人体肺呼吸非线性动力学模型的构建及求解

闫 妍，佟 倜，孙媛媛，单桂晔，孙迎春

(1.东北师范大学物理学院国家级物理实验教学中心，吉林 长春 130024；2.吉林大学第二医院胸外科，吉林 长春 130041；3.长春职业技术学院国际交流学院，吉林 长春 130033)

0 引言

氧气是地球上绝大多数生命存活的根本，动植物通过呼吸进行体内外的二氧化碳和氧气的交换，形成了具有一定节奏的物理化学过程及特定的生物节律.生物节律对地球上各种生命的生长发育起到了极其重要的作用.生物节律的紊乱可引起人类发生各类疾病，比如糖尿病、心脑血管疾病、肿瘤等.[1]因此，近年来生物节律成为科研人员高度关注的问题之一，并从实验和理论上进行了深入的研究和探讨.[2-3]果蝇体内具有特定的生物钟机制，并通过实验获得了生物钟的DNA和相关转录蛋白，此项结果对生物节律分子水平上的认识具有开拓性意义，因此，该项成果获得2017年诺贝尔生理医学奖.[4-6]另外，在哺乳类动物体内，由于自身生物钟的调控作用，使得精氨酸和尿素的分泌具有节律性[7].2017年，国际上有78个重要研究团队制定了在基因组范围内研究生物节律的导向[8]，说明对生物节律研究的重要性.

呼吸系统是机体进行内外气体交换的调节器官和通道，也是从外界获取氧气的唯一途径.良好的呼吸状态是维持机体内环境稳定、进行正常生理活动的前提条件.如果肺通气不足，会导致二氧化碳潴留，出现呼吸性酸中毒；若肺通气过度，则会导致二氧化碳……