粉体の飛散性評価方法および粉体の飛散濃度評価方法、これらを用いた粉体の封じ込め施設の設計方法
【課題】少量の試料で粉体の飛散性の評価が可能であり、暴露管理で必要な質量濃度の評価が可能であり、様々な粉体に対して化学分析などの特別な分析方法を用いることなくその質量を測定可能であり、得られた飛散指標により実粉体の飛散濃度が予測可能である粉体の飛散性評価方法および粉体の飛散濃度評価方法、並びに、これらを用いた粉体の封じ込め施設の設計方法を提供する。
【解決手段】本発明の粉体の飛散性評価方法は、密閉容器１２内に静置した粉体に定量的に機械的振動を加えることにより、密閉容器１２内にて粉体を飛散させ、この飛散した粉体を石英結晶素子上またはピアゾ素子上に捕集し、この捕集した粉体の質量を水晶振動式微量質量計またはピアゾ素子質量計により測定することにより、密閉容器１２内の空気中の粉体の飛散濃度を測定する。
【解決手段】本発明の粉体の飛散性評価方法は、密閉容器１２内に静置した粉体に定量的に機械的振動を加えることにより、密閉容器１２内にて粉体を飛散させ、この飛散した粉体を石英結晶素子上またはピアゾ素子上に捕集し、この捕集した粉体の質量を水晶振動式微量質量計またはピアゾ素子質量計により測定することにより、密閉容器１２内の空気中の粉体の飛散濃度を測定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は粉体の飛散性評価方法および粉体の飛散濃度評価方法、並びに、これらを用いた粉体の封じ込め施設の設計方法に関し、さらに詳しくは、少量の粉体により粉体の飛散性を定量評価し、封じ込め設備の定量的設計および性能評価を可能とする粉体の飛散性評価方法および粉体の飛散濃度評価方法、並びに、これらを用いた粉体の封じ込め施設の設計方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、粉体の飛散性を測定する装置としては、何らかの方法で発生させた空気中の粉体をフィルタ上に捕集し、その捕集量を化学的に定量する方法、あるいは、試料空気のレーザー回折情報などから空気中の粉体量情報を得る方法が採用されていた。
【０００３】
粉体の捕集量を化学的に定量する方法を採用した粉体飛散性測定装置としては、Ｃｏｗｈｅｒｄ等が開発したＭＲＩ Ｄｕｓｔｉｎｅｓｓ Ｔｅｓｔｅｒが挙げられる。
この測定装置では、容器内でビーカーに入れた粉体を１００ｇ程度、容器内の底面に徐々に落下させることによって粉体を飛散させている（例えば、非特許文献１、２参照）。
また、Ｈｅｕｂａｃｈは１０〜２００ｇの粉体をロータリードラムに入れて回転させることによって粉体を飛散させている（例えば、非特許文献２、３参照）。
さらに、Ｃａｒｌｓｏｎは、Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｄｕｓｔ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｒというホッパーから粉体を落とし、これに直交するエアブローにより落下中の粉体を測定用容器に導入している（例えば、非特許文献４参照）。
【０００４】
これらの方法では、空気中に発生した粉体の量を質量濃度として評価できるが、直接、質量を計測する場合には数１０ｍｇ以上の粉体を捕集する必要がある。そのため、これらの方法では、大量の粉体試料が必要となり、毒性のある粉体の測定や、高価な粉体の測定は困難であった。
【０００５】
また、化学的な分析を実施する場合、数１００ｎｇ程度の粉体を捕集できれば測定は可能となる。そのため、試料粉体の量を１０ｇ程度まで減らすことが可能である。しかしながら、化学的な定量が必要であるため、対象粉体の化学組成毎に異なる分析方法（前処理方法、測定器など）を選定する必要がある。
例えば、測定対象がラクトースの場合、この物質は水溶性であるため、フィルタに捕集したラクトースを１０ｃｃ程度の水に全量溶解し、高速液体クロマトグラフィーにより、この溶液を１０ｐｐｂレベルまで分析することにより、数１００ｎｇの定量が可能になる。しかし、水に不溶な粉体の場合、適切な溶媒の選定も必要となる。また、必要な捕集量を確保するまでには、捕集を数時間以上行う必要がある。
【０００６】
このように、粉体の分析においては分析化学に関する高度な知見が必要であり、容易に粉体の飛散量を測定することは困難であった。特に、試料が新薬の場合、試料が少なく、高価であり、かつ、一般的な分析方法も確立されていないため、飛散量の測定は極めて困難である。
【０００７】
一方、粉体濃度測定として、レーザー回折を利用する方法としては、Ｄｕｓｔ ＶｉｅｗやＳＴＲＩＫＥＲなどが挙げられる。
Ｄｕｓｔ Ｖｉｅｗでは、容器内で３０ｇの粉体を一度に落下させて、粉体を飛散させている（例えば、非特許文献５参照）。
また、ＳＴＲＩＫＥＲでは、粉体を入れたキュベットと呼ばれる容器の底を、ばねによる打器によって数回叩くことにより、粉体を飛散させている（例えば、非特許文献６参照）。
これらの方法では、レーザーを用いて粉体を測定するので、個数濃度に関する情報を迅速に得ることができるものの、個数情報を質量情報に換算するためには、粒径情報および密度情報が必要である。さらに、粒子の形状が単純な球形であれば換算は容易であるが、現実の粉体は複雑な形状をしているため、換算は容易ではなかった。さらに、形状が粉体の種類により異なるため、異なる粉体の比較はさらに困難であった。
【非特許文献１】Ｃｏｗｈｅｒｄ Ｃ．ＪＲ，Ｍ．Ａ．Ｇｒｅｌｉｎｇｅｒ，Ｐ．Ｊ．Ｅｎｇｌｅｈａｒｔ，Ｒ．Ｆ．Ｋｅｎｔ，Ｋ．Ｆ．Ｗｏｎｇ，“Ａｎ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇ ｔｈｅ Ｄｕｓｔｉｎｅｓｓ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，”，Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｈｙｇｉｅｎｅ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｊｏｕｒｎａｌ， ５０（３），１９８９，ｐｐ．１２３−１３０．
【非特許文献２】Ｈｅｉｔｂｒｉｎｋ Ｗ．Ａ．，“Ｆａｃｔｏｒｓ Ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ Ｈｅｕｂａｃｈ ａｎｄ ＭＲＩ Ｄｕｓｔｉｎｅｓｓ Ｔｅｓｔｓ”，Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｈｙｇｉｅｎｅ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｊｏｕｒｎａｌ， ５１（４），１９９０，ｐｐ．２１０−２１６．
【非特許文献３】Ｈｅｉｔｂｒｉｎｋ Ｗ．Ａ．，Ｔ．Ｃ．Ｃｏｏｐｅｒ，Ｗ．Ｆ．Ｔｏｄｄ，Ｄ．Ｍ．Ｏ’Ｂｒｉｅｎ，“Ｄｕｓｔｉｎｅｓｓ Ｔｅｓｔｅｒｓ ａｓ ａ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｄｕｓｔ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｏｆ ｐｏｗｄｅｒｓ”，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐｒｏｇｒａｍ．Ａｎｎｕａｌ Ｐｏｗｄｅｒ ＆ Ｂｕｌｋ Ｓｏｌｉｄｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ／Ｅｘｈｉｂｉｔｉｏｎ，１９８９，ｐｐ．５３９−５４９．
【非特許文献４】Ｃａｒｌｓｏｎ Ｋ．Ｈ．，Ｄ．Ｒ．Ｈｅｒｍａｎ，Ｔ．Ｆ．Ｍａｒｋｅｙ，Ｒ．Ｋ．Ｗｏｌｆｆ，Ｍ．Ａ．Ｄｏｒａｔｏ，“Ａ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ Ｔｗｏ Ｄｕｓｔｉｎｅｓｓ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ”，Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｈｙｇｉｅｎｅ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｊｏｕｒｎａｌ， ５３（７），１９９２，ｐｐ．４４８−４５４．
【非特許文献５】Ｈａｍｅｌｍａｎｎ Ｆ．，Ｅ．Ｓｃｈｍｉｄｔ，“Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｉｎｇ ｔｈｅ Ｄｕｓｔｉｎｅｓｓ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｗｄｅｒｓ”，Ｃｈｅｍｉｃａｌ，Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ２７（８），２００４，ｐｐ．８４４−８４７．
【非特許文献６】Ｃａｓｔｏｒ Ｗ．，Ａ．Ｇｒａｙ，“Ｅｖａｌｕａｔｉｎｇｔｈｅ ｄｕｓｔｉｎｅｓｓ ｏｆ ｐｏｗｄｅｒｓ”，Ｐｏｗｄｅｒ Ｈａｎｄｌｉｎｇ ＆ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ， ２（２），１９９０，ｐｐ．１４５−１４８．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の従来の粉体飛散性評価方法には、以下のような問題があった。
暴露評価に必要な質量濃度を得る手法では、多量の粉体を用いる必要があるため、高価な薬剤あるいは活性の高い薬剤に対して、経済的あるいは安全性の観点から、飛散性評価を実施することは困難であった。また、従来の方法では、化学分析の必要性があり、多くの種類の薬剤を評価するには、多くの時間を要していた。
一方、少量の試料を用いての評価方法では、暴露評価に必要な粉体の質量への換算が困難であった。なぜならば、暴露評価では、作業者が吸入する薬剤の質量を管理する必要がある。そのため、粉体の飛散性は空気中の個数濃度や、レーザー散乱性ではなく、質量濃度としてまとめる必要がある。
【０００９】
また、従来の方法では、異なる薬剤同士の飛散量の比較は困難であるため、様々な種類の粉体（薬剤）について、化学分析などの特別な分析方法を用いることなく、その飛散量を測定することは困難であった。
また、粉体を飛散させる方法としては、上記のように落下法、回転法、エアブロー法、打撃法などの様々な方法が考案されているが、いずれの方法も原理的に繰り返し精度を高くすることが困難である。
【００１０】
ところで、粉体取扱工程における作業者の粉体吸入量（Ｉ）の予測は下記の式（１）で定義できる。
Ｉ＝Ｃ×Ｂ×Ｔ×P （１）
上記の式（１）中、Ｉは粉体吸入量［μｇ］、Ｃは作業環境粉体濃度［μｇ／ｍ３］、Ｂは呼吸速度［ｍ３／ｈ］、Ｔは作業時間［ｈ］、Ｐは防護具の防護係数［―］を表している。
さらに、作業環境粉体濃度は下記の式（２）で予測することができる。
Ｃ＝ｋ×（１／Ｖ）×Ｅ×Ａ×Ｍ×Ｆ （２）
上記の式（２）中、Ｃは作業環境粉体濃度［μｇ／ｍ３］、ｋは比例係数［―］、Ｖは作業環境の換気率［１／ｈ］、Ｅは機器の封じ込め性能［―］、Ａは作業の飛散強度［―］、Ｍは単位時間当たりの取扱量［ｋｇ／ｈ］、Ｆは粉体飛散性［（（μｇ／ｍ３）・（１／ｈ））／（ｋｇ／ｈ）］を表している。
しかしながら、現状、Ｆの粉体飛散性は、乾燥粉体に対して１０、湿式粉体に対して１、固形化剤に対して０．１など定性的な値であり、乾燥粉体の定量的な飛散性を論じることはできなかった。さらに、Ａの作業に依存する飛散強度およびＥの機器の封じ込め性能についても定量的な評価はされていなかった。
また、試運転において、ラクトースなどの標準粉体を用いた封じ込め性能評価試験データから、実粉体取扱時の予測をすることが困難であった。
このようなことから、従来の方法により得られた粉体の飛散指標から、粉体の飛散濃度を予測することはできなかった。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、少量の試料で粉体の飛散性の評価が可能であり、暴露管理で必要な質量濃度の評価が可能であり、様々な粉体に対して化学分析などの特別な分析方法を用いることなくその質量を測定可能であり、得られた飛散指標により実粉体の飛散濃度が予測可能である粉体の飛散性評価方法および粉体の飛散濃度評価方法、並びに、これらを用いた粉体の封じ込め施設の設計方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、密閉容器内に静置した粉体に定量的に機械的振動を加えることにより、前記密閉容器内にて前記粉体を飛散させ、この飛散した粉体を石英結晶素子上またはピアゾ素子上に捕集し、この捕集した粉体の質量を水晶振動式微量質量計またはピアゾ素子質量計により測定することにより、前記密閉容器内の空気中の粉体の飛散濃度を測定する粉体の飛散性評価方法を提供する。
【００１３】
本発明において、前記密閉容器内に静置する粉体の質量が０．１ｇ以上、５ｇ以下であることが好ましい。
【００１４】
本発明は、模擬粉体について、本発明の粉体の飛散性評価方法により測定した前記飛散濃度の対数（飛散指数ｄ）を導出し、これとは別に、作業環境中の模擬粉体の飛散濃度Ｃ´を測定し、前記飛散指数ｄと前記飛散濃度Ｃ´から、検量線Ｆ（ｄ）を導出し、前記検量線Ｆ（ｄ）を用いて、目的とする実粉体の前記飛散指数ｄから作業環境中の目的とする実粉体の飛散濃度Ｃを予測する粉体の飛散濃度評価方法を提供する。
【００１５】
本発明は、本発明の粉体の飛散濃度評価方法により、実際の作業環境における目的とする実粉体の飛散性を予測し、その予測結果に基づいて、粉体の封じ込め施設を設計する粉体の封じ込め施設の設計方法を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の粉体の飛散性評価方法によれば、少量の試料で粉体の飛散性を評価することができるので、高価な薬剤などの粉体の飛散性を低コストで評価することが可能となる。また、少量の試料で粉体の飛散性を評価することができるので、活性の高い粉体の飛散性を評価する際、このような粉体に人体を暴露する危険性を抑制することができる。また、作業環境雰囲気などに含まれる粉体の質量を即時に測定することができるので、粉体の飛散性指標（飛散指数）の測定時間を極めて短くすることができる。また、粉体の暴露管理に必要な粉体の質量情報により、粉体の飛散性を評価することができる。さらに、カスケードインパクターを用いることにより飛散粉体の粒径分布も求めることができる。
【００１７】
本発明の粉体の飛散濃度評価方法によれば、標準粉体（模擬粉体）を用いて、粉体を取り扱う実作業における、目的とする実粉体に対する封じ込め性能の評価が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の粉体の飛散性評価方法および粉体の飛散濃度評価方法の最良の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１９】
［粉体の飛散性評価方法］
図１は、本発明の粉体の飛散性評価方法で用いられる、粉体の飛散性評価装置を示す概略構成図である。
この粉体の飛散性評価装置１０は、導管を介して順に連結された第一フィルタ１１と、密閉容器１２と、カスケードインパクター１３と、第二フィルタ１４と、エアポンプ１５と、密閉容器１２に振動を加える振動装置１６とから概略構成されている。
【００２０】
第一フィルタ１１としては、一般的な不織布などからなるエアフィルタなどが用いられる。この第一フィルタ１１は、密閉容器１２内に導入する空気中の不純物粒子（測定対象の薬剤などの粉体以外の粒子）を除去し、測定精度を上げるために設けられている。
【００２１】
カスケードインパクター１３は、粒子の慣性衝突を利用して空気中に飛散（浮遊）している粉体の粒子を捕集する装置であり、この粒子を捕集する分級ステージが、鉛直方向に直列に多数連結されたものであり、上段の分級ステージから順に粒径の大きな粒子を捕集するようになっている。
また、カスケードインパクター１３の各分級ステージ内には、石英結晶素子が備えられており、この石英結晶素子上に所定の範囲の粒径の粒子を捕集するようになっている。
さらに、カスケードインパクター１３の各分級ステージ内には、水晶振動式微量質量計が備えられており、同じ分級ステージ内に備えられた石英結晶素子上に捕集された粒子を秤量するようになっている。
このようなカスケードインパクター１３としては、例えば、ＱＣＭカスケードインパクター（型式；ＰＣ−２、東京ダイレック社製）が用いられる。また、カスケードインパクターの他に、粉体の粒子を捕集する方法としては、静電捕集法、例えば、ピエゾバランス式粉塵計（型式：３５２１、カノマックス社製）を用いた捕集法が用いられる。
【００２２】
このカスケードインパクター１３は、数十秒という短時間に石英結晶素子上に捕集した微量の粒子の質量基準の粒径分布を測定することが可能であり、空気中の粒子量を即時に粒径別に測定することができる。
【００２３】
密閉容器１２としては、その内部に一定量の粉体を封入し、振動装置１６によって振動を加えることにより、封入した粉体をその内部にて飛散させることができるものであれば特に限定されず、いかなる容器でも用いられる。
【００２４】
第二フィルタ１４としては、一般的な不織布などからなるエアフィルタなどが用いられる。この第二フィルタ１４は、エアポンプ１５に吸引される空気に含まれる粒子を除去し、エアポンプ１５が粒子を吸い込んで故障するのを防止するために設けられている。
【００２５】
エアポンプ１５は、密閉容器１２内の粒子を含む空気を、一定の流量でカスケードインパクター１３内に導入するために用いられる。
【００２６】
振動装置１６としては、密閉容器１２に定量的に機械的振動を加えることができるものであれば特に限定されないが、例えば、振動発生器あるいはボルテックス（商品名）が用いられる。
ここで、「定量的」とは、密閉容器１２に加える機械的振動の強度を数値で表すことができるとともに、再現可能であることをいう。
【００２７】
次に、本発明の粉体の飛散性評価方法を説明する。
本発明の粉体の飛散性評価方法は、密閉容器１２内に静置した粉体に、振動装置１６によって定量的に機械的振動を加えることにより、密閉容器１２内にて粉体を飛散させ、この飛散した粉体をカスケードインパクター１３内に備えられた石英結晶素子上に捕集し、この捕集した粉体の質量をカスケードインパクター１３内に備えられた水晶振動式微量質量計により測定することにより、密閉容器１２内の空気中の粉体濃度を測定する方法である。
【００２８】
本発明の粉体の飛散性評価方法により評価される粉体は、特に限定されず、いかなる粉体の飛散性も評価することができる。
【００２９】
以下、本発明の粉体の飛散性評価方法を詳細に説明する。
まず、密閉容器１２内に所定量の粉体を封入し、実質的に、第一フィルタ１１により不純物粒子を除去した空気を用い、密閉容器１２内の空気を清浄な空気に置換する。
【００３０】
ここで、密閉容器１２に封入する粉体の質量を０．１ｇ以上、５ｇ以下とすることが好ましく、より好ましくは０．１ｇ以上、３ｇ以下である。
密閉容器１２に封入する粉体の質量を０．１ｇ以上、５ｇ以下とすることが好ましい理由は、粉体の質量が０．１ｇ未満では、粉体の量が少な過ぎてカスケードインパクター１３による粉体の濃度測定ができず、一方、粉体の質量が５ｇを超えると、カスケードインパクター１３による粉体の濃度測定において、測定誤差（ばらつき）が大きくなるからである。
【００３１】
また、密閉容器１２の容量、すなわち、粉体を飛散させる空間の容積を１００ｍｌ以上、３００ｍｌ以下とすることが好ましい。
密閉容器１２の容量を１００ｍｌ以上、３００ｍｌ以下とすることが好ましい理由は、密閉容器１２の容量が１００ｍｌ未満では、密閉容器１２の壁面に粉体の一部が付着するなどの影響により、カスケードインパクター１３による粉体の濃度測定において、再現性の高い測定を行うことができず、一方、密閉容器１２の容量が３００ｍｌを超えると、少量の粉体を密閉容器１２内の空気中に高濃度に飛散させることができないため、微量な粉体の濃度測定ができないからである。
【００３２】
次いで、振動装置１６によって、密閉容器１２に定量的に機械的振動を加えることにより、密閉容器１２内にて粉体を飛散（浮遊）させる。
ここで、振動装置１６によって、密閉容器１２に定量的に機械的振動を加える時間を１０秒以上、１５秒以下とすることが好ましい。
振動装置１６によって、密閉容器１２に定量的に機械的振動を加える時間を１０秒以上、１５秒以下とすることが好ましい理由は、密閉容器１２に定量的に機械的振動を加える時間が１０秒未満では、密閉容器１２内の空気中の粉体濃度（空気中に飛散する粉体の濃度、以下、「飛散濃度」という。）が低過ぎて、カスケードインパクター１３による粉体の濃度測定ができず、一方、密閉容器１２に定量的に機械的振動を加える時間が１５秒を超えると、カスケードインパクター１３による粉体の濃度測定において、測定誤差（ばらつき）が大きくなるからである。
【００３３】
次いで、カスケードインパクター１３内に密閉容器１２内の粉体を含む空気（粉体が飛散している空気）を吸引（捕集）することにより、密閉容器１２内の空気中に飛散した粉体を、カスケードインパクター１３内に備えられた石英結晶素子上に捕集する。
【００３４】
また、密閉容器１２内の空気中に飛散した粉体をカスケードインパクター１３により捕集する時間（サンプリング時間）を１５０秒以上、２００秒以下とすることが好ましい。
サンプリング時間を１５０秒以上、２００秒以下とすることが好ましい理由は、サンプリング時間が１５０秒未満では、飛散濃度が高いものの、飛散濃度のばらつきが大きいからであり、一方、サンプリング時間が２００秒を超えると、飛散濃度が低くなるからである。
【００３５】
次いで、石英結晶素子上に捕集した粉体の質量をカスケードインパクター１３内に備えられた水晶振動式微量質量計またはピアゾ素子質量計により測定する。
その後、得られた粉体の質量と、カスケードインパクター１３内に捕集した空気量とから、密閉容器１２内における粉体の飛散濃度を算出する。
【００３６】
本発明の粉体の飛散性評価方法によれば、少量の試料で粉体の飛散性を評価することができるので、高価な薬剤などの粉体の飛散性を低コストで評価することが可能となる。また、少量の試料で粉体の飛散性を評価することができるので、活性の高い粉体の飛散性を評価する際、このような粉体に人体を暴露する危険性を抑制することができる。また、粉体の濃度を即時に測定することができるので、粉体の飛散性指標（飛散指数）の測定時間を極めて短くすることができる。また、粉体の暴露管理に必要な粉体の質量情報により、粉体の飛散性を評価することができる。さらに、カスケードインパクターを用いることにより粉体の粒径分布も求めることができる。
【００３７】
［粉体の飛散濃度評価方法］
本発明の粉体の飛散濃度評価方法は、本発明の粉体の飛散性評価方法により測定した模擬粉体の飛散濃度の対数（飛散指数ｄ）を導出し、これとは別に、作業環境中の模擬粉体の飛散濃度Ｃ´を測定し、飛散指数ｄと飛散濃度Ｃ´から、検量線Ｆ（ｄ）を導出し、検量線Ｆ（ｄ）を用いて、飛散指数ｄから作業環境中の目的とする実粉体の飛散濃度Ｃを予測する。
【００３８】
具体的には、模擬粉体について、本発明の粉体の飛散性評価方法により測定した飛散濃度の対数をとり、飛散指数ｄを算出する。
これとは別に、模擬粉体について、実際の作業環境中の粉体の飛散濃度Ｃ´を測定する。
そして、飛散指数ｄを横軸とし、実際の作業環境中の粉体の飛散濃度Ｃ´の対数を縦軸としてプロットする。
プロットした点を最小二乗法により線形回帰して、検量線Ｆ（ｄ）を導出する。
この検量線Ｆ（ｄ）を用いて、目的とする実粉体の飛散指数ｄから、目的とする作業環境中の目的とする実粉体の飛散濃度Ｃを予測する。
すなわち、検量線Ｆ（ｄ）を引いておけば、密閉容器内における目的とする実粉体の飛散濃度を測定し、この飛散濃度から飛散指数ｄを算出することにより、工業レベルの作業環境における目的とする実粉体の飛散濃度Ｃを予測することができる。
【００３９】
このようにして予測される作業環境中の粉体の飛散濃度Ｃは、下記の式（３）で表すことができる。
Ｃ＝ｋ´×Ｇ（ｈ，ｔ）×（１／Ｖ）×Ｅ×Ａ×Ｍ×Ｆ（ｄ） （３）
但し、式（３）中、Ｃは作業環境粉体濃度（μｇ／ｍ３）、ｋ´は比例係数［―］、Ｇ（ｈ，ｔ）は湿度ｈ、温度ｔに依存する係数［―］、Ｖは作業環境の換気率［１／ｈ］、Ｅは機器の封じ込め性能［―］、Ａは作業の飛散強度［―］、Ｍは単位時間当たりの取扱量［ｋｇ／ｈ］、Ｆ（ｄ）の粉体飛散性は飛散指数ｄを持つ粉体を１ｋｇ／ｈで単位換気率１／ｈの環境において、標準操作する際の粉体飛散濃度［（（μｇ／ｍ３）・（１／ｈ））／（ｋｇ／ｈ）］を表している。
作業の飛散強度Ａは、例えば、標準操作をある手順の移し替えとすると、この移し替えでは１、ある手順の篩過では１０、ある手順の小分けでは０．５である。
また、機器の封じ込め性能Ｅは、例えば、機器無しでは１、ある安全フードでは０．０１、あるダウンフローブースでは０．００１である。
本発明の粉体の飛散濃度評価方法によれば、標準粉体を用いて、粉体を取り扱う実作業における、粉体の封じ込め性能の評価が可能となる。
また、粉体の封じ込め性能の評価が必要な一例として、医薬品の製剤工場、製薬工場や農薬などの高活性な粉体を取り扱う化学薬品工場における封じ込め施設が挙げられる。このような封じ込め施設は、主に粉体の状態で取り扱われる薬品の作業者への曝露を抑制する機能と、施設周辺環境への漏洩を防ぐ機能を備えている。このような封じ込め施設の封じ込め設計に、本発明の粉体の飛散濃度評価方法を取り入れることにより、粉体の飛散し安さを考慮した施設の設計が可能となる。
【００４０】
以下、実験例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実験例に限定されるものではない。
【００４１】
「実験例１」
図１に示すような粉体の飛散性評価装置を用いて、粉体の質量が粉体の飛散濃度に及ぼす影響について調査した。
この実験例１における各種の条件を下記の通りとした。
密閉容器として容量が３００ｍｌのフラスコを用いた。
密閉容器内の空気中に飛散した粉体をカスケードインパクターにより捕集・測定した。
粉体としては、ラクトース（ＤＭＶ Ｆａｒｍ製）を用いた。
ラクトースの質量を０．１ｇ、０．２ｇ、０．５ｇ、１ｇ、２ｇ、３ｇ、５ｇ、１０ｇと変化させ、密閉容器内におけるラクトースの飛散濃度を測定した。
なお、ラクトースの質量毎に測定を１〜３回行った。
結果を図２に示す。
【００４２】
図２の結果から、フラスコ内の粉体（ラクトース）の質量を１ｇ以上にすると、フラスコ内の粉体濃度はほぼ一定、すなわち、フラスコ内に入れる粉体量が測定値に与える影響が小さく、飛散指数測定装置として望ましい条件を示すことが分かった。ただし、粉体の質量が５ｇを超えると、測定値のばらつきが大きくなることが確認された。なお、粉体の質量が０．１ｇでも測定可能であるが、粉体の質量を正確に測定する（正確に秤量する）必要がある。
【００４３】
「実験例２」
粉体として、塩化カルシウム（和光純薬社製）、塩化カリウム（和光純薬社製）、塩化ナトリウム（和光純薬社製）、硫酸ナトリウム（和光純薬社製）、炭酸水素ナトリウム（和光純薬社製）、ステアリン酸マグネシウム（和光純薬社製）、酸化マグネシウム（和光純薬社製）、アセトアミノフェンＰＰ（八代製薬社製）、アセトアミノフェンＰ（八代製薬社製）、グルコース（和光純薬社製）、ラクトース４５０Ｍ（ＤＭＶ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＢＶ製）、マンニトール（和光純薬社製）、ソルビトール（和光純薬社製）、ラクトース１００Ｍ（ＤＭＶ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＢＶ製）、ラクトース２００Ｍ（ＤＭＶ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＢＶ製）、カルピンＦ（矢橋工業社製）、カルシーＦ♯２０００（矢橋工業社製）、カルシーＦ♯９８５０（矢橋工業社製）、カルシーＦ♯６４０２（矢橋工業社製）をそれぞれ１．０ｇ用意し、図１に示すような粉体の飛散性評価装置を用いて、密閉容器１２内におけるこれらの粉体の飛散濃度を測定し、この飛散濃度の対数をとり、飛散指数を算出した（測定Ａ）。
また、ダウンフローブース内の机において所定量の粉体を原容器から所定量ずつ別の容器に移し替える操作において、それぞれの粉体を取り扱ったときの作業環境中の粉体の飛散濃度Ｃ´を測定した。カセットフィルターに捕集した飛散粒子を適切な溶媒（水、アルコールなど）に溶解し、対象物に応じた化学分析（イオンクロマトグラフィー、ＩＣＰ−ＡＥＳなど）を実施することにより捕集した粉体量を求め、これを捕集空気量で除することにより作業中の粉体の飛散濃度を求めた（測定Ｂ）。
それぞれの粉体について、それぞれの操作について測定Ａで得られた飛散指数と、測定Ｂで得られた飛散濃度を対応させてプロットし、このプロットした点を最小二乗法により線形回帰して、近似曲線を得た。結果を図３に示す。
得られた近似曲線から、測定Ａで得られた飛散指数と、測定Ｂで得られた飛散濃度の対数はほぼ比例関係にあることが確認された。
したがって、これまでは実設備の試運転時などにおける模擬粉体を用いた運転操作により得られた作業環境中の粉体の飛散濃度から、実粉体取り扱い時における粉体の飛散濃度を評価することはできなかったが、実粉体と、模擬粉体の飛散指数を用いることにより、実粉体取り扱い時における粉体の飛散濃度の評価が可能であることが分かった。
【００４４】
「実験例３」
実験例２と同じ環境で、異なる作業をした際の粉体の飛散指数と飛散濃度の関係を調査した。
粉体として、ソルビトール（和光純薬社製）、マンニトール（和光純薬社製）、ラクトース１００Ｍ（ＤＭＶ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＢＶ製）、グルコース（和光純薬社製）、炭酸水素ナトリウム（和光純薬社製）をそれぞれ１．０ｇ用意し、図１に示すような粉体の飛散性評価装置を用いて、密閉容器１２内におけるこれらの粉体の飛散濃度を測定し、この飛散濃度の対数をとり、飛散指数を算出した（測定Ｃ）。
また、ダウンフローブース内の机において所定量の粉体を原容器から所定量ずつ別の容器に移し替える操作、篩過操作および小分け操作において、それぞれの粉体を取り扱ったときの作業環境中の粉体の飛散濃度Ｃ´を測定した。カセットフィルターに捕集した飛散粒子を適切な溶媒（水、アルコールなど）に溶解し、対象物に応じた化学分析（イオンクロマトグラフィー、ＩＣＰ−ＡＥＳなど）を実施することにより捕集した粉体量を求め、これを捕集空気量で除することにより作業中の粉体の飛散濃度を求めた（測定Ｄ）。
それぞれの粉体、それぞれの操作について測定Ｃで得られた飛散指数と、測定Ｄで得られた飛散濃度を対応させてプロットし、このプロットした点を最小二乗法により線形回帰して、近似曲線を得た。結果を図４に示す。
得られた近似曲線から、異なる操作においても、測定Ｃで得られた飛散指数と、測定Ｄで得られた飛散濃度の対数はほぼ比例関係にあることが確認された。
また、本試験の条件において、篩過操作は移し替え操作と比較して約１０倍の粉体の飛散が生じる作業であり、本試験の条件において、小分け操作は移し替え操作と比較して約１／２倍の粉体の飛散が生じる作業であることが確認された。
【００４５】
「実験例４」
同じ作業を異なる封じ込め機器の中で行った際の粉体の飛散指数と飛散濃度の関係を調査した。
粉体として、ソルビトール（和光純薬社製）、マンニトール（和光純薬社製）、ラクトース１００Ｍ（ＤＭＶ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＢＶ製）、グルコース（和光純薬社製）をそれぞれ１．０ｇ用意し、図１に示すような粉体の飛散性評価装置を用いて、密閉容器１２内におけるこれらの粉体の飛散濃度を測定し、この飛散濃度の対数をとり、飛散指数を算出した（測定Ｅ）。
また、ダウンフローブース内、安全フード内および封じ込め機器なしの場合、所定量の粉体を原容器から所定量ずつ別の容器に移し替える操作において、それぞれの粉体を取り扱ったときの作業環境中の粉体の飛散濃度Ｃ´を測定した。カセットフィルターに捕集した飛散粒子を適切な溶媒（水、アルコールなど）に溶解し、対象物に応じた化学分析（イオンクロマトグラフィー、ＩＣＰ−ＡＥＳなど）を実施することにより捕集した粉体量を求め、これを捕集空気量で除することにより作業中の粉体の飛散濃度を求めた（測定Ｆ）。なお、この粉体の飛散濃度の測定は、作業者の呼気に相当する空気中濃度を測定した値である。
それぞれの粉体、それぞれの操作について測定Ｅで得られた飛散指数と、測定Ｆで得られた飛散濃度を対応させてプロットし、このプロットした点を最小二乗法により線形回帰して、近似曲線を得た。結果を図５に示す。
得られた近似曲線から、封じ込め機器が異なっていても、測定Ｅで得られた飛散指数と、測定Ｆで得られた飛散濃度の対数はほぼ比例関係にあることが確認された。
また、封じ込め機器がない場合に対して、本試験で使用した安全フードを利用することにより粉体の飛散濃度を約１／１００に低減することができ、本試験で使用したダウンフローブースを利用することにより粉体の飛散濃度を約１／１０００に低減することができることが確認された。
【００４６】
「実験例５」
実験例２で求めた近似曲線を検量線Ｆ（ｄ）とした。
そして、この検量線Ｆ（ｄ）および実験例３，４で求めたＡ、Ｅを用いて、目的とする粉体（ラクトース（和光純薬社製）、ソルビトール（和光純薬社製）、グルコース（和光純薬社製）、マンニトール（和光純薬社製）、水酸化カルシウム（和光純薬社製）、アスコルビン酸ナトリウム（和光純薬社製）、ホウ酸（和光純薬社製））の飛散指数ｄから、目的とする作業環境中の粉体の飛散濃度を予測した。
得られた粉体の飛散濃度（予測値）と、実験例３、４で求めたそれぞれの粉体の飛散濃度（実測値）を対応させてプロットし、このプロットした点を最小二乗法により線形回帰して、近似曲線を得た。結果を図６に示す。
今回発明した手法により、飛散濃度をＦａｃｔｏｒ３程度の精度で予測できることを確認した。
【００４７】
「実験例６」
図１に示すような粉体の飛散性評価装置を用いて、粉体の飛散濃度を測定した。
この実験例６における各種の条件を下記の通りとした。
粉体として、ソルビトール（和光純薬社製）、ラクトース１００Ｍ（ＤＭＶ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＢＶ製）、グルコース（和光純薬社製）をそれぞれ０．１ｇ用いた。
密閉容器として容量が３００ｍｌのフラスコを用いた。
密閉容器内の空気中に飛散した粉体をカスケードインパクターにより捕集・測定した。
得られた粉体の飛散濃度の対数をとり、飛散指数を算出した（測定Ｇ）。
また、ダウンフローブース内の机において所定量の粉体を原容器から所定量ずつ別の容器に移し替える操作において、それぞれの粉体を取り扱ったときの作業環境中の粉体の飛散濃度Ｃ´を測定した。カセットフィルターに捕集した飛散粒子を適切な溶媒（水、アルコールなど）に溶解し、対象物に応じた化学分析（イオンクロマトグラフィー、ＩＣＰ−ＡＥＳなど）を実施することにより捕集した粉体量を求め、これを捕集空気量で除することにより作業中の粉体の飛散濃度を求めた（測定Ｈ）。
それぞれの粉体について、それぞれの操作について測定Ｇで得られた飛散指数と、測定Ｈで得られた飛散濃度を対応させてプロットし、このプロットした点を最小二乗法により線形回帰して、近似曲線を得た。結果を図７に示す。
得られた近似曲線から、測定Ｇで得られた飛散指数と、測定Ｈで得られた飛散濃度の対数はほぼ比例関係にあることが確認された。
したがって、粉体の質量を０．１ｇとしても、実作業における目的とする実粉体の飛散濃度を予測できることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の粉体の飛散性評価方法で用いられる、粉体の飛散性評価装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実験例１において、粉体の質量と粉体の飛散濃度の関係を示すグラフである。
【図３】本発明の実験例２において、本発明の粉体の飛散性評価方法により得られた飛散指数と、実操作における粉体の飛散濃度との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実験例３において、本発明の粉体の飛散性評価方法により得られた飛散指数と、実操作における粉体の飛散濃度との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実験例４において、本発明の粉体の飛散性評価方法により得られた飛散指数と、実操作における粉体の飛散濃度との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実験例５において、本発明の粉体の飛散濃度評価方法により得られた飛散濃度（予測値）と、実操作における粉体の飛散濃度（実測値）との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実験例６において、本発明の粉体の飛散性評価方法により得られた飛散指数と、実操作における粉体の飛散濃度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４９】
１０・・・粉体の飛散性評価装置、１１・・・第一フィルタ、１２・・・密閉容器、１３・・・カスケードインパクター、１４・・・第二フィルタ、１５・・・エアポンプ、１６・・・振動装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は粉体の飛散性評価方法および粉体の飛散濃度評価方法、並びに、これらを用いた粉体の封じ込め施設の設計方法に関し、さらに詳しくは、少量の粉体により粉体の飛散性を定量評価し、封じ込め設備の定量的設計および性能評価を可能とする粉体の飛散性評価方法および粉体の飛散濃度評価方法、並びに、これらを用いた粉体の封じ込め施設の設計方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、粉体の飛散性を測定する装置としては、何らかの方法で発生させた空気中の粉体をフィルタ上に捕集し、その捕集量を化学的に定量する方法、あるいは、試料空気のレーザー回折情報などから空気中の粉体量情報を得る方法が採用されていた。
【０００３】
粉体の捕集量を化学的に定量する方法を採用した粉体飛散性測定装置としては、Ｃｏｗｈｅｒｄ等が開発したＭＲＩ Ｄｕｓｔｉｎｅｓｓ Ｔｅｓｔｅｒが挙げられる。
この測定装置では、容器内でビーカーに入れた粉体を１００ｇ程度、容器内の底面に徐々に落下させることによって粉体を飛散させている（例えば、非特許文献１、２参照）。
また、Ｈｅｕｂａｃｈは１０〜２００ｇの粉体をロータリードラムに入れて回転させることによって粉体を飛散させている（例えば、非特許文献２、３参照）。
さらに、Ｃａｒｌｓｏｎは、Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｄｕｓｔ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｒというホッパーから粉体を落とし、これに直交するエアブローにより落下中の粉体を測定用容器に導入している（例えば、非特許文献４参照）。
【０００４】
これらの方法では、空気中に発生した粉体の量を質量濃度として評価できるが、直接、質量を計測する場合には数１０ｍｇ以上の粉体を捕集する必要がある。そのため、これらの方法では、大量の粉体試料が必要となり、毒性のある粉体の測定や、高価な粉体の測定は困難であった。
【０００５】
また、化学的な分析を実施する場合、数１００ｎｇ程度の粉体を捕集できれば測定は可能となる。そのため、試料粉体の量を１０ｇ程度まで減らすことが可能である。しかしながら、化学的な定量が必要であるため、対象粉体の化学組成毎に異なる分析方法（前処理方法、測定器など）を選定する必要がある。
例えば、測定対象がラクトースの場合、この物質は水溶性であるため、フィルタに捕集したラクトースを１０ｃｃ程度の水に全量溶解し、高速液体クロマトグラフィーにより、この溶液を１０ｐｐｂレベルまで分析することにより、数１００ｎｇの定量が可能になる。しかし、水に不溶な粉体の場合、適切な溶媒の選定も必要となる。また、必要な捕集量を確保するまでには、捕集を数時間以上行う必要がある。
【０００６】
このように、粉体の分析においては分析化学に関する高度な知見が必要であり、容易に粉体の飛散量を測定することは困難であった。特に、試料が新薬の場合、試料が少なく、高価であり、かつ、一般的な分析方法も確立されていないため、飛散量の測定は極めて困難である。
【０００７】
一方、粉体濃度測定として、レーザー回折を利用する方法としては、Ｄｕｓｔ ＶｉｅｗやＳＴＲＩＫＥＲなどが挙げられる。
Ｄｕｓｔ Ｖｉｅｗでは、容器内で３０ｇの粉体を一度に落下させて、粉体を飛散させている（例えば、非特許文献５参照）。
また、ＳＴＲＩＫＥＲでは、粉体を入れたキュベットと呼ばれる容器の底を、ばねによる打器によって数回叩くことにより、粉体を飛散させている（例えば、非特許文献６参照）。
これらの方法では、レーザーを用いて粉体を測定するので、個数濃度に関する情報を迅速に得ることができるものの、個数情報を質量情報に換算するためには、粒径情報および密度情報が必要である。さらに、粒子の形状が単純な球形であれば換算は容易であるが、現実の粉体は複雑な形状をしているため、換算は容易ではなかった。さらに、形状が粉体の種類により異なるため、異なる粉体の比較はさらに困難であった。
【非特許文献１】Ｃｏｗｈｅｒｄ Ｃ．ＪＲ，Ｍ．Ａ．Ｇｒｅｌｉｎｇｅｒ，Ｐ．Ｊ．Ｅｎｇｌｅｈａｒｔ，Ｒ．Ｆ．Ｋｅｎｔ，Ｋ．Ｆ．Ｗｏｎｇ，“Ａｎ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇ ｔｈｅ Ｄｕｓｔｉｎｅｓｓ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，”，Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｈｙｇｉｅｎｅ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｊｏｕｒｎａｌ， ５０（３），１９８９，ｐｐ．１２３−１３０．
【非特許文献２】Ｈｅｉｔｂｒｉｎｋ Ｗ．Ａ．，“Ｆａｃｔｏｒｓ Ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ Ｈｅｕｂａｃｈ ａｎｄ ＭＲＩ Ｄｕｓｔｉｎｅｓｓ Ｔｅｓｔｓ”，Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｈｙｇｉｅｎｅ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｊｏｕｒｎａｌ， ５１（４），１９９０，ｐｐ．２１０−２１６．
【非特許文献３】Ｈｅｉｔｂｒｉｎｋ Ｗ．Ａ．，Ｔ．Ｃ．Ｃｏｏｐｅｒ，Ｗ．Ｆ．Ｔｏｄｄ，Ｄ．Ｍ．Ｏ’Ｂｒｉｅｎ，“Ｄｕｓｔｉｎｅｓｓ Ｔｅｓｔｅｒｓ ａｓ ａ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｄｕｓｔ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｏｆ ｐｏｗｄｅｒｓ”，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐｒｏｇｒａｍ．Ａｎｎｕａｌ Ｐｏｗｄｅｒ ＆ Ｂｕｌｋ Ｓｏｌｉｄｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ／Ｅｘｈｉｂｉｔｉｏｎ，１９８９，ｐｐ．５３９−５４９．
【非特許文献４】Ｃａｒｌｓｏｎ Ｋ．Ｈ．，Ｄ．Ｒ．Ｈｅｒｍａｎ，Ｔ．Ｆ．Ｍａｒｋｅｙ，Ｒ．Ｋ．Ｗｏｌｆｆ，Ｍ．Ａ．Ｄｏｒａｔｏ，“Ａ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ Ｔｗｏ Ｄｕｓｔｉｎｅｓｓ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ”，Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｈｙｇｉｅｎｅ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｊｏｕｒｎａｌ， ５３（７），１９９２，ｐｐ．４４８−４５４．
【非特許文献５】Ｈａｍｅｌｍａｎｎ Ｆ．，Ｅ．Ｓｃｈｍｉｄｔ，“Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｉｎｇ ｔｈｅ Ｄｕｓｔｉｎｅｓｓ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｗｄｅｒｓ”，Ｃｈｅｍｉｃａｌ，Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ２７（８），２００４，ｐｐ．８４４−８４７．
【非特許文献６】Ｃａｓｔｏｒ Ｗ．，Ａ．Ｇｒａｙ，“Ｅｖａｌｕａｔｉｎｇｔｈｅ ｄｕｓｔｉｎｅｓｓ ｏｆ ｐｏｗｄｅｒｓ”，Ｐｏｗｄｅｒ Ｈａｎｄｌｉｎｇ ＆ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ， ２（２），１９９０，ｐｐ．１４５−１４８．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の従来の粉体飛散性評価方法には、以下のような問題があった。
暴露評価に必要な質量濃度を得る手法では、多量の粉体を用いる必要があるため、高価な薬剤あるいは活性の高い薬剤に対して、経済的あるいは安全性の観点から、飛散性評価を実施することは困難であった。また、従来の方法では、化学分析の必要性があり、多くの種類の薬剤を評価するには、多くの時間を要していた。
一方、少量の試料を用いての評価方法では、暴露評価に必要な粉体の質量への換算が困難であった。なぜならば、暴露評価では、作業者が吸入する薬剤の質量を管理する必要がある。そのため、粉体の飛散性は空気中の個数濃度や、レーザー散乱性ではなく、質量濃度としてまとめる必要がある。
【０００９】
また、従来の方法では、異なる薬剤同士の飛散量の比較は困難であるため、様々な種類の粉体（薬剤）について、化学分析などの特別な分析方法を用いることなく、その飛散量を測定することは困難であった。
また、粉体を飛散させる方法としては、上記のように落下法、回転法、エアブロー法、打撃法などの様々な方法が考案されているが、いずれの方法も原理的に繰り返し精度を高くすることが困難である。
【００１０】
ところで、粉体取扱工程における作業者の粉体吸入量（Ｉ）の予測は下記の式（１）で定義できる。
Ｉ＝Ｃ×Ｂ×Ｔ×P （１）
上記の式（１）中、Ｉは粉体吸入量［μｇ］、Ｃは作業環境粉体濃度［μｇ／ｍ３］、Ｂは呼吸速度［ｍ３／ｈ］、Ｔは作業時間［ｈ］、Ｐは防護具の防護係数［―］を表している。
さらに、作業環境粉体濃度は下記の式（２）で予測することができる。
Ｃ＝ｋ×（１／Ｖ）×Ｅ×Ａ×Ｍ×Ｆ （２）
上記の式（２）中、Ｃは作業環境粉体濃度［μｇ／ｍ３］、ｋは比例係数［―］、Ｖは作業環境の換気率［１／ｈ］、Ｅは機器の封じ込め性能［―］、Ａは作業の飛散強度［―］、Ｍは単位時間当たりの取扱量［ｋｇ／ｈ］、Ｆは粉体飛散性［（（μｇ／ｍ３）・（１／ｈ））／（ｋｇ／ｈ）］を表している。
しかしながら、現状、Ｆの粉体飛散性は、乾燥粉体に対して１０、湿式粉体に対して１、固形化剤に対して０．１など定性的な値であり、乾燥粉体の定量的な飛散性を論じることはできなかった。さらに、Ａの作業に依存する飛散強度およびＥの機器の封じ込め性能についても定量的な評価はされていなかった。
また、試運転において、ラクトースなどの標準粉体を用いた封じ込め性能評価試験データから、実粉体取扱時の予測をすることが困難であった。
このようなことから、従来の方法により得られた粉体の飛散指標から、粉体の飛散濃度を予測することはできなかった。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、少量の試料で粉体の飛散性の評価が可能であり、暴露管理で必要な質量濃度の評価が可能であり、様々な粉体に対して化学分析などの特別な分析方法を用いることなくその質量を測定可能であり、得られた飛散指標により実粉体の飛散濃度が予測可能である粉体の飛散性評価方法および粉体の飛散濃度評価方法、並びに、これらを用いた粉体の封じ込め施設の設計方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、密閉容器内に静置した粉体に定量的に機械的振動を加えることにより、前記密閉容器内にて前記粉体を飛散させ、この飛散した粉体を石英結晶素子上またはピアゾ素子上に捕集し、この捕集した粉体の質量を水晶振動式微量質量計またはピアゾ素子質量計により測定することにより、前記密閉容器内の空気中の粉体の飛散濃度を測定する粉体の飛散性評価方法を提供する。
【００１３】
本発明において、前記密閉容器内に静置する粉体の質量が０．１ｇ以上、５ｇ以下であることが好ましい。
【００１４】
本発明は、模擬粉体について、本発明の粉体の飛散性評価方法により測定した前記飛散濃度の対数（飛散指数ｄ）を導出し、これとは別に、作業環境中の模擬粉体の飛散濃度Ｃ´を測定し、前記飛散指数ｄと前記飛散濃度Ｃ´から、検量線Ｆ（ｄ）を導出し、前記検量線Ｆ（ｄ）を用いて、目的とする実粉体の前記飛散指数ｄから作業環境中の目的とする実粉体の飛散濃度Ｃを予測する粉体の飛散濃度評価方法を提供する。
【００１５】
本発明は、本発明の粉体の飛散濃度評価方法により、実際の作業環境における目的とする実粉体の飛散性を予測し、その予測結果に基づいて、粉体の封じ込め施設を設計する粉体の封じ込め施設の設計方法を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の粉体の飛散性評価方法によれば、少量の試料で粉体の飛散性を評価することができるので、高価な薬剤などの粉体の飛散性を低コストで評価することが可能となる。また、少量の試料で粉体の飛散性を評価することができるので、活性の高い粉体の飛散性を評価する際、このような粉体に人体を暴露する危険性を抑制することができる。また、作業環境雰囲気などに含まれる粉体の質量を即時に測定することができるので、粉体の飛散性指標（飛散指数）の測定時間を極めて短くすることができる。また、粉体の暴露管理に必要な粉体の質量情報により、粉体の飛散性を評価することができる。さらに、カスケードインパクターを用いることにより飛散粉体の粒径分布も求めることができる。
【００１７】
本発明の粉体の飛散濃度評価方法によれば、標準粉体（模擬粉体）を用いて、粉体を取り扱う実作業における、目的とする実粉体に対する封じ込め性能の評価が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の粉体の飛散性評価方法および粉体の飛散濃度評価方法の最良の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１９】
［粉体の飛散性評価方法］
図１は、本発明の粉体の飛散性評価方法で用いられる、粉体の飛散性評価装置を示す概略構成図である。
この粉体の飛散性評価装置１０は、導管を介して順に連結された第一フィルタ１１と、密閉容器１２と、カスケードインパクター１３と、第二フィルタ１４と、エアポンプ１５と、密閉容器１２に振動を加える振動装置１６とから概略構成されている。
【００２０】
第一フィルタ１１としては、一般的な不織布などからなるエアフィルタなどが用いられる。この第一フィルタ１１は、密閉容器１２内に導入する空気中の不純物粒子（測定対象の薬剤などの粉体以外の粒子）を除去し、測定精度を上げるために設けられている。
【００２１】
カスケードインパクター１３は、粒子の慣性衝突を利用して空気中に飛散（浮遊）している粉体の粒子を捕集する装置であり、この粒子を捕集する分級ステージが、鉛直方向に直列に多数連結されたものであり、上段の分級ステージから順に粒径の大きな粒子を捕集するようになっている。
また、カスケードインパクター１３の各分級ステージ内には、石英結晶素子が備えられており、この石英結晶素子上に所定の範囲の粒径の粒子を捕集するようになっている。
さらに、カスケードインパクター１３の各分級ステージ内には、水晶振動式微量質量計が備えられており、同じ分級ステージ内に備えられた石英結晶素子上に捕集された粒子を秤量するようになっている。
このようなカスケードインパクター１３としては、例えば、ＱＣＭカスケードインパクター（型式；ＰＣ−２、東京ダイレック社製）が用いられる。また、カスケードインパクターの他に、粉体の粒子を捕集する方法としては、静電捕集法、例えば、ピエゾバランス式粉塵計（型式：３５２１、カノマックス社製）を用いた捕集法が用いられる。
【００２２】
このカスケードインパクター１３は、数十秒という短時間に石英結晶素子上に捕集した微量の粒子の質量基準の粒径分布を測定することが可能であり、空気中の粒子量を即時に粒径別に測定することができる。
【００２３】
密閉容器１２としては、その内部に一定量の粉体を封入し、振動装置１６によって振動を加えることにより、封入した粉体をその内部にて飛散させることができるものであれば特に限定されず、いかなる容器でも用いられる。
【００２４】
第二フィルタ１４としては、一般的な不織布などからなるエアフィルタなどが用いられる。この第二フィルタ１４は、エアポンプ１５に吸引される空気に含まれる粒子を除去し、エアポンプ１５が粒子を吸い込んで故障するのを防止するために設けられている。
【００２５】
エアポンプ１５は、密閉容器１２内の粒子を含む空気を、一定の流量でカスケードインパクター１３内に導入するために用いられる。
【００２６】
振動装置１６としては、密閉容器１２に定量的に機械的振動を加えることができるものであれば特に限定されないが、例えば、振動発生器あるいはボルテックス（商品名）が用いられる。
ここで、「定量的」とは、密閉容器１２に加える機械的振動の強度を数値で表すことができるとともに、再現可能であることをいう。
【００２７】
次に、本発明の粉体の飛散性評価方法を説明する。
本発明の粉体の飛散性評価方法は、密閉容器１２内に静置した粉体に、振動装置１６によって定量的に機械的振動を加えることにより、密閉容器１２内にて粉体を飛散させ、この飛散した粉体をカスケードインパクター１３内に備えられた石英結晶素子上に捕集し、この捕集した粉体の質量をカスケードインパクター１３内に備えられた水晶振動式微量質量計により測定することにより、密閉容器１２内の空気中の粉体濃度を測定する方法である。
【００２８】
本発明の粉体の飛散性評価方法により評価される粉体は、特に限定されず、いかなる粉体の飛散性も評価することができる。
【００２９】
以下、本発明の粉体の飛散性評価方法を詳細に説明する。
まず、密閉容器１２内に所定量の粉体を封入し、実質的に、第一フィルタ１１により不純物粒子を除去した空気を用い、密閉容器１２内の空気を清浄な空気に置換する。
【００３０】
ここで、密閉容器１２に封入する粉体の質量を０．１ｇ以上、５ｇ以下とすることが好ましく、より好ましくは０．１ｇ以上、３ｇ以下である。
密閉容器１２に封入する粉体の質量を０．１ｇ以上、５ｇ以下とすることが好ましい理由は、粉体の質量が０．１ｇ未満では、粉体の量が少な過ぎてカスケードインパクター１３による粉体の濃度測定ができず、一方、粉体の質量が５ｇを超えると、カスケードインパクター１３による粉体の濃度測定において、測定誤差（ばらつき）が大きくなるからである。
【００３１】
また、密閉容器１２の容量、すなわち、粉体を飛散させる空間の容積を１００ｍｌ以上、３００ｍｌ以下とすることが好ましい。
密閉容器１２の容量を１００ｍｌ以上、３００ｍｌ以下とすることが好ましい理由は、密閉容器１２の容量が１００ｍｌ未満では、密閉容器１２の壁面に粉体の一部が付着するなどの影響により、カスケードインパクター１３による粉体の濃度測定において、再現性の高い測定を行うことができず、一方、密閉容器１２の容量が３００ｍｌを超えると、少量の粉体を密閉容器１２内の空気中に高濃度に飛散させることができないため、微量な粉体の濃度測定ができないからである。
【００３２】
次いで、振動装置１６によって、密閉容器１２に定量的に機械的振動を加えることにより、密閉容器１２内にて粉体を飛散（浮遊）させる。
ここで、振動装置１６によって、密閉容器１２に定量的に機械的振動を加える時間を１０秒以上、１５秒以下とすることが好ましい。
振動装置１６によって、密閉容器１２に定量的に機械的振動を加える時間を１０秒以上、１５秒以下とすることが好ましい理由は、密閉容器１２に定量的に機械的振動を加える時間が１０秒未満では、密閉容器１２内の空気中の粉体濃度（空気中に飛散する粉体の濃度、以下、「飛散濃度」という。）が低過ぎて、カスケードインパクター１３による粉体の濃度測定ができず、一方、密閉容器１２に定量的に機械的振動を加える時間が１５秒を超えると、カスケードインパクター１３による粉体の濃度測定において、測定誤差（ばらつき）が大きくなるからである。
【００３３】
次いで、カスケードインパクター１３内に密閉容器１２内の粉体を含む空気（粉体が飛散している空気）を吸引（捕集）することにより、密閉容器１２内の空気中に飛散した粉体を、カスケードインパクター１３内に備えられた石英結晶素子上に捕集する。
【００３４】
また、密閉容器１２内の空気中に飛散した粉体をカスケードインパクター１３により捕集する時間（サンプリング時間）を１５０秒以上、２００秒以下とすることが好ましい。
サンプリング時間を１５０秒以上、２００秒以下とすることが好ましい理由は、サンプリング時間が１５０秒未満では、飛散濃度が高いものの、飛散濃度のばらつきが大きいからであり、一方、サンプリング時間が２００秒を超えると、飛散濃度が低くなるからである。
【００３５】
次いで、石英結晶素子上に捕集した粉体の質量をカスケードインパクター１３内に備えられた水晶振動式微量質量計またはピアゾ素子質量計により測定する。
その後、得られた粉体の質量と、カスケードインパクター１３内に捕集した空気量とから、密閉容器１２内における粉体の飛散濃度を算出する。
【００３６】
本発明の粉体の飛散性評価方法によれば、少量の試料で粉体の飛散性を評価することができるので、高価な薬剤などの粉体の飛散性を低コストで評価することが可能となる。また、少量の試料で粉体の飛散性を評価することができるので、活性の高い粉体の飛散性を評価する際、このような粉体に人体を暴露する危険性を抑制することができる。また、粉体の濃度を即時に測定することができるので、粉体の飛散性指標（飛散指数）の測定時間を極めて短くすることができる。また、粉体の暴露管理に必要な粉体の質量情報により、粉体の飛散性を評価することができる。さらに、カスケードインパクターを用いることにより粉体の粒径分布も求めることができる。
【００３７】
［粉体の飛散濃度評価方法］
本発明の粉体の飛散濃度評価方法は、本発明の粉体の飛散性評価方法により測定した模擬粉体の飛散濃度の対数（飛散指数ｄ）を導出し、これとは別に、作業環境中の模擬粉体の飛散濃度Ｃ´を測定し、飛散指数ｄと飛散濃度Ｃ´から、検量線Ｆ（ｄ）を導出し、検量線Ｆ（ｄ）を用いて、飛散指数ｄから作業環境中の目的とする実粉体の飛散濃度Ｃを予測する。
【００３８】
具体的には、模擬粉体について、本発明の粉体の飛散性評価方法により測定した飛散濃度の対数をとり、飛散指数ｄを算出する。
これとは別に、模擬粉体について、実際の作業環境中の粉体の飛散濃度Ｃ´を測定する。
そして、飛散指数ｄを横軸とし、実際の作業環境中の粉体の飛散濃度Ｃ´の対数を縦軸としてプロットする。
プロットした点を最小二乗法により線形回帰して、検量線Ｆ（ｄ）を導出する。
この検量線Ｆ（ｄ）を用いて、目的とする実粉体の飛散指数ｄから、目的とする作業環境中の目的とする実粉体の飛散濃度Ｃを予測する。
すなわち、検量線Ｆ（ｄ）を引いておけば、密閉容器内における目的とする実粉体の飛散濃度を測定し、この飛散濃度から飛散指数ｄを算出することにより、工業レベルの作業環境における目的とする実粉体の飛散濃度Ｃを予測することができる。
【００３９】
このようにして予測される作業環境中の粉体の飛散濃度Ｃは、下記の式（３）で表すことができる。
Ｃ＝ｋ´×Ｇ（ｈ，ｔ）×（１／Ｖ）×Ｅ×Ａ×Ｍ×Ｆ（ｄ） （３）
但し、式（３）中、Ｃは作業環境粉体濃度（μｇ／ｍ３）、ｋ´は比例係数［―］、Ｇ（ｈ，ｔ）は湿度ｈ、温度ｔに依存する係数［―］、Ｖは作業環境の換気率［１／ｈ］、Ｅは機器の封じ込め性能［―］、Ａは作業の飛散強度［―］、Ｍは単位時間当たりの取扱量［ｋｇ／ｈ］、Ｆ（ｄ）の粉体飛散性は飛散指数ｄを持つ粉体を１ｋｇ／ｈで単位換気率１／ｈの環境において、標準操作する際の粉体飛散濃度［（（μｇ／ｍ３）・（１／ｈ））／（ｋｇ／ｈ）］を表している。
作業の飛散強度Ａは、例えば、標準操作をある手順の移し替えとすると、この移し替えでは１、ある手順の篩過では１０、ある手順の小分けでは０．５である。
また、機器の封じ込め性能Ｅは、例えば、機器無しでは１、ある安全フードでは０．０１、あるダウンフローブースでは０．００１である。
本発明の粉体の飛散濃度評価方法によれば、標準粉体を用いて、粉体を取り扱う実作業における、粉体の封じ込め性能の評価が可能となる。
また、粉体の封じ込め性能の評価が必要な一例として、医薬品の製剤工場、製薬工場や農薬などの高活性な粉体を取り扱う化学薬品工場における封じ込め施設が挙げられる。このような封じ込め施設は、主に粉体の状態で取り扱われる薬品の作業者への曝露を抑制する機能と、施設周辺環境への漏洩を防ぐ機能を備えている。このような封じ込め施設の封じ込め設計に、本発明の粉体の飛散濃度評価方法を取り入れることにより、粉体の飛散し安さを考慮した施設の設計が可能となる。
【００４０】
以下、実験例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実験例に限定されるものではない。
【００４１】
「実験例１」
図１に示すような粉体の飛散性評価装置を用いて、粉体の質量が粉体の飛散濃度に及ぼす影響について調査した。
この実験例１における各種の条件を下記の通りとした。
密閉容器として容量が３００ｍｌのフラスコを用いた。
密閉容器内の空気中に飛散した粉体をカスケードインパクターにより捕集・測定した。
粉体としては、ラクトース（ＤＭＶ Ｆａｒｍ製）を用いた。
ラクトースの質量を０．１ｇ、０．２ｇ、０．５ｇ、１ｇ、２ｇ、３ｇ、５ｇ、１０ｇと変化させ、密閉容器内におけるラクトースの飛散濃度を測定した。
なお、ラクトースの質量毎に測定を１〜３回行った。
結果を図２に示す。
【００４２】
図２の結果から、フラスコ内の粉体（ラクトース）の質量を１ｇ以上にすると、フラスコ内の粉体濃度はほぼ一定、すなわち、フラスコ内に入れる粉体量が測定値に与える影響が小さく、飛散指数測定装置として望ましい条件を示すことが分かった。ただし、粉体の質量が５ｇを超えると、測定値のばらつきが大きくなることが確認された。なお、粉体の質量が０．１ｇでも測定可能であるが、粉体の質量を正確に測定する（正確に秤量する）必要がある。
【００４３】
「実験例２」
粉体として、塩化カルシウム（和光純薬社製）、塩化カリウム（和光純薬社製）、塩化ナトリウム（和光純薬社製）、硫酸ナトリウム（和光純薬社製）、炭酸水素ナトリウム（和光純薬社製）、ステアリン酸マグネシウム（和光純薬社製）、酸化マグネシウム（和光純薬社製）、アセトアミノフェンＰＰ（八代製薬社製）、アセトアミノフェンＰ（八代製薬社製）、グルコース（和光純薬社製）、ラクトース４５０Ｍ（ＤＭＶ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＢＶ製）、マンニトール（和光純薬社製）、ソルビトール（和光純薬社製）、ラクトース１００Ｍ（ＤＭＶ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＢＶ製）、ラクトース２００Ｍ（ＤＭＶ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＢＶ製）、カルピンＦ（矢橋工業社製）、カルシーＦ♯２０００（矢橋工業社製）、カルシーＦ♯９８５０（矢橋工業社製）、カルシーＦ♯６４０２（矢橋工業社製）をそれぞれ１．０ｇ用意し、図１に示すような粉体の飛散性評価装置を用いて、密閉容器１２内におけるこれらの粉体の飛散濃度を測定し、この飛散濃度の対数をとり、飛散指数を算出した（測定Ａ）。
また、ダウンフローブース内の机において所定量の粉体を原容器から所定量ずつ別の容器に移し替える操作において、それぞれの粉体を取り扱ったときの作業環境中の粉体の飛散濃度Ｃ´を測定した。カセットフィルターに捕集した飛散粒子を適切な溶媒（水、アルコールなど）に溶解し、対象物に応じた化学分析（イオンクロマトグラフィー、ＩＣＰ−ＡＥＳなど）を実施することにより捕集した粉体量を求め、これを捕集空気量で除することにより作業中の粉体の飛散濃度を求めた（測定Ｂ）。
それぞれの粉体について、それぞれの操作について測定Ａで得られた飛散指数と、測定Ｂで得られた飛散濃度を対応させてプロットし、このプロットした点を最小二乗法により線形回帰して、近似曲線を得た。結果を図３に示す。
得られた近似曲線から、測定Ａで得られた飛散指数と、測定Ｂで得られた飛散濃度の対数はほぼ比例関係にあることが確認された。
したがって、これまでは実設備の試運転時などにおける模擬粉体を用いた運転操作により得られた作業環境中の粉体の飛散濃度から、実粉体取り扱い時における粉体の飛散濃度を評価することはできなかったが、実粉体と、模擬粉体の飛散指数を用いることにより、実粉体取り扱い時における粉体の飛散濃度の評価が可能であることが分かった。
【００４４】
「実験例３」
実験例２と同じ環境で、異なる作業をした際の粉体の飛散指数と飛散濃度の関係を調査した。
粉体として、ソルビトール（和光純薬社製）、マンニトール（和光純薬社製）、ラクトース１００Ｍ（ＤＭＶ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＢＶ製）、グルコース（和光純薬社製）、炭酸水素ナトリウム（和光純薬社製）をそれぞれ１．０ｇ用意し、図１に示すような粉体の飛散性評価装置を用いて、密閉容器１２内におけるこれらの粉体の飛散濃度を測定し、この飛散濃度の対数をとり、飛散指数を算出した（測定Ｃ）。
また、ダウンフローブース内の机において所定量の粉体を原容器から所定量ずつ別の容器に移し替える操作、篩過操作および小分け操作において、それぞれの粉体を取り扱ったときの作業環境中の粉体の飛散濃度Ｃ´を測定した。カセットフィルターに捕集した飛散粒子を適切な溶媒（水、アルコールなど）に溶解し、対象物に応じた化学分析（イオンクロマトグラフィー、ＩＣＰ−ＡＥＳなど）を実施することにより捕集した粉体量を求め、これを捕集空気量で除することにより作業中の粉体の飛散濃度を求めた（測定Ｄ）。
それぞれの粉体、それぞれの操作について測定Ｃで得られた飛散指数と、測定Ｄで得られた飛散濃度を対応させてプロットし、このプロットした点を最小二乗法により線形回帰して、近似曲線を得た。結果を図４に示す。
得られた近似曲線から、異なる操作においても、測定Ｃで得られた飛散指数と、測定Ｄで得られた飛散濃度の対数はほぼ比例関係にあることが確認された。
また、本試験の条件において、篩過操作は移し替え操作と比較して約１０倍の粉体の飛散が生じる作業であり、本試験の条件において、小分け操作は移し替え操作と比較して約１／２倍の粉体の飛散が生じる作業であることが確認された。
【００４５】
「実験例４」
同じ作業を異なる封じ込め機器の中で行った際の粉体の飛散指数と飛散濃度の関係を調査した。
粉体として、ソルビトール（和光純薬社製）、マンニトール（和光純薬社製）、ラクトース１００Ｍ（ＤＭＶ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＢＶ製）、グルコース（和光純薬社製）をそれぞれ１．０ｇ用意し、図１に示すような粉体の飛散性評価装置を用いて、密閉容器１２内におけるこれらの粉体の飛散濃度を測定し、この飛散濃度の対数をとり、飛散指数を算出した（測定Ｅ）。
また、ダウンフローブース内、安全フード内および封じ込め機器なしの場合、所定量の粉体を原容器から所定量ずつ別の容器に移し替える操作において、それぞれの粉体を取り扱ったときの作業環境中の粉体の飛散濃度Ｃ´を測定した。カセットフィルターに捕集した飛散粒子を適切な溶媒（水、アルコールなど）に溶解し、対象物に応じた化学分析（イオンクロマトグラフィー、ＩＣＰ−ＡＥＳなど）を実施することにより捕集した粉体量を求め、これを捕集空気量で除することにより作業中の粉体の飛散濃度を求めた（測定Ｆ）。なお、この粉体の飛散濃度の測定は、作業者の呼気に相当する空気中濃度を測定した値である。
それぞれの粉体、それぞれの操作について測定Ｅで得られた飛散指数と、測定Ｆで得られた飛散濃度を対応させてプロットし、このプロットした点を最小二乗法により線形回帰して、近似曲線を得た。結果を図５に示す。
得られた近似曲線から、封じ込め機器が異なっていても、測定Ｅで得られた飛散指数と、測定Ｆで得られた飛散濃度の対数はほぼ比例関係にあることが確認された。
また、封じ込め機器がない場合に対して、本試験で使用した安全フードを利用することにより粉体の飛散濃度を約１／１００に低減することができ、本試験で使用したダウンフローブースを利用することにより粉体の飛散濃度を約１／１０００に低減することができることが確認された。
【００４６】
「実験例５」
実験例２で求めた近似曲線を検量線Ｆ（ｄ）とした。
そして、この検量線Ｆ（ｄ）および実験例３，４で求めたＡ、Ｅを用いて、目的とする粉体（ラクトース（和光純薬社製）、ソルビトール（和光純薬社製）、グルコース（和光純薬社製）、マンニトール（和光純薬社製）、水酸化カルシウム（和光純薬社製）、アスコルビン酸ナトリウム（和光純薬社製）、ホウ酸（和光純薬社製））の飛散指数ｄから、目的とする作業環境中の粉体の飛散濃度を予測した。
得られた粉体の飛散濃度（予測値）と、実験例３、４で求めたそれぞれの粉体の飛散濃度（実測値）を対応させてプロットし、このプロットした点を最小二乗法により線形回帰して、近似曲線を得た。結果を図６に示す。
今回発明した手法により、飛散濃度をＦａｃｔｏｒ３程度の精度で予測できることを確認した。
【００４７】
「実験例６」
図１に示すような粉体の飛散性評価装置を用いて、粉体の飛散濃度を測定した。
この実験例６における各種の条件を下記の通りとした。
粉体として、ソルビトール（和光純薬社製）、ラクトース１００Ｍ（ＤＭＶ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＢＶ製）、グルコース（和光純薬社製）をそれぞれ０．１ｇ用いた。
密閉容器として容量が３００ｍｌのフラスコを用いた。
密閉容器内の空気中に飛散した粉体をカスケードインパクターにより捕集・測定した。
得られた粉体の飛散濃度の対数をとり、飛散指数を算出した（測定Ｇ）。
また、ダウンフローブース内の机において所定量の粉体を原容器から所定量ずつ別の容器に移し替える操作において、それぞれの粉体を取り扱ったときの作業環境中の粉体の飛散濃度Ｃ´を測定した。カセットフィルターに捕集した飛散粒子を適切な溶媒（水、アルコールなど）に溶解し、対象物に応じた化学分析（イオンクロマトグラフィー、ＩＣＰ−ＡＥＳなど）を実施することにより捕集した粉体量を求め、これを捕集空気量で除することにより作業中の粉体の飛散濃度を求めた（測定Ｈ）。
それぞれの粉体について、それぞれの操作について測定Ｇで得られた飛散指数と、測定Ｈで得られた飛散濃度を対応させてプロットし、このプロットした点を最小二乗法により線形回帰して、近似曲線を得た。結果を図７に示す。
得られた近似曲線から、測定Ｇで得られた飛散指数と、測定Ｈで得られた飛散濃度の対数はほぼ比例関係にあることが確認された。
したがって、粉体の質量を０．１ｇとしても、実作業における目的とする実粉体の飛散濃度を予測できることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の粉体の飛散性評価方法で用いられる、粉体の飛散性評価装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実験例１において、粉体の質量と粉体の飛散濃度の関係を示すグラフである。
【図３】本発明の実験例２において、本発明の粉体の飛散性評価方法により得られた飛散指数と、実操作における粉体の飛散濃度との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実験例３において、本発明の粉体の飛散性評価方法により得られた飛散指数と、実操作における粉体の飛散濃度との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実験例４において、本発明の粉体の飛散性評価方法により得られた飛散指数と、実操作における粉体の飛散濃度との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実験例５において、本発明の粉体の飛散濃度評価方法により得られた飛散濃度（予測値）と、実操作における粉体の飛散濃度（実測値）との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実験例６において、本発明の粉体の飛散性評価方法により得られた飛散指数と、実操作における粉体の飛散濃度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４９】
１０・・・粉体の飛散性評価装置、１１・・・第一フィルタ、１２・・・密閉容器、１３・・・カスケードインパクター、１４・・・第二フィルタ、１５・・・エアポンプ、１６・・・振動装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に静置した粉体に定量的に機械的振動を加えることにより、前記密閉容器内にて前記粉体を飛散させ、この飛散した粉体を石英結晶素子上またはピアゾ素子上に捕集し、この捕集した粉体の質量を水晶振動式微量質量計またはピアゾ素子質量計により測定することにより、前記密閉容器内の空気中の粉体の飛散濃度を測定することを特徴とする粉体の飛散性評価方法。
【請求項２】
前記密閉容器内に静置する粉体の質量が０．１ｇ以上、５ｇ以下であることを特徴とする請求項１に記載の粉体の飛散性評価方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の粉体の飛散性評価方法により、模擬粉体について測定した前記飛散濃度の対数（飛散指数ｄ）を導出し、これとは別に、作業環境中の模擬粉体の飛散濃度Ｃ´を測定し、前記飛散指数ｄと前記飛散濃度Ｃ´から、検量線Ｆ（ｄ）を導出し、前記検量線Ｆ（ｄ）を用いて、目的とする実粉体の前記飛散指数ｄから作業環境中の目的とする実粉体の飛散濃度Ｃを予測することを特徴とする粉体の飛散濃度評価方法。
【請求項４】
請求項３に記載の粉体の飛散濃度評価方法により、実際の作業環境における目的とする実粉体の飛散性を予測し、その予測結果に基づいて、粉体の封じ込め施設を設計することを特徴とする粉体の封じ込め施設の設計方法。
【請求項１】
密閉容器内に静置した粉体に定量的に機械的振動を加えることにより、前記密閉容器内にて前記粉体を飛散させ、この飛散した粉体を石英結晶素子上またはピアゾ素子上に捕集し、この捕集した粉体の質量を水晶振動式微量質量計またはピアゾ素子質量計により測定することにより、前記密閉容器内の空気中の粉体の飛散濃度を測定することを特徴とする粉体の飛散性評価方法。
【請求項２】
前記密閉容器内に静置する粉体の質量が０．１ｇ以上、５ｇ以下であることを特徴とする請求項１に記載の粉体の飛散性評価方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の粉体の飛散性評価方法により、模擬粉体について測定した前記飛散濃度の対数（飛散指数ｄ）を導出し、これとは別に、作業環境中の模擬粉体の飛散濃度Ｃ´を測定し、前記飛散指数ｄと前記飛散濃度Ｃ´から、検量線Ｆ（ｄ）を導出し、前記検量線Ｆ（ｄ）を用いて、目的とする実粉体の前記飛散指数ｄから作業環境中の目的とする実粉体の飛散濃度Ｃを予測することを特徴とする粉体の飛散濃度評価方法。
【請求項４】
請求項３に記載の粉体の飛散濃度評価方法により、実際の作業環境における目的とする実粉体の飛散性を予測し、その予測結果に基づいて、粉体の封じ込め施設を設計することを特徴とする粉体の封じ込め施設の設計方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−８６４４（Ｐ２００９−８６４４Ａ）
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１１３８６（Ｐ２００７−２１１３８６）
【出願日】平成１９年８月１４日（２００７．８．１４）
【出願人】（０００００４４１１）日揮株式会社 (94)
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月１４日（２００７．８．１４）
【出願人】（０００００４４１１）日揮株式会社 (94)
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