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多工况下冷凝干燥换热器性能仿真研究
目的 对载人航天器温湿度控制系统所采用的冷凝干燥换热器的主要工作状态进行了研究,以便为设计提供更精确的计算方法.方法 在对冷凝干燥换热器结构进行合理简化的基础上,建立相关的微元换热器数学模型,对干工况使用对数平均温差法计算,对湿工况使用能量、质量守恒方法计算.基于Matlab/Simulink软件使用打靶法求解模型方程组,得到了冷凝干燥换热器不同的工作状态及其对应的换热和除湿性能.结果 分析结果表明,所建立的仿真模型能够较好地预测不同工况下冷凝干燥换热器的性能,仿真结果与物理现象接近.结论 建立的仿真模型可用于载人航天器温湿度控制系统和飞机环境控制系统中采用的冷凝干燥换热器的研制与优化.
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一种冲击谱试验机的研制
目的研制冲击谱试验机,以考核航天产品耐受爆炸冲击环境的能力.方法采用有限元方法对跌落式冲击谱试验机的关键件谐振板的固有频率进行了设计计算,同时对整个系统在冲头的冲击力作用下的动态响应进行了计算机仿真研究,进而在仿真结果的指导下研制了冲击谱试验机.结果 适当调整冲击力的大小、谐振板的固有频率以及板上、板下各类阻尼材料的阻尼特性,跌落式冲击谱试验机可以较好地实现对航天器爆炸冲击环境的模拟.结论 实际测试曲线与计算机仿真结果的较好吻合,验证了仿真结果的有效性,从理论与实践上证明了用跌落式冲击谱试验机模拟航天器爆炸冲击环境的可行性.
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基于运动心脏模型的心电仿真
目的心脏-躯干是产生心电信号的激励源-信号处理系统,心电正问题的核心内容是研究心脏电偶极子和躯干的形状与电学特性对体表电位的影响.活体心脏收缩/舒张和扭转是心脏的一个基本性质.本文的目的是考查这种运动对体表电位的影响.方法根据超声心动图的实测数据,在传统的静态心室模型基础上,利用三维空间的尺度变换和旋转变换,分别表示心肌的收缩/舒张运动和扭转运动,建立面向心电正问题的运动心脏模型.然后,实现心电传播仿真和心电场求解,计算体表心电图.结果仿真了12导心电波形,发现相对于静态模型,运动模型对ST段形态影响较大.结论为了更有效地进行心电场求解,建立面向心电仿真的运动心脏模型是必要的.
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提高某航天产品局部刚度的仿真研究
目的 采用计算机仿真的方法,对某航天产品结构的动态特性进行研究,并提出提高该产品局部刚度的修改设计方案.方法 用MSC.Patran对产品结构建立有限元模型,用MSC.Nastran计算产品结构的固有振动模态,结合实际振动试验结果,验证了仿真计算的准确性.结果 分析产品结构耐航天振动环境的能力,在满足产品功能要求的前提下,提出两个可行的提高局部刚度的修改设计方案,通过对两个修改结构方案进行仿真计算,对修改后的结构动态特性进行了预测.结论 提高某航天产品局部刚度的仿真研究,为该产品的修改设计提供了理论指导,这一技术方法可作为航天产品耐振动环境设计的技术手段.
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电阻抗扫描成像物理模型仿真实验研究
目的在电阻抗扫描(electncal impedance scanning,ElS)乳腺成像的初期实验阶段,验证EIS成像的可行性,初步明确影响EIS成像的因素.方法基于ElS实验平台建立一个能有效模拟乳房组织分布的物理模型,并用电导率有差异的NaCl溶液、琼脂块模拟了3种不同情况下的电场分布.结果不同电导率分布引起的电场扰动会造成不同的成像结果.结论基于ElS原理的成像是可行的,初步明确了影响ElS成像的因素.
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超声造影剂微血管灌注建模及灌注参数初步研究
目的建立基于超声造影剂(ultrasound contrast agent,UCA)的微血管灌注理论模型,研究各种不同灌注条件下系统的响应以及基于模型的灌注检测和灌注参数估计方法.方法用随机微分方程的形式描述成像平面区域内UCA微泡浓度与灌注参数之间的关系;从系统模型的角度来对所建立的模型进行分析和比对,确立系统的传输函数和冲激响应.结果给出了不同造影剂注射方式下,以及不同系统设置下UCA微泡浓度响应;在微血管仿体模型实验中,获得一种灌注条件下的灌注检测图像和两组时间-强度关系曲线.结论基于灌注模型的建立,首次实现了各种复杂条件下灌注系统的仿真,并对超声造影剂灌注检测和参数估计等难点问题进行了初步研究.
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失重对脑血流影响的仿真研究
目的应用计算机仿真探讨失重对脑血流的影响.方法根据流体力学参数与电学变量等效的原理,利用Pspice语言建立人体心血管系统模型,包括人体心脏模型、动脉系统模型、静脉系统模型以及外周血管模型等四部分.仿真了0 G与1 G下脑血流、颈动脉血压与主动脉弓血压的变化曲线.结果 0 G时脑血流量比1 G时增加10%左右,颈动脉血压比1 G时增高10 mmHg.结论本模型可以较好地模拟失重条件下脑血流的变化,为进一步研究失重对脑血流的影响提供了新方法.
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不同角度倾斜对人体心血管系统影响的仿真研究
目的 仿真研究不同角度倾斜对人体心血管系统血液动力学的影响,并与已发表实验数据比较,以校验所用分布式心血管系统数学模型是否可用于失重对心血管影响的仿真研究,提出存在问题及改进方向.方法 利用该模型沿血管方向调整重力分量模拟人体倾斜角度的变化.计算变化过程中人体的心血管响应.结果 随倾斜角度绝对值的增加,所有血管的平均血压都近似呈不同方向的指数变化.人体由直立体位转至水平体位,中心静脉压呈指数增加;心率虽呈指数降低,但变化幅度很小;每搏量呈线性增加.静脉系统的流体静压参考点位于右心房和下腔静脉之间.仿真结果与报道的人体倾斜或卧床实验数据相近.结论 该模型可以有效地模拟人体倾斜角度变化时心血管系统的急性响应:但为了仿真长期航天失重环境下心血管系统的适应性变化,还需将血量调节,心脏与血管功能和结构的慢性适应变化,以及神经一体液调节等机制耦合进来.
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串联型心脏辅助装置Hemopump的仿真研究
目的研究Hemopump的辅助效果.方法以理论分析和实验数据为基础,建立Hemopump动态的数学模型.将建立的泵模型植入到原有的犬的循环系统模型中,研究血泵和心血管系统的相互作用.结果 Hemopump辅助可以提高心输出量,增加心脏的血氧供给,同时降低心肌的血氧消耗量.与主动脉内气囊反搏(IABP)改善心肌供血平衡的机制不同,Hemopump主要通过降低左心室的前负荷来减少心肌的耗氧量.在一定范围内加快泵转速可以提高辅助效果.但是,泵的转速过高会影响泵的入流状况,导致辅助效果降低.结论仿真结果与动物实验及体外循环的测试结果一致.此模型为优化血泵的控制方案提供了有力的研究工具.
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基于生理层肌电模型的表面肌电信号仿真方法
目的根据SEMG的生理和检测过程的实际情况,研究表面肌电信号分解测试信号的仿真方法.方法从生理层肌电模型出发,以模拟电极随机抖动的方法仿真MUAP波形的随机变异,以改变传导速度的方法模拟MUAP的趋势变异,采用调整MU发放时刻表的方法模拟出特定叠加程度的SEMG信号.结果同一MU中的不同发放时刻的MUAP波形的随机变异以及MUAP波形的趋势变异都可以通过该方法定量模拟.结论该方法模拟出的SEMG信号更能逼近真实表面肌电信号的特征,可用于验证SEMG分解算法.
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水下训练航天服固定配重设计仿真
目的通过仿真给出水下训练航天服的固定配重设计.方法基于水下训练航天服3D模型数据,参考人体国标参数,对照俄罗斯水下训练服,利用组合物体的力学性质,考虑水下训练航天服的实际应用,仿真分析固定配重对水下训练航天服姿态的影响.结果经过多参数计算仿真,终确定水下训练航天服的固定配重参数.结论水下训练航天服设计仿真解决了固定配重的设计难题,对水下训练航天服的实际应用有一定的指导作用.
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波浪式生物反应器温度控制系统模糊PID算法设计及simulink仿真
目的：设计一种波浪式生物反应器温度控制策略。方法根据波浪式生物反应器温度控制精度及响应速度要求，将传统的比例积分微分（ PID）控制方法与模糊控制方法结合，利用模糊控制方法实时在线调节PID控制的参数，增强温度控制策略对温度的调节性能。结果设计出模糊PID控制器，并与传统PID控制器进行仿真比较。结论模糊PID控制法较传统PID控制法有较小的超调以及较短的稳定时间，说明模糊PID控制具有更高的温度控制调节性能。
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低氧响应网络结构化建模与动态演化分析
目的：构建低氧响应网络（ HRN）的可执行模型，基于计算机进行仿真分析，研究HRN的随机性、并发性等动态演化机制。方法使用随机Petri网（ SPN）构建HRN构模型，在此基础上基于具体的演化规则和Gillespie算法对该结构模型的动态演化进行分析。结果得到HRN的动态演化规律，在对HRN切换行为的描述上，仿真结果与实验室结果反映规律具有一致性。结论基于SPN方法可实现HRN的可视化建模，通过对模型的执行和基于给定动力学参数下的随机仿真，可得到与传统实验室实验研究相得益彰的分析结果，有助于进一步分析HRN的结构和功能特性。
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医院船医疗队虚拟手术训练平台的设计与应用研究
受各种客观条件限制,海上医疗队不能开展大量跨学科专业的、针对海上特殊环境条件下的手术操作训练.为了解决上述问题,采用集成力反馈交互设备、图形工作站、三维立体显示等硬件设备,研发相关虚拟手术仿真系统软件,设计和建立了软硬件结合,可模拟不同海况环境条件,人机交互的虚拟手术训练平台.通过该系统的应用,提高了海战救治技能训练的针对性、有效性,从而更有利于提高海上医疗救治能力.
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基于LifeMoD对跳马运动员不同踏跳位置的仿真研究
目的:探讨跳马运动员在不同踏跳位置的起跳效果以及下肢承载负荷的差异性.方法:在LifeMoD中建立19个环节的多体动力学模型和助跳板,并展开不同踏跳位置的仿真研究.结果:相较于前区和中区,在后区踏跳时助跳板上的标志点和人体左侧的踝关节都拥有较大的垂直回弹速度,同时后区踏跳下肢三个关节将承受较大踏板反作用力峰值和关节反作用力峰值.另外,不论踏跳点是否在中心位置,跳马运动员的起跳效果和下肢承载负荷都未发生明显变化.结论:在后区踏跳可以有效提高踏板后的垂直起跳速度,因此在满足人体肌骨系统能够承载的前提下,采取后区踏跳有助于完成更高难度的技术动作.
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挂锁着舰过程中飞行员头颈部动态响应机制研究
目的 研究挂锁着舰过程中飞行员头颈部受力状况,为制定头颈部损伤预防、诊断和治疗方案提供理论依据. 方法 从头颈部生理解剖结构、颈椎应力特性和颈部肌张力特性等方面对头颈部进行力学模型抽象,建立飞行员处于坐姿状态下的头颈部多刚体转动模型;通过弹簧阻尼运动关节对颈部的被动力学特性进行建模. 结果 以飞机挂锁动力学数据作为输入,构建了拦阻着舰飞行员头颈部力学响应仿真模型,提出了挂锁动力学和生物力学双线程仿真流程,将影响动态响应的相关因素纳入仿真过程中;对仿真模型的验证方法进行了说明,并对影响建模精度的因素进行了分析. 结论 影响舰载机拦阻着舰的因素是多方面的,加速度特性曲线不仅与飞行员头颈部的生理结构、飞机着舰初速度、重量、拦阻锁特性有关,而且与挂锁位置、挂锁时飞机姿态等因素都有关,数学仿真是研究头颈部动态响应机制的可行方法.
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盐酸昌欣沙星在中国健康受试者的群体药代动力学-药效学研究
目的 建立盐酸昌欣沙星在中国健康受试者的药代动力学/药效学(PK/PD)模型并进行仿真,以评价不同给药方案时盐酸昌欣沙星的抑菌效果.方法 用LC-MS/MS方法检测单次和连续给药后健康受试者体内的昌欣沙星的血药浓度,并以稳态血药浓度-时间曲线下面积/低抑菌浓度(AUC/MIC)值作为与盐酸昌欣沙星药效相关的PK/PD指标,通过NONMEM软件建立PK/PD模型,考察300 mg、400 mg及600 mg给药方案下对于6种菌株的药效.结果 用二室模型来描述昌欣沙星在健康受试者体内的PK行为.昌欣沙星对于甲氧西林敏感的金黄色葡萄球菌(MSSA)的抑菌效果佳,300 mg·d-时AUC/MIC≥1000;对于大肠埃希菌和耐环丙沙星的大肠埃希菌,昌欣沙星在3种给药方案下的AUC/MIC均≤200.结论 昌欣沙星作为浓度依赖性药物,提高剂量能在一定程度提高疗效.用建立的PK/PD模型能够预测不同给药方案下昌欣沙星对于不同细菌引起的感染的治疗效果.
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抗肿瘤化合物TM208在乳腺癌中抑制雌激素的药代动力学-药效学研究
目的 建立抗肿瘤化合物TM208在荷瘤鼠体内的药代动力学/药效学(PK/PD)模型,研究其在乳腺癌肿瘤内对雌激素水平的抑制作用,并探究通过建模定量描述连续给药所引起的肿瘤耐药性现象.方法 建立异种移植人乳腺癌MCF-7细胞的BALB/c裸鼠移植瘤模型,连续灌胃给药TM208(150mg·kg-1·d-1)及溶剂(空白对照组)18d.用酶联免疫法(ELISA)测定健康裸鼠乳腺组织以及TM208给药前和给药后荷瘤鼠肿瘤组织中雌激素含量随时间变化的过程,同时考察TM208的体内PK过程.用一室药代动力学模型来拟合体内TM208的PK特征,并用间接效应模型结合耐药模型描述了雌激素水平随时间的变化过程.结果 TM208对于雌激素的抑制作用会逐渐减弱,推测可能与乳腺癌肿瘤的耐药性有关.而耐药性的生成速率为0.68 h-1.结论 所建立的PK/PD模型能够定量描述TM208对肿瘤内雌激素的抑制作用,而应用耐药模型能够预测乳腺癌肿瘤耐药性的产生.
关键词： 乳腺癌 药代动力学/药效学模型 仿真 雌激素 TM208 -
基于机制的药动学/药效动力学模型介绍
基于机制的药动学/药效动力学模型用以研究药物效应随时间变化的过程,近年来在药物的研发以及临床应用方面得了广泛应用.本文的目的在于介绍国内外常用的基于机制的药动学/药效动力学模型、相关的微分方程及模型特征.依药效变化情况,将其分为可逆模型、不可逆模型和耐受模型.这些模型包含了药物基本的作用机制,将来的药效动力学研究,可采用将多种基本模型组合的方法.
关键词： 基于机制的药动学/药效动力学模型 可逆模型 不可逆模型 耐受模型 仿真 -
情景教学法在传染病护理教学中的应用体会
情景模拟教学法是我国素质教育创新的成果之一,是指理论教学老师围绕某一教学主题,利用高科技仿真道具和场景[1],创设一定的临床工作情景并引导学生扮演护理人员角色,模拟进行一些临床基本护理、急救护理以及整体护理等,为学生提供前瞻性临床学习环境,让学生从中领悟到教学内容,进而进行临床职业技能训练的一种亲验式教学方式[2-3].
