基于常壓低氧艙的人的低氧耐力調(diào)控與評價方法研究.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、風大、空氣稀薄，氣候多變是高原的主要氣候特征?？諝庀”?，氧分壓低，是高原環(huán)境對機體影響的主要因素。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入高原后的普遍反應，重的高原不適人群則可能發(fā)生胸悶、呼吸困難、惡心、嘔吐、浮腫等癥狀進而危及生命。
　　隨著我國社會經(jīng)濟發(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)學研究的熱點之一。
　　本文在俞夢孫院士高原健康相關理論的指導下開展相關工作。首先分析了模擬高原低氧環(huán)境常規(guī)裝備的特點及難點，本著控制誤差小、安全性、經(jīng)濟性及易于推廣的原則，在充分利用艙體漏氣性的基礎上結(jié)合PD-模糊控制算法研制了一種新型常壓低氧艙。然后在驗證間歇性低氧預習服是一種有效的提高人的低氧耐力的基礎上，進行了人體形成低氧適應機制的低氧環(huán)境最優(yōu)變化率驗證試驗，并在人體對環(huán)境變化的自適應功

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

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上，利用氣體分子擴散原理，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。結(jié)果表明，新型常壓低氧艙可模擬海拔高度0-6000m，氮氣利用率92％以上，誤差±35m，最大響應時間2.52min，穩(wěn)定性97％以上，達到模擬高原低氧環(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、設置8人的低氧預習服訓練，驗證了間歇性低氧預習服，能夠改善海拔3600米時

5、人的低氧耐力，是一種急進高原主動的快速適應保障方案。通過血氧飽和度、心率、呼吸率、深睡時間、覺醒次數(shù)及中樞性呼吸暫停指數(shù)等指標對人的低氧耐力進行多個方面的具體量化。
　　3、針對漸進型間歇性低氧預習服，缺乏理論依據(jù)及習服目標不明確等問題。為使低氧環(huán)境變化速率與人體自組織時間常數(shù)相匹配，從而達到“主動、快速適應”的目的，進行了人體形成低氧適應機制的低氧環(huán)境最優(yōu)變化率驗證試驗研究。結(jié)果表明，人體低氧適應機制形成的最優(yōu)低氧環(huán)境變化速率存

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

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