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ヒト疾患モデルとしてのメダカ胚における心臓内血流の三次元計測

研究課題

研究課題/領域番号 16K06107
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 熱工学
研究機関宇都宮大学

研究代表者

二宮 尚  宇都宮大学, 工学部, 准教授 (70212123)

研究分担者 松田 勝  宇都宮大学, バイオサイエンス教育研究センター, 教授 (20414013)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード三次元計測 / PIV / ヒト疾患モデル / 血流 / メダカ胚 / in-vivo / デジタルホログラフィー / 三次元速度計測 / 応用光学 / 流体力学 / 発生 / ホログラフィー
研究成果の概要

本研究の成果は大きく分けて、3つに区分される。
1つ目は、ドップラー位相シフトホログラフィーによる三次元速度計測の手法開発で、単眼にて物体の三次元速度が計測可能であることを実証した。また、顕微鏡下での計測を目的とした拡大光学系を用いた計測が可能であることも示すことが出来た。2つ目の成果は、メダカ胚の心臓内血流の非接触in-vivo計測で、PIVにより生体内の血流の非接触計測を実現した。3つ目は、顕微鏡下での三次元計測方法の開発で、顕微鏡下でステレオ撮影を可能とする特殊な光学プリズムを設計した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、in-vivoにて生体の心臓内血流をPIVにより実測した初めて研究成果であり、生物学的にも工学的に非常に有意義な研究である。本研究では、血流の二次元計測までしか行えなかったが、単眼観察しか出来ないという顕微鏡下で三次元計測を可能とする二種類の計測方法の提案も行われており、将来的に生体内血流の三次元計測の可能性を示した。
また、遺伝子操作し、人工的に循環器系異常持たせたゼブラフィッシュの血流計測を行い、遺伝的心疾患の早期発見の可能性を示した。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (55件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (45件) (うち国際学会 13件、 招待講演 1件) 図書 (3件)

  • [雑誌論文] Video-rate quantitative phase analysis by a DIC microscope using a polarization camera2019

    • 著者名/発表者名
      Shibata Shuhei、Takano Wataru、Hagen Nathan、Matsuda Masaru、Otani Yukitoshi
    • 雑誌名

      Biomedical Optics Express

      巻: 10 号: 3 ページ: 1273-1273

    • DOI

      10.1364/boe.10.001273

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural investigation of α-l-fucosidase from the pancreas of Patiria pectinifera, based on molecular cloning2019

    • 著者名/発表者名
      Ono Akiko、Suzuki Tomohiro、Gotoh Saki、Kono Haruka、Matsui Megumi、Aoki Daichi、Matsuda Masaru、Kawagishi Hirokazu、Ogata Makoto
    • 雑誌名

      Carbohydrate Research

      巻: 475 ページ: 27-33

    • DOI

      10.1016/j.carres.2019.02.001

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interaction between two falling droplets in the liquid?liquid two-phase flow2018

    • 著者名/発表者名
      Ninomiya Nao、Tsukada Shogo、Ikeda Motohiro、Doh Deog-Hee
    • 雑誌名

      Journal of Visualization

      巻: 21 号: 6 ページ: 1009-1016

    • DOI

      10.1007/s12650-018-0509-z

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 3-D measurement of 2-D jet by 3-D 3-C SPIV2018

    • 著者名/発表者名
      Ninomiya Nao、Tanaka Yukihisa、Sotome Satoshi、Eda Masahide、Watanabe Atsushi
    • 雑誌名

      Journal of Visualization

      巻: 22 号: 2 ページ: 305-312

    • DOI

      10.1007/s12650-018-0529-8

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] シイタケの子実体形成過程における水分経路の蛍光色素による可視化2018

    • 著者名/発表者名
      窪田敏和, 鈴木智大, 金野尚武, 二宮 尚
    • 雑誌名

      日本きのこ学会誌

      巻: 4 ページ: 156-160

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Origin of the widely and discontinuously distributed mitochondrial genotypes of Oryzias latipes: introduced or native genotypes?2018

    • 著者名/発表者名
      Iguchi Yuka、Nakao Ryohei、Matsuda Masaru、Takata Keisuke、Kitagawa Tadao
    • 雑誌名

      Ichthyological Research

      巻: 66 号: 1 ページ: 183-188

    • DOI

      10.1007/s10228-018-0662-3

    • NAID

      40021806385

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three-Dimensional Velocity Measurement by a Single Camera using Doppler Phase-Shifting Holography2016

    • 著者名/発表者名
      N. Ninomiya, Y. Kubo, D. Barada and T. Kiire
    • 雑誌名

      Measurement Science and Technology

      巻: 27 号: 10 ページ: 104004-104004

    • DOI

      10.1088/0957-0233/27/10/104004

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] PIV Measurement of the Blood Flow in the Heart of Medaka Embryo2019

    • 著者名/発表者名
      N. Araki, N. Ninomiya and M. Matsuda
    • 学会等名
      ASME-JSME-KSME Joint Fluid Eng. Conf. 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation on Energy Shares and Flow Structures of the Mixing Flows using 3D-POD Analyses2019

    • 著者名/発表者名
      D. Kong, G. Cho, N. Ninomiya, S. Kang and D.-H. Doh
    • 学会等名
      ASME-JSME-KSME Joint Fluid Eng. Conf. 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] In-vivo Measurement of the Blood Flow in the Heart of Medaka Embryo2019

    • 著者名/発表者名
      N. Ninomiya, M. Matsuda and N. Araki
    • 学会等名
      13th Int’l Symp. on Particle Image Velocimetry
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] In-vivo PIV Measurement of the Blood Flow in the Heart of Medaka Embryo2019

    • 著者名/発表者名
      N. Ninomiya, M. Matsuda and N. Araki
    • 学会等名
      2nd Pacific Rim Thermal Eng. Conf.
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ジーンボディにおけるDNAメチル化の機能的役割2019

    • 著者名/発表者名
      岩波礼将, 横井勇人, 秋山真太郎, 重水大智, 荒木夏生, 二宮 尚, 松田 勝, 鈴木徹, 下田修義
    • 学会等名
      第13回日本エピジェネティクス研究会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] PIV Measurement of the Blood Flow of Medaka Embryo2018

    • 著者名/発表者名
      N. Ninomiya, M. Matsuda, T. Nako and N. Araki
    • 学会等名
      18th Int'l Symp. on Flow Visualization
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3D Velocity Measurement of Particles Moving with Different Speeds using Doppler Phase-Shifting Holo- graphy2018

    • 著者名/発表者名
      N. Ninomiya, M. Nishimura, I. Miyauchi and D. Barada
    • 学会等名
      19th Int'l Symp. on Appl. Laser Imaging Tech. Fluid Mech.
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] メダカ胚の心臓及び大静脈内血流のPIV計測に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      荒木 夏生, 名古 達, 二宮 尚, 松田 勝
    • 学会等名
      第55回日本伝熱シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] DPSHによる顕微鏡下での微粒子の三次元速度計測に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      吉田 亮太, 宮内 郁海, 西村 政彦, 二宮 尚
    • 学会等名
      第55回日本伝熱シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 二次元衝突噴流の自励振動2018

    • 著者名/発表者名
      魚谷 秀也, 二宮 尚
    • 学会等名
      第46可視化情報シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] メダカ胚の心臓内血流のPIV計測2018

    • 著者名/発表者名
      荒木夏生, 二宮 尚, 松田 勝
    • 学会等名
      第46可視化情報シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] キノコの成長過程における水分経路の可視化2018

    • 著者名/発表者名
      窪田 敏和, 二宮 尚, 金野 尚武, 鈴木 智大
    • 学会等名
      第46可視化情報シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] メダカ属魚類の性決定遺伝子2018

    • 著者名/発表者名
      松田勝
    • 学会等名
      日本水産学会平成30年秋季大会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] メダカ胚の心臓血流のin-vivo計測2018

    • 著者名/発表者名
      荒木 夏生, 二宮 尚, 松田 勝
    • 学会等名
      日本機械学会熱工学コンファレンス2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] LIFによるキノコの形成過程における水分経路の可視化2018

    • 著者名/発表者名
      窪田 敏和, 二宮 尚, 金野 尚武, 鈴木 智大
    • 学会等名
      日本機械学会熱工学コンファレンス2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] PIV Measurement of the Blood Flow of Medaka Embryo2018

    • 著者名/発表者名
      N. Ninomiya, M. Matsuda, T. Nako and N. Araki
    • 学会等名
      18th Int’l Symp. on Flow Visualization
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3D Velocity Measurement of Particles Moving with Different Speeds using Doppler Phase-Shifting Holography2018

    • 著者名/発表者名
      N. Ninomiya, M. Nishimura, I. Miyauchi and D. Barada
    • 学会等名
      19th Int’l Symp. on Appl. Laser Tech. Fluid Mech.
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] メダカ胚の心臓及び大静脈内血流のPIV計測に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      荒木夏生, 名古 達, 二宮 尚, 松田 勝
    • 学会等名
      第55回日本伝熱シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] DPSHによる顕微鏡下での微粒子の三次元速度計測に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      吉田亮太, 宮内郁海, 西村政彦, 二宮 尚
    • 学会等名
      第55回日本伝熱シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 二次元衝突噴流の自励振動2018

    • 著者名/発表者名
      魚谷 秀也, 二宮 尚
    • 学会等名
      第46回可視化情報シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] メダカ胚の心臓内血流のPIV計測2018

    • 著者名/発表者名
      荒木夏生, 二宮 尚, 松田 勝
    • 学会等名
      第46回可視化情報シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] キノコの成長過程における水分経路の可視化2018

    • 著者名/発表者名
      窪田 敏和, 二宮 尚, 金野 尚武, 鈴木 智大
    • 学会等名
      第46回可視化情報シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 3-D 3-C PIVの高精度化と乱流計測2017

    • 著者名/発表者名
      田中 志尚, 二宮 尚
    • 学会等名
      第54回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      大宮ソニックシティー, 大宮
    • 年月日
      2017-05-24
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 固体表面に衝突する液滴の飛散に及ぼす表面性状の影響2017

    • 著者名/発表者名
      加藤 大貴, 二宮 尚
    • 学会等名
      第54回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      大宮ソニックシティー, 大宮
    • 年月日
      2017-05-24
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Collision Behavior of a Water Drop against the Solid Surface2017

    • 著者名/発表者名
      D. Kato and N. Ninomiya
    • 学会等名
      9th JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Accuracy Improvement of Turbulence Measurement by 3-D 3-C PIV2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Tanaka and N. Ninomiya
    • 学会等名
      11th Pacific Symp. on Flow Visualization and Image Processing
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] メダカ胚の心臓及び大静脈内血流のPIV計測に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      荒木夏生, 二宮 尚, 松田 勝
    • 学会等名
      第45回可視化情報シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 二次元衝突噴流の自励振動に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      魚谷秀也, 二宮 尚
    • 学会等名
      第45回可視化情報シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] キノコの子実体形成過程における水分経路の可視化に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      窪田敏和, 二宮 尚
    • 学会等名
      第45回可視化情報シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] PIV Measurement of the Blood Flow in the Main Vein of Medaka Embryo2017

    • 著者名/発表者名
      Toru Nako, Nao Ninomiya and Masaru Matsuda
    • 学会等名
      The 23rd Japanese Medaka and Zebrafish meeting
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] PIV Measurement of the Blood Flow in the Heart of Medaka Embryo2017

    • 著者名/発表者名
      Natsuo Araki, Nao Ninomiya and Masaru Matsuda
    • 学会等名
      The 23rd Japanese Medaka and Zebrafish meeting
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 二次元衝突噴流の可視化とPIV計測2017

    • 著者名/発表者名
      魚谷 秀也, 二宮 尚
    • 学会等名
      可視化情報全国講演会(室蘭2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] キノコの子実体形成過程における水分経路の可視化2017

    • 著者名/発表者名
      窪田 敏和, 二宮 尚, 金野 尚武, 鈴木 智大
    • 学会等名
      可視化情報全国講演会(室蘭2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Three-Dimensional Velocity Measurement of Particles by Doppler Phase-Shifting Holography2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kindaichi and N. Ninomiya
    • 学会等名
      4th International Forum on Heat Transfer
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      2016-11-04
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] メダカ胚における大静脈内血流のPIV計測2016

    • 著者名/発表者名
      名古 達, 二宮 尚, 松田 勝
    • 学会等名
      日本機械学会熱工学コンファレンス2016
    • 発表場所
      愛媛大学, 松山
    • 年月日
      2016-10-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 液滴の固体表面への衝突における表面性状の影響の可視化2016

    • 著者名/発表者名
      加藤 大貴, 二宮 尚
    • 学会等名
      可視化情報全国講演会(日立2016)
    • 発表場所
      茨城大学, 日立
    • 年月日
      2016-10-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 3-D 3-C PIVの高精度化に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      田中 志尚, 二宮 尚
    • 学会等名
      可視化情報全国講演会(日立2016)
    • 発表場所
      茨城大学, 日立
    • 年月日
      2016-10-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 自由落下する液滴の表面に対する衝突挙動に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      加藤 大貴, 二宮 尚
    • 学会等名
      第44回可視化情報シンポジウム
    • 発表場所
      工学院大学, 東京
    • 年月日
      2016-07-19
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 3-D 3-C PIVの精度向上に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      田中 志尚, 二宮 尚
    • 学会等名
      第44回可視化情報シンポジウム
    • 発表場所
      工学院大学, 東京
    • 年月日
      2016-07-19
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] メダカ胚における心臓内血流のPIV計測に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      名古 達, 二宮 尚, 松田 勝
    • 学会等名
      第44回可視化情報シンポジウム
    • 発表場所
      工学院大学, 東京
    • 年月日
      2016-07-19
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] ドップラー位相シフトホログラフィを用いた微粒子の三次元速度計測に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      西村 政彦, 二宮 尚
    • 学会等名
      第44回可視化情報シンポジウム
    • 発表場所
      工学院大学, 東京
    • 年月日
      2016-07-19
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 拡大光学系を用いたドップラー位相シフトホログラフィによる三次元計測に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      宮内 郁海, 二宮 尚
    • 学会等名
      第44回可視化情報シンポジウム
    • 発表場所
      工学院大学, 東京
    • 年月日
      2016-07-19
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Three-Dimensional Velocity Measurement by a Single Camera Observation using Digital Holography2016

    • 著者名/発表者名
      N. Ninomiya
    • 学会等名
      17th International Symposium on Flow Visualization
    • 発表場所
      Gatlinburg, Tennessee, USA
    • 年月日
      2016-06-19
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 3-D Velocity Measurement of Small Particles by Doppler Phase-Shifting Holography2016

    • 著者名/発表者名
      N. Ninomiya, T. Kindaichi, T. Ouchi, and D. Barada
    • 学会等名
      17th International Symposium on Flow Visualization
    • 発表場所
      Gatlinburg, Tennessee, USA
    • 年月日
      2016-06-19
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ドップラー位相シフトホログラフィによる微粒子の三次元速度計測2016

    • 著者名/発表者名
      金田一哲平, 二宮 尚
    • 学会等名
      第53回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      大阪府立国際会議場, 大阪
    • 年月日
      2016-05-24
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [図書] 流体計測法(改訂第2版)2019

    • 著者名/発表者名
      日本機械学会
    • 総ページ数
      500
    • 出版者
      日本機械学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] Reproductive and Developmental Strategies2018

    • 著者名/発表者名
      Matsuda M
    • 総ページ数
      789
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] PIVハンドブック(第2版)2018

    • 著者名/発表者名
      可視化情報学会
    • 総ページ数
      480
    • 出版者
      森北出版
    • ISBN
      9784627671829
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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