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J-GLOBAL ID：202102213714085170   整理番号：21A0132131

幾何学的マルチグリッドソルバを用いた低周波帯での人体内部の接触電流密度解析

Contact Current Density Analysis Inside Human Body in Low-Frequency Band Using Geometric Multi-Grid Solver

著者 (4件)： NOMURA Masamune (Interdisciplinary Graduate School of Agriculture and Engineering, University of Miyazaki) ,  NAKAMURA Yuki (Graduate School of Engineering, University of Miyazaki) ,  TARAO Hiroo (Department of Electrical and Computer Engineering, National Institute of Technology, Kagawa College) ,  TAKEI Amane (Faculty of Engineering, University of Miyazaki)
資料名： IEICE Transactions on Electronics (Web)  (IEICE Transactions on Electronics (Web))
巻： E103.C  号： 11  ページ： 588-596(J-STAGE)  発行年： 2020年 
JST資料番号： U0468A  ISSN： 1745-1353  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 本論文では,数値人体モデルを用いた電流密度解析における幾何学的マルチグリッド法の有効性について述べた。スカラーポテンシャル有限差分(SPFD)法を,低周波帯域における荷電物体との接触による人体内部の電流密度を分析するための数値解法として用い,SPFD法に基づいた高速大規模同時方程式を解く方法に関連した研究を行なった。以前の研究で,ブロック不完全Cholesky共役勾配(ICCG)法を,同時方程式をより高速で解くための効果的な方法として提案した。しかし,ブロックICCG法が使用されるとしても,多くの反復がまだ必要である。したがって,本研究では,この問題を解決する方法として,幾何学的マルチグリッド法に焦点を当てた。幾何学的マルチグリッド法を開発して,計算時間と反復数に関して,ブロックICCG方式と比較して性能を評価した。結果は,幾何学的マルチグリッド方法に必要な反復の数が,ブロックICCG方式のものよりはるかに少ないことを示した。さらに,計算時間は,スレッドの数および粗いグリッドの数に依存して,はるかに短かった。また,マルチカラー規則化を用いて,幾何学的マルチグリッド法の並列性能を,大いに改良することができた。(翻訳著者抄録)

シソーラス用語： *多重格子法 ,  *漏れ電流 ,  電流密度 ,  生体モデル ,  有限差分時間領域法 ,  ポテンシャル ,  スカラー ,  数値解法 ,  共役勾配法
準シソーラス用語： Cholesky分解 ,  スカラーポテンシャル ,  *マルチグリッド法 ,  数値人体モデル ,  *接触電流【人体通電】

著者キーワード (4件)： 接触電流密度解析 ,  幾何学的マルチグリッド法 ,  多色秩序化 ,  数値人体モデルSPFD法

分類 (1件)： 静電気学,静磁気学  (BD01010C)

引用文献 (15件)：

• [1] H. Tarao, N. Hayashi, I. Hamamoto, and K. Isaka, “Numerical calculation of internal human body resistances at power frequency, and comparison of them with experimental ones,” IEEJ Trans. Fundamentals and Materials, vol.131, no.3, pp.178-184, 2011 (in Japanese). 10.1541/ieejfms.131.178
• [2] T.W. Dawson, K. Caputa, M.A. Stuchly, and R. Kavet, “Electric fields in the human body resulting from 60-Hz contact currents,” IEEE Trans. Biomed. Eng., vol.48, no.9, pp.1020-1026, Sept. 2001. 10.1109/10.942592
• [3] M. Nomura, H. Tarao, and A. Takei, “Performance Evaluation of Preconditioning Methods for Current Density Analysis Inside Human Body Using Numerical Human Model,” IEICE Trans. Electron., vol.J101-C, no.10, pp.400-409, Oct. 2018 (in Japanese).
• [4] M. Schinnerl, J. Schoberl, and M. Kaltenbacher, “Nested Multigrid Methods for the Fast Numerical Computation of 3D Magnetic Fields,” IEEE Trans. Magn., vol.36, no.4, pp.1557-1560, July 2000. 10.1109/20.877736
• [5] K. Watanabe, H. Igarashi, and T. Honma, “Comparison of Geometric and Algebraic Multigrid Methods in Edge-Based Finite-Element Analysis,” IEEE Trans. Magn., vol.41, no.5, pp.1672-1675, May 2005. 10.1109/TMAG.2005.846092

タイトルに関連する用語 (5件)： 幾何学 ,  低周波 ,  人体 ,  電流密度 ,  解析