Биотехносфера №3/2015

Кардиология

Герасимов В. А., Афанасьев П. В., Бохов О. С., Кострин Д. К., Лучинин В. В., Селиванов Л. М., Ухов А. А. Исследование возможности создания систем бесконтактного получения электрокардиограмм

Рассмотрены особенности разработки бесконтактных ЭКГ систем. Приведены результаты экспериментов с тремя вариантами прототипов бесконтактных ЭКГ систем. Проанализированы проблемы, возникающие при получении ЭКГ без прямого контакта с кожей человека, а также методы их решения.

Ключевые слова: электрокардиограмма, омический контакт, емкостная связь.

Полосин В. Г., Балахонова С. А., Бодин О. Н., Рахматуллов Ф. К. Использование энтропии термодинамических и информационных процессов сердца в неинвазивной кардиодиагностике

В работе рассматривается задача получения количественной информации о состояние сердца при проведении мониторинга его электрофизиологических характеристик. На основании представлений о взаимосвязи термодинамических и информационных процессов предлагается алгоритм исследования и анализа состояния динамической системы сердца человека. В процессе мониторинга проводится запись сортировочного ряда отсчетов, полученных за время одного цикла ЭКС. Разработана статистическая модель регрессии для сортированного ряда отсчетов, основанная на оценке изменения энтропии информационных процессов одного цикла ЭКС. Представлены результаты моделирования и показана их связь с реальным электрофизиологическим сигналом.

Ключевые слова: электрофизические характеристики, мониторинг, энтропия, термодинамические и информационные процессы, количество информации, энтропийно-параметрический потенциал.

Кривоногов Л. Ю., Папшев Д. В. Совершенствование алгоритмов помехоустойчивой обработки электрокардиосигналов

Целью работы является совершенствование алгоритмов подавления помех в электрокардиосигналах (ЭКС) на основе эмпирической модовой декомпозиции. Предложен алгоритм усеченной эмпирической модовой декомпозиции, позволяющий реализовать фильтрацию ЭКС в реальном времени. Для анализа эмпирических мод и обнаружения информативных участков ЭКС предложено использовать ранговый обнаружитель. Определение уровня помех на неинформативных участках эмпирических мод позволяет повысить точность расчета порогового значения. В качестве пороговой функции выбрана Nonnegative Garrote. Представлена структура подсистемы подавления помех в ЭКС. Для оптимизации алгоритмов разработан виртуальный прибор LabVIEW.

Ключевые слова: электрокардиосигналы, подавление помех, эмпирическая модовая декомпозиция, нелинейная пороговая обработка, робастная оценка масштаба.

Физиология

Белик Д. В., Емцев А. С., Шумейко А. В., Хвостов М. В. Магнитоэлектрическая система для стимуляции гемопоэза при снижении количества клеток крови и возрастных изменениях объема красного костного мозга

Магнитоэлектрическая система для стимуляции кроветворения позволяет проводить научные исследования в этой области и имеет перспективы ее дальнейшего применения на крысах для получения статистических данных о результатах воздействия на различных частотах, а также в дальнейших экспериментах на собаках и человеческом организме. Разработанная конструкция системы для стимуляции кроветворения может найти практическое применение для лечения состояний анемии, а также для компенсации возрастных изменений организма животного и человека.

Ключевые слова: магнитоэлектрическое воздействие, стимулирование кроветворения, гемопоэз, анемия, тромбоцитопения, лейкопения, возрастные изменения объемов красного костного мозга.

Беляева Г. С., Давыдова О. К., Ерофеев А. И., Майдан В. А., Рыжак Г. А., Сирецкая Т. В., Хавинсон В. Х. Исследование актопротекторных свойств трипептида пинеалона

Материалы исследований, представленных в статье, посвящены решению актуальной проблемы физиологии труда при экстремальных видах деятельности – повышению физической работоспособности в условиях субмаксимальных физических нагрузок. Сравнительная оценка эффективности классического актопротектора – метапрота, и представителя класса биорегуляторных пептидов – пинеалона – проводилась на модельных животных и базировалась на исследовании динамики физиологических, гематологических и биохимических показателей в условиях 10-суточного тренинга по методике «бег до отказа» на тредбане. По результатам исследований установлена эффективность пинеалона, сравнимая с метапротом, что позволяет предположить об актопротекторных свойствах биорегуляторных трипептидов.

Ключевые слова: физическая работоспособность, трипептид пинеалон, актопротектор, метапрот.

Клиническая лабораторная диагностика

Афонин М. В., Евреинова Н. В., Королев Д. В., Канарский А. Д., Галагудза М. М. Исследование физических свойств и биодеградации наночастиц магнетита in vitro

Большую роль в жизненном цикле любой наночастицы, находящейся в живом организме, играет ее способность к биодеградации и выведению. В работе изучена способность к биодеградации наночастиц магнетита in vitro. Показано, что под действием ионного состава солей буфера Кребса–Хенселейта проистекает медленная деградация наночастиц магнетита и железо переходит в ионный состав. Полученные данные не позволяют ответить на вопрос о полной метаболизации таких наночастиц.

Ключевые слова: магнитные наночастицы, магнетит, биодеградация.

Волосников К. О. Способы нанолитрового дозирования жидкостей, используемых в современных автоматизированных лабораторных процессах

Автоматическое дозирование жидкостей широко распространено в современных высокопроизводительных лабораториях. В различных типах экспериментов в высокопроизводительном скрининге жидкие биологические пробы должны дозировать с высокой скоростью между различными контейнерами или на поверхности. Дозируемый объем лежит в нанолитровом диапазоне, таким образом, технологии дозирования должны работать с поверхностным натяжением жидкости. В последнее время возрос спрос на нанолитровые способы дозирования жидкостей, которые могли бы быть использованы для различных типов лабораторных экспериментов. В данной статье приведен обзор современных нанолитровых способов дозирования жидкостей, которые могут быть использованы в современных высокопроизводительных лабораторных процессах.

Ключевые слова: нанолитровое дозирование, шприцевое дозирование, принцип позитивного вытеснения, контактные трубки, акустическое дозирование, пьезоэлектрическое дозирование, насосная струя, дозирование с управляемым электромагнитным клапаном, тепловое дозирование.

Восстановительная медицина, спортивная медицина, лечебная физкультура, курортология и физиотерапия

Ивахно Н. В. Структура и алгоритм контура самодиагностики интеллектуальных тренажеров дыхательной мускулатуры

Рассмотрены вопросы контроля и технической диагностики параметров интеллектуальных тренажеров дыхательной мускулатуры с использованием информационного подхода и с учетом особенностей построения биотехнических систем определены необходимые параметры диагностирования. Предложены структурный и алгоритмический способы самодиагностики, повышающие отказоустойчивость дыхательных тренажеров благодаря обеспечению восстановления системы при возникновении возмущающих воздействий, вызванных сбоем по питанию, а также контроля и своевременного прогнозирования состояния исполнительного устройства.

Ключевые слова: дыхательный тренажер, исполнительное устройство, напряжение питания, информационная модель, компаратор, датчик тока, восстановление параметров.

Рыбочкин А. Ф., Бартенев А. А. Мониторинг жизненных процессов пчелиной семьи на основе анализа распределения температурных полей в улье

Показана возможность с использованием средств вычислительной техники визуализировать жизненные процессы жизнедеятельности пчелиных семей на основе анализа тепловых процессов в улье на экране монитора. Рассмотрен контроль распределения тепловых полей в улье с использованием термопарной сетки. Предложены математические модели расчета температур по считанным значениям термонапряжений в узлах термопарной сетки. Представлено программное моделирование визуализации стадий развития пчелиного расплода, а также скопления пчел во время их зимовки. Не вскрывая реального пчелиного гнезда, пчеловод, используя виртуальные модели, может вести контроль за состоянием пчелиной семьи по распределению теплового поля в улье. Во время зимовки по отношению к виртуальным стенкам улья способ визуализации позволит отследить перемещение пчелиного скопления в реальном улье, а в летнее время визуализировать пчелиные рамки,на которых расположен пчелиный расплод.

Ключевые слова: тепловые поля, термопарная сетка, термонапряжение, пчелиный расплод, состояние, скопление пчел, визуализация, математическое моделирование, программное моделирование.

Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства

Гурьева К. Б., Сумелиди Ю. О., Магаюмова О. Н., Голованова А. Н., Белецкий С. Л., Акулинцева А. В. Применение современной полимерной упаковки для защиты от влияния внешних факторов и увеличения сроков хранения гречневой крупы

Описываются проведенные анализы защитных свойств современных пленочных материалов, перспективных для упаковки крупы. Испытаны три вида многослойных пленок, в том числе пленка СRYOVAC® для вакуумной упаковки. Показано, что применение композитных полимерных материалов с улучшенными барьерными свойствами и использование вакуумирования позволяет существенно снизить скорость нарастания кислотного числа жира в гречневой крупе.

Ключевые слова: качество, кислотное число жира, равновесная влажность, полипропиленовые мешки, условия хранения, многослойные пленки, крупа гречневая.