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深層学習を用いた非侵襲細胞分化判別

研究課題

研究課題/領域番号 16K12526
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 生命・健康・医療情報学
研究機関大阪大学

研究代表者

新岡 宏彦  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)

研究分担者 田川 聖一  大阪大学, 産業科学研究所, その他 (60592764)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード深層学習 / 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
研究成果の概要

深層学習を用いて、培養細胞の分化や細胞種を蛍光分子等使わず非侵襲に判断することの出来る技術の構築を行った。C2C12細胞(マウス筋芽細胞)の分化誘導を開始した日をDay0とし、CNN (Convolutional Neural Network)にDay0、Day3、Day6の位相差画像データを分類させたところ91.8%の正答率を達成した。また、DNN (Deep Neural Network)により3種類の生体組織由来のラマンスペクトルデータを86.2%の精度で分類することに成功した。さらに、アンチストークスラマン散乱(CARS)を用いることでデータ取得速度を大幅に向上させた。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 1件、 招待講演 7件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Coherent anti-Stokes Raman scattering rigid endoscope toward robot-assisted surgery2018

    • 著者名/発表者名
      Hirose K.、Aoki T.、Furukawa T.、Fukushima S.、Niioka H.、Deguchi S.、Hashimoto M.
    • 雑誌名

      Biomedical Optics Express

      巻: 9 号: 2 ページ: 387-387

    • DOI

      10.1364/boe.9.000387

    • NAID

      120006383825

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Graphical classification of DNA sequences of HLA alleles by deep learning2018

    • 著者名/発表者名
      Miyake Jun、Kaneshita Yuhei、Asatani Satoshi、Tagawa Seiichi、Niioka Hirohiko、Hirano Takashi
    • 雑誌名

      Human Cell

      巻: 31 号: 2 ページ: 102-105

    • DOI

      10.1007/s13577-017-0194-6

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Classification of C2C12 cells at differentiation by convolutional neural network of deep learning using phase contrast images2017

    • 著者名/発表者名
      Niioka Hirohiko、Asatani Satoshi、Yoshimura Aina、Ohigashi Hironori、Tagawa Seiichi、Miyake Jun
    • 雑誌名

      Human Cell

      巻: 31 号: 1 ページ: 87-93

    • DOI

      10.1007/s13577-017-0191-9

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Photo-Induced Cell Damage Analysis for Single- and Multifocus Coherent Anti-Stokes Raman Scattering Microscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Minamikawa Takeo、Murakami Yoshinori、Matsumura Naokazu、Niioka Hirohiko、Fukushima Shuichiro、Araki Tsutomu、Hashimoto Mamoru
    • 雑誌名

      Journal of Spectroscopy

      巻: 2017 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1155/2017/5725340

    • NAID

      120006363259

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ディープラーニングのバイオへの応用2016

    • 著者名/発表者名
      新岡 宏彦, 山本 修也, 大東 寛典, 浅谷 学嗣, 三宅 淳
    • 雑誌名

      月刊機能材料

      巻: 36(10) ページ: 3-9

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 確率とディープラーニング2016

    • 著者名/発表者名
      田川聖一, 浅谷学嗣, 三宅淳
    • 雑誌名

      月刊機能材料

      巻: 36(9) ページ: 53-60

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 実世界に向けた深層学習の取り組み2016

    • 著者名/発表者名
      佐久間洋司, 浅谷学嗣, 田川聖一, 三宅淳
    • 雑誌名

      月刊機能材料

      巻: 36(8) ページ: 52-58

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 画像認識に応用されるディープラーニング2016

    • 著者名/発表者名
      浅谷学嗣, 田川聖一, 三宅淳
    • 雑誌名

      月刊機能材料

      巻: 36(7) ページ: 40-48

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] ディープラーニングの技術概要2016

    • 著者名/発表者名
      金下裕平, 浅谷学嗣, 田川聖一, 三宅淳
    • 雑誌名

      月刊機能材料

      巻: 36(6) ページ: 61-67

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Technologies of Deep Learning for Medical Applications2018

    • 著者名/発表者名
      H. Niioka
    • 学会等名
      The 9th MEI3 Center International Symposium -AI Medicine: Revolution-
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 生体イメージングデータに対する深層学習の応用2017

    • 著者名/発表者名
      新岡宏彦
    • 学会等名
      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
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      新岡宏彦, 田川聖一, 三宅淳
    • 学会等名
      CBI学会2017年大会 データ駆動型研究が拓く創薬
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 人工知能を用いた胃癌の病理画像診断2017

    • 著者名/発表者名
      新岡宏彦, 柳本舎那, 浅谷学嗣, 田川聖一, 椙村春彦, 三宅淳
    • 学会等名
      第106回 日本病理学会総会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      三宅 淳, 浅谷 学嗣, 吉村 愛菜, 大東 寛典, 田川 聖一, 新岡 宏彦
    • 学会等名
      第106回 日本病理学会総会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ディープラーニングによるバイオデータ解析2017

    • 著者名/発表者名
      新岡宏彦
    • 学会等名
      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
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 深層学習による生体情報分類2017

    • 著者名/発表者名
      田川聖一, 三宅淳
    • 学会等名
      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」
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス シグマホール
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      新岡 宏彦, 浅谷 学嗣, 吉村 愛菜, 大東 寛典, 田川 聖一, 三宅 淳
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2016-11-30
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      新岡 宏彦, 浅谷 学嗣, 大東 寛典, 田川 聖一, 三宅 淳
    • 学会等名
      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~
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター
    • 年月日
      2016-11-18
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      新岡 宏彦, 浅谷 学嗣, 大東 寛典, 田川 聖一, 三宅 淳
    • 学会等名
      第68回日本生物工学会大会
    • 発表場所
      富山国際会議場-ANA クラウンプラザ富山
    • 年月日
      2016-09-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      新岡宏彦, 浅谷学嗣, 吉村愛菜, 大東寛典, 田川聖一, 三宅淳
    • 学会等名
      第10回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      (1)石川県立音楽堂、(2)もてなしドーム地下イベント広場
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      大東 寛典、浅谷 学嗣、田川 聖一、新岡 宏彦、三宅 淳
    • 学会等名
      第25回日本バイオイメージング学会学術集会
    • 発表場所
      名古屋市立大学薬学部 宮田専治記念ホール
    • 年月日
      2016-09-04
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Convolutional Neural NetworkによるC2C12細胞の分化判別2016

    • 著者名/発表者名
      新岡宏彦, 浅谷学嗣, 大東寛典, 田川聖一, 三宅淳
    • 学会等名
      バイオイメージ・インフォマティクスワークショップ 2016
    • 発表場所
      大阪大学吹田キャンパス銀杏会館
    • 年月日
      2016-06-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 医療画像の解析と応用(幹細胞、ガン細胞、X線画像、MRI等)2016

    • 著者名/発表者名
      新岡宏彦
    • 学会等名
      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」
    • 発表場所
      大阪大学医学部講義棟1階A講堂
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 情報工学とAI の医療応用2016

    • 著者名/発表者名
      田川聖一
    • 学会等名
      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」
    • 発表場所
      大阪大学医学部講義棟1階A講堂
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] AI導入によるバイオテクノロジーの発展2018

    • 著者名/発表者名
      三宅 淳、田川 聖一、新岡 宏彦
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      CMC出版
    • ISBN
      9784781313153
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 大阪大学研究者総覧

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 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

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2019-03-29  

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