检索结果-内蒙古大学图书馆

广西科学 2023年第2期30卷 320-331页

作者：高英俊易小爱李依轩廖坤黄宗吉罗志荣广西大学物理科学与工程技术学院广西南宁530004 玉林师范学院物理与电子工程技术系广西玉林537000

进入21世纪,计算机数值模拟技术在科学研究中的作用越来越突出,它与实验观测、理论模型分析并称为20世纪以来的三大科学研究方法。本文首先简要介绍裂纹研究的现状和宏观断裂力学存在的尺度局限性,并对近年来发展的原子级空间分辨尺度... 详细信息

进入21世纪,计算机数值模拟技术在科学研究中的作用越来越突出,它与实验观测、理论模型分析并称为20世纪以来的三大科学研究方法。本文首先简要介绍裂纹研究的现状和宏观断裂力学存在的尺度局限性,并对近年来发展的原子级空间分辨尺度的晶体相场(PFC)模拟方法所具有的特征尺度范围和特色,以及PFC模型在模拟纳观尺度的材料微结构演化上所具有的优势进行说明。然后,介绍PFC模型在裂纹研究上的主要应用成果,包括以下5个方面:Zener裂纹的形核与扩展、纳米裂尖楔形位错空隙发射、晶列取向对纳米裂纹扩展的韧脆断裂影响、纳米裂纹扩展模式的分类、纳米孔洞裂纹的愈合修复。最后,总结并指出PFC模型的发展方向及其今后在裂纹研究领域应用的新领域和重点方向。

关键词：纳米裂纹扩展分叉韧脆断裂位错发射晶体相场建模与模拟

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偏晶合金凝固过程及微合金化的影响

偏晶合金凝固过程及微合金化的影响

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作者：孙倩中国科学技术大学

学位级别：博士

偏晶合金十分广泛,其主要特点是,单一均匀的偏晶合金熔体在冷却过程中将发生液-液相变,生成两个互不混溶的液相。如凝固形成少量相以微小粒子形式弥散分布于基体中的复合材料,则许多偏晶合金具有优异性能,在工业上拥有广阔的应用前景。... 详细信息

偏晶合金十分广泛,其主要特点是,单一均匀的偏晶合金熔体在冷却过程中将发生液-液相变,生成两个互不混溶的液相。如凝固形成少量相以微小粒子形式弥散分布于基体中的复合材料,则许多偏晶合金具有优异性能,在工业上拥有广阔的应用前景。然而,偏晶合金液-液相变过程十分复杂,影响因素繁多,在常规的凝固条件下,极易形成相偏析严重乃至两相分层的凝固组织。这限制了该类合金的工业开发与应用。开展偏晶合金凝固过程及其组织控制研究对推动偏晶合金材料工业应用具有重要意义。微合金化对金属和合金凝固过程与组织具有重要影响,但迄今为止,有关微合金化条件下偏晶合金凝固行为的研究鲜有报道,本论文采用实验与模拟计算相结合的研究方法,研究微合金化条件下偏晶合金凝固行为,探索微合金化对偏晶合金凝固组织的影响及用微合金化法控制偏晶合金凝固过程及组织的可行性。主要研究工作及成果如下:实验研究了微量元素对偏晶合金凝固组织的影响,考察了微量元素Bi对Al-Pb合金、微量元素Sn对Al-Pb（Bi）合金凝固组织的影响。发现微量元素Bi、Sn可以显著细化Al-Pb（Bi）偏晶合金凝固组织;随着微量元素添加量的增加,弥散相液滴的平均尺寸呈现先减小后保持不变的规律;弥散相体积分数越大,微量表面活性元素对偏晶合金中弥散相粒子的细化效果就越好,表明微量元素Bi可以作为Al-Pb合金的表面活性元素,微量元素Sn可以作为Al-Pb（Bi）合金的表面活性元素。建立了微量表面活性元素作用下偏晶合金连续凝固组织演变过程模型,并结合实验开展了模拟研究,揭示了微量表面活性元素对偏晶合金连续凝固组织的影响机理。结果表明,表面活性元素富集于基体液相与弥散相液滴界面处,降低偏晶合金液-液相变过程中两液相间的界面能,从而提高弥散相液滴的形核率,降低弥散相液滴的Marangoni速率,促进偏晶合金形成弥散型凝固组织。提出了在氟盐反应法中采用纳米碳管（CNT）作为碳源制备Al-Ti-C中间合金的新思路,制备出了 TiC颗粒弥散度高的Al-Ti-C中间合金,分析了 CNT作为碳源时Al-Ti-C中间合金凝固组织的形成过程,结果表明,Al-Ti-C中间合金制备过程中,TiC颗粒是通过固态C与溶质Ti反应生成,而不是通过溶质C与溶质Ti反应生成;CNT尺寸小,比表面积大,能够增加铝熔体与CNT间的接触面积,同时,CNT结构中存在大量的缺陷和空位,使CNT具有较高的化学活性,这些均有利于促进CNT与溶质Ti之间的反应,促进TiC颗粒高度弥散分布于基体中的Al-Ti-C中间合金的形成。以Al-Pb（Bi）偏晶合金为对象,实验研究了微量化合物TiC对偏晶合金凝固组织的影响。发现微量化合物TiC可以显著细化Al-Pb（Bi）偏晶合金凝固组织;随着TiC颗粒添加量的逐渐增加,弥散相液滴的平均尺寸呈现先保持不变、增大、减小再保持不变的趋势;弥散相体积分数越大,微量化合物TiC对弥散相粒子的细化效果就越好,表明TiC颗粒可以作为Al-Pb（Bi）偏晶合金液-液相变过程中弥散相液滴的有效异质形核质点,能大幅度提高弥散相液滴形核率,促进弥散型偏晶合金凝固组织的形成。建立了 TiC颗粒在偏晶合金熔体中的动力学行为模型及微量化合物TiC作用下偏晶合金凝固组织演变过程模型,模拟计算与实验研究相结合,分析了 TiC颗粒在合金熔体中的动力学行为及其对偏晶合金凝固组织的影响,阐明了微量化合物TiC对偏晶合金凝固组织形成过程的影响机理。结果表明,TiC颗粒自加入偏晶合金熔体后会发生溶解、粗化及冷却时沉淀析出过程,这一过程对偏晶合金凝固组织影响重大,TiC颗粒对弥散相液滴的细化效果主要取决于液-液相变开始温度时熔体中存在的TiC颗粒的数量密度。当TiC颗粒添加量较小,冷却至液-液相变开始温度时熔体中存在的TiC颗粒的数量密度不足时,微量化合物的添加会粗化弥散相液滴;只有当TiC颗粒添加量较大,冷却至液-液相变开始温度时熔体中存在的TiC颗粒的数量密度足量时,微量化合物的添加才会细化弥散相液滴,促使弥散型偏晶合金凝固组织的形成。

关键词：偏晶合金微合金化界面能异质形核组织演变建模与模拟

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群体药代动力学技术在虚拟临床试验中的应用与发展趋势

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中国胸心血管外科临床杂志 2024年第10期31卷 1400-1406页

作者：张玉明刘懿贤郑莉四川大学华西医院临床试验中心成都610041 四川大学华西医院国家药品监督管理局创新药物临床研究与评价重点实验室成都610041 四川大学华西临床医学院成都610041

群体药代动力学是基于计算机模拟和数据分析技术,用于研究不同目标人群的体内药物代谢动力学行为的研究方法。其可以改善传统药物临床试验周期长、成本高、难度大等现实问题,综合分析不同生理、病理状态下人群的体内药物代谢过程差异,... 详细信息

群体药代动力学是基于计算机模拟和数据分析技术,用于研究不同目标人群的体内药物代谢动力学行为的研究方法。其可以改善传统药物临床试验周期长、成本高、难度大等现实问题,综合分析不同生理、病理状态下人群的体内药物代谢过程差异,成为优化药物研发和临床应用的有效技术手段。本文将对群体药代动力学的内涵、在临床试验中的应用及未来的发展趋势进行初步综述,旨在为新技术、新方法在临床试验中的应用提供参考和借鉴。

关键词：群体药代动力学虚拟临床试验建模与模拟

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基于模型的中药研发

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世界科学技术-中医药现代化 2018年第8期20卷 1269-1278页

作者：郑青山陈凯先上海中医药大学上海201203

中药研发由于本身的复杂性面临诸多挑战,尤其是药效成分不明确成为研发的瓶颈,需要新的研发模式予以支撑。本文将吸收入血的已知有效成分和血药浓度较高的代表性成分称为"化学标志物",并与疗效相关的"生物标志物"... 详细信息

中药研发由于本身的复杂性面临诸多挑战,尤其是药效成分不明确成为研发的瓶颈,需要新的研发模式予以支撑。本文将吸收入血的已知有效成分和血药浓度较高的代表性成分称为"化学标志物",并与疗效相关的"生物标志物"相关联,建立药动学/药效学(PK/PD)模型,定量分析(model-analysis)试验数据,指导临床试验的定量设计(design by simulation),从而阐述中药复方的有效性、安全性和组方合理性。由于PK/PD建模与模拟可以贯穿临床前至临床试验的整个过程,可以提高新药研究效率和科学审评水平,降低成本,缩短上市时间。另外,研发中配合临床动态设计方法和风险导向的临床前与临床循环推进战略,最终形成"基于模型的中药研发"模式。本文根据国内外建模与模拟的应用实践,阐述了本模式的特点、在不同研发阶段的应用价值和适用条件,旨在为我国药监部门制定中药新药研发政策提供参考。由于中药新药本身的复杂性,并不否定中药其他研发模式的合理性。

关键词：定量药理学药物研发建模与模拟药代动力学药效动力学生物标志物

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Al-Ti-B（C）细化处理铝合金凝固组织形成过程研究

Al-Ti-B（C）细化处理铝合金凝固组织形成过程研究

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作者：宋岩中国科学技术大学

学位级别：博士

铝及铝合金材料由于具有储量丰富、密度低、比强度高、耐腐蚀性能良好以及机械加工性能优异等特点,被日益广泛地应用于航空航天、汽车制造、建筑行业以及日常生活等领域。铸锭是合金材料后续加工制备的母材,其质量好坏对产品最终组织、... 详细信息

铝及铝合金材料由于具有储量丰富、密度低、比强度高、耐腐蚀性能良好以及机械加工性能优异等特点,被日益广泛地应用于航空航天、汽车制造、建筑行业以及日常生活等领域。铸锭是合金材料后续加工制备的母材,其质量好坏对产品最终组织、性能有着至关重要的影响。铝合金铸锭的质量与其凝固过程及组织密切相关。由等轴、细小、均匀晶粒组成的铝合金凝固组织不仅可以保证铸件成分的均匀性以及良好的机械加工性能,同时也会极大地降低铸件的热裂倾向,减少缩松、缩孔等铸造缺陷。当前工业生产中普遍使用Al-Ti-B(C)细化处理铝合金凝固组织晶粒。深入研究Al-Ti-B(C)细化处理铝合金凝固组织形成机理及控制方法,具有重要的科学与实际意义。经Al-Ti-B(C)细化处理的铝熔体凝固过程影响因素十分复杂,对其进行建模与模拟研究有利于揭示其凝固组织形成过程。元胞自动机方法由于计算效率高、物理意义明确等优点,已经成为铝合金凝固组织演变过程模拟的强力工具之一。但目前,元胞自动机方法计算形核时通常基于实验数据,且未耦合计算铝熔体内TiB2/TiC异质核心粒子的动力学过程,不能真实地描述Al-Ti-B(C)细化处理铝合金凝固组织形成过程。本文将建立凝固模型,并通过实验与模拟相结合的方式,研究细化处理条件下铝合金凝固组织形成过程的影响因素以及控制铝合金铸锭凝固组织的方法。具体研究内容如下:建立Al-Ti-B(C)细化处理铝合金凝固组织形成过程的模型。该模型考虑了铝熔体内TiB2/TiC异质核心粒子的形核、扩散长大/溶解、Ostwald熟化等动力学行为,铝熔体凝固早期α-Al异质形核、晶粒球状生长动力学行为以及凝固后期晶粒的枝晶生长。模型使用群体动力学方法描述铝熔体内TiB2/TiC异质核心粒子的动力学行为和α-Al异质形核、晶粒初始球状生长过程,用元胞自动机方法描述晶粒枝晶生长过程。与文献报道的实验结果对比,验证所建立的凝固模型。实验与模拟相结合分析Al-Ti-C细化处理Al-Cu合金凝固组织形成过程,研究细化剂添加量、熔体保温时间与熔体冷速对Al-Cu合金凝固组织形成过程的影响,结果表明:TiC异质核心粒子的动力学行为会改变α-Al形核开始前熔体内TiC的数量密度及尺寸分布,并对Al-Cu合金凝固组织形成过程产生重要影响,α-Al异质形核过程分为两个阶段,Ⅰ):形核初始时,熔体中存在充足的有效异质核心,α-Al形核主要受熔体过冷度控制,形核率随熔体过冷度的增大逐渐增高;Ⅱ):形核开始不久后,α-Al形核由熔体中有效异质核心粒子数量密度控制,新生成的晶核数量密度等于有效异质核心粒子数量密度,直到形核停止。提出了预测Al-Ti-C细化处理铝合金凝固组织晶粒尺寸的经验公式。实验与模拟相结合研究连续凝固条件下Al-Ti-B细化Al-Zn-Mg-Cu合金凝固组织形成过程,分析细化剂添加量、熔体冷速、细化剂中TiB2异质核心粒子尺寸分布对Al-Zn-Mg-Cu合金连续凝固组织形成过程的影响,结果表明:铝合金连续凝固过程中α-Al形成后会发生部分晶核溶解消失的现象,溶解的分数首先随细化剂添加量以及熔体冷速的增加逐渐增加,达到一个临界值后,晶核溶解的分数基本不变,保持在1/3左右。连续凝固Al-Zn-Mg-Cu合金的晶粒尺寸随Al-Ti-B细化剂添加量以及熔体冷速的增加逐渐降低,达到临界值后,晶粒尺寸缓慢减小。晶粒细化效果与细化剂添加量、熔体冷却速度和细化剂中TiB2粒子的尺寸分布相关。提出了预测Al-Ti-B细化处理铝合金晶粒尺寸的经验公式。

关键词：铝合金凝固晶粒细化异质形核组织演变建模与模拟

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现代定量药理学的研究进展及展望

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中国临床药理学与治疗学 2009年第6期14卷 601-612页

作者：黄晓晖谢海棠史军宋建国郑青山安徽医科大学药学院安徽省药物临床评价中心 Metrum Institute Tariffville 皖南医学院上海中医药大学药物临床研究中心上海201203

定量药理学是运用数学和统计方法,定量研究药理作用规律的一门分支学科,该学科在新药研发及临床药物治疗中正在发挥愈来愈重要的作用。近年国外学界提出了基于模型的新药研发等新理念,将定量药理学的重要性提升到了新的高度,定量药理学... 详细信息

定量药理学是运用数学和统计方法,定量研究药理作用规律的一门分支学科,该学科在新药研发及临床药物治疗中正在发挥愈来愈重要的作用。近年国外学界提出了基于模型的新药研发等新理念,将定量药理学的重要性提升到了新的高度,定量药理学正迈入一个新的时代。国内该学科已有二十多年的发展历史,打下了良好的基础,但较国际先进水平还有一定差距,目前正面临着新的发展契机,机遇与挑战并存。本文首先辨析了学科定义,并简要回顾了国内外的学科发展简史;重点介绍了该学科的重要研究领域及热点技术,包括群体药动学/药效学、暴露-反应(药动学-药效学)关系、临床试验模拟、新型临床试验设计、生物标记物、疾病模型和试验模型、建模与模拟的方法学等;简介了基于模型的新药研发的新理念;最后,对该学科的国内发展前景进行了展望。

关键词：定量药理学新药研发基于模型的新药研发建模与模拟

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新药临床试验的计算机模拟

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中国临床药理学与治疗学 2010年第6期15卷 691-699页

作者：黄继汉黄晓晖李禄金王钦王鲲郑青山上海中医药大学药物临床研究中心上海201203 安徽医科大学药学院

新药临床试验模拟在新药研发中发挥越来越重要的作用,其对相关信息(尤其是药物的药理学知识)进行综合,用于研究假设并改进试验设计,目的是为了减少试验数目、降低成本、缩短开发时间、提高试验成功率、使数据中的信息最大化。另外,通过... 详细信息

新药临床试验模拟在新药研发中发挥越来越重要的作用,其对相关信息(尤其是药物的药理学知识)进行综合,用于研究假设并改进试验设计,目的是为了减少试验数目、降低成本、缩短开发时间、提高试验成功率、使数据中的信息最大化。另外,通过模拟还可获得对药物处置和作用的深刻理解。在新药研发中,临床试验模拟可用于对变异进行建模、评估临床操作因素的影响、评估假设、比较和优化试验设计、区分竞争性药物等。本文介绍临床试验模拟的概念、作用、发展历程、方法学,重点说明其在新药开发中的应用及意义,最后做了展望。模拟可用于临床试验的很多方面,这里讨论的模拟主要基于药动学/药效学模型(反映药物的处置和作用)。

关键词：临床试验模拟建模与模拟基于模型的新药研发

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基于数据驱动的造纸过程短期电力负荷预测模型的研究

基于数据驱动的造纸过程短期电力负荷预测模型的研究

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作者：胡雨沙华南理工大学

学位级别：硕士

随着造纸过程用电能耗的增加,其用电成本也逐年增加。对造纸过程进行短期负荷预测,有利于优化用电结构、合理安排生产调度,从而提高生产效率、降低用电成本。因此,本文结合研究课题的目标,利用不同造纸企业的生产过程真实数据,对造纸企... 详细信息

随着造纸过程用电能耗的增加,其用电成本也逐年增加。对造纸过程进行短期负荷预测,有利于优化用电结构、合理安排生产调度,从而提高生产效率、降低用电成本。因此,本文结合研究课题的目标,利用不同造纸企业的生产过程真实数据,对造纸企业的用电特征进行分析,利用不同的预测模型,分析不同的输入变量对模型精确度的影响。同时,根据造纸过程的用电特征,建立了不同的短期电力负荷预测模型,分析不同的生产过程中,不同预测模型的性能好坏。首先,采集两个不同造纸企业的用电数据,对造纸过程用电进行分析,发现造纸过程用电不具有周期性和平稳性,然后利用造纸过程用电存在正常、计划停机和非计划停机三种情况,把数据进行分类,对每一类的数据都进行数据预处理(包括异常值剔除、数据填补以及数据滤波等),把处理好的数据整理成数据集,为后续分析和建模做准备。最后通过相关性分析和滞后自相关方法分析得到对总有效功率相关性强的影响因素。根据造纸过程的用电特征,本文提出了基于GA-PSO-BPNN混合算法的造纸过程短期电力负荷预测模型。利用相关性分析得到的与造纸过程相关系数绝对值高于0.6的用电设备对应的有效功率作为输入,采用GA-PSO混合优化算法优化BPNN的权值和阈值,建立了能够预测未来半小时的造纸过程负荷预测模型,并与基于PSO-BPNN和PSOLSSVM算法的预测模型进行对比。结果表明,本文提出的模型的精确最高,其MAPE为0.77%。然后分析了模型的输入变量的不同对预测模型精确度的影响。根据相关系数和滞后自相关分别求取与总有效功率相关性强的影响因素作为模型输入,为了保证算法不会影响结果对比,因此选择两种算法PSO-BPNN和PSO-LSSVM对造纸过程电力负荷建立预测模型,而且为了保证数据不具有特殊性,本文选择了两个不同类型造纸企业的用电数据进行建模。通过对比发现,采用滞后自相关求取与总有效功率相关性强的影响因素作为输入,模型的预测精确度更高。为了解决预测滞后的问题,本文基于信号分解混合算法建立了六个造纸过程短期电力负荷预测模型。首先对EMD和VMD分解模型的特点分别进行分析,并结合两种算法的优点,提出了EMD-VMD分解模型。为了保证预测算法对模型预测结果无影响,本文利用PSO-BPNN和PSO-LSSVM算法建立预测模型,分析了采用不同的分解算法进行预测的优缺点。最后为了实现电力负荷预测模型的工业化应用,本文根据某造纸企业的要求,利用该造纸企业的用电数据,分析了其用电特征,选择三种算法建立负荷预测模型,对比发现采用VMD-PSO-BPNN算法对该造纸企业进行建模精确度更高。为了保证模型能够持续稳定的运行下去,分别采用5、10、15、20、30为动态更新周期建立预测模型。发现当更新周期为10时,其模型的稳定性最好。为了保证本文选择的模型的长期有效性,通过线下验证,证明了该模型预测结果与实际负荷趋势相一致,并成功应用于该造纸企业。

关键词：工业智能造纸过程建模与模拟负荷预测

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锂离子电池电极涂层的设计与优化

锂离子电池电极涂层的设计与优化

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作者：宋新宽华东理工大学

学位级别：硕士

锂离子电池具有能量密度高、功率密度高以及使用寿命长等优点,具有广泛的应用。而锂离子电池的能量密度以及功率密度的进一步提高可以通过增加电极涂层厚度以及加大放电速率实现,但同时可能导致锂离子电池的充放电过程变为扩散控制。为... 详细信息

锂离子电池具有能量密度高、功率密度高以及使用寿命长等优点,具有广泛的应用。而锂离子电池的能量密度以及功率密度的进一步提高可以通过增加电极涂层厚度以及加大放电速率实现,但同时可能导致锂离子电池的充放电过程变为扩散控制。为了降低锂离子在电极涂层中的扩散阻力,本文通过向电极涂层内引入大孔作为锂离子传输的快速通道,有效地分配孔隙在大孔和多孔材料内的分布,从而同时实现提高锂离子电池的能量密度和功率密度。针对于电极涂层多参数的优化问题,我们基于当锂离子电池电极上的多孔电极过程为电化学反应控制时,电极沿厚度方向上具有均匀的电化学反应速率分布,然后引入有效浓差阻力来综合表征大孔结构锂离子电池的性能;基于串并联模型、半解析解以及解析解三种方法,得到了三个具有不同适用范围的有效浓差阻力的计算公式;然后通过模拟的方法验证模型假设的正确性,并基于经验模型和解析解得到的电极涂层有效浓差阻力进行了大孔电极结构参数的优化;优化后的大孔结构在能量密度不变的情况下,电池放电过程的功率密度提升60%;随后,基于有效浓差阻力解析解我们进行了多级大孔结构电极结构参数和电池性能之间关系的分析。此外,在锂离子电池的建模过程中,多孔电极内锂离子的有效扩散系数通常通过经验方法确定,具有较大的局限性。为了有效的预测或者计算多孔电极内的有效扩散系数,我们提出了通过卷积神经网络进行多孔材料特征提取并进行有效扩散系数预测的方法。通过卷积神经网络进行多孔材料有效扩散系数的预测可以分为两部分:第一部分为,我们通过计算机生成27000张多孔材料的微观结构图片,然后联用Matlab和Comsol计算其真实的有效扩散系数;第二部分为:我们将27000个样本集分为三部分,24000个样本作为训练集,1500个样本作为验证集,1500个样本作为测试集,卷积神经网络的训练在单块NVIDIA K80 GPU上进行,卷积神经网络的超参数通过模拟实验确定,训练过程中出现的过拟合现象通过Dropout进行降低;训练后的卷积神经网络对测试集的预测精度达96.7%,表明卷积神经网络可以实现对多孔材料内有效扩散系数进行精准的预测。

关键词：锂离子电池大孔结构建模与模拟有效扩散系数卷积神经网络

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茚达特罗上市剂量选择的论战:美国FDA定量药理学审评的故事

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中国临床药理学与治疗学 2018年第9期23卷 1031-1039页

作者：尹芳王玉珠郑青山上海中医药大学药物临床研究中心上海201203 国家药品监督管理局药品审评中心北京100022

长效β_2受体激动剂(LABA)一直存在安全性争议,此类药物上市的剂量选择至关重要,定量药理学方法成为关键评价工具。茚达特罗在上市审评过程中,美国食品药品管理局(FDA)与企业的定量药理学家们针对相同的试验数据,分别建模获得不同的上... 详细信息

长效β_2受体激动剂(LABA)一直存在安全性争议,此类药物上市的剂量选择至关重要,定量药理学方法成为关键评价工具。茚达特罗在上市审评过程中,美国食品药品管理局(FDA)与企业的定量药理学家们针对相同的试验数据,分别建模获得不同的上市剂量决策,相互反驳,在学术刊物上论战,甚至刊物也发表述评,显然FDA的模型更有说服力。本例堪称定量药理学在新药审评决策中的精彩案例,充分展示了定量药理学优势,即在缺少头对头研究时,整合多个试验数据,通过建模和模拟,确定了最终上市剂量。同时也展示了定量药理学特性,如多学科交叉、专业性极强、分析过程复杂、对经验的要求,可以大胆假设,但务必小心求证。

关键词：定量药理学建模与模拟剂量选择长效β2受体激动剂

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