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生命科学部  /
生命情報学科

 アマノ   アキラ   (男)
 天野    晃   教授
 Akira   AMANO

■兼務所属(本学内)
総合科学技術研究機構   /
バイオシミュレーション研究センター
総合科学技術研究機構   /
スポーツ健康科学研究センター
総合科学技術研究機構   /
バイオメディカルデバイス研究センター
生命科学研究科
総合科学技術研究機構   /
視覚科学統合研究センター
■出身大学院・出身大学他
1988/03  京都大学  工学部  電気工学科  卒業
1990/03  京都大学大学院  工学研究科  応用システム科学専攻  修士課程  修了
1993/03  京都大学大学院  工学研究科  情報工学専攻  博士課程後期課程
■取得学位
博士(工学) (1995/09 京都大学)  
■職歴
1993/04/01-1995/03/31  京都大学工学部情報工学科 助手
1995/04/01-2002/03/31  広島市立大学情報科学部知能情報システム工学科 助教授
2002/04/01-2007/03/31  京都大学大学院情報学研究科 助教授
2007/04/01-2009/03/31  京都大学大学院情報学研究科システム科学専攻 准教授
2009/04/01-  立命館大学 生命科学部 生命情報学科 教授
■所属学会
IEEE EMB Society  
IEEE Computer Society  
電子情報通信学会  
情報処理学会  
生体医工学会  
International Society for Magnetic Resonance in Medicine  
人工知能学会  
医用画像工学会  
■研究テーマ
生体機能シミュレーション
MRIによる生体機能計測
■研究概要
細胞モデルを用いた構成的な組織・臓器モデルの構築及びその解析と応用 、特に心筋細胞モデルを利用した心臓の拍動モデルを構築し全身循環動態モデルを構築 、MRIを用いた心臓の形態学的及び運動の計測及び解析

 生体に関するシミュレーションの研究は多岐に渡るが,本研究室では,細胞の生理学モデルに基づいた組織や臓器のモデルを研究対象とし,複数の細胞から構成される系が持つ機能の解明と医学領域への応用を目指している.
 現在は詳細な心筋の生理学モデルを利用したモデル構築を行っており,電気的興奮,収縮力等が高い精度で再現される心筋細胞モデルを10~数万個用いることで,組織や臓器のモデルを構築している.組織モデルとしては,複数の細胞が次々に興奮していく興奮伝播現象と心筋組織が発生する張力の関係についてモデル解析を行っており,最終的には心臓全体での興奮伝播減少と心機能の関係解析を目指している.また,毛細血管を通した酸素や栄養等の物質輸送に関して,毛細血管モデルを構築し,血管に沿った細胞の状態変化を評価している.さらに,臓器モデルとしては,数万要素から構成される有限要素モデルを用いて心臓の運動と心機能の解析を行っており,全身の循環状態の再現と,血管系と心臓のインタラクションについてモデルを通した解析を行っている.
 また,医学領域への応用としては,心筋細胞モデルに対する薬物の作用を,パラメータ最適化手法を用いて推定するシステムの実現を目指している.心筋細胞イオンチャネルへの薬物副作用の確認は,創薬プロセスの中でも重要な過程であり,この問題を簡易な計測法による計測結果を用いて推定する方法は実用的にも重要な技術である.
 このような生体に関するシミュレーション研究は始まったばかりであり,従来の物理現象のシミュレーションとはモデルの複雑さが大きく異なる.将来的にモデルのソフトウェア的な信頼性を保証することが重要になると考えられるので,シミュレーションモデルの形式的記述とそのハンドリングに関する研究も進めている.
 また,心臓拍動のシミュレーションのために,心筋線維方向のデータや運動に関するデータが必要であり,そのためMRIを用いた計測技術に関する研究も行っている.
■研究キーワード
生体機能シミュレーション、心臓シミュレーション、MRI 
■研究業績一覧  (上位3件までを表示します。一覧表示では、公開対象の全件を表示します。)

著書
心機能フィジオーム理解のための電子教科書“e-Heart”  姫野友紀子、天野晃、野間昭典、松浦博、柳(石原)圭子、株式会社知能情報システム、Trevor Powell  丸善雄松堂株式会社  2019/03
心筋細胞フィジオーム理解のための電子教科書“e-Heart”  姫野友紀子、天野晃、竹田有加里、野間昭典、株式会社知能情報システム  丸善雄松堂株式会社  2017/03
医用画像ハンドブック  石田 隆行, 桂川 茂彦, 藤田 広志 監修  オーム社  第1編 第13章 「領域分割」  2010/11  978-4-274-20955-0
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論文
Evaluation of critical flicker-fusion frequency measurement methods using a touchscreen-based visual temporal discrimination task in the behaving mouse.  Nomura Y, Ikuta S, Yokota S, Mita J, Oikawa M, Matsushima H, Amano A, Shimonomura K, Seya Y, Koike C  Neurosci Res  2018/12
Regulation of the glucose supply from capillary to tissue examined by developing a capillary model  Akitoshi Maeda, Yukiko Himeno, Masayuki Ikebuchi, Akinori Noma, Akira Amano  The Journal of Physiological Sciences  2017
A new myofilament contraction model with ATP consumption for ventricular cell model  Yuttamol Muangkram, Akinori Noma, Akira Amano  The Journal of Physiological Sciences  1-14  2017/08  10.1007/s12576-017-0560-x
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研究発表等
A Mathematical Model of Cardiac Cycle Driven by the Human Ventricular Cell Model  9th FAOPS Congress  2019/03/30
Propagation of repolarization induced in a cell array of human ventricular
cell models  9th FAOPS Congress  2019/03/30
Evaluating the Role of Individual Types of Ca2+ Channels in the
Sinoatrial Node Pacemaker Cell Model  9th FAOPS Congress  2019/03/29
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科学研究費助成事業
科学研究費助成事業データベースへのリンク

競争的資金等(科研費を除く)
次世代生命体統合シミュレーションソフトウェアの研究開発(臓器モデルのための包括的心筋細胞モデルの開発)  文部科学省・科学技術試験研究委託事業  2010  2010
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研究高度化推進制度
研究推進プログラム   科研費獲得推進型     心室較差生成機構の解明   代表   -   2016/09-2017/03   2016   500,000   
研究成果国際発信プログラム   -     心臓電気生理学における電子教材「e-Heart」/Electrical Textbook in Cardiac Physiology ‘e-Heart’   代表   -   2016/04-2017/03   2016   1,000,000   
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知的財産権
タギングMR画像における撮像対象の運動解析方法及びMRI装 置  PCT/JP2010/050173  PCT
シミュレーション装置およびプログラム  2003-327272  2005-87585  4224582
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■教育業績一覧  (上位3件までを表示します。一覧表示では、公開対象の全件を表示します)

担当授業科目
2017  生命情報学実験3  実験・実習・実技
2017  生命情報学実験5  実験・実習・実技
2017  統計シミュレーション実験  実験・実習・実技
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教育活動
立命館守山高校「理系デモンストレーションデイ」を担当した。  2015/11-2015/11
さくらサイエンスハイスクール支援事業研究室紹介
事業に応募し,日本を訪問した中国人高校生に対して,生命科学部分野における計算機科学の今後の重要性を,研究内容の紹介とともに説明した.  2015/07-2015/07
私立盈進学園高校の高校2年生に対し,「コンピュータを使った心臓の研究」に関する模擬授業と,実際に計算機を使用した不整脈現象の解析実験を行った.  2010/09-2010/12
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■関連URL
 組織機能解析学研究室(天野研)
 個人ページ
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■研究分野(ReaD&Researchmap分類)
ソフトウエア
生体生命情報学
医用生体工学・生体材料学
医用システム
循環器内科学