基于常壓低氧艙的人的低氧耐力調(diào)控與評(píng)價(jià)方法研究.pdf

1、我國國土面積的六分之一是由3000米以上的高山、高原構(gòu)成的。寒冷、風(fēng)大、空氣稀薄，氣候多變是高原的主要?dú)夂蛱卣?。空氣稀薄，氧分壓低，是高原環(huán)境對(duì)機(jī)體影響的主要因素。頭痛、頭昏、失眠、乏力、四肢發(fā)麻、眼花、耳鳴是高原不適人群進(jìn)入高原后的普遍反應(yīng)，重的高原不適人群則可能發(fā)生胸悶、呼吸困難、惡心、嘔吐、浮腫等癥狀進(jìn)而危及生命。
　　隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及國防戰(zhàn)略的需要，前往高原地區(qū)的人員越來越多。因此，如何保障上述人員的安全及提高高原居

2、民的生活水平和健康質(zhì)量，一直是高原醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。
　　本文在俞夢(mèng)孫院士高原健康相關(guān)理論的指導(dǎo)下開展相關(guān)工作。首先分析了模擬高原低氧環(huán)境常規(guī)裝備的特點(diǎn)及難點(diǎn)，本著控制誤差小、安全性、經(jīng)濟(jì)性及易于推廣的原則，在充分利用艙體漏氣性的基礎(chǔ)上結(jié)合PD-模糊控制算法研制了一種新型常壓低氧艙。然后在驗(yàn)證間歇性低氧預(yù)習(xí)服是一種有效的提高人的低氧耐力的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了人體形成低氧適應(yīng)機(jī)制的低氧環(huán)境最優(yōu)變化率驗(yàn)證試驗(yàn)，并在人體對(duì)環(huán)境變化的自適應(yīng)功

3、能特征與間歇性低氧訓(xùn)練方法結(jié)合的基礎(chǔ)上，提出漸進(jìn)型間歇性低氧訓(xùn)練方案。接著，針對(duì)常規(guī)的人的低氧耐力評(píng)價(jià)手段單一、只注重低氧預(yù)習(xí)服前后對(duì)比分析，忽視低氧預(yù)習(xí)服訓(xùn)練過程的分析，提出了在常規(guī)評(píng)價(jià)方法的基礎(chǔ)上結(jié)合K均值聚類及多尺度熵分析的評(píng)價(jià)方法。最后，介紹了該成果已經(jīng)取得的軍事價(jià)值和民用領(lǐng)域推廣的可行性及相關(guān)理論成果。主要內(nèi)容包括:
　　1、針對(duì)常壓低氧艙控制系統(tǒng)具有非線性、大慣性、純時(shí)滯以及對(duì)象模型不確定的難點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)和研制了基于艙

4、體的非密閉性的新型常壓低氧艙。該研究在精確測得艙體不密封性基礎(chǔ)上，利用氣體分子擴(kuò)散原理，發(fā)展了基于PD-模糊控制算法的低氧氣體環(huán)境控制技術(shù)。結(jié)果表明，新型常壓低氧艙可模擬海拔高度0-6000m，氮?dú)饫寐?2％以上，誤差±35m，最大響應(yīng)時(shí)間2.52min，穩(wěn)定性97％以上，達(dá)到模擬高原低氧環(huán)境的要求。解決了常壓低氧艙控制精度不高、不易推廣的問題。
　　2、設(shè)置8人的低氧預(yù)習(xí)服訓(xùn)練，驗(yàn)證了間歇性低氧預(yù)習(xí)服，能夠改善海拔3600米時(shí)

5、人的低氧耐力，是一種急進(jìn)高原主動(dòng)的快速適應(yīng)保障方案。通過血氧飽和度、心率、呼吸率、深睡時(shí)間、覺醒次數(shù)及中樞性呼吸暫停指數(shù)等指標(biāo)對(duì)人的低氧耐力進(jìn)行多個(gè)方面的具體量化。
　　3、針對(duì)漸進(jìn)型間歇性低氧預(yù)習(xí)服，缺乏理論依據(jù)及習(xí)服目標(biāo)不明確等問題。為使低氧環(huán)境變化速率與人體自組織時(shí)間常數(shù)相匹配，從而達(dá)到“主動(dòng)、快速適應(yīng)”的目的，進(jìn)行了人體形成低氧適應(yīng)機(jī)制的低氧環(huán)境最優(yōu)變化率驗(yàn)證試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，人體低氧適應(yīng)機(jī)制形成的最優(yōu)低氧環(huán)境變化速率存

6、在被限定的動(dòng)態(tài)范圍與我們要去的目的地海拔高度有關(guān)，這為相關(guān)的漸進(jìn)型間歇性低氧預(yù)習(xí)服，提供了理論依據(jù)。在此基礎(chǔ)上我們提出了4500米以下的漸進(jìn)型間歇性低氧預(yù)習(xí)服方案。
　　4、針對(duì)人的低氧耐力評(píng)價(jià)方法單一，只注重低氧預(yù)習(xí)服結(jié)果，忽視低氧預(yù)習(xí)服過程的分析。本文結(jié)合漸進(jìn)型低氧預(yù)習(xí)服方案，在常規(guī)的人的低氧耐力評(píng)價(jià)方法的基礎(chǔ)上，提出了K均值聚類及多尺度熵的人的低氧耐力評(píng)價(jià)方法。結(jié)果表明，K均值聚類是辨識(shí)機(jī)體低氧耐力一種更全面有效的方法，多尺

7、度熵可以對(duì)漸進(jìn)型低氧預(yù)習(xí)服的調(diào)節(jié)過程進(jìn)行分析。在此過程中，發(fā)現(xiàn)機(jī)體具有低氧記憶性。機(jī)體在形成低氧環(huán)境的適應(yīng)機(jī)制后，即使返回平原地區(qū)，低氧習(xí)服功能消退后，仍存在記憶性，一旦低氧環(huán)境再次出現(xiàn)，會(huì)迅速喚醒機(jī)體已建立起來的低氧習(xí)服機(jī)制。
　　5、介紹該成果已取得的軍事價(jià)值:該成果至今已經(jīng)在我軍7個(gè)部隊(duì)、180多名空勤以及2000余名地勤人員中得到了成功應(yīng)用，進(jìn)行過低氧預(yù)習(xí)服訓(xùn)練的飛行人員均未見中重度高原反應(yīng)的發(fā)生，輕度反應(yīng)人員不足10％;