Биотехносфера №6/2016

Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы

Агапова Е. А., Добролюбова Д. А., Самородов А. В. Телемедицинская система для удаленных online-консультаций в области микроскопии биомедицинских препаратов

Рассмотрено современное состояние телемедицинских систем для удаленных консультаций в области микроскопии биомедицинских препаратов. Предложена классификация телемедицинских систем по типу организации консультации на online- и offline-системы. Показана целесообразность использования online-систем для удаленных консультаций в области микроскопии для малых и средних лабораторий. Разработана структура системы, обеспечивающая удаленное управление автоматизированным микроскопом и отличающаяся возможностью проведения телеконсультаций в условиях низкой скорости интернета. Выполнена практическая реализация экспериментального образца телемедицинской системы, проведено исследование веб-приложения для удаленного управления микроскопом и показана его пригодность для практического использования.

Ключевые слова: телемедицинская система, автоматизированный микроскоп, удаленное управление, биомедицинский препарат.

Пилипенко М. Н., Латышева Е. Ю., Бойко А. А., Спиридонов И. Н. Исследование алгоритмов автоматического обнаружения двигательных единиц по изображению лица

Выполнен обзор подходов к обнаружению двигательных единиц на изображении лица. Рассмотрены основные методы вычисления текстурных признаков изображения и классификации на основе вычисленных признаков. Представлен пример обнаружения двигательных единиц на изображениях базы данных MMI с помощью текстурных признаков, вычисленных на основе локальных бинарных шаблонов и закона Вебера. Показано, что использование признаков, базирующихся на законе Вебера, позволяет повысить вероятность правильного обнаружения двигательных единиц по сравнению с локальными бинарными шаблонами. Отмечено, что наибольшая вероятность обнаружения двигательных единиц достигается при использовании метода k ближайших соседей.

Ключевые слова: обнаружение двигательных единиц лица, локальные бинарные шаблоны, закон Вебера, метод k ближайших соседей, дискриминантный анализ, ансамбль методов классификации.

Дюк В. А., Сенкевич Ю. И. О возможности создания клавиатурного полиграфа

Описано экспериментальное исследование показателей клавиатурного почерка. Выделены показатели с относительно слабыми статистическими взаимосвязями: скорость печати, коэффициент ошибок, пауза между словами, пауза между абзацами, длительность нажатия клавиш и пауза между «простейшими» элементами текста. Эти показатели отражают меняющиеся психические процессы оператора ПК и могут быть использованы в клавиатурном полиграфе. Кроме того, по изменениям значений указанных показателей можно судить о возникновении у оператора ПК утомления и нежелательных психических состояний.

Ключевые слова: клавиатурный почерк, статистический анализ данных, клавиатурный полиграф.

Телышев Д. В., Нестеренко И. В., Селищев С. В., Шереметьев М. В. Исследование проблем потери мощности в обмотках статора системы вспомогательного кровообращения роторного типа

Ежегодно в мире диагностируется более миллиона новых случаев возникновения сердечной недостаточности. Золотым стандартом лечения острой сердечной недостаточности является трансплантация сердца. Поскольку количество трансплантаций ограничено, в хирургической практике используют системы вспомогательного кровообращения, которые являются альтернативой трансплантации. При проектировании конструкции системы вспомогательного кровообращения роторного типа приоритетным является минимизация гемолиза и тромбообразования, при этом проблема энергоэффективности отходит на второй план. В работе исследована зависимость потери энергии такой системы от изменения диаметра ротора и магнитных свойств материала ротора (ферромагнетик, парамагнетик). Снижение энергоэффективности в системе вспомогательного кровообращения уменьшает время работы системы, что приводит к уменьшению мобильности и ухудшению качества жизни пациента.

Ключевые слова: сердечная недостаточность, аппарат вспомогательного кровообращения, коэффициент полезного действия, потери в сердечнике, импеданс, активное сопротивление.

Клиническая медицина

Белик Д. В., Буковский М. П., Белик К. Д., Кустов И. Н. Биотехническая система для снижения глюкозы (сахара) в крови, с помощью воздействий низкоинтенсивных магнитных полей до 1 мТл на гипофизогипоталамическую область головного мозга

В настоящей статье сделано предположение о возможности воздействия на гипофизо-гипоталамическую систему (ГГС) магнитным полем с частотным кодированием от 1 до 100 Гц для стимуляции выделения гормонов, влияющих на выработку инсулина поджелудочной железы, от которого зависит уровень глюкозы (сахара) в крови. Авторами выдвинуто теоретическое обоснование для объяснения возможности воздействия на головной мозг магнитными полями малой интенсивности, в том числе на систему гипофиз—гипоталамус, исходя из возможности воздействия на нейроны мозга с использованием предложенной эквивалентной электрохимической схемы нейрона. Также авторами поставлена задача достоверного снижения глюкозы (сахара) в крови с помощью воздействий низкоинтенсивных магнитных полей (МП) на гипофизо-гипоталамическую систему головного мозга. Для этого была разработана биотехническая система для снижения глюкозы (сахара) в крови (БССГ). При проведении экспериментов на трех добровольцах с изменением частоты модуляции воздействия в большинстве случаев получены положительные результаты.

Ключевые слова: сахарный диабет, магнитное поле, гипофиз, гипоталамус.

Аль-Барати Б. С., Исакевич В. В., Исакевич Д. В., Аль-Хайдри В. А., Сушкова Л. Т. Формирование синхронного ансамбля кардиоосцилляций при синусовом ритме

Ряд методов анализа ЭКГ, в частности метод дисперсионного картирования [1] и кардиоайгеноскопия [2], используют для анализа исходную информацию, содержащуюся в синхронном ансамбле. Не останавливаясь на преимуществах и недостатках этих двух методов, отметим, что приготовление из ЭКГ синхронного ансамбля для его последующего анализа является актуальной задачей как для настоящего, так и для будущего. В статье описан метод формирования синхронного ансамбля кардиоосцилляций, использующий фильтр и нелинейную схему, рассмотрена его применимость при синусовом ритме. Показано, что при наличии в ЭКГ желудочковых экстрасистол описанный метод приводит к смешанному ансамблю, анализ которого затруднителен.

Ключевые слова: ЭКГ, собственный вектор, синхронный ансамбль, дисперсионное картирование, квантовый, вероятность, прогноз, аритмический синдром, синусовый ритм.

Мельник О. В., Челебаев С. В., Челебаева Ю. А. Анализ сердечного ритма в режиме реального времени на основе искусственных нейронных сетей

В статье изложены вопросы анализа сердечного ритма в режиме реального времени на основе аппарата искусственных нейронных сетей. Разработана система преобразования и обработки биомедицинских сигналов кардиоритмограммы на основе искусственных нейронных сетей на ПЛИС. Преимуществом системы по сравнению с аналогами является введение нейросетевого преобразователя частотно-временных параметров сигналов кардиоритмограммы в код вместо преобразователя на основе жесткой логики, а также введение блока нейросетевой обработки сигналов кардиоритмограммы. Система реализована на языке описания аппаратуры VHDL для ПЛИС. Проведено ее моделирование в среде Altera Quartus II.

Ключевые слова: анализ сердечного ритма, кардиоритмограмма, искусственные нейронные сети, язык описания аппаратуры, программируемые логические интегральные схемы.

Челнокова О. Г., Николаев А. Г., Ефремов И. А., Голованова М. Н. Применение информационно-коммуникационных технологий и программных средств в работе фтизиатра

В результате применения авторской компьютерной программы, представляющей собой электронно-картографический метод учета больных туберкулезом и эпидочагов в режиме онлайн, показана возможность мониторига эпидситуации и повышения эффективности противотуберкулезных мероприятий на территории.

Ключевые слова: электронно-картографический метод, очаги туберкулеза, мониторинг эпидситуации по туберкулезу, онлайн-режим работы.

Нанотехнологии и наноматериалы

Зимина Т. М., Ситков Н. О. Импедансные методы детектирования для миниатюрных аналитических систем

В аналитическом обзоре рассмотрены современные разработки в области сенсорики на основе принципа электрического импеданса. Предложена классификация сенсоров в пределах двух основных групп, различающихся наличием или отсутствием в них элемента биораспознавания.

Ключевые слова: лаборатории-на-чипе, биосенсоры, импедиметрические сенсоры, импедансное детектирование, клеточные технологии.