Методы и приборы контроля и управления полупроводниковыми излучателями, оптимизирующие лучевую нагрузку на биологические объекты

Макшаков, Станислав Борисович

Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Методы и приборы контроля и управления полупроводниковыми излучателями, оптимизирующие лучевую нагрузку на биологические объекты

кандидата технических наук: Макшаков, Станислав Борисович
город: Казань
год: 2005
специальность ВАК РФ: 05.11.13

Диссертация по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам на тему «Методы и приборы контроля и управления полупроводниковыми излучателями, оптимизирующие лучевую нагрузку на биологические объекты»

Автореферат диссертации по теме "Методы и приборы контроля и управления полупроводниковыми излучателями, оптимизирующие лучевую нагрузку на биологические объекты"

На правах рукописи

МАКШАКОВ СТАНИСЛАВ БОРИСОВИЧ

МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ ИЗЛУЧАТЕЛЯМИ, ОПТИМИЗИРУЮЩИЕ ЛУЧЕВУЮ НАГРУЗКУ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ

Специальность 05. Л. 13,- Приборы и методы контроля природной среды,

веществ, материалов и изделий

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань 2005

Работа выполнена в Казанском государственном техническом университете им. А.Н. Туполева

Научный руководи гель доктор технических наук

Пашин Дмитрий Михайлович

Официальные оппоненты : доктор технических наук

профессор Ильин Герман Иванович

кандидат технических наук Николаев Рюрик Петрович

Ведущее предприятие • АОА «Радиоприбор»

Защита состоится в.^.чаС!?^... мин На заседании

диссертационного совета Д 212. 079 04 при Казанском государственном техническом университете им. А.Н. Туполева

Адрес КГТУ им. А.Н.Туполева 420111, г. Казань, ул. К.Маркса, 10

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КГТУ им. А.Н Туполева

Автореферат разослан «

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат юхнических наук, лоцент

В.А. Козлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время экологическая обстановка в мире стремительно ухудшается. Негативные явления, происходящие в биосфере, оказывают воздействие на все виды живых организмов. Одним из эффективных методов восстановления поврежденной биосистемы являются световые биостимулирующие факторы, как естественные, так и формируемые с помощью технических средств. Световое излучение в настоящее время широко применяется для эффективного биологического воздействия на живые организмы (например, в ветеринарной практике). Но живые организмы - это сложные нелинейные системы, поэтому одинаковое воздействие может вызвать разные реакции даже в одном и том же организме (из-за наличия биоритмов, индивидуальной восприимчивости и других факторов, включая даже изменение настроения). Поэтому для проведения эффективного воздействия необходимо учитывать не только индивидуальные особенности живого организма, но и его текущее состояние, которое постоянно меняется с течением времени, в процессе самого воздействия и т.п. Доступной аппаратуры для контроля состояния биообъекта в режиме реального времени в настоящее время практически нет. Кроме того, необходимо повышение качества светостимулирующих приборов и аппаратов с точки зрения экологической безопасности. Проведенная экологическая экспертиза существующих приборов и аппаратов этого направления показывает необходимость уделить существенное внимание оптимизации режимов облучения за счет уменьшения дозировок светового излучения на биообъекты (для устранения побочных явлений, нежелательных передозировок) при сохранении эффективности светостимулирующего воздействия. Это возможно только в том достаточно сложном случае, если дозировать световое воздействие путем модуляции его интенсивности и синхронизации в такт с биоритмами самого живого организма, тем самым учитывая его индивидуальные особенности. Кроме того, актуально введение новых видов модуляции излучения направленных на усиление светостимулирующего эффекта. Важно также подобрать такие параметры для контроля состояния живых организмов, которые были бы универсальными для большей части животного мира. Очевидно, что одной из самых сложных проблем является аппаратная реализация таких приборов контроля и повышения качества природной среды, которые должны иметь лучшие характеристики по сравнению с прототипами, быть конкурентоспособными, иметь преимущества в стоимости, массогабаритных размерах, качестве, надежности, удобстве в эксплуатации, энергопотреблении. Решение поставленных задач вызывает необходимость разрабатывать новые научно-обоснованные методы многокритериальной оптимизации при конструировании приборов для данной области применения. Такой комплексный подход к решению поставленных задач делает тему выбранной диссертации актуальной.

Цель работы: Разработка новых приборов и методов контроля свстосги-мулирующего воздействия на биологические объекты природной среды, оптимизирующих лучевую нагрузку, с учетом инд <°Рга" низма в режиме реального времени. БИБЛИОТЕКА I

СПстер**г/7у~! О» ю*>

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

1. Анализ и обобщение существующих методов светового воздействия на объекты природной среды, применяемых видов модуляции, определение наиболее эффективных параметров. Анализ технического и ценового уровня зарубежного и отечественного рынка приборов контроля и управления природной среды, определение требований к разрабатываемым приборам.

2. Исследование особенностей воздействия когерентного, некогерентного и других видов светового излучения на живые организмы природной среды.

3. Разработка новых видов модуляции светостимулирующего воздействия. Разработка новых методов снижения лучевой нагрузки на организм при помощи введения биологической обратной связи. Теоретический расчет и экспериментальное обоснование многокритериальной быстродействующей биологической обратной связи с корреляцией по максимально универсальным для организмов параметрам (пульсовой волны и дыхательной фазы).

4. Разработка модели светодиодных излучающих матриц для равномерного облучения биоповерхиостей.

5. Разработка модели модуляции светоизлучения с помощью звуковых сигналов. Разработка новых принципов комплексного воздействия на организм - на основе светоакустического сигнала.

6 Разработка универсальной конструкции прибора, позволяющей решать задачи разнопрофильного светового стимулирующего воздействия, при сохранении универсальности базовой конструкции.

7. Разработка нового, многокритериального метода оптимизации приборов контроля природной среды - корреляционный графико-аналитический анализ технико-экономических характеристик.

Методы исследования: дифференциальное и интегральное исчисление, статистический анализ, функционально-стоимостной анализ, математическое моделирование, методы экспертных оценок, графико-аналитический метод, экспериментальные исследования и испытания.

Научная новизна:

1 .Исследованы особенности и выделены наиболее значимые факторы воздействия когерентного, некогерентного и других видов светового излучения от различных технических источников излучения на живые организмы.

2. Предложен новый метод повышения эффективности воздействия светового излучения на организм на основе автоматизированного учета не только индивидуальных особенностей организма, но и контроля его текущего состояния в режиме реального времени.

3. Предложен новый принцип управления мощностью излучения лазерного прибора при различных видах модуляции по результатам многопараметрическою контроля состояния организма с целью снижения лучевой нагрузки при сохранении эффективности лечебного процесса.

4. Предложен новый принцип модуляции светового излучения на основе

но ¡лейс гвия'^рмпае^цого свстоакустичсского сигнала

•

• 'У,

5. Разработаны принципы построения и многокритериальной оптимизации конструкций и схемного построения приборов экологического мониторинга природных объектов с варьируемыми видами модуляции излучения, на основе универсальной базовой конструкции, позволяющей решать задачи разнопрофильного светового воздействия, при сохранении универсальности базовой конструкции.

6. Разработан новый метод оптимизации приборов контроля природной среды - корреляционный графико-аналитический метод анализа технико-экономических характеристик.

Теоретическая и практическая значимость:

В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований, создан и внедрен ряд малогабаритных полупроводниковых лазерных приборов: АЛТП2, АЛТП2-2, АЛТП2-3, АЛТП2-Ш, АЛТП2-Ш-1, АЛЛ 12-М, АЛТП2-М-1, АЛТП2-Б, АЛТП2-Б-1, серийно выпускаемых ОАО «Завод ОЛН-КОН». Результаты данных исследований использованы при создании:

- конструкции и функциональной схемы прибора с биосинхронизацией потока световой энергии, выполненного в виде сетевого адаптера, имеющею выносной излучающий терминал, датчик пульса и датчик дыхания;

- функциональной схемы малогабаритного прибора, вписанного в размеры сетевого адаптера, с модуляцией излучения с помощью звукового сигнала, с выходом на устройства звукового и светового отображения информации, обеспечивающего тем самым комплексное повышение эффективности корректирующего воздействия на объекты природной среды.

Предложен новый метод для многокритериальной оптимизации функциональных схем и конструкций приборов контроля природной среды, который позволяет решить важную народнохозяйственную задачу - обеспечение отечественного рынка экономичной и в то же время эффективной и конкурентоспособной техникой, для решения проблем повышения качества продукции и улучшения природной среды.

Достоверность полученных результатов подтверждена совпадением расчетных и экспериментальных результатов, данными заводских и ведомственных испытаний.

Реализация результатов работы. Практические результаты диссертационной работы явились основой для организации серийного производства на ОАО «Завод ЭЛЕКОН» (г.Казань) разработанных автором приборов и систем светотерапии, широко внедренных в Республике Татарстан и России; теоретические результаты работы внедрены в учебном процессе Казанского государственного университета им А.Н.Туполева (по специальности: Проектирование и технология радиоэлектронных средств).

Апробация работы. Материалы работы докладывались и обсуждались на V Международной специализированной выставке "Лазеры: инновации и консалтинг в России" (2-5.06.2002г., Международный выставочный центр "Сокольники", г.Москва), на Международной выставке "Больница-94" (2630.09.1994г., г.Санкт-Петербург), на заседании Ученого Совста Казанской I о-сударственной медицинской академии последипломною образования

(26.06.2002г.), на совещании специалистов Министерства Здравоохранения Республики Татарстан по вопросу применения лазерной терапии (19.11.1997г.), а также на заседаниях НТС предприятия "Завод "ЭЛЕКОН" (в 1999-2005 гг.). В 2003 г. автор награжден Дипломом за II место в конкурсе на лучшее изобретение по Республике Татарстан (за Патент РФ №2193903). За достигнутые результаты Указом Президента Республики Татарстан от 26.11.2002г. автору было присвоено звание «Лауреат Государственной премии Республики Татарстан в области науки и техники».

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 31 научной работе, включая 12 Патентов РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, списка использованной литературы и заключения. Работа изложена на 174 страницах, содержит 43 рисунка, 5 таблиц.

Научные положения, выносимые иа защиту:

1. Результаты исследования особенностей и наиболее значимые факторов воздействия когерентного, некогерентного и других видов светового излученик о г различных источников излучения на живые организмы.

2. Новый метод дозозависимого воздействия светового излучения на ор| ганизм на основе системы автоматического регулирования мощности излучения, с учетом как индивидуальных особенностей организма, так и контроле его состояния в режиме реального времени.

3. Результаты расчета и экспериментальные данные по применению сверхъярких светодиодов в качестве источников светового излучения с макси-1 мальной лечебной эффективностью и минимализацией побочных последствий ^

4. Модель минимальной неравномерности освещенности поверхности' облучения при создании светодиодных излучающих матриц и практическая ее I реализация. 1

5 Теоретический расчет и экспериментальное обоснование многокритериальной биологической обратной связи с корреляцией по параметрам пульсовой волны и дыхательной фазы пациент Практическая реализация на этой основе автоматизированного метода биоуправляемой лучевой хронофизиостиму-ляции с модуляцией излучения от биоритмов живого организма

6. Теоретическое обоснование и разработка универсальной конструкции прибора с варьируемыми функциональными схемами узлов с различными видами модуляции излучения, позволяющей решать задачи разнопрофильного лечебного воздействия, при сохранении универсальности базовой конструкции

7. Теоретическое обоснование и практическая реализация функционально-схемотехнических решений в создании принципиально новых, патентноза-щищенных видов модуляции излучения, - модуляции звуковой информацией.

8. Разработка корреляционного графико-аналитического метода и проведение анализа на его основе основных технико-экономических характеристик аппаратуры.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность работы, цель и задачи исследований, определены требования к разрабатываемым приборам и границы исследований.

Первая глава посвящена анализу физиологической роли световых факторов и механизмов взаимодействия лазерного излучения как на клеточном, органном уровне, так и с учетом воздействия его в целом на организм. Исследованы зависимости фотобиологической активности низкоинтенсивно! о лазерного излучения от его энергетических, спектральных, временных характеристик, а также от степени поляризации и когерентности с целью биологическог о и технического обоснования выбора источника излучения для выработки технических требований и разработке на его основе лазерного и светостимули-рующего устройства.

В главе обобщенны функционально стоимостные исследования зарубежной и российской лазерной биостимулирующей аппаратуры показывающие высокую стоимость, ограничивающую ее применение. Произведен многокритериальный анализ совокупности параметров, влияющих на конечный результат, который определил факторы, обеспечивающие конкурентоспособность и экономичность аппаратуры.

На основе проведенного анализа научно-обоснованы требования к конкурентоспособному разрабатываемому прибору светостимуляции: мощность излучения 2-20 мВт; диапазоны длин волн А,1=630—670 нм и 50-1300 нм; частоты модуляции излучения: 2-100 Гц, модуляция шумовым спектром, биомодуляция с помощью обратной связи (но пульсу и дыханию), модуляция звуковой информацией; автоматическое отключение устройства в аварийном режиме; оптимальные размеры портативного (носимого) прибора для полевых условий; уменьшение энергопотребления по сравнению с существующими аналогами.

Вторая глава рассматривает вопросы оптимизации светового облучения за счет мощности облучения и видов модуляции. Обобщая многочисленные | научные исследования физиологической значимости биоритмов и биосинхро-

низации для животного мира и человека с целью саморегуляции организма и обоснования хронобиологического подхода к светостимуляции разработан метод модуляции светового излучения, воздействующего на орсанизм, основными параметрами самого биообъекта (частотами пульса и фаз дыхания). Указанный метод автоматически учитывает индивидуальные биоритмологические особенности биообъекта, исключает побочные явления, снижае! дозу своово! о облучения исключает передозировки, усиливает биостимулируюший эффект.

Для решения поставленной задачи и аппаратной реализации автоматизированного метода биоуправляемой световой хроносэмуляции разработана математическая модель биосинхронизированного модулятора и представлена в работе в следующем виде:

Рьых ,„пн=Р,шч|К +К'пер(Х1лХ2) + К"пер (Х,&Х2)|КЧ1и(1) (1)

где: Р„,,1Ч „,,)Ч - выходная мощность излучения; Ртач - максимальная мощность излучения; К- - коэффициент постоянной составляющей; K4iu(t) - коэффициент определяющий вид модуляции; Х| - логическое значение пульса; Х2 - логическое значение фаз дыхания;

При этом KMUV(t) - коэффициент определяющий вид модуляции имеет существенное значение для оптимизации доз и может принимать различные значения:

а) KMOJ(t) = const - отсутствие модуляции;

б) Кмол(0= ----¿sin—cosíuw - модуляция дискретными частотами;

2 л ,„| 2

в) КМод (t) =P(t)/F - модуляция «розовым» шумом; где: Р(0-вероятностная функция;

г) KMOa(0 = sín2^ частоты;

F0 + F,

4^cos(2n-l)

bis

2 ntft (2n-l)2 где: F0- средняя частота, Рд- частота девиации;

-модуляция с девиациеи

д) Автором впервые предложен для увеличения эффективности свето-стимуляции новый вид модуляции с помощью звукового сигнала.

КМОД(0 = 2Х*Н2 К ^ /+фд); где: к - номер гармоники, целое число от 0 до N-1, Ак - амплитуда к-ой гармоники, Гк - частота к-ой гармоники, Фк - фаза к-ой гармоники, I - время равное в моменты ¡-той дискретизации (взятия отсчетов) сигнала I = гТд,

Графическое отображение мощности излучения модели показано на

рис.1

Рвых, мВт

О 66R

0.33R

Т2 = (4-5)с

Р, = 20 мВт = (0,3-0,5)с~

(ТГ

'7м

\ V/

1 = 0,1 с

т,с

Рис 1 Мощность излучения светостимулирующего биосинхронизированного аппарата (I г- период пульсовой волны: Т2 - период дыхательной фазы)

В итоге, в режиме биоуправления доза воздействия по сравнению с рекомендуемой уменьшается за счет снижения интенсивности во время выдоха и диастолы сердца. При сохранении того же положительного эффекта, достигнуто уменьшение мощности (интенсивности) светооблучения на 1/ЗРшч

В главе поставлена и решена задача автоматического контроля состояния биообъекта при воздействии на него физического фактора - светового излучения. На основе полученных данных контроля строится система автоматического регулирования мощности светооблучения, которая обеспечивает предупреждение побочных явлений в процессе облучения биообъекта. Известно, что в результате светового воздействия возникают положительные биостимулирую-щие эффекты на клеточном и органном уровнях. Однако светостимулирующая мощность индивидуальна для каждого биообъекта. Пренебрежение индивидуальными особенностями организма приводит к передозировкам и побочным явлениям при облучении. В связи с этим в процессе свегостимуляции необходимо автоматически изменять величину мощности светового облучения в зависимости от текущего состояния и чувствительности организма биообъекта. Для этих целей в рамках работы создается система автоматического регулирования мощности облучения с биологической обратной связью по параметрам пульсовой волны. В качестве задающего воздействия выбрана частота пульса, находящаяся под влиянием изменяющегося внешнего воздействия - мощности светооблучения (рис.2)

Рис.2 Канал светостимулирующего воздействия с билогической обратной связью: гле X - частота пульса в исходном состоянии, СА- светостимулирующий аппарат, о - напряжение рассогласования, ОУ - объект управления (биообъект). Д - датчик пульса. ФС - формирователь сигналов, ФД - фазовый дисриминатор, V - выходная частота пульса

Для анализа данной системы составляется математическая модель зависимости частоты пульса биообъекта от мощности воздействия на него светостимулирующего излучения . Обобщая имеющиеся научные сведения о воздействии на биообъекты светового излучения выявляется функциональная зависимость между величиной мощности облучения и частотой пульса. Основной причиной побочных явлений светостимуляции является возможность учащения сердечного ритма выше допустимой нормы, являющейся индивидуальной для каждого биообъекта, особенно с ослабленной функцией сердечной деятельности и повышенной чувствительность к облучению. В связи с чем стабилизация пульса в процессе светостимуляции является важной компонентой этой процедуры.

Математическая модель зависимости частоты пульса от мощности воз-дейавующего на биообъект светоизлучеиия может быть выражена соотношением:

1=РК„+Ь„ (2)

где: I, - частота пульса биообъекта, уд/мин.; Р - мощность светооблучения, мВт; Ь« - частота пульса в исходном состоянии; К0 - коэффициент учитывающий скорость нарастания частоты пульса.

Система стабилизации разработана на основе фазовой автоподстройки час юты (ФЛПЧ) в которой биообъект вместе с датчиком пульса рассматривается как генератор частоты управляемый мощностью лазерного облучения (рис.3)

Рис 3. Фазовая автоподстройка частоты пульса биообъекта 1 де (ФД)- фазовый дискриминатор (детектор), (ФНЧ)- фильтр нижних частот, (РУ)-усгройство регулирующее мощность излучения (лазерный аппарат), (СП- синхронизируемый и-нсратр. (УИ)- устройство измерения

Заменяя фазовый детектор и фильтр нижних частот типовыми инерционными звеньями (рис.4), определим передаточную функцию синхронизируемого генератора.

Рис 4. Структурная схема ФАПЧ

Под воздействием изменения напряжения на выходе ФНЧ изменятся час-Ю1а синхронизируемого генератора. Закон изменения частоты генератора от мощноеIи излучения на входе регулирующего устройства:

А(о=КзДР„,,

(3)

В нашей системе измерительное устройство (фазовый детектор) сравнивает фазы, поэтому, определяя передаточную функцию синхронизируемого генератора, в качестве выходной его величины надо брать изменение фазы. Изменения частоты и фазы связаны соотношением:

Подставляя в предыдущее выражение, получаем:

Аса^О.

Л (5)

Преобразовав обе части уравнения по Лапласу:

= р&<р(р) (6) Передаточная функция генератора будет-

(7)

АЛ™ Р

, Таким образом синхронизируемый генератор является интегрирующим звеном.

Передаточная функция разомкнутого контура:

= =__*____ . (8>

/7(1 + рГ,Х1 + />Г2) р(\ + рТ№ + рТг)

Передаточная функция замкнутой системы ФАПЧ: >Г(р)= К

(9)

р{\ + рТ,)(\ + рТ.) + К Комплексный коэффициент передачи после замены р на

К (10)

П>и<») =

7(У(1 + 7й)Г, )(1 + _/<У7\)

Выражения для амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик

соответственно имеют вид:

№(0)) =-;...... К ....

йфч- со2Т{)(\ + (0%2)

<р{ы) = -90" - агс1н«7", - arctgа>Т, (12)

Из уравнений (11), (12) видно, что при: ш—»0, W(co) —>оо, ср(со) —»-90°, при со—>оо, \^(со) —>0, <р(ш) —»-270°. Для системы ФАПЧ, имеющей параметры: Т|=0,2с; Т2=0,02с; К^20с"' амплитудно-фазовая характеристика принимает вид представленный на рис.5

На основании критерия Найквиста видно, что система устойчива, так как кривая не охватывает точку (-1,30), запас устойчивости составляет - 23%.

В построенной системе фазовый детектор реагирует на изменение фаз между сравниваемыми колебаниями.

Рис 5 Годограф системы ФАПЧ с биологической обратной связью

При скачкообразном изменении частоты на постоянную величину Дсо , ошибка в замкнутой системе

3(р) = Х(р)- -— (13)

1 + И'(р)

и после подстановки в него выражения передаточной функции (9), получаем.

= (14)

У К + р(\ + рТ,)(\ + рТ7)

При определении Х(р) учтено, что фазовый детектор сравнивает фазы колебаний. Для этого использовано выражение, связываюшие частоту и фазу:

Л®-^*0 (15)

После проведения преобразования (15) по Лапласу и учитывая, что

Ло>=соп81: Лш = рА(р(п) (16)

Из выражения (16) определяется Х(р):

*(/» = Д«Ч/»=д? (17)

Р~

После подстановки (17) в (14), находится окончательное выражение для

5(р):

= А<в (\ + рТ1)(\ + рТ2) р[Л- + (1 + рГ,)(1 + /,7-2)] <18)

Переходя от изображений к оригиналам:

¿О = -¿+<5«,, (0 (19)

В выражении (19) 5(1) имеет физический смысл фазы. Первое слагаемое является величиной постоянной и характеризует установившуюся ошибку, а второе слагаемое определяет наличие переходного процесса в системе после возмущения. При г -*«>, 5пер (I) —>0, тогда:

(20)

Величина установившейся ошибки характеризует фазовый сдвиг, образующийся между сравниваемыми но фазе колебаниями после окончания переходного процесса при скачкообразном изменении частоты в системе ФЛ11Ч. Из формулы (20) видно, что установившаяся ошибка тем меньше, чем больше общий коэффициент усиления К в кольце системы ФАПЧ.

Из данного выражения (при буст=я/2),

Дсо>ст= тг/2'К=4,5° (21)

где К = К, -К2 Кз =20с"'- общий коэффициент усиления кольца ФАПЧ.

Полученные результаты подтверждают эффективность применения разработанного метода быстродействующего мониторингового контроля биообъекта и автоматического регулирования мощности светоизлучения с биологической обратной связью по параметрам пульсовой волны, обеспечивающего повышение эффективности стимулирующего воздействия данного физического фактора при одновременном уменьшении его побочных явлений и исключающих фактор субъективности в процессе управления мощностью излучения

Третья глава посвящена теоретическому анализу и обоснованию применения сверхъяркого светодиода в качестве облучателя вместо лазера. Автором, на основе анализа практических наработок физиологов и экспериментального исследования особенностей лазерного излучения, показано, что лазерное излучение сохраняет свойства когерентности лишь на глубине биоткани до 0,3 см, а глубже облучение производится обычным некогерентным и неполя-ризованным излучением. Отсюда важный вывод - когерентность, свойственная лазерам, не обладает определяющим стимулирующим эффектом. Но значительная доля стоимости (до 50%) свегостимулирующего прибора определяйся именно лазерным излучателем. Таким образом, замена лазерного излучателя на альтернативный экономичный излучатель актуальна.

Для получения необходимого физиостимулирующего эффекта спетой ¡думающего прибора плотность мощности излучения должна находиться в пределах

Е=0,1-г10 мВт/см2. Автором разработана методика расчетов, рассмотренная на примере светодиода HLMP-ED25-QTOOO фирмы Hewlett-Packard (длина волны 71=630 нм; угол расходимости излучения а=30°; осевая сила света /,,=2,5 кд;), (см. рис. 6,7).

О S 10 15 го 25

Угол расхождения луча Град

Рис.6. Диаграмма направленности светодиода HLMP-ED25-QTOOO

ï, 5

к >асный

590

600

660 700

Длина волны излучения, нм

Рис 7 Спектральное распределение силы света Н1,МР-ЕО25-(}Т000 Полный световой поток:

Фу = |1ДП)</П

4 п

(22)

Элементарный телесный угол, выраженный через плоские углы сферической системы координат:

dfl=Q,IK|lГfia=2л(-cos(a+da)+cosa)=2л(-cosa+sinada+cosa)=27ts¡nada. (23)

Выделив интеграл с учетом диаграммы направленности силы света по элементарным телесным углам а и 9, световой поток можно записать в следующем виде:

Ф, = |/(Д,0)с/;Ш= Л/,гах •/ '„„.(Я)-/ОТ„(П) с1Л сЮ.=

= !max jl °™(Я) • dÁ ■ |/"„™(П) ■ <2Í1 (24)

л П

В соответствии с (23), интегрируя (24), имеем:

7.x к

1а = |/"0Т„(О)<Ю = JJ/'от H(a,9)-dade =

n 0 0

" п и s

= 2n \l orH(a)-sina da - sin a,da = 0,233 (25)

o f=i

Величины I'(X),I"(Q), приведены соответственно на рис.6,7. Интегральная относительная интенсивность по всему диапазону излучения:

1Л = ¡I т (Я) 4Х = § С„ = \ 8,1[нм] (26)

Осевая сила света заданная в паспортных данных является интегральной величиной и выражается:

/яит = = (27)

" Jdíl П и

где

откуда:

= 1п Jsina da = 2л ■ cosa ¡ = 0,84[стер]

по о

1ШТ С1 2,5[кд] 0,84[стер] ^ Q^

/m" • h 0,233[стер]18,1[нм]

лм

нм стер

(28)

(29)

Энергетический поток выраженный через светотехнические характеристики равен:

Ф, = = -1*-0- (Д) ¿X т

/ = fZ-Ml .dÁ = y ^-ДЯ = 67,3[нм]

1ЯШ А ОТИ

где

(31)

(32)

Í/ФДД)

- относительная видимость;

(33)

- постоянная соответствия;

Таким образом:

0, =WA 1 =о,ОП[Вт]=11[мВг]

К-

Для оценки наличия у светодиода стимулирующего эффекта расчитана средняя плотность энергетического потока:

Ф Ф

£ = --'- =-(35)

5 я(И гвЗО0)2 4 ;

где: Ь- расстояние от гипотетической точки излучения до плоскости облучения.

В работе показано, что реальном светодиоде не могут быть реализованы расстояния менее 1см, т.к. плоскость облучения не может быть приближена к источнику ближе плоскости линзы. Для расстояний 1; 1,5: 2; 2,5; 3; 3,5 см. получены соответственно значения: 10,5; 4,7; 2,6; 1,7; 1,2; 0,9 мВт/см2

Учитывая, что эффективное действие светового излучения находится в пределах плотностей мощности от 0,1 до 10 мВт/см", по полученным результатам можно сделать вывод, что современные сверхъяркие светодиоды красного диапазона, - эффективные источники облучения биотканей, обеспечивающие дозозависимое светостимулирующее воздействие.

Анализ литературных данных показывает, что площадь облучения имеет принципиальное значение для нормализации ритмов микроциркуляции крови, эффективности воздействия, и самое главное, его стабильности. При малой площади облучения перестройка микроциркуляции носит временный характер и ле!ко исчезает после сеанса светооблучения. Для стабильного восстановления устойчивости, характерной для нормальной (здоровой) ткани требуется перестройка ритмов микроциркуляции на всей площади органа или проекционной зоны. По этой причине необходимо создание светоиалучающих матриц. Подтвержденная в работе стимулирующая эффективность современных свето-диодов открывает перспективы матричных излучателей, обладающих минимальной ценой. Но возникает проблема их оптимального расположения и обеспечения минимальной неравномерности светооблучающего потока на биоповерхности. Такие задачи до сих пор не ставились, являются новыми и требуют научного обоснования и решения.

В главе рассмотрена матрица из двух излучателей (рис.8)

Рис 8 Геометрическая модель двух источников излучения где и .Ь - источники излучения, Ь - относительная высота до биоповерхности, I. - относительное расстояние между излуча!елями

Определяя: ОХ=Ь^аг, а2=агс tg (17Ь- tga|);

Освещенность на поверхности в точке X от двух источников будет-

Ех =^-[У(а,)-со8а,+У(а2)-со8а2] (36)

Графики относительной освещенности от матрицы из 2-х светодиодов, в зависимости от отношения ЫЪ показаны на рис.9

Из рис.9 матрица при заданном угле расхождения излучения светодиода равном 30 град, имеет минимальную неравномерность освещенности на биоповерхности при расстоянии между светодиодами равном 0,5Ь.

Рис.9. Относительная освещенность от матрицы из- 2-х светодиодов

Четвертая глава посвящена принципам построения лазерных и свето-стимулирующих приборов с универсальной базовой конструкцией, выносным излучающим терминалом и варьируемыми блоками видов модуляции.

На рис.Ю показана структура прибора, способная осуществлять доставку лазерного и светостимулирующего излучения непосредственно к очагу пораженной ткани без световолоконных каналов транспортировки.

Рис 10 Функциональная схема малогабаритно! о лазсрно! о аппарата с варьируемыми видами модуляции

Для этих целей разработан выносной, дистанционно управляемый излучающий терминал, подключаемый к сетевому адаптерному блоку. Сам адап-герный блок имеет возможность устанавливать варьируемые узлы с различными вилами модуляции излучения, (рис.11).

Рис. 11. Функциональная схема унифицированного угла управления мощностью излучения (1-фотоприемник, 2-источник порогового напряжения, 3-компаратор, 4-гактовый генератор, 6-кнопка пуска, 7-выпрямитель, 8-генератор звуковой частоты, 9-делнтель частоты, 10-ключ блокировки излучения, 11-стабилизатор, 12-звуковой излучатель, 14-триггер. 15,16,17,18-ключи, 5.19,20-мнемонические индикаторы)

Такое решение позволило расширить функциональные возможности прибора. Стало возможным решать задачи разнопрофильного светостимули-рующего воздействия. Для формирования биосинхронизированных выходных свстостимулирующих сигналов введена биоло1ическая обратная связь по основным биоритмам (частоте сердечных сокращений и частоте дыхательных фаз).

Варьируемая плата функциональной схемы биомодуляции представлена на рис.12.

В схеме датчик пульса и дыхания являю|ся системами контроля за био-объекюм и управляю! мощностью излучения

Лппаратно автомашческий режим биосихронизации обеспечивается следующим образом- датчик пульса, закрепленный на пальце, с расположенными в нем ИК излучателем (1) и фотоприемником (2), которые располагаются встречно к друг дру!7 обеспечивают регистрацию пульсовой волны через просвет пальца.

Рис 12 Функциональная схема узла биомодуляции (1 -ИК излучатель датчика пульса.

2—фотоприемник датчика пульса, 3-АРУ, 4-усилитель, 5-датчик дыхания, 7-источник опорного напряжения, 7-источник спорною напряжения.

8-интегратор, 9-компаратор, 10-дифференциальный усилитель, 11-модулятор, 12-управляеиый напряжением генератор)

Для этого на ИК излучатель (1) через АРУ (3) поступает необходимое напряжение с выхода усилителя (2).Г1ри прохождении пульсовой волны через кровеносные сосуды пальца происходит изменение оптической прозрачности, что вызывает изменение напряжения с фотоприемника (2). Этот сигнал с фотоприемника, проходя через усилитель (4) и полосовой фильтр (6), поступает на компаратор (9) и затем на модулятор. (11), с выхода которого промодулирован-ный сигнал с необходимыми характеристиками поступает через блок стабилизации мощности на световой излучатель.

Эти сигналы поступают на интегратор(8)затем через дифференциальный усилитель (10) на вход управляемого напряжением генератора (12) выход которого нагружен на второй логический вход модулятора (11).

Глубина амплитудной модуляции суммарного сигнала с датчика пульса и датчика дыхания в разрабатываемом аппарате выбрана 30 %. В качестве несущей частоты используется частота 10Гц с девиацией частоты в 3 Гц необходимой для исключения адаптации биообъекта к модулируемой частоте. В режиме биоуправления доза уменьшается за счет снижения интенсивности во время выдоха и диастолы сердца. В итоге в режиме биоунравления, при сохранении того же положительного эффекта, достигнуто уменьшение мощноеги (интенсивности) светооблучения в 1/3 раза.

В этой главе обоснованы и разработаны и обоснованы принципы мною-кри!ериальной оптимизации светоизлучающей аппаратуры, по основным технико-экономическим показателям." Предложена новая модель жономических эквивалентов, показано, что улучшение одного и того же показателя качества

(ПК) в лазерной лечебной аппаратуре имеет разную оценку для потребителя и производителя. Изменение себестоимости для изготовителя при одновременном улучшении нескольких показателей качества:

сыг =сно+1>с:

(41)

(42)

та 4С, дополнительное изменение себестоимости изделия при улучшении каждого 1-го ПК: N число пока отелей качества, подвергающихся улучшению. Сцц - исходное значение себесгоимо-с|и лаирного аппарата ,Сцг - общая себестоимость при улучшении нескольких показателей качества (N1) I!*, текущий показатель качества, ПК,,, начальный показатель качества. 1Р, - степень значимо-С1 и 1-го показателя качества

В условиях финансовых ограничений необходимо минимизировать затра-1Ы мофебичсля и изгоювителя продукции, что актуально и принципиально важно при создании оптимальных схемотехнических решений конкурентоспособной лазерной и светостимулирующей аппаратуры.

Для этих целей в работе разработан и внедрен в производство новый гра-фико-аналитичсский метод оценки корреляционных связей основных технико-экономических характеристик. С помощью этого метода анализируются затраты на варианты схемного и конструкторского решения, выбирается наилучший, с наименьшей себестоимостью, что, в конечном итоге, позволяет минимизировать ошускную цену но сравнению с конкурентами (рис.13).

Рис ! 1 I'« >у н> I 1 ы графико-ананиз ичесмм о корреляционного анализа основных очники- жономнческих пока числен светосгичулируюших приборов в безразмерных с шниюх и ж>1 лрифчичесьих шкалах, где I ,, нречя разработки и полю гонки произволе та С - собесгоимосIь иноюшмния аппарата 1.2- анпаразы ЛЛ ГИ-2. ЛЛ ГГ12-2. при начальном освоении битной модели с выносным изучающим терминалом и варьируемыми блоками модуляции. 1-7-«».черни (иронанныо аппараты с ра(личными вилами модуляции: 8 и 9- аппараты на основе биологической обра той сити

В результате графико-аналитического анализа разработаны и серийно выпускаются конкурентоспособные светостимулирующие приборы, которые по сравнению с аналогами, имеют:

- меньшую стоимость (на 40-50%),

- меньшую потребляемую мощность (на 30%),

- меньший занимаемый объем и массогабариты (на 25-30%),

- лучшую надежность и эргономичность.

При этом разработанная базовая унифицированная конструкция с варьируемыми платами видов модуляции при расширении функциональных возможностей аппарата позволяет быстро переналаживать серийное производство под запросы рынка.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ:

1. Определены ограничения, определяющие область конкурентоспособности светостимулирующей аппаратуры. Выявлены закономерности развития мирового рынка светостимулирующей аппаратуры. Исследованы зарубежные фирмы, являющиеся основными конкурентами на рынке светостимулирующей аппаратуры, их продукция, ценовая политика.

2.Исследованы особенности и выделены наиболее значимые факторы воздействия когерентного и некогерентного светоизлучения от различных технических источников излучения на живые организмы.

3. Предложен новый метод повышения эффективности воздействия светоизлучения на организм на основе автоматизированного учета не только индивидуальных особенностей организма, но и контроля его текущего состояния в данный момент в режиме реального времени.

4. Произведено научное обоснование применения сверхъяркого свсто-диода в аппаратах светостимуляции. Произведены необходимые расчёты мощности излучения по имеющимся светотехническим параметрам, показывающие, что сверхъяркие светодиоды развивают необходимые плотности мощности излучения на биоповерхности, необходимые для свеюстимулирующих целей.

5. На основе многокритериальной оптимизации разработаны и практически реализованы принципы построения универсальной базовой конструкции аппаратов светостимуляции, состоящей из универсального узла с варьируемыми узлами модуляции и выносного излучающего терминала с функциональной схемой, включающей сверхъяркий светодиод. Реализованные в рамках рабош новые принципы построения аппаратуры позволяю! решать задачи разнопрофильного светостимулирующего воздействия, осущеивить дистанционный метод облучения, снизить стоимость приборов.

6. На основе предложенных методов разработаны:

а) новая функциональная схема варьируемого узла биоуправления и {лучением на основе биосинхронизации с пульсом и дыханием, размещающаяся

внутри базового блока (сетевого адаптера), что позволило реализовать новый автоматизированный метод модуляции светостимулирующего воздействия с помощью биорит мов самого организма, сформировать для этого режима необходимую форму импульсов биомодуляции светового излучения в фазах пульса и дыхания, при максимуме и минимуме кровенаполнения, с требуемыми, научно-обоснованными соотношениями их амплитуд, позволяющая существенно повысить светостимулирующий эффект с одновременным снижением мощности облучения.

б) разрабо таны оригинальные функциональные схемы и конструкторские решения датчиков пульса и дыхания.

в) разработана и запатентована новая функциональная схема модуляции светостимулирующего излучения с помощью звуковых сигналов.

г) предложено и запатентовано функциональное и схемотехническое решение аппарата светостимуляции осуществляющего комплексное воздействие: с применением звуковой информации для модуляции светового излучения и одновременном воздействии на органы слуха и зрения для усиления стимулирующего эффекта.

д) разработна универсальная базовая конструкции аппарата: с различными видами модуляции светового излучения: шумовой, биомодуляцией, модуляцией с помощью звуковой информации, модуляцией детерминированными частотами, что позволяет решать задачи разнопрофильного воздействия для усиления стимулирующего эффекта.

е) разработана удобная и эргономичная функциональная схема выносного излучающего терминала, осуществляющего дистанционный метод облучения непосредственно очагов патологии.

7. На основе новых методов и методик светостимуляции разработана гамма новых, экономичных и компактных приборов, что доказываёт правильность предложенных методов Внедренные в серийное производство приборы светостимуляции, по сравнению с аналогами, имеют:

- меньшую стоимость (на 40-50%),

- меньшую потребляемую мощность (на 30%),

- меньший занимаемый объем и массогабариты (на 25-30%),

- лучшую надежность и эргономичностъ.

Полученные основные результаты позволили достичь цели поставленной в работе, а именно - разработаны новые, конкурентоспособные приборы и методы контроля светостимулирующего воздействия на биологические объекты природной срсды, способные оптимизировать лучевую нагрузку, с учетом индивидуальных особенностей организма в режиме реального времени.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах

I Макишков СБ Схемотехнические решения биоуправления лазерным излучением в аппарате ЛЛТП-2.// Электронное приборостроение. - Вып.2 (30), 2003, с.24-30.

2. Макшаков СБ Датчик дыхания биосинхронизируемого anriapaia лазерной терапии.// Электронное приборостроение - Вып.3(31), 2003, с.69-71.

3. Макшаков С.Б Усовершенствование громкоговорителей 20АС-2.// Радио, № 12, 1981, с.38-39.

4. Макшаков СБ, Горев ЮС. Усовершенствование головок 31Д-31-1300.//Радио, № 7, 1982, с.44.

5. Ворончихин В.Я., Макшаков С.Б, Айдаров В И Электротерапевтический аппарат.// Электронное приборостроение - Вып.5(21), 2001, с.94-100.

6. Ворончихин В.Я, Макшаков СБ, Айдаров В И Аппарат физиотерапевтический.// Электронное приборостроение,- Вып.2(23), 2002, с. 122-125.

7 Ворончихин ВЯ, Макшаков СБ Портативный электронный ирибор для лечения простатита и сопутствующих ему заболеваний.// Электронное приборостроение,- Вып.5(26), 2002, с.45-54.

8.. Оценка степеней значимости показателей качества и выбор оптимальною технического решения при усовершенствовании выпускаемых электронных приборов по предложению потребителя./ Ермолаев Ю.Н., Захаров Г.С. Ворончихин В.Я., Макшаков С.Б.// Электронное приборостроение- Вып.6(27), 2002, с.7-36.

9. Оценка экономических эквивалентов потребляемой мощности электронных устройств и их применение при проектировании, производстве и эксплуатации аппаратуры./ Ермолаев Ю.П., Захаров Г.С. Ворончихин В.Я., Макшаков С.Б., Миронов П.И.// Электронное приборостроение.- Вып.7(28), 2002, с.32-41.

10. Расчет диапазона и точности коррекции сопротивлений пленочных резисторов, подгоняемых шунтированием секций./ Ермолаев Ю.Г1., Ворончихин В.Я., Макшаков С.Б., Миронов П.И.// Электронное приборостроснис,-Вып.6(27), 2002, с.97-109.

11. Прогноз вероятности безотказной работы электронного изделия с учетом технологического рассеивания определяющего конструкшвного элемента./ Ермолаев Ю.П., Мингалиев P.K., Макшаков С.Б., Ефимов A.M., I афу-ров Ю.Р. // Электронное приборостроение - Вьш.2(23), 2002, с.56-77.

12. Применение корреляционных связей между 01клонениями технико-экономических характеристик серийных электронных изделий для анализа деятельности фирм-изготовителей./ Ермолаев Ю.П., Мишалисв Р.К., Захаров Г.С , Макшаков С.Б // Электронное приборостроение - Вьш.6(27), 2002, с.37-50.

13. Оценка корреляционных связей между отклонениями icxhmko-экономических характеристик при серийном выпуске элеюрониых изделий/ Ермолаев Ю П., Мингалиев Р.К., Захаров Г.С., Макшаков С.Б., Миронов I [.И. // Электронное приборостроение. - Вып.6(27), 2002, с.51-64.

14. Мингалиев Р К, Макшаков СБ Повышение эффективности рабош промышленных предприятий и фирм, занимающихся выпуском радио>лск-тронной продукции.// Электронное приборостроение,- Вын.6(27), 2002, с 110118..

15. Оценка экономических эквивалентов массогабаршных харамеристик электронных устройств и их применение ири проецировании, проишодстве и

использовании аппаратуры./ Ермолаев Ю.П., Захаров Г.С., Ворончихин В.Я, Макшаков С.Б., Миронов П.И.// Электронное приборостроение. - Вып.7(28), 2002, с. 19-31.

16. Оценка экономических эквивалентов надежности элекфонных устройств и их применение при проектировании, производстве и эксплуатации ап-паратуры./Ермолаев Ю.П., Захаров Г.С., Саттаров И.К., Ворончихин В Я., Макшаков С.Б.// Электронное приборостроение.- Вып.7(28), 2002, с.42-55.

17. Пашин ДМ., Макшаков СБ. Модуляция мощности лазерного излучения с помощью смысловой информации.// Электронное приборостроение.-Вып.1(35), 2004, с.53 -56.

18. Колесов Н.А., Мингалиев РК, Макшаков С.Б. Разработка, создание и практическая реализация надежных механизмов обеспечения экономической независимости промышленных предприятий.// Институт инвестиционно-маркетинговых проблем. № Д08923, Вып.№2, сер. НХ, 2003, с.3-15.

19. Колесов НА., Мингалиев РК., Макшаков С.Б Необходимость и пути создания конкурентоспособной электронной продукции на промышленных предприятиях и фирмах в условиях рынка.// Институт инвестиционно-маркетинговых проблем. № Д08922, Вып.№1, сер.РТ, 2003, с. 18-19.

20. Колесов Н.А , Макшаков СБ и др. Разработка, организация производства и внедрение в медицинские учреждения Республики Татарстан новой конкурешоспособной многофункциональной лазерной медицинской техники: 1.2. Описание работы на соискание Государственной премии Республики Татарстан в области науки и техники - Казань, Казанское ОАО «Завод ЭЛЕКОН», 2002,98 с.

21. Патент РФ №40582 МКПО 24-01. Датчик пульса./ Макшаков С.Б., Новиков В.А., Быков Ю.В.// Бюл. пром.образцов.№12,1994.

22. Патент РФ № 40588 МКПО 24-01.Аппарат лазерной терапии полупроводниковый./Макшаков С.Б. и др.// Бюл. пром.образцов.№12,1994.

23. Патент РФ №40583 МКПО 24-01. Аппарат лазерной терапии полупроводниковый./ Макшаков С.Б. и др. //Бюл. пром.образцов.№12,1994.

24. Патент РФ № 41287 МКПО 24-01.Аппарат лазерной терапии «КОНТАКТ» ./ Макшаков С.Б. и др..// Бюл. пром.образцов.№5,1995.

25. Патент РФ №2040285 МКИ А 61 N 5/06 Комплект для внутрикостной лазеротерапии./ Макшаков С.Б. и др - № 92012931/14; Заявлено 21.12.92; Опубл. 27.97.95, Бюл.№ 21 , Приоритет 21.12.92.

26. Патент РФ № 41704 МКПО 24-01. Аппарат лазерный терапевтический переносной./ Макшаков С.Б. и др.// Бюл. пром.образцов.№10,1995.

27. Патеш РФ № 43331 МКПО 24-01. Лазерный литотриптор ЛЛТ-1./ Макшаков С.Б. и др.// Бюл. пром.образцов.№3,1997.

27. Патент РФ № 51403 МКПО 24-01. Аппарат электролазерный лечеб-ний урологический «Ярило-синхро» (АЭЛТУ-02)./ Макшаков С.Б. и др.// Бюл. пром.образцов.№ 10,2002.

28. Патеш РФ № 51532 МКПО 24-01. Аппарат электролазерный лечеб-ний урологический «СВЕТИЛО» (АЭЛТУ-04)./ Макшаков С.Б. и др.// Бюл. 11 ром.образцов.№11,2002.

29 Патент РФ № 219903, МКИ А 61 N 5/00, 5/067 Аппарат лучевой терапии./ Ворончихин В.Я., Макшаков С.Б. - № 99118276/14; Заявлено 24.03.99; Опубл. 10.12.2002, Бюл.№ 34 , Приоритет 24.03.99.

30. Патент РФ № 53811 МКГ10 24-01. Аппарат светотерапевтический АЛНУР»./ Макшаков С.Б. и др.// Бюл. пром.образцов.№12,2003.

31. Патент РФ № 2247528, МКИ А 61 В 5/02, 5/00.Способ функциональной диагностики состояния сердечно-сосудистой, вегетативной нервной систем, физической работоспособности и определения оптимальной величины физической нагрузки для повышения уровня сердечной и вегетативной регулирующих систем у нетренированных людей и для реабилитации больных и ослабленных людей./, Колесов H.A., Амиров Л.Г., Быков Ю.В., Кораблев М.Г., Макшаков С.Б. - № 2003106715/14; Заявлено 11,03.2003; Опубл. 10.03.2005, Бюл.№ 3 , Приоритет 11.03.2003.

РОС НАЦИОНАЛЬНА»| БИБЛИОТЕКА I СПтрбугг ' О» 100 Ut I

Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ.л 1,5. Уел печ.л. 1,39. Усл.кр.-отт. 1,39 Уч.-изд.л. 1,0. Тираж 100. Заказ Е 129.

Тиио1 рафия Издательства Казанского I осу дарственного технического университета . 42Щ11 Казань, К. Маркса, 10

Ц 5355

РНБ Русский фонд

2006-4 16232

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Макшаков, Станислав Борисович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ КОНКУРЕНТОСПОСОБНЫХ АППАРАТОВ СВЕТОСТИМУЛЯЦИИ

1.1 Биологические аспекты взаимодействия лазерного излучения с биотканью

1.2 Принципы построения светостимулирующих аппаратов

1.3 Общая структура аппаратов

1.4 Функциональная электроника

1.4.1 Устройства накачки

1.4.2 Модуляторы излучения

1.5 Состояние рынка светостимулирующей аппаратуры

1.6 Выводы по главе

1.7 Постановка задачи:

ГЛАВА 2. ПРИНЦИПЫ ОПТИМИЗАЦИИ СВЕТООБЛУЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ

ОБЪЕКТОВ

2.1 Хронобиологический подход к светостимуляции

2.2 Реальная математическая модель автоматизированного метода биосинхронизации

2.3 Введение новых видов модуляции излучения

2.4 Теоретическое обоснование и применение автоматического контроля текущего состояния биологического объекта 48 2.5. Математическая модель мощности светооблучения от частоты пульса биообъекта

2.6. Разработка структуры САР фазовой автоподстройки частоты пульса и ее математическое описание

2.7. Исследование устойчивости системы автоматического регулирования мониторингового контроля биообъекта и автоматического регулирования мощности светооблучения

2.8. Выводы по главе

ГЛАВА 3 - ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ

СВЕРХЪЯРКОГО СВЕТОДИДА В КАЧЕСТВЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБЛУЧАТЕЛЯ

3.1.Влияние когерентности излучения на стимулирующий эффект облучения биообъектов

3.1.1. Исследование диаграммы направленности и спектрального распределения силы света светодиода

3.1.2. Разработка универсальной методики расчета средней плотности мощности энергетического потока светодиода с учетом светотехнических показателей

3.2. Разработка требований и математической модели равномернооблучающих матриц на основе полупроводниковых излучателей 61 3.2.1. Разработка программы и обработка результатов оптимизации светоизлучающей матрицы на ЭВМ

3.3. Выводы по главе

ГЛАВА 4. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ КОНКУРЕНТОСПОСОБНЫХ СВЕТОСТИМУЛИРУЮЩИХ АППАРАТОВ С УНИВЕРСАЛЬНОЙ БАЗОВОЙ КОНСТРУКЦИЕЙ И ВЫНОСНЫМ ИЗЛУЧАЮЩИМ ТЕРМИНАЛОМ С ФУНКЦИЯМИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ БИООБЪЕКТА

4.1 Обобщение теоретических и практических результатов применения разных длин волн облучения

4.2 Оптимизация структуры аппарата

4.2.1. Теоретическое обоснование и практическая реализация в аппарате функции непосредственной доставки излучения к поверхности биоткани с помощью выносного излучающего терминала

4.2.2. Практическая реализация схемы автоматизированного биосинхронизированного управления излучением 71 4.3. Теоретические вопросы исследования многокритериальной оптимизации функциональных, схемотехнических и конструктивных решений светостимулирующей аппаратуры

4.3.1 Характеристика статистического аппарата и его преобразование для исследования основных технико-экономических характеристик выборок изделий светостимулирующей аппаратуры.

4.3.2.Графическое отображение корреляционных связей

4.3.3. Реальная модель математических ожиданий

4.3.4. Применение логарифмических шкал 107 4.3.5 Исследование эффективности работы конструкторских и технологических подразделении предприятия при проектировании и подготовке производства светостимулирующих и лазерных аппаратов.

4.3.6 Оценка повышения себестоимости электронных изделий при улучшении нескольких показателей качества на предприятиях-производителях электронной лазерной техники.

4.4.Практическая значимость результатов работы

4.4.1. Особенности магнито-лазерной терапии и модуляция сигналами шума в аппаратах АЛТП-2-2, АЛТП-2

4.5 Создание конкурентных преимуществ по массогабаритным размерам и стоимости

4.6. Выводы по главе

Введение 2005 год, диссертация по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, Макшаков, Станислав Борисович

В настоящее время экологическая обстановка в мире стремительно ухудшается. Негативные явления, происходящие в биосфере, оказывают воздействие на все виды живых организмов. Одним из эффективных методов восстановления поврежденной биосистемы являются световые биостимулирующие факторы, как естественные, так и формируемые с помощью технических средств. Световое излучение в настоящее время широко применяется для эффективного биологического воздействия на живые организмы (например, в ветеринарной практике). Но живые организмы — это сложные нелинейные системы, поэтому одинаковое воздействие может вызвать разные реакции даже в одном и том же организме (из-за наличия биоритмов, индивидуальной восприимчивости и других факторов, включая даже изменение настроения) [1]. Поэтому для проведения эффективного воздействия необходимо учитывать не только индивидуальные особенности живого организма, но и его текущее состояние, которое постоянно меняется с течением времени, в процессе самого воздействия и т.п. Доступной аппаратуры для контроля состояния биообъекта в режиме реального времени в настоящее время практически нет. Кроме того, необходимо повышение качества светостимулирующих приборов и аппаратов с точки зрения экологической безопасности. Проведенная экологическая экспертиза существующих приборов и аппаратов этого направления показывает необходимость уделить существенное внимание оптимизации режимов облучения за счет уменьшения дозировок светового излучения на биообъекты (для устранения побочных явлений, нежелательных передозировок) при сохранении эффективности светостимулирующего воздействия. Это возможно только в том достаточно сложном случае, если дозировать световое воздействие путем модуляции его интенсивности и синхронизации в такт с биоритмами самого живого организма, тем самым учитывая его индивидуальные особенности. Кроме того, актуально введение новых видов модуляции излучения направленных на усиление светостимулирующего эффекта. Важно также подобрать такие параметры для контроля состояния живых организмов, которые были бы универсальными для большей части животного мира. Очевидно, что одной из самых сложных проблем является аппаратная реализация таких приборов контроля и повышения качества природной среды, которые должны иметь лучшие характеристики по сравнению с прототипами, быть конкурентоспособными, иметь преимущества в стоимости, массогабаритных размерах, качестве, надежности, удобстве в эксплуатации, энергопотреблении. Решение поставленных задач вызывает необходимость разрабатывать новые научно-обоснованные методы многокритериальной оптимизации при конструировании приборов для данной области применения. Такой комплексный подход к решению поставленных задач делает тему выбранной диссертации актуальной.

Основная цель работы: Разработка новых приборов и методов контроля светостимулирующего воздействия на биологические объекты природной среды, оптимизирующих лучевую нагрузку, с учетом индивидуальных особенностей организма в режиме реального времени.

Задачи исследований. Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

4. Разработка модели светодиодных излучающих матриц для равномерного облучения биоповерхностей.

6. Разработка универсальной конструкции прибора, позволяющей решать задачи разнопрофильного светового стимулирующего воздействия, при сохранении универсальности базовой конструкции.

Научная новизна работы заключается в том, что в ее рамках:

1.Исследованы особенности и выделены наиболее значимые факторы воздействия когерентного, некогерентного и других видов светового излучения от различных технических источников излучения на живые организмы.

3. Предложен новый принцип управления мощностью излучения лазерного прибора при различных видах модуляции по результатам многопараметрического контроля состояния организма с целью снижения лучевой нагрузки при сохранении эффективности лечебного процесса.

4. Предложен новый принцип модуляции светового излучения на основе воздействия комплексного светоакустического сигнала.

Практическая ценность работы:

В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований, создан и внедрен ряд малогабаритных полупроводниковых лазерных приборов: АЛТП2, АЛТП2-2, АЛТП2-3, АЛТП2-Ш, АЛТП2-Ш-1, АЛТП2-М, АЛТП2-М-1, АЛТП2-Б, АЛТП2-Б-1, серийно выпускаемых ОАО «Завод ЭЛЕКОН». Результаты данных исследований использованы при создании:

- конструкции и функциональной схемы прибора с биосинхронизацией потока световой энергии, выполненного в виде сетевого адаптера, имеющего выносной излучающий терминал, датчик пульса и датчик дыхания;

Предложен новый метод для многокритериальной оптимизации функциональных схем и конструкций приборов контроля природной среды, который позволяет решить важную народнохозяйственную задачу — обеспечение отечественного рынка экономичной и в то же время эффективной и конкурентоспособной техникой, для решения проблем повышения качества продукции и улучшения природной среды.

Реализация результатов. Практические результаты диссертационной работы явились основой для организации серийного производства на ОАО «Завод ЭЛЕКОН» (г.Казань) разработанных автором приборов и систем светотерапии, широко внедренных в Республике Татарстан и России; теоретические результаты работы внедрены в учебном процессе Казанского государственного университета им.А.Н.Туполева (по специальности: Проектирование и технология радиоэлектронных средств).

30.09.1994г., г.Санкт-Петсрбург), на заседании Ученого Совета Казанской Государственной медицинской академии последипломного образования (26.06.2002г.), на совещании специалистов Министерства Здравоохранения Республики Татарстан по вопросу применения лазерной терапии (19.11.1997г.), а также на заседаниях МТС предприятия "Завод ЭЛЕКОН" (в 1999-2005 гг.). В 2003 г. автор награжден Дипломом за II место в конкурсе на лучшее изобретение по Республике Татарстан (за Патент РФ №2193903). За достигнутые результаты Указом Президента Республики Татарстан от 26.11.2002г. автору было присвоено звание «Лауреат Государственной премии Республики Татарстан в области науки и техники».

Предложенные и реализованные автором:

1. Результаты исследования особенностей и наиболее значимые факторов воздействия когерентного, некогерентного и других видов светового излучения от различных источников излучения на живые организмы.

2. Новый метод дозозависимого воздействия светового излучения на организм на основе системы автоматического регулирования мощности излучения, с учетом как индивидуальных особенностей организма, так и контроля его состояния в режиме реального времени.

3. Результаты расчета и экспериментальные данные по применению сверхъярких светодиодов в качестве источников светового излучения с максимальной лечебной эффективностью и минимализацией побочных последствий.

4. Модель минимальной неравномерности освещенности поверхности облучения при создании светодиодных излучающих матриц и практическая ее реализация.

5. Теоретический расчет и экспериментальное обоснование многокритериальной биологической обратной связи с корреляцией по параметрам пульсовой волны и дыхательной фазы пациент. Практическая реализация на этой основе автоматизированного метода биоуправляемой лучевой хронофизиостимуляции с модуляцией излучения от биоритмов живого организма.

7. Теоретическое обоснование и практическая реализация функционально-схемотехнических решений в создании принципиально новых, патентнозащищенных видов модуляции излучения, - модуляции звуковой информацией.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 31 научной работе, включая 12 Патентов РФ.

Структура диссертации: Диссертация состоит из четырех глав и заключения.

Во введении обоснованы актуальность работы, цель работы и задачи исследований, методы исследований, научная новизна работы, практическая ценность работы, защищаемые положения, а также представлены: апробация работы и публикации по теме диссертации. Описана структура диссертации и приведено её краткое содержание.

Первая глава посвящена анализу физиологической роли световых факторов и механизмов взаимодействия лазерного излучения как на клеточном, органном уровне, так и с учетом воздействия его в целом на организм. Исследованы зависимости фотобиологической активности низкоинтенсивного лазерного излучения от его энергетических, спектральных, временных характеристик, а также от степени поляризации и когерентности с целью биологического и технического обоснования выбора источника излучения для выработки технических требований и разработке на его основе лазерного и светостимулирующего устройства.

В главе обобщены функционально стоимостные исследования зарубежной и российской лазерной биостимулирующей аппаратуры показывающие высокую стоимость, ограничивающую ее применение. Произведен многокритериальный анализ совокупности параметров, влияющих на конечный результат, который определил факторы, обеспечивающие конкурентоспособность и экономичность аппаратуры.

Па основе проведенного анализа научно обоснованы требования к конкурентоспособному разрабатываемому прибору светостимуляции: мощность излучения 2-20 мВт; диапазоны длин волн А.|=630-670 нм и ^2=850-1300 нм; частоты модуляции излучения: 2-100 Гц, модуляция шумовым спектром, биомодуляция с помощью обратной связи (по пульсу и дыханию), модуляция звуковой информацией; автоматическое отключение устройства в аварийном режиме; оптимальные размеры портативного (носимого) прибора для полевых условий; уменьшение энергопотребления по сравнению с существующими аналогами.

Вторая глава рассматривает вопросы оптимизации светового облучения за счет регулирования мощности облучения и выбора видов его модуляции. Обобщая многочисленные научные исследования физиологической значимости биоритмов и биосинхронизации для животного мира и человека с целыо саморегуляции организма и обоснования хронобиологического подхода к светостимуляции разработан метод модуляции светового излучения, воздействующего на организм, основными параметрами самого биообъекта (частотами пульса и фаз дыхания). Указанный метод автоматически учитывает индивидуальные биоритмологические особенности биообъекта, исключает побочные явления, снижает дозу светового облучения исключает передозировки, усиливает биостимулирующий эффект.

Для решения поставленной задачи и аппаратной реализации автоматизированного метода биоуправляемой световой хроностимуляции разработана математическая модель биосинхронизированного модулятора, которая представляет принципиально новый подход к вопросам оптимизации доз облучения. Модель учитывает динамическую взаимосвязь выходной мощности излучения от контролируемых индивидуальных параметров биообъекта, его значений пульса и значения фаз дыхания, а также различные виды модуляции излучения: модуляция дискретными частотами, розовым шумом, модуляция с девиацией частоты, новый предложенный в работе вид модуляции-с помощью звукового сигнала. Реализация данной модели позволяет добиться того, что в режиме биоуправления доза воздействия по сравнению с рекомендуемой уменьшается за счет снижения интенсивности во время выдоха и диастолы сердца. При сохранении того же положительного эффекта, достигается уменьшение мощности (интенсивности) светооблучения на 1/ЗРмах.

В главе поставлена и решена задача автоматического контроля состояния биообъекта при воздействии на него физического фактора -светового излучения. На основе данных контроля текущего состояния биообъекта строится система автоматического регулирования мощности светооблучения, которая обеспечивает предупреждение побочных явлений в процессе облучения биообъекта. Известно, что в результате светового воздействия возникают положительные биостимулирующие эффекты на клеточном и органном уровнях. Однако светостимулирующая мощность индивидуальна для каждого биообъекта. Пренебрежение индивидуальными особенностями организма приводит к передозировкам и побочным явлениям при облучении. В связи с этим в процессе светостимуляции необходимо автоматически изменять величину мощности светового облучения в зависимости от текущего состояния и чувствительности организма биообъекта. Для этих целей в рамках работы создается система автоматического регулирования мощности облучения с биологической обратной связью по параметрам пульсовой волны. В качестве задающего воздействия выбрана частота пульса, находящаяся под влиянием изменяющегося внешнего воздействия - мощности светооблучения. Для анализа данной системы составляется математическая модель зависимости частоты пульса биообъекта от мощности воздействия на него светостимулирующего излучения .В главе обобщаются имеющиеся научные сведения о воздействии на биообъекты светового излучения, выявляется функциональная зависимость между величиной мощности облучения и частотой пульса. Показано, что основной причиной побочных явлений светостимуляции является возможность учащения сердечного ритма выше допустимой нормы, являющейся индивидуальной для каждого биообъекта, особенно с ослабленной функцией сердечной деятельности и повышенной чувствительность к облучению. Показано, что стабилизация пульса в процессе светостимуляции является важной компонентой этой процедуры. В главе разработана математическая модель зависимости частоты пульса от мощности воздействующего на биообъект светоизлучения. Получена фактически индивидуальная зависимость частоты пульса биообъекта от мощности светооблучения и коэффициента учитывающего скорость нарастания частоты пульса при светостимуляции.

В первой главе теоретически обосновывается и разрабатывается система автоматического регулирования на основе фазовой автоиодстройки частоты в которой биообъект вместе с датчиком пульса рассматривается как генератор частоты управляемый мощностью лазерного облучения. Производится замена в структурной схеме фазового детектора и фильтра нижних частот типовыми инерционными звеньями и определяется передаточная функцию синхронизируемого генератора. Разрабатывается закон изменения частоты генератора от мощности излучения на входе регулирующего устройства и измерительное устройство (фазовый детектор) сравнивающий фазы и определяются параметры синхронизируемого генератора, в качестве его выходной величины выбираются изменение фазы. Производятся необходимые преобразования по Лапласу и определяется передаточная функция замкнутой системы с биологической обратно связью. Сроится годограф системы ФАПЧ, определяется устойчивость системы по критерию Найквиста. Анализируется величина установившейся ошибки в виде фазового сдвига при скачкообразном изменении частоты. Показывается необходимый запас устойчивости реализованной системы и результаты подтверждающие эффективность применения разработанного метода быстродействующего мониторингового контроля биообъекта и автоматического регулирования мощности светоизлучения с биологической обратной связью по параметрам пульсовой волны, обеспечивающего повышение эффективности стимулирующего воздействия данного физического фактора при одновременном уменьшении его побочных явлений и исключающих фактор субъективности в процессе управления мощностью излучения.

В третьей главе рассматриваются вопросы теоретического обоснования целесообразности применения сверхъяркого светодиода в качестве облучателя вместо лазера. Обобщая практические наработки клиницистов-физиологов показывается, что лазерное излучение сохраняет свойства когерентности лишь на глубине биоткани до 0,3 см. Делается вывод, что облучение биоткани на глубине свыше этих величин производится обычным некогерентным и неполяризованным излучением, т.е. когерентность свойственная лазерам не обладает существенным лечебным эффектом. На выходе световодов применяемых в лазерной физиотерапии также присутствует некогерентный поток световой энергии т.к. когерентность нарушается после 2 см. его пробега по световоду. Значительной доля стоимости комплектующих (до 50%) от стоимости самого аппарата принадлежит полупроводниковому лазерному излучателю. Таким образом замена лазерного излучателя на альтернативный экономичный излучатель актуальна.

В главе дано техническое обоснование выбора источников излучения. Основными критериями для выбора полупроводникового светодиода красного диапазона (А.=630 нм) является его высокая терапевтическая эффективность, низкая потребляемая мощность, миниатюрность и необходимая для терапии выходная мощность излучения в непрерывном режиме. При выборе источника излучения на основе сверхъяркого светодиода красного диапазона (А,=630) для малогабаритного светостимулирующего аппарата основными критериями являлись: низкая потребляемая мощность, миниатюрность (корпус 05 мм), сила света Д, не менее 2500 мкд.

Для получения необходимого физиотерапевтического эффекта аппаратом лучевой терапии, плотность мощности излучения должна находиться в пределах Е=0,1-ь10 мВт/см . При этом лечащему врачу необходимо также знать распределение плотности мощности излучения на облучаемой поверхности биоткани в зависимости от расстояния до лазерного излучателя. Это существенный момент при выполнении дозозависимой терапии. Для этого производятся необходимые расчеты. Имея светотехнические характеристики светодиода 11ЬМР-ЕО25-С)Т000 (фирмы

HEWLETT PACKARD): длину волны A.=630 нм; угол расходимости излучения а=30°; осевая сила света Iv=2,5 кд; напряжение {У„р=2,1 В; Исходя из диаграммы направленности для светодиода, спектрального распределения силы света производятся расчёты полного светового потока через плоские углы сферической системы координат, связывая световые и энергетические величины через спектральную световую эффективность излучения определяется энергетический поток светодиода Определяя расчётами геометрическую проекция светового пятна на биообъект рассчитывается плотность мощности излучения в зависимости от расстояния до поверхности биоткани, что позволяет построить семейство кривых плотности мощности облучения от расстояния до поверхности биоткани и радиуса светового пятна. Приведенные расчёты позволяет определить конкретные значения плотности мощности в любой точке облучаемой биоткани при различных расстояниях, что является необходимой информацией для проведения светостимулирующих процедур. По полученным результатам, можно сделать вывод, что современные сверхяркие светодиоды красного диапазона А.=630 нм (на примере HLMP-ED25-QT000) могут служить эффективными источниками облучения биотканей, обеспечивая при этом дозозависимое светостимулирующее воздействие. В главк производится анализ литературных данных и на его основе показывается, что площадь облучения имеет принципиальное значение для нормализации ритмов микроциркуляции крови, эффективности воздействия, и самое главное, его стабильности. При малой площади облучения перестройка микроциркуляции носит временный характер и легко исчезает после сеанса светооблучения. Для стабильного восстановления устойчивости, характерной для нормальной (здоровой) ткани требуется перестройка ритмов микроциркуляции на всей площади органа или проекционной зоны. По этой причине необходимо создание светоизлучающих матриц. Подтвержденная в работе стимулирующая эффективность современных светодиодов открывает перспективы матричных излучателей, обладающих минимальной ценой. Но возникает проблема их оптимального расположения и обеспечения минимальной неравномерности светооблучающего потока на биоповерхности. В главе показано, что такие задачи до сих пор не ставились, являются новыми и требуют научного обоснования и решения. В главе рассматривается матрица из двух излучателей и составляется ее теоретическое и математическое описание. Производится разработка программы минимизации неравномерности относительной освещенности светодиодной матрицы в зависимости от отношения относительного расстояния между излучателями к относительной высоте до поверхности облучения. Показывается результаты машинной обработки в виде семейства графиков. Делается вывод, что при заданном угле расхождения излучения светодиода равном 30 град, матричный излучатель имеет минимальную неравномерность освещенности на биоповерхности при расстоянии между светодиодами равном 0,5Ь. Таким образом, в данной главе создана универсальная математическая модель светодиодной матрицы с минимальной неравномерностью освещенности поверхности биобъекта, что позволяет получить более стабильные результаты облучения биоповерхностей.

Глава4 На основе проведённого многокритериального анализа в главе обоснованы принципы построения лазерных и светотерапевтических аппаратов с универсальной базовой конструкцией и выносным излучающим терминалом. Среди обоснований данного подхода - снижение затрат на проектирование и производство, снижение себестоимости и трудоемкости продукции, возможность внедрения новых технологий, повышение качества и надёжности продукции, возможность снижения продажной цены.

Причина, обусловленная выбором подобной конструкции аппарата заключается в том, что она способна осуществлять доставку лазерного и светотерапевтического излучения непосредственно с очагу поражённой ткани без световолоконных каналов транспортировки, потери мощности на которых доказаны многочисленными публикациями и составляют 25-50%, в зависимости от применяемых длин. Вторая причина обусловившая выбор конструкции в виде выносного излучающего терминала состоит в том, что она практически не изменяет функциональных схем и их решений при качественной модернизации аппарата, и позволяет дистанционно управлять основными режимами аппарата.

На основании выводов корреляционного анализа принимается решение о универсальности основного блока, называя его в работе - блок питания и управления. Основная цель его функции - это создание различных, эффективных в медицинской практике физиотерапии видов модуляции оптического излучения. Естественно реализовать различные виды в одном приборе дорого и нет в этом необходимости, т.к. медицинские учреждения разнопрофильны, и подобный подход с практической точки зрения приводит к излишним функциям, дороговизне прибора. Сам адаптерный блок реализуемый в рамках работы имеет возможность устанавливать варьируемые блоки с различными видами модуляции излучения. Для этих целей разработана универсальная плата питания и управления. Такое новое научно-обоснованное решение позволило расширить функциональные возможности аппарата. Стало возможным решать задачи разнопрофильного физиотерапевтического воздействия по направлениям медицинского применения. В главе обосновывается и разрабатывается для формирования биосинхронизированных выходных светотерапевтических сигналов биологическая обратная связь по основным биоритмам пациента (частоте сердечных сокращений и частоте дыхательных фаз) с варьируемой функциональной платой. Аппаратно автоматический режим биосихронизации обеспечивается следующим образом: датчик пульса, закрепленный на пальце пациента, с расположенными в нем ИК излучателем и фотоприемником, которые располагаются встречно к друг другу обеспечивают регистрацию пульсовой волны через просвет пальца. Для этого на ИК излучатель через АРУ поступает необходимое напряжение с выхода усилителя При прохождении пульсовой волны через кровеносные сосуды пальца происходит изменение оптической прозрачности, что вызывает изменение напряжения с фотоприемника. Этот сигнал с фотоприемника проходя через усилитель и затем через полосовой фильтр поступает на компаратор и затем на модулятор, с выхода которого промодулированный сигнал с необходимыми характеристиками поступает через блок стабилизации мощности на лазерный излучатель.

Другой канал биосинхронизации - дыхательный также функционирует в автоматическом режиме. Для этого с двух терморезисторов, включенных последовательно, расположенных в датчике фиксирующем носовое дыхание изменяется проходящий ток, при этом напряжение на выходе делителя поступает на интегратор и затем через дифференциальный усилитель на вход управляемого напряжением генератора, выход которого нагружен на второй логический вход модулятора.

Глубина амплитудной модуляции суммарного сигнала с датчика пульса и датчика дыхания схемы составляет 30 %. В качестве несущей частоты в лазерной терапии используется частота (10±3) Гц, что соответствует реальным биоритмам. Показано, что в режиме биоуправления доза воздействия по сравнению с рекомендуемой уменьшается за счет снижения интенсивности во время выдоха и диастолы сердца пациента. Поэтому в режиме биоуправления возможно уменьшить мощность (интенсивность) в 1/3 раза. Лазерное излучение с помощью схемы промодулировано средней частотой 10 Гц, с девиацией частоты ±3 Гц. Последняя необходима для исключения адаптации биообъекта к модулируемой частоте.

Обосновывается и разрабатывается функциональная схема модуляции излучения с помощью смысловой и эмоциональной информации, которая также используется в разрабатываемой линейке в виде варьируемого варианта модуляции. Схема работает на аналоговых сигналах с использованием широтно-импульсной модуляции. Предлагаемая структура интересна тем, что смысловая информация может нести в себе практически любой из видов модуляции. Поэтому аппарат рассматривается в работе с позиций информационно-энергетической структуры его построения. В работе показано, что повышение КПД функциональной схемы аппарата связано с механизмом потерь мощности в цепи управления, величина которых минимизируется за счёт применения ШИМ модулятора. В третьей главе научно обосновывается и производится расчёт фотодиодного способа измерения мощности излучения низкоинтенсивных полупроводниковых лазеров. Способ разработан и реализован для оперативного контроля лечащим врачом за наличием лазерного излучения в любой момент лечебной процедуры со светодиодной индикацией и звуковым тональным сигналом. Показано, что фотодиод способен эффективно принимать излучение в широком диапазоне спектра, и это свойство необходимо при замере мощностей излучателей с различными длинами волн. Показано, что фотодиодный способ является основным, т.к. одновременно обеспечивает необходимый уровень быстродействия

В данной главе уделено внимание созданию конкурентоспособных аппаратов лучевой терапии. Исследования показывают, что основными критериями конкурентоспособности данной аппаратуры являются качество, цена, снижение издержек в производстве, доверие к товару. В диссертации акцентируется внимание на оптимизацию функциональных и схемотехнических решений аппаратуры, как основные звенья при создании конкурентоспособной продукции. Для оценки эффективности работ при создании оптимальных конструкций лазерной аппаратуры автором предлагается им разработанный графико-аналитический корреляционный метод анализа связей между отклонениями основных технико-экономических характеристик при промышленном выпуске однотипных изделий. Сущность предлагаемого метода состоит в том, что анализ уровня оптимальности разработки аппаратуры производится в прямой зависимости от эффективности вложенных временных (Т0) и стоимостных (Со) затрат на проектирование и подготовку производства новых изделий, влияющих на улучшение основных технико-экономических характеристик новых изделий (себестоимость, производительность и качество).

Получение таких графико-аналитических зависимостей в логарифмических шкалах имеет преимущества перед другими известными статистическими методами в наглядности, оперативности и высокой точности обработки результатов, что дает возможность исследований при значительных разбросах параметров. Эти достоинства метода позволяют руководству фирмы установить какие именно технико-экономические характеристики следует улучшить и в какой степени использовать временные и стоимостные затраты при проектировании и подготовке производства новых изделий , и при необходимости, перераспределить финансовые ресурсы на освоение очередных изделий. Таким образом, задача исследований заключается в разработке и практическом применении предложенного графико-аналитического корреляционного метода анализа связей между отклонениями технико-экономических характеристик при серийном выпуске лазерной аппаратуры, дающего возможность повышать эффективность работ при их производстве. Далее исследуется эффективность работ при создании функциональной схемотехники конкурентоспособных аппаратов лучевой терапии путем анализа эффективности вложенных временных (Т0) и стоимостных затрат (С0) на проектирование и подготовку производства новых изделий, а также на улучшение основных технико-экономических характеристик самих новых изделий (себестоимость, производительность и качество). Именно, такие зависимости дают возможность оперативно оценивать эффективность ведения разработок и подготовки производства, и при необходимости, перераспределять ресурсы на создание аппаратных конкурентоспособных преимуществ. Предлагается для получения и исследования таких зависимостей использовать фактические данные на основании предыдущих разработок и производства аналогичных изделий своего предприятия. Учитывая, что на графиках размерности (стоимость — в рублях, время - в месяцах, неделях, часах) в работе предлагается и практически реализуется факт, что распределения технико-экономических характеристик приводятся к безразмерным характеристикам путем отнесения конкретного показателя к его математическому ожиданию, при этом производится оценка допустимости преобразованных безразмерны распределений в условиях, когда среднеквадратичное отклонение становится соизмеримым с математическим ожиданием и оценкой границы такой допустимости. Далее проводится анализ типовых распределений (в допустимых границах) по величине и направлению (положительной и отрицательной) корреляционной связи. Показывается, что реальная графическая модель технико-экономических характеристик в линейных нормированных шкалах имеет существенную деформацию всей области среднеквадратических отклонений. В связи с этим в работе предлагается применить логарифмические шкалы при анализе графических характеристик распределения отклонений. Эта модель с логарифмическими шкалами, осуществляя тем самым коррекцию области распределения совместных отклонений двух технико-экономических характеристик при среднеквадратичных отклонениях, соизмеримых с математическими ожиданиями становится удобной и наглядной для оперативного анализа. В работе показано, что эффективность использования выделенных средств (Со) и выделенного лимита времени (Т0) определяется либо снижением себестоимости (С), либо повышением производительности (уменьшение t), либо наиболее существенным повышением качества изделий (большая продажная цена изделия - (Сд), обусловленная более высоким качеством). Далее показывается, что доминирующим показателем эффективности разработки является обеспечение улучшенных показателей качества лазерной аппаратуры. Поэтому при её усовершенствовании ресурсы Со и Т0 в первую очередь должны быть направлены на повышение Сд,, а уже потом на снижение С и t. Для подтверждения этих результатов графико-аналитическим методом строятся зависимости себестоимости изделий от стоимостных и временных затрат на разработку и запуск их в серийное производство C=f(CT0); зависимость трудоемкости изделий от стоимостных и временных затрат t=f(Co,To), зависимость продажной цены изделий от их себестоимости и трудоемкости Сд=Г(СД); зависимость продажной цены изделий от их стоимостных и временных затрат на разработку и запуск их в серийное производство Ca=f(CoT0). В этой главе на примере лазерных аппаратов, выпускаемых ОАО «Завод ЭЛЕКОН» из 7-ми изделий, составляется их графико-аналитическое описание, используя подсчет математического ожидания тх и среднеквадратические отклонения 5Х. Путем нормирования среднеквадратических отклонений относительно математических ожиданий всех технико-экономических характеристик с использованием логарифмических шкал строятся их стохастические зависимости, которые анализируются по знаку коэффициента корреляции. Таким образом, используя новую теоретическую методику применения корреляционных связей между отклонениями основных технико-экономических характеристик серийных изделий с помощью графико-аналитического метода и используя выводы, в работе ставятся перед исследуемым предприятием задачи в части создания конкурентоспособной аппаратуры лучевой терапии. В главе разработано теоретическое обоснование корреляционно-стоимостному анализу серийных однотипных изделий лазерной аппаратуры с целью получения не только базовых результатов, таких как время окупаемости всех затрат Т^, прибыли С^ , но и их вероятностных отклонений, неизбежно возникающих при реальном проектировании и освоении производства этого вида аппаратуры. При изготовлении заказных партий, что актуально в настоящее время в работе показано, что в этих случаях имеются ограничения в продажной цене и времени проектирования и производства партии аппаратов. В главе разрабатываются математические модели экономических эквивалентов изменения себестоимости при улучшении нескольких показателей качества с учётом предложений потребителей.

Заключение диссертация на тему "Методы и приборы контроля и управления полупроводниковыми излучателями, оптимизирующие лучевую нагрузку на биологические объекты"

4.6. Выводы по главе 4

1. Предложен и практически внедрен новый метод повышения эффективности воздействия светоизлучения на организм на основе автоматизированного учета не только индивидуальных особенностей организма, но и контроля его текущего состояния в данный момент в режиме реального времени.

2. На основе многокритериальной оптимизации разработаны и практически реализованы принципы построения универсальной базовой конструкции аппаратов светостимуляции, состоящей из универсального узла с варьируемыми узлами модуляции и выносного излучающего терминала с функциональной схемой, включающей сверхъяркий светодиод и равномернооблучающую светодиодную матрицу. Реализованные в рамках работы новые принципы построения аппаратуры позволяют решать задачи разнопрофильного светостимулирующего воздействия, осуществить дистанционный метод облучения, снизить стоимость приборов

3. Разработана новая функциональная схема варьируемого узла биоуправления излучением на основе биосинхронизации с пульсом и дыханием, размещающаяся внутри базового блока (сетевого адаптера), что позволило реализовать новый автоматизированный метод модуляции светостимулирующего воздействия с помощью биоритмов самого организма, сформировать для этого режима необходимую форму импульсов биомодуляции светового излучения в фазах пульса и дыхания, при максимуме и минимуме кровенаполнения, с требуемыми, научно-обоснованными соотношениями их амплитуд, позволяющая существенно повысить светостимулирующий эффект с одновременным снижением мощности облучения.

4. Разработана и запатентована новая функциональная схема модуляции светостимулирующего излучения с помощью звуковых сигналов.

5. Предложено и запатентовано функциональное и схемотехническое решение аппарата светостимуляции осуществляющего комплексное воздействие: с применением звуковой информации для модуляции светового излучения и одновременном воздействии на органы слуха и зрения для усиления стимулирующего эффекта.

6. Разработана универсальная базовая конструкции аппарата: с различными видами модуляции светового излучения: шумовой, биомодуляцией, модуляцией с помощью звуковой информации, модуляцией детерминированными частотами, что позволяет решать задачи разнопрофильного воздействия для усиления стимулирующего эффекта.

7. Разработана удобная и эргономичная функциональная схема выносного излучающего терминала, осуществляющего дистанционный метод облучения непосредственно очагов патологии.

8. Предложенная новая методика для анализа деятельности фирм-изготовителей с применением корреляционных связей между отклонениями основных технико-экономических характеристик серийных светостимулирующих аппаратов, графически отображаемых в четырехмерном пространстве, представляет собой инструмент оценки эффективности вложенных затрат на проектирование изделий и подготовку производства, что представляет научную и практическую ценность при создании конкурентоспособных приборов контроля окружающей среды и состояния живых организмов входящих в ее состав по результатам светостимулирующего воздействия на них.

Апробированные теоретические исследования с применением десяти корреляционных связей между отклонениями основных технико-экономических характеристик с графическим их отображением позволяют поставить задачи для эффективной работы фирмы при создании приборов с лучшими характеристиками по сравнению с аналогами.

9. Предложен новый метод коррекции распределения нормированных распределений отклонений технико-экономических характеристик при дисперсиях, соизмеримых с математическими ожиданиями, применением логарифмических шкал.

9. На практических примерах ОАО «Завод ЭЛЕКОН» исследован ряд серийно выпускаемых светостимулирующих и лазерных аппаратов по исходным технико-экономическим характеристикам и составлено их графико-аналитическое описание с логарифмическими шкалами.

- Произведен анализ 10 взаимных корреляционных зависимостей и сделаны практически выводы для повышения эффективности работы предприятия. На практических примерах исследована эффективность работы конструкторских и технологических подразделений предприятия «Завод ЭЛЕКОН» при проектировании и подготовке производства серийных лазерных терапевтических аппаратов с построением графических корреляционных зависимостей.

10. За счет проработки на этапе эскизного проекта нескольких альтернативных вариантов сделаны следующие выводы:

1. Наиболее привлекательным является вариант заказной партии, имеющий более высокую прибыль и производительность труда и не требующий дополнительных затрат времени средств на подготовку производства, что дает возможность выполнения заказа в сжатые сроки.

2. На конкретных примерах заказных партий приборов контроля и управления полупроводниковыми излучателями, оптимизирующими лучевую нагрузку на биологические объекты ОАО «Завод ЭЛЕК011» показал выбор наилучшего варианта технического решения с применением данного вида моделирования.

3. Предложена и апробирована модель оценки повышения себестоимости приборных изделий для контроля природной среды при улучшении нескольких показателей качества на предприятиях производителях. Исходя из этой модели делается следующий вывод:

4. Удовлетворяя интересы потребителя в улучшении нескольких показателей качества приборных изделия необходимо учитывать рост себестоимости, который должен удовлетворять и изготовителя.

11. На основе новых методов и методик светостимуляции разработана гамма новых, экономичных и компактных приборов, что доказывает правильность предложенных методов. Внедренные в серийное производство приборы светостимуляции, по сравнению с аналогами, имеют:

- меньшую стоимость (на 40-50%),

- меньшую потребляемую мощность (на 30%),

- меньший занимаемый объем и массогабариты (на 25-30%), - лучшую надежность и эргономичность.

Полученные основные результаты позволили достичь цели поставленной в работе, а именно - разработаны новые, конкурентоспособные приборы и методы контроля светостимулирующего воздействия на биологические объекты природной среды, способные оптимизировать лучевую нагрузку, с учетом индивидуальных особенностей организма в режиме реального времени.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

4. Произведено научное обоснование применения сверхъяркого светодиода в аппаратах светостимуляции. Произведены необходимые расчёты мощности излучения по имеющимся светотехническим параметрам, показывающие, что сверхъяркие светодиоды развивают необходимые плотности мощности излучения на биоповерхности, необходимые для светостимулирующих целей.

Реализованные в рамках работы новые принципы построения аппаратуры позволяют решать задачи разнопрофильного светостимулирующего воздействия, осуществить дистанционный метод облучения, снизить стоимость приборов.

6. На основе предложенных методов разработаны: а) новая функциональная схема варьируемого узла биоуправления излучением на основе биосинхронизации с пульсом и дыханием, размещающаяся внутри базового блока (сетевого адаптера), что позволило реализовать новый автоматизированный метод модуляции светостимулирующего воздействия с помощью биоритмов самого организма, сформировать для этого режима необходимую форму импульсов биомодуляции светового излучения в фазах пульса и дыхания, при максимуме и минимуме кровенаполнения, с требуемыми, научно-обоснованными соотношениями их амплитуд, позволяющая существенно повысить светостимулирующий эффект с одновременным снижением мощности облучения. б) разработаны оригинальные функциональные схемы и конструкторские решения датчиков пульса и дыхания. в) разработана и запатентована новая функциональная схема модуляции светостимулирующего излучения с помощью звуковых сигналов. г) предложено и запатентовано функциональное и схемотехническое решение аппарата светостимуляции осуществляющего комплексное воздействие: с применением звуковой информации для модуляции светового излучения и одновременном воздействии на органы слуха и зрения для усиления стимулирующего эффекта. д) разработана универсальная базовая конструкции аппарата: с различными видами модуляции светового излучения: шумовой, биомодуляцией, модуляцией с помощью звуковой информации, модуляцией детерминированными частотами, что позволяет решать задачи разнопрофильного воздействия для усиления стимулирующего эффекта. е) разработана удобная и эргономичная функциональная схема выносного излучающего терминала, осуществляющего дистанционный метод облучения непосредственно очагов патологии.

7. На основе новых методов и методик светостимуляции разработана гамма новых, экономичных и компактных приборов, что доказывает правильность предложенных методов. Внедренные в серийное производство ^ приборы светостимуляции, по сравнению с аналогами, имеют:

- меньшую стоимость (на 40-50%),

- меньшую потребляемую мощность (на 30%),

- меньший занимаемый объем и массогабариты (на 25-30%), - лучшую надежность и эргономичность.

Полученные основные результаты позволили достичь цели поставленной в работе, а именно - разработаны новые, конкурентоспособные • приборы и методы контроля светостимулирующего воздействия на биологические объекты природной среды, способные оптимизировать лучевую нагрузку, с учетом индивидуальных особенностей организма в режиме реального времени.

Библиография Макшаков, Станислав Борисович, диссертация по теме Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

1. Щукин И. Экология для студентов вузов. Ростов-на-Дону. Феникс.2004. С 96-97.

2. Ларюшин А.И. Применение лазеров в биологии и медицине. Учебное пособие Московского энергетического института. Казанский филиал. Казань. 1997. С 258-260.

3. Скобелкин O.K., Цыганова Г.И. Клиническое и экспериментальное применение новых лазерных технологий. Материалы Международной конференции г.Казань. 12-14 сентября 1995г. 501с.

4. Скобелкин O.K. Новое в лазерной медицине и хирургии. Часть I. Тезисы Международной конференции. г.Переяславль-Залесский. 17-19 сентября 1990г. Москва 1990г. 329с.

5. Скобелкин O.K. Новое в лазерной медицине и хирургии. Часть II. Тезисы Международной конференции. г.Переяславль-Залесский. 17-19 сентября 1990г. Москва 1990г. 317с.

6. Новое в лазерной медицине и хирургии. Часть 1. Тезисы международной конференции, г.Переславль-Залесский, 17-19 октября 1990г., под редакцией профессора О.К.Скобелкина.

7. Новое в лазерной медицине и хирургии. Тезисы международной конференции, г.Переславль-Залесский, 13-15 ноября 1990г., под редакцией профессора О.К.Скобелкина.

8. Тезисы Международного симпозиума по лазерной хирургии и медицине, г.Самарканд 1988г., под редакцией профессора О.К.Скобелкина. Часть 11.

9. Клиническое и экспериментальное применение новых лазерных технологий. Материалы Международной конференции 12-14 сентября 1995г.,г.Казань, под редакцией член-корреспондента РАМН профессора О.К.Скобелкина.

10. Корочкин И.М., Чапидзе Г.Э., Капустина Г.М., Бохуа М.Р., Марсагинишвили Л.А., Беркинбаев С.Ф., Барбараш О.Л., Катаев М.И. Применение излучения гелий-неонового лазера для лечения острого инфаркта миокарда. Методические рекомендации М: МЗ РСФСР. 1989.

11. Карандашев В.И., Петухов Е.Б., Финько H.A., Попов Ю.А., Сличенко С.И. Экстракорпоральнае облучение полного обьема циркулирующей крови низкоэнергетическим гелий-неоновым лазером.// Вестник РАМН. 1994, М~4, С.51-54.

12. Кожекин В.В., Решедько O.A., Ткачев A.M., Жук С.А. Внутривенное лазерное облучение крон и и кислородтранспортная функция. // Анестезиология и реаниматология. 1995, М-1, С.42-43.

13. Утц С.Р., Волнухин В.А. Низкоинтенсивная лазеротерапия в дерматологии. Саратов. Изд-во Саратовского ун-та. 1998. 92 стр.

14. Emet Е., Fialka V. Low-dose lazer therapy: crinical analysis of clirical effects. Schweiz-Med-Wochensctr. 1993, 123, p. 949-954

15. Козлов В.И., Буйлин В.Л. Лазеротерапия. М. Центр "Астр", 1993. 275 стр 7). Шипулина H.A. Лазеротерапия и комплексном лечении пиелонефрита у детей. Автореферат дис к.м.н., Пермь, 1996.

16. Зверева К.В., Грунина Е.А. Отрицательные эффекты низкоинтенсивной лазерной терапии при ревматоидном артрите. // Терапевтический архив.) 1996, №5 С 22 24

17. Lubart R.Malic Z., Rochkind S. Fisher T. A possible mechanism of low-level laser-Iiuin cell inter-action/ Laser Ther/1990/ v2. N1. PP. 65-68.

18. Tina Karu. Primary and secondary- mechanismsof acton of visible and near intra red radiation- on cells.//

19. J. Photchem. 1999,v.49, N1, pp. 1-17.

20. Горбатенкова E.A., Владимиров Ю.А., Парамонов H.B., Азизова О.А. Красный свет гелий-неонового лазера реактивирует супероксиддисму тазу. // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1989, 57, С.302-305.

21. Девятков Н.Д., Зубкова С.М., Лапрун И.Б., Макеева Н.С. Физико-химические механизмы биологического действия лазерного .излучения. // Успехи современной биологии. 1998,103, С.31-43.

22. Брилль Г.Е., Брилль А.Г. Гуанилатииклаза и №-синтаза возможные первичные акцепторы энергии низкоинтенсивного лазерного излучения. // Лазерная медицина. 1997,1, 39-42.

23. Захаров С.Д., Иванов А.В. Светокислородный эффект в клетках и перспективы его применения и терапии опухолей. // Квантовая электроника. 1999, т.29№3. С 192 214

24. Клебанов Г.И., Страшкевич И.В., Чичук Т.В., Модестова Т.М., Владимиров Ю.А. Влияние эндогенных фотасенсибилизаторов на лазер-индуцированный прайминг лейкоцитов крони // Биологические мембраны. 1998, т. 15, М~3. С.273-285.

25. Shulze-Osthoff К Los М., Bauerie P.A. Redox signalling bu trancription factors NF-kb and AP-1 in lymphocytes //Biochem Pharmacol 1995, Ч.50, N6.-Pp.735-741

26. Лазеры в медицине: диагностика, лечение, реабилитация. Материалы Всероссийской научно-практической конференции. 13-14 апреля 2000г. под редакцией Ученого Совета Казанской Государственной медицинской академии последипломного образования, г.Казань.

27. Информационные бюллетени Лазерной Ассоциации-«Лазер ИНФОРМ» с 1995-2000г.г.,г.Москва, под редакцией профессора И.Б.Ковш.

28. Ультрафиолетовое лазерное излучение в хирургической практике. Методические рекомендации. Лазерный терапевтический аппарат ультрафиолетового излучения ЛИВЕНЬ, под редакцией кандидата медицинских наук Д.М.Красильникова, г.Казань 1991г.

29. Применение многоканального аппарата лазерной терапии ЛЛТМ-1. Методические рекомендации МЗ РФ НИИ Лазерной медицины, г.Москва 1993г.

30. Применение аппарата лазерной терапии ТПЛА для лечения гастродуоденальных язв. Методические рекомендации МЗ РТ, КГМИ им. С.В.Курашова, г.Казань 1994г.

31. Лазерная рефлексотерапия. Применение медицинского лазера АЛТП-2-1 в рефлексотерапии. МЗ РТ, кафедра традиционной медицины Казанского ГИДУВа, г.Казань 1995г.

32. Применение в рефлексотерапии, медицинского лазера АЛТП-2-2. МЗ РТ, кафедра традиционной медицины Казанского ГИДУВа, г.Казань 1995г.

33. Улащик B.C. Вопросы развития медицинской техники для физиотерапии. Вопросы курортологии. 1991г. №3 с.3-11.

34. Гейниц A.B. Лазерные технологии России на пороге 21 века. Лазер-Информ. Вып.№ 10 (169). Май 1999. Лазерная ассоциация . М. с 11.

35. Ковш В.Б. Лазерный промышленный комплекс России: Состояние. Потенциал, потребность в государственной поддержке века. Лазер-Информ. Вып.№ 10 (169). Май 1999. Лазерная ассоциация . М. с 5-6.

36. Васильев A.B., Лучинин В., Мальцев П. Микросистемная техника. Материалы. Технологии. Элементная база. Электронные компоненты. Москва №4 2000 г С 10.

37. Миляев В.А. Лазерная фтизиатрия. Лазер-Информ. Вып.№ 5-6 (164165). Лазерная ассоциация. Москва. Март 1999. с 14.

38. Загускин С.Л. Принцип «не навреди» и методики биоуправляемой лазерной терапии. М. 1995г. с.32-33.

39. Загускин С.Л. Устройство для физиотерапии. Патент РФ И 2033204.1. Приоритет 4.09.89.

40. Русаков В.И., Загускин С.Л., Слюсарев С.Л., Бубнова В.И. Способ лечения трофических язв. АС СССР И 1750702 от 28.03.91, приоритет от 15.01.90.

41. Загускин С.Л. Энергетические механизмы клетки: гомеостаз и биоритмы (глава 1.3) //Гомеостаз на различных .уровнях организации биосистем. Новосибирск, Наука, Сиб.отд. 1991-232с.

42. Загускин С.Л. Системный анализ биоритмологической, диагностики и управление жизнедеятельностью. Современные проблемы изучения и сохранения биосферы, т.1 Свойства биосферы и ее внешние связи. (Санкт Петербург, Гидрометеоиздат,!992 .С.72-82.

43. Носов 10. Лазерная медтехника. Грядут перемены. Электроника. Наука. Технология. Бизнес. 4/2002 с.43.

44. Пашин Д.М., Макшаков С.Б. «Модуляция мощности лазерного излучения с помощью смысловой информации»

45. Электронное приборостроение. Научно- практический сборник. Приложение к журналу «Вестник КГТУ (КАИ)». Выпуск №1 (35) 2004г, с.53 -56.

46. Дубровин Д.А. Трудные вопросы классической китайской медицины. ACTA Пресс. Г.Ленинград, 1991г. 227 с.

47. Макшаков С.Б. Датчик дыхания для биосинхронизируемого аппарата лазерной терапии. Электронное приборостроение. Науч. практ. сбор. Вып 3(31 ).г.Казань, КГТУ (КАИ), 2003г. с.69-71.

48. Шустов М. Усилители Д-класса. Радиолюбитель №12.1999. с. 17.

49. Шеннон К. Работы по теории информации. М: Изд-во иностр. лит., 1966.

50. Стил Р. Принципы дельта-модуляции /Пер. с англ. под ред. В.В.Маркова.-М: Связь, 1979.-368 с.

51. Илларионов В.Е. Медицинские информационно-волновые технологии.-М: ВЦМК "Защита", 1998. 45 с.

52. Макшаков С.Б. «Усовершенствование громкоговорителей 20АС-2»

53. Журнал «Радио» № 12 1981г., с.38-39

54. Макшаков С.Б., Горев Ю.С. «Усовершенствование головок ЗГД-31-1300» Журнал «Радио» № 7 1982г, с.44.

55. Ворончихин В.Я., Макшаков С.Б., Айдаров В.И. Электротерапевтический аппарат Электронное приборостроение. Научно-практический сборник. Приложение к журналу «Вестник КГТУ (КАИ)». Выпуск 5 (21) 2001г.

56. Ворончихин В.Я., Макшаков С.Б., Айдаров В.И. Аппарат физиотерапевтический. Электронное приборостроение. Научнопрактический сборник. Приложение к журналу «Вестник КГТУ (КАИ)». Выпуск 2 (23) 2002г.

57. Ворончихин В.Я., Макшаков С.Б. Портативный электронный прибор для лечения простатита и сопутствующих ему заболеваний.

58. Электронное приборостроение. Научно-практический сборник. Приложение к журналу «Вестник КГТУ (КАИ)». Выпуск 5 (26) 2002г.

59. Ермолаев Ю.П., Захаров Г.С. Ворончихин В.Я., Макшаков С.Б. Оценка степеней значимости показателей качества и выбороптимального технического решения при усовершенствовании выпускаемых электронных по предложению потребителя.

60. Электронное приборостроение. Научно- практический сборник. Приложение к журналу «Вестник КГТУ (КАИ)». Выпуск №6 (27) 2002г.

61. Ермолаев Ю.П., Захаров Г.С. Ворончихин В.Я., Макшаков С.Б., Миронов П.И.

62. Оценка экономических эквивалентов потребляемой мощности электронных устройств и их применение при проектировании, производстве и эксплуатации аппаратуры

63. Электронное приборостроение. Научно- практический сборник. Приложение к журналу «Вестник КГТУ (КАИ)». Выпуск №7 (28) 2002г.

64. Ермолаев Ю.П., Ворончихин В.Я., Макшаков С.Б., Миронов П.И. Расчет диапазона и точности коррекции сопротивлений пленочныхрезисторов, подгоняемых шунтированием секций

65. Электронное приборостроение. Научно- практический сборник. Приложение к журналу «Вестник КГТУ (КАИ)». Выпуск №6 (27) 2002г.

66. Ермолаев Ю.П., Мингалиев Р.К., Макшаков С.Б., Ефимов A.M., Гафуров Ю.Р.

67. Ермолаев Ю.П., Мингалиев Р.К., Захаров Г.С., Макшаков С.Б. «Применение корреляционных связей между отклонениями технико-экономических характеристик серийных электронных изделий для анализа деятельности фирм-изготовителей».

68. Электронное приборостроение. Научно-практический сборник. Приложение к журналу «Вестник КГТУ (КАИ)», Выпуск №6 (27) 2002г.

69. Ермолаев Ю.П., Захаров Г.С., Ворончихин В.Я., Макшаков С.Б., Миронов П.И. «Оценка экономических эквивалентов массогабаритных характеристик электронных устройств и их применение при проектировании, производстве и использовании аппаратуры».

70. Электронное приборостроение. Научно- практический сборник. Приложение к журналу «Вестник КГТУ (КАИ)». Выпуск №7 (28) 2002г

71. Ермолаев Ю.П., Саттаров И.К. Многокритериальная оптимизация технических решений электронной аппаратуры. г.Казань. Казанский государственный технический университет им. А.П.Туполева, 2003г. с.85-107.

72. Ермолаев Ю.П., Захаров Г.С., Саттаров И.К., Ворончихин В.Я., Макшаков С.Б., «Оценка экономических эквивалентов надежности электронных устройств и их применение при проектировании, производстве и эксплуатации аппаратуры».

73. Электронное приборостроение. Научно- практический сборник. Приложение к журналу «Вестник КГТУ (КАИ)». Выпуск №7 (28) 2002г

74. Макшаков С.Б. «Схемотехнические решения биоуправления лазерным излучением в аппарате АЛТП-2»

75. Электронное приборостроение. Научно- практический сборник. Приложение к журналу «Вестник КГТУ (КАИ)». Выпуск №2 (30) 2003г, с.24-30.

76. Макшаков С.Б. «Датчик дыхания биосинхронизируемого аппарата лазерной терапии». Электронное приборостроение. Научно- практический сборник. Приложение к журналу «Вестник КГТУ (КАИ)». Выпуск №3 (31) 2003г, с.69-71.

77. Колесов H.A., Салаев Ю.Н., Московцев М.А., Макшаков С.Б,, Ворончихин В.Я. и др.

78. Патент РФ № 40582 от 24 февраля 1994г., «Датчик пульса»,11овиков

79. B.А., Быков Ю.В., Макшаков С.Б.

80. Патент РФ № 40588 от 24 февраля 1994г., «Аппарат лазерной терапии полупроводниковый» Новиков В.А., Быков Ю.В., Макшаков С.Б., Саранцев В.П., Могилевский М.Ф., Швейкин В.И., ШейченкоВ.А.

81. Патент РФ № 40583 от 24 февраля 1994 г. «Аппарат лазерной терапии полупроводниковый» Новиков В.А., Быков Ю.В., Макшаков С.Б., Езерский В.К., Саранцев В.П., Могилевский М.Ф., Швейкин В.И., ШейченкоВ.А.,

82. Патент РФ № 41287 от 27 сентября 1994 г., Аппарат лазерной терапии «КОНТАКТ» Ларюшин А.И., Новиков В.А., Быков Ю.В., Макшаков1. C.Б., Езерский В.К.

83. Патент РФ № 2040285 от 25 июля 1994 г., «Комплект для внутрикостной лазеротерапии» Сафонов В.В., Каримов М.Г., Плаксейчук Ю.А., Новиков В.А., Макшаков С.Б., Лизунова Н.М.

84. Патент РФ № 41704 от 22 февраля 1995 г., «Аппарат лазерный терапевтический переносной» Ларюшин А.И., Новиков В.А., Быков Ю.В., Макшаков С.Б., Езерский В.К.

85. Патент РФ № 43331 от 16 марта 1997 г., «Лазерный литотриптор ЛЛТ-1» Ларюшин А.И., Новиков В.А., Быков Ю.В., Макшаков С.Б., Езерский В.К.

86. Патент РФ № 51403 от 16 октября 2002 г., Аппарат электролазерный терапевтический урологический «Ярило-синхро» (АЭЛТУ-02) Колесов H.A., Московцев М.А., Быков Ю.В., Ворончихин В.Я., Кораблев М.Г., Хайбуллина М.М., Макшаков С.Б.

87. Аппарат электролазерный терапевтический урологический «СВЕТИЛО» (АЭЛТУ-04) Патент РФ № 51532 от 16 ноября 2002 г., Колесов H.A., Московцев М.А., Быков Ю.В., Ворончихин В.Я., Кораблев М.Г., Хайбуллина М.М., Макшаков С.Б.

88. Патент РФ № 219903 на изобретение от 10 декабря 2002г., «Аппарат лучевой терапии» Ворончихин В.Я., Макшаков С.Б.

89. Патент РФ № 538 Пот 16 декабря 2003г.

90. Аппарат светотерапевтический АЛНУР» Колесов H.A., Салаев В.Н., Быков Ю.В., Гасимов Р.К., Кораблев М.Г., Макшаков С.Б., Кисляков Г.А.

Похожие работы

Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы
05.11.00