hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ハプティックビジョンに基づく能動的触覚情報探索の研究

研究期間内において、機能(記憶容量)を拡張した現有のPCクラスタ上にAdaptive Gridアルゴリズムを実装し,アルゴリズムの並列性を評価した.今年度購入のVolumeProを用いて,高次微分特徴に基づくアダプティブグリッドのモデリングおよびボリュームレンダリングの性能を評価した。また,柔軟物体の内部計測のための埋め込み用マイクロフォースセンサを試作した.さらに、代表者及び分担者らにより以下の研究項目について検討を進めた。レオロジー特性をもつ柔軟物体の変形/切断のリアリティベース・シミュレーションモデルを構築することを目的とし,レオロジー物体の3次元変形特性を表すために,体積効果を用いたパーティクルベースの幾何及び力学特性に適応的な格子モデルの研究を進めた.今年度はまず,現在の幾何形状に適応的な2次元Adaptive Meshを各格子要素にかかる外力と内力に適応的なDeformable Adatptive Meshに拡張し,変形及び切断に適応的なモデリング法を検討し,さらに,手術の事前プランニングを可能にする手術シミュレーションモデルの生成法を検討した.対象ボリューム空間を構成する四面体集合の隣接構造をAdaptive Grid表現の二分木構造からDual Graphとして自動抽出する方法と,Dual Graphを用いて各レイ(ray)に属する四面体集合を高速に選出するレイキャスティング法を提案し,ボリュームレンダリングの高速化を図った.・ボリュームデータを用いるAdaptive Gridに基づく並列領域抽出:本年度は,肝臓の実CTボリュームデータを入力として、1)ボリュームデータに含まれるすべての領域集合と,2)その位相関係記述,を同時に並列に抽出することを検討した.・独立形状を用いたnon-rigid位置あわせ法の開発:医用画像の位置あわせには,術前撮影された画像を,何らかの変換で術中の画像に精度よく重ね合わせて表示することを目標とする.Adaptive Grid生成時に抽出された微分特徴を用いて,平行や回転を計算する大域変換と,変形を計算する局所変換の二つからなる位置あわせを検討した.・柔軟物体埋め込み用マイクロフォースセンサを用いる内部計測:本年度は柔軟指の力学モデルを確立し,2mm角サイズの6軸のマイクロフォースセンサを内蔵した柔軟指の研究を進め,柔軟指で使われるマイクロフォースセンサを用いて,物体内部の変形挙動を計測する方法を検討した.さらに,二液混合型のシリコンゴムを用いて様々な粘弾性を有するテストピースを作成し,その中の様々な位置にセンサを埋め込み、加重による内部変化をMR画像により観測し分析する方法を検討した.研究期間内において、機能(記憶容量)を拡張した現有のPCクラスタ上にAdaptive Gridアルゴリズムを実装し,アルゴリズムの並列性を評価した.今年度購入のVolumeProを用いて,高次微分特徴に基づくアダプティブグリッドのモデリングおよびボリュームレンダリングの性能を評価した。レオロジー特性をもつ柔軟物体の変形/切断のリアリティベース・シミュレーションモデルを構築することを目的とし,レオロジー物体の3次元変形特性を表すために,体積効果を用いたパーティクルベースの幾何及び力学特性に適応的な格子モデルの研究を進めた.今年度はまず,現在の幾何形状に適応的な2次元Adaptive Meshを各格子要素にかかる外力と内力に適応的なDeformable Adatptive Meshに拡張し,変形及び切断に適応的なモデリング法を検討し,さらに,手術の事前プランニングを可能にする手術シミュレーションモデルの生成法を検討した.対象ボリューム空間を構成する四面体集合の隣接構造をAdaptive Grid表現の二分木構造からDual Graphとして自動抽出する方法と,Dual Graphを用いて各レイ(ray)に属する四面体集合を高速に選出するレイキャスティング法を提案し,ボリュームレンダリングの高速化を図った.・ボリュームデータを用いるAdaptive Gridに基づく並列領域抽出:本年度は,肝臓の実CTボリュームデータを入力として、1)ボリュームデータに含まれるすべての領域集合と,2)その位相関係記述,を同時に並列に抽出することを検討した.・独立形状を用いたnon-rigid位置あわせ法の開発:医用画像の位置あわせには,術前撮影された画像を,何らかの変換で術中の画像に精度よく重ね合わせて表示することを目標とする.Adaptive Grid生成時に抽出された微分特徴を用いて,平行や回転を計算する大域変換と,変形を計算する局所変換の二つからなる位置あわせを検討した.・柔軟物体埋め込み用マイクロフォースセンサを用いる内部計測:本年度は柔軟指の力学モデルを確立し,2mm角サイズの6軸のマイクロフォースセンサを内蔵した柔軟指の研究を進め,柔軟指で使われるマイクロフォースセンサを用いて,物体内部の変形挙動を計測する方法を検討した.さらに,二液混合型のシリコンゴムを用いて様々な粘弾性を有するテストピースを作成し,その中の様々な位置にセンサを埋め込み、加重による内部変化をMR画像により観測し分析する方法を検討した.リアルタイムマルチモードレンジセンサーと多視点画像計測装置を用いて、能動的に物体を観測し、同時に獲得される距離画像とカラー画像を用いて、研究項目について検討した。なお並行して事象の実時間画像観測法を検討した。能動的物体観測による多視点距離・カラー画像の獲得と統合〔徐・田中〕1)外力である重力に対する安定度を評価するために、鉛直上方より物体を観測し、重力方向を含む対称面を推定する方法、さらに、2)距離画像から得られる表面の凹凸分析からすべての凹部分が観測されるように観測視点を導き出す方法、3)獲得された多視点の距離・カラー画像を、視線方向、距離画像、カラー画像の画像特徴の対応付けにより、多視点画像を世界座標系に投影し統合する方法、を検討した。重力推定のためのパイロット事象生起〔田中・平井〕

上記で獲得された、3次元ボリューム及び形状モデル、対称面、重心位置に基づき、物体の重量推定に最も効果的な、1)外力の作用点〔接触点〕、外力の方向と強さを選択する方法、2)適切なロボット操作を選択する方法、および、3)ロボット操作により、選択された外力を物体に作用する方法、さらに、4)外力の作用によって生起されるパイロット事象を最も効果的に観察する視線方向を推定する方法、を検討した。粘弾性推定のためのパイロット事象生起〔平井・田中〕上記で獲得された、3次元ボリューム及び形状モデル、対称面、重心位置に基づき、物体の粘弾性推定にも効果的な、1)外力の作用点(接触点)、外力の方向と強さを選択する方法、2)適切なロボット操作を選択する方法、および、3)ロボット操作により、選択された外力を物体に作用する方法、さらに、4)外力の作用によって生起されるパイロット事象を最も効果的に観察する視線方向を推定する方法、を検討した。平成15年においては、前年度から引き続き、物体の重量と粘弾性情報探索の研究を進めた。さらに、その結果を当年購入予定の力覚フィードバツク装置Phantomの入力として用いて、重量と粘弾性特性推定結果の評価実験を開始した。新たに、仮想物体操作に必要な、物体間の3次元相互拘束関係情報の探索法について検討を始めた。重量推定のためのパイロット事象生起(田中,平井):3次元ボリューム及び形状モデル、対称面、重心位置に基づき、物体の重量推定に最も効果的な、パイロット事象を生起させ、最も効果的に観察する方法を検討した。粘弾性推定のためのパイロット事象生起(平井、田中):上記で獲得された、3次元ボリューム及び形状モデル、対称面、重心位置に基づき、物体の粘弾性推定にも効果的な、パイロット事象を生起させ、最も効果的に観察する方法を検討した。3次元相互拘束関係推定のためのパイロット事象の生起(田中):前年度の3次元物体(ボリューム及び形状)モデリング研究において獲得された、3次元ボリューム及び形状モデル、対称面、重心位置に基づき、隣接する2物体間の3次元相互拘束関係推定に最も効果的な、1)外力の作用点(接触点)、外力の方向と強さ、を選択する方法、2)適切なロボットの操作を選択する方法、および、3)ロボットの操作により選択された外力を物体に作用する方法、4)外力の作用によって生起されるパイロット事象を最も効果的に観察する視線方向を推定する方法、を検討した。事象の実時間画像観測(徐,田中):上記4)において選択されたパイロット事象の観測方向に従って配置された、リアルタイムレンジセンサとビデオカメラを用いて、パイロット事象における対象物体の、1)3次元位置変化を発見し、物体重心の移動を追跡する方法、2)姿勢変化を発見し、物体重心の移動を追跡する方法、3)
先天性心疾患の術後管理における心拍変動スペクトル解析の有用性

東大病院PICUの2ベッドにおける、主として先天性心疾患術後の心拍変動、並びに今年度は血圧変動のデータも含め計測し解析した。心拍変動データは、34週間分(3年間で延べ100週間)にわたって計測・集積した。データの計測・集積に関するモニタリング・システムは安定していた。術直後の患者は深鎮静および人工呼吸管理により、低周波数領域パワー(LF),高周波数領域パワー(HF)ともに振幅が極めて小さい値で推移した。循環動態の安定と平行して鎮静が漸次軽減され、それに伴い心拍変動が回復しエントロピー、LF、HFスペクトルとも生理的な範囲を推移した。術後管理下では、小さな心拍数の変動やノイズによってもLF,HFは大きく変動した。循環動態の急変の伴うLF,HF振幅の変動は、処置に伴うノイズの混入との判別は困難であった。また、急変に先行する心拍変動、エントロピー。LF,HFの先行する明らかな変化は認めなかった。血液ガスや生化学的データとの明らかな相関関係も認めなかった。結論:深鎮静の影響を強く受ける心臓手術術後患者の血行動態安定化を見極める指標としての心拍変動指標の有用性は、必ずしも高いとは評価出来なかった。しかし、深鎮静を離脱した患者の循環動態の評価にはある程度、心拍変動は有用と考えられた。また、PICU内では意識障害患者における脳幹機能を反映する自律神経機能の定量的評価として、心拍変動解析の応用が期待された。1.初年度(平成18年)は、心拍変動解析装置をPICUモニターに接続し、リアルタイムで心拍変動を周波数解析するシステムの構築に時間を要した。解析装置や解析ソフトが従来のモニター情報を持続かつ安定して入力するために、接続プラグの見直しや解析装置への冷却ファンの設置など、適切な修正が必要であった。2.現在は、実際の術後患者モニターからの心拍変動情報を安定的に即時解析することは可能となった。データの蓄積と、心電図、呼吸モニター、血液ガス値、薬剤の種類と投与量などとの相関関係の吟味を継続中である。3.鎮静中の患者では迷走神経(HF)および交感神経(LF/HF)双方のパワーが顕著に低下し、刺激や気管内吸引といったエピソードで上昇した。心拍変動のエントロピー値も極めて低値で推移した。エントロピー値の上昇と血行動態の安定化には、一定の相関を認めた。4.限られた症例数ではあるが、これまでのretrospectiveなデータ解析の結果、心拍変動解析による交感神経、副交感神経の緊張度と、臨床的医学情報との評価に加え、動脈ラインからの動脈血圧の変動も重要な指標である。従って、今年度は、リアルタイムで血圧変動のスペクトル解析も並行して行い、術後患者の循環動態安定化、あるいは不安定化、そして急変のリスク予見、などをretrospectiveに検討する予定である。5.症例によっては心拍数が200/分を超えると、解析装置が正確な心拍数のカウントが不可能になる事態にも直面した。新生児、乳児を含めてのPICUモニター心拍変動解析が目的のため、頻脈状態での変動解析が実行できるよう、最大エントロピー法による心拍変動解析ソフト(MEM Calc)の修正や開発の必要性が判明した。1.新生児例など毎分200を超過する心拍数について、解析ソフトが心拍変動解析を実行出来ない事態に直面した。これまで指摘されていなかったソフトの問題であったが、ソフト開発会社と共同しこの問題を解決した。その結果、血行動態が不安定化する高度頻脈状態でも心拍変動解析が可能となった。また解析装置が原因不明の停止を繰り返すという問題を解決したこともあり、心拍変動解析が1週間連続という長時間でも可能となり、また安定化した。これは解析装置の開発としては十分な成果と考えられた。2.通常の症例では1週間の連続記録で、血行動態の安定化をほぼカバー出来た。1症例につき連続1週間のデータを蓄積し、延べ77例、13000時間に及ぶ心拍変動(HRV)解析を施行した。この規模での即時的連続データの解析はこれまで前例がないため、貴重なデータの集積が施行されたと考えている。3.平成19年度より導入を計画した血圧変動解析ソフトに関して、ソフト面での導入に問題はなかったものの、小児集中治療室(PICU)専用モニターからの信号情報入力に適した接続機材の特注が必要となり、導入が遅れた。平成20年度初頭より解析が安定化する。4.心疾患術後の管理では循環動態の安定を確認するまで極めて深い鎮静下におかれるため、交感・副交感神経共にスペクトラムの振幅も低値であり、変動も極めて小さかった。鎮静からの覚醒に伴い心拍変動そのものが回復した。循環動態の安定化は、心拍変動の正常化と相関した。心拍変動が正常域に復するとPICUを退室する結果となった。5.鎮静からの回復に伴い臨床的処置が多くなり、アーチファクトによるノイズが増える傾向にあった。今後はいかにノイズを除外して、臨床経過、従来の循環動態指標との相関を分析するかが課題となる。

循環動態の安定と平行して鎮静が漸次軽減され、それに伴い心拍変動が回復しエントロピー、LF、HFスペクトルとも生理的な範囲を推移した。術後管理下では、小さな心拍数の変動やノイズによってもLF,HFは大きく変動した。循環動態の急変の伴うLF,HF振幅の変動は、処置に伴うノイズの混入との判別は困難であった。また、急変に先行する心拍変動、エントロピー。LF,HFの先行する明らかな変化は認めなかった。血液ガスや生化学的データとの明らかな相関関係も認めなかった。結論:深鎮静の影響を強く受ける心臓手術術後患者の血行動態安定化を見極める指標としての心拍変動指標の有用性は、必ずしも高いとは評価出来なかった。しかし、深鎮静を離脱した患者の循環動態の評価にはある程度、心拍変動は有用と考えられた。また、PICU内では意識障害患者における脳幹機能を反映する自律神経機能の定量的評価として、心拍変動解析の応用が期待された。
東アジア圏における金融深化と経済成長:情報・制度・規範の実証分析

東アジア圏における金融部門の発展を決定する諸要因とその経済成長への影響を実証的に検証した。主な研究成果からは(1)中国における海外直接投資(FDI)の受入れは国内銀行部門による預金収集を促すととともに、国有企業に偏重した資金配分の「歪み」を是正する可能性があること、また(2)日本の地域金融市場における銀行業の寡占化は相対的に規模の大きな企業で占められる産業の雇用には正の影響を及ぼす一方で、零細企業で占められるそれには負の影響を及ぼすことが示唆された。研究プロジェクト初年度にあたる本年度は,東アジア圏のなかでも特に中国をとりあげ,(1)「金融と成長」に関する先行研究の整理・展望と,(2)Rajan and Zingales (2003)において展開されている金融深化の「私的利益仮説」を中心に,移行期中国における金融部門の発展の政治経済学的要因について考察を行った。まず(1)で行った先行研究のサーベイからは,四大国有銀行が支配的地位を占める未発達な金融システムを抱えながら,非国有部門をエンジンとした驚異的な経済成長を続ける中国経済を分析する上では,インフォーマル金融の経済成長プロセスにおける役割をどのように評価するか,また金融部門の発展の程度を示す代理変数の理論的な適切性をいかに確保するかが重要な論点となっていることがわかった。こうした先行研究のサーベイをもとに(2)で行った予備的なパネル・データ分析の結果からは,銀行信用に対する需要を所与とした場合,経済の対外開放度が高い国内地域ほど非国有部門に配分される銀行信用の比率が高いなど,洗練された金融部門を有している可能性が明らかになった。また1990年代初頭に生じた「改革・開放」政策の都市偏重・中央集権化への変質が,少数利益集団の役割を増大させることで金融部門の発展における地域間格差を拡大させた可能性を示唆する結果も得られた。今後は速やかにこれらの研究成果をWorking Paper等の形式にとりまとめ,国内外での学会報告などを通じて分析のさらなる精緻化を図る予定である。特に1990年代初頭における「改革・開放」政策の変質が,どのようなメカニズムで金融部門の発展における地域間格差を生じさせたのかについて,具体的事例を検討しながら考察していく必要があると勘案している。2011年度は東アジア圏のなかでも特に中国と日本を分析対象として,(1)海外直接投資(FDI)の受け入れが中国のローカルな銀行部門の発展に果たす役割に関する実証研究と,(2)日本の協同組織金融機関のコーポレート・ガバナンスのあり方に関する数量分析に取り組んだ。前者については,先行研究によって非国有部門主導の驚異的な経済成長と,四大国有銀行が支配的地位を占める非効率な金融部門の併存という中国経済のパズルの存在が指摘されるなかで,FDIの受け入れが経済規模に比較して大きな省(直轄市・自治区)ほど,銀行信用供与の国有部門への極端な偏りなどの金融部門の「歪み」が軽減されるというパネル・データ分析の結果を得た。これらの分析結果については,名古屋大学大学院経済学研究科におけるワークショップ(2012年1月開催),および山東大学(中国)におけるワークショップ(2012年3月開催)で報告を行い,出席者とのあいだで広範な意見交換を行った(当該研究成果については,現時点で2012年5月に開催予定の日本金融学会2012年度春季全国大会における口頭報告も決定している)。なお,研究成果を取りまとめる過程で,中国経済論を専門とする複数の研究者を訪問し,分析手法の妥当性や中国の金融システムの実際について有益なコメントを得た。後者は日本の地域・中小企業金融の中核を担う信用金庫を対象として,そのコーポレート・ガバナンスのあり方の数量的類型化を試みる研究であるが,研究協力者の協力を得ながら分析の精緻化を図った。本年度は昨年度から継続している中国の国内地域における銀行部門の発展に海外直接投資(FDI)の受け入れが果たす役割に関する実証研究の精緻化を図るとともに,新たに日本の国内地域における銀行業の寡占化が地域の雇用情勢に及ぼす影響に関する研究に取り組んだ。前者については,これまでの研究成果を日本金融学会2012年度春季全国大会(立正大学)にて報告し,出席した他の研究者とのあいだで意見交換を行った。後者については,銀行業の競争構造が製造業による地域雇用創出に外生的な影響をもちうるか否か,もちうるとすれば,それはどのようなチャネルを経て作用するのかを実証的に明らかにすることを試みた。そのために,まず都道府県別に銀行業の寡占指標を算出した上で,寡占度の高まりが地域雇用の創出に及ぼす影響は銀行依存度が高いと考えられる比較的規模の小さな企業によって占められる産業においては負である一方で,規模の大きな企業によって占められる産業では正となることを確認した。さらに相対的に所得が低い地域では,銀行業の寡占度の高まりによって負の影響を受ける産業の平均企業規模が上昇するとの推計結果を得た。

これらの研究成果については, 2012年9月に開催された「第6回地域金融コンファランス」(中央大学)において報告を行っている(なお,現時点で2013年5月に開催予定の日本金融学会2013年度春季全国大会での口頭報告も決定している)。以上の研究成果については,今後できるだけ早い段階で査読誌等への掲載を図るべく,必要な改訂を継続する予定である。研究期間2年目にあたる2011年度は,年度の冒頭こそ東日本大震災への対応等の研究計画への影響が若干見られたものの,年度の後半には研究成果を取りまとめた上でワークショップでの報告を2回(うち1回は海外)行うなど,通年ではおおむね順調に計画が進展しているものと判断している。24年度が最終年度であるため、記入しない。中国における海外直接投資(FDI)の受け入れがローカルな金融部門の発展に及ぼす影響について,日本金融学会2012年度春季全国大会(2012年5月開催予定,立正大学)での口頭報告を予定している。そこでの議論もふまえ,研究成果をできるだけ速やかに国際的評価の定まった英文査読誌へ投稿する予定である。並行して,日本の協同組織金融のあり方に関する実証研究について,さらなる分析の精緻化を図るべく勘案している。
遺伝子コピー数異常(CNV)に着目した神経疾患における新規遺伝子変異の探求

ヒトゲノムDNAには遺伝子コピー数の変化(copy number variation: CNV)が存在することが明らかにされている.その中の幾つかのコピー数の変化が疾患発症の原因となることが最近見出されており,普遍的な遺伝子変異として注目されている.本研究では,原因となる遺伝子変異が未同定な神経疾患を有する家族発症例に対して,網羅的なCNVの検索を行った.健常人においても,複数のCNV領域を同定したが,疾患の発症に関連すると思われるCNV異常を同定した.ヒトゲノムDNAには遺伝子コピー数の変化(copy number variation: CNV)が存在することが明らかにされている.その中の幾つかのコピー数の変化が疾患発症の原因となることが最近見出されており,普遍的な遺伝子変異として注目されている.本研究では,原因となる遺伝子変異が未同定な神経疾患を有する家族発症例に対して,網羅的なCNVの検索を行った.健常人においても,複数のCNV領域を同定したが,疾患の発症に関連すると思われるCNV異常を同定した.ヒトゲノムDNAには遺伝子コピー数の変化(copy number variation : CNV)が存在する.その中の幾つかのCNVの変化が疾患発症の原因となることが知られている.一方,小家系のサンプル収集のみが可能な遺伝性神経疾患には原因遺伝子が未同定な疾患が数多く存在している.本研究では,遺伝子未同定の遺伝性神経変性疾患の小家系に着目して,CNV異常による新規の遺伝子変異を探求することを目的としている.本年度は遺伝子解析の対象となる家系サンプルの集積とサンプル品質のチェックを行った.特に今年度は認知症性疾患のサンプルに焦点をあて解析を進めた.アルツハイマー型認知症の病型を呈した患者では,APP,PSEN1,PSEN2,MAPTの塩基配列を解析し既知の遺伝子変異の除外を行った.またレビー小体型認知症の患者サンプルにおいては,SNCA,parkin,PINK1,DJ1,PLA2G6の既知の遺伝子変異を除外した.既知の遺伝子変異が除外されたサンプルの内,12サンプルについてDNAチップを用い網羅的なCNV解析を行った.網羅的な解析には,Human OmniExpress Chip(Illumina)を用いた.このHuman OmniExpressChipには,733,202の一塩基置換多型(SNPs)が平均4.1kb間隔に全ゲノム上に配置されている.この網羅的なDNAチップ解析により以下の点が判明した.1)健常人においてもCNVが複数存在する,2)健常人毎にCNVが存在する領域は異なる,3)患者の中には健常人に存在しないCNV領域が存在する,4)血族結婚がある劣性遺伝型の患者ではホモ接合体領域が検出できる.さらに,KaryoStudioを用いた解析により,患者特異的に存在するCNV領域の遺伝子群を検出した.ヒトゲノムDNAには遺伝子コピー数の変化(copy number variation:CNV)が存在し,その中の幾つかのCNVの異常が神経疾患発症の原因となることが明らかにされている.例えば,家族性アルツハイマー病家系におけるアミロイド前駆体タンパク(APP)遺伝子重複や遺伝性パーキンソニズムにおけるαシヌクレイン(SNCA)遺伝子重複がその例である.少ない発症者を有する家系のサンプル収集のみが可能な遺伝性神経疾患には原因遺伝子が未同定な疾患が数多く存在している.本研究では,このような遺伝子未同定の遺伝性神経変性疾患の小家系に着目して,CNV異常による新規の遺伝子変異を探求することを目的としている.本年度は,家系のサンプル品質のチェックにより解析可能なゲノムDNAについて,DNAチップを用いた網羅的な解析を行った.Human Omni Express Chip(Illumina社)を解析に用いた.このHuman Omni Express Chipには,733,202の一塩基置換多型(SNPs)が平均4.1kb間隔に全ゲノム上に配置されている.このDNAチップを用い網羅的解析を行うと,健常人においてもCNV領域が複数存在しているが,そのCNV領域は健常人毎により異なっていた.血族結婚を有する若年性パーキンソン病(PARK2)患者のCNV領域をKaryoStudioを用いて健常者との比較を行ったところ,第6番染色体長腕にLOH(loss of heterozygosity)領域が存在し,その部位の遺伝子量がnullとなり欠失変異であることが想定された.さらに,24サンプルの小家系(遺伝性認知症,遺伝性パーキンソニズム)のCNV解析を終了し,健常者との比較により患者特異的に存在するCNV領域群を検出した.遺伝子コピー数多型(CNV:copy number variation)とは,通常1細胞あたり2個(コピー)ある遺伝子の数が,1個(コピー)しかなかったり,3個(コピー)以上存在したりする遺伝子の数の個人差のことをいう.遺伝子コピー数の変化により生じる遺伝子変異として,欠失や重複が知られており,これらの変異は神経疾患の発症の原因となることが明らかにされている.本研究では,原因遺伝子未同定の遺伝性神経変性疾患の小家系に着目して,CNV異常による新規の遺伝子変異を探求することを目的としている.本年度は24家系の遺伝性神経変性疾患の発端者のゲノムDNAを用いてDNAチップを用いた網羅的な解析を行った。DNAチップとしては,Human Omni Express Chip(イルミナ)を用いた解析を行った.このDNAチップを用いて健常者におけるCNVを検討すると,健常人においてもCNV領域が複数存在していたが,その領域は健常者毎に異なっていた.

患者群でのCNV領域についてKaryoStudioを用いて健常者の比較を行ったところ,患者特異的に存在するCNV領域を複数検出した.DNAチップで検出したCNV領域については,TaqManプローブによるリアルタイムPCR解析を行ったところ,両者は良好な相関を示した.候補遺伝子的なアプローチについては,遺伝性タウオパチーが疑われる症例において,タウ遺伝子異常を認めない症例について,タウ遺伝子量の解析をTaqManプローブを用いたリアルタイムPCR法により解析を行った,健常者のタウ遺伝子コピー数と比較して,明らかなコピー数の増減は遺伝性タウオパチー症例には見いだせなかった.
埋蔵文化財の3次元計測技術と仮想環境でのリアルタイム提示技術の研究

本課題では,遺跡から出土する大量の土器片を3次元計測機器で計測し,計測点群に幾何的処理を施すことで,土器復元情報を提供する技術を開発した.また,計測データは,データ量が膨大になるため,PCクラスタを利用して形状を軽量化する手法を開発した.更に,バーチャルリアリティ用の力覚提示装置を利用して,仮想空間に生成した3次元モデルに触る感覚を提示するシステムを構築した.本課題では,遺跡から出土する大量の土器片を3次元計測機器で計測し,計測点群に幾何的処理を施すことで,土器復元情報を提供する技術を開発した.また,計測データは,データ量が膨大になるため,PCクラスタを利用して形状を軽量化する手法を開発した.更に,バーチャルリアリティ用の力覚提示装置を利用して,仮想空間に生成した3次元モデルに触る感覚を提示するシステムを構築した.本課題では,遺跡から出土する大量の土器片を3次元計測機器で計測し,計測点群に幾何的処理を施すことで,土器復元情報を提供する技術を開発する.また,復元情報を提供する過程で,コンピュータ内に土器片を後元した3次元モデルを生成し,バーチャルリアリティ用の機器を利用して,生成した3次元モデルに触る感覚を提示するシステムを構築する.1大量の土器片の組み立て自動化支援技術開発:土器片の輪郭抽出,輪郭からの角部分検出,表面解析による文様抽出,輪郭近傍の接平面推定により得られた情報を用いて土器片間のマッチングと空間姿勢推定を実装した.本手法により,土器片の復元自動化を支援することが可能である.マッチングは,逐次的かつ局所的な情報に基づいているため,誤差蓄積に関する問題が残されている,この点については,次年度以降に解決していく.2大規模形状モデルの軽量化手法:計測により得られた大規模なポリゴンモデルを1台のPCで扱えるサイズに軽量化するために, PCグラスタを利用した領域分割する手法を開発した.今後は,開発済みの軽量化手法とリンクし,領域分割手法の有効性を確認する.3仮想組み立てによる土器へのバーチャルタッチングシステム構築:コンピュータ内に復元した対象物に触る感覚を提示するシステムを構築し,発掘した遺物を仮想展示するための基盤とする.力覚提示の処理のうちで,コストの高い衝突検出処理を分散させて,リアルタイム性を維持するアーキテクチャーを構築した.今後は,新アーキテクチャーで,スムーズな力覚提示が行えるかどうかを評価する.本課題では,遺跡から出土する大量の土器片を3次元計測機器で計測し,計測点群に幾何的処理を施すことで,土器復元情報を提供する技術を開発する.また,復元情報を提供する過程で,コンピュータ内に土器片を復元した3次元モデルを生成し,バーチャルリアリティ用の機器を利用して,生成した3次元モデルに触る感覚を提示するシステムを構築する.1.大量の土器片の組み立て自動化支援技術開発:実際に出土した土器片を計測して,平成20年度に開発したツールに適用したところ,土器片表面の劣化により意図する文様抽出が困難な場合があることが分かった.そこで,文様の凹凸を強調して抽出できるように,抽出法を改良した.2.大規模形状モデルの軽量化手法:平成20年度に開発した領域分割手法は,大規模ポリゴンを扱うには効率が悪いことが分かったので,データ構造は生かしてできるだけ処理を並列化するようにアルゴリズムを大幅に見直した.また,領域分割後の軽量化とのシームレスな連携を目的として,データの受け渡し方法を検討した.3.仮想組み立てによる土器へのバーチャルタッチングシステム構築:平成20年度に作成したバーチャルタッチングシステムに対して,計測データに基づいた力覚提示手法を組み込んだ.具体的には,まず,剛体を押す力を圧力センサーで計測して,圧力変化と時間の関係から,指が仮想物体に侵入する侵入量と力の関係を導出した.次に侵入量と力の関係式をタッチングシステムに組み込み,意図する力が提示できているかどうか評価した.本課題では,遺跡から出土する大量の土器片を3次元計測機器で計測し,計測点群に幾何的処理を施すことで,土器復元情報を提供する技術を開発する.また,復元情報を提供する過程で,コンピュータ内に土器片を復元した3次元モデルを生成し,バーチャルリアリティ用の機器を利用して,生成した3次元モデルに触る感覚を提示するシステムを構築する.1.大量の土器片の組み立て自動化支援技術開発:従来の手法では,思ったように土器片の文様を抽出することが難しいため,今年度は,ガウシアンフィルタを用いて,模様の凹凸を抽出する手法を用いて,文様抽出を試みた.その結果,従来と比較して文様は抽出することができた.しかし,まだ精度が悪いための,より精度が高まるような拡張が必要である.また,土器片の欠落を補間するための形状モデリング手法を開発中である.2.大規模形状モデルの軽量化手法:平成21年度に引き続いて,大規模ポリゴンを高速に操作,参照するためのプログラム開発を実施している,今年度の成果は,第26回NICOGRAPH論文コンテストにて発表を実施した.また,領域分割と軽量化のシームレスな連携のためのデータフォーマットにしたがって,データを出力するプログラムを開発中である.3.仮想組み立てによる土器へのバーチャルタッチングシステム構築:3本指システムを構築している.3本指に対応する3台の力覚提示装置の空間配置をシミュレーションするソフトウェアを開発して,3台の力覚提示装置の配置を決定することを試みている.また,複数の力覚提示装置を協調させ,より大きい力覚を発生させる実験を実施している.

これによって,安価な装置により,大きい力を提示することが可能となる.今年度は,2台の装置で実験を行い,IWAIT 2011にてポスター発表を実施した.今後台数を増やして実験を継続する予定である.
炭酸アパタイト連通多孔体形成セメントの創製

本年度は、炭酸アパタイト連通多孔構造形成セメントの基材となる炭酸アパタイトフォーム顆粒の創製にまず取り組んだ。さらに、ここから任意の形状を作製可能な炭酸アパタイトフォームの形成技術の開発にも取り組んだ。出発物質として、リン酸3カルシウムα相(α-TCP)をスラリー状にし、これをポリウレタンフォームに塗布、焼成後粉砕してα-TCPフォーム顆粒を得た。これを炭酸塩共存下にて水熱処理することにより、炭酸アパタイトフォーム顆粒の創製に成功した。形成した炭酸アパタイトフォーム顆粒は、細胞侵入性に富む100-300μmの連通孔を持つため、生体親和性が高いということが示唆される。次に、作製したα-TCPフォーム顆粒を強酸性リン酸カルシウム溶液にて処理することにより、顆粒表面にリン酸水素カルシウム(DCPD)結晶を形成させ、これによりα-TCPフォーム顆粒を結合させた。これを炭酸塩共存下にて水熱処理することにより、炭酸アパタイトフォームの創製に成功した。この手法は、形状操作性に富むため、骨欠損に応じた形状の炭酸アパタイトフォームの創製が期待される。本研究により作製に成功した炭酸アパタイト基材は、今後実験動物を用いて有用性を評価していく予定である。これらの成果は、投稿中を含めると3報の学術論文及び、1報の国際学会招待講演として発表済みである。27年度が最終年度であるため、記入しない。
ウラン(IV)有機金属化合物の定電位還元

不活性ガス置換型ステンレス製グローブボックスを設計・製作した。これは本体、側室、グローブポートを個別に真空排気・ガス置換できるものとし、本体には循環冷却水の給排水系を取り付けた。グローブボックス内の差圧は有機物の使用に伴って変動し、グローブによる作業が困難になるためアルゴンガスの導入による増圧またはロータリーポンプによる減圧をきめ細かく行えるようにした。また、本体または側室を負圧に保ちながら不活性ガスを継続的に流すこともできるようにした。シクロペンタジエニル化合物を使用する反応容器や電気化学セルはガラス製のものをグローブボックス内に組み込めるように設計・製作した。二量体のシクロペンタジエンを加熱して解重合し、生成するシクロペンタジエンを蒸留したが、それは室温では再重合するおそれがあるので使用直前まで冷凍庫内に保存した。エーテルにシクロペンタジエンと金属カリウムを加えて反応させ、シクロペンタジエニルカリウムを合成し、溶媒を除去してから減圧下で保存した。硝酸ウラニル溶液に過酸化水素を加えて過酸化ウラン(VI)を沈殿させ、ろ過し、洗浄した。これを400°Cで乾燥させて非晶質三酸化ウラン(VI)を調製した。三酸化ウランとヘキサクロロプロペンとの反応で四塩化ウラン(IV)を生成させ、ろ過・洗浄した後、減圧下で加熱乾燥させた。この四塩化ウランとシクロペンタジエニルカリウムとの反応でテトラシクロペンタジエニルウラン(IV)を合成した。過剰のカリウム化合物を除去するためのペンタンによる抽出法ではウラン(IV)化合物の収率は著しく低く、高収率を得るための方法を検討したが、好結果は得ていない。作用電極と対極に白金線を用い、指示電極には銀線を用いるサイクリック・ボンタンメトリによる実験を行い、可逆性を示すウラン(III)/ウラン(IV)対についてのサイクリック・ボルタモグラムを得た。また、ウラン(IV)/ウラン(V)対に関する情報も得られ、各酸化状態のウランの電気化学的活性が示された。これは本体、側室、グローブボードを個別に真空排気・ガス置換できるものとし、本体には別途に循環冷却水の給排水系と真空排気系を接続して使用できるようにした。また、電気化学的研究におけるシグナルを取り出すために3P電源も設置した。シクロペンタジエニル化合物は微量の水と反応するので、使用する有機溶媒は従来は使用直前に蒸留することにしていたが、上記グローブボックスを使用することにより、実験操作は格段に改善された。シクロペンタジエニル化合物を使用する反応容器や電気化学セルはグローブボックス内に組み込めるように設計・製作した。エーテルにシクロペンタジエンと金属カリウムを加えて反応させ、シクロペンタジエカリウムを合成し、溶媒を除去してから減圧下で保存した。硝酸ウラニル溶液に過酸化水素を加えて過酸化ウラン(VI)を沈澱させ、濾過し、洗浄した。これを400°Cで乾燥させて非晶質三酸化ウランV(I)を調整した。三酸化ウランとヘキサクロロプロペンとの反応で四塩化ウラン(IV)を生成させ、濾過・洗浄して乾燥させた後、減圧下で保存した。

今後この四塩化ウランとシクロペンタジエニルカリウムとの反応でテトラシクロペンタジエニルウラン(IV)を合成する予定である。不活性ガス置換型グローブボックス内は有機物の長時間使用に伴い、清浄な雰囲気を保てなくなるのできめ細かくガス交換を行う必要があったが、使用状況に応じてグローブボックス内を大気圧に対して負圧に保ちながら使用できるようにするため、HEPAフィルターを介して排気系に接続できるよう設計変更し、完成させた。不活性ガス置換型ステンレス製グローブボックスを設計・製作した。これは本体、側室、グローブポートを個別に真空排気・ガス置換できるものとし、本体には循環冷却水の給排水系を取り付けた。グローブボックス内の差圧は有機物の使用に伴って変動し、グローブによる作業が困難になるためアルゴンガスの導入による増圧またはロータリーポンプによる減圧をきめ細かく行えるようにした。シクロペンタジエニル化合物を使用する反応容器や電気化学セルはガラス製のものをグローブボックス内に組み込めるように設計・製作した。二量体のシクロペンタジエンを加熱して解重合し、生成するシクロペンタジエンを蒸留したが、それは室温では再重合するおそれがあるので使用直前まで冷凍庫内に保存した。エーテルにシクロペンタジエンと金属カリウムを加えて反応させ、シクロペンタジエニルカリウムを合成し、溶媒を除去してから減圧下で保存した。硝酸ウラニル溶液に過酸化水素を加えて過酸化ウラン(VI)を沈澱させ、ろ過し、洗浄した。これを400°Cで乾燥させて非晶質三酸化ウラン(VI)を調製した。三酸化ウランとヘキサクロロプロペンとの反応で四塩化ウラン(IV)を生成させ、ろ過・洗浄し後、減圧下で加熱乾燥させた。この四塩化ウランとシクロペンタジエニルカリウムとの反応でテトラシクロペンタジエニルウラン(IV)を合成した。過剰のカリウム化合物を除去するためのペンタンによる抽出法ではウラン(IV)化合物の収率は著しく低く、高収率を得るための方法を検討した。作用電極と対極に白金線を用い、指示電極には銀線を用いるサイクリックボルタンメトリによる実験結果の再現性があまりよくなく、その原因を解明するため溶媒や添加する指示電解質などについて種々の検討を行った。
都市規模の実証分析

1.人口,生産額,民間資本ストック,社会資本ストックのデータを都市圏ベースに変換した.2.都市圏人口の分布を計算し,それをアメリカの都市規模分布と比較した.また,80年代における都市圏人口の増加を計算し,福岡,仙台等のブロック中枢都市の人口増加率が大きいことを示した.3.都市圏ベースのデータを用いて都市における生産関数を推定し,集積の経済の大きさに関する推定値を得た.4.社会資本を導入した生産関数を推定したが,社会資本の生産性はマイナスであるか,プラスであっても大きくないという結果を得た.5.都市圏別の地価総額データを作成した.6.推定された都市生産関数から集積の経済に対するピグ-補助金の総額を算定し,それを各都市圏の地価総額と比較した.最適都市規模に関するヘンリー・ジョージ定理によれば,地価総額がピグ-補助金の総額に比べて大きくなっているばあいには,都市規模が過大になっている.東京への一極集中によって東京圏が過大になっているのではないかという仮説を検討したが,東京圏における地価総額とピグ-補助金の比率が他の都市圏より有意に大きいという結論は得られなかった.1.人口,生産額,民間資本ストック,社会資本ストックのデータを都市圏ベースに変換した.2.都市圏人口の分布を計算し,それをアメリカの都市規模分布と比較した.また,80年代における都市圏人口の増加を計算し,福岡,仙台等のブロック中枢都市の人口増加率が大きいことを示した.3.都市圏ベースのデータを用いて都市における生産関数を推定し,集積の経済の大きさに関する推定値を得た.4.社会資本を導入した生産関数を推定したが,社会資本の生産性はマイナスであるか,プラスであっても大きくないという結果を得た.5.都市圏別の地価総額データを作成した.6.推定された都市生産関数から集積の経済に対するピグ-補助金の総額を算定し,それを各都市圏の地価総額と比較した.最適都市規模に関するヘンリー・ジョージ定理によれば,地価総額がピグ-補助金の総額に比べて大きくなっているばあいには,都市規模が過大になっている.東京への一極集中によって東京圏が過大になっているのではないかという仮説を検討したが,東京圏における地価総額とピグ-補助金の比率が他の都市圏より有意に大きいという結論は得られなかった.1.竹内章悟氏(通産省,作成時には電力中央研究所出向中)による都市圏の定義を用いて,人口,生産額,民間資本ストック,社会資本ストックのデータを都市圏ベースに変換した.2.都市圏ベースのデータを用いて都市における生産関数を推定した.これによって,集積の経済や社会資本ストックの生産性の.集積の経済と社会資本ストックを導入した都市生産関数の予備的な推定結果によれば,集積の経済については40万人以上の都市については総付加価値の約7%程度であるが,20から40万人間では非常に大きく20%を超えているという結果になった.また,20万人以下の都市での集積の経済は1%程度と小さい.社会資本ストックの生産性はマイナスとの推定値が出てきており,この結果のさらなる検討が必要である.3.地価総額データについては,人口100万人以上の17都市圏についてのデータを作成した.4.人口100万人以上の17都市圏について都市生産関数の推定から集積の経済に対するピグ-補助金の総額を算定し,それを各都市圏の地価総額と比較した.最適都市規模に関するヘンリー・ジョージ定理によれば,地価総額がピグ-補助金の総額に比べて大きくなっているばあいには,都市規模が過大になっている.東京への一極集中によって東京圏が過大になっているのではないかという仮説を検討したが,地価総額とピグ-補助金の比率は17都市圏の平均近くであった.1.人口,生産額,民間資本ストック,社会資本ストックのデータを都市圏ベースに変換した.2.都市圏人口の分布を計算し,それをアメリカの都市規模分布と比較した.また,80年代における都市圏人口の増加を計算し,福岡,仙台等のブロック中枢都市の人口増加率が大きいことを示した.3.都市圏ベースのデータを用いて都市における生産関数を推定し,集積の経済の大きさに関する推定値を得た.4.社会資本を導入した生産関数を推定したが,社会資本の生産性はマイナスであるか,プラスであっても大きくないという結果を得た.5.都市圏別の地価総額データを作成した.6.推定された都市生産関数から集積の経済に対するピグ-補助金の総額を算定し,それを各都市圏の地価総額と比較した.最適都市規模に関するヘンリー・ジョージ定理によれば,地価総額がピグ-補助金の総額に比べて大きくなっているばあいには,都市規模が過大になっている.東京への一極集中によって東京圏が過大になっているのではないかという仮説を検討したが,東京圏における地価総額とピグ-補助金の比率が他の都市圏より有意に大きいという結論が得られなかった.
クロマトビデオ・スペクトロ・ナノスコープの開発とゼプトモル分離場の創製

超ミクロ分離場の探索1.レーザーイオン化・分離技術の原理確立とその装置製作マトリックス支持・窒素レーザーイオン化分離場を構築するため、市販のMALDI-TOF質量分析法により、数百ヶの細胞で、前処理操作の非常に簡単な細胞内含有成分の測定法を確立した。肥満細胞モデル細胞であるRBL-2H3細胞のヒスタミン、膵β細胞のモデル細胞であるMIN-6細胞中のインスリンの検出と動的変化を追跡することに成功し、一部論文として発表し、日本薬学会第118年会でも、そのハイライト30題の中にも選ばれた。更に、前段にミクロボア-ゲルろ過液体クロマトグラフィーを用いた所、今まで共存易イオン化分子でマスクされイオン化されず見えなかった分子が検出される事がわかった。マトリックス支持・窒素レーザーイオン化分離装置試作機を完成させ、その基礎評価を行ったところ、ブラジキニン10amolの感度を有することが分かり、レーザー集光により、ゼプトモル検出が司能である事が分かった。2.分子解析スペクトロメーターの開発日本分光と共同で、分子解析スペクトロメーターの開発を行った。その初代装置により抗原抗体反応を蛍光偏光解消度で測定した所、所定の性能を発揮することを確認した。3.高分子マトリクス分離場の分離能解析分離ビデオナノスコープを開発し、微小ゲル中の分離場の検討も行った。その結果、早い拡散によりサンプルの微小域レイヤリングが非常に難しく、チップ化ミクロ分離場を問題多いものにしうる克服すべき重要な知見となった。超ミクロ分離場の探索と試作(初年度テーマ)1.レーザーイオン化・分離技術の原理確立とその装置製作マトリックス支持・窒素レーザーイオン化分離場を構築するための予備実験として、MALDI-TOF質量分析法により、数百ケの細胞で、前処理操作の非常に簡単な細胞内含有成分の測定法を確立した。肥満細胞モデル細胞であるRBL-2H3細胞のヒスタミン、膵β細胞のモデル細胞であるMIN-6細胞中のインスリンの検出と動的変化を追跡することに成功し、一部論文として発表し、日本薬学会第118年会でも発表する。そのハイライト30題の中にも選ばれた。市販装置でのおおよその感度がわかったので、高分子の分析感度をあげるのを目標に現在、装置の外郭の発注をした。今後、ゲルマトリックス中の配向性を測定する装置として使用し、ミクロ分離場での分離メカニズムの解析に応用する。3.高分子マトリクス分離場の分離能解析分離ビデオナノスコープを開発し、ゲル中の分離蛍光標識DNAを観察した。問題は、顕微鏡下でのゲルの分離度は極めて悪いことで、バンドがブロードすぎる問題点が明確となり、現在、焦点化などの技法開発を進めている。1.レーザーイオン化・分離装置開発の実用試験として、市販のMALDI-TOF質量分析装置とミクロボア-ゲルろ過液体クロマトグラフィーを結台したオフライン微小LC/MSを、細胞構成分子、血液微量成分の検出に適用した。その結果、amolレベルでの細胞内インスリン、血液内蛋白成分の検出に成功した。ここで、レーザーイオン化の際、分子によりイオン化の易しさに差があり、クロマトグラフィーを前段に用いる事で、周囲の易イオン化分子により検出されなかった分子がそれらと分離されることで、検出されるようになる事が分かった。2.レーザー・イオン化分離装置は、平成11年1月にようやくプロトタイプとして完成し、現在基本性能を確認できたところで、ブラジキニン10amolの検出感度を達成した。このレーザー照射を、顕微集光することで、ゼプトモルレベルの分離検出が可能である見通しが立った。

3.ゲルでの超ミクロ分離場の検討は、ビデオ分離スコープで行ったが、その結果サンプルの自己拡散が早いため、現在多くの研究者が検討している集積化極微小分離チップにおいても、サンプルを非常に狭いバンドとして分離開始点にレイヤリングしなくてはいけないがすぐに広がり、問題が多い事が分かった。つまり、ゲル分離場を幾ら微小にしても、極微小域にサンプルロードすることが出来ないので、結果としての分離は、微小化のデメリットとしてしか反映されないという事が分かった。これは、現在のチップ化分析技術を進める上で克服すべき重要な知見となるであろう。
メカニカルストレスによる骨改造現象の細胞・分子生物学的、組織化学的解析

生後1週のマウス頭蓋冠を切り出し、両側の頭頂骨頂にピン穴をあけ滅菌クリップを挿入し、両外側方向に0.7gの持続的牽引力がかかるようにして、2週間培養した。この操作により正中縫合は、開大伸展して線維化が進み、約1週間で石灰化を認めた。負荷開始前より石灰化に至る早期反応時期における骨基質タンパク産生の経時的変化をRT-PCR法にて検索した。Osteopontin mRNA(OPN)は、2、3日で急速に発現をみたが1週間近くで検出されなくなった。Osteonectin mRNA(ON)は、負荷以前より発現をみたが、経時的に増加の傾向を示した。Osteocalcin mRNA(OC)は、ON同様に負荷以前より発現をみたが、経時的に発現されなくなった。Bone Morphogenetic Protein 4 mRNA(BMP4)は負荷直後と石灰化開始期に信号を認めた。これらの情報を基に、組織化学法とin situ hybridization法(ISH)による組織学的検索を行った。無負荷状態では、骨基質表面に接する骨芽細胞にOC・ON、また縫合部に向かう数層の前骨芽細胞様細胞においてONの信号が検出されたが、縫合部中央の細胞にはいずれの信号も検出されなかった。また、OC・ONの信号を認めた細胞はAlkaline phosphatase陽性であった。負荷により縫合が伸展され細胞は扁平化をきたし、外力に並行に密接に配列し、その後、分裂増殖を繰り返して縫合部の開大に寄与しているが、この石灰化の最前線において、OPNは前骨芽細胞から分化した幼弱な骨芽細胞と骨基質に埋入された骨細胞において発現が観察された。しかし、成熟した骨基質に接した静止期の骨芽細胞に発現は認められなかった。BMP4は、現時点でISHでは検出出来ず、手技の改良を検索中である。生後1週のマウス頭蓋冠を切り出し、頭頂骨を組織培養に供した。両側頭頂骨頂にピン穴をあけ、クリップを挿入して、両外側に7gの持続的牽引力をかけ、2週間培養した。これらの操作により、正中縫合は開大、伸展して線維化が進み、約2週間で石灰化が開始した。本年度は、負荷が加わってから石灰化が開始する2週までの早期反応に着目して、骨基質タンパクの産生を、経時的に、RT-PCR法にて検索した。試料は維持的に縫合部を切り出しmRNAを抽出した後、randum primerを用いて逆転写を行い、目的とするプローブでPCRを行った。使用したプローブは、Osteonectin(ON)、Osteopontin(OPN)、Osteocalcin(OC)およびBone Morphogenetic Protein 4(BMP4)である。これらの結果、OPNは負荷後2、3日で急速に発現をみて、2週近くでは検出されなくなった。ONは、負荷以前より発現をみていたが経時的に増加の傾向を示した。OCはON同様、負荷以前より発現をみていたが、時間とともに検出されなくなった。BMP4は、負荷直後と石灰化開始期に信号を認めた。これらの結果より、組織において、石灰化の開始以前に種々の骨基質タンパクの転写が、それぞれ独自の時間コースをとって行われていることがうかがえる。これらの骨基質タンパクの時間的、空間的分布(組織化学、in situ hybridization)を比較検証することにより、その役割がさらに明確になるものと考える。現在、RT-PCRの結果をもとに、in situ hybridizationによる組織検索を行っている。

生後1週のマウス頭蓋冠を切り出し、両側の頭頂骨頂にピン穴をあけ滅菌クリップを挿入し、両外側方向に7gの持続的牽引力がかかるようにして、2週間培養した。この操作により、正中縫合は、開大伸展して線維化が進み、約1週間で石灰化を認めた。負荷開始時より石灰化に至る早期反応時期における骨基質タンパク産生の経時的変化をRT-PCR法にて検索した。Osteopontin(OPN)は、2、3日で急速に発現をみたが1週近くで検出されなくなった。Osteonectin(ON)は、負荷以前より発現をみたが、経時的に増加の傾向を示した。Osteocalcin(OC)は、ON同様に負荷以前より発現をみたが、経時的に発現されなくなった。Bone Morphogenetic Protein4(BMP4)は負荷直後と石灰化開始期に信号を認めた。これらの情報を基に、組織化学法とin situ hybridization法(ISH)による組織学的検索を行った。無負荷状態では、骨基質表面に接する骨芽細胞にOC・ON、また縫合部に向かう数層の前骨芽細胞様細胞においてONの信号が検出されたが、縫合部中央の細胞にはいずれの信号も検出されなかった。また、OC・ONの信号を認めた細胞はAlkaline phosphatase陽性であった。負荷により、縫合が伸展され細胞は扁平化を認め、外力に並行に密接に配列し、その後、分裂、増殖を繰り返して縫合部の開大に寄与しているが、この石灰化の最前線において、OPNは前骨芽細胞から分化した幼弱な骨芽細胞において発現が観察される。これらの骨芽細胞は、さらにType I Collagenをも産生して、細胞外基質を蓄積させているが、石灰化の進行に合わせてOPNは減少し、代わってOCの発現が認められるようになった。BMP4は、現時点でISHでは検出出来ず、手技の改良を検索中である。