黄伟芬
航天医学工程学是随着我国载人航天工程发展而发展起来的综合性应用基础学科,为我国载人航天实现里程碑跨越提供了重要的理论和技术支撑,做出了突出贡献.本文概述了航天医学工程学的发展历程、学科特点,平台体系和近10年来的重要成果,提出了后续发展展望.
作者：陈善广；邓一兵；李莹辉 刊期： 2018年第02期
目的 研究增强现实(augmented reality,AR)航天飞行训练空间定位问题.方法 采用同步定位与建图(simultaneous localization and mapping,SLAM)技术提出增强现实航天飞行训练系统框架;构建包含图像获取,特征提取描述与匹配、相机位姿估计,图优化以闭环检测及构图的空间定位算法,并对算法进行实验验证.结果 通过与高精度全站仪数据比较,验证了算法的测量精度和有效性.结论 本文方法能够以主动方式向航天员提供飞行训练引导信息,减轻航天飞行训练认知负担.
作者：何宁；晁建刚；许振瑛；陈炜 刊期： 2018年第02期
目的 利用有限元分析的方法为舱外航天服振动试验装夹状态的选择提供有效的计算依据.方法 建立舱外航天服有限元模型,通过模态分析与试验数据的比较,验证了所建模型的正确性,进而进行正弦振动下的响应分析,得出两种不同装夹状态的响应.结果 通过两种不同装夹状态下的响应分析,可以得出用模拟装夹方式更接近真实安装状态,舱外服用模拟支架进行正弦振动试验更合适.结论 有限元分析方法可以为产品试验提供可靠的分析数据,对于复杂结构,振动试验时尽可能真实地模拟安装状态,可以避免过试验.
作者：马爱军；石蒙；刘洪英；丁凌艳；闫利；董睿；赵亚雄；刘磊 刊期： 2018年第02期
目的 研发适宜于返回后立位耐力早期评估的安全检测方法,探索构建重力再适应相关立位耐力预测模型.方法 15名健康男性进行被动立位耐力测试,按原有评分标准,对被动立位测试数据中的3min、5 min、10 min数据分别计分;采用ROC法重新界定阈值进行分级,留一交叉验证,与原分级结果比对,验证一致性.利用15名健康男性头低位卧床模拟失重数据,基于贝叶斯原理,构建立位耐力预测模型,留一交叉验证后,选取4例飞行数据进一步验证.结果 3 min测试的ROC曲线下面积为0.944,5min和10 min的均为1.00,与原立位耐力测试分级结果一致性好.基于头低位模拟失重数据确立了5个立位耐力预测特征量及其似然比,留一交叉验证结果显示,ROC曲线下面积为0.75;4名参加飞行航天员验证结果显示,ROC曲线下面积为1,重力再适应立位耐力得到有效预测.结论 采用新的方法对被动立位耐力3 min、5 min、10 min测试数据进行评估与20 min分级结果一致性好,具有应用前景.建立的重力再适应相关立位耐力预测模型具有较好预测能力.
作者：刘朝霞；吴大蔚；黄伟芬；吴斌；李志利；陈章煌；仲崇发；李莹辉 刊期： 2018年第02期
目的 针对传统Ag/AgCl胶状电极在长期心电监护中的问题,结合可穿戴式健康监测技术的发展,设计了一种基于阻变织物电极的心电信号采集电路,研制了穿戴式心电信号采集设备.方法 设计一种阻变织物电极,并实现阻变织物电极与衣服的集成,降低了传统织物电极高的接触阻抗;简化心电信号采集电路,实现低功耗、小型化.结果 穿戴式心电信号采集设备能够采集到完整的心电波形;与多参数监护仪进行心电信号采集对比分析,验证织物电极采集效果.结论 基于阻变织物电极的心电信号采集方案可行.
作者：宋晋忠；许志；韦明；刘皓；李鹏；李劲松 刊期： 2018年第02期
国际载人航天60多年来,经过了短期到长期飞行的实践,航天心理学逐步探索出航天员的胜任特征,形成了一系列候选航天员及航天乘组的心理选拔方法、地面心理训练方法以及在轨心理支持措施,成为载人航天飞行任务成功的重要保障之一.本文系统介绍了航天心理学概念形成、短期、长期飞行中的心理应激源及其对策、研究内容及方法、心理支持措施等,以及未来航天飞行中所面临的心理挑战和航天心理学的发展方向.
作者：王峻；秦海波；田立平；吴斌；黄伟芬 刊期： 2018年第02期
目的 针对受控生态生保系统对卫生用水和饮用水的需求,构建以膜生物反应器(membrane bio-reactor,MBR)为核心,并辅以膜分离和离子交换工艺的生活用水供应系统.方法 基于受控生态生保系统 (Controlled Ecological Life Support System,CELSS)试验平台,以冷凝水为水源,探讨生活用水供应系统在连续180 d试验周期内的运行效果,重点考察系统的卫生用水和饮用水出水水质.结果 生活用水供应系统在180 d内有效控制了水质感官性状,使卫生用水和饮用水出水pH分别在6.5 ～ 8.9和5.8 ～ 7.4范围内,平均出水电导率达到5.8和13.3μS/cm,平均出水浊度达到1.6和0.7 NTU,满足试验医学标准.同时,该系统具有高效的污染物去除能力,MBR是TOC和NH +4 -N的主要去除单元,可使去除率均达到97％以上;NF和RO是TOC和NH +4 -N保障去除单元,使出水浓度均降低至检测限以下.但MBR对NO -x -N去除有限,NF和RO是其主要去除单元,可使NO -x -N去除率达到95％.结论 以MBR为工艺核心的生活用水供应系统,可连续稳定运行180 d以上,并在运行期间不间断保质足量供给4名乘员卫生用水及饮用水.
作者：李婷；张良长；杨京松；艾为党；董文艺；于杰；杨国威 刊期： 2018年第02期
目的 研究运动对小鼠血清中循环miRNA的影响.方法 C57BL/6小鼠随机分为5组,每组10只,分别为对照组(Con),中强度运动组(M),高强度运动组(H),中强度恢复组(MR),高强度恢复组(HR).M组和H组分别以10 m/min,20 m/min的速度进行中强度和高强度跑台运动,每次运动30min.两组运动结束后恢复24 h即为MR和HR组.采用实时定量PCR检测小鼠血清和比目鱼肌中肌特异性miRNA的变化.结果 中强度运动使血清中miR-1a、26a和133a显著升高(P ＜ 0.01),miR-146a表达升高(P ＜ 0.05);高强度运动下血清miR-1a和133a显著升高(P ＜ 0.05),miR-26a显著升高(P ＜0.01),miR-146a无明显变化.中强度运动下小鼠骨骼肌中miR-1a和133a显著下降(P ＜ 0.05),高强度运动下小鼠骨骼肌miR-1a,miR-133a显著升高(P ＜ 0.05,P ＜ 0.01),其他指标变化不明显.24 h后血清和比目鱼肌中miRNA表达基本恢复至对照组水平.结论 运动能引起小鼠血清循环miRNA的浓度变化,不同的运动强度对血清中miRNA的影响不同,比目鱼肌可能是其来源之一.
作者：陈圣菊；王飞；李文炯；张鹏；刘红菊；周越；陈晓萍 刊期： 2018年第02期
本文概述了航天营养与食品工程学科的研究背景与内容,从航天营养代谢研究、航天食品工程技术和航天食品安全技术三个分支方向,系统论述了学科发展与工程实践的应用现状,并围绕载人航天向长期空间驻留和深空探测方向的发展需求,提出了对学科后续研究面临的挑战和展望.
作者：曹平；李红毅；兰海云 刊期： 2018年第02期
目的 研究连续5天反复体位改变对人体头低位耐力的影响及持续时间.方法 17名健康男性进行连续5天的HDT/HUT模式反复体位改变训练,训练前1天,训练后第1,7,14,28天分别进行头低位耐力检查,监测受试者主观感觉与体征、血压、心功能、外周循环阻力(total peripheral resistance,TPR)和唾液皮质醇变化情况.结果 与实验前1天相比,实验后第1,7,14,28天头低位耐力检查头低位主观感觉与体征评分均有提高,但无显著性.历次检查平卧位收缩压(systolic blood pressure,SBP)、舒张压(diastolic blood pressure,DBP)、平均压(mean arterial pressure,MBP)和TPR均无显著变化.实验后第1天头低位SBP、DBP和MBP在各时段均显著降低(P ＜ 0.05或P ＜ 0.01),第7天SBP在第1个10 s,DBP和MBP在第1,2,3个10 s仍有下降趋势,但无显著性.实验后第1、7和28天平卧位SV显著降低(P＜ 0.05),其他心功能各指标变化不显著.实验后第1天头低位各时段TPR均显著降低(P ＜ 0.05);第7天头低位TPR仅在第2个10 s时低于实验前(P ＜ 0.05),第14天TPR较实验前已无显著性改变,第28天头低位TPR在第2个10 s显著升高(P ＜ 0.05).各次皮质醇均无显著差别.结论 连续5天HDT/HUT反复体位改变训练可以改善受试者头低位主观感受和体征,能通过降低血压改善机体头低位耐力水平;可能是通过降低外周循环阻力来降低头低位耐力时血压,效果可维持1周左右.
作者：宫献文；刘敏；吴萍；吴斌；孙洪义；黄伟芬 刊期： 2018年第02期
目的 面向星球基地生命保障系统的工程应用需求,探索物化再生生保与生物再生生保技术的整合方法,考察多乘员、中长期受控生态生保系统运行规律.方法 设计并建成具备环境控制、物质循环以及应急生保功能的大型密闭生态循环系统试验平台,并通过拟人试验(40 d)与载人试验(180 d)的流程设计,量化考核物质循环从物化再生逐渐过渡到生物再生并维持平衡的协同匹配规律.结果 220 d的全封闭试验期间,密闭系统内环境参数控制在安全水平,基本实现人和植物生存环境的独立有效控制;载人试验期间物质流循环总体平稳,实现大气和水的100％ 再生,食物闭合度达到55％,同时可资源化固废回用率达到87.7％.结论 验证了受控生态生保系统全流程构建模式,积累了建设和运行经验,为后续工程化应用研究提供了借鉴和参考.
作者：张良长；李婷；余青霓；董文平；杨京松；王伟荣；艾为党；武重阳；郭双生；李莹辉 刊期： 2018年第02期
作为载人航天工程中的组成部分,航天医监设备(aerospace medical monitoring devices,AMMD)是保障航天员的在轨生命安全和身体健康的重要支撑.以航天医监设备研制需要遵循的原则为基础,本文简要介绍了美、俄、欧空局医监设备的发展历程,详细阐述了我国载人航天载人飞船、交会对接、空间实验室等任务医监设备研制情况,描述了空间站任务医监设备发展成为包含心肺功能评估、体液指标检测、骨骼肌肉功能评价等在内的全方位医监设备体系,并展望了未来航天医监设备的发展方向.
作者：许志；韦明；宋晋忠；李延军；刘保真 刊期： 2018年第02期
目的 了解受控生态生保系统下长期生存对乘员体表微生物种群状况的影响.方法 利用地面密闭舱4人180天实验,分别于实验前、进舱后30天、60天、90天、120天、150天及撤离前,对4名乘员的体表(包括额头、耳后、肘窝、腋窝,腹股沟)进行采样,采用16S rDNA V3-V4区的Illumina高通量测序技术,并进行生物信息学分析,包括群落结构、多样性、主坐标及物种丰度分析.结果 肘窝和前额菌群多样性显著高于其他体表位置.体表菌属主要分属放线菌门、厚壁菌门、变形菌门和拟杆菌门等.在属水平,5个部位优势菌属为棒状杆菌和葡萄球菌,此外丙酸杆菌属在额头和耳后两位置也占优势比例.主坐标分析结果显示在属水平,肘窝在构成上有独立性,腋下和腹股沟菌群结构相似,额头和耳后菌群结构相似.与进舱前比较,乘员在进舱后第1个月菌群变化明显,之后逐渐恢复稳态.结论 人体在不同体表位置菌群多样性不同;菌群结构在门水平差异小,但在属水平不同部位菌群结果有所差异.受控生态生保系统密闭环境作为应激因素可影响体表菌群结构.
作者：辛冰牧；王珩；吴元亮；仲崇发；刘军莲；陈章煌；顿桓桓；谢琼 刊期： 2018年第02期
4人180天受控生态生保系统集成试验是针对深空探测后续长期载人航天任务需求开展的关键技术预先性研究.该试验以未来月球或火星航天员基地受控生态生保系统的研制及其工程化为任务背景,在中国航天员科研训练中心长期实验室研究和初步系统集成试验研究的基础上开展的由4人乘组参与的集成要素多、封闭时间长、物质闭合度高的受控生态生保系统集成技术试验.试验系统引入受控生态概念,以生物再生为主要技术特征,有机融合物化再生技术和基础性环境控制技术,构建成适合多乘员长时间驻留的第三代载人航天环境控制与生命保障的试验系统.本文概述了试验平台基本情况、志愿者乘组情况、试验项目设置、试验条件控制、试验基本结果等内容,并初步讨论了受控生态生保系统集成试验的科学目标与未来发展前景.
作者：许梓；余青霓；张良长；熊江辉；艾为党；曲丽娜；吴志强；王林杰；董文平；郭双生；唐永康；邓一兵；李莹辉 刊期： 2018年第02期
航天员选拔与训练是载人航天工程不可或缺的重要组成部分,能否选拔训练出合格的航天员将直接影响到载人航天计划的顺利实施和飞行任务的成败.本文回顾总结了我国航天员选拔与训练的发展历程以及发展各阶段在选拔训练体系的创建、两批预备航天员的选拔与训练、六次载人飞行任务飞行乘组的选拔与训练方面开展的工作及取得的成果;并根据我国载人空间工程任务特点及后续发展规划,明确提出了我国航天员选拔与训练体系未来建设的发展方向与研究的重点.
作者：黄伟芬 刊期： 2018年第02期
空间辐射是载人航天长期飞行及深空探测面临的重要的环境因素之一.本文系统介绍了近地轨道飞行及载人登月、深空探测任务中空间辐射的时空分布特征,对当前空间辐射生物效应的研究热点(致癌、中枢神经系统影响、退行性变、辐射综合症)、空间辐射剂量测量、风险评估及防护技术的研究现状及进展进行综述,并提出了后续发展方向建议.
作者：吴大蔚；张华；赵亚丽；王红晖 刊期： 2018年第02期
航天工效学是人因工程在载人航天领域中的应用,经过近50年的发展和实践,从航天人-机-环系统层面开展基础、应用基础及工程应用研究,突破和解决了大量科学问题及关键技术,有力支撑了我国载人航天工程SZ1-SZ5飞行任务、空间实验室任务以及当前的空间站任务.本文回顾了航天工效学在载人航天领域取得的主要成果及其在工程实践中的应用.重点介绍了近几年在航天特因环境下人的能力特性、航天器工效学设计与评价、数字航天员作业能力建模与仿真等方面的研究进展.结合我国载人航天后续空间站、深空探测等任务的发展趋势,介绍了该领域后续应重点开展的研究.
作者：王春慧；陈晓萍；蒋婷；王丽；姜昌华；王波；黄守鹏；肖毅；田雨；焦学军 刊期： 2018年第02期
为了实现长期载人飞行,必须研发再生生保技术.再生生保系统对于中国空间站的建造和运营至关重要.利用物理化学方法,实现航天员代谢废物的回收利用以及吸附剂的循环使用,可以降低载人航天器长期在轨的运行费用.本文回顾了国外再生生保技术的发展现状,简述了我国空间站再生生保系统总体方案,重点从电解制氧、CO2去除、微量有害气体去除、水处理和尿处理等五方面阐述了关键技术研究成果.后,对我国再生生保技术的空间应用提出了建议与思考.
作者：吴志强；高峰；邓一兵；卞强；董文平；刘向阳；周抗寒；李英斌；赵成坚 刊期： 2018年第02期
目的 为团队情境意识研究提供一种简便有效的评价方法.方法 通过对团队情境意识、情境意识和团队共享心智模型等领域的分析,提出评测团队情境意识的两维度三方面,并在此基础上形成TSART(team situation awareness rating technique)量表,进行初步的信效度探究,初测样本包含34名受试者,复测样本包含60名受试者.结果 经过初测和复测,TSART量表信度达到0.897,验证性因子分析支持了量表的结构效度,与SART(situational awareness rating technique)量表的皮尔逊相关达到0.4以上,支持了量表的外部效度.结论 本研究提出的TSART量表能够作为评价团队情境意识的方法,为团队情境意识的研究提供新工具.
作者：石玉生；田志强；黄伟芬 刊期： 2018年第02期
目的 探讨机械臂力反馈手柄典型推拉、旋转操作的反馈力感知特性,获取手柄推拉、旋转操作反馈力差别阈限、韦伯分数及机械臂状态告警反馈力设计.方法 采用心理物理量测量的小变化法,基于机械臂工效实验平台的位移、姿态力反馈手柄,力反馈手柄测试控制软件,针对性进行了手柄推拉、旋转操作的反馈力差别阈限测量;开展了告警状态的推拉、旋转反馈力测量与分析设计.结果 给出了推拉操作、旋转操作反馈力差别阈限估算的韦伯定律修正公式;建议推拉告警反馈力变化不小于力刺激差别阈限的10倍,旋转告警反馈力变化不小于力刺激差别阈限的8倍.结论 研究及获取的机械臂力反馈手柄的反馈力差别阈限及韦伯分数、告警反馈力数据,可为机械臂力反馈手柄的反馈力感知、设计提供参考.
作者：谭丽芬；田志强；王春慧 刊期： 2018年第02期
航天医学与医学工程杂志
主管:中国航天员科研训练中心
主办：中国航天员科研训练中心
