2026/03/10 更新

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イイ サトシ
伊井 仁志
II SATOSHI
所属
工学院 教授
職名
教授
外部リンク

学位

  • 博士(理学) ( 東京工業大学 )

研究キーワード

  • 複雑連成

  • 数値計算

  • データ同化

  • バイオメカニクス

研究分野

  • ライフサイエンス / 生体医工学

  • ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / 流体工学

  • 情報通信 / 計算科学

学歴

  • 東京工業大学   総合理工学研究科   創造エネルギー専攻 博士課程

    2006年4月 - 2008年3月

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  • 東京工業大学   総合理工学研究科   創造エネルギー専攻 修士課程

    2004年4月 - 2006年3月

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  • 千葉大学   工学部   電子機械工学科 学士課程

    2000年4月 - 2004年3月

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経歴

  • 東京科学大学(旧・東京工業大学)   工学院   教授

    2024年4月 - 現在

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    国名:日本国

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  • 東京都立大学(旧・首都大学東京)   システムデザイン学部   准教授

    2018年4月 - 2024年3月

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  • 大阪大学   基礎工学研究科   特任准教授

    2016年4月 - 2018年3月

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  • 大阪大学   基礎工学研究科   助教

    2012年1月 - 2016年3月

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  • 東京大学   工学系研究科   特任研究員

    2008年4月 - 2012年1月

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所属学協会

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論文

  • Interthalamic Adhesion as a Potential Structural Regulator of Cerebrospinal Fluid Dynamics in the Third Ventricle. 国際誌

    Shigeki Yamada, Ko Okada, Hirotaka Ito, Chifumi Iseki, Tomoyasu Yamanaka, Motoki Tanikawa, Tomohiro Otani, Satoshi Ii, Yoshiyuki Watanabe, Shigeo Wada, Marie Oshima, Mitsuhito Mase

    Aging and disease   2025年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The interthalamic adhesion (ITA), located at the center of the brain, may influence ventricular morphology and cerebrospinal fluid (CSF) dynamics. Its role in Hakim's disease, renamed idiopathic normal pressure hydrocephalus (iNPH), remains unclear. To investigate the relationship between ITA morphology and CSF dynamics in the third ventricle using three-dimensional (3D) and four-dimensional (4D) flow MRI in healthy individuals and patients with Hakim's disease. The study participants were 83 patients with Hakim's disease (mean age, 77.0 ± 6.2 years) and 226 healthy volunteers (mean age, 58.2 ± 18.2 years) were analyzed. 3D T1-weighted MRI was used to evaluate the morphology of the third ventricle and ITA, and 4D flow MRI (velocity encoding = 5 cm/sec) was used to assess CSF streamlines and vorticity throughout the cardiac cycle. ITA width increased and ITA area decreased with third ventricle enlargement. Compared with younger healthy volunteers, older volunteers had approximately two-fold greater mean ITA width and one-third smaller mean ITA area, whereas patients with Hakim's disease had four-fold greater width and one-eighth smaller area. ITA absence was more frequent in Hakim's disease (14%) than in healthy volunteers, though this difference was not statistically significant. In healthy volunteers, downward systolic and upward diastolic streamlines with paired vortices behind the ITA were consistently observed, irrespective of age. In contrast, 63 patients with Hakim's disease (81%) lacked these flow patterns and instead exhibited abnormal bidirectional flows in the cerebral aqueduct, with some showing marked upward flow extending into the third ventricle. The ITA functions as a potential structural regulator of third-ventricular morphology and CSF dynamics. In Hakim's disease, physiological streamlines and vortices within the third ventricle are absent, and abnormal aqueductal flow predominates.

    DOI: 10.14336/AD.2025.1352

    PubMed

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  • Cerebrospinal Fluid Flow and Vorticity in Hydrocephalus on 4-Dimensional Flow MRI. 査読 国際誌

    Shigeki Yamada, Ko Okada, Hirotaka Ito, Ryota Fujinami, Tomoyasu Yamanaka, Hiroshi Yamada, Motoki Tanikawa, Chifumi Iseki, Yoshiyuki Watanabe, Satoshi Ii, Tomohiro Otani, Shigeo Wada, Marie Oshima, Mitsuhito Mase

    Neurosurgery practice   6 ( 4 )   e000166   2025年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    BACKGROUND AND OBJECTIVES: The pathophysiology of obstructive hydrocephalus caused by cerebral aqueduct obstruction or stenosis, as well as communicating hydrocephalus with oscillating cerebrospinal fluid (CSF) flow and vortices in the third ventricle (3V), remains unclear. In addition, clear criteria for selecting between ventriculoperitoneal shunting (VPS) and endoscopic third ventriculostomy (ETV) have yet to be established. This study aimed to investigate the utility of 4-dimensional flow MRI for assessing CSF dynamics to enhance our understanding of hydrocephalus pathophysiology and guide treatment selection. METHODS: Using 4-dimensional flow MRI (velocity encoding = 5 cm/s), we evaluated CSF dynamics before and after VPS and ETV in patients with obstructive and communicating hydrocephalus, focusing on velocity vectors, streamlines, and vorticity. RESULTS: In obstructive hydrocephalus due to cerebral aqueduct obstruction, we initially expected a complete absence of CSF circulation in the 3V and cerebral aqueduct before ETV. However, slow flow was observed around the foramen of Monro and even within the obstructed aqueduct. After ETV, rapid CSF flow with vortex formation was observed in the 3V. In obstructive hydrocephalus, while VPS reduced ventricular size, it did not enhance CSF movement in the 3V. In communicating hydrocephalus with third ventricular floor ballooning, rapid CSF flow and abnormal vortices in the 3V persisted after ETV; however, these abnormalities were mitigated by VPS. CONCLUSION: These findings suggest that both CSF stagnation and abnormal vortices in the 3V contribute to the pathophysiology of obstructive and communicating hydrocephalus. Therefore, treatment strategies should prioritize interventions that optimize CSF flow dynamics.

    DOI: 10.1227/neuprac.0000000000000166

    PubMed

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  • A cross-scale analysis for the determinants of bonding dynamics on the distributions of rolling velocities of cells in microvessels. 査読 国際共著 国際誌

    Yonggang Li, Satoshi Ii, Kazuyasu Sugiyama, Shigeho Noda, Vijay Rajagopal, Peter V S Lee, Xiaobo Gong

    Biophysical journal   2025年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The interplay between subcellular adhesion dynamics and cellular-scale deformations under shear flow drives key physiological and pathological processes. Whereas both bond kinetics and fluid-cell interactions have been extensively studied in rolling adhesion, how bond characteristics quantitatively determine cellular velocity distributions remains unclear. In this study, we systematically investigate how force-free bond kinetics and intrinsic mechanical properties govern rolling-adhesion dynamics, using macroscopic velocity distributions as a reference. By coupling the immersed boundary method with stochastic adhesion dynamics, we simulate rolling and deforming cells in straight microtubes with receptor-ligand interactions. Our results reveal that velocity distributions transition from log-normal to normal profiles when bond formation probabilities exceed a critical threshold, corresponding to bond saturation on the cell surface. Nonlinear effects of unstressed bond on/off rates on velocity distributions are observed, with distinct saturation thresholds for different bond types. Nonlinear bonds (modeled via the worm-like chain framework) exhibit fewer surface bonds at saturation compared to linear (Hookean) bonds. These cross-scale analyses of bond dynamics provide critical insights into interpreting cellular mechano-phenotypes through rolling behavior.

    DOI: 10.1016/j.bpj.2025.09.011

    PubMed

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  • Analysis of hemodynamic effects on spherical robot dynamics in microvascular environments 査読 国際共著 国際誌

    Xin Zhou, Satoshi Ii, Kazuyasu Sugiyama, Shigeho Noda, Xiaobo Gong

    Physics of Fluids   37 ( 9 )   2025年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1063/5.0282357

    Web of Science

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  • A practical strategy for data assimilation of cerebral intra-aneurysmal flows using a variational method with boundary control of velocity. 査読 国際誌

    Tsubasa Ichimura, Shigeki Yamada, Yoshiyuki Watanabe, Hiroto Kawano, Satoshi Ii

    Computer methods and programs in biomedicine   268   108861 - 108861   2025年8月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    BACKGROUND AND OBJECTIVE: Evaluation of hemodynamics is crucial to predict growth and rupture of cerebral aneurysms. Variational data assimilation (DA) is a powerful tool to characterize patient-specific intra-aneurysmal flows. The DA inversely estimates a boundary condition in fluid equations using personalized flow data; however, its high computational cost in optimization problems makes its use impractical. METHODS: This study proposes a practical strategy for the DA to evaluate patient-specific intra-aneurysmal flows. To estimate personalized flows, a variational DA was combined with computational fluid dynamics (CFD) and four-dimensional flow magnetic resonance imaging (4D flow MRI) for intra-aneurysmal velocity data, and an inverse problem was solved to estimate the spatiotemporal velocity profile at a boundary of the aneurysm neck. To circumvent an ill-posed inverse problem, model order reduction based on a Fourier series expansion was used to describe temporal changes in state variables. RESULTS: In numerical validation using synthetic data from the CFD, the present DA achieved excellent agreement with the CFD as ground truth, with velocity mismatch within the 4%-7% range. In flow estimations for three patient-specific datasets, the proposed DA shows the velocity mismatch within the 35%-63% range, which is less than half that of the CFD using main vessel branches, and would mitigate unphysical velocity distributions in the 4D flow MRI. CONCLUSIONS: By focusing only on the intra-aneurysmal region, the present strategy based on the DA provides an attractive way to evaluate personalized flows in aneurysms with greater reliability than conventional CFD and better efficiency than existing DA approaches.

    DOI: 10.1016/j.cmpb.2025.108861

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  • Separation of dispersed microparticle from whole blood using three-dimensional helical tubular microfluidics 査読 国際共著 国際誌

    Shenghong Zhang, Yunshu Lu, Satoshi Ii, Kazuyasu Sugiyama, Shigeho Noda, Xiajing Che, Xiaobo Gong

    Physics of Fluids   37 ( 5 )   2025年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AIP Publishing  

    Purification of blood from microparticles while maintaining its suitability for autotransfusion provides a revolutionary support for advanced healthcare through circulatory system of blood flows. However, there is a great challenge in the separation of particles from blood physically with high efficiency. Here, we proved a novel approach for whole blood treatment of microparticle separation utilizing a three-dimensional microfluidic chip with helical structures of tubular channels. The chips with helical structures characterized by spiral diameters and pitches are fabricated with flexible silicon-based tubes with different inner diameters in which photolithography is not required. By controlling Reynolds and Dean numbers to generate appropriate stable Dean flow along the tubular channels, microparticles with diameters from 15 to 30 μm are separated directly from untreated whole blood with about 10% blood loss, and the free-hemoglobin concentration after separation remains in a safe level for further clinical transfusion. Two distinct patterns of particle accumulation in the cross section of microtubes are observed. It is also interesting to find that different from many practices that lyse red blood cells before particle or cell sorting, the intensive cell-particle interactions in whole blood facilitate particle focusing to regions closer to channel walls than in pure liquid without red blood cells. This label-free particle separation method, based on hydrodynamical interactions among the particles and deformable blood cells in stable Dean vortexes of helical tubular microfluidic chips, not only paves the way for innovative healthcare using functional microparticles but also enlightens the sorting of nucleated cells separation from whole blood biophysically.

    DOI: 10.1063/5.0266385

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  • Regional brain volume changes in Hakim's disease versus Alzheimer's and mild cognitive impairment. 査読 国際誌

    Shigeki Yamada, Takuya Yuzawa, Hirotaka Ito, Chifumi Iseki, Toshiyuki Kondo, Tomoyasu Yamanaka, Motoki Tanikawa, Tomohiro Otani, Satoshi Ii, Yasuyuki Ohta, Yoshiyuki Watanabe, Shigeo Wada, Marie Oshima, Mitsuhito Mase

    Brain communications   7 ( 2 )   fcaf122   2025年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Idiopathic normal-pressure hydrocephalus (Hakim's disease) is characterized by ventricular enlargement and disproportionately enlarged subarachnoid space hydrocephalus, leading to localized brain deformation. Differentiating regional brain volume changes in Hakim's disease from those in Alzheimer's disease, Hakim's disease with Alzheimer's disease, and mild cognitive impairment provides insights into disease-specific mechanisms. This study aimed to identify disease-specific patterns of brain volume changes in Hakim's disease, Alzheimer's disease, Hakim's disease with Alzheimer's disease, and mild cognitive impairment and compare them with those in cognitively healthy individuals using an advanced artificial intelligence-based brain segmentation tool. The study included 970 participants, comprising 52 patients with Hakim's disease, 256 with Alzheimer's disease, 25 with Hakim's disease with Alzheimer's disease, 163 with mild cognitive impairment, and 474 healthy controls. The intracranial spaces were segmented into 100 brain and 7 CSF subregions from 3D T1-weighted MRIs using brain subregion analysis. The volume ratios of these regions were compared among the groups using Glass's Δ, referencing 400 healthy controls aged ≥50 years. Hakim's disease exhibited significant volume reduction in the supramarginal gyrus of the parietal lobe and the paracentral gyrus of the frontal lobe. Alzheimer's disease exhibited prominent volume loss in the hippocampus and temporal lobe, particularly in the entorhinal cortex, fusiform gyrus, and inferior temporal gyrus. Hakim's disease with Alzheimer's disease showed significant volume reductions in the supramarginal gyrus of the parietal lobe, similar to Hakim's disease, whereas temporal lobe volumes were relatively preserved compared with those in Alzheimer's disease. Patients with mild cognitive impairment aged ≥70 years had comparable regional brain volume ratios with healthy controls in the same age group. The Hakim's disease and Hakim's disease with Alzheimer's disease groups were characterized by volume reductions in the frontal and parietal lobes caused by disproportionately enlarged subarachnoid space hydrocephalus-related compression compared with temporal lobe atrophy observed in the Alzheimer's disease group. These disease-specific morphological changes highlight the need for longitudinal studies to clarify the causes of compression and atrophy.

    DOI: 10.1093/braincomms/fcaf122

    PubMed

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  • A mesh-constrained discrete point method for incompressible flows with moving boundaries. 査読 国際誌

    Takeharu Matsuda, Satoshi Ii

    Journal of Computational Physics   532   113945 - 113945   2025年

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jcp.2025.113945

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  • Deep learning assessment of disproportionately enlarged subarachnoid-space hydrocephalus in Hakim’s disease or idiopathic normal pressure hydrocephalus 査読 国際誌

    Shigeki Yamada, Hirotaka Ito, Chifumi Iseki, Toshiyuki Kondo, Tomoyasu Yamanaka, Motoki Tanikawa, Tomohiro Otani, Satoshi Ii, Yasuyuki Ohta, Yoshiyuki Watanabe, Shigeo Wada, Marie Oshima, Mitsuhito Mase

    Radiology Advances   2024年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1093/radadv/umae027

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  • Modeling cerebrospinal fluid dynamics across the entire intracranial space through integration of four-dimensional flow and intravoxel incoherent motion magnetic resonance imaging. 査読 国際誌

    Shigeki Yamada, Tomohiro Otani, Satoshi Ii, Hirotaka Ito, Chifumi Iseki, Motoki Tanikawa, Yoshiyuki Watanabe, Shigeo Wada, Marie Oshima, Mitsuhito Mase

    Fluids and barriers of the CNS   21 ( 1 )   47 - 47   2024年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    BACKGROUND: Bidirectional reciprocal motion of cerebrospinal fluid (CSF) was quantified using four-dimensional (4D) flow magnetic resonance imaging (MRI) and intravoxel incoherent motion (IVIM) MRI. To estimate various CSF motions in the entire intracranial region, we attempted to integrate the flow parameters calculated using the two MRI sequences. To elucidate how CSF dynamics deteriorate in Hakim's disease, an age-dependent chronic hydrocephalus, flow parameters were estimated from the two MRI sequences to assess CSF motion in the entire intracranial region. METHODS: This study included 127 healthy volunteers aged ≥ 20 years and 44 patients with Hakim's disease. On 4D flow MRI for measuring CSF motion, velocity encoding was set at 5 cm/s. For the IVIM MRI analysis, the diffusion-weighted sequence was set at six b-values (i.e., 0, 50, 100, 250, 500, and 1000 s/mm2), and the biexponential IVIM fitting method was adapted. The relationships between the fraction of incoherent perfusion (f) on IVIM MRI and 4D flow MRI parameters including velocity amplitude (VA), absolute maximum velocity, stroke volume, net flow volume, and reverse flow rate were comprehensively evaluated in seven locations in the ventricles and subarachnoid spaces. Furthermore, we developed a new parameter for fluid oscillation, the Fluid Oscillation Index (FOI), by integrating these two measurements. In addition, we investigated the relationship between the measurements and indices specific to Hakim's disease and the FOIs in the entire intracranial space. RESULTS: The VA on 4D flow MRI was significantly associated with the mean f-values on IVIM MRI. Therefore, we estimated VA that could not be directly measured on 4D flow MRI from the mean f-values on IVIM MRI in the intracranial CSF space, using the following formula; e0.2(f-85) + 0.25. To quantify fluid oscillation using one integrated parameter with weighting, FOI was calculated as VA × 10 + f × 0.02. In addition, the FOIs at the left foramen of Luschka had the strongest correlations with the Evans index (Pearson's correlation coefficient: 0.78). The other indices related with Hakim's disease were significantly associated with the FOIs at the cerebral aqueduct and bilateral foramina of Luschka. FOI at the cerebral aqueduct was also elevated in healthy controls aged ≥ 60 years. CONCLUSIONS: We estimated pulsatile CSF movements in the entire intracranial CSF space in healthy individuals and patients with Hakim's disease using FOI integrating VA from 4D flow MRI and f-values from IVIM MRI. FOI is useful for quantifying the CSF oscillation.

    DOI: 10.1186/s12987-024-00552-6

    PubMed

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  • A homeostatic role of nucleus-actin filament coupling in the regulation of cellular traction forces in fibroblasts. 査読 国際共著 国際誌

    Naoya Sakamoto, Keisuke Ito, Satoshi Ii, Daniel E Conway, Yuki Ueda, Jiro Nagatomi

    Biomechanics and modeling in mechanobiology   2024年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Cellular traction forces are contractile forces that depend on the material/substrate stiffness and play essential roles in sensing mechanical environments and regulating cell morphology and function. Traction forces are primarily generated by the actin cytoskeleton and transmitted to the substrate through focal adhesions. The cell nucleus is also believed to be involved in the regulation of this type of force; however, the role of the nucleus in cellular traction forces remains unclear. In this study, we explored the effects of nucleus-actin filament coupling on cellular traction forces in human dermal fibroblasts cultured on substrates with varying stiffness (5, 15, and 48 kPa). To investigate these effects, we transfected the cells with a dominant-negative Klarsicht/ANC-1/Syne homology (DN-KASH) protein that was designed to displace endogenous linker proteins and disrupt nucleus-actin cytoskeleton connections. The force that exists between the cytoskeleton and the nucleus (nuclear tension) was also evaluated with a fluorescence resonance energy transfer (FRET)-based tension sensor. We observed a biphasic change in cellular traction forces with a peak at 15 kPa, regardless of DN-KASH expression, that was inversely correlated with the nuclear tension. In addition, the relative magnitude and distribution of traction forces in nontreated wild-type cells were similar across different stiffness conditions, while DN-KASH-transfected cells exhibited a different distribution pattern that was impacted by the substrate stiffness. These results suggest that the nucleus-actin filament coupling play a homeostatic role by maintaining the relative magnitude of cellular traction forces in fibroblasts under different stiffness conditions.

    DOI: 10.1007/s10237-024-01839-1

    PubMed

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  • Automatic assessment of disproportionately enlarged subarachnoid-space hydrocephalus from 3D MRI using two deep learning models. 査読 国際誌

    Shigeki Yamada, Hirotaka Ito, Hironori Matsumasa, Satoshi Ii, Tomohiro Otani, Motoki Tanikawa, Chifumi Iseki, Yoshiyuki Watanabe, Shigeo Wada, Marie Oshima, Mitsuhito Mase

    Frontiers in aging neuroscience   16   1362637 - 1362637   2024年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    BACKGROUND: Disproportionately enlarged subarachnoid-space hydrocephalus (DESH) is a key feature for Hakim disease (idiopathic normal pressure hydrocephalus: iNPH), but subjectively evaluated. To develop automatic quantitative assessment of DESH with automatic segmentation using combined deep learning models. METHODS: This study included 180 participants (42 Hakim patients, 138 healthy volunteers; 78 males, 102 females). Overall, 159 three-dimensional (3D) T1-weighted and 180 T2-weighted MRIs were included. As a semantic segmentation, 3D MRIs were automatically segmented in the total ventricles, total subarachnoid space (SAS), high-convexity SAS, and Sylvian fissure and basal cistern on the 3D U-Net model. As an image classification, DESH, ventricular dilatation (VD), tightened sulci in the high convexities (THC), and Sylvian fissure dilatation (SFD) were automatically assessed on the multimodal convolutional neural network (CNN) model. For both deep learning models, 110 T1- and 130 T2-weighted MRIs were used for training, 30 T1- and 30 T2-weighted MRIs for internal validation, and the remaining 19 T1- and 20 T2-weighted MRIs for external validation. Dice score was calculated as (overlapping area) × 2/total area. RESULTS: Automatic region extraction from 3D T1- and T2-weighted MRI was accurate for the total ventricles (mean Dice scores: 0.85 and 0.83), Sylvian fissure and basal cistern (0.70 and 0.69), and high-convexity SAS (0.68 and 0.60), respectively. Automatic determination of DESH, VD, THC, and SFD from the segmented regions on the multimodal CNN model was sufficiently reliable; all of the mean softmax probability scores were exceeded by 0.95. All of the areas under the receiver-operating characteristic curves of the DESH, Venthi, and Sylhi indexes calculated by the segmented regions for detecting DESH were exceeded by 0.97. CONCLUSION: Using 3D U-Net and a multimodal CNN, DESH was automatically detected with automatically segmented regions from 3D MRIs. Our developed diagnostic support tool can improve the precision of Hakim disease (iNPH) diagnosis.

    DOI: 10.3389/fnagi.2024.1362637

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  • Higher cerebral blood flow on four-dimensional flow magnetic resonance imaging in young women. 招待 査読 国際誌

    Shigeki Yamada, Hiroto Kawano, Tomohiro Otani, Satoshi Ii, Hirotaka Ito, Ko Okada, Chifumi Iseki, Motoki Tanikawa, Kazumichi Yoshida, Yoshiyuki Watanabe, Shigeo Wada, Marie Oshima, Mitsuhito Mase

    Science progress   107 ( 3 )   368504241266371 - 368504241266371   2024年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    We investigated the reduction in regional brain volume and cerebral blood flow (CBF) with aging and explored potential sex differences in healthy brains. Three-dimensional (3D) T1-weighted magnetic resonance imaging (MRI), time-of-flight magnetic resonance angiography, and four-dimensional (4D) flow MRI were performed on 129 healthy volunteers aged 22-92 years. The brains of healthy volunteers were segmented into 21 subregions using 3D T1-weighted MRI and CBFs in 16 major intracranial arteries were measured using 4D flow MRI. The cortical gray matter volume decreased linearly with aging, whereas the cerebral white matter volume increased until the 40s and then decreased, and the subcortical gray matter volume changed little with aging. The cortical gray matter volume was significantly associated with the total CBF of the major intracranial arteries distal to the circle of Willis; however, the cerebral white matter and subcortical gray matter volumes were not. Generally, women have higher total CBF than men, particularly in their 40s and younger, despite the smaller intracranial volume and smaller diameters of intracranial arteries than men. This may contribute to the higher incidence of subarachnoid hemorrhage due to cerebral aneurysms and migraine in women.

    DOI: 10.1177/00368504241266371

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  • Aging and Sex Differences in Brain Volume and Cerebral Blood Flow. 査読 国際誌

    Hiroto Kawano, Shigeki Yamada, Yoshiyuki Watanabe, Satoshi Ii, Tomohiro Otani, Hirotaka Ito, Ko Okada, Chifumi Iseki, Motoki Tanikawa, Shigeo Wada, Marie Oshima, Mitsuhito Mase, Kazumichi Yoshida

    Aging and disease   2023年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    How do regional brain volume ratios and cerebral blood flow (CBF, mL/min) change with aging, and are there sex differences? This study aimed to comprehensively evaluate the relationships between regional brain volume ratios and CBF in healthy brains. The study participants were healthy volunteers who underwent three-dimensional T1-weighted MRI, time-of-flight MR angiography, and four-dimensional (4D) flow MRI between 2020 and 2022. The brain was automatically segmented into 21 brain subregions from 3D T1-weighted MRI, and CBF in 16 major intracranial arteries were measured by 4D flow MRI. The relationships between segmented brain volume ratios and CBFs around the circle of Willis were comprehensively investigated in each decade and sex. This study included 129 healthy volunteers (mean age ± SD, 48.2 ± 16.8; range, 22-92 years; 43 males and 86 females). The association was strongest between the cortical gray matter volume ratio and total outflow of the intracranial major arteries distal to the circle of Willis (Pearson's correlation coefficient, r: 0.425). In addition, the mean flow of the total inflow and outflow around the circle of Willis were significantly greater in women than men, and significant left-right differences were observed in CBFs even on the peripheral side of the circle of Willis. Moreover, the correlation was strongest between the left cortical gray matter volume ratio and the combined flows of the left anterior and posterior cerebral arteries distal to the circle of Willis (r: 0.486). There was a trend toward greater total intracranial CBF, especially among women in their 40s and younger, who had a larger cortical gray matter volume. This finding may be one of the reasons for the approximately twofold higher incidence of cerebral aneurysms and subarachnoid hemorrhage, and a threefold higher incidence of migraine headaches.

    DOI: 10.14336/AD.2023.1122

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  • Computational modeling of multiscale collateral blood supply in a whole-brain-scale arterial network. 査読 国際誌

    Tomohiro Otani, Nozomi Nishimura, Hiroshi Yamashita, Satoshi Ii, Shigeki Yamada, Yoshiyuki Watanabe, Marie Oshima, Shigeo Wada

    PLoS computational biology   19 ( 9 )   e1011452   2023年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The cerebral arterial network covering the brain cortex has multiscale anastomosis structures with sparse intermediate anastomoses (O[102] μm in diameter) and dense pial networks (O[101] μm in diameter). Recent studies indicate that collateral blood supply by cerebral arterial anastomoses has an essential role in the prognosis of acute ischemic stroke caused by large vessel occlusion. However, the physiological importance of these multiscale morphological properties-and especially of intermediate anastomoses-is poorly understood because of innate structural complexities. In this study, a computational model of multiscale anastomoses in whole-brain-scale cerebral arterial networks was developed and used to evaluate collateral blood supply by anastomoses during middle cerebral artery occlusion. Morphologically validated cerebral arterial networks were constructed by combining medical imaging data and mathematical modeling. Sparse intermediate anastomoses were assigned between adjacent main arterial branches; the pial arterial network was modeled as a dense network structure. Blood flow distributions in the arterial network during middle cerebral artery occlusion simulations were computed. Collateral blood supply by intermediate anastomoses increased sharply with increasing numbers of anastomoses and provided one-order-higher flow recoveries to the occluded region (15%-30%) compared with simulations using a pial network only, even with a small number of intermediate anastomoses (≤10). These findings demonstrate the importance of sparse intermediate anastomoses, which are generally considered redundant structures in cerebral infarction, and provide insights into the physiological significance of the multiscale properties of arterial anastomoses.

    DOI: 10.1371/journal.pcbi.1011452

    PubMed

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  • Age-related changes in cerebrospinal fluid dynamics in the pathogenesis of chronic hydrocephalus in adults. 査読 国際誌

    Shigeki Yamada, Hirotaka Ito, Motoki Tanikawa, Satoshi Ii, Tomohiro Otani, Shigeo Wada, Marie Oshima, Yoshiyuki Watanabe, Mitsuhito Mase

    World neurosurgery   178   351 - 358   2023年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Cerebrospinal fluid (CSF) dynamics has dramatically changed in this century. In the latest concept of CSF dynamics, CSF is thought to be produced mainly from interstitial fluid (ISF) excreted from the brain parenchyma and is absorbed in the meningeal lymphatics. Moreover, CSF does not always flow from the ventricles to the subarachnoid space unidirectionally through the foramina of Magendie and Luschka. In an environment of increased intracranial CSF in idiopathic normal pressure hydrocephalus (iNPH), CSF freely moves through the inferior choroidal point of the choroidal fissure, which interfaces between the inferior horn of the lateral ventricles and the ambient cistern, and through the velum interpositum between the third ventricle and the quadrigeminal cistern. The structure of the hippocampus adjacent to the inferior part of the choroidal fissure may be important in preventing the accumulation of waste products in the hippocampus. A recent imaging technology for CSF dynamics, such as four-dimensional flow and intravoxel incoherent motion (IVIM) MRI, can visualize and quantify the pulsatile complex CSF motion in clinical usage. We present the current concepts of CSF dynamics with advanced MRI techniques, which will be helpful in the management and understanding of the pathogenesis of chronic hydrocephalus in adults.

    DOI: 10.1016/j.wneu.2023.07.110

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  • Tightened sulci in the high convexities as a noteworthy feature of idiopathic normal pressure hydrocephalus. 査読 国際誌

    Shigeki Yamada, Hirotaka Ito, Hironori Matsumasa, Motoki Tanikawa, Satoshi Ii, Tomohiro Otani, Shigeo Wada, Marie Oshima, Yoshiyuki Watanabe, Mitsuhito Mase

    World neurosurgery   176   e427-e437   2023年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    OBJECTIVE: The presence of tightened sulci in the high-convexities (THC) is a key morphological feature for the diagnosis of idiopathic normal pressure hydrocephalus (iNPH), but the exact localization of THC has yet to be defined. The purpose of this study was to define THC and compare its volume, percentage, and index between iNPH patients and healthy controls. METHODS: According to the THC definition, the high-convexity part of the subarachnoid space was segmented and measured the volume and percentage from the 3D T1- and T2-weighted MRIs in 43 patients with iNPH and 138 healthy controls. RESULTS: THC was defined as a decrease in the high-convexity part of the subarachnoid space located above the body of the lateral ventricles, with anterior end on the coronal plane perpendicular to the anterior commissure-posterior commissure (AC-PC) line passing through the front edge of the genu of corpus callosum, the posterior end in the bilateral posterior parts of the callosomarginal sulci, and the lateral end at 3 cm from the midline on the coronal plane perpendicular to the AC-PC line passing through the midpoint between AC and PC. Compared to the volume and volume percentage, the high-convexity part of the subarachnoid space volume per ventricular volume ratio (HCVR) <0.6 was the most detectable index of THC on both 3D T1- and T2-weighted MRIs. CONCLUSIONS: To improve the diagnostic accuracy of iNPH, the definition of THC was clarified, and HCVR <0.6 proposed as the best index for THC detection in this study.

    DOI: 10.1016/j.wneu.2023.05.077

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  • Aging-related volume changes in the brain and cerebrospinal fluid using artificial intelligence-automated segmentation. 査読 国際誌

    Shigeki Yamada, Tomohiro Otani, Satoshi Ii, Hiroto Kawano, Kazuhiko Nozaki, Shigeo Wada, Marie Oshima, Yoshiyuki Watanabe

    European radiology   33 ( 10 )   7099 - 7112   2023年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    OBJECTIVES: To verify the reliability of the volumes automatically segmented using a new artificial intelligence (AI)-based application and evaluate changes in the brain and CSF volume with healthy aging. METHODS: The intracranial spaces were automatically segmented in the 21 brain subregions and 5 CSF subregions using the AI-based application on the 3D T1-weighted images in healthy volunteers aged > 20 years. Additionally, the automatically segmented volumes of the total ventricles and subarachnoid spaces were compared with the manually segmented volumes of those extracted from 3D T2-weighted images using the intra-class correlation and Bland-Altman analysis. RESULTS: In this study, 133 healthy volunteers aged 21-92 years were included. The mean intra-class correlations between the automatically and manually segmented volumes of the total ventricles and subarachnoid spaces were 0.986 and 0.882, respectively. The increase in the CSF volume was estimated to be approximately 30 mL (2%) per decade from 265 mL (18.7%) in the 20s to 488 mL (33.7%) in ages above 80 years; however, the increase in the volume of total ventricles was approximately 20 mL (< 2%) until the 60s and increased in ages above 60 years. CONCLUSIONS: This study confirmed the reliability of the CSF volumes using the AI-based auto-segmentation application. The intracranial CSF volume increased linearly because of the brain volume reduction with aging; however, the ventricular volume did not change until the age of 60 years and above and then gradually increased. This finding could help elucidate the pathogenesis of chronic hydrocephalus in adults. KEY POINTS: • The brain and CSF spaces were automatically segmented using an artificial intelligence-based application. • The total subarachnoid spaces increased linearly with aging, whereas the total ventricle volume was around 20 mL (< 2%) until the 60s and increased in ages above 60 years. • The cortical gray matter gradually decreases with aging, whereas the subcortical gray matter maintains its volume, and the cerebral white matter increases slightly until the 40s and begins to decrease from the 50s.

    DOI: 10.1007/s00330-023-09632-x

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  • Usefulness of intravoxel incoherent motion MRI for visualizing slow cerebrospinal fluid motion. 査読 国際誌

    Shigeki Yamada, Shinnosuke Hiratsuka, Tomohiro Otani, Satoshi Ii, Shigeo Wada, Marie Oshima, Kazuhiko Nozaki, Yoshiyuki Watanabe

    Fluids and barriers of the CNS   20 ( 1 )   16 - 16   2023年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    BACKGROUND: In the cerebrospinal fluid (CSF) dynamics, the pulsations of cerebral arteries and brain is considered the main driving force for the reciprocating bidirectional CSF movements. However, measuring these complex CSF movements on conventional flow-related MRI methods is difficult. We tried to visualize and quantify the CSF motion by using intravoxel incoherent motion (IVIM) MRI with low multi-b diffusion-weighted imaging. METHODS: Diffusion-weighted sequence with six b values (0, 50, 100, 250, 500, and 1000 s/mm2) was performed on 132 healthy volunteers aged ≥ 20 years and 36 patients with idiopathic normal pressure hydrocephalus (iNPH). The healthy volunteers were divided into three age groups (< 40, 40 to < 60, and ≥ 60 years). In the IVIM analysis, the bi-exponential IVIM fitting method using the Levenberg-Marquardt algorithm was adapted. The average, maximum, and minimum values of ADC, D, D*, and fraction of incoherent perfusion (f) calculated by IVIM were quantitatively measured in 45 regions of interests in the whole ventricles and subarachnoid spaces. RESULTS: Compared with healthy controls aged ≥ 60 years, the iNPH group had significantly lower mean f values in all the parts of the lateral and 3rd ventricles, whereas significantly higher mean f value in the bilateral foramina of Luschka. In the bilateral Sylvian fossa, which contain the middle cerebral bifurcation, the mean f values increased gradually with increasing age, whereas those were significantly lower in the iNPH group. In the 45 regions of interests, the f values in the bilateral foramina of Luschka were the most positively correlated with the ventricular size and indices specific to iNPH, whereas that in the anterior part of the 3rd ventricle was the most negatively correlated with the ventricular size and indices specific to iNPH. Other parameters of ADC, D, and D* were not significantly different between the two groups in any locations. CONCLUSIONS: The f value on IVIM MRI is useful for evaluating small pulsatile complex motion of CSF throughout the intracranial CSF spaces. Patients with iNPH had significantly lower mean f values in the whole lateral ventricles and 3rd ventricles and significantly higher mean f value in the bilateral foramina of Luschka, compared with healthy controls aged ≥ 60 years.

    DOI: 10.1186/s12987-023-00415-6

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  • Effect of mechanical properties of red blood cells on their equilibrium states in microchannels 査読

    Xiaolong Wang, Satoshi Ii, Kazuyasu Sugiyama, Shigeho Noda, Peng Jing, Duyun Liu, Xiajing Che, Xiaobo Gong

    Physics of Fluids   2023年3月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AIP Publishing  

    The equilibrium positions of red blood cells(RBCs) and their steady motions in microchannel affect the hemodynamics in vivo and microfluidic applications in cellular-scale. However, the dynamic behavior of a single RBC in three-dimensional cylindrical microchannels still needs to be classified systematically. Here, with an immersed boundary method, the phase diagrams of the profiles and positions of RBCs under equilibrium states are illustrated in a wide range of Capillary numbers. The effects of initial positions are explored as well. Numerical results present that the profiles of RBCs at equilibrium states transform from snaking, tumbling to slipper or parachute with the increase of flow rates, and whether RBCs finally approaches slipper or parachute motion under large shear rates is dependent on their initial positions. With the increase of tube diameters, the equilibrium positions of RBCs are closer to tube walls relatively. Although both the increase of membrane shear modulus and the viscosity ratio are regarded as the stiffening of RBCs, the change of membrane property does not affect the dependence of the profiles and positions of RBCs at equilibrium states on the shear rates of the flow obviously, but with the increase of viscosity ratio RBCs move furtherly away from the centerline of the tube associating with more asymmetric characteristics in their stable profiles. The present results not only contribute for better understanding the dynamic behavior and multiple profiles of single RBC in microcirculation, but also provide fundamentals in a large range of Capillary numbers for cell sorting with microfluidic devices.

    DOI: 10.1063/5.0141811

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  • A particle-based method using the mesh-constrained discrete point approach for two-dimensional Stokes flows 査読

    Takeharu MATSUDA, Kohsuke TSUKUI, Satoshi II

    Mechanical Engineering Journal   9 ( 5 )   22 - 00204   2022年10月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Japan Society of Mechanical Engineers  

    DOI: 10.1299/mej.22-00204

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  • Effects of fluid–cell–vessel interactions on the membrane tensions of circulating tumor cells in capillary blood flows 査読

    Peng Jing, Satoshi Ii, Xiaolong Wang, Kazuyasu Sugiyama, Shigeho Noda, Xiaobo Gong

    Physics of Fluids   34 ( 3 )   031904 - 031904   2022年3月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AIP Publishing  

    The membrane tensions of suspended nucleated cells moving in blood flows in capillary networks are quite different from those of spreading cells, a fact that is crucial to many pathological processes, such as the metastasis of cancers via circulating tumor cells (CTCs). However, a few studies have examined membrane tensions in suspended cells, especially when interacting with other cells of different stiffnesses in low-Reynolds number flows at the cellular level. Taking CTCs as an example, we use the immersed boundary method to analyze the relationship between membrane tensions and their motional behaviors under the influence of fluid–cell–vessel interactions. The effects of vessel diameter and hematocrit on the shear tension and average isotropic tension are also analyzed. The results suggest that the confinement of the vessel wall determines membrane tensions on CTCs until the ratio of the vessel diameter to cell size becomes slightly larger than unity, at which point cell–cell interactions become the crucial factor. The increase in interactions between red blood cells and CTCs with the increase in the hematocrit in larger vessels promotes membrane tensions not only through the migration of CTCs to the vessel wall but also through a reduction in the translational motion and rotation of CTCs. The present study provides support rooted in biofluid mechanics for mechanobiological research on the metastasis and apoptosis of CTCs in microvessels.

    DOI: 10.1063/5.0080488

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  • Assessment of cardiac function using the modified ejection fraction as an indicator of myocardial circumferential strain 査読

    Takaomi MORISHITA, Naoki TAKEISHI, Satoshi II, Shigeo WADA

    Journal of Biomechanical Science and Engineering   2022年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Japan Society of Mechanical Engineers  

    DOI: 10.1299/jbse.22-00014

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  • Intranuclear mesoscale viscoelastic changes during osteoblastic differentiation of human mesenchymal stem cells 査読 国際誌

    Kojiro Matsushita, Chiharu Nakahara, Shun Kimura, Naoya Sakamoto, Satoshi Ii, Hiromi Miyoshi

    The FASEB Journal   35 ( 12 )   e22071   2021年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    Cell nuclei behave as viscoelastic materials. Dynamic regulation of the viscoelastic properties of nuclei in living cells is crucial for diverse biological and biophysical processes, specifically for intranuclear mesoscale viscoelasticity, through modulation of the efficiency of force propagation to the nucleoplasm and gene expression patterns. However, how the intranuclear mesoscale viscoelasticity of stem cells changes with differentiation is unclear and so is its biological significance. Here, we quantified the changes in intranuclear mesoscale viscoelasticity during osteoblastic differentiation of human mesenchymal stem cells. This analysis revealed that the intranuclear region is a viscoelastic solid, probably with a higher efficiency of force transmission that results in high sensitivity to mechanical signals in the early stages of osteoblastic differentiation. The intranuclear region was noted to alter to a viscoelastic liquid with a lower efficiency, which is responsible for the robustness of gene expression toward terminal differentiation. Additionally, evaluation of changes in the mesoscale viscoelasticity due to chromatin decondensation and correlation between the mesoscale viscoelasticity and local DNA density suggested that size of gap and flexibility of chromatin meshwork structures, which are modulated depending on chromatin condensation state, determine mesoscale viscoelasticity, with various rates of contribution in different differentiation stages. Given that chromatin within the nucleus condenses into heterochromatin as stem cells adopt a specific lineage by restricting transcription, viscoelasticity is perhaps a key factor in cooperative regulation of the nuclear mechanosensitivity and gene expression pattern for stem cell differentiation.

    DOI: 10.1096/fj.202100536rr

    PubMed

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    その他リンク: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full-xml/10.1096/fj.202100536RR

  • Development of a mesoscopic framework spanning nanoscale protofibril dynamics to macro-scale fibrin clot formation 査読 国際誌

    Naoki Takeishi, Taiki Shigematsu, Ryogo Enosaki, Shunichi Ishida, Satoshi Ii, Shigeo Wada

    Journal of The Royal Society Interface   18 ( 184 )   20210554 - 20210554   2021年11月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Royal Society  

    Thrombi form a micro-scale fibrin network consisting of an interlinked structure of nanoscale protofibrils, resulting in haemostasis. It is theorized that the mechanical effect of the fibrin clot is caused by the polymeric protofibrils between crosslinks, or to their dynamics on a nanoscale order. Despite a number of studies, however, it is still unknown, how the nanoscale protofibril dynamics affect the formation of the macro-scale fibrin clot and thus its mechanical properties. A mesoscopic framework would be useful to tackle this multi-scale problem, but it has not yet been established. We thus propose a minimal mesoscopic model for protofibrils based on Brownian dynamics, and performed numerical simulations of protofibril aggregation. We also performed stretch tests of polymeric protofibrils to quantify the elasticity of fibrin clots. Our model results successfully captured the conformational properties of aggregated protofibrils, e.g., strain-hardening response. Furthermore, the results suggest that the bending stiffness of individual protofibrils increases to resist extension.

    DOI: 10.1098/rsif.2021.0554

    PubMed

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    その他リンク: https://royalsocietypublishing.org/doi/full-xml/10.1098/rsif.2021.0554

  • Effects of Left Ventricular Hypertrophy and Myocardial Stiffness on Myocardial Strain Under Preserved Ejection Fraction. 査読 国際誌

    Takaomi Morishita, Naoki Takeishi, Satoshi Ii, Shigeo Wada

    Annals of biomedical engineering   49 ( 7 )   1670 - 1687   2021年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Despite numerous experimental observations regarding heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF), which is characterized mainly by left ventricular hypertrophy and a left ventricular ejection fraction over 50%, myocardial dynamics under HFpEF have not yet been fully clarified, particularly regarding the relationship between myocardial strain distribution and myocardial work. To address this issue, we numerically investigated radial distribution of myocardial strain during a cardiac cycle with fixed internal volume at the end of the systolic and diastolic phases under different mechanical conditions, such as those involving myocardial thickness and elasticity of myocardial fibers. The myocardium was a modeled as a visco-hyperelastic continuous material. This model was taken into account that active contractile stress along the myocardial fiber direction depends on membrane potential change. Our numerical results showed that both radial and circumferential strains decreased as wall thickness increased, which reflected cardiac hypertrophy, but that myocardial work became larger than that observed with thin ventricular walls. Further, the change in left ventricular diastolic internal pressure caused circumferential strain, while fiber stiffness contributed to radial strain. Since peak circumferential strain was well estimated by the maximum difference between total internal and myocardial volumes, measuring the epicardial contraction rate should be helpful in understanding patients with HFpEF.

    DOI: 10.1007/s10439-020-02706-7

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  • Multiscale modeling of human cerebrovasculature: A hybrid approach using image-based geometry and a mathematical algorithm. 査読 国際誌

    Satoshi Ii, Hiroki Kitade, Shunichi Ishida, Yohsuke Imai, Yoshiyuki Watanabe, Shigeo Wada

    PLoS computational biology   16 ( 6 )   e1007943   2020年6月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The cerebral vasculature has a complex and hierarchical network, ranging from vessels of a few millimeters to superficial cortical vessels with diameters of a few hundred micrometers, and to the microvasculature (arteriole/venule) and capillary beds in the cortex. In standard imaging techniques, it is difficult to segment all vessels in the network, especially in the case of the human brain. This study proposes a hybrid modeling approach that determines these networks by explicitly segmenting the large vessels from medical images and employing a novel vascular generation algorithm. The framework enables vasculatures to be generated at coarse and fine scales for individual arteries and veins with vascular subregions, following the personalized anatomy of the brain and macroscale vasculatures. In this study, the vascular structures of superficial cortical (pial) vessels before they penetrate the cortex are modeled as a mesoscale vasculature. The validity of the present approach is demonstrated through comparisons with partially observed data from existing measurements of the vessel distributions on the brain surface, pathway fractal features, and vascular territories of the major cerebral arteries. Additionally, this validation provides some biological insights: (i) vascular pathways may form to ensure a reasonable supply of blood to the local surface area; (ii) fractal features of vascular pathways are not sensitive to overall and local brain geometries; and (iii) whole pathways connecting the upstream and downstream entire-scale cerebral circulation are highly dependent on the local curvature of the cerebral sulci.

    DOI: 10.1371/journal.pcbi.1007943

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  • Continuum and stochastic approach for cell adhesion process based on Eulerian fluid-capsule coupling with Lagrangian markers 査読

    Ii Satoshi, Shimizu Kazuya, Sugiyama Kazuyasu, Takagi Shu

    JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS   374   769 - 786   2018年12月

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    担当区分:筆頭著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jcp.2018.08.002

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  • Fluid dynamic assessment of tracheal flow in infants with congenital tracheal stenosis before and after surgery. 査読 国際誌

    Takeishi N, Miki T, Otani T, Ii S, Morita K, Wada S

    Medical & biological engineering & computing   57 ( 4 )   837 - 847   2018年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/s11517-018-1928-7

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  • Effect of Local Coil Density on Blood Flow Stagnation in Densely Coiled Cerebral Aneurysms: A Computational Study Using a Cartesian Grid Method 査読 国際誌

    Tomohiro Otani, Takuya Shindo, Satoshi Ii, Masayuki Hirata, Shigeo Wada

    Journal of Biomechanical Engineering   140 ( 4 )   2018年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Society of Mechanical Engineers (ASME)  

    DOI: 10.1115/1.4039150

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  • Physically consistent data assimilation method based on feedback control for patient-specific blood flow analysis. 査読 国際誌

    Satoshi Ii, Mohd Azrul Hisham Mohd Adib, Yoshiyuki Watanabe, Shigeo Wada

    International journal for numerical methods in biomedical engineering   34 ( 1 )   2018年1月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    This paper presents a novel data assimilation method for patient-specific blood flow analysis based on feedback control theory called the physically consistent feedback control-based data assimilation (PFC-DA) method. In the PFC-DA method, the signal, which is the residual error term of the velocity when comparing the numerical and reference measurement data, is cast as a source term in a Poisson equation for the scalar potential field that induces flow in a closed system. The pressure values at the inlet and outlet boundaries are recursively calculated by this scalar potential field. Hence, the flow field is physically consistent because it is driven by the calculated inlet and outlet pressures, without any artificial body forces. As compared with existing variational approaches, although this PFC-DA method does not guarantee the optimal solution, only one additional Poisson equation for the scalar potential field is required, providing a remarkable improvement for such a small additional computational cost at every iteration. Through numerical examples for 2D and 3D exact flow fields, with both noise-free and noisy reference data as well as a blood flow analysis on a cerebral aneurysm using actual patient data, the robustness and accuracy of this approach is shown. Moreover, the feasibility of a patient-specific practical blood flow analysis is demonstrated.

    DOI: 10.1002/cnm.2910

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  • Heterogeneous structure and surface tension effects on mechanical response in pulmonary acinus: A finite element analysis. 査読 国際誌

    Koshiyama K, Nishimoto K, Ii S, Sera T, Wada S

    Clinical biomechanics (Bristol, Avon)   66   32 - 39   2018年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.clinbiomech.2018.01.001

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  • Model-based inverse estimation for active contraction stresses of tongue muscles using 3D surface shape in speech production 査読 国際誌

    Narihiko Koike, Satoshi Ii, Tsukasa Yoshinaga, Kazunori Nozaki, Shigeo Wada

    JOURNAL OF BIOMECHANICS   64   69 - 76   2017年11月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jbiomech.2017.09.008

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  • Minimizing the blood velocity differences between phase-contrast magnetic resonance imaging and computational fluid dynamics simulation in cerebral arteries and aneurysms 査読 国際誌

    Mohd Azrul Hisham Mohd Adib, Satoshi Ii, Yoshiyuki Watanabe, Shigeo Wada

    MEDICAL & BIOLOGICAL ENGINEERING & COMPUTING   55 ( 9 )   1605 - 1619   2017年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/s11517-017-1617-y

    Web of Science

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  • Computational study for the effects of coil configuration on blood flow characteristics in coil-embolized cerebral aneurysm 査読 国際誌

    Tomohiro Otani, Satoshi Ii, Tomoyoshi Shigematsu, Toshiyuki Fujinaka, Masayuki Hirata, Tomohiko Ozaki, Shigeo Wada

    MEDICAL & BIOLOGICAL ENGINEERING & COMPUTING   55 ( 5 )   697 - 710   2017年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/s11517-016-1541-6

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  • Direct numerical simulation of expiratory crackles: Relationship between airway closure dynamics and acoustic fluctuations 査読 国際誌

    Satoshi Ii, Shigeo Wada

    JOURNAL OF BIOMECHANICS   50   234 - 239   2017年1月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jbiomech.2016.11.033

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  • Computational Study of the Non-Newtonian Effect of Blood on Flow Stagnation in a Coiled Cerebral Aneurysm 査読

    Tomohiro Otani, Satoshi Ii, Masayuki Hirata, Shigeo Wada

    NIHON REOROJI GAKKAISHI   45 ( 5 )   243 - 249   2017年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1678/rheology.45.243

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  • 等容性収縮期における左心室壁の変形解析:心筋線維の配向性が壁変形に与える影響 査読

    今村拓哉, 伊井仁志, 原口亮, 中沢一雄, 和田成生

    生体医工学   54 ( 1 )   28 - 37   2016年

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  • Computational model of coil placement in cerebral aneurysm with using realistic coil properties 査読

    Tomohiro Otani, Satoshi Ii, Tomoyoshi Shigematsu, Toshiyuki Fujinaka, Masayuki Hirata, Tomohiko Ozaki, Shigeo Wada

    Journal of Biomechanical Science and Engineering   10 ( 4 )   1 - 15   2015年1月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1299/jbse.15-00555

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  • Aeroacoustic sound alteration in airway bronchoconstriction, represented by a constricted T-branch model 査読

    Gabriel Pramudita Saputra, Kazunori Nozaki, Satoshi Ii, Shigeo Wada

    Journal of Biomechanical Science and Engineering   10 ( 1 )   1 - 10   2015年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Japan Society of Mechanical Engineers  

    DOI: 10.1299/jbse.14-00246

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  • An efficient and accurate algebraic interface capturing method for unstructured grids in 2 and 3 dimensions: The THINC method with quadratic surface representation 査読

    B. Xie, S. Ii, F. Xiao

    International Journal for Numerical Methods in Fluids   76 ( 12 )   1025 - 1042   2014年12月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/fld.3968

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  • A multi-moment finite volume method for incompressible Navier-Stokes equations on unstructured grids: Volume-average/point-value formulation 査読

    Bin Xie, Satoshi Ii, Akio Ikebata, Feng Xiao

    JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS   277   138 - 162   2014年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jcp.2014.08.011

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  • An interface capturing method with a continuous function: The THINC method on unstructured triangular and tetrahedral meshes 査読

    Satoshi Ii, Bin Xie, Feng Xiao

    JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS   259   260 - 269   2014年2月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jcp.2013.11.034

    Web of Science

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  • A note on the general multi-moment constrained flux reconstruction formulation for high order schemes 査読

    Feng Xiao, Satoshi Ii, Chungang Chen, Xingliang Li

    APPLIED MATHEMATICAL MODELLING   37 ( 7 )   5092 - 5108   2013年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.apm.2012.10.050

    Web of Science

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  • A Full Eulerian Fluid-Membrane Coupling Method with a Smoothed Volume-of-Fluid Approach 査読 国際共著 国際誌

    Satoshi Ii, Xiaobo Gong, Kazuyasu Sugiyama, Jinbiao Wu, Huaxiong Huang, Shu Takagi

    COMMUNICATIONS IN COMPUTATIONAL PHYSICS   12 ( 2 )   544 - 576   2012年8月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.4208/cicp.141210.110811s

    Web of Science

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  • フロント・トラッキング法を用いた自由界面と剛体壁における単一気泡の反発現象の解析 査読

    大山峻幸, 伊井仁志, 杉山和靖, 竹内伸太郎, 高木周, 松本洋一郎

    混相流   26 ( 1 )   60 - 67   2012年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本混相流学会  

    DOI: 10.3811/jjmf.26.60

    CiNii Books

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  • An interface capturing method with a continuous function: The THINC method with multi-dimensional reconstruction 査読 国際誌

    Satoshi Ii, Kazuyasu Sugiyama, Shintaro Takeuchi, Shu Takagi, Yoichiro Matsumoto, Feng Xiao

    JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS   231 ( 5 )   2328 - 2358   2012年3月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jcp.2011.11.038

    Web of Science

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  • A computational blood flow analysis in a capillary vessel including multiple red blood cells and platelets 査読

    Satoshi Ii, Kazuyasu Sugiyama, Shu Takagi, Shu Takagi, Yoichiro Matsumoto

    Journal of Biomechanical Science and Engineering   7 ( 1 )   72 - 83   2012年2月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   出版者・発行元:The Japan Society of Mechanical Engineers  

    DOI: 10.1299/jbse.7.72

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  • A priori modeling of the acoustic boundary layer effect on the heat source in ultrasound 査読

    Kazuyasu Sugiyama, Satoshi Ii, Kohei Okita, Shu Takagi, Shu Takagi, Yoichiro Matsumoto

    Journal of Biomechanical Science and Engineering   7 ( 1 )   84 - 101   2012年2月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:The Japan Society of Mechanical Engineers  

    DOI: 10.1299/jbse.7.84

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  • A Review of Full Eulerian Methods for Fluid Structure Interaction Problems 査読

    Shu Takagi, Kazuyasu Sugiyama, Satoshi Ii, Yoichiro Matsumoto

    JOURNAL OF APPLIED MECHANICS-TRANSACTIONS OF THE ASME   79 ( 1 )   2012年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1115/1.4005184

    Web of Science

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  • Particle-in-cell method for fluid-structure interaction simulations of neo-Hookean tube flows 査読

    Kazuyasu Sugiyama, Naohiro Nagano, Shintaro Takeuchi, Satoshi Ii, Shu Takagi, Yoichiro Matsumoto

    Theoretical and Applied Mechanics Japan   59   245 - 256   2011年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.11345/nctam.59.245

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  • Revisit to the THINC scheme: A simple algebraic VOF algorithm 査読

    Feng Xiao, Satoshi Ii, Chungang Chen

    JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS   230 ( 19 )   7086 - 7092   2011年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jcp.2011.06.012

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  • A full Eulerian finite difference approach for solving fluid-structure coupling problems 査読

    Kazuyasu Sugiyama, Satoshi Ii, Shintaro Takeuchi, Shu Takagi, Yoichiro Matsumoto

    JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS   230 ( 3 )   596 - 627   2011年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jcp.2010.09.032

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  • An implicit full Eulerian method for the fluid-structure interaction problem 査読 国際誌

    S. Ii, K. Sugiyama, S. Takeuchi, S. Takagi, Y. Matsumoto

    International Journal for Numerical Methods in Fluids   65 ( 1‐3 )   150 - 165   2011年1月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/fld.2460

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  • Full-Eulerian finite-difference simulation of fluid flow in hyperelastic wavy channel 査読

    Naohiro Nagano, Kazuyasu Sugiyama, Shintaro Takeuchi, Satoshi Ii, Shu Takagi, Yoichiro Matsumoto

    Journal of Fluid Science and Technology   5 ( 3 )   475 - 490   2010年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Japan Society of Mechanical Engineers  

    Fluid flows interacting with deformable wavy channel are simulated by a newly developed full-Eulerian simulation method. A single set of the governing equations for fluid and solid is employed, and a volume-of-fluid (VOF) function is used for describing the multi-component geometry. The stress field is defined by volume-averaging the stresses of the individual components through VOF. The temporal change in the solid deformation is described on the Eulerian frame by updating a left Cauchy-Green deformation tensor. The SMAC method is employed, and a second-order Adams-Bashforth and Crank-Nicolson methods are applied for time-updating the momentum equation. The spatial derivatives are discretized by the second-order central difference, except for the advections of the VOF and the left Cauchy-Green tensor (fifth-order WENO scheme). The full-Eulerian fluid-structure coupling method is applied to a pressure-driven elastic wavy channel of sinusoidal wall geometry to study the interaction between a fluid and elastic object. The elastic walls oscillate as it interacts with the fluid, and the transient phenomenon to steady state is simulated. With a neo-Hookean viscoelastic model as a constitutive law, the obtained numerical results of the elastic wall deformations (for different moduli of elasticity) show good agreements with the theoretical prediction employing the lubrication and steady Stokes approximations. Also, under some pulsating pressure conditions, a nonlinear behavior of the flow rate is studied by varying the amplitude of the pressure difference.

    DOI: 10.1299/jfst.5.475

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  • A multi-moment finite volume formulation for shallow water equations on unstructured mesh 査読

    Ryosuke Akoh, Satoshi Ii, Feng Xiao

    JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS   229 ( 12 )   4567 - 4590   2010年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jcp.2010.02.023

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  • Full Eulerian simulations of biconcave neo-Hookean particles in a Poiseuille flow 査読

    Kazuyasu Sugiyama, Satoshi Ii, Shintaro Takeuchi, Shu Takagi, Yoichiro Matsumoto

    COMPUTATIONAL MECHANICS   46 ( 1 )   147 - 157   2010年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/s00466-010-0484-2

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  • A global shallow water model using high order multi-moment constrained finite volume method and icosahedral grid 査読 国際誌

    Satoshi Ii, Feng Xiao

    JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS   229 ( 5 )   1774 - 1796   2010年3月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jcp.2009.11.008

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  • High order multi-moment constrained finite volume method. Part I: Basic formulation 査読 国際誌

    Satoshi Ii, Feng Xiao

    JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS   228 ( 10 )   3669 - 3707   2009年6月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jcp.2009.02.009

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  • CIP法 計算流体力学におけるCIP/Multi‐Moment有限体積法 査読

    肖鋒, 伊井仁志

    応用数理   18 ( 2 )   95 - 105   2008年6月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本応用数理学会  

    本文では,CIPマルチモーメントの概念に基づく高精度且つ実用的な新しい計算手法を紹介する.マルチモーメントを用いることによって,構造または非構造格子における流体数値解析の高性能有限体積法をより簡単に構築できる.ここで,代表的な定式化の説明に併せ,数値テストの結果を示す.

    DOI: 10.11540/bjsiam.18.2_95

    CiNii Books

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  • A CIP/multi-moment finite volume method for shallow water equations with source terms 査読

    R. Akoh, S. Ii, F. Xiao

    International Journal for Numerical Methods in Fluids   56 ( 12 )   2245 - 2270   2008年4月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/fld.1616

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  • CIP/multi-moment finite volume method for Euler equations: A semi-Lagrangian characteristic formulation 査読 国際誌

    S. Ii, F. Xiao

    Journal of Computational Physics   222 ( 2 )   849 - 871   2007年3月

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    担当区分:筆頭著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jcp.2006.08.015

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  • Unified formulation for compressible and incompressible flows by using multi-integrated moments II: Multi-dimensional version for compressible and incompressible flows 査読

    Feng Xiao, Ryosuke Akoh, Satoshi Ii

    Journal of Computational Physics   213 ( 1 )   31 - 56   2006年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jcp.2005.08.002

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  • A 4th-order and single-cell-based advection scheme on unstructured grids using multi-moments 査読 国際誌

    S. Ii, M. Shimuta, F. Xiao

    Computer Physics Communications   173 ( 1-2 )   17 - 33   2005年12月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.cpc.2005.07.003

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書籍等出版物

  • 生体医工学ウェブ辞典(第二分冊)

    青井伸也, 浅井義之, 荒田純平, 伊井仁志, 家入里志, 生田幸士, 井上優子, 井上佳則, 井村誠孝, 大西峻, 尾形宗士郎, 此内緑, 片野坂友紀, 木村倫人, 木村裕一, 清重映里, 清野健, 河野崇, 西條芳文, 齋藤太一, 朔啓太, 澤井元, 嶋吉隆夫, 清水昭伸, 白石泰之, 末松尚史, 杉町勝, 鈴木孝司, 鈴木康之, 高橋賢, 竹上未紗, 谷城博幸, 寺本佳楠子, 中尾光之, 中奥由里子, 中塚清将, 中村亨, 成瀬恵治, 西川拓也, 西村邦宏, 野村泰伸, 春松敏夫, 平田祥人, 深谷碧, 富井直輝, 不二門尚, 堀純也, 桝田晃司, 松浦宏冶, 松下裕貴, 松田哲也, 三橋俊文, 三好智満, 村垣善浩, 毛利聡, 森健策, 山田昭博, 山家智之, 芳川裕亮, 和田成生, Morris Kensuke, 生田幸士, 大城理, 川田徹, 佐久間一郎, 杉町勝, 成瀬恵治, 野村泰伸, 橋爪誠, 平田雅之, 不二門尚, 村垣善浩, 山田昭博, 山家智之, 和田成生

    2023年 

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  • 生体医工学ウェブ辞典(第一分冊)

    ( 担当: 分担執筆)

    2022年3月 

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  • 医療に活かす生体医工学

    日本生体医工学会( 担当: 分担執筆 範囲: 第2章:生体力学シミュレーション)

    コロナ社  2020年11月  ( ISBN:9784339072471

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    総ページ数:viii, 213p   記述言語:日本語  

    CiNii Books

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  • Multiphase flow handbook

    ( 担当: 分担執筆 範囲: Blood Flow)

    2017年  ( ISBN:9781498701006

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    総ページ数:xxv, 1394 p.   記述言語:英語  

    CiNii Books

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  • Visualization and Simulation of Complex Flows in Biomedical Engineering (Lecture Notes in Computational Vision and Biomechanics, 12)

    ( 範囲: A Full-Eulerian approach for the fluid–structure interaction problem)

    Springer  2013年11月  ( ISBN:9789400777682

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    総ページ数:248  

    ASIN

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  • 計算流体力学 : CIPマルチモーメント法による手法

    肖, 鋒, 伊井, 仁志, 小野寺, 直幸( 担当: 共著)

    コロナ社  2009年3月  ( ISBN:9784339045970

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    総ページ数:vii, 226p   記述言語:日本語  

    CiNii Books

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MISC

  • Diffusive interface approach to oxygen transport and metabolism under cellular flow dynamics in microcirculations 国際誌

    Naoki Takeishi, Junya Kobayashi, Shigeo Wada, Satoshi Ii

    arXiv   arXiv.2510.26138   2025年10月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:機関テクニカルレポート,技術報告書,プレプリント等  

    The relationship between the spatiotemporal distribution of oxygen transport
    and cellular flow dynamics is of fundamental importance for understanding
    microcirculation systems. Three-dimensional (3D) modeling is indispensable for
    addressing complex oxygen transport and cellular behaviors in capillary
    networks; however, the computational approach is formidable for enforcing
    interface (or jump) conditions on largely moving and deforming interfaces. In
    this paper, we propose a diffusive interface approach for the oxygen transport
    using a mixture formulation. We formulate oxygen transport using an
    advection-diffusion-reaction equation and rewrite all governing equations in
    mixture forms using phase indicator functions, where all the interface
    conditions are included in the governing equations. This innovation avoids the
    complexity associated with discontinuities for largely moving interfaces in
    highly dense red blood cell (RBC) conditions. We model cellular flow as a
    fluid-membrane interaction problem using the immersed boundary method (IBM).
    The method allows the seamless calculation of coupling problems for cellular
    flows and oxygen transports in the cytoplasm (internal fluid) of the RBC,
    plasma (external fluid), and tissue regions using a fixed Cartesian coordinate
    mesh. The proposed method accurately captures the analytical solution for
    spherically symmetric diffusion, and successfully demonstrates oxygen transport
    in both straight capillaries and their networks.

    DOI: 10.48550/arXiv.2510.26138

    arXiv

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  • Fine-tuning physics-informed neural networks for cavity flows using coordinate transformation 国際誌

    Ryuta Takao, Satoshi Ii

    arXiv   arXiv:2508.01122   2025年8月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:機関テクニカルレポート,技術報告書,プレプリント等  

    Physics-informed neural networks (PINNs) have attracted attention as an
    alternative approach to solve partial differential equations using a deep
    neural network (DNN). Their simplicity and capability allow them to solve
    inverse problems for many applications. Despite the versatility of PINNs, it
    remains challenging to reduce their training cost. Using a DNN pre-trained with
    an arbitrary dataset with transfer learning or fine-tuning is a potential
    solution. However, a pre-trained model using a different geometry and flow
    condition than the target may not produce suitable results. This paper proposes
    a fine-tuning approach for PINNs with coordinate transformation, modelling
    lid-driven cavity flows with various shapes. We formulate the inverse problem,
    where the reference data inside the domain and wall boundary conditions are
    given. A pre-trained PINN model with an arbitrary Reynolds number and shape is
    used to initialize a target DNN. To reconcile the reference shape with
    different targets, governing equations as a loss of the PINNs are given with
    coordinate transformation using a deformation gradient tensor. Numerical
    examples for various cavity flows with square, rectangular, and shear deformed
    geometries demonstrate that the proposed fine-tuning approach improves the
    training convergence compared with an un-trained model. A pre-trained model
    with a similar geometry to the target further increases training efficiency.
    These findings are useful for real-world applications such as modelling
    intra-aneurysmal blood flows in clinical use.

    DOI: 10.48550/arXiv.2508.01122

    arXiv

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  • 脳動脈瘤⾎流のデータ同化解析:変分法による境界速度の逆推定 招待

    伊井 仁志

    日本計算数理工学会誌計算数理工学レビュー   2025-1   1 - 10   2025年3月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:https://jascome.org/event/study/JASCOME%20Reviews_2025-1.pdf  

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  • A practical approach for estimation of patient-specific intra-aneurysmal flows using variational data assimilation

    Tsubasa Ichimura, Shigeki Yamada, Yoshiyuki Watanabe, Hiroto Kawano, Satoshi Ii

    medRxiv   2024年5月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:機関テクニカルレポート,技術報告書,プレプリント等  

    DOI: 10.1101/2024.05.24.24307838

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  • A mesh-constrained discrete point method for incompressible flows with moving boundaries

    Takeharu Matsuda, Satoshi Ii

    arXiv   arXiv:2404.17542   2024年4月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:機関テクニカルレポート,技術報告書,プレプリント等  

    DOI: 10.48550/arXiv.2404.17542

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  • 加齢による脳体積減少とハキム病における脳脊髄液の動態観測

    山田茂樹, 山田茂樹, 大谷智仁, 伊井仁志, 伊藤広貴, 岡田耕, 伊関千書, 伊関千書, 谷川元紀, 渡邉嘉之, 和田成生, 大島まり, 間瀬光人

    脳循環代謝(Web)   36 ( 1 )   2024年

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  • 脳区域解析・脳脊髄液腔解析アプリによる病的脳萎縮とハキム病(iNPH)の自動検出

    山田茂樹, 山田茂樹, 山田茂樹, 伊藤広貴, 松政宏典, 伊井仁志, 大谷智仁, 谷川元紀, 伊関千書, 伊関千書, 渡邉嘉之, 和田成生, 大島まり, 間瀬光人

    日本脳ドック学会総会プログラム・抄録集   33rd   2024年

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  • オイラー記述による固体/構造解析 生体力学解析のための固定格子に基づく連続体数値解法

    伊井仁志

    計算工学   28 ( 1 )   2023年

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  • 力学的に等価な患者個別膝関節モデルの生成

    前田虎太郎, 伊井仁志, HONG Qianyu, 島田昌和, 藤江裕道

    臨床バイオメカニクス(Web)   44   2023年

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  • 大規模並列計算に向けたメッシュレス手法の開発:基礎定式化と二重円筒間Couette流れへの適用

    松田孟大, 津久井康介, 伊井仁志

    ながれ   41 ( 2 )   2022年

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  • 患者別関節モデルの迅速精密生成と外科手術用SaMDの開発

    藤江裕道, 前田虎太郎, 洪乾宇, 伊井仁志

    運動器リハビリテーション   33 ( 2 )   2022年

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  • 固液・気液混相流の対流伝熱・物質輸送 血球細胞と対流物質輸送

    武石直樹, 伊井仁志, 和田成生

    伝熱   58 ( 242 )   2019年

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  • Multiscale simulations for fluid structure interaction problems with biomedical applications

    Shu Takagi, Kazuya Shimizu, Satoshi Ii, Kazuyasu Sugiyama, Kohei Okita

    Lecture Notes in Mechanical Engineering   207 - 215   2019年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:Pleiades Publishing  

    DOI: 10.1007/978-981-10-7542-1_31

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  • 注目研究in CFD30 超音波によるバブルリポソームの制御に関するシミュレーション手法の開発

    速水尚, 伊井仁志, 沖田浩平, 高木周

    ながれ   36 ( 2 )   93‐100 - 100   2017年4月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本流体力学会  

    CiNii Books

    J-GLOBAL

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  • A Full Eulerian Method For Fluid-Structure Interaction Problems 査読

    Kazuyasu Sugiyama, Satoshi Ii, Kazuya Shimizu, Shigeho Noda, Shu Takagi

    24TH INTERNATIONAL CONGRESS OF THEORETICAL AND APPLIED MECHANICS - FOUNDATION OF MULTIDISCIPLINARY RESEARCH   20   159 - 166   2017年

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  • 血流と血栓のシミュレーション

    杉山和靖, 伊井仁志, 清水和弥, 高木周, 松本洋一郎

    脈管学(Web)   56 ( supplement )   S109(J‐STAGE)   2016年

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    記述言語:日本語  

    DOI: 10.7133/jca.16-90005

    J-GLOBAL

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  • A Computational Approach for Blood Flow Analysis in the Densely Coiled Cerebral Aneurysm 査読

    Tomohiro Otani, Satoshi Ii, Shigeo Wada, Tomoyoshi Shigematsu, Toshiyuki Fujinaka, Tomohiko Ozaki, Masayuki Hirata

    2016 IEEE 16TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON BIOINFORMATICS AND BIOENGINEERING (BIBE)   342 - 345   2016年

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  • Patient-specific blood flows simulation on cerebral aneurysm based on physically consistency feedback control 査読

    Mohd Azrul Hisham Mohd Adib, Satoshi Ii, Yoshiyuki Watanabe, Shigeo Wada

    2016 IEEE 16TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON BIOINFORMATICS AND BIOENGINEERING (BIBE)   334 - 337   2016年

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  • A full-eulerian approach for the fluid–structure interaction problem

    Satoshi Ii, Kazuyasu Sugiyama, Shu Takagi, Yoichiro Matsumoto

    Lecture Notes in Computational Vision and Biomechanics   12   47 - 74   2014年

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  • Blood flow analysis in patient-specific cerebral aneurysm models with realistic configuration of embolized coils

    T. Otani, S. Ii, T. Fujinaka, M. Hirata, J. Kuroda, K. Shibano, Shigeo Wada

    IFMBE Proceedings   43   343 - 346   2014年

  • Toward the multi-scale simulation for a human body using the next-generation supercomputer 査読

    Yoichiro Matsumoto, Satoshi Ii, Seiji Shiozaki, Kazuyasu Sugiyama, Shu Takagi

    MECHANICS FOR THE WORLD: PROCEEDINGS OF THE 23RD INTERNATIONAL CONGRESS OF THEORETICAL AND APPLIED MECHANICS, ICTAM2012   10   193 - 200   2014年

     詳細を見る

  • DEVELOPMENT OF A VIRTUAL COIL MODEL FOR BLOOD FLOW SIMULATION IN COIL-EMBOLIZED ANEURYSMS 査読

    Tomohiro Otani, Satoshi Ii, Toshiyuki Fujinaka, Masayuki Hirata, Junko Kuroda, Katsuhiko Shibano, Shigeo Wada

    PROCEEDINGS OF THE ASME INTERNATIONAL MECHANICAL ENGINEERING CONGRESS AND EXPOSITION, 2013, VOL 3A   2014年

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    記述言語:英語  

    Web of Science

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  • A preliminary experimental study on the sound generation by flow impingement in branching airway

    G. P. Saputra, K. Nozaki, S. Ii, Shigeo Wada

    IFMBE Proceedings   43   718 - 721   2014年

  • 移動境界問題と数値解析 医療応用を目指した流体・膜連成手法の開発

    高木周, 伊井仁志, 杉山和靖, 塩崎聖治, 松本洋一郎

    ながれ   32 ( 3 )   245 - 250   2013年6月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本流体力学会  

    CiNii Books

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  • 京による最新計算事例の紹介 超大規模並列計算に適した流体・構造連成手法の開発と血流シミュレーションへの適用

    杉山和靖, 伊井仁志, 高木周, 松本洋一郎

    ながれ   32 ( 2 )   139 - 143   2013年4月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本流体力学会  

    CiNii Books

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  • Massively Parallel Computing of Novel Fluid-Structure Interaction Solver on the K Computer

    Kazuyasu Sugiyama, Yasuhiro Kawashima, Shigeho Noda, Satoshi Ii, Hiroshi Koyama, Shu Takagi, Yoichiro Matsumoto, Ryutaro Himeno

    ハイパフォーマンスコンピューティングと計算科学シンポジウム論文集   2013   137 - 145   2013年1月

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    記述言語:英語  

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  • 多分散体を含む流体・構造/膜連成問題の大規模並列計算

    杉山和靖, 伊井仁志, 高木周, 松本洋一郎

    理論応用力学講演会講演論文集(Web)   62nd   OS18-03 (WEB ONLY)   2013年

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  • Experimental flow-sound analyses in T-branch model for understanding constriction effect in lung sound generation mechanisms 査読

    Gabriel Pramudita Saputra, Kazunori Nozaki, Satoshi Ii, Shigeov Wada

    42nd International Congress and Exposition on Noise Control Engineering 2013, INTER-NOISE 2013: Noise Control for Quality of Life   7   5933 - 5940   2013年

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  • 分子論的アプローチによる血小板一次凝集の解析

    塩崎聖治, 伊井仁志, 杉山和靖, 高木周, 松本洋一郎

    ながれ   31 ( 2 )   147 - 149   2012年4月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本流体力学会  

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  • 血栓症のマルチスケールモデリング

    高木周, 伊井仁志, 塩崎聖治, 島本憲夫, 杉山和靖, 松本洋一郎

    理論応用力学講演会講演論文集(Web)   61st   OS09-08 (WEB ONLY)   2012年

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  • 超大規模並列計算に適した新しい流体・構造連成解析手法

    杉山和靖, 伊井仁志, 高木周, 松本洋一郎

    理論応用力学講演会講演論文集(Web)   61st   OS09-10 (WEB ONLY)   2012年

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  • A full eulerian finite difference method for hyperelastic particles in fluid flows

    Kazuyasu Sugiyama, Satoshi Ii, Shintaro Takeuchi, Shu Takagi, Shu Takagi, Yoichiro Matsumoto

    ASME-JSME-KSME 2011 Joint Fluids Engineering Conference, AJK 2011   1   1561 - 1567   2011年12月

  • 超弾性体管内流のオイラー型流体構造連成解析

    長野直大, 杉山和靖, 竹内伸太郎, 伊井仁志, 高木周, 松本洋一郎

    日本機械学会年次大会講演論文集   2010 ( Vol.6 )   101 - 102   2010年9月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

    Abstract An interaction problem between a fluid and elastic walls is solved by a full Eulerian fluid-structure coupling method. The method employs a uniform grid system for both fluid and solid and it does not require any mesh generation or reconstruction, aming at facilitating the practical bio-mechanical fluid-structure analysis. The availability and applicability of the developed method to systems involving complex geometries driven by a pressure gradient are shown through a comparison between the obtained numerical results and theoretical prediction, and a grid convergence test. Further, pulsating flow simulation are performed to demonstrate the effect of the pulsating amplitude on the flow rate.

    DOI: 10.1299/jsmemecjo.2010.6.0_101

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  • オイラー定式化による流体・構造体連成解析手法の開発と発展

    伊井仁志, 杉山和靖, 高木周, 松本洋一郎

    日本機械学会年次大会講演論文集   2010 ( Vol.6 )   99 - 100   2010年9月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

    The main idea of the Eulerian fluid-structure interaction (FSI) model is derived from the idea of the multi-phase analysis on fixed Cartesian mesh. The volume fraction data is used to distinguish the fluid and structure regions, and the mixed stress on an Eulerian element is calculated with each volume fraction. In order to describe the structure deformation, which relates to the elastic stress, the left Cauchy-Green deformation tensor is introduced in a hyper-elastic material. In this paper, further development for the numerical approach is proposed such as the advection scheme of the volume data and implicit treatment for the elastic stress. The simple validation problems will be shown, and a pressure-driving capillary flow involving several biconcave materials will be also investigated.

    DOI: 10.1299/jsmemecjo.2010.6.0_99

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  • 壁面に沿う流れにおける超弾性体粒子のオイラー型シミュレーション

    杉山和靖, 伊井仁志, 竹内伸太郎, 高木周, 松本洋一郎

    日本機械学会年次大会講演論文集   2010 ( Vol.6 )   97 - 98   2010年9月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

    A full Eulerian simulation method for solving fluid-structure coupling problems has been developed. It facilitates solution of dynamic interaction problems between Newtonian fluid and hyperelastic material for given initial configuration of a multi-component geometry described by voxel-based data on a fixed Cartesian mesh. The monolithic velocity field defined over the fluid and solid domains is discretized on a fixed mesh in a finite difference manner. A solid volume fraction and a left Cauchy-Green deformation tensor are temporally updated on the Eulerian frame to distinguish between two phases and to quantify the deformation level of solid, respectively. The simulation method is applied to two-dimensional motions of biconcave neo-Hookean particles in a Poiseuille flow.

    DOI: 10.1299/jsmemecjo.2010.6.0_97

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  • 固定メッシュ法に基づくネオフック体管内流の流体構造連成シミュレーション

    杉山和靖, 長野直大, 竹内伸太郎, 伊井仁志, 高木周, 松本洋一郎

    理論応用力学講演会講演論文集   59th   367 - 368   2010年6月

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  • An Eulerian Approach to Fluid-Structure Coupling Problems Suitable for Voxel-Based Geometry 査読

    Kazuyasu Sugiyama, Shintaro Takeuchi, Satoshi Ii, Shu Takagi, Yoichiro Matsumoto

    6TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON MULTIPHASE FLOW, HEAT MASS TRANSFER AND ENERGY CONVERSION   1207   324 - 328   2010年

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  • マルチモーメントに基づく新型高精度数値計算手法に関する研究

    伊井仁志

    東京工業大学博士学位論文   2008年

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  • Development of high performance simulator for tsunami 査読

    Ryosuke Akoh, Satoshi II, Feng Xiao

    SYSTEMS MODELING AND SIMULATION: THEORY AND APPLICATIONS, ASIA SIMULATION CONFERENCE 2006   29 - +   2007年

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  • The fluid-structure interacting simulations with the immersed interface method on a Cartesian grid 査読

    Satoshi Ii, Feng Xiao, Kenji Ono

    SYSTEMS MODELING AND SIMULATION: THEORY AND APPLICATIONS, ASIA SIMULATION CONFERENCE 2006   118 - +   2007年

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講演・口頭発表等

  • 脳動脈瘤血流のデータ同化解析:変分法による境界速度の逆推定 招待

    伊井仁志

    第47回計算数理工学フォーラム  2025年3月 

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    開催年月日: 2025年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • ウルトラファインバブルの壁面近傍挙動に関する研究

    佐藤柊太, 伊井仁志, 小方聡

    日本機械学会関東学生会第64回学生員卒業研究発表講演会  2025年3月 

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    開催年月日: 2025年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • メッシュ制約型離散点法における多重解像度を用いた定式化の検討

    都筑友春, 松田孟大, 伊井仁志

    日本機械学会関東学生会第64回学生員卒業研究発表講演会  2025年3月 

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    開催年月日: 2025年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 肺細葉の内部構造と力学特性の関係解明に向けた数理アプローチの構築

    佐野莞介, 津久井康介, 越山顕一朗, 伊井仁志

    日本機械学会関東学生会第64回学生員卒業研究発表講演会  2025年3月 

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    開催年月日: 2025年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 大動脈中膜のシート状エラスチン凝集体を通過する間質流の数値モデリング

    喜久里幸太郎, 津久井康介, 伊井仁志

    日本機械学会関東学生会第64回学生員卒業研究発表講演会  2025年3月 

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    開催年月日: 2025年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 「富岳」で実現するヒト脳循環デジタルツイン ~医用計測データ、計算機シミュレーション、AI技術の融合~ 招待

    伊井仁志

    第4回「富岳」シンポジウム「富岳百景」  2024年12月 

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    開催年月日: 2024年12月

    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

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  • 細胞表層張力の時空間変動が膜突起形成に及ぼす影響:膜力学モデルを用いた検討

    津久井康介, 三好洋美, 坂元尚哉, 伊井仁志

    第35回バイオフロンティア講演会  2024年12月 

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    開催年月日: 2024年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • データ同化を用いた患者個別脳動脈瘤血流の定量化における不確かさの検討

    市村翼, 山田茂樹, 渡邉嘉之, 河野浩人, 伊井仁志

    第35回バイオフロンティア講演会  2024年12月 

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    開催年月日: 2024年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • Physics-Informed Neural Networksによる脳動脈瘤内流れの迅速定量化:任意形状に対する妥当性検証

    高尾龍太, 伊井仁志

    第35回バイオフロンティア講演会  2024年12月 

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    開催年月日: 2024年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 脳動脈瘤の壁せん断応力予測に向けた深層学習サロゲートモデリング:数値シミュレーションデータを用いた概念検討

    山本恭嘉, 市村翼, 高尾龍太, 伊井 仁志

    第35回バイオフロンティア講演会  2024年12月 

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    開催年月日: 2024年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 細胞接着動態解明に向けた接着初期の細胞牽引力解析

    河合竜也, 津久井康介, 山崎雅史, 三好洋美, 伊井仁志, 坂元尚哉

    第35回バイオフロンティア講演会  2024年12月 

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    開催年月日: 2024年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 細胞骨格構造変化が三次元細胞牽引力に及ぼす影響評価

    室家 孝太, 伊井 仁志, 坂元 尚哉, 山崎 雅史

    第35回バイオフロンティア講演会  2024年12月 

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    開催年月日: 2024年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • メッシュ制約型離散点法の双曲型偏微分方程式への適用

    伊井仁志, 松田孟大

    第38回数値流体力学シンポジウム  2024年12月 

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    開催年月日: 2024年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • トーラス管における赤血球流れの流動遷移

    寺田 雄, 渡村 友昭, 伊井 仁志, 高木 周

    第38回数値流体力学シンポジウム  2024年12月 

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    開催年月日: 2024年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 「富岳」を用いた脳循環のin silicoモデリングとデジタルツイン構築に向けた取り組みと展望 招待

    伊井仁志

    第14回計算力学シンポジウム  2024年12月  日本学術会議

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    開催年月日: 2024年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • マイクロ流路内の赤血球・CTC動態シミュレーション

    伊井 仁志, 杉山 和靖, Xiaobo Gong, 野田 茂穂

    第11回「富岳」を中核とするHPCIシステム利用研究課題成果報告会  2024年11月 

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    開催年月日: 2024年11月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

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  • 脳循環代謝と認知症 脳の水の役割 招待

    山田 茂樹, 伊関 千書, 伊藤 広貴, 大谷 智仁, 谷川 元紀, 伊井 仁志, 渡邉 嘉之, 和田 成生, 大島 まり, 間瀬 光人

    第43回日本認知症学会学術集会  2024年11月 

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    開催年月日: 2024年11月

    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

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  • 加齢による脳体積減少とハキム病における脳脊髄液の動態観測 招待

    山田茂樹, 山田茂樹, 大谷智仁, 伊井仁志, 伊藤広貴, 岡田耕, 伊関千書, 伊関千書, 谷川元紀, 渡邉嘉之, 和田成生, 大島まり, 間瀬光人

    第67回日本脳循環代謝学会学術集会  2024年11月 

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    開催年月日: 2024年11月

    記述言語:日本語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(公募)  

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  • アクトミオシン表層の張力変動を考慮した細胞膜突起のマルチスケールモデリング

    津久井康介, 三好洋美, 坂元尚哉, 伊井仁志

    第37回計算力学講演会  2024年10月 

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    開催年月日: 2024年10月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • スタガード変数配置を用いたメッシュ制約型離散点法の検討

    松田孟大, 伊井仁志

    第37回計算力学講演会  2024年10月 

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    開催年月日: 2024年10月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 4D Flow MRIによる内頚動脈狭窄に対する血流解析 招待

    内田 充, 山田 茂樹, 伊井 仁志, 伊藤 広貴, 岡田 耕, 野崎 耀志郎, 山中 智康, 柴田 帝式, 西川 祐介, 片野 広之, 渡邉 嘉之, 大谷 智仁, 和田 成生, 大島 まり, 間瀬 光人

    第83回日本脳神経外科学会学術総会  2024年10月 

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    開催年月日: 2024年10月

    記述言語:日本語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(公募)  

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  • 未破裂脳動脈瘤の発生部位による4D Flow MRIとCFDの相違

    野崎 耀志, 山田 茂樹, 伊井 仁志, 伊藤 広貴, 岡田 耕, 林 裕樹, 山中 智康, 内田 充, 柴田 帝式, 西川 祐介, 渡邉 嘉之, 大谷 智仁, 和田 成生, 大島 まり, 片野 広之, 間瀬 光人

    第83回日本脳神経外科学会学術総会  2024年10月 

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    開催年月日: 2024年10月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • ランジュバン方程式を用いた脳内 リンパ流れのモデリング

    高木 周, 桑原 優也, 伊井 仁志

    日本流体力学会年会2024  2024年9月 

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    開催年月日: 2024年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • トーラス管内の赤血球流動に関する数値解析

    寺田 雄, 渡村 友昭, 伊井 仁志, 高木 周

    日本流体力学会年会2024  2024年9月 

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    開催年月日: 2024年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 慣性マイクロ流体装置中の細胞輸送の数値予測に向けたメッシュ制約型離散点法に基づく流体―剛体連成解法

    松田孟大, 伊井仁志

    日本流体力学会年会2024  2024年9月 

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    開催年月日: 2024年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 脳動脈瘤内流れのデータ同化解析における血液粘度の影響

    市村翼, 山田茂樹, 渡邉嘉之, 河野浩人, 伊井仁志

    日本流体力学会年会2024  2024年9月 

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    開催年月日: 2024年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • PINNsによる脳動脈瘤内流れの迅速定量化:三次元キャビティ流れ対象とした妥当性検証

    高尾龍太, 松田孟大, 伊井仁志

    日本流体力学会年会2024  2024年9月 

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    開催年月日: 2024年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 流れのMR医学 招待

    第52回日本磁気共鳴医学会大会  2024年9月 

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    開催年月日: 2024年9月

    記述言語:日本語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(公募)  

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  • データ同化による脳動脈瘤内血流場の定量化 招待

    伊井仁志

    第11回オンラインサロン「スパコンコロキウム」  2024年9月 

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    開催年月日: 2024年9月

    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

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  • Exploring Next-Generation Hydrocephalus Imaging: Modeling Cerebrospinal Fluid Dynamics and Artificial Intelligence 国際会議

    Shigeki Yamada, Hirotaka Ito, Chifumi Iseki, Tomohiro Otani, Satoshi Ii, Yoshiyuki Watanabe, Shigeo Wada, Marie Oshima, Mitsuhito Mase

    Hydrocephalus-2024  2024年9月 

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    開催年月日: 2024年9月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 接着初期の細胞伸展における膜突起と接着斑形成の相補関係の検討

    津久井康介, 河合竜也, 初世勇人, 安堵城万世, 三好洋美, 坂元尚哉, 伊井仁志

    日本機械学会2024年度年次大会  2024年9月 

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    開催年月日: 2024年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • NUMERICAL ANALYSIS ON THE BEHAVIOR OF RED BLOOD CELLS IN THE BLOOD FLOW WITH STREAMLINE CURVATURE 国際会議

    Yu Terada, Satoshi Ii, Tomoaki Watamura, Shu Takagi

    ICTAM2024  2024年8月 

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    開催年月日: 2024年8月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • NUMERICAL SIMULATIONS OF CLUSTER FORMATION BY BUBBLES RISING NEAR A WALL 国際会議

    Shu Takagi, Yijie Liu, Rikuho Nomura, Tomoaki Watamura, Satoshi Ii, Kazuyasu Sugiyama

    ICTAM2024  2024年8月 

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    開催年月日: 2024年8月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • Development of a mesh-constrained discrete point method for moving boundary flow problems 国際会議

    T. Matsuda, S. Ii

    WCCM2024  2024年7月 

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    開催年月日: 2024年7月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • Large-scale fluid simulations of suspension of deformable capsules in toroidal tube 国際会議

    S. Ii, K. Sugiyama, S. Noda, T. Matsuda, X. Gong

    WCCM2024  2024年7月 

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    開催年月日: 2024年7月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • Modeling of cell cortical tension by a co-dynamics model of actin, myosin and crosslinker in actomyosin cortex 国際会議

    K. Tsukui, H. Miyoshi, N. Sakamoto, S. Ii

    WCCM2024  2024年7月 

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    開催年月日: 2024年7月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 脳区域解析・脳脊髄液腔解析アプリによる病的脳萎縮とハキム病(iNPH)の自動検出 招待

    山田茂樹, 山田茂樹, 山田茂樹, 伊藤広貴, 松政宏典, 伊井仁志, 大谷智仁, 谷川元紀, 伊関千書, 伊関千書, 渡邉嘉之, 和田成生, 大島まり, 間瀬光人

    第33回日本脳ドック学会総会  2024年6月 

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    開催年月日: 2024年6月

    記述言語:日本語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(公募)  

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  • ASSESSMENT OF DNA MOTILITY WITHIN LOCAL NUCLEAR AREA THROUGH TELOMERE MOTION ANALYSIS 国際会議

    M. Yamazaki, B. Andosiro, H. Miyoshi, S. Ii, N. Sakamo

    SB3C2024  2024年6月 

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    開催年月日: 2024年6月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 基質弾性率変化が三次元細胞牽引力に及ぼす影響評価

    室家孝太, 伊井仁志, 坂元尚哉, 山崎雅史

    第47回日本バイオレオロジー学会年会  2024年6月 

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    開催年月日: 2024年6月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 細胞外から細胞核への力学情報伝達機構解明に向けた核内局所のDNA揺らぎ評価

    山崎雅史, 安堵城万世, 三好洋美, 伊井仁志, 坂元尚哉

    第36回バイオエンジニアリング講演会  2024年5月 

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    開催年月日: 2024年5月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

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  • ブレブ形成におけるミオシン局在化による表層アクチン動態の数値的検討

    津久井康介, 三好洋美, 坂元尚哉, 伊井仁志

    第36回バイオエンジニアリング講演会  2024年5月 

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    開催年月日: 2024年5月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

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  • 脳区域解析AIアプリを用いたハキム病とアルツハイマー病とMCIの局所脳体積

    山田 茂樹, 湯澤拓矢, 伊藤 広貴, 伊関千書, 大谷 智仁, 伊井 仁志, 谷川 元紀, 渡邉 嘉之, 和田 成生, 大島 まり, 間瀬 光人

    第26回日本正常圧水頭症学会  2024年2月 

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    開催年月日: 2024年2月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 全頭蓋内環境の脳脊髄液動態モデル

    山田茂樹, 山田茂樹, 大谷智仁, 伊井仁志, 伊藤広貴, 伊関千書, 伊関千書, 谷川元紀, 渡邉嘉之, 和田成生, 大島まり, 間瀬光人

    日本正常圧水頭症学会プログラム・抄録集  2024年 

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    開催年月日: 2024年

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  • データ同化による患者個別膝関節モデルの生成:基準姿勢探索による精度向上

    黒山尚哉, 伊井仁志, 前田虎太郎, 石井大地, 藤江裕道

    バイオトライボロジシンポジウム  2024年 

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    開催年月日: 2024年

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  • 特発性正常圧水頭症と脳脊髄液動態の加齢性変化

    山田茂樹, 山田茂樹, 伊藤広貴, 渡邉嘉之, 伊井仁志, 大谷智仁, 和田成生, 大島まり, 谷川元紀, 間瀬光人

    日本神経放射線学会プログラム・抄録集  2023年 

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    開催年月日: 2023年

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  • 3次元MRIを用いたDESH自動検出

    山田茂樹, 伊藤広貴, 松政宏典, 渡邉嘉之, 伊井仁志, 大谷智仁, 和田成生, 大島まり, 谷川元紀, 間瀬光人

    日本正常圧水頭症学会プログラム・抄録集  2023年 

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    開催年月日: 2023年

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  • 脳と脳脊髄液の自動抽出・領域分割とAI-CAD

    山田茂樹, 山田茂樹, 山田茂樹, 伊藤広貴, 松政宏典, 伊井仁志, 前田修作, 武石直樹, 大谷智仁, 谷川元紀, 渡邉嘉之, 和田成生, 大島まり, 間瀬光人

    日本生体医工学会大会プログラム・抄録集(Web)  2023年 

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    開催年月日: 2023年

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  • 深層学習を用いた3次元MRIからのDESH自動検出と領域抽出

    山田茂樹, 山田茂樹, 山田茂樹, 伊藤広貴, 松政宏典, 伊井仁志, 前田修作, 武石直樹, 大谷智仁, 谷川元紀, 渡邉嘉之, 和田成生, 大島まり, 間瀬光人

    日本脳ドック学会総会プログラム・抄録集  2023年 

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    開催年月日: 2023年

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  • 深層学習による3次元MRIを用いたDESHの自動検出

    山田茂樹, 山田茂樹, 伊藤広貴, 松政宏典, 渡邉嘉之, 伊井仁志, 大谷智仁, 和田成生, 大島まり, 谷川元紀, 間瀬光人

    日本神経放射線学会プログラム・抄録集  2023年 

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    開催年月日: 2023年

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  • 弾性率の異なる基質上で培養した線維芽細胞の三次元細胞牽引力解析

    山崎雅史, 室家孝太, 伊井仁志, 安堵城万世, 坂元尚哉

    日本機械学会バイオフロンティア講演会講演論文集(CD-ROM)  2023年 

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    開催年月日: 2023年

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  • メッシュ制約型離散点法を用いた二次元移動境界流れの数値解法

    松田孟大, 伊井仁志

    数値流体力学シンポジウム講演論文集(CD-ROM)  2022年 

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    開催年月日: 2022年

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  • Deep Learningを用いたMRI脳区域解析による健常脳の加齢性体積減少

    山田茂樹, 山田茂樹, 河野浩人, 大谷智仁, 伊井仁志, 渡邉嘉之, 和田成生, 大島まり, 野崎和彦

    日本生体医工学会大会プログラム・抄録集(Web)  2022年 

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    開催年月日: 2022年

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  • 大脳皮質内の循環予測に向けた数値シミュレーションモデル

    伊井仁志

    脳循環代謝(Web)  2022年 

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    開催年月日: 2022年

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  • 脳区域AI自動抽出による健常者の脳体積

    山田茂樹, 山田茂樹, 河野浩人, 大谷智仁, 伊井仁志, 渡邉嘉之, 和田成生, 大島まり, 野崎和彦

    日本脳ドック学会総会プログラム・抄録集  2022年 

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    開催年月日: 2022年

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  • メッシュ制約型離散点法を用いた移動境界流れの数値解法の検討

    松田 孟大, 伊井 仁志

    計算力学講演会講演論文集  2022年  一般社団法人 日本機械学会

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    開催年月日: 2022年

    記述言語:日本語  

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  • 大規模並列計算に向けたメッシュレス手法の開発:基礎定式化と任意境界形状への適用

    松田孟大, 津久井康介, 伊井仁志

    数値流体力学シンポジウム講演論文集(CD-ROM)  2021年 

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    開催年月日: 2021年

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  • 流体力学から考えた赤血球の軸集中~血小板の周辺血流へのシフト

    伊井仁志

    Cardiovascular Anesthesia  2020年 

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    開催年月日: 2020年

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  • ヒト間葉系幹細胞の細胞核内粘弾性変化の骨芽細胞分化における役割

    松下晃次郎, 坂元尚哉, 伊井仁志, 三好洋美

    日本機械学会年次大会講演論文集(CD-ROM)  2020年 

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    開催年月日: 2020年

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  • 流体・多孔質体連成流れの一流体モデルの構築

    岡谷拓実, 伊井仁志

    数値流体力学シンポジウム講演論文集(CD-ROM)  2020年 

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    開催年月日: 2020年

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  • 血管分岐を伴う血球流れの数値解析

    OH Dongig, 伊井仁志, 高木周

    日本機械学会計算力学講演会論文集(CD-ROM)  2019年 

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    開催年月日: 2019年

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  • ヒト間葉系幹細胞の骨分化過程における細胞核内局所粘弾性の定量評価

    松下晃次郎, 坂元尚哉, 伊井仁志, 三好洋美

    日本機械学会年次大会講演論文集(CD-ROM)  2019年 

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    開催年月日: 2019年

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  • 微小循環系における血球流動及び酸素輸送に関する数値解析

    武石直樹, 小林純哉, 伊井仁志, 和田成生

    バイオエンジニアリング講演会講演論文集(CD-ROM)  2019年 

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    開催年月日: 2019年

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  • 医用画像に基づく被験者個別の舌力学モデルによる変形解析

    竹中峻, 吉永司, 野崎一徳, 伊井仁志, 和田成生

    日本機械学会バイオフロンティア講演会講演論文集(CD-ROM)  2019年 

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    開催年月日: 2019年

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  • 血液中の波動伝播における赤血球の音響学的な寄与の検討

    伊井仁志

    日本機械学会バイオフロンティア講演会講演論文集(CD-ROM)  2019年 

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    開催年月日: 2019年

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  • 脳血管網モデリングと全脳循環血流場の数値計算

    石田駿一, 北出宏紀, 伊井仁志, 今井陽介, 和田成生

    日本機械学会計算力学講演会論文集(CD-ROM)  2019年 

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    開催年月日: 2019年

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  • 全脳循環血流シミュレータの開発

    石田駿一, 北出宏紀, 伊井仁志, 今井陽介, 和田成生

    バイオエンジニアリング講演会講演論文集(CD-ROM)  2019年 

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    開催年月日: 2019年

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  • 肺細葉数理モデルを用いた吸気時の力学解析:小児肺細葉メカニクス理解に向けて

    越山顕一朗, 和田成生, 伊井仁志, 世良俊博

    バイオエンジニアリング講演会講演論文集(CD-ROM)  2019年 

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    開催年月日: 2019年

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  • 接着基質力学特性の違いによって引き起こされる細胞内張力の変化

    伊藤佳祐, 伊井仁志, CONWAY Daniel, 坂元尚哉

    バイオエンジニアリング講演会講演論文集(CD-ROM)  2019年 

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    開催年月日: 2019年

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  • 全脳循環血流場の大規模並列シミュレーション

    石田駿一, 北出宏紀, 伊井仁志, 今井陽介, 和田成生

    計算工学講演会論文集(CD-ROM)  2019年 

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    開催年月日: 2019年

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  • 弾性管の微小変形挙動を考慮したボクセル型流体シミュレーション手法の開発

    伊井仁志

    計算工学講演会論文集(CD-ROM)  2019年 

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    開催年月日: 2019年

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  • 拡散テンソル画像に基づく被験者個別の舌筋線維配向を考慮した舌モデルによる変形シミュレーション

    竹中峻, 吉永司, 野崎一徳, 伊井仁志, 和田成生

    システム制御情報学会研究発表講演会講演論文集(CD-ROM)  2019年 

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    開催年月日: 2019年

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  • 流体・構造・音響連成解析による肺クラックル音の理解

    伊井仁志, 伊井仁志, 竹田圭佑, 越山顕一朗, 和田成生

    計算工学講演会論文集(CD-ROM)  2018年6月 

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    開催年月日: 2018年6月

    記述言語:日本語  

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  • 単純化された毛細血管網における血球分配と周囲組織への酸素輸送に関する数値シミュレーション

    伊井仁志, 小林純哉, 武石直樹, 和田成生

    日本機械学会関東支部総会・講演会講演論文集(CD-ROM)  2018年3月 

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    開催年月日: 2018年3月

    記述言語:日本語  

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  • 歯茎摩擦音の流体音響メカニズム:「ス」と「シ」の違いを科学する

    和田成生, 吉永司, 伊井仁志, 野崎一徳

    関西大学先端科学技術シンポジウム講演集  2018年1月 

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    開催年月日: 2018年1月

    記述言語:日本語  

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  • 気道および肺実質内の音響伝播モデルを用いた肺音伝播メカニズムの考察

    竹田圭佑, 伊井仁志, 吉永司, 越山顕一朗, 和田成生

    バイオエンジニアリング講演会講演論文集(CD-ROM)  2018年 

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    開催年月日: 2018年

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  • 全脳循環血流場の数値シミュレーションに向けた脳血管構造モデリング

    北出宏紀, 伊井仁志, 今井陽介, 石田駿一, 和田成生

    日本機械学会バイオフロンティア講演会講演論文集(CD-ROM)  2018年 

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    開催年月日: 2018年

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  • 数値力学試験によるフィブリン凝集塊の巨視的力学特性の評価

    榎崎凌伍, 武石直樹, 重松大輝, 石田駿一, 伊井仁志, 和田成生

    バイオエンジニアリング講演会講演論文集(CD-ROM)  2018年 

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    開催年月日: 2018年

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  • パーティクルトラッキング法による細胞核内局所力学特性の評価

    木村俊, 三好洋美, 伊井仁志, 坂元尚哉

    日本機械学会バイオフロンティア講演会講演論文集(CD-ROM)  2018年 

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    開催年月日: 2018年

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  • フィブリン凝集塊形成の数値シミュレーション:個々の凝集条件が凝集塊構造に与える影響

    榎崎凌伍, 武石直樹, 重松大輝, 石田駿一, 伊井仁志, 新岡宏彦, 和田成生

    日本機械学会バイオフロンティア講演会講演論文集(CD-ROM)  2018年 

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    開催年月日: 2018年

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  • 心肥大を伴う拡張不全心の心筋収縮力に対する一考察

    森下孝臣, 伊井仁志, 和田成生

    日本生体医工学会大会プログラム・抄録集(Web)  2018年 

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    開催年月日: 2018年

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  • 医用画像に基づく舌力学モデルによる発話時の舌変形シミュレーション

    竹中峻, 吉永司, 野崎一徳, 伊井仁志, 和田成生

    日本機械学会計算力学講演会論文集(CD-ROM)  2018年 

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    開催年月日: 2018年

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  • 不均質構造を有する肺細葉数理モデルを用いた構造解析

    西本圭佑, 越山顕一朗, 伊井仁志, 和田成生

    バイオエンジニアリング講演会講演論文集(CD-ROM)  2017年12月 

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    開催年月日: 2017年12月

    記述言語:日本語  

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  • 全脳循環システムの解明に向けた大規模計算アプローチの構築

    伊井仁志, 和田成生

    バイオエンジニアリング講演会講演論文集(CD-ROM)  2017年12月 

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    開催年月日: 2017年12月

    記述言語:日本語  

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  • 肺実形状に基づいた肺葉内気道分岐モデルを用いた肺音分布の音響解析

    竹田圭佑, 吉永司, 越山顕一朗, 伊井仁志, 和田成生

    バイオエンジニアリング講演会講演論文集(CD-ROM)  2017年12月 

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    開催年月日: 2017年12月

    記述言語:日本語  

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  • 微小循環内の血球流れ下における細胞接着の数値解析

    武石直樹, 伊井仁志, 和田成生

    バイオエンジニアリング講演会講演論文集(CD-ROM)  2017年12月 

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    開催年月日: 2017年12月

    記述言語:日本語  

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  • 造影剤注入シミュレーションによる個別血管モデルでの血管造影効果の評価

    菊政一樹, 伊井仁志, 和田成生

    バイオエンジニアリング講演会講演論文集(CD-ROM)  2017年12月 

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    開催年月日: 2017年12月

    記述言語:日本語  

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  • 線維芽細胞牽引力に対する細胞核の力学的役割

    伊藤佳祐, 伊井仁志, 和田成生, 坂元尚哉

    日本機械学会バイオフロンティア講演会講演論文集  2017年10月 

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    開催年月日: 2017年10月

    記述言語:日本語  

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  • 肺実形状に基づいた気道分岐モデルを用いた気道内の音響解析

    竹田圭佑, 吉永司, 越山顕一朗, 伊井仁志, 和田成生

    日本機械学会バイオフロンティア講演会講演論文集  2017年10月 

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    開催年月日: 2017年10月

    記述言語:日本語  

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  • フィードバック制御に基づくデータ同化手法を用いた非定常血流解析

    伊井仁志, 渡邉嘉之, 和田成生

    計算工学講演会論文集(CD-ROM)  2017年5月  日本計算工学会

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    開催年月日: 2017年5月

    記述言語:日本語  

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  • 静脈血栓フィブリン構造変化―血小板数,ヘマトクリット値の影響

    平方秀男, 杉田尚子, 井上京, 巽和也, 栗山怜子, 伊井仁志, 新岡宏彦, 和田成生, 小池薫, 村井俊哉

    日本バイオレオロジー学会誌(Web)  2017年5月 

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    開催年月日: 2017年5月

    記述言語:日本語  

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  • 静脈血栓フィブリン構造変化 血小板数、ヘマトクリット値の影響

    平方 秀男, 杉田 尚子, 井上 京, 巽 和也, 栗山 怜子, 伊井 仁志, 新岡 宏彦, 和田 成生, 小池 薫, 村井 俊哉

    日本バイオレオロジー学会誌(B&R)  2017年5月  (NPO)日本バイオレオロジー学会

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    開催年月日: 2017年5月

    記述言語:日本語  

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  • 医用画像に基づく舌筋線維応力の逆解析

    小池成彦, 吉永司, 野崎一徳, 伊井仁志, 和田成生

    バイオエンジニアリング講演会講演論文集(CD-ROM)  2017年1月 

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    開催年月日: 2017年1月

    記述言語:日本語  

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  • 計測画像ベース数理血管新生モデルによる大脳皮質内微小血管網の再構築

    伊井仁志, 正本和人, 和田成生

    バイオエンジニアリング講演会講演論文集(CD-ROM)  2017年1月 

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    開催年月日: 2017年1月

    記述言語:日本語  

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  • 冠動脈造影の注入過程における血液と造影剤の混合挙動に関する数値流体解析

    樫山勝基, 伊井仁志, 和田成生

    バイオエンジニアリング講演会講演論文集(CD-ROM)  2017年1月 

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    開催年月日: 2017年1月

    記述言語:日本語  

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  • 微小循環における酸素輸送現象のマルチフィジックスモデルの構築

    小林純哉, 伊井仁志, 武石直樹, 和田成生

    日本機械学会計算力学講演会論文集(CD-ROM)  2017年 

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    開催年月日: 2017年

    記述言語:日本語  

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  • 3次元実形状モデルを用いた血管造影剤の注入シミュレーション

    菊政一樹, 伊井仁志, 和田成生

    日本機械学会バイオフロンティア講演会講演論文集(CD-ROM)  2017年 

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    開催年月日: 2017年

    記述言語:日本語  

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  • プロトフィブリル凝集モデルを用いたフィブリン凝集塊形成シミュレーション:凝集塊の形態学的特徴の評価

    榎崎凌伍, 伊井仁志, 武石直樹, 越山顕一朗, 重松大輝, 和田成生

    バイオエンジニアリング講演会講演論文集(CD-ROM)  2017年 

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    開催年月日: 2017年

    記述言語:日本語  

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  • 微小循環における血球流動と酸素輸送の連成解析

    小林純哉, 伊井仁志, 武石直樹, 和田成生

    バイオエンジニアリング講演会講演論文集(CD-ROM)  2017年 

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    開催年月日: 2017年

    記述言語:日本語  

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  • 離散要素を用いたフィブリン凝集塊形成におけるメゾスコピック数値アプローチ

    榎崎凌伍, 伊井仁志, 武石直樹, 越山顕一朗, 重松大輝, 和田成生

    日本機械学会計算力学講演会論文集(CD-ROM)  2017年 

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    開催年月日: 2017年

    記述言語:日本語  

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  • A Full Eulerian Method For Fluid-Structure Interaction Problems

    Kazuyasu Sugiyama, Satoshi Ii, Kazuya Shimizu, Shigeho Noda, Shu Takagi

    24TH INTERNATIONAL CONGRESS OF THEORETICAL AND APPLIED MECHANICS - FOUNDATION OF MULTIDISCIPLINARY RESEARCH  2017年  ELSEVIER SCIENCE BV

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    開催年月日: 2017年

    記述言語:英語  

    An efficient and scalable numerical method for massively parallel computing of fluid-structure interaction systems has been developed for biomedical applications. To facilitate the treatment of complex geometry, a full Eulerian method is employed to couple the incompressible motions of fluid and hyperelastic materials. Instead of implicitly solving the pressure Poisson equation, a novel artificial compressibility method with adaptive parameters, which are determined to guarantee the computed field to be nearly incompressible, is proposed. In both weak and strong scaling tests, the developed solver attains excellent scalability on the K computer. A sustained performance of 4.54 Pflops (42.7% of peak) has been achieved for a microchannel flow involving more than 5 million deformable bodies using 6.96x10(11) grid points with 663,552 compute cores. We study arteriole blood flows in a brain to gain insight into dynamic interactions among motions of plasma and blood cells, which are relevant to initial thrombus formations. (C) 2017 Published by Elsevier B.V.

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  • コイル塞栓術後の脳動脈瘤内における血栓形成と血流場の相互作用:計算力学シミュレーションによる検討

    大谷智仁, 伊井仁志, 和田成生

    レオロジー討論会講演要旨集  2016年10月 

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    開催年月日: 2016年10月

    記述言語:日本語  

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  • 患者個別の医療支援を目指した変分データ同化血流解析手法の提案

    黒川大輝, 伊井仁志, 渡邉嘉之, 和田成生

    日本機械学会バイオフロンティア講演会講演論文集  2016年10月 

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    開催年月日: 2016年10月

    記述言語:日本語  

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  • 不均質肺細葉構造の表面張力効果を考慮した変形解析

    西本圭佑, 越山顕一朗, 伊井仁志, 和田成生

    日本機械学会バイオフロンティア講演会講演論文集  2016年10月 

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    開催年月日: 2016年10月

    記述言語:日本語  

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  • 舌先端と下前歯の間のキャビティが歯茎摩擦音/s/に与える影響

    小池成彦, 吉永司, 野崎一徳, 伊井仁志, 和田成生

    日本機械学会年次大会講演論文集(CD-ROM)  2016年9月 

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    開催年月日: 2016年9月

    記述言語:日本語  

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  • 血流と血球細胞の流体力学と細胞接着の連成シミュレーション

    高木周, 清水和弥, 伊井仁志, 塩崎聖治, 後藤信哉, 杉山和靖

    日本バイオレオロジー学会誌(Web)  2016年6月 

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    開催年月日: 2016年6月

    記述言語:日本語  

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  • 冠循環微小循環系における末梢抵抗に関する3次元数値シミュレーション

    程田将平, 湯博洋, 清水和弥, 野田茂穂, 伊井仁志, 杉山和靖, 高木周

    日本バイオレオロジー学会誌(Web)  2016年6月 

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    開催年月日: 2016年6月

    記述言語:日本語  

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  • 静脈血栓の研究に有望な新しい流路システム

    井上 京, 杉田 尚子, 平方 秀男, 巽 和也, 新岡 宏彦, 伊井 仁志, 和田 成生, 小池 薫, 村井 俊哉

    日本バイオレオロジー学会誌(B&R)  2016年6月  (NPO)日本バイオレオロジー学会

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    開催年月日: 2016年6月

    記述言語:日本語  

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  • 超音波によるバブルリポソームの制御に関するシミュレーション手法の開発

    速水尚, 伊井仁志, 沖田浩平, 高木周

    数値流体力学シンポジウム講演論文集(CD-ROM)  2016年 

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    開催年月日: 2016年

    記述言語:日本語  

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  • A Computational Approach for Blood Flow Analysis in the Densely Coiled Cerebral Aneurysm

    Tomohiro Otani, Satoshi Ii, Shigeo Wada, Tomoyoshi Shigematsu, Toshiyuki Fujinaka, Tomohiko Ozaki, Masayuki Hirata

    2016 IEEE 16TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON BIOINFORMATICS AND BIOENGINEERING (BIBE)  2016年  IEEE

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    開催年月日: 2016年

    記述言語:英語  

    Computational fluid dynamics (CFD) study of the blood flow in the coiled cerebral aneurysm is one of powerful tools to explore the treatment mechanism of the endovascular coiling. Although several computational techniques were proposed to represent the realistic coil configuration in the aneurysm for the CFD studies, the CFD methodology for the blood flow analysis in the densely coiled aneurysm is still not fully discussed. The present study develops a CFD approach for the blood flow analysis in the densely coiled cerebral aneurysm without unstructured volume mesh creation. Patient-specific aneurysm geometry with realistic coil configuration was implicitly represented in a Cartesian-grid by using the volume of fraction (VOF) function. A Cartesian-grid CFD simulation was conducted in a finite difference manner with using the VOF function by the method of Weymouth and Yue (J.Compt. Phys., 2011). We conducted that two cases of numerical example of the blood flow analysis in the aneurysm prior to the coiling and after coiling with the packing density of 27%. These examples clearly exhibited that the developed CFD framework successfully resolved the fine flow characteristics around coils in the aneurysm despite the absence of explicit coil surface.

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  • Patient-specific blood flows simulation on cerebral aneurysm based on physically consistency feedback control

    Mohd Azrul Hisham Mohd Adib, Satoshi Ii, Yoshiyuki Watanabe, Shigeo Wada

    2016 IEEE 16TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON BIOINFORMATICS AND BIOENGINEERING (BIBE)  2016年  IEEE

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    開催年月日: 2016年

    記述言語:英語  

    This study investigates a feasibility for patient-specific blood flow simulation, using a set of measurement data obtained from DSA and PC-MRI with respect to a geometry and velocity. The present approach naturally satisfies the physical consistency through boundary condition. The pressure boundary values are evaluated by relaxing a misfit of velocity field between measurement and simulation based on a proportional feedback control. The investigation involves a patient-specific aneurysm model reconstructed from DSA image, where the aneurysm is developed at the bifurcation with three branches. The result shows that a difference of velocity field between the measurement of the PC-MRI and simulation is reduced to 19.8% in systole condition, and then a reasonable wall shear stress distribution can be reproduced by the use of the measurement velocity data without explicitly giving the boundary conditions. The present approach exhibits a feasibility of the simulation-based blood flow analysis for understanding patient-specific hemodynamics.

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  • 左心室の電気生理・力学統合シミュレーション:興奮伝播様式の違いが収縮動態に与える影響

    重 文将, 稲田 慎, 伊井 仁志, 中沢 一雄, 和田 成生

    生体医工学  2016年  一般社団法人 日本生体医工学会

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    開催年月日: 2016年

    記述言語:日本語  

    <p>The left ventricle (LV) plays an important role in pumping blood throughout the body. The LV motion is attributed to an electrophysiological mechanism, i.e. cardiac conduction system and excitation propagation, and mechanical mechanisms, i.e. contraction of the cardiac muscle fibers. In a sinus rhythm, the excitation propagates through the LV due to the electrophysiological stimulus of the heart muscle cells with a constant rhythm. However, in an arrhythmia, the stimulus rhythm becomes inconstant, and some arrhythmia with a severe abnormality results in a reduction of cardiac function. So far, although some computational studies considering the electrophysiological change during arrhythmia have been done, little is known about the effect of coupling mechanism between electrophysiological dynamics and the entire LV kinematic behavior. In this study, an electrophysiological-mechanical integrated LV model is developed, and the effects of the excitation propagations in both the normal and arrhythmia conditions on the LV kinematics are investigated.</p>

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  • 深さ展開モデルを用いた細胞牽引力の逆解析

    伊井仁志, 坂元尚哉, 和田成生

    バイオエンジニアリング講演会講演論文集(CD-ROM)  2016年 

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    開催年月日: 2016年

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  • 静脈血栓の研究に有望な新しい流路システム

    井上京, 杉田尚子, 平方秀男, 巽和也, 新岡宏彦, 伊井仁志, 和田成生, 小池薫, 村井俊哉

    日本バイオレオロジー学会誌(Web)  2016年 

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    開催年月日: 2016年

    記述言語:日本語  

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  • 血流と血栓のシミュレーション

    杉山和靖, 伊井仁志, 清水和弥, 高木周, 松本洋一郎

    脈管学(Web)  2016年 

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    開催年月日: 2016年

    記述言語:日本語  

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  • 深さ展開モデルを用いた細胞牽引力の逆解析

    伊井仁志, 坂元尚哉, 和田成生

    バイオエンジニアリング講演会講演論文集  2016年 

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    開催年月日: 2016年

    記述言語:日本語  

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  • 超音波によるバブルリポソームの制御に関する数値解析

    速水尚, 伊井仁志, 沖田浩平, 高木周

    混相流シンポジウム講演論文集(CD-ROM)  2016年 

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    開催年月日: 2016年

    記述言語:日本語  

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  • 個別化・予防医療での新たなパラダイムの創出 健康・医療ビッグデータとスーパーコンピュータがもたらすもの 医学と生体力学をむすぶデータ同化シミュレーション

    和田 成生, 伊井 仁志, 越山 顕一郎

    日本生化学会大会・日本分子生物学会年会合同大会講演要旨集  2015年12月  (公社)日本生化学会

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    開催年月日: 2015年12月

    記述言語:英語  

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  • 気道壁の性状変化が呼吸音透過特性に与える影響

    伊井仁志, 杉谷和哉, 土生川千珠, 土生川千珠, 和田成生

    日本小児アレルギー学会誌  2015年10月  (一社)日本小児アレルギー学会

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    開催年月日: 2015年10月

    記述言語:日本語  

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  • 慢性喘息モデルの肺音と気道形態の関係

    土生川千珠, 土生川千珠, 村上佳津美, 長坂行雄, 杉谷和哉, 樫山勝基, 伊井仁志, 和田成生

    日本小児アレルギー学会誌  2015年10月  (一社)日本小児アレルギー学会

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    開催年月日: 2015年10月

    記述言語:日本語  

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  • 興奮伝播様式が左心室変形挙動に与える影響

    重文将, 稲田慎, 伊井仁志, 中沢一雄, 和田成生

    日本機械学会バイオフロンティア講演会講演論文集  2015年10月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2015年10月

    記述言語:日本語  

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  • 舌形状に基づく発音時の舌筋線維収縮力の逆問題推定

    小池成彦, 吉永司, 野崎一徳, 伊井仁志, 和田成生

    日本機械学会バイオフロンティア講演会講演論文集  2015年10月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2015年10月

    記述言語:日本語  

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  • PS1-12 ACOUSTIC SOURCE DETECTION OF REALISTIC AIRWAY MODEL USING MICROPHONE ARRAY SYSTEM AND AEROACOUSTIC ANALYSIS(PS1: Poster Short Presentation I,Poster Session)

    Saputra Gabriel Pramudita, Nozaki Kazunori, Ii Satoshi, Habukawa Chizu, Wada Shigeo

    Proceedings of the ... Asian Pacific Conference on Biomechanics : emerging science and technology in biomechanics  2015年9月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2015年9月

    記述言語:英語  

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  • 気道における空力音の発生と伝播―流体音響工学からの呼吸音の理解―

    和田成生, SAPUTRA Gabriel, Pramudita, 杉谷和哉, 伊井仁志, 土生川千珠

    日本小児アレルギー学会誌  2015年3月  (一社)日本小児アレルギー学会

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    開催年月日: 2015年3月

    記述言語:日本語  

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  • 気道壁を介した呼吸音の伝播特性の数値音響解析:気道壁の物性変化が与える影響

    杉谷和哉, 伊井仁志, 土生川千珠, 土生川千珠, 和田成生

    日本機械学会関西支部定時総会講演会講演論文集  2015年3月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2015年3月

    記述言語:日本語  

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  • 血液凝固因子の生化学反応と形成される血栓の粘弾性を考慮した血栓成長モデルの構築

    石田幸穂, 伊井仁志, 平方秀男, 杉田尚子, 越山顕一朗, 和田成生

    日本機械学会関西支部定時総会講演会講演論文集  2015年3月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2015年3月

    記述言語:日本語  

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  • 脳動脈瘤塞栓治療用コイルのはりモデルのパラメタ同定:連続体モデルを用いた数値実験

    大谷智仁, 伊井仁志, 和田成生

    日本機械学会関西支部定時総会講演会講演論文集  2015年3月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2015年3月

    記述言語:日本語  

    For the estimation of elastic parameters for a beam model of embolization coil, this paper performs the computational simulations of tensile/compress and bending tests of the coil. The coil configuration is constructed based on the observation results by the electron microscope. The load-displacement relationship for respective mechanical tests are investigated by means of the finite element method with consideration for the contacts between coil wires itself. The tensile stiffness of the coil is in excellent agreement with the theoretical solution, whereas the compressive and bending stiffness of the coil is relatively hard due to the contacts between the coil wires.

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  • 逆解析による細胞牽引力の推定:数理的アプローチによる最適条件の検討

    井上稔, 伊井仁志, 坂元尚哉, 和田成生

    日本機械学会関西支部定時総会講演会講演論文集  2015年3月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2015年3月

    記述言語:日本語  

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  • 脳動脈瘤治療用コイルの挿入条件が瘤内コイル分布に与える影響:計算力学モデルによる試行実験

    大谷智仁, 伊井仁志, 重松朋芳, 藤中俊之, 平田雅之, 尾崎友彦, 和田成生

    バイオエンジニアリング講演会講演論文集  2015年1月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2015年1月

    記述言語:日本語  

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  • 計算力学モデルと生体画像解析による左心室壁変形速度場の評価

    今村拓哉, 伊井仁志, 原口亮, 中沢一雄, 和田成生

    バイオエンジニアリング講演会講演論文集  2015年1月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2015年1月

    記述言語:日本語  

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  • 低マッハ数近似を用いた空力音響解析による呼吸音の検討

    伊井仁志, GABRIEL Saputra, 和田成生

    バイオエンジニアリング講演会講演論文集  2015年1月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2015年1月

    記述言語:日本語  

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  • 物理的整合性を考慮したフィードバック制御によるデータ同化血流解析手法の提案

    伊井仁志, 和田成生

    日本機械学会計算力学講演会論文集(CD-ROM)  2014年11月 

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    開催年月日: 2014年11月

    記述言語:日本語  

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  • 気道による拘束を考慮した肺の変形シミュレーション

    長池香, 大谷智仁, 伊井仁志, 越山顕一朗, 和田成生

    日本機械学会バイオフロンティア講演会講演論文集  2014年10月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2014年10月

    記述言語:日本語  

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  • 脳動脈瘤に留置された治療用コイル分布に関する計算力学的検討

    大谷智仁, 大谷智仁, 重松朋芳, 伊井仁志, 藤中俊之, 平田雅之, 尾崎友彦, 和田成生

    日本機械学会年次大会講演論文集(CD-ROM)  2014年9月 

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    開催年月日: 2014年9月

    記述言語:日本語  

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  • コイルの初期形状を考慮した脳動脈瘤コイル挿入の計算力学モデルの構築

    大谷智仁, 伊井仁志, 和田成生

    計算工学講演会論文集(CD-ROM)  2014年6月  日本計算工学会

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    開催年月日: 2014年6月

    記述言語:日本語  

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  • 多数の赤血球を含む流れのシミュレーションと血栓症のモデリング

    高木周, 杉山和靖, 清水和弥, 伊井仁志, 塩崎聖治, 島本憲夫

    日本バイオレオロジー学会年会プログラム・抄録集  2014年6月 

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    開催年月日: 2014年6月

    記述言語:日本語  

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  • 1G35 一次元近似モデルを用いた気流による粘膜振動の解析(OS5-3:生体流れの計算バイオメカニクス:疾病の再現および診断・治療への応用(3))

    伊井 仁志, 和田 成生

    バイオエンジニアリング講演会講演論文集  2014年1月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2014年1月

    記述言語:日本語  

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  • 1G22 塞栓治療用コイルの計算力学モデル構築とその検証(OS5-2:生体流れの計算バイオメカニクス:疾病の再現および診断・治療への応用(2))

    大谷 智仁, 伊井 仁志, 藤中 俊之, 平田 雅之, 黒田 淳子, 芝野 克彦, 和田 成生

    バイオエンジニアリング講演会講演論文集  2014年1月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2014年1月

    記述言語:日本語  

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  • A preliminary experimental study on the sound generation by flow impingement in branching airway

    G. P. Saputra, K. Nozaki, S. Ii, Shigeo Wada

    IFMBE Proceedings  2014年 

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    開催年月日: 2014年

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  • DEVELOPMENT OF A VIRTUAL COIL MODEL FOR BLOOD FLOW SIMULATION IN COIL-EMBOLIZED ANEURYSMS

    Tomohiro Otani, Satoshi Ii, Toshiyuki Fujinaka, Masayuki Hirata, Junko Kuroda, Katsuhiko Shibano, Shigeo Wada

    PROCEEDINGS OF THE ASME INTERNATIONAL MECHANICAL ENGINEERING CONGRESS AND EXPOSITION, 2013, VOL 3A  2014年  AMER SOC MECHANICAL ENGINEERS

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    開催年月日: 2014年

    記述言語:英語  

    Hemodynamics is considered to be one of the indices to evaluate the effects of the treatment by coil embolization for cerebral aneurysms. For the sake of detailed analysis of hemodynamics in coil-embolized aneurysms, we develop a virtual coil model based on the mechanical theory that the coil deforms toward minimizing the elastic energy, and represent a realistic configuration of the embolized coils in the aneurysm by the insertion simulation. Then, the blood flow analysis is done by solving the N.S. and continuity equations numerically with the finite volume method using polyhedral mesh. The coil insertion simulation demonstrated that almost uniform distribution of the coil in the aneurysm was achieved at over 10% packing density of the coil. The blood flow analysis using the virtual coil model showed that the flow momentum inside the aneurysm was reduced to less than 10% by coil embolization with a packing density over 20%. In comparison to the simulation results using a porous media model for the embolized coil, there was no significant difference in the reduction ratio of the flow momentum in the aneurysm by coil embolization. However, local flow dynamics evaluated by the flow voracity was different in the virtual coil model and the porous media model, in particular at the neck region of the aneurysm.

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  • Toward the multi-scale simulation for a human body using the next-generation supercomputer

    Yoichiro Matsumoto, Satoshi Ii, Seiji Shiozaki, Kazuyasu Sugiyama, Shu Takagi

    MECHANICS FOR THE WORLD: PROCEEDINGS OF THE 23RD INTERNATIONAL CONGRESS OF THEORETICAL AND APPLIED MECHANICS, ICTAM2012  2014年  ELSEVIER SCIENCE BV

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    開催年月日: 2014年

    記述言語:英語  

    We have developed novel numerical methods for fluid-structure and fluid-membrane interaction problems. The basic equation set is formulated in a full Eulerian framework. The method is based on the finite difference volume-of-fluid scheme with fractional step algorithm. It is validated through a numerical solution to a deformable vesicle problem, and applied to blood flows including red blood cells (RBCs) and platelets. Further, to gain insight into the mechanism of thrombus formation, a stochastic Monte Carlo model to describe the platelet-vessel wall interaction is incorporated into the Eulerian method. The effect of the RBCs on the platelet motion is discussed. (C) 2013 Published by Elsevier Ltd.

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  • Blood flow analysis in patient-specific cerebral aneurysm models with realistic configuration of embolized coils

    T. Otani, S. Ii, T. Fujinaka, M. Hirata, J. Kuroda, K. Shibano, Shigeo Wada

    IFMBE Proceedings  2014年 

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    開催年月日: 2014年

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  • 2502 粘弾性膜モデルに基づ<赤血球の力学挙動解析

    岩田 俊介, 伊井 仁志, 和田 成生

    計算力学講演会講演論文集  2013年11月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2013年11月

    記述言語:日本語  

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  • 2503 最適化手法に基づく血流解析の計測融合シミュレーションに関する研究

    網谷 隼人, 大谷 智仁, 伊井 仁志, 和田 成生

    計算力学講演会講演論文集  2013年11月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2013年11月

    記述言語:日本語  

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  • 透過性を有する弾性膜カプセルの変形と濃度輸送の連成解析手法の提案

    伊井仁志, 和田成生

    日本機械学会計算力学講演会論文集(CD-ROM)  2013年11月 

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    開催年月日: 2013年11月

    記述言語:日本語  

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  • >

    網谷隼人, 大谷智仁, 伊井仁志, 和田成生

    日本機械学会計算力学講演会論文集(CD-ROM)  2013年11月 

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    開催年月日: 2013年11月

    記述言語:日本語  

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  • >

    岩田俊介, 伊井仁志, 和田成生

    日本機械学会計算力学講演会論文集(CD-ROM)  2013年11月 

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    開催年月日: 2013年11月

    記述言語:日本語  

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  • A109 分岐気道モデルを用いた肺音の空力音響解析(A1-2 数理・計算パイオメカニクス)

    Gabriel Saputra, 野崎 一徳, 伊井 仁志, 和田 成生

    バイオフロンティア講演会講演論文集  2013年10月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2013年10月

    記述言語:英語  

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  • 筋線維の走向を考慮した左心室壁の変形シミュレーション

    今村拓哉, 伊井仁志, 原口亮, 中沢一雄, 和田成生

    日本機械学会バイオフロンティア講演会講演論文集  2013年10月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2013年10月

    記述言語:日本語  

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  • 脳動脈瘤コイル塞栓術の適用事例における瘤内血流動態の流体力学的検討

    大谷智仁, 伊井仁志, 藤中俊之, 平田雅之, 黒田淳子, 芝野克彦, 和田成生

    日本機械学会年次大会講演論文集(CD-ROM)  2013年9月 

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    開催年月日: 2013年9月

    記述言語:日本語  

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  • 超並列計算に適した流体構造連成手法による血流のシミュレーション

    高木周, 杉山和靖, 伊井仁志, 塩崎聖治, 島本憲夫

    日本機械学会年次大会講演論文集(CD-ROM)  2013年9月 

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    開催年月日: 2013年9月

    記述言語:日本語  

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  • 多分散体を含む流体・構造/膜連成シミュレーション

    杉山和靖, 伊井仁志, 高木周, 松本洋一郎

    日本機械学会年次大会講演論文集(CD-ROM)  2013年9月 

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    開催年月日: 2013年9月

    記述言語:日本語  

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  • 塞栓治療用コイルの三次元幾何形状を考慮した脳動脈瘤内血流解析

    大谷智仁, 伊井仁志, 藤中俊之, 平田雅之, 黒田淳子, 芝野克彦, 和田成生

    バイオエンジニアリング講演会講演論文集  2013年1月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2013年1月

    記述言語:日本語  

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  • Massively Parallel Computing of Novel Fluid-Structure Interaction Solver on the K Computer

    Kazuyasu Sugiyama, Yasuhiro Kawashima, Shigeho Noda, Satoshi Ii, Hiroshi Koyama, Shu Takagi, Yoichiro Matsumoto, Ryutaro Himeno

    ハイパフォーマンスコンピューティングと計算科学シンポジウム論文集  2013年1月 

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    開催年月日: 2013年1月

    記述言語:英語  

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  • 滑り境界を有する二層膜と流体の連成解析

    伊井仁志, 和田成生

    バイオエンジニアリング講演会講演論文集  2013年1月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2013年1月

    記述言語:日本語  

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  • [short invited paper]血栓形成シミュレーションに向けた血小板接着現象の解析

    伊井 仁志, 杉山 和靖, 塩崎 聖治, 高木 周, 松本 洋一郎

    ハイパフォーマンスコンピューティングと計算科学シンポジウム論文集  2013年1月 

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    開催年月日: 2013年1月

    記述言語:日本語  

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  • 大規模な流体・構造/膜連成問題に適した数値解析法の開発と応用

    杉山和靖, 伊井仁志, 高木周, 松本洋一郎

    バイオエンジニアリング講演会講演論文集  2013年1月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2013年1月

    記述言語:日本語  

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  • Experimental flow-sound analyses in T-branch model for understanding constriction effect in lung sound generation mechanisms

    Gabriel Pramudita Saputra, Kazunori Nozaki, Satoshi Ii, Shigeov Wada

    42nd International Congress and Exposition on Noise Control Engineering 2013, INTER-NOISE 2013: Noise Control for Quality of Life  2013年 

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    開催年月日: 2013年

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  • 多分散体を含む流体・構造/膜連成問題の大規模並列計算

    杉山和靖, 伊井仁志, 高木周, 松本洋一郎

    理論応用力学講演会講演論文集(Web)  2013年 

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    開催年月日: 2013年

    記述言語:日本語  

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  • 1310 高精度流束再構築について(OS13-2.流体力学の先端的な数値解法と応用(2),OS・一般セッション講演)

    肖 鋒, 伊井 仁志

    計算力学講演会講演論文集  2012年10月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2012年10月

    記述言語:日本語  

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  • 高精度流束再構築について

    XIAO Feng, 伊井仁志

    日本機械学会計算力学講演会論文集(CD-ROM)  2012年10月 

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    開催年月日: 2012年10月

    記述言語:日本語  

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  • 膜の粘弾性を考慮した赤血球の力学挙動解析

    岩田俊介, 伊井仁志, 和田成生

    日本機械学会計算力学講演会論文集(CD-ROM)  2012年10月 

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    開催年月日: 2012年10月

    記述言語:日本語  

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  • マルチモーメントの概念を取り入れた高精度数値計算手法の定式化

    伊井仁志, 和田成生, XIAO Feng

    日本機械学会計算力学講演会論文集(CD-ROM)  2012年10月 

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    開催年月日: 2012年10月

    記述言語:日本語  

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  • BC-JP-1 Development of Multiscale Thrombus Simulator

    Takagi Shu, Ii Satoshi, Shiozaki Seiji, Shimamoto Norio, Sugiyama Kazuyasu, Matsumoto Yoichiro

    年次大会 : Mechanical Engineering Congress, Japan  2012年9月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2012年9月

    記述言語:英語  

    We have been working on the development of a full Eulerian formulation method for solving fluid-structure interaction problems.The original method [1] has been extended for fluid-membrane interaction problems [2].This method is applied to the blood flows containing red blood cells and platelets.Then,it is further extended to multiscale thrombosis simulation,which couples Monte-Carlo simulations for the molecular scale protein-protein interactions with continuum scale simulations.These simulators are developed for the massively parallel computation.The results reveal that the flow fluctuation given by the presence of red blood cells plays an important role to make the platelets adhering on the vessel wall.

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  • 表面非圧縮性条件を考慮した超弾性膜の力学挙動解析

    伊井仁志, 和田成生

    日本機械学会年次大会講演論文集(CD-ROM)  2012年9月 

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    開催年月日: 2012年9月

    記述言語:日本語  

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  • 大規模な流体・構造/膜連成問題に適した数値解析法の開発と多数の赤血球・血小板を含む血流への適用

    杉山和靖, 伊井仁志, 高木周, 松本洋一郎

    日本バイオレオロジー学会年会プログラム・抄録集  2012年5月 

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    開催年月日: 2012年5月

    記述言語:日本語  

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  • 血小板接着解析に向けた計算モデルの開発

    伊井仁志, 塩崎聖治, 杉山和靖, 高木周, 松本洋一郎

    計算工学講演会論文集(CD-ROM)  2012年5月 

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    開催年月日: 2012年5月

    記述言語:日本語  

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  • Development of Explicit Eulerian Finite Difference Solver for Large-Scale Fluid-Structure Interaction Systems

    Kazuyasu Sugiyama, Yasuhiro Kawashima, Hiroshi Koyama, Shigeho Noda, Satoshi Ii, Shu Takagi, Yoichiro Matsumoto, Ryutaro Himeno

    ハイパフォーマンスコンピューティングと計算科学シンポジウム論文集  2012年1月 

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    開催年月日: 2012年1月

    記述言語:英語  

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  • 血栓症のマルチスケールモデリング

    高木周, 伊井仁志, 塩崎聖治, 島本憲夫, 杉山和靖, 松本洋一郎

    理論応用力学講演会講演論文集(Web)  2012年 

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    開催年月日: 2012年

    記述言語:日本語  

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  • 超大規模並列計算に適した新しい流体・構造連成解析手法

    杉山和靖, 伊井仁志, 高木周, 松本洋一郎

    理論応用力学講演会講演論文集(Web)  2012年 

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    開催年月日: 2012年

    記述言語:日本語  

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  • せん断流下における粘弾性膜の力学挙動解析

    岩田俊介, 伊井仁志, 和田成生

    数値流体力学シンポジウム講演論文集(CD-ROM)  2012年 

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    開催年月日: 2012年

    記述言語:日本語  

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  • 流体・構造連成問題に対する高効率超大規模並列計算

    杉山和靖, 伊井仁志, 高木周, 松本洋一郎

    数値流体力学シンポジウム講演論文集(CD-ROM)  2012年 

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    開催年月日: 2012年

    記述言語:日本語  

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  • 動的モンテカルロ法による血小板‐血管壁相互作用の解析

    塩崎聖治, 伊井仁志, 杉山和靖, 高木周

    分子シミュレーション討論会講演要旨集  2011年12月 

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    開催年月日: 2011年12月

    記述言語:日本語  

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  • A full eulerian finite difference method for hyperelastic particles in fluid flows

    Kazuyasu Sugiyama, Satoshi Ii, Shintaro Takeuchi, Shu Takagi, Shu Takagi, Yoichiro Matsumoto

    ASME-JSME-KSME 2011 Joint Fluids Engineering Conference, AJK 2011  2011年12月 

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    開催年月日: 2011年12月

    A full Eulerian finite difference method has been developed for solving a dynamic interaction problem between Newtonian fluid and hyperelastic material. It facilitates to simulate certain classes of problems, such that an initial and neutral configuration of a multi-component geometry converted from voxel-based data is provided on a fixed Cartesian mesh. A solid volume fraction, which has been widely used for multiphase flow simulations, is applied to describing the multi-component geometry. The temporal change in the solid deformation is described in the Eulerian frame by updating a left Cauchy-Green deformation tensor, which is used to express constitutive equations for incompressible hyperelastic materials. The present Eulerian approach is confirmed to well reproduce the material deformation in the lid-driven flow and the particle-particle interaction in the Couette flow computed by means of the finite element method. It is applied to a Poiseuille flow containing biconcave neo-Hookean particles. The deformation, the relative position and orientation of a pair of particles are strongly dependent upon the initial configuration. The increase in the apparent viscosity is dependent upon the developed arrangement of the particles. Copyright © 2011 by ASME.

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  • 適応パラメータを持つ擬似圧縮性解法による完全オイラー型流体・構造連成解析

    杉山和靖, 伊井仁志, 高木周, 松本洋一郎

    数値流体力学シンポジウム講演論文集(CD-ROM)  2011年 

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    開催年月日: 2011年

    記述言語:日本語  

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  • 分子論的アプローチによる血小板一次凝集の解析

    塩崎聖治, 伊井仁志, 杉山和靖, 高木周, 松本洋一郎

    数値流体力学シンポジウム講演論文集(CD-ROM)  2011年 

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    開催年月日: 2011年

    記述言語:日本語  

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  • 赤血球を多数含んだ微小血管での血流解析

    伊井仁志, 杉山和靖, 高木周, 松本洋一郎

    数値流体力学シンポジウム講演論文集(CD-ROM)  2011年 

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    開催年月日: 2011年

    記述言語:日本語  

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  • 血栓シミュレータにむけた血流数値解析手法の開発

    伊井仁志, 杉山和靖, 塩崎聖治, 高木周, 松本洋一郎

    生体力学シミュレーション研究 理研シンポジウム 平成23年  2011年 

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    開催年月日: 2011年

    記述言語:日本語  

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  • 非構造格子における界面捕獲手法の構築

    伊井仁志, XIAO Feng

    数値流体力学シンポジウム講演論文集(CD-ROM)  2011年 

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    開催年月日: 2011年

    記述言語:日本語  

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  • 擬似圧縮性解法に基づく完全オイラー型流体構造連成解析

    杉山和靖, 伊井仁志, 高木周, 松本洋一郎

    生体力学シミュレーション研究 理研シンポジウム 平成23年  2011年 

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    開催年月日: 2011年

    記述言語:日本語  

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  • THINC法を発展させた多次元連続関数を用いる界面捕獲手法の提案

    伊井仁志, 杉山和靖, 竹内伸太郎, 高木周, 松本洋一郎, XIAO Feng

    日本機械学会計算力学講演会論文集(CD-ROM)  2010年9月 

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    開催年月日: 2010年9月

    記述言語:日本語  

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  • 壁面に沿う流れにおける超弾性体粒子のオイラー型シミュレーション

    杉山和靖, 伊井仁志, 竹内伸太郎, 高木周, 松本洋一郎

    日本機械学会年次大会講演論文集  2010年9月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2010年9月

    記述言語:日本語  

    A full Eulerian simulation method for solving fluid-structure coupling problems has been developed. It facilitates solution of dynamic interaction problems between Newtonian fluid and hyperelastic material for given initial configuration of a multi-component geometry described by voxel-based data on a fixed Cartesian mesh. The monolithic velocity field defined over the fluid and solid domains is discretized on a fixed mesh in a finite difference manner. A solid volume fraction and a left Cauchy-Green deformation tensor are temporally updated on the Eulerian frame to distinguish between two phases and to quantify the deformation level of solid, respectively. The simulation method is applied to two-dimensional motions of biconcave neo-Hookean particles in a Poiseuille flow.

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  • 超弾性体管内流のオイラー型流体構造連成解析

    長野直大, 杉山和靖, 竹内伸太郎, 伊井仁志, 高木周, 松本洋一郎

    日本機械学会年次大会講演論文集  2010年9月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2010年9月

    記述言語:日本語  

    Abstract An interaction problem between a fluid and elastic walls is solved by a full Eulerian fluid-structure coupling method. The method employs a uniform grid system for both fluid and solid and it does not require any mesh generation or reconstruction, aming at facilitating the practical bio-mechanical fluid-structure analysis. The availability and applicability of the developed method to systems involving complex geometries driven by a pressure gradient are shown through a comparison between the obtained numerical results and theoretical prediction, and a grid convergence test. Further, pulsating flow simulation are performed to demonstrate the effect of the pulsating amplitude on the flow rate.

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  • オイラー定式化による流体・構造体連成解析手法の開発と発展

    伊井仁志, 杉山和靖, 高木周, 松本洋一郎

    日本機械学会年次大会講演論文集  2010年9月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2010年9月

    記述言語:日本語  

    The main idea of the Eulerian fluid-structure interaction (FSI) model is derived from the idea of the multi-phase analysis on fixed Cartesian mesh. The volume fraction data is used to distinguish the fluid and structure regions, and the mixed stress on an Eulerian element is calculated with each volume fraction. In order to describe the structure deformation, which relates to the elastic stress, the left Cauchy-Green deformation tensor is introduced in a hyper-elastic material. In this paper, further development for the numerical approach is proposed such as the advection scheme of the volume data and implicit treatment for the elastic stress. The simple validation problems will be shown, and a pressure-driving capillary flow involving several biconcave materials will be also investigated.

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  • 固定メッシュ法に基づくネオフック体管内流の流体構造連成シミュレーション

    杉山和靖, 長野直大, 竹内伸太郎, 伊井仁志, 高木周, 松本洋一郎

    理論応用力学講演会講演論文集  2010年6月 

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    開催年月日: 2010年6月

    記述言語:日本語  

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  • 固定メッシュ法に基づく流体構造連成シミュレーション

    杉山和靖, 伊井仁志, 竹内伸太郎, 高木周, 松本洋一郎

    数値流体力学シンポジウム講演論文集(CD-ROM)  2010年 

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    開催年月日: 2010年

    記述言語:日本語  

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  • 血管異方性を考慮した超弾性体管内流のオイラー型流体構造連成シミュレーション

    長野直大, 杉山和靖, 竹内伸太郎, 伊井仁志, 高木周, 松本洋一郎

    数値流体力学シンポジウム講演論文集(CD-ROM)  2010年 

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    開催年月日: 2010年

    記述言語:日本語  

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  • An Eulerian Approach to Fluid-Structure Coupling Problems Suitable for Voxel-Based Geometry

    Kazuyasu Sugiyama, Shintaro Takeuchi, Satoshi Ii, Shu Takagi, Yoichiro Matsumoto

    6TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON MULTIPHASE FLOW, HEAT MASS TRANSFER AND ENERGY CONVERSION  2010年  AMER INST PHYSICS

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    開催年月日: 2010年

    記述言語:英語  

    A new simulation method for solving fluid-structure coupling problems suitable for voxel-based geometry has been developed. All the basic equations are numerically solved on a fixed Cartesian grid in a finite difference scheme. An incompressible fluid flow solver is extended to the incompressible fluid-structure system. A volume-of-fluid approach is applied to describing the multi-component geometry. The temporal change in the solid deformation is described on the Eulerian frame by updating a left Cauchy-Green deformation tensor, which expresses constitutive equations of the hyperelastic Cauchy stress for e.g. neo-Hookean material. Two validations are made: one is a comparison with the available simulation of the solid motion in the lid-driven flow (Zhao et al. (2008) J. Comput. Phys. 227, 3114), in which the deformed solid motion is solved in the finite element approach, the other is an examination of the reversibility in shape of the hyperelastic material under no stress situation. The present method is confirmed to well capture the material deformation and the reversal.

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  • 完全オイラー型定式化による流体・弾性膜連成問題の解析

    伊井仁志, 杉山和靖, GONG Xiaobo, 高木周, 松本洋一郎

    数値流体力学シンポジウム講演論文集(CD-ROM)  2010年 

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    開催年月日: 2010年

    記述言語:日本語  

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  • 306 MCV法におけるチェビシェフノードについて(OS3.CIP法とその関連手法(2),オーガナイズドセッション)

    肖 鋒, 伊井 仁志

    計算力学講演会講演論文集  2009年10月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2009年10月

    記述言語:日本語  

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  • MCV法におけるチェビシェフノードについて

    XIAO Feng, 伊井仁志

    日本機械学会計算力学講演会論文集(CD-ROM)  2009年10月 

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    開催年月日: 2009年10月

    記述言語:日本語  

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  • オイラー型有限差分法による流体構造連成解析手法

    杉山和靖, 伊井仁志, 竹内伸太郎, 高木周, 松本洋一郎

    日本機械学会年次大会講演論文集  2009年9月 

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    開催年月日: 2009年9月

    記述言語:日本語  

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  • オイラー型定式化による流体・構造体連成解析手法の発展

    伊井仁志, 竹内伸太郎, 杉山和靖, 高木周, 松本洋一郎

    日本機械学会年次大会講演論文集  2009年9月 

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    開催年月日: 2009年9月

    記述言語:日本語  

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  • オイラー型有限差分法による流体構造連成解析

    杉山和靖, 伊井仁志, 竹内伸太郎, 高木周, 松本洋一郎

    計算工学講演会論文集  2009年5月 

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    開催年月日: 2009年5月

    記述言語:日本語  

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  • 界面ジャンプ条件を用いたオイラー解法による流体・構造体連成解析手法の開発

    伊井仁志, 杉山和靖, 竹内伸太郎, 高木周, 松本洋一郎

    計算工学講演会論文集  2009年5月 

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    開催年月日: 2009年5月

    記述言語:日本語  

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  • 生体シミュレーション研究 ボクセルデータに適したオイラー型流体構造連成有限差分解析

    杉山和靖, 竹内伸太郎, 伊井仁志, 高木周, 松本洋一郎

    生体シミュレーション研究 理研シンポジウム 平成21年  2009年 

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    開催年月日: 2009年

    記述言語:日本語  

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  • オイラー型流体構造連成手法を用いた超弾性体管内流の数値解析

    長野直大, 杉山和靖, 竹内伸太郎, 伊井仁志, 高木周, 松本洋一郎

    数値流体力学シンポジウム講演論文集(CD-ROM)  2009年 

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    開催年月日: 2009年

    記述言語:日本語  

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  • 現配置参照型流体構造連成オイラー解析法

    杉山和靖, 伊井仁志, 竹内伸太郎, 高木周, 松本洋一郎

    数値流体力学シンポジウム講演論文集(CD-ROM)  2009年 

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    開催年月日: 2009年

    記述言語:日本語  

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  • 界面ジャンプ条件を考慮したオイラー型流体・構造体連成解析手法

    伊井仁志, 杉山和靖, 竹内伸太郎, 高木周, 松本洋一郎

    数値流体力学シンポジウム講演論文集(CD-ROM)  2009年 

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    開催年月日: 2009年

    記述言語:日本語  

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  • 生体シミュレーション研究 オイラー定式化による流体・構造体連成解析手法の高精度化と発展

    伊井仁志, 杉山和靖, 竹内伸太郎, 高木周, 松本洋一郎

    生体シミュレーション研究 理研シンポジウム 平成21年  2009年 

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    開催年月日: 2009年

    記述言語:日本語  

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  • オイラー型有限差分法による流体構造連成解析法の開発(バイオ・マイクロ・スポーツの流れ 生体の流れ(1),一般講演)

    杉山 和靖, 伊井 仁志, 竹内 伸太郎, 高木 周, 松本 洋一郎

    日本流体力学会年会講演論文集  2009年  日本流体力学会

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    開催年月日: 2009年

    記述言語:日本語  

    A new simulation method for solving fluid-structure coupling problems suitable for voxel-based geometry has been developed. All the basic equations are numerically solved on a fixed Cartesian grid in a finite difference scheme. An incompressible fluid flow solver is extended to the incompressible fluid-structure system. A volume-of-fluid approach is applied to describing the multi-component geometry. The temporal change in the solid deformation is described on the Eulerian frame by updating a left Cauchy-Green deformation tensor, which expresses constitutive equations of the hyperelastic Cauchy stress for e.g. Mooney-Rivlin material. The present method is confirmed to well capture the solid deformation.

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  • 非圧縮性流体に対する高精度マルチモーメント制約型有限体積法

    伊井仁志, 竹内伸太郎, 杉山和靖, 高木周, 松本洋一郎, XIAO Feng

    日本機械学会計算力学講演会論文集(CD-ROM)  2008年10月 

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    開催年月日: 2008年10月

    記述言語:日本語  

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  • 双曲型正接関数を用いた非構造格子における自由界面捕獲手法

    小野寺 直幸, 肖 鋒, II Satoshi

    計算工学講演会論文集  2008年5月 

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    開催年月日: 2008年5月

    記述言語:日本語  

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  • 非構造格子に基づく高性能津波シミュレーターの開発および数値実験

    赤穂良輔, 伊井仁志, XIAO Feng

    計算工学講演会論文集  2008年5月  日本計算工学会

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    開催年月日: 2008年5月

    記述言語:日本語  

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  • 三角形非構造格子におけるCIP/Multi-Moment有限体積法による浅水波方程式の数値モデル

    赤穂良輔, 伊井仁志, XIAO Feng

    日本計算工学会論文集(Web)  2008年 

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    開催年月日: 2008年

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  • ボクセルデータに適したオイラー型流体構造連成手法

    杉山和靖, 竹内伸太郎, 伊井仁志, 高木周, 松本洋一郎

    数値流体力学シンポジウム講演論文集(CD-ROM)  2008年 

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    開催年月日: 2008年

    記述言語:日本語  

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  • 流体・構造体連成問題に対するオイラー型定式化を用いた高精度計算モデルの開発

    伊井仁志, 杉山和靖, 竹内伸太郎, 高木周, 松本洋一郎

    数値流体力学シンポジウム講演論文集(CD-ROM)  2008年 

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    開催年月日: 2008年

    記述言語:日本語  

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  • マルチ・モーメント有限体積法

    伊井仁志, XIAO Feng

    計算工学講演会論文集  2007年5月 

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    開催年月日: 2007年5月

    記述言語:日本語  

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  • 非構造格子における自由界面捕獲スキーム

    小野寺直幸, XIAO Feng, 伊井仁志

    計算工学講演会論文集  2007年5月 

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    開催年月日: 2007年5月

    記述言語:日本語  

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  • 非構造格子に基づく高性能津波シミュレーターの開発

    赤穂良輔, 伊井仁志, XIAO Feng

    計算工学講演会論文集  2007年5月  日本計算工学会

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    開催年月日: 2007年5月

    記述言語:日本語  

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  • Development of high performance simulator for tsunami

    Ryosuke Akoh, Satoshi II, Feng Xiao

    SYSTEMS MODELING AND SIMULATION: THEORY AND APPLICATIONS, ASIA SIMULATION CONFERENCE 2006  2007年  SPRINGER-VERLAG TOKYO

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    開催年月日: 2007年

    記述言語:英語  

    Most of the existing numerical models for the simulation of Tsunami are based on the 2D shallow water equations. However, for many situations, it is necessary to use the 3D model in addition to the shallow water models to evaluate the damage in the coast region with a reliable accuracy. So, we propose the multi-scale warning system for Tsunami by coupling the 2D shallow water model and the 3D Navier-Stokes model that solves explicitly the free water surface to cover the physical phenomena that have diverse scales in both time and space. As a part of such a system, we, in this paper, present the essential numerics of the models based on the CIP/MM FVM (CIP/Multi-Moment Finite Volume Method) and some simulation results with the real geographical data for the 2D large-scale cases.

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  • The fluid-structure interacting simulations with the immersed interface method on a Cartesian grid

    Satoshi Ii, Feng Xiao, Kenji Ono

    SYSTEMS MODELING AND SIMULATION: THEORY AND APPLICATIONS, ASIA SIMULATION CONFERENCE 2006  2007年  SPRINGER-VERLAG TOKYO

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    開催年月日: 2007年

    記述言語:英語  

    We simulated fluid-structure interaction problems using the immersed interface method on a Cartesian grid. The immersed interface method allows explicit specification of the jump conditions across the fluid-structure interface, yielding high order accuracy. We in this study evaluated the jump condition with one-side stencil over the interface. The resulting formulation is able to deal with structures even smaller than mesh side. We use local-based and high-order numerical scheme which involves the derivative jump conditions to get high-order accuracy. The present numerical method were verified by some numerical examples.

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  • CIP/Multi‐Moment有限体積法を用いた非構造格子津波シミュレーターの開発

    赤穂良輔, 伊井仁志, XIAO Feng

    数値流体力学シンポジウム講演論文集(CD-ROM)  2007年 

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    開催年月日: 2007年

    記述言語:日本語  

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  • マルチ・スケール津波警報システムの開発(2)

    赤穂良輔, 伊井仁志, XIAO Feng

    日本機械学会年次大会講演論文集  2006年9月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2006年9月

    記述言語:日本語  

    Most of the existing numerical models for the simulation of Tsunami are based on the 2D shallow water equations. However, for many situations, it is necessary to use the 3D model in addition to the shallow water models to evaluate the damage in the coast region with a reliable accuracy. So, we propose the multi-scale warning system for Tsunami by connecting these models to cover the physical phenomena that have diverse scales in both time and space. In this paper, we present the formulation of the 2D shallow water wave model based on the CIP/MM-FVM with the MOC. In addition, we construct the formulation for the source term preserved the fundamental balance between the source term and the flux gradient. Finally, we apply the present model to some "real-case" numerical experiments.

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  • 正二十面体球面格子におけるCIP/Multi‐Moment有限体積法について

    伊井仁志, XIAO Feng

    日本機械学会年次大会講演論文集  2006年9月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2006年9月

    記述言語:日本語  

    We propose a high-order finite volume method based on multi-moment, namely constrained interpolation profile/multi-moment finite volume method (CIP/MM FVM), on the icosahedral spherical grid. In this method, two kinds of moments are defined as model variables on physical field, for example the point value (PV) and the volume-integrated average (VIA), and updated independently in time. Therefore, a CIP/MM FVM appears to be more attractive regarding the stability and flexibility in comparison with other conventional single-moment finite volume methods that use only the VIA as the model variable. The icosahedral spherical grid has a significant advantage of grid uniformity. We have developed a CIP/MM FVM formulations for the advection equation and the shallow-water equations on the sphere, and carried out some numerical experiments to varify the numerical schemes.

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  • 非構造格子における双曲型方程式に対するCIP/Multi‐Moment有限体積法:オイラー型時間発展

    伊井仁志, XIAO Feng

    数値流体力学シンポジウム講演論文集(CD-ROM)  2006年 

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    開催年月日: 2006年

    記述言語:日本語  

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  • 三角形非構造格子におけるCIP/Multi‐Moment FVMの二次元浅水波方程式への適用

    伊井仁志, 紫牟田将一, XIAO Feng

    日本機械学会計算力学講演会講演論文集  2005年11月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2005年11月

    記述言語:日本語  

    We propose a conservative scheme that suppresses numerical oscillation on triangular unstructured grids. We use "multi-moment" that is one of the features of the CIP method. Three types of so-called "moments", defined as the volume-integrated average (VIA), the point value (PV) and surface-integrated average (SIA) of physical field are used as the prognostic variables to be carried forward in time separately. VIA is updated by a flux formulation, and PV and SIA are updated by a semi-Lagrangian scheme. A 2D quadratic polynomial can be construction over a single triangular element. Numerical oscillation is suppressed by limiting the gradient of a polynomial. Shallow water equation is solved by using Method of Characteristics that is suitable for semi-Lagrangian method. The time-integrated average of flux for updating VIA is approximated by the trajectory-integrated average of Riemann invariant. The proposed method has little numerical oscillation and appears to be robust to different numerical grids by some numerical tests.

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  • 直交格子マルチブロック法に基づくCFD計算モデルの構築

    山本良蔵, 伊井仁志, XIAO Feng

    日本機械学会年次大会講演論文集  2005年9月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2005年9月

    記述言語:日本語  

    In this paper, we introduce the multi-block method to the CIP/Multi-Moment Finite Volume Method (CIP/MM-FVM) to make the numerical model more flexible and more efficient in the presence of complex geometry. Because the stencil required for the reconstruction in the CIP/MM-FVM is compact, the halo region for the block boundary is of only one grid spacing. The accuracy and the conservatively of the original CIP/MM-FVM is maintained by imposing proper conditions at the common boundary of two different blocks. Numerical experiments have been carried out to verify the proposed method.

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  • 非構造格子における4次精度保存スキーム

    伊井仁志, 紫牟田将一, XIAO Feng

    日本機械学会年次大会講演論文集  2005年9月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2005年9月

    記述言語:日本語  

    We propose a 4th-order conservative scheme for transport equation on triangular unstructured grids based on the underlying concept of the CIP method. Two types of so-called "moments", defined as the volume integrated average (VIA) and the point value (PV) of physical field are used as the prognostic variables to be carried forward in time separately. VIA is updated by a flux formulation, and PVs are updated by a semi-Lagrangian scheme. A 2D cubic polynomial can be construction over a single triangular element. The 4^<th>-order accuracy of the numerical scheme is verified by numerical tests. The proposed method appears to be very robust to different unstructured grids.

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  • 構造及び非構造格子での多次元有理関数を用いる移流スキーム

    紫牟田将一, 伊井仁志, XIAO Feng

    日本機械学会年次大会講演論文集  2005年9月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2005年9月

    記述言語:日本語  

    This paper presents rational function based fully multi-dimensional advection schemes for structured and unstructured grids of a quadrilateral geometry. For the structured grid, a fully 2D rational interpolation function is constructed by combining two 1D sweeps based on the 1D rational function with 3 degrees of freedoms, and is convexity preserving. For the unstructured, the interpolation function is constructed according to the same procedure as in the structured grid after each control volume is mapped to a rectangle. Numerical tests of advection transport show that the constructed rational interpolation functions effectively eliminate the numerical oscillations and give well-regulated solutions.

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  • マルチ・スケール津波警報システムの開発(1)

    赤穂良輔, 伊井仁志, 紫牟田将一, XIAO Feng

    日本機械学会年次大会講演論文集  2005年9月  一般社団法人日本機械学会

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    開催年月日: 2005年9月

    記述言語:日本語  

    Most of the existing numerical models for the simulation of Tsunami are based on the 2D shallow water equations. However, for many situations, it is necessary to use the 3D model in addition to the shallow water models to evaluate the damage in the coast region with a reliable accuracy. So, we propose the multi-scale warning system for Tsunami by connecting these models to cover the physical phenomena that have diverse scales in both time and space. In this paper, we present the formulation of the 2D shallow water wave model based on the CIP/Multi-Moment concept and the theory of characteristics. As the first step of this system, we apply CIP-CSL scheme to the rectangular structured grid and the triangle unstructured grid.

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  • 特性理論に基づくCIP/Multi‐Moment有限体積法:一次元オイラー方程式への拡張

    伊井仁志, XIAO Feng

    数値流体力学シンポジウム講演論文集(CD-ROM)  2005年 

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    開催年月日: 2005年

    記述言語:日本語  

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  • Multi‐Momentに基づく非構造格子有限体積法(その1)

    伊井仁志, 紫牟田将一, XIAO Feng

    数値流体力学シンポジウム講演論文集(CD-ROM)  2004年 

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    開催年月日: 2004年

    記述言語:日本語  

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受賞

  • 日本機械学会計算力学部門業績賞

    2024年10月   日本機械学会  

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞 

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  • 日本機械学会学会賞(論文)

    2024年4月   日本機械学会   Assessment of cardiac function using the modified ejection fraction as an indicator of myocardial circumferential strain

    森下 孝臣、武石 直樹、伊井 仁志、和田 成生

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞 

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  • The JACM Fellows Award

    2023年9月   Japan Association for Computational Mechanics  

    Satoshi Ii

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  • 2022 JBSE papers of the year award

    2023年6月   Assessment of cardiac function using the modified ejection fraction as an indicator of myocardial circumferential strain

    Takaomi MORISHITA, Naoki TAKEISHI, Satoshi II, Shigeo WADA

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  • 生体医工学シンポジウムベストレビューワーアワード

    2022年9月  

    伊井仁志

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  • 日本機械学会奨励賞(研究)

    2016年4月   日本機械学会  

    伊井仁志

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  • The JACM Young Investigator Award

    2014年7月   Japan Association for Computational Mechanics  

    Satoshi Ii

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  • Student paper awards

    2007年12月   APCOM’07 in conjunction with EPMESC XI  

    Satoshi Ii

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 物理モデルの時空間スケール障壁を突破する数理・計算フレームワークへの挑戦

    研究課題/領域番号:25K22796  2025年6月 - 2028年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  挑戦的研究(萌芽)

    伊井 仁志

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    配分額:6500000円 ( 直接経費:5000000円 、 間接経費:1500000円 )

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  • 脳循環代謝シミュレーションモデルによる正常圧水頭症の病態解明

    研究課題/領域番号:24K02557  2024年4月 - 2029年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    山田 茂樹, 大谷智仁, 伊井 仁志, 和田 成生, 大島まり

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    配分額:18720000円 ( 直接経費:14400000円 、 間接経費:4320000円 )

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  • 小児肺微小構造の成熟と力学場の関係

    研究課題/領域番号:23H03712  2023年4月 - 2027年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    越山 顕一朗, 世良 俊博, 伊井 仁志

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    配分額:18980000円 ( 直接経費:14600000円 、 間接経費:4380000円 )

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  • 「富岳」で実現するヒト脳循環デジタルツイン

    研究課題/領域番号:JPMXP1020230118  2023年4月 - 2026年3月

    文部科学省  スーパーコンピュータ「富岳」成果創出加速プログラム(次世代超高速電子計算機システム利用の成果促進) 

    伊井 仁志, 和田 成生, 大島まり, 山田 茂樹, 渡邉嘉之

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    担当区分:研究代表者 

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  • 動物モデル観察と数値解析による大動脈壁ラメラ層破断の力学機構解明

    研究課題/領域番号:22K19939  2022年6月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  挑戦的研究(萌芽)

    伊井 仁志, 小野寺 宏, 相澤 健一

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    配分額:6240000円 ( 直接経費:4800000円 、 間接経費:1440000円 )

    ラメラ層破断の計算力学モデルの構築に向け,エラスチンラメラ層とラメラ間線維を陽に考慮した連続体力学モデルを改良し,先行研究で示されている血管壁の内圧試験結果を再現する正常血管の計算力学モデルの構築を行った.具体的には,エラスチンシートを膜モデル,ラメラ間の密なエラスチン線維群と平滑筋細胞およびコラーゲン線維群による力学挙動を配向を考慮した異方性超弾性体として扱い,エラスチンが線維状となったStrutをラメラ間を架橋する陽的な弾性要素として区別してモデル化した.これにより,血管壁内で主要な力学要素を個別に取り扱うことができ,個々の力学性状の違いを反映した解析が可能となった.先行研究の内圧・血管半径の試験データについて,シミュレーション結果が一致するよう,各種個別要素のモデルパラメータを同定することで,再現度が高い血管力学モデルの構築を達成できた.さらに,モデルパラメータ変更による個々要素の脆弱化を仮定し解析したところ,エラスチンシートの剛性低下が壁内の応力分布の上昇に最も影響することが分かった.これは,血管壁内の弾性線維脆弱化では,エラスチンシートの弾性が低下するような構造変化が生じる可能性を示唆している.
    また,ラメラ層内の流動解析を行うための粒子ベース手法の数値流体計算手法に関する基礎検討を行った.弾性線維など血管内壁の複雑な構造を考慮可能な解析メッシュを必要としない移動最小二乗法による計算手法を提案した.単純流れモデルに対する検討で従来手法に匹敵する計算精度が得られることを確認した.
    動物モデル実験の予備検討より,実験条件の選定を行った.この条件のもと病的モデルの取得を開始し,day0,3,7,14における数十例のサンプル取得を終えた.また,二光子顕微鏡のサンプル画像に対し,画像処理手法の検討と画像処理ソフトウェアによる構造抽出の習得を行った.

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  • 脳卒中リスク予測のための全身―脳循環代謝の解析システム構築

    研究課題/領域番号:22H00190  2022年4月 - 2026年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    大島 まり, 和田 成生, 渡邉 嘉之, 高木 周, 早川 基治, 山田 茂樹, 長谷川 洋介, 伊井 仁志

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    担当区分:研究分担者 

    配分額:42250000円 ( 直接経費:32500000円 、 間接経費:9750000円 )

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  • 連続体バイオメカニクスによる全脳循環代謝動態の解明と脳血管障害の病態解析

    研究課題/領域番号:19H01175  2019年4月 - 2023年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    和田 成生, 渡邉 嘉之, 武石 直樹, 大谷 智仁, 伊井 仁志, 石田 駿一

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    配分額:45500000円 ( 直接経費:35000000円 、 間接経費:10500000円 )

    前年度までに構築してきた全脳血液循環モデルをベースとして,脳血流分配に及ぼす側副血行路の影響,脳脊髄液流れの計算力学解析,脳微小循環の血流解析を行った.
    脳表動脈網の吻合構造である側副血行路を考慮した全脳スケール動脈血管網の数理モデルを構築し,血流分配に関する側副血行路の生理学的意義について検討した.末梢抵抗を考慮した0次元血流計算から,全脳動脈網における血液の流量分配を表現し,急性脳梗塞時に側副血行路による梗塞部位への血流再分配の度合を調べ,側副路による血流回復の生理的な範囲について知見を得た.
    脳脊髄液のMRI計測における渦電流オフセットの自動除去フィルタを開発し,頭部MRI計測に基づき脳脊髄液流れの駆動および流動特性を調べた.健常者10名と正常圧水頭症10名について,心拍に同期して拍動する脳脊髄液流れの連続的な時空間分布を比較した.各患者の頭部MRI計測から得られた脳室形状と脳脊髄液の速度場の時系列データに基づき,脳脊髄液流れの数値流体力学解析を行った.その結果,正常圧水頭症患者において,脳室の拡大および脳脊髄液の流量増加が生じ,健常者と比較して脳室間での脳脊髄液の混合が強く促進されることを見出した.
    脳微小循環の解剖学的構造の特徴を表現する数理モデルを構築し,微小循環系における血流分配と酸素輸送の度合を評価した.その結果,脳微小循環モデルの構造を計測結果と一致させても,脳実質の深さ方向における血流分配や酸素濃度分配の度合は実際と大きく異なることが分かり,脳微小循環の構造と機能を理解する上で新たな知見が得られた.さらに,微小循環内の血球流動度と酸素輸送との関係解明に必要な流体構造連成解析の数値不安定性の原因を特定し,その問題を解決した.その結果,高ヘマトクリット条件におけるマウス脳微小血管の実形状モデルを用いた血球流動と酸素輸送解析を実施することに成功した.

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  • 小児肺細葉バイオメカニクスの創成

    研究課題/領域番号:18K19921  2018年6月 - 2021年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)  挑戦的研究(萌芽)

    越山 顕一朗, 伊井 仁志, 和田 成生

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    配分額:6240000円 ( 直接経費:4800000円 、 間接経費:1440000円 )

    本研究は,実験的手法では解明が難しい小児肺細葉の形態学的特徴の変化およびそこで生じる様々な力学現象を,「計算幾何学と最適化を用いた数理形状モデル」・「マルチスケール計算力学解析手法」を土台とした理論・解析によって明らかにするものである.さらに構築する研究プラットホームから,小児肺疾患の診断支援・治療法開発支援への展開を目指す学問領域“小児肺細葉バイオメカニクス”を創成するものである.本年度は,小児肺細葉の発達に応じて,肺胞のサイズ,肺細葉全体積に対する組織体積の比率である組織率を変えた数理形状モデルを構築した.さらに2次元の肺細葉形状モデルを用いて,呼吸状態が変化した場合の,肺細葉構造不均質性のダクト構造への影響を調べた.このため,従来の肺細葉数理モデルを均質な格子状の肺胞配置からのずれとして不均質性の度合いをパラメトリックに変化できるようにアルゴリズムを改良した.これより,不均質性度合いが大きな肺細葉構造において,呼吸状態が悪化した場合,通常状態の場合のガス交換に最適なダクト構造が,不適切になる可能性が示唆された.また,発達に応じた肺胞の形状変化が力学場へ与える影響を調査するため,3/4sphere肺胞モデルを基準として,3/4楕円体モデル,低肺胞高モデルを用いて有限要素解析を行った.これより,形状の異方性に応じて力学場の異方度も大きく変化し,肺胞上皮細胞などが検知する力学場が発達に応じて変化している可能性が示唆された.また複数の肺胞を含む肺微細構造モデルを用いて,肺細葉全体での力学解析を行い,組織率が肺細葉力学場を決める重要な因子であることを指摘し,小児肺細葉メカニクスへの応用に関して発表した.

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  • 血液凝固因子の移流拡散と静脈血栓形成~成長・構造の関係に関する研究

    研究課題/領域番号:18K12056  2018年4月 - 2021年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    平方 秀男, 杉田 尚子, 伊井 仁志, 巽 和也

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    配分額:4160000円 ( 直接経費:3200000円 、 間接経費:960000円 )

    静脈血栓塞栓症は発症予測が困難で高率に突然死する。現在のVTE発症予測は臨床的な危険因子を列挙するにとどまり有効性に疑問が残る。新鮮な静脈血栓の力学的性状が発症のカギをにぎるが、詳細は不明である。血栓形成・構造などは主要な凝固因子であるトロンビンの拡散・濃度分布や流れ方が重要と考えられる。そこで、様々な条件下でトロンビンを可視化して、血栓形成~成長・構造と対比して様々な条件が血栓構造などに与える影響を解明することとした。
    まず我々は独自のマイクロ流路システムを自作して血流中で様々な条件設定(温度、血小板数、流速、ヘマトクリットなど)の下で「リアルタイムに血小板からフィブリンが発生・成長する様子」や「せん断速度やヘマトクリットと共にフィブリン繊維の配向性が増加すること」を明らかにした。
    トロンビンを蛍光として測定する方法は数多く報告されているが、我々が持つ蛍光顕微鏡によりマイクロ流路内で流血中のトロンビンを可視化するのに適した方法を確立した。活性化した血小板膜表面上でトロンビンバーストが起こることは知られていたが従来は血小板凝集塊の一部の血小板のみでトロンビンバーストが起こるとれていた。しかし我々の可視化した方法では活性化した血小板のほとんどでトロンビンバーストが起こっており、そこを核にしてフィブリンの発生~成長が起こることを発見した。またこれらの変化をリアルタイムで可視化する方法論も確立した。この成果の発表を本年7月ミラノで開催される国際血栓止血学会で予定していたがCOVID-19の影響で学会そのものが中止となってしまった。
    「トロンビンの拡散・分布・流れ」と「血栓形成・成長~構造」を同時にリアルタイムに捉えることで様々な条件と静脈血栓形成過程や血栓構造の関係を解明できると考えられる。トロンビンが流路内を血流にのって流れる様子をリアルタイムで観察する事にも成功した。

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  • 細胞力学応答における細胞核力学場ダイナミクスの役割解明

    研究課題/領域番号:18H03521  2018年4月 - 2021年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    坂元 尚哉, 三好 洋美, 伊井 仁志

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    配分額:17810000円 ( 直接経費:13700000円 、 間接経費:4110000円 )

    昨年度作製した顕微鏡ステージ上で細胞を伸展できる装置を用いて,細胞伸展時に生じる細胞核内の相当ひずみ分布を詳細に解析した.その結果,相当ひずみは細胞核中心部で最も高く,また辺縁部でも高くなる傾向が得られた.さらに実験で得られたひずみ分布から有限要素解析法を用いた逆解析により相対的な弾性率分布を求めた結果,細胞核内の弾性率分布も不均質であり,特に周辺部で低いことが明らかとなった.アクチンフィラメント脱重合またはヒストン脱アセチル化阻害を施した細胞を同様に実験に用いた結果,細胞核内ひずみの不均質性に対して,アクチンフィラメント構造およびクロマチン凝集状態が影響を持たないことが示唆された.このことは細胞核内の不均質な力学特性に対して,別な細胞内および細胞核内構造因子が重要な役割を持つことを意味する.
    主に細胞骨格によって発生する細胞内張力に対して細胞核が構造的に果たす役割を明らかにするため,弾性率の異なる細胞外基質上で培養した細胞の細胞牽引力分布を調べた.その結果,基質弾性率変化に伴い平均牽引力が変化した状態においても,相対的な細胞内牽引力分布が維持されることが明らかになった.また細胞核と細胞骨格の結合を阻害する非機能性架橋タンパク質を細胞に過剰発現させることで,相対弾性率分布が変化した.さらにアクチンフィラメント構造を観察した結果,無処理細胞では細胞辺縁部に発達した構造が顕著であったのに対し,非機能性架橋タンパク質発現細胞ではアクチンフィラメントが辺縁部に加え中央部でも見られた.これらことから,細胞核-細胞骨格結合は異なる弾性基質上における細胞骨格および細胞牽引応力の細胞内分布維持に役割を持つと考えられた.

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  • 内部構造および力学的性状の異なる血栓はどうして形成されるのか

    研究課題/領域番号:15K12510  2015年4月 - 2018年3月

    日本学術振興会  挑戦的萌芽研究  挑戦的萌芽研究

    和田成生

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    資金種別:競争的資金

    蛍光顕微鏡および電子顕微鏡を用いたマルチスケール観察により,血流場および血液性状の異なる条件で構築された血栓内部のフィブリン線維束の形態構造を評価した.また,フィブリンによる機械特性を反映させた血液凝固過程の巨視的数理モデルおよびプロトフィブリル凝集によるフィブリン線維網形成の微視的数理モデルにより,様々な条件における血栓形成過程を数値的に再現し評価した.これにより,血流場および血液性状が,フィブリン凝集塊の形態構造と密接に関連し,血栓全体の力学性状を決定する一要因と成る可能性があることを示した.

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  • 脳動脈瘤 壁動態と瘤内血流の統合解析による脳動脈瘤壁脆弱性予測に関する研究

    研究課題/領域番号:15K09889  2015年4月 - 2018年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    渡邉 嘉之, 藤中 俊之, 伊井 仁志, 和田 成生, 中村 元

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    配分額:4550000円 ( 直接経費:3500000円 、 間接経費:1050000円 )

    今回我々は動脈壁の動きを可視化する頭蓋内MR撮像法を試みたが、信号強度の低下や血管壁自体の信号抑制が観察され、高精度で心拍動に伴う血管壁の動きを描出することは困難であった。頸部血管では表面コイルを用いて、血管内信号を特殊なパルスで抑制した血管壁イメージングか可能となった。MR装置の更新もあり、現在頭蓋内での血管壁描出法を新しく検討している。
    この検討とは別に、4D-FlowMRIを用いた血流情報を用いてすべての血流情報からCFD精度を向上する検討を行い、新しいFeedback control methodを開発した。今後はこれらの方法を用いてより精度高いCFDを行う予定である。

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  • 工学実用から要請される高性能非構造自由界面多相流数値モデル開発と実証

    研究課題/領域番号:15H03916  2015年4月 - 2016年3月

    日本学術振興会  基盤研究(B)  基盤研究(B)

    肖鋒

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    資金種別:競争的資金

    工学応用に広く用いられる非構造格子における多相流数値流体力学モデルの計算精度及びロバスト性を一層改善するために,本研究企画を実施した。高性能な数値モデルの開発及び実証を中心に研究を遂行し,次の主な成果が得られた。①任意形状要素,混合要素を持つ非構造格子における三次精度高性能数値流体力学コアを構築した。②複雑非構造要素における高精度自由界面捕獲法を開発した。③非構造格子における高性能な自由界面多相流汎用CFDモデルのフレームワークを構築した。④自由界面多相流数値モデルを検証するための実験データセットを整備し,数値モデルの実証を行った。本研究によって工学上実用性の高い高性能数値モデルを確立した。

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  • 血球膜のマルチスケールモデリングと接着現象の解明

    研究課題/領域番号:25790097  2013年4月 - 2016年3月

    日本学術振興会  若手研究(B)  若手研究(B)

    伊井仁志

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    本研究では,血球の接着挙動および高せん断場での挙動を明らかにするために,1)脂質二重層とスペクトリン層の滑りを考慮した二層膜モデルの構築,2)膜の半透性を考慮した浸透圧による膨張・収縮の定式化の提案,3)実験的な接着力評価のための逆問題推定手法の提案を行った.これにより,高せん断場において,血球膜面で局所的に滑り速度が発生し,また膜応力の局所的な違いが浸透挙動に影響を与えることを明らかにした.さらに,三次元的な変形場を考慮した接着力逆推定の可能性を示すことができた.

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  • 病的肺リモデリングメカニズムの解明に向けたマルチスケールメカニクス解析

    研究課題/領域番号:24240073  2012年4月 - 2016年3月

    日本学術振興会  基盤研究(A)  基盤研究(A)

    和田成生

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    資金種別:競争的資金

    高輝度放射光を用いたCT計測により肺の微細構造を明らかにするとともに,その不均一な構造を表現する数理モデル,細胞膜と細胞核および細胞骨格から構成される細胞力学モデル,細胞膜の分子動力学モデルを構築し,臓器レベルの変形から組織や細胞レベルの力の伝達,張力作用下での分子膜の力学特性に至る肺内部のマルチスケールな力学状態を明らかにした.これにより,呼吸によって大きく変形する肺組織の中で,肺を構成する細胞がどのような力学的環境下に置かれ,それに対して細胞や組織がどのような応答を示すのかを明らかにしていくための計算解析プラットホームを確立した.

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社会貢献活動

  • 第10回脳循環代謝数理モデル研究会

    役割:司会, 企画

    伊井仁志  2025年3月

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    対象: 研究者

    種別:講演会

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  • 科学はAIでどう進化する? 〜 AI for Science 〜

    役割:パネリスト

    第4回「富岳」シンポジウム「富岳百景」  2024年12月

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    対象: 社会人・一般

    種別:インターネット

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  • データ同化による脳動脈瘤内血流場の定量化

    役割:講師

    第11回オンラインサロン「スパコンコロキウム」  2024年9月

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    種別:インターネット

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  • 脳血液循環のデジタルツインで 個々人に最適な医療を

    役割:取材協力

    HPCIマガジン富岳百景(Vol. 16)  2024年8月

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    種別:会誌・広報誌

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  • 生体現象を力学とコンピュータで再現する

    役割:実演

    東京科学大学理工学系オープンキャンパス2024  2024年8月

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    種別:施設一般公開

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  • 編集委員(日本機械学会誌 CMカテゴリー)

    役割:編集

    日本機械学会誌  2024年4月 - 2025年3月

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    対象: 研究者, 学術団体

    種別:会誌・広報誌

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  • Associate Editor (Advances in Applied Mathematics and Mechanics)

    役割:編集

    Advances in Applied Mathematics and Mechanics  2024年4月 - 2025年3月

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    対象: 研究者, 学術団体

    種別:会誌・広報誌

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