Marek Matejak

Marek Matejak
Charles University in Prague | CUNI · Institute of Pathological Physiology (1. LF)

Ph.D.

About

41
Publications
66,970
Reads
How we measure 'reads'
A 'read' is counted each time someone views a publication summary (such as the title, abstract, and list of authors), clicks on a figure, or views or downloads the full-text. Learn more
222
Citations

Publications

Publications (41)
Article
Full-text available
As has been known for over a century, oxygen binding onto hemoglobin is influenced by the activity of hydrogen ions (H+), as well as the concentration of carbon dioxide (CO2). As is also known, the binding of both CO2 and H+ on terminal valine-1 residues is competitive. One-parametric situations of these hemoglobin equilibria at specific levels of...
Conference Paper
Full-text available
A new, free Modelica library for electrochemical processes has been released-accessible as " Chemical " at https://www.modelica.org/libraries. It is based on equil-ibrating the electrochemical potentials of the substances involved, following the modern theories of physical chemistry. It dynamically solves the chemical equilibra-tion of homogeneous...
Conference Paper
Full-text available
Physiolibrary is a free open-source Modelica library designed for modeling human physiology. It is accessible on the Modelica Libraries web page at https://www.modelica.org/libraries. This library contains basic physical laws governing human physiology, usable for cardiovascular circulation, metabolic processes, nutrient distribution, thermoregulat...
Article
Full-text available
This letter introduces an alternative approach to modeling the cardiovascular system with a short-term control mechanism published in Computers in Biology and Medicine Volume 47 (2014), pages 104–112. We recommend using abstract components on a distinct physical level, separating the model into hydraulic components, subsystems of the cardiovascular...
Article
Full-text available
Modelica is an object-oriented language, in which models can be created and graphically represented by connecting instances of classes from libraries. These connections are not only assignments of values; they can also represent acausal equality. Even more, they can model Kirchhoff 's laws of circuits. In Modelica it is possible to develop library...
Article
Full-text available
Při modelování tělesných tekutin pomocí fyzikální chemie jsme narazili na rozpor. Vycházeli jsme přitom z mylného předpokla-du, že molární množství vody ve vodném roztoku je molárním množstvím molekul H2O (hmotnost dělená hmotností jedné molekuly H2O). V jednom kilogramu čisté vody jsme tedy počítali s 55.508 mol vody, protože molární hmotnost H20...
Article
V e-Health se často mluví o velkém potenciálu nestrukturo-vaných dat často v podobě volných textů lékařských zpráv a anamnéz. Z principu je tento potenciál však vždy menší jako u zpracování těch samých dat ve strukturované podobě. Důvo-dem je, že strukturovaná data mají lépe definovaný odborný význam daný jejich strukturou. Podobně maní stejný význ...
Article
V poslední době se objevily nové elektronické učebnice, propo-jující hypertext, simulační modely a interaktivní grafiku (řízenou modelem na pozadí), které přinášejí zcela nové možnosti pro vysvětlování složitě propojených regulačních vztahů zejmé-na v medicíně. Jsou to většinou aplikace typu client-server, kdy celá aplikace běží na serveru a uživat...
Article
Full-text available
When modeling body fluids using physical chemistry, we en-countered a contradiction. We proceeded from the erroneous assumption that the molar amount of water in an aqueous so-lution is the molar amount of H2O molecules (mass divided by the mass of one H2O molecule). Thus, in one kilogram of pure water, we calculated 55.508 moles of water because t...
Article
Full-text available
Elektronizace zdravotnictví je trend, který se už nedá zastavit. Výhody automatického zpracování a poskytování zdravotních záznamů často zastiňuje fakt, že se jedná i o údaje osobní a citlivé. Tedy jejich zpracování a sdílení by mělo být řízeno zabezpečeně, a to výhradně akceptováním všech souhlasů od pacienta = vlastníka těchto zdravotních dat. V...
Article
Full-text available
Personalized medicine that is based on genetic testing opens new possibilities for better pharmacological treatments of a patient, even for physicians or pharmacists who are not familiar with the interpretation of genetic data. Genetic data can be automatic processes that use knowledge from many already accessible databases, collecting results from...
Conference Paper
Physiomodel (http://www.physiomodel.org) is our reimplementation and extension of an integrative physiological model called HumMod 1.6 (http://www.hummod.org) using our Physiolibrary (http://www.physiolibrary.org). The computer language Modelica is well-suited to exactly formalize integrative physiology. Modelica is an equation-based, and object-or...
Conference Paper
Computer technology offers greater educational possibilities, notably simulation and virtual reality. This paper presents a technology which serves to integrate multiple modalities, namely 3D virtual reality, node-based simulator, Physiomodel explorer and explanatory physiological simulators employing Modelica language and Unity3D platform. This em...
Conference Paper
Full-text available
This work introduces experiences of teaching modeling and simulation for graduate students in the field of biomedical engineering. We emphasize the acausal and object-oriented modeling technique and we have moved from teaching block-oriented tool MATLAB Simulink to acausal and object oriented Modelica language, which can express the structure of th...
Conference Paper
Full-text available
Tento príspevok nadväzuje na náš model viazania krvných plynov a protónov na hemoglobín publikovaný v roku 2015 v impaktovanom časopise " Scandi-navian Journal of Clinical and Laboratory Investigation " v článku pod názvom " Adair-based hemoglobin equilibrium with oxygen, carbon dioxide and hydrogen ion aktivity ". Ukazuje, ako je možné tento model...
Conference Paper
Full-text available
V mnoha vědeckých publikacích je zveřejňován model jako matematický po-pis kardiovaskulárního systému pomocí analogie elektrických obvodů. Tento příspěvek představuje pulsující model kardiovaskulárního systému pomocí objektově orientovaného a akauzálního jazyka Modelica. Implementace mo-delu za použití knihovny Physiolibrary je podobná analogii ele...
Article
Full-text available
A system for estimation of model parameters -calibrate models -is introduced. The proposed system archi-tecture is built of several loosely coupled modules behaving as RESTful web service and allowing to integrate other parts of the system via HTTP protocol and data exchanged in JSON format. The system was designed in such a way that the most deman...
Conference Paper
Full-text available
Ako jednoducho zložiť funkčný matematický fyziologický model anezašpiniť si ruky algebricko-numerickými výpočtami? Odpoveďou je použitie jazyka Modelica a knižnice Physiolibrary (www.physiolibrary.org), ktorá vám poskytne najpotrebnejšie zákony z chemickej, hydraulickej, osmotickej, či tepelnej domény v podobe grafických komponentov. Tieto komponen...
Conference Paper
Full-text available
Rozšírením našej implementácie fyziologického modelu človeka "HumMod Golem Edition" začína byť možné napríklad podrobne skúmať vplyv zvýšenej produkcie ketokyselín na výmenu krvných plynov ina koncentrácie jednotlivých elektrolytov počas simulačnej doby niekoľkých mesiacov. Ukázalo sa, že prebytok bází (base excess) je pre komplexné kvantitatívne m...
Article
Full-text available
The Atlas of Physiology and Pathophysiology designed as a multimedia-teaching tool, which helps to explain the function of individual physiological systems, causes and symptoms of their disorders in a visual way through the Internet is one of the projects in which we want to utilize new opportunities of multimedia and simulation models. Development...
Conference Paper
Full-text available
Práce se zabývá modelováním oxygenátoru v ECMO pomocí modelovacího jazyka Modelica. Tento virtuální oxygenátor by po propojení s modelem HumMod Golem Edition mohl sloužit pro výuku studentů medicíny, či biomedicínského inženýrství. ECMO je obdoba mimotělního oběhu, s tím rozdílem, že jeho součástí není rezervoár, kde se kumuluje žilní, venózní krev...
Article
The paper is a presentation of the current state of development for the Atlas of Physiology and Pathophysiology (Atlas). Our main aim is to provide a novel interactive multimedia application that can be used for biomedical education where (a) simulations are combined with tutorials and (b) the presentation layer is simplified while the underlying c...
Article
Full-text available
Modelica is being used more and more in industrial applications, but Modelica is still not used as much in biomedical applications. For a long time we have mostly been using Matlab/Simulink models, made by Mathworks, for the development of models of physio-logical systems. Recently, we have been using a simu-lation environment based on the Modelica...
Article
Normal heart continuously generates the pressure wave strong enough to enable good blood flow through all tissues, however too high pressure could induce damage to vessels. Simulating this function is a great challenge of ventricular assist device (VAD). We simulate this situation in vascular system without any dynamic vasoconstriction or vasodilat...
Conference Paper
Full-text available
Model QHP (Quantitative Human Physiology) Colemana a spol. patří k nejrozsáhlejším modelům fyziologických systémů (obsahuje 4000 proměnných). Jeho struktura je na webových stránkách (http://physiology.umc.edu/ themodelingworkshop) do všech podrobností zveřejňována jako open source. Popis modelu je však rozčleněn do více než dvou tisícovek XML soubo...
Article
The Atlas of Physiology and Pathophysiology designed as a multimedia-teaching tool, which helps to explain the function of individual physiological systems, causes and symptoms of their disorders in a visual way through the Internet is one of the projects in which we want to utilize new opportunities of multimedia and simulation models. Development...
Article
The Atlas of Physiology and Pathophysiology designed as a multimedia-teaching tool, which helps to explain the function of individual physiological systems, causes and symptoms of their disorders in a visual way through the Internet is one of the projects in which we want to utilize new opportunities of multimedia and simulation models. Development...
Conference Paper
Full-text available
Simulácie f yzikálnych de jov vy stupujú do popredia ni elen v počítačových hrách a virtuálnej realite. Sú neodmysliteľnou súčasťou mnohých pr iemyselných a vedeckých pracovíšť. Podobne je tomu aj v našej Laboratórii bi okybernetiky a počítačovej podpory výuky na Ústave patofyziologie 1. LF U K v Prahe. J edným z našich cieľov je porozumieť, vytvár...
Article
Full-text available
Anotace Modely vytvářené pomocí klasických simulinkových sítí přehledně graficky vyjadřují jednotlivé matematické vztahy. V propojkách mezi jednotlivými bloky tečou signály, které přenášejí hodnoty jednotlivých proměnných od výstupu z jednoho bloku ke vstupům do dalších bloků. V blocích dochází ke zpracování vstupních informací na výstupní. Propoje...
Article
Full-text available
The authors describe an implementation of a classic many -times-copied Guyton's circulatory-system- control chart in the Simulink environment. They point out that there were mistakes in the original pictographic chart that were necessary to be corrected before the implementation. The appearance of the model has been preserved in the Simulink simila...
Article
Full-text available
Laboratoř biokybernetiky, ÚPF, 1. LF UK, Praha Abstrakt Modely vytvářené pomocí klasických simulinkových sítí přehledně graficky vyjadřují jednotlivé matematické vztahy. V propojkách mezi jednotlivými bloky tečou signály, které přenášejí hodnoty jednotlivých proměnných od výstupu z jednoho bloku ke vstupům do dalších bloků. V blocích dochází ke zpr...
Article
Full-text available
Anotace V minulém ročníku MEDSOFT jsme popsali implementaci klasického mnohokrát přetiskovaného Guytonova diagramu řízení krevního oběhu v prostředí Simulink, kde jsme (po opravě některých chyb v původním Guytonově schématu) zachovali stejný vzhled simulinkového modelu jako v původním grafickém obrázku – rozložení, rozmístění vodičů, názvy veličin...

Questions

Questions (5)
Question
Is it pK=-8 or pK=-6.3?
From the current definition of pH and from the electroneutrality is measured and calculated the value of K=10^8:
If we measure pH and if we know the total amount of chloride in solution tCl with low ionic strength then the calculation is quite simple b(H+)=10^(-pH)=b(Cl-), so K=10^(-pH) * b(Cl-)/(tCl-b(Cl-)) = 10^(-2pH) /(tCl - 10^(-pH)), where b is molality.
However from the free Gibbs energy of the reaction is the value around K=10^6.3, where the tabulated value of free Gibbs energy of formation of Cl- in water is dfG(Cl-) in J.mol-1 and the tabulated value of free Gibbs energy of formation of HCl in water is dfG(HCl) in J.mol-1. The calculation is
K=exp(-drG/(R*T)) = exp(- (dfG(Cl-) - dfG(HCl))/(R*T) ) as described in UIPAC.
Can be this huge difference described by activity coefficients of  H+ and Cl- also in the situation if the ionic strength of the solution is very small?
Question
A chemical activity can be defined as a=γ*x, a=γ*m/mo or a=γ*c/co, where γ is activity coefficient, x is mole fraction in mol/mol, m is molality in mol/kg, c is molarity in mol/L. The mo and co are often described as standard state which equals to 1 mol/kg or 1 mol/L. 
However, these three definitions do not give the same activity, chemical potential, Gibbs energy, dissociation constant, ...
Isn't it better to marry they together by selecting the more reasonable standard state values?
For example the ideal gas at pressure of p=101.325kPa and temperature T=298.15K will have molar concentration n/V = p/(RT). So the standard state of ideal gas should be co = 101.325/(8.314*298.15) mol/L. Using this value of co is the activity a=γ*c/co compatible with a=γ*x. There is also possible to express the co and mo of solutions with known properties as total molar mass and density at defined temperature and pressure to be consistent with activity defined as a=γ*x. 
Has the multiple definitions of activities, chemical potentials, dissociation constants and so on reasonable background? Or is it only misunderstanding of the standard state of the solution?

Network

Cited By

Projects

Projects (3)
Archived project
Archived project
Archived project
Build interactive identification application for system analysis of complex models of human physiology.