JP2019190915A

JP2019190915A - 試験物質供給装置及び吸入曝露試験装置

Info

Publication number: JP2019190915A
Application number: JP2018081837A
Authority: JP
Inventors: 眞利柴田; Masatoshi Shibata; 純菅野; Jun Sugano; 達也生田; Tatsuya Ikuta; 鶴田祐吾; Yugo Tsuruta; 祐吾鶴田; 祐次高橋; Yuji Takahashi
Original assignee: National Institute of Health Sciences; Shibata Scientific Technology Ltd
Current assignee: National Institute of Health Sciences; Shibata Scientific Technology Ltd
Priority date: 2018-04-20
Filing date: 2018-04-20
Publication date: 2019-10-31
Anticipated expiration: 2038-04-20
Also published as: JP7111296B2

Abstract

【課題】吸入曝露試験用カートリッジの交換作業に関する作業負担を軽減することが可能な試験物質供給装置及び吸入曝露試験装置を提供する。【解決手段】試験物質を排出させる吸入曝露試験用カートリッジが装填される装填部と、使用済みの吸入曝露試験用カートリッジを排出させる排出部と、未使用の吸入曝露試験用カートリッジがストックされ、吸入曝露試験用カートリッジを装填部に供給可能に構成されたストック部と、装填部に対する吸入曝露試験用カートリッジの着脱を操作する操作ハンドル部と、操作ハンドル部の動作を制御する制御部とを備え、操作ハンドル部は、制御部の制御により、ストック部から装填部に供給された未使用の吸入曝露試験用カートリッジを装填部に装着させる装着動作と、使用済みの吸入曝露試験用カートリッジを装填部から排出部に移送させる排出動作とを実行可能に構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、吸入曝露試験装置に用いられる試験物質供給装置及び吸入曝露試験装置に関するものである。

従来、吸入曝露チャンバ内に試験物質を供給し、吸入曝露チャンバ内において被試験動物に試験物質を曝露させる吸入曝露試験装置が知られている（特許文献１参照）。特許文献１の吸入曝露試験装置１００は、図７に概略的に示すように、アウターチャンバ１１０と、アウターチャンバ１１０内に着脱自在に取り付けられ、被試験動物を収容可能な空間１２２を有するインナーチャンバ１２０と、インナーチャンバ１２０内の空間１２２を負圧状態にするインナーチャンバ側負圧発生部１４０と、アウターチャンバ１１０とインナーチャンバ１２０との間の空間１１２を負圧状態にするアウターチャンバ側負圧発生部１５０と、インナーチャンバ１２０内の空間１２２に試験物質を供給する試験物質供給部１６０とを備えている。

特許文献１の吸入曝露試験装置１００は、インナーチャンバ１２０の空間１１２内に被試験動物を収容した動物ケージを収容させた状態で、試験物質供給部１６０からインナーチャンバ１２０の空間１２２内に試験物質を供給させることにより、被試験動物に対する試験物質の吸入曝露試験を実行可能に構成されている。

特許文献１の吸入曝露試験装置１００は、上述のような構成を有することにより、試験物質の変更を行う場合に、インナーチャンバ１２０を交換するだけで対応することができ、アウターチャンバ１１０内を洗浄する必要がないため、試験物質の変更を迅速に行うことができ、かつ、作業の安全性を確保することが可能であるという利点を有している。

また、従来、吸入曝露試験装置１００に使用可能な試験物質供給部１６０として、図８に概略的に示すように、試験物質が収容されたカートリッジ１６２に気体流を供給し、カートリッジ１６２の噴出孔１６８から試験物質を噴霧させることで、試験物質のエアロゾルをインナーチャンバ１２０の空間１１２内に供給するようにしたカートリッジ撃込方式の直噴式試験物質供給装置が知られている（非特許文献１）。

非特許文献１のカートリッジ１６２は、軸方向の後端部に気体流の流入孔１６６を有すると共に、軸方向の先端部に試験物質を含有した気体流（エアロゾル）の噴出孔１６８を有する円筒状のカートリッジ本体１６４と、カートリッジ本体１６４の流入孔１６６を閉塞する弁体１７０と、流入孔１６６を閉塞する方向に向けて弁体１７０を付勢する付勢部材１７２とを備えている。

カートリッジ本体１６４は、円筒状部材１６４ａと、円筒状部材１６４ａの軸方向の先端部に取り付けられる先端側蓋体１６４ｂと、円筒状部材１６４ａの軸方向の後端部に取り付けられる後端側蓋体１６４ｃとから構成されており、先端側蓋体１６４ｂに噴出孔１６８が形成され、後端側蓋体１６４ｃに流入孔１６６が形成されている。弁体１７０は、通常時においては付勢部材１７２の付勢力により流入孔１６６を閉塞するよう構成されると共に、流入孔１６６を介して高圧エアが供給された際に、付勢部材１７２の付勢力に抗して移動し、流入孔１６６を開放状態とするよう構成されている。

このような構成を有する非特許文献１の直噴式供給装置は、カートリッジ１６２に収容された試験物質の全量をエアロゾル化させて供給することが可能であり、発生ロスが少ないため、少量の試験物質で吸入曝露試験を実行することが可能であるという利点を有している。

特許第５８９９５９２号

ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｓｉｂａｔａ．ｃｏ．ｊｐ／ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ／ｃａｔａｌｏｇ／ｐｄｆ／２７００＿５＿５０２−５１１．ｐｄｆ＃ｐａｇｅ＝９

ところで、非特許文献１の直噴式供給装置では、カートリッジ１６２からの試験物質の噴霧が完了した後に、空になったカートリッジ１６２を新たなカートリッジ１６２に交換する作業が必要となるところ、従来、この交換作業は作業員の手作業にて行われていた。このため、交換作業が煩雑であると共に、人為的ミスによる交換作業の遅延や交換忘れ等が生じるおそれがある。

そこで、本発明は、吸入曝露試験用カートリッジの交換作業に関する作業負担を軽減することが可能な試験物質供給装置及び吸入曝露試験装置を提供することを目的とする。

本発明に係る試験物質供給装置は、試験物質を収容する吸入曝露試験用カートリッジの流入孔から気体を流入させることで、該吸入曝露試験用カートリッジの噴出孔から試験物質を排出させるよう構成された試験物質供給装置であって、試験物質を排出させる前記吸入曝露試験用カートリッジが装填される装填部と、使用済みの前記吸入曝露試験用カートリッジを排出させる排出部と、未使用の前記吸入曝露試験用カートリッジがストックされ、該吸入曝露試験用カートリッジを前記装填部に供給可能に構成されたストック部と、前記装填部に対する前記吸入曝露試験用カートリッジの着脱を操作する操作ハンドル部と、前記操作ハンドル部の動作を制御する制御部とを備え、前記操作ハンドル部は、前記制御部の制御により、前記ストック部から前記装填部に供給された未使用の前記吸入曝露試験用カートリッジを該装填部に装着させる装着動作と、使用済みの前記吸入曝露試験用カートリッジを前記装填部から前記排出部に移送させる排出動作とを実行可能に構成されていることを特徴とする。

本発明に係る試験物質供給装置において、前記操作ハンドル部は、前記制御部により前記装着動作及び前記排出動作が自動で実行される自動操作モードと、作業者により前記装着動作及び前記排出動作が手動で実行される手動操作モードとを切り替え可能に構成されることが好ましい。

また、本発明に係る試験物質供給装置において、前記操作ハンドル部は、前記吸入曝露試験用カートリッジに連結可能な軸部材と、前記軸部材の軸方向に沿って、該軸部材を移動させるよう構成された駆動部とを備え、前記制御部は、前記駆動部を制御することで、前記装着動作及び前記排出動作を自動で実行するよう構成されることが好ましい。

本発明に係る吸入曝露試験装置は、上述の試験物質供給装置と、被試験動物を収容可能なチャンバとを備え、前記試験物質供給装置から供給された気体により前記吸入曝露試験用カートリッジの前記噴出孔から流出した試験物質を前記チャンバに放出するよう構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、吸入曝露試験用カートリッジの交換作業に関する作業負担を軽減することが可能な試験物質供給装置及び吸入曝露試験装置を提供することができる。

本実施形態に係る吸入曝露試験装置の全体構成を概略的に示す図である。本実施形態に係る試験物質供給装置を概略的に示す図である。装填部に吸入曝露試験用カートリッジを装着させた状態を概略的に示す図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、手動で操作ハンドル部が操作される際の動作を示す図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、自動で操作ハンドル部が操作される際の動作を示す図である。本実施形態に係る吸入曝露試験用カートリッジの分解図である。特許文献１の吸入曝露試験装置を概略的に示す図である。非特許文献１の吸入曝露試験用カートリッジを概略的に示す断面図である。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

本実施形態に係る吸入曝露試験装置１は、カートリッジ撃込方式の直噴式全身吸入装置であり、図１に示すように、被試験動物を収容させるメインチャンバ２と、メインチャンバ２の上流側に配されたサブチャンバ４と、メインチャンバ２をサブチャンバ４に対して昇降させる昇降機構３と、吸入曝露試験用カートリッジ７内の試験物質をサブチャンバ４に供給させる試験物質供給装置６とを備えている。

メインチャンバ２は、アウターチャンバ（図示せず）と、アウターチャンバ内に着脱可能に取り付けられるインナーチャンバ（図示せず）と、インナーチャンバ内を負圧状態にするインナーチャンバ側負圧発生部（図示せず）と、アウターチャンバとインナーチャンバとの間の空間をインナーチャンバ内よりも強い負圧状態にするアウターチャンバ側負圧発生部（図示せず）とを備えている。インナーチャンバは、使い捨て可能な安価な軟質材料からなり、被試験動物を収容した動物ケージを収容可能な大きさを有している。

昇降機構３は、アウターチャンバを上下方向に移動可能な状態で支持する直動ガイド（図示せず）を備えている。直動ガイドは、例えば上昇用フットペダル等の操作手段（図示せず）が操作された際に、圧縮エアのエア圧によってアウターチャンバを下降させ、例えば下降用フットペダル等の操作手段（図示せず）が操作された際に、スプリングの付勢力によってアウターチャンバを上昇させるよう構成されている。昇降機構３には、操作手段による操作が可能な状態と不可能な状態とを切り替えるための切替スイッチ（図示せず）が設けられている。昇降機構３の下部には、メインチャンバ２を移動させるためのキャスタ（車輪）が設けられており、サブチャンバ４に対してアウターチャンバが離間（下降）した状態において、メインチャンバ２と共に搬出可能に構成されている。このように搬出可能な構成としたことにより、アウターチャンバに対するインナーチャンバの着脱操作を容易にすることが可能となる。

サブチャンバ４は、図１に示すように、試験物質供給装置６とメインチャンバ２との間に配されており、試験物質供給装置６から噴出された高濃度の試験物質と、エアフィルタを介してサブチャンバ４内に供給されたクリーンエアとを混合させ、これにより生成された適正濃度の試験物質のエアロゾルをメインチャンバ２に供給するよう構成されている。また、メインチャンバ２とサブチャンバ４との容積があることにより、試験物質エアロゾルの滞留時間を増やすことができ、曝露濃度の安定化を図ることができる。サブチャンバ４は、メインチャンバ２及び昇降機構３とは独立して設けられたメインフレーム（図示せず）に支持されており、このメインフレームの下部には、搬出された昇降機構３をサブチャンバ４の下方に戻す際に位置決めを行うための位置決め部材（図示せず）が設けられている。

試験物質供給装置６は、図１に示すように、試験物質を噴出させる吸入曝露試験用カートリッジ７が装填される装填部１０と、装填部１０に対する吸入曝露試験用カートリッジ７の着脱を操作する操作ハンドル部２０と、空になった使用済みの吸入曝露試験用カートリッジ７を排出させる排出部３０と、未使用の吸入曝露試験用カートリッジ７をストックするストック部４０と、試験物質供給装置６の各構成要素を制御する制御部５０とを備えている。

装填部１０は、図２に示すように、ストック部４０から供給された吸入曝露試験用カートリッジ７を受け取る受取領域Ｚ１と、吸入曝露試験用カートリッジ７が装着される装着領域Ｚ２とを有している。

装填部１０の受取領域Ｚ１には、ストック部４０から装填部１０に未使用の吸入曝露試験用カートリッジ７が適切に移送されたことを検知するための光電センサ等の検知手段１１ａと、装填部１０から排出部３０に使用済みの吸入曝露試験用カートリッジ７が適切に移送されたことを検知するための光電センサ等の検知手段１１ｂとが設けられている。また、受取領域Ｚ１は、図１に示すように、着脱可能かつ透明な装填部カバー１２によって一部が被覆されており、この装填部カバー１２と整合する位置に、装填部カバー１２の開閉を検知するための近接センサ等の検知手段１１ｃが設けられている。なお、図２において、装填部カバー１２並びにストック部４０及び排出部３０のカバー部材は、図示を省略している。

装填部１０の装着領域Ｚ２は、図３に示すように、操作ハンドル部２０によって押し込まれた吸入曝露試験用カートリッジ７と連結可能に構成され、かつ、連結された吸入曝露試験用カートリッジ７に対して気体流を供給可能に構成されている。具体的には、装填部１０は、吸入曝露試験用カートリッジ７の前端部９ａが嵌合可能な凹部１４ａを有する連結部材１４と、スプリング１５を介して連結部材１４を弾性的に支持する中央支持体１６ａと、中央支持体１６ａを支持する上下一対の支持体（上側支持体１６ｂ及び下側支持体１６ｃ）とを備えている。中央支持体１６ａ及び下側支持体１６ｃには、エアーコンプレッサ等の空気供給源（図示せず）から供給された圧縮空気を吸入曝露試験用カートリッジ７に供給するための流路１７が形成されている。中央支持体１６ａの流路１７には、弁体１８が埋設されており、気体の逆流を防止するよう構成されている。装填部１０の連結部材１４、中央支持体１６ａ、上側支持体１６ｂ及び下側支持体１６ｃは、図１に示すように、サブチャンバ４内に配されており、吸入曝露試験用カートリッジ７の噴出孔８ａから噴霧された試験物質がサブチャンバ４内に放出されるよう構成されている。

以上の構成を有する装填部１０は、受取領域Ｚ１に供給された吸入曝露試験用カートリッジ７が操作ハンドル部２０の軸部材２１によって装着領域Ｚ２に押し込まれることで、吸入曝露試験用カートリッジ７が連結部材１４に装着されるよう構成されている。また、装填部１０は、吸入曝露試験用カートリッジ７が連結部材１４に装着された状態で、流路１７を介して吸入曝露試験用カートリッジ７の流入孔（前端部９ａの開口）から気体を流入させることで、吸入曝露試験用カートリッジ７の噴出孔８ａからサブチャンバ４内に試験物質を排出させるよう構成されている。さらに、装填部１０は、連結部材１４に装着された吸入曝露試験用カートリッジ７が操作ハンドル部２０の軸部材２１によって受取領域Ｚ１に引き出されることで、吸入曝露試験用カートリッジ７の装着が解除されるよう構成されている。

操作ハンドル部２０は、図２に示すように、吸入曝露試験用カートリッジ７の後端部に連結可能な軸部材２１と、軸部材２１の基端部に設けられた把持部２２と、軸部材２１の基端部側の外周を覆うように配された筒状ガイド部材２３と、筒状ガイド部材２３の内部に配された軸受け部材２４と、軸部材２１を軸方向に沿って移動させる駆動部２５とを備えている。

軸部材２１は、図２に示すように、軸受け部材２４の内周面に形成されたキー溝（図示せず）に対応するキー形状を外周面に有する棒状部材である。軸部材２１は、その先端部に、吸入曝露試験用カートリッジ７の後端部に形成された係合溝に係合可能な一対の係合爪２１ａを有している。一対の係合爪２１ａは、図示しない弾性部材により互いの先端部が接近する方向に付勢されており、軸部材２１が吸入曝露試験用カートリッジ７の後端部に押し込まれることにより、吸入曝露試験用カートリッジ７の係合溝に係合するよう構成されている。また、一対の係合爪２１ａは、軸部材２１が排出部３０と整合する位置まで後退された際に、排出部３０の内壁により一対の係合爪２１ａの基端部が押圧されることで、互いの先端部が離間する方向に揺動し、吸入曝露試験用カートリッジ７の係合溝との係合が解除されるよう構成されている。

把持部２２は、図２に示すように、軸部材２１を軸方向に沿って移動させる際に作業者又は駆動部２５の後述する直動体２６により操作されるハンドル部材であり、軸部材２１の軸方向と交差（本実施形態では直交）する方向に延出するよう、軸部材２１の基端部に設けられている。

軸受け部材２４は、軸部材２１の移動抵抗を低減させることが可能なボールスプライン等の軸受けからなり、図２に示すように、筒状ガイド部材２３の内面と軸部材２１の外周面との間に介在するよう設けられている。軸受け部材２４は、筒状ガイド部材２３に設けられた位置決めピン２４ａにより、筒状ガイド部材２３に対して相対移動不能な状態で位置決めされている。

筒状ガイド部材２３は、軸受け部材２４の外径と略同径の内径を有する筒状部材であり、図２に示すように、軸部材２１の基端部側に設けられている。筒状ガイド部材２３は、図４（ａ）に示すように、基端部から先端部に向かう半螺旋状の手動用ガイド溝２３ａが形成されており、図４（ｂ）に示すように、作業者が該手動用ガイド溝２３ａのカム面に沿って把持部２２を押し下げることにより、軸部材２１を前進させ、吸入曝露試験用カートリッジ７を装着領域Ｚ２に押し込むよう構成されている。また、筒状ガイド部材２３は、図５（ａ）に示すように、基端部から先端部に向かう直線状の自動用ガイド溝２３ｂが形成されており、図５（ｂ）に示すように、駆動部２５の直動体２６によって把持部２２が操作される際に、該自動用ガイド溝２３ｂに沿って把持部２２が移動し、吸入曝露試験用カートリッジ７を装着領域Ｚ２に押し込むよう構成されている。

駆動部２５は、油圧式、空圧式又は電動式の直動アクチュエータであり、図２に示すように、軸部材２１の軸方向と平行に配されている。駆動部２５は、図２及び図５に示すように、把持部２２が嵌合可能な凹部２６ａを有する直動体２６と、直動体２６を軸部材２１の軸方向に沿って直線移動させるロッド部材２７と、直動体２６の直線移動をガイドする上下一対のガイドロッド２８とを備えている。直動体２６には、凹部２６ａに把持部２２が嵌め込まれた際に、把持部２２の先端部に形成された係合孔（図示せず）と係合して位置決めを行うロック機構２６ｂが設けられている。凹部２６ａには、バネ等の弾性部材によって凹部２６ａの開口方向に向けて付勢された付勢突起（図示せず）が設けられており、ロック機構２６ｂにより把持部２２のロックが解除された際に、該付勢突起によって把持部２２を上方に向けて打ち上げ、凹部２６ａから把持部２２を離間させるよう構成されている。また、凹部２６ａには、把持部２２が嵌め込まれたことを検知するための近接センサ等の検知手段（図示せず）が設けられている。駆動部２５は、検知手段により把持部２２の嵌め込みを検知した状態においてのみ、後述する自動操作モードを実行するよう構成されている。

以上の構成を有する操作ハンドル部２０は、軸部材２１を軸方向に沿って移動させることにより、ストック部４０から装填部１０に供給された未使用の吸入曝露試験用カートリッジ７を装填部１０の連結部材１４に装着させる装着動作と、使用済みの吸入曝露試験用カートリッジ７を連結部材１４から排出部３０に移送させて排出部３０から排出させる排出動作とを実行可能に構成されている。

また、操作ハンドル部２０は、制御部５０によって把持部２２が嵌め込まれた駆動部２５を動作させることで、上述の装着動作及び排出動作を自動で行う自動操作モードと、作業者が把持部２２を手動用ガイド溝２３ａに沿って移動させることで、上述の装着動作及び排出動作を手動で行う手動操作モードとを切り替え可能に構成されている。

排出部３０は、使用済みの吸入曝露試験用カートリッジ７を排出させるための排出口であり、使用済みの吸入曝露試験用カートリッジ７が操作ハンドル部２０の軸部材２１から取り外されたことを検知するための光電センサ等の検知手段（図示せず）と、排出部３０から適切に排出されたこと（排出口内に引っかかっていないこと）を検知するための光電センサ等の検知手段（図示せず）とが設けられている。

ストック部４０は、図２に示すように、未使用の吸入曝露試験用カートリッジ７を多数ストック可能に構成されている。また、ストック部４０は、装填部１０との境界部分に、出没可能なストッパ４２が設けられており、このストッパ４２により、未使用の吸入曝露試験用カートリッジ７が１本ずつ装填部１０に供給されるように構成されている。ストック部４０は、図示しないカバー部材によって密閉され、かつ、負圧手段（図示せず）により負圧状態が保たれており、これにより、試験物質が漏出しないよう構成されている。ストック部４０は、光電センサ等の検知手段４４ａ〜４４ｃを備えており、吸入曝露試験用カートリッジ７のストック切れ等を監視可能に構成されている。本実施形態では、ストッパ４２から数えて１番目〜３番目の吸入曝露試験用カートリッジ７と整合する位置にそれぞれ検知手段４４ａ〜４４ｃが設けられており、ストック部４０にストックされている吸入曝露試験用カートリッジ７の本数が３本を下回った際に、エラーを出力するよう構成されている。

制御部５０は、図示しない操作パネル等を介した作業者の入力操作により自動操作モードが選択され、かつ、操作ハンドル部２０の凹部２６ａに把持部２２が嵌め込まれている状態において、操作ハンドル部２０の駆動部２５及びストック部４０のストッパ４２を制御することで、上述の自動操作モードを実行するよう構成されている。

具体的には、制御部５０は、装填部１０の検知手段１１ａ及び検知手段１１ｂや排出部３０の検知手段により、装填部１０及び排出部３０に吸入曝露試験用カートリッジ７が残存しないことが検知された状態において、１本分の吸入曝露試験用カートリッジ７が通過可能な時間分だけストッパ４２を没状態に変位させる制御を実行することで、ストック部４０から装填部１０に対し、未使用の吸入曝露試験用カートリッジ７を供給させる供給動作を自動で実行するよう構成されている。

また、制御部５０は、装填部１０の検知手段１１ａにより未使用の吸入曝露試験用カートリッジ７が装填部１０の受取領域Ｚ１に適切に移送されたことを検知した際に、駆動部２５の直動体２６を前進方向に移動させる制御を実行することで、軸部材２１を前進させ、未使用の吸入曝露試験用カートリッジ７を装填部１０の連結部材１４に装着させる装着動作を自動で実行するよう構成されている。

さらに、制御部５０は、例えば、装着後の経過時間やメインチャンバ２内の濃度レベル等の所定の条件に基づき、駆動部２５の直動体２６を後退方向に移動させる制御を実行することで、軸部材２１を後退させ、使用済みの吸入曝露試験用カートリッジ７を装填部１０の連結部材１４から排出部３０まで移送し、排出部３０から排出させる排出動作を自動で実行するよう構成されている。またさらに、制御部５０は、この排出動作の後、所定の試験終了条件を満たすまで、上述の供給動作、装着動作及び排出動作を繰り返し自動で実行するよう構成されている。

また、制御部５０は、装填部カバー１２の開閉を検知するための検知手段を除く、装填部１０、排出部３０及びストック部４０の検知手段によって異常が検知された際に、自動操作モードを停止してエラーを出力するよう構成されている。さらに、制御部５０は、装填部カバー１２の開閉を検知するための検知手段により装填部カバー１２が開いていることを検知した際に、エラーを出力するよう構成されている。

吸入曝露試験用カートリッジ７は、上述した試験物質供給装置６に使用可能に構成されており、図３及び図６に示すように、内部に試験物質を収容可能に構成された収容容器７ａと、収容容器７ａの外周面上に着脱可能に取り付けられる外筒部材７ｂと、収容容器７ａの開口側の端部に着脱可能に設けられ、該開口を閉塞可能な蓋部材７ｃとを備えている。

収容容器７ａは、図３及び図６に示すように、軸方向の一端部が閉塞され、他端部が開放された有底円筒状に形成されている。収容容器７ａは、その開口側の端部に、周方向外側に向けて延出するフランジ部を有しており、外筒部材７ｂ及び蓋部材７ｃと組み合わされた際に、該フランジ部が外筒部材７ｂと蓋部材７ｃとの間に挟持されるよう構成されている。このような収容容器７ａとしては、例えばステンレス等からなる試験管を好適に用いることができる。

外筒部材７ｂは、図３及び図６に示すように、収容容器７ａの外径と略同径の内径を有する円筒状に形成されており、収容容器７ａの外周面上に装着可能に構成されている。外筒部材７ｂの一端部（図６中、上側の端部）には、蓋部材７ｃの雌ねじと螺合可能な雄ねじが形成され、他端部（図６中、下側の端部）には、操作ハンドル部２０の軸部材２１の係合爪２１ａが係合可能な係合溝が形成されている。また、外筒部材７ｂの外周面には、試験物質供給装置６の装填部１０の内壁との間の気密性を確保するためのＯリング等のシール部材が、軸方向に離間して一対設けられている。外筒部材７ｂは、例えば合成樹脂等により成形することが可能であるが、これに限定されず、種々の材料からなる円柱部材又は円筒部材を切削加工等することにより製造しても良い。

蓋部材７ｃは、例えばステンレス等の種々の材料から形成されており、図３及び図６に示すように、収容容器７ａの開口を閉塞する閉塞部８と、閉塞部８を貫通して延びる気体導入管９とを備えている。

閉塞部８は、図３に示すように、底面及び周壁からなる有底円筒状に形成されており、その底面に、収容容器７ａ内の気体を流出可能に構成された噴出孔８ａが複数形成されている。また、閉塞部８は、その周壁の内面に、外筒部材７ｂの雄ねじに螺合可能な雌ねじが形成されている。

気体導入管９は、図３及び図６に示すように、閉塞部８の底面から収容容器７ａの外側に向けて延びる前端部９ａと、閉塞部８の底面から収容容器７ａの内側に向けて延びる後端側延伸部９ｂと、後端側延伸部９ｂの先端に設けられた球状部９ｃとを有しており、前端部９ａの開口（流入孔）から流入した気体が、後端側延伸部９ｂを介して球状部９ｃから流出することで、収容容器７ａ内の閉塞側に気体を導入するよう構成されている。前端部９ａは、試験物質供給装置６の装填部１０の連結部材１４の凹部１４ａに嵌合可能に構成されており、該凹部１４ａとの間の気密性を確保するためのＯリング等のシール部材が設けられている。

また、気体導入管９は、図３に示すように、収容容器７ａの中心軸と同軸となるよう蓋部材７ｃの中心に設けられており、蓋部材７ｃの内面における気体導入管９の周囲には、収容容器７ａの内部の気体流を噴出孔８ａに向けて案内する案内面９ｄが設けられている。案内面９ｄは、収容容器７ａの内部に向けて先細りとなる円錐状に形成されている。噴出孔８ａは、案内面９ｄの基端部と整合する径方向の位置において、蓋部材７ｃの中心を中心とする同一円の円周上に等間隔をおいて複数（例えば６つ）形成されている。

以上の構成を有する吸入曝露試験用カートリッジ７は、図３に示すように、試験物質供給装置６の装填部１０の連結部材１４に装着された状態において空気供給源から気体が供給されることにより、気体導入管９を介して収容容器７ａ内の閉塞側に気体が導入され、この気体が収容容器７ａ内の試験物質を飛沫同伴させながら収容容器７ａ内の開口側に向けて流動し、試験物質を含有する気体流（エアロゾル）が噴出孔８ａから噴出されるよう構成されている。

次に、本実施形態に係る吸入曝露試験装置１の使用方法について説明する。本実施形態に係る吸入曝露試験装置１を用いて吸入曝露試験を行うためには、まず、昇降機構３によってアウターチャンバを下降させ、インナーチャンバをアウターチャンバに装着させると共に、インナーチャンバ内に被試験動物を収容した動物ケージを収容させる。その後、昇降機構３によってアウターチャンバを上昇させ、サブチャンバ４に連結させる。これにより、メインチャンバ２とサブチャンバ４とが互いに連通される。

この状態において、自動操作モードが選択されている場合には制御部５０の制御により、手動操作モードが選択されている場合（自動操作モードが非選択の場合）には作業者の手動により、試験物質供給装置６の装填部１０に未使用の吸入曝露試験用カートリッジ７を装填させ、中央支持体１６ａ及び下側支持体１６ｃの流路１７を介して空気供給源から吸入曝露試験用カートリッジ７内に気体を流入させる。これにより、吸入曝露試験用カートリッジ７の前端部９ａから流入した気体が、気体導入管９を介して収容容器７ａ内の閉塞端部近傍に流出され、収容容器７ａ内の試験物質を飛沫同伴させながら収容容器７ａ内の開口端部側に向けて流動し、噴出孔８ａから流出する。そして、噴出孔８ａから流出したエアロゾル（試験物質を含有する気体流）がサブチャンバ４に放出され、サブチャンバ４内においてクリーンエアと混合された上で、メインチャンバ２内に供給される。これにより、被試験動物に対する吸入曝露試験が行われる。

その後、吸入曝露試験用カートリッジ７内の試験物質が全て排出されるか、所定量を下回った場合には、吸入曝露試験用カートリッジ７の交換が手動又は自動で行われる。具体的には、自動操作モードが選択されている場合には、装着後の経過時間やメインチャンバ２内の濃度レベル等の所定の条件に基づき、試験物質供給装置６の制御部５０が操作ハンドル部２０の駆動部２５及びストック部４０のストッパ４２を自動制御することにより、上述の排出動作、供給動作及び装着動作が実行される。一方、手動操作モードが選択されている場合には、作業者によって操作ハンドル部２０が操作されることにより、上述の排出動作及び装着動作が実行され、また、排出動作と連動して、制御部５０により上述の供給動作が実行される。そして、試験物質の供給量や試験時間等が所定の試験終了条件を満たすまで当該交換作業が連続して実行され、所定の試験終了条件を満たした際に、メインチャンバ２に対する試験物質の供給が停止され、吸入曝露試験が終了する。

吸入曝露試験が終了した後、インナーチャンバ側負圧発生部の吸引によってインナーチャンバ内に飛散している試験物質を概ね排出させ、その後、昇降機構３によってアウターチャンバを下降させ、インナーチャンバから動物ケージを取り出すと共に、アウターチャンバからインナーチャンバを取り外す。なお、取り出されたインナーチャンバは、軟質材料で形成されているため、折り畳んで廃棄することができる。その後、試験物質を変更して吸入曝露試験を行う場合には、新たなインナーチャンバを用意し、以上の作業を繰り返し行う。

以上説明したとおり、本実施形態に係る試験物質供給装置６は、操作ハンドル部２０が、制御部５０の制御により、ストック部４０から装填部１０に供給された未使用の吸入曝露試験用カートリッジ７を装填部１０に装着させる装着動作と、使用済みの吸入曝露試験用カートリッジ７を装填部１０から排出部３０に移送させる排出動作とを実行可能に構成されている。このような構成を有する試験物質供給装置６によれば、吸入曝露試験用カートリッジ７の交換作業を自動で実行することが可能となるため、吸入曝露試験用カートリッジ７の交換作業に関する作業負担を軽減することが可能となる。

また、本実施形態に係る試験物質供給装置６は、制御部５０により上述の装着動作及び排出動作が自動で実行される自動操作モードと、作業者により上述の装着動作及び排出動作が手動で実行される手動操作モードとを切り替え可能に構成されている。このような構成を有する試験物質供給装置６によれば、自動操作モードによって作業者の作業負担を最小限に抑えつつ、状況に応じて手動モードに切り替え、作業者の経験等に基づく臨機応変な交換作業を行うことが可能となる。

さらに、本実施形態に係る吸入曝露試験用カートリッジ７は、軸方向の一端部が閉塞された有底筒状に形成され、内部に試験物質を収容可能に構成された収容容器７ａと、収容容器７ａの開口側の端部に着脱可能に設けられ、該開口を閉塞可能な蓋部材７ｃとを備え、蓋部材７ｃが、収容容器７ａ内に気体を導入可能に構成された気体導入管９と、収容容器７ａ内の気体を開口側から流出可能に構成された噴出孔８ａとを有し、気体導入管９が、収容容器７ａの開口側から閉塞側に向かって延在して設けられており、収容容器７ａ内の閉塞側に気体を導入可能に構成されている。このような構成を有する吸入曝露試験用カートリッジ７によれば、吸入曝露試験用カートリッジ７の作成及び保管に関する労力及びコストを低減することが可能となる。

すなわち、非特許文献１のカートリッジ１６２は、円筒状部材１６４ａ、先端側蓋体１６４ｂ及び後端側蓋体１６４ｃを組み立て、内部に試験物質を収容させた状態にて、保管する必要があるため、事前に大量に作成し、保管する必要がある。また、非特許文献１のカートリッジ１６２は、円筒状部材１６４ａの両端を別部材である先端側蓋体１６４ｂ及び後端側蓋体１６４ｃにより閉塞するものであるため、試験物質の漏出を防ぐための構造を両端部に設ける必要があり、製造コストがかかる。

これに対し、本実施形態に係る吸入曝露試験用カートリッジ７は、収容容器７ａが有底筒状に形成されており、一方の開口から試験物質が流出しないようにするだけで足りるため、例えば、試験物質を収容させた状態の収容容器７ａのみを簡易な仮蓋を装着させた状態で保管し、ストック部４０へのストック時に蓋部材７ｃを装着させることで吸入曝露試験用カートリッジ７を作成することが可能となる。このため、事前の作成負担を低減させることが可能となると共に、蓋部材７ｃの保管数を低減させることが可能となる。また、収容容器７ａの閉塞側に試験物質の漏出を防ぐための複雑な機構等が一切不要となるため、吸入曝露試験用カートリッジ７の構造を簡易化させ、製造コストを低減させることが可能となる。さらに、本実施形態に係る吸入曝露試験用カートリッジ７は、気体導入管９によって収容容器７ａ内の閉塞側に気体を導入するよう構成されることで、収容容器７ａの閉塞側から開口側に向かう気体流を生成することが可能となるため、試験物質の全量を効率良くエアロゾル化させて噴出させることが可能となる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に記載の範囲には限定されない。上記各実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。

例えば、上述した実施形態では、自動操作モードと手動操作モードとを切り替え可能に構成されるものとして説明したが、これに限定されず、自動操作モードのみが実行される構成としても良い。

また、上述した実施形態では、予め作業者によって自動操作モードが選択された状態において、操作ハンドル部２０の凹部２６ａに把持部２２が嵌め込まれることで、制御部５０が自動操作モードを実行するものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、操作ハンドル部２０の凹部２６ａに把持部２２が嵌め込まれたか否かに基づき、自動操作モードと手動操作モードとを切り替える構成等の種々の構成を採用することが可能である。

さらに、上述した実施形態では、操作ハンドル部２０が、吸入曝露試験用カートリッジ７に連結可能な軸部材２１と、軸部材２１を軸方向に沿って移動させるよう構成された駆動部２５とを備え、制御部５０が駆動部２５を制御することで、装着動作及び排出動作を自動で実行するよう構成されるものとして説明したが、これに限定されず、操作ハンドル部２０が装着動作及び排出動作を自動で実行可能な構成であれば、種々の構成を採用することが可能である。

上記のような変形例が本発明の範囲に含まれることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１吸入曝露試験装置、２メインチャンバ（チャンバ）、４サブチャンバ（チャンバ）、６試験物質供給装置、７吸入曝露試験用カートリッジ、８ａ噴出孔、１０装填部、２０操作ハンドル部、２１軸部材、２５駆動部、３０排出部、４０ストック部、５０制御部

Claims

試験物質を収容する吸入曝露試験用カートリッジの流入孔から気体を流入させることで、該吸入曝露試験用カートリッジの噴出孔から試験物質を排出させるよう構成された試験物質供給装置であって、
試験物質を排出させる前記吸入曝露試験用カートリッジが装填される装填部と、
使用済みの前記吸入曝露試験用カートリッジを排出させる排出部と、
未使用の前記吸入曝露試験用カートリッジがストックされ、該吸入曝露試験用カートリッジを前記装填部に供給可能に構成されたストック部と、
前記装填部に対する前記吸入曝露試験用カートリッジの着脱を操作する操作ハンドル部と、
前記操作ハンドル部の動作を制御する制御部と
を備え、
前記操作ハンドル部は、前記制御部の制御により、前記ストック部から前記装填部に供給された未使用の前記吸入曝露試験用カートリッジを該装填部に装着させる装着動作と、使用済みの前記吸入曝露試験用カートリッジを前記装填部から前記排出部に移送させる排出動作とを実行可能に構成されている
ことを特徴とする試験物質供給装置。
前記操作ハンドル部は、前記制御部により前記装着動作及び前記排出動作が自動で実行される自動操作モードと、作業者により前記装着動作及び前記排出動作が手動で実行される手動操作モードとを切り替え可能に構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の試験物質供給装置。
前記操作ハンドル部は、
前記吸入曝露試験用カートリッジに連結可能な軸部材と、
前記軸部材の軸方向に沿って、該軸部材を移動させるよう構成された駆動部と
を備え、
前記制御部は、前記駆動部を制御することで、前記装着動作及び前記排出動作を自動で実行するよう構成されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の試験物質供給装置。
請求項１〜３いずれか１項に記載の試験物質供給装置と、
被試験動物を収容可能なチャンバと
を備え、
前記試験物質供給装置から供給された気体により前記吸入曝露試験用カートリッジの前記噴出孔から流出した試験物質を前記チャンバに放出するよう構成されている
ことを特徴とする吸入曝露試験装置。