随着实验技术的高速发展,大量的实验数据不断被获得,基于这些实验数据各种心肌细胞模型相继被创建和完善。如何让这些细胞模型发挥更大的作用成为了本文的一个出发点。本文对膜片钳实验进行了仿真建模,并设计和实现了膜片钳实验仿真平台。利用仿真平台可以很容易模拟实验所不能实现的条件,仿真在常态或病态下心肌细胞的起搏传导情况,为心脏药物的研制提供验证和预言的作用。主要的研究内容包括:(1)对心肌细胞建模的基本原理和膜片钳实验的过程和原理进行研究分析,把膜片钳仿真实验分成电流钳和电压钳两大类,并设计用于这两大类仿真实验的刺激协议,对膜片钳实验进行仿真建模。(2)研究细胞模型的仿真过程,归纳出细胞模型数学系统各参数间的依赖关系,在此基础上应用3种常微分数值算法,并分析这3种数值算法的性能和稳定性,最后提出变步长数值算法。(3)基于设计模式和面向对象的设计思想,设计具有高度可扩展性、可复用性和可维护性的膜片钳实验仿真平台软件框架,实现一个具有易操作性、高效性、高鲁棒性且功能齐全的膜片钳仿真平台。(4)对仿真平台进行多方面测试,首先对仿真算法进行性能测试,然后验证电流钳制仿真实验的正确性,最后进行基因变异、心律异常的折返机制和离子通道激活失活过程这三个方面的模拟。