Устройство для определения состояния биосистемы

 

Использование: изобретение относится к области медицины и может быть использовано для определения состояния любого биообъекта, а также определения вероятности заболевания в будущем. Сущность: принцип действия устройства основан на раздельном калиброванном нагревании с задержкой во времени двух биопрепаратов проверяемой биосистемы, помещаемых в миниатюрные сферические дюары. В процессе нагревания производится измерение и сравнительный анализ графиков нарастания температур биопрепаратов во времени. Воздействие тепла приводит к квантово-механическим переходам и скачкам температуры нагреваемых биопрепаратов. Состояние биосистемы определяется по числу температурных скачков, пересчитанных к реальному времени. Для нагревания биопрепаратов используются лазерные источники, а для измерения их температуры - датчики на основе инфракрасных фотоприемников. Устройство выполнено двухканальным, при этом каждый из каналов содержит сферический дюар с микроотверстием, лазерный источник с блоком питания, фотоприемник с усилителей и оптический блок сопряжения, с помощью которого лазерное излучение направляется через отверстие внутрь дюара, а тепловое излучение из отверстия дюара - на фотоприемник. Выходы обоих каналов подключены к блоку анализа состояния биопрепарата. Работой всего устройства управляет блок задания временных интервалов. 8 ил.

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для определения состояния как человека, так и любой биосистемы на момент обследования, а также для определения вероятности заболевания в будущем.

Известны традиционные устройства, основанные на биохимическом анализе исследуемой биологической ткани, содержащие источник лазерного излучения с определенной длиной волны λ, воздействующий на исследуемую ткань, призму полного внутреннего отражения, калибровочную призму полного внутреннего отражения, два фотодетектора соответственно на выходе призмы полного внутреннего отражения и на выходе калибровочной призмы, и измерительный блок, анализирующий сигналы с обоих фотодетекторов и определяющий биохимический состав исследуемой ткани, на основе которого делается вывод о состоянии анализируемой ткани (патент Японии N 2-18851, опубл. 26.04.90 г. кл. G 01 N 21/27, А 61 В 5/14).

Недостатком данного устройства является необходимость предварительного определения предполагаемого источника заболевания для исследования именно той области организма, которая является источником болезни. Однако зачастую такая предварительная диагностика бывает затруднительна. Кроме того, это устройство не позволяет осуществить прогнозирование развития заболевания в будущем, поскольку данные измерений имеют достаточную достоверность только на момент измерения, а методика, заложенная при проведении данных измерений, не позволяет смоделировать процесс развития заболевания в будущем.

Известно также устройство, позволяющее определять изменение состояния пробы при воздействии температуры. Устройство содержит источник ИК-излучения, который облучает исследуемую пробу, приемник отраженного от поверхностного слоя пробы излучения, нагреватель пробы и блок анализа изменения состояния пробы (РСТ (WO) NФ190/14592 опубл.29.11.90 г. кл. G01 N 25/04). Однако данное устройство обладает низкой точностью измерений, поскольку отраженное только от поверхности пробы излучение не несет полной информации о состоянии всего объема пробы. Кроме того, сам принцип анализа отраженного излучения не позволяет определить с высокой степенью достоверности состояние пробы и, тем более, прогнозировать изменение состояния во времени.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении точности и достоверности определения состояния биосистемы, а также в возможности прогнозировать изменение состояния биосистемы во времени.

Принцип работа устройства основан на анализе полной картины квантово-механических переходов прошедших и будущих, при использовании стабильного и единого для всех биосистем закона нагревания биопрепарата.

Технический результат достигается за счет того, что в устройство, содержащее первый канал, выполненный в виде источника теплового излучения с блоком питания, оптического блока теплового сопряжения, контейнера с биопрепаратом, фотоприемника, оптически сопряженного с контейнером, и усилителя, соединенного с выходом фотоприемника, и блок анализа состояния биопрепарата, введены второй канал, идентичный первому, причем источники теплового излучения выполнены в виде лазеров, а контейнеры выполнены в виде сферических дюаров с зеркальной внутренней поверхностью, отверстия которых совмещены с точкой фокусировки соответствующего оптического блока теплового сопряжения, блок задания временных интервалов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входами блоков питания источников теплового излучения, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, первые входы которых соединены соответственно с выходами усилителей первого и второго каналов, генератор тактовых импульсов, первый, второй и третий ключи, и первый и второй блоки оперативной памяти, первые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, а их выходы соединены соответственно с первым и вторым входами блока анализа состояния биопрепарата, при этом третий выход блока задания временных интервалов соединен с третьим входом блока анализа состояния биопрепарата и нормально разомкнутым входом третьего ключа, первый выход блока задания временных интервалов соединен с нормально разомкнутым входом первого ключа и шестым входом блока анализа состояния биопрепарата, второй выход блока задания временных интервалов соединен с нормально разомкнутым входом второго ключа и пятым входом блока анализа состояния биопрепарата, четвертый вход которого соединен с вторым выходом генератора тактовых импульсов, одновременно соединенным с нормально замкнутым входом третьего ключа, а нормально замкнутые входы первого и второго ключа соединены с первым выходом генератора тактовых импульсов, причем вторые входы первого и второго блоков оперативной памяти и вторые входы аналого-цифровых преобразователей соединены соответственно с выходами первого и второго ключа, а третьи входы блоков оперативной памяти соединены с выходом третьего ключа, при этом блок анализа состояния биопрепарата выполнен в виде последовательно соединенных первого логического элемента "И" и первого двоичного счетчика, последовательно соединенных первого RS триггера, второго логического элемента "И" и второго двоичного счетчика, последовательно соединенных блока вычитания, сумматора, блока вычисления модуля и компаратора последовательно соединенных цифрового фильтра, бинарного квантователя, четвертого двоичного счетчика, последовательно соединенных второго RS триггера, третьего логического элемента " И" и третьего двоичного счетчика, а также блока умножения, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами третьего и четвертого двоичных счетчиков, и блока деления, первый вход которого соединен с выходом блока умножения, второй и третий входы соединены соответственно с выходами первого и второго двоичных счетчиков, а выход блока деления является выходом блока анализа состояния биопрепарата, при этом первый вход первого логического элемента "И" и S вход первого триггера являются шестым входом блока анализа состояния биопрепарата, вторые входы первого, второго и третьего логических элементов "И" являются четвертым входом блока анализа состояния, S вход второго триггера соединен с выходом компаратора, a R вход является третьим входом блока анализа состояния, R вход первого триггера является пятым входом блока анализа состояния биопрепарата, выход сумматора соединен с его же вторым входом, первый вход блока вычитания является вторым входом блока анализа состояния, а второй вход блока вычитания и вход цифрового фильтра является первым входом блока анализа состояния биопрепарата.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства, где 1,2 управляемые источники теплового излучения, 1.1, 2.1 лазерные излучатели, 1.2, 2.2 - блоки питания, 3,4 контейнеры-дюары, 3.1, 4.1 биопрепараты, 5,6 датчики температуры, 5.1, 6.1 фотоприемники, 5.2, 6.2 -усилители, 7,8 оптические блоки теплового сопряжения, 7.1, 8.1 входные линзы, 7.2, 8.2 фокусирующие линзы, 7.3, 8.3 выходные линзы, 7.4, 8.4 светоделительные пластины, 9,10 - аналого-цифровые преобразователи, 11,12-блоки оперативной памяти, 13 блок анализа состояния биопрепарата, 14 блок задания временных интервалов, 15 - генератор тактовых импульсов, 16.1, 16.2, 16.3 управляемые ключи.

На фиг.2 приведена функциональная схема блока анализа состояния биопрепарата 13, где 17 первый RS-триггер, 18 второй логический элемент "И", 19 второй двоичный счетчик, 20 блок вычитания, 21 сумматор, 22 - блок вычисления модуля, 23 компаратор, 24 второй RS триггер, 25 третий логический элемент "И", 26 третий двоичный счетчик, 27 цифровой фильтр, 28 бинарный квантователь, 29 четвертый двоичный счетчик, 30 блок деления, 31 блок умножения, 32 первый логический элемент "И", 33 первый двоичный счетчик.

На фиг.3 приведена временная диаграмма работы устройства.

На фиг.4 график нагревания биопрепаратов.

На фиг.5 график нагревания биопрепаратов для однородной структуры соматических клеток массы m и график вирусного штамма данного типа массы m.

На фиг.6 массив графиков функций T_1N=f(t1лаб)_N На фиг.7 массив графиков функций T_2N=f(t2лаб)_N На фиг.8 график, иллюстрирующий нагревание биопрепарата.

Управляемый источник теплового излучения 1, включающий лазерный излучатель 1.1 с блоком питания 1.2, и источник теплового излучения 2 с лазерным излучателем 2.1 и блоком питания 2.2 посредством теплового излучения воздействуют на контейнеры 3 и 4, выполненные в виде дюаров, с размещенными внутри них биопрепаратами 3.1 и 4.1. Фотоприемники 5.1 и 6.1 оптически сопряжены с контейнерами и электрически сопряжены с усилителями 5.2 и 6.2 соответственно. Оптическое сопряжение излучателей и фотоприемников осуществляется посредством блоков теплового сопряжения 7 и 8. Выходы усилителей 5.2 и 6.2 соединены с входами аналого-цифровых преобразователей 9 и 10 соответственно, выходы которых в свою очередь подключены к первым входам блоков оперативной памяти (ОЗУ) 11 и 12 соответственно. Первый и второй входы блока анализа состояния биопрепарата 13 соединены с выходами обоих ОЗУ, а шестой вход блока 13 соединен с первым выходом блока задания временных интервалов 14, второй выход которого соединен с пятым входом блока 13 и входом блока питания 2.2. Генератор тактовых импульсов 15 соединен первым выходом с управляемыми с нормально замкнутыми входами ключей 16.1 и 16.2, а вторым выходом с ключом 16.3 и четвертым входом блока 13. Первый выход блока задания временных интервалов соединен с входом блока питания 1.2 и нормально разомкнутым входом ключа 16.1, второй выход блока 14 соединен с нормально разомкнутым входом ключа 16.2, а третий выход с нормально разомкнутым входом ключа 16.3 и третьим входом блока 13. Выходы ключей 16.1 и 16.2 соединены соответственно с вторыми входами ОЗУ 11 и 12, и аналого-цифровых преобразователей 9 и 10, а выход ключа 16.3 соединен с третьими входами обоих ОЗУ.

Блок анализа состояния биопрепарата содержит первый RS- триггер 17, выходом соединенный с вторым логическим элементом 18, выход которого подключен к второму двоичному счетчику 19. Блок вычитания 20, сумматор 21, блок вычисления модуля 22, компаратор 23, второй RS- -триггер по S входу 24, третий логический элемент "И" 25 по первому входу и третий двоичный счетчик 26 соединены последовательно. Последовательно подключены и цифровой фильтр 27, бинарный преобразователь 28, четвертый двоичный счетчик 29. Блок деления 30 соединен по первому входу с выходом блока умножения 31, первый и второй входы которого соединены с выходами третьего 26 и четвертого 29 двоичных счетчиков соответственно. Первый логический элемент 32 соединен с первым двоичным счетчиком 33, выход которого подключен к третьему входу блока деления 30, второй вход которого соединен с выходом второго двоичного счетчика 19. Выходом блока анализа состояния 13 является выход блока деления 30. Первым и вторым входами блока 13 являются первый и второй вход блока вычитания 20 и вход цифрового фильтра 27, третьим входом R вход второго RS- триггера, четвертым входом вторые входы первого, второго и третьего логических элементов "И" 32, 18 и 25, пятым входом R вход первого RS- триггера, и шестым входом S вход первого RS- триггера и первый вход первого логического элемента "И" 32.

Устройство работает следующим образом.

В момент времени to после помещения в первый сферический дюар 3 (контейнер) первого биопрепарата 3.1 тестируемой биосистемы блок 14 задания временных интервалов выдает первую команду управления V₁, которая поступает на управляющий вход первого управляемого источника 1 теплового излучения и одновременно на управляющий вход первого управляемого ключа 16.1. Под действием первой команды управления V₁ происходит включение блока 1.2 питания, который переводит лазер 1.1 в рабочее состояние, и замыкание первого управляемого ключа 16.1. Инфракрасное излучение работающего лазера 1.1 с длиной волны в инфракрасном диапазоне от 1,5 до 14 мкм через выходную линзу 1.3 управляемого источника 1 теплового излучения направляется в виде расходящегося потока на входную линзу 7.1 первого блока 7 теплового сопряжения, которая преобразует расходящийся поток лазерного излучения в параллельный. В блоке 7 параллельный поток инфракрасного излучения проходит светоделительную пластину 7.4, которая может быть выполнена из селенида цинка, и далее с помощью выходной фокусирующей линзы 7.3 направляется через отверстие в дюаре 3 на первый биопрепарат 3.1, осуществляя его нагрев с постоянной скоростью. Точка фокусировки выходящего из первого блока 7 теплового сопряжения инфракрасного излучения совмещена с отверстием дюара 3, что позволяет выбрать диаметр отверстия не более 0,1 мм и соответствующим образом минимизировать потери тепла из дюара. Расходимость лазерного излучения внутри дюара после прохождения точки фокусировки обеспечивает равномерное поступление излучение в биопрепарат через всю его внешнюю поверхность, а зеркальная сферическая внутренняя поверхность дюара обеспечивает равномерный прогрев биопрепарата по всему его объему.

Сферическая форма дюара в сочетании с малым диаметром входного отверстия позволят создать эффект черного тела, т.е. выходящее наружу через отверстие в дюаре инфракрасное излучение в точности соответствует интегральной температуре находящегося в дюаре биопрепарата. Выходящее из дюара 3 тепловое излучение улавливается линзой 7.3, которая преобразует расходящийся поток теплового излучения в параллельный, который отражается от светоделительной пластины 7.4 и с помощью линзы 7.2 фокусируется на фотоприемнике 5.1 первого датчика температуры 5.

Фотоприемник 5.1 может быть выполнен в виде фотодиода на тройном соединении ртути (HgCaTe), охлаждаемым до температуры жидкого азота. Использование криостарованного фотодиода позволяет проводить высокоточные температурные измерения, необходимые для работы всего устройства. Пороговая разность температур DT_пор (эквивалентная шуму разность температур), регистрируемая датчиком температуры 5, в соответствии с методикой теплового расчета [ЛЛойд Д. Системы тепловидения, М. Мир, 1978 г. стр. 164-170] может быть оценена по формуле где D_o диаметр выходной фокусирующей линзы 7.3, τ_o - оптическая эффективность блока 7 теплового сопряжения, d диаметр отверстия в сферическом дюаре 3, R расстояние между выходной фокусирующей линзой 7.3 и отверстием в сферическом дюаре 3.1, ΔW/ΔT эффективное измерение спектральной плотности потока излучения с температурой, D* параметр чувствительности фотодиода, τ_d время измерения. При границах регистрируемого теплового диапазона 8 мкм ≅ λ ≅ 11 мкм эффективное изменение спектральной плотности потока излучения (ΔW/ΔT) = 1,5 Вт·см^-2·K^-1. Параметр чувствительности для современных криостатированных фотодиодов на тройном соединении ртути D* 5x10¹⁰ Вт^-1см x Гц^1/2. В конструкции рассматриваемого прибора D_o 2,5 см, R 5 см, τ_o 0,5 и d 0,01 04. Время однократного измерения τ_d 0,1 с. Подставляя эти данные в формулу (1), получаем ΔT_пор. = 0,001 °K. При динамическом диапазоне регистрируемых температур от +20 до +40^oС это обеспечивает возможность получения до 10⁴ разрешаемых градаций температур, необходимых для надежной работы устройства.

Линзы 7.1, 7.2 и 7.3 могут быть выполнены из просветленного селенида цинка или другого материала, прозрачного для инфракрасного излучения. Для обеспечения качественного разделения тепловых потоков в первом блоке 7 теплового сопряжения светоделительная платина 7.4 установлена под углом Брюстера.

Выходной сигнал фотоприемника 5.1 усиливается и масштабируется усилителем 5.2, после чего усиленный температурный сигнал Т₁(t) поступает на вход первого аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 9. При этом работой АЦП 9 управляют первые тактовые импульсы V₁, которые вырабатываются генератором 15 тактовых импульсов и поступают на управляющий вход АЦП 9 через замкнутый первый управляемый ключ 16.1. Формируемый первым АЦП 9 первый цифровой температурный сигнал записывается в первое ОЗУ 11 с интервалом измерения τ_d=0,1 с.

В момент времени t_м после задержки Δt=t_м-t_o во второй дюар 4 (контейнер) помещается второй биопрепарат 4 той же тестируемой биосистемы и блок 14 задания временных интервалов выдает вторую команду управления V₂. Вторая команда управления V₂ подается на управляющий вход второго управляемого источника 2 теплового излучения и одновременно на управляющий вход второго управляемого ключа 16.2. Под действием второй команды управления V₂ происходит включение блока питания 2.2, который переводит лазер 2.1 в рабочее состояние, и замыкание второго управляемого ключа 16.2. Инфракрасное излучение работающего лазера 2.1 через выходную линзу 2.3 управляемого источника теплового излучения направляется в виде расходящегося потока на входную линзу 8.1 второго блока 8 теплового сопряжения. В блоке 8 инфракрасное излучение проходит через светоделительную пластину 8.4 и далее с помощью выходной фокусирующей линзы 8.3 направляется через отверстие в дюаре 4 на второй биопрепарат 4.1, осуществляя его нагрев с той же скоростью, что и нагрев первого биопрепарата 3.2. Выходящее из дюара 4 тепловое излучение улавливается линзой 8.3, которая преобразует расходящийся поток теплового излучения в параллельный, который отражается от светоделительной пластины 8.4 и с помощью линзы 8.2 фокусируется на фотоприемнике 8.1 второго датчика 5 температуры.

Выходной сигнал фотоприемника 6.1 усиливается и масштабируется усилителем 6.2, после чего усиленный температурный сигнал Т₂(t) поступает на вход второго аналого-цифрового преобразователя 10. При этом работой АЦП 10 управляют первые тактовые импульсы V₁, которые вырабатываются генератором 15 тактовых импульсов и поступают на управляющий вход АЦП 10 через замкнутый второй управляемый ключ 16.2. Формируемый вторым АЦП 10 второй температурный сигнал записывается во второе ОЗУ 12 с интервалом измерения τ_d 0,1 с.

В момент времени t_N прекращается действие первой команды управления V₁, т. е. выключается блок 1.2 питания и размыкается первый управляемый ключ 16.1, в результате чего прекращается нагрев первого биопрепарата 3.2 в дюаре 3.1 и запись первого цифрового температурного сигнала в первое ОЗУ 11. В момент времени t_к прекращается действие второй команды управления V₂ т.е. выключается блок 2.2 питания и размыкается второй управляемый ключ 16.2, в результате чего аналогичным образом прекращается нагрев второго биопрепарата 4.2, находящегося в дюаре 4.1, и запись второго цифрового температурного сигнала во второе ОЗУ 12.

В момент времени t_к блок 14 управления выдает третью команду управления V₃, под действием которой замыкается третий управляемый ключ 16.3. В результате этого вторые тактовые импульсы "И"₂ формируемые генератором 15 тактовых импульсов, через замкнутый третий управляемый ключ 16.3 поступают на считывающие входы первого ОЗУ 11 и второго ОЗУ 12. Под действием вторых тактовых импульсов U₂, частота которых на порядок превышает частоту первых тактовых импульсов U₁, производится быстрое считывание из первого ОЗУ 11 первого цифрового температурного сигнала T*₁(t), а из второго ОЗУ 12 считывание второго цифрового температурного сигнала T*₂(t), при этом считывание цифровых сигналов из обоих ОЗУ производится в обратном порядке по отношению к направлению записи (первым считывается последний поступивший на запись отсчет сигнала). Считывание информации из первого ОЗУ 11 и второго ОЗУ 12 прекращается в момент времени t_L после прекращения действия команды управления V₃.

Считываемые из первого и второго ОЗУ первый и второй цифровые температурные сигналы поступают в блок анализа состояния биосистемы 13. В блок 13 поступают также первая, вторая и третья команды управления V₁, V₂ и V₃ и тактовые импульсы U₂.

Блок 13 располагает двумя массивами отсчетов-зависимостей температуры от времени для первого и второго биопрепаратов и производит обработку поступающих данных и определяет коэффициент склонности тестируемой биосистемы к вирусным заболеваниям. Эта обработка производится следующим образом.

Выходным сигналом блока 13 является коэффициент склонности биологического объекта к вирусным заболеваниям W, который определяется как среднее число мутаций в единицу времени в реальных условиях где S/S среднее число мутаций в единицу времени в лабораторных условиях; S_δ/SΔ коэффициент временного масштабирования, обусловленного ускорением процессов мутаций в лабораторных условиях по сравнению с реальными условиями из-за нагревания биопрепарата. При этом S число зарегестрированных мутаций в первом биопрепарате 3.2 за время его нагревания в течении действия команды V₁, S_т-длительность процесса нагревания первого биопрепарата 3.2, S_Δ задержка включения нагревания второго биопрепарата 4.2 относительно момента включения нагревания первого биопрепарата 3.2, S_δ временной интервал от момента начала нагревания второго биопрепарата 4.2 до момента совпадения замеров температуры, выдаваемых вторым датчиком температуры 6, с результатами, выдаваемыми первым датчиком температуры 5.

Для вычисления коэффициента W в блоке 13 производится измерение необходимых величин. Временные интервалы определяются с помощью двоичных счетчиков по числу тактовых импульсов на соответствующих интервалах. Поясним более подробно работу блока 13 анализа состояния биосистемы.

Блок 13 анализа состояния биопрепарата располагает двумя массивами отсчетов-зависимостей температуры от времени для первого и второго биопрепаратов 3.1 и 4.2: T₁(ti)} где О≅i≅N, и T₂(ti)} где М≅i≅К, которые были считаны из первого и второго ОЗУ 11 и 12 в обратном порядке, по отношению к порядку записи.

Поступающий на первый вход блока 13 цифровой сигналT*₁(ti)} подается в цифровой фильтр, который путем дифференциальной обработки выделяет резкие перепады (скачки), соответствующие квантовым переходам в биосистеме. Выделенные скачки сигнала ограничиваются бинарным квантователем 28, выходные импульсы которого поступают на вход двоичного счетчика 29, подсчитывающий общее число квантовых переходов (мутаций) N в первом биопрепарате за время его нагревания.

Поступающий на второй вход блока 13 цифровой сигналT*₂(ti)} подается в блок вычитания 20, который вычитает из сигналаT*₁(ti)} сигналТ*₂(ti)} Разностный сигнал из блока вычитания 20 поступает на вход сумматора 21, который осуществляет накопление разностного сигнала. С выхода сумматора 21 накопленный сигнал через блок вычисления модуля 22 подается на вход блока сравнения 23, который при превышении входного сигнала порога Е сбрасывает RS-триггер 24 в единичное состояние, под действием которого отпирается логический элемент " И" 25. Превышение порога соответствует моменту расхождения между сигналамиT*₁(ti)} иT*₂(ti)} при этом накопление разностного сигнала с помощью сумматора 21, обеспечивает подавление шумов и случайных выбросов и повышает устойчивость выделение момента расхождения. В исходное состояние RS-триггер 24 перебрасывается задним фронтом импульса команды V₃, которая поступает на третий вход блока 13 и подается на инвертированный R-вход RS-триггера 24. Плело этого логический элемент "И" 25 запирается. Прошедшие через логический элемент "И" 25 тактовые импульсы U₃, поступающие на четвертый вход блока 13, подаются в двоичный счетчик 26, который подсчитывает число тактовых импульсов N_δ, укладывающихся на временном интервала от момента расхождение между сигналамиТ*₁(ti)} иT*₂(ti)} до начала сигнала. Поступающим на шестой вход блока 13 импульсом команды V₁ отпитается логический элемент "И" 32", через который тактовые импульсы U₂ подаются на счетный вход двоичного счетчика 33, определяющего число тактовых импульсов N_т на временном интервале S_т, соответствующем времени нагревания первого биопрепарата 3.1.

Передний фронт команды V₁ также перебрасывает в единичное состояние RS-триггер 17, который возвращается в исходное состояние передним фронтом импульса команды V₂, поступающей на пятый вход блока 13. Находясь в единичном состоянии RS-триггер 17 отпирает логический элемент "И" 18, который пропускает тактовые импульсы U₂ на счетный вход двоичного счетчика 33, который таким образом подсчитывает число тактовых импульсов N_т на временном интервале от момента начала нагревания первого биопрепарата 3.1 до момента начала нагревания второго биопрепарата 4.1, т. е. определяет задержку S_Δ включения нагревания второго биопрепарата 4.1 относительно первого. Подсчитанное число N_т совместно с числом N_Δ поступает в блок деления 30, куда также поступает из блока умножения 31 результат перемножения чисел N и N_δ. С выхода блока деления 30 снимается коэффициент склонности биологического объекта к вирусным заболеваниям W, являющийся выходным сигналом блока 13 анализа состояния биопрепарата и всего устройства в целом. Поясним более подробно методику, лежащую в основе построения предложенного устройства, основанную на моделировании единого и стабильного процесса единым для всех биосистем законом нагревания Q(tлаб).

Для качественной (физической) оценки алгоритма работы вычислителя по обработке полученных данных рассмотрим фиг.4, иллюстрирующую примерный график нагревания биопрепаратов.

Из кривых мы видим, что зона повторяемости на кривой T₂(t) характеризуется квантово-механическими переходами, "площадками" 4, 5, 6 и так далее.

Зафиксируем некие значения времени tA₁ и τA₂ такие, что T₂(τA₂)=T₁(τA₁), а точки А₁ и A₂ кривых T₁(t) и Т₂(t) при наложении их зон повторения ("площадок" 4, 5, 6 и т.д.) совпадают.

Тогда ускорение процессов в опыте с нагреванием относительно реальных процессов в живом исследуемом организме можно оценить по следующей формуле:

в символике "S", более удобной для программирования, а коэффициент изменчивости за время S_Δ по формуле

С качественной точки зрения величина ΔSm представляет собой "лабораторное" время жизни изменений или мутаций (а с физической точки зрения квантово-механических переходов) исследуемого организма в течение времени Δt=S_Δ данного опыта нагревания биопрепаратов. Другими словами, показывает, что за время задержки S_Δ нагревании второго биопрепарата относительно первого произошли мутации (квантовомеханические переходы), выразившиеся в том, что "опытное" (ускоренное) время при построении кривой T₂(t) до точки А₂ зоны повторяемости, соответствующей точке А₁, уменьшилось на DSm.

Здесь Δtреал.=S_Δ реальное время жизненных процессов организма или Dtреал., ΔSm время ускоренных процессов, Δτб ускоренное время до точки совпадения двух графиков (Δτбезмутационное).

Таким образом, чтобы сопоставить время реальных жизненных процессов исследуемого организма с ускоренным временем ускоренных процессов в нашем опыте, нужно "опытное" (ускоренное) время, измеряемое нами в ходе построения кривых, умножить на коэффициент
К примеру, Δτ2реальное= Ac·Δτ2, Δtреальное= Ac·Δtлаб,

Мы получаем механизм (алгоритм) пересчета времени опыта по нагреванию биопрепарата исследуемого организма на реальное время жизни этого организма как средство прогнозирования временных интервалов мутаций белковой структуры или квантово-механических переходов (скажем, "площадок" 1,2,3,4,5,6 и т.д.), в течение которых организм проявляет склонность к инфекционным заболеваниям.

Предлагаемое устройство позволяет помимо повышения точности временной оценки склонности человека к инфекционным заболеваниям повысить надежность этом оценки, то есть определить степень склонности к тому или иному прогнозируемому заболеванию на том или ином квантово-механическом переходе (1,2,3,4,5,6 и т.д.).

Введем удельную теплоту нагревания , где m масса биопрепарата.

Определяем теплоту нагревания и величину увеличения свободной энергии ΔU_св в процессе нагревания, фиксируя массу образца m, производим замеры Q(t_α) для момента лабораторного времени t_α.

Получаем:
ΔU_св можно определить как потребляемую теплоту минус теплоту площадок, превращаемую во внутреннюю (связанную) энергию, т.е. где сумма теплот площадок. Причем, если нагревание производится от температуры клеточного анабиоза Т_анаб, ΔU_св= Uсвободная или Uсв(Т) клеточного обмена веществ. Эта величина и будет интересовать нас далее.

Т.к. , то имеем для момента времени t_f: , здесь суммируется за время нагревания Δtлаб.

До сих пор нам не важна была однородность клеточной (соматической) массы, т. е. состоит ли она на 100% из кожных, мышечных или, скажем, костных клеток.

Пусть теперь масса m неоднородна и в нее помимо соматических клеток и атрибутов обмена веществ входят вирусные клетки массой X, обладающие малой "мутационностью".

Произведя нагрев массы, построим график нагревания биопрепарата моментов времени t реальное соответственно T_α; Qуд_α и T_β; Qуд_β, (фиг.5) для однородной структуры соматических клеток той же массы m и график вирусного штамма данного типа массы m.

Для моментов времени Ac·t_α и Ac·t_β t реального получим T_α1, Qуд_α1 и T_β1, Qуд_β1, меньше, чем для m неоднородной, как это видно на фиг.5.

Здесь пунктиром показаны графики m однородной, сплошной ступенчатой линией неоднородной массы и линией монотонно возрастающей функции графики вирусных клеток массы m. Отсюда видно влияние вирусных клеток на q_уд и Т, т.е. скажем, (Q_α-Q_α1)m энергетический вклад вирусных клеток массы X в момент времени Act_α. Далее пишем, имея в виду под Q Q_уд:
m(Q_α-Q_α1)=X_toQ^a_x-X_toQα
m(Q_β-Q_β1)=X_t1Q^α_x-X_t1Qβ
где X_t0 и X_t1 массы вирусов соответственно в моменты времени Ac.t₀ и Ac. t₁; Q^α_x и Q^β_x удельные теплоты вирусных клеток соответственно в моменты времени Ac.t₀ и Ac.t₁.

Получаем
Полагая отношение m/x общим по биосистеме, находим массу вирусных клеток на данные моменты времени по данному организму массы М, равную . Чтобы более точно учесть изменение во времени m/x в исследуемом нами моменте времени, скажем, Ac·t_γ, нужно, чтобы момент взятия очередной пробы m исследуемого организма t₁ удовлетворял следующему условию:

Идея применения заявляемого устройства (см. фиг.1) для построения кривых нагревания по закону Q(t лабораторное) (фиг.4,5) биопрепаратов oдного и того же организма с разницей Dtлабораторное вытекает из следующих общих соображений. Во-первых, заметим, что бытие любой биосистемы характеризуется определенной цепочкой стационарных процессов, связанных нестационарными или с точки зрения ощущений, болезненными состояниями, в конечном счете и определяющей необратимость бытия. (Г.Николис, И.Пригожин "Познание сложного", М. 1990, [1]). Во-вторых, несмотря на различную плотность клеток организма или соматических клеток данной биосистемы их единая белковая основа и единый генотип позволяют говорить о том, что так как для единого обмена веществ действует и единое мутационное поле, в котором клетки либо изменяются все вместе, либо дифференцируют и отторгают клетку или группу клеток, измененные внешним воздействием сверх некоторого уровня, называемого жизненным диапазоном, и поэтому потерявшие проводимость единого обмена веществ, то удельная потребляемость клетками энергии равна для всех типов соматических клеток скажем, костных, волосяного покрова и кожи, мышечных и т.д. в условиях того или иного стационарного процесса. Далее под U(Т) будем понимать ее удельное значение.

В-третьих, поскольку условие единства семена веществ и мутационного поля для биосистемы требует примата равенства U(T) в рамках данной биосистемы для всех ее типов клеток, то отсюда следует достаточность для описания состояния биосистемы их интегральных параметров ρ и Т и подчиненность требованию равенства U(T), а потому вторичность по отношению к нему всех иных параметров, скажем, параметров химических потенциалов mi и скоростей реакций Ri.

При этом параметры состояния ρ и Т, являясь функцией плотности соматического вещества, в условиях стационарного процесса безусловно будут различны для разных типов клеток. Скажем, температура кишечника в среднем на 1 К выше, чем температура в подмышечной впадине. Поэтому, производя наши эксперименты с нагреванием клеточных культур, мы будем понимать под r и Т всю совокупность их значений в данный момент времени в данном организме и то, что вне зависимости от разницы этих значений (в силу разной плотности вещества!) все U(T(t)) тем не менее будут равны, являясь функциями времени U(t), для произвольного момента времени t_α произвольного, скажем, n-го, стационарного процесса, характеризуемого всеми значениями нормального состояния организма r среднее, T среднее, которые мы далее будем обозначать просто r_ср, Тср.

Нестационарное состояние в биосистемах вызывают внешние воздействия, как-то: охлаждения, ток, механические воздействия, ожоги, отравления и т.д. вызывающие в организме зоны локальных поражений с пониженной клеточной проводимостью процессов метаболизма, а стало быть, меньшими по отношению к окружающей среде величинами параметров ρ и Т, меньшим значением свободной энергии клеточного обмена U(T)св.

Поскольку все формы поражений из-за наличия внутренних градиентов фактически сводятся к одной форме локальному поражению или локальному процессу, то именно оно приобретает смысл универсального понятия и будет далее нами использоваться (М. Спиридонов, Н.Пасечный "Время в стационарных и нестационарных процессах в биосистемах", М. 1993, [2]).

Для биосистемы возможны два варианта выхода из нестационарного процесса. Это:
а) Скорое выравнивание интегральных параметров состояния r и Т в случае незначительного их отклонения от средних значений, а значит, несущественной потери локальным процессом проводимости обменных процессов. Здесь в порядке саморегуляции или гомеостаза стационарного процесса происходит его восстановление.

б) Когда скорое выравнивание невозможно вследствие существенной потери локальным процессом своей проводимости. Здесь отклонение параметров Dr и DT от средних значений может достигнуть критического значения жизненного диапазона клетки, при котором проводимость становится равной нулю и происходит отторжение локального процесса. В этих условиях вирусы, которые в стационарных условиях равновесия с окружающей средой не имели достаточной энергии для "выдавливания" из среды в клетку, активизируются. Протяженный во времени скачок параметров Δρ и DT между окружающей средой и локальным процессом дает им эту недостающую энергию (Б 2).

Измененные вирусами клетки, обладая большей энергией (получаемой из окружающей среды), восполняют, как бы являясь "печкой", рассеянную в локальном процессе энергию обмена веществ и восстанавливают равновесие. Однако в силу необратимости обменных процессов это будет уже новый стационарный процесс. Выход нестационарности, сопряженный с превышением Δρ и DT величины жизненного диапазона, то есть нулевой проводимостью локального процесса, и отторжением, может также сопровождаться так называемым воспалительным процессом, вызванным распадом структур локального процесса в связи с бурным размножением получивших в нем среду обитания бактерий. Энергия их жизнедеятельности и идет на восстановление равновесия, разумеется, уже в рамках нового стационарного процесса [1]
Таким образом, случай а) сохраняет в биосистеме прежний стационарный процесс; случай б) дает продолжающемуся в общей нестационарности наряду с локальным процессом стационарному процессу энергию, достаточную, чтобы вывести обмен веществ, отягощенный локальным процессом, из нестационарного состояния в новый стационарный процесс.

То есть в случае б) на фоне нестационарности в соответствии с принципом саморегуляции или гомеостаза продолжает действовать прежний стационарный процесс. Его разрушение во всем организме привело бы к необратимости нестационарного состояния, а значит, к полному распаду биосистемы. Исключением здесь может служить случай перехода биосистемы через нестационарность в состояние анабиоза и затем к новой цепочке "стационарность-нестационарность", или к бытию, после чего этот случай по сути сводится к описываемому [Б.3]
Вывод напрашивается сам собой: в процессе бытия, то есть в течение времени t реальное, цепочка "стационарность-нестационарность" обмена веществ биосистемы реализуется через переходы к новым стационарным состояниям путем увеличения внутренней (связанной) энергии клеточного обмена U(t)связ или путем мутаций (см. площадки фиг.2 и 3) и свободной энергии обмена веществ U(t)св ("What is life?" Erwin Schrodinger, Cambridge, 1944). Иной порядок вещей ведет к необратимому распаду структур.

При этом от мутации к мутации естественна тенденция к нарастанию параметров Pср, Тср, так что, по крайней мере, для n-ого стационарного процесса ρср_n ≥ ρср_n-1; Тср_n≥Тср_n-1.

Собственно говоря, опыт нагревания биопрепаратов по определенному закону Q(t) и иллюстрирует нам это обстоятельство (фиг.4,5). Теперь докажем справедливость приведенного утверждения. Начнем с нескольких замечаний. Как известно, некоторый определенный для данной биосистемы тип вирусов с соответствующими вирусными клетками и ряд бактерий, скажем, области пищеварения, могут не то что безболезненно, а даже плодотворно сосуществовать с обменом веществ без всякой дифференциации и отторжения [2] Более того, без соответствующего комплекса вирусных клеток, которые, как позволяют заключить опыты с изотопами, в зависимости от типа вируса на 1-3,7% "горячее" соматических клеток, последние, очевидно, пребывали бы в состоянии анабиоза при температуре окружающей среды: без необходимых для обменных процессов функциональных градиентов. Сказанное вытекает из обмена веществ и мутационного пространства для соматических клеток в данной биосистеме. Отсюда же следует, что для создания в биосистеме обмена веществ, то есть определенных функциональных градиентов, интегральным выражением которых являются параметры состояния ρ и Т, необходимо и достаточно существование наряду с группой участвующих в обменных процессах в качестве ингредиентов бактерий лишь одного (неотторгаемого) вирусного комплекса, по всей видимости, обязанного типом вируса заимствованию в эмбриональный период у тела матери.

Таким образом, комплекс вирусных клеток определенного индивидуального для каждой биосистемы типа является своеобразной "печкой", подогревающей организм, точнее его обмен веществ, до массива нескольких средних значений rср и Тср или попросту ρср и Тср, характерных для того или иного (n-го) стационарного процесса, выводящей в случае болезненных состояний наряду с вирусами иных типов и бактериями организм из нестационарных состояний к новым стационарным процессам.

Заметим также, что только при стационарности различные по структуре части биосистемы устойчиво сохраняют специфические значения параметров состояния, подпитываясь энергиям из окружающей среды (через механизм вирусного комплекса). Нарушение структуры изменяет внутреннее соотношение специфических параметров и таким образом нарушает баланс с окружающей средой.

Происходит рост энтропии (разупорядочения), а с ним стремительная ( опережающая стабилизирующие факторы) тенденция к выравниванию температур и давлений вплоть до установления нового стационарного состояния, конечно, вследствие определенных структурных изменений (мутаций).

Аналогией может служить, скажем, случай системы находящихся на разных уровнях и сообщающихся между собой сосудов, кроме того, сообщающихся через верхний и нижний кран сосуд с водяной сетью. К верхнему сосуду подается подкрашивающее вещество, имитатор тепла.

Открытие до упора внутреннего крана (а именно внутренний кран может служить аналогом скачка параметров Δρ и DT) можно разбалансировать стационарный процесс в системе. При этом концентрация красителя в верхнем сосуде существенно снизится по отношению к нижним сосудам.

Можно рассмотреть с этой точки зрения два варианта разупорядоченности в биосистеме: а) и б).

Вариант а). Флуктуативный локальный скачок параметров Δρ, DT в пределах жизненного диапазона клетки. Значит, нет отторжения и происходит повсеместное стремительное выравнивание параметров, опережающее проникновение вирусов в клетку. В этом варианте они так и не успевают получить энергии, достаточной для проникновения в клетку и ее перерождения. А стационарный процесс восстанавливается в своем прежнем виде.

Вариант б). Скачок Δρ, DT за пределами жизненного диапазона клетки. Налицо отторжение с образованием локального процесса. В условиях сосуществования в течение достаточно продолжительного времени прежнего стационарного процесса с локальным процессом поражения вирусы получают достаточно энергии для инжекции в клетки этого локального процесса. И тут возможно подключение инородных, более активных (то есть с меньшей энергией проникновения в клетку U вкр вирусов.

Итак, в некий момент времени t_n-1реальное в организме существует n-1 стационарный процесс с ρср_n-1, Тср_n-1 и U(Tcp)_n-1 и локальный процесс с ρ=ρямы, Т=Т ямы и U(Т ямы).

Пусть U(T) (как и отмечалось) равна для всех типов клеток при всех стационарных процессах.

Пусть m масса организма со всеми его включениями на некий момент времени t лабораторное; Ucв(Tcp)_n=U(Tcp)_n-U(Tcp)связ_n - удельная свободная энергия обмена веществ для n-ого стационарного процесса, равная удельной разности его внутренней и связанной (суммы площадок) энергий, U(Ti)_n в этих условиях удельная свободная энергия вирусных клеток, из-за их малой мутационности практически равная свободной энергии, ввиду чего график нагревания культуры вирусных клеток по закону Q(t) должен быть круче графика соматических клеток, и, значит, Т₁ при одном и том же ΔQ(t) и равных массах биопрепаратов существенно больше Тср, пусть x масса вирусных клеток. Δx ее прирост, а m-x масса всех комплексов организма, подлежащих "вирусному подогреву".

Учитывая разность свободных энергий обменных процессов (точнее, их изменений от некоторого момента времени t лаб, в идеале t лаб анабиоза соматических клеток) соматических клеток и вирусов, внутренний энергетический баланс для n-1-го стационарного процесса можно записать так:

Поскольку прирост Δx осуществляется за счет соматических клеток, а регенерация последних в силу существенно большей энергичности вирусных клеток значительно отстает от процесса перерождения (что подтверждается, скажем, стремительным по сравнению с окружающей тканью развитием злокачественных новообразований), то для n-го стационарного процесса можно написать:

Как мы видим, существенную роль для типа стационарного процесса играет фактор m/x, и так как он уменьшается, Uсв(Tcp) по крайней мере не меньше Uсв(Тср)_n-1, то есть Uсв(Tcp)_n≥Uсв(Tcp)_n-1, ρср_n ≥ ρср_n-1, Tср_n≥Tср_n-1
При этом общее изменение удельной внутренней энергии соматических клеток (энергии обмена веществ) по отношению в n-1 стационарному процессу будет равно: ΔU=ΔUсв+ΔUсвяз, где ΔUсвяз удельная связанная энергия (равная энергии мутации Qуд_n n-й площадки (фиг.4 и 5), а ΔUсв=Uсв(Tср)_n-Uсв(Tср)_n-1, очевидно, также общие для всех соматических клеток.

Далее замечаем, что по своей эволюционной сути мутации не что иное, как приспособление к более энергичным (чем ранее) процессам в окружающей среде и что по мере нарастания влияния мутации в клетке происходят от менее устойчивых связей к более. Иными словами, каждый следующий квантово-механический переход более энергоемок:
Uсвяз_n≥Uсвяз._n-1 или Qуд_n≥Qуд_n-1 (фиг.4 и 5)
Из фиг. 4 и 5 можно сделать вывод, что мутационные площадки могут быть как параллельны оси "t лаб", так и иметь с ней некоторый малый угол ± ω. То и другое зависит от закона нагревания Q(tлаб). Но в обоих случаях DUсв в конце концов будет положительно, так как скорее всего Δρср и ΔTср будут больше нуля, хотя опыт показывает, что за время существования биосистемы значения ее параметров и свободных энергий стационарных процессов обменов веществ меняются незначительно.

Вывод: от мутации к мутации внутренняя энергия соматических клеток возрастает, а параметры и свободная энергия обменных процессовпо крайней мере, не уменьшаются, имея сильную тенденцию роста. Что и требовалось.

А теперь ответим на вопрос: есть ли связь между tлаб в опыте с нагреванием биопрепаратов и tреальное нашего бытия?
Назовем совокупность всех биосистем в белковой природе, которых в данный момент tреальное N(tреал), где N конечное число, совокупной сомой.

Сумма N мутационных полей образует 3N-мерное мутационное пространство в координатах ρ, Т,t лабораторное в том случае, если эти поля независимы. Если же, напротив, между ними существует зависимость типа ti_лаб=f(t1_лаб) для всех i, то пространство трехмерно и сумма N мутационных полей суть единое поле. Таким образом, наш вопрос о связи времен сводится к следующему вопросу: существует ли единое мутационное поле?
Построив N(tреал) графиков Т(лаб) типа представленных на фиг.4 и 5 для N(tреал) типов биопрепаратов биосистем, нагреваемых по закону Q(t), мы обнаруживаем у совокупной сомы склонность к нарастанию с течением времени иммунитета к изменчивости. т.е. получили для момента t1 реальное следующий массив графиков функций: (см. фиг. 6) Т_1N=f(t1лаб)_N.

Что бы мы получили, построив те же графики для тех же биосистем, но в момент времени t2 реальное Учитывая сказанное выше о необратимости и однозначности мутационного пути T(tлаб) получаем следующее: ( см. фиг.7), T_2N= f(t2лаб)_N
К массиву фиг.6 может быть добавлено, например, К графиков вновь введенных биосистем или изъято Q графиков распавшихся биосистем. Так же можем построить графики составляющих совокупной сомы для моментов времени t3 реал, t4 реал,tn реал и т.д.

Очевидно, что каждый такой момент может характеризоваться таблицей значений:
, , .

Вытекает ли из t1 реальное с соответствующим ему массивом функций t1 лабораторное t2 реальное с массивом функций t2 лабораторное или, скажем, tN реальное соответственно с массивом функций tN лабораторное.

Сказанное выше в отношении отдельных биосистем в полной мере относится и к социальным организмам. Так совокупная сома, подобно колонии бактерий, состоит из биосистем, вовлеченных в единый необратимый процесс, процесс бытия. Периоды нестабильности в нем, вызванные нестационарностями отдельных биосистем или их групп, характеризуются активными конъюгационными процессами выхода из нестационарности путями, подобными а) и б).

Очень ярок в этом плане известный эксперимент с двумя частями одной колонии бактерий в двух стоящих друг против друга стеклянных колбах. Угнетение бактерий в одной из колб, скажем, путем отравления или перегрева, ведет к стремительной дестабилизации процесса в другой колбе. Между тем, как изоляция колб посредством шторки сохраняет прежний стационарный процесс второй колбы, создавая таким образом в первой локальный (разумеется, по отношению к колонии во второй колбе) процесс поражения.

В свете сказанного естественно предположить, что все коллизии совокупной сомы представляют собой сущности одного порядка, в том числе и так называемые социальные потрясения: революции, войны, эпидемии и т.д. все это проявления взаимного влияния процессов биосистем-составляющих.

В самом деле, совокупная сома состоит из элементов одного эволюционного корня, в силу общей белковой основы (пусть и разных генотипов!) имеющих подобный порядок следования структурных изменений во времени, представленный, скажем, графиком Т(tлаб) нагревания биопрепаратов по закону Q(tлаб). Какова тогда связь между процессами и структурными изменениями отдельных биосистем, другими словами, правомерно ли, моделируя картину изменения совокупной сомы во времени, применять единый для всех биосистем закон нагревания Q(tлаб), устанавливая жесткую пространственную связь между процессами в биосистемах?
Совокупная сома обладает всеми организационными признаками единства процесса, то есть единство корня, белковой основы, ее структуры эволюционного пространства и истории. А раз процесс один, то как в опыте с колонией бактерий, он в порядке саморегуляции [1] реагирует на любые превращения либо нивелированием их (вариант а)), либо локализацией с временным сохранением в остальной его части прежних режимов функционирования и последующей их перестройкой (вариант б)).

Иначе не может быть и единства.

Значит, для совокупной сомы, процесс которой в момент времени tn реал описывается таблицей

в силу единственности каждого в отдельности мутационного пути составляющих ее элементов с одной стороны и в силу объединенности этих путей единым процессом с другой, его единство означает наличие между отдельными процессами пространственной зависимости (в противоположность локальным процессам) такой, что по крайней мере в моделировании совокупной сомы должны фигурировать не независимые друг от друга законы нагревания Qi(tлаб), а разные функции одного и того же аргумента tлаб, то есть tiлаб=f(t1лаб) для всех i. В этом случае каждый столбец таблицы, соответствующей tn реал, однозначно определяет все другие ее столбцы, то есть значение параметров состояния и свободной энергии процессов каждой отдельной биосистемы в момент времени tn реальное определяют соответствующие значения по всей совокупной соме. В свою очередь таблица, соответствующая моменту времени tn, однозначно определяет таблицу, соответствующую моменту времени t_n+1, и так далее. Пространственно-временная корреляция налицо. Кажется, "что и требовалось". Однако система, моделируемая различными законами нагревания пусть и от единого аргумента, не может быть стабильной. Неизбежен ее распад на локальные процессы, количеством равные биосистемам.

Значит, на вопрос о моделировании единого и,главное (!), стабильного процесса единым для всех биосистем законом нагревания Q(tлаб) следует ответить положительно, а с ним и на вопрос о существовании единого мутационного поля.

Таким образом, мы получили представление о пространственно-временной корреляции и возможность связать tлаб в опыте с нагреванием биопрепаратов данного организма с реальным временем жизни tреал, а с ней и возможность представить результаты опытов с нагреванием биопрепаратов в следующем виде (см. фиг.8).

Последнее и является физическим обоснованием целесообразности предлагаемого устройства. 2

Формула изобретения

Устройство для определения состояния биосистемы, содержащее первый канал, выполненный в виде источника теплового излучения с блоком питания, оптического блока теплового сопряжения, контейнера с биопрепаратом, фотоприемника, оптически сопряженного с контейнером и усилителя, соединенного с выходов фотоприемника, и блок анализа состояния биопрепарата, отличающееся тем, что в устройство введены второй канал, идентичный первому, причем источники теплового излучения выполнены в виде инфракрасных лазеров, контейнеры выполнены в виде сферических дюаров с зеркальной внутренней поверхностью, отверстия которых совмещены с точкой фокусировки соответствующего оптического блока теплового сопряжения, блок задания временных интервалов, первый и второй выходы которого соединены с входами блоков питания источников теплового излучения, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, первые входы которых соединены соответственно с выходами усилителей первого и второго каналов, генератор тактовых импульсов, первый, второй и третий нормально разомкнутые управляемые ключи, и первый и второй блоки оперативной памяти, первые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, а их выходы соединены соответственно с первым и вторым входами блока анализа состояния биопрепарата, при этом третий выход блока задания временных интервалов соединен с третьим входом блока анализа состояния биопрепарата и управляющим входом третьего ключа, первый выход блока задания временных интервалов соединен с управляющим входом первого ключа и шестым входом блока анализа состояния биопрепарата, второй выход блока задания временных интервалов соединен с управляющим входом второго ключа и пятым входом блока анализа состояния биопрепарата, четвертый вход которого соединен с вторым выходом генератора тактовых импульсов, одновременно соединенным с сигнальным входом третьего ключа, а сигнальные входы первого и второго ключей соединены с первым выходом генератора тактовых импульсов, причем вторые входы первого и второго блоков оперативной памяти и вторые входы аналого-цифровых преобразователей соединены соответственно с выходами первого и второго ключей, а третьи входы блоков оперативной памяти соединены с выходом третьего ключа, при этом блок анализа состояния биопрепарата выполнен в виде последовательно соединенных первого логического элемента "И" и первого двоичного счетчика, последовательно соединенных первого RS -триггера, второго логического элемента "И" и второго двоичного счетчика, последовательно соединенных блока вычитания, сумматора, блока вычисления модуля и компаратора последовательно соединенных цифрового дифференцирующего фильтра, бинарного квантователя, четвертого двоичного счетчика, последовательно соединенных второго RS-триггера, третьего логического элемента "И" и третьего двоичного счетчика, а также блока умножения, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами третьего и четвертого двоичных счетчиков, и блока деления, первый вход которого соединен с выходом блока умножения, а второй и третий входы соединены соответственно с выходами первого и второго двоичных счетчиков, а выход блока деления является выходом блока анализа состояния биопрепарата, при этом первым вход первого логического элемента "И" и S-вход первого RS-триггера объединены и являются шестым входом блока анализа состояния биопрепарата, вторые входы первого, второго и третьего логических элементов "И" объединены и являются четвертым входом блока анализа состояния биопрепарата, S-вход второго RS-триггера соединен с выходом компаратора, а R-вход второго RS-триггера является третьим входом блока анализа состояния биопрепарата, R-вход первого RS-триггера является пятым входом блока анализа состояния биопрепарата, выход сумматора соединен с вторым входом сумматора, первый вход блока вычитания является вторым входом анализа биопрепарата, а второй вход блока вычитания и вход цифрового фильтра объединены и являются первым входом блока анализа состояния биопрепарата.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8