Статьи журнала - Научное приборостроение
Все статьи: 1399
Статья научная
В работе приведено краткое изложение результатов разработок эллипсометров и теоретических подходов в ИАнП РАН за последние несколько лет. Рассмотрены метрологические возможности приборов и области применения. Приведены примеры анализа, сравнительного с существующими, нового способа оптимальной оценки измеряемых параметров и определения их погрешности с учетом корреляции.
Бесплатно
Статья научная
В статье исследуется поведение ионного пакета в скрещенных полях — статическом электрическом квадруполе и однородном поперечном магнитном поле. В аналитической форме найдены множество режимов финитных движений, а также варианты удержания ионов в канале квадруполя. Определены начальные условия движений и параметры полей, когда система превращается в ловушку и реализуется режим фарвитрона.
Бесплатно
Разделение молекул по поляризуемости в электрических полях
Статья научная
Рассмотрено движение и возможность разделения поляризуемых молекул в неоднородных электрических полях. На примере поля, создаваемого системой параллельных заряженных нитей, оценены угловые дисперсии для молекул эндофуллеренов Sc@C 82, Y@C 82, La@C 82, Gd@C 82и молекул фуллеренов C 60, C 70, C 82, C 84 по известным величинам их дипольных моментов и коэффициентов поляризуемости. Результаты численного моделирования показали реализуемость использования рассмотренных полей как основы для создания сепаратора поляризуемых молекул.
Бесплатно
Разработка Crystaltag - алгоритма частичного распознавания фрагментных масс-спектров пептидов
Статья научная
Статья представляет созданный в Институте аналитического приборостроения РАН оригинальный алгоритм частичного распознавания последовательности пептидов по масс-спектру продуктов фрагментации. Алгоритм предназначен для решения задач белкового и/или пептидного анализа посредством масс-спектрометрии и является одним из ключевых алгоритмов биоинформационного обеспечения MC-эксперимента. Первичное тестирование алгоритма показало приемлемое качество распознавания фрагментных масс-спектров пептидов. Алгоритм носит универсальный характер и может быть использован как для приборов, разработанных в ИАнП РАН, так и для импортных масс-спектрометров, особенно тандемов МС-МС.
Бесплатно
Статья научная
Настоящая работа посвящена разработке ВЭЖХ-МС-метода анализа желчных кислот на примере урсодезоксихолевой кислоты. Показана возможность применения масс-спектрометрического оборудования с режимами получения положительно заряженных ионов для анализа желчных кислот. Получены данные об изменении концентрации урсодезоксихолевой кислоты в сыворотке крови крыс в зависимости от времени после внутрижелудочного введения урсодезоксихолевой кислоты.
Бесплатно
Разработка МЭМС-сенсора калориметрического типа на основе мембран оксида циркония
Статья научная
В статье представлена альтернативная кремниевой технология изготовления микротермального МЭМС-сенсора, предназначенного для измерения расхода газа. МЭМС-сенсор потока формировался на серийно выпускаемых мембранах из оксида циркония, на поверхность которых методом магнетронного напыления наносился слой платины. Топология нагревателя и терморезисторов с контактными площадками прорисовывалась методом лазерной абляции. Полученные чипы монтировались на керамический держатель, изготовленный из оксида алюминия методом двустороннего лазерного микрофрезерования, который устанавливался на печатную плату и в корпус ТО-8. Были определены значения ТКС тонкопленочных платиновых резисторов, измерены зависимости температуры нагревателя сенсора и потребляемой мощности от прикладываемого напряжения нагрева в диапазоне 0–2.5 В. Проведены измерения потока воздуха в диапазоне от 10 до 60 л/мин. Показано, что результат — изменение ∆R — зависит от положения сенсора в потоке газа. Чувствительность сенсора составляет приблизительно 0.013 Ом/(л/мин). Время нагрева сенсора до рабочей температуры не превышает 136 мс.
Бесплатно
Статья научная
В работе предлагается концепция построения аппаратно-программного комплекса контроля концентрации глюкозы в биологической среде, основанного на мультисенсорном подходе. Предлагаемый подход мониторинга концентрации глюкозы в биологической среде сочетает в себе комбинацию методов инфракрасной спектроскопии, импедансометрии и термометрии, позволяющую взаимно компенсировать влияние внешних факторов на параметры системы. Предложены аппаратные средства стабилизации лазерного источника излучения, заключающиеся в применении высокочастотного импульсного режима работы источника, внедрении прецизионного драйвера тока и средств активной температурной стабилизации. Программные средства обеспечивают синхронизацию и предварительную фильтрацию оптических, импедансных и температурных сигналов, децимацию данных, формирование вектора признаков, включающего усредненные интенсивности излучений, их отношение, среднеквадратические отклонения и значения температур компонентов системы, а также построение единой базы данных параметров системы. Для расчета концентрации глюкозы по неоднородным данным построена регрессионная модель, наиболее точное решение которой осуществляется с помощью ансамблевого метода машинного обучения XGBoost. Испытания предлагаемого подхода показали, что общая относительная погрешность измерения в диапазоне 40−400 мг/дл составляет около 17.2%, а клиническая точность по шкале ошибок Паркс достигает 98.4%.
Бесплатно
Статья научная
Целью науки является приобретение новых знаний. Существуют сферы, где присутствие человека невозможно. Для приобретения знаний в таких сферах необходимы дистанционно управляемые или автономные исследовательские аппараты. Существенным элементом таких аппаратов является комплекс научных приборов. Статья посвящена основным вопросам, связанным с созданием автономных исследовательских аппаратов, целью которых является получение новых знаний и передача этих знаний оператору аппарата.
Бесплатно
Разработка биодатчика мочевины с применением полимерных технологий для анализов крови и мочи
Статья научная
На основе полимерных нанотехнологий созданы ферментные датчики и микрореакторы, способные определять мочевину в жидкостях. Показано, что биосенсор мочевины способен работать в течение длительного времени (до 2 мес.) без значительной потери активности фермента. Полимерная технология изготовления датчиков менее трудоемкая и дорогостоящая по сравнению с другими аналогичными технологиями. Предлагаются к разработке биосенсорные приборы - анализаторы мочевины с полимерными ферментными чипами для экспресс-диагностики биологических жидкостей (кровь, моча).
Бесплатно
Разработка и исследование гибкой программируемой архитектуры электронных схем
Статья научная
Цель работы - сокращение затрат на испытания и разработку электронных схем. Решаемые задачи: моделирование электронных схем, контроль работоспособности, обнаружение отказов, поиск и замена неисправных элементов. Метод исследования - моделирование. Разработана новая гибкая программируемая архитектура электронных схем. Гибкая архитектура электронной схемы позволяет программировать и изменять взаимные связи между элементами в процессе работы, без выключения ЭС. В схему введены дополнительные элементы - коммутаторы. Все элементы ЭС по входам и выходам подсоединяются к коммутаторам. Коммутаторы соединены друг с другом. Коммутаторы имеют оперативную память, в которой записана информация о взаимном соединении элементов схемы. Для контроля работоспособности электронных схем коммутаторная архитектура применяется впервые.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты разработки и лабораторных испытаний опытного образца портативного автоматического прибора для экспресс-диагностики туберкулеза и определения лекарственной устойчивости возбудителя. Система состоит из анализатора и одноразового картриджа, содержащего все необходимые реагенты для пробоподготовки и проведения ПЦР. Протокол анализа предусматривает обработку мокроты (ультразвуковая обработка, лизис и экстракция ДНК с использованием магнитных частиц), последующую гнездовую ПЦР в режиме реального времени для детекции возбудителя туберкулеза (Mycobacterium tuberculosis) и анализ мутаций гена rpoB методом плавления зондов. В лабораторных испытаниях на образцах мокроты показано, что система успешно выявляет ДНК Mycobacterium tuberculosis (мишень IS6110) с высокой чувствительностью, в том числе в образцах с низкой бактериальной нагрузкой, и корректно идентифицирует мутации, обусловливающие устойчивость к рифампицину. При этом внутренний контроль подтверждает отсутствие ингибирования ПЦР. Точность результатов сопоставима со стандартным лабораторным ПЦР-анализом. Технологические преимущества системы включают полную автоматизацию "от образца до результата" (время анализа около 2 ч) и снижение риска контаминации за счет закрытого картриджа в сравнении с классическими методами молекулярно-генетического анализа. Разработанная платформа перспективна для прикроватной диагностики туберкулеза (исследования по месту нахождения пациента), включая мультирезистентные формы. Планируется расширение панели тестов для выявления устойчивости не только к рифампицину, но и к изониазиду и фторхинолонам.
Бесплатно
Разработка и создание цикла лабораторных работ по проблеме контроля параметров аэродисперсных систем
Статья научная
Рассмотрена проблема контроля параметров аэродисперсных систем для экологического мониторинга окружающей среды. Приведены цели и задачи разработанных лабораторных работ для студентов кафедры "Экологическое приборостроение и мониторинг" СПбГИТМО. Установлена необходимость подготовки специалистов в области аэрозольных измерений.
Бесплатно
Разработка интеллектуального газоанализатора на основе метода ИК-спектрометрии
Статья научная
Придание устройствам интеллектуальных свойств улучшает их метрологические характеристики, снижает вероятность появления ошибок при работе. Существуют различные подходы к конструированию интеллектуальной измерительной техники. Рассмотрен один из них на примере автоматического газоанализатора, использующего для анализа инфракрасную спектрометрию.
Бесплатно
Статья научная
В статье описан макет инфракрасного газоанализатора для измерения отношений концентрации изотопов углекислого газа (12СО2 / 13СО2). Приведены данные об испытаниях макета на смесях с разным отношением концентраций изотопов.
Бесплатно
Статья научная
Современная медицинская робототехника уделяет большое внимание разработке подходов к созданию управляемых магнитным полем миниатюрных робототехнических устройств, предназначенных для проведения диагностики, терапевтических воздействий и малотравматичных хирургических операций внутри тела пациента. В настоящей работе представлена компьютерная модель, описывающая особенности движения простейшего микроробота, выполненного в виде тонкого плоского диска, а также продемонстрированы результаты ее тестовых применений в нескольких экспериментальных конфигурациях.
Бесплатно
Статья научная
Разработан и оттестирован компактный лабораторный фитотрон с программируемым светодиодным источником облучения для изучения влияния физических факторов на растения. Устройство позволяет обеспечить воспроизводимость результатов биофизических исследований и стандартизовать условия роста и развития растений, используемых как объекты исследования. Изучено действие спектра освещения и суточной экспозиции, в том числе в условиях светодефицита, на содержание светочувствительных пигментов в хлорофитуме хохлатом ( Chlorophytum comosum maculatum ) и овсе посевном ( Avena sativa).
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматриваются особенности подхода к разработке научного оборудования, позволяющего конструктивно обеспечивать реализацию специфических научных и технологических методик, отвечающих задачам проводимых исследований.
Бесплатно
Разработка математической модели пневматической системы термостабилизации
Статья научная
В статье представлен метод расчета пневмоэлектрического устройства для проведения полимеразной цепной реакции деления молекулы ДНК - пневматического амплификатора. Особенностями данной системы являются высокие скорости изменения температуры рабочего тела - воздуха при одновременном обеспечении точности изменения температуры биологического образца в пластиковой микропробирке. Целью исследований является моделирование тепловых процессов для создания оптимальных условий для проведения реакции деления молекулы ДНК. Представлена математическая модель расчета, основанная на методе сосредоточенных параметров. Описан экспериментальный стенд. Приведены результаты расчетно-теоретических исследований и их сравнение с результатами экспериментальных исследований. Показано, что предложенный метод позволяет оценить масштабы переходных процессов, протекающих в пневматическом амплификаторе. Сделан вывод о необходимости разработки математической модели, основанной на методах описания систем с распределенными параметрами.
Бесплатно
Разработка металл-хелатного сорбента на основе стеарата никеля (II)
Статья научная
Работа посвящена получению и охарактеризации нового металл-хелатного сорбента на основе стеарата никеля(II). Показано, что данные структуры обладают необходимыми поверхностными и сорбционными свойствами для их использования при проведении пробоподготовки соединений, содержащих в своем составе различные активные гетероатомы (фосфор и хлорсодержащие пестициды).
Бесплатно
Статья научная
В статье описаны достижения в области разработки устройств для генерации поверхностных плазмон-поляритонов (ППП) терагерцового (ТГц) диапазона излучением перестраиваемого по частоте внешнего источника, а также промера поля ППП и определения их длины распространения. Реализована характерная высоким соотношением сигнал/шум схема абсорбционного ППП-спектрометра с неподвижными элементами преобразования излучения и зеркальной линией задержки для изменения расстояния пробега ППП по образцу.
Бесплатно
