Analogcomputer in Chemie und Biologie, Softcover reprint of the original 1st ed. 1969 Eine Einführung

Die vorliegende Einfuhrung wendet sich vomehmlich an diejenigen Leser, die sich zwar fur die kinetischen Pro bleme ihrer Wissenschafts­ gebiete interessieren, aber bislang noch nicht uber praktische Erfahrungen mit dem Analogcomputer verfugen. Demzufolge werden nicht nur die Studenten der Chemie und Biologie einschlieBlich der Grenzgebiete ange­ sprochen, sondem auch die praktizierenden Chemiker, Biologen, Pharma­ kologen und forschenden Mediziner, die sich entweder mit der Stoff­ umwandlung oder dem Stoff transport in Abhangigkeit von der Zeit oder mit sonstigen mathematisch formulierbaren Vorgangen beschaftigen. Dariiber hinaus diirfte es fiir den Praktiker nutzlich sein, sich anhand der Sammlung verschiedener Grundtypen von Reaktionsmodellen schnell orientieren zu konnen, so daB die immer wiederkehrenden Vorbereitungs­ arbeiten bei Modellbetrachtungen sowohl fur den Programmieraufwand als auch fiir die Adaptation der experimentellen Ergebnisse an bestimmte Modelle auf ein Minimum reduziert werden. Die Ausfuhrungen beschranken sich in der Hauptsache auf Anwen­ dungsprobleme. Es wird gezeigt, welche Probleme aus Chemie, Medizin und Biologie man mit dem Analogcomputer losen kann und wie man dabei vorgeht. Mathematische Ableitungen und apparative Erklarungen wer­ den dagegen nur insoweit gege ben, als sie fiir das Verstandnis unerlaBlich sind. Alle angeschnittenen Fragen sind auf elementarer Basis behandelt worden. Die Abhandlungen wollen einfiihren oder erlnnem und erheben deshalb auch keinen Anspruch auf Vollstandigkeit. Sie stecken den gro­ Ben Rahmen ab, der mit Hille des ausgewahlten Literaturverzeichnisses ausgefullt werden kann. FUr die Erlaubnis, dieses Buch aus der industriellen Praxis heraus schreiben zu durfen, danken wir dem Vorstand der Schering AG.

1. Einleitung.- 2. Unterschiede von Analog- und Digitalcomputer.- Aufbau.- Programmierung.- Hybridcomputer.- Anwendung.- 3. Spezielle Anwendungsgebiete des Analogcomputers.- Chemie.- Reaktionskinetik.- Prozeßsimulierung.- Sonstige Anwendungsgebiete.- Biologie.- Pharmakokinetik.- Simulierung biologischer Funktionen.- Sonstige biologische Anwendungsgebiete.- 4. Grundgesetze der Reaktionskinetik.- Definition der Reaktionsgeschwindigkeit.- Reaktionsordnung.- Reaktionen erster Ordnung.- Reaktionen zweiter Ordnung.- Reaktionen höherer Ordnung.- Pseudoordnung einer Reaktion.- Reaktionen nullter Ordnung.- Bestimmung der Reaktions-ordnung.- Reaktionsgeschwindigkeitskonstante.- Dimensionen.- Experimentelle Bestimmung.- Temperaturabhängigkeit.- Halbwertszeit.- 5. Reaktionstypen.- Umkehrbare Reaktionen.- Parallelreaktionen.- Folgereaktionen.- Sonderfälle bei Folgereaktionen.- 6. Wichtigste Elemente des Analogcomputers.- Rechenverstärker.- Umkehrverstärker oder Summierer.- Potentiometer.- Integrierer.- Multiplizierer.- Diodenfunktionsgenerator.- Komparator.- Ein- und Ausgabevorrichtungen von analogen Werten.- 7. Programmierung des Analogcomputers zur Simulierung von chemischen und biologischen Prozessen.- Programmierung eines Vorgangs nach einem Zeitgesetz erster Ordnung.- Recheneinheiten.- Normierung der zeitabhängigen Variablen.- Normierung der Zeit.- Einstellung der Koeffizienten.- Programmierung eines Vorgangs nach einem Zeitgesetz zweiter Ordnung.- Mathematische Beschreibung.- Normierungen.- Programmierung eines Vorgangs nach einem Zeitgesetz militer Ordnung.- Mathematische Beschreibung.- Normierungen.- Programmierung eines zusammengesetzten Vorgangs.- Mathematische Beschreibung.- Normierungen.- Individuelle Normierung der Problemvariablen.- Programmierung einer Schwingungsgleichung.- Zeitgleichung.- Normierungen.- Die Zeitfunktion für den Zweikoordinatenschreiber.- Zwischenzeitliche Eingabe von Rechengrößen.- Schaltungen für spezielle Zwecke.- Divisionsschaltungen.- Ventilschaltung.- Begrenzung.- Signumfunktion.- Tote Zone.- 8. Modellbeispiele.- Allgemeine Modellbeispiele.- Einzelne Reaktionsschritte.- Einfache Reaktionstypen.- Zusammengesetzte Reaktionen.- Katalytische Reaktionen.- Spezielle Modellbeispiele.- Enzymatische Reaktionen.- Pharmakokinetische Modelle.- Berechnung der Eliminationskonstanten ke aus den Geschwindigkeitskonstanten.- Modelle mit Rückkopplungseffekten.- Mehrdeutigkeit eines Kurvenverlaufs.- 9. Praktische Anwendungsbeispiele.- Übersicht.- Verseifung eines Diamids.- Exotherme Reaktion.- Mikrobiologische Reaktion.- Pharmakokinetik eines Steroids.- Pharmakokinetik und Metabolisierung eines Sulfonamids.- 10. Literaturverzeichnis.- Grundsätzliche Arbeiten.- Kinetik.- Analogcomputer.- Anwendungen des Analogcomputers.- Chemie und Biologie.- Technische Chemie und Prozeßkontrolle.- Pharmakokinetik.- Medizin und Biologie.- Sonstiges.