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近世～近代遊郭における遊女・遊女屋・遊客の研究

近世の遊女屋の経営史料として稀有な史料である「島田屋文書」の翻刻を完成させた。また、同文書そのほかにより、近世の遊女の供給源が数カ国にまたがるような広域的なものであったことを明らかにした。また、近世においては、買春は、単身赴任の武士をはじめ、港町や宿場町など非日常的な機会であったのに対し、近代に入って191020年代になると大都市を中心に買春が大衆化し、日常的なものになることを、「遊客名簿」の分析によって明らかにした。本研究は、信濃善光寺門前水茶屋の経営文書である「島田屋文書」を中心に、その整理・公開作業、分析をおこなうとともに、近世近代の遊郭における、遊郭経営・遊女・男性遊客の実態を明らかにすることを目的とする。また、本資料をもとに、他地域の史料調査を合わせることで、信濃・越後・越中・上野・下野・甲斐・江戸などの広域的な流動性についても検証をおこなうとともに、田地域における同種の資料の調査もおこなった。1、上記「島田屋文書」の整理作業をすすめ、その近世部分についての翻刻の(三)を『京都橘大学大学院研究論集』第8号に掲載した。あと1・2回で翻刻を完成させる目途がついたので、次年度からは近代部分の目録作成にも取り組む予定。2、「島田屋」の関連資料の調査として、島田屋の多くの遊女の出身地である、新潟県直江津の今町遊郭に関連して、上越市博物館準備室の福井家文書の調査および現地調査をおこなった。また、新潟県蒲原郡の豪農家などの現地調査もおこなった。3、他地域の遊郭資料の調査をおこなう。昨年度は、肥前長崎の丸山遊郭、越中七尾の尾廓(おぐるわ)遊郭の文書調査をおこない、豊後日田の豆田町遊郭の資料などを収集した。特に豆田町遊郭の資料は、近代が殆どであるが、遊客名簿などもふくまれ、「島田屋文書」と同性格の経営資料である。また、長崎丸山遊郭についても、長崎奉行所文書の中に幕末の奉行所が調査した全遊女屋の遊客名簿を発見するなど、大きな成果があった。また、本史料をもとに、周辺地域の史料調査を合わせることで、広域的な流動性についても検証をおこなうとともに、その他の地域における同種の資料の調査もおこなう。1、上記「島田屋文書」の整理作業をすすめ、その近世部分についての翻刻の(4)を『京都橘大学大学院研究論集』第9号に掲載した。次回で翻刻を完成させ、近代部分の目録の掲載もおこなう予定。2、「島田屋文書」の関連史料として、善光寺門前権堂村の名主永井家の文書(昨年度長崎県立歴史館などで一部調査したと同じ家のもの)を入手した。ひきつづき内容を調査の予定。3、他地域の同種の遊郭資料の調査の一つとして、昨年度から引き続き長崎丸山遊郭の調査を、長崎歴史文化博物館所蔵文書などにおいて二度おこない、その成果を「混血児追放令と異人遊郭の成立」と題して論文にまとめた。4、他地域調査の二つ目として、昨年度収集した豊後日田の豆田町遊郭の旧所蔵者の聞き取り調査・現地調査をおこない、また大分県立図書館などにおいて、周辺地域もふくめ関連調査をおこなった。1、上記「島田屋文書」の整理作業をすすめ、その近世部分についての翻刻の(5)を『京都橘大学大学院研究論集』第10号に掲載し、近世部分の翻刻は完了した。また、近代部分についても目録作成・写真撮影を完了した2、「島田屋文書」の関連史料として、昨年度、善光寺門前権堂村の名主永井家の文書を入手したが、目録作成をおこない、「茶屋仲間掟」などの新史料を発見した。3、他地域の同種の遊郭資料の調査の一つとして、昨年度から引き続き長崎丸山遊郭の調査を長崎歴史文化博物館などにおいておこない、その成果を「混血児追放令と異人遊郭の成立」および「長崎丸山遊郭の『遊女屋宿泊人帳』覚書」と題して論文を発表した。いずれも男性遊客の問題をはじめて組み込んだ遊郭論としての意義を有する。4、他地域調査の二つ目として、博多柳町遊郭および下関稲荷町遊郭の調査をおこなった。5、「島田屋文書」関係での研究成果の発表には至らなかったが、2012年7月に京都橘大学女性歴史研究所シンポジウムにおいて報告をおこなうことが確定している。
光学的測定法による新しいGABA受容体の機能的特性と発現の初期過程に関する研究

われわれは、ニューロン電位活動の光学的測定法を用いた鶏胚孤束核におけるGABA受容体の解析の過程で、従来のGABA受容体サブタイプのどれにもあてはまらない新しい受容体を発見し、GABA_Dと推称してきた。本研究では、この新しいGABA受容体の特性についてさらに詳細な解析を行い、従来知られているGABA受容体サブタイプとの関連について検討を行うとともに、個体発生初期に発現しているこの受容体の機能的形成過程について解析を行った。孵卵7-10日の鶏初期胚から摘出した脳幹-迷走神経標本を膜電位感受性色素で染色し、迷走神経刺激によって脳幹内に誘発されるシナプス後電位を、1281020ヶ所の領域から光学的シグナルとして同時記録した。続いてGABAをチェンバー内に投与した状態で迷走神経を刺激すると、シナプス後電位は著明に抑制された。この抑制されたシナプス後電位成分の大きさを測定することによって、GABAやGABA antagonistsの効果を定量的に評価し、GABA受容体の機能的な分布パターンについて解析を行った。この新しいGABA受容体に対する特異的antagonists、agonistsが存在するかどうかを調べるために、従来知られているGABA_A、GABA_B受容体のantagonists、agonistsの効果について解析を行った。GABA抑制作用は、非競合的GABA_A antagonistsであるpicrotoxin、dieldrin、競合的GABA_A antagonistsであるbicuculline、SR95531、GABA_B antagonistsである2-hydroxysaclofen、phaclofen、CGP35348のいずれによっても阻害されないことがわかった。また、GABA_A agonistであるmuscimol、GABA_B agonistであるbaclofenは、いずれもGABAによる抑制作用をmimickすることがわかった。これらのことから、この新しいGABA受容体は、従来知られているGABA_A、GABA_B、GABA_C受容体のいずれとも異なる薬理学的特性を持つことが明らかにされた。
大脳皮質聴覚野における情報処理の機能分担

本研究では、行動学習、実時間光イメージング及び電気生理学などの方法によって、次のことを明らかにした。1)一次聴覚野の一か所への電気刺激で、純音で条件付けした行動を引起すことができる。2)一次聴覚野に自発活動が見られ、その時空間パタンが純音で引起した活動とよく似たパタンを示す場合が存在する。3)一次聴覚野ニューロン集団による周波数弁別能が行動レベルの周波数弁別能を上回る。これらの結果は一次聴覚野の純音受容や周波数弁別における役割を示唆するとともに、皮質刺激型聴覚代行に重要な意味をもつ。モルモットの大脳皮質聴覚野は霊長類と同様、コア領域と呼ばれる一次野と背尾側野が存在し、それらを取り囲むように、いくつもの小さな領野から構成されるベルト領域が存在する。これまで多くの研究が行われたにもかかわらず、聴覚野の機能は未だにはっきりしない。本研究では、イメージングと電気生理学の手法を用いて、皮質聴覚野の領野間の機能的な違いを明らかにすることによって、それぞれの領野の機能分担を探索することを目的とした。そのためには、定量的な研究が必須である。本年度では、一次野の周波数分解能に特に注目して、情報論的なアプローチを用いて研究を行った。米国のL Loew博士より、最新に開発された電位感受性色素を供与してもらったことにより、高いSN比で一次野全体の活動をシングルショットでイメージングすることができた。それにより、多数のシングルショット計測ができ、情報論的な解析が初めて可能になった。結果、1)一次野の周波数分解はポピュレーション活動によることが明らかになった。2)一次野の活動から計算される周波数分解能はげっ歯類の行動レベルの分解能に近いことが分かった。今後、これらの方法を他の領野に応用し、比較することによって、領野間の聴覚における機能分担を解明していく計画である。一方、ベルト領域は他のモデリティーの皮質と隣接するため、その機能的な役割はモデリティー問の相互作用にある可能性が考えられる。それを検討するために、視覚刺激に対する聴覚野の応答を探索した。その結果、複数の領野において視覚応答が存在することを見出した。今後、モデリティー間の相互作用にぜ、注日して、聴覚皮質領野間の機能負担を解明していく。大脳皮質聴覚野はげっ歯類から霊長類まで複数の領野から構成されており、それぞれの領野が特定の聴覚機能を担っていると考えられるが、どの領野がどのような機能を担っているかは不明である。我々はモルモットの大脳皮質聴覚野を光イメージングの手法で調べ、新規の領野を含む複数の領野の存在を明らかにした。本研究では、各領野の機能的な特徴を探索することを研究目的としている。昨年度より、光イメージング技術の改善により、大脳皮質より単一試行でイメージングができるようになった。それにより、一次聴覚野の周波数分解能を情報論的なアプローチにより調べ、神経活動による周波数弁別能は8kHz付近では7%前後であることを突き止めた。行動レベルでモルモットがどのような周波数弁別能をもつかは不明なため、行動学習実験により、周波数弁別能を調べた。その結果、8kHz付近では5%前後の弁別能をもつことが明らかどなった。一次聴覚野の神経活動から得られる周波数分解能が行動レベルのものより低いことは、一次聴覚野の神経活動に詳細な周波数情報を持つが、光計測で得られた信号に依然ノイズの影響があることが示唆された。一方、これらの研究を行うと同時に、モルモットと同じげっ歯類に属し、遺伝学的な操作が比較的容易であるマウスの聴覚皮質における光イメージングの研究を開始した。マウスでは、モルモットに比べ、より強い信号が計測できることが分かり、聴覚野全体をイメージングしたところ、これまでに報告されてきている聴覚野の吻側部に新しい領野の存在を明らかにした。今後、モルモットとマウスそれぞれにおける知見をフィードバックしながら、各領野の機能、特に多種感覚の相互作用に力点を置きながら研究を進めていく計画である。昨年度は主に2つの研究成果を得た。1)一次聴覚野において、自発的な活動が見られ、その自発活動に特徴的な時空間パタンが見られることを明らかにした(Saitoh et al.,2010)。

特に、純音刺激によって引き起こされる等周波数帯における活動によく似た活動が見られ、その頻度は統計的に有意であることを明らかにした。計算機シミュレーションにより、このような活動はランダムなプロセスでは生じえないことも同時に示した。今回明らかにした自発活動は、一次聴覚野の等周波数帯は機能単位として働き、一つの純音を一つの帯状の領域に表現させる機能をもつことを示唆する。2)一次聴覚野の電気刺激で聴感覚が生じるか否かを行動学実験と一次聴覚野電気刺激実験により、検討した。まず、純音に対して、瞬きするように条件付けを行った。学習成立後、純音の替わりに大脳皮質一次聴覚野へ電気刺激を行った結果、純音刺激の場合と同様に瞬きを引き起こした。このことは一次聴覚野への電気刺激で聴感覚を引き起こすことができることを示唆しており、聾患者への聴覚代行として大脳皮質刺激法の有効性を示唆している。これらの成果に関して現在論文リバイス中である。
分子認識能を有する無機高分子ゲルを反応メディアとする炭素結合形成反応の制御

序論前年度の研究成果により,アミン,特にポリアミン類が珪酸の水溶液中での重合反応を加速し,結果として有機ー無機ハイブリッドが生成することがわかった。今年度は,この珪酸とアミンのハイブリッドを有機反応の触媒として用いる可能性について検討を加えた。実験実験としては,アミンと珪酸の比をいくつか変えたハイブリッドを合成し,これらの触媒活性について検討した。反応は,活性カルボン酸エステルの加水分解反応および,リン酸エステルの加水分解反応について,それぞれ,ハイブリッド触媒の活性を検討した。反応は水溶液(緩衝溶液)で行い,反応速度は分光光度計を用いて追跡した。速度定数を種々のpHにおいて測定した。結果p-ニトロフェニルエステルの加水分解を硼酸緩衝液中,20°Cにおいて検討した結果,反応速度はpH8.0で最大になり,酸塩基の協同的な触媒作用のあることが示唆された。単なるシリカゲルに比べて反応速度はこのpHで約2倍であった。また,興味深いことに,今回合成したシリカーアミンハイブリッドは,シリカ/アミンの比が大きなものについては撥水性であった。これは,ハイブリッドの表面に露出するシラノール基とアンモニウム基がそれぞれ,アニオン性,カチオン性であるので,それらのバランスにより,表面の水に対する親和性が異なるためではないがと考えられる。結論今回新しく合成した,アミンーシリカゲルハイブリッドは,エステルの加水分解反応に対する触媒活性を示した。さらに,通常のシリカゲルとは異なる表面の性質を示すこともわかり,新規材料への展開が期待できる。
高度不飽和脂肪酸酸化物の脂質低下作用と機構解明

本研究は、EPAやDHAなどの海洋生物由来高度不飽和脂肪酸(PUFA)の生理機能発現のメカニズムにおいて、これまであまり考慮されていない脂質酸化反応とその生成物の関与を調べることで、生体内酸化反応の生理的意義に関する新たな知見を示し、さらには海産由来PUFAの効率的な有効利用に結び付けることを目的とした。海洋生物に特徴的で豊富に含まれているエイコサペンタエン酸(EPA)は、血栓抑制作用、脂質低下作用、抗炎症作用などの様々な生体機能調節作用をもつことで健康維持や生活習慣病予防に寄与することが知られており、その作用機序についても遺伝子発現制御レベルで明らかにされつつある。一方で、PUFAは、その化学構造から極めて酸化されやすいという特性をもつことから、PUFAのもつ機能の発現メカニズムには、その酸化に対する感受性が重要であり、生成したHUFA酸化物が活性本体である可能性が推測された。そこで本研究ではEPAの脂質代謝改善作用に注目し、その作用機序における酸化物の関わりを明らかにすることを目的とした。本年度は、新たにEPAが肝細胞および小腸細胞においてHDL分泌を促進させる作用を有することを見出した。さらに抗酸化剤の同時添加によってこれらの機能が失われることからEPAの酸化物が関与している可能性が強く示唆された。また、酸化EPAに構造が類似するが、ヒドロペルオキシド基の存在しないトランス型のEPAには、EPAよりも強い脂質低下作用があり、核内転写因子であるSREBPの共役因子の発現が制御されていることが明らかとなった。一方で、PUFAは、その化学構造から極めて酸化されやすいという特性をもつことから、PUFAのもっ機能の発現メカニズムには、その酸化に対する感受性が重要であり、生成したHUFA酸化物が活性本体である可能性が推測された。この仮説を明らかにするために本年度は、自動酸化によりEPA酸化物を調製し、脂質代謝の制御に関わる転写因子や脂質代謝関連遺伝子の発現への影響をヒト肝臓由来HepG2細胞を用いて調べた。EPAとその酸化物は、LXR(Liver-X receptor)の合成アゴニストT0901357によって誘導したSterol regulatory element binding protein-1c(SREBP-1c)の発現を濃度に依存して抑制した。このときEPA酸化物はEPAよりもより低濃度で、SREBP-1c発現抑制作用を示すことが見い出された。さらに、脂肪酸合成酵素(Fatty acid synthase, FAS)のmRNA発現量のSREBP-1cと同様の結果を示した。また,EPAのSREBP-1c発現抑制作用は、生体内の代表的な抗酸化剤であるα-トコフェロールを添加することで消失することがわかった。以上の結果から、EPAの核内レセプターを介した脂質合成抑制作用には、EPA酸化物が深く関わる可能性が強く示唆され、生体内酸化反応が重要であるものと考えられた。
多臓器不全における骨髄前駆細胞の役割の解明

多臓器不全は難治性かつ致死的な病態であるものの、未だメカニズムの解明には至っていない。申請者は今までの研究結果より、骨髄造血前駆細胞の異常が多臓器不全の原因となる可能性があると考えるに至った。本研究は、人および動物モデルにて骨髄造血前駆細胞の異常化から臓器不全に至るメカニズムを調査すること。骨髄造血前駆細胞を標的とした新たな治療法を探索することを目的としている。本研究において証明を試みる「骨髄造血前駆細胞の異常が多臓器不全の原因となる」とする仮説は、多臓器不全の多彩な症状を一元的に説明しうる、新たな病態の発見となり、有効な治療法の開発につながるものと考えている。
船の曳波が沿岸環境に及ぼす影響評価とその対策

本研究では,制限水域における高速船の曳波に着目し,砕波を伴う曳波の数値:解析法を開発するとともに,数値シミュレーションにより制限水路域の曳波を解析した。まず,制限水路での既往の実験結果との比較により,本研究で開発した計算法の妥当性を検証したのち,種々の水路について曳波の計算を行い,水路の底面及び側面の断面形状が曳波に及ぼす影響を検討した。また水路底,幅が進行方向に変化する場合について比較計算を行い,水路幅の変化よりも水深の変化が波高に与える影響が大きいことを示した。続いて,砕波を伴う曳波の計算法としてlevel set法を用いた界面捕獲法を改良・開発した。そして,水柱崩壊問題について,既往の実験結果と比較することにより本計算法の妥当性を定性的,定量的に評価した。開発した数値計算法を用いて,制限水路での曳波の砕波現象を検討した。数値計算法の精度を検証するために,広島大学船型試験水槽内に水路を設け,比較実験を行った。実験結果と比較し,船の航行により制限水路内に生じる孤立波の発生から砕波に至る非定常な過程を,本計算法で定性的,定量的に捕らえられることを示した。また,傾斜岸を持つ制限水路での曳波の砕波現象を水槽試験と比較検討した。傾斜岸での曳波の砕波は,第一の縦波が崩れるのではなく,第一の縦波が岸を駆け下りる流れと第二の縦波の駆け上がる流れの衝突により生じ,強い渦流れを誘起するとともに岸上に低圧部を生じることを示した。さらに,水路水深,幅,傾斜の曳波に及ぼす影響を波高,速度ベクトル,駆け上がり高さや圧力低下等について検討した。さらに,水路形状を変えた場合の砕波現象を解析し,侵食の逓減法を検討した。近年,船舶の大型化・高速化にともないこれら船舶による波が沿岸域の船舶,漁業施設に影響を与え人身事故を起こすまでに至り,その対策が求められている.こうした現象は水深が浅く幅が狭い水路で発生していることから,浅水狭水路における孤立波の実験並びに数値計算が行われているが,これまでは一様水深を対象とした研究が主であった.このため本研究では,本年度,水深変化を有する水路での船舶の造波現象を実験並びに数値計算により明らかにした.まず,幅0.6m,長さ43m,水路中央部で水深が0.2mから0.12mに変化する水路を広島大学船型試験水槽内に設け,波高計測ならびに砕波の撮影を行った.水路の水深変化により水深ベースのフルード数が1以下から1以上となる船速では,一様水深の水路では見られない高い波高の波が水深変化後に形成され砕波にいたることが判明した.この水路実験に相当する現象を差分法を用いて数値解析した.水路内で問題となる波の非線形性を考慮するために,支配方程式にはEuler式を用い,対流項はCIP法を用いて高精度化を図った.数値計算結果,水深変化後に形成される高波高の波は,水深変化前に形成された孤立波が水深変化後形成される波との重合によるものであることが判明した.さらに,水路水深は一様であるが水路幅が変化する場合について計算を行い,水路幅変化が波高変化に及ぼす影響は少なく,水深変化が大きく寄与していることをことを確認した.続いて,傾斜1/10の海浜を模擬した水路を設け,波高計測ならびに砕波後の流れの可視化を行った.

船の縦波の波高が汀線近傍で増加し砕波に至る現象を捕らえることができた.本年度は、傾斜1/10の海浜を模擬した水路を設け、曳波による海浜侵食の可視化および海浜侵食の計測を行なった。海浜の一部は代表粒径250μmの珪砂とした。また、侵食をもたらす波の波高計測、流速計測ならびに砕波の可視化撮影を行い、曳波の砕波による侵食機構の解明を行なった。水深ベースのフルード数が1となる速度域で造波レベルは最大となり、それより高速では減少するが、海浜侵食は高速域でも同程度のレベルであることが判明した。また、砕波を伴なう曳波の計算法としてlevel set法を用いた界面捕獲法を改良・開発した。支配方程式にはNavier・Stokes式を用いた。曳波を従来のlevel set法で解析した場合、数値散逸のため砕波に至るまでに界面が不鮮明になる。このため、level set法に用いる距離関数の再初期化において表れる外部境界の影響を低減する改良を行うとともに微係数の過大評価を抑えることにより界面の不鮮明化を抑える方法を示した。そして、水柱崩壊問題について、過去の実験結果と比較することにより本計算法の妥当性を定性的、定量的に評価した。開発した数値計算法を用いて、傾斜岸を持つ制限水路での曳波の砕波現象を水槽試験と比較し検討した。傾斜岸での曳波の砕波は、第一の縦波が崩れるのではなく、第一の縦波が岸を駆け下りる流れと第二の縦波の駆け上がる流れの衝突により生じ、強い渦流れを誘起するとともに岸上に低圧部を生じることを示した。さらに、水路水深、幅、傾斜の曳波に及ぼす影響を波高、速度ベクトル、駆け上がり高さや圧力低下等について検討した。さらに、水路形状を変えた場合の砕波現象を解析し、侵食の逓減法を検討した。
高品質T型量子細線電流注入レーザーの開発及び一次元レーザー物理の解明

劈開再成長法と成長中断アニール法を用いた分子線エピタキシー成長により均一性の高いT型量子細線レーザー試料を作製した。T型量子細線は直交する2つの量子井戸(ステム井戸およびアーム井戸)の交線部分に形成されるが、電流注入動作を実現するためそれぞれにp型およびn型の変調ドープを行い、電流注入レーザーとした。また光励起レーザーとして、非ドープおよびn型変調ドープ単一量子細線レーザーも作製した。これらの試料の導波路から放出されるASEを計測し、そのスペクトルに現れる振動をCassidy法によって解析し利得スペクトルを得た。電流注入及び光励起によってキャリア注入・生成を行った際の利得スペクトルを系統的に分析・比較することで、キャリア注入過程と細線内に形成される非中性電子・正孔系の分布の様子を明らかにすることができた。さらに実験で得られた光学利得スペクトルを理解するために静的遮蔽されたクーロン相互作用を取り入れた半導体ブロッホ方程式による計算と比較するなどして、一次元非中性電子・正孔系の光学利得の特徴を調べた。特に、クーロン相互作用による利得スペクトルの抑制と増強(クーロン増強因子)を評価し、一次元系の光学利得へのクーロン相互作用の影響を調べた。その結果、中性・非中性に関わらず一次元電子・正孔系においては、バンド端では利得の抑制が、少数及び多数キャリアのフェルミ波数における遷移エネルギーでは利得・吸収の増強が起こること、その増強が低温で特に顕著であることを見出した。さらに電子正孔間の引力相互作用を静的遮蔽されたものから接触型に変更して計算を行ったところ、クーロン増強因子の概形を再現することが出来たことから、クーロン増強因子は、状態密度の形状と電子正孔間クーロン相互作用の短距離部分の強さでおよそ理解することができ、バンド端での利得の抑制は一次元系特有の現象であることを明らかにした。共同研究者である上海応用物理研究所教授の懐平博士に作製していただいた計算プログラムを用いて一次元系及び二次元系における利得スペクトルの計算を行った。計算プログラムに関しては基礎的な部分は作製していただいたものの、細部においては自分で修正し、また、得られた結果に関しての考察は私が中心となって行った。電荷均衡状態におけるキャリア密度依存性から、バンド端にクーロン抑制効果が、フェルミ端近傍にクーロン増強効果のピークが現れることを明らかにした。また、電荷不均衡状態に対しても計算を行った結果、少数キャリアと多数キャリアのフェルミエネルギーそれぞれに対応する部分にクーロン増強効果のピークが分裂することがわかった。その結果、多数キャリアの増加によって起こる電荷均衡状態から不均衡状態への変化にともなって、利得ピークが減少する可能性が示唆された。これは自由粒子近似計算によって得られる結果とは正反対のものであり、今後のデバイス設計においては多体効果を考慮する必要があることが示唆された。以前発振が観測された垂直配置型電流注入T型量子細線レーザーのドーピング構造を入れ替えた転置垂直配置型電流注入T型量子細線レーザーを作製した。以前の構造においては細線における正孔の閉じ込めエネルギーが小さいために、stem wellから注入される正孔が周辺の構造に広く分布してしまい、その結果内部効率が低くなってしまっていた。ドーピング構造を入れ替えることによって、細線における閉じ込めエネルギーが比較的大きい電子を細線部に局在させ、内部効率を向上させることを目指した。現在、高反射率コートをすることによって以前の試料よりも低閾値での発振が起こることが実験結果から示唆されており、試料改善に成功したことがわかった。
妊娠時マラリア感染における病態機構の解析

妊娠中のマラリア原虫感染において流産等の妊娠異常が知られる。本研究ではマウスモデルを用いて妊娠時マラリア原虫感染による母体・胎仔への影響を検証した。過去の実験では感染母体の哺育した産仔は母体症状重篤化により死亡する産仔がいたが,里親哺育により産仔重量に異常は見られなかった。本年度では全産仔を帝王切開で採取して産仔成長を正確に検証し,帝王切開のタイミングをより詳細に調べることで産仔及び母体の生存率を検証した。妊娠を確認した日を妊娠day0.5(d0.5)としたマウスに妊娠d8.5に本原虫を投与し,出産後に感染症状のピークが現れるようにした(妊娠感染群)。d18.5に帝王切開によって産仔を得て,妊娠感染群・妊娠群の産仔を同一の自然分娩マウスに里親哺育させた。胎仔重量・産仔数・胎盤重量・里親哺育後の産仔成長は妊娠群と差は無かった。また妊娠感染群から帝王切開により子宮を摘出した母体の生存率は,妊娠d18.5の処置では全死亡であったが妊娠d17.5・d18の処置では生存する母体がいた。従って帝王切開,子宮摘出手術によって本原虫感染した母体・産仔の両方をレスキュー出来る可能性が考えられた。また母体症状は分娩直前の胎仔・子宮・胎盤の存在が影響することが考えられる。次に妊娠維持に不可欠であるプロゲステロン(P)・エストロゲン(E)のホルモン測定を行うと,妊娠群より妊娠感染群の血中P濃度は低く,E濃度は高かった。また妊娠感染マウスの卵巣内に感染赤血球が観察された。妊娠中の低P産生や高E産生は流産や早産といった妊娠異常を引き起こし,また原虫に対する免疫機構でもP・Eは重要に働くことは先行文献で示されている。よって,妊娠感染群の流産や母体症状の重篤化は,血中P濃度の減少および血中E濃度の増加が関連する可能性が考えられる。感染赤血球が卵巣の機能や構造に何らかの影響を及ぼす可能性も示唆された。27年度が最終年度であるため、記入しない。マラリアに罹愚した妊婦は通常より重度の症状を呈し、胎仔の流産・低体重が誘発される。マラリア原虫が母体・胎仔に悪影響を及ぼす機構はいまだ不明な部分が多い。本研究室で確立した妊娠時マラリア原虫感染モデルを用いることで、妊娠時の本原虫感染による母体・胎児へ及ぼす悪影響と原因解明を目指すことを本実験の目的とした。これまでの研究で、母体の感染赤血球検出率ピーク(感染12-13日目、以下感染ピーク)が胎盤形成期と重なる場合、母体症状の重篤化と胚吸収が起き、出産に至る個体はいなかった。マラリアに罹患した妊婦では、妊娠の時期によって症状が異なる。着床・出産の妊娠イベントと、本原虫感染の影響との関係性を明らかにするため、妊娠各ステージに感染ピークが一致するよう、感染と交配を行った。結果は以下の通りである。1.感染ピークと着床日・着床直後に重ねた場合、着床率が低下した。妊娠維持に必要なホルモンであるプロゲステロン(P)産生量、また黄体数に差は見られなかった。2.感染ピークと出産直前・出産日を重ねた場合、流産・胚吸収は起きないが、母体の生存率は0%となり、胎仔低体重を呈し、出産に至る個体はいなかった。3.感染ピークと出産後を重ねた場合、生き残った個体は出産に至り、出生仔重量は通常と同様であったが、出産後の母体症状悪化により、出生仔の死亡率は上昇し、成長率も低下した。このように妊娠時期によって母体症状・胎仔成長が著しく異なることが顕著に観察され、実験の目的毎に最適なマウスモデルを選択することが出来ると考える。また、感染ピークと胎盤形成期の重なるマウスの血中P濃度が著しい低下、また卵巣内に本原虫の流入が観察されたことから、本原虫感染が卵巣の妊娠維持機能を低下させ、妊娠異常が誘発された可能性が示唆された.妊婦のマラリア原虫感染において出生児の低体重や発育遅延が報告されている。本研究の過去の実験では、出産後にピークを迎えるマウスからは産仔が得られたが、分娩後に母体症状が重篤化し、適切に哺育できないために産仔自身の成長能力は不明であった。従って、原虫感染妊娠マウスから得た産仔の発育能力を里親哺育によって検証し(実験1)、パラシテミア上昇前に帝王切開により産仔の娩出を行い、その後母体の生存率を検証した(実験2)。雌マウスを交配・妊娠させた日をDay0とし、Day8の妊娠・非妊娠マウスに、マラリア原虫に感染させた(妊娠感染群・感染群)。【実験1】Day18の妊娠感染群(PI群)、妊娠群(P群)を帝王切開して得た産仔のうち各4匹をPI群・P群から選出し、非感染マウスを里親として計8匹を哺育させた。哺育させた産仔は2日毎に体重測定を行った。帝王切開時の出生仔体重・胎盤重量・産仔数はPI群とP群で有意な差は無かった。里親に哺育させた産仔は離乳までの3週間いずれの日においても2群間に有意な差は無かった。

従って、胎盤形成器である妊娠後8日目に感染させ、出産後にパラシテミア上昇ピークを迎えるマウスでは、出生仔低体重および流産が発生しないと考えられる。【実験2】同様の方法で感染した母体についてDay17・Day18で麻酔下において子宮毎胎仔を摘出する方法を用いて帝王切開を行い、その後の母体生存率を確認した。Day18に帝王切開を行った母体は、通常よりパラシテミアピークが早期に重篤化し始め、帝王切開を処置しない個体と同様に全頭死亡が確認された。Day17に帝王切開を行った母体は、パラシテミアピークを過ぎても生存する個体が確認された。以上の成績より、母体症状は妊娠後期に急激に悪化することが示唆され、出産もしくは体内に胎児が存在する状況が母体症状に影響をもたらしていると考えられる。妊娠中のマラリア原虫感染において流産等の妊娠異常が知られる。本研究ではマウスモデルを用いて妊娠時マラリア原虫感染による母体・胎仔への影響を検証した。過去の実験では感染母体の哺育した産仔は母体症状重篤化により死亡する産仔がいたが,里親哺育により産仔重量に異常は見られなかった。本年度では全産仔を帝王切開で採取して産仔成長を正確に検証し,帝王切開のタイミングをより詳細に調べることで産仔及び母体の生存率を検証した。妊娠を確認した日を妊娠day0.5(d0.5)としたマウスに妊娠d8.5に本原虫を投与し,出産後に感染症状のピークが現れるようにした(妊娠感染群)。d18.5に帝王切開によって産仔を得て,妊娠感染群・妊娠群の産仔を同一の自然分娩マウスに里親哺育させた。胎仔重量・産仔数・胎盤重量・里親哺育後の産仔成長は妊娠群と差は無かった。また妊娠感染群から帝王切開により子宮を摘出した母体の生存率は,妊娠d18.5の処置では全死亡であったが妊娠d17.5・d18の処置では生存する母体がいた。従って帝王切開,子宮摘出手術によって本原虫感染した母体・産仔の両方をレスキュー出来る可能性が考えられた。また母体症状は分娩直前の胎仔・子宮・胎盤の存在が影響することが考えられる。次に妊娠維持に不可欠であるプロゲステロン(P)・エストロゲン(E)のホルモン測定を行うと,妊娠群より妊娠感染群の血中P濃度は低く,E濃度は高かった。また妊娠感染マウスの卵巣内に感染赤血球が観察された。妊娠中の低P産生や高E産生は流産や早産といった妊娠異常を引き起こし,また原虫に対する免疫機構でもP・Eは重要に働くことは先行文献で示されている。よって,妊娠感染群の流産や母体症状の重篤化は,血中P濃度の減少および血中E濃度の増加が関連する可能性が考えられる。感染赤血球が卵巣の機能や構造に何らかの影響を及ぼす可能性も示唆された。妊娠時のマラリア原虫感染が妊娠異常を誘引する原因が多岐にわたり、原因の特定が非常に困難であることが大きな理由である。妊娠時およびマラリア原虫感染時には、ホルモンや免疫機能など様々な変化が起き、加えて妊娠時の感染のタイミングによっても、異なった妊娠異常を引き起こすことが本研究の過去の実験で明らかとなった。前年度の報告書において妊娠ホルモンの検証を平成26年度の実験計画にしていたが、マラリア感染後の妊娠への影響をより詳しく観察するために、出産後の胎仔発育や帝王切開の実験を今回優先的に行った。マラリア原虫感染後の出生仔の成長に加え、感染母体の帝王切開はこれまで報告が無かったために重要性の高い実験であったが、本来の研究計画からは遅れているため、研究達成度の評価は(3)とした。27年度が最終年度であるため、記入しない。妊娠時マラリア原虫感染の妊娠以上の影響は多岐にわたるため、今後の研究課題はより重要だと考えられる点に絞った実験が必要となる。過去の実験では、妊娠時マラリア原虫感染マウスのホルモン異常が確認された。
ブリルアン散乱スペクトルの形状解析に基づく光ファイバ型高速分布センサの機能進化

30年度は、主な研究対象である分布型光ファイバセンシングシステム「傾斜利用ブリルアン光相関領域反射計」について、次の各方面から性能改善を推進した。すなわち、(1)曲げ損失に依存しない動作の実現、(2)遠方での動作の実証、(3)偏波維持光ファイバを用いた安定性と感度の向上、(4)外部変調方式の提案、(5)プラスチック光ファイバ(POF)中のブリルアン散乱特性の更なる解明、(6) POFを用いた高速分布計測の実証、などである。以下、それぞれについて詳述する。(1) SA-BOCDRは、歪と温度に加えて損失も分布的に計測できる性質をもつ。29年度にはこれを積極的に活用した応用を示したが、損失の影響に左右されない動作も安定性の向上には重要である。そこで、曲げ損失に強いトレンチ型の屈折率分布を有する特殊シリカファイバを用いて、これを実現した。(2) 10 kmを超える遠方における動作を実証した。その際、参照光路中の遅延線の長さが、測定ファイバの4倍以上の長さが必要であることを明らかにした。(3)偏波変動の影響を低減するために偏波維持光ファイバを用いたところ、安定性のみならず温度や歪の測定感度が向上することを明らかになった。(4)従来はレーザの駆動電流に直接変調を施していたが、変調周波数と変調振幅が相互に依存するため、システムの空間分解能が測定位置に大きく依存していた。そこで、レーザの出力を外部変調器を用いて変調する方式を提案、実装し、この問題が改善されることを示した。(5) POF中のブリルアン周波数シフトの、細径化するほど巨大な歪に対する依存性を解明し、世界最高の歪ダイナミックレンジを達成し得ることを示した。(6) POFを用いた場合は、参照光の有無でのブリルアン散乱スペクトルの差分を用いることで大幅に雑音が低減できることを示した上で、高速分布測定を実証した。本研究では、分布型光ファイバセンシングシステム「傾斜利用ブリルアン光相関領域反射計」の実用化が大きな柱である。本年度は、本システムの性能を多くの方面から向上させることができた。その中には、安定性を向上させるための方策が感度の向上にもつながるなど、期待以上の結果を得られたものもあった。これらの結果は多数の査読付き論文に掲載されるとともに、複数の招待論文の執筆にもつながった。国内外での招待講演の依頼も多数受けた。また、本研究内容に関して共同研究契約を締結した企業とも、本システムの実用化に向けた研究開発を促進している。加えて、ポルトガルやブラジルとの共同研究も実を結び、複数の論文が生まれている。以上の理由から、本研究の進捗状況は当初の計画以上である。今後の研究の推進方策として、(1)光周波数の任意波形変調によるBOCDRの性能向上、(2)温度制御をしない光源の使用によるBOCDRの低コスト化・小型化、(3)電気スペクトラムアナライザ(ESA)の撤廃による低コスト・小型化・高速動作の実証、(4)機械学習に基づく測定データからのBFS分布の算出、などが挙げられる。(1)従来のBOCDRでは、光周波数の変調により位置分解を実現するために、光源の駆動電流を正弦波で直接変調していた。しかし、昨年度提案した外部変調方式では、変調周波数の帯域制限が撤廃され、任意波形での変調が可能となる。そこで、例えばチャープ変調を施すことにより、空間分解能を保ちつつ、測定レンジを延伸することができる。他にも種々の波形について、その利点を検証する。(2) BOCDRは自己ヘテロダイン検波に基づくため、光源の絶対周波数の変動による影響は小さいと考えらえる。そこで、温度制御機能を持たない安価なレーザを適用したときの分布測定の性能を評価する。(3)従来、11 GHz程度に存在するブリルアン散乱スペクトル(BGS)を高精度に観測するため、ESAを用いていた。しかし、ESAは高価である上に、大型である。そこで、BGSを電気ヘテロダインによって数10 MHz以下にダウンシフトさせ、フィルタ機能を持つ比較的安価な受光器によってBGSを観測する。ESAの性能による律速がなくなり、高速動作も期待できる。(4) BOCDRで観測されるBGS分布は、実際のBGS分布とビートスペクトルの畳み込み積分で与えられる。観測データに雑音成分が多く含まれる場合、単純な逆畳み込み積分で実際のBGS分布を算出するのは困難であった。そこで、機械学習による実際のBGS算出を目指す。空間分解能の向上と同等の効果が得られると期待している。29年度は、本研究の主な対象である光ファイバ型分布計測システム「傾斜利用ブリルアン光相関領域反射計(SA-BOCDR)」について、次の各方面から性能改善を推進した。すなわち、(1)プラスチック光ファイバ(POF)の適用、(2)各種の実験条件が測定感度に与える影響の解明、(3)構造物の実物を模擬したサンプルを用いた実証試験、(4) POFを用いた歪と温度の分離測定可能性および圧力測定可能性の実証、などである。(1) 28年度までの研究では、SA-BOCDRは一般的なシリカガラス光ファイバのみに適用されていた。しかし、POFを用いることができれば、遥かに大きい歪の検出が可能となる。

POFはシリカ光ファイバに比べて光伝搬損失が高いため、パワー情報を用いる本システムでは単純な置き換えはできない。この影響を実験的・理論的に解明し、補正を可能とし、実際にPOFを用いた歪と温度の分布測定を実証した。(2)入射光パワーや空間分解能が歪や温度の測定精度に与える影響を解明し、さまざまな条件下で得られた測定データに対して、正しい歪や温度の分布情報が得られるための補正を可能とした。(3)炭素繊維プラスチックと鋼材の接合面に光ファイバを埋め込んだサンプルを用意し、三点曲げ試験をした場合のシステム出力を調査した。その結果、圧縮・伸張歪の進展や破断の瞬間などを検知できることを実証した。(4) POF中のブリルアン周波数シフト(BFS)の歪と温度に対する相互依存性を調査し、両者の分離測定のためにはガラス光ファイバでの手法を単純には適用できないこと、しかし補正は可能であることを示した。また、BFSの圧力に対する依存性を調査し、ガラス光ファイバよりも高感度であることとヒステリシスを示すことを明らかにした。以上のように、多方面でSA-BOCDRの性能向上を成し遂げた。本研究では、光ファイバ型分布計測システム「傾斜利用ブリルアン光相関領域反射計(SA-BOCDR)」の実用化が大きな柱である。すでに本システムの有用性自体は28年度までに示されていたが、29年度は、さまざまな実験条件におけるシステム出力の補正法を確立させたため、実用化に向けて大きな進展があったといえる。また、これまでおよび本年度の研究成果を踏まえ、複数の企業から共同研究の打診を受けており、その一部とは実際に契約を締結し、29年度半ばから開始している。また、海外(欧州やブラジル)の研究機関からも依頼を受け、共同研究を開始したところである。これらのことは、当初の計画以上の展開である。30年度は、主な研究対象である分布型光ファイバセンシングシステム「傾斜利用ブリルアン光相関領域反射計」について、次の各方面から性能改善を推進した。すなわち、(1)曲げ損失に依存しない動作の実現、(2)遠方での動作の実証、(3)偏波維持光ファイバを用いた安定性と感度の向上、(4)外部変調方式の提案、(5)プラスチック光ファイバ(POF)中のブリルアン散乱特性の更なる解明、(6) POFを用いた高速分布計測の実証、などである。以下、それぞれについて詳述する。(1) SA-BOCDRは、歪と温度に加えて損失も分布的に計測できる性質をもつ。29年度にはこれを積極的に活用した応用を示したが、損失の影響に左右されない動作も安定性の向上には重要である。そこで、曲げ損失に強いトレンチ型の屈折率分布を有する特殊シリカファイバを用いて、これを実現した。(2) 10 kmを超える遠方における動作を実証した。その際、参照光路中の遅延線の長さが、測定ファイバの4倍以上の長さが必要であることを明らかにした。(3)偏波変動の影響を低減するために偏波維持光ファイバを用いたところ、安定性のみならず温度や歪の測定感度が向上することを明らかになった。(4)従来はレーザの駆動電流に直接変調を施していたが、変調周波数と変調振幅が相互に依存するため、システムの空間分解能が測定位置に大きく依存していた。そこで、レーザの出力を外部変調器を用いて変調する方式を提案、実装し、この問題が改善されることを示した。
遺伝子鏡を用いたマラリア感染に対するDNAワクチネーションの基礎的研究

BALB/cマウスにSERA DNA免疫を行ったところ有為なSERA蛋白に対する抗体産生が認められた。DNA免疫の効果を増強する目的でIFN-γ,IL-4,IL12及びGM-CSF発現プラスミドを作製しそれらサイトカイン発現プラスミド共導入によるSERA蛋白に対する抗体価および抗体サブクラスへの影響について検討を行った。SERA特異的IgG抗体価はいずれのサイトカイン発現プラスミドでも産生増強作用が認められた。抗体サブクラスについてはIgG2aレベルにおいてIFN-γ又はIL-12発現プラスミドを共導入することによりSERA DNA免疫単独に比べ3倍以上の抗体価の上昇が認められた。これらの結果からサイトカイン発現プラスミド共導入によりDNA免疫により惹起される免疫応答の増強及びその制御が可能であることが明らかにし論文発表を行った(Parasitology Inteational,1999 in press)。またMSP-1遺伝子を用いマウスマラリア感染系でDNAワクチンの効果を検討した。MSP-1DNA免疫によりMSP-1蛋白に対する液性及び細胞性免疫の両方が誘導された。さらにMSP-1遺伝子とサイトカイン遺伝子を共導入することによりそれら免疫応答が増強及び応答の制御が認められた。MSP-1 DNA免疫マウスにマラリアを感染したところ、対照マウスに比べ抵抗性を示しMSP-1 DNAワクチンの防御効果が認められた。遺伝子銃(Bio Rad,PDS-1000He)によるマウス皮膚への遺伝子導入至適条件についてCAT遺伝子発現を指標として検討を行った。マイクロキャリアーを加速する圧力については1550psi,1800psi,2000psiの3条件について検討を行ったところ2000psiが最も高いCAT遺伝子発現を認めた。さらに遺伝子導入時の減圧については10He,15He,20Heのうち20Heが最適であった。以上のCAT遺伝子を用いた至適条件の結果は組織学的観察と一致しておりこのことから遺伝子銃による遺伝子導入の至適条件は圧力2000psi、減圧20Heであることが明らかになった。以上の条件でSERA遺伝子を用いたDNA免疫実験を行った。4種類のマウス(A/J,C57BL/6,BALB/c,C3H)にSERA DNA免疫を行ったところBALB/cにおいてのみ有為なSERA蛋白に対する抗体産生が認められた。これらの結果からサイトカイン発現プラスミド共導入によりDNA免疫により惹起される免疫応答の増強及びその制御が可能であることが明らかになった。
複雑系としての看護学生の看護臨地実習体験の理解と教育介入

本研究は、看護臨地実習を行う学生の実習体験の意味を理解し、彼らに内在する自己組織力を助成する教育介入を創出することにあり、今年度の研究の問いは、(1)学生を全体性として捉え直してみると、その看護臨地実習体験はどのようなプロセスを辿るのか。(2)学生のもつダイナミックで予測不可能な自己組織力のパターンをどのように捉えるのか。である。4年制看護大学の看護基礎実習において研究者自身が直接実習を担当した学生19名について、実習期間中の表現(実習記録、対話記録、カンファレンス記録等)を手がかりに、実習期間中にどのような意識の変化が発生していたかおよびその意味を解釈したところ、学生全員に意識の拡張がみられ、きっかけとなるターニングポイントが存在することがわかった。実習中にターニングポイントがみられず、一見、平坦に実習を終了した学生であっても、実習を振り返る作業の中や教員との対話を行う中に転換点が先送りされていた。また、その自己の体験を振り返る対話を教員と行う中で、自己洞察が進み、実習体験の自らの看護者としての成長にとっての意味を考えることが促進されていた。その体験のプロセスにおいて自己を再組織化するプロセスの媒介となっていたものは、これまでの人生の中で作り上げられてきた自己のパターンへの気づきであり、最も多くの学生が語れれていたものは、中学または高校時代の友人とのかかわりにみる自己像であった。次に多かったものは、家族という人間関係の中にある自己であった。今後、学生が看護臨地実習体験から自己を看護者として再組織化していくことを助成するための要因の分析をすすめる。1)学習会の開催/文献レビュー(1)学習会を開催し、前提となる学生のとらえ方について検討を行った。生命論的な観点から、生物学、物理学、免疫学、生命関係学、教育学、心理学において、新しいパラダイムで人間をとらえていることがわかった。その、キーとなるとらえかたは、開放系・非線形系・組織系であるが、どの時点でどの自己をつくり出すかは自分自身で選びとっていること、さらに、その基準になっているのが自己の過去の経験であることが、了解された。(2)看護学の分野においては、複雑系を前提として、アメリカの看護理論家マーガレット・ニューマンらが、新たな看護介入を創造し、患者およびその家族を対象に実践的取り組みを行い、研究をすすめているが、看護教育への適用を試みたものは少ないことがわかった。(3)マーガレット・ニューマンの理論とその実践研究について、文献検討を行った。2)研究計画書の作成研究参加者は研究者自身が看護臨地実習指導を担当した学生とし、プロトコールは、ニューマンが作成したものをベースとして、対話を行うこととした。データは対話の逐語録と、研究者の記載するジャーナルとする。3)予備調査看護基礎実習をすでに体験した学生のうち、指導教員または学生自身が実習中なんらかの混乱に陥っていたととらえた学生に承諾を得てパートナーシップを組み、6名の学生と1回目の対話を行った。その対話を逐語録に起こし、分析をすすめている。である。
住宅居住者の特性を考慮した火災時の人命安全評価手法の開発

本研究では,綿布団の燻焼に伴う一酸化炭素の生成量,木材を可燃物とする換気支配型燃焼に伴う一酸化炭素の生成量に関するモデルを実験から求め,二層ゾーンモデルの入力とすることで空間の二酸化炭素濃度を予測できることを確認した。また,統計分析から死者発生火災に関する特徴を抽出すると共に対策を整理し,その典型例を取り上げた住宅火災における人命安全評価手法のケーススタディを通して,住警器の連動警報の効果等を分析した。(1)死者発生リスクの高い住宅火災の分析住宅火災における死者発生リスクの所在とその影響度を分析すべく,死者が発生した住宅火災を対象として,出火時の状況,死者の属性や身体的状態,死者発生の経過,死因,焼損床面積等を集計した。分析には,火災報告における「死者の調査表」のデータを用いた。特筆すべき点は,焼損床面積が1m^2未満の小火であっても,主に出火室において死者が比較的多く発生していることで,これらの火災の発火源と着火物の組み合わせを分析した結果,たばこ→寝具類という出火パターンが最も多い結果を得た。これは,燻焼燃焼に伴う一酸化炭素(CO)ガスの発生が影響していると考えられ,死因の半数以上は一酸化炭素中毒・窒息である結果と符合していた。(2)火災初期の住宅内煙流動解析手法の開発前項の結果を受けて,燻焼燃焼に伴い発生するCOガスの人体への影響度を評価できる予測モデルを構築した。二層ゾーンモデルの概念に基づき,火源の重量減少量と燃焼物毎の燃焼状態に応じたCOガスのイールド値(単位重量当たり発生するガス量)を掛け合わせてCOガス量を算定し,煙層内のCOガス濃度を予測可能とした。(3)居住者特性や建物特性を考慮した屋外への退避シナリオの類型化住宅内煙流動解析手法による予測結果との比較検討によって,退避途中での人命危険性について検討するため,家族構成を数パターン想定し,モデル住宅における火災時の屋外への退避シナリオを分析した。(4)可燃物の燃焼実験まず燻焼燃焼に着目して,今後,COガスのイールド値や空間内でのガス濃度分布を測定するため,たばこを発火源とした場合,あるいはヒータを熱源として,座布団や布団等の煉焼燃焼の再現実験を実施した。(1)死者発生リスクの高い住宅火災の分析出火室で死者が発生した火災に着目し,発火源・着火源の組み合わせに基づく火災分類について,焼損床面積の累積相対度数の分布型を調べ,「発火源:たばこ,着火源・布団類」の火災では,焼損床面積が1m^2未満の燻焼火災と推定されるケースでもCO中毒・窒息を死因とする死者が発生している結果を得た。このことは結果的に大きな焼損床面積となった火災においても燻焼によって発生するCOの毒性が死者発生に影響することを示唆している。一方,非出火室で死者が発生した火災では,発火源・着火源の組み合わせについて特に特徴がある訳ではなく,一定以上(本研究では1部屋の規模10m^2以上とした)の焼損床面積になっている結果が得られ,CO中毒・窒息を死因とする割合が高かった。(2)火災初期の住宅内煙流動解析手法の開発前項の結果より,出火室では燻焼によってCOが発生し死者発生につながっていること,非出火室では出火室全体が燃えるような規模の火災になるとCOによって死者発生につながることが指摘できる。本年度は,出火室でフラッシュオーバーが発生し盛期火災におけるCOの発生予測モデルを作成した。ただし,発生したCOの隣接室などでの状態については未解明な部分が多く,実験的検討を経た上でモデル化を試みることとした。(3)居住者特性や建物特性を考慮した屋外への退避シナリオの類型化特に非出火室の在館者を対象とした退避途中での人命危険性について検討するための屋外への退避シナリオについて,火災の進展過程との関係に基づいて整理した。(4)可燃物の燃焼実験前項(2)に関連し,盛期火災の状態でのCOの発生モデルを検証することを目的とした模型実験を実施した。実験から流入空気量,可燃物の熱分解速度,CO濃度を分析し,ゾーンモデルによる予測計算との比較検討からCOイールドについて分析した。(1)死者発生リスクの高い住宅火災の分析:死者が発生した火災報告データを集計し,発火源と着火物の組み合わせから火災の種類として火災拡大が徐々であるか急激であるかを分類し,発火源と死者の年齢層の組み合わせから被害に遭う人を特定し,さらに発火源と死者発生の経過の組み合わせから火災時の状況を特定し,死者発生火災のシナリオを整理した。(2)火災初期の住宅内煙流動解析手法の開発:住宅の居室では,着火から約5分で盛期火災に至ることが指摘されており,その盛期火災時に問題になるのが一酸化炭素(CO)の発生と伝播である。

木材クリブを可燃物とする模型実験により,可燃物の重量減少速度にCO発生量が比例することを確認し,その発生プロセスは完全燃焼に必要な酸素量の供給が不足した段階でCOが発生し始めるGlobal Equivalence Ratioモデルが適用可能であることを確認した。また,連結させた中規模模型の間に木製フラッシュ扉,集成木材扉,鉄製扉を設け,扉の性能を確認した。(3)居住者特性や建物特性を考慮した屋外への待避シナリオの類型化:居住者モデルとして両親+子供2人+老人1人を設定し,建物モデルとして2階建て住宅を設定し,就寝時にリビングで火災が発生した場合の住警器の連動の有無や廊下等の煙汚染状況等による待避シナリオを整理した。(4)住宅火災人命安全評価手法のケーススタディ:(3)で整理したモデル住宅での待避シナリオに対して,モデル火災を1階居室に設定し,熱暴露(温度),毒性ガス(一酸化炭素),窒息危険性(二酸化炭素),移動困難性(煙の減光係数)を評価した。階段が避難上支障を来す状態になるのは,移動困難性が最も早く約110秒,次に熱暴露で約170秒であり,視界不良による移動困難性がまず影響して行動を奪い,その後に熱やガスが身体に影響する状況に至ると考えられる。住宅火災での死者発生状況について,統計データを分析することによって死者発生に至るシナリオや原因について考察し,住宅火災の死者発生危険について概ね網羅した分析が完了している。また,この結果を受けて,住宅火災の死者発生リスクを評価する上で,燻焼によるCOの発生と出火室での時間経過に対するCO濃度,フラッシュオーバー後の出火室でのCOの発生と出火室以外の室でのCO濃度に関する予測手法を提案することが特に重要である知見が得られており,これらの予測モデルを構築するための実験研究を現在実施しており,当初の計画通り研究を進めている。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初計画では,住宅内の可燃物を対象とした燃焼実験を実施することで直接的に分析を試みる計画としていたが,実大規模の実験を有益に実施するための前段として,模型実験を通してCOの発生モデルについての分析を実施している。この実験を通してCOの発生モデルに関する理解を深めており,最終年度となる平成24年度において住宅内の可燃物を対象とした燃焼実験を計画通り実施し,直接的に住宅火災のリスクについて評価できる手法の開発を行う。