ネガティブフィードバック機構
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2023/11/01 08:39 UTC 版)
応用分野
機械工学におけるネガティブフィードバック
ネガティブフィードバック制御の使用例は、水位のボールコック制御（図参照）、または圧力調整器である。現代工学では、ネガティブフィードバックループはエンジン調速機、燃料噴射システム、キャブレターに見られる。同様の制御機構は、エアコン、冷蔵庫、冷凍庫などの冷暖房システムにも使われている。
生体系におけるネガティブフィードバック
「拮抗ホルモン」および「ホメオスターシス」も参照
生体恒常性を保つために働く調節機構の動作原理である。体温の調節から血糖値の調節まで、その例は数多い。血糖値の場合、ホルモン分泌調節のフィードバック機構がうまくいかないと、血液中のグルコース濃度が急激に上昇し、糖尿病になる可能性がある。動脈血圧調節機構では圧反射や赤血球造血のようなポジティブフィードバックがある。
概念
ホルモン分泌調節フィードバック機構のネガティブフィードバックにおいて、制御系のホルモンにより、ポジティブフィードバック（正のフィードバック機構）のホルモンや自分自身や他のホルモンを抑制する機構。対象のホルモンの作用を不活性化し抑制することを言う。ホルモンの量が多くなるとホルモン産生を抑制せよと生体内で働くのは負のフィードバック機構である。 またサイトカイン、蛋白質、細胞間ネットワークなどに対しても用いられる言葉である。
ホルモン分泌調節
ホルモンは正のフィードバックと負のフィードバック機構とで調整されているが、ソマトスタチンはインスリン及びグルカゴンの分泌を抑制するほか視床下部から下垂体に作用して成長ホルモンの分泌の抑制も行う。糖質コルチコイドの分泌によってインスリン様成長因子（IGF-1）産生が抑制されるほか、インスリン様成長因子結合タンパク質-1（IGFBP-1）の分泌によってIGF-1の作用が阻害される。IGF-1も下垂体に作用してネガティブフィードバック機構により成長ホルモンの分泌を抑制する。これらは互いに負のフィードバック機構の関係である。
分類
作用する対象によりそれぞれ名称が異なる。そのホルモンが自分自身に対して抑制する場合を超短経路フィードバック、一つ上位のホルモンに作用する際を短経路フィードバック、二つ以上の上位に作用する場合を長経路フィードバックと言う。
化学におけるネガティブフィードバック
可逆的な化学反応を起こす物質を含む閉鎖系は、ル・シャトリエの原理に従い、ストレスを軽減するために化学平衡を反応の反対側にシフトさせるネガティブフィードバックを示すこともある。例えば
- N2 + 3 H2 ⇌ 2 NH3 + 92 kJ/mol
反応物と生成物の混合物が密閉容器内で平衡に存在し、この系に窒素ガスが加えられると、平衡はそれに応じて生成物側にシフトする。温度が上昇すれば、平衡は反応物側にシフトし、逆反応は吸熱性であるため、温度は部分的に低下する。
- ^ a b W. Ross Ashby (1957). “Chapter 12: The error-controlled regulator”. Introduction to cybernetics. Chapman & Hall Ltd.; Internet (1999). pp. 219–243
- ^ Robert E. Ricklefs; Gary Leon Miller (2000). “§6.1 Homeostasis depends upon negative feedback”. Ecology. Macmillan. p. 92. ISBN 9780716728290
- ^ David A. Mindell (2002). Between Human and Machine : Feedback, Control, and Computing before Cybernetics. Baltimore, MD, USA: Johns Hopkins University Press. ISBN 9780801868955
- ^ John D.Sterman, Business Dynamics: Systems Thinking and Modeling for a Complex World McGraw Hill/Irwin, 2000. ISBN 9780072389159
- ^ Arkalgud Ramaprasad (1983). “On The Definition of Feedback”. Behavioral Science 28 (1): 4–13. doi:10.1002/bs.3830280103.
- ^ Herold, David M.; Greller, Martin M. (1977). “Research Notes. Feedback: The Definition of a Construct”. Academy of Management Journal 20 (1): 142–147. doi:10.2307/255468. JSTOR 255468.
- ^ Sudheer S Bhagade; Govind Das Nageshwar (2011). Process Dynamics and Control. PHI Learning Pvt. Ltd. pp. 6, 9. ISBN 9788120344051
- ^ Charles H. Wilts (1960). Principles of Feedback Control. Addison-Wesley Pub. Co. p. 1. "In a simple feedback system a specific physical quantity is being controlled, and control is brought about by making an actual comparison of this quantity with its desired value and utilizing the difference to reduce the error observed. Such a system is self-correcting in the sense that any deviations from the desired performance are used to produce corrective action."
- ^ SK Singh (2010). Process Control: Concepts Dynamics And Applications. PHI Learning Pvt. Ltd. p. 222. ISBN 9788120336780
- ^ For example, input and load disturbances. See William Y. Svrcek; Donald P. Mahoney; Brent R. Young (2013). A Real-Time Approach to Process Control (3rd ed.). John Wiley & Sons. p. 57. ISBN 9781118684733
- ^ Charles D H Williams. “Types of feedback control”. Feedback and temperature control. University of Exeter: Physics and astronomy. 2014年6月8日閲覧。
- ^ Giannini, Alessandra; Biasutti, Michela; Verstraete, Michel M. (2008-12-01). “A climate model-based review of drought in the Sahel: Desertification, the re-greening and climate change”. Global and Planetary Change 64 (3): 119–128. Bibcode: 2008GPC....64..119G. doi:10.1016/j.gloplacha.2008.05.004. ISSN 0921-8181.
- ^ Bechhoefer, John (2005). “Feedback for Physicists: A Tutorial Essay On Control”. Reviews of Modern Physics 77 (3): 783–835. Bibcode: 2005RvMP...77..783B. doi:10.1103/revmodphys.77.783.
- ^ Black (1937年12月21日). “U.S. Patent 2,102,671: Wave Translation System”. www.eepatents.com. 2014年10月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。2023年11月1日閲覧。
- ^ James E Brittain (February 2011). “Electrical engineering hall of fame: Harold S Black”. Proceedings of the IEEE 99 (2): 351–353. doi:10.1109/jproc.2010.2090997.
- ^ CA Desoer (August 1984). “In Memoriam: Harold Stephen Black”. IEEE Transactions on Automatic Control AC-29 (8): 673–674. doi:10.1109/tac.1984.1103645.
- ^ CA Desoer (August 1984). “In Memoriam: Harold Stephen Black”. IEEE Transactions on Automatic Control AC-29 (8): 673–674. doi:10.1109/tac.1984.1103645.
- ^ Santiram Kal (2009). “§6.3 Advantages of negative feedback amplifiers”. Basic electronics: Devices, circuits and its fundamentals. PHI Learning Pvt. Ltd. pp. 193 ff. ISBN 9788120319523
- ^ Marc Thomson (2006). “Figure 11-4: Classical single input, single output control loop”. Intuitive Analog Circuit Design. Newnes. ISBN 9780080478753
- ^ Santiram Kal (2009). “§6.3.1 Gain stability”. Basic Electronics: Devices, Circuits, and IT Fundamentals. PHI Learning Pvt. Ltd. pp. 193–194. ISBN 9788120319523
- ^ Marc T Thompson, p. 309
- ^ Thomas H Lee (2004). The Design of CMOS Radio Frequency Circuits (2nd ed.). Cambridge University Press. p. 447. ISBN 9780521835398
- ^ Norbert A Malik (1995). “Improvement Factor”. Electronic Circuits: Analysis simulation and design. Prentice Hall. p. 671. ISBN 9780023749100
- ^ Santiram Kal (14 January 2009). “§6.3.2 Noise Reduction”. Basic Electronics: Devices, Circuits and IT fundamentals. p. 194. ISBN 9788120319523
- ^ SK Bhattacharya. “§5.3.3 Effect of feedback on disturbance signal”. Linear Control Systems: For Punjab Technical University. ISBN 9788131759523
- ^ Muhammad Rashid (2010). Microelectronic Circuits: Analysis & Design (2nd ed.). Cengage Learning. p. 642. ISBN 9780495667728
- ^ Wai-Kai Chen (2005). “Chapter 13: General feedback theory”. Circuit Analysis and Feedback Amplifier Theory. CRC Press. pp. 13–1. ISBN 9781420037272. "[In a practical amplifier] the forward path may not be strictly unilateral, the feedback path is usually bilateral, and the input and output coupling networks are often complicated."
- ^ See, for example, Figure 1.4, p. 7 Ideal op amp model in Sergio Franco (2002). Design with operational amplifiers and analog integrated circuits (3rd ed.). McGraw-Hill. ISBN 978-0078028168 or David G Nair; Sergio B Franco (2009). “Figure 16.2: The four possible op-amp configurations”. In Wai-Kai Chen. Fundamentals of Circuits and Filters (The Circuits and Filters Handbook, 3rd ed.). CRC Press. pp. 16–2. ISBN 9781420058888
- ^ a b G. Schitter; A. Rankers (2014). “§6.3.4 Linear amplifiers with operational amplifiers”. The Design of High Performance Mechatronics. IOS Press. p. 499. ISBN 9781614993681
- ^ Walter G Jung (2005). “Noise gain (NG)”. Op Amp Applications Handbook. Newnes. pp. 12 ff. ISBN 9780750678445
- ^ William R. Uttal (2014). Psychomythics: Sources of Artifacts and Misconceptions in Scientific Psychology. Psychology Press. pp. 95 ff. ISBN 9781135623722
- ^ Scott Camazine; Jean-Louis Deneubourg; Nigel R Franks; James Sneyd; Guy Theraulaz; Eric Bonabeau (2003). “Chapter 2: How self-organization works”. Self-organization in biological systems. Princeton University Press. pp. 15 ff. ISBN 9780691116242
- ^ Cybernetics: Or Control and Communication in the Animal and the Machine p.158
- ^ Goeroge Soros, The Alchemy of Finance
- ^ Herman Daly, Steady State Economics
「ネガティブフィードバック機構」の続きの解説一覧
- ネガティブフィードバック機構のページへのリンク
