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Micro-Tomographic Visualization (Multi-Functional OCT) of Visco-elastic Properties inside Osteoarthritic Cartilage

Research Project

Project/Area Number 26350510
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Biomedical engineering/Biomaterial science and engineering
Research InstitutionOsaka City University

Principal Investigator

Saeki Souichi  大阪市立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (50335767)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 池渕 充彦  大阪市立大学, 大学院医学研究科, 講師 (70453131)
Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha) Daisuke Furukawa  大阪市立大学, 大学院工学研究科, 博士研究員 (80774760)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2016: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2015: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2014: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywords生体医工学 / バイオメカニクス / 生体材料学 / 医用生体可視化工学 / 計測工学 / 人間医工学
Outline of Final Research Achievements

The epi-illumination typed Dynamic-OCSA system was built with the target specification. The static and vibration examination, i.e. stress-relaxation and dynamic mechanical analysis respectively, were applied using porcine cartilage collagenase-digested or not. It was proved that time-behavior of strain rate was related with degradation degree. We propose the tomographic diagnosis using the attenuation coefficient of strain rate and depth-gradient of viscoelastic phase, respectively, which can diagnose statistically with significant difference. The viscoelastic parameters of cartilage were estimated by typical compression examination, then it was clarified that the viscosity coefficient was initially deteriorated in early osteoarthritis. Based on a viscoelastic model and estimated parameters, the dynamic meaning was elucidated theoretically. Tomographic diagnosinig system of inverse analysis of viscoelastic parameters was suggested preliminarily by numerical experiment.

Report

(4 results)
  • 2016 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2015 Research-status Report
  • 2014 Research-status Report
  • Research Products

    (40 results)

All 2017 2016 2015 2014

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (30 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (6 results) (of which Overseas: 2 results)

  • [Journal Article] Accuracy Evaluation on Tomographic Micro-visualization of Flow Velocity using High Frequency Modulated Low Coherence Interferometer2017

    • Author(s)
      古川大介,佐伯壮一,西野亮平,三島卓
    • Journal Title

      Journal of the Japanese Society for Experimental Mechanics

      Volume: 17 Issue: 1 Pages: 52-56

    • DOI

      10.11395/jjsem.17.52

    • NAID

      130006893831

    • ISSN
      1346-4930, 1884-4219
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] <i>In vivo</i> tomographically diagnosing technique of early cancer using 2-color optical coherence dosigraphy2017

    • Author(s)
      Yu Nakamichi, Souichi Saeki, Takafumi Hiro, Masunori Matsuzaki
    • Journal Title

      Journal of Biomechanical Science and Engineering

      Volume: 12 Issue: 2 Pages: 16-00591-16-00591

    • DOI

      10.1299/jbse.16-00591

    • NAID

      130005695213

    • ISSN
      1880-9863
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      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Micro-tomographic Visualization of Mechanical Characteristics (Multi-Functional OCT)2016

    • Author(s)
      Souichi Saeki, Yoshitaro Sakata, Daisuke Furukawa
    • Journal Title

      Optronics

      Volume: 1 Pages: 162-166

    • NAID

      40021063890

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 2波長帯を用いたFunctional OCTのDDSへの応用(多機能OCT)2015

    • Author(s)
      佐伯壮一,中道友
    • Journal Title

      光アライアンス

      Volume: 11 Pages: 591-595

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      佐伯壮一,古川大介
    • Organizer
      日本機械学会 関西支部第92期定時総会講演会
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      大阪府、大阪市、大阪大学
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      2017-03-13
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      佐伯壮一,古川大介,原祐輔,青木晋
    • Organizer
      日本機械学会バイオエンジニアリング部門講演会
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      愛知県、名古屋市、ウインクあいち
    • Year and Date
      2017-01-19
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    • Author(s)
      古川大介,西野亮平,佐伯壮一,青木晋,原祐輔,山下豊信
    • Organizer
      日本機械学会バイオエンジニアリング部門講演会
    • Place of Presentation
      愛知県、名古屋市、ウインクあいち
    • Year and Date
      2017-01-19
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  • [Presentation] 応力緩和型OCSAを用いたOA軟骨マイクロ断層診断法の粘弾性パラメータ推定による妥当性検討2017

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      長谷川貴一,佐伯壮一,古川大介,小谷一馬,中村博亮,池渕充彦,中村卓,新実信夫,塚原義人
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      日本機械学会バイオエンジニアリング部門講演会
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      愛知県、名古屋市、ウインクあいち
    • Year and Date
      2017-01-19
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  • [Presentation] 2色低コヒーレンス光干渉計を用いた生体組織における水分量マイクロ断層可視化システムの基礎的検討2017

    • Author(s)
      楠本修也,西野亮平,佐伯壮一,古川大介
    • Organizer
      日本機械学会バイオエンジニアリング部門講演会
    • Place of Presentation
      愛知県、名古屋市、ウインクあいち
    • Year and Date
      2017-01-19
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  • [Presentation] Micro-tomographic Diagnosis of Skin, Cartilage, Atherosclerosis,2017

    • Author(s)
      Souichi Saeki
    • Organizer
      8th OCARINA International Symposium
    • Place of Presentation
      Osaka City University, Osaka
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 低コヒーレンス干渉計を用いた微小循環血流速分布マイクロ断層可視化法の評価2016

    • Author(s)
      佐伯壮一,古川大介,西野亮平,楠本修也,三島卓
    • Organizer
      日本機械学会 第94期 流体工学部門 講演会
    • Place of Presentation
      山口県、宇部市、山口大学
    • Year and Date
      2016-11-11
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  • [Presentation] 多機能OCT(SR-OCSA)を用いた変形性関節症軟骨の粘弾性測定2016

    • Author(s)
      中村卓,池淵充彦,中村博亮,佐伯壮一,長谷川貴一,小谷一馬
    • Organizer
      第31回日本整形外科学会基礎学術集会
    • Place of Presentation
      福岡県、福岡市、福岡国際会議場
    • Year and Date
      2016-10-13
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  • [Presentation] 動的粘弾性OCSAを用いた軟骨変性力学診断法の基礎的検討2016

    • Author(s)
      佐伯壮一, 中山博貴, 長谷川貴一, 池渕充彦, 中村卓, 中村博亮, 新実信夫, 塚原義人
    • Organizer
      日本機械学会年次大会
    • Place of Presentation
      福岡県、福岡市、九州大学
    • Year and Date
      2016-09-12
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  • [Presentation] 高周波変調型低コヒーレンス干渉計を用いた微小循環血流速分布マイクロ断層可視化法の基礎的検討2016

    • Author(s)
      古川大介,西野亮平,楠本修也,三島卓,佐伯壮一
    • Organizer
      日本機械学会年次大会
    • Place of Presentation
      福岡県、福岡市、九州大学
    • Year and Date
      2016-09-12
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  • [Presentation] 低コヒーレンス干渉計を用いた有限要素型逆解析による温度分布マイクロ断層可視化法の検討2016

    • Author(s)
      国本隆紀,古川大介,佐伯壮一
    • Organizer
      実験力学会 JSEM年次講演会
    • Place of Presentation
      大阪府、大阪市、近畿大学
    • Year and Date
      2016-09-01
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  • [Presentation] 高時間分解能低コヒーレンス干渉計を用いた血流速分布のin vivoマイクロ断層可視化システムの構築2016

    • Author(s)
      西野亮平,佐伯壮一,古川大介
    • Organizer
      実験力学会 JSEM年次講演会
    • Place of Presentation
      大阪府、大阪市、近畿大学
    • Year and Date
      2016-09-01
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Dynamic Optical Coherence Straingrahyを用いた家兎OA軟骨の力学特性マイクロ断層診断法の基礎的検討2016

    • Author(s)
      小谷一馬,佐伯壮一,長谷川貴一,中村卓,池渕充彦,中村博亮,新実信夫,塚原義人
    • Organizer
      実験力学会 JSEM年次講演会
    • Place of Presentation
      大阪府、大阪市、近畿大学
    • Year and Date
      2016-09-01
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  • [Presentation] Study on Micro-tomography of Temperature using FEM-based Inverse Analysis applied to Optical Coherence Straingraphy2016

    • Author(s)
      Ryuuki Kunimoto, Souichi Saeki, Daisuke Furukawa
    • Organizer
      WCCM/APCOM 2016
    • Place of Presentation
      Seoul, Korea
    • Year and Date
      2016-07-24
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 関節穿刺OCT内視鏡プローブを用いたOA軟骨マイクロ断層可視化法の基礎的検討2016

    • Author(s)
      小谷 一馬,中山 博貴,長谷川 貴一,佐伯 壮一,中村 卓,池渕 充彦,中村 博亮,新実 信夫,塚原 義人
    • Organizer
      日本機械学会・第28バイオエンジニアリング講演論文集
    • Place of Presentation
      東京工業大学(東京都目黒区)
    • Year and Date
      2016-01-09
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  • [Presentation] 1400帯低コヒーレンス光干渉計を用いたヒト皮膚における含水率分布マイクロ断層可視化システムの構築2016

    • Author(s)
      楠本 修也,佐伯 壮一,三島 卓,西野 亮平
    • Organizer
      日本機械学会・第28バイオエンジニアリング講演論文集
    • Place of Presentation
      東京工業大学(東京都目黒区)
    • Year and Date
      2016-01-09
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  • [Presentation] 低コヒーレンス干渉信号における光学徴量を用いた動脈硬化組織性状評価法の基礎的検討2016

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      古川 大介, 佐伯 壮一
    • Organizer
      日本機械学会・第28バイオエンジニアリング講演論文集
    • Place of Presentation
      東京工業大学(東京都目黒区)
    • Year and Date
      2016-01-09
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  • [Presentation] 多機能OCTを用いた変形性関節症軟骨の緩和弾性率測定2015

    • Author(s)
      中村卓、池渕充彦、中村博亮、佐伯壮一
    • Organizer
      第42回日本臨床バイオメカニクス学会
    • Place of Presentation
      東京医科歯科大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2015-11-03
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  • [Presentation] 応力緩和試験下における顕微鏡型D-OCSAを用いた初期OA軟骨のマイクロ断層診断法の基礎的検討2015

    • Author(s)
      長谷川貴一, 佐伯壮一, 中山博貴, 池渕充彦, 新実信夫, 塚原義人
    • Organizer
      日本機械学会・第26バイオフロンティア講演論文集
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡県福岡市)
    • Year and Date
      2015-10-02
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  • [Presentation] Study on Tomographic Micro-Visualization of Erythrocyte Velocity distribution using High Frequency Modulated Low Coherence Interferometer (Optical Coherence Doppler Velocigraphy)2015

    • Author(s)
      Ryohei Nishino, Souichi Saeki, Suguru Mishima, Minoru Yoshiyama, Atsushi Shibata, Yudai Yamaguchi
    • Organizer
      8th Asian-Pacific Conference on Biomechanics
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2015-09-17
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Micro-Tomographic Study on Viscoelastic Behavior of articular cartilage using Dynamic Optical Coherence Straingraphy2015

    • Author(s)
      1)Hiroki NAKAYAMA, Souichi SAEKI, Kiichi HASEGAWA, Mitsuhiko IKEBUCHI, Nobuo NIIMI, Yoshihito TSUKAHARA
    • Organizer
      8th Asian-Pacific Conference on Biomechanics
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2015-09-17
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高周波変調型低コヒーレンス干渉計を用いた赤血球速度分布マイクロ断層可視化法の妥当性検討2015

    • Author(s)
      西野亮平,佐伯壮一,三島卓
    • Organizer
      日本機械学会第2015年度年次大会講演論文集
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2015-09-14
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  • [Presentation] Optical Coherence Straingraphy に適用した有限要素型逆解析による温度分布マイクロ断層可視化法の数値実験的検討2015

    • Author(s)
      国本隆紀,佐伯壮一
    • Organizer
      日本機械学会第2015年度年次大会講演論文集
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2015-09-14
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  • [Presentation] 顕微鏡型Dynamic Optical Coherence Straingraphy を用いた軟骨変性力学診断法の基礎的検討2015

    • Author(s)
      佐伯壮一,中山博貴,長谷川貴一,池渕充彦,新実信夫,塚原義人
    • Organizer
      日本機械学会第2015年度年次大会講演論文集
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2015-09-14
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  • [Presentation] Dynamic OCSAを用いた動的粘弾性マイクロ断層可視化システムの検証2015

    • Author(s)
      長谷川貴一,佐伯壮一,中山博貴
    • Organizer
      日本機械学会 関西学生会平成26年度学生員卒業研究発表講演会
    • Place of Presentation
      京都府京都市西京区 京都大学 桂キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-14
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      国本隆紀,佐伯壮一
    • Organizer
      日本機械学会 関西学生会平成26年度学生員卒業研究発表講演会
    • Place of Presentation
      京都府京都市西京区 京都大学 桂キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-14
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  • [Presentation] 顕微鏡型Dynamic Optical Coherence Straingraphy を用いた軟骨変性診断法の 臨床適用についての基礎的検討2015

    • Author(s)
      中山博貴,佐伯壮一,池渕充彦,新実信夫,塚原義人
    • Organizer
      日本機械学会第27バイオエンジニアリング講演会
    • Place of Presentation
      新潟県新潟市 朱鷺メッセ新潟コンベンションセンター
    • Year and Date
      2015-01-09 – 2015-01-10
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    • Author(s)
      佐伯壮一,中山博貴,池渕充彦,新実信夫,塚原義人
    • Organizer
      日本臨床バイオメカニクス学会
    • Place of Presentation
      奈良県奈良市新公会堂
    • Year and Date
      2014-11-21 – 2014-11-22
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  • [Presentation] Optical Coherence Straingraphyによる生体組織ひずみ断層計測2014

    • Author(s)
      佐伯壮一
    • Organizer
      2014年度精密工学会シンポジウム
    • Place of Presentation
      鳥取県鳥取市 鳥取大学 鳥取キャンパス
    • Year and Date
      2014-09-16 – 2014-09-18
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    • Invited
  • [Presentation] Dynamic Optical Coherence Straingraphy を用いたOA軟骨診断法の基礎的検討2014

    • Author(s)
      中山博貴,佐伯壮一,池渕充彦,新実信夫
    • Organizer
      日本機械学会 2014年度年次大会
    • Place of Presentation
      東京都足立区 東京電機大学 東京千住キャンパス
    • Year and Date
      2014-09-07 – 2014-09-10
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    • Inventor(s)
      佐伯壮一,古川大介
    • Industrial Property Rights Holder
      佐伯壮一,古川大介
    • Industrial Property Rights Type
      特許
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      2017-006315
    • Filing Date
      2017-01-08
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    • Industrial Property Rights Holder
      佐伯壮一,斯波将次
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      佐伯壮一、池渕充彦
    • Industrial Property Rights Holder
      佐伯壮一、池渕充彦
    • Industrial Property Rights Type
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      2015-12-01
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      佐伯壮一
    • Industrial Property Rights Holder
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      特許
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      2015-050553
    • Filing Date
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      佐伯壮一,池渕充彦
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    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2014-171822
    • Filing Date
      2014-08-26
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      佐伯壮一
    • Industrial Property Rights Holder
      公立大学法人大阪市立大学
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      特許
    • Industrial Property Number
      2014-168802
    • Filing Date
      2014-08-21
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URL: 

Published: 2014-04-04   Modified: 2018-03-22  

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