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電気自動車の走行中ワイヤレス給電における状態推定に基づく電力制御の構築

本成果も計画以上の進展であり,これまでに多くの進捗が得られている。今年度は電気自動車の走行中ワイヤレス給電における制御設計とシステム構築を主な目的として,システム構成法および設計指針の提案,送電開始時におけるソフトスタート動作の実現,実車走行試験に向けたインフラ構築に取り組んだ。これらの研究成果は国内外の学会で発表を行い,学術誌に論文投稿している。さらに,実車走行試験に向けたインフラ構築を行い,次年度以降における実験環境を整備した。1)システム構成法および設計指針の提案:送電側および受電側の電圧比を用いて特性解析を行う新たな設計手法を提案し,電力伝送効率を最大化できる動作領域および安定した電力供給を優先すべき動作領域のそれぞれに対して新たな関係式を導出した。また,ワイヤレス給電の送電側と受電側における電圧仕様からシステムの構成法を4つに分類し,負荷の電力要求に応じて最大効率動作,電力優先動作,再設計の3つの設計指針を与えた。本成果は電気学会論文誌D(Vol.138, No. 4)に掲載された。2)送電開始時におけるソフトスタート動作の実現:電気自動車の走行中ワイヤレス給電において重要となる過渡特性の解析およびその制御応用について取り組んだ。本研究ではワイヤレス給電システムを各要素に分けて表現したブロック線図から伝達関数モデルを導出し,過渡解析に基づく送電側インバータのソフトスタート動作を提案した。本成果は国内研究会で口頭発表を行ったほか,大規模な国際会議にも採択されている。3)実車走行試験に向けたインフラ構築:次年度以降の実車走行試験に向けたインフラ構築を行った。電気自動車が走行する舗装路面の整備だけでなく電源設備の構成についても検討し,数kWクラスの大電力実験が可能な環境を整えた。これらの電源設備に送電側インバータおよび送電器を接続し,受電器を搭載した実験車両が送電器を設置した走行中給電レーン上を通過できる実験環境を構築した。これまでに受電側情報に基づく複数パラメータの同時推定法,動特性を考慮した新たな制御設計手法など,多くの研究課題に着手し,これらの成果発表を行った。当初の研究計画においては複数受電器における制御設計を課題として挙げたが,本研究の進捗によって走行中ワイヤレス給電システムにおいても送受電器が1対1となる構成とすべき知見が得られたため,本年度はより高度な制御を実現する手法についても検討した。さらに,実車走行試験に向けた環境構築まで順調に進めており,当初の計画以上の進捗が得られている。ここでは本年度得られた成果について,以下に簡潔に記述する。1)システム構成法および設計指針の提案:従来検討されてきた等価負荷抵抗を用いた解析手法から送電側および受電側の電圧比を用いて特性解析を行う新たな設計手法を提案し,ワイヤレス給電におけるシステム構成の分類と設計指針を示す画期的な手法を示した。より一般的なワイヤレス給電システムまでを考慮に入れた制御設計について言及し,当初の計画以上の進捗が得られた。
高速波長スキャン可能な高分解能レーザ光源の開発

2台のシーダー付きNd:YAGレーザから発振された2波長(1064,1319nm)のレーザ光をLBO非線形結晶で和周波をとり,NaD_2共鳴線である589nmを射出する送信システムの構築を行った.特性は,NaD_2共鳴線のドップラー広がりを観測できる超狭帯域スペクトル幅(100MHz,0.1pm以下)を持ち,繰り返し10Hz,パルスエネルギー40mJ,パルス時間幅30nsを得た.波長同調幅は,シーダーレーザの温度制御により,80pmの範囲で可能となっている.ライダー受信系は,Dall-Kirkham Cassegrain型望遠鏡(直径0.5m)をベースに,3チャンネル(589532,1064nm)のそれぞれが独立した光子計測法による計測システムの構築を行った.上記システムにより,中間圏ナトリウム原子層のテスト観測(波長掃引は,シーダーレーザの温度制御により実施)を行い,高度プロファイル及びドップラー広がりからの温度分布の観測が可能であることを実証した.これらの成果については,第19回レーザレーダ国際会議(Julr 6-10,1998,Maryland,USA)およびSPID国際会議(Optical Remote Sensing for Industry and Environmental Monitoring,Sept.15-17,1998.Beijing,China)等で発表を行った.AOモジュレータを用いた高速波長スキャンに関しては,基本的な動作確認にとどまり,実際の実用観測テストまで進めることができなかった.理由は,レーザ本体の納入が予定より2ヶ月遅れ,またライダーシステムは,第40次南極地域観測隊で1998年11月14日に砕氷船「しらせ」により南極昭和基地に輸送されたため,AOモジュレータに関する実験期間を確保できなかった.1999年3月から昭和基地で本ライダーシステムの設置が始まり,これらの基礎データの実験を含む観測実験が4月か5月頃から行われる予定である.2台のシーダー付きNd:YAGレーザから発振された2波長(1064,1319nm)のレーザ光をLBO非線形結晶で和周波をとり,NaD_2共鳴線である589nmを射出する送信システムの構築を行った.特性は,NaD_2共鳴線のドップラー広がりを観測できる超狭帯域スペクトル幅(100MHz,0.1pm以下)を持ち,繰り返し10Hz,パルスエネルギー40mJ,パルス時間幅30nsを得た.波長同調幅は,シーダーレーザの温度制御により,80pmの範囲で可能となっている.ライダー受信系は,Dall-Kirkham Cassegrain型望遠鏡(直径0.5m)をベースに,3チャンネル(589532,1064nm)のそれぞれが独立した光子計測法による計測システムの構築を行った.上記システムにより,中間圏ナトリウム原子層のテスト観測(波長掃引は,シーダーレーザの温度制御により実施)を行い,高度プロファイル及びドップラー広がりからの温度分布の観測が可能であることを実証した.これらの成果については,第19回レーザレーダ国際会議(Julr 6-10,1998,Maryland,USA)およびSPID国際会議(Optical Remote Sensing for Industry and Environmental Monitoring,Sept.15-17,1998.Beijing,China)等で発表を行った.AOモジュレータを用いた高速波長スキャンに関しては,基本的な動作確認にとどまり,実際の実用観測テストまで進めることができなかった.理由は,レーザ本体の納入が予定より2ヶ月遅れ,またライダーシステムは,第40次南極地域観測隊で1998年11月14日に砕氷船「しらせ」により南極昭和基地に輸送されたため,AOモジュレータに関する実験期間を確保できなかった.1999年3月から昭和基地で本ライダーシステムの設置が始まり,これらの基礎データの実験を含む観測実験が4月か5月頃から行われる予定である.1.本研究費で購入した波長シフタ-用のAOモジュレータ(NEOS社製)と別の研究費で購入したAOモジュレータ用ドライバー及び光学アッセンブリー(NEOS社製)を組み合わせてナトリウムD2共鳴線(589nm)付近の波長を高周波側に850MHzシフトさせるシステムを構築した。当初は,1パスでの波長シフトを500MHzと想定したが,実際には850MHzのシフトが理想であった。そこで1パスで425MHzシフトできる素子の中を往復させる事によって850MHzシフトするシステムとした。2.2台のシ-ダ付きNd:YAGレーザ(発振波長:1064nmと1319nm)とLBO結晶による和周波混合システムによるナトリウムD2線(589nm)の送信システムの構築は,目下,他の研究費により構築を行っており,最終的なチェック段階にあり,今年の4月中旬には本学に納入される予定である。3.次年度の予定は,納入されたレーザシステムに開発した波長シフタ-を組み合わせて,基礎特性及び実用テストを行い,研究をまとめる予定である。2台のシーダー付きNd:YAGレーザから発振された2波長(1064,1319nm)のレーザ光をLBO非線形結晶で和周波をとり,NaD_2共鳴線である589nmを射出する送信システムの構築を行った.特性は,NaD_2共鳴線のドップラー広がりを観測できる超狭帯域スペクトル幅(100MHz,0.1pm以下)を持ち,繰り返し10Hz,パルスエネルギー40mJ,パルス時間幅30nsを得た.波長同調幅は,シーダーレーザの温度制御により,80pmの範囲で可能となっている.

ライダー受信系は,Dall-Kirkham Cassegrain型望遠鏡(直径0.5m)をベースに,3チャンネル(589,532,1064nm)のそれぞれが独立した光子計数法による計測システムの構築を行った.上記システムにより,中間圏ナトリウム原子層のテスト観測(波長掃引は,シーダーレーザの温度制御により実施)を行い,高度プロファイル及びドップラー広がりからの温度分布の観測が可能であることを実証した.これらの成果については,第19回レーザレーダ国際会議(July 6-10,1998,Maryland,USA)およびSPIE国際会議(Optical Remote Sensing for Industry and Environmental Monitoring,Sept.15-17,1998,Beijing,China)等で発表を行った.AOモジュレータを用いた高速波長スキャンに関しては,基本的な動作確認にとどまり,実際の実用観測テストまで進めることができなかった.理由は,レーザ本体の納入が予定より2ヶ月遅れ,またライダーシステムは,第40次南極地域観測隊で1998年11月14日に砕氷船「しらせ」により南極昭和基地に輸送されたため,AOモジュレータに関する実験期間を確保できなかった.1999年3月から昭和基地で本ライダーシステムの設置が始まり,これらの基礎データの実験を含む観測実験が4月か5月頃から行われる予定である.
放物型方程式のポテンシャル論的研究

放物型方程式に関し,以下に記述する成果を得た:1.分担者鈴木は,Neil Watsonとの共同研究により,熱方程式の解が満たす平均値の性質に注目し,逆問題である熱球の特徴付けおよび平均値の密度関数に関する成果を得た.2.(1)分担者佐官は,複素平面の単位円上の調和かつ擬等角な写像に対して,Heinzの成果を漸近的に精密な形に改良した.またSchwarzの補題についての考案も与えた.(2)分担正岡は,Heinz型被覆リーマン面に対し,ミニマルマルチン境界が擬等角不変であることを示した.3.分担者正岡は,上記2(2)に加えて,Heinz型被覆面上の種々の調和関数の族が射影によって不変であるための必要十分条件をマルチン境界を用いて記述した.4.(1)代表者西尾と分担者下村は,共同研究により半リーマン多様体上のcaloric morphismを特徴づける微分方程式を得た.またこれを半ユークリッド空間に応用し,次元が同じ場合のcaloric morphismをすべて与えた.(2)分担者下村は,(1)の結果をもとに,半ユークリッド空間上の等角計量に対し,ある条件のもとcaloric morphismの分類を与えた.5.分担者下村は,多重熱方程式の解を保つ変換について研究し,空間の次元が同じ場合は本質的にAppell変換に限ることを証明した.6.代表者西尾は,分担者の下村,鈴木との共同研究において分数ベキの放物型方程式を関数解折的にとり扱う基礎研究を行い,放物型ベルグマン空間に関する基本的結果(完備性,再生核,双対空間)を得た.放物型方程式に関し,以下に記述する成果を得た:1.分担者鈴木は,Neil Watsonとの共同研究により,熱方程式の解が満たす平均値の性質に注目し,逆問題である熱球の特徴付けおよび平均値の密度関数に関する成果を得た.2.(1)分担者佐官は,複素平面の単位円上の調和かつ擬等角な写像に対して,Heinzの成果を漸近的に精密な形に改良した.またSchwarzの補題についての考案も与えた.(2)分担正岡は,Heinz型被覆リーマン面に対し,ミニマルマルチン境界が擬等角不変であることを示した.3.分担者正岡は,上記2(2)に加えて,Heinz型被覆面上の種々の調和関数の族が射影によって不変であるための必要十分条件をマルチン境界を用いて記述した.4.(1)代表者西尾と分担者下村は,共同研究により半リーマン多様体上のcaloric morphismを特徴づける微分方程式を得た.またこれを半ユークリッド空間に応用し,次元が同じ場合のcaloric morphismをすべて与えた.(2)分担者下村は,(1)の結果をもとに,半ユークリッド空間上の等角計量に対し,ある条件のもとcaloric morphismの分類を与えた.5.分担者下村は,多重熱方程式の解を保つ変換について研究し,空間の次元が同じ場合は本質的にAppell変換に限ることを証明した.6.代表者西尾は,分担者の下村,鈴木との共同研究において分数ベキの放物型方程式を関数解折的にとり扱う基礎研究を行い,放物型ベルグマン空間に関する基本的結果(完備性,再生核,双対空間)を得た.本年度は当該研究の初年度ということで,交付申請斉の研究実施計面に表したように,これまでに分かっている結果や問題点の調査研究を中心に研究を進めた.まず,熱方程式のマルチン境界に関しては,分担者の下村氏と共同研究を進め,多様体上のcaloric morphismの理論の整備を行い,ルーマニアで開催された国際会議に於いて発表するとともに今後の研究方針について討論を行った.また,大阪市立大学名誉教授の池上氏との共同研究において,マルチン境界とロープ境界との関連が明らかになり,近々論文として発表予定である.次に,高階熱方程式については,最近の調査により,ペアノ核との関連が明らかになり,現在さらに詳しく文献を調ぺているところである.この方面への今後の進展が期待できる.最後に、放物型微積分々程式については、近年発表された楕円型の場合の文献を中心に調査研究中である.本年度は,当該研究の2年目であり,熱方程式に代表される放物型方程式に関し昨年度の調査研究によって明らかになってきた問題点を中心に研究を進めた.まず,平均値の性質に関連した問題では,分担者の鈴木紀明を中心に研究を進め,特に,平均値の性質により定まる領域の決定および平均値の性質を満たす密度関数の存在について考察した.そして,多様体上のcaloric morphismの理論に関しては,分担者の下村勝孝と共同研究をすすめ,その特徴付けに関する結果が得られ,近々論文として発表予定である.またcaloric morphismをもつ多様体の決定に関して,下村を中心にして研究を進めている.また,放物型微積分方程式を通して,熱方程式とラプラス方程式の統一的な取り扱いをすることは本研究課題で最も重点をおいているところであるが,本年度の研究によって関数解析的手法の有用性が明らかになり,今後の研究が期待される.最後にマルチン境界については,分担者の正岡弘照が,リーマン面上で詳細な研究を展開中である.本年度は,当該研究の3年目にあたり,熱方程式に代表される放物型方程式に関し昨年度までの研究成果をもとにさらに研究を進めた.まず,平均値の性質に関連した問題では,分担者の鈴木紀明を中心に研究を進め,特に,平均値の性質により定まる領域の決定および平均値の性質を満たす密度関数の存在について考察し,成果が国際誌に発表された.

そして,多様体上のcaloric morphismの理論に関しては,分担者の下村勝孝と共同研究をすすめ,その特徴付けに関する結果が得られ,論文として国際誌に発表した.またcaloric morphismをもつ多様体の決定に関して,下村を中心にして研究を進めている.また,昨年度から分担者の下村,鈴木とともにすすめているテーマである「放物型微積分方程式を通した熱方程式とラプラス方程式の統一的な取り扱い」に関して本年度著しい発展があり,国際学会で発表するとともにさらなる研究の進展をめざして,その方面の世界的権威とも連絡をとり研究を進めているところである.最後にマルチン境界については,分担者の正岡弘照が,リーマン面上で詳細な研究を展開中である.その一部は本年度論文として発表された.本年度は最終年度であり,得られたいくつかの研究成果や問題点を整理し,論文や国際会議で発表したほか,今後の研究課題としてまとめた.最も大きな進展があったのが,放物的ベルグマン空間の研究である.これは代表者の西尾と分担者の鈴木,下村が中心となってすすめ,研究の基礎が確立された.これによりラプラス方程式と熱方程式を同時にあつかうことが可能となり,成果は論文として発表予定である.また,帯状領域に関する放物的ベルグマン空間の双対性や再生核を決定する問題は1<p<∞の場合に解決され,本年度8月に開催された国際会議IWPT2004で成果発表を行った.p=1の場合が今後の課題として残ったほか,Gleason問題や調和双対の問題などが今後の研究テーマである.各分担者の研究成果として,佐官は単位円板上の調和擬等角写像に対するSchwarzの補題を考察し,漸近的に精密な形の不等式を得た.また正岡はHeinz型被被覆面に対するミニマルマルチン境界の擬等角不変性を示した.そして下村は半ユークリッド空間上の等角計量に対するcaloric morphismの決定問題を部分的に解決した.
地方都市のリバース・スプロールに向けた低未利用地の成熟化と創造的再編に関する研究

本研究では、福井市とその隣接市町村を主な調査対象地として調査を行い、調査の結果、主に以下の3点が明らかになった。(1)福井市周辺の大規模商業施設周辺では低未利用地が増加しているが、周辺住民は地区別の違いもなく、大型商業施設の存在や住環境に満足している。(2)福井市内の鉄道駅周辺では低未利用地の増加と宅地化が同時進行しているが、鉄道駅周辺居住者の日常的な交通手段は自家用車となっている。(3)市街化区域のフリンジ部分では、自宅と離れた空き地を菜園化する事例が多く、雑草の管理をする代わりに無料で借りている例も複数見られる。福井市の郊外及び中心市街地における、竣工時期、立地、規模など条件の異なる6つの大規模商業施設周辺を対象に、土地利用の変遷、人口構成、地下の推移、法制度など都市計画上の位置づけの把握を行った。また、上記の6つの調査対象地のうち、中心市街地を除く5地区については、周辺居住者に対して、大規模商業施設や住環境に対する評価や居住実態について尋ねた。この結果、主に以下の点が明らかになった。土地利用の変遷について、商業面は全地区で「個人以外の商業施設」の増加が大きく、一方「個人店舗」は全ての地区で概ね減少傾向であり、特に中心市街地周辺の減少が非常に大きい。また、1993年付近から2013年にかけて各地区とも「駐車場」が増加しており、近年開発された地区以外では「住宅系」や「商業系」のような地区に活気を生む都市的土地利用から、空き家・空き店舗が増えており、衰退の兆しが見える地区もある。一方周辺居住者の居住実態と住環境評価について、大規模商業施設による影響として「交通環境の悪化」は幹線道路沿いの地区で多い一方で、居住者は「買物などの利便性の向上」や「景観面」など商業施設を肯定的に捉えている評価が多い。なお、本研究に関連して、次の大きく3つテーマについても研究を進めた(1鯖江市白地地域における点在型戸建住宅地の開発特性と居住実態に関する研究、2福井市のまちなか地区における集合住宅の開発状況と居住実態ー地方都市における集合住宅でのまちなか居住の可能性に関する研究ー、3福井市郊外における菜園利用者の土地利用プロセスとライフスタイルー地方都市における空き地の菜園としての活用可能性に関する研究ー)。H27年度は、大きく以下の3つについて調査を行った。(1)福井市市街化地域における土地利用特性と菜園形成プロセスの実態把握:福井市市街化区域内の全ての低未利用地について分布状況を調べ、諸条件との関係(用途地域、JR福井駅からの距離、用途地域、水路、地価など)について分析を行うと共に、具体的な複数の地区において、過去30年間の土地利用の変遷を調べ、菜園形成プロセスの実態把握と各地区の特性把握を行った。さらに、福井市内で菜園利用が多くみられる郊外とまちなかの2地区を対象に、菜園利用者と地権者へのヒアリングやアンケート調査を実施し、菜園形成プロセスの実態把握を行った。(2)条件の異なる複数の郊外戸建住宅地における居住実態と空き地の利用実態:福井市周辺で、開発から数十年を経てかつ空区画が多い、条件の異なる2つの郊外住宅地において、現地での土地利用実態と居住者へのヒアリングを行い、居住実態と空き地の利用実態について把握を行った。調査の結果、鉄道駅が近く平坦な敷地のK団地では、空き区画の統合や複数区画利用が多くみられ、また親子近居が多く、住環境への満足度が高いが、丘陵地に立地し、公共交通が不便なS団地では、K団地に比べて、空き区画の利用は少なく、また親子近居は少なく、住環境への満足度も低いことが明らかになった。(3)福井市中心市街地における低未利用地の成熟化と創造的再編:今年度の事業の結果、来場者は昨年度に比べ約4倍増加し、来場者、出店者、地元店主ともに好評を得た。課題となっていた駐車場の賃料については、福井市と駐車場の管理会社の土地の使用権交換により、3年間発生せずに済むことになり、また運営主体として、地元の新栄商店街振興組合が手を挙げた。以上より、H28年4月から地元主体で3年間、事業を継続することになった。当初予定していた調査内容を発展させる形で様々な対象地についても調査を進めることができているが、集計、分析、考察がまだ不十分であるので、調査結果を次年度、まとめていきたいと考えている。H28年度は福井市市街化区域内を対象として、「まちなか地区」と開発から30年以上経つ「既存住宅地」を対象に、居住地更新実態と新規流入者の流入特性を明らかにし、都市縮退期における既存市街地の住環境としての更新可能性を考察すると共に、福井市内の市街化区域で、立地など条件の異なる複数の地区を対象に、各地区の土地利用特性と地権者の土地活用に関する意識を把握し、都市縮退期における低未利用地活用による既存市街地の住環境としての更新可能性について調査を行った。以上のH28年度の調査結果から、今後の都市縮退期において、「まちなか地区」の低未利用地や中古物件を新規流入者の居住地として、その利用を促すことが重要であり、また「既存住宅地」では、鉄道駅に近い地区から優先的に住環境の質を高める整備をしたり、歴史や景観・まちなみ、地域資源となる空間や機能を活かすなどして、地区ごとに多様性や特徴を持たせ、買い物や病院などの利便性以外の地区の魅力を高めることが重要であることが明らかになった。

また低未利用地の地権者は子供や孫に相続する意向が強く、収入が見込め土地転用のし易い駐車場として暫定的に利用し、現状には概ね満足している人が多く、今後も駐車場としての活用ニーズがあることが明らかになった。また、地権者が住宅建設まではしたくない場合等には、菜園や庭として貸し出すなど、駐車場以外の暫定的な住環境の向上に繋がるオープンスペースの活用方法を広げ、それに対する支援策を考えることも重要であると考えられる。上記のH28年度の研究について、予定していた調査を概ね遂行することができ、有益な知見が得られたため。都市郊外に無秩序に開発されるスプロール現象を抑制し、既に開発された郊外部での自律的住環境形成と中心市街地の中心性を高める動きを、本研究では「リバース・スプロール」と定義し、福井市とその隣接市町村を主な調査対象地として、以下の3点を明らかにすることを目的とする。1福井市周辺でこれまでに開発された大型商業・公共施設、住宅地の概況把握と荒廃地区の抽出、2荒廃の兆しが見える地区での土地利用や人口構成などの変遷、地権者や自治体の意向把握、3地方都市の「リバース・スプロール」に向けた低未利用地の成熟化と創造的再編について考察本研究では、福井市とその隣接市町村を主な調査対象地として調査を行い、調査の結果、主に以下の3点が明らかになった。1福井市周辺の大規模商業施設周辺では低未利用地が増加しているが、周辺住民は地区別の違いもなく、大型商業施設の存在や住環境に満足している。2福井市内の鉄道駅周辺では低未利用地の増加と宅地化が同時進行しているが、鉄道駅周辺居住者の日常的な交通手段は自家用車となっている。3市街化区域のフリンジ部分では、自宅と離れた空き地を菜園化する事例が多く、雑草の管理をする代わりに無料で借りている例も複数見られる。以上、本研究結果より、以下の3点が重要であることが明らかになった。1低未利用地を「都市の成熟化」に向けた資源として創造的に活用し、人口減少時代を「住環境や生活の質の向上」を実現できる好機と捉えること。2菜園化や複数区画利用、使用権交換など「低未利用地の暫定利用」に着目し、「地域コミュニティの自律的管理運用」による低未利用地の活用の可能性を探ること。3地方都市を対象に地区特性に応じた低未利用地の公共的な活用可能性と、将来の都市全体としての空間像や骨格的戦略と結びつけながら、点在する低未利用地の連携によるエリアマネジメントのしくみを実践的に探ること。本研究では、福井市とその隣接市町村を主な調査対象地として調査を行い、調査の結果、主に以下の3点が明らかになった。(1)福井市周辺の大規模商業施設周辺では低未利用地が増加しているが、周辺住民は地区別の違いもなく、大型商業施設の存在や住環境に満足している。(2)福井市内の鉄道駅周辺では低未利用地の増加と宅地化が同時進行しているが、鉄道駅周辺居住者の日常的な交通手段は自家用車となっている。(3)市街化区域のフリンジ部分では、自宅と離れた空き地を菜園化する事例が多く、雑草の管理をする代わりに無料で借りている例も複数見られる。H26年度は本研究に関連するテーマで研究室の学生4名の卒業研究として研究を進めた。その結果、研究の年次計画とは多少作業手順が入れ替わったものの、複数の郊外の大規模商業施設周辺地区だけでなく、中心市街地、まちなか地区、持続可能性の面で課題を抱える郊外住宅地、成熟化に向けた再編可能性が感じられる郊外住宅地など、様々な条件の異なる地区を対象に具体的な調査を進めることができた。
DNAの複製及び修復の制御機構におけるクロマチン構造の関与

まず我々が既に確立している、HeLa細胞粗抽出液を用いたSV40ウイルスのミニ染色体無細胞複製系を発展させ、精製蛋白質による複製系を確立した。この系はヒストンとして、鋳型DNAに結合している親ヌクレオソ-ムしか含まれないことから、親鎖DNAに結合していたヒストンの、複製時における挙動を調べるのに好適であった。そのような実験の結果、(1)親鎖DNAに結合していたヒストンは、複製時にもDNAからほとんど遊離しないこと、(2)それらのヒストンは、リ-ディング鎖とラギング鎖にほぼランダムに分布すること、(3)裸のDNAを鋳型にする場合と比較し、DNAトポイソメラ-ゼIIの要求性が異なり、SV40ミニ染色体の複製においては、topoIIは、いわゆるswivelaseとして機能すること、などが判明した。一方、SV40ミニ染色体に紫外線照射したものを鋳型にして、無細胞染色体修復系の構築を試みた。放射標識した基質とATPの存在下、鋳型なHeLa細胞の粗抽出液と反応させ、DNAを抽出後、アガロ-スゲル電気泳動にかけ、オ-トラジオグラフィ-によって修復合成を検出した。反応液中に紫外線照射しない裸のプラスミドDNAを適当量共存させることにより、紫外線照射したSV40染色体としなかったものとで10倍以上の放射能取り込みの差が得られた。この紫外線損傷依存性のDNA合成は、色素性乾皮症の相補性群AおよびCに属する細胞の抽出液を用いた場合には、HeLa細胞抽出液を用いた場合のそれぞれ1/10および1/3程度であり、両者を混合することにより取り込みが回復した。今後、この無細胞系は、クロマチンのDNA損傷の修復機構解析に有用であろう。我々が既に確立しているSV40ウイルスのミニ染色体無細胞複型系を発展され、精製蛋白質による複製系を確立した。この系はSV40感染CVー1細胞より調製したウイルス染色体を鋳型とし、これにバキュロウイルスベクタ-系で作らせたSV40のラ-ジT抗原と、HeLa細胞より精製したDNAポリメラ-ゼα・プライマ-ゼ複合体、一本鎖DNA結合蛋白質、DNAポリメラ-ゼδ、PCNA、アクチベ-タ-I、DNAトポインソメラ-ゼI、IIから成る。複製は本来の開始点より両方向に進行し、DNA鎖の伸長速度は毎分約250ヌクレオチドと細胞内の速度に匹敵するものであった。複製されたDNAの少なくとも一部はヌクレオソ-ム構造をとったいることが、ミクロコッカル・ヌクレア-ゼ処理によって示された。このヌクレオソ-ム構造をとっていることが、ミクロコッカル・ヌクレア-ゼ処理によって示された。このヌクレオソ-ム形成反応は反応系に過剰量のpBR322のDNAを添加しても阻害されないことから、親鎖DNAに結合していたヒストンは複製時にも遊離しないことが示唆された。ミクロコッカル・ヌクレア-ゼに耐性の新生DNAを、SV40DNAの初期および後期転写領域のリディング鎖とラギング鎖にハイブリダイズさせる実験では、親鎖DNAに結合していたヒストンはリ-ディング、ラギングの両鎖はほぼランダムに分布した。さらに複製されたDNAのス-パ-ヘリックス密度の測定により、ヌクレオソ-ム形成の度合いを調べたところ、SV40染色体を精製蛋白質によって複製させた場合には、予想通り、裸のDNAと鋳型染色体の中間のsuperhelicityが観察された。一方、HeLa細胞粗抽出液を用いて新たなヒストンが供給されるような条件で複製させたSV40染色体は、鋳型染色体とほとんど同程度のス-パ-ヘリックス形成を示した。裸のSV40DNAを粗抽出液中で複製させた場合には、より低いsuperhelicityを示す産物が多く見られたことから、複製後のクロマチン構造の形成に親鎖ヒストンが重要な役割を果たしていることが示唆された。

今後、この無細胞系は、クロマチンのDNA損傷の修復機構解析に有用であろう。前年度に確立した精製蛋白質によるSV40ウイルスのミニ染色体無細胞複製系を用い、ヌクレオソ-ム構造をとったDNAの複製にDNAトポイソメラ-ゼI(topoI)およびII(topoII)かどのように関与しているかを調べた。SV40の裸のDNAをtopoIあるいはtopoIIのどちらか一方を含む反応液中で複製させると、いずれの場合も鋳型の半分の長さのleading鎖(約2,700ヌクレオチド)と100300ヌクレオチド(岡崎断片)が作られ、DNA合成は完了した。一方、SV40のミニ染色体をtopoIを含む反応液中で複製させると、岡崎断片と1,800ヌクレオチドを平均とする不均一な長さのleading鎖が合成された。この系にtopoIIを加えた場合、あるいはtopoIIのみを含む反応液では、leading鎖は長くなり、成熟した長さのDNA(2,700ヌクレオチド)のみが合成された。これらの結果は、裸のDNAとヌクレオソ-ム構造をとったDNAの複製ではtopoIIの要求性が異なり、SV40ミニ染色体の複製においてtopoIIは、いわゆるswivelaseとして機能することが示唆された。一方、SV40ミニ染色体にUV照射したものを鋳型にして、無細胞染色体修復系の構築を試みた。放射標識した基質とATPの存在下、鋳型をHeLa細胞の粗抽出液と反応させ、DNAを抽出後、アガロ-スゲル電気泳動にかけ、オ-トラジオグラフィ-によって修復合成を検出した。反応液中にUV照射しない裸のプラスミドDNAを適当量共存させることにより、UV照射したSV40染色体としなかったものとで10倍以上の放射能取り込みの差が得られた。このUV損傷依存性のDNA合成は、色素性乾皮症(XP)の相補性群A、及びCに属する細胞の抽出液を用いた場合には、HeLa細胞抽出液を用いた場合のそれぞれ1/10,及び1/3程度であり、両者を混合することにより取り込みが回復した。今後、この無細胞系はクロマチンのDNA損傷の修復機構解析に有用である。
アコヤガイ感染症の病原体の解明

1)細菌学的探索:アコヤガイ赤変病の原因に濾過性の真正細菌類が関与しているかを確かめるため、様々な細菌分離培地を試み、分離された菌についての特性を明らかにした。さらに、病貝から分離された菌、もしくは病貝から検出された配列に対して特異的なプライマーを作成し、PCRをした結果、全ての菌および配列において、健常貝からも増幅産物が確認された。本疾病に対する真正細菌の関与については明確な結論を得ていない。2)ウイルス学的探索:アコヤガイから魚類株化培養細胞を用いてアコヤガイ赤変病の病原体を分離されたとされる報告の再現実験を行ったが、ウイルスは分離されなかった。一方、同じ試料を用いた感染実験および再感染実験は成立した。よってアコヤガイの病原体は、報告されている魚類株化培養細胞で分離されたウイルスでは無いことが明らかとなった。3)分子生物学的探索:アコヤガイ体内の細菌相を非培養的手法で解析し、病変と細菌相の関係を解明することを目的とした。アコヤガイ各組織からDNAを採取し、16S-rRNA遺伝子を増幅し、変成剤濃度勾配電気泳動で分離して泳動パターンを比べた。特徴のあるバンドは、塩基配列を決定し、近縁細菌を検索した。その結果、健常貝、試験感染貝、罹病貝で、細菌相に明瞭な違いは認められなかった。一方、罹病貝では日和見病原菌に近縁の細菌遺伝子が検出された。4)組織学的探索:アコヤガイ中での病原体の組織分布を調べるため、病貝の各臓器の組織片を健常貝に移植し、100日後に斃死率、赤色度および組織観察を行った。その結果、外套膜と閉殻筋に感染源が多く存在すると推定された。次に、病貝の外套膜と閉殻筋をホモジナイズして健常貝に接種し、140日後にサンプリングを行った。その結果、外套膜・閉殻筋・血清に高い感染価が認められ、これらの組織に病原体が多く存在すると考えられた。特に外套膜が主な感染器官と考えられた。5)免疫学的探索:アコヤガイ病貝に対する単クローン抗体を作製し、その反応性を検討した結果、得られた抗体はアコヤガイ感染症を発症したアコヤガイの血リンパ液に反応し、季節変化や感染実験などの経過観察からも、本疾病の診断液として有効であると考えられ、特許出願をした。感染実験による探索病原体が多く存在する器官を特定するため、病貝各器官を健常貝に移植した結果・外套膜、閉殻筋、血リンパ液上清で強く感染が成立した。外套膜・閉殻筋を中心に電顕・光顕を用いて病原体探索を行ったが、病原体の同定には至らなかった。これらの組織のホモジネート液を用いて感染試験を行った結果、病原性は失活せず、高い感染価を保持していることが分かり、病原体の精製・濃縮を行う上で役立つと思われた。

分子を指標にした探索試験感染したアコヤガイの体液、組織を採取し,ヒドロキシアパタイトを用いたDNA精製を行った結果,PCRを行うのに必要な純度のDNAを採取することができた。これを鋳型に細菌のssrRNA遺伝子を増幅し,変性剤密度勾配電気泳動を行った結果,数本のバンドが識別され,アコヤガイ中に存在する細菌が検出されたと考えられた。主要なバンドの塩基配列を調べた結果,Pseudomonas属に近縁な細菌であると考えられた。ウイルス学的探索軟体動物由来の株化細胞としてカタツムリ受精卵由来細胞を入手したが、培養が困難でありウイルス分離に供することが出来なかった。また、血リンパからの核酸抽出に取り組むため、病貝血リンパ上清濾液を約800ml採取した。さらに、アコヤガイ病貝血リンパに対する単クローン抗体を作製した。その結果、愛媛県産赤変化貝の血リンパに対して極めて高い反応性を示す単クローン抗体が得られた。細菌学的探索アコヤガイ病貝血清を0.45μmのフィルターで濾過したものが,病原性を有することから,この濾液を一般細菌用培地であるNA, TSA, HI, BHI,マリンアガー2216,TCBS,およびサイトファーガ培地等に加え,アコヤガイ培地,M199改変培地およびマイコプラズマ用特殊培地を用いて細菌類の分離培養を試みた。これらの培地から分離された27株について,現在それらの性状を検討中である。1)免疫学的探索:アコヤガイ病貝に対する単クローン抗体を作製し、その反応性を検討した。その結果、得られた抗体はアコヤガイ感染症を発症したアコヤガイの血リンパ液に反応することから、本疾病の診断液として有効であると考えられ、特許出願の準備を行っている。(伊東担当)2)ウイルス学的探索:本年度は、過去の報告にある本症の病原体とされるウイルスの分離を目的として研究を行った。発症病貝の血リンパ液を0.45μmのフィルターで濾過後、報告に忠実にウイルス分離試験を行い、1ヶ月間観察したが、細胞変成効果は現れず、ウイルスは分離できなかった。盲継代においても細胞変成効果は現れず、報告は再現されなかった。一方でウイルス分離に使用した血リンパ液は,健常貝への接種試験により発症が確認された。よって本病原体は報告にあるウイルスとは別のものと考えられた(栗田担当)3)細菌学的探索:病貝血リンパ0.45μm濾過液から分離された4種の菌株について,培養上性にアコヤガイ血球に対する障害活性が見られた。これらの菌はそれぞれVibrio, Tenacibaculum, Silicibacter, Agrobacterium,に近縁であった。中でもVibrio近縁株とTenacibaculum近縁株の障害活性が高かった。ヒツジ血液寒天培地を用いて溶血活性を測定したところ、Vibrio近縁株はα型溶血活性を示し,Tenacibaculum近縁株は、β型溶血活性を示した。Tenacibaculum近縁株につては、特異プライマーを作成し,PCRをした結果、病貝、能登貝ともに反応があり、制限酵素切断型も一致した。このため今回分離した菌はアコヤガイの大量死には直接の関係がないと考えられた。(釜石担当)4)分子生物学的探索:養殖研のアクアトロンで飼育している健常貝と外套膜が赤変化した病貝、及び9月に愛媛より送付された現場の罹病貝について、血球中の細菌群集組成をPCR-DGGE法で比較した。その結果、飼育している貝(健常・罹病とも)に優先してみられたバンド(細菌種)が、愛媛より送付された貝ではみられず、現場で感染罹病している貝では血球中の細菌群集組成が異なることが示唆された。(坂見担当)5)組織学的探索:本年度は病原体の分離・精製を目的として研究を行った。
末梢血からの破骨細胞形成能を指標とした食品の抗ストレス機能評価

平成16年度の研究により、ヒト末梢血単核球に骨芽細胞由来の破骨細胞分化因子であるRANKL(Receptor Activated NF κB Ligand)を作用させる破骨細胞形成能評価系を確立し、喫煙習慣や試験などの種々ストレスによりカテコールアミン分泌亢進とともに破骨細胞形成が亢進することを発見した。平成17年度は、抗酸化機能を有するフラボノイドおよび人参中サポニンの抗ストレスおよび破骨細胞形成抑制作用を検討した。1)フラボノイドの破骨細胞形成抑制作用の解明破骨細胞前駆細胞に対して、300ng/well RANKL存在下でフラボノイドとくにケルセチンおよびルチンの破骨細胞形成をTRAP陽性で3つ以上の核を有する細胞を顕微鏡下にて計測して評価した。ケルセチンは破骨細胞形成を抑制したが、ルチンは抑制しなかった。また、ケルセチンはエストロゲン受容体やダイオキシン受容体を介した転写活性を示さなかった。ケルセチンを卵巣摘出マウスに投与したところ、非投与群に比べて第4腰椎骨塩量の減少を抑制した。しかし、ケルセチンは子宮重量を変化させなかった。2)サポニンの抗ストレス作用の解明・サポニンであるギンセノサイドは、破骨細胞前駆細胞における一酸化窒素(NO)産生を促進し抗酸化作用を示した。ギンセノサイドの血中有効成分であるcompound Kは破骨細胞前駆細胞からの破骨細胞形成を抑制した。以上より、ケルセチンおよびギンセノサイドは破骨細胞形成を抑制することにより、骨健康増進機能を有すること、さらにギンセノサイドは酸化ストレスによる動脈硬化の促進を抑制することが明らかになった。骨量および骨密度は中枢神経の調節を受けることが近年明らかにされつつある。とくにストレスによるカテコールアミン分泌亢進によって骨量が低下する。さらに、寝たきりや不動による骨量低下も、ストレスによるカテコールアミン分泌亢進によることが指滴されている。ストレスにより免度力も低下するが、マクロファージが破骨細胞に分化することが原因と考えられる。そこで、ヒト末梢血単核球に骨芽細胞由来の破骨細胞分化因子であるRANKL(Receptor Activated NF κB Ligand)を作用させる破骨細胞形成能評価系を確立し、喫煙者の破骨細胞形成能について検討した。喫煙者では末梢血からの破骨細胞形成能が著明に亢進していた。喫煙者の自律神経機能を心電図RR間隔の弾力性を資料として評価したところ、喫煙者では交感神経有意で副交感神経が抑制されたストレス状態であった。さらに、Aminophenyl Fluorescein(APF)を取り込ませた破骨細胞を高リンで培養し、発生する活性酸素(主にOH-, ONOO-, -Ocl)を共焦点レーザー顕微鏡で検出すると、活性酸素は著明に増加した。したがって、リンは活性酸素産生を促進し、破骨細胞形成を誘導すると考えられた。またNADPHオキシダーゼ阻害剤(DPI)を用いたところ、活性酸素産出は抑制された。以上より、喫煙や食餌性リン過剰摂取はストレスを誘導し、破骨細胞形を促進して、骨障害を呈することが明らかになった。抗酸化機能を有する食品・栄養素が抗ストレス作用を有すると考えられるので、スクリーニングを行っている。
マルチモーメント制約を用いた高解像度数値解法の一般化と実用化

(1)マルチモーメント制約高精度数値解法の一般的な定式化を提案し,制約条件の数値的性質について理論解析と数値実験による検討を行い,実問題の数値モデルを構築する際に制約条件の選び方における指針を見出すことができた。(2)マルチモーメント制約条件を用い,高い実用性を有する4次精度高解像度数値解法MCV-WENO4法を提案し,検証した。(3)Gauss-Legendre点を用いたラグランジュ補間関数に基づく高精度数値解法(GLPCC)を提案し,DG法と同等の数値性質を有することを示した。(4)非構造格子へ拡張し,任意形状メッシュ要素におけるマルチモーメント有限体積法のフレームワークを構築した。平成25年度では,これまで検討してきた流束再構築の一般的数値フレームワークをもとに具体的な計算スキームを検討し,それらの実用化に向けて研究を進めてきた。主に以下三つの方面において研究成果をあげている。1Gauss-Legendre点を用いたラグランジュ補間関数に基づく流束再構築法(GLL-FR)がDiscontinuous Galerkin (DG)法と同等の数値性質を有することを示した。GLL-FRは連続解においてスーパー収束性を持ち,非常に簡単な手順で高精度スキームを構築することができる。その応用例として,すでに球面浅水波方程式に適用し,立方体全球モデルを開発した。現在,関連成果に関する論文をまとめている。2マルチモーメント制約条件を用いた3点MCV法にWENO法による数値振動を制御する定式化を導入した。具体的には,まず隣接セルの点値をもとにWENO補間を構築し,それのセル中心点の勾配をMCV法の再構築関数の新たな制約条件として加える。数値実験によると,この手法は4次の収束率を示しており,また不連続の解に対して数値振動を抑える機能を持っている。3流束再構築法における一般化されたWENOリミターを提案した。この手法は既存のDGに対するWENOリミターとは異なり,高次精度を保ちつつ,非常に使いやすくなっている。4将来への発展を見据えて本手法を用いた多相流数値計算モデルの開発も着手し始めた。そのため,高性能自由界面捕獲法を提案し,まず従来型の有限体積法の圧縮性多相流モデルに適用した。今後,マルチモーメント法を用いた多相流モデルへの移行を予定している。本研究は,マルチモーメント制約を用いた高精度数値解法の一般的な定式化を確立し,実際応用に向けた流体数値解析モデルを構築することを目的としている。それに向けて平成24年度では,まず,計算メッシュセルに定義する代表点,いわゆるソリューションポイントにおける変数値を計算変数とするノダル(nodal)型マルチモーメント制約高精度数値解法の一般的な定式化を提案し,検討を行った。既存のMCV法はこの一般的な定式化において一つの特例として解釈することができる。この定式化を土台にすれば数値流束の再構築に用いられる制約条件セットを変えることによって様々なスキームを提案することができる。これらの制約条件に基づけば安定的な数値解法を構築することが可能だが,どのような制約条件を使うかによって数値解法の性質(精度,最大安定CFL数など)は大きく変わる。そこで,理論解析と数値実験を行い,次の結論を得た。1ラグランジュ型の制約条件を使えば計算精度の向上に繋がるが,安定なCFL数を大きく制限される。2エルミート型の制約条件を使うと計算精度が劣化する傾向を見られるが,安定CFL条件を大幅に緩和される。これによって実問題の数値モデルを構築する際に制約条件の選び方における指針を見出すことが可能になり,理論だけではなく実際応用にも大きな意義を持っている。基礎研究と並行してMCV法を球面座標に適用し,全球規模の地球流体力学の数値モデルの開発研究も進めている。これまでに三種類の均一格子解像度を持つ球面格子(陰陽格子,立方球面格子,正20面体球面格子)において浅水波モデルを完成し,良好な数値結果が得られている。これらの成果の一部は,すでに関連分野の英文学術誌に投稿し,受理されている。本研究は,マルチモーメント制約を用いた高精度数値解法の一般的な定式化を確立し,実用化に向けた数値モデルの構築を目的とする。平成24年26年度の実施期間において,以下の方面に研究成果をあげている。1)ノダル(nodal)型マルチモーメント制約高精度数値解法の一般的な定式化を提案し,検討を行った。数値流束の再構築に用いられる制約条件によって様々な新規スキームを提案できることを示すとともに,制約条件の数値的性質(精度,CFL安定条件など)について,理論解析と数値実験の両面から検討し,制約条件の選び方における指針を見出すことができた。

2)マルチモーメント制約条件を用いた3点MCV法にWENO法による数値振動を制御する定式化を導入し,MCV-WENO4法を提案した。この手法は4次の収束率を示しており,また不連続の解に対して数値振動を抑える機能を持っている。この手法は既存のDGに対するWENOリミターとは異なり,局所自由度を最大限に利用することから,コンパクトなステンシルで高次精度のWENO法を構築できる。衝撃波を含む圧縮性流れのベンチマーク問題による検証結果から,本手法は高い実用性を有することを示している。4)より広範囲の実際問題に適用するために,非構造格子への拡張を行い,任意形状メッシュ要素におけるマルチモーメント有限体積法のフレームワークを構築した。本手法は,計算精度・ロバスト性と計算負荷の総合的な面において,従来型の有限体積法及びDiscontinuous Galerkin法に代表される既存の局所再構築に基づく高精度解法に比べ,高い実用性を示している。数値流体力学マルチモーメント制約条件を用いる定式化を含む流束再構築の一般的な数値フレームワークを確立した。MCV-WENOやGLL-FRなど実用性の高いスキームを提案した。流束再構築法にWENO補間の導入に成功した。非構造格子,多相流などへの展開に着手している。平成24年度の研究目標は,マルチモーメント制約を用いたフラックス関数の再構築及び高精度数値解法の一般的な定式化を提案することである。これについて当初の研究計画を達成した。また,本手法の実用化に向けて球面浅水波モデルに適用し,検証を行った。これによって研究計画の一部を前倒しで実施したことになる。MCV-WENO法及びGLL-FR法において多次元オイラー方程式を用いて更に検証を行い,関連成果を中心に論文をまとめる。単相圧縮性流体の高精度計算コードを構築するとともに次の展開を行う。1非構造格子への拡張を行う。2圧縮性自由界面多相流の数値モデルへの展開に着手する。3反応流を取り扱うために,ソース項を制約条件として再構築に加える高精度な定式化を検討する。今後,理論解析と数値実験による検証を行い,またそれらの結果を踏まえ,マルチモーメント制約条件による新しい高精度スキーム設計の原則と指針を見出す。それに基づき,実用化に向けて具体的な計算スキームを提示し,最適化を行う。また,外国研究者との共同研究によって新しいリミターの開発にすでに着手している。最終的に,オイラー方程式をベースとして圧縮性流体の高解像度数値解析モデルの構築及び計算コードの整備を行う。購入予定の計算サーバーは,他の外部資金で購入したので,その分は次年度使用額となった。平成26年度予算(1,858,720円:うちH26申請額1,000,000円,H25未使用額858,720円)の使用について,次のように計画している。設備備品:データ処理用ワークステーション一台(約300,000円)。出張旅費:海外出張4回(約1,000,000円),国内出張23回(約150,000円),共同研究のため外国人研究者招へ1回(約150,000円)。人件費:約150,000円。消耗品・その他:約100,000円。前年度当初購入予定の計算
遺伝毒性物質の経世代的影響の定量的評価法に関する研究

環境化学物質等の遺伝的影響を調べる際、次世代個体ゲノムに生じる突然変異は重要な指標である。本研究では、マウスを用いた全エキソーム解析によって、父個体への変異原物質の曝露によって次世代個体ゲノムにおけるde novo変異が用量依存的に増加することを示した。次世代シークエンサーを用いて突然変異を直接検出する手法は、環境変異原が誘発する生殖細胞突然変異の次世代影響の評価に有用であることが示唆された。遺伝毒性発がん物質の作用には閾値がないものとされているが、実際にヒトが曝露される低用量域においては、生体防御機構により遺伝毒性が抑制される可能性が考えられる。環境化学物質の遺伝毒性リスクに関して、生殖細胞および経世代の遺伝的影響の特徴は明らかでない。本研究では、変異検出用レポーター遺伝子導入トランスジェニックマウスと次世代シークエンシング(NGS)技術を用いて、遺伝毒性の経世代的影響を評価する。体細胞および生殖細胞に塩基置換変異を誘発するエチルニトロソ尿素(ENU)を、8週齢の雄gpt deltaマウスに85 mg/kg b.w.の用量で週1×2回腹腔内投与した。投与後10週目から無処理雌マウスと本交配を行い、F1個体を得た。父マウスの肝臓、精巣および精巣上体、母および子マウスの肝臓をサンプリングした。ENU投与雄マウスの精巣における点突然変異体頻度をgptアッセイによって測定した結果、点突然変異は対照群の約100倍に増加した。ENU投与群および対照群の各1家族単位を用いてNGS解析を行った。肝臓からゲノムDNAを抽出し、全エクソンシークエンシングを行った。得られた塩基配列を参照ゲノム配列に対してマッピングし、参照配列と異なる変異塩基リストを作成した。変異の親子間比較を行い、F1個体のゲノムに新規に誘発された変異を抽出した。次世代変異の数を解析対象エクソン領域の塩基数で除して次世代変異頻度を算出した結果、ENU処理マウスの子では無処理マウスの子と比較して有意に高い変異頻度を示した。本研究成果を日本環境変異原学会第42回大会等にて発表した。体細胞および生殖細胞に塩基置換変異を誘発するエチルニトロソ尿素(ENU)を85 mg/kg b.w.の用量で週1×2回腹腔内投与した雄マウスを無処理雌マウスと交配しF1個体を得た。ENU投与群および対照群の各1家族単位を用いて全エクソンシークエンシングを行った。ゲノム中の点突然変異の親子間比較を行い、F1個体のゲノムに新規に誘発された変異を抽出した。NGS解析によって得られた突然変異候補について、サンガー法(キャピラリ型シークエンサー)による確認シークエンシングを行い、その真偽を検証した。確認後の突然変異数を用いて次世代変異頻度を算出した結果、ENU群において対照群と比較して約17倍高い変異頻度が得られた。ENU誘発次世代変異スペクトルは体細胞変異スペクトルと共通した特徴を示した。日本環境変異原学会第43回大会において本研究成果を発表した。さらに、次世代変異の用量反応関係の検討を行うための動物実験を実施した。雄gpt deltaマウスにENUを30, 10 mg/kg b.w.の用量で週1×2回腹腔内投与した。投与後10週目から無処理雌マウスと交配しF1個体を得た。各用量における家族単位のゲノムを取得した。本研究では、変異検出用レポーター遺伝子導入トランスジェニックマウスと次世代シークエンシング(NGS)技術を用いて、遺伝毒性の次世代個体への影響を評価する。次世代突然変異の用量反応関係の検討を行うため、雄gpt deltaマウスにENUを85, 30, 10 mg/kg b.w.の用量で週1×2回腹腔内投与し、投与後10週目から無処理雌マウスと交配してF1個体を得た。各用量群1家族単位(両親と子4匹の計6匹)について全エキソン領域のNGS解析を行った。全4家族(高・中・低用量ENU投与群および対照群)計24個体について肝臓からDNAを抽出し、エキソーム解析を行った。得られたリード配列をC57BL/6マウスの参照配列にマッピングし、一塩基多型の検出(SNVs)を行った。検出されたSNVsから親子間比較によって子に新たに生じた変異候補を抽出した。