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生体におけるソース逆問題に対する推定法の構築と高度化に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 17560052
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 工学基礎
研究機関大阪大学

研究代表者

大中 幸三郎  大阪大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (60127199)

研究分担者 八木 厚志  大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70116119)
中口 悦史  大阪大学, 大学院・情報科学研究科, 助教 (70304011)
大江 貴司  岡山理科大学, 理学部, 准教授 (90258210)
山谷 克  名城大学, 都市情報学部, 准教授 (80293611)
研究期間 (年度) 2005 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
3,800千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 300千円)
2007年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2006年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2005年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
キーワード数理工学 / ソース逆問題 / 数値解法 / ポアソン方程式 / 非定常問題 / 波動方程式 / 代用電荷法 / 双極子モデル / ヘルムホルツ方程式 / 誤差評価
研究概要

脳内の興奮部位を頭部表面における電磁場の値から推定する数学モデルに対してのソース逆問題を取り扱っている.この問題はモデルの簡単化および定常問題とすることにより,ポアソン方程式に対する双極子ソース逆問題として記述される.我々は電磁場双方のデータを用いて双極子の位置とモーメントを直接的に推定する方法を提案した.さらに非定常問題として,時間的に調和な揚合に対する推定法も発表した.この方法は重み付きの境界積分に基づいており,推定誤差の評価も可能な方法である.従来,誤差評価可能な推定法は殆ど発表されておらず,有意義な成果であると考えている.
時間的に調和な場合はヘルムホルツ方程式によって記述されるが,さらに一般的な非定常問題として3次元波動方程式のソース逆問題に対する解法の構築を行った.ソース項のモデルとして位置は固定であり強度のみが変化する1つの点波源に限定しているが,我々が従来から用いている方法を拡張することにより,このような非定常問題に対しても有用な解法を得た.波動方程式などの非定常問題に対するソース逆問題の研究は世界的にも数少なく,重要かつ有意義な研究である.
すでに述べたように,我々の提案する解法は重み付きの境界積分に基づいているが,その中で代用電荷法を用いている.しかしながら代用電荷法は理論的な検討が十分になされていないため,数値的に研究を行い有意義な結果を得た(論文は投稿中).さらに生体に関する問題のみならず,広く逆問題に対して応用面・理論面から検討を行い,研究発表欄に示す雑誌論文・学会発表に加えて,国際会議等においても発表を行った.

報告書

(4件)
  • 2007 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2008 2007 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (22件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] The Enclosure Method for an Inverse Crack Problem and the Mittag-Leffler Function2008

    • 著者名/発表者名
      M. Ikehata
    • 雑誌名

      Inverse Problems 24(in press)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Direct Identificaton Method for Current Dipoles from Electromagnetic Fields2007

    • 著者名/発表者名
      K. Yamatani
    • 雑誌名

      J. Computational and Applied Mathematics 201

      ページ: 164-174

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamical System for Forest Kinematic Model under Dirichlet Condition2007

    • 著者名/発表者名
      T. Shirai
    • 雑誌名

      Scientiae Mathematicae Japonicae 66

      ページ: 275-288

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Direct Identification Method for Current Dipoles from Electromagnetic Fields2007

    • 著者名/発表者名
      K., Yamatani, T., Ohe, K., Ohnaka
    • 雑誌名

      J. Computational and Applied Mathematics 201-1

      ページ: 164-174

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Dynamical System for Forest Kinematic Model under Dirichlet Conditions2007

    • 著者名/発表者名
      T., Shirai, L.H., Chuan, A., Yagi
    • 雑誌名

      Scientiae Mathematicae Japonicae 66-2

      ページ: 275-288

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Direct Identification Method for Current Dipoles from Electromagnetc Fields2007

    • 著者名/発表者名
      K. Yamatani
    • 雑誌名

      J. Computational and Applied Mathematics 201

      ページ: 164-174

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 多近傍情報による予測と残差直交変換の階層化およびその画像圧縮への応用2007

    • 著者名/発表者名
      芦澤 恵太
    • 雑誌名

      日本応用数理学会論文誌 17

      ページ: 239-257

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Direct Identification Method for Current Dipoles from Electromagnetic Fields2007

    • 著者名/発表者名
      K.Yamatani
    • 雑誌名

      Journal of Computational and Applied Mathematics Vol. 201, No. 1(in press)

      ページ: 164-174

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Generation of Robust Left-Right Asymmetry in the Mouse Embryo Requires a Self-Enhancement and Lateral-Inhibition System2006

    • 著者名/発表者名
      T. Nakamura
    • 雑誌名

      Developmental Cell 11

      ページ: 495-504

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generation of Robust Left-Right Asymmetry in the Mouse Embryo Requires a Self-Enhancement and Lateral-Inhibition System2006

    • 著者名/発表者名
      T., Nakamura, N., Mine, E., Nakaguchi, A., Mochizuki, M., Yamamoto, K., Yashiro, C., Meno, H., Hamada
    • 雑誌名

      Developmental Cell 11-4

      ページ: 495-504

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Improvement of DCT-based Compression Algorithms using Poisson's Equation2006

    • 著者名/発表者名
      K.Yamatani
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Image Processing Vol. 15, No. 12

      ページ: 3672-3689

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Dynamical System for Forest Kinematic Model2006

    • 著者名/発表者名
      L.H.Chuan
    • 雑誌名

      Advances in Mathematical Sciences and Applications Vo. 16, No. 2

      ページ: 393-409

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Upper and Lower Estimate of Dimension of the Global Attractor for the Chemotaxis-growth System : Part I2006

    • 著者名/発表者名
      M.Efendief
    • 雑誌名

      Advances in Mathematical Sciences and Applications Vo. 16, No. 2

      ページ: 569-579

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Generation of Robust Left-right Asymmetry in the Mouse Embryo Requires a Self-enhancement and Lateral-inhibition System2006

    • 著者名/発表者名
      T.Nakamura
    • 雑誌名

      Developmental Cell Vol. 11, No. 4

      ページ: 495-504

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Fixed Point of Contraction and Exponential Attractors2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Takei
    • 雑誌名

      Scientiae Mathematicae Japonicae Vol. 64, No. 1

      ページ: 543-550

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] An Identification Method of Dipolar Sources in Homogeneous Space for Time-Harmonic Maxwell's Equations2005

    • 著者名/発表者名
      H. Inui
    • 雑誌名

      Scientiae Mathematicae Japonicae 62

      ページ: 119-129

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Identification Method of Dipolar Sources in Homogeneous Space for Time-Harmonic Maxwell's Equations2005

    • 著者名/発表者名
      H., Inui, K., Ohnaka
    • 雑誌名

      Scientiae Mathematicae Japonicae 62-1

      ページ: 119-129

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Numerical Computations and Pattern Formation for Adsorbate-Induced Phase Transition Model2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Takei
    • 雑誌名

      Scientiae Mathematicae Japonicae Vol.61・No.3

      ページ: 525-534

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] An Identification Method of Dipolar Sources in Homogeneous space for Time-Harmonic Maxwell's Equations2005

    • 著者名/発表者名
      H.Inui
    • 雑誌名

      Scientiae Mathematicae Japonicae Vol.62・No.1

      ページ: 177-187

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] A Ditrect Identification Method of a Point Source for 3-dimensional Scalar Wave Equation

    • 著者名/発表者名
      H. Inui
    • 雑誌名

      Information (印刷中)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Direct Identification Method of a Point Source for 3-dimensional Scalar Wave Equation

    • 著者名/発表者名
      H., Inui, K., Ohnaka
    • 雑誌名

      Information (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Direct Identification Method for Current Dipoles from Electromagnetic Fields

    • 著者名/発表者名
      K.Yamatani
    • 雑誌名

      Journal of Computational and Applied Mathematics (in press)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [学会発表] On the Identification of Point Sources for Wave Equation using Weighted Integral2007

    • 著者名/発表者名
      H., Inui, K., Ohnaka
    • 学会等名
      The 2007 annual meeting of JSIAM
    • 発表場所
      Hokkaido Univ.(in Japanese)
    • 年月日
      2007-09-15
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] On a Numerical Solution of the Cauchy Problem for the Laplace Equation by the Fundamental Solutions Method2007

    • 著者名/発表者名
      T., Ohe, K., Ohnaka, K., Yamatani
    • 学会等名
      6th Internat. Congress on Industrial and Applied Mathematics(ICIAM07)
    • 発表場所
      ETH Zurich and Univ. of Zurich(Switzerland)
    • 年月日
      2007-07-20
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 円弧上で与えられたCauchy条件に対するLaplace方程式の数値解法について2006

    • 著者名/発表者名
      大江 真司
    • 学会等名
      日本応用数理学会2006年度年会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2006-09-16
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] A Numerical Method for the Laplace Equation for the Cauchy Data given on an Arc2006

    • 著者名/発表者名
      T., Ohe, K., Yamatani, K., Ohnaka
    • 学会等名
      The 2006 annual meeting of JSIAM
    • 発表場所
      Tsukuba Univ(in Japanese)
    • 年月日
      2006-09-16
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 変化する強度を持つ複数点波源に対する同定2006

    • 著者名/発表者名
      乾 裕一
    • 学会等名
      日本応用数理学会2007年度年会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2006-09-15
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] A Numerical Method for Finding Current Sources for Time-Harmonic Maxwell's Equations2006

    • 著者名/発表者名
      K. Ohnaka
    • 学会等名
      The Sixth East Asia PDE Conference
    • 発表場所
      武漢大学(中国)
    • 年月日
      2006-05-16
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] A Numerical Method for Finding Current Sources for Time-Harmonic Maxwell's Equations2006

    • 著者名/発表者名
      K., Ohnaka
    • 学会等名
      The Sixth East Asia PDE Conference
    • 発表場所
      Wuhan Univ. (China)
    • 年月日
      2006-05-16
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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