我国国土面积的六分之一是由3000米以上的高山、高原构成的。寒冷、风大、空气稀薄,气候多变是高原的主要气候特征。空气稀薄,氧分压低,是高原环境对机体影响的主要因素。头痛、头昏、失眠、乏力、四肢发麻、眼花、耳鸣是高原不适人群进入高原后的普遍反应,重的高原不适人群则可能发生胸闷、呼吸困难、恶心、呕吐、浮肿等症状进而危及生命。随着我国社会经济发展及国防战略的需要,前往高原地区的人员越来越多。因此,如何保障上述人员的安全及提高高原居民的生活水平和健康质量,一直是高原医学研究的热点之一。本文在俞梦孙院士高原健康相关理论的指导下开展相关工作。首先分析了模拟高原低氧环境常规装备的特点及难点,本着控制误差小、安全性、经济性及易于推广的原则,在充分利用舱体漏气性的基础上结合PD-模糊控制算法研制了一种新型常压低氧舱。然后在验证间歇性低氧预习服是一种有效的提高人的低氧耐力的基础上,进行了人体形成低氧适应机制的低氧环境最优变化率验证试验,并在人体对环境变化的自适应功能特征与间歇性低氧训练方法结合的基础上,提出渐进型间歇性低氧训练方案。接着,针对常规的人的低氧耐力评价手段单一、只注重低氧预习服前后对比分析,忽视低氧预习服训练过程的分析,提出了在常规评价方法的基础上结合K均值聚类及多尺度熵分析的评价方法。最后,介绍了该成果已经取得的军事价值和民用领域推广的可行性及相关理论成果。主要内容包括:1、针对常压低氧舱控制系统具有非线性、大惯性、纯时滞以及对象模型不确定的难点,本文设计和研制了基于舱体的非密闭性的新型常压低氧舱。该研究在精确测得舱体不密封性基础上,利用气体分子扩散原理,发展了基于PD-模糊控制算法的低氧气体环境控制技术。结果表明,新型常压低氧舱可模拟海拔高度0-6000m,氮气利用率92%以上,误差±35m,最大响应时间2.52min,稳定性97%以上,达到模拟高原低氧环境的要求。解决了常压低氧舱控制精度不高、不易推广的问题。2、设置8人的低氧预习服训练,验证了间歇性低氧预习服,能够改善海拔3600米时人的低氧耐力,是一种急进高原主动的快速适应保障方案。通过血氧饱和度、心率、呼吸率、深睡时间、觉醒次数及中枢性呼吸暂停指数等指标对人的低氧耐力进行多个方面的具体量化。3、针对渐进型间歇性低氧预习服,缺乏理论依据及习服目标不明确等问题。为使低氧环境变化速率与人体自组织时间常数相匹配,从而达到"主动、快速适应"的目的,进行了人体形成低氧适应机制的低氧环境最优变化率验证试验研究。结果表明,人体低氧适应机制形成的最优低氧环境变化速率存在被限定的动态范围与我们要去的目的地海拔高度有关,这为相关的渐进型间歇性低氧预习服,提供了理论依据。在此基础上我们提出了 4500米以下的渐进型间歇性低氧预习服方案。4、针对人的低氧耐力评价方法单一,只注重低氧预习服结果,忽视低氧预习服过程的分析。本文结合渐进型低氧预习服方案,在常规的人的低氧耐力评价方法的基础上,提出了K均值聚类及多尺度熵的人的低氧耐力评价方法。结果表明,K均值聚类是辨识机体低氧耐力一种更全面有效的方法,多尺度熵可以对渐进型低氧预习服的调节过程进行分析。在此过程中,发现机体具有低氧记忆性。机体在形成低氧环境的适应机制后,即使返回平原地区,低氧习服功能消退后,仍存在记忆性,一旦低氧环境再次出现,会迅速唤醒机体已建立起来的低氧习服机制。5、介绍该成果已取得的军事价值:该成果至今已经在我军7个部队、180多名空勤以及2000余名地勤人员中得到了成功应用,进行过低氧预习服训练的飞行人员均未见中重度高原反应的发生,轻度反应人员不足10%;分析该成果基于"援藏干部的低氧预习服研究"民用推广的可行性;阐述基于人体多层次自组织功能认识高原反应、间歇性低氧训练的自组织系统适应环境能力模型、渐进型间歇性低氧训练(PIHE)、机体适应低氧环境变化的速率VA的普遍意义及低氧适应能力的消退性及其记忆性的相关理论研究。