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基于时间分数阶扩散方程的药物控释初始浓度优化
1
作者
张新明
黎潇
黄何
《工程数学学报》
CSCD
北大核心
2024年第5期867-881,共15页
药物控释系统是指通过调控内部某些设计参数,以达到特定药物释放目标的一种可控释体系。针对基于时间分数阶扩散方程的药物控释体系初始浓度优化问题,采用B样条小波方法求解正问题,采用结合了小生境策略和布谷鸟搜索算法的小生境布谷鸟...
药物控释系统是指通过调控内部某些设计参数,以达到特定药物释放目标的一种可控释体系。针对基于时间分数阶扩散方程的药物控释体系初始浓度优化问题,采用B样条小波方法求解正问题,采用结合了小生境策略和布谷鸟搜索算法的小生境布谷鸟算法优化不同分数阶下的药物初始浓度,从而近似达到三种预期药物释放目标。对于正问题求解,主要结合Caputo导数和三次B样条尺度函数,建立了一种B样条小波方法的迭代求解格式;对于初始浓度优化问题,引入了反问题研究思路,将药物控释体系的优化设计问题归结为基于分数阶扩散方程的参数辨识问题。为了实现参数反演控制,引入了小生境布谷鸟智能优化算法,反演计算控释体系中的初始浓度,有效地解决了布谷鸟算法易陷入局部极值的问题。针对恒速释放,线性降低释放和非线性释放三种释放目标,给出了最优控制参数设计,数值算例验证了所提方法的有效性。
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关键词
时间分数阶扩散方程
药物控释体系初始浓度优化
B样条小波方法
小生境布谷鸟算法
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职称材料
采用改进Tikhonov正则化方法优化多层平板药物控释
被引量：
1
2
作者
郭家桥
张新明
《哈尔滨工业大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第10期98-105,共8页
多层平板药物控释体系是目前最常用的药物控释体系之一.为了使药物能够按照预期的释放速率释放到人体中,对多层平板控释体系中的药物释放行为进行了优化.首先借鉴数学反问题的求解思路,将基于多层平板体系药物扩散模型的药物释放优化问...
多层平板药物控释体系是目前最常用的药物控释体系之一.为了使药物能够按照预期的释放速率释放到人体中,对多层平板控释体系中的药物释放行为进行了优化.首先借鉴数学反问题的求解思路,将基于多层平板体系药物扩散模型的药物释放优化问题转化为扩散方程初值反问题的求解;然后基于紧算子奇异值系统理论,构造了一种新的正则化滤子函数,从而提出了一种改进的Tikhonov正则化方法,并给出了改进方法的渐进最优阶估计;最后采用改进Tikhonov正则化方法,针对恒速、线性下降和先线性增加后恒速的非线性释放这3种目标释放要求,优化了多层平板体系中的药物初始浓度分布,使药物的释放曲线接近或达到所需的目标释放.结果表明:改进的Tikhonov正则化方法不仅在理论上能够使正则解的误差具有渐进最优阶,而且在多层平板控释体系的优化中也取得了良好的效果;通过采用改进Tikhonov正则化方法优化多层平板控释体系中的药物初始浓度分布,基本实现了体系中的拟恒速、拟线性降低以及拟非线性的药物释放行为.
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关键词
多层平板控释体系
药物释放
改进Tikhonov正则化
反问题
优化
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职称材料
题名
基于时间分数阶扩散方程的药物控释初始浓度优化
1
作者
张新明
黎潇
黄何
机构
哈尔滨工业大学(深圳)理学院
出处
《工程数学学报》
CSCD
北大核心
2024年第5期867-881,共15页
基金
广东省自然科学基金(2017A030313280)
深圳市稳定支持计划(GXWD20220811170436002).
文摘
药物控释系统是指通过调控内部某些设计参数,以达到特定药物释放目标的一种可控释体系。针对基于时间分数阶扩散方程的药物控释体系初始浓度优化问题,采用B样条小波方法求解正问题,采用结合了小生境策略和布谷鸟搜索算法的小生境布谷鸟算法优化不同分数阶下的药物初始浓度,从而近似达到三种预期药物释放目标。对于正问题求解,主要结合Caputo导数和三次B样条尺度函数,建立了一种B样条小波方法的迭代求解格式;对于初始浓度优化问题,引入了反问题研究思路,将药物控释体系的优化设计问题归结为基于分数阶扩散方程的参数辨识问题。为了实现参数反演控制,引入了小生境布谷鸟智能优化算法,反演计算控释体系中的初始浓度,有效地解决了布谷鸟算法易陷入局部极值的问题。针对恒速释放,线性降低释放和非线性释放三种释放目标,给出了最优控制参数设计,数值算例验证了所提方法的有效性。
关键词
时间分数阶扩散方程
药物控释体系初始浓度优化
B样条小波方法
小生境布谷鸟算法
Keywords
time fractional order diffusion equation
initial concentration optimization of drug controlled release system
B-spline wavelet method
niche cuckoo search algorithm
分类号
O29 [理学—应用数学]
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职称材料
题名
采用改进Tikhonov正则化方法优化多层平板药物控释
被引量：
1
2
作者
郭家桥
张新明
机构
哈尔滨工业大学(深圳)理学院
出处
《哈尔滨工业大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第10期98-105,共8页
基金
广东省自然科学基金(2017A030313280)
文摘
多层平板药物控释体系是目前最常用的药物控释体系之一.为了使药物能够按照预期的释放速率释放到人体中,对多层平板控释体系中的药物释放行为进行了优化.首先借鉴数学反问题的求解思路,将基于多层平板体系药物扩散模型的药物释放优化问题转化为扩散方程初值反问题的求解;然后基于紧算子奇异值系统理论,构造了一种新的正则化滤子函数,从而提出了一种改进的Tikhonov正则化方法,并给出了改进方法的渐进最优阶估计;最后采用改进Tikhonov正则化方法,针对恒速、线性下降和先线性增加后恒速的非线性释放这3种目标释放要求,优化了多层平板体系中的药物初始浓度分布,使药物的释放曲线接近或达到所需的目标释放.结果表明:改进的Tikhonov正则化方法不仅在理论上能够使正则解的误差具有渐进最优阶,而且在多层平板控释体系的优化中也取得了良好的效果;通过采用改进Tikhonov正则化方法优化多层平板控释体系中的药物初始浓度分布,基本实现了体系中的拟恒速、拟线性降低以及拟非线性的药物释放行为.
关键词
多层平板控释体系
药物释放
改进Tikhonov正则化
反问题
优化
Keywords
multi-laminated
controlled
release
device
drug
release
modified Tikhonov regularization
inverse problem
optimization
分类号
O24 [理学—计算数学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于时间分数阶扩散方程的药物控释初始浓度优化
张新明
黎潇
黄何
《工程数学学报》
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
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职称材料
2
采用改进Tikhonov正则化方法优化多层平板药物控释
郭家桥
张新明
《哈尔滨工业大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
1
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职称材料
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引证文献
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