Initial Concepts for Modeling

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biologicalsystem

실제 시스템과 모델 element 사이의연관성 표현

기능면에서 동일한 시스템 구현

System / Model / Analog

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System - W 의 무게를 받고 있을 때 - 복합적인 문제 ( 근육 , 신경 , 시각 , 청각 , 촉각 등의 영향 ) - Assumption : vertical muscle force, static weight load 만을 고려

Model - 실제 시스템과 가장 유사한 기능을 갖는 모델 - physical : 해부생리 - graphical : direct measurement 를 통해 구함 - mathematical : physical/graphical model 혹은 실제 시스템으로부터 구함 - block diagram : signal flow diagram - computer simulation 을 위한 개념 제공

Analog - 실제 시스템과 dimension 측면에서는 동일하지 않음 - 실제 시스템돠 기능면에서는 동일해야 함

ㆍ Mechanical (Mass, Damper, Spring)

Electrical (Inductance, Resistance, Capacitance)

System / Model / Analog (Human Forearm)

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Block Diagram and Signals

ㆍ Signals : time record of measured phenomena

ㆍ Cause and Effect relationship with single input and single output

Stimulus

(input)

Response

(output)

Unknown

System

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Signal acquisition

for trachea studies

문제점

- trachea 로 전달되는 air 와 trachea 내부의 온도가 다르다 ( 전달되는 air 를 preheat to BTSC, body temperature standard

condition)

- 실제 측정은 mouth 를 통해 이루어지므로 trachea 에서의 air flow 와 다르다 assumption : tracheal flow 와 flow through through mouth 는 같다고 가정 측정 압력 범위에서의 air 는 incompressible 하다고 가정

- 최종 결과는 perfect 하다기 보다는 trend 를 나타낸다

Flow through the Trachea

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Respiratory Sound from Trachea

Preamplifier

& Prefiltertrachea Filter

A/DConverterDisplay

strap

Microphone

TrachealSound

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Pressure Flow Characteristics from Experimentation

Pressurevs.

Time

Flowvs.

Time

Pressurevs.

Time

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Mathematical Expression

ㆍ Graphical model 로부터 Mathematical model 의 유도 - not exact, neither wrong

- simple, rapid, approximation

ㆍ Mathematical model 은 Graphical model 보다 적은 정보를 제공

21 ppGpGq d

G : 비례상수 (slope of the line)

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Graphical Model 의 세분화

122423 qqq

4438 2423 qq

ㆍ문제는…… 어떻게 measurement 를 하는가 ?

ㆍ원시적이지만 옳은 방법은 trial & error

mmHgp 7852 증명 : Assumption

578579021 pp

2576078532 pp

578078542 pp

155 12 q

126 24 q

3223 q

Sum of bronchial flow is,

2qSince , assumed value of is incorrect242312 qqq

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Physical Model and Electrical Analog of the Trachea

121221 qGpp

ㆍ Graph 를 straight line 으로부터 approximation 하여 를 찾음 2p

232332 qGpp

242442 qGpp

244223321221 GppGppGpp

1124243231224232 pGpGpGGGGp 122423

1124243232 GGG

pGpGpGp

mmHgp 7785.14.17.1

7905.27804.17607.12

smlq /3012 smlq /8.212 smlq /6.3023

1223 / qq 1224 / qq 혹은 를 parameter 로 활용 가능