論文 - 内山　孝憲

Foot-cooling effects on muscle and joint stiffnesses during quiet standing

Takanori Uchiyama, Natsumi Kaneko

Advanced Biomedical Engineering 14   235 - 240 2025年05月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 筆頭著者, 責任著者, 査読有り

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Estimation of ankle joint stiffness during quiet standing using only a force plate without perturbation

Ryu Inoue, Takanori Uchiyama

Advanced Biomedical Engineering 14   1 - 6 2025年01月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 最終著者, 査読有り

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Modeling of electrically induced floor reaction torque during quiet standing and estimation of ankle joint stiffness

Uchiyama T

Advanced Biomedical Engineering 13   223 - 229 2024年05月

研究論文（学術雑誌）, 単著, 筆頭著者, 最終著者, 責任著者, 査読有り

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筋長－張力関係の下行脚における静的位置制御機構の実験的・理論的構築　－力・位置制御における運動単位活動の計測と筋モデルを用いた解析－

赤澤堅造,奥野竜平,内山孝憲

バイオメカニズム 26   43 - 52 2023年07月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 最終著者, 査読有り

Relationships among electromyogram, displacement and velocity of the center of pressure, and muscle stiffness of the medial gastrocnemius muscle during quiet standing

Uchiyama T., Kondo G.

Advanced Biomedical Engineering 9   138 - 145 2020年08月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 筆頭著者, 責任著者, 査読有り

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© 2020 The Author(s). Medial gastrocnemius muscle stiffness was estimated using a system identification technique. The medial gastrocnemius muscle was electrically stimulated using surface Ag-AgCl electrodes and the center of pressure fluctuation in the forward-backward direction was measured with a force plate. Electrically induced fluctuation of the center of pressure was classified according to the displacement and velocity of the center of pressure. The classified steps of displacement and velocity were 0.2 cm and 0.2 cm/s, respectively. The ranges of the classes were ±0.15 cm and ±0.15 cm/s. The classified fluctuations were synchronously averaged and the averaged fluctuation was regarded as an output signal of the transfer function from the electrical stimulation to the fluctuation. The transfer function was identified as an estimate of muscle stiffness using a singular value de-composition method. The average muscle stiffness of eight young male participants ranged from 56.7 to 75.9 N/m. Muscle stiffness was high when the displacement of the center of pressure was positive and the velocity was negative. These characteristics resembled the preceding 0.3 s of the electromyogram. This preceding high muscle activity probably contributed to muscle stiffness. Muscle stiffness was well approximated with a multiple linear regression plane, in which the explanatory variables were the displacement and velocity of the center of pressure.

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Relationship between medial gastrocnemius muscle stiffness and the angle between the rearfoot and floor

Uchiyama T., Hamada E.

Proceedings of the Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBS    6860 - 6863 2019年07月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 筆頭著者, 責任著者, 査読有り

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© 2019 IEEE. The present study examined the stiffness in the medial gastrocnemius muscle at various angles between the rearfoot and the floor. Six healthy young men participated in the study. A triangle support was attached to the force plate. Each participant placed their forefoot and rearfoot onto the force plate and the triangle support, respectively. Electrical stimulation was applied to the medial gastrocnemius muscle using Ag-AgCl surface electrodes. The center of pressure was measured with the force plate, and electrically-induced fluctuation of the center of pressure was extracted using a Kalman filter. Measurements were performed at 10°, 20°, and 30°angles of the triangle support. The transfer function from the stimulation to the fluctuation was identified, and the poles of the transfer function were used to estimate the medial gastrocnemius muscle and ankle stiffness. The muscle stiffness increased as the angle of the triangle support increased.

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Optimum displacement of muscle in relation to thickness for biceps brachii hardness measurement using a push-in meter

Murayama M., Inami T., Shima N., Nosaka K., Uchiyama T., Yoneda T.

Biomedical Physics and Engineering Express （Biomedical Physics and Engineering Express）  5 （ 1 ） 017001 2018年11月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

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Objective: Muscle hardness measured by a push-in meter is calculated from a force-displacement curve (FDC) based on a two-layer spring model. Since a FDC is not linear, how to set a linear range in the FDC largely affects muscle hardness calculation. The present study investigated the linearity of the FDC to find the best portion relative to muscle thickness (MT) for muscle hardness measurement based on a two-layer spring model. Approach: Forty-seven men (age: 28 ±10 years, height: 176 ±7 cm, body mass: 73 ±11 kg) participated in the present study. Hardness of the biceps brachii muscle was measured at the mid-belly using a push-in meter. The FDC was obtained every 5% up to 50% of the MT, and linear regression equations of ten different portions within the FDC were calculated. The coefficient of determination (R 2 ) of each regression line was compared by ANOVA, and a piecewise linear regression analysis was performed by dividing the identified FDC into three linear segments. Results: One-way ANOVA showed a significant (p < 0.01) main effect in R 2 values of ten regression equations. Post-hoc analyses showed no significant differences in R 2 between 0%-15% MT and 0%-40% MT. While the linearity of the FDC was high between 0%-15% and 0%-40% MT, the highest R 2 value was found at 0%-25% and 0%-30% MT. According to the analysis of three linear segments in the FDC, the mean value of the point between the second and third segments was 28.5 ±4.3% MT. Significance: These results suggested that muscle hardness assessment using a push-in meter should be performed close to 30% MT depth for biceps brachii muscle.

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Stiffness and viscosity of the vastus lateralis muscle in cycling exercises at low constant power output

内山 孝憲/斉藤海仁

Advanced Biomedical Engineering 7   124 - 130 2018年06月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 筆頭著者, 責任著者, 査読有り

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We examined muscle stiffness at various pedaling rates under conditions of constant power output. Eight healthy young participants pedaled a cycle ergometer at a power output of 47 W. The combinations of pedaling rate and workload were 40 revolutions per min (rpm) and 11.7 N, 60 rpm and 7.8 N, and 80 rpm and 5.9 N, respectively. One electrical stimulus per two pedal rotations was applied to the vastus lateralis muscle at a crank angle of 30° in the down phase. Mechanomyograms (MMGs) were measured using a capacitor microphone, and the evoked MMG was extracted. An evoked MMG system was identified, and the coefficients of the denominator of the transfer function were used to estimate stiffness and viscous coefficient of the muscle. Muscle stiffness was 236–705 Nm−1, and was proportional to the pedaling rate when power output was held constant, while the viscous coefficient did not change from approximately 15 Nm−1s. In conclusion, our findings demonstrate that stiffness of the vastus lateralis muscle increases with increasing pedaling rate under conditions of constant power output, while the viscous coefficient does not change.

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Muscle stiffness estimation using center of pressure fluctuations induced by electrical stimulation

内山 孝憲/杉山 綾菜

IFMBE Proceedings 68 （ 2 ） 569 - 572 2018年06月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著, 筆頭著者, 責任著者, 査読有り,  ISSN  16800737

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We proposed a novel technique to estimate muscle stiffness using center of pressure (COP) fluctuations induced by electrical stimulation. Six participants stood on a force plate and the COP displacement was measured with and without electrical stimulation applied to the gastrocnemius muscle. The displacement measured in the stimulated condition involved both intrinsic and electrically induced fluctuations. To obtain the intrinsic fluctuation, the measured displacement was smoothed using a Kalman filter constructed by approximating the displacement measured in the non-stimulated condition with an autoregressive model. The intrinsic fluctuation was subtracted from the measured displacement to obtain the electrically induced fluctuation. The fourth-order transfer function from the electrical stimulation to induced fluctuation was identified using a singular value decomposition method. The transfer function had natural frequencies of approximately 2 and 0.3 Hz. The former was close to the natural frequency of the gastrocnemius muscle, and the latter was close to the resonance frequency around the ankle joint. The proposed method can provide muscle and ankle joint stiffness in a standing posture.

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System identification of velocity mechanomyogram measured with a capacitor microphone for muscle stiffness estimation

内山 孝憲/朝重 大喜

Journal of Electromyography and Kinesiology 33 （ 2 ） 57 - 63 2017年03月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 筆頭著者, 責任著者, 査読有り

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System identification of evoked mechanomyogram to clarify lower limb muscle stiffness in treadmill walking

府川 友彦/内山 孝憲

Advanced Biomedical Engineering 5   1 - 6 2016年02月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 最終著者, 責任著者, 査読有り

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Muscle stiffness estimation using a system identification technique applied to evoked mechanomyogram during cycling exercise

内山 孝憲/斉藤 海仁/新庄 克也

Journal of Electromyography and Kinesiology 25 （ 6 ） 847 - 852 2015年12月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 筆頭著者, 責任著者, 査読有り

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トレッドミル歩行中における前脛骨筋の弾性推定

府川友彦，内山 孝憲

計測自動制御学会論文集 51 （ 8 ） 542 - 544 2015年08月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 最終著者, 責任著者, 査読有り

等尺性随意収縮時の誘発筋音図のシステム同定

品田泰洋，内山 孝憲

生体医工学 53 （ 2 ） 69 - 75 2015年04月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 最終著者, 責任著者, 査読有り

ダブルパルス刺激による筋音図のシステム同定

川端 航内山 孝憲

生体医工学 （日本生体医工学会）  53 （ 1 ） 8 - 13 2015年02月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 最終著者, 責任著者, 査読有り

System identification of mechanomyogram at various levels of motor unit recruitment

内山 孝憲，田村 昂広

SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration 7 （ 6 ） 321 - 326 2014年11月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

System identification of evoked mechanomyogram from abductor pollicis brevis muscle in isometric contraction

内山 孝憲，酒井弘章

Medical & Biological Engineering & Computing 51 （ 12 ） 1349-1355 2013年11月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

Comparison of displacement and acceleration transducers for the characterization of mechanics of muscle and subcutaneous tissues by system identification of a mechanomyogram

篠原 啓太，内山 孝憲

Medical & Biological Engineering & Computing 51 （ 1-2 ） 165-173 2013年02月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 筆頭著者, 責任著者, 査読有り

機械刺激による筋・皮下組織・皮膚の力学特性の解析

有岡 征志郎，内山 孝憲

生体医工学 50 （ 6 ） 613-619 2012年12月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 最終著者, 責任著者, 査読有り

誘発筋音図のシステム同定と伝達関数の刺激頻度依存性の解析

宇佐美 洋佑，宮原 佐和，内山 孝憲

バイオメカニズム （バイオメカニズム学会）  21   195-205 2012年08月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 最終著者, 責任著者, 査読有り

Association of muscle hardness with muscle tension dynamics: a physiological property

村山 光義，渡辺 孝太郎，加藤 亮子，内山 孝憲，米田 継武

European Journal of Applied Physiology 112 （ 1 ） 105-112 2012年01月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

System identification of the mechanomyogram from single motor units during voluntary isometric contraction

内山 孝憲，橋本 英梨加

Medical & Biological Engineering & Computing 49 （ 9 ） 1035-1043 2011年09月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 筆頭著者, 責任著者

Measuring subcutaneous fat thickness in human using an ultrasonic wave

内山 孝憲，本田将

IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering 5 （ 2 ） 337-342 2010年05月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 筆頭著者, 責任著者, 査読有り

生体インピーダンス法を用いた小型皮下脂肪厚計の開発

村山幸一郎，内山 孝憲

バイオメカニズム学会誌 33 （ 4 ） 271-276 2009年

研究論文（学術雑誌）, 共著, 責任著者, 査読有り

前脛骨筋における誘発筋音図のシステム同定　〜伝達関数の収縮レベル依存性の解析〜

山口拓政，樋口辰哉，内山 孝憲

生体医工学 46 （ 6 ） 541-548 2009年

研究論文（学術雑誌）, 共著, 最終著者, 責任著者, 査読有り

麻痺上肢における徒手筋力評価の定量化と痙性評価

内山 孝憲，小幡慎太郎，内田竜生

バイオメカニズム 19   183-194 2008年

研究論文（学術雑誌）, 単著, 筆頭著者, 責任著者, 査読有り

Effects of spinal recurrent inhibition on motoneuron short-term synchronization

内山 孝憲UWE WINDHORST

Biological Cybernetics 96   561-575 2007年

研究論文（学術雑誌）, 共著, 筆頭著者, 責任著者, 査読有り

ヒト長母指屈筋の等張性収縮時における伸展に伴う張力増加と収縮レベル・収縮速度・筋長依存性

大橋洋平，内山 孝憲

生体医工学 44 （ 4 ） 628-634 2006年

研究論文（学術雑誌）, 共著, 最終著者, 責任著者, 査読有り

筋の粘弾性に着目した足部痙性の定量評価法

村山大輔，内山 孝憲，内田竜生

生体医工学 44 （ 1 ） 85-93 2006年

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

押し込み反力計測による筋の硬さの評価−等尺性収縮力依存性と筋疲労の影響−

内山 孝憲，大杉健司，村山光義

バイオメカニズム 18   219-227 2006年

研究論文（学術雑誌）, 共著, 筆頭著者, 責任著者

小型デジタル筋硬度計の開発

石川大輔，内山 孝憲

バイオメカニズム学会誌 30 （ 4 ） 234-237 2006年

研究論文（学術雑誌）, 共著, 最終著者, 責任著者, 査読有り

Modeling the step-like response in the upper limbs of hemiplegic subjects for evaluation of spasticity

内山 孝憲，内田竜生

電気学会論文誌C 125 （ 9 ） 1376-1381 2005年

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

電気刺激による筋力増強と筋損傷の評価

内山 孝憲，西川龍朗，大西祥平

バイオメカニズム 17   57-68 2004年

研究論文（学術雑誌）, 共著, 筆頭著者, 責任著者, 査読有り

把持力制御のための曲面状ひずみ分布センサの開発（十字状ひずみゲージ配列を有する球面状センサによる任意方向把持力制御）

木村竜司，内山 孝憲，前野隆司

日本機械学会論文集（C編） 70 （ 689 ） 83-88 2004年

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

Static and Dynamic Input-output Relations of the Feline Medial Gastrocnemius Motoneuron-Muscle System Subjected to Recurrent Inhibition. A Model Study

Takanori Uchiyama, Hakan Johansson, Uwe Windhorst

Biological Cybernetics 89 （ 4 ） 263-273 2003年11月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 筆頭著者, 責任著者, 査読有り

A Model of the Feline Medial Gastrocnemius Motoneuron-Muscle System Subjected to Recurrent Inhibition

Takanori Uchiyama, Hakan Johansson, Uwe Windhorst

Biological Cybernetics 89 （ 2 ） 139-151 2003年09月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 筆頭著者, 責任著者, 査読有り

位置制御メカニズムの解明を目指した肘関節トルク－角度－筋活動度関係の解析

赤澤堅造/奥野竜平/内山 孝憲

バイオメカニズム 16   129-141 2002年06月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 最終著者, 査読有り

運動単位の活動様式を模擬する筋張力制御のためのニューラルネットワークモデルの構築

内山孝憲，赤澤堅造

バイオメカニズム 15   143 - 152 2000年08月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 筆頭著者, 責任著者, 査読有り

オンオフ型およびバイオミメティック型筋電義手の3D-CGシミュレータの開発

奥野竜平，赤澤堅造，内山孝憲

バイオメカニズム 15   165 - 173 2000年08月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 最終著者, 査読有り

等尺性収縮の過渡状態における筋の粘弾性の調節

内山孝憲，赤澤堅造

医用電子と生体工学 37 （ 1 ） 86 - 89 1999年03月

共著, 筆頭著者, 責任著者, 査読有り

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長母指屈筋の等尺性収縮について、筋電図、粘弾性および収縮力の関係を調べた。粘弾性が張力に先行して調節されていることを報告した。（4頁）

Muscle activity-torque-velocity relations in human elbow muscles

UCHIYAMA TAKANORI, AKAZAWA KENZO

Frontiers of Medical and Biological Engineering 9 （ 4 ） 305 - 313 1999年03月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 筆頭著者, 責任著者, 査読有り

ヒト肘関節伸筋の筋活動度－角度－等尺性トルク関係と－負荷トルク－速度関係

内山孝憲，赤澤堅造

バイオメカニズム 14   27-37 1998年11月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 筆頭著者, 責任著者, 査読有り

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等速度で肘関節を伸展する動作について，筋活動度を一定に維持しているときの関節角度とトルクの関係を調べ，運動時にもバネに類似する特性をもつことを報告した．また，伸展速度とトルクの関係は，Hillの式の拡張で説明できることを報告した．(11頁）

Static Torqe-Angle Relation of Human Elbow Joint Estimated with Artificial Neural Network Technique

内山孝憲，別所知之，赤澤堅造

Journal of Biomechanics 31 （ 6 ） 545 - 554 1998年06月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 筆頭著者, 責任著者, 査読有り

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肘関節の屈筋について，筋活動度が一定のときの関節角度とトルクの関係が，筋骨格系の構造の影響を強く受けることを報告した．（10頁）

皮膚振動刺激による筋電義手感覚フィードバック装置の検討

奥野竜平，吉田正樹，内山孝憲，赤澤堅造

電気学会論文誌 116-C （ 11 ） 1246 - 1251 1996年11月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

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皮膚振動刺激によって義手の開閉角度をフィードバックするシステムを開発し，フィードバックシステムの有効性について報告した．（6頁）

前腕の回内，回外を考慮したヒト上肢運動の3次元動態計測法

松本悟，内山孝憲，赤澤堅造

バイオメカニズム学会誌 20 （ 3 ） 138 - 143 1996年08月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

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複数の指標を用いることで，リアルタイムで回内および回外動作を含む上肢の運動を計測することができる方法を開発し，報告した．（6頁）

ヒト上肢の関節角度とトルクの関係

内山孝憲，別所知之，吉田正樹，赤澤堅造

バイオメカニズム 13   77 - 88 1996年07月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 筆頭著者, 責任著者, 査読有り

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肘関節の屈筋および伸筋について，筋活動度が一定のときの関節角度とトルクの関係をニューラルネットワークを用いて推定した．その特性は，筋骨格系の構造の影響を強く受けることを報告した．（12頁）

静的な位置制御における関節角度・筋活動度・トルクの関係

内山孝憲，山田渉，赤澤堅造

医用電子と生体工学 34 （ 2 ） 119 - 126 1996年06月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 筆頭著者, 責任著者, 査読有り

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肘関節屈筋について，筋活動度が一定のときの関節角度とトルクの関係をニューラルネットワークを用いて推定した．その特性は，筋骨格系の構造の影響を強く受けることを報告した．（8頁）

ホルター心電図の適応的データ圧縮法

田中佐代子，内山孝憲，赤澤堅造，笹森章

電子情報通信学会論文誌 J77-D-II （ 9 ） 1917 - 1924 1994年09月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

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ホルター心電図を折れ線近似と残差を圧縮することにより，高い圧縮率で圧縮できることを報告した．（8頁）

Data Compression of Ambulatory ECG by Using Multi-Template Matching and Residual Coding

内山孝憲，赤澤堅造，笹森章

IEICE transactions on information and systems E76-D （ 12 ） 1419 - 1424 1993年12月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 筆頭著者, 査読有り

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ホルター心電図をテンプレートの自動更新と折れ線近似の残差を圧縮する方法で圧縮することにより，ニーズに応じた圧縮率およびビットレートで圧縮することができる方法を提案した（5頁）．

特異値分解を伴う線形予測法による核磁気共 鳴画像再構成法

鵜池充宏，内山孝憲，南谷晴之

計測自動制御学会論文集 29 （ 8 ） 858 - 866 1993年08月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

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特異値分解を伴う線形予測法をMRI画像の推定に適用することにより，トランケーションアーティファクトの影響を受けない画像を復元することができることを報告した．（9頁）

Comparison of Linear Prediction Methods Based on Singular Value Decomposition

鵜池充宏，内山孝憲，南谷晴之

Journal of Magnetic Resonance 99 （ 2 ） 363 - 371 1992年09月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

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複数の線形予測に基づくスペクトル推定法をラット灌流心の31P-NMRスペクトルの推定に適用し，評価して報告した．（9頁）

Phosphorus-31 NMR Spectra by Linear Prediction z-transform Method

UCHIYAMA TAKANORI, MINAMITANI HARUYUKI, ICHIMORI KOJI, NAKAZAWA HIROE, OKINO HARUKA

Tokai J. Exp. & Clin. Med. 16 （ 5, 6 ） 231 - 238 1991年11月

研究論文（大学，研究機関等紀要）, 共著, 筆頭著者, 責任著者, 査読有り

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LPZAR法によって31P-NMRスペクトルを推定することにより，Mg負荷時の細胞内の無機リン酸，ATP，Mgイオン濃度を求めて報告した．（8頁）

In Vivo Potassium-39 NMR Spectra by the Burg Maximum Entropy Method

UCHIYAMA TAKANORI, MINAMITANI HARUYUKI

Journal of Magnetic Resonance 94 （ 3 ） 449 - 454 1991年03月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 筆頭著者, 責任著者, 査読有り

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細胞内カリウムイオン濃度の変化を最大エントロピー法で39K-NMRスペクトルを推定することによって報告した（6頁）

最大エントロピー法による核磁気共鳴スペクトルを用いた細胞内カリウムイオン測定

内山孝憲，真木和俊，南谷晴之，坂田亮

応用物理 59 （ 2 ） 222 - 227 1990年02月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 筆頭著者, 責任著者, 査読有り

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最大エントロピー法を用いて細胞内カリウムイオン濃度を39K-NMRで高分解能に推定できることを報告した．（6頁）

Superresolution of FT-NMR Spectra by the Maximum Entropy Method and AR Model Fitting with Singular Value Decomposition

内山孝憲，南谷晴之，坂田亮

Japanese Journal of Applied Physics 28 （ 1 ） 212 - 218 1990年01月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

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最大エントロピー法および特異値分解を伴う自己回帰モデル適合によって31P-NMRスペクトルを高分解能に推定できることを報告した．（7頁）

最大エントロピー法による核磁気共鳴スペクトルの推定

内山孝憲，坂田亮

応用物理 57 （ 2 ） 263 - 269 1988年02月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 筆頭著者, 責任著者, 査読有り

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最大エントロピー法を用いて，生体の31P-NMRスペクトルを高分解能に推定することができることを報告した．（7頁）