| 研究課題/領域番号 |
09680861
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
医用生体工学・生体材料学
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| 研究機関 | 北里大学 |
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研究代表者 |
野城 真理 北里大学, 医療衛生学部, 教授 (80014231)
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| 研究分担者 |
田中舘 明博 北里大学, 医療衛生学部, 助教授 (20265747)
酒本 勝之 北里大学, 医療衛生学部, 助教授 (50053674)
渡辺 敏 北里大学, 医療衛生学部, 教授 (40050463)
根武谷 吾 北里大学, 医療衛生学部, 助手 (00276180)
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| 研究期間 (年度) |
1997 – 1999
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| 研究課題ステータス |
完了 (1999年度)
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| 配分額 *注記 |
3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
1999年度: 400千円 (直接経費: 400千円)
1998年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
1997年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
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| キーワード | システム同定 / 非線形システム / NARMAXモデル / ニューラルネットワークモデル / 炭酸ガス分圧 / 呼吸系 / ニューラルネットワーク / ニューラルネット |
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| 研究概要 |
(1)パソコンから3台のマスフローコントローラに指令を与え、窒素、酸素、炭酸ガスの濃度を設定し、被験者に吸入させるガス組成を任意に制御するシステムを製作した。また、呼吸流量と炭酸ガス分圧を同時に1時間弱ディジタルレコーダに記録し、実験終了後オフラインでデータ処理を行い、分時換気量と呼気終末炭酸ガス分圧を計測するシステムを製作した。以上により実験システムが完成し、数名の被験者による実験を行った。
(2)同定手法を以下のように改良した。
A.ニュートラルネットワーク中間層のシグモイド関数の傾きをユニットごとに変えた。
マクローリン展開後の多項式では、各項に、その次数に応じて傾きのべき乗が乗算されているので、ユニットごとに傾きを変えることは、ユニットごとに低次の項と高次の項の重み付けを変えていることになる。これにより、不要な高次の項が残ってしまうという問題をある程度解決することができた。
B.マクローリン展開を0のまわりではなく、閾値のまわりで展開するように変更した。
シグモイド関数を0のまわりでマクローリン展開をすると、偶数次の導関数が0になるため、偶数次の項が消失する。これを閾値(各ユニットにバイアスを送っているユニットとの結合荷重)のまわりで展開することにより解決した。
C.雑音をより正確に表現するために、従来のモデルに雑音モデルを加えた。
既知のNARMAXモデルの出力に、非正規性かつ非加法的な雑音を加えたデータを用いて、新しいニューラルネットワークモデルによって同定を行い、その結果を展開してNARMAXモデルの項とその計数を指定した結果、真値に近い推定値が得られた。
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