Джоульметрические системы оценки состояния биологических объектов

• Автор: Голотёнков, Николай Олегович
• Шифр специальности: 05.11.17, 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 163 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ОПИСАНИЕ СВОЙСТВ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ И МЕТОДОВ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Электрические и электрохимические свойства биологических объектов.

1.2. Импедансометрия

1.3. Джоульметрический метод

1.4. Типы датчиков используемых для исследования состояния

биологических объектов

Выводы по 1 главе.

2. РАЗРАБОТКА ДЖОУЛЬМЕТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

2.1 Методика оценки динамических свойств биологических объектов

2.2 Методика оценки нелинейных статических свойств биологических объектов.
2.3 Идентификация линейных динамических и нелинейных динамических моделей
2.4 Построение обобщенной структуры джоульметрической
системы.
Выводы по 2 главе.
3. ПРИМЕЕНИЕ РОБАСТНЫХ МЕТОДОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ В ДЖОУЛБМЕТРИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ.
3.1 Постановка задачи управления
3.2 Построение Н2оптимального регулятора.
3.3 Построение Н оптимального регулятора
3.4 Построение анизотропных регуляторов
Выводы по 3 главе
4. РЕАЛИЗАЦИЯ КОМБИНИРОВАННОГО МЕТОДА ЗАДАНИЯ ВХОДНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РОБАСТНОЙ РЕГУЛИРОВКИ В ДЖОУЛЬМЕТРИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
4.1 Результаты моделирования биологических объектов и сравнительная оценка ГГ и Н2 регуляторов
4.2 Аппаратнопрограммная реализация джоульметрического комбинированного метода
4.3 Исследование воспалительных процессов.
4.4 Исследование костного регенерата
4.5 Экспериментальное определение границ резекции онкологически пораженных органов.
Выводы по 4 главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


При подключении источника тока к электродам движение ионов начинается сразу же в объеме междуэлсктрод-ного пространства, но скорость движения самих ионов невелика и зависит от природы ионов, температуры раствора, а также от приложенной к электродам разности потенциалов. Для электролитов характерны явления самопроизвольного переноса веществ к поверхности электрода вследствие беспорядочного теплового движения молекул и ионов (диффузии). Причиной, вызывающей перемещение частиц при диффузии, является разность химических потенциалов в различных точках системы [-]. Коэффициент диффузии можно определить на основе уравнений Фрика []. Количество вещества, проходящее какое-либо сечение, перпендикулярное направлению диффузии, пропорционально градиенту концентрации в этом сечении. Вычисление коэффициента диффузии из опытных данных проводят на основе второго закона Фрика. Рассмотрим элемент объема S/Sx, расположенный в точке х диффундирующего пространства. Атх+Ах — &тх - D - AxSAr. Уравнение (1. Фрика. Это уравнение справедливо только в том случае, если коэффициент диффузии не зависит от концентрации. Это уравнение строго выполняется только для самодиффузии. Во время протекания электрического тока через электролит ионы из раствора выделяются на электродах. Эта убыль ионов пополняется за счет выделения новых ионов при распаде молекул, имеющихся в растворе. Такое явление наблюдается тогда, когда используется неполяризующиеся электроды. Такие электроды применяют при измерении электрического сопротивления живой ткани с тем, чтобы исключить поляризационные явления на границе электрод - ткань. В этом случае сопротивление электролита остается неизмененным во времени и если увеличить силу тока, протекающую через электролит, увеличится приложенное к электродам напряжение. I - расстояние между электродами, 5 - площадь электрода. Если же электроды - электролит составляют поляризующуюся пару, убыль ионов не пополняется и ток, текущий через электролит, постепенно ослабевает, а затем прекращается. Это происходит вследствие того, что во время протекания электрического тока через электролит около электродов или же на их поверхности возникают физико-химические явления, изменяющие сопротивление электролита за счет выделения пузырьков газа на поверхности электродов, а также вызывающие образование на электродах разности потенциалов, обратной по знаку напряжению, приложенному к ним. Чем интенсивнее происходят поляризационные явления, тем быстрее уменьшается во времени ток и тем быстрее растет сопротивление раствора []. Проводящие свойства биоэлектролитов определяются величиной удельной электропроводности х, которая характеризує гея процессом переноса электрического заряда при постоянном наложении внешнего электрического поля. Х=^, (1. Е - напряженность электрического поля. Электропроводность растворов и биологических субстратов определяется в основном ионной проводимостью. В растворах в переносе электричес тва могут принимать участие все сорта частиц, имеющие электрический заряд. Если ток переносят как катионы, так и анионы, то электролиты обладают биполярной проводимостью. Если же ток переносит только какой-либо один сорт ионов — анионы или катионы, - то наблюдается соответственно униполярная анионная или катионная проводимость. При теоретическом анализе растворов электролитов обычно оперируют величинами эквивалентной (Я) и ионной (Яу и Я]) электропроводностей. ОЛ-Л-с(Ом‘1-м‘|), (1. Введение эквивалентной электропроводности связано с наличием в растворе многозарядных ионов, которые несут двойной или тройной заряд. Правило аддитивности (1. М. Эквивалентная электропроводность сильных электролитов уменьшается с повышением концентрации. Физическими факторами, оказывающими влияние на электропроводность, являются температура и давление. Для большинства сильных электролитов при повышении давления до - 0 атм. Яа =Х,[+аТ2-Т,) + рТ2-Тх)2, (1. Л1 и Л2 - эквивалентные электропроводности соответственно при температурах 7] и Т2, а' и /? Одним из наиболее ранних признаков появления патологического состояния клетки является нарушение проницаемости ее мембраны, наступающее задолго до появления начальных морфологических изменений [].