2015年度 LRI 第３期研究報告会，ベルサール神田，2015.8.28

事業者の自主管理に資する確率論を援用したヒト曝露評価モデルの開発

東海明宏1・山口治子2・佐藤尚機1 1.大阪大学大学院工学研究科環境・エネルギー工学専攻 2.国立医薬品食品衛生研究所

1.本研究の目的
欧州の労働曝露を対象とした確率論的曝露評価ツール（ART：Advanced REACH Tool）をひな形に，日本の作業場に適用可能な曝露推定システム SWEEs（integrated Scored-based WorkplaceExposure Estimating system）を開発し、曝露事象に応じた自主管理の実現を支援すること．
今期の課題：SWEEs ver.1.0β版の限定配布を通じた事業者ニーズの把握，および，フィードバックを通じた更なる検証．
方針1 3つの異なるタイプの知見を統合する（右図）．
方針2 ユーザーフレンドリーなインターフェイスの開発．
・川中，川下のユーザーの曝露レベルの推定支援．
・事業所における作業中の化学物質曝露過程の理解促進．

モデル(i)物質収支に基づく
2ゾーンモデル(ii)統計学的モデル（ベイズ法）

対象OS：Windows7

観測値(i)作業環境濃度，個人曝露濃度(ii)作業者の生体試料

経験的知見(i)現場の経験(ii)専門家の知見

SWEEs

2.SWEEs の内部構造と理論
曝露データベース
曝露データセット（実測値）（曝露濃度，曝露関連情報）
N=2292（うち，利用可能なデータ 2056)1)
リスク管理対策効果（実測値）N=433 2)

曝露関連情報（作業内容，曝露物質，管理対策，作業環境）

曝露濃度［mg/m3]

メカニスティックモデルの関数式

メカニスティックモデル
物理化学的情報
固体（粒子径，水分含量）
液体（蒸気圧）

修正係数の設定方式

関数式

E：物質依存排出ポテンシャル

Ct=f(Cnf, Cff, Su, t)

固体，液体

実測曝露データ・ARTスコアCt
Cnf， Cff ：近接場，非近接場ARTスコア[-]
Su：表面汚染にかかわる修正係数[-]，：曝露時間 [min]，労働時間 [min]H：活動依存排出ポテンシャル
ECELデータベース
労働曝露管理対策効果
２コンパートモデル
分散シミュレーション
専門家の判断LC：局所管理
Seg：発生源囲い込み
Sep：個別囲い込み

・近接場・非近接場ARTスコアCnf，Cff

ARTスコアCt[-]の算出

Su：表面汚染平均値（μ）と信頼区間変動性の決定
分散σ2

曝露データベース

修正係数の設定
曝露関連情報よりシナリオを設定し、シナリオに該当する修正係数を選択

物質形態ごとにパラメータを推定

曝露濃度データ3）（実測値）
物質形態ごとの・曝露濃度データセット
・混合効果モデルのパラメータ
・労働者内，労働者間による分散

・・・ 式2・・・ 式3

D：分散・希釈メカニスティックモデル
混合効果モデルARTスコアCtと曝露濃度の回帰分析

・・・ 式1

修正係数
E：物質依存排出ポテンシャル，H：活動依存排出ポテンシャル，
LC1：一つ目の局所管理，LC2：二つ目の局所管理，
Seg：発生源囲い込み，D：分散・希釈，Sep：個別囲い込み（添え字：nf は近接場 (Near Field) ， ff は非近接場 (Far Field) の値）

混合効果モデル・・・ 式4

1) 英国(HSL，IOM)，オランダ(TNO)，ドイツ (BAuA)，
グラスコスミスクライン，Shellの協力のもとでデータ収集（Schinkel et al. 2011)2) 主要な労働衛生科学雑誌4誌に掲載されている90の査読付き論文からデータ抽出(Fransman et al. 2008)3) 分散値を決定するために行われたメタアナリシスの結果を利用
労働者間，労働者内（Kromhout et al. 1993)：i番目のシナリオ，j番目の企業，k番目の測定における曝露濃度[mg/m3]：混合効果モデルの切片：i番目のシナリオのランダム効果：i番目のシナリオのj番目の企業のランダム効果：残差誤差

SWEEsの内部構造と理論（欧州ARTに依拠）

3.SWEEs の検証
検証 I. オフセット印刷工場

推定値 [ppm]（社）日本印刷産業連合会 (2014)「オフセット印刷工場の作業調査報告書」を元に，調査対象とされた5事業所（作業所イ，作業所ロ，作業所ハ，作業所ニ，作業所ホ）における，洗浄作業での洗浄剤からの曝露濃度の推定を行った．すべての事業所において，近接場と非近接場の両方を計算した．トリメチルベンゼンと 1-メトキシ-2-プロパノールは破線の範囲に収まっているが，他の物質は過大評価となった．全体的に過大推計の傾向を示しているが，<結果>Factor10に収まる物質もある．実測値と推定値の比較からおよそ４グループにわかれたこと・90%信頼区間に入らないデータが存在している．
から、（削除）修正係数の更なる調整を通じて改善が見込めることが示唆された．過大推定
・1：1線の周辺に均等にデータが分布している．の原因としては，下記の点が考えられる．
→モデルを部分的に変更することで日本の作業場に適用可能であることが確認された．
 Eの値に関しては洗浄剤の成分比が不明であったことから，モル分率を混合物に対して同等であると仮定したことが影響を及ぼしている可能性がある．
 洗浄方法（手洗浄と自動洗浄）を区別しなかった．自動洗浄での曝露の場合，Hはより小さな値にする必要があると考えられる．
 作業時間について，一回の作業時間が 8分と仮定したが，実際の作業の平均時間とずれがある可能性がある
検証 II

愛知県内10か所の作業現場

Fig1:作業環境測定値と推定値との比較
100

イソプロピルアルコール
10

トルエン
キシレン

1エチルベンゼン
0.1

1-メトキシ-2-プロパノール
トリメチルベンゼン

0.01

クメン
0.001
0.001

0.01

0.11

測定値 [ppm]

10

100

Fig2:個人曝露濃度と推定値との比較「愛知県在住の産業衛生コンサルタントの方を通じて，塗料工場の「作業環境測定結果評価書」を入手した．この報告書には，作業環境測定値と曝露関連情報（物質名，温度，作業内容，作業場の面積，作業場の図面）が記載されていることからSWEEsの検証に活用した．」
推定を行った結果、過大推定となった場合があった。その理由としては、次の2つの原因が考えられる．
 混合有機溶剤の揮発速度は，液体中の物質間の相互作用があるため，単物質での揮発速度と異なる．
 局所排気装置に設定された修正係数の値が欧州と日本とでかい離がある可能性がある．

Fig3:愛知県10ヶ所の作業場のデータを用いたSWEEs
による推定値と実測値の比較

4.SWEEs の機能拡張に向けた検討
I. 混合有機溶剤の評価
 混合物の蒸気圧補正モデルの組み込み：混合気体の活量係数の推算モデル（UNIFAC）、気液平衡理論と物質移動速度論に基づく。
ARTでは活量係数を入力しなければならないが，SWEEsでは，UNIFACモデルをモデル内に内蔵し，作業内容，作業時間から活量係数およびモル分率を推定可能とする混合物曝露モデルを開発し組み込んだ．
→UNIFACモデル：溶液の物性をその化学的基団どうしの相互作用の総和で推算するモデル．活量係数𝛾𝑖 を推算する．

ラウールの法則の活量係数による補正式
𝑃𝑖,𝑚𝑚𝑚 = 𝑥𝑖 × 𝛾𝑖 × 𝑃𝑖
𝑃𝑖,𝑚𝑚𝑚 ：物質iの混合物中の蒸気圧
𝑥𝑖 ：物質iの混合物中のモル分率𝛾𝑖 ：物質iの混合物中の活量係数
𝑃𝑖 ：物質iの純物質での飽和蒸気圧*ARTでは活量係数を入力しなければならない．SWEEsでは，UNIFACモデルをモデル内に内蔵し，作業内容，作業時間から活量係数およびモル分率を推定可能とする混合物曝露モデルを開発する．

方程式

10000

初期条件の入力

推計値 [mg/m3]

液体モル数の減少速度, k, A, Q

液体モル数,

1000

補正後

100

補正前
10液体モル分率,1

平衡蒸気圧濃度,*1変数
物質移動係数

100

1000

10000

Fig5:補正前と補正後の推定値と実測値の比較[mol/min/mm2]
A: 蒸発面積[m2]Q: 空気流量 [l/min]

蒸気濃度,

10

実測値 [mg/m3]

10000

Fig4:本研究で用いた混合有機溶剤の濃度予測モデル

10, 酢酸エチル

II. 修正係数の見直し
混合物の蒸気圧補正で十分ではなかった地点に対して，局所排気装置に係る修正係数の見直しを行った．プッシュプル型の修正係数LCを0.2から0.0003と設定した．
その結果、推定値と実測値の比が1000倍から3倍まで改善され，全体としては±3のオーダーから±2のオーダーまで改善することができた．このことは，今後，日本の作業場に適切な局所排気装置に係る修正係数の設定が必要になることを示唆している．
5.事業者ニーズの調査と今後の計画推定値 [mg/m3]を算出。

1000

9, トルエン10, [CELLREF]
10, キシレン

100

9, キシレン10

新LC値を採用

10, 酢酸エチル

旧LC値を採用

9, トルエン
10, トルエン

110, キシレン
9, キシレン

0.1
0.1

110

1000 10000

100

実測値 [mg/m3]
Fig6:LCの修正によるSWEEs による推定値と実測値による比較

 調査の目的：次の２点を明らかにするため、SWEEs ver. 1.0 βの限定配布とともにアンケート調査を実施．
①本ツールに対する不具合や事業者のニーズを把握すること②ツール開発に協力していただける事業者を募ること
 調査の概要

実施時期：2013年8月30日～2014年2月14日

回答数：15社（うち，会員企業希望会社14社）

配布先と配布数

回答率：32.6％（会員企業希望会社，53.8％)

回答事業所のうち，コンサルタント業務に携わっている事業者は2社，その他は，実 際に化学物質を扱う事業者であった．

第1回目 2013年8月30日～9月27日
第2回目 2013年9月15日～11月29日、2014年1月20日～2月14日
第1回目：LRI担当課題評価委員会関連会社20社
第2回目：一般社団法人日本化学工業協会会員企業希望会社26社

 PBPKモデルとの連動化，更なる検証の継続とツールの改訂
Q1：SWEEsの利用の可能性 (n=15)
おそらく利用しない
7%

Q2:SWEEsの利用目的 (n=12)

利用する
0%

Q3:SWEEsを利用しない理由 (n=3)
0%0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80%

20%

40%60%

80%100%

作業者の曝露濃度を推定する必要がない

利用する可能性はあまりな
い13%75.0%

自らの作業場の作業者に対する安全管理

自らのサプライチェーンに関係する他社の作
業場の労働曝露濃度の推定利用の可能性はある
80%

Fig7:SWEEsの利用可能性に対する回答
Q5:SWEEsの改善点 (n=15)
0%20%

作業現場がモデルの対象とする作業場とかい離している

50.0%

曝露管理対策の選択

モデルの精度が悪い

修正係数が設定しづらい33.3%

全体的に使いづらい

25.0%

その他

その他

Fig8:SWEEsの利用目的に対する回答

Fig9:SWEEsを利用しない理由に対する回答
Q7：情報提供の可能性 (n=15)

Q6:SWEEsに追加すべき必要な機能 (n=15)

40%

60%

物質形態の拡充

0%

10%

20%

30%

化学形態の拡充

40%

50%

無回答
7%

操作マニュアルや理論の解説の拡充

推定精度の向上

グラフ表示部における，予測と実測値の重ね合わせ機能

画面操作のしやすさ

グラフ表示部における，管理濃度との重ね合わせ機能

画面表示の見やすさ

解析例の解説に関する説明書

修正係数の設定に関するガイダンス文書の作
成その他

Fig10:SWEEsの改善点に対する回答の結果

パラメータ算出時に使用した論文やデータの参照資料の記述
修正係数に関する説明の拡充

その他
40%

曝露情報を提供できる
7%
機密保持契約の上で提供できる0%

提供できない46%

その他

Fig11:SWEEsに必要な追加機能

Fig12:SWEEsへの情報提供の可能性