粉体飛散曝露装置
【課題】 様々な大きさの試験用チャンバーにおいて、信頼性の高い粉体飛散曝露試験が可能となる程度の一様な粉体の濃度分布を有し、かつ、被験者に不自然な風が当るようなことのない粉体飛散曝露を提供する。
【解決手段】 粉体の出入を遮断可能なチャンバーと、粉体を含んだ気体（粉体混合気）をチャンバーへ供給する粉体混合気供給手段と、粉体混合気供給手段により供給される粉体混合気をチャンバー内で旋回するように流して、粉体をチャンバー内に飛散させる粉体飛散手段と、を含む粉体飛散曝露装置を提供する。
【解決手段】 粉体の出入を遮断可能なチャンバーと、粉体を含んだ気体（粉体混合気）をチャンバーへ供給する粉体混合気供給手段と、粉体混合気供給手段により供給される粉体混合気をチャンバー内で旋回するように流して、粉体をチャンバー内に飛散させる粉体飛散手段と、を含む粉体飛散曝露装置を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャンバー（試験室）の中に粉体を飛散させて粉体の飛散曝露試験を行なう臨床試験のための装置に関し、特に、花粉に関する飛散曝露試験を行なう装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な公害物質を始めとする粉体が大気中に浮遊し、人体に悪影響を与えている。また、近年、特に、スギ花粉に代表される大量の花粉が大気中に浮遊して、人にアレルギー症状を引き起こすいわゆる花粉症が問題になっている。
この花粉症の問題を解決するため、マスクに代表されるような、人が花粉を吸い込むことを防ぐ防護器具の開発や、花粉症の諸症状に効果のある医薬品、健康食品の開発が急務となっている。
【０００３】
これらの防護器具や医薬品、健康食品の開発を行なうためには、所定の花粉濃度を有する空間に被験者を留めて、一定期間、飛散する花粉に曝露させる花粉飛散曝露が可能な環境を設ける必要がある。しかし、花粉の真比重は大きく、自然界では大気の風速や風向きが変化するので、所定の花粉濃度を有する花粉飛散曝露試験が可能な環境を、一定期間保つことは困難である。
【０００４】
所定の花粉濃度を有する花粉飛散曝露試験が可能な環境を設ける方法としては、例えば、人ひとりが入れる程度の小さなチャンバーの上部から花粉を降り注いで、所定の花粉濃度を有する環境を設ける方法が提案されている。また、複数の人間を同時に曝露させる花粉飛散曝露試験が実施可能な環境を設ける方法として、被験者の前面から複数の送風機を回して、被験者の集まる領域へ花粉を飛散させる方法が提案されている。
更に、花粉を始めとする粉体を散布する装置についても、様々な装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開２０００−０５５７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述の人ひとりが入れる程度のチャンバーを用いた方法では、複数の人を同時に曝露させることはできないので、信頼性のある試験データを得ることができない。また、このチャンバーのサイズを大きくするだけでは、チャンバー内の花粉濃度分布が一様とならないので、場所によって被験者の花粉曝露量が異なり、信頼性のある試験データを得ることは困難である。
【０００６】
また、送風機を回して被験者の集まる領域へ花粉を飛散させる方法では、複数の被験者を同時に曝露させることはできるが、送風機による風がかなり強く被験者に当るため、自然界で人が花粉を吸い込む環境とはかなり異なった環境設定となり、適切な試験データが得られない問題が生じる。
【０００７】
更に、特許文献１に記載の粉体供給装置は、あくまで、装置内での粉体の詰まりを解消する課題を解決するための発明であり、この装置によって、一様な粉体の濃度分布を得ることはできない。
【０００８】
従って、本発明の目的は、上述の問題を解決し、様々な大きさの試験用チャンバーにおいて、信頼性の高い粉体飛散曝露試験が可能となる程度の一様な粉体の濃度分布を有し、かつ、被験者に不自然な風が当るようなことのない粉体飛散曝露を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の問題を解決するため、本発明の粉体飛散曝露装置の第１の実施態様は、 粉体の出入を遮断可能なチャンバーと、粉体を含んだ気体（粉体混合気）を前記チャンバーへ供給する粉体混合気供給手段と、前記粉体混合気供給手段により供給される前記粉体混合気を前記チャンバー内で旋回するように流して、前記粉体を前記チャンバー内に飛散させる粉体飛散手段と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
ここで、「粉体」とは、花粉、ほこり、金属粉を始めとするあるゆる粉末物質が含まれ、あらゆる比重のあらゆる粒子径の粉体が含まれる。また、「気体」には、空気を始めとするあらゆる気体が含まれ、「粉体混合気」に含有される粉体の濃度は、あらゆる濃度のものが含まれる。
【００１１】
「チャンバー」は、外殻によって外部と仕切られた空間を内部に有し、この空間と外部の間で粉体の出入を遮断することが可能な構造になっている。チャンバーの形状としては、箱形、円筒形、円錐形、角錐形、球形、またはそれらの組み合わせを始めとするあらゆる形状のものが含まれる。ただし、これまでの試験データから考えると、一様な粉体の濃度分布を得るためには、矩形の断面形状を有するよりも、円形または６角以上の正多角形の断面形状を有する方が有利である。
【００１２】
チャンバーの大きさとしては、例えば、小動物を収容するのに適した大きさから、多人数の人を収容できる大きさまで、あらゆる大きさのチャンバーが含まれる。外殻の材料としては、金属、木材、樹脂を始めとするあらゆる材料を用いることができる。
【００１３】
「粉体混合気供給手段」は、粉体を含む気体を供給するものであればあるゆる装置、機構が含まれる。例えば、吸引力を生じさせて気体の中に粉体を含有させることも考えられるし、気体中に粉体を吹き込むことによって粉体を含有させることも考えられる。また、粉体を含む気体が容器等に貯蔵されている場合には、送風機等により容器に送風を行なって、貯蔵された気体を供給することも考えられる。
【００１４】
「粉体飛散手段」については、チャンバー内で粉体混合気を旋回させることのできるものであればあらゆる装置、機構が含まれる。粉体の比重を考慮すると、チャンバー内を旋回する粉体混合気は、重力により徐々に降下していくことが考えられるが、粉体混合気を旋回させるだけでなく、更に、粉体混合気に上向きまたは下向きの気流を加えることも考えられる。
【００１５】
本実施態様によれば、粉体混合気をチャンバー内で旋回させることによって、チャンバー内の全領域に粉体を飛散させ、チャンバー内に粉体の一様な濃度分布を形成することができる。
【００１６】
本発明の粉体飛散曝露装置のその他の実施態様は、前記粉体飛散手段が、円環状の流路と、前記円環状の流路の接線方向に前記粉体混合気を吹き込む少なくとも１つの吹込口と、を有する第１の旋回流発生装置を含むことを特徴とする。
【００１７】
本実施態様によれば、円環状の流路の接線方向に粉体混合気を吹き込むことによって、確実に旋回流を発生させることができる。吹込口は、例えば、吹き込み風量や円環状の流路の大きさに応じて、任意の個数の吹込口を設けることができる。また、第１の旋回流発生装置の設置個数も、チャンバーの大きさや形状に合わせて、任意の数の装置を設置することができる。
【００１８】
本発明の粉体飛散曝露装置のその他の実施態様は、前記粉体飛散手段が、前記第１の旋回流発生装置による前記旋回流の接線方向に送風を行なう少なくとも１つの吹出口を有する第２の旋回流発生装置を含むことを特徴とする。
【００１９】
第１の旋回流発生装置により発生した粉体混合気の旋回流は、徐々に流速が低下すると考えられるが、本実施態様の第２の旋回流発生装置を用いて、旋回流の接線方向に送風を行なうことによって、低下した旋回流の流速を補うまたは回復させることが可能である。また、第２の旋回流発生装置の送風の強さによっては、旋回流の流速を更に増すことも可能である。
【００２０】
第２の旋回流発生装置による送風は、外部の気体を取り込んでチャンバー内の旋回流に吹き込むことも可能であるし、チャンバー内に設置した内部送風機として、チャンバー内の旋回流の流速を増すことも考えられる。吹出口の個数は、チャンバーの形状、チャンバーの大きさ、送風の強さ等に応じて、任意の個数の吹出口を設定することができる。
【００２１】
本発明の粉体飛散曝露装置のその他の実施態様は、前記第１の旋回流発生装置が前記チャンバーの上部に設置され、前記第２の旋回流発生装置が前記第１の旋回流発生装置の設置位置よりも下方に設置されることを特徴とする。
【００２２】
本実施態様によれば、チャンバーの上部に設置された第１の旋回流発生装置によって、粉体混合気は旋回しながら徐々に降下していき、降下するにつれて旋回流速は低下していく。しかし、第１の旋回流発生装置よりも下方に設置された第２の旋回流発生装置によって、粉体混合気は再び旋回力を加えられ、チャンバー内全体に粉体を飛散させることができる。
【００２３】
本発明の粉体飛散曝露装置のその他の実施態様は、前記第２の旋回流発生装置が、前記チャンバー内で被験者が前記粉体混合気体を吸い込む位置よりも上方に設置されていることを特徴とする。
【００２４】
ここで、「被験者」とは、チャンバーの中に留まって、粉体飛散曝露試験を受ける者を意味し、その人数は試験の用途、目的に応じて任意の数を設定することができる。被験者は、例えば、試験用の動物であってもよい。また、被験者は、チャンバーの床面上で粉体飛散曝露試験を受け、具体的には、床面上に立つ、床面上に座る、床面上に置いた椅子に座る、等の態様が考えられる。
【００２５】
本実施態様では、第２の旋回流発生装置が、被験者が粉体混合気を吸い込む位置よりも上方に設置されているので、第２の旋回流発生装置により旋回力を与えられた粉体混合気は、降下するにつれて旋回流速を低下させ、被験者が粉体混合気体を吸い込む位置では流速が非常に低くなるように設定できる。従って、本実施態様によれば、チャンバー内に一様な粉体の濃度分布を得るだけでなく、自然界で人が粉体を吸い込むときと同様の試験環境を設定することができる。
【００２６】
本発明の粉体飛散曝露装置のその他の実施態様は、前記第２の旋回流発生装置により、更に、前記チャンバー内の空調を行なうこともできることを特徴とする。
【００２７】
本実施態様によれば、第２の旋回流発生装置が空調の機能も果たし、チャンバー内の温度と湿度を所望の値にコントロールすることができる。従って、被験者が長時間、粉体飛散曝露試験を受けることが可能な環境を設定することが可能であり、更に、様々な自然条件、環境をシミュレーションした粉体飛散曝露試験を行なうことも可能である。
【００２８】
本発明の粉体飛散曝露装置のその他の実施態様は、前記チャンバーの断面形状が、円形または角数が６以上の正多角形であることを特徴とする。本実施態様により、チャンバー内に一様な粉体の濃度分布を形成することができる。
【００２９】
本発明の粉体飛散曝露装置のその他の実施態様は、前記粉体混合気供給手段が、気体の流れによる負圧を用いて吸い込んだ粉体を含む圧縮空気を、送風機により送風される空気中に吹き込むことによって、所定の粉体濃度の前記粉体混合気を供給することを特徴とする。
本実施態様により、粉体が気体の中に一様に混合された粉体混合気を作り、チャンバーへ供給することができる。
【００３０】
本発明の粉体飛散曝露装置のその他の実施態様は、前記粉体が、花粉であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の粉体飛散曝露装置によれば、粉体混合気をチャンバー内で旋回させることによって、任意の大きさのチャンバー中に、一様な粉体の濃度分布を有する粉体飛散曝露試験の環境を得ることができる。
更に、被験者が粉体を吸い込む位置で、粉体混合気の流速を小さくして、自然環境下に近い粉体飛散曝露試験の環境を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明の粉体飛散曝露装置の実施形態について、以下に図面を用いながら詳細に説明する。
【００３３】
（装置全般の説明）
図１に、本発明の粉体飛散曝露装置の１つの実施形態の外形図を示す。本実施形態では、チャンバー（試験室）内に粉体として（スギ）花粉を飛散させる場合を例にとって説明する。図１（ａ）には、装置の外形を上方から見た平面図を示し、図１（ｂ）には側面図を示す。また、図２には、図１（ｂ）の矢印Ａから見た断面図を示す。
【００３４】
本発明の粉体飛散曝露装置は、チャンバー２と、チャンバー２へ花粉を含んだ空気を供給する粉体混合気供給手段３と、粉体混合気供給手段３により供給される花粉を含んだ空気をチャンバー２内で旋回するように流して、花粉をチャンバー内に飛散させる粉体飛散手段４と、を含む。
【００３５】
本実施形態では、チャンバー２は内接円の直径が６ｍの正八角形の断面形状（床形状）を有し、チャンバー２の高さは約４．２ｍである。また、チャンバー２の屋根部分は八角錐台状の形状になっていて、上部にいくにつれて狭められている。
更に、チャンバー２の附帯設備として、被験者がチャンバー２へ入る前に通過する前室２ａとエアシャワー室２ｂとが、チャンバー２に接続されている。
【００３６】
粉体混合気供給手段３は、圧縮空気を発生させる圧縮空気発生装置１０と、発生された圧縮空気に花粉を含有させて花粉混合気を作り出す粉体混合気発生装置２０と、配管２５、分岐管２５ａ、ｂを経て送られる花粉混合気と、送風機３２ａ、ｂにより送風される空気とを混合して、配管３４ａ、ｂからチャンバー２の上部に設置された第１の旋回流発生装置４０へ送り込む粉体混合気送込機構３０と、を含む。
粉体混合気送込機構３０は、分岐管２５ａから送られる花粉混合気と送風機３２ａにより送風される空気とを混合して、配管３４ａから第１の旋回流発生装置４０の吹込口４０ａへ送り込む第１送込機構３０ａ（図１（ｂ）で右側の機構）と、分岐管２５ｂから送られる花粉混合気と、送風機３２ｂにより送風される空気とを混合して、配管３４ｂから第１の旋回流発生装置４０の吹込口４０ｂへ送り込む第２送込機構３０ｂ（図１（ｂ）で左側の機構）と、を含む。
【００３７】
また、図１（ｂ）に示すように、本実施形態では、圧縮空気発生装置１０と粉体混合気発生装置２０は地上に設置され、粉体混合気送込機構３０を構成する各機器は、チャンバー２の屋根部分に設置されている。ただし、これらの機器の配置は、状況に応じて、任意に配置することができる。
【００３８】
粉体飛散手段４は、チャンバー２の上部に設置された第１の旋回流発生装置４０と、第１の旋回流発生装置４０よりも下方に設置された第２の旋回流発生装置４２を含む。第１の旋回流発生装置４０は、図１（ａ）の矢印に示すように、粉体混合気送込機構３０によって送り込まれた花粉混合気を、チャンバー２内で円弧状に流れるように吹き込む。第２の旋回流発生装置４２は、図２に示すように、第１の旋回流発生装置４０の働きにより旋回しながら下降する花粉混合気の接線方向に気流を加えて、旋回力を付加する働きをする。
【００３９】
本実施形態では、第１の旋回流発生装置４０はチャンバー２の床から約４．２ｍの高さに設置され、第２の旋回流発生装置４２はチャンバー２の床から約２ｍの高さに設置されている。また、チャンバー２内の空調（温度と湿度のコントロール）を行なうこともできるように、第２の旋回流発生装置４２として、エアコンが用いられている。なお、粉体飛散曝露試験を受ける被験者は、チャンバーの床から７０ｃｍから１ｍの高さで粉体混合気を吸うように設計されている。
【００４０】
また、図２に示すように、本実施形態では、更に、チャンバー２内の換気を行なう吸気装置５０と排気装置５２とが備えられている。上述の第２の旋回流発生装置４２、吸気装置５０、及び排気装置５２にはフィルタが備えられており、外部の不純物がチャンバー２内に混入したり、チャンバー２内の花粉が外部に漏れたりすることを防いでいる。また、吸気装置５０と排気装置５２とは、上述の花粉混合気の流れを乱さないように、非常に低い流速で換気を行なうように設計されている。
【００４１】
（気体の流れの説明）
次に、図１と図２とを用いて、気体の流れを説明する。図の配管部分に示す矢印は、気体の流れを示す。
まず、圧縮空気発生装置１０により、圧縮空気を発生させる。この圧縮空気発生装置１０は、後述するように圧縮機と乾燥器を備え、乾燥した圧縮空気を発生させることができる。また、更に、流量制御弁を備え、所望の流量に制御することができる。
【００４２】
この圧縮空気は、配管１４を通って粉体混合気発生装置２０へ入る。粉体混合気発生装置２０では、後述するようにエジェクタの原理を用いて、粉体貯蔵室に貯蔵された花粉を圧縮空気へ吸い込んで含有させることができる。
【００４３】
粉体混合気発生装置２０で発生した花粉混合気は、配管２５を通って上昇し、分岐管２５ａと分岐管２５ｂに分岐されて、粉体混合気送込機構３０へ接続される。粉体混合気送込機構３０は、送風機３２ａと配管３４ａから構成される第１送込機構３０ａと、送風機３２ｂと配管３４ｂから構成される第２送込機構３０ｂと、を含む。
図１（ａ）（ｂ）に示すように、分岐管２５ａは配管３４ａに接続され、分岐管２５ｂは配管３４ｂに接続されるが、分岐管２５ａと分岐管２５ｂとは、配管２５の位置を中心線としてほぼ対称の形状をなしており、花粉混合気が分岐管２５ａと分岐管２５ｂで等分に流れるように配置されている。
【００４４】
分岐管２５ａから流れる花粉混合気は、配管３４ａとの接続点３４ｃで送風機３２ａにより送風される空気中に吹き込まれ、この混合気が配管３４ａ中を流れる間に花粉濃度が一様となり、第１の旋回流発生装置４０の吹込口４０ａへ達する。同様に、分岐管２５ｂから流れる花粉混合気は、配管３４ｂとの接続点３４ｄで送風機３２ｂにより送風される空気中に吹き込まれ、この混合気が配管３４ｂ中を流れる間に花粉濃度が一様となり、第１の旋回流発生装置４０の吹込口４０ｂへ達する。
【００４５】
接続点３４ｃ、ｄの位置は、配管３４ａ、ｂの送風機３２ａ、ｂとの接続位置の近傍であるが、接続点３４ｃ、ｄと送風機３２ａ、ｂとの間には一定の直管部が確保されている。接続点３４ｃ、ｄと第１の旋回流発生装置４０の吹出口４０ａ、ｂとの間には、花粉混合気内の花粉濃度が一様になるのに十分な距離の直管部を確保してある。
【００４６】
円環状の流路を有する第１の旋回流発生装置４０では、図１（ａ）の矢印で示すように、分岐管２５ａにより送り込まれた花粉混合気が、吹き込み口４０ａから円環状の流路の接線方向に吹き込まれ、同様に、分岐管２５ｂにより送り込まれた花粉混合気が、吹き込み口４０ｂから円環状の流路の接線方向に吹き込まれる。
従って、第１の旋回流発生装置４０の円環状の流路で、花粉混合気は旋回するように流れる。そして、この花粉混合気は、チャンバー２内を旋回しながら、重力により下降するが、このとき、チャンバー２の屋根の形状に沿って、旋回径が広がりながら下降する。
【００４７】
また、チャンバー２の床から約２ｍの高さには、正八角形断面形状を有するチャンバー２の対向する２面に、第２の旋回流発生装置の吹出口４２ａと吹出口４２ｂとが設置されており、図２の白抜き矢印で示すように、旋回しながら下降する花粉混合気の旋回方向に、気流を加えて旋回力を付加する。
以上のように、チャンバー２内における花粉混合気の旋回流により、チャンバー２内に一様に花粉を飛散させることが可能となり、チャンバー２内に一様な花粉の濃度分布を得ることができる。
【００４８】
なお、最終的に花粉混合気に含まれる花粉はチャンバー２の床面に堆積されるが、計測装置により花粉濃度を計測する場合や、被験者が基本的には静止している粉体飛散曝露試験においては、床の上の花粉が舞い上がる問題が生じる恐れはない。なお、チャンバー２内の花粉混合気の流れの更に詳細な説明は、後述する。
【００４９】
本実施形態では、第２の旋回流発生装置４２としてエアコンを用いることによって、チャンバー２内の空気の温度と湿度を所望の値にコントロールすることができる。また、更に、チャンバー２内の換気を行なうため、外気を取り入れる吸気装置５０と、内部の空気を外部へ排出する排気装置５２とを備えている。これらの第２の旋回流発生装置４２、吸気装置５０、及び排気装置５２には、フィルタが備えられており、外部の不純物がチャンバー２内に混入したり、チャンバー２内の花粉が外部に漏れたりすることを防いでいる。また、上述の花粉混合気の流れを乱さないように、非常に低い流速で換気を行なうように設定されている。
次に、本発明の粉体飛散曝露装置の主要構成機器について、詳細な説明を行なう。
【００５０】
（チャンバー２の説明）
本実施形態では、チャンバー２は、直径６ｍの円が内接する正八角形の床形状を有する。チャンバー２の床形状としては、本実施形態では正八角形を採用しているが、その他の正多角形または円形の床形状を採用することが可能である。ただし、一様な花粉の分布を考慮すると、なるべく角数の多い正多角形または円形が望ましいと考えられる。
チャンバー２の正八角形の床の各辺から、平板状の側壁が高さ２．５ｍまで垂直に伸び、その上に八角錐台の形状を有する屋根部分が接続している。屋根部分の最上部の高さは、チャンバー２の床面から約４．２ｍとなっている。
【００５１】
チャンバー２には被験者が座る椅子を設置することができ、チャンバー２内で、長時間にわたる花粉の曝露試験を行なうことができる。このチャンバー２内には、３０人の被験者を収容することができる。また、チャンバー２内の花粉濃度を測定するために、任意の場所に測定装置を設置することができる。花粉の測定装置としては、連続的に花粉濃度を測定して画面上に表示する自動測定装置を設置することもできる。
花粉混合気に含まれる花粉は、最終的にチャンバー２の床面に堆積するが、上記の測定や試験では、床に堆積した花粉が舞い上がる問題は生じない。ただし、床に絨毯等をひくことによって、花粉の再飛散を更に効果的に防止することができる。
【００５２】
チャンバー２の附帯設備として、被験者がチャンバー２へ入る前に通過する前室２ａとエアシャワー室２ｂが、チャンバー２に接続されている。各室には各々扉が設けられており、被験者がチャンバー２へ入るときに、チャンバー２に不純物が混入したり、チャンバー２内の花粉が外部へ流出したりすることを防いでいる。また、エアシャワー室２ｂは、送風機５４により、上部から被験者に空気を吹きつけることによって、被験者の体に付いた不純物を除去することができる。
【００５３】
被験者がチャンバー２内に入るときには、まず、前室２ａの扉を開けて前室２ａの中へ入る。このとき、エアシャワー室２ｂの扉は閉じた状態になっている。次に、前室２ａの扉を閉め、エアシャワー室２ｂの扉を開けて、エアシャワー室２ｂの中に入る。このとき、チャンバー２の扉は閉じた状態になっている。次に、エアシャワー室２ｂの扉を閉め、チャンバー２の扉を開けてチャンバー２の中に入り、チャンバー２の扉を閉める。このとき、エアシャワー室２ｂではエアシャワー（上方からの空気流）によって、被験者に付いたほこり等の不純物が除去される。
【００５４】
（粉体混合気供給手段３の説明）
次に、圧縮空気発生装置１０と、粉体混合気発生装置２０と、粉体混合気送込機構３０と、を含む粉体混合気供給手段３の各構成機器の説明を行なう。
【００５５】
＜圧縮空気発生装置１０の説明＞
まず、圧縮空気発生装置１０の説明を、各機器を模式的に表した図３（ａ）を用いて行なう。圧縮空気発生装置１０は、圧縮機１１と、乾燥器１２と、流量制御弁１３と、を含む。圧縮機１１により所望の圧力の圧縮空気を発生させる。また、圧縮機１１の圧縮工程の間に空気中の水分が凝縮するので、乾燥器１２によって圧縮空気中の水分を除去する。そして、流量調整弁１３によって所望の流量に調整して、配管１４によって、圧縮空気を粉体混合気発生装置２０へ送る。
【００５６】
＜粉体混合気発生装置２０の説明＞
次に、粉体混合気発生装置２０の説明を、各機器を模式的に表した図３（ａ）、（ｂ）を用いて行なう。粉体混合気発生装置２０は、溝が円弧状に掘られた円板２１と、円盤２１を回転させる駆動装置２２と、貯蔵した花粉を下部の注ぎ口２３ａから、回転している円板２１の溝部へ注ぎ込む花粉貯蔵室２３と、圧縮空気が吹き込まれるときに生じる負圧を用いて円板２１（溝内）の花粉を吸引するエジェクタ２４と、円板２１上の余分な花粉を除去するスクレーパ２６と、を含む。
【００５７】
図３（ｂ）は、図３（ａ）の矢印Ｃで示す部分の詳細な構造を示す図であり、円板２１の円弧状の溝を構成する各凹部２１ａの詳細な断面形状を示す。円板２１には、同一の形状、同一の寸法を有する複数の凹部２１ａが円弧状に配置され、円板２１の溝部を形成している。図３（ｂ）に示すように、各凹部２１ａの断面形状はほぼＵ字形の形状を有している。
花粉を貯蔵する花粉貯蔵室２３の下部は漏斗状になっており、その下端は注ぎ口２３ａが開口している。図３（ａ）に示すように、花粉貯蔵室２３の中に貯蔵された花粉が、注ぎ口２３ａから回転している円板２１へ注がれる。このとき、花粉は各凹部２１ａへ充填されると同時に、更に余った花粉が円板２１上に堆積する。
【００５８】
図３（ａ）に示すように、円板２１が回転することによって、各凹部２１ａはスクレーパ２６の下を通過し、このとき、スクレーパ２６によって、円板２１の上に堆積した余分な花粉が取り除かれる。このスクレーパ２６の働きを、図３（ｂ）に示す。Ｘで示す領域が、余分な花粉が円板２１に堆積したスクレーパ２６を通過する前の状態を示し、Ｙで示す領域が、スクレーパ２６によって余分な花粉が取り除かれ、凹部２１ａの中にだけ花粉が充填された状態を示す。
【００５９】
円板２１の回転につれて、スクレーパ２６を通過した凹部２１ａは、エジェクタ２４の位置へ達する。エジェクタ２４では、図３（ａ）に示すように、圧縮空気が配管１４からエジェクタ２４内部に、紙面で上向きに吹き込まれる。このとき、エジェクタ２４では、圧縮空気が吹き込まれる点より下側に負圧を生じるので、エジェクタ２４の下端の開口２４ａから、凹部２１ａに充填された花粉を吸い込む。
【００６０】
以上のように、圧縮空気発生装置１０から供給された圧縮空気中に花粉が吸い込まれ、所望の花粉含有量を有する花粉混合気が、粉体混合気発生装置２０によって発生する。特に、各凹部２１ａは同一の体積を有するので、常に同一量の花粉を圧縮空気に取り込むことができる。なお、円板２１の回転速度を変化させることによって、所望の花粉の含有量にコントロールすることができる。また、溝の円弧径を変化させたり、圧縮空気量の供給量や圧力を変化させることによって、花粉の含有量を変化させることもできる。
【００６１】
＜粉体混合気送込機構３０の説明＞
粉体混合気発生装置２０で発生した花粉混合気は、配管２５、分岐管２５ａ、ｂを通って粉体混合気送込機構３０へ送られる。粉体混合気送込機構３０は、上述のように、送風機３２ａと分岐管２５ａと接続する配管３４ａとで構成される第１送込機構３０ａと、送風機３２ｂと分岐管２５ｂと接続する配管３４ｂとで構成される第２送込機構３０ｂと、を含む。
【００６２】
第１送込機構３０ａでは、送風機３２ａの吐出力により送風される空気に、この送風圧よりも高い圧力を有する花粉混合気を吹き込み、空気量の増した花粉混合気を生成して、第１の旋回流発生装置４０の吹出口４０ａへ送る。ここで、配管３４ａにおいて、分岐管２５ａとの接続点３４ｃから第１の旋回流発生装置４０の吹出口４０ａに達するまでの距離は、分岐管２５ａの内径の５倍以上の値を取ることによって、一様な花粉濃度を有する花粉混合気が得られる。本実施形態においては、配管３４ａの内径は１０ｃｍであり、接続点３４ｃと吹出口４０ａとの間の距離は５０〜１００ｃｍに設定される。
【００６３】
また、第２送込機構３０ｂに関しても、全く同じ寸法、構造を有しており、第１の旋回流発生装置４０を中心としてほぼ対称に配置されている。
【００６４】
（粉体飛散手段４の説明）
以上のように、粉体混合気送込機構３０により送り込まれた花粉混合気は、第１の旋回流発生装置４０と、第２の旋回流発生装置４２と、を含む粉体飛散手段４によって、チャンバー２の中を旋回しながら下降して、チャンバー２内に一様な花粉の濃度分布を形成する。
＜第１の旋回流発生装置４０の説明＞
粉体混合気送込機構３０から送り込まれた花粉混合気は、まず、第１の旋回流発生装置４０を通ってチャンバー２内へ吹き込まれる。図４に第１の旋回流発生装置４０の構造を示すための断面図を示す。図４（ａ）は、図１（ａ）の矢印Ｂから見た第１の旋回流発生装置４０の断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の矢印Ｄから見た（上方から見た）断面図である。
【００６５】
図４（ｂ）に示すように、配管３４ａから送り込まれた花粉混合気は、吹込口４０ａから、円環状の流路４０ｃの接線方向に吹き込まれる。同様に、配管３４ｂから送り込まれた花粉混合気は、吹込口４０ｂから、円環状の流路４０ｃの接線方向に吹き込まれる。なお、第１の旋回流発生装置４０の中心部には、円筒状の中心壁４０ｄが備えられ、円環状の流路４０ｃを形成している。
以上のように、花粉混合気は第１の旋回流発生装置４０の円環状の流路４０ｃを旋回し、この旋回流は重力により徐々にチャンバー２内を下降していく。なお、本実施形態における花粉の真比重は約１．６である。
【００６６】
なお、チャンバー２内を旋回しながら下降する状態を作るためには、少なくとも、吹き込まれた花粉混合気が、第１の旋回流発生装置４０の円環状の流路４０ｃを半周以上する吹込流速を要すると考えられる。本実施形態では、配管３４ａ、３４ｂから送り込まれる花粉混合気の流速は５ｍ／ｓ以上である。
【００６７】
＜第２の旋回流発生装置４２ａ、ｂの説明＞
次に、図５には、第１の旋回流発生装置４０と第２の旋回流発生装置４２とを含む粉体飛散手段４により、花粉混合気をチャンバー２の内部で旋回させながら下降させる様子を模式的に表している。第１の旋回流発生装置４０によって発生した花粉混合気の旋回流は、八角錐台状の屋根の形状に沿って、徐々に旋回径を広げながら下降していく。本実施形態では、第１の旋回流発生装置４０はチャンバー２の床面から約４．２ｍの高さに設置され、花粉混合気は下降するにつれて旋回速度が徐々に減少していくが、チャンバーの床面から約２ｍの高さに設置された第２の旋回流発生装置４２の２個の吹出口４２ａ、ｂからの送風によって、旋回力が加えられる。
【００６８】
第２の旋回流発生装置４２の吹出口４２ａ、ｂは、正八角形のチャンバー２の床面の相対する２面に設置されており、本実施形態では、第２の旋回流発生装置４２として、空調機能を有するエアコンが用いられている。従って、所望の温度及び湿度に設定された空気が、花粉混合気の旋回流の接線方向に吹き込まれ（図５の白抜き矢印参照）、旋回力が付加される。
【００６９】
そして、花粉混合気は更に下降しながら流速を落とし、チャンバー２内に置かれた椅子の上に座っている被験者が呼吸をする位置、つまり、床面から７０ｃｍから１ｍぐらいの高さでは、旋回する流速が非常に小さくなっている。従って、従来の送風機を回して花粉を飛散させる試験装置とは異なり、人が自然界で花粉を吸い込むときと同様な環境をシミュレーションすることができる。
【００７０】
以上のように、多数の被験者を収容可能な大型のチャンバー２であっても、花粉混合気を旋回させながら下降させて花粉を飛散させることにより、チャンバー２内に一様な花粉の濃度分布を形成することが可能である。従って、各々の被験者の受ける花粉の曝露量を一定にすることができ、信頼性の高い曝露試験を行なうことができる。また、第２の旋回流発生装置４２が有する空調機能によって、チャンバー２内の温度及び湿度を適切な値に管理することによって、被験者がチャンバー２内に長時間留まることが可能な環境を得ることができる。また、その他の様々な自然条件や環境をシミュレーションすることができる。
【００７１】
（実施例）
次に、本発明の粉体飛散曝露装置の性能を確認するため行なった花粉の濃度分布の計測結果を下記に示す。この計測は、上述の粉体飛散曝露装置の実施形態と同型の装置を用いて行なった。
【００７２】
＜試験条件＞
まず、花粉の濃度分布の計測を行なった粉体飛散曝露装置の仕様、及び試験条件を下記に示す。
（１）チャンバー２
床： 内接円直径６ｍの正八角形
側壁： 高さ 床から２．５ｍ
屋根部分： 八角錐台状 屋根仰角３０度
屋根最上部高さ 床から約４．２ｍ
（２）粉体混合気発生装置２０
花粉混合量： 回転速度５００目盛、または
回転速度２５０目盛
（３）粉体混合気送込機構３０
送風機（シロッコファン）３２の吐出量：
中の場合 ５ｍ／s
最弱の場合 １ｍ／ｓ
（４）第１の旋回流発生装置４０
円環状の流路４０ｃの外径： ６０ｃｍ
円環状の流路４０ｃの内径： ５８ｃｍ
噴込口４０ａ、ｂの口径： １０ｃｍ
（５）第２の旋回流発生装置４２
吹出口４２ａ、ｂの吹出流速：
強の場合 １０ｍ／ｓ
弱の場合 ５ｍ／ｓ
【００７３】
上記の仕様、条件で、花粉混合気をチャンバー２内に吹き込み、旋回させながら下降させてチャンバー２内に花粉を飛散させ、花粉の濃度分布を計測した。ここで、図６に平面的な各測定位置を示す。測定箇所は、ポイント０からポイント１８までの番号が付された白丸で示される計１７箇所（ポイント９、１０はない）である。各測定箇所の高さは、チャンバー２の床面から７０ｃｍ高であり、被験者が花粉を吸い込む位置と一致する。また、ＰＣ−３００Ａ、Ｂと記載された長方形は、自動花粉濃度計測装置を設置する場合の設置位置を示す。
【００７４】
＜測定方法＞
上記のポイント０からポイント１８の各測定箇所における測定方法を説明する。測定は、ワセリンを塗布したスライドグラスを、床から７０ｃｍ高の机上に２０分間静置して行なった。その後、このスライドグラスを色素染色し、カバーグラスを付して、その１．８ｃｍ×１．８ｃｍ角の測定領域の花粉数を顕微鏡で計測した。
【００７５】
＜測定結果＞
次に、図７、図８の表に、各測定箇所における花粉の濃度の測定結果を示す。測定は、計４回行ない、いずれも測定時間は２０分である。各測定では、いくつかの条件を変えて計測を行なっている。条件を変えた項目は、花粉混合気の花粉の含有量（表ではフィーダーと記載）と、第２の旋回流発生装置の吹き出し量（表ではエアコン風量と記載）と、送風機３２の吐出量（表ではシロッコファンと記載）である。
【００７６】
各測定値における左側の値は、１．８ｃｍ×１．８ｃｍ各の測定領域における総花粉数であり、右側の値は、単位面積（１ｃｍ２）当たりの花粉数である。
図７の表１に、通常の花粉飛散曝露試験で用いる条件に設定したときの測定結果を示す。第１回目の測定においては、第２の旋回流発生装置４２の吹出速度を弱（５ｍ／ｓ）にし、第２回目の測定においては、第２の旋回流発生装置４２の吹出速度を強（１０ｍ／ｓ）にしている。
【００７７】
単位面積当たりの花粉数において、第１回目の測定結果では、平均値が７９個／ｃｍ２であり、最大値が１０６個／ｃｍ２で、最小値が６２個／ｃｍ２である。従って、全測定領域において、平均値−１７個から平均値＋２７個の範囲内に収まっている。また、ポイント１８を除くと、平均値＋１６の範囲内に収まっている。
同様に、第２回目の測定結果では、平均値が６９個／ｃｍ２であり、最大値が９１個／ｃｍ２で、最小値が５０個／ｃｍ２である。従って、全測定領域において、平均値−１９個から平均値＋２２個の範囲内に収まっている。また、ポイント１８を除くと、平均値＋９の範囲内に収まっている。
【００７８】
以上の測定結果から、本発明の粉体飛散曝露装置によれば、３０人といった多数の被験者をチャンバー２の中に収容して曝露試験を行ったときでも、十分に信頼性のある試験を行なうことができる花粉の濃度分布が得られた。
【００７９】
また、第３回目と第４回目の測定では、通常の粉体飛散曝露試験とは異なる条件を設定して、濃度分布を測定し、変化させた項目の花粉の濃度分布に対する影響を調べた。その結果を、図８の表２に示す。
【００８０】
まず、第３回目の測定においては、第１、２回目の測定に比べ、送風機３２の吐出量を最弱（１ｍ／ｓ）に設定して測定を行った。測定結果では、単位面積当たりの花粉数において、平均値が６５個／ｃｍ２であり、最大値が８５個／ｃｍ２で、最小値が４１個／ｃｍ２である。従って、全測定領域において、平均値−２４個から平均値＋２０個の範囲である。
従って、以上の測定結果から、送風機３２の吐出量を減らすことによって、花粉の濃度分布のばらつきが若干大きくなると考えられる。
【００８１】
第４回目の測定では、第１、２の測定に比べて花粉混合気の花粉の含有量を回転速度２５０目盛に半減させた状態で測定を行ない、花粉混合気中の花粉含有量の花粉の濃度分布に対する影響を調べた。
【００８２】
第４回目の測定結果では、平均値が１０６個／ｃｍ２であり、最大値が１３８個／ｃｍ２で、最小値が５７個／ｃｍ２である。従って、全測定領域において、平均値−８１個から平均値＋３２個の範囲にあり、上述のような通常の条件に比べて、濃度分布のばらつきがかなり大きくなっている。
【００８３】
以上のように、本発明の粉体飛散曝露装置に適切な設定値を与えることによって、信頼のおける曝露試験を行なうことが可能な程度の一様な花粉の濃度分布を形成することができる。
【００８４】
（その他の実施形態）
上述の粉体飛散曝露装置では、扱う粉体として花粉を用いたが、その他のあらゆる粉体を用いることができる。また、上述のチャンバーの断面形状（床形状）は正八角形であるが、円形を始めとするその他様々な形状を採用することができる。チャンバーの大きさも、上述の実施形態には限られず、任意の大きさを採用することができる。
【００８５】
上述の実施形態では、圧縮空気の流れによる負圧で、花粉を圧縮空気中に吸い込んで空気中に花粉を含有させているが、花粉を空気中に吹き込んで含有させる方法を始めとするその他のあらゆる方法を採用することができる。また、上述の実施形態では、花粉を含有した圧縮空気を、送風機により送風される空気中に吹き込んでいるが、花粉混合気の流量、流速、花粉濃度によっては、花粉を含有した圧縮空気をそのままチャンバーへ供給することもできるし、その他の様々な送風方法を採用することができる。
【００８６】
上述の実施形態では、第１及び第２の旋回流発生装置により、粉体混合気をチャンバー内で旋回させているが、その他、粉体混合気を旋回させるだけでなく、上向きまたは下向きの気流を与えることも考えられる。
更に、本発明の粉体飛散曝露装置は上述の実施形態に限定されるものではなく、その他の様々な実施態様が本発明の粉体飛散曝露装置に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の粉体飛散曝露装置の１つの実施形態を示す外形図であり、（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は側面図を示す。
【図２】図１（ｂ）の矢印Ａから見た断面図である。
【図３】（ａ）は粉体混合気発生装置２０の各機器を模式的に表した図であり、（ｂ）は（ａ）の矢印Ｃで示す円板２１の溝を構成する各凹部２１ａの詳細な断面形状を示す図である。
【図４】第１の旋回流発生装置４０の構造を示すための断面図を示し、（ａ）は、図１（ａ）の矢印Ｂから見た断面図であり、（ｂ）は、図４（ａ）の矢印Ｄから見た断面図である。
【図５】粉体飛散手段４によって、花粉混合気をチャンバー２の内部で旋回しながら下降させる様子を模式的に表した図である。
【図６】本発明の粉体飛散曝露装置を用いた花粉濃度の平面的な測定位置を示す図である。
【図７】図６に示す各測定箇所における花粉の濃度分布（１、２回目測定値）を示す表である。
【図８】図６に示す各測定箇所における花粉の濃度分布（３、４回測定値）を示す表である。
【符号の説明】
【００８８】
２ チャンバー
２ａ 前室
２ｂ エアシャワー室
３ 粉体混合気供給手段
４ 粉体飛散手段
１０ 圧縮空気発生装置
１１ 圧縮機
１２ 乾燥器
１３ 流量制御弁
１４ 配管
２０ 粉体混合気発生装置
２１ 円板
２１ａ 凹部
２２ 駆動装置
２３ 花粉貯蔵室
２３ａ 注ぎ口
２４ エジェクタ
２５ 配管
２５ａ 分岐管
２５ｂ 分岐管
２６ スクレーパ
３０ 混合気送込機構３０
３０ａ 第１送込機構
３０ｂ 第２送込機構
３２ａ 送風機
３２ｂ 送風機
３４ａ 配管
３４ｂ 配管
３４ｃ 接続点
３４ｄ 接続点
４０ 第１の旋回流発生装置
４０ａ 吹込口
４０ｂ 吹込口
４０ｃ 流路
４０ｄ 中心壁
４２ 第１の旋回流発生装置
４２ａ 吹出口
４２ｂ 吹出口
５０ 吸気装置
５２ 排気装置
５４ 送風機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャンバー（試験室）の中に粉体を飛散させて粉体の飛散曝露試験を行なう臨床試験のための装置に関し、特に、花粉に関する飛散曝露試験を行なう装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な公害物質を始めとする粉体が大気中に浮遊し、人体に悪影響を与えている。また、近年、特に、スギ花粉に代表される大量の花粉が大気中に浮遊して、人にアレルギー症状を引き起こすいわゆる花粉症が問題になっている。
この花粉症の問題を解決するため、マスクに代表されるような、人が花粉を吸い込むことを防ぐ防護器具の開発や、花粉症の諸症状に効果のある医薬品、健康食品の開発が急務となっている。
【０００３】
これらの防護器具や医薬品、健康食品の開発を行なうためには、所定の花粉濃度を有する空間に被験者を留めて、一定期間、飛散する花粉に曝露させる花粉飛散曝露が可能な環境を設ける必要がある。しかし、花粉の真比重は大きく、自然界では大気の風速や風向きが変化するので、所定の花粉濃度を有する花粉飛散曝露試験が可能な環境を、一定期間保つことは困難である。
【０００４】
所定の花粉濃度を有する花粉飛散曝露試験が可能な環境を設ける方法としては、例えば、人ひとりが入れる程度の小さなチャンバーの上部から花粉を降り注いで、所定の花粉濃度を有する環境を設ける方法が提案されている。また、複数の人間を同時に曝露させる花粉飛散曝露試験が実施可能な環境を設ける方法として、被験者の前面から複数の送風機を回して、被験者の集まる領域へ花粉を飛散させる方法が提案されている。
更に、花粉を始めとする粉体を散布する装置についても、様々な装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開２０００−０５５７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述の人ひとりが入れる程度のチャンバーを用いた方法では、複数の人を同時に曝露させることはできないので、信頼性のある試験データを得ることができない。また、このチャンバーのサイズを大きくするだけでは、チャンバー内の花粉濃度分布が一様とならないので、場所によって被験者の花粉曝露量が異なり、信頼性のある試験データを得ることは困難である。
【０００６】
また、送風機を回して被験者の集まる領域へ花粉を飛散させる方法では、複数の被験者を同時に曝露させることはできるが、送風機による風がかなり強く被験者に当るため、自然界で人が花粉を吸い込む環境とはかなり異なった環境設定となり、適切な試験データが得られない問題が生じる。
【０００７】
更に、特許文献１に記載の粉体供給装置は、あくまで、装置内での粉体の詰まりを解消する課題を解決するための発明であり、この装置によって、一様な粉体の濃度分布を得ることはできない。
【０００８】
従って、本発明の目的は、上述の問題を解決し、様々な大きさの試験用チャンバーにおいて、信頼性の高い粉体飛散曝露試験が可能となる程度の一様な粉体の濃度分布を有し、かつ、被験者に不自然な風が当るようなことのない粉体飛散曝露を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の問題を解決するため、本発明の粉体飛散曝露装置の第１の実施態様は、 粉体の出入を遮断可能なチャンバーと、粉体を含んだ気体（粉体混合気）を前記チャンバーへ供給する粉体混合気供給手段と、前記粉体混合気供給手段により供給される前記粉体混合気を前記チャンバー内で旋回するように流して、前記粉体を前記チャンバー内に飛散させる粉体飛散手段と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
ここで、「粉体」とは、花粉、ほこり、金属粉を始めとするあるゆる粉末物質が含まれ、あらゆる比重のあらゆる粒子径の粉体が含まれる。また、「気体」には、空気を始めとするあらゆる気体が含まれ、「粉体混合気」に含有される粉体の濃度は、あらゆる濃度のものが含まれる。
【００１１】
「チャンバー」は、外殻によって外部と仕切られた空間を内部に有し、この空間と外部の間で粉体の出入を遮断することが可能な構造になっている。チャンバーの形状としては、箱形、円筒形、円錐形、角錐形、球形、またはそれらの組み合わせを始めとするあらゆる形状のものが含まれる。ただし、これまでの試験データから考えると、一様な粉体の濃度分布を得るためには、矩形の断面形状を有するよりも、円形または６角以上の正多角形の断面形状を有する方が有利である。
【００１２】
チャンバーの大きさとしては、例えば、小動物を収容するのに適した大きさから、多人数の人を収容できる大きさまで、あらゆる大きさのチャンバーが含まれる。外殻の材料としては、金属、木材、樹脂を始めとするあらゆる材料を用いることができる。
【００１３】
「粉体混合気供給手段」は、粉体を含む気体を供給するものであればあるゆる装置、機構が含まれる。例えば、吸引力を生じさせて気体の中に粉体を含有させることも考えられるし、気体中に粉体を吹き込むことによって粉体を含有させることも考えられる。また、粉体を含む気体が容器等に貯蔵されている場合には、送風機等により容器に送風を行なって、貯蔵された気体を供給することも考えられる。
【００１４】
「粉体飛散手段」については、チャンバー内で粉体混合気を旋回させることのできるものであればあらゆる装置、機構が含まれる。粉体の比重を考慮すると、チャンバー内を旋回する粉体混合気は、重力により徐々に降下していくことが考えられるが、粉体混合気を旋回させるだけでなく、更に、粉体混合気に上向きまたは下向きの気流を加えることも考えられる。
【００１５】
本実施態様によれば、粉体混合気をチャンバー内で旋回させることによって、チャンバー内の全領域に粉体を飛散させ、チャンバー内に粉体の一様な濃度分布を形成することができる。
【００１６】
本発明の粉体飛散曝露装置のその他の実施態様は、前記粉体飛散手段が、円環状の流路と、前記円環状の流路の接線方向に前記粉体混合気を吹き込む少なくとも１つの吹込口と、を有する第１の旋回流発生装置を含むことを特徴とする。
【００１７】
本実施態様によれば、円環状の流路の接線方向に粉体混合気を吹き込むことによって、確実に旋回流を発生させることができる。吹込口は、例えば、吹き込み風量や円環状の流路の大きさに応じて、任意の個数の吹込口を設けることができる。また、第１の旋回流発生装置の設置個数も、チャンバーの大きさや形状に合わせて、任意の数の装置を設置することができる。
【００１８】
本発明の粉体飛散曝露装置のその他の実施態様は、前記粉体飛散手段が、前記第１の旋回流発生装置による前記旋回流の接線方向に送風を行なう少なくとも１つの吹出口を有する第２の旋回流発生装置を含むことを特徴とする。
【００１９】
第１の旋回流発生装置により発生した粉体混合気の旋回流は、徐々に流速が低下すると考えられるが、本実施態様の第２の旋回流発生装置を用いて、旋回流の接線方向に送風を行なうことによって、低下した旋回流の流速を補うまたは回復させることが可能である。また、第２の旋回流発生装置の送風の強さによっては、旋回流の流速を更に増すことも可能である。
【００２０】
第２の旋回流発生装置による送風は、外部の気体を取り込んでチャンバー内の旋回流に吹き込むことも可能であるし、チャンバー内に設置した内部送風機として、チャンバー内の旋回流の流速を増すことも考えられる。吹出口の個数は、チャンバーの形状、チャンバーの大きさ、送風の強さ等に応じて、任意の個数の吹出口を設定することができる。
【００２１】
本発明の粉体飛散曝露装置のその他の実施態様は、前記第１の旋回流発生装置が前記チャンバーの上部に設置され、前記第２の旋回流発生装置が前記第１の旋回流発生装置の設置位置よりも下方に設置されることを特徴とする。
【００２２】
本実施態様によれば、チャンバーの上部に設置された第１の旋回流発生装置によって、粉体混合気は旋回しながら徐々に降下していき、降下するにつれて旋回流速は低下していく。しかし、第１の旋回流発生装置よりも下方に設置された第２の旋回流発生装置によって、粉体混合気は再び旋回力を加えられ、チャンバー内全体に粉体を飛散させることができる。
【００２３】
本発明の粉体飛散曝露装置のその他の実施態様は、前記第２の旋回流発生装置が、前記チャンバー内で被験者が前記粉体混合気体を吸い込む位置よりも上方に設置されていることを特徴とする。
【００２４】
ここで、「被験者」とは、チャンバーの中に留まって、粉体飛散曝露試験を受ける者を意味し、その人数は試験の用途、目的に応じて任意の数を設定することができる。被験者は、例えば、試験用の動物であってもよい。また、被験者は、チャンバーの床面上で粉体飛散曝露試験を受け、具体的には、床面上に立つ、床面上に座る、床面上に置いた椅子に座る、等の態様が考えられる。
【００２５】
本実施態様では、第２の旋回流発生装置が、被験者が粉体混合気を吸い込む位置よりも上方に設置されているので、第２の旋回流発生装置により旋回力を与えられた粉体混合気は、降下するにつれて旋回流速を低下させ、被験者が粉体混合気体を吸い込む位置では流速が非常に低くなるように設定できる。従って、本実施態様によれば、チャンバー内に一様な粉体の濃度分布を得るだけでなく、自然界で人が粉体を吸い込むときと同様の試験環境を設定することができる。
【００２６】
本発明の粉体飛散曝露装置のその他の実施態様は、前記第２の旋回流発生装置により、更に、前記チャンバー内の空調を行なうこともできることを特徴とする。
【００２７】
本実施態様によれば、第２の旋回流発生装置が空調の機能も果たし、チャンバー内の温度と湿度を所望の値にコントロールすることができる。従って、被験者が長時間、粉体飛散曝露試験を受けることが可能な環境を設定することが可能であり、更に、様々な自然条件、環境をシミュレーションした粉体飛散曝露試験を行なうことも可能である。
【００２８】
本発明の粉体飛散曝露装置のその他の実施態様は、前記チャンバーの断面形状が、円形または角数が６以上の正多角形であることを特徴とする。本実施態様により、チャンバー内に一様な粉体の濃度分布を形成することができる。
【００２９】
本発明の粉体飛散曝露装置のその他の実施態様は、前記粉体混合気供給手段が、気体の流れによる負圧を用いて吸い込んだ粉体を含む圧縮空気を、送風機により送風される空気中に吹き込むことによって、所定の粉体濃度の前記粉体混合気を供給することを特徴とする。
本実施態様により、粉体が気体の中に一様に混合された粉体混合気を作り、チャンバーへ供給することができる。
【００３０】
本発明の粉体飛散曝露装置のその他の実施態様は、前記粉体が、花粉であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の粉体飛散曝露装置によれば、粉体混合気をチャンバー内で旋回させることによって、任意の大きさのチャンバー中に、一様な粉体の濃度分布を有する粉体飛散曝露試験の環境を得ることができる。
更に、被験者が粉体を吸い込む位置で、粉体混合気の流速を小さくして、自然環境下に近い粉体飛散曝露試験の環境を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明の粉体飛散曝露装置の実施形態について、以下に図面を用いながら詳細に説明する。
【００３３】
（装置全般の説明）
図１に、本発明の粉体飛散曝露装置の１つの実施形態の外形図を示す。本実施形態では、チャンバー（試験室）内に粉体として（スギ）花粉を飛散させる場合を例にとって説明する。図１（ａ）には、装置の外形を上方から見た平面図を示し、図１（ｂ）には側面図を示す。また、図２には、図１（ｂ）の矢印Ａから見た断面図を示す。
【００３４】
本発明の粉体飛散曝露装置は、チャンバー２と、チャンバー２へ花粉を含んだ空気を供給する粉体混合気供給手段３と、粉体混合気供給手段３により供給される花粉を含んだ空気をチャンバー２内で旋回するように流して、花粉をチャンバー内に飛散させる粉体飛散手段４と、を含む。
【００３５】
本実施形態では、チャンバー２は内接円の直径が６ｍの正八角形の断面形状（床形状）を有し、チャンバー２の高さは約４．２ｍである。また、チャンバー２の屋根部分は八角錐台状の形状になっていて、上部にいくにつれて狭められている。
更に、チャンバー２の附帯設備として、被験者がチャンバー２へ入る前に通過する前室２ａとエアシャワー室２ｂとが、チャンバー２に接続されている。
【００３６】
粉体混合気供給手段３は、圧縮空気を発生させる圧縮空気発生装置１０と、発生された圧縮空気に花粉を含有させて花粉混合気を作り出す粉体混合気発生装置２０と、配管２５、分岐管２５ａ、ｂを経て送られる花粉混合気と、送風機３２ａ、ｂにより送風される空気とを混合して、配管３４ａ、ｂからチャンバー２の上部に設置された第１の旋回流発生装置４０へ送り込む粉体混合気送込機構３０と、を含む。
粉体混合気送込機構３０は、分岐管２５ａから送られる花粉混合気と送風機３２ａにより送風される空気とを混合して、配管３４ａから第１の旋回流発生装置４０の吹込口４０ａへ送り込む第１送込機構３０ａ（図１（ｂ）で右側の機構）と、分岐管２５ｂから送られる花粉混合気と、送風機３２ｂにより送風される空気とを混合して、配管３４ｂから第１の旋回流発生装置４０の吹込口４０ｂへ送り込む第２送込機構３０ｂ（図１（ｂ）で左側の機構）と、を含む。
【００３７】
また、図１（ｂ）に示すように、本実施形態では、圧縮空気発生装置１０と粉体混合気発生装置２０は地上に設置され、粉体混合気送込機構３０を構成する各機器は、チャンバー２の屋根部分に設置されている。ただし、これらの機器の配置は、状況に応じて、任意に配置することができる。
【００３８】
粉体飛散手段４は、チャンバー２の上部に設置された第１の旋回流発生装置４０と、第１の旋回流発生装置４０よりも下方に設置された第２の旋回流発生装置４２を含む。第１の旋回流発生装置４０は、図１（ａ）の矢印に示すように、粉体混合気送込機構３０によって送り込まれた花粉混合気を、チャンバー２内で円弧状に流れるように吹き込む。第２の旋回流発生装置４２は、図２に示すように、第１の旋回流発生装置４０の働きにより旋回しながら下降する花粉混合気の接線方向に気流を加えて、旋回力を付加する働きをする。
【００３９】
本実施形態では、第１の旋回流発生装置４０はチャンバー２の床から約４．２ｍの高さに設置され、第２の旋回流発生装置４２はチャンバー２の床から約２ｍの高さに設置されている。また、チャンバー２内の空調（温度と湿度のコントロール）を行なうこともできるように、第２の旋回流発生装置４２として、エアコンが用いられている。なお、粉体飛散曝露試験を受ける被験者は、チャンバーの床から７０ｃｍから１ｍの高さで粉体混合気を吸うように設計されている。
【００４０】
また、図２に示すように、本実施形態では、更に、チャンバー２内の換気を行なう吸気装置５０と排気装置５２とが備えられている。上述の第２の旋回流発生装置４２、吸気装置５０、及び排気装置５２にはフィルタが備えられており、外部の不純物がチャンバー２内に混入したり、チャンバー２内の花粉が外部に漏れたりすることを防いでいる。また、吸気装置５０と排気装置５２とは、上述の花粉混合気の流れを乱さないように、非常に低い流速で換気を行なうように設計されている。
【００４１】
（気体の流れの説明）
次に、図１と図２とを用いて、気体の流れを説明する。図の配管部分に示す矢印は、気体の流れを示す。
まず、圧縮空気発生装置１０により、圧縮空気を発生させる。この圧縮空気発生装置１０は、後述するように圧縮機と乾燥器を備え、乾燥した圧縮空気を発生させることができる。また、更に、流量制御弁を備え、所望の流量に制御することができる。
【００４２】
この圧縮空気は、配管１４を通って粉体混合気発生装置２０へ入る。粉体混合気発生装置２０では、後述するようにエジェクタの原理を用いて、粉体貯蔵室に貯蔵された花粉を圧縮空気へ吸い込んで含有させることができる。
【００４３】
粉体混合気発生装置２０で発生した花粉混合気は、配管２５を通って上昇し、分岐管２５ａと分岐管２５ｂに分岐されて、粉体混合気送込機構３０へ接続される。粉体混合気送込機構３０は、送風機３２ａと配管３４ａから構成される第１送込機構３０ａと、送風機３２ｂと配管３４ｂから構成される第２送込機構３０ｂと、を含む。
図１（ａ）（ｂ）に示すように、分岐管２５ａは配管３４ａに接続され、分岐管２５ｂは配管３４ｂに接続されるが、分岐管２５ａと分岐管２５ｂとは、配管２５の位置を中心線としてほぼ対称の形状をなしており、花粉混合気が分岐管２５ａと分岐管２５ｂで等分に流れるように配置されている。
【００４４】
分岐管２５ａから流れる花粉混合気は、配管３４ａとの接続点３４ｃで送風機３２ａにより送風される空気中に吹き込まれ、この混合気が配管３４ａ中を流れる間に花粉濃度が一様となり、第１の旋回流発生装置４０の吹込口４０ａへ達する。同様に、分岐管２５ｂから流れる花粉混合気は、配管３４ｂとの接続点３４ｄで送風機３２ｂにより送風される空気中に吹き込まれ、この混合気が配管３４ｂ中を流れる間に花粉濃度が一様となり、第１の旋回流発生装置４０の吹込口４０ｂへ達する。
【００４５】
接続点３４ｃ、ｄの位置は、配管３４ａ、ｂの送風機３２ａ、ｂとの接続位置の近傍であるが、接続点３４ｃ、ｄと送風機３２ａ、ｂとの間には一定の直管部が確保されている。接続点３４ｃ、ｄと第１の旋回流発生装置４０の吹出口４０ａ、ｂとの間には、花粉混合気内の花粉濃度が一様になるのに十分な距離の直管部を確保してある。
【００４６】
円環状の流路を有する第１の旋回流発生装置４０では、図１（ａ）の矢印で示すように、分岐管２５ａにより送り込まれた花粉混合気が、吹き込み口４０ａから円環状の流路の接線方向に吹き込まれ、同様に、分岐管２５ｂにより送り込まれた花粉混合気が、吹き込み口４０ｂから円環状の流路の接線方向に吹き込まれる。
従って、第１の旋回流発生装置４０の円環状の流路で、花粉混合気は旋回するように流れる。そして、この花粉混合気は、チャンバー２内を旋回しながら、重力により下降するが、このとき、チャンバー２の屋根の形状に沿って、旋回径が広がりながら下降する。
【００４７】
また、チャンバー２の床から約２ｍの高さには、正八角形断面形状を有するチャンバー２の対向する２面に、第２の旋回流発生装置の吹出口４２ａと吹出口４２ｂとが設置されており、図２の白抜き矢印で示すように、旋回しながら下降する花粉混合気の旋回方向に、気流を加えて旋回力を付加する。
以上のように、チャンバー２内における花粉混合気の旋回流により、チャンバー２内に一様に花粉を飛散させることが可能となり、チャンバー２内に一様な花粉の濃度分布を得ることができる。
【００４８】
なお、最終的に花粉混合気に含まれる花粉はチャンバー２の床面に堆積されるが、計測装置により花粉濃度を計測する場合や、被験者が基本的には静止している粉体飛散曝露試験においては、床の上の花粉が舞い上がる問題が生じる恐れはない。なお、チャンバー２内の花粉混合気の流れの更に詳細な説明は、後述する。
【００４９】
本実施形態では、第２の旋回流発生装置４２としてエアコンを用いることによって、チャンバー２内の空気の温度と湿度を所望の値にコントロールすることができる。また、更に、チャンバー２内の換気を行なうため、外気を取り入れる吸気装置５０と、内部の空気を外部へ排出する排気装置５２とを備えている。これらの第２の旋回流発生装置４２、吸気装置５０、及び排気装置５２には、フィルタが備えられており、外部の不純物がチャンバー２内に混入したり、チャンバー２内の花粉が外部に漏れたりすることを防いでいる。また、上述の花粉混合気の流れを乱さないように、非常に低い流速で換気を行なうように設定されている。
次に、本発明の粉体飛散曝露装置の主要構成機器について、詳細な説明を行なう。
【００５０】
（チャンバー２の説明）
本実施形態では、チャンバー２は、直径６ｍの円が内接する正八角形の床形状を有する。チャンバー２の床形状としては、本実施形態では正八角形を採用しているが、その他の正多角形または円形の床形状を採用することが可能である。ただし、一様な花粉の分布を考慮すると、なるべく角数の多い正多角形または円形が望ましいと考えられる。
チャンバー２の正八角形の床の各辺から、平板状の側壁が高さ２．５ｍまで垂直に伸び、その上に八角錐台の形状を有する屋根部分が接続している。屋根部分の最上部の高さは、チャンバー２の床面から約４．２ｍとなっている。
【００５１】
チャンバー２には被験者が座る椅子を設置することができ、チャンバー２内で、長時間にわたる花粉の曝露試験を行なうことができる。このチャンバー２内には、３０人の被験者を収容することができる。また、チャンバー２内の花粉濃度を測定するために、任意の場所に測定装置を設置することができる。花粉の測定装置としては、連続的に花粉濃度を測定して画面上に表示する自動測定装置を設置することもできる。
花粉混合気に含まれる花粉は、最終的にチャンバー２の床面に堆積するが、上記の測定や試験では、床に堆積した花粉が舞い上がる問題は生じない。ただし、床に絨毯等をひくことによって、花粉の再飛散を更に効果的に防止することができる。
【００５２】
チャンバー２の附帯設備として、被験者がチャンバー２へ入る前に通過する前室２ａとエアシャワー室２ｂが、チャンバー２に接続されている。各室には各々扉が設けられており、被験者がチャンバー２へ入るときに、チャンバー２に不純物が混入したり、チャンバー２内の花粉が外部へ流出したりすることを防いでいる。また、エアシャワー室２ｂは、送風機５４により、上部から被験者に空気を吹きつけることによって、被験者の体に付いた不純物を除去することができる。
【００５３】
被験者がチャンバー２内に入るときには、まず、前室２ａの扉を開けて前室２ａの中へ入る。このとき、エアシャワー室２ｂの扉は閉じた状態になっている。次に、前室２ａの扉を閉め、エアシャワー室２ｂの扉を開けて、エアシャワー室２ｂの中に入る。このとき、チャンバー２の扉は閉じた状態になっている。次に、エアシャワー室２ｂの扉を閉め、チャンバー２の扉を開けてチャンバー２の中に入り、チャンバー２の扉を閉める。このとき、エアシャワー室２ｂではエアシャワー（上方からの空気流）によって、被験者に付いたほこり等の不純物が除去される。
【００５４】
（粉体混合気供給手段３の説明）
次に、圧縮空気発生装置１０と、粉体混合気発生装置２０と、粉体混合気送込機構３０と、を含む粉体混合気供給手段３の各構成機器の説明を行なう。
【００５５】
＜圧縮空気発生装置１０の説明＞
まず、圧縮空気発生装置１０の説明を、各機器を模式的に表した図３（ａ）を用いて行なう。圧縮空気発生装置１０は、圧縮機１１と、乾燥器１２と、流量制御弁１３と、を含む。圧縮機１１により所望の圧力の圧縮空気を発生させる。また、圧縮機１１の圧縮工程の間に空気中の水分が凝縮するので、乾燥器１２によって圧縮空気中の水分を除去する。そして、流量調整弁１３によって所望の流量に調整して、配管１４によって、圧縮空気を粉体混合気発生装置２０へ送る。
【００５６】
＜粉体混合気発生装置２０の説明＞
次に、粉体混合気発生装置２０の説明を、各機器を模式的に表した図３（ａ）、（ｂ）を用いて行なう。粉体混合気発生装置２０は、溝が円弧状に掘られた円板２１と、円盤２１を回転させる駆動装置２２と、貯蔵した花粉を下部の注ぎ口２３ａから、回転している円板２１の溝部へ注ぎ込む花粉貯蔵室２３と、圧縮空気が吹き込まれるときに生じる負圧を用いて円板２１（溝内）の花粉を吸引するエジェクタ２４と、円板２１上の余分な花粉を除去するスクレーパ２６と、を含む。
【００５７】
図３（ｂ）は、図３（ａ）の矢印Ｃで示す部分の詳細な構造を示す図であり、円板２１の円弧状の溝を構成する各凹部２１ａの詳細な断面形状を示す。円板２１には、同一の形状、同一の寸法を有する複数の凹部２１ａが円弧状に配置され、円板２１の溝部を形成している。図３（ｂ）に示すように、各凹部２１ａの断面形状はほぼＵ字形の形状を有している。
花粉を貯蔵する花粉貯蔵室２３の下部は漏斗状になっており、その下端は注ぎ口２３ａが開口している。図３（ａ）に示すように、花粉貯蔵室２３の中に貯蔵された花粉が、注ぎ口２３ａから回転している円板２１へ注がれる。このとき、花粉は各凹部２１ａへ充填されると同時に、更に余った花粉が円板２１上に堆積する。
【００５８】
図３（ａ）に示すように、円板２１が回転することによって、各凹部２１ａはスクレーパ２６の下を通過し、このとき、スクレーパ２６によって、円板２１の上に堆積した余分な花粉が取り除かれる。このスクレーパ２６の働きを、図３（ｂ）に示す。Ｘで示す領域が、余分な花粉が円板２１に堆積したスクレーパ２６を通過する前の状態を示し、Ｙで示す領域が、スクレーパ２６によって余分な花粉が取り除かれ、凹部２１ａの中にだけ花粉が充填された状態を示す。
【００５９】
円板２１の回転につれて、スクレーパ２６を通過した凹部２１ａは、エジェクタ２４の位置へ達する。エジェクタ２４では、図３（ａ）に示すように、圧縮空気が配管１４からエジェクタ２４内部に、紙面で上向きに吹き込まれる。このとき、エジェクタ２４では、圧縮空気が吹き込まれる点より下側に負圧を生じるので、エジェクタ２４の下端の開口２４ａから、凹部２１ａに充填された花粉を吸い込む。
【００６０】
以上のように、圧縮空気発生装置１０から供給された圧縮空気中に花粉が吸い込まれ、所望の花粉含有量を有する花粉混合気が、粉体混合気発生装置２０によって発生する。特に、各凹部２１ａは同一の体積を有するので、常に同一量の花粉を圧縮空気に取り込むことができる。なお、円板２１の回転速度を変化させることによって、所望の花粉の含有量にコントロールすることができる。また、溝の円弧径を変化させたり、圧縮空気量の供給量や圧力を変化させることによって、花粉の含有量を変化させることもできる。
【００６１】
＜粉体混合気送込機構３０の説明＞
粉体混合気発生装置２０で発生した花粉混合気は、配管２５、分岐管２５ａ、ｂを通って粉体混合気送込機構３０へ送られる。粉体混合気送込機構３０は、上述のように、送風機３２ａと分岐管２５ａと接続する配管３４ａとで構成される第１送込機構３０ａと、送風機３２ｂと分岐管２５ｂと接続する配管３４ｂとで構成される第２送込機構３０ｂと、を含む。
【００６２】
第１送込機構３０ａでは、送風機３２ａの吐出力により送風される空気に、この送風圧よりも高い圧力を有する花粉混合気を吹き込み、空気量の増した花粉混合気を生成して、第１の旋回流発生装置４０の吹出口４０ａへ送る。ここで、配管３４ａにおいて、分岐管２５ａとの接続点３４ｃから第１の旋回流発生装置４０の吹出口４０ａに達するまでの距離は、分岐管２５ａの内径の５倍以上の値を取ることによって、一様な花粉濃度を有する花粉混合気が得られる。本実施形態においては、配管３４ａの内径は１０ｃｍであり、接続点３４ｃと吹出口４０ａとの間の距離は５０〜１００ｃｍに設定される。
【００６３】
また、第２送込機構３０ｂに関しても、全く同じ寸法、構造を有しており、第１の旋回流発生装置４０を中心としてほぼ対称に配置されている。
【００６４】
（粉体飛散手段４の説明）
以上のように、粉体混合気送込機構３０により送り込まれた花粉混合気は、第１の旋回流発生装置４０と、第２の旋回流発生装置４２と、を含む粉体飛散手段４によって、チャンバー２の中を旋回しながら下降して、チャンバー２内に一様な花粉の濃度分布を形成する。
＜第１の旋回流発生装置４０の説明＞
粉体混合気送込機構３０から送り込まれた花粉混合気は、まず、第１の旋回流発生装置４０を通ってチャンバー２内へ吹き込まれる。図４に第１の旋回流発生装置４０の構造を示すための断面図を示す。図４（ａ）は、図１（ａ）の矢印Ｂから見た第１の旋回流発生装置４０の断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の矢印Ｄから見た（上方から見た）断面図である。
【００６５】
図４（ｂ）に示すように、配管３４ａから送り込まれた花粉混合気は、吹込口４０ａから、円環状の流路４０ｃの接線方向に吹き込まれる。同様に、配管３４ｂから送り込まれた花粉混合気は、吹込口４０ｂから、円環状の流路４０ｃの接線方向に吹き込まれる。なお、第１の旋回流発生装置４０の中心部には、円筒状の中心壁４０ｄが備えられ、円環状の流路４０ｃを形成している。
以上のように、花粉混合気は第１の旋回流発生装置４０の円環状の流路４０ｃを旋回し、この旋回流は重力により徐々にチャンバー２内を下降していく。なお、本実施形態における花粉の真比重は約１．６である。
【００６６】
なお、チャンバー２内を旋回しながら下降する状態を作るためには、少なくとも、吹き込まれた花粉混合気が、第１の旋回流発生装置４０の円環状の流路４０ｃを半周以上する吹込流速を要すると考えられる。本実施形態では、配管３４ａ、３４ｂから送り込まれる花粉混合気の流速は５ｍ／ｓ以上である。
【００６７】
＜第２の旋回流発生装置４２ａ、ｂの説明＞
次に、図５には、第１の旋回流発生装置４０と第２の旋回流発生装置４２とを含む粉体飛散手段４により、花粉混合気をチャンバー２の内部で旋回させながら下降させる様子を模式的に表している。第１の旋回流発生装置４０によって発生した花粉混合気の旋回流は、八角錐台状の屋根の形状に沿って、徐々に旋回径を広げながら下降していく。本実施形態では、第１の旋回流発生装置４０はチャンバー２の床面から約４．２ｍの高さに設置され、花粉混合気は下降するにつれて旋回速度が徐々に減少していくが、チャンバーの床面から約２ｍの高さに設置された第２の旋回流発生装置４２の２個の吹出口４２ａ、ｂからの送風によって、旋回力が加えられる。
【００６８】
第２の旋回流発生装置４２の吹出口４２ａ、ｂは、正八角形のチャンバー２の床面の相対する２面に設置されており、本実施形態では、第２の旋回流発生装置４２として、空調機能を有するエアコンが用いられている。従って、所望の温度及び湿度に設定された空気が、花粉混合気の旋回流の接線方向に吹き込まれ（図５の白抜き矢印参照）、旋回力が付加される。
【００６９】
そして、花粉混合気は更に下降しながら流速を落とし、チャンバー２内に置かれた椅子の上に座っている被験者が呼吸をする位置、つまり、床面から７０ｃｍから１ｍぐらいの高さでは、旋回する流速が非常に小さくなっている。従って、従来の送風機を回して花粉を飛散させる試験装置とは異なり、人が自然界で花粉を吸い込むときと同様な環境をシミュレーションすることができる。
【００７０】
以上のように、多数の被験者を収容可能な大型のチャンバー２であっても、花粉混合気を旋回させながら下降させて花粉を飛散させることにより、チャンバー２内に一様な花粉の濃度分布を形成することが可能である。従って、各々の被験者の受ける花粉の曝露量を一定にすることができ、信頼性の高い曝露試験を行なうことができる。また、第２の旋回流発生装置４２が有する空調機能によって、チャンバー２内の温度及び湿度を適切な値に管理することによって、被験者がチャンバー２内に長時間留まることが可能な環境を得ることができる。また、その他の様々な自然条件や環境をシミュレーションすることができる。
【００７１】
（実施例）
次に、本発明の粉体飛散曝露装置の性能を確認するため行なった花粉の濃度分布の計測結果を下記に示す。この計測は、上述の粉体飛散曝露装置の実施形態と同型の装置を用いて行なった。
【００７２】
＜試験条件＞
まず、花粉の濃度分布の計測を行なった粉体飛散曝露装置の仕様、及び試験条件を下記に示す。
（１）チャンバー２
床： 内接円直径６ｍの正八角形
側壁： 高さ 床から２．５ｍ
屋根部分： 八角錐台状 屋根仰角３０度
屋根最上部高さ 床から約４．２ｍ
（２）粉体混合気発生装置２０
花粉混合量： 回転速度５００目盛、または
回転速度２５０目盛
（３）粉体混合気送込機構３０
送風機（シロッコファン）３２の吐出量：
中の場合 ５ｍ／s
最弱の場合 １ｍ／ｓ
（４）第１の旋回流発生装置４０
円環状の流路４０ｃの外径： ６０ｃｍ
円環状の流路４０ｃの内径： ５８ｃｍ
噴込口４０ａ、ｂの口径： １０ｃｍ
（５）第２の旋回流発生装置４２
吹出口４２ａ、ｂの吹出流速：
強の場合 １０ｍ／ｓ
弱の場合 ５ｍ／ｓ
【００７３】
上記の仕様、条件で、花粉混合気をチャンバー２内に吹き込み、旋回させながら下降させてチャンバー２内に花粉を飛散させ、花粉の濃度分布を計測した。ここで、図６に平面的な各測定位置を示す。測定箇所は、ポイント０からポイント１８までの番号が付された白丸で示される計１７箇所（ポイント９、１０はない）である。各測定箇所の高さは、チャンバー２の床面から７０ｃｍ高であり、被験者が花粉を吸い込む位置と一致する。また、ＰＣ−３００Ａ、Ｂと記載された長方形は、自動花粉濃度計測装置を設置する場合の設置位置を示す。
【００７４】
＜測定方法＞
上記のポイント０からポイント１８の各測定箇所における測定方法を説明する。測定は、ワセリンを塗布したスライドグラスを、床から７０ｃｍ高の机上に２０分間静置して行なった。その後、このスライドグラスを色素染色し、カバーグラスを付して、その１．８ｃｍ×１．８ｃｍ角の測定領域の花粉数を顕微鏡で計測した。
【００７５】
＜測定結果＞
次に、図７、図８の表に、各測定箇所における花粉の濃度の測定結果を示す。測定は、計４回行ない、いずれも測定時間は２０分である。各測定では、いくつかの条件を変えて計測を行なっている。条件を変えた項目は、花粉混合気の花粉の含有量（表ではフィーダーと記載）と、第２の旋回流発生装置の吹き出し量（表ではエアコン風量と記載）と、送風機３２の吐出量（表ではシロッコファンと記載）である。
【００７６】
各測定値における左側の値は、１．８ｃｍ×１．８ｃｍ各の測定領域における総花粉数であり、右側の値は、単位面積（１ｃｍ２）当たりの花粉数である。
図７の表１に、通常の花粉飛散曝露試験で用いる条件に設定したときの測定結果を示す。第１回目の測定においては、第２の旋回流発生装置４２の吹出速度を弱（５ｍ／ｓ）にし、第２回目の測定においては、第２の旋回流発生装置４２の吹出速度を強（１０ｍ／ｓ）にしている。
【００７７】
単位面積当たりの花粉数において、第１回目の測定結果では、平均値が７９個／ｃｍ２であり、最大値が１０６個／ｃｍ２で、最小値が６２個／ｃｍ２である。従って、全測定領域において、平均値−１７個から平均値＋２７個の範囲内に収まっている。また、ポイント１８を除くと、平均値＋１６の範囲内に収まっている。
同様に、第２回目の測定結果では、平均値が６９個／ｃｍ２であり、最大値が９１個／ｃｍ２で、最小値が５０個／ｃｍ２である。従って、全測定領域において、平均値−１９個から平均値＋２２個の範囲内に収まっている。また、ポイント１８を除くと、平均値＋９の範囲内に収まっている。
【００７８】
以上の測定結果から、本発明の粉体飛散曝露装置によれば、３０人といった多数の被験者をチャンバー２の中に収容して曝露試験を行ったときでも、十分に信頼性のある試験を行なうことができる花粉の濃度分布が得られた。
【００７９】
また、第３回目と第４回目の測定では、通常の粉体飛散曝露試験とは異なる条件を設定して、濃度分布を測定し、変化させた項目の花粉の濃度分布に対する影響を調べた。その結果を、図８の表２に示す。
【００８０】
まず、第３回目の測定においては、第１、２回目の測定に比べ、送風機３２の吐出量を最弱（１ｍ／ｓ）に設定して測定を行った。測定結果では、単位面積当たりの花粉数において、平均値が６５個／ｃｍ２であり、最大値が８５個／ｃｍ２で、最小値が４１個／ｃｍ２である。従って、全測定領域において、平均値−２４個から平均値＋２０個の範囲である。
従って、以上の測定結果から、送風機３２の吐出量を減らすことによって、花粉の濃度分布のばらつきが若干大きくなると考えられる。
【００８１】
第４回目の測定では、第１、２の測定に比べて花粉混合気の花粉の含有量を回転速度２５０目盛に半減させた状態で測定を行ない、花粉混合気中の花粉含有量の花粉の濃度分布に対する影響を調べた。
【００８２】
第４回目の測定結果では、平均値が１０６個／ｃｍ２であり、最大値が１３８個／ｃｍ２で、最小値が５７個／ｃｍ２である。従って、全測定領域において、平均値−８１個から平均値＋３２個の範囲にあり、上述のような通常の条件に比べて、濃度分布のばらつきがかなり大きくなっている。
【００８３】
以上のように、本発明の粉体飛散曝露装置に適切な設定値を与えることによって、信頼のおける曝露試験を行なうことが可能な程度の一様な花粉の濃度分布を形成することができる。
【００８４】
（その他の実施形態）
上述の粉体飛散曝露装置では、扱う粉体として花粉を用いたが、その他のあらゆる粉体を用いることができる。また、上述のチャンバーの断面形状（床形状）は正八角形であるが、円形を始めとするその他様々な形状を採用することができる。チャンバーの大きさも、上述の実施形態には限られず、任意の大きさを採用することができる。
【００８５】
上述の実施形態では、圧縮空気の流れによる負圧で、花粉を圧縮空気中に吸い込んで空気中に花粉を含有させているが、花粉を空気中に吹き込んで含有させる方法を始めとするその他のあらゆる方法を採用することができる。また、上述の実施形態では、花粉を含有した圧縮空気を、送風機により送風される空気中に吹き込んでいるが、花粉混合気の流量、流速、花粉濃度によっては、花粉を含有した圧縮空気をそのままチャンバーへ供給することもできるし、その他の様々な送風方法を採用することができる。
【００８６】
上述の実施形態では、第１及び第２の旋回流発生装置により、粉体混合気をチャンバー内で旋回させているが、その他、粉体混合気を旋回させるだけでなく、上向きまたは下向きの気流を与えることも考えられる。
更に、本発明の粉体飛散曝露装置は上述の実施形態に限定されるものではなく、その他の様々な実施態様が本発明の粉体飛散曝露装置に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の粉体飛散曝露装置の１つの実施形態を示す外形図であり、（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は側面図を示す。
【図２】図１（ｂ）の矢印Ａから見た断面図である。
【図３】（ａ）は粉体混合気発生装置２０の各機器を模式的に表した図であり、（ｂ）は（ａ）の矢印Ｃで示す円板２１の溝を構成する各凹部２１ａの詳細な断面形状を示す図である。
【図４】第１の旋回流発生装置４０の構造を示すための断面図を示し、（ａ）は、図１（ａ）の矢印Ｂから見た断面図であり、（ｂ）は、図４（ａ）の矢印Ｄから見た断面図である。
【図５】粉体飛散手段４によって、花粉混合気をチャンバー２の内部で旋回しながら下降させる様子を模式的に表した図である。
【図６】本発明の粉体飛散曝露装置を用いた花粉濃度の平面的な測定位置を示す図である。
【図７】図６に示す各測定箇所における花粉の濃度分布（１、２回目測定値）を示す表である。
【図８】図６に示す各測定箇所における花粉の濃度分布（３、４回測定値）を示す表である。
【符号の説明】
【００８８】
２ チャンバー
２ａ 前室
２ｂ エアシャワー室
３ 粉体混合気供給手段
４ 粉体飛散手段
１０ 圧縮空気発生装置
１１ 圧縮機
１２ 乾燥器
１３ 流量制御弁
１４ 配管
２０ 粉体混合気発生装置
２１ 円板
２１ａ 凹部
２２ 駆動装置
２３ 花粉貯蔵室
２３ａ 注ぎ口
２４ エジェクタ
２５ 配管
２５ａ 分岐管
２５ｂ 分岐管
２６ スクレーパ
３０ 混合気送込機構３０
３０ａ 第１送込機構
３０ｂ 第２送込機構
３２ａ 送風機
３２ｂ 送風機
３４ａ 配管
３４ｂ 配管
３４ｃ 接続点
３４ｄ 接続点
４０ 第１の旋回流発生装置
４０ａ 吹込口
４０ｂ 吹込口
４０ｃ 流路
４０ｄ 中心壁
４２ 第１の旋回流発生装置
４２ａ 吹出口
４２ｂ 吹出口
５０ 吸気装置
５２ 排気装置
５４ 送風機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体の出入を遮断可能なチャンバーと、
粉体を含んだ気体（粉体混合気）を前記チャンバーへ供給する粉体混合気供給手段と、
前記粉体混合気供給手段により供給される前記粉体混合気を前記チャンバー内で旋回するように流して、前記粉体を前記チャンバー内に飛散させる粉体飛散手段と、
を含むことを特徴とする粉体飛散曝露装置。
【請求項２】
前記粉体飛散手段が、円環状の流路と、前記円環状の流路の接線方向に前記粉体混合気を吹き込む少なくとも１つの吹込口と、を有する第１の旋回流発生装置を含むことを特徴とする請求項１に記載の粉体飛散曝露装置。
【請求項３】
前記粉体飛散手段が、前記第１の旋回流発生装置による前記旋回流の接線方向に送風を行なう少なくとも１つの吹出口を有する第２の旋回流発生装置を含むことを特徴とする請求項２に記載の粉体飛散曝露装置。
【請求項４】
前記第１の旋回流発生装置が前記チャンバーの上部に設置され、前記第２の旋回流発生装置が前記第１の旋回流発生装置の設置位置よりも下方に設置されることを特徴とする請求項３に記載の粉体飛散曝露装置。
【請求項５】
前記第２の旋回流発生装置が、前記チャンバー内で被験者が前記粉体混合気体を吸い込む位置よりも上方に設置されていることを特徴とする請求項４に記載の粉体飛散曝露装置。
【請求項６】
前記第２の旋回流発生装置により、更に、前記チャンバー内の空調を行なうことができることを特徴とする請求項３から５の何れか１項に記載の粉体飛散曝露装置。
【請求項７】
前記チャンバーの断面形状が、円形または角数が６以上の正多角形であることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の粉体飛散曝露装置。
【請求項８】
前記粉体混合気供給手段が、気体の流れによる負圧を用いて吸い込んだ粉体を含む圧縮空気を、送風機により送風される空気中に吹き込むことによって、所定の粉体濃度の前記粉体混合気を供給することを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の粉体飛散曝露装置。
【請求項９】
前記粉体が、花粉であることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の粉体飛散曝露装置。
【請求項１】
粉体の出入を遮断可能なチャンバーと、
粉体を含んだ気体（粉体混合気）を前記チャンバーへ供給する粉体混合気供給手段と、
前記粉体混合気供給手段により供給される前記粉体混合気を前記チャンバー内で旋回するように流して、前記粉体を前記チャンバー内に飛散させる粉体飛散手段と、
を含むことを特徴とする粉体飛散曝露装置。
【請求項２】
前記粉体飛散手段が、円環状の流路と、前記円環状の流路の接線方向に前記粉体混合気を吹き込む少なくとも１つの吹込口と、を有する第１の旋回流発生装置を含むことを特徴とする請求項１に記載の粉体飛散曝露装置。
【請求項３】
前記粉体飛散手段が、前記第１の旋回流発生装置による前記旋回流の接線方向に送風を行なう少なくとも１つの吹出口を有する第２の旋回流発生装置を含むことを特徴とする請求項２に記載の粉体飛散曝露装置。
【請求項４】
前記第１の旋回流発生装置が前記チャンバーの上部に設置され、前記第２の旋回流発生装置が前記第１の旋回流発生装置の設置位置よりも下方に設置されることを特徴とする請求項３に記載の粉体飛散曝露装置。
【請求項５】
前記第２の旋回流発生装置が、前記チャンバー内で被験者が前記粉体混合気体を吸い込む位置よりも上方に設置されていることを特徴とする請求項４に記載の粉体飛散曝露装置。
【請求項６】
前記第２の旋回流発生装置により、更に、前記チャンバー内の空調を行なうことができることを特徴とする請求項３から５の何れか１項に記載の粉体飛散曝露装置。
【請求項７】
前記チャンバーの断面形状が、円形または角数が６以上の正多角形であることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の粉体飛散曝露装置。
【請求項８】
前記粉体混合気供給手段が、気体の流れによる負圧を用いて吸い込んだ粉体を含む圧縮空気を、送風機により送風される空気中に吹き込むことによって、所定の粉体濃度の前記粉体混合気を供給することを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の粉体飛散曝露装置。
【請求項９】
前記粉体が、花粉であることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の粉体飛散曝露装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−２１８３８０（Ｐ２００６−２１８３８０Ａ）
【公開日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３３２３８（Ｐ２００５−３３２３８）
【出願日】平成１７年２月９日（２００５．２．９）
【出願人】（５０１１８４２４９）株式会社ティーティーシー (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月９日（２００５．２．９）
【出願人】（５０１１８４２４９）株式会社ティーティーシー (10)
【Ｆターム（参考）】
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