基于LabVIEW的虚拟呼吸机设计和人机系统模拟

机械通气在现代医学领域中有着重要的地位,而虚拟技术能够为医生制定机械通气治疗方案提供一定的帮助。人-机系统的模拟主要是对呼吸机气流源、气管(支气管)、肺等部分建立数学、电学模型,人体呼吸系统模拟仿真模型是以WEIBEL模型所提出的肺部、支气管与RC电路存在的对应关系为基础,达到在计算机上用Labview软件虚拟呼吸机前面板,并模拟人-机系统的工作过程的目的。     

基于蛋白质结构预测的胰岛素样生长因子-1的制备及活性分析北大核心CSCD

为了更经济高效地制备胰岛素样生长因子-1 (insulin-like growth factor-1, IGF-1),本研究采用计算机模拟技术对3种IGF-1融合蛋白进行蛋白质结构预测与分子对接,筛选出酶切最适配的IGF-1融合蛋白表达形式。利用基因工程技术构建并鉴定了IGF-1融合蛋白原核表达载体,并转化大肠杆菌Origami B(DE3)菌株,获得重组子;经异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷(isopropyl-β-D-1-thiogalactopyranoside, IPTG)诱导表达后,对菌体的破菌上清进行亲和层析、脱盐、凝血酶酶切及酶切产物亲和层析纯化得到目的蛋白;通过3T3细胞增殖法建立活性评价体系并对获得的IGF-1进行活性测定。结果显示,构建的IGF-1融合蛋白原核表达载体序列正确,获得的重组子在25℃、0.05 mmol/L IPTG诱导16 h时融合蛋白为可溶性表达,经初步纯化、凝血酶酶切、再次纯化后可获得纯度大于90%的IGF-1目的蛋白,在建立的活性评价体系下测得制备的IGF-1比活为2.47×10^(5)U/mg,与市售标准品接近。本研究建立了一条用于制备IGF-1的完整工艺路线,为IGF-1药物的研制及工业化生产奠定基础。     

一类具有时滞的三种群食物链模型的定性分析及其仿真

在生态系统中,时滞对种群稳定性的影响一直是研究的重点内容之一.考虑了一类具有时滞的三种群食物链模型,利用微分不等式得到了种群的有界性;利用Matlab软件下的Simulink平台,对种群模型进行了数值仿真,得到了不同参数情况下的相空间轨迹,通过分岔图说明时滞对种群模型稳定性的影响.     

新药发现与开发的技术展望

生命科学的高速发展改变了新药研究开发的传统模式。以基因组学为主导的多领域、多学科和多专业的交叉融合极大地提高了发现先导化合物的速率。体外药代和毒性快速检测手段的出现将突破新药临床前评估的技术瓶颈,中药现代化的内涵会以国际通用科学语言进行诠释,预见一系列治疗严重危害人类健康和生命的疾病的创新药物,将在今后20年内成功上市,广泛应用。     

心血管系统建模的研究进展

心血管系统是较早引入模型方法研究的系统之一.本文就心血管系统模型的国内外研究现状与进展以及心血管系统建模仿真的发展趋势进行综述.     

不同采样密度下县域森林碳储量仿真估计

采用浙江省台州市仙居县森林资源二类调查样地实测地上部分碳储量数据,结合Landsat TM影像数据,利用序列高斯协同仿真(SGCS)算法、序列高斯块协同仿真(SGBCS)算法,以4种地面采样密度(SD)SD_1=0.012%、SD_2=0.010%、SD_3=0.007%、SD_4=0.005%,估计全县森林碳储量及其空间分布,分析不同地面采样密度对区域森林碳储量及其分布格局估计精度的影响。结果表明:1)不同采样密度下SGCS和SGBCS估计的森林碳储量分布趋势相似,SGCS估计在采样密度为SD_2时可以满足精度要求,且均值与实测最相符;SGBCS估计受采样密度影响较小,在四种采样密度下均可满足精度要求。2)SGCS、SGBCS估计的不确定性随着采样密度的降低均呈现出整体升高的趋势,增长速率在SD_2采样密度时最低,相对SD_1分别升高1.08%、-1.71%;当SGBCS算法的采样密度由SD_2变为SD_3时,样地数的减少对不确定性影响最大,但对区域空间变异格局估计没有实质性影响。3)将采样密度控制在SD_2(0.010%)水平,利用SGCS和SGBCS算法均能得到准确可靠的森林碳储量及其分布信息,同时能节省至少20%左右的森林调查工作量。     

局部解剖学的虚实结合教学方法初步研究

目的 采用虚拟仿真技术与传统教学方法结合进一步提高局部解剖学的教学水平.方法 将八年制医学生分为两组,分别采用传统教学法和虚拟仿真与传统教学结合法,问卷调查学生对教学的意见反馈,统计分析随堂小测验和期末考试成绩.结果 学生对虚拟仿真技术教学的接受程度高,实验组随堂小测验成绩高于对照组,但两组学生期末考试无显著差异.结论...     

计算机辅助药物筛选平台及应用

先导化合物发现是创新药物研发的最重要环节之一。针对目前海量功能不明确的小分子化合物,本文构建了一个用来实现快速发现先导化合物,有效降低药物研发成本的计算机辅助药物筛选平台。该平台采用分布式架构思想,集成了Auto Dock Vina和多个小分子库,具有数据安全、计算与存储的负载均衡以及实时监控的特点。应用平台进行先导化合物筛选,在较短时间发现了有针对性的活性小分子化合物,命中率高,大大缩短先导化合物发现周期。该平台具有很好的实用性和良好的扩展性。     

面向虚拟筛选的GPU加速的分子对接方法

虚拟筛选是在计算机上对化合物分子进行模拟预筛选,找出容易和药物靶标结合的小分子(配体),从而降低实际实验测试次数,提高药物先导化合物的发现效率。常用的分子对接软件可以用于基于结构的虚拟筛选,寻找配体与靶标的最佳的作用模式和结合构象,并通过打分函数来筛选出潜在的配体。现有的对接软件如AutoDock Vina等在分子对接过程中需要耗费大量时间和计算资源,特别是面对大规模分子对接时,过长的筛选时间不能满足应用需求,因此,本文在最高效的QVina2对接软件基础上,提出一种基于GPU的QVina 2并行化方法QVina2-GPU,利用GPU硬件高度并行体系加速分子对接。具体包括增加初始化分子构象数量,以扩展蒙特卡罗的迭代局部搜索中线程的并行规模,增加蒙特卡罗的迭代搜索的广度以减少每次蒙特卡罗迭代搜索深度,并利用Wolfe-Powell准则改进局部搜索算法,提高了对接精度,进一步减少蒙特卡罗迭代搜索深度,最后,在NVIDIA Geforce RTX 3090平台上在公开的配体数据库上验证了QVina2-GPU的性能,实验表明在保证分子对接精度的基础上,我们提出的QVina2-GPU对Qvina2的平均加速比达到5.18倍,最大加速比达到12.28倍。     

基于景观感知敏感度的生态旅游地观光线路自动选址

引入景观感知敏感度模型中的可视范围、最佳观赏距离、最佳观赏方位等视域感知影响因子,和景观类型、资源价值等生态感知影响因子,并增加地形坡度和起伏度因子,建立了生态旅游地观光线路选址综合权重计算模型,用于观光线路的自动选址。以武安国家地质公园奇峡谷景区为例,基于ArcGIS软件平台,实现了景区旅游观光最佳线路自动选址;通过景区野外考察,并综合考虑其它修正因子,对计算结果进行了专家修正,获得了一条旅游者景观感知较好且容易实施的观光线路。观光线路自动选址为微观尺度下的生态旅游地规划、景观设计提供了定量分析方法,为景区管理和生态保护提供了思路和参考。