hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超薄型扁平多孔管を用いたエアコン用フィンレス熱交換器の研究開発

エアコンの熱交換器はこれまで直径68mmの銅管にアルミフィンを圧着したものが使用されていたが,一層の高効率化と冷媒封入量の削減を目指して,扁平多孔管を用いたオールアルミ製フィンレス熱交換器を開発することを目的とした.フィンがないことで凝縮水や着霜融解水の排水問題は解決される.具体的には,薄型扁平多孔管内流動,沸騰熱伝達特性を実験的に明らかにし,適した扁平多孔管形状を検討した.空気側伝熱促進のための渦発生器を考案し,その有効性を実験とCFDにより示した.また,入口ヘッダ部の気液二相流の分配特性を可視化し,良好に分配されるヘッダ部構造を提案した.エアコンの熱交換器はこれまで直径68mmの銅管にアルミフィンを圧着したものが使用されていたが,一層の高効率化と冷媒封入量の削減を目指して,扁平多孔管を用いたオールアルミ製フィンレス熱交換器を開発する.最近,車のラジエタに用いられているサーペンタイン熱交換器をエアコン用に改良したオールアルミ製熱交換器が一部企業により製品化されたが,空気側フィンが凝縮水や着霜融解水の排水を妨げる問題があり,解決が困難であった.本研究では,扁平多孔管を極限まで薄くすることによって,扁平多孔管外部にフィンを挿入する必要のないフィンレス熱交換器を開発する.フィンがないことで凝縮水の排水問題は解決され,常に高性能な熱交換器として運転することができる.この新発想の熱交換器は,次世代熱交換器の主流になると期待している.本研究では,厚さ1.6mm以下の薄い扁平多孔管を試作し,それをパラレルフロー熱交換器として成形し,オールアルミ製フィンレス熱交換器の開発を行った.薄型扁平多孔管の試作,管内流動・伝熱特性の測定を行った.多孔管内のチャンネル形状が蒸発熱伝達に及ぼす影響を実験により明らかにした。薄型扁平多孔管を用いた熱交換器の性能に関しては,伝熱性能の低い空気側の性能を向上させるために,熱交換器シミュレータを開発し,伝熱管幅の最適化,伝熱管ピッチの最適化,乱流促進体の試作を試みた.シミュレーションと試作を併用することにより,設計ツールの精度向上を図った.平成27年度は,扁平多孔管内の伝熱性能に関する研究,管外の空気側熱伝達の促進法に関する研究を実施した。管内熱伝達に関しては,3種類の形状の異なる扁平多孔管を準備して,細管部の形状の違いが熱伝達に与える影響を行い,適切な形状をおおよそ特定することができた。管外の空気側熱伝達においては,フィンをなくすることにより伝熱面積が減り,伝熱抵抗の増加が予想される。このため,乱流促進体を付加して熱伝達を向上させなければならないが,圧力損失を増加させてはならない。このため,CFDソフトを利用して様々な乱流促進体の効果を検討し,有望と思えるものを試作して実験により効果を検証した。その結果,既存のチューブフィン熱交換器と同様の熱伝達と圧力損失を実現する乱流促進体を開発することに成功した。エアコンの熱交換器はこれまで直径68mmの銅管にアルミフィンを圧着したものが使用されていたが,一層の高効率化と冷媒封入量の削減を目指して,扁平多孔管を用いたオールアルミ製フィンレス熱交換器を開発した.オールアルミ製熱交換器は空気側フィンが凝縮水や着霜融解水の排水を妨げる問題があり,解決が困難であった.本研究では,扁平多孔管を極限まで薄くすることによって,扁平多孔管外部にフィンを挿入する必要のないフィンレス熱交換器を開発した.フィンがないことで凝縮水の排水問題は解決され,常に高性能な熱交換器として運転することができる.厚さ0.6mm以下の超薄型扁平多孔管を製作した.多孔管内を冷媒が流れて十分な熱交換をするとともに,圧力損失が許容範囲内であるように,流路形状の最適化を行った.扁平多孔管内細管の形状が矩形である場合の伝熱特性を比較すると,アスペクト比が小さい正方形に近い流路のほうが良い結果を得ることが分かった.アスペクト比が大きいと液膜が破断してドライアウトが発生しやすいからである.フィンレス熱交換器を実際に製作し,フィン付き熱交換器と比較した.フィンレス熱交換器は凝縮水や除霜水の排水問題が改善され,空気側圧力損失が極めて小さくなることが分かった.フィンレス熱交換器は空気側伝熱面積が小さくなり,伝熱性能が劣るので,縦渦発生器を熱交換器前面に設置して,伝熱性能の向上を図った.その結果,凝縮水や除霜水の排水特性や圧力損失を悪化させることなく,伝熱性能がフィン付き熱交換器と同等となることが分かった.以上から,フィンレス熱交換器の開発する上での学術的な基盤となる有益な知見を得ることができた.エアコンの熱交換器はこれまで直径68mmの銅管にアルミフィンを圧着したものが使用されていたが,一層の高効率化と冷媒封入量の削減を目指して,扁平多孔管を用いたオールアルミ製フィンレス熱交換器を開発することを目的とした.フィンがないことで凝縮水や着霜融解水の排水問題は解決される.具体的には,薄型扁平多孔管内流動,沸騰熱伝達特性を実験的に明らかにし,適した扁平多孔管形状を検討した.空気側伝熱促進のための渦発生器を考案し,その有効性を実験とCFDにより示した.また,入口ヘッダ部の気液二相流の分配特性を可視化し,良好に分配されるヘッダ部構造を提案した.

平成28年度は当初の予定通り以下の研究を推進する。実際のヒートポンプサイクルでは潤滑油が冷媒とともに流動する.潤滑油は冷媒に相溶性のあるものが選定されるが,蒸発器出口では液は潤滑油のみとなるので,流動抵抗が増加する恐れがあり,その特性を把握する.熱交換器の気流側性能の実験を行う.実験条件として1乾き面伝熱,2濡れ面伝熱,3着霜時伝熱の試験を行い,凝縮水の排水や着霜時の圧力損失などに注意して測定する.分配器に関しては,縦型熱交換器ではヘッダは水平に位置しているので分配において重力の影響が小さいが,横型熱交換器ではヘッダが垂直に位置しているので,重力の影響が著しい.これら重力の影響を観察しながら,分配器構造を検討する.熱工学
VDT(Visual Display Terminal)作業者の健康障害の予防に関する保健社会学的研究

1.7年間のVDT健診と面接調査で得られた労働衛生学的、保健社会学的なVDT作業の健康問題構造(1)視機能障害、頚肩腕障害、得神障害の三大健康問題の成分が存在し、精神、神経および筋骨格系の慢性疲労とストレス兆候が主成分となっていることが確認された。(2)若年層では近視もしくは仮性近視の進展による視力低下が急速かつ著明な者が目立ち、概ね40歳頃からは老眼の進展による視機能不適格傾向の者が目立つこと、若年層で残業時間の長いことや好ましい保健行動の低いことが目立ち、中高年齢層では好ましい保健行動は高いことが認められた。(3)健康問題発現の契機は、VDT作業のみならずいわゆる一般事務作業と混合する作業全体において個人レベルでは平均VDT作業一連続作業時間が60分を越える者、一日作業時間が長い者に健康問題を抱える者が多く、組織的にはシステム変更の前後に健康問題が発現する傾向が認められた。2.VDT健診への参与観察および健康診断結果の総括評価で得られた健康問題発生予防の方法(1)VDT作業者健診一次スクリ-ニング用の質問票を開発して二次健診受妻者を選別し、二次健診では医師とソ-シャルワ-カ-が職場環境や作業状況および自覚的な健康問題を聴取しつつ保健医療相談に多く時間を確保した特殊健康診断をシステム化して断続的に実施した結果、個人の保健行動の変容の促進および職場の作業環境と作業条件の改善に有効であることの示唆を得た。(2)健診の戦略目標として、個人的な保健行動の変容を促進することも重要な課題であるが、作業環境や作業条件の点検や改善を目指した組織的な保健行動の変容がより重要かつ有効であることが確認された。
電子・励起子伝搬の量子位相制御による光演算分子素子

反応分子が接近した分子配列系では、分子間に強い相互作用が働き、励起移動や電子移動などの光化学過程が量子論的な波動の伝搬として超高速コヒーレント過程として起る。光化学反応が量子位相が保たれた状態で進行し、この位相干渉を利用すると反応が打ち消されたり強めたりることができて、反応の制御が可能になるとともに、励起レーザモードに依存する論理演算系をつくることができる。本研究においては次のような成果をあげることができた。(1)分子配列系におけるコヒーレント光化学反応の確立アントラセン、ペリレンなどの分子二量体およびポルフィリンデンドリマーについて、相互作用によって分裂した2つの状態を超短パルスレーザーでコヒーレントに励起することによって、蛍光異方性減衰のうえに量子ビートが現れることを見い出し、これが量子系の時間発展において2つの状態の間で回帰振動によるものであることを確かめた。これらの結果は、分子系におけるコヒーレント光化学反応のはじめての観測として位置付けられ、理論的にも量子波束の運動に関して明確になった。(2)位相ロック2重レーザーパルス照射法による光スイッチング素子への展開コヒーレント光化学反応を演算素子へ展開するために、位相を固定した2重レーザーパルス照射の装置を完成させ、分子二量体およびポルフィリンデンドリマーにおける反応の位相干渉効果を観測することができ、2重パルスの光の位相を変えることにより、光スイッチング動作を確認することができた。反応分子が接近した分子配列系における励起移動、電子移動などの光化学過程は、量子論的な波動の伝搬として超高速コヒーレント過程として起こる。本研究では、これらのコヒーレント光化学反応の量子位相干渉を利用して光演算分子素子をつくることを目的としている。本年度は、位相干渉を起こすためのレーザーパルス照射系と観測系の整備を行なうとともに、強い相互作用の下で起こる励起移動や電子移動系の分子配列系の探索を行なった。(1)レーザーパルス照射系と観測系の整備相互作用によって分裂した2つの状態を超短パルスレーザーでコヒーレントに励起すると、量子系は時間発展し2つの状態の間で回帰振動が起こり蛍光減衰のうえに量子ビートが現われる。この現象は量子位相による論理演算素子をつくるうえで基本的な特性であり、この現象をより効果的に観測するためにダブルパルスレーザー照射装置および干渉効果計測装置の製作を行った。(2)コヒーレント励起子伝搬の分子配列系の探索励起子伝搬や電子波伝搬を起こす分子配列系の中で、コヒーレント光化学を起こすに適するものを探索し、励起子伝搬については、アントラセン二量体、ペリレン二量体およびデンドリーマーについて調べた。いずれも蛍光異方性減衰に、量子ビートを観測することができ、溶液および多結晶における励起子波束運動の量子干渉を世界に先駆けて観測することができた。反応分子が接近した分子配列系では、分子間に強い相互作用が働き、励起移動や電子移動などの光化学過程が、量子論的な波動の伝搬として超高速コヒーレント過程として起る。光化学反応が量子位相が保たれた状態で進行し、この位相干渉を利用すると反応が打ち消されたり強めたりることができて、反応の制御が可能になるとともに、励起レーザーモードに依存する論理演算系をつくることができる。本年度は次のような成果をあげることができた。(1)コヒーレント励起子伝搬を示す新しい分子配列系の発見これまでアントラセン、ペリレンなどの分子二量体について、相互作用によって分裂した2つの状態を超短パルスレーザーでコヒーレントに励起することによって、蛍光異方性減衰のうえに量子ビートが現れることを見い出し、これが量子系の時間発展において2つの状態の間で回帰振動によるものであることを確かめた。本年度はサイズの大きなポルフィリンデンドリマーについて、同様な量子ビートが見い出され、これらの結果は、分子系におけるコヒーレント光化学反応のはじめての観測として位置付けられる。(2)位相ロック2重レーザーパルス照射法による量子干渉測定装置の完成コヒーレント

光化学反応を演算素子へ展開するために、位相を固定した2重レーザーパルス照射の装置を完成させ、分子二量体およびポルフイリンデンドリマーにおける反応の位相干渉効果を観測することができ、また2重パルスの光の位相を変えることにより、スイッチング動作を確認することができた。
純有機ラジカル強磁性体の超高圧物性に関する研究

C, H, N, O等の軽元素のみで構成される有機ラジカル強磁性体の常圧下における転移温度はバルクタイプで1.5K,弱強磁性タイプで36Kが最高である。本研究の目標は、静水加圧による人為的構造制御と言う物理的アプローチによって、転移温度の積極的なコントロールを成功させることにある。研究代表者はこのような研究を本研究課題の申請前から行っていたが、本研究課題がこれまでの研究と異なる点は、ほんの一部の専門家にしか出来なかったダイアモンドアンビルセル(DAC)を用いた超高圧下磁気測定に挑戦することによって、測定圧力領域を従来の2GPaから10GPaにまで拡大し、有機強磁性体の潜在的可能性を解明したことである。主要な結果は以下の三つである。(1)<純有機バルク弦磁性体>加圧によって強磁性転移温度が上昇する純有機バルク強磁性体を実験的に始めて見出し、強磁性が最終的に消失する圧力領域まで、磁性と構造の相関を明らかにした。本研究は有機磁性体においては初めての超高圧力物性研究として認められただけでなく、有機強磁性体の人為的構造性御の可能性の限界を実験的に示したものとして評価されている。(2)<純有機弱強磁性体>36Kの転移温度を持つ純有機弱強磁性体の転移温度を静水加圧によって、これまで未踏であった液体窒素温度領域にまで上昇させるに成功した。未発表であるが、加圧下における構造解析実験も既に終えており、磁性と構造の相関についても明らかにしつつある。(3)<装置開発>市販のSQUID磁束計を利用する実験環境で、1GPa以上での高圧下磁気測定はこれまで行なわれていなかったが、申請者はメーカーと共同でSQUID磁束計用の超小型DACを開発し、超高圧下における磁気測定技術を大きく発展させることに貢献した。超高圧下における純有機ラジカル強磁性体の新奇物性探索を本研究の目的として、ピストンシリンダー型クランプセルやダイアモンドアンビルセルを使用し、10GPaまでの圧力領域で典型的有機ラジカル強磁性体2,5-DFPNNの強磁性転移温度(Tc)と磁気モーメントの圧力効果を追跡する実験を行った。これまでの代表的有機ラジカル強磁性体の加圧効果の研究としては、β相p-NPNN(Tc(P=0)=0.61K)とCl-C6H4CH=N-TEMPO(Tc(P=0)=0.28K)において1GPa程度までの圧力領域で高圧下磁気・熱測定がおこなられており、0.7GPa付近の圧力下で圧力誘起強磁性-反強磁性転移が観測されている。しかし、本研究の2,5-DFPNN(Tc(P=0)=0.45K)においては4GPaの圧力下まで強磁性的なシグナルは観測され、転移温度も常圧のTcの約二倍の0.8K付近にまで上昇した。この圧力誘起による強磁性転移温度の上昇は純有機ラジカル強磁性体においては初めての現象であり、転移温度が著しく低いことがマイナス要因となっていた純有機ラジカル強磁性体の可能性・将来性にとって好材料の発見と言える。しかし、磁気モーメント自体の大きさに注目するとそれは加圧によって徐々に減少する傾向にあり、やはり超高圧下においては強磁性は安定状態となり得ないという結果が得られた。これらの転移温度と磁気モーメントの圧力効果を説明するために放射光を利用した高圧下構造解析を行った。結晶構造の変化は観測されず、4GPaの加圧下で10%程度の体積収縮があることが観測された。磁気モーメントの消失を裏付けるためには今後、高磁場下での磁気測定や比熱測定を行う必要があり、そのために技術開発を行いつつあるというのが現状である。また、研究代表者はこの結果は単に強磁性が不安定になったという現象ではなく、SOMOの分子軌道の重なりが大きくなることによる局在モーメントの減少、つまり伝導性の出現につながるものと考えており、今後、金属下を期待した電気伝導性に関する実験も行うことを計画している。(2)<純有機弱強磁性体>

36Kの転移温度を持つ純有機弱強磁性体の転移温度を静水加圧によって、これまで未踏であった液体窒素温度領域にまで上昇させるに成功した。未発表であるが、加圧下における構造解析実験も既に終えており、磁性と構造の相関についても明らかにしつつある。(3)<装置開発>市販のSQUID磁束計を利用する実験環境で、1GPa以上での高圧下磁気測定はこれまで行なわれていなかったが、申請者はメーカーと共同でSQUID磁束計用の超小型DACを開発し、超高圧下における磁気測定技術を大きく発展させることに貢献した。
波浪制御法の開発に関する研究

海洋環境保全のための最適な消波堤として、新しい形式の段違い没水平板型消波堤を提案して、消波特性を明らかにして、実機プラントを設計するための基礎資料を得た。本研究で得られた主な成果は次の通りである。(1)没水平板の消波特性を明らかにして、“戻り流れ"と名付けた新しい消波機構を発見した。(2)消波効果に対する没水平板の没水深度ならびに平板長の影響を明らかにした。さらに、任意の波長と波高を有する規則波に対して最適な消波効果を発揮する没水平板の形状(平板長、没水深度)を決定できる数式を誘導した。(3)没水平板の上面にキャンバ-をつけて翼型形状の消波特性を検討し、没水深度が浅くなるにつれて、短波長領域で平板形状よりも消波効果が向上し、長波長の波に対しては効果が小さいことを見いだした。(4)以上の結果をもとに、実用として有効な新しい形式の段違い平板型消波堤を考案し、設置想定海域の規則波中ならびに不規則波中において、60%以上の高い消波効果が得られることを検証した。これにより本消波堤は有効な消波堤であることが判明した。(5)没水平板上における砕波により、波エネルギ-が流れのエネルギ-に変換されて、平板後方に一定の流れが発生している現象を見いだし、発生した流速の変動流速と定常流速はそれぞれ波高の平方根に比例する関係を誘導した。この作用により、海水交換を効率よく行うことができ、環境保全に大きく貢献する可能性が見いだされた。(6)規則波中における平板および係留策に働く外力の推算が可能になり、実機プラントを設計するために有用な基礎設計資料を求めた。海洋環境を破壊することなく波浪を制御することを目的として、単純な構造でしかも水平方向に働く波力の小さな形状の没水平板を採用した。水槽実験により、まず固定没水平板の消波特性を明らかにした。本研究で得られた成果は次の通りである。1.没水平板の消波特性を明らかにして、"戻り流れ砕波"という新しい消波機構を見出した。(1)没水平板の消波効果に対する没水深度ならびに没水平板長の影響を明らかにした。即ち、没水平板は長波長域の波に対して優れた消波効果を有し、長波長域の波を短波長域の波に変換することを実験的に明らかにした。(2)没水深度が浅くなる程、消波効果は向上する。(3)消波特性に関する全データを基にして、海洋環境状態に対応した最適没水平板形状を推定する実験式を求めた。2.1の成果を活かして、消波効果の良い新しい型の消波構造物を開発した。更に得られた成果を実海域に設置するために、浮体構造にした時の消波特性、運動特性および係留特性に関して研究を行い次の成果を得た。1.消波特性の向上を計るためには、平板の運動を小さくすること。2.平板の運動を減少させるには、余剰浮力の増大を計ると良い。3.消波効果の良い係留方式は、平板の運動を小さくさせる交叉係留と垂直係留を併用した複合係留が有効である。来年度は実海域に設置する場合を想定して、潮汐等の水深変化に対する設定没水深度の変更、また不規則波に対する消波効果を明確にし、更に数値シミュレーションの手法を取り入れた設計法を明らかにする。昨年に引続き、没水平板型消波堤に関する研究を行った。今年度は実海域に設置することを目標にして実機形状を選定して、実機縮尺モデルによる水槽試験を行った。

この実験より、没水平板に働く剪断力、曲げモ-メント、係留力および没水平板上ならびに平板後方での流速を計測し実機プラント設計に対する基礎資料を得た。本研究で得られた成果は次の通りである。(1)昨年度までの成果をもとに、新しい形式の段違い平板型消波堤を考案し、設置想定海域の波浪に対して60%以上の消波効果があることを確認した。さらに不規則波中においても、この消波効果は変わらず、有効な消波堤であることが判明した。(2)規則波中における平板および係留策に働く外力の推定が可能になった。これを設置海域の海象条件に換算すると大略次の値となる。平均端部剪断力=83t、平均中央部曲げモ-メント=783t、係留策1本当りの張力=20t.(3)没水平板上における砕波により、波エネルギ-が流れのエネルギ-に変換されて、平板後方に一定の流れが発生していることが判明した。この作用により、海水交換を効果よく行うことができ、環境保全に大きく貢献する可能性が見いだされた。(4) (3)の発生した流速を変動流速と定常流速に分離すると、それぞれの流速は波高の平方根に比例することが判明した。(5)没水平板の上面にキャンバ-をつけて翼型形状にすると、没水深度が浅くなるにつれて、短波長領域で平板形状よりも消波効果が向上する。他方、長波長の波に対する消波効果において、平板形状の影響は小さい。
グリア細胞により支援される皮質神経回路の可塑性

昨年度に引き続き、マウス大脳皮質のニューロピル(神経網=微小突起の集合体)からのCa2+イメージングを行った。NMF解析法では、アストロサイトと神経細胞の局所ニューロピルシグナルを上手く分離できないことを実感しつつある。そこで、今年度の後半にニューロンには赤色蛍光Ca2+センサーを発現できるAAVベクターを利用した。本課題の目標の一つである「tDCSによるニューロピルの信号変化とその物理メカニズムの検証」をするために、遺伝子改変動物を用いて、光遺伝学的にアストロサイト由来ニューロピルのみに内因性Ca2+上昇を惹起する実験を行った。その結果、麻酔下と無麻酔の状態では異なる神経細胞の活動形式が観測された。今後は実験数を増やし、無麻酔の状態で起こる神経活動の変化のメカニズムを追究する予定である。また、もう一つの目標である「経験依存的なニューロピル反変化とグリア活性による動物の行動様式の変化」に取り組むために、顕微鏡下における恐怖条件付け学習装置の導入を行った。具体的には頭部を固定した状態で、筋電位信号を指標として聴覚刺激によるフットショックの条件付けを行った。試行錯誤が多かったが、漸く二光子イメージングが出来る段階に近づきつつある。さらに、アストロサイトの内因性Ca2+上昇が抑制される2型IP3受容体欠損マウスを用いて海馬脳波を測ったところ、経験依存的にリップル波の振幅と発生頻度が下がることを見出した。アストロサイトのCa2+上昇の後に起こる変化の物質的な面に迫るため、マイクロ電磁波を利用したマウス脳の固定も準備しつつある。昨年度に報告した薬理的に興奮させた状態でのニューロピルのシグナルであるが、思いがけない現象を見出しつつある。これについても2018年度中に論文発表を目指したい。アストロサイトとニューロンが同色のCa2+センサーを発現している場合、NMFによるシグナルの分離は難しいことが分かりつつあり、別色のセンサーを用いる手法に転換しつつある。IP3R2動物で経験依存的な脳波フェノタイプを見出せたのは、アストロサイトのCa2+シグナリングが脳の可塑的変化に関連することを支持する結果だと捉えられる。計画書の後半の段階に着手するため、顕微鏡装置内での恐怖条件付け学習の導入に注力する。また、ニューロピルのデータ解析が遅れ気味であるので、最新文献や公表されている解析ソフトなどを参考にして解析をすすめたい。tDCSなどによるアストロサイトCa2+上昇で起こる神経グリア作用の物質的な面にせまる。Ca2+以外の細胞内シグナルの可視化にも着手する。本年度は、二光子顕微鏡を利用しマウス大脳皮質のニューロピル(神経網=微小突起の集合体)からのイメージングのデータ収集を行った。マウスは、G-CaMP7(カルシウムセンサー)を神経細胞とアストロサイトに発現するG7NG817マウス(Monai et al. Nature Communications, 2016)を利用した。マウスは、二光子顕微鏡下で安静状態で固定できるように訓練され、皮質2・3層のニューロピルを含む神経回路網から無麻酔で視覚刺激に対するニューロピルの反応を複数の動物にからイメージングした。また、麻酔下において薬理的に興奮させた脳部位からのニューロピルのイメージングも行った。この実験からは、広領域のニューロピルが同期してカルシウム上昇を起こした。そのため、アストロサイトと神経細胞の信号の分離が容易ではなかった。そこで、野生型動物にアデノ随伴ウィルス(AAV)を用いてアストロサイトあるいは神経細胞選択的に大脳新皮質にG-CaMP7を発現させ、同様の実験を行った。これらの結果については現在解析中である。また、赤色カルシウム蛍光しプローブRCaMPのアストロサイトへの導入もAAVを用いて行った。アストロサイトは、Gタンパク質共役受容体(GPCR)により活性化することが知られている。GPCRの活性はカルシウム上昇を惹起するものもあるが、カルシウム動態とは独立している細胞内シグナリングを駆動するものも多数存在する。今年度は、それらのシグナル動態をもイメージングできるかを検討するために、共同研究者(分担)と共に新たな蛍光プローブ発現用AAVを作製した。実験は概ね計画通り進展している。さらに、アストロサイトの内因性Ca2+上昇が抑制される

2型IP3受容体欠損マウスを用いて海馬脳波を測ったところ、経験依存的にリップル波の振幅と発生頻度が下がることを見出した。アストロサイトのCa2+上昇の後に起こる変化の物質的な面に迫るため、マイクロ電磁波を利用したマウス脳の固定も準備しつつある。昨年度に報告した薬理的に興奮させた状態でのニューロピルのシグナルであるが、思いがけない現象を見出しつつある。これについても2018年度中に論文発表を目指したい。アストロサイトとニューロンが同色のCa2+センサーを発現している場合、NMFによるシグナルの分離は難しいことが分かりつつあり、別色のセンサーを用いる手法に転換しつつある。IP3R2動物で経験依存的な脳波フェノタイプを見出せたのは、アストロサイトのCa2+シグナリングが脳の可塑的変化に関連することを支持する結果だと捉えられる。実験計画書に従って、今年度もニューロピルからのイメージング実験およびデーター解析を行う。計画書の後半の段階に着手するため、顕微鏡装置内での恐怖条件付け学習の導入に注力する。また、ニューロピルのデータ解析が遅れ気味であるので、最新文献や公表されている解析ソフトなどを参考にして解析をすすめたい。tDCSなどによるアストロサイトCa2+上昇で起こる神経グリア作用の物質的な面にせまる。Ca2+以外の細胞内シグナルの可視化にも着手する。
母親の育児ストレスは運動習慣によって軽減するか？：ホルモン動態に着目して

本研究課題は、定期的な運動習慣が乳幼児をもつ母親の育児ストレスに与える影響を解明し、育児中の母親のメンタルヘルスのケアを目的としたプログラムの構築に寄与することを目的とする。具体的には、乳幼児を持つ母親を対象に、育児ストレスに対する運動の直接的な効果を、ストレスや母性行動に関与するホルモン分泌量やストレス耐性から検討する。本研究は産後の母親を対象とするため、運動教室を行う場所および、運動指導を行うインストラクターの選出や運動内容の検討をおこなった。2018年度は記録的な猛暑になったため、母子の健康を最優先することを考え、運動教室を行う時期を遅らせることを決定した。そのため、被験者のリクルートの時期などを決め直した。また、コントロール群をどのような環境に設置するのかなど先行研究を調べた。測定内容の見直し、研究に不備がないように準備を行った。妊娠前と出産前の運動習慣の経験と「育児に対するストレス尺度」などのアンケート内容を決定し作成を行った。猛暑の影響を考え、運動教室の開催時期を遅らせることにしたため。被験者を募集し、運動教室を安全に行うことが今年度の課題である。また、被験者に負担がかからないようにデータを取れるように準備を進めていく。運動教室の開催を遅らせたため。
モーバイルコンピューティング環境におけるユーザ認証に関する研究

本研究では、モーバイルコンピューティング環境において、セキュリティに関する問題、その中でも基礎となるユーザ認証に関して検討し、さらに実用分野として電子商取引への応用を考察することを目的とした。モーバイルコンピューティング環境では、移動先の環境すなわちユーザが登録されていない場所でユーザを認証する必要がある。本研究では、この問題に関し、まず平成9年度にモーバイル環境における認証プロトコルGMAP(Global Mobile Authentication Protocol)を構築し提案した。つづいて、平成10年度には、GMAPの動作を明らかにするとともにその頑強さを定量的に評価する認証セキュリティシミュレータSS/AG(Security Simulator with Attack Generator)を開発するとともにエージェントシステムへの適用を検討した。GMAPは、ユーザ認証技術として有線系において利用されているKerberosをモーバイル環境に適応するように拡張したものであり、無線ネットワーク区間のトラフィックをできるだけ少なくした認証プロトコルである。SS/AGは、認証プロトコルのセキュリティ強度指標を設定して、記述されたプロトコルのセキュリティ強度を評価するためのシミュレータである。この方法は、BAN logicなどの数学的証明法とは異なり、プロトコルの挙動を逐一解析し、考案したプロトコルにセキュリティホールが存在しないか、また確実な認証が行えるのか、セキュリティが確保できるかなど様々な角度から検証するものである。さらに、エージェントシステムに関しては、今後急速に発展すると考えられるエージェントを用いた電子商取引システムへの応用を検討し、リソースの制約をも考慮した安全な移動市場(SFM;Secure Floating Market)モデルへGMAPを組み込み、Agletsを用いたプロトタイプを完成させた。世界的規模のモ-バイルコンピューテイング環境においては、移動先のネットワークにおいて別のネットワークに所属するユーザの正当性を確認するユーザ認証が必要となる。本研究では、まず、無線ネットワークの利用をなるべく少なくしてユーザを確認できる広域ユーザ認証プロトコルGMAP(Global Mobile Authentication Protocol)を考察した。GMAPでは、第三者認証を基本としたユーザ認証を行う。また、認証プロトコルの動作、問題点を明らかにするためのセキュリティシミュレータSS/AG(Security Simulator with Attack Generator)の基本構成を行った。SS/AGは、プロトコルの動作をシミュレートする一方で様々な攻撃を発生させその挙動を設計者に提示する。これを用いて,GMAPの安全性を確認した。GMAPはほぼ完成したといってよい。SS/AGについては,その基本構成を完成させた。しかし,現時点ではプロトコルの欠点を動作ログから設計者が手作業で解析する必要がある。これを支援するアナライザの構築が今後の課題である。また,今年度は認証プロトコルの弱点を指摘するために,プロトコルの安全性を定量的に評価する試みも行った。通常、ユーザ認証などのセキュリティの問題に関しては様々な要因が絡み、絶対的な指標を作成することは非常に難しい。ここでは、認証プロトコルの各メッセージに含まれる情報を第三者が入手しようとした場合、どの程度入手しやすいかという点に着目して、各情報の入手可能確率を求め、もっとも確率の高いものをそのプロトコルのウィークネスと定義した。ただし,ウィークネスはメッセージの解読可能性を示すに過ぎず,メッセージが解読されてもプロトコル全体としては破られないこともある。そこで,SS/AGを利用し、第三者の攻撃に弱いと思われる部分に攻撃を加え、メッセージが解読されてもプロトコルとして破綻しないかを検証する方法の開発が今後必要である。本研究では、モーバイルコンピューティング環境において、セキュリテイに関する問題、その中でも基礎となるユーザ認証に関して検討し、さらに実用分野として電子商取引への応用を考察することを目的とした。本研究では、この問題を考慮したモーバイルコンピューティング環境におけるユーザ認証の方式について研究を行った。本年度は特に、無線ネットワークの利用をなるべく少なくしたモーバイル環境における認証プロトコルGMAPの動作を明らかにする認証セキュリティシミュレータを開発するとともにエージェントシステムへの適用を検討した。具体的には、認証プロトコルのセキュリティ強度指標を設定して、記述されたプロトコルのセキュリティ強度を評価するためのシミュレータを構築した。

この方法は,BAN logicなどの数学的証明法とは異なり,プロトコルの挙動を逐一解析し,考案したプロトコルにセキュリティホールが存在しないか、また確実な認証が行えるのか、セキュリティが確保できるかなど様々な角度から検証するものである.さらに,エージェントシステムに関しては、今後急速に発展すると考えられるエージェントを用いた電子商取引システムへの応用を検討し、リソースの制約をも考慮した安全な移動市場(SFM;Secure Floating Market)モデルヘGMAPを組み込み、Agletsを用いたプロトタイプを完成させた。
バイオフィルム形成および機能解析のためのマイクロデバイスの開発

化学プラントにおける冷却管などに付着するバイオフィルムは,管内部を観察することが出来ないため,バイオフィルムの形成や肥大化を把握することが困難である。これまで,観察窓を有するバイパスを設ける,バルク水のATP含量を測定するなどの方法がとられてきたがどれも実際のバイオフィルム形成との相関が難しく,これといった手法がないのが現状であった。そこで,本研究では流路下部に担体(基材)を設置し,バルク水を循環させることで担体表面にバイオフィルムを形成することが可能なリアクターを作製した。本リアクターはアクリル製であるため,フィルム形成過程の観察が容易であり,小片である各担体を経時的にサンプリングしていくことが可能である。さらに,フィルム形成の評価を行うために,バイオフィルム形成微生物による各基質(有機酸,イオン,糖など)消費速度の検討を行った。その結果,乳酸の消費速度が最も速く,バイオフィルムの有無による消費速度の差異が顕著に見られた。また,初期の乳酸濃度は10mg/Lであるため,系内のバイオフィルムに大きな影響を与えないと考えられる。リアクターで得られた結果を基に,実際の現場の冷却水系にトレーサーとして乳酸ナトリウムを添加したところ,リアクター実験と同様に冷却管の洗浄前後で乳酸消費速度に大きな差が見られた。これらの結果より,バイオフィルム形成場および観察場としてのリアクターを用いて得られた知見を基に,非破壊的にバイオフィルム形成を評価することが可能であることが明らかとなった。さらに,本リアクターを用いて連続運転を行い炭素鋼片にバイオフィルムを形成させることにより,微生物腐食の評価および16S rRNA遺伝子を用いた遺伝子工学的手法を用いたバイオフィルム中の微生物叢の解析も可能となった。懸濁液を流動させた状態で担体表面にバイオフィルムを形成させる直方体のアクリル製チャンバーを作製した。このチャンバーには顕微鏡用カバーガラスを取り付けた観察用小窓が設けてあり,限界流速以内であれば液漏れがない状態で顕微鏡観察が可能であった。現時点では担体を移動させることが出来ず高倍率でのバイオフィルム観察は達成されていないが,担体表面および観察用小窓の距離を可動にすることで高倍率のバイオフィルム観察が可能となる。また,菌体内エステラーゼ活性を有するものを生菌と定義することで,蛍光色素(6-carboxyfluorescein diacetate ; CFDA)および核酸染色剤(4',6-diamidino-2-phenylindole ; DAPI)を用いた生菌率評価方法を確立した。前処理としてグルタルアルデヒド1g/Lを作用させることで,純粋系(グラム陽性菌,グラム陰性菌)および活性汚泥に代表される複合微生物群の生存率を適切に評価することが可能となった。本手法により,対数増殖期における純粋菌および曝気槽内の活性汚泥中の微生物群の生存率はそれぞれ,90%以上,60%程度であることが明らかとなった。今後,CFDAとDAPIを用い,担体表面に付着したバイオフィルム中の菌体の生存率の経時変化あるいは環境条件による生存率への影響などに応用できると考えられる。さらに,厚み方向のバイオフィルム内溶存酸素(DO)濃度分布を測定するため,ガラスキャピラリーを用いてクラーク型の微小DO電極を作製した。応答の良い電極を用いた場合,0.1-0.2mg/Lの精度で溶液中のDO濃度を測定することが可能であった。化学プラントにおいて多く使用される炭素鋼材へのバイオフィルムの付着は,微生物腐食を引き起こすためその防食方法の開発が望まれている。これまで,炭素鋼の防食技術としてカソード防食方法が行われてきたが,その電気化学反応が微生物に与える影響を詳しく調べた報告はほとんどない。そこで本研究では,緑膿菌Pseudomonas aeruginosa PAO1をモデル微生物として用い,炭素鋼表面への微生物付着およびバイオフィルム内の菌体に対するカソード防食の影響について調べた。まず菌体間の静電的反発力を変化させるため,陰イオン界面活性剤であるSDSを細胞毒性のない濃度範囲で変化させ,蛍光染色法により付着菌体数をそれぞれ測定した。SDS濃度が上昇するにつれ付着菌体数が減少した。さらに,カソード防食の付着抑制に対する影響を調べたところ,イオン強度が低い条件,高い条件で防食を行わない場合と比べてそれぞれ約60%,約30%の付着菌体数の減少が見られた。これらの結果より,静電的反発力の上昇が炭素鋼への微生物膜の初期付着を抑制する一因となっていることが示唆された。また,ガラスキャピラリーを用いて先端約10μmの微小pH電極を作製した。炭素鋼上に緑膿菌を含む5mm厚の0.5%寒天人工バイオフィルムを作製し,pH分布を微小pH電極によって測定した。カソード防食開始後およそ5時間でフィルム内の99%がpH9以上となっており,pH分布は水酸化物イオンの拡散係数を用いて算出したフィルム内のpH分布とよく一致した。さらに,P.aeruginosa PAO1はpH9以上の培養条件で菌体数が減少したこと,防食後のバイオフィルム内の菌体数が防食前の初期菌体数の約1/100になっていたことから,カソード防食によりバイオフィルム内pHが上昇し,フィルム内の微生物の増殖を抑制していることが示唆された。

これまで,観察窓を有するバイパスを設ける,バルク水のATP含量を測定するなどの方法がとられてきたがどれも実際のバイオフィルム形成との相関が難しく,これといった手法がないのが現状であった。そこで,本研究では流路下部に担体(基材)を設置し,バルク水を循環させることで担体表面にバイオフィルムを形成することが可能なリアクターを作製した。本リアクターはアクリル製であるため,フィルム形成過程の観察が容易であり,小片である各担体を経時的にサンプリングしていくことが可能である。さらに,フィルム形成の評価を行うために,バイオフィルム形成微生物による各基質(有機酸,イオン,糖など)消費速度の検討を行った。その結果,乳酸の消費速度が最も速く,バイオフィルムの有無による消費速度の差異が顕著に見られた。また,初期の乳酸濃度は10mg/Lであるため,系内のバイオフィルムに大きな影響を与えないと考えられる。リアクターで得られた結果を基に,実際の現場の冷却水系にトレーサーとして乳酸ナトリウムを添加したところ,リアクター実験と同様に冷却管の洗浄前後で乳酸消費速度に大きな差が見られた。これらの結果より,バイオフィルム形成場および観察場としてのリアクターを用いて得られた知見を基に,非破壊的にバイオフィルム形成を評価することが可能であることが明らかとなった。さらに,本リアクターを用いて連続運転を行い炭素鋼片にバイオフィルムを形成させることにより,微生物腐食の評価および16S rRNA遺伝子を用いた遺伝子工学的手法を用いたバイオフィルム中の微生物叢の解析も可能となった。
解離性大動脈瘤の発生機序に関する実験的研究

前年度はβーaminopropionitrile(BAPN)をラットに投与し、解離性大動脈癌を誘発した。また高血圧負荷により解離性大動脈癌の発症が促進することを見出した。更に大動脈中膜を透過電顕ならびに走査電顕で観察することにより、弾性板の間に介在する弾性線維が減少していることを認めた。今年度はそれを確かめるためにポイントカウンティング法による形態計量的解析を行なった。即ち、透過電顕の写真の上に等間隔にポイントを書いたセルロ-ス板を置き、弾性線維の上に乗ったポイント数を数えた。その結果対照に比しBAPNを投与したラットでは弾性板間の弾性線維が減少していることが有意の差をもって認められた。一方、高血圧負荷によっては著明な変化は認められなかった。またglycosaminoglycan(GAG)と弾性線維の関連を検索するために、大動脈の一部をトルイジンブル-にて染色し、透過電顕で観察した。対照群では弾性線維の周囲にトルイジンブル-に染まるマイクロフィブリルが観察された。また弾性線維は不規則な形をしており、平滑筋細胞と絡み合うようにして存在していた。一方BAPN投与群では、内部にGAGが点状に存在するような異常な弾性線維が認められた。またこの異常な弾性線維の形状は丸く、平滑筋細胞との関連も希薄であった。以上の結果からBAPNを投与したラットの大動脈中膜においては弾性線維の構築が変化していることが認められ、またこの変化が解離性大動脈癌の発生と進展に大きく関与している可能性が示唆された。解離性大動脈瘤は急激に発症し、破裂等によって死亡する重篤な疾患であるが、その原因についてはよくわかっていない。近年細胞外線維成分に注目した研究がなされているが、未だ確定的な知見は得られていない。本研究では大動脈の構造、特に弾性線維の構造の変化、ならびに高血圧が解離性大動脈瘤の発生にどのような影響をおよぼすかを検討するために以下の実験を行なった。3週令のラットを対照群、高血圧群、β-aminopropionitrile(BAPN)負荷群、高血圧+BAPN負荷群の4群(各群10頭)に分けた。BAPNは0.4%になるように通常の食餌中に混じ経口投与した。高血圧は3週令時に偏腎摘出を行ない、それ以降deoxycorticosterone acetate(DOCA)と食塩水を投与することによって誘発した。BAPN負荷群では10頭中4頭が、高血圧+BAPN負荷群では10頭中8頭が解離性大動脈瘤を発症し死亡した。また高血圧+BAPN負荷群における発症時期はBAPN負荷群の発症時期よりも早く、高血圧が発症の促進因子となっていることが示唆された。途中解離性大動脈瘤を発症し死亡したものはその時点で、それ以外のものは9週令時屠殺し、光顕、透過電顕を用いて上行大動脈の弾性線維の変化を観察した。また上行大動脈の一部を蟻酸で処理することによって弾性線維を残存させた後、その形態を走査電顕を用いて観察した。この結果BAPN投与群において弾性板間に存在する弾性線維の著名な減少が見られ層と層の間が離開しやすくなっていることが示唆された。この変化はヒトの解離性大動脈瘤に見られた変化と同様の変化であり、解離の発生に大きく関与する可能性が示唆された。
Notchシグナル活性化幹細胞による腸管上皮再生機構の解析

Notchシグナル活性化・腸管上皮幹細胞の可視化による上皮培養技術の開発に取り組み、Lgr5遺伝子の発現制御下にEGFPを発現するマウスの腸上皮を、幹細胞を豊富に含むオルガノイドとして安定して培養し得る技術を確立した。同オルガノイドにつき、腸炎モデルへの移植により、腸上皮を再構成し長期生着する事を確認した。上記成果は、腸上皮培養が上皮再生治療へも応用可能である事を示した重要な成果と考えられる。本年度は研究計画に基づき、以下の解析を行った。1. Notchシグナル活性化維持・誘導腸管上皮培養系の構築:腸管上皮幹細胞特異的遺伝子であるLgr5のプロモーター制御下にEGFP-CreERT融合タンパクを発現するマウスを用い、以下の成果を得た。1)小腸及び大腸を安定して培養し得る独自の技術を確立し、腸管上皮幹細胞を豊富に含むオルガノイドとして長期培養が可能である事を明らかとした。2)上記により培養したオルガノイドにNotch活性化阻害薬(γ-セクレターゼ阻害薬)を添加する事により、著しい杯細胞の増加を誘導可能である事を明らかとした。3)更に同マウスを用いて幹細胞特異的にNotchリガンドDll1並びにDll4を欠損させることにより、Notch活性化阻害薬と同様の著しい杯細胞の増加と増殖帯の消失を誘導可能である事を明らかとした。4)これらNotch活性化に必須と考えられるリガンド分子群は腸管上皮における異なる細胞集団に発現し、各々異なる役割を担っているものと考えられた。2.培養正常腸管上皮オルガノイドの組織再生機能の解析:上記方法にて体外培養したマウス大腸上皮オルガノイドを腸炎モデルへ移植し、以下の成果を得た。1)大腸上皮オルガノイドをDSS腸炎モデルマウスに経肛門的に投与すると、粘膜欠損・潰瘍面に選択的に生着し得ることを確認した。同様の移植・生着は、単一の幹細胞から樹立した大腸上皮オルガノイドでも同様に可能であった。2)DSS腸炎の臨床経過について、上記の移植により早期回復が得られ、腸管上皮移植が炎症性腸疾患治療に有効である可能性を示す個体レベルでの知見を得た。上記成果は、腸管上皮オルガノイドが上皮再生治療に有用であり、その培養増殖過程にDll1またはDll4を介したNotch活性化が必須の役割を担っている事を示す重要な成果であると考えている。(1)腸管上皮幹細胞可視化による上皮培養技術の確立:当初研究計画に予定していたNotch活性化レポーターマウスによるEGFPの検出に加え、幹細胞特異的遺伝子であるLgr5のプロモーター制御下にEGFP-CreERT融合タンパクを発現するLGR5-EGFP-CreERTマウスを用い、以下の成果を得た。1)小腸及び大腸を安定して培養し得る独自の技術を確立したのみならず、LGR5-EGFPを指標とするライブイメージングにより、腸上皮幹細胞を豊富に含むオルガノイドとして長期培養が可能である事を明らかとした。2)上記方法により培養したオルガノイドにNotch活性化を阻害するγ-セクレターゼ阻害薬を添加することにより、著しい杯細胞分化が誘導可能である事を明らかとした。即ち、本研究にて確立した培養法で維持されるオルガノイドは、恒常的なNotch活性化により未分化な形質が維持されている事を明らかとした。(2)培養正常腸管上皮オルガノイドの組織再生機能の解析:上記方法にて体外にて維持したマウス大腸初代培養細胞オルガノイドにつき、腸炎モデルへの移植により組織再生修復能を検討し、以下の成果を得た。1)培養正常腸管上皮オルガノイドをDSS腸炎モデルマウスに経肛門的に投与することにより、腸管上皮を構成するクリプトとして長期生着することを確認した。2)同オルガノイドはDSS投与により誘発された粘膜欠損・潰瘍面に選択的に生着し、潰瘍面を被覆する様に細胞増殖と移植細胞由来のクリプトが構成されることを明らかとした。3)上記に移植により、DSS腸炎による体重減少の早期回復が得られ、腸管粘膜修復が炎症性腸疾患治療に貢献し得る可能性を示した。上記成果は、腸管上皮初代培養オルガノイドが上皮再生治療へも応用可能なツールであることを示した重要な成果であると考えている。本年度研究に於いて、当初計画通り、腸上皮幹細胞分画を高純度で単離・培養する技術の確立に成功した。また、同分画の増殖能・未分化状態の維持がNotch活性化に著しく依存していることを改めて検証した。これらの成果は腸管上皮再生におけるNotch活性化の重要性を高めるのみならず、幹細胞機能を賦活・制御する際の分子標的となり得ることを明確に示した重要な知見である。

今後はNotch活性化を維持するための培養条件の最適化や、ヒト腸管におけるNotch活性化細胞の単離・培養技術の確立といった課題は残すものの、当初計画に於ける主たる課題は概ね達成したもの考えている。さらに本年度は、当初計画を前倒しし、培養初代腸管上皮による組織再生能を、生体疾患モデルへの細胞移植により評価を試み、上記培養細胞が生体内に長期維持可能な幹細胞の形質を維持したまま生着可能であることを明確に提示した。さらに上記にて確立した培養腸管上皮の細胞移植技術により、わずか1個のホスト幹細胞から細胞移植治療が可能となるのみならず、同移植によりマウス大腸炎モデルの臨床経過を改善し得るという画期的知見を得ている。従って、本研究の成果をヒト腸管へと展開していくことにより炎症性腸疾患患者の臨床経過を改善する細胞移植治療法の開発が充分に期待できる、画期的基盤技術を確立した、他に類を見ない成果を得たものと考えている。更なる移植条件の最適化等に未だ課題を残すものの、一部は当初計画を超える予定で既に成果を得ており、概ね順調に進行していると評価することが妥当と考えている。今後、腸管初代培養オルガノイドを疾患治療リソースへと応用する際には、高効率・選択的な培養条件の追求と確立が必須であり、既存の低分子化合物のスクリーニングのみならず、天然物リガンド等のライブラリーを用いて本培養系の至適条件を更なる追求が必要である。さらに、炎症性腸疾患患者への応用を視野に入れるため、確立した技術がヒト腸管上皮へと展開可能であるか、探索を進める必要が有る。また、同目的のため、in vitro及びin vivoにおけるNotch活性化を高効率かつ簡便に定量評価することが必須であり、現有する系の更なる至適化も併せて課題とするべきである。また当初計画に則り、Notch活性化上皮細胞の表面抗原プロフィールの探索を行い、Notch活性化を可視化していないマウス腸管から、同等の機能を有する細胞の単離・培養技術の確立を行う必要が有る。同技術の確立により、遺伝子改変技術を介さない幹細胞の選択的培養と細胞移植治療が運用可能となる。併せて、移植法とその効果を最適化するため、マウス大腸炎モデルにおける投与のステージ、投与細胞数、投与回数、等につき各々最適な条件の探索を行う必要が有る。更に、最適化した条件の下で、培養条件の違い(培養期間・各種培養添加物・マトリックス・低分子化合物添加の有無)による再生機能の違いを比較検討し、再生機能賦活に最適な培養条件・培養期間等の側面からも移植条件の最適化を試みる。これら基礎条件の十分な検討を行い、ヒト腸管再生への技術的基盤としたい。次年度は当初計画に則り、以下の課題を追求する予定である。1) Notchシグナル活性化維持・誘導腸管上皮培養系の構築:既に我々が樹立している腸管上皮初代培養系を種々の条件で検討し、最適化を追求する。更に、Notch活性維持または誘導能を有する低分子化合物のスクリーニングを標準培養条件下で行い、化合物添加によるNotch活性化調節の可能性についても追求を加える。2)培養Notch活性化腸管上皮細胞による大腸炎治療効果の解析:腸管上皮初代培養系において培養したオルガノイドを用い、これを大腸炎モデルマウスに再移入する事による臨床効果に検討を加える。デキストラン硫酸の経口投与による大腸炎誘発モデルを用い、これに培養オルガノイドを種々の条件下で再移入(経肛門的投与)し、各種指標を評価する。再生機能賦活に最適な培養条件・培養期間等の側面からも移植条件の最適化を試みる。3)新規表面マーカーによる非可視化Notch活性化細胞の単離法