高效动力学范文10篇

高效动力学范文篇1

乘用车节能技术主要分为传统汽车节能技术与新能源汽车技术（含混合动力）。鉴于2020年前传统节能技术仍将占据市场主要份额，本文仅针对传统汽车节能技术进行分析。传统汽车节能技术分为高效动力传动系统（发动机、变速器）、轻量化、低摩擦、先进电子电器等几大领域。

1.1高效动力传动系统

动力传动总成系统主要包括发动机与变速器两大总成，是乘用车动力的来源，同时也是能量消耗的主要渠道。因此，提升动力传动系统的能量使用效率、减少系统能量损失是乘用车节能的主要途径之一。

1.2低摩擦技术

车辆在行驶过程中，各种内部及外部系统摩擦是造成整车能量损耗的主要原因之一。减少摩擦损耗的主要方法包括降低车身风阻、减少内部阻力和降低滚动阻力等。车身造型设计优化、低粘度机油、高效润滑油、低滚阻轮胎、低摩擦材料涂层等均是降低车辆摩擦损耗的主要措施。

1.3轻量化技术

减少汽车自身质量是降低油耗的最有效措施之一。相关资料表明，汽车自重每减少10%，燃油消耗可降低6%～8%。轻量化的实现主要有3种手段：轻量化结构设计及优化、先进轻量化材料应用、先进轻量化制造技术应用。

1.4先进电子电器

近年来，汽车节能相关电子电器的应用日趋广泛，通过提升能源利用效率来降低能耗。目前应用较成熟的节能相关电子电器包括：紧急电力供给（EmergencyPowerSupply，EPS）、智能节油系统（Stop-Start，STT）、制动能量回收、高效空调、胎压监测、换挡提示、电子节温器、电子水泵、可变排量机油泵等。

2系统动力学建模

系统动力学（SystemDynamics，SD）创始于1956年，其创始人为美国麻省理工学院的JayW．Forrester教授。它是系统科学理论与计算机仿真紧密结合，研究系统反馈结构与行为的一门科学，是系统科学与管理科学的一个重要分支。系统动力学结合了定性分析与定量分析两种方法，是以定性分析为主导，定量分析为支撑的方法。系统动力学模型的理论基础是系统动力学的理论和方法，其研究方法是计算机仿真试验法，关键任务是建立系统动力学模型体系。

2.1模型子系统及计算思路

本文的研究目的是计算某乘用车企业在2014～2020年应用各种节能技术后每年将增加的节能成本。根据各乘用车企业所应用的节能技术现状，将乘用车企业应用节能技术总成本分为发动机节能技术成本、变速器节能技术成本、轻量化节能技术成本、低风阻和低摩擦节能技术成本、先进电子技术节能成本5个子系统。

2.2模型流图

系统动力学流图是系统动力学的基本变量和表示符号的有机组合，是描述系统结构的表达方式。它不仅能展示系统行为的结构背景，也能直观形象地反映系统结构和动态特征。模型流图定义了那些引起行为的重要变量类型，能够表示不同性质变量的区别，刻画系统的反馈与控制过程。绘制流图是构建系统动力学模拟模型的重要步骤。根据乘用车企业节能技术成本系统内部各因素之间的关系设计系统流图，反映系统各因果关系中所没能反映出来的不同变量的特性和特点，然后通过流图中关系的进一步量化，实现节能技术成本仿真计算的目的。

3结论

我国油耗法规的日趋严格，对乘用车企业提出了更高的要求，为达成油耗目标而带来的成本增加是企业关注的重点。本文通过对乘用车节能技术成本的研究可以得出以下结论：

（1）节能技术应用带来的企业综合成本增加不是简单的技术成本叠加，而是一项复杂的系统问题。

高效动力学范文篇2

关键词：盐酸西替利嗪；药代动力学；生物利用度

西替利嗪(cetirizine)是第一代抗组胺药物羟嗪的活性羧酸衍生物，分子结构中的两性离子特征使其无明显的中枢抑制作用，临床主要用于防治过敏性鼻炎、慢性特发性荨麻疹、过敏性哮喘和特异性皮炎等疾病［1,2］。目前，有关盐酸西替利嗪临床药代动力学资料，国外学者已进行了众多的研究，涉及新生儿、幼儿、儿童、青年、老年及一些临床病例等不同群体［3～7］。国内江苏连云港制药厂首先研制了盐酸西替利嗪片，为了评价国产盐酸西替利嗪片在健康人体内的药代动力学和生物利用度，本研究建立了血浆中西替利嗪的反相离子对高效液相色谱（RP-IP-HPLC）测定新方法,并对国产盐酸西替利嗪片(CET)和进口盐酸西替利嗪片(Zyrtec，仙特敏，ZYR)进行了药代动力学和相对生物利用度研究，以三因素方差分析和双单侧t检验评价两种制剂的生物等效性，为临床应用提供实验依据。

1材料和方法

1.1仪器与试药Waters高效液相色谱仪：Waters510泵，Waters486紫外检测器，Maxima820色谱工作站。Rheodyne7125型六通进样阀，配以50μl定量管。盐酸西替利嗪标准对照品与CET片(规格10mg/片,批号960520)均由江苏连云港制药厂提供；ZYR包衣片(规格10mg/片,批号96A26/A)由比利时UCB公司生产。乙腈、磷酸、磷酸二氢钠、枸橼酸钠、乙酸乙酯、三乙胺、十二烷基硫酸钠（SDS）等实验试剂均为国产分析纯，水为重蒸馏水。

1.2色谱分离条件分析柱为WatersNava-PakC18(150mm×3.9mmID,4μm)色谱柱；流动相为乙腈∶磷酸二氢钠(0.02mol/L)∶三乙胺(50∶50∶0.15,pH3.15)，内含SDS0.007mol/L；流速1.0ml/min；检测波长229nm；柱温25℃。

1.3血浆样品预处理精密吸取血浆样品0.5ml，置于10ml具塞离心管中，加入pH5.5枸橼酸钠缓冲液0.5ml和乙酸乙酯5ml，涡旋振荡2min，3500r/min离心5min。分取乙酸乙酯层4ml，置于另一10ml具塞离心管中，加1.7％磷酸溶液100μl反提，3500r/min离心5min后，吸取磷酸溶液50μl进样分析。

1.4体内分析方法学评价取健康人空白血浆共6份，精密添加盐酸西替利嗪标准对照品一定量，配制成10.0，25.0，50.0，100.0，200.0，400.0ng/ml的盐酸西替利嗪标准血浆样品系列。按血浆样品预处理步骤和RP-HPLC测定方法进行操作，以测得的血浆中西替利嗪峰高（Y）为纵坐标，相应的浓度(c)为横坐标，其回归方程为：Y=89.28+18.53c，r=0.9998（n=5）。以信噪比S/N>2计，血浆样品中西替利嗪最低检测浓度为2.5ng/ml，最低检测限为0.5ng。选择25.0，100.0和400.0ng/ml低、中、高3种不同浓度的盐酸西替利嗪标准血浆样品以考察体内分析方法的回收率和精密度，结果盐酸西替利嗪标准血浆样品萃取回收率>70％,方法回收率>95％；日内相对标准差（RSD）<4.6％(n=5)，日间RSD<7.2％(n=5)。

1.5研究对象与实验设计男性健康志愿者8名，平均年龄（22.88±0.83）岁，平均体质量（68.19±4.96）kg。所有志愿者经肝肾功能、血尿常规及心电图检查均正常，且精神良好；受试前1个月内未服用任何药物，禁忌烟酒。健康志愿者明了本试验的目的与要求，均签署知情同意书，并上报上海长海医院医学伦理委员会批准备案。

采用随机交叉试验，将8名健康志愿者随机分为两组，受试前隔夜禁食12h，次日早晨空腹分别口服10mgCET片和10mgZYR片，200ml温开水送服。于服药后0.25，0.5，0.75，1.0，2.0，4.0，6.0，10.0，16.0，24.0，36.0h从其左(右)肘静脉采血约3ml，血样置于肝素抗凝管中,2500r/min离心5min后分取血浆，置-20℃冰箱保存待测。两次试验的间隔周期为2周。

1.6数据处理与统计分析西替利嗪血药浓度-时间曲线下面积（AUC）值由梯形法计算，其中AUC0～36由体内血浆样品中西替利嗪实测值计算，AUC36～∞根据消除相尾部lnc-t直线斜率k值和36h点西替利嗪血浆浓度计算。以ZYR片的AUC0～∞为参照，求算CET片的相对生物利用度。选择NDST5.0统计分析程序，对主要药代动力学参数cmax和AUC0～∞进行三因素方差分析和双单侧t检验（显著性水平α=0.05）。

2结果

2.1色谱行为与典型谱图在本研究建立的血浆样品色谱分离条件下，西替利嗪的保留时间约为5.3min，相应的理论塔板数每米约6400。图1为空白血浆和实测血浆样品的典型色谱分离谱图，显然西替利嗪与血浆中的内源性物质之间达到了良好的分离，其色谱峰位处没有其他杂质的干扰。

图1血浆样品中西替利嗪的RP-HPLC分离谱图

Fig1RP-HPLCchromatogramsafterasingleoral

doseof10mgcetirizinehydrochloridetablet

A：Blankplasma；B：Volunteerplasma

2.2人体药代动力学8名健康志愿者单剂量口服10mgCET片和10mgZYR片后体内西替利嗪平均血药浓度-时间曲线见图2。结果显示盐酸西替利嗪在健康人体内的药代动力学过程呈一级吸收的二房室开放模型，其中CET片和ZYR片的主要药代动力学参数见表1。

图2单剂量口服10mg盐酸西替利嗪片

后体内平均血药浓度-时间曲线

Fig2Meanplasmaconcentration-timecurveafter

asingleoraldoseof10mgcetirizinehydrochloridetablet

●:CETtablet；○:ZYRtablet；（n=8）

表1单剂量口服CET片与ZYR片后的药代动力学参数

Tab1Pharmacokineticparametersafterasingle

oraldoseofCETtabletandZYRtablet（n=8,±s）

ParameterCETtabletZYRtablet

Ka(t/h-1)4.18±3.105.26±3.58

K10(t/h-1)0.18±0.060.17±0.05

t1/2ka(t/h)0.27±0.180.18±0.09

t1/2α(t/h)1.10±1.101.00±1.09

t1/2β(t/h)10.71±3.069.95±2.41

tmax(t/h)0.72±0.090.72±0.09

cmax(ρB/ng*ml-1)316.71±39.66314.80±31.79

AUC0～∞

(A/ng*h*ml-1)2728.52±356.062753.01±360.33

2.3相对生物利用度与生物等效性评价8名健康志愿者单剂量口服10mgCET片和10mgZYR片后体内西替利嗪AUC0～∞及相对生物利用度比较结果列于表2，其中平均相对生物利用度为（99.50±8.89）％。应用新药统计程序NDST5.0对口服CET片和ZYR片后的主要药代动力学参数lncmax和lnAUC0～∞进行三因素方差分析,结果表明试验制剂间及交叉周期间无显著性差异(P>0.05)，仅健康个体间存在差异；进一步进行双单侧t检验，结果判定CET片和ZYR片具有生物等效性。

表2单剂量口服CET片与ZYR片10mg后的AUC

比较与相对生物利用度计算

Tab2AUCcomparisonandrelativebioavailabilityafter

asingleoraldoseof10mgCETtabletandZYRtablet

No.CETtabletZYRtabletRelativebioavailNo.PeriodAUC0～∞PeriodAUC0～∞-ability(%)

(A/ng*h*ml-1)(A/ng*h*ml-1)

A12801.6522603.01107.63

B12602.0023021.9986.10

C12625.3022521.28104.13

D12569.6022787.5392.18

E23561.6213493.68101.94

F22569.9212732.1294.06

G22396.4712478.5496.69

H22701.6212385.89113.23

±99.50

s8.89

3讨论

目前，文献报道盐酸西替利嗪的体内分析方法主要为HPLC法、气相色谱（GC）法和高效薄层色谱法［6～8］。本实验借鉴文献［6］中离子对技术，以常用的SDS替代相对稀少的癸烷磺酸钠作为离子对试剂,同时考虑到西替利嗪分子结构中叔氨基团易与固定相表面残留的硅醇基产生离子交换作用，选择三乙胺竞争抑制或掩蔽游离硅醇基的活性，有利于碱性药物峰形对称并缩短保留时间。血浆样品预处理采用乙酸乙酯正提和稀磷酸反提两步操作,在保证萃取回收率的前提下,使体内样品提取物色谱分离干扰减少,并在强洗脱流动相条件下使血浆样品中微量西替利嗪组分快速出峰,极大地提高了检测灵敏度。本实验所需血样仅为0.5ml,但最低检测浓度与文献［6］相当,且为GC体内分析方法［7］最低检测浓度的1/5。

Desager等［4］曾对成人单剂量口服20mg西替利嗪水溶液和儿童单剂量口服5mg西替利嗪水溶液后的药代动力学过程进行了研究，其中成人体内西替利嗪tmax为（0.62±0.22）h，t1/2β为（8.6±2.1）h；而儿童体内西替利嗪tmax相对延长，可达（1.07±0.45）h(P<0.01),t1/2β显著缩短，仅为（4.91±0.60）h(P<0.001)。本文研究结果表明，8名男性健康志愿者单剂量口服10mg盐酸西替利嗪片后的体内药代动力学呈现一级吸收的二房室开放模型，tmax和t1/2β与文献报道的成人盐酸西替利嗪体内过程基本一致［4，5］。CET片和ZYR片的主要药代动力学参数cmax和AUC0～∞经三因素方差分析和双单侧t检验均无显著性差异，且CET片的相对生物利用度为（99.50±8.89）％。■

作者简介：范国荣（1966-），男（汉族），博士，主管药师

范国荣（第二军医大学长海医院药学部，上海200003）

李珍（第二军医大学长海医院药学部，上海200003）

胡晋红（第二军医大学长海医院药学部，上海200003）

石晶（第二军医大学长海医院药学部，上海200003）

沈意翔（第二军医大学长海医院药学部，上海200003）

宋洪杰（第二军医大学长海医院药学部，上海200003）

王卓（第二军医大学长海医院药学部，上海200003）

参考文献

［1］Campoli-RichardsDM,BuckleyMMT,FittonA.Cetirizine:areviewofitspharmacologicalpropertiesandclinicalpotentialinallergicrhinitis,pollen-inducedasthma,andchronicurticaria［J］.Drugs,1990,40（5）:762-781.

［2］PagliaraA，TestaB，CarruptPA,etal.Molecularpropertiesandpharmacokineticbehaviorofcetirizine，azwitterionicH1-receptorantagonist［J］.JMedChem，1998,41（6）:853-863.

［3］SpicakV，DabI，HulhovenR，etal.Pharmacokineticsandpharmacodynamicsofcetirizineininfantsandtoddlers［J］.ClinPharmacolTher，1997，61（3）：325-330.

［4］DesagerJP,DabI,HorsmansY,etal.Apharmacokineticevaluationofthesecond-generationH1-receptorantagonistcetirizineinveryyoungchildren［J］.ClinPharmacolTher，1993,53（4）:431-435.

［5］LefebvreRA,RosseelMT,BernheimJ.Singledosepharmacokineticsofcetirizineinyoungandelderlyvolunteers［J］.IntJClinPharmacolRes,1988,8（6）:463-470.

［6］WatsonWTA,SimonsKJ,ChenXY,etal.Cetirizine:apharmacokineticandpharmacodynamicevaluationinchildrenwithseasonalallergicrhinitis［J］.JAllergyClinImmunol，1989,84（4）:457-464.

高效动力学范文篇3

关键词：盐酸西替利嗪；药代动力学；生物利用度

西替利嗪(cetirizine)是第一代抗组胺药物羟嗪的活性羧酸衍生物，分子结构中的两性离子特征使其无明显的中枢抑制作用，临床主要用于防治过敏性鼻炎、慢性特发性荨麻疹、过敏性哮喘和特异性皮炎等疾病［1,2］。目前，有关盐酸西替利嗪临床药代动力学资料，国外学者已进行了众多的研究，涉及新生儿、幼儿、儿童、青年、老年及一些临床病例等不同群体［3～7］。国内江苏连云港制药厂首先研制了盐酸西替利嗪片，为了评价国产盐酸西替利嗪片在健康人体内的药代动力学和生物利用度，本研究建立了血浆中西替利嗪的反相离子对高效液相色谱（RP-IP-HPLC）测定新方法,并对国产盐酸西替利嗪片(CET)和进口盐酸西替利嗪片(Zyrtec，仙特敏，ZYR)进行了药代动力学和相对生物利用度研究，以三因素方差分析和双单侧t检验评价两种制剂的生物等效性，为临床应用提供实验依据。

1材料和方法

1.1仪器与试药Waters高效液相色谱仪：Waters510泵，Waters486紫外检测器，Maxima820色谱工作站。Rheodyne7125型六通进样阀，配以50μl定量管。盐酸西替利嗪标准对照品与CET片(规格10mg/片,批号960520)均由江苏连云港制药厂提供；ZYR包衣片(规格10mg/片,批号96A26/A)由比利时UCB公司生产。乙腈、磷酸、磷酸二氢钠、枸橼酸钠、乙酸乙酯、三乙胺、十二烷基硫酸钠（SDS）等实验试剂均为国产分析纯，水为重蒸馏水。

1.2色谱分离条件分析柱为WatersNava-PakC18(150mm×3.9mmID,4μm)色谱柱；流动相为乙腈∶磷酸二氢钠(0.02mol/L)∶三乙胺(50∶50∶0.15,pH3.15)，内含SDS0.007mol/L；流速1.0ml/min；检测波长229nm；柱温25℃。

1.3血浆样品预处理精密吸取血浆样品0.5ml，置于10ml具塞离心管中，加入pH5.5枸橼酸钠缓冲液0.5ml和乙酸乙酯5ml，涡旋振荡2min，3500r/min离心5min。分取乙酸乙酯层4ml，置于另一10ml具塞离心管中，加1.7％磷酸溶液100μl反提，3500r/min离心5min后，吸取磷酸溶液50μl进样分析。

1.4体内分析方法学评价取健康人空白血浆共6份，精密添加盐酸西替利嗪标准对照品一定量，配制成10.0，25.0，50.0，100.0，200.0，400.0ng/ml的盐酸西替利嗪标准血浆样品系列。按血浆样品预处理步骤和RP-HPLC测定方法进行操作，以测得的血浆中西替利嗪峰高（Y）为纵坐标，相应的浓度(c)为横坐标，其回归方程为：Y=89.28+18.53c，r=0.9998（n=5）。以信噪比S/N>2计，血浆样品中西替利嗪最低检测浓度为2.5ng/ml，最低检测限为0.5ng。选择25.0，100.0和400.0ng/ml低、中、高3种不同浓度的盐酸西替利嗪标准血浆样品以考察体内分析方法的回收率和精密度，结果盐酸西替利嗪标准血浆样品萃取回收率>70％,方法回收率>95％；日内相对标准差（RSD）<4.6％(n=5)，日间RSD<7.2％(n=5)。

1.5研究对象与实验设计男性健康志愿者8名，平均年龄（22.88±0.83）岁，平均体质量（68.19±4.96）kg。所有志愿者经肝肾功能、血尿常规及心电图检查均正常，且精神良好；受试前1个月内未服用任何药物，禁忌烟酒。健康志愿者明了本试验的目的与要求，均签署知情同意书，并上报上海长海医院医学伦理委员会批准备案。

采用随机交叉试验，将8名健康志愿者随机分为两组，受试前隔夜禁食12h，次日早晨空腹分别口服10mgCET片和10mgZYR片，200ml温开水送服。于服药后0.25，0.5，0.75，1.0，2.0，4.0，6.0，10.0，16.0，24.0，36.0h从其左(右)肘静脉采血约3ml，血样置于肝素抗凝管中,2500r/min离心5min后分取血浆，置-20℃冰箱保存待测。两次试验的间隔周期为2周。

1.6数据处理与统计分析西替利嗪血药浓度-时间曲线下面积（AUC）值由梯形法计算，其中AUC0～36由体内血浆样品中西替利嗪实测值计算，AUC36～∞根据消除相尾部lnc-t直线斜率k值和36h点西替利嗪血浆浓度计算。以ZYR片的AUC0～∞为参照，求算CET片的相对生物利用度。选择NDST5.0统计分析程序，对主要药代动力学参数cmax和AUC0～∞进行三因素方差分析和双单侧t检验（显著性水平α=0.05）。

2结果

2.1色谱行为与典型谱图在本研究建立的血浆样品色谱分离条件下，西替利嗪的保留时间约为5.3min，相应的理论塔板数每米约6400。图1为空白血浆和实测血浆样品的典型色谱分离谱图，显然西替利嗪与血浆中的内源性物质之间达到了良好的分离，其色谱峰位处没有其他杂质的干扰。

图1血浆样品中西替利嗪的RP-HPLC分离谱图

Fig1RP-HPLCchromatogramsafterasingleoral

doseof10mgcetirizinehydrochloridetablet

A：Blankplasma；B：Volunteerplasma

2.2人体药代动力学8名健康志愿者单剂量口服10mgCET片和10mgZYR片后体内西替利嗪平均血药浓度-时间曲线见图2。结果显示盐酸西替利嗪在健康人体内的药代动力学过程呈一级吸收的二房室开放模型，其中CET片和ZYR片的主要药代动力学参数见表1。

图2单剂量口服10mg盐酸西替利嗪片

后体内平均血药浓度-时间曲线

Fig2Meanplasmaconcentration-timecurveafter

asingleoraldoseof10mgcetirizinehydrochloridetablet

●:CETtablet；○:ZYRtablet；（n=8）

表1单剂量口服CET片与ZYR片后的药代动力学参数

Tab1Pharmacokineticparametersafterasingle

oraldoseofCETtabletandZYRtablet（n=8,±s）

ParameterCETtabletZYRtablet

Ka(t/h-1)4.18±3.105.26±3.58

K10(t/h-1)0.18±0.060.17±0.05

t1/2ka(t/h)0.27±0.180.18±0.09

t1/2α(t/h)1.10±1.101.00±1.09

t1/2β(t/h)10.71±3.069.95±2.41

tmax(t/h)0.72±0.090.72±0.09

cmax(ρB/ng*ml-1)316.71±39.66314.80±31.79

AUC0～∞

(A/ng*h*ml-1)2728.52±356.062753.01±360.33

2.3相对生物利用度与生物等效性评价8名健康志愿者单剂量口服10mgCET片和10mgZYR片后体内西替利嗪AUC0～∞及相对生物利用度比较结果列于表2，其中平均相对生物利用度为（99.50±8.89）％。应用新药统计程序NDST5.0对口服CET片和ZYR片后的主要药代动力学参数lncmax和lnAUC0～∞进行三因素方差分析,结果表明试验制剂间及交叉周期间无显著性差异(P>0.05)，仅健康个体间存在差异；进一步进行双单侧t检验，结果判定CET片和ZYR片具有生物等效性。

表2单剂量口服CET片与ZYR片10mg后的AUC

比较与相对生物利用度计算

Tab2AUCcomparisonandrelativebioavailabilityafter

asingleoraldoseof10mgCETtabletandZYRtablet

No.CETtabletZYRtabletRelativebioavailNo.PeriodAUC0～∞PeriodAUC0～∞-ability(%)

(A/ng*h*ml-1)(A/ng*h*ml-1)

A12801.6522603.01107.63

B12602.0023021.9986.10

C12625.3022521.28104.13

D12569.6022787.5392.18

E23561.6213493.68101.94

F22569.9212732.1294.06

G22396.4712478.5496.69

H22701.6212385.89113.23

±99.50

s8.89

3讨论

目前，文献报道盐酸西替利嗪的体内分析方法主要为HPLC法、气相色谱（GC）法和高效薄层色谱法［6～8］。本实验借鉴文献［6］中离子对技术，以常用的SDS替代相对稀少的癸烷磺酸钠作为离子对试剂,同时考虑到西替利嗪分子结构中叔氨基团易与固定相表面残留的硅醇基产生离子交换作用，选择三乙胺竞争抑制或掩蔽游离硅醇基的活性，有利于碱性药物峰形对称并缩短保留时间。血浆样品预处理采用乙酸乙酯正提和稀磷酸反提两步操作,在保证萃取回收率的前提下,使体内样品提取物色谱分离干扰减少,并在强洗脱流动相条件下使血浆样品中微量西替利嗪组分快速出峰,极大地提高了检测灵敏度。本实验所需血样仅为0.5ml,但最低检测浓度与文献［6］相当,且为GC体内分析方法［7］最低检测浓度的1/5。

Desager等［4］曾对成人单剂量口服20mg西替利嗪水溶液和儿童单剂量口服5mg西替利嗪水溶液后的药代动力学过程进行了研究，其中成人体内西替利嗪tmax为（0.62±0.22）h，t1/2β为（8.6±2.1）h；而儿童体内西替利嗪tmax相对延长，可达（1.07±0.45）h(P<0.01),t1/2β显著缩短，仅为（4.91±0.60）h(P<0.001)。本文研究结果表明，8名男性健康志愿者单剂量口服10mg盐酸西替利嗪片后的体内药代动力学呈现一级吸收的二房室开放模型，tmax和t1/2β与文献报道的成人盐酸西替利嗪体内过程基本一致［4，5］。CET片和ZYR片的主要药代动力学参数cmax和AUC0～∞经三因素方差分析和双单侧t检验均无显著性差异，且CET片的相对生物利用度为（99.50±8.89）％。■

参考文献

［1］Campoli-RichardsDM,BuckleyMMT,FittonA.Cetirizine:areviewofitspharmacologicalpropertiesandclinicalpotentialinallergicrhinitis,pollen-inducedasthma,andchronicurticaria［J］.Drugs,1990,40（5）:762-781.

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高效动力学范文篇4

关键词：电动力效应高压断路器动力学特性仿真分析

1引言

对断路器的动力学特性进行仿真分析，有利于实现断路器的优化设计；并且研究断路器在故障状态下的动作特性，能够为断路器的状态检测提供理论依据。对断路器动力学特性的研究，以往采用的方案是：列出断路器运动部件的运动学方程和动力学方程组；采用适当的数值求解方法求解方程组；采用可视化仿真方法给出运动部件的运动过程和有关运动参数[1]。这种研究方案对于简单的运动系统是比较有效的，尤其在低压电器机构运动特性的研究中得到了成功应用[2-3]。但对于复杂的机械系统，例如高压断路器的操动机构，由于部件众多，各部件之间的约束关系也增多，动力学方程组的复杂性迅速增加，这种方案显得力不从心，为此需要寻求别的解决方案。

多体动力学仿真软件的出现为解决这个问题提供了一种很好的手段。ADAMS软件包是目前世界范围内使用最广泛的机械系统仿真分析软件之一[4]。它可以方便地建立参数化的实体模型，并采用多体系统动力学原理，通过建立多体系统的运动方程和动力学方程进行求解计算[5]。跟传统的仿真方法相比，采用ADAMS进行仿真避免了繁琐的建立方程组和求解方程组的工作，使得用户能够将主要精力放在所关心的物理问题上，从而极大地提高了仿真效率。

本文基于多体动力学原理，利用ADAMS软件包建立了VS1型真空断路器操动机构的动力学模型，并用试验对模型的有效性进行了验证。同时，本文还建立了真空断路器电动力计算模型，将开断[r2]过程中的电动力分为洛仑兹力和霍尔姆力。以上述两个模型为基础，对断路器短路开断过程进行了仿真，研究了不同开断条件下电动力对断路器机械特性的影响，此后采用试验的方法对仿真结果进行了验证，从而为断路器的优化设计和状态检测提供了必要的理论依据。

2VS1型真空断路器动力学模型的建立和验证

利用ADAMS建立的VS1型真空断路器动力学模型如图1所示。图中所示模型隐含了大量的运动学方程和动力学方程。ADAMS软件通过求解这些封装在内部的方程组实现动力学仿真。

为了确定仿真模型是否符合实际情况，本文利用高精度导电塑料角位移和直线位移传感器分别测试了断路器分合闸过程中，主轴角位移曲线和绝缘拉杆底部的直线位移曲线。同时，在ADAMS软件中测试仿真模型的相关参数。图2给出了分闸过程仿真与实测曲线对比结果。

从图2可以看出，仿真模型的输出曲线跟实际样机的输出曲线吻合得较好。此外，还对仿真模型的其它机械参量进行了测试，这些测试结果都证明了仿真模型的正确性和有效性。

3考虑电动力效应的断路器动力学特性仿真

开关电器中的电动力直接影响着电器的工作性能。当发生短路故障时，断路器要迅速开断短路电流，在此过程中，动静触头之间产生很大的电动力，这个力必然会影响断路器的机械特性，尤其是分合闸速度。

考虑到各相导体之间的电动力对于分合闸速度的影响并不大，故本文仅分析动触头所受到的电动力。动触头所受到的电动力由两部分组成[6]，一部分是由于电流在磁场作用下产生的洛仑兹力（Lorntz-force）FL，另一部分是由于触头接触处电流线收缩产生的霍尔姆力（Holm-force）FH。

本文的仿真对象VS1型真空断路器所用触头具有杯状纵磁结构，如图3(a)所示。为了计算洛仑兹力，需要建立计算模型，首先作如下假设：

（1）电流在导体表面中心位置沿无限细的路径流动，即忽略导体截面对电动力的影响。

（2）动静触头闭合时，其实际接触位置仅为中心处一点。

（3）当动静触头分离并产生电弧时，电弧形态的变化不影响触头电流的分布，假定电弧仅有一支，且弧根在触头中心位置。

基于以上洛仑兹力计算模型，可推导得出动触头所受总的洛仑兹力（方向为竖直向下）的大小为

式中ξ为与接触面状况有关的系数，其范围在0.3~1之间；H为材料的布氏硬度；F为接触力。

需要指出的是，在式(2)中，由电流线收缩产生的电动力FH只存在于动静触头保持金属接触状态的时间里，即在分闸过程中，该力仅存在于超行程阶段，一旦动静触头分开，这个力就不存在了。

综上所述，在开断短路电流的过程中，所产生的总的电动力FT是洛仑兹力FL和霍尔姆力FH的叠加，设FL和FH的作用时间分别是[te1,te2]和[td1,td2]，并分别令

由文[9]可知，当电力系统发生三相对称短路时，只有当电压相角j等于0或p时，才获得最大的短路电流峰值。本文研究短路电流对断路器机械特性的最大影响，故令j等于0。考虑到在一般高压电网中，各元件的电抗均比电阻大得多，如果忽略回路电阻对短路电流的影响，可以认为Ф=π/2，则短路电流可简化为

开断三相短路故障时各相电弧的熄灭也有先后。假定A相为首开相，则A相开断后，三相短路转化为两相短路，B相和C相上的电流将不再按照式(5)变化，忽略回路电阻R的影响，即令Ф=π/2；则A相开断后，B、C两相的短路电流可写为[10]

式中Ir为短路电流周期分量有效值；i0为A相开断瞬间B相电流值。

用式(5)中的iA替换式(4)中的I，并将有关数值代入即可得到断路器A相动触头分闸过程中受到的电动力的表达式。同理，用式(5)和式(6)中的iB、iC替换式(4)中的I，并注意到电流作用时间上的不同，容易得到B相和C相动触头所受电动力FTB、FTC的表达式。

因已假定短路发生时刻为t=t0=0，故t1表示继电保护时间。该时间跟继电保护装置有关，通常大于0.02s。t3-t1表示分闸时间，跟断路器有关，t3-t2也跟断路器有关。经对本文仿真对象进行实测，可知t3-t1=0.027s，t3-t2=0.0035s，故有t2-t1=0.0235s。由于继电保护时间存在不确定性，本文分别取不同的t2值对开断过程进行仿真，考虑到短路故障的严重程度，取t2=0.043s、0.046s、0.049s、0.052s，研究不同情况下电动力的大小及其对断路器机械特性的影响。实际上，由于t3-t2这段时间是确定的，故不同的t2值跟不同的触头分离时刻电流相角对应，上述4个t2值反映了在不同的电流相角开断的情形。

在高压输电网中，三相短路时最大可能出现的时间常数为45ms，故本文取时间常数T=0.045s进行仿真。由于本文所仿真的断路器从脱扣时刻到动触头至满行程的时间约22ms（无电动力的情况），取一定裕量，将仿真时间定为30ms，即t6-t2=0.03s。

对断路器开断短路电流的运动过程进行仿真，得到的电动力以及相应的机械特性如表1所示。

注：表中平均分闸速度定义为动触头位移曲线上从触头分离时刻起到动触头位移6mm这段位移除以对应的时间。刚分速度定义为动触头位移曲线上从触头分离时刻起到运动至0.2mm这段位移除以对应的时间。未加电动力时，平均分闸速度为1.22m/s，刚分速度为1.52m/s，从仿真时刻起到动触头至满开距所需时间为22ms。

下面给出了典型情况下的一些仿真结果。

当t2=0.043s时，电动力如图5所示（规定竖直向下方向为正方向，以下同；由于电流作用时间不超过0.02s，为清楚起见，仅给出前0.02s内电动力的图形），其中图5(a)示出了三相动触头上总的电动力FT的波形，图5(b)示出了A相动触头上所受电动力和分闸力。分闸力指动触头所受的除电动力以外的所有力，其中包括了分闸弹簧、触头弹簧、油缓冲器等间接作用到动触头上的力以及动触头重力等。

图6给出了有电流和无电流时的动触头位移以及在电动力作用下三相动触头的位移情况。

从仿真分析结果中可以归纳出如下结论：

（1）虽然加在三相动触头上的电动力有较大差异，但由于触头弹簧的缓冲作用和断路器结构上的原因，三相动触头的位移几乎没有差别（参见图6(b)）。

（2）电动力会影响分闸速度，开断短路电流比空载分闸时的平均分闸速度和刚分速度都有所提高，这显然与电动力有关。但电动力对分闸速度的影响程度则与多种因素有关，在短路相角j一定的情况下，分闸相角（即动静触头分离时刻对应的相位角）对分闸速度的影响很大，在本文的仿真条件下，t2=0.043s时比t2=0.052s时对分闸速度的影响要明显一些。

（3）本文针对电力系统中可能发生的严重短路事故所进行的仿真分析表明，在断路器机械部分正常运行的情况下，由短路电流所产生的电动力对分闸速度的影响程度不等，但总体上，电动力加速了动触头的运动，使分闸速度有所提高，就平均分闸速度而言，偏差可达0.2m/s，若取空载时的平均分闸速度1.22m/s为基准，则电动力导致的平均分闸速度的相对偏差可达16%。所以在断路器机械特性的状态检测中，应该综合考虑短路电流的影响。

4电动力效应仿真分析的试验验证

为了考察断路器开断短路电流过程中的电动力效应，对电动力的影响做出定量分析并验证仿真分析的有效性和准确性，本文设计了一个试验，对VS1型真空断路器进行短路开断试验。试验电流分别为8.9kA，11.1kA，20kA，22.2kA，31.1kA（均为峰值），其中22.2kA做了两次，但开断时刻的相位角不同。试验过程中利用传感器对断路器机械特性进行了监测，通过分析得到了不同开断情况下的刚分速度和平均分闸速度。此后，利用前文所建立的断路器动力学模型，针对试验条件进行了仿真。图7给出了试验和仿真结果的对比。

从图7可知，仿真结果跟试验结果吻合得较好，其中平均分闸速度最大相对误差不超过5%，刚分速度最大相对误差不超过10%。这表明本文考虑电动力效应的断路器动力学特性仿真是有效的。

5结论

（1）本文创新地将多体动力学仿真软件包ADAMS应用于真空断路器动力学特性研究之中。证明利用多体动力学软件对高压断路器的动力学特性进行研究是一种可行、高效的办法。

（2）本文建立了VS1型真空断路器的动力学模型，并建立了真空断路器电动力分析模型，将这两个模型有机地结合在一起，对断路器开断短路电流的过程进行了仿真分析，结果表明，在严重短路开断条件下，电动力可使平均分闸速度提高约16%。

（3）采用试验的办法对仿真进行了部分验证，结果表明：仿真较好地反映了真实情况，本文所进行的仿真是有效的。

参考文献

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高效动力学范文篇5

1材料和方法

1.1仪器与试药Waters高效液相色谱仪：Waters510泵，Waters486紫外检测器，Maxima820色谱工作站。Rheodyne7125型六通进样阀，配以50μl定量管。盐酸西替利嗪标准对照品与CET片(规格10mg/片,批号960520)均由江苏连云港制药厂提供；ZYR包衣片(规格10mg/片,批号96A26/A)由比利时UCB公司生产。乙腈、磷酸、磷酸二氢钠、枸橼酸钠、乙酸乙酯、三乙胺、十二烷基硫酸钠（SDS）等实验试剂均为国产分析纯，水为重蒸馏水。

1.2色谱分离条件分析柱为WatersNava-PakC18(150mm×3.9mmID,4μm)色谱柱；流动相为乙腈∶磷酸二氢钠(0.02mol/L)∶三乙胺(50∶50∶0.15,pH3.15)，内含SDS0.007mol/L；流速1.0ml/min；检测波长229nm；柱温25℃。

1.3血浆样品预处理精密吸取血浆样品0.5ml，置于10ml具塞离心管中，加入pH5.5枸橼酸钠缓冲液0.5ml和乙酸乙酯5ml，涡旋振荡2min，3500r/min离心5min。分取乙酸乙酯层4ml，置于另一10ml具塞离心管中，加1.7％磷酸溶液100μl反提，3500r/min离心5min后，吸取磷酸溶液50μl进样分析。

1.4体内分析方法学评价取健康人空白血浆共6份，精密添加盐酸西替利嗪标准对照品一定量，配制成10.0，25.0，50.0，100.0，200.0，400.0ng/ml的盐酸西替利嗪标准血浆样品系列。按血浆样品预处理步骤和RP-HPLC测定方法进行操作，以测得的血浆中西替利嗪峰高（Y）为纵坐标，相应的浓度(c)为横坐标，其回归方程为：Y=89.28+18.53c，r=0.9998（n=5）。以信噪比S/N>2计，血浆样品中西替利嗪最低检测浓度为2.5ng/ml，最低检测限为0.5ng。选择25.0，100.0和400.0ng/ml低、中、高3种不同浓度的盐酸西替利嗪标准血浆样品以考察体内分析方法的回收率和精密度，结果盐酸西替利嗪标准血浆样品萃取回收率>70％,方法回收率>95％；日内相对标准差（RSD）<4.6％(n=5)，日间RSD<7.2％(n=5)。

1.5研究对象与实验设计男性健康志愿者8名，平均年龄（22.88±0.83）岁，平均体质量（68.19±4.96）kg。所有志愿者经肝肾功能、血尿常规及心电图检查均正常，且精神良好；受试前1个月内未服用任何药物，禁忌烟酒。健康志愿者明了本试验的目的与要求，均签署知情同意书，并上报上海长海医院医学伦理委员会批准备案。

采用随机交叉试验，将8名健康志愿者随机分为两组，受试前隔夜禁食12h，次日早晨空腹分别口服10mgCET片和10mgZYR片，200ml温开水送服。于服药后0.25，0.5，0.75，1.0，2.0，4.0，6.0，10.0，16.0，24.0，36.0h从其左(右)肘静脉采血约3ml，血样置于肝素抗凝管中,2500r/min离心5min后分取血浆，置-20℃冰箱保存待测。两次试验的间隔周期为2周。

1.6数据处理与统计分析西替利嗪血药浓度-时间曲线下面积（AUC）值由梯形法计算，其中AUC0～36由体内血浆样品中西替利嗪实测值计算，AUC36～∞根据消除相尾部lnc-t直线斜率k值和36h点西替利嗪血浆浓度计算。以ZYR片的AUC0～∞为参照，求算CET片的相对生物利用度。选择NDST5.0统计分析程序，对主要药代动力学参数cmax和AUC0～∞进行三因素方差分析和双单侧t检验（显著性水平α=0.05）。

2结果

2.1色谱行为与典型谱图在本研究建立的血浆样品色谱分离条件下，西替利嗪的保留时间约为5.3min，相应的理论塔板数每米约6400。图1为空白血浆和实测血浆样品的典型色谱分离谱图，显然西替利嗪与血浆中的内源性物质之间达到了良好的分离，其色谱峰位处没有其他杂质的干扰。

图1血浆样品中西替利嗪的RP-HPLC分离谱图

Fig1RP-HPLCchromatogramsafterasingleoral

doseof10mgcetirizinehydrochloridetablet

A：Blankplasma；B：Volunteerplasma

2.2人体药代动力学8名健康志愿者单剂量口服10mgCET片和10mgZYR片后体内西替利嗪平均血药浓度-时间曲线见图2。结果显示盐酸西替利嗪在健康人体内的药代动力学过程呈一级吸收的二房室开放模型，其中CET片和ZYR片的主要药代动力学参数见表1。

图2单剂量口服10mg盐酸西替利嗪片

后体内平均血药浓度-时间曲线

Fig2Meanplasmaconcentration-timecurveafter

asingleoraldoseof10mgcetirizinehydrochloridetablet

:CETtablet；○:ZYRtablet；（n=8）

表1单剂量口服CET片与ZYR片后的药代动力学参数

Tab1Pharmacokineticparametersafterasingle

oraldoseofCETtabletandZYRtablet（n=8,±s）

ParameterCETtabletZYRtablet

Ka(t/h-1)4.18±3.105.26±3.58

K10(t/h-1)0.18±0.060.17±0.05

t1/2ka(t/h)0.27±0.180.18±0.09

t1/2α(t/h)1.10±1.101.00±1.09

t1/2β(t/h)10.71±3.069.95±2.41

tmax(t/h)0.72±0.090.72±0.09

cmax(ρB/ng*ml-1)316.71±39.66314.80±31.79

AUC0～∞

(A/ng*h*ml-1)2728.52±356.062753.01±360.33

2.3相对生物利用度与生物等效性评价8名健康志愿者单剂量口服10mgCET片和10mgZYR片后体内西替利嗪AUC0～∞及相对生物利用度比较结果列于表2，其中平均相对生物利用度为（99.50±8.89）％。应用新药统计程序NDST5.0对口服CET片和ZYR片后的主要药代动力学参数lncmax和lnAUC0～∞进行三因素方差分析,结果表明试验制剂间及交叉周期间无显著性差异(P>0.05)，仅健康个体间存在差异；进一步进行双单侧t检验，结果判定CET片和ZYR片具有生物等效性。

表2单剂量口服CET片与ZYR片10mg后的AUC

比较与相对生物利用度计算

Tab2AUCcomparisonandrelativebioavailabilityafter

asingleoraldoseof10mgCETtabletandZYRtablet

No.CETtabletZYRtabletRelativebioavailNo.PeriodAUC0～∞PeriodAUC0～∞-ability(%)

(A/ng*h*ml-1)(A/ng*h*ml-1)

A12801.6522603.01107.63

B12602.0023021.9986.10

C12625.3022521.28104.13

D12569.6022787.5392.18

E23561.6213493.68101.94

F22569.9212732.1294.06

G22396.4712478.5496.69

H22701.6212385.89113.23

±99.50

s8.89

3讨论

目前，文献报道盐酸西替利嗪的体内分析方法主要为HPLC法、气相色谱（GC）法和高效薄层色谱法［6～8］。本实验借鉴文献［6］中离子对技术，以常用的SDS替代相对稀少的癸烷磺酸钠作为离子对试剂,同时考虑到西替利嗪分子结构中叔氨基团易与固定相表面残留的硅醇基产生离子交换作用，选择三乙胺竞争抑制或掩蔽游离硅醇基的活性，有利于碱性药物峰形对称并缩短保留时间。血浆样品预处理采用乙酸乙酯正提和稀磷酸反提两步操作,在保证萃取回收率的前提下,使体内样品提取物色谱分离干扰减少,并在强洗脱流动相条件下使血浆样品中微量西替利嗪组分快速出峰,极大地提高了检测灵敏度。本实验所需血样仅为0.5ml,但最低检测浓度与文献［6］相当,且为GC体内分析方法［7］最低检测浓度的1/5。

Desager等［4］曾对成人单剂量口服20mg西替利嗪水溶液和儿童单剂量口服5mg西替利嗪水溶液后的药代动力学过程进行了研究，其中成人体内西替利嗪tmax为（0.62±0.22）h，t1/2β为（8.6±2.1）h；而儿童体内西替利嗪tmax相对延长，可达（1.07±0.45）h(P<0.01),t1/2β显著缩短，仅为（4.91±0.60）h(P<0.001)。本文研究结果表明，8名男性健康志愿者单剂量口服10mg盐酸西替利嗪片后的体内药代动力学呈现一级吸收的二房室开放模型，tmax和t1/2β与文献报道的成人盐酸西替利嗪体内过程基本一致［4，5］。CET片和ZYR片的主要药代动力学参数cmax和AUC0～∞经三因素方差分析和双单侧t检验均无显著性差异，且CET片的相对生物利用度为（99.50±8.89）％。

作者简介：范国荣（1966-），男（汉族），博士，主管药师

范国荣（第二军医大学长海医院药学部，上海200003）

李珍（第二军医大学长海医院药学部，上海200003）

胡晋红（第二军医大学长海医院药学部，上海200003）

石晶（第二军医大学长海医院药学部，上海200003）

沈意翔（第二军医大学长海医院药学部，上海200003）

宋洪杰（第二军医大学长海医院药学部，上海200003）

王卓（第二军医大学长海医院药学部，上海200003）

参考文献

［1］Campoli-RichardsDM,BuckleyMMT,FittonA.Cetirizine:areviewofitspharmacologicalpropertiesandclinicalpotentialinallergicrhinitis,pollen-inducedasthma,andchronicurticaria［J］.Drugs,1990,40（5）:762-781.

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高效动力学范文篇6

中药复方药代动力学研究的关键问题是根据其指标成分(Markers)的体内动力学过程来反映整体的动力学规律，在选择Markers的同时，对其药效作用规律探讨也是工作的重点所在。杜力军等［2］利用PK-PD线性模型对清热复方中3种Markers与发热大鼠体温变化进行相关分析，确定了其中黄芩苷有较高的相关性，由此以黄芩苷体内动力学变化表征该清热复方的体内动力学过程;同时对活血化瘀复方中葛根素和人参皂苷Rg1与所测的药效指标间进行分析，发现葛根素和人参皂苷Rg1仅在给药后5～10min体内浓度与血小板抑制率呈正相关(r=0.999和0.996)，且符合线性效应模型(对数浓度-效应)。但葛根素和人参皂苷Rg1在体内的整个浓度变化区间与所测的药效指标之间无明显的全程相关性。分析原因，本文作者认为:一方面可能与所选的药效指标的非即时性(存在作用时间的延迟效应)有关;另一方面，也可能由于中药复方中药效物质在体内存在多途径和多靶点的协同或拮抗作用，以单一的Marker(即使是有效成分)与整体药效学指标的变化难以直接相关。为此，本文作者提出“组合血药浓度”的概念，即将Markers的血药浓度，以对药效学指标的贡献大小作为权重，进行加权组合，以“组合血药浓度”(或称“表观药效浓度”)替代单一Marker的血药浓度，进行“组合药代动力学”(combinatorialpharmacokinetics，CPK)研究，并进行CPK-PD线性模型拟合。以活血化瘀中药复方脑得生为例，以脑得生中的Markers与大鼠全血黏度(bloodviscosity，BV)、红细胞聚集指数(erythrocyteaggregationindex，EAI)和红细胞压积(hematocrit，HCT)等血液流变学特性的改变进行相关分析，探索中药复方药效物质基础及其药代动力学研究的新方法。

1仪器与材料

LCMS2010EV高效液相色谱质谱仪(日本Shimadzu公司)，LCMSsolution3.0色谱工作站(日本Shimadzu公司)，LC-10ATvp高效液相色谱仪(日本Shimadzu公司)，ANASTAR色谱数据处理系统(美国SuntekScience公司)，微量取样器(上海求精生化试剂仪器有限公司)，XW-80A型旋涡混合器(江苏海门市麒麟医用仪器厂)，TGL-16C台式离机(上海安亭科学仪器厂)，LG-R-80F血液流变仪(北京世帝公司)，TDZ4-WS低速自动平衡离心机(长沙湘仪离心机仪器有限公司)。甲醇(色谱纯，天津康科德科技有限公司)，磷酸(分析纯，天津市大茂化学试剂厂)，丙酮(分析纯，天津市大茂化学试剂厂)，肝素钠注射液(上海生物化学制药厂)。人参皂苷Rg1对照品(0703-200221)、人参皂苷Rb1对照品(110704-200216)、葛根素对照品(752-200108)、黄芩苷对照品(0715-9708，LC/MS内标物)(中国药品生物制品检定所)，大豆苷元对照品(美国Sigema公司)，人参皂苷Rd、三七皂苷R1(HPLC法检测纯度质量分数均＞96%)、葛根异黄酮(总黄酮含量质量分数为70%)(沈阳药科大学天然药物化学教研室)，红花黄色素A(红花黄色素含量质量分数为90%)、脑得生注射液(含红花黄色素A0.10μg•L－1、葛根素0.76μg•L－1、人参皂苷Rg10.42μg•L－1)(本实验室自制)，香兰素(HPLC-UV内标物，分析纯，沈阳市试剂厂)。健康Wistar大鼠，体质量200～220g〔沈阳药科大学动物中心，实验动物生产许可证号:SCXK(辽)2003-008;实验动物使用许可证号:SYXK(辽)2003-0012〕;体质量180～220g(中国医科大学实验动物室提供)。实验期间自由饮水，大鼠静脉给药试验前禁食12h。

2方法与结果

2.1指标成分药代动力学

2.1.1色谱条件血浆中红花黄色素A与葛根素及其相关异黄酮的HPLC测定［3］.色谱柱:KromasilC18柱(250mm×4.6mm，5μm，Scienhome公司)，流动相:乙腈-体积分数为0.1%的磷酸溶液-四氢呋喃(体积比为8∶92∶2)，流速:1.0mL•min－1，检测波长:250nm。血浆中大豆苷元、人参皂苷Rg1、Rb1、Rd与三七皂苷R1的LC-MS测定［4］.色谱柱:LunalC18柱(150mm×4.6mm，5μm，Phenomenex公司)，流动相A:体积分数为0.1%的甲酸溶液，流动相B:甲醇，梯度洗脱程序:0～5min［30%(φB)～40%(φB)］、5～20min［40%(φB)～80%(φB)］，流速:0.8mL•min－1，大气压化学电离，负离子方式，选择离子监测。

2.1.2血浆样品处理方法取肝素抗凝血浆100μL，置2.0mL具塞离心试管中，加入内标溶液50μL、甲醇50μL和丙酮400μL，涡旋混合2min，离心(4000r•min－1)15min。分取上清液，于40℃氮气流下吹干。残渣加入甲醇-水(体积比为1∶1)溶液100μL，超声溶解1min，涡旋混合1min，离心(12000r•min－1)3min，取上清液10μL进样，记录色谱图，根据标准曲线计算血浆药物浓度。

2.1.3给药方案与血浆样品采集Wistar大鼠6只，以10mL•kg－1剂量尾静脉注射给予脑得生注射液，于给药前(0h)和给药后0.033、0.170、0.330、0.670、1.000、2.000、(3.000)、4.000、8.000h由眼眶后静脉丛取血约0.3mL，置于肝素化试管中，混匀，离心(10000r•min－1)5min，分离血浆，于－20℃冰箱中保存，直至分析测定。

2.1.4数据处理以待测物峰面积与内标物峰面积比值，用标准曲线计算各指标成分的血药浓度，并将各血药浓度-时间数据用3p87药动学程序进行曲线拟合。

2.1.5药代动力学结果经测定，除3''''-羟基葛根素(3''''-hydroxypuerar-in，P3)表现为类似口服给药的一级吸收过程，红花黄色素A(saffloryellowA，SyA)和葛根素(puer-arin，Pu)及其相关异黄酮大豆苷元(daidzein，Da)、大豆苷元-7，4''''-二葡萄糖苷(daidzein-7，4''''-O-glucoside，P2)、3''''-甲氧基葛根素(3''''-methoxypu-erarin，P4)、葛根素芹菜糖苷(puerarinapioside，P5)、未知物I(unknown1，U1)及代谢物I(metab-olite1，M1)在大鼠体内的药动学过程均符合二室模型;三七皂苷中，人参皂苷RbRb1，GRb1)、人参皂苷Rd(ginsenosidesRd，GRd)、人参皂苷Rg1(ginsenosidesRg1，GRg1)、三七皂苷R1(notoginsenosideR1，NGR1)等动力学过程亦符合二室模型。其中，与药效动力学过程呈正相关的大豆苷元以及葛根异黄酮代谢物M1的药-时曲线(根据文献［3－4］拟合)如图1、2所示。

2.2药效动力学文

2.2.1给药方案与血浆样品采集Wister大鼠，随机分为给药前(对照)、给药后0.5、1.0、1.5、2.5、4.0h6组，每组5只。对照组不经处置，其他各组大鼠以10mL•kg－1剂量尾静脉注射给药后，分别于不同时间心脏穿刺取血4mL，进行血液流变学测定［5］。

2.2.2血液流变学与凝血因子活力测定血液流变学的测定.取肝素抗凝血样，置血液流变仪中测定BV、HCT和EAI。

2.2.3药效学结果Markers对BV的影响.对4个切变率(200/s、30/s、5/s、1/s)下的大鼠BV均具有随时间变化的趋势，在低切变率下的BV下降幅度大于高切变率。1.0h时BV开始下降，1.5h时下降非常显著，4.0h时BV同步恢复。时-效曲线见图3。Markers对HCT的影响在0.5h时HCT开始出现下降趋势;1.5h时下降显著，作用持续至4.0h以上。时-效曲线见图4。Markers对EAI的影响对EAI的影响具有时间依赖性，其变化规律与对BV的影响基本一致。在1.0h以前呈现上升趋势，1.5h时EAI时显著下降，作用持续至2.5h，在4.0h时开始恢复。时-效曲线见图4。

2.3药代动力学与药效动力学拟合

2.3.1PK-PD拟合在药效学检测指标发生改变的时间区间内(各时间点)，将脑得生中各指标成分的血浆浓度数据(取自然对数值)与药效学指标数据进行线性拟合，相关系数(R2)和曲线斜率(k)见表1。以R2=的大小作为其相关性评价指标;k作为其贡献评价指标。Markers与BV的相关性由表1数据可见，Da对BV的下降呈正相关(R2=0.7801～0.9429);GRg1(R2=0.5941～0.8146)和NGR1(R2=0.5594～0.7390)呈负相关;其他各成分无显著相关性。Markers与EAI的相关性各指标成分与EAI的相关性和与BV的相关性一致。Da对EAI的下降呈显著正相关(R2=0.9939，r23，0.05=0.994);GRg1(R2=0.9430)和NGR1(R2=0.7305)呈负相关。Markers与HCT的相关性M1对HCT的下降呈一定的正相关(R2=0.6435);P2(R2=0.8245)、SyA(R2=0.7091)、Pu(R2=0.6957)、P5(R2=0.6781)、U1(R2=0.6780)和P4(R2=0.6547)呈负相关;P3(R2=0.5496)、GRb1(R2=0.5168)和GRd(R2=0.4899)呈一定的负相关。经PK-PD线性模型拟合，Da是大鼠BV下降(特别是BV1的下降，EAI=BV1/BV200)的主要药效物质，M1是HCT下降的主要药效物质;GRg1和NGR1对BV的下降存在拮抗作用，对HCT下降表现拮抗作用的Markers主要是SyA和葛根黄酮。

2.3.2CPK-PD拟合以药效学指标发生改变的时间区间内的PK-PD相关曲线的斜率(k)为权重，用公式(1)将不同时间点的大鼠血浆中Markers的浓度(取自然对数)进行加权组合，绘制“组合血药浓度”-时间曲线、计算“组合药代动力学”参数，并以“组合血药浓度”(ρcombinatory)与相同时间点的药效学指标的相对值(以给药前指标值为基数的比值)进行CPK-PD线性模型相关分析。lnρi=∑nj=1［kjlnρij］(1)式中，ρi为第i时间点血浆中相关Markers(包括正相关和负相关成分)的“组合血药浓度”;ρij为第i时间点血浆中第j相关Markers的浓度;kj为第j相关Markers的PK-PD相关曲线的斜率，当正相关(药理指标的变化趋势与效应一致)时，其符号不变;当负相关(药理指标的变化趋势与效应相反，如本研究中的全血黏度下降表示药理效应增强)时，其符号相反。经“组合血药浓度”计算和CPK-PD拟合，上述各项“组合血药浓度”-时间曲线与药理效应-时间曲线存在全程相关性。

高效动力学范文篇7

关键词：生物化学；酶学；案例教学；互动式教学手段

酶学的研究贯穿生物化学的发展历史。在静态生物化学中，酶的化学本质是蛋白质或具有催化活性的RNA，要求理解酶的结构与催化功能的相互关系。动态生物化学需要弄清楚酶的活性对物质代谢调节的影响。因此，“酶”章节是连接生物化学课程中静态与动态教学内容的枢纽，是有效解决生物学关于结构与功能复杂关系的关键教学示例。在一般《生物化学》试卷中，“酶”一章教学内容占分比值高，考查难度名列课程内容的高分数段位。

1教学内容概述

“酶”教学内容包括酶的特性、酶促反应动力学及酶活性的调节三个模块。作为生物体中最重要的蛋白质，酶具有高效的催化能力。酶的基本特性的教学内容建立在前期蛋白质化学基础上，同学们利用蛋白质结构与功能的关系为知识主线，进一步巩固课堂所学，锻炼归纳学习能力。酶促反应动力学教学内容是研究酶促反应机制，通过确定酶促反应的速度及影响酶促反应速度的因素，阐述生物体内的代谢途径和过程必需的信息。教学内容包括酶的结构特性及其对酶活性的影响，在“酶”一章中起着承上启下的作用。酶活性的调节教学内容是关于酶活性的调节方式及机理，酶在生物化学反应过程中具有中心地位，而保证这些反应有序进行，代谢途径高度协同的关键在于酶的调节作用。酶调节的教学内容涉及多层次的调节机制。

2教学难点分析

2.1反应动力学需要烦琐公式的记忆。酶促反应动力学包含动力学参数的计算与意义。其中，米氏方程是关于底物浓度对酶促反应速度的影响规律，涉及动力学参数有Km和Vmax，Km是酶的特征常数，Km值大小能够反映底物与酶的亲和力；Vmax是酶促反应的最大速度，不是酶的特征常数。当反应体系存在抑制剂时，底物浓度与酶促反应速度之间关系因抑制剂类型的不同而存在差异，动力学参数Km和Vmax也受到影响。米氏方程及存在抑制剂条件下米氏方程的变形涉及很多复杂的公式。这些动力学公式要求同学们记忆并掌握，被认为是酶学教学中最难的环节[1]。2.2酶活性调节需要抽象机理的理解。酶活性能够被调节，这是酶区别于其他非生物催化剂的重要标志。调节方式包括别构调节、共价修饰、酶原的激活和同工酶调节等。酶活性的调节涉及各种生命过程，其中别构调节和共价修饰对处于代谢途径关键部位的酶具有重要影响。酶的调节是通过酶蛋白空间构象的变化实现对生命过程的调控，是一个抽象的复杂过程。酶活性调节机制涉及生命奥秘的揭示，是提高学生专业认同感的优秀教学素材。但是，关于“酶活性调节”的教学内容，本科生生物化学课程很难开展实验操作教学，基本采用理论知识的讲授。同学们很难感受到酶活性调节对生命过程的意义。

3教学实践

3.1教学内容的改革。经典生物化学学科的发展因多角度和多方位的教学改革而具有内生动力[2]。在“酶”的传统教学过程中，数学公式都是直接给出，省去了推导过程，节约了课堂时间。然而，教学结果分析发现，学生在后续的动力学计算中很难灵活运用。为避免“课上的枯燥讲解”与“课下的死记硬背”，在实践教学过程中，重点强调酶动力学数学表达式的推导过程[3]。例如，米氏方程推导过程中，关于酶促反应速度(v)取决于中间复合产物(ES)转换为产物(P)和酶(E)的速度，即v=k2[ES]。当酶全部以中间(ES)状态存在，不存在游离酶的时候，即k2[ES]=k2[E]时，酶促反应速度(v)已经达到最大，自然推导出，v=k2[E]，最终得出米氏方程v=v[s]/(Km+[s])。方程的推导过程是在传统的黑板上完成的。同学们课堂上同步推导。推导过程虽然占用十分钟的课堂时间，但是锻炼了学生们利用数学思维解决生物学问题的能力。接下来，“酶-底物-抑制剂”三种体系中酶促反应动力学的学习会得心应手，有规律可循。采用图像比较法，1/v和1/[S]作图，当[I]变化时，图的斜率或者截距或者二者同时发生变化。不同抑制类型的变化规律是，非竞争性抑制显示直线在横坐标上的相交，竞争性抑制显示直线在纵坐标上的相交，反竞争性抑制的直线平行。教学内容调整后，基于网络教学平台数据统计，分析近两年教学效果，见表1。课堂投票参与率、作业上传率以及课件观看率等指标能够表观学生的学习态度，尤其是课堂投票参与率。课堂投票参与率能够达到88%和95%，这表明学生通过推导酶动力学数学表达式，提高了生物化学课堂的挑战性，学生课堂参与度明显提高。更有同学直言，把数学加到生物化学里，感觉来到了理科综合大课堂。在“我最喜爱的一节生化课”评选中，“酶促反应动力学”一节总是榜上有名。作业正确率和试卷失分率两个指标直接显示学生学习效果，特别是试卷失分率。教学内容改革前，生物化学课程试卷的失分点主要集中在“酶学”和“糖代谢”两部分，平均各占10%及以上。通过梳理近两年课程试卷发现，“酶学”失分率明显下降，分别是8%和6%，该部分教学效果明显提高。3.2案例教学的运用。基于案例的学习(case-basedlearning,CBL)是知识建构的有效途径[4]。基于诺贝尔奖特定的CBL教学过程不仅调动学生兴趣，更能激发学生钻研科学研究的热情[5]。在课堂上，教师以“从诺贝尔奖看酶学的研究发展”为主题进行讨论，开展酶学结构与功能的探索性教学。德国科学家比希纳发现，在不含酵母细胞情况下，糖类能够继续发酵，在其提取液中证实了酶在发酵中的作用，于1907年获得诺贝尔奖。英国科学家哈登和瑞典科学家凯尔平由于揭示了糖发酵过程中酶的作用，特别是阐明辅酶的存在和作用机理，于1929年获得诺贝尔奖。德国科学家瓦尔堡由于发现了呼吸酶的性质及含铁蛋白的催化作用，于1931年获得诺贝尔奖。这些领域的酶学研究推动了人们酶学性质的认识过程。关于酶学机理的研究则是从酶化学本质的揭示开始的。美国科学家三位科学家萨姆那、诺斯罗普和斯坦利因指明酶的化学本质是蛋白质，于1946年获得诺贝尔奖。美国科学家奥尔特曼和切赫关于酶化学本质的深入研究表明，具有生物催化作用的核酶是RNA，突破了酶是蛋白质的传统观念，于1989年获得诺贝尔奖。美国科学家科恩伯格和德阿尔沃诺斯由于发现DNA聚合酶和RNA聚合酶，于1959年获得诺贝尔奖。美国科学家博耶、英国科学家沃克和丹麦科学家科斯由于发现ATP合酶作用机理，于1997年获得诺贝尔奖。美国科学家布莱克本、格雷德和绍斯塔克揭示端粒酶保护染色体的机制，于2009年获得诺贝尔奖。美国科学家阿诺德、史密斯和英国科学家温特模拟自然进化机制，通过体外突变基因，根据酶的定向进化技术选择出目标突变酶，2018年获得诺贝尔奖。酶学的研究已经进入分子生物学水平，人类对于生命的认识更为深入。由此可见，诺贝尔奖对酶学研究的认可推动着生命调控过程和利用自然的过程[6-7]。在教学单元“酶活性的调节”，着重突出采用案例教学，以磷酸化酶的研究方向先后三次获得诺贝尔奖为教学素材[8]。1947年美国华盛顿大学生化学家科里由于在糖酵解研究中发现磷酸化酶的两种形式(活性和非活性)而获诺贝尔奖。1971年，萨瑟兰由于发现环腺苷酸作用，也是与磷酸化有关，而获得诺贝尔奖。1992年，美国华盛顿大学生化学家克雷布斯和费歇尔由于揭示磷酸化酶的两种形式的原因是结构的差异——磷酸化和去磷酸化，获诺贝尔奖。共价修饰调节是酶磷酸化或去磷酸化调节酶的活性，这是最重要的一种共价调节方式。在课前，学生查阅酶学领域诺贝尔奖材料。教师基于网络教学平台推送相关文献，其中综述文章《从诺贝尔奖看酶学的发展》和《酶学研究中的诺贝尔奖获得者及其贡献》阅读量较高，见表2。在课中，教师以酶学研究领域的诺贝奖案例为教学主线，实施酶结构与功能的教学。在课后，学生完成“从诺贝尔奖看酶学的研究发展”学期论文。案例教学的效果分析表明，基于案例的教学过程是学生在获取更多酶学知识及提升科学研究素养的有效途径。

4教学手段

4.1研讨式教学——“酶”好生活。教育家叶圣陶说过“好的先生不是教书，不是教学生，乃是教学生学。”特别是在当下的网络时代，知识的获取途径更直接、更便捷。“教师为中心的传统教学模式是不是需要转变”“学生们是不是只有来到课堂才能获取知识”“00后的新一代大学生们是不是更喜欢互动式的教学方式”等一些问题摆在教师面前。在这种情况下，研讨式教学模式给出了答案：学生为中心的研讨式教学模式更受欢迎；课堂之外，学生们通过教材以及网络平台学习资源获取知识，完成任务调研；课堂上，研讨环节学生们注重合作，师生间面对面交流。在“酶”教学内容中，关于“酶的特性”教学部分采用了研讨式教学模式。研讨主题是“‘酶’好生活，寻找一种生活中的酶产品”。在课堂研讨环节中，团队小组围绕酶的特性及应用，产生了“碱性蛋白酶在食品行业的应用”“奶酪与凝乳酶”“因为有你，洗衣更轻松”“生物酶牙膏，你的选择”等系列研讨题目。研讨式教学最好不采用个人主题演讲形式。为调动更多同学们的讨论热情，团队展示是主要教学研讨形式，团队成员的分工要明确，如资料的收集、道具的制作、课堂的发言、互动式回答等。研讨式教学要重视过程评价，研讨过程要求有互动问答，如团队展示的提问环节，每个提问的同学将获得团队加分机会，并以平时成绩形式固定下来。4.2网络教学平台——“酶”来眼去。基于网络教学平台的研讨式教学模式更有利于激发师生的课堂参与度。作为一门专业课程，生物化学更适宜一种线上(网络教学平台)线下(传统课堂)混合式教学体验。课前，教师通过上传教学计划、教学课件及视频等学习资源，布置学生的学习与调研任务。课中，学生通过教学APP参与课堂互动环节，如抢答提问、参与投票。在酶反应动力学教学过程中，课堂上布置了关于运用米氏方程的典型例题，学生们解题之后，答案以投票的方式输入教学APP，同时并能查看其他同学的选答情况，了解自己的学习程度，我们称之“酶”来眼去。课下，教师通过查看签到、学情分析等，掌握学生的学习进度与效果，并可以发出学习提醒。然而，如何利用网络教学平台提高教学质量仍是教学工作者需要解决的关键问题。课前，学生因一些原因不去自主观看教学课件及视频，如教材与课件的不配套、教学视频的枯燥以及预学的习惯缺失等都将影响研讨式教学成功迈出第一步。因此，网络教学的配套教材，多元化的教学考核方式以及高质量的教学资源都亟需教师们补充改进。

5结束语

生物化学课程中“酶”教学实践表明，课堂教学内容的调整及运用案例教学能够有效化解酶动力与酶调节部分的教学难点。此外，基于网络教学平台的辅助，研讨式教学模式突出了学生在教学中的主体角色。这为提升生物化学课堂教学质量提供了保证与有效途径。

参考文献

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高效动力学范文篇8

【关键词】中药治疗；药物监测；不良反应

中药治疗药物监测(therapeuticdrugmonitoring,中药TDM)是以中医药理论及药物动力学与药效动力学理论为指导，其通过各种现代化测试手段，定量分析生物样品(血液、尿液、唾液等)中活性成分及其代谢物浓度，探索血药浓度安全范围，并应用各种药物动力学方法计算最佳剂量及给药间隔时间等，实现给药方案个体化，从而提高药物疗效，避免或减少毒副反应，同时也为药物过量中毒的诊断和处理提供有价值的实验依据的方法。在临床实践中由于中药引起的不良反应日趋增多，且随着中草药药动学研究的广泛深入，使人们认识到要做到合理的使用中药，就必须对其在体内的作用规律进行深刻剖析，因而中药TDM应运而生并成为实现中药用药安全性的有效手段。

1中药TDM现状

与西药TDM相比，中药TDM发展还比较滞后，目前还处于探索阶段，由于中药成分的复杂性和特殊性，药效物质基础和作用机理尚未完全清楚，这些都制约了中药TDM的开展。虽然没有西药TDM中诸如卡马西平［1］、氨茶碱［1］等成熟的监测理论和方法，但近年来大量的中药药动学［2，3］及临床药动学的研究［4］为中药TDM的开展奠定了坚实的基础，在此基础上进行中药TDM,降低中药不良反应的发生频数，从而将实现中药用药的安全性和合理性。

根据血浆中游离药物浓度可间接的作为作用部位药物浓度的指标［5］这一原理，有人提出，在血药浓度-效应关系已经确立的前提下，对中药及中成药进行TDM的研究思路可以分为以下几方面：（1）以活血化淤中药作为突破口，开展中药TDM，且已积累了一些资料，如川芎嗪、阿魏酸、丹参酮、水蛭素等［6］。（2）对毒性大的中药开展TDM，需在对这类中药进行充分的药动学研究基础上，通过设计合理给药方案，扬长避短，开发为高效安全新药，故这类中药的药动学及TDM亟待研究［7］。（3）确立TDM的监测指标，从而进行有效成分的治疗药物监测，在这方面，河南中医学院附属医院针对中医90%以上处方应用甘草这一传统习惯，对“中药甘草制剂的TDM”进行了探索［8］，提出了以血钾作为其TDM的监测指标，为临床合理使用甘草制剂，避免可能造成的醛固酮增多症(尤其与利尿药合用)提供了重要的科学依据。

在血药浓度-效应关系未确立的情况下，目前许多临床药学工作者在努力寻找中药活性成分血药浓度的测定方法，有人提出以中药的剂量-效应关系来代替血药浓度测定，以便求得有关药动学参数，制定合理给药方案［9］。但是由于中药成分的复杂性以及药理活性部位不明确，没有可靠的监测指标，因此，中药的TDM应符合中医特点，紧密结合中医临床和中医药理论，以中医的“证”为基础，如易使人失阴亡阳的虚证、急症、重症，在辨证拟定给药方案的基础上进行监护。药物方面主要是霉、剧、峻方药的作用，如大承气汤［10］等。

2中药TDM的展望

中药TDM具有广阔的应用前景，可以辅助诊断和处理药物过量中毒，在实现个体化用药、制定合理给药方案方面发挥重要作用，并且对中药药动学和药效学研究具有指导意义。与西药相比，中药具有其独特的优势，即增效减毒。传统的中医以八纲、六经、气血津液及脏腑辨证为理论，对临床望、闻、问、切资料进行归纳，得出诊断结果是何证，再利用中药对症治疗。这在某种意义上进行了个体化给药，但是要将经验用药推进到科学用药,必需借鉴西医临床药学理论开展中医临床药学，利用客观、合理、可靠的指标(如血药浓度)来进行中药TDM，从而制定中药科学的个体化给药方案。通过中药TDM，获得大量治疗学的定量化数据，指导临床科学地辨证施治，解决长期困扰中医学的特、速、长和显效及其疗效重复性的难题，以带来中医药新的革命。

中药TDM在某种意义上与不良反应事件息息相关，应针对中药不良反应的现状及其产生原因［11］如药物因素、机体因素、用药因素来开展中药TDM。对于那些治疗窗口窄的药物，如细辛［12］日用量超过20g出现不良反应，马钱子生药服用量达到7g可致死亡［13］；中毒症状容易与疾病本身相混淆的药物，如洋地黄毒性反应症状出现时，较难诊断的是因洋地黄用量不足，还是洋地黄中毒引起的［14］；个体差异大的药物，如白芍、熟地本为无毒之品，常人服用一般不会发生过敏反应，但个别病人服后可引起过敏［15］；需长期服用的中药及其制剂，如朱砂安神丸服用过久,可以造成慢性汞蓄积中毒［16］；在治疗范围内，具有非线性动力学特性的药物，如双香豆素［17］等都需进行TDM，这些中药已有相应的药动学研究结果，但尚未进行中药TDM，对上述这些中药进行TDM将为药物过量中毒的诊断和处理，提供有价值的判断依据。肝肾功能损伤的患者，药物的代谢、排泄能力降低，若采用常规方法给药易引起不良反应或导致中毒，对这部分患者进行中药TDM具有非常重要的临床意义。另外，当有些中药血药浓度与效应有较好的相关性，但临床用药已达最大剂量尚不见疗效时，应对这些中药开展中药TDM研究，将成为临床辅助诊断的手段。开展中药TDM，目前样本的选择与西药TDM一样主要采用血液进行药物浓度监测，即给药后不同时间抽血测定活性成分的血药浓度，分析实验数据并计算药动学参数，从而阐明活性成分在体内的动态变化规律。但测定的血药浓度是药物总浓度，不能代表具有药理活性的游离药物浓度，且存在采样时对患者造成反复多次的针刺创伤等弊端。而非创伤性采集的样品，如尿液、唾液、毛发等各有其不同的优点，其中唾液样品几乎不含蛋白，唾液中的药物浓度可直接反映血中具有药理活性的游离型药物浓度，对采样者(患者)可避免采血带来的弊端，在西药TDM领域中，唾液药动学是研究的前沿，也可以应用在中药TDM研究中。另外先进的现代分析仪器、技术和方便、快捷的计算机应用软件为中药临床药学的开展提供了便利可行的条件,进而将更加促进中药TDM的发展，制定安全、合理、有效的给药方案。

3结语

综上所述，我国中药TDM刚刚起步，随着进入个体化用药的时代，运用中医学理论，使中药密切结合临床，在人体内发挥最大、最合理的防治疾病效能，并运用现代科学方法探讨其有关的作用机理，开展我国独特的中药治疗药物监测，对阐明和揭示中药作用机制及其科学内涵，设计及优选中药给药方案，促进中药新药开发和剂型改进及质控，推动中医中药走向世界，并最终实现中药现代化具有重要意义。

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高效动力学范文篇9

【关键词】张拉整体结构；找形方法；动力学与控制

张拉整体结构是由少量压杆和大量拉索构成的，是一种效率极高的张力集成体系，可充分发挥钢索的强度与张拉整体的空间作用。张拉整体结构的早期研究者多来自建筑和艺术领域，并未提出有效的设计与分析方法。直到20世纪80年代，该结构以其新颖的造型和较低的造价得到了建筑工程师的青睐，也被成功地应用到一些大跨度的建筑结构中，如斜拉桥、可折叠天线以及艺术作品。目前，由张拉整体结构建成的建筑物包括韩国奥运会体操馆、美国圣彼得堡的雷声穹顶、德国科隆比赛馆以及荷兰赫伦文溜冰场等大型体育馆等。上述均是张拉整体概念的结构体系，充分体现了该结构类型超大跨度的优越性，如乔治亚体育馆屋盖结构的耗钢量还不足30kg/m2。针对建筑结构中的张拉整体结构，其研究主要包括稳态找形方法研究、动力学及形态控制研究等方面。

1.结构内涵及特点

张拉整体结构是空间中具有稳定体积的结构，其由一系列不连续的受压单元和一系列连续的受拉单元相互作用而成[1]。受压单元称为压杆，受拉单元称为拉索，单元之间的作用点称为节点。压杆之间互不接触，拉索形成了连续的张力网络，构成了结构的空间外形。Snelson[2]认为张拉整体结构是处于自应力状态下的空间网格体系，受压构件离散布置，无承压刚度并组成一个连续的整体。目前，工程界对张拉整体结构的定义并不明确，存在多种解释。例如，Connelly[3]认为张拉整体结构类似于预应力杆系结构，其结构的边界约束可看作受压单元。由于自应力状态的存在，张拉整体结构在特定的几何形状下是可承受载荷的稳定机构，这使结构内力和形态直接相关，有很强的几何非线性和形态可调性。在建筑工程领域，张拉整体结构大多是一种由预应力实现自平衡的铰接结构。在该结构中，只有预应力的存在，才能使拉索绷紧并且达到一个自平衡的状态，而杆件大多默认为铰接状态。由于拉索预应力的广泛存在，张拉整体结构整体具有一定的弹性，通过改变结构形式、拉索的弹性系数以及拉杆的长度等来调整张拉整体结构的形状、预应力和抗压刚度等。总体上，张拉整体结构还具有以下优势：（1）质量轻、柔性刚度、可折叠、易拆卸。（2）结构中特有的柔性单元为结构自身提供保护，避免外界干扰造成的机械损伤。（3）可变形能力强，所需变形空间小。（4）结构冗余性好，可靠性强。

2.稳态找形方法研究

在张拉整体结构设计中，最关键的是几何构型的计算，即结构找形。张拉整体结构合理的几何构型会使其力学特性更优越，所以稳态找形问题是研究张拉整体结构的最基础问题。根据现有研究，稳态找形方法可大致分为三类，具体为：（1）利用张拉整体结构的拓扑关系找形，如几何找形方法。该类型方法侧重研究结构的拓扑关系，寻找满足某种规则或某种构造形式的结构，对结构本身的几何形状考虑较少，方法实用性差。（2）利用张拉整体结构的静力平衡来找形，如力密度法、能量最小法、解析法、给定杆长求索长法等。该方法可将静力平衡方程转化为约束方程，利用非线性规划进行找形分析，应用较广泛。力密度方法虽适合求解索网结构，但求解有预应力的张拉整体结构较为困难。蔡晖映等[4]通过引入驱动函数，将结构形态控制问题看作结构的状态路径问题，建立了动态张拉整体运动控制模型的求解方法。Tibert[5]等人对比了张拉整体结构典型运动方法的找形速度和准确性，发现部分找形方法较为特殊，如利用随机方法选取结构构型并通过迭代来达到平衡的蒙特卡洛法等。（3）利用张拉整体结构的动力学来找形，如动态松弛法、约束优化方法、线性优化法和蒙特卡洛法等。其中，动态松弛法主要应用于索网及索膜结构的找形中，通过阻尼耗散的方式求解结构的不平衡力，Michael[6]最早将动态松弛法应用到张拉整体结构的找形过程，计算过程中不需要对结构的刚度矩阵求逆，计算求解简单高效。与力密度法相比，动力松弛法更适合寻找结构拓扑关系、压杆长度或拉索弹性等信息已知的张拉整体结构构型。传统找形方法大多针对特定的或有一定规则的结构构型，忽略了结构自应力分布情况，方法实用性差。目前，找形方法越来越侧重于非对称结构或非规则形状张拉整体结构的研究，根据结构的节点坐标、压杆长度、拉索的弹性系数以及其他形状参数，建立结构的约束条件，并不断寻求新的结构构型。在建筑结构中，张拉整体结构的找形方法还需考虑几何外形、初始预拉力、矢跨比和跨度等参数。张拉整体结构主要有旋转抛物面、圆锥面、双叶双曲面和球面等几何外形。其中，旋转抛物面和球面在建筑领域应用较多，在不同载荷作用下结构的内力分布均匀，受力性能较好。初始预拉力需要合理选择，通常要控制内脊索和外环索的预拉应力。矢跨比和跨度直接影响张拉整体结构的静力学，需根据结构载荷进行设计。

3.动力学与形态控制研究

现阶段国内对张拉整体结构的动力学研究较少，并没有成熟的样机出现，运动学及结构形态控制等基础研究存在许多不足，亟需完善理论与实验研究。目前，根据张拉整体结构的建模方法，其动力研究主要包括牛顿欧拉法、拉格朗日法、虚功原理法和凯恩方法等。近年来，越来越多的研究者侧重研究张拉整体结构的动力学与形态控制研究，如建立了张拉整体结构基本的理论体系，得到了许多建模与分析方法[7]。在建筑结构中，张拉整体结构的动力学分析更侧重于结构稳定的判定研究上。典型的研究包括：Guest[8]建立铰接杆系结构的节点平衡方程，并对节点坐标求导分析了结构的切线刚度矩阵；Ohsaki[9]和Calladine[10]等通过分析铰接杆系结构的切线刚度矩阵，并分别利用矩阵的正定性和几何力来判断结构稳定性。罗尧治[11]和包红泽[12]等根据上述稳定性的判断规则，分别研究了索杆张拉整体结构和铰接杆系机构的稳定性。

4.结论

高效动力学范文篇10

关键词：实验教学；虚拟仿真；教学体系；航空动力系统

一、航空动力系统实验教学面临的困境及虚拟仿真实

验教学体系建设的必要性党的十八届五中全会提出：创新的事业呼唤创新的人才，培育创新人才是人才培养的首要任务[1]。建设教育强国是中华民族伟大复兴的基础工程，必须把教育事业放在优先位置，加快教育现代化，办好人民满意的教育[2]。实践教学是高素质工程科技人才培养过程中的重要组成环节，是激发学生探索未知、培养学生实践能力与创新精神的必要途径。航空动力系统结构复杂，运行过程中对电源、液源、气源等要求严格。以常见的某型军用发动机为例，其压气机出口压力为20-30×105Pa，燃烧室出口温度为1800-2000K，涡轮部件叶尖线速度超音，部分达到500m/s，部件或整机实验过程中峰值噪声达150dB噪音，实验过程常处于高温、高压、高危环境，运行环境之危险，实验过程之困难可见一斑。鉴于实验现状和安全性考虑，学生只能通过观看演示性实验进行学习，实际动手参与程度低。自主设计、创新型实验教学活动难以开展，未能切实贯彻提出的“着力培养学生的创新精神和实践能力”这一人才培养要求[3]。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》指出：“信息技术对教育发展具有革命行动影响，必须予以高度重视”[4-5]。通过虚拟仿真实验教学体系的构建，不但可以实现学生自主设计实验流程、修改实验参数、进行实验配置等实物实验中不宜开放的高危险、高成本性实验功能。还可以通过虚拟实验和真实实验相结合，使学生在“虚”中了解并掌握复杂大系统的工作原理与测试方法，在“实”中亲自动手调试这一系统的部分功能单元，促进知识的转化与拓展，加深对航空动力系统结构及工作原理的理解。进而，有效的培养学生自主实验设计能力、实验分析能力、独立创新能力和“研学一体化”技能。综上所述，建设虚拟仿真实验教学体系意义重大，势在必行。

二、虚拟仿真实验教学体系的特色与创新

虚拟仿真实验教学体系的特色与创新主要体现在以下几点：（一）强化学生实践能力，建立了以解决工程问题为核心的创新人才培养新模式。航空动力系统虚拟仿真实验教学体系以培养基础理论扎实、动手能力强、创新能力突出的高素质专业型人才为根本，以适应国家航空航天动力、新能源等领域人才需求为目标，以遵循学科发展规律为宗旨，进行了实验内容和管理模式的改革，如图1所示。改变了传统的“一门课程、一门实验、一人管理”的非系统性实验方式，建立了新型的“基础性实验-综合性实验-研究性实验-创新性实验”的多层次化、多模块化实验教学体系，形成了适应学科特点及航空发动机特点的系统、科学、完整的课程体系。教学团队不仅通过专业基础和专业核心知识的实验讲授来提高学生工程实践技能以及发现问题、综合分析、解决问题的能力，还邀请行业内科研院所、国内大型企业、世界著名发动机企业、国内外院校的著名专家学者参与虚拟仿真线上教学活动，将最先进最前沿的科学技术进展情况和企事业科技发展需求分析引入教学，提高学生创新精神，激发学生创新创业热情。（二）以航空发动机为对象，充分利用科研资源，实验教学内容丰富。航空动力系统虚拟仿真实验教学体系结合了飞行器动力工程、能源与动力工程、自动化（动力方向）等几个专业科研和教学的需求，始终定位于“突出航空动力专业特色，强调理论实践协调发展”，突出本科生宽口径、厚基础、重实践的培养模式，让学生不受时间、不受地点地“通过仿真实验真实的认识发动机”，并将课堂教学有效的延伸，建立了“航空发动机总体及原理”、“航空发动机结构动力学”、“流体力学/气体动力学”、“航空发动机控制综合”四个相互交叉、相互支撑的虚拟仿真实验教学平台。其中包含26个实验教学模块，75个实验项目，实验教学内容丰富。（三）注重学生创新能力培养，立足实践教学研究，实现远程终端实验教学，效益显著。航空动力系统虚拟仿真实验教学团队拥有独具特色的情景式、多维度、高互动、全开放的虚拟实验室核心技术，真正构建了“虚实结合”的教学新模式。学生可根据自身兴趣特点和个性化需求，通过使用台式计算机、平板电脑、手机等实现线上学习。即学生可通过手机等无线终端登陆“教学平台”，预约实验，教学团队教师可实时观测到预约页面，通过审核学生并授权后，学生即可进入平台，进行多项实验内容，如图2。通过开放性实验和多媒体远程虚拟仿真实验项目建设，促进了学生对课堂理论知识的理解；降低了学生在真实实验过程中操作误差的风险；避免了昂贵设备装置由于操作失误而发生的故障；弥补了单一设备昂贵以至于学生无法全部参与操作的缺陷；解决了多校区运行学生实验难以开展的困局，使得实验教学更具有主动性、创新性、系统性和高效性。（四）校校、校所、校企合作关系密切，构建了“多学科交叉、分层次任务、开放共享式、本研一体化”的实验教学新模式航空动力系统虚拟仿真实验教学体系的教学项目不仅与理论教学紧密结合，而且与工程实践密不可分。一方面，该教学体系通过“内部联合”建设，鼓励学生积极参与国家“973”、国家“863”等部级项目以及其他科研院所合作的项目，以全面培养学生的科研能力。同时，教师及时将本学科（专业）的科研成果进行转化，更新实验教学内容，并积极鼓励学生参与实验台的更新或新建，强化学生的动手能力和综合技能。另一方面，该教学体系通过“外部联合”建设，与沈阳发动机设计研究所、中国航空动力机械研究所、中国燃气涡轮研究院、沈阳黎明航空发动机公司、成都发动机公司、西安航空发动机公司等联合成立了实践教学基地，以全面提升学生的创新创业精神和实践创新能力。通过上述全方位、多形式的教学体系建设，团队已形成了适应行业技术发展，总体布局结构合理，多学科交叉，实验功能齐全的高水平、高效益、共享式的实验教学新模式。综上所述，航空动力系统虚拟仿真实验教学体系解决了实验教学中普遍存在的“想做做不成”、“能做不愿做”、“只看不能做”等教学难题，有效的调动了学生学习的积极性，提升了实验教学的质量，探索出了一条适用于航空动力系统高端精英人才培养的新途径。

三、航空动力系统虚拟仿真实验教学体系建设内容

如图3所示，航空动力系统虚拟仿真实验教学团队按照实验教学与课程教学一体化设计，建立了科学、合理、优化、具有航空动力特色的虚拟仿真实验教学体系，实现了课程与实验的紧密结合。并按照“基础类”、“专业类”、“科技成果转化与创新类”三个模块，建设、提升和完善各项虚拟仿真实验教学项目[6]。教学团队严格遵循航空发动机设计流程进行教学体系构建，使学生从航空发动机部件、结构、工作原理、设计方法等方面入手学习，并逐渐过渡到对航空发动机整机结构和工作原理的学习掌握，最终实现了学生对复杂物理系统从简单到复杂的各个知识点的全面掌握。截止目前，该教学体系已建设成4个虚拟仿真实验教学平台，75个虚拟仿真实验教学项目。（一）航空发动机总体及原理虚拟仿真实验教学平台。通过发动机虚拟结构实验模块、流场动态模拟模块和模拟试车实验模块的建设，可使学生对航空动力系统结构和各个部件功能、工作原理有更加清楚和全面的认识。同时，学生可通过自主操作虚拟试车台，手动调节参数，模拟发动机试车状态等途径进行学习。（二）航空发动机结构动力学虚拟仿真实验平台。该平台包含三个基本模块：发动机结构动力学设计虚实结合的实验教学模块、发动机振动控制虚实结合实验教学模块和发动机故障诊断虚实结合实验教学模块，为“航空发动机结构动力学与振动”课程提供实验支撑。同时，基于网络的发动机结构动力学虚拟实验系统可以让学生快速组合动力学实验的多种支承结构、阻尼器形式、盘轴关系、质量分布等，构成不同的发动机结构，将耗时长、投入大、危险高的实验，可以灵活的组合在虚拟状态下安全的进行。（三）流体力学/气体动力学远程虚拟仿真实验教学平台。综合航空发动机流体力学/气体动力学教学实验和团队科研实验资源，通过虚实结合的半实物仿真技术，为飞行器动力工程专业学生提供远程教学实验服务，同时提供远程科研观摩实验服务，大大的拓展了现有硬件教学实验设计和科研实验的使用率和利用率，解决了发动机流体力学/气体动力学设备少、实验准备耗时长、实验安全风险高的限制。该平台包含6个实验模块：孔口管嘴实验模块、文丘里流量计实验、雷诺实验、拉伐尔喷管中气体流动特性实验模块、伯努利方程实验模块、二元拉伐尔喷管激波系纹影观测实验模块。（四）航空发动机控制综合虚拟仿真实验教学平台。通过开展航空发动机控制系统仿真课程教学方法的探索与改革，航空动力系统虚拟仿真教学体系建设团队，根据航空发动机控制专业特点，结合某型发动机控制需求，开发了发动机液压控制半物理虚拟仿真实验平台、航空燃油泵（柱塞泵、离心泵、齿轮泵）虚拟实验项目，通过建立一套高集成度的虚拟仿真实验教学软件，使学生能将课堂教学中的各种仿真方法方便快捷的开展仿真实验研究，在提高实验效率的同时充分激发了学生做实验的积极性，培养和锻炼了学生的综合能力。

四、航空动力系统虚拟仿真实验教学体系教学水平和成果

虚拟仿真实验教学体系含有4个实验教学平台，68门实验课程，面向全校所有专业及航空动力相关企事业单位开放，年均直接受益人时数近10800（人•小时）。近五年来直接从科研成果转化而来的实验设备20余套，所开发的实验教学项目30余项。教师团队指导学生参加大创项目80余项，参与人数300余人。指导学生共获批实用新型专利6项，发表学术论文四十余篇。学生获得国家一等奖8项，二等奖13项，三等奖35项。依托航空动力系统虚拟仿真实验教学体系，教学团队构建航空动力系统虚拟仿真中心。2016年中心获评为“陕西省虚拟仿真实验教学中心”[6]。2017年，航空动力系统虚拟仿真实验教学体系获评“西北工业大学教学成果一等奖”[7]。

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