JPH085689Y2 - 吸入毒性試験装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案はラット等の小動物に対
し農薬や医薬等の吸入毒性試験を行うための装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に吸入毒性試験は、農薬等の液体状
の試験物質を空気等の気体中に霧状に分散させたミス
ト、あるいは固体試験物質の粉末を気体中に分散させた
ダストなどをラット等の小動物に吸入させ、その吸入に
よる生体障害によって試験物質の毒性を評価するもので
あり、この吸入毒性試験の代表的なものとしては急性吸
入毒性試験がある。この急性吸入毒性試験は、一定時間
暴露時において被試験動物が半数死亡する濃度（すなわ
ち半数致死濃度ＬＣ₅₀）によって試験物質の毒性を評価
するのが通常である。

【０００３】ところで吸入毒性試験方式としては、ラッ
ト等の小動物の全身を試験物質を含む雰囲気に暴露させ
る全身暴露法と、頭部もしくは鼻部のみを暴露させる頭
部暴露法とがあるが、前者の全身暴露法では試験物質が
呼吸器による吸入以外に、経皮投与されてしまうから、
吸入のみによる毒性を正しく評価するためには後者の頭
部暴露法によることが望ましい。

【０００４】従来の頭部暴露用の吸入毒性試験装置の吸
入箱（チャンバ）としては、図５に示すように、中空円
筒状をなす垂直な吸入箱本体１の周壁部に、被試験動物
３の頭部もしくは鼻部を暴露させるための複数の開口部
２を周方向に間隔を置いて形成し、これらの開口部２に
それぞれラット等の被試験動物３を保持するためのホル
ダ４を取付けておき、吸入箱本体１の上端部１Ａにミス
ト等の試験物質を供給するための供給装置、例えば液体
試験物質を噴霧してミストを発生させるための噴霧用ノ
ズル５を設けておき、ミスト等の試験物質を含む気体を
吸入箱本体１内の上方から下方へ送るようにしたものが
広く知られている。

【０００５】一方本考案者等は、各種試験物質のうちで
も特に液体試験物質を気体中に霧状に分散させたミスト
を用いる吸入毒性試験装置として、予想外の粗大粒子を
排除した一定の粒度分布を持つミストを被試験動物に吸
入させ得るようにした吸入毒性試験装置を、既に特公昭
５７−４５５７４号において提案している。

【０００６】上記提案の吸入毒性試験装置の吸入箱（チ
ャンバ）を図６に示す。

【０００７】図６において、吸入箱９０の主要構成要素
である吸入箱本体１０は全体として中空円筒状をなすよ
うに作られ、かつその上端部分は円錐面１１とされてい
る。そして吸入箱本体１０の頂部には、その吸入箱本体
１０内の中空室１２に連通するミスト排出口１３が形成
されている。

【０００８】さらに前記吸入箱本体１０の周壁部には、
ラット等の被試験動物３を保持するためのホルダ４が取
付けられる開口部２，２′、すなわち被試験動物３の頭
部を暴露させるための開口部２，２′が周方向に間隔を
置きかつ上下２段に形成されている。また前記吸入箱本
体１０の下端には、試験液ミスト供給装置、例えば試験
液ミストを発生する噴霧用ノズル１４を備えた供給室１
５が吸入箱本体１０内の中空室１２に対し区画された状
態で形成されている。すなわち、供給室１５の底部中央
に、前記噴霧用ノズル１４が上方へ向けて取付けられて
おり、そしてこの供給室１５の頂部には、小孔状の噴出
口１６が垂直に貫通形成されている。

【０００９】さらに前記吸入箱本体１０の中空室１２内
における前記噴出口１６の直上の位置には、中空室１２
の内径より小径の円盤状の衝突板１７が水平に配設され
ている。この衝突板１７は、前記噴出口１６の上側開口
端に対し上方へ小間隔を置いて配設されたものであっ
て、吸入箱本体１０の内周壁から内側に向って突出する
複数の支持アーム１８の先端に載置支持されており、し
たがってその衝突板１７はその周囲が実質的に開放され
ていることになる。そして衝突板１７上には、吸入箱本
体１０とほぼ相似な形状を有しかつ吸入箱本体１０より
小さい中空な占積体１９が載置されている。したがって
吸入箱本体１０内の中空室１２は、衝突板１７より上の
空間の中央部分が占積体１９によって占められることに
なる。

【００１０】以上のようなミスト用の吸入毒性試験装置
において、圧縮空気および試験液を噴霧用ノズル１４に
供給すれば、そのノズル１４から上方へ向けて供給室１
５内に試験液ミストが噴霧され、この試験液ミストは供
給室１５内を上昇して噴出口１６で集束され、加速され
たミストが噴出口１６を通過し、この噴出口１６から上
方へ高速で流出して衝突板１７に衝突する。したがって
試験液ミストは衝突板１７との慣性衝突により分級され
る。すなわち、噴出口１６から噴出したミスト中の粗大
粒子は衝突板１７に衝突することにより衝突板１７に付
着凝集され、液滴となって衝突板１７から自重落下す
る。一方噴出口１６から噴出したミスト中におけるある
一定程度以下の粒径のミスト粒子は、衝突板１７の下面
側からその周囲を通って中空室１２内における吸入箱本
体１０の内周面と占積体１９との間の空間を上昇し、開
口部２，２′へ到達して被試験動物３により吸入され、
また被試験動物３により吸入されなかったミストはミス
ト排出口１３から適宜の排気手段により装置外へ排出さ
れる。

【００１１】ここで上述のように衝突板１７に対する慣
性衝突により分級された比較的微細な粒子からなるミス
ト中においても、開口部２，２′に至るまでの間の粒子
相互の衝突により凝集して粗大粒子が発生することがあ
り、また衝突板１７において再飛散により粗大粒子が混
ってしまうことがある。しかしながら衝突板１７から開
口部２，２′に至るまでの間ミストは上昇しなければな
らないから、凝集等により生じた粗大粒子はストークス
の沈降法則にしたがって沈降してしまい、その結果実際
に開口部２，２′に到達するのはある程度以下の粒径の
ものに限られることになる。したがって上述の装置にお
いては、慣性衝突による分級効果とストークスの法則に
よる沈降効果とが相俟って、粗大粒子が被試験動物に吸
入されることが極めて有効に防止される。そしてまた、
噴出口１６の口径や噴出口１６から噴出されるミストの
流量を選ぶことにより、あらかじめ被試験動物に吸入さ
せるミストの最大粒径を所望の値に設定することができ
る。

【００１２】ところで前記の図５あるいは図６示される
ような頭部暴露方式の吸入毒性試験装置、あるいは図示
しない全身暴露方式の吸入毒性試験装置のいずれにおい
ても、吸入箱（チャンバ）の中空室（すなわちダストも
しくはミストを流すとともに被試験動物の少なくとも一
部を暴露させる空間）は、外気圧に対しわずかな負圧に
維持することが必要である。すなわち、吸入毒性試験に
用いるミストやダストは毒性を有する試験物質を含んで
いることから、吸入箱からミストやダストが外部へ漏洩
してしまって周囲の雰囲気を汚染してしまうことは、試
験担当員の健康や環境上の問題から絶対に避ける必要が
あり、そのため試験中（ミストもしくはダスト供給中）
には、吸入箱の中空室内を若干の負圧に維持して、吸入
箱から外部へミストやダストが漏出しないようにする必
要がある。

【００１３】そこで従来の吸入毒性試験装置における全
体システムとしては、図７もしくは図８に示すようなシ
ステムを用いている。

【００１４】図７に示されるシステムにおいては、フィ
ルタ５０を介してポンプもしくはコンプレッサ等の給送
手段５１によって外部から空気を取入れ、その空気を試
験物質例えば薬液５２とともにミストもしくはダストと
して吸入箱５４内に吹込み、一方吸入箱本体５４の排出
口５５から排気制御弁５６および排気処理装置５７を介
してポンプ等の吸引手段５８により吸気して、ミストも
しくはダストを排出させるように構成されている。この
ようなシステムでは、吸入箱５４内の圧力を圧力計６０
により検出し、その検出圧力に応じて排気制御弁５６を
制御して、吸入箱５４内の圧力が負圧となるように排気
流量を吸気流量に対して調整する方法が適用されてい
る。

【００１５】一方、図８に示されるシステムにおいて
は、基本的には排気系のポンプ等の吸引手段５８のみに
よってミストもしくはダストを吸入箱５４の中空室内に
供給するようにしたものであり、具体的には、吸入箱５
４の供給口６１にフィルタ５０を介して外部から空気を
導く導入管６２を接続し、一方試験物質例えば薬液５２
をコンプレッサ６３からの空気により濃厚なダストもし
くはミストとし、その濃厚なダストもしくはミストを導
入管６２の中途において供給して、希釈されたダストも
しくはミストを吸入箱５４内に供給し、一方吸入箱５４
の排出口５５から排気処理装置５７を介してポンプ等の
吸引手段５８によって吸入箱５４内を排気し、これによ
って吸入箱５４の供給口６１から前述のように希釈され
たミストもしくはダストを吸入箱５４内に引込むように
構成されている。このような排気圧力のみによって吸入
箱５４内にミストもしくはダストを吸入（供給）するよ
うにした場合も、吸入箱５４内をわずかに負圧にするこ
とができる。

【００１６】

【考案が解決しようとする課題】図７に示されるような
システムの場合、コンピュータ等を用いて排気制御弁５
６を高精度に制御する必要があり、そのため全体として
複雑化、高コスト化せざるを得ない問題がある。

【００１７】一方図８に示されるようなシステムの場
合、特に制御は必要ないが、排気処理装置５７やフィル
タ５０の流路抵抗が目詰り等によって変化した場合、外
部からの吸込空気量が減少して、吸入箱５４内における
ミストやダストの濃度が変化してしまい、吸入毒性評価
に誤差が生じてしまうおそれがある。また図８の装置の
場合、コンプレッサ６３の圧力により生起されるミスト
やダストが、外部からの空気によって希釈されるため、
高濃度のミストやダストを吸入箱本体内に供給すること
が困難であり、そのため高濃度での吸入毒性試験を行な
いにくい問題もある。

【００１８】この考案は以上の事情を背景としてなされ
たもので、特に装置構成の複雑化、高コスト化を招くこ
となく、かつ吸入箱内でのミストやダストの濃度変化を
招いたりあるいは高濃度の吸入毒性試験が困難となった
りすることなく、簡単かつ安価な構成にて吸入箱内を常
にわずかに負圧に維持し得るような吸入毒性試験装置を
提供することを目的とするものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前述のような課題を解決
するため、この考案においては、吸入箱（チャンバ）の
中空室内に試験物質のダストもしくはミストを流すとと
もに、中空室内に被試験動物の少なくとも一部を暴露さ
せるようにした吸入毒性試験装置において、前記中空室
内に一定流量にてダストもしくはミストを送り込むため
の給送手段と、前記中空室内からダストもしくはミスト
を吸引排出させるための吸引手段とを有し、かつ中空室
における被試験動物による吸入部位よりもダストもしく
はミストの流れ方向の下流でかつ吸引手段よりも上流の
位置に、外部から空気を引込むためのリーク孔を設ける
こととした。

【００２０】

【作用】この考案の吸入毒性試験装置においては、上流
側（供給側）のポンプ等の給送手段によってミストもし
くはダストが吸入箱の中空室内に一定流量で押込まれ
る。一方、下流側（排気側）の吸引手段を、給送手段に
よる流量よりも大きい流量で吸引するように動作させれ
ば、中空室内からミストもしくはダストが排出されると
同時に、リーク孔においても外部から少量の空気が吸込
まれ、その少量の空気がミストもしくはダストともに排
気されることになる。このとき、給送手段による押込み
流量よりも吸引手段による吸引排気流量を大きくしてお
くことによって、中空室内は常に若干の負圧となる。す
なわち、例えば吸入箱の中空室の排出口から吸引手段と
の間に通常設けられる排気処理手段の目詰り等に起因
し、給送手段から吸引手段に至るまでの間の流路抵抗が
若干変化して、給送手段での排気流量に変化が生じて
も、リーク孔から吸い込まれる空気量が変化するだけで
あって、中空室内の圧力は常にわずかの負圧に維持され
る。また給送手段による中空室内への押込み流量は一定
であり、かつリーク孔は吸入部位よりも下流側に設けら
れているから、吸入部位ではダストやミストは常に一定
の濃度を維持することができる。しかもダストやミスト
の濃度が希釈されることがないため、高濃度の試験物質
を被試験動物に吸入させることができる。

【００２１】

【実施例】図１にはこの考案の吸入毒性試験装置の全体
構成の一例を示す。

【００２２】図１において、吸入箱９０の下端には試験
物質を含むダストやミストを吸入箱９０の中空室３５内
へ供給するための供給用ノズル２６が設けられており、
一方吸入箱９０の上端部には、中空室３５内のダストや
ミストを排出するための排出口２８が形成されている。
この吸入箱９０においては、その中空室３５に被試験動
物３２の頭部もしくは全身が暴露される。前記供給用ノ
ズル２６は、例えば噴霧用ノズルからなるものであっ
て、この供給用ノズル２６には、フィルタ７０を介して
外部空気取入口７１から空気を取入れてこれを一定流量
で圧送するためのコンプレッサ等の給送手段７２が、空
気供給系路７３を介して接続されるとともに、試験物質
例えば薬液や粉体を保持する試験物質リザーバ７４が試
験物質圧送ポンプ７５および試験物質供給系路７６を介
して接続されており、試験物質リザーバ７４からの試験
物質（薬液もしくは粉体）を前記給送手段７２からの空
気によりミストまたはダストとして中空室３５内へ噴出
するようになっている。前記吸入箱９０の排出口２８に
は排出系路７７を介して排気処理装置７８およびポンプ
等の排気用の吸引手段７９がその順に接続されている。
そしてその排出系路７７における排出口２８と排気処理
装置７８との間には、リーク弁４１が設けられている。
このリーク弁４１は外部から空気を引込む（リークす
る）ためのリーク孔を有しかつそのリーク孔の開度を調
整可能とされた弁で構成されている。なお図１において
８１は外部からの供給空気流量を検出するための流量
計、８２は吸入箱９０の中空室３５内の圧力を検出する
ための圧力検出器である。

【００２３】図１の実施例においては、予めリーク弁４
１によってリーク孔の開度を適切に設定しておき、吸引
手段７９を動作させて吸引排気し、同時に給送手段７２
を動作させて外部から空気を取込むとともに試験物質圧
送ポンプ７５を動作させ、試験物質を含むダストもしく
はミストを中空室３５内へ供給する。このとき給送手段
７２による押込み流量よりも吸引手段７９による吸引排
気流量が大きくなるように設定しておく。これによって
中空室３５内は常に負圧とされ、同時にリーク孔から少
量の空気が排出系路７７に引込まれる。なお給送手段７
２による押込み流量は常に一定に維持しておく。

【００２４】図２、図３にはこの考案の吸入毒性試験装
置に試用される吸入箱（チャンバー）９０の具体例を示
す。なおこの例における吸入箱９０は、ダストを用いる
場合に適用されものである。

【００２５】図２、図３において、吸引箱本体２０は全
体として中空円筒状をなすとともに、上部を円錐状に形
成した構成とされている。具体的には、この吸入箱本体
２０は、円錐状をなす上蓋部２１と、中空円筒状の胴部
２２と、有底の短円筒状の底部２３とを上下に着脱可能
に連結した構成とされている。これらの間の連結手段は
任意であるが、図示の例ではそれぞれフランジ部２１
Ａ，２２Ａ，２２Ｂ，２３Ａの相互間にパッキング２４
を介在させ、各フランジ部間をボルト・ナット２５によ
って連結した構成とされている。

【００２６】吸入箱本体２０の下底面中央、すなわち底
部２３の下面中央には、上方へ向ってダストを噴出させ
るための供給用ノズル２６が設けられており、そのノズ
ル２６の配設位置の周囲には、ノズル２６の上方空間を
取囲む円筒状の案内筒２７が設けられている。また底部
２３の下面周縁部には、沈降したダスト粉末を排出する
ための排出孔２３Ｂが形成されている。一方上蓋部２１
の頂部にはダストを吸引排出するための排出口２８が開
口形成されており、この吸引排出口２８の上方には、排
出路２９が一体に形成されており、さらにこの排出路２
９には、図１に示したような排気処理装置や吸引手段
（吸引排気用ポンプ）へダストを導くための排出管３０
がコクネタ３１を介して連結されている。そしてまた前
記排出路２９には、前述のようなリーク孔４１Ａを有す
るリーク弁４１が設けられている。

【００２７】また前記吸入箱本体２０の中間部の周壁、
すなわち胴部２２の周壁には、ラット等の被試験動物３
２を保持するためのホルダ３４が取付けられる開口部３
３Ａ，３３Ｂ、すなわち被試験動物３２の頭部を暴露さ
せるための開口部３３Ａ，３３Ｂが周方向に間隔を置き
かつ上下２段に形成されている。なお図２では図面の簡
明化のため上段の開口部３３Ａと下段の開口部３３Ｂと
を上下に揃った状態で示しているが、実際には図３に示
すように上段の開口部３３Ａの位置と下段の開口部３３
Ｂの位置とを周方向へずらすことが望ましい。

【００２８】さらに吸入箱本体２０内の中空室３５に
は、中空室３５の形状とほぼ相似形状をなしかつ中空室
３５よりも小径の占積体３６が、中空室３５の軸心位置
と同じ軸心位置となるように配設されている。すなわち
この占積体３６は、有底円筒体の上端部を円錐面で閉じ
た中空状に作られており、この占積体３６は、吸入箱本
体２０の下部の周壁から内側へ突出する複数本の支持ア
ーム３７の先端に跨って載置支持されている。

【００２９】そして中空室３５内における開口部３３
Ａ，３３Ｂの直上の位置には、加速捕集板３８が水平に
配設されている。この加速捕集板３８は板面を上下に貫
通する多数の小孔３９を、均一な分布密度で形成したも
のである。そしてこの加速捕集板３８は、占積体３６の
外周面と中空室３５の内周面（吸入箱本体２０の内周
面）との間のダスト流路を塞ぐように、ドーナツ盤状に
作られており、吸入箱本体２０の胴部２２の上端部内周
壁から内側へ突出する複数の支持突起４０によって載置
支持されている。

【００３０】上述のような吸入箱９０を用いた場合、固
体試験物質の粉体を気体（通常は空気）に分散させたダ
ストをノズル２６から噴出させるとともに、排出管３０
に排気処理装置を介して連結された吸引手段を作動させ
れば、ノズル２６から噴出されたダストは、排出口２８
からの負圧によって案内筒２７から中空室３５内の占積
体３６の外側の空間（流路）を通って上昇し、またリー
ク弁４１のリーク孔４１Ａから少量の外部空気が排出路
２９の下流側へ引込まれる。この間、占積体３６の外側
の流路中においてダストに含まれる粗大粒子は、ストー
クスの沈降法則により流速に応じて沈降し、したがって
開口部３３Ａ，３３Ｂの位置すなわち被試験動物吸入部
位には、粗大粒子を含まないある粒径以下の粒子のみが
至り、それが被試験動物３２によって吸入されることに
なる。

【００３１】そして被試験動物吸入部位を通過して加速
捕集板３８の近くに至ったダストは、占積体３６の周囲
の中空部分の流路断面積に比し加速捕集板３８の多数の
小孔３９の流路総断面積が小さいことに起因して、急速
に流速が大きくなって加速捕集板３８の各小孔３９を下
方から通過する。このとき、上述のように流速が急激に
大きくなることによって、加速捕集板３８の下側の空間
の粒子は各小孔３９に吸い寄せられるように流れ、その
ため加速捕集板３８の下面にダストの粒子が付着するお
それは少ない。そして加速捕集板３８の各小孔３９を上
方へ抜け出た直後には、逆に急激に流速が低下しかつ流
れの方向が拡散するため、ダスト中の大径の粒子や、小
孔通過中に混合・凝集によって粗大化した粒子は、沈降
して加速捕集板３８上の小孔３９の周囲に落下し、残り
の微小な粒子が排出口２８から排出路２９、排出管３０
を経て、排気処理装置へ導かれる。また加速捕集板３８
よりも上方の位置において吸入箱本体２０の内壁面や排
出口２８の内面等に一旦付着して凝集し、落下した粗大
粒子も加速捕集板３８上に落下する。したがってこれら
の粗大粒子が被試験動物吸入部位に至ってしまうこと、
したがってこれらの粗大粒子が被試験動物３２に吸入さ
れてしまうことを有効に防止できる。

【００３２】図４には、この考案をミストに適用する場
合の吸入箱９０の一例を示す。この図４の吸入箱９０が
図６の吸入箱と異なる点は、ミストを吸引排出するため
の排出口１３に続く排出路１３Ａにリーク孔４１Ａを有
するリーク弁４１が設けられている点だけであり、その
他の点は図６の吸入箱と同様な構成とされている。

【００３３】なお以上の各例の吸入箱は、いずれも下方
からダストもしくはミストを供給し、上方で吸引排出す
る構成としているが、場合によっては図５に示す装置と
同様に上方から下方へミストもしくはダストを流すよう
に構成しても良いことは勿論である。また前述の各例の
吸入箱はいずれも頭部暴露方式に適用する場合の例とし
て示したが、この考案は全身暴露方式の吸入箱にも適用
できることはもちろんである。

【００３４】さらに、リーク孔４１Ａは、要は被試験動
物による吸入部位よりも下流側でかつ排気のための吸引
手段よりも上流側の位置に設けられていれば良く、その
間であれば排出系路の任意の位置にリーク孔を設けるこ
とができる。但し一般には吸入箱と吸引手段との間に排
気処理装置を設けるのが一般的であり、その場合には吸
入箱における被試験動物吸入部位よりも下流側でかつ排
気処理装置よりも手前（上流側）の位置にリーク孔を設
けることが望ましい。

【００３５】

【考案の効果】以上の説明で明らかなように、この考案
の吸入毒性試験装置では、特に複雑な制御を要すること
なく、リーク孔を設けるという簡単かつ安価な構成に
て、常に吸入箱の中空室内を若干の負圧に維持すること
ができ、また特に中空室内におけるダストもしくはミス
トの試験物質濃度が変化してしまうおそれも少なく、か
つ高濃度での吸入毒性試験を行なうこともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の吸入毒性試験装置の全体システムの
一例を示すブロック図である。

【図２】この考案の吸入毒性試験装置に用いられる吸入
箱の一例を示す縦断面図である。

【図３】図２のＸ−Ｘ線における横断平面図である。

【図４】この考案の吸入毒性試験装置に用いられる吸入
箱の他の例を示す縦断面図である。

【図５】従来の吸入毒性試験装置の吸入箱の一例を示す
略解図である。

【図６】本願考案者が先に提案した吸入毒性試験装置の
吸入箱を示す縦断面図である。

【図７】従来の吸入毒性試験装置の全体システムの一例
を示すブロック図である。

【図８】従来の吸入毒性試験装置の全体システムの他の
例を示すブロック図である。

【符号の説明】

２０ 吸入箱本体 ２６ 供給用ノズル ２８ 排出口 ３２ 被試験動物 ３３Ａ，３３Ｂ 開口部 ３５ 中空室 ４１Ａ リーク孔 ７２ 給送手段 ７９ 吸引手段 ９０ 吸入箱（チャンバ）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸入箱の中空室内に試験物質のダストも
   しくはミストを流すとともに、中空室内に被試験動物の
   少なくとも一部を暴露させるようにした吸入毒性試験装
   置において、 前記中空室内に一定流量にてダストもしくはミストを送
   り込むための給送手段と、前記中空室内からダストもし
   くはミストを吸引排出させるための吸引手段とを有し、
   かつ中空室における被試験動物による吸入部位よりもダ
   ストもしくはミストの流れ方向の下流でかつ吸引手段よ
   りも上流の位置に、外部から空気を引込むためのリーク
   孔を設けたことを特徴とする吸入毒性試験装置。