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Noninvasive cell differentiation discrimination using depth learning

Research Project

Project/Area Number 16K12526
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Life / Health / Medical informatics
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

Hirohiko Niioka  大阪大学, データビリティフロンティア機構, 特任准教授(常勤) (70552074)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 田川 聖一  大阪大学, 産業科学研究所, その他 (60592764)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2017: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords深層学習 / ディープラーニング / 人工知能 / 再生医療 / 細胞分化 / 顕微鏡 / 内視鏡 / ラマン分光 / 画像解析 / 位相差顕微鏡 / ラマン顕微鏡 / スペクトル解析 / 機械学習 / 生物・生体工学 / 再生医学
Outline of Final Research Achievements

We have constructed a technique that judge the differentiation of cells and cell types noninvasively without using fluorescent molecules etc. by using depth learning. The date when differentiation of C2C12 (myoblast) starts is defined as Day 0. The phase contrast microscopy image data of Day 0, Day 3, Day 6 was classified with CNN (Convolutional Neural Network), and the accuracy of 91.8% was achieved. In addition, DNN (Deep Neural Network) succeeded in classifying Raman spectral data derived from three kinds of biological tissues with an accuracy of 86.2%. Furthermore, by using anti-Stokes Raman scattering (CARS), data acquisition time was greatly improved.

Report

(3 results)
  • 2017 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (27 results)

All 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 7 results) Book (1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Coherent anti-Stokes Raman scattering rigid endoscope toward robot-assisted surgery2018

    • Author(s)
      Hirose K.、Aoki T.、Furukawa T.、Fukushima S.、Niioka H.、Deguchi S.、Hashimoto M.
    • Journal Title

      Biomedical Optics Express

      Volume: 9 Issue: 2 Pages: 387-387

    • DOI

      10.1364/boe.9.000387

    • NAID

      120006383825

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Graphical classification of DNA sequences of HLA alleles by deep learning2018

    • Author(s)
      Miyake Jun、Kaneshita Yuhei、Asatani Satoshi、Tagawa Seiichi、Niioka Hirohiko、Hirano Takashi
    • Journal Title

      Human Cell

      Volume: 31 Issue: 2 Pages: 102-105

    • DOI

      10.1007/s13577-017-0194-6

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Classification of C2C12 cells at differentiation by convolutional neural network of deep learning using phase contrast images2017

    • Author(s)
      Niioka Hirohiko、Asatani Satoshi、Yoshimura Aina、Ohigashi Hironori、Tagawa Seiichi、Miyake Jun
    • Journal Title

      Human Cell

      Volume: 31 Issue: 1 Pages: 87-93

    • DOI

      10.1007/s13577-017-0191-9

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Photo-Induced Cell Damage Analysis for Single- and Multifocus Coherent Anti-Stokes Raman Scattering Microscopy2017

    • Author(s)
      Minamikawa Takeo、Murakami Yoshinori、Matsumura Naokazu、Niioka Hirohiko、Fukushima Shuichiro、Araki Tsutomu、Hashimoto Mamoru
    • Journal Title

      Journal of Spectroscopy

      Volume: 2017 Pages: 1-8

    • DOI

      10.1155/2017/5725340

    • NAID

      120006363259

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  • [Journal Article] ディープラーニングのバイオへの応用2016

    • Author(s)
      新岡 宏彦, 山本 修也, 大東 寛典, 浅谷 学嗣, 三宅 淳
    • Journal Title

      月刊機能材料

      Volume: 36(10) Pages: 3-9

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  • [Journal Article] 確率とディープラーニング2016

    • Author(s)
      田川聖一, 浅谷学嗣, 三宅淳
    • Journal Title

      月刊機能材料

      Volume: 36(9) Pages: 53-60

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  • [Journal Article] 実世界に向けた深層学習の取り組み2016

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      佐久間洋司, 浅谷学嗣, 田川聖一, 三宅淳
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      月刊機能材料

      Volume: 36(8) Pages: 52-58

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  • [Journal Article] 画像認識に応用されるディープラーニング2016

    • Author(s)
      浅谷学嗣, 田川聖一, 三宅淳
    • Journal Title

      月刊機能材料

      Volume: 36(7) Pages: 40-48

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  • [Journal Article] ディープラーニングの技術概要2016

    • Author(s)
      金下裕平, 浅谷学嗣, 田川聖一, 三宅淳
    • Journal Title

      月刊機能材料

      Volume: 36(6) Pages: 61-67

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  • [Presentation] Technologies of Deep Learning for Medical Applications2018

    • Author(s)
      H. Niioka
    • Organizer
      The 9th MEI3 Center International Symposium -AI Medicine: Revolution-
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  • [Presentation] 生体イメージングデータに対する深層学習の応用2017

    • Author(s)
      新岡宏彦
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      平成29年度統計数理研究所共同研究集会 生体信号・イメージングデータ解析に基づくダイナミカルバイオインフォマティクスの展開
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  • [Presentation] ディープラーニングをバイオメディカルに如何に使うか2017

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      新岡宏彦, 田川聖一, 三宅淳
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      CBI学会2017年大会 データ駆動型研究が拓く創薬
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  • [Presentation] 人工知能を用いた胃癌の病理画像診断2017

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      新岡宏彦, 柳本舎那, 浅谷学嗣, 田川聖一, 椙村春彦, 三宅淳
    • Organizer
      第106回 日本病理学会総会
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  • [Presentation] 人工知能・ディープラーニングと位相差顕微鏡像による細胞分化識別2017

    • Author(s)
      三宅 淳, 浅谷 学嗣, 吉村 愛菜, 大東 寛典, 田川 聖一, 新岡 宏彦
    • Organizer
      第106回 日本病理学会総会
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  • [Presentation] ディープラーニングによるバイオデータ解析2017

    • Author(s)
      新岡宏彦
    • Organizer
      大阪大学医学系研究科フォーラム 第8回若手研究フォーラム
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      2017 Annual Research Report 2016 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 深層学習による生体情報分類2017

    • Author(s)
      田川聖一, 三宅淳
    • Organizer
      日本生体医工学会生体 医用画像研究会第4 回若手発表会シンポジウム「生体医用画像の新潮流III」
    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス シグマホール
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    • Invited
  • [Presentation] ディープラーニングと位相差顕微鏡像による自動的C2C12細胞分化識別2016

    • Author(s)
      新岡 宏彦, 浅谷 学嗣, 吉村 愛菜, 大東 寛典, 田川 聖一, 三宅 淳
    • Organizer
      第39回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2016-11-30
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  • [Presentation] 深層学習と位相差顕微鏡像を用いてC2C12細胞の分化を可視化する2016

    • Author(s)
      新岡 宏彦, 浅谷 学嗣, 大東 寛典, 田川 聖一, 三宅 淳
    • Organizer
      SSSEM研究部会&生理研研究会 合同ワークショップ「電子顕微鏡ビッグデータが拓くバイオメディカルサイエンス」~電子顕微鏡による生物構造情報の抽出~
    • Place of Presentation
      岡崎コンファレンスセンター
    • Year and Date
      2016-11-18
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  • [Presentation] 畳み込みニューラルネットワークによるC2C12細胞の分化度の識別2016

    • Author(s)
      新岡 宏彦, 浅谷 学嗣, 大東 寛典, 田川 聖一, 三宅 淳
    • Organizer
      第68回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      富山国際会議場-ANA クラウンプラザ富山
    • Year and Date
      2016-09-28
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  • [Presentation] 畳み込みニューラルネットワークを用いてC2C12細胞の分化を可視化する2016

    • Author(s)
      新岡宏彦, 浅谷学嗣, 吉村愛菜, 大東寛典, 田川聖一, 三宅淳
    • Organizer
      第10回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      (1)石川県立音楽堂、(2)もてなしドーム地下イベント広場
    • Year and Date
      2016-09-07
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  • [Presentation] 位相差顕微鏡像と畳み込みニューラルネットワークを用いたC2C12細胞の分化識別2016

    • Author(s)
      大東 寛典、浅谷 学嗣、田川 聖一、新岡 宏彦、三宅 淳
    • Organizer
      第25回日本バイオイメージング学会学術集会
    • Place of Presentation
      名古屋市立大学薬学部 宮田専治記念ホール
    • Year and Date
      2016-09-04
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  • [Presentation] Convolutional Neural NetworkによるC2C12細胞の分化判別2016

    • Author(s)
      新岡宏彦, 浅谷学嗣, 大東寛典, 田川聖一, 三宅淳
    • Organizer
      バイオイメージ・インフォマティクスワークショップ 2016
    • Place of Presentation
      大阪大学吹田キャンパス銀杏会館
    • Year and Date
      2016-06-22
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  • [Presentation] 医療画像の解析と応用(幹細胞、ガン細胞、X線画像、MRI等)2016

    • Author(s)
      新岡宏彦
    • Organizer
      産学連携・クロスイノベーションイニシアチブ/未来医療交流会/最先端医療イノベーションセンター合同セミナー「AI・ディープラーニング等の現状と医学領域への応用可能性」
    • Place of Presentation
      大阪大学医学部講義棟1階A講堂
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    • Invited
  • [Presentation] 情報工学とAI の医療応用2016

    • Author(s)
      田川聖一
    • Organizer
      産学連携・クロスイノベーションイニシアチブ/未来医療交流会/最先端医療イノベーションセンター合同セミナー「AI・ディープラーニング等の現状と医学領域への応用可能性」
    • Place of Presentation
      大阪大学医学部講義棟1階A講堂
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    • Invited
  • [Book] AI導入によるバイオテクノロジーの発展2018

    • Author(s)
      三宅 淳、田川 聖一、新岡 宏彦
    • Total Pages
      7
    • Publisher
      CMC出版
    • ISBN
      9784781313153
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  • [Remarks] 大阪大学研究者総覧

    • URL

      http://www.dma.jim.osaka-u.ac.jp/view?l=ja&u=4230

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  • [Remarks] 大阪大学データビリティフロンティア機構

    • URL

      http://www.ids.osaka-u.ac.jp

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URL: 

Published: 2016-04-21   Modified: 2019-03-29  

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