• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Application Study on Micro-tomographic Visualization of Spatio-Temporal Mechanical Characteristics of Biological Tissue

Publicly Offered Research

Project AreaMultidisciplinary computational anatomy and its application to highly intelligent diagnosis and therapy
Project/Area Number 17H05303
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionOsaka City University

Principal Investigator

佐伯 壮一  大阪市立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (50335767)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords人間医工学 / 生体医工学 / 生体材料学 / 医用システム / 医用生体可視化計測工学 / 粘弾性力学特性 / マイクロ断層可視化 / 再生医療 / 生体材料 / 生物・生体工学 / 生体機能利用 / 可視化 / 移植・再生医療
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、ドップラー変調量を断層可視化しながら荷重負荷量も同時検出し、組織内部における粘弾性特性をマイクロ断層可視化するシステムの構築である。提案システムは、周期的荷重負荷デバイスとしてPZT微小圧縮デバイスと焦圧型超音波トランスデューサーの両者を実装し、荷重負荷時におけるOCT干渉信号のドップラー変調量解析を施行し、組織変位速度マイクロ断層分布の経時変化を取得した。その結果、リング形状PZTによる荷重負荷によって発生した組織変位速度からひずみ速度マイクロ断層分布を検出し、その経時変化を基に軟骨組織の粘弾性特性の違いを検出できることを確認した。これは、酵素処理による粘性特性の劣化が、ひずみ速度の経時変化に影響を与えていることが明かとなった。一方、完全非接触での荷重負荷を実現するために焦圧型超音波トランスデューサーを用いて超音波音響放射圧を発生させ、培養中の再生組織に非接触荷重負荷を与え、誘起された組織変位速度を断層検出するシステムも構築した。これにより、再生組織内部の組織液流動特性が完全非接触にマイクロ断層可視化できることが分かった。また、組織の変性状態に応じて組織液流動の空間位相分布に違いが現れることが確認され、組織粘弾性特性と相関があることが分かってきた。一方、定量的な粘弾性特性を検出するためには、応力とひずみの同時計測を実装した動的粘弾性試験システムが必要であり、PZT制御信号または焦圧型超音波トランスデューサーから負荷応力時系列データの検出システムの構築が必要である。制御システムの構築は実施したものの、歪みゲージからの出力信号と応力とのキャリブレーション検証が残されているが、構築システムにより組織粘弾性特性を定性的にマイクロ断層可視化することは達成することができた。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (26 results)

All 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 2 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 4 results) Remarks (3 results) Patent(Industrial Property Rights) (5 results) (of which Overseas: 4 results)

  • [Journal Article] 整形外科診療における最先端技術 Ⅰ.診断,評価 1.新しい画像・機能診断 多機能OCTを用いた早期変形性関節症軟骨の粘弾性力学特性マイクロ断層診断2019

    • Author(s)
      池淵 充彦, 中村 卓, 箕田 行秀, 中村 博亮, 古川 大介, 佐伯 壮一
    • Journal Title

      別冊整形外科

      Volume: 1 Issue: 75 Pages: 27-31

    • DOI

      10.15106/j_besei75_27

    • ISSN
      0287-1645
    • Year and Date
      2019-04-25
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] In vivo Micro-tomographic Visua-lization of Capillary Angio-Dynamics around upper dermis under mechanical stimuli using Low Coherence Interferometer, Optical Doppler Doppler Velocigraphy2018

    • Author(s)
      Daisuke FURUKAWA, Souichi SAEKI, Ryohei NISHINO, Yusuke HARA, Masatsugu SHIBA, Takafumi ITO, Yoshiaki NISHINO and Susumu AOKI
    • Journal Title

      American Journal of Physics and Applications

      Volume: 8 Issue: 4 Pages: 89-96

    • DOI

      10.11648/j.ajpa.20180604.13

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 応力緩和 OCT(SR-OCSA)を用いた早期変形性関節症軟骨の粘弾性力学特性マイクロ断層可視化2018

    • Author(s)
      淵充彦,中村卓,中村博亮,佐伯壮一,古川大介,新実信夫,塚原義人
    • Journal Title

      Bio Clinica, BIOLOGIC TOPICS(基礎)特集 「整形外科疾患と慢性炎症」,別冊春号

      Volume: 7 Pages: 63-168

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Visualization of visco-elastic behavior in skin equivalent using optical coherence tomography straingraphy2018

    • Author(s)
      Yusuke Hara, Yuki Ogura, Toyonobu Yamashita, Daisuke Furukawa, Souichi Saeki
    • Journal Title

      Skin Research and Technology,

      Volume: 24 Issue: 2 Pages: 334-339

    • DOI

      10.1111/srt.12435

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Visualization of age-related vascular alterations in facial skin using optical coherence tomography-based angiography2018

    • Author(s)
      Yusuke Hara, Toyonobu Yamashita, Kumiko Kikuchi, Yoshihide Kubo, Chika Katagiri, Kentaro Kajiya, Souichi Saeki
    • Journal Title

      Journal of Dermatological Science

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 96-98

    • DOI

      10.1016/j.jdermsci.2017.11.018

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Visualization of viscoelastic behavior in vivo skin using optical coherence tomography-based straingraphy combined with suction device2018

    • Author(s)
      Yusuke Hara, Daisuke Furukawa, Souichi Saeki
    • Journal Title

      Mechanical Engineering Letters

      Volume: 4 Issue: 0 Pages: 17-00656-17-00656

    • DOI

      10.1299/mel.17-00656

    • NAID

      130006673802

    • ISSN
      2189-5236
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 低コヒーレンス干渉計を用いた関節軟骨における粘弾性挙動の非侵襲マイクロ断層可視化法(Optical Coherence Straingraphy)2018

    • Author(s)
      佐伯壮一,古川大介,中村博亮,池淵充彦,中村卓,新実信夫,塚原義人
    • Journal Title

      非破壊検査

      Volume: 67 Pages: 166-173

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 多機能OCTによるスキンメカニクス診断への応用 ~毛細血管網・血流速・粘弾性~2018

    • Author(s)
      佐伯壮一,古川大介,伊藤高文,西野佳昭
    • Organizer
      日本機械学会2018年度年次大会,ワークショップ(血流の視える化研究(血視研))
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 光干渉断層画像法(OCT)を用いた毛細血管血流速マイクロ断層可視化装置の開発2018

    • Author(s)
      伊藤高文,西野佳昭,古川大介,佐伯壮一
    • Organizer
      日本機械学会2018年度年次大会,ワークショップ(血流の視える化研究(血視研))
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 多機能OCTを用いた毛細血管血流速および粘弾性力学特性のマイクロ断層可視化法の原理2018

    • Author(s)
      原祐輔、佐伯壮一
    • Organizer
      日本機械学会2018年度年次大会,ワークショップ(血流の視える化研究(血視研))
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Application Study on Micro-tomographic Visualization of Spatio-Temporal Mechanical Characteristics of Regenerated Tissue2018

    • Author(s)
      Souichi Saeki, Daisuke Furukawa
    • Organizer
      The 5th International Symposium on Multidisciplinary Computational Anatomy
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 動的粘弾性Optical Coherence Straingraphyを用いた軟骨組織の力学特性マイクロ断 層可視化の検討2018

    • Author(s)
      佐伯壮一,古川大介,
    • Organizer
      第57回日本生体医工学会大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Study on Micro-tomographic Visualization of Blood Flow Velocity in Capillary Vessels using Optical Coherence Interferometer “Optical Coherence Doppler Velocigraphy2017

    • Author(s)
      Daisuke FURUKAWA, Souichi SAEKI, Yusuke HARA, Susumu AOKI, Takafumi ITO and Yoshiaki NISHINO
    • Organizer
      the XXVI Congress of the International Society of Biomechanics
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Construction on Tomographic Micro-visualizing System of Delivered Drug Concentration inside Biological Tissue using 2-Color Coherence Interferometer2017

    • Author(s)
      Naoya KUSUMOTO, Daisuke FURUKAWA, Ryohei NISHINO and Souichi SAEKI
    • Organizer
      the XXVI Congress of the International Society of Biomechanics
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Characterization of facial solar lentigo using Optical Coherence Tomographic Angiography2017

    • Author(s)
      Yusuke Hara, Toyonobu Yamashita, Kumiko Kikuchi, Takako Shibata, Masato Ninomiya, Chika Katagiri, Kentaro Kajiya, Hajime Iizuka, Daisuke Furukawa, Souichi Saeki
    • Organizer
      SPIE Photonics West BIOS
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Vascular morphology in facial solar lentigo assessed by optical coherence tomographic angiography2017

    • Author(s)
      Yusuke Hara, Toyonobu Yamashita, Kumiko Kikuchi, Takako Shibata, Masato Ninomiya, Chika Katagiri, Kentaro Kajiya, Souichi Saeki, Hajime Iizuka
    • Organizer
      The 42nd Annual Meeting of the Japanese Society for Investigative Dermatology
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Application Study on Micro-tomographic Visualization of Spatio-Temporal Mechanical Characteristics of Biological Tissue2017

    • Author(s)
      Souichi Saeki, Daisuke Furukawa, Takeshi Nagasaki
    • Organizer
      The 4th International Symposium on Multidisciplinary Computational Anatomy
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Study on Micro-tomography Testing of Temperature using FEM-based Inverse Analysis applied to Optical Coherence Straingraphy2017

    • Author(s)
      Souichi Saeki, Daisuke Furukawa, Ryuki Kunimoto
    • Organizer
      The 19th International Conference on Electronics, Materials, and Packaging (EMAP)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Remarks] 培養中・培養後・移植後の組織の非接触・非侵襲な新規診断手法の確立

    • URL

      http://www.bmec.ccre.eng.osaka-cu.ac.jp/

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Remarks] 日刊工業新聞に掲載!『大阪市大,非接触で細胞組織製品検査 汚染リスク軽減』

    • URL

      https://www.eng.osaka-cu.ac.jp/news/research-prize/2019/03/26/2458/

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Remarks] 大阪市大,非接触で細胞組織製品検査 汚染リスク軽減

    • URL

      https://www.nikkan.co.jp/articles/view/00510708

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] マイクロ断層可視化装置および方法2018

    • Inventor(s)
      佐伯壮一,古川大介,伊藤高文,西野佳昭
    • Industrial Property Rights Holder
      佐伯壮一,古川大介,伊藤高文,西野佳昭
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2018-162957
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 皮膚の血管網を可視化する装置、方法およびプログラム2017

    • Inventor(s)
      佐伯壮一,原祐輔,山下豊信
    • Industrial Property Rights Holder
      佐伯壮一,原祐輔,山下豊信
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2017-189269
    • Filing Date
      2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 皮膚の血管網を可視化する装置、方法およびプログラム2017

    • Inventor(s)
      佐伯壮一,原祐輔,山下豊信
    • Industrial Property Rights Holder
      佐伯壮一,原祐輔,山下豊信
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2017-189270
    • Filing Date
      2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 皮膚の血管網を可視化する装置、方法およびプログラム2017

    • Inventor(s)
      佐伯壮一,原祐輔,山下豊信
    • Industrial Property Rights Holder
      佐伯壮一,原祐輔,山下豊信
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2017-189271
    • Filing Date
      2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 組織の粘弾性を断層可視化する装置および方法2017

    • Inventor(s)
      佐伯壮一
    • Industrial Property Rights Holder
      佐伯壮一
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2017-096134
    • Filing Date
      2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Overseas

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2021-01-27  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi