の崩壊性を観察する崩壊性観察方法であって、
重量測定装置に吊り下げ支持された試料保持具により上記崩壊性固形物試料を保持し、観察容器により貯留された崩壊試験液の表面上方に位置させた状態で、上記崩壊性固形物試料と上記崩壊試験液の表面の高さ位置を相対的に変位させることにより、上記崩壊性固形物試料の接触部分を上記観察容器により貯留された上記崩壊試験液の表面に接触させる接触制御工程と、
上記接触制御工程において、上記崩壊性固形物試料の接触部分を上記観察容器により貯留された上記崩壊試験液の表面に接触させることにより上記崩壊性固形物試料が崩壊される崩壊過程前後における上記崩壊性固形物試料の重量変化を重量測定装置により実時間で測定する重量測定工程と、
上記観察容器により貯留された上記崩壊試験液の表面に接触させる上記崩壊性固形物試料の接触部分近傍領域に光干渉断層画像生成装置により上記観察容器の外部から赤外線領域の光を照射して、上記崩壊性固形物試料の光干渉断層計測を行い光干渉断層画像を生成し、上記崩壊性固形物試料が崩壊される崩壊過程前後における上記光干渉断層画像生成装置により生成される光干渉断層画像として、上記崩壊性固形物試料の上記崩壊試験液との接触による崩壊に伴う内部構造変化過程を実時間で観察する光干渉断層画像生成工程と、
上記崩壊性固形物試料の接触部分を上記観察容器により貯留された上記崩壊試験液の表面に接触させる接触過程前後に亘り上記光干渉断層画像生成工程において生成される光干渉断層画像を用いてデジタル画像相関法によるスペックルパターン変位量解析により、上記崩壊性固形物試料の上記崩壊試験液との接触による崩壊に伴う内部構造変化を定量的に評価する画像解析工程と
を備え、
上記崩壊試験液との接触過程前後に亘る上記崩壊性固形物試料の重量変化を上記重量測定工程において実時間で測定するとともに、上記崩壊試験液との接触過程前後に亘り上記光干渉断層画像生成工程において生成される光干渉断層画像を上記画像解析工程において画像解析することにより、上記崩壊性固形物試料の上記崩壊試験液との接触による崩壊に伴う内部構造変化過程を実時間で観察可能としたことを特徴とする崩壊性固形物試料の崩壊性観察方法。
A method for observing the disintegration of a disintegrable solid sample due to contact with a liquid, comprising the steps of:
a contact control step of holding the disintegrable solid sample by a sample holder suspended and supported by a weight measuring device, and positioning the disintegrable solid sample above the surface of the disintegration test liquid stored in an observation vessel, and relatively displacing the height positions of the disintegrable solid sample and the surface of the disintegration test liquid, thereby bringing the contact portion of the disintegrable solid sample into contact with the surface of the disintegration test liquid stored in the observation vessel;
a weight measuring step of measuring in real time a change in weight of the disintegrable solid sample before and after a disintegration process in which the disintegrable solid sample is disintegrated by contacting a contact portion of the disintegrable solid sample with a surface of the disintegration test liquid stored in the observation container in the contact control step, using a weight measuring device;
an optical coherence tomography image generating step of irradiating an area near a contact portion of the disintegrative solid sample, which is brought into contact with the surface of the disintegration test liquid stored in the observation container, with infrared light from the outside of the observation container by an optical coherence tomography image generating device, performing optical coherence tomography measurement of the disintegrative solid sample, and generating an optical coherence tomography image, and observing in real time an internal structure change process accompanying disintegration of the disintegrative solid sample due to contact with the disintegration test liquid as optical coherence tomography images generated by the optical coherence tomography image generating device before and after the disintegration process in which the disintegrative solid sample is disintegrated;
and an image analysis step of quantitatively evaluating an internal structural change associated with disintegration of the disintegrable solid sample due to contact with the disintegration test liquid by speckle pattern displacement analysis by a digital image correlation method using optical coherence tomographic images generated in the optical coherence tomographic image generating step before and after a contact process in which the contact portion of the disintegrable solid sample is brought into contact with the surface of the disintegration test liquid stored in the observation container,
A method for observing the disintegration properties of a disintegrable solid sample, characterized in that the change in weight of the disintegrable solid sample before and after the contact process with the disintegration test liquid is measured in real time in the weight measuring step, and the optical coherence tomographic images generated in the optical coherence tomographic image generating step before and after the contact process with the disintegration test liquid are image analyzed in the image analysis step, thereby making it possible to observe in real time the process of changes in the internal structure of the disintegrable solid sample accompanying disintegration due to contact with the disintegration test liquid.
上記光干渉断層画像生成工程では、波長掃引型OCT(Swept Source Optical Coherence Tomography: SS-OCT)により光干渉断層画像を得ることを特徴とする請求項1に記載の崩壊性固形物試料の崩壊性観察方法。 The method for observing the disintegration of a disintegrating solid sample according to claim 1, characterized in that in the optical coherence tomography image generating step, the optical coherence tomography image is obtained by swept source optical coherence tomography (SS-OCT). 液体との接触による崩壊性固形物試料の崩壊性を観察する崩壊性観察システムであって、
上記崩壊性固形物試料の重量を測定する重量測定装置と、
上記崩壊性固形物試料を接触させる崩壊試験液を貯留した観察容器と、
上記観察容器により貯留された上記崩壊試験液の表面に接触させる上記崩壊性固形物試料の接触部分近傍領域に上記観察容器の外部から赤外線領域の光を照射して、上記崩壊性固形物試料の光干渉断層計測を行い光干渉断層画像を生成する光干渉断層画像生成装置と、
上記重量測定装置に吊り下げ支持された試料保持具により上記崩壊性固形物試料を保持し、上記観察容器により貯留された上記崩壊試験液の表面上方に位置させた状態で、上記崩壊性固形物試料と上記崩壊試験液の表面の高さ位置を相対的に変位させることにより、上記崩壊性固形物試料の接触部分を上記観察容器により貯留された上記崩壊試験液の表面に接触させる接触制御手段と、
上記光干渉断層画像生成装置により生成される光干渉断層画像についてデジタル画像相関法によりスペックルパターン変位量解析を行う画像解析処理手段を備え、スペックルパターン変位量解析により、上記崩壊性固形物試料の上記崩壊試験液との接触による崩壊に伴う内部構造変化を定量的に評価する画像解析を行う画像解析処理装置と
を備え、
上記崩壊試験液との接触過程前後に亘る上記崩壊性固形物試料の重量変化を上記重量測定装置により実時間で測定するとともに、上記崩壊試験液との接触過程前後に亘り上記光干渉断層画像生成装置により生成される光干渉断層画像の上記画像解析処理装置による画像解析により、上記崩壊性固形物試料の上記崩壊試験液との接触による崩壊に伴う内部構造変化過程を実時間で観察可能としたことを特徴とする崩壊性固形物試料の崩壊性観察システム。
A disintegration observation system for observing disintegration of a disintegrable solid sample due to contact with a liquid, comprising:
A weight measuring device for measuring the weight of the disintegrable solid sample;
an observation vessel containing a disintegration test liquid with which the disintegrative solid sample is to be brought into contact;
an optical coherence tomography image generating device for irradiating an area near a contact portion of the disintegrative solid sample, which is brought into contact with a surface of the disintegration test liquid stored in the observation container, with infrared light from outside the observation container, thereby performing optical coherence tomography measurement of the disintegrative solid sample and generating an optical coherence tomography image;
a contact control means for holding the disintegrable solid sample using a sample holder suspended and supported by the weight measuring device, and positioning the disintegrable solid sample above the surface of the disintegration test liquid stored in the observation vessel, and relatively displacing the height positions of the disintegrable solid sample and the surface of the disintegration test liquid, thereby bringing the contact portion of the disintegrable solid sample into contact with the surface of the disintegration test liquid stored in the observation vessel;
an image analysis processing device that performs image analysis to quantitatively evaluate an internal structural change accompanying disintegration of the disintegrable solid sample due to contact with the disintegration test liquid by using the speckle pattern displacement analysis of the optical coherence tomographic image generated by the optical coherence tomographic image generating device,
a weight measuring device for measuring in real time the weight change of the disintegratable solid sample before and after the contact process with the disintegration test liquid, and an image analysis processing device for analyzing optical coherence tomographic images generated by the optical coherence tomographic image generating device before and after the contact process with the disintegration test liquid, thereby making it possible to observe in real time the process of changes in the internal structure of the disintegratable solid sample accompanying disintegration due to contact with the disintegration test liquid.
上記光干渉断層画像生成装置は、波長掃引型OCT(Swept Source Optical CoherenceTomography: SS-OCT)であることを特徴とする請求項3に記載の崩壊性固形物試料の崩壊性観察システム。 The collapsibility observation system for collapsible solid samples according to claim 3, characterized in that the optical coherence tomography image generating device is a swept source optical coherence tomography (SS-OCT). 上記重量測定装置は、上記崩壊性固形物試料の重量を測定する電子天秤であることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の崩壊性固形物試料の崩壊性観察システム。 The system for observing the disintegration of a disintegrable solid sample according to claim 3 or 4, characterized in that the weight measuring device is an electronic balance for measuring the weight of the disintegrable solid sample. さらに、上記観察容器により貯留された上記崩壊試験液のpHと温度を測定する手段を備え、
上記崩壊試験液の液性と温度の変化も同時に測定可能としたことを特徴とする請求項3乃至請求項5の何れか1項に記載の崩壊性固形物試料の崩壊性観察システム。
Further, a means for measuring the pH and temperature of the disintegration test liquid stored in the observation container is provided,
6. The system for observing the disintegration properties of a disintegrable solid sample according to claim 3, further comprising a means for simultaneously measuring changes in the properties and temperature of the disintegration test liquid.
さらに、上記観察容器外部から該観察容器内の上記崩壊性固形物試料の外観を撮像する撮像装置を備え、上記崩壊性固形物試料の上記液体との接触による崩壊に伴う上記崩壊性固形物試料の外観の変化過程を実時間で観察可能としたことを特徴とする請求項3乃至請求項6の何れか1項に記載の崩壊性固形物試料の崩壊性観察システム。 The collapsibility observation system for collapsible solid samples according to any one of claims 3 to 6, further comprising an imaging device for imaging the appearance of the collapsible solid sample in the observation container from outside the observation container, making it possible to observe in real time the process of change in the appearance of the collapsible solid sample accompanying the collapse of the collapsible solid sample due to contact with the liquid. 上記試料保持具は、上記崩壊性固形物試料の周囲を覆うことなく該崩壊性固形物試料の一端を保持し、
上記観察容器は、上記光干渉断層画像生成装置により上記崩壊性固形物試料の光干渉断層計測を行うための赤外線領域の光を透過する材料で少なくとも壁面が形成されていることを特徴とする請求項3乃至請求項7の何れか1項に記載の崩壊性固形物試料の崩壊性観察システム。
the sample holder holds one end of the collapsible solid sample without covering the periphery of the collapsible solid sample;
8. The collapsibility observation system for a collapsible solid sample according to claim 3, wherein at least a wall surface of the observation container is formed of a material that transmits light in the infrared region for performing optical coherence tomography measurement of the collapsible solid sample by the optical coherence tomography image generating device.
上記接触制御手段は、上記観察容器により貯留された上記崩壊試験液の液位を調整する機能を有することを特徴とする請求項3乃至請求項8の何れか1項に記載の崩壊性固形物試料の崩壊性観察システム。 The disintegration observation system for disintegrating solid samples according to any one of claims 3 to 8, characterized in that the contact control means has a function of adjusting the liquid level of the disintegration test liquid stored in the observation container. 上記崩壊試験液は水であり、上記崩壊性固形物試料は、水との接触により崩壊する薬剤であることを特徴とする請求項3乃至請求項9の何れか1項に記載の崩壊性固形物試料の崩壊性観察システム。 The disintegration observation system for disintegrable solid samples according to any one of claims 3 to 9, characterized in that the disintegration test liquid is water, and the disintegrable solid sample is a drug that disintegrates upon contact with water.
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