АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЛАБОРАТОРНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

В.А. Килимник

Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения,
научно-исследовательский отдел биотехнических проблем.

В настоящее время большое внимание уделяется разработке устройств для проведения учебно-исследовательских работ в области образования и науки, особенно таких наукоемких отраслях как экспериментальная медицина, биология, фармакология, физиология и т.п. Существовавшая ранее практика использования для этих целей типовых медицинских приборов (кардиографы, миографы и т.д.) ныне невозможна по экономическим соображениям, да и технические характеристики этих приборов, ориентированные на организм человека, не всегда удовлетворяют требованиям работы с экспериментальными биологическими объектами, поскольку параметры жизнедеятельности человека отличаются от аналогичных параметров животных, например пульс крысы достигает 600 ударов в минуту.

При проведении эксперимента исследователь должен иметь возможность оценить состояние биологического объекта в некотором пространстве параметров. При этом количество исследуемых параметров определяется наличием в его распоряжении датчиков. Также исследователю важно иметь возможность проводить эксперимент как по типовым (утвержденным) методикам съема и анализа данных, так и по оригинальным, авторским методикам. Большое значение имеет при проведении исследований возможность стабильного получения во время эксперимента качественных сигналов, а также возможность обрабоки данных, их воспроизведения, архивирования и передачи, в случае необходимости, на другие установки , используемые в эксперименте.

В соответствии с вышесказанным, в разработку автоматизированного лабораторного комплекса была заложена идея аппаратно-программной адаптивности на базе модульного принципа. Технически комплекс представляет собой основанный на единой технологической идеологии набор модулей, соединяемых друг с другом и с центральной ЭВМ и комплектуемых отдельными датчиками, обеспечивающими съем и оценку широкого спектра параметров.

Структурная схема автоматизированного лабораторного комплекса приведена ниже и включает в себя: биологический объект (БО); датчики параметров (Д1...Дn); многоканальный интерфейс (МИ); персональный компьютер (РС); блок согласующий (БС); блок-питания (БП) и оператора-исследователя (ОИ).

Каждый датчик имеет чувствительный элемент, преобразующий анализируемый параметр в электрическую величину, и блок нормировки сигнала, формирующий спектральные и энергетические характеристики датчика параметра. Сигнал каждого датчика поступает на многоканальный интерфейс, позволяющий вводить аналоговые, как правило, сигналы в блок цифровой обработки данных, с целью отображения, регистрации и анализа результатов эксперимента. В качестве блока цифровой обработки используется персональная ЭВМ. В России это класс IBM PC обладающий большими возможностями по проведению эксперимента. Питание на комплексе формируется блоком питания с изоляцией от питающей сети 220В, 50Гц не менее 4 кВ.

Интерфейс обеспечивает преобразование аналогово сигнала в цифровую форму, ввод дискретных сигналов, а также вывод аналоговых и цифровых (дискретных) сигналов на исследовательский объект ( прямо или через согласующие блоки). При этом обеспечивается возможность реализации как типовых методик съема и анализа данных, так и экспериментальных, авторских методик. Это достигается введением в программное обеспечение комплекса меню конфигураций комплекса, с помощью которого запоминаются файлы настройки всех звеньев комплекса с возможностью последующего переноса на другие комплексы.

Важное значение имеет программное обеспечение комплекса. В настоящее время используются языки С++ и Assembler. При загрузке программы на экране монитора видна панель с рабочими экранами, отображающими сигналы выбранных датчиков. С помощью меню конфигурации исследователь формирует исследовательскую установку с необходимыми датчиками, затем тестирует комплекс, добиваясь устойчивых сигналов с датчиков. После этого записываются исходные показатели и регистрируется эксперимент. При необходимости формируются метки воздействий и фиксируются комментарии к эксперименту. Полученный файл данных может воспроизводиться, обрабатываться, передаваться для воспроизведения на другие комплексы. Из сигналов вычисляются параметры либо в ходе эксперимента (для контроля и формирования обратной связи), либо после записи данных. Поскольку данные могут преобразовываться в текстовый файл, они обрабатываются большинством пакетов для статистической обработки.

Таким образом, получаем открытый экспериментальный комплекс, позволяющий подключать от 4 до 16 датчиков, сигналы которых обрабатываються по типовым или экспериментальным методикам, хранятся в архиве и могут переноситься на другие комплексы для учебных и исследовательских целей.

Содержание конференции | Секция5