автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Оптический метод и программно-аппаратное средство контроля биологической активности растворов ионного серебра при создании и практическом использовании лекарственных препаратов на их основе

На правах рукописи

Жданов Денис Николаевич

Оптический метод к программно-аппаратное средство контроля биологической активности растворов ионного серебра при создании и практическом использовании лекарственных препаратов на их основе

Специальность 05 11 13 - Приборы и методы контроля природной среды,

веществ, материалов и изделий

ЛВТОгъфьга 1

диссертации па соискание ученой степени кандидата технических наук

Барнаул - 2007

003161123

Работа выполнена в Алтайском государственном техническом университете им И И Ползунова

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Госьков Павел Иннокентьевич

Научный консультант доктор медицинских наук

Беккер Владимир Николаевич

Официальные оппоненты доктор технических наук, доцент

Горбова Галина Михайловна

кандидат технических наук, профессор Цибиров Александр Михайлович

Ведущая организация Институт водных и экологических проблем СО РАН

Зашита состоится 08 ноября 2007 г в 15— на заседании диссертационного совета

/\ЛЛ 1\С л ,___________.____,________________________________________

иич ии /ъиши-Аши . ииударо!венни1 и 1слничсск.шъ уливерсшеш ни адресу 6э60_5о, Алтайский край, г Барнаул, пр-т Ленина, 46, конференц-зал

диссертацией мсжттс озоакомих-ьСл в библиолбкс А.< ■ с* 1Сл>>! о государственного технического универешета им И Л Ползу нова

Автореферат разослан «04» октября 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

Пронин С П

Общая характеристика диссертационной работы Актуальность проблемы. В последние годы в медицине и фармакологии возрос интерес к биологическим свойствам растворов ионного серебра, так как они обладают широким антибактериальным спектром, при этом микроорганизмы проявляют меньшую резистентность в сравнении с другими антисептическими средствами В зависимости от концентрации серебра раствор действует на очень многие штаммы микроорганизмов, вызывает угнетение патогенной микрофлоры и ускоренное развитие полезных для организма человека и тд Поэтому создание лекарственных препаратов на основе ионного серебра представляется актуальной и перспективной задачей

Так как существует проблема контроля биологической активности растворов ионного серебра в зависимости от концентрации, то все прямые исследования данных растворов для применения в антисептических целях на сегодняшний день являются предварительными, что напрямую тормозит разработку и внедрение в медицине лекарственных препаратов на основе серебра

Благодаря деионизации активность раствора сохраняется достаточно долго в неизменном состоянии даже после сильного встряхивания и изменении внешних температурных условий Разрушение раствора ионного серебра происходит только при попадании частиц металлов и солей в раствор, а также при воздействии магнитных, электрических и электромагнитных полей Поэтому разработка и использование электрических методов контроля биологической активности растворов ионного серебра невозможна

Неэлектрические методы и средства, пригодные для контроля биологической активности водных растворов ионного серебра, проработаны метрологически и методически недостаточно и поэтому в настоящее время реализованы слабо Из всех известных неэлектрических методов наиболее подходящим для контроля биологической активности водных растворов ионного серебра является метод, основанный на контроле процессов прорастания зерен пшеницы

Это г метод, впервые метре тэгически и методически хоре:::з лрэрабссгный в кандидатской диссертации Кондрашовой А Г, реализуется следующим обоазом вода делится на контрольную и исследуемые части, посте иссче дуемую часть воды подвергают ионшации ионами серебра, пссле чет о в обеих частях замачиваются партии зерен пшеницы, далее измеряется показатель биологической активности путем определения количества проросших зерен пшеницы в партиях контрольной и исследуемой частей

Эго был прорыв в области контроля биологической активности растворов ионного серебра, однако активное и широкое внедрение этого метода в практику тормозило, во-первых, отсутствие приборов контроля биологической активности водных растворов ионного серебра, во-вторых, ручной счёт прорастающих зерен пшеницы, что при масштабных и статистически достоверных исследованиях очень утомительно, трудоемко и дает излишне вариабельные результаты

Поэтому насущной проблемой стала необходимость реализации данного метода с помощью технических средств, исключающих ручной визуальный подсчёт прорастающих зерен пшеницы, существенное снижение трудоемкости контроля и значительное повышение его точности и производительности Именно эта задача и решена в данной работе

Цель работы - разработка оптического метода и программно-аппаратного средства контроля биологической активности растворов ионного серебра при создании и практическом использовании лекарственных препаратов на их основе

Для достижения поставленной дели диссертационного исследования необходимо решить следующие основные задачи

1 Рассмотреть свойства растворов ионного серебра и области его применения в медицинской практике, выполнить аналитический обзор существующих средств и методов контроля параметров природной среды с использованием биообъектов в качестве первичных измерительных преобразователей

2 Разработать экспериментальную установку для контроля биологической активности растворов ионного серебра

3 Исследовать изменение контролируемого параметра биообъекта во времени и определить рабочий диапазон и оптимальное время контроля с учётом минимизации погрешностей

4 Разработать математическую модель оценки биологической активности растворов ионного серебра для получения максимально-адекватной интерпретации полученных результатов при создании и практическом использовании лекарственных препаратов на основе ионного серебра

5 Разработать оптический метод и программно-аппаратное средство кон-1роля биологической активности растворов ионного серебра с учетом минимизации погрешностей и выполнить их метрологическую оценку

6 Исследовать биологическую активность растворов ионного серебра при различных концентрациях с помощью разработанного оптического метода и средства контроля для для создания и практического использования лекарственных препаратов на основе ионного серебра

Объектами исследования являются методы и средства контроля природной срсды с использование»: биообъектов и растворы коннсго серебра различной концентрации

I jf;C.,J>ii. i w-Vi гЗС5-;ЗСДчпдг5"|Я JdjiKii,). OcL-inrti'U I Kd тССЬи i iVSUuic. И i .pG-

граммно-аппаратного средства контроля биологической активности растворов ионного серебра при создании и практическом использовании лекарственных

пмрп^^ТЛр rin 11V* TYii и /">

Ч^ЛТ-ЛТ^^ ? -ж — тпгт ~ 7ТгГ*т «ППТЛТТНЯ Т" ' TT^^I — > , - . ~ ■ г . . , - .. , . .

iutt u/idi цуулсдцряшш. /A^iJi |<с-Li.;^ п пл it1 ai>„ ii^п [I ш \ ^адач upw DDiAiujint/njari

работы использовались как теоретические, так и экспериментальные методы исследования Экспериментальные исследования проводились с помощью разработанного программно-аппаратного средства Теоретические исследования проводились путем математического моделирования, применения численных методов решения задач с помощью компьютерной математической программы Mathcad Professional, статистических методов обработки экспериментальных данных программы MS Excel

Научная новизна выполненных исследований заключается в

1 Разработке и научном обосновании не существовавшего ранее оптического метода контроля биологической активности растворов ионного серебра при создании и практическом использовании лекарственных препаратов на их основе, отличающегося тем, что формируют оптическое изображение матрицы, включающей 100 зерен, выделяют изображения отдельных зерен, а далее изображения

отдельных ростков, суммарное число которых и характеризует биологическую активность раствора ионного серебра определенной концентрации

2 Разработке программно-аппаратного средства контроля биологической активности растворов ионного серебра, с использованием в качестве ПИП биообъектов (зёрен пшеницы), обеспечивающих высокую чувствительность метода контроля, и современных технических средств (Л¥еЪ-камера, ПК, пр ), обеспечивающих точность обработки информации, а также автоматизацию процессов измерения и обработки данных, что обеспечивает высокую точность метода контроля

3 Разработке количественного метода оценки биологической активности растворов ионного серебра с учетом амплитудного изменения показателя биологической активности растворов ионного серебра и стабильности проявления свойств

4 Определении оптимального времени контроля биологической активности растворов ионного серебра по изменению скорости прорастания зёрен пшеницы

5 Полученных экспериментальных данных, имеющих практическую ценность при создании, исследованиях и практическом использовании лекарственных препаратов на основе ионного серебра

На защиту выносятся, созданные автором.

1 Оптический метод контроля биологической активности растворов ионного серебра

2 Математическая модель оценки биологической активности растворов ионного серебра при создании и практическом использовании лекарственных препаратов на их основе

3 Аппаратно-программная реализация оптического метода контроля биологической активности растворов ионного серебра по коэффициенту влияния;

Практическая значимость:

1 Предложенный оптический метод контроля биологической активности растворов ионного серебра по коэффициенту влияния ь отличие от ближайшего метода-аналога (неэлектрического метода контроля биологической активности воды) в полной мере учитывает все влияющие ракторь\ ито повышает достоверность получаемой оценки биологической активности при создании и практическом использовании лекарственных препаратов на основе ионного серебра

2 Разработанное аппаратно-программное средство контроля биологической активности р<клворов ионного серебра, отличающееся высокой точностью, 1ех-нологической простотой, низкими трудоемкостью и себестоимостью, а также безопасностью использования, позволяет реализовывать оптический метод контроля самым оптимальным образом

3 Исследованы растворы ионного серебра в диапазоне концентраций от 1 до 100 мг/л и установлены концентрации, использование которых целесообразно при создании и практическом использовании лекарственных препаратов на основе ионного серебра, что успешно используется медиками в офтальмологии при лечении ЛОР-патологий, заболеваний дыхательных путей и др

Достоверность результатов обеспечена использованием при их получении надежных и проверенных теоретических представлений и экспериментальных методов и технологий, численными расчетами, проведенными на основании полученных соотношений, оценками величин и характера вытекающих из них зависимостей с использованием надежных экспериментальных данных

Реализация и внедрения. Разработанный оптический метод и программно-аппаратное средство контроля биологической активности растворов ионного серебра применяется в АГМУ на кафедре «Основ гигиены и экологии человека» для исследования влияния концентраций ионов серебра на биологическую активность водных растворов, используемых в терапевтических целях в рамках выполнения комплексной программы НИР «Применение ионного серебра в практическом здравоохранении» PK 227-70 и на кафедре информационных технологий АлтГТУ в рамках реализации программы «Приоритетные направления развития науки, технологий и техники в Российской Федерации», выполнении Федеральных целевых программ и создании прорывных технологий, направленных на создание фундаментальных основ принципиально новых материалов, услуг и технологий, а именно в производстве нано(био)сенсоров и нано(био)датчиков для решения проблем отдельных отраслей народного хозяйства

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 22 научно-практических конференциях, в т ч на XIII, XVII Всерос науч -тех конф «Методы и средства измерений физических величин», г Нижний Новгород, 2005 и 2007 гг, VII Междунар науч -тех конф «Измерение, контроль, информатизация», г Барнаул, 2006 г, 3-й Всерос науч -тех конф студ, асп и молодых ученых «Наука и молодежь», г Барнаул,

2006 г, Междунар науч -тех. конф «Вирту альные и интеллектуальные системы», г Барнаул, 2006 г, Междунар науч -тех конф «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения», г Москва, 2006 г, 2-ом Междунар форуме молодых учёных и студентов «Актуальные проблемы современной науки», г Самара, 2006 г, Междунар науч конф «Информационные технологии в современном мире», г Таганрог, 2006 г, Междунар науч -прак конф «Современная техника и технологии в медицине, биологии и экологии», г Новочеркасск, 2006 г, XIX Всерос науч -тех конф «Информационные технологии & науке, чроектиро-еении и производстве» г Нижний Новгород, 2006 г, Всерос ьау.. конф моло-лых гтп.гх гДТйукг, Технологии Исновац<»чл, г Н.-восибзгрсг, 2096 г, IX межвузовской студ конф, г Оренбург, 2007 г, V Всерос науч -прак конф студ, асп и молодых ученых «Молодежь и современные информационные технологии», г Томск, 2СС7 г , XIII Междунар науч -тех конф студ и асп «Ралиоэтектроника. электротехника и энергетика», г Москва, 200? г, ХШ Междунар науч-прак конф студ и молодых учёных «Современная техника и технологии» г Томск

2007 г, 16- International Scientific Symposium «TechnoMat 2007», Bulgaria, с Bourgas, 2007 г. VII Междунар науч -прак кок-р «Моделирование Tec-рия, методы и средства», г Новочеркасск, 2007 г, VI Всерос науч -прак конф «Системы автоматизации в образовании, науке и производстве», г Новокузнецк, 2007 г, VT Междунар молодежной науч -тех конф «Будущее технической науки», г Нижний Новгород, 2007 г, Интерпет-конф «Мехатроника Робототехника Автоматизации//, 1 Москва, 2С07 г, Всерос науч -прак конф «Актуальные проблемы науки в России», г Кузнецк, 2007 г, П-й Всерос конф с международным участием «Новые информационные технологии в медицине)/, г Волгоград, 2007 г

Публикации. По материалам выполненных в диссертации исследований опубликовано 26 печатных работ, включая 2 свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ

Личный вклад автора включает все теоретические и экспериментальные результаты, изложенные в диссертационной работе, разработку программно-аппаратного средства и создание оптического метода контроля биологической активности растворов ионного серебра

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 182 наименования, и 5 приложений на 50 листах Основной текст работы изложен на 146 страницах машинописного текста и содержит 47 рисунков и 10 таблиц

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность решаемой проблемы, определены цель, задачи, объект, предмет и методы диссертационного исследования, сформулированы научная новизна, предмет защиты, практическая значимость работы, приведены итоги апробации и реализации полученных научных результатов, дана краткая характеристика работы по главам

В первой главе рассмотрена актуальность исследования биологической активности растворов ионного серебра Приведён крагкий аналигический обзор методов и средств контроля природной среды с использованием биообъектов, показаны преимущества оптических методов контроля параметров природной среды в сравнении с другими Сформулированы задачи диссертационного исследования

Во второй главе представлены этапы разработки оптического метода и программно-аппаратного средства контроля биологической активности растворов ионного серебра

Экспериментальные и теоретические исследования показали, что зерна пшеницы лучше других культур реагирует на изменение химического состава водной среды Вода в зерне не только составная часть, физико-химически связанная с веществом, но и активный агент, принимающий участие в биохимических процессах, постоянно совершающихся в зерне При этом биологическая влага, образующаяся в зерне з резулыате биологических процессов и внесенная из вне, по-разному влияет на развитие зерна И именно этот факт позволяет использовать зёрна шненипы как биопатчик штя контроля волной среды по изменению пара-,негров биообъекта Полому для разработки оптического метода контроля биологической активности растворов ионного серебра в качестве первичного измерительного преобразователя использовались зерна пшеницы При этом контролируемым показателем являлась скорость прорастания зёрен, определяемая как число проросших зерен в единицу времени

Как уже отмечалось, существует неэлектрический метод контроля биологической активности воды, использование которого предлагается для контроля биологической активности растворов ионного серебра Недостатками данного метода контроля являются низкая точность измерения, вследствие увеличения случайной составляющей погрешности и наличия разброса результатов измерений из-за визуального принципа определения количества шоросших зерен пшеницы, высокая трудоемкость использования, связанная с длительностью получения и обработки экспериментальных данных, а также низкая достоверность получаемой оценки изменения биологической активности растворов ионного серебра, так как учитывается изменение только показателя биологической активности Поэтому разраба-

тываемый метод контроля не должен иметь указанных недостатков, но обладать высокой чувствительностью к изменению влияющих факторов на биологическую активность растворов ионного серебра и низкой погрешностью

Одним из способов решения поставленных задач является выбор рабочего диапазона и оптимального времени контроля параметра биодатчика Общий вид прорастаемости 1 партии зерен пшеницы во времени при нормальных условиях можно описать, используя логистическое уравнение Ферхюльста

ам „ (, ыЛ (к

= (1)

dN

где--скорость прироста зерен пшеницы в единицу времени,

dt

г - константа скорости прироста количества проросших зерен, N - значение прорастаемости зёрен в определенный момент времени, К - предельное значение емкости биологической системы Решая его, можно получить, модель изменения прорастаемости во времени

КСе1

N(t) =-— , w

1+ С е■ '

где С - произвольная константа, рассчитываемая из начальных условий, когда начинаются наблюдаемые процессы изменения прорастаемости зерен пшеницы в отдельной партии Как правило, это происходит не ранее 4-5 часов, поэтому до этого времени значения прорастаемости" в модели принимаем равными нулю

Для нахождения точки перегиба, в которой наблюдается максимальная чувствительность биодатчика (зерен пшеницы) от времени и происходят наиболее значимые информационные процессы, выполним двойное дифференцирование

( ^ г „гt\ ( у г „ -г г „2 I, s-,2 J."A

st e

i и г

/

" W c.

/

_ (I i n ' I

4" v " ; ; \i 1 ^ ° ;

/ H

v \

отсюда можно определить координаты точки перегиба ! — m —,— !

У.г С 2)

Аналитическое решение математической модели функции прироста проросших зерен пшеницы 1 партии от времени прорастания существенным образом зависит от начальных условий, что затрудняет использование полученных результатов для определения рабочего диапазона контроля Стоит также отметить, что приведенная детерминистическая модель не может служить точным отражением реальных биосистем Например, в нашем случае она не учитывает веро-

,... [ ; ' ■ ; ; ['/■ \ 'Т " 'Л ■ —--т. "-гат;;.-^ .■■ i, .. 'Т ; ■ ; I им I, г; ;,<■■>

* " -------....... i ' 1' i ' i ---- - | —, —- г----- ^ — Г' --■ ■ - ■ —

чества семян или изменений в среде, приводящих к случайным флуктуациям параметров модели Кроме того, если целью экспериментов является изучение влияния какого-либо управляемого фактора, например концентрации ионов серебра, то в уравнение необходимо водить дополнительную переменную Учет этих факторов приводит к существенному усложнению математического аппа-

рата Однако важные заключения относительно свойств моделей можно сделать и на основании качественного их исследования, путем исследования у поведения системы вблизи стационарных точек

Ключевым моментом моделирования является нахождение координат точки перегиба Так как ее ордината определяется только предельным значением емкости, то рабочий диапазон и оптимальное время контроля будем определять исходя из условия приближения прорастаемости 1 партии зерен пшеницы к 50%

Для этого рассмотрим вероятностную модель прорастания зерен шпеницы, используя эмпирические данные, выделив интервал времени, чтобы вероятность прорастания партии полностью в нём была не ниже 0,95 Оценка закона распределения вероятности прорастания зерен пшеницы во времени по критерию Кол-магорова показала, что исследуемая величина подчиняется нормальному закону Таким образом, наибольшая вероятность прорастания партии зерен близка к среднему значению при 20.5 ч и в данном интервале (20-21 ч) прорастземость партии зерен шпеницы близка к 50%

Выделив на эмпирической кривой вероятности прорастания 1 партии зёрен пшеницы во времени линейные участки (рисунок 1) и, используя метод наименьших квадратов, находим уравнения линейной регрессии

р<ц, 100 90

"70

60 .сл

40 30 20 10

та у7 =1,86 х+32 & з, Р7 1,00

VI у6 = 3,42 X" 12 89, #5 = 100 ^ УШ рц = ъ =045

V у5 = 5$4 х- 65,79, = 0,99 ^¡¡¡Г*

Ж1'

у

я. *

.><4=3,88 г-35,22, рщ = 0,97

чет

I л =0, ^ >Ж Уз = 217 х — 15 42 (Ъ = 0 95

0\ = 1 ТТ у, = 075 л__о р«;

С э 10 Ъ ¿и ¿о .зи 35 4и Рисунок 1 - Линеаризация эмпирической кривой вероятное! и ирорасхания партии зерен во времени

Таким образом, из рисунка 1 видно, что эмпирическую кривую вероятности прироста зерен пшеницы в единицу времени можно представить совокупностью линейных участков, характеризующихся определенной скоростью прироста Рассчитанные коэффициенты взаимной корреляции указывают что ии"ейиые модели прироста на отдельных участках и эмпирические данные достаточно сильно соотносятся, что позволяет использовать полученные модели прироста зерен пшеницы во времени на практике

Наибольшую крутизну имеет прямая у5, т е на этом участке происходит наибольший прирост зерен в партии в единицу времени Кроме того, продолжительность процесса во времени достаточна для проведения измерений, поэтому

участок времени с 15 до 21 ч с момента прорастания зёрен следует признать наиболее информативным и оптимальным для проведения контроля и исследований При этом экспериментальная погрешность на данном участке ниже, чем на других участках Оптимальным временем контроля с учетом минимизации погрешности измерений выберем время 18 ч (середина диапазона контроля), чтобы наиболее адекватно интерпретировать полученные результаты с близкими свойствами изменения скорости прироста зерен пшеницы во времени

Проверка правильности найденной математической модели прорастаемости зерен пшеницы во времени показала (рисунок 2), что представленный эксперимент теоретическая модель (2) с минимальной погрешностью описывает при

—•—Экспериментальные данные, —Лг- Модель

Рисунок 2 - Изменение прорастаемости партии зерен пшеницы во времени

Как видно, предложенная модель изменения прорастаемости партии зерен пшеницы во времени достаточно точно описывает реальный эксперимент, что подтверждает ее адекватность Расчет абсциссы точки перегиба из выражения (4), показывает, что изменение скорости прироста зерен пшеницы во времени происходит при 19,54 ч, т е оптимальное время контроля необходимо выбирать до 19,5 ч, что соотносится с полученными результатами

Таким образом, моделирование прироста зерен пшеницы во времени позволило выделить рабочий диапазон (от 15 часов до 21 часа) и оптимальное время контроля (18 часов) параметра биодатчика для оценки показателя биологической активности растворов ионного серебра Кроме того, при фактическом нахождении точки перегиба при 21 ч, аналитическая модель давала результат -19,5 ч, а вероятностная — 20,5 ч, что свидетельствует о большей достоверности последней модели

Экспериментальные и теоретические исследования привели к использованию в качестве источника получения измерительной информации Web-камеры VideoCam Slim 321С (Genius) для реализации оптического метода и программно-аппаратного средства контроля биологической активности растворов ионного серебра

Суть разработанного оптического метода контроля биологической активности растворов ионного серебра состоит в том, что Web-камера формирует оптическое

изображение матрицы, включающей 100 зёрен, после чего выделяют по установленным критериям изображения отдельных зёрен, а далее изображения отдельных ростков, общее количество которых в матрице характеризует биологическую активность раствора ионного серебра определённой концентрации.

Разработка программно-аппаратного средства метода контроля биологической активности растворов ионного серебра с использованием биодатчиков потребовала создания дополнительных технических средств. Так для удобства счёта зёрен и уменьшения погрешности, были разработаны измерительные матрицы (рисунок 3 - а) на сто зёрен, выполненные из пенополиуретана (поролона) чёрного цвета, создающего наиболее благоприятные условия роста биодатчиков. Для проведения многократных измерений был разработан лоток (рисунок 3 - б) из оцинкованной жести для размещения 10 матриц.

Рисунок 3 - Матрица для проращивания зерен (а) и лоток для их размещения (б)

Экспериментальная оценка влияния материалов матриц и лотка на прорастаем ость зёрен пшеницы в оптическом методе контроля биологической активности растворов ионного серебра представлена на рисунке 4.

ГЧТЙ1ВД5 Ор1ТТ!В1С1 з.: Г и 1| УГП ш оцютимнзйя шешпист шастчвссА

честь

щтерм* яатгрнжл

Рисунок 4 — Исследование влияния материала матрицы и лотка па прорастаемость зёрен пшеницы

Общая схема программно-аппаратного средства оптического метода контроля биологической активности растворов ионного серебра представлена на рисунке 5, а общий вид - на рисунке 6, в состав которого входят: 1 - блок питания измерительной платформы; 2 - блок управления; 3 - пульт управления измерительной платформой; 4 - шаговый двигатель, перемещающий измерительную платформу по направляющим (8); 5 - ПК, формирующий управляющие воздействия, и обрабатывающий результаты измерений; 6 - измерительная платформа с закреплённой на устройстве подвеса ^еЪ-камерой (7), производящей съёмку и получение изображений рабочей поверхности (11); 9 - шаговый двигатель, перемещающий ШеЬ-камеру по позициям; 10 - лоток с расположенными на нём матрицами с зёрнами.

Оптическая скамья для получения первичной информации при контроле БАВ

М«р1аа

зерен

Контр ОГОЦ)>Ч»ЬЛ

10»

Оптическая система для контроля БАВ

Устройство подвеса \УеЬ-камерынад

ГТЗС-4отопртемю«

м Блок

щ электрнюк

Питаю исее натфякскке

сете-220 В

ШШО5я5ДВ11№

тела я»«»»ки*гк>

оси У

Шагоыха сита-тета гпнммтлгю

оскХ

Плата управления движением оптической системы_

Трансформатор — С«тежси фктатр

Блок питания системы

Автоматизированное измерительное устройство

Путат

упрмпенкд

Монюор

ПрОГрАМЮС*

обеспечение

Пероэ млшй

когчгаятер

Рисунок 5 - Структурная схема программно-аппаратного средства оптического метода контроля биологической активности растворов ионного серебра

10 11

Рисунок 6 - Общий вид программно-аппаратного средства оптического метода контроля биологической активности растворов ионного серебра

С ПК посредством программного обеспечение осуществляется управление измерительной установкой через LPT разъем, а через порт USB осуществляется управление Web-камерой и передача полученных изображений пользовательской программе для дальнейшей обработки

Определение показателя биологической активности раствора ионного серебра основано на определении числа проросших зерен пшеницы в единицу времени Автоматизация процесса счета заключена в получении качественного изображения матрицы с зернами и его программного анализа Для обеспечения точности контроля получают изображение сегмента матрицы из четырех зерен

Общий алгоритм программы обработки изображения оптического метода контроля представлен на рисунке 7

Рисунок 7 - Общий алгоритм программы

Общая схема работы программного обеспечения оптического метода контроля 1) установка оптического устройства с помощью модуля Ук1еоСгаЬЬег, за-

хват изображения и съемка с помощью одного из модулей обработки видео потоков Delphi,

2) загрузка параметров программы

3) перемещение Web-камеры в нужную позицию посредством выполнения исполняемых файлов, содержащих в себе команды измерительной установки,

4) процедура обработки изображения включает.

а) последовательную загрузку изображений,

б) изменение размеров полученных изображений, имеющих прямоугольную форму в соответствии с выбранным разрешением, по форме рабочей области (сегмента квадратной матрицы с 4 зернами пшеницы),

в) очистка матрицы обработанных пикселей снимка;

г) поиск областей смежных пикселей с яркостью по каналу красного цвета (RED) больше, чем порог (SensR),

д) отсеивание помех и шума на изображении, т е областей содержащих ярких пикселей меньше, чем пороговое значение минимального размера зёрен (SensZ),

е) определение количества областей, в которых содержится пикселей больше, чем пороговое значение пикселей для ростка (SensP), с яркостью по каналу синего цвета (BLUE) большее, чем пороговое значение (SensB),

ж) подсчет количества зерен и ростков на отдельном сегменте матрицы,

5) определение количества зерен и ростков на каждой из измерительных матриц согласно точечной принадлежности,

6) полученные значения для каждой матрицы заносятся в таблицу Так как к одной экспериментальной точке относится несколько матриц, то обработка данных производится путем расчета статистических показателей среднего значения, СКО, доверительных интервалов в конкретной точке,

7) для повышения точности и исключения случайных влияющих факторов используется дифференциальная схема с контролем в каждой экспериментальной точке, поэтому производится вычисление относительных показателей оценки биологической активности растворов ионного серебра,

8) последним этапом обработки является построение эмпирических зависимостей показателей от параметра источника воздействия или экспорт данных в программную среду Microsoft Excel

Ключевым моментом алгоритма программы является эмпирическое наблюдение, что при рассмотрении по RED каналу все зерна, проросшие и не проросшие, выглядят более контрастно по сравнению с фоном (рисунок 8) А при рассмотрении по BLUE каналу поверхность зерен значительно темнее ростков (рисунок 8) Поэтому сначала изображение обрабатывается по RED каналу и определяются области пикселей принадлежащих зернам, а затем полученные области обрабатываются по BLUE каналу и рассматриваются на предмет наличия в них пикселей, яркость которых превышает заданный порог по BLUE каналу, при наличии таковых, они подсчитываются в каждой области и, если количество превышает заданный минимальный порог пикселей для ростка, то зерно считается поросшим (рисунок 9)

Рисунок 8 - Изображения сегмента с зернами в цвете и rio RED каналу

Рисунок 9 - Изображения сегмента по ВШЕ каналу и распознанное и цвете

При проведении экспериментальных исследований всегда основными задачами являются обработка полученных результатов и их верная интерпретация, максимально объясняющая суть процесса или явления. Предлагаемая модель оценки биологической активности растворов ионного серебра состоит в том, что по рассчитываемым показателям будет оцениваться два ключевых момента: степень воздействия влияющего фактора по изменению амплитуды контролируемого показателя (соотношение средних значений проросших зёрен в исследуемой и контрольных частях) и стабильность параметра, вызванная как внутренними процессами, так и внешними условиями, путём оценки разброса показателя при воздействии и без него. Отметим, что введение второй составляющей в оценку показателя биологической активности растворов ионного серебра, предложено впервые как возможность более точной интерпретации получаемых результатов для задач медицины и фармакологии при создании и практическом использовании лекарственных препаратов на основе серебра.

Таким образом, для качественной оценки изменения показателя биологической активности растворов ионного серебра впервые предложено рассчитывать соотношение:

г>~

К - ы или ТС

Л влияния ^ 11,111 Лвлияния

100%, (4)

'о- V с )

где Квчштя - коэффициент влияния исследуемого фактора на биологическую активность растворов ионного серебра,

¡У~м — относительное изменение показателя биологической активности растворов ионного серебра, определяемое из соотношения

„ N исследуемая _

= = или £>й -

N контрольная

Nисследуемая

N ~~~

1 контрольная

-1

100%, (5)

где Ниажд}/емая - среднее количество проросших зерен в единицу времени в исследуемой части (растворе ионного серебра), шт., N контрольная ~ среднее количество проросших зерен в единицу времени в контрольной части (водной основе), шт, Оа - относительное изменение разброса показаний при исследовании биологической активности растворов ионного серебра, определяемое из соотношения

г. ®исследуемая ,.

Оа =—-- или Ва =

""контрольная

/

&исследуемая ^ ^ аконтрольная

100%, (6)

где ^исследуемая ~ среднее квадратическое отклонеше количества проросших зерен в единицу времени в растворе ионного серебра, шт, аконтрольная ~ среднее квадратическое отклонение количества проросших зепен в единицу времени в контрольной ццс-гщ тпт При этом коэффициент влияния больше единицы означает повышение биологической активности, коэффициент влияния меньше единицы означает ее понижение, а равенство коэффициента влияния единице означает неизменность биологической активности раствора конного серебра

Так как разрабатываемые метод и программно-аппаратное средство контроля предназначены в первую очередь для задач медицины и фармакологии при создании и практическом использовании лекарственных препаратов на основе ионного серебра, то поясним необходимость использования именно такой модели

В графическом виде модель оценки имеет вид (рисунок 10), где каждая область характеризует определенное состояние системы

Область I характеризуется снижением показателя биологической активности и стабилизацией свойств среды при изменении исследуемого фактора Растворы *!-зннса о сереора с 1хОдсбнь™"1 свойствами можно использовать в к&чесиэ^; средств замедляющих активность биохимических процессов биологической системы, например в лечении ВИЧ-инфекцкй, косметологии и др.

Область II характеризуется ростом показателя биологической активности и стабилизацией свойств среды при изменении исследуемого фактора Растворы ионного серебра с подобными свойствами стоит использовать для разработки

препаратов, стимулирующих активность биохимических процессов биосистемы, например, в офтальмологии в качестве глазных капель, в терапии для общего укрепления организма и повышения иммунитета, в лечении ожоговых ран и др

Рисунок 10- Графическая модель оценки биологической активности растворов ионного серебра

Область Ш характеризуется ростом показателя биологической активности и нестабильностью свойств растворов ионного серебра при изменении исследуемого фактора Растворы ионного серебра с подобными свойствами стоит использовать для разработки лекарственных средств, когда требуется временное действие препарата, например, при лечении ЛОР-патологий и др

Область IV характеризуется снижением показателя биологической активности и ростом нестабильности свойств среды при изменении исследуемого фактора Растворы ионнош серебра с подобными свойствами крайне редко применяются в медицине, поэтому входные параметры получения данных растворов стоит исключать кз оеце^туо ^приготовления лекарственных препаплт^р

Отсюда видно, что каждая область опредслСль^м образс-х»! характеризует свойства биологической системы (раствора ионного серебра) Поскольку в медицине требуются растворы с различным проявлением свойств, например быстрый краткосрочный эффекх или же медленно текущий процесс с долгосрочным проявлением нужных свойств, то предложенная модель вполне адекватно отражает суть исследуемых процессов и годиться для практического применения, что несомненно является научной новизной данной работ ы

В третьей главе выполнена оценка погрешности программно-аппаратного средства и метода контроля биологической активности растворов ионного серебра Оценка погрешности по источнику возникновения показала, что наибольший вклад в погрешность изменения вносит сам объект контроля, а именно изменчивость биологических свойств зерен пшеницы при влиянии случайных факторов На всех остальных этапах реализации метода контроля влияние прочих факторов на результат измерения минимально, либо полностью отсутствует Анализ основных погрешностей метода контроля показал, что основной погрешностью является случайная составляющая, которая распределена по нормальному закону Ее снижение возможно за счет увеличения числа измерений

путем математической обработки экспериментальных данных При этом стоит отметить, что используемая дифференциальная схема контроля позволяет учитывать в ходе эксперимента все влияющие факторы, вносящие погрешности в результат измерения, и компенсировать их

Экспериментальные исследования показали, что разработанное программно-аппаратное средство при измерениях вносит случайную составляющую погрешности не более 1%, а в целом уровень погрешности оптического метода контроля биологической активности растворов ионного серебра не превышает 5%

Исследование разброса показаний (в) от среднего значения при многократных измерениях одной и той же величины (усредненное по нескольким экспериментам СКО количества проросших зерен в 1 партии, счёт зерен осуществляется разными людьми) для разных методов контроля исследуемого параметра биодатчиков (зёрен пшеницы) представлено на рисунке 11 Откуда видно, что использование измерительных матриц вместо марлевых пакетов в неэлектрическом методе контроля биологической активности воды, основанном на визуальном принципе счета проросших зёрен, снижает вероятность ошибки, связанной с просчётами экспериментатора, а использование оптического метода контроля исключает появление подобных ошибок совсем

Автоматизированный счет зерен с матриц, - -в- - Визуальный счёт зёрен с матриц,

Рисунок 11 — Изменение рззбр-оса показании во времени при многократных измерениях прорастаемости зерен пшеницы для разных методов контроля параметра биодатчика

Анализ экспериментальных данных показал, что изменение разброса показаний от времени контроля при визуальном контроле прорастаемости зёрен пшеницы в марлевых пакетах носит экспоненциальный характер вида

в = Р (1-И('-'»)) или ^ = к (Р-в), (?)

где Р - максимальное отклонение от среднего значения при контроле прорастаемости зерен пшеницы в одном марлевом пакете,

к - средняя скорость изменения отклонения от среднего значения, ^ - начальное время проявляемого изменения контролируемого параметра

Представленный эксперимент (рисунок 11) с минимальной погрешностью описывается при Р = 12,3, к = 0,28 и ^ = 7 (рисунок 12 (а))

При визуальном контроле прорастаемости зерен пшеницы в измерительных матрицах изменение разброса показаний от времени контроля носит линейный характер вида

О-к ¡ + Ь или — = к, (8)

Л

где к - скорость изменения отклонения от среднего значения,

Ь - минимальный разброс показаний при многократных измерениях Представленный эксперимент (рисунок 11) с минимальной погрешностью описывается при к = 0,43 и Ь = 2,6 (рисунок 12 (б))

Рисунок 12 - Сравнение теоретических моделей и экспериментальных данных изменение разброса показаний во времени при многократных измерениях прорастаемости зерен пшеницы для разных методов контроля исследуемого параметра

Кроме того, в данной главе показано, что разработанный оптический мегод контроля биологической активности растворов ионного сетзебоа имее'г богее низкую трудоемкость в сравнении неэяектрическим методом контроля биологической активности воды за счет автоматизации процессов измерения информативного параметра и обработки зкепериментальных дан-ъ;ч, а также з<э счет выбора оптимального времени контроля, что расширяет область его применения

В четвертой главе с помощью оптического метода контроля исследована биологическая активность растворов ионного серебра с концентрациями от 1 до 100 мг/л, для примера покажем на рисунках 12-14 полученные зависимости исследуемых показателей для оценки биологической активности растворов ионного серебра для концентраций от 1 до 50 мг/л

Исследования показали, что оптический мегод контроля биологической активности растворов ионного серебра позволяет фиксировать изменения биоло-гнаеской активности как при мзлых концентрациях (от 1 до 1С мг/л), так и при высоких концентрациях растворов ионного серебра (до 100 мг/л) Также можно отметить, что точечная дифференциальная схег-/а контроля четко фиксирует изменение биологической активности растворов ионного серебра при изменении концентрации, снижая влияние на результат случайных факторов, так как каждая концентрация раствора ионного серебра имеет свое контрольное значение

С, мг/л

Рисунок 13 - Относительное изменение показателя биологической активности растворов ионного серебра в диапазоне концентраций от 1 до 50 мг/л

С, мг/л

*50

-60 -1

Рисунок 'А - Отностелоясе изменение разброса показаний при исследовании биологической активности растворов ионного серебра в диапазоне концентраций от 1 до 50 мг/тт

К^ %

120 ПО 100 90

го

70

50 40 30 20 1Л

'о -10 -20 4-30 -40 -50

3

±=ь

К/ У 'М "'ЧУ VI

5У ^ 20 У 30 4Ъ

I 1.1 С, мг/л 515—ГЗЬ '

Рисунок 15 - Изменение коэффициента влияния от концентрации ионов серебра в растворе в диапазоне от 1 до 50 мг/л

На основании полученных результатов установлены концентрации растворов - 4, 12, 19, 20, 33, 57, 65 мг/л (14, 31, 39, 47, 76, 80 мг/л), характеризующиеся стабильным проявлением свойств и вызывающие рост (снижение) биологической активности. Также установлены концентрации (69, 81, 84, 95 и 98 мг/л) растворов, использование которых нежелательно для приготовления лекарственных препаратов из-за нестабильности свойств

В заключении сформулированы выводы и результаты работы

В приложениях приведены расчетные таблицы с численными значениями результатов экспериментов и вычислений, приложены акт внедрения и справка об использовании результатов диссертационной работы в научных исследованиях

Основные выводы и результаты работы

1 Разработан оптический метод контроля биологической активности растворов ионного серебра, превосходящий метод-аналог (неэлектрический метод контроля биологической активности воды) по точности измерения контролируемого параметра в 1,6 раза, по средней трудоемкости использования на 30% и достоверности получаемой оценки биологической активности растворов ионного серебра для задач медицины и фармакологии при создании и практическом использовании лекарственных препаратов на их основе

2 Разработано программно-аппаратное средство для практического использования оптического метода контроля биологической активности растворов ионного серебра

3 Впервые установлены с помощью аналитической и вероятностной моделей процесса прорастания зерен пшеницы диапазон контроля информативного параметра с 15 часов до 21 часа с момента проращивания и оптимальное время контроля прорастания зерен (18 часов) для получения адекватных результатов при использовании в качестве биодатчика зерен пшеницы в оптическом методе контроля биологической активности растворов ионного серебра

4 Предложена математическая модель для качественной оценки бдологлте-ской активности растворов ионного серебра по коэффициенту влияния для задач медицины и фармакологии при создании и практическом использовании лекарственных препаратов на основе серебра Данный коэффициент учитывает не только изменение показателя биологической активности, но и разброс показаний относительно среднего значения, как способ учета стабильности проявления свойств растворов ионного серебра

5 Разработана точечная дифференциальная схема контроля биологической активности растворов ионного серебра, позволяющая четко фиксировать изменение контролируемого параметра от концентрации ионов серебра при вариации случайных факторов окружающей среды

6 Установлено экспериментальным путем, что погрешность оптического метода контроля биологической активности растворов ионного серебра не превышает 5%

7 Исследована биологическая активность растворов ионного серебра в диапазоне концентраций от 1 до 100 мг/л с помощью оптического метода контроля Установлены концентрации с различными свойствами, использование которых возможно или нежелательно в медицинской практике

8 На основании экспериментальных данных предложены модели изменения разброса показаний (погрешность экспериментатора) для различных методов контроля измеряемого параметра биодатчиков (зерен пшеницы)

Основные результаты работы отражены в следующих публикациях

1 Зрюмова А Г Автоматизация контроля биологической активности воды / А Г Зрюмова, Е А. Зрюмов, Д Н Жданов // Методы и средства измерений физических величин материалы XIII Всероссийской научно-технической конференции - Нижний Новгород ННИМЦ «Диалог», 2005 - С 30

2 Госьков П.И Автоматизированный метод контроля биологической активности воды /ПИ Госьков, А Г Зрюмова, Д Н Жданов // Измерение, контроль, информатизация «ИКИ-2006» материалы VII Международной научно-технической конференции - Барнаул. Изд-во АлтГТУ, 2006 - С 142-146

3 Жданов Д Н Автоматизированный метод контроля биологической активности воды с использованием \УеЬ-камеры // Наука и молодежь материалы 3-й Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых ' АлтГТУ им И И Ползунова - Барнаул Изд-во АлтГТУ, 2006 -С 42-45

4 Жданов Д Н \УеЬ-камера - виртуальное средство измерения биологической активности воды // Ползуновскии альманах - Барнаул Изд-во АлтГТУ, 2006 -№4 - С 27-28

5 Госьков П И ПК, 1й^еЬ-камера, биодатчики, водная среда - виртуальная связь для реального контроля /ПИ Госьков, А Г Зрюмова, Д Н Жданов // Ползуновский альманах - Барнаул Изд-во АлтГТУ, 2006 - К»-1 - С 29-31

6 Жданов Д Н Автоматизированная измерительная система для исследования водной среды путем контроля биологической активности воды И ГМТЕР,-МАТ1С-2006 материалы Международной научно-технической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения» в 3 ч., 2428 й?,тя'5ру 200б 1 ,1 Мм,кв£ - М МИРЗА. 2006 -4 2 - С 22-25

7 Жданов ДН Контроль за изменениями в водной среде при влиянии внешних факторов с помощью биодатчиков и автоматизированной измерительной системы ка основе ПК // Актуальные проблемы современной ъэ.у к и груды 2-го Международного форума (7-й Международной конференции) молодых ученых и студентов в 7 ч / Науч. ред проф Н В Носов, проф А С Трунин -Самара СГТУ, 2006 - Ч 4-5 Технические науки - С 32-34

8 Жданов Д Н Система технического зрения для контроля за изменениями в водной среде // Наука Технологии Инновации («НТИ-2006») материалы Всероссийской научной конференции молодых ученых в 7 ч - Новосибирск Изд-во НГТУ, 2006 -Ч 2 - С 32-34

9 Жданов ДН Аппаратное и программное обеспечение измеоительного комплекса для исследования влияния внешних факторов на водную среду // Информационные технологии в современном мире материалы Международной научной конференции в 3 ч- Таганрог. Изд-во «Антон», 2006. -Ч 1 -С 17-19

10 Жданов Д Н Автоматизированный оптический метод контроля для диагностики водной среды // Современная техника и технологии в медицине, биологии и экологии материалы VII Международной научно-практической конфе-

ренции, 17 ноября 2006 г, г Новочеркасск / Юж -Рос гос техн ун-т (НПИ) -Новочеркасск ООО НПО «Темп», 2006 -С 21-23

11 Жданов Д H Алгоритм обработки изображения и распознавания контролируемого биообъекта // Информационные технологии в науке, проектировании и производстве материалы XIX Всероссийской научно-технической конференции в 2 ч - Нижний Новгород ННИМЦ «Диалог», 2006 - Ч 1 - С 2

12 Жданов Д H Зерно как индикатор качественного состояния водной среды / ДН Жданов. Р.С Журавлёв // Материалы IX межвузовской студенческой конференции по итогам научной работы за 2006-2007 учебный год, 14 марта 2007 г - Оренбург ИПК ГОУ ОГУ, 2007 -С 80-83

13 Жданов ДН Автоматизированная биосенсорная измерительная система для исследования водной среды / Д H Жданов, П И Госьков // Молодежь и современные информационные технологии сборник трудов V Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. 27 февраля-1 марта2007 г,"г Томск -Томск Изд-во ТПУ, 2007 - С 299-300

14 Жданов Д H Высокочувствительный и точный метод контроля за изменениями в водной среде / Д H Жданов, П И Госьков i i Радиоэлектроника, электротехника и энергетика тезисы докладов тринадцатой Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов в 3-х т, 1-2 марта 2007 г -М Издательский дом МЭИ, 2007. - Т I - С 471-472

15 Жданов ДН Современное средство контроля состояния водной среды как результат синтеза автоматики и биотехнологий / Д H Жданов, А.Г Зрюмо-ва, П И Госьков // Современная техника и технологии сборник трудов XIII Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых в 3-х т -Томск Изд-во ТПУ, 2007 -Т 1 -С 172-174

16 Жданов Д H Использование точечной дифференциальной схемы контроля при исследовании водной среды / Д H Жданов, А А Лихачева /'/' Методы и средства измерений физических величин материалы XVII Всероссийской научно-технической конференций - Нижний Новгород ННиМЦ «Диалог», 2м 1 - С 29

17 Жданов Д H Математическая модель оценки состояния водной среды при контроле ее биологической активности / Д H Жданов. Р С Журавлев // Моделирование Теория, методы и среде гва материалы VII Международной научно-иракшческой конференции, г Новочеркасск, 6 апреля 2007 г В 3 ч / Юж -Рос гос техн ун-т (НПИ). - Новочеркасск ЮРГТУ, 2007 - Ч 1 - С 46-47

18 Жданов ДН Средство позиционирования Web-камеры для автоматизированного метода контроля биологической активности водной среды / ДН Жданов, К Ю Ворошилов, К С Ефросиничев // Системы автоматизации в образовании, науке и производстве, труды VI Всероссийской научно-практической конференции - Новокузнецк СибГИУ, 2007 - С 220-222

19 Жданов Д H Биотехнологии - перспектива постпоения высокочувствительных приборов // Будущее технической науки тезисы докладов VI Международной молодежной научно-технической конференции, посвященной 90-летию НГТУ (16 мая 2007 г ) - H Новгород Изд-во НГТУ им Р Е Алексева, 2007 -С 288

20 Zhdanov D N Biosensor measurement system for the analysis and control of the water environment // Materials, Methods and Technology «TechnoMat 2007»

scientific articles 8- International Scientific Symposium - Bourgas Science Invest LTD, 2007 - P 204-234

21 Жданов ДН Метрологическая оценка автоматизированной системы для реализации оптического метода контроля биологической активности водной среды / Д H Жданов, А В Кельник // Мехатроника. Робототехника Автоматизация сборник трудов I Всероссийской научно-технической Интернет-конференции, г Москва, май-июнь 2007 / Под общей ред M M Аршанского -M МГУПИ, 2007 - Вып №2 - С 71-77

22 Жданов Д H Метрологическая оценка оптического метода контроля биологической активности водной среды / Д H Жданов, А С Алев, А В Кельник // Актуальные проблемы науки в России материалы заочной Всероссийской научно-практической конференции - Кузнецк изд-во КИИиУТ, 2007. - Вып 4 -Т 3 -С 18-22

23 Жданов Д H Исследование биологической активности растворов ионного серебра / Д H Жданов, В H Беккер, M С Митянина // Бюллетень Волгоградского научного центра РАМН и Администрации Волгоградской области - 2007 -№3 -С 21-22

24 Жданов Д H Автоматизированная оптическая система контроля биологической активности растворов ионного серебра / Д H Жданов, П И Госьков // Приборы и системы Управление, контроль, диагностика -2007 -№10 - С 5053

25 Анализатор изображения биологического объекта (АИБ) программа для ЭВМ №2007613993 Рос Федерация / Жданов Д H, заявитель и патентообладатель ГОУ В ПО «Алтайский гос тех ун-т им ИИ Ползунова -№2007613141, заявл 30 07 07, опубл 19 09 07

26 Определение биологической активности водной среды по дифференциальной схеме контроля (ОБАВ) программа для ЭВМ №2007613142 Рос Федерация ! Жданов Д H, Черков M В , заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО

Алтакский гос тех уп-т им II 'А Ползунов« — №2007612156, заявл 30 05 0*7, опубл 25 07 07

Подписано в Пбча!.ь 01 10 20071 Форма 1 60x84 1/16. Печать - ризография Уел п л. 2,0 Тираж 100 экз Заказ 172/2007.

Издательство Алтайского государственного технического университета им И И Ползунова, 656038, г Барнаул, пр-т Ленина. 46 Лицензия ЛР№020822 от 21 09 98 года, ПЛД №28-35 от 15.07 97 Отпечатано в ЦОП АлтГТУ 656038, г. Барнаул, пр-т Ленина, 46

Введение.

Глава 1. Аналитический обзор основных характеристик объектов диссертационного исследования.

1.1 Биологическая активность водной среды, актуальность исследования биологической активности растворов ионного серебра.

1.2 Обзор свойств биообъектов, используемых в измерительных системах контроля природной среды и веществ.

1.3 Обзор измерительных преобразователей и измерительных средств для контроля параметров биообъектов.

1.3.1 Оптические измерительные преобразователи.

1.3.2 Электрохимические измерительные преобразователи.

1.3.3 Гравиметрические измерительные преобразователи.

1.3.4 Калориметрические измерительные преобразователи.!.,

1.4 Выводы по главе 1. Цели и задачи диссертационного исследования.

Глава 2. Разработка оптического метода и программно-аппаратного средства контроля биологической активности растворов ионного серебра.

2.1 Выбор первичного измерительного преобразователя для оптического метода контроля биологической активности растворов ионного серебра.

2.2 Моделирование процесса прорастания зёрен пшеницы для определения рабочего диапазона контроля.

2.3 Выбор средства измерения для оптического метода контроля биологической активности растворов ионного серебра.

2.4 Разработка аппаратной части оптического метода контроля биологической активности растворов ионного серебра.

2.5 Разработка программной части оптического метода контроля биологической активности растворов ионного серебра.

2.6 Разработка оптического метода контроля биологической активности растворов ионного серебра.

2.7 Выводы по главе 2.

Глава 3. Метрологическая оценка средства и метода контроля биологической активности растворов ионного серебра.

3.1 Оценка погрешностей измерения в зависимости от источника возникновения при реализации оптического метода контроля.

3.2 Эмпирическая оценка погрешностей измерения программно-аппаратного средства и метода контроля при исследовании биологической активности растворов ионного серебра.

3.3 Оценка трудоёмкостей измерения и метода контроля биологической активности растворов ионного серебра.

3.4 Выводы по главе 3.

Глава 4. Апробация и внедрение оптического метода и программноаппаратного средства контроля биологической активности растворов ионного серебра.

4.1 Экспериментальные исследования биологической активности растворов ионного серебра различной концентрации.

4.2 Внедрение оптического метода и программно-аппаратного средства контроля биологической активности растворов ионного серебра.

Вода, благодаря своим уникальным свойствам, участвует в большинстве физико-химических взаимодействий и во всех биологических и биохимических процессах в окружающей среде. Кроме того, именно вода является основой для образования растворов, которые используются в различных отраслях народного хозяйства (от промышленности до медицины).

В настоящее время большое внимание уделяется исследованиям свойств ионного серебра и его растворов, так как это вещество обладает широким спектром бактерицидного и вирулоцидного действия на водную среду [17, 19, 20, 90, 93, 95, 129]. Учитывая проблему нехватки качественной воды для потребления человека во многих регионах мира, разработка и исследование средств очистки от микробов и консервирования на длительный срок хранения водных ресурсов представляется актуальной задачей.

Кроме того в последние годы в медицине и фармакологии возрос интерес к биологическим свойствам растворов на основе серебра [10, 11, 16, 17, 19-21, 33, 46, 47, 81, 83, 93, 107, 117, 118, 128, 129, 131, 133, 151, 157, 159, 162, 163]. Это связано с тем, что препараты на основе серебра имеют широкий антибактериальный спектр, при этом микроорганизмы проявляют меньшую резистентность в сравнении с другими антисептическими средствами [17, 93, 117,118].

Использование серебра для терапевтических целей известно с давних времен. Наличие в человеческом организме ионного серебра (около 0,001% [20]) позволяет ему успешно бороться с патогенными микроорганизмами. Основными источниками серебра для организма являются растения, способные перерабатывать минералы из почвы в необходимую для организма активную форму. Однако из-за неправильной агротехнической деятельности количество серебра, поступающего в организм человека, в последние годы сократилось, а прием антибактериальных препаратов возрос. Дисбаланс содержания серебра в организме в первую очередь сказывается на иммунной системе. Наиболее успешной формой восприятия серебра организмом является форма ионного раствора.

Ионное серебро представляет собой раствор из ультрамикроскопических частиц серебра, удерживаемых в деионизированной воде в подвешенном состоянии. Вода, обогащенная ионным серебром, повышает проницаемость биологических мембран, ускоряет обменные процессы в организме, очищает кровь, сосуды и др. [20]. В зависимости от концентрации серебра раствор действует на очень многие штаммы микроорганизмов, вызывает угнетение патогенной микрофлоры и ускоренное развитие полезных для организмов человека и животных соединений [88]. Поэтому создание лекарственных препаратов на основе серебра представляется актуальной и перспективной задачей.

Свойства и возможности любых веществ и растворов характеризуются определёнными показателями, при этом в последние годы всё большее внимание уделяется их биологической активности. Это понятие обратное по сути понятию токсичности, но имеет более широкое определение и характеризует свойства вещества или среды в большей мере, так как показывает степень влияния на процессы жизнедеятельности биологических объектов, приобретенное в результате воздействия внешних факторов. Оценка же биологической активности весьма полезна в медицинской практике для определения области применения разрабатываемых препаратов и их доз.

Исследования свойств растворов ионного серебра для применения в антисептических целях на сегодняшний день являются предварительными, что на прямую тормозит разработку и внедрение лекарственных препаратов на основе серебра в медицине, так как существует проблема контроля биологической активности водных растворов в зависимости от концентрации серебра.

Благодаря деионизации активность раствора сохраняется достаточно долго в неизменном состоянии, причем ионы сохраняют подвешенное состояние после сильного встряхивания и при изменении внешних температурных условий. Разрушение раствора ионного серебра происходит только при попадании частиц металлов и солей в раствор, а также при воздействии магнитных, электрических и электромагнитных полей [20, 43]. Поэтому разработка и использование электрических методов контроля биологической активности воды, обогащенной ионным серебром невозможна.

Неэлектрические метрологические и методически проработанные методы и средства контроля биологической активности водного раствора в зависимости от концентрации ионного серебра в настоящее время реализованы слабо [43]. Таким образом, очевидна необходимость разработки методически и метрологически проработанных, высокочувствительных и простых в реализации методов и средств контроля биологической активности растворов ионного серебра.

Постоянное возрастание антропогенной нагрузки на окружающую среду, в том числе в виде увеличивающихся объемов и номенклатуры загрязняющих веществ, обуславливает повышение требований, предъявляемых к методам и средствам контроля качества природной среды.

Многообразные загрязняющие вещества, попадая в окружающую среду, могут претерпевать в ней различные превращения, усиливая или ослабляя при этом свое токсическое действие, которые невозможно выявить аналитическими методами. При этом технические и аналитические средства контроля не способны улавливать само действие. Отсюда очевидно дополнение аналитических методов контроля биологическими.

Биологический контроль основан на единстве органического мира, что позволяет по количественно измеряемым параметрам (тест-реакциям) лабораторных тест-организмов прогнозировать степень влияния действующего фактора (поля, вещества) на представителей других видов биологического мира.

Таким образом, использование биообъектов в технических системах позволяет повысить уровень информативности получаемых сигналов от объекта исследования, так как любое живое вещество обладает более высокой чувствительностью к внешнему фактору воздействия, чем техническое средство, что подтверждается работами [1, 14, 15, 23, 25, 32, 48, 72, 73, 91, 98, 102,103,115,125,135,145,152, 153,154,161,164].

Однако процесс измерения или контроля лучше всего осуществлять с помощью контрольно-измерительных систем, в состав которых входят специализированные аппаратные средства для получения первичной информации и вычислительные устройства в виде ПК для формирования управляющих воздействий и обработки результатов измерений.

Из вышесказанного видно, что синтез биологических объектов, способных обеспечить высокую чувствительность методов контроля, и электронных технических средств, обеспечивающих высокую точность измерений и обработку получаемой измерительной информации, является современным способом построения методов и средств контроля природной среды и веществ для решения практических научных задач.

Таким образом, целью работы является разработка оптического метода и программно-аппаратного средства контроля биологической активности растворов ионного серебра при создании и практическом использовании лекарственных препаратов на их основе.

Для достижения поставленной цели диссертационного исследования необходимо решить следующие задачи:

1. Рассмотреть свойства растворов ионного серебра и области его применения в медицинской практике, выполнить аналитический обзор существующих средств и методов контроля параметров природной среды с использованием биообъектов в качестве первичных измерительных преобразователей.

2. Разработать экспериментальную установку для контроля биологической активности растворов ионного серебра.

3. Исследовать изменение контролируемого параметра биообъекта во времени и определить рабочий диапазон и оптимальное время контроля с учётом минимизации погрешностей.

4. Разработать математическую модель оценки биологической активности растворов ионного серебра для получения максимально-адекватной интерпретации полученных результатов при создании и практическом использовании лекарственных препаратов на основе ионного серебра.

5. Разработать оптический метод и программно-аппаратное средство контроля биологической активности растворов ионного серебра с учётом минимизации погрешностей и выполнить их метрологическую оценку.

6. Исследовать биологическую активность растворов ионного серебра при различных концентрациях с помощью разработанного оптического метода и средства контроля для задач медицины и фармакологии, в частности для создания и практического использования лекарственных препаратов на основе ионного серебра.

Объектами исследования являются методы и средства контроля природной среды с использованием биообъектов и растворы ионного серебра различной концентрации.

Предметом исследования является разработка оптического метода и программно-аппаратного средства контроля биологической активности растворов ионного серебра при создании и практическом использовании лекарственных препаратов на их основе.

Методы исследования. Для решения поставленных задач при выполнении работы использовались как теоретические, так и экспериментальные методы исследования. Экспериментальные исследования проводились с помощью разработанного программно-аппаратного средства. Теоретические исследования проводились путем математического моделирования, применения численных методов решения задач с помощью компьютерной математической программы Mathcad Professional, статистических методов обработки экспериментальных данных программы MS Excel.

Научная новизна выполненных исследований заключается в:

1) разработке и научном обосновании не существовавшего ранее оптического метода контроля биологической активности растворов ионного серебра при создании и практическом использовании лекарственных препаратов на их основе, отличающегося тем, что формируют оптическое изображение матрицы, включающей 100 зёрен, выделяют изображения отдельных зёрен, а далее изображения отдельных ростков, суммарное число которых и характеризует биологическую активность раствора ионного серебра определённой концентрации.

2) разработке программно-аппаратного средства контроля биологической активности растворов ионного серебра, с использованием в качестве ПИП биообъектов (зёрен пшеницы), обеспечивающих высокую чувствительность метода контроля, и современных технических средств (Web-камера, ПК, пр.), обеспечивающих точность обработки информации, а также автоматизацию процессов измерения и обработки данных, что обеспечивает высокую точность метода контроля.

3) разработке количественного метода оценки биологической активности растворов ионного серебра с учётом амплитудного изменения показателя биологической активности растворов ионного серебра и стабильности проявления свойств.

4) определении оптимального времени контроля биологической активности растворов ионного серебра по изменению скорости прорастания зёрен пшеницы.

5) полученных экспериментальных данных, имеющих практическую ценность при создании, исследованиях и практическом использовании лекарственных препаратов на основе ионного серебра.

На защиту выносятся, созданные автором:

1. Оптический метод контроля биологической активности растворов ионного серебра.

2. Математическая модель оценки биологической активности растворов ионного серебра при создании и практическом использовании лекарственных препаратов на их основе.

3. Аппаратно-программная реализация оптического метода контроля биологической активности растворов ионного серебра по коэффициенту влияния.

Практическая значимость:

1.Предложенный оптический метод контроля биологической активности растворов ионного серебра по коэффициенту влияния в отличие от ближайшего метода-аналога (неэлектрического метода контроля биологической активности воды) в полной мере учитывает все влияющие факторы, что повышает достоверность получаемой оценки биологической активности при создании и практическом использовании лекарственных препаратов на основе ионного серебра.

2. Разработанное аппаратно-программное средство контроля биологической активности растворов ионного серебра, отличающееся высокой точностью, технологической простотой, низкими трудоёмкостью и себестоимостью, а также безопасностью использования, позволяет реализовывать оптический метод контроля самым оптимальным образом.

3.Исследованы растворы ионного серебра в диапазоне концентраций от 1 до 100 мг/л и установлены концентрации, использование которых целесообразно при создании и практическом использовании лекарственных препаратов на основе ионного серебра, что успешно используется медиками в офтальмологии, при лечении ЛОР-патологий, заболеваний дыхательных путей и др.

Достоверность результатов обеспечена использованием при их получении надежных и проверенных теоретических представлений и экспериментальных методов и технологий; численными расчетами, проведенными на основании полученных соотношений; оценками величин и характера вытекающих из них зависимостей с использованием надежных экспериментальных данных.

Реализация и внедрения

Разработанные оптический метод и программно-аппаратное средство контроля биологической активности растворов ионного серебра применяется в АГМУ на кафедре «Основ гигиены и экологии человека» для исследования влияния концентраций ионов серебра на биологическую активность водных растворов, используемых в терапевтических целях в рамках выполнения комплексной программы НИР «Применение ионного серебра в практическом здравоохранении» РК 227-70 и на кафедре информационных технологий АлтГТУ в рамках реализации программы «Приоритетные направления развития науки, технологий и техники в Российской Федерации», выполнении Федеральных целевых программ и создании прорывных технологий, направленных на создание фундаментальных основ принципиально новых материалов, услуг и технологий, а именно в производстве нано(био)сенсоров и на-но(био)датчиков для решения проблем отдельных отраслей народного хозяйства.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 22 научно-практических конференциях, в т.ч. на: XIII, XVII Всероссийских научно-технических конференциях «Методы и средства измерений физических величин», г. Нижний Новгород, 2005 и 2007 гг.; VII Международной научно-технической конференции «Измерение, контроль, информатизация», г. Барнаул, 2006 г.; 3-й Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь», г. Барнаул, 2006 г.; Международной научно-технической конференции «Виртуальные и интеллектуальные системы», г. Барнаул, 2006 г.; Международной научно-технической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения», г. Москва, 2006 г.; 2-ом Международном форуме (7-й Международной конференции) молодых учёных и студентов «Актуальные проблемы современной науки», г. Самара, 2006 г.; Международной научной конференции «Информационные технологии в современном мире», г. Таганрог, 2006 г.; Международной научно-практической конференции «Современная техника и технологии в медицине, биологии и экологии», г. Новочеркасск, 2006 г.; XIX Всероссийской научно-технической конференции «Информационные технологии в науке, проектировании и производстве», г. Нижний Новгород, 2006 г.; Всероссийской научной конференции молодых учёных «Наука. Технологии. Инновации», г. Новосибирск, 2006 г.; IX межвузовской студенческой конференции по итогам научной работы за 2006-2007 учебный год, г. Оренбург, 2007 г.; V Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь и современные информационные технологии», г. Томск, 2007 г.; XIII Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», г. Москва, 2007 г.; ХШ Международной научно-практической конференции студентов и молодых учёных «Современная техника и технологии», г. Томск, 2007 г.; 16- International Scientific Symposium «Materials, Methods and Technology» («TechnoMat-2007»), Bulgaria, c. Bourgas, 2007 г.; VII Международной научно-практической конференции «Моделирование. Теория, методы и средства», г. Новочеркасск, 2007 г.; VI Всероссийской научно-практической конференции «Системы автоматизации в образовании, науке и производстве», г. Новокузнецк, 2007 г.; VI Международной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки», г. Нижний Новгород, 2007 г.; Интернет-конференции «Мехатроника. Робототехника. Автоматизация», г. Москва, 2007 г.; Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки в России», г. Кузнецк, 2007 г.; П-й Всероссийской конференции с международным участием «Новые информационные технологии в медицине», г. Волгоград, 2007 г.

Публикации

По материалам выполненных в диссертации исследований опубликовано 26 печатных работ, включая 2 свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ.

Личный вклад автора включает все теоретические и экспериментальные результаты, изложенные в диссертационной работе, разработку программно-аппаратного средства и создание оптического метода контроля биологической активности растворов ионного серебра.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, списка литературы, включающего 182 наименования, и 5 приложений на 50 листах. Основной текст работы изложен на 146 страницах машинописного текста и содержит 47 рисунков и 10 таблиц.

Результаты исследования средних квадратических отклонений результатов измерений в экспериментальных точках от средних значений представлены в таблице Д.З и на рисунках 42-43.

Из графиков видно, что в большинстве точек уровень СКО в исследуемых и контрольных образцах близок друг к другу, что свидетельствует о наличии только случайной составляющей погрешности, возникающей вследствие изменчивости внутренних свойств биодатчика. Общий уровень изменений СКО лежит в диапазоне от 1,5 до 4 мг/л. Однако существуют точки, где наблюдаются резкие отличия показателей СКО, например, концентрации 4, 8, 19, 25, 31, 39, 47, 69, 84, 95 и 98 мг/л. Поэтому анализ этих точек требует особого внимания, что лучше всего делать, используя относительный показатель разброса показаний, характеризующий стабильность параметра (рисунки 44-45).

Рисунок 44 - Относительное изменение разброса показаний при исследовании биологической активности растворов ионного серебра от концентрации серебра в диапазоне от 1 до 50 мг/л

Из рисунков видно, что значительное изменение разброса показаний (свыше 40%) наблюдается при концентрациях 14, 19, 22, 25, 34, 39,47, 68, 69, 84, 94, 95 и 98 мг/л, то есть в этих точках происходит значимая стабилизация показаний, либо наоборот рост хаоса вследствие «перестройки» структуры раствора в результате ионизации ионами серебра.

Рисунок 45 - Относительное изменение разброса показаний при исследовании биологической активности растворов ионного серебра от концентрации серебра в диапазоне от 50 до 100 мг/л

Интегральной оценкой биологической активности растворов ионного серебра является анализ изменения коэффициента влияния, характеризующего итоговую оценку степени влияния ионизации ионами серебра водного раствора. Результаты исследований представлены на рисунках 46-47.

Рисунок 46 - Изменение коэффициента влияния от концентрации ионов серебра в растворе в диапазоне от 1 до 50 мг/л

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70

Рисунок 47 - Изменение коэффициента влияния от концентрации ионов серебра в растворе в диапазоне от 50 до 100 мг/л ft А I \ \ N \ ' Г \ л J J \ 1А '/1 / 1 W t л i 1

V 4 № 1 1 6е г J 1U яо Я fft f 90 A 9' из

У , Г

J\ \ [ w

V \ -V

С, мг/л 30

Анализируя ранее выделенные концентрации, можно сказать, что наиболее благоприятными для биологической системы являются концентрации 4, 20, 57, 65 мг/л, так при данных значения наблюдается как ускорение прорастаемости зёрен пшеницы, то есть рост показателя биологической активности, так и проявление стабильности свойств, что выражается в постоянстве измерений (стремление отдельных измерений к среднему значению). Отсюда видно, что из 15 ранее выделенных концентраций по изменению относительного показателю биологической активности водного раствора ионного серебра только 4 остались в категории наиболее благоприятных.

Кроме этого, можно выделить ещё ряд концентраций, ранее не выделенных из-за незначительного (10-15%) изменения относительного показателя биологической активности, но по совокупности признаков относящихся к наиболее благоприятным. Это концентрации 12, 19, 33 мг/л, то есть введение дополнительного параметра оценки позволило без дополнительных затрат выявить концентрации перспективные для дальнейших исследований.

Таким образом, для создания медицинских препаратов целесообразно проводить дополнительные исследования, в т.ч. на биологических системах более высокого уровня организации, на основе растворов ионного серебра следующих концентраций 4, 12, 19, 20, 33, 57, 65 мг/л, характеризующихся стабильным проявлением свойств и вызывающих рост биологической активности.

Анализируя концентрации, снижающие биологическую активность растворов ионного серебра, можно отметить следующие значения 69, 81, 84, 95 и 98 мг/л. Использование данных концентраций не целесообразно из-за нестабильности проявляемых свойств, что выражается в значительном отклонении результатов измерения друг от друга.

Стоит выделить концентрации, при которых происходит снижение биологической активности, но проявление свойств остаётся стабильным во времени, это концентрации 14, 31, 39, 47, 76, 80 мг/л. Подобные концентрации растворов ионного серебра возможно использовать при создании лекарственных препаратов, замедляющих обменные процессы наподобие успокоительных средств.

Кроме того, отдельно стоит отметить концентрации 8, 11, 51 и 78 (15, 24, 62, 71) мг/л, при которых наблюдался значительный рост (снижение) относительного показателя биологической активности растворов ионного серебра, но вместе с тем наблюдался рост разброса показаний. Поэтому при выборе нужных концентраций, опираясь только на результаты изменений показателя Dj., можно было выбрать концентрации не подходящие для практического использования.

Анализ экспериментальных данных также показал, что существуют концентрации, например, 13, 45, 54, 61, 74 (36, 48, 49, 60, 66) мг/л приводящие к незначительному росту (снижению) биологической активности раствора ионного серебра, но это изменение носит стабильный необратимый характер. Использование свойств растворов с данными концентрациями также может быть полезно в практических целях.

В заключении можно отметить, что рост или снижение биологической активности анализируемого раствора, несомненно, отразиться на скорости прорастания биоиндикаторов (зёрен пшеницы) и как следствие произойдёт изменение времени прорастания зёрен. Поэтому при сравнении полученных результатов с помощью предложенного критерия оценки с результатами графиков (рисунки 33-34) можно заметь их коррелируемость. Однако, так как оценка по времени прорастания достаточно трудоёмка и не достаточно однозначна, то предложенная модель оценки представляется весьма адекватной и достоверной при оценки биологической активности растворов ионного серебра для задач медицины и фармакологии, а именно при создании и практическом использовании лекарственных препаратов на их основе.

Таким образом, в результате экспериментальных исследований биологической активности растворов ионного серебра, выделен набор концентраций, придающих раствору определённые свойства, использование которых возможно в медицинской практике при создании лекарственных форм.

4.2 Внедрение оптического метода и программно-аппаратного средства контроля биологической активности растворов ионного серебра

Разработанный оптический метод и программно-аппаратное средство контроля биологической активности растворов ионного серебра применяется в ГОУ ВПО «Алтайский государственные медицинский университет» на кафедре «Основ гигиены и экологии человека» для исследования влияния концентраций ионов серебра на водные растворы, используемые в терапевтических целях.

В рамках выполнения комплексной программы НИР «Применение ионного серебра в практическом здравоохранении» РК 227-70 на кафедре проводятся исследования по изготовлению и апробации растворов ионного серебра для терапевтических целей, например для лечения острого гайморита [11]. Так после установления ряда концентраций с необходимыми свойствами с помощью оптического метода и программно-аппаратного средства контроля биологической активности растворов ионного серебра, были проведены терапевтические испытания на 90 больных с верхнечелюстным синуситом. Предварительно каждый больной прошёл обследование по специально разработанной анкете [11], включающей паспортную часть, ринологический анамнез, результаты инструментального, лабораторного, рентгенологического, бактериологического, иммунологического исследований.

Таким образом, использование разработанного оптического метода контроля биологической активности растворов ионного серебра позволило на предварительном этапе получить информацию о степени влияния растворов различных концентраций и проявляемых ими свойствах без значительных затрат, а апробация полученных результатов в терапевтических целях показала полезность полученных знаний и успешность их применения.

Также в рамках данной программы на кафедре «Основ гигиены и экологии человека» ведутся исследования по разработке лекарственных препаратов на основе серебра для лечения:

1) заболеваний JIOP-органов при:

1.1) гриппе;

1.2) ОРЗ (ринатах, фарингитах инфекционной природы);

1.3) ангине;

2) заболеваний полости рта при:

2.1) парадонтозе;

2.2) гингивитах;

2.3) стоматитах;

3) заболеваний желудочно-кишечного тракта при:

3.1) хроническом гастрите;

3.2)язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки;

3.3)хроническом колите;

3.4) бескаменном холецистите.

Разрабатываются также средства для лечения гнойных ран, ожогов и др., проводятся исследования растворов ионного серебра для использования их в качестве обеззараживающих средств для чистки ванн, раковин и т.д., в качестве средств дезинфекции воды в плавательных бассейнах. По эффективности уничтожения бактерий серебро намного активнее хлора, не даёт токсических соединений с примесями воды и не имеет специфического запаха.

Таким образом, видно, что разработанные оптический метод и программно-аппаратное средство контроля биологической активности растворов ионного серебра направлены для решения многих актуальных проблем в здравоохранении и экологии человека.

Кроме того, результаты данного диссертационного исследования используются на кафедре информационных технологий АлтГТУ в рамках реализации программы «Приоритетные направления развития науки, технологий и техники в Российской Федерации», выполнении Федеральных целевых программ и создании прорывных технологий, направленных на создание фундаментальных основ принципиально новых материалов, услуг и технологий, а именно в производстве нано(био)сенсоров и нано(био)датчиков для решения проблем отдельных отраслей народного хозяйства. Предложенный метод и программно-аппаратное средство являются прототипом измерительной системы с использованием биообъектов, а полученные знания в ходе их создания ложатся в основу при проектировании новых измерительных систем, например, для определения показателя токсичности отдельных химических соединений в водной среде.

Заключение

Контроль биологической активности растворов ионного серебра имеет значительную научную и практическую ценность для создания лекарственных препаратов на основе серебра. Существующие методы и средства контроля биологической активности водных растворов обладают низкими метрологическими характеристиками. Поэтому в данной работе были поставлены и решены следующие задачи:

1. Разработан оптический метод контроля биологической активности растворов ионного серебра превосходящий метод-аналог (неэлектрический метод контроля биологической активности воды) по точности измерения контролируемого параметра в 1,6 раза, по средней трудоёмкости использования на 30% и достоверности получаемой оценки биологической активности растворов ионного серебра для задач медицины и фармакологии при создании и практическом использовании лекарственных препаратов на их основе.

2. Разработано программно-аппаратное средство для практического использования оптического метода контроля биологической активности растворов ионного серебра.

3. Впервые установлены с помощью аналитической и вероятностной моделей процесса прорастания зёрен пшеницы диапазон контроля информативного параметра с 15 часов до 21 часа с момента проращивания и оптимальное время контроля прорастания зёрен (18 часов) для получения адекватных результатов при использовании в качестве биодатчика зёрен пшеницы в оптическом методе контроля биологической активности растворов ионного серебра.

4. Предложена математическая модель для качественной оценки биологической активности растворов ионного серебра по коэффициенту влияния для задач медицины и фармакологии при создании и практическом использовании лекарственных препаратов на основе серебра. Данный коэффициент учитывает не только изменение показателя биологической активности, но и разброс показаний относительно среднего значения, как способ учёта стабильности проявления свойств растворов ионного серебра.

5. Разработана точечная дифференциальная схема контроля биологической активности растворов ионного серебра, позволяющая чётко фиксировать изменение контролируемого параметра от концентрации ионов серебра при вариации случайных факторов окружающей среды.

6. Установлено экспериментальным путём, что погрешность оптического метода и программно-аппаратного средства контроля биологической активности растворов ионного серебра не превышает 5%.

7. На основании экспериментальных данных предложены модели изменения разброса показаний (погрешность экспериментатора) для различных методов контроля измеряемого параметра биодатчиков (зёрен пшеницы).

8. Исследована биологическая активность растворов ионного серебра в диапазоне концентраций от 1 до 100 мг/л с помощью оптического метода контроля. Установлены концентрации с различными свойствами, использование которых возможно или нежелательно в медицинской практике.

9. Разработанный метод и программно-аппаратное средство контроля биологической активности растворов ионного серебра используется на кафедре гигиены и основ экологии человека АГМУ для исследования влияния концентраций ионов серебра на биологическую активность водных растворов, используемых в терапевтических целях в рамках выполнения комплексной программы НИР «Применение ионного серебра в практическом здравоохранении» РК 227-70 и в научно-исследовательских работах кафедры информационных технологий АлтГТУ в рамках реализации программы «Приоритетные направления развития науки, технологий и техники в Российской Федерации», выполнении Федеральных целевых программ и создании прорывных технологий, направленных на создание фундаментальных основ принципиально новых материалов, услуг и технологий, а именно в производстве нано(био)сенсоров и нано(био)датчиков для решения проблем отдельных отраслей народного хозяйства.

1. Алейников А.Ф. Датчики (перспективные направления развития): учеб. пособ. / А.Ф. Алейников, В.А. Гридчин, М.П. Цапенко; под ред. проф. М.П. Цапенко. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001. - 176 с.

2. Алейников А.Ф. Многофункциональные датчики. Новосибирск: СО РАСХН, 1991.-36 с.

3. Аксенов С.И. Состояние воды в биологических объектах // Связанная вода в дисперсных системах. М.: Изд-во МГУ, 1980. - Вып. 5. - С. 46-75.

4. Аксёнов С.И. Вода и её роль в регуляции биологических процессов. М.; Ижевск: Ин-т компьютер, исслед., 2004. - 212 с.

5. Анализатор изображения биологического объекта (АИБ): программа для ЭВМ №2007613993 Рос. Федерация / Жданов Д.Н.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Алтайский гос. тех. ун-т им. И.И. Ползунова. -№2007613141; заявл. 30.07.07; опубл. 19.09.07.

6. Антонченко В .Я. Основы физики воды / В .Я. Антонченко, А.С. Давыдов, В.В. Ильин. Киев: Наукова думка, 1991. - 672 с.

7. Артемова А. Серебро исцеляющее и омолаживающее. М.; СПб.: Диля, 2001.-102 с.

8. Бендат Дж. Измерение и анализ случайных процессов: пер. с англ. / Дж. Бендат, А. Пирсол. М.: Мир, 1971. - 408 с.

9. Биоиндикация загрязнения наземных экосистем / Под ред. Р. Шуберта. -М.: Мир, 1988.-348 с.

10. Биосенсоры: основы и применения: пер. с англ. / Э. Тернер, И. Карубе, Дж. Уилсон; под ред. Э. Тернера. М.: Мир, 1992. - 614 е., ил.

11. Биотехнические системы. Теория и проектирование: учеб. пособ. / В.М. Ахутин, Е.П. Попечителев, А.П. Немирко и др.; под ред. В.М. Аху-тина.-Л.: Изд-во ЛГУ, 1981.-235 с.

12. Биюнова О.Ж. Опыт применения серебра в стоматологии // Применение коллоидного серебра в практике врачей различных специальностей: материалы круглого стола, 24.09.2002, г. Караганда. Караганда, 2002. - С. 20-23.

13. Благитко Е.М. Серебро в медицине / Е.М. Благитко, В.А. Бурмистров, А.П. Колесников, Ю.И. Михайлов, П.П. Родионов; под ред. Е.М. Благитко, Ю.И. Михайлова; СО РАН, Ин-т химии твердого тела и механохимии.- Новосибирск: Наука-Центр, 2004. 256 с.

14. Бобров А.В. Полевые информационные взаимодействия: сборник трудов.- Орел: ОрелГТУ, 2003. 569 с.

15. Богданчикова Н.Е. Физико-химическое исследование препаратов, содержащих коллоидное серебро / Н.Е. Богданчикова, В.И. Зайковский,

16. В.Н. Коломийчук и др. // Химико-фармацевтический журнал. 1992. -Т. 26.-№11.-С.68-72.

17. Бриндли К. Измерительные преобразователи: справочное пособие / Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 144 с.

18. Будников Г.К. Биосенсоры как новый тип аналитических устройств // Со-росовский образовательный журнал. 1996. -№12. - С. 26-32.

19. Бурдун Г. Д. Основы метрологии / Г. Д. Бур дун, Б.М. Марков М.: Изд-во стандартов, 1985. - 256 с.

20. Варфоломеев С.Д. Биосенсоры // Соросовский образовательный журнал. 1997. -№1. - С. 45-49.

21. Варфоломеев С.Д. Сенсорная биология, сенсорные технологии и создание новых органов чувств человека / С.Д. Варфоломеев, Ю.М. Евдокимов, М.А. Островский // Вестник РАН. Т. 70. - 2000. - №2. - С. 99-108.

22. Великотный М.А. Системы технического зрения: Состояние, проблемы, перспективы // Изв. ВУЗов. Сер. Приборостроение, 1986. №10. - С. 7585.

23. Вентцель Е.С. Теория вероятностей: учеб. для вузов. 6-е изд. стер. - М.: Высш. шк., 1999.-576 с.

24. Вентцель Е.С., Овчаров JI.A. Теория вероятности и её инженерные приложения / Е.С. Вентцель, JI.A. Овчаров. М.: Наука, 1988. - 480 с.

25. Влага в зерне / А.С. Гинсбург, В.ТТ. Дубровский, Е.Д. Казаков. М.: Колос, 1969.-224 с.

26. Вода космическое явление / Под ред. Ю.А. Рахманина, В.К. Кондрато-ва. - М.: РАЕН, 2002. - 427 с.

27. Воробьева И.Е. Опыт применения серебра в гинекологии // Применение коллоидного серебра в практике врачей различных специальностей: материалы круглого стола, 24.09.2002, г. Караганда. Караганда, 2002. - С. 15.

28. Габуда С.П. Связанная вода. Факты и гипотезы. Новосибирск: Наука, 1982.-97 с.

29. Генератор коллоидных ионов серебра «Георгий»: инструкция по применению.-М., 2003.-24 с.

30. Гинзбург В.М. Формирование и обработка изображений в реальном масштабе времени: методы быстрого сканирования. М.: Радио и связь, 1986.-231 с.

31. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика: учеб. пособ. для вузов. М.: Высш. шк., 2003. - 479 с.

32. Гмурман В.Е. Руководство по решению задач в теории вероятности и математической статистики: учеб. пособ. для студентов ВТУЗов. 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1999. - 400 с.

33. ГОСТ Р51232-98 Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества. Введ. 1999-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 1999.-20 с.

34. ГОСТ 10968-88. Зерно. Методы определения энергии прорастания и способности прорастания. Введ. 1988-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 1988. -8 с.

35. ГОСТ Р52554-2006 Пшеница. Технические условия. Введ. 2007-07-01. -М.: Изд-во стандартов, 2007. - 10 с.

36. Госьков П.И. Контроль биологической активности воды при различных концентрациях раствора ионного серебра / П.И. Госьков, А.Г. Кондрашо-ва // Ползуновский альманах. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2005. - №1. - С. 145-147.

37. Госьков П.И. ПК, Web-камера, биодатчики, водная среда виртуальная связь для реального контроля / П.И. Госьков, А.Г. Зрюмова, Д.Н. Жданов // Ползуновский альманах. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2006. - №4. - С. 29-31.

38. Грин Н. Биология: в 3 т. / Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор; под ред. Р. Сопе-ра.-М.: Мир, 2001.-Т. 1.-456 с.

39. Державин А.Е. Проблемы и перспективы клинического применения препаратов серебра / А.Е. Державин, P.O. Турчанинов // Врачебное дело. -1987.-№8.-С. 114-118.

40. Дулин М.Н. Серебро в ультрадисперсном состоянии / М.Н. Дулин, Н.Е. Богданчикова // Серебро в медицине, биологии и технике. —■ Новосибирск: ИКИ СО РАМН, 1995. Препринт №4. - С. 19-24.

41. Евгеньев М.И. Тест-методы и экология // Соросовский образовательный журнал. 1999. - № 11. - С. 29-34.

42. Жданов Д.Н. Автоматизированная оптическая система контроля биологической активности растворов ионного серебра / Д.Н. Жданов, П.И. Госьков // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. -2007.-№10.-С. 50-53.

43. Жданов Д.Н. Аппаратное и программное обеспечение измерительного комплекса для исследования влияния внешних факторов на водную среду

44. Информационные технологии в современном мире: материалы Международной научной конференции в 3 ч.- Таганрог: Изд-во «Антон», 2006. -Ч. 1.-С. 17-19.

45. Жданов Д.Н. Исследование биологической активности растворов ионного серебра / Д.Н. Жданов, В.Н. Беккер, М.С. Митянина // Бюллетень Волгоградского научного центра РАМН и Администрации Волгоградской области. 2007. - № 3. - С. 21-22.

46. Жданов Д.Н. Система технического зрения для контроля за изменениями в водной среде // Наука. Технологии. Инновации («НТИ-2006»): материалы Всероссийской научной конференции молодых учёных в 7 ч. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006. - Ч. 2. - С. 32-34.

47. Жданов Д.Н. Web-камера виртуальное средство измерения биологической активности воды // Ползуновский альманах. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2006. - №4. - С. 27-28.

48. Жирабок А.Н. Планирование эксперимента для построения математических моделей // Соросовский образовательный журнал. 2001. - Т. 7. -№9.-С. 121-127.

49. Жолкевич В.Н. Водный обмен растений / В.Н. Жолкевич, Н.А. Гусев, Ф.Д. Самучлов и др. М.: Наука, 1989. - 256 с.

50. Зацепина Г.Н. Физические свойства и структура воды. 2-е изд., перераб. - М.: Изд-во МГУ, 1987. - 171 с.

51. Захаров И.С. Биосенсорные системы в медицине и экологии: учеб. пособие. / И.С. Захаров, А.В. Пожаров, Т.В. Гурская, А.Д. Финогенов. СПб.: СПбГУТ им. М.А. Бонч-Бруевича, 2003. - 104 с.

52. Захаров И.С. Биотехническая биотестовая система с использованием реакции гальванотаксиса / И.С. Захаров, А.В. Пожаров, С.В. Голядкин, А.С. Ковалевская // Известия СПбГЭТУ. 2005. - Выи. 1: Биотехнические системы в медицине и экологии. - С. 44-48.

53. Захаров И.С. Качество воды качество жизни / И.С. Захаров, А.В. Пожаров, Н.И. Папутская // Мониторинг. - 1995. - №1. - С.39-42.

54. Зрюмова А.Г. Автоматизация контроля биологической активности воды /

55. A.Г. Зрюмова, Е.А. Зрюмов, Д.Н. Жданов // Методы и средства измерений физических величин: материалы XIII Всероссийской научно-технической конференции. Н. Новгород: ННИМЦ «Диалог», 2005. - С. 30.

56. Иванов В.И. Как работают ферменты // Соросовский образовательный журнал. 1996. - №9. - С. 25-32.

57. Ивахненко А.Г. Долгосрочное прогнозирование и управление сложными системами. Киев: Техника, 1975. - 312 с.

58. Интеллектуальные средства измерения / Под ред. Э.М. Цветкова. М.: РИЦ «Татьянин день», 1994. - 280 с.

59. Информационно-измерительная техника и технологии: учеб. для вузов /

60. B.И. Калашников, С.В. Нефедов и др.; под ред. Г.Г. Раннева. М.: Высш. шк., 2002.-454 с.

61. Кадышев Ю.Г. Применение «серебряной воды» в лечении операционных ран / Ю.Г. Кадышев, A.JI. Дехтярь, П.Г. Литвинов // Клиническая хирургия. 1995. -№1. -С. 45.

62. Казаков Е.Д. Биохимия зерна и продуктов его переработки / Е.Д. Казаков, В.Л. Кретович. М.: Колос, 1980. - 318 с.

63. Каменщикова Р.Я. Методика использования коллоидного серебра в общей практике // Применение коллоидного серебра в практике врачей различных специальностей: материалы круглого стола, 24.09.2002, г. Караганда. Караганда, 2002. - С. 13-15.

64. Карякин А.А. Биосенсоры: устройство, классификация и функциональные характеристики / А.А. Карякин, Е.А. Уласова, М.Ю. Вагин, Е.Е. Ка-рякина // Сенсор. 2002. -№1. - С. 16-24.

65. Карюхина Т.А. Химия воды и микробиология / Т.А. Карюхина, И.Н. Чурбанов. М.: Стройиздат, 1983. - 169 с.

66. Кендалл М. Теория распределений / М. Кендалл, А. Стьюарт. М.: Наука, 1966.-588 с.

67. Ковалевская А.С. Метод и средства контроля токсичности водных сред по реакции гальванотаксиса инфузорий: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.11.13 / Ковалевская Алла Станиславовна. СПб., 2006. - 18 с.

68. Кондрашова А.Г. Неэлектрические и электрические методы контроля биологической активности воды и водных растворов: дис. . канд. техн. наук: 05.11.13: защищена 22.03.05: утв. 08.07.05 / Кондрашова Анастасия Геннадьевна. Барнаул, 2005. -132 с.

69. Кондрашова А.Г. Неэлектрические и электрические методы контроля биологической активности воды и водных растворов: автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.11.13: защищена 22.03.05: утв. 08.07.05 / Кондрашова Анастасия Геннадьевна. Барнаул, 2005. - 20 с.

70. Консервирование бутилированной питьевой воды ионным серебром: рекомендации. Барнаул: АГМУ, 2005. - 9 с.

71. Корнан Я.И. Микробные сенсоры: достижения, проблемы, перспективы / Я.И. Корпан, А.В. Ельская. // Биохимия. 1995. - Т. 60. - Вып. 12. - С. 1988-1995.

72. Крамер Г. Математические методы статистики. М.: Мир, 1976. - 648 с.

73. Кульский J1.A. Серебряная вода. Киев: Наукова думка, 1971. - 140 с.

74. Лазарев В.А. Стерилизация воды препаратами серебра. М.: Гостехиздат, 1935.- 134 с.

75. Лещинская И.Б. Современная промышленная микробиология // Соросов-ский образовательный журнал. 2000. - Т. 6. - № 4. - С. 14-18.

76. Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы теории обработки наблюдений. М.: Физматгиз, 1985. - 334 с.

77. Маркова В.Д. Современные разработки в биосенсорах. М.: Инфра-М, 2006.-287 с.

78. Методы анализа природных и сточных вод / Под ред. П.К. Агасян М.: Наука, 1997.-256 с.

79. Методы биотестирования вод. Черноголовка: АН СССР, 1988. - 127 с.

80. Метрология и радиоизмерения: учеб. для вузов / В.И. Нефедов, А.С. Сигов, В.К. Битюков и др.; под ред. В.И. Нефедова, 2-е изд., перераб. - М.: Высш. шк., 2006. - 526 с.

81. Михайлова Л.П. Возможности и область применения метода биоиндикации на клеточных культурах / Л.П. Михайлова, Н.В. Игнатович, Е.С. Ахраменко // ЭКО бюллетень. 2003. -№1. - С. 12-13.

82. Никитин П.И. Усовершенствованные методы поверхностно-плазмонного резонанса и биологические и химические сенсорные системы на их основе // Сенсорные системы. 1998. - Т. 12. -№1. - С. 69-78.

83. Новицкий В.П. Оценка погрешностей результатов измерений / В.П. Новицкий, И.А. Зограф. 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат, 1991.-304 е.: ил.

84. Новицкий П.В. Динамика погрешностей средств измерения / П.В. Новицкий, И.А. Зограф, B.C. Лабунец. Л.: Энергоатомиздат, 1990. - 192 с.

85. Носоп В.Ж. Датчики и их применения. М.: РДЛ, 2006. - 315 с.

86. Обухов А.В. Перспективы применения препаратов серебра для лечения ВИЧ-инфекции // Применение препаратов серебра в медицине. Новосибирск: ИКИ СО РАМН, 1992. - Препринт №3. - С. 6-12.

87. Оптико-электронные приборы для научных исследований / Под ред. Л.А. Новицкого. М.: Машиностроение, 1986.-431 с.

88. Определение биологической активности водной среды по дифференциальной схеме контроля (ОБАВ): программа для ЭВМ №2007613142 Рос. Федерация / Жданов Д.Н., Черков М.В.; заявитель и патентообладатель

89. ГОУ ВПО «Алтайский гос. тех. ун-т им. И.И. Ползунова. №2007612156; заявл. 30.05.07; опубл. 25.07.07.

90. Папковский Д.Б. Сенсоры на основе оптического кислородного электрода / Д.Б. Папковский, В.И. Огурцов, И.И. Овчинников, Г.В. Пономарев // Сенсорные системы. 1998.-Т. 12.-№1.-С. 69-78.

91. Плэмбек Дж. Электрохимические методы анализа. Основы теории и применения. М.: Мир, 1985. - 425 с.

92. Повиаргол. Новое бактерицидное средство для лечения инфицированных ран / Под ред. Е.Ф.Панарина и Е.М. Благитко. Новосибирск; СПб.; М.; Саратов, 1998.-66 с.

93. Пожаров А.В., Шелемотов С.А. Использование экспресс-биотестирования для оценки антропоэкологической ситуации / А.В. Пожаров, С.А. Шелемотов // Экология. 1992. - №2. - С. 94-95.

94. Поляк Э.А. Некоторые новые закономерности ступенчатой диссоциации водных растворов, Екатеринбург: РАН Ур. отд., 2002. - 87 с.

95. Приборы контроля окружающей среды / В.Е. Манойлов, П.Н. Неделин, А.Н. Лукичев и др.; под ред. проф. В.Е. Манойлова. М.: Атомиздат, 1980.-213 с.

96. Привалов П.Л. Вода и ее роль в биологических системах // Биофизика. -М.: Наука, 1968. -Т. 13.-Вып. 1.-С. 163-177.

97. И7) Применение препаратов серебра в медицине. Новосибирск: ИКИ СО РАМН, 1993. - Препринт №2. - 79 с.

98. Применение препаратов серебра в медицине. / Под ред. Е.М. Благитко // Новые химические системы и процессы в медицине: материалы научно-практической конференции. Новосибирск: Вектор-Бест, 2003. - 115 с.

99. Проектирование оптических систем / Под ред. Р. Шеннона, Дж. Вайнта. -М.: Мир, 1983.-430 с.

100. Прокопов А.А. Биологическая активность серебряной соли мефенамовой кислоты / А.А. Прокопов, Е.Н. Падейская, Р.Д. Сюбаев, Г.Я. Шварц // Химико-фармацевтический журнал. 1992. - Т.26. - С.66-69.

101. Рабинович С.Г. Погрешности измерений. JL: Энергия, 1978. - 262 с.

102. Ранозаживляющее вещество: пат. 2143908 Рос. Федерация: МПК7 А 61 К 33/00 / Панин JI.E., Убашеев И.О.; заявители и патентообладатели Панин Л.Е., Убашеев И.О. №2005100163/04; заявл. 23.01.1997; опубл. 10.01.2000, Бюл. №1.-2 с.

103. Распознавание объектов графических изображений: обзор методов / С.В. Абраламейко, В.И. Берейщик, В.В. Старовойтов и др. Минск: Слово, 1988.-50 с.

104. Рахманин Ю.А. Методические вопросы токсикологических исследований при оценке качества опресненной питьевой воды // Профилактическая токсикология: сб. учебно-метод. материалов НРПТХВ. М.: 1984. -Т.2.-С. 37-46.

105. Решетилов А.Н. Модели биосенсоров на основе потенциометрических и амперометрических преобразователей для использования в медицине, биотехнологии, мониторинге объектов окружающей среды // Прикладная биохимия и микробиология.-1996.-Т. 32.-№11. С. 78-93.

106. Ризниченко Г.Ю. Лекции по математическим моделям в биологии: учеб. пособ. М.; Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2002. -Ч. 1: Описание процессов в живых системах во времени. - 231 с.

107. Ровенский Ю.А. Как клетки ориентируются на местности // Соросовский образовательный журнал. 2001. - Т. 7. - №3. - С. 4-11.

108. Родионов П.П. Серебро в медицине: анализ состояния проблемы / П.П. Родионов, Ю.И. Михайлов // Новые химические системы и процессы: материалы межрегиональной научно-практической конференции. -Новосибирск, 2002. С. 33-47.

109. Родионов П.П. Серебро: области практического использования от военной техники до медицины // Серебро в медицине, биологии и технике. - Новосибирск: ИКИ СО РАМН, 1995. - Препринт №4. - С.7-18.

110. Рубин А.Б. Лекции по биофизике: учеб. пособ. М.: изд-во МГУ, 1994. -160 с.

111. Рублев В.В. Циаркум препарат для профилактики и лечения долгоне-заживающих ран и воспалительных процессов // Применение препаратов серебра в медицине. - Новосибирск: ИКИ СО РАМН, 1994. - Препринт №3.-С.40-43.

112. Румшинский J1.3. Математическая обработка результатов эксперимента. -М.: Наука, 1971.-192 с.

113. Савадян Э.Ш. Использование препаратов серебра в хирургии и травматологии // Хирургия. 1989. - №8. - С. 135-139.

114. Сарвин А.А. Системы бесконтактных измерений. -Л.: изд-во ЛГУ, 1983. -158 с.

115. Сафронова О.Г. Тканевые и клеточные биосенсоры. Возможности клинического применения / О.Г. Сафронова, В.И. Химченко, М.Б. Штарк // Медицинская техника. 1995. - №6. - С. 39-46.

116. Свешников А.А. Основы теории ошибок. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1972.- 128 с.

117. Статистические методы в инженерных исследованиях. / Под ред. Г.К. Круга. -М.: Высш. школа. -216 с.

118. Степанова М.Д. Проверка статистических гипотез: учебно-метод. пособие. Мн.: БГУИР, 2000. - 36 с.

119. Тарасевич М.В. Электрохимические биосенсоры / М.В. Тарасевич, В.А. Богдановская, Г.В. Жултаева // Электрохимия. 1993. - Т. 29 - №12. -С. 47-55.

120. Тарсусов Б.Н. Сверхслабые свечения растений и их прикладное значение / Б.Н. Тарсусов, В.А. Веселовский. М.: МГУ, 1978. - 126 с.

121. Тейлор Дж. Ведение в теорию ошибок / Пер. с англ. М.: Слово, 1985. -272 с.

122. Туричин А. М. Электрические измерения неэлектрических величин. -М., Л.: Энергия, 1966. 690 с.

123. Тьюки Дж. Анализ результатов наблюдений. М.: Мир, 1981. - 693 с.

124. Устройство для получения серебряной воды заданной концентрации: пат. 49717 Рос. Федерация: МПК7 А 61 К 33/38, С 02 F 1/00 / Беккер В.Н., Власенко В.В., Троезубов С.А.; заявители и патентообладатели Беккер

125. В.Н., Власенко В.В. №2005107427; заявл. 16.03.05; опубл. 10.12.05, Бюл. №34. -2 е.: ил.

126. Факеева Т.Н. Опыт применения коллоидного серебра в урологии // Применение коллоидного серебра в практике врачей различных специальностей: материалы круглого стола, 24.09.2002, г. Караганда. Караганда, 2002.-С. 15-16.

127. Филаретов Г.Ф. Биосенсоры и их применение // Приборы и системы управления. 1997. - №7. - С. 17-24.

128. Филиппов П.П. Как внешние сигналы передаются внутрь клетки // Соро-совский образовательный журнал. 1998. -№ 3. - С. 28-34.

129. Фонштейн Д.М. Методы первичного выявления генетической активности загрязнителей окружающей среды с помощью бактериальных тест-систем / Д.М. Фонштейн, С.К. Абилев, Е.В. Бобринев и др. М.: Наука, 1985.- 162 с.

130. Фонштейн Д.М. Тест-система оценки мутагенной активности загрязнителей среды / Д.М. Фонштейн, J1.M. Калинина, Г.Н. Полухина и др. М.: Наука, 1977.-128 с.

131. Фрайден Дж. Современные датчики. Справочник. М.: Техносфера, 2005. - 592 с.

132. Фридман К.С. Новый раствор серебра: информационное пособие. М.: Корал Клаб, 2001.-48 с.

133. Фролов Ю.П. Введение в математическое моделирование биологических процессов. Ч. 2: Организмы и популяции. Самара: Изд-во СамГУ, 1994. -317 е.: ил.

134. Хасенова Г.К. Опыт применения серебра в офтальмогии // Применение коллоидного серебра в практике врачей различных специальностей: материалы круглого стола, 24.09.2002, г. Караганда. Караганда, 2002. - С. 16-18.

135. Цифровая обработка изображений в информационных системах / И.С. Гузман, B.C. Киричук, В.П. Косых и др. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002.-352 с.

136. Шеховцова Т.Н. Биологические методы анализа// Соросовский образовательный журнал. -2000. Т. 6. - № 11. - С. 17-21.

137. Шубин И.А. Способы лечения внутренних воспалительных процессов организма серебром // Новые химические системы и процессы: материалы межрегиональной научно-практической конференции. Новосибирск, 2002.-С. 68-71.

138. Шустер JI.M. Опыт применения коллоидного серебра в акушерско-гинекологической практике // Применение коллоидного серебра в практике врачей различных специальностей: материалы круглого стола, 24.09.2002, г. Караганда. Караганда, 2002. - С. 23-26.

139. Эггинс Б. Химические и биологические сенсоры. М.: Техносфера, 2000.-335 е., ил.

140. Эйзенберг Д. Структура и свойства воды / Д. Эйзенберг, В. Кауцман. -JI.: Гидрометиоиздат, 1975. 280 с.

141. Юхновский И.Р. Статистическая теория классических равновесных систем / И.Р. Юхновский, М.Ф. Головко. Киев: Наукова думка, 1980. - 350 с.

142. Blikstad I., Blikstad R., Lindblom H. Detection and Characterization of Oli-gosaharides in Column Effluents Using Surface Plasmon Resonance / Anal. Biochem. 1996. - V. 233. - P. 42-49.

143. Bult A. Silver sulfadiazine and related antibacterial metal sulfanilamides: facts and fancy // Pharmacy International. 1982. - V. 3. - №12. - P. 400-404.

144. Dahint R. Operation of Acoustic Plate Mode Immunosensors in Complex Biological / R. Dahint, F. Bender, F. Morhard // Anal. Chem. 1999. - V. 71. -P. 3150-3155.

145. Everett D.H. How much do we really know about water? // Water and Aqueous Solutions. Bristol-Boston, 1986. - P. 232-342.

146. Finney J.I. The Role of Water Perturbations in biological Processes // Water and Aqueous Solutions. Bristol-Boston, 1986. - P. 227-232.

147. Frutos S.C., Weibel R.M. Corn Near-Infrared Surface Plasmon Resonance Measurements of Ultrathin Films. 2. Fourier SPR Spectroscopy A.G. / Anal. Chem. 1999. - V. 71. - P. 3935-3940.

148. Hall D. Use of Resonant Mirrow Biosensor to Caracterize the Interaction of Carboxypeptidase A with an Elicted Monoclonal Antibody / D. Hall, D.J. Winzor//Anal. Biochem. -1997. V. 44. - P. 152-160.

149. Ikariyama Y. Fiber-Optic Based Biomonitoring of Benzene Derivated by Recombinant E.Coli Bearing Luciferase Gene-Fused Tol-Plasmide Immobilized on the Fiber Optic End / Anal. Chem. 1997. - V. 69. - P. 2600-2605.

150. ISO/DIS 8692 Water quality. Algal groth ingibition test. 1989.

151. Jakob F., Monod J. On regulation of gene activity I I Quant. Biol. 1961. -V. 26.-P. 193.

152. Kerker M. The optics of colloidal silver: something old and something new // Colloid, Interface Sci. 1985. - V. 105. - №2. - P. 297-314.

153. Kovatch G. Silicon micromachining. Sensors to system / G. Kovatch, K. Petersen, M. Albin // Anal. Chem. News and Features. 1996.

154. Pauling L. The structure of Water In col. Hydrogen bonding / Ed. Hadzi D.- N.Y.: Pergamon press, 1959. P. 1-6.

155. Tempelman A. et al. Quantitating Staphilococcal Enterotoxin В in Diverse Media Using a Portable Fiber Optic Biosensor L. / Anal. Biochem. - 1996. -V. 233. - P. 50-57.

156. Woodward R.L. Review of the Bactericidal Effectiveness of Silver // Amer. Water Works Assosiation. 1963. - V. 55. - №7. - P. 881-886.