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日本建築学会大会学術講演梗概集（東海） 2021 年 9 月

ガス有害性試験における動物使用の見直しに向けて- FTIR を用いた際に信頼性の高いデータを得る実験手法について正会員
ガス毒性FT-IRⅠ

ガス有害性試験収率○趙 玄素*

吉岡英樹*

福田泰孝**

ガス成分分析
試験方法
今回の実験では、条件の違いによるガス成分分析結果

はじめに

平成 12 年に建築基準法が改正され、防火材料を評価すを比較するため、試験体はすべて同種のアクリルクロス

る国土交通大臣認定に関わる性能評価試験に、発熱性試を用いた。昨年度の実験 2)におけるアクリルクロスのマ験等の他にガス有害性試験が定められた。ガス有害性試

ウスの平均行動停止時間は 5.76 分であった。被検箱内は

験は、22cm 角の材料片を加熱して発生した燃焼ガスにママウスを使用せず、排気口までのライン上で右から 5cm、ウスを曝露し、その行動停止時間を基準値 6.8 分と比較す

16.5cm、22cm（被験箱中央）、39cm の４箇所で FTIR のサることによってガスの有害性を評価している。

ンプリング位置を変えながら実験を行った（図 1）。サン

現行のガス有害性試験は重用されているものではある

プリング管は２種類の長さ（30cm および 80cm）を用意しが、マウスを用いた動物試験であり、動物愛護の観点かた。FTIR ではサンプルガスの温度を高温（180℃）に加熱ら好ましいものではない。世界的に見ても、たとえば、しながら測定することを考慮し、加熱できないサンプリ

90 年代のアメリカニューヨーク市では、家具や内装材のング管部分はセラミックファイバーブランケットで被覆毒性評価に動物試験が使われていたが、現在は試験法がしながら実験し（図２）、しない状態と比較を行なった。

廃止され、新たな試験法が導入されている。欧州諸国で

撹拌箱および被験箱内の清掃方法については、洗剤およは、ガス有害性を評価する手法として、燃焼ガス成分のび水それぞれで清掃し、比較を行った。 各種条件は基本

定量分析手法が使用されている 1)。

１回ずつ実験を行い、必要に応じて追加実験を行った。

これまでの研究では、ガス有害性試験を行いながらフサンプリングは排気口まで 22cm のライン上（被験箱中央）ーリエ変換赤外分光連続ガス分析装置（以下 FTIR）を用の位置とし、サンプリング管は被覆した長さ 80cm のものいてガス成分分析を実施し、ガスの種類や濃度から計算を用い、清掃に水を使用した場合を標準ケースとして実された毒性値とマウスの挙動を比較し、関係性を調べる験を行った。

方法を検討してきた 2)。しかし、ガス成分分析に使用する FTIR が測定条件と環境の影響から実際の濃度と異なる測定結果を示す恐れがあることが知られている。本研究は、FTIR がガスをサンプリングするため使用するステンレスの管（以下サンプリング管）のサンプリング位置、長さや被覆条件、試験装置の清掃方法などを変えながらガス有害性試験を実施し、得られた結果を比較することにより、FTIR を用いた際に信頼性の高いデータを得る実験手順について調べた。

図1

ⅡⅢ

研究の概要

ガス有害性試験装置概略図

図２ サンプリング
管被覆の様子実験結果

図１に示す試験装置を用いて、加熱試験を行った。通

各条件による実験結果の違いを比較するため、測定結

常のガス有害性実験は、撹拌箱下部にある加熱部に試験果から加熱時間 6 分間の CO と HCN の収率（yield）をそ体を設置し、一次空気供給装置から 3L/分、二次空気供給れぞれ計算した。収率とは「実際に生成されたガスの質装置から 25L/分の空気を供給しながら、液化石油ガスを量 」の「燃焼で消費された燃焼物の質量」に対する割合

熱源として 3 分間加熱後（流量：350ml/分）、加熱部に設であり、ガス種 i の収率（Yi）は式（1）から計算される 3)。

置された 1.5kW の電気ヒーターを加えて 3 分間加熱し、生成する燃焼ガスを 8 匹のマウスを入れた回転箱が設置さ

𝑌𝑖 =𝑋𝑖𝑤𝑒𝑡 (𝑚𝑓 +𝑚𝑎 )𝑀𝑖式（1）𝑚𝑓 𝑀𝑚𝑖𝑥

れた被検箱へ送るものである。被検箱からの排気量はXiwet：ガス種 i のモル分率（mol/mol）

10L/分であり、測定は加熱開始後 15 分間である。

mf ：燃焼物の質量損失率（g/s）

Study on alternative method of gas toxicity test of Japan using animals-Experimental technique for obtaining reliable data using FTIR-―7―

ma：空気流入量（g/s）

Xuansu ZHAO, Hideki YOSHIOKA, and Yasutaka FUKUDA

Mi：ガス種 i の分子量を洗剤（成分：水酸化ナトリウム、界面活性剤（脂肪酸Mmix：空気の分子量収率の結果から、以下のことが明らかになった。

アルカノールアミド、アルキルアミンオキシド）、溶剤①サンプリング管の測定位置（グリコールエーテル）など）で清掃し、完全に乾かし

図３は 、サンプリングの位置のみを変えた場合の収率た後に実験を行なった場合の収率を示している。標準ケを比較している。排気口まで 22cm のライン上（被験箱中ースの水で清掃した場合と比べ、洗剤で清掃した場合の央）で測定を行った 標準ケース場合 の収率が一番高い方が高い収率になった。

値となったため、安全側に評価するためには中央での測1.0定が望ましいことが明らかになった。
0.81.00.8

yield (g/g)

HCNの収率

平均値（被覆あり）

平均値（被覆なし）

HCNの収率yield (g/g)

COの収率

COの収率

0.6

0.6

0.4

0.4

0.2

0.2

0.0

あり(1回目)

2回目

3回目なし(1回目)

2回目

3回目

サンプリング管の被覆状況
0.05cm

図５16.5cm
39cm
22cm(中央)
排気口からサンプリング位置までの距離

図３

サンプリング管の被覆有無の比較

1.0COの収率

サンプリング位置の比較

HCNの収率0.8②サンプリング管の長さ
yield (g/g)

図４は、サンプリング管の長さのみを変えて測定した場合の収率を比較している。標準ケースである長い場合（80cm）と比べ、短い場合（30cm）の方の収率が大きい結果となった。サンプリング管の長さを長くすると、ガ0.60.40.2

スがより多くサンプリング管内に付着する可能性が考えられる。

0.0

洗剤

1.0COの収率

HCNの収率

図６0.8

yield (g/g)Ⅳ

水(1回目)
水(2回目)
実験後チャンバー内の清掃方法

実験後撹拌箱および被験箱内の清掃方法の比較

まとめ実験を行い、FTIR を使用してガス有害性試験の生成ガ0.6スを分析する際に関して、以下のことが明らかになった。
0.4

但し、今回は実験回数が少ないことから、結論の正しさを確かめるため、今後は更に検証実験を行う予定である。

0.2①サンプリング管はできるだけ短い長さにし、測定位0.0

置は被験箱の中央が望ましい。

短い(30cm)
長い(80cm)
サンプリング管の長さ

図４②撹拌箱および被験箱内の清掃について、洗剤と水でサンプリング管の長さの比較行なった場合の収率に違いが見られた。

③サンプリング管の被覆

今回の研究成果は、ガス有害性試験におけるマウスの図５は、標準ケースに対し、被験箱の外に露出した部行動停止時間と毒性値のさらなる関係を調べるために、分をセラミックファイバーブランケットで被覆しなかった場合の収率を示している。収集ガスによっては収率にばらつきがあったが、平均値については標準ケースとしなかった場合を比較し、今回の条件下では、ほとんど同じ値となった。
④清掃方法
図６は、標準ケースに対し、撹拌箱および被験箱内* 建築研究所** ベターリビング

今後活用される予定である。
参考文献
1) Troitzsch, J., Plastic Flammability Handbook 3rd Edition, HANSER,
2004
2) 趙 玄素ら：燃焼時生成ガスがマウスの行動停止時間に与える影響に関する研究,日本火災学会研究発表会概要集, 2020
3) Gottuk, D.T., and Lattimer, B.Y., Effect of Combustion Conditions onSpecies Production, SFPE Handbook of Fire Protection Engineering pp486-528, 2016

* Building Research Institute** Center for Better Living―8―