Системный анализ приборов и измерительных методик. Рубрика в журнале - Научное приборостроение
Статья научная
Для совершенствования методов диагностики и лечения заболевания гриппом в настоящей работе проведены количественные масс-спектрометрические исследования активности двух основных карбоксипептидаз — ангиотензинпревращающего фермента и карбоксипептидазы-N. Проведены сравнения уровней активности этих пептидаз для здоровых и инфицированных вирусом гриппа A/Aichi/2/68 (H3N2) мышей, а также для мышей, пролеченных экспериментальным противогриппозным препаратом "Триазавирин". Анализ, подобный продемонстрированному в данной работе, может быть с успехом использован при сравнительной оценке эффективности и других антигриппозных препаратов, а также для понимания направления их воздействия на инфицированный организм.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время в связи с развитием приборостроения для проведения генетического анализа существует острая необходимость в разработке методик оценки качества геномной сборки. Подсчет встречаемости различных k-меров часто возникает в задачах сборки генома. В данной работе на основе анализа различных программных средств выбраны программы, которые позволяют оценить качество геномной сборки. С помощью выбранных программ обработаны данные, полученные на отечественном секвенаторе параллельного секвенирования Нанофор СПС. На основе результатов обработки этих данных произведена оценка качества геномной сборки по методике анализа k-меров для прибора Нанофор СПС
Бесплатно
Методика определения разброса температур по лункам анализаторов нуклеиновых кислот
Статья научная
В работе предложена усовершенствованная методика определения разброса температур по лункам на основе нелинейной аппроксимации сигмоидальной функцией (СФ) сигналов флуоресценции при плавлении ДНК. Использованы флуоресцентные зонды с высокой температурной зависимостью (порядка 15 % К-1). Результаты представлены в табличном и графическом виде. Показано, что температура плавления ДНК во всех пробирках и их среднее значение соответствуют абсолютной шкале температуры в °С. Получены следующие результаты: разброс температур не более ±0.2 °С, среднее значение температур плавления ДНК всех пробирок равно T mс = 80.82 °С. Максимальное отклонение температуры по 6 группам по 16 пробирок (4 × 4) от среднего значения составляет 0.15 °С и не превосходит предельно допустимых значений ±0.2 °С. Предложено использовать полученные результаты для выравнивания каналов управления элементов Пельтье, настройки, калибровки и проверки тепловых параметров анализаторов нуклеиновых кислот.
Бесплатно
Методы обработки и исследование возможностей классификации масс-спектров выдыхаемых газов
Статья научная
Анализ состава выдыхаемого воздуха является одним из важных направлений неинвазивной медицины. В качестве примера использования данного метода в научном приборостроении рассматривается математическая обработка масс-спектров, полученных на квадрупольном масс-спектрометре МС7-200. Описываемые в работе методы обработки данных на основе линейного и квадратичного дискриминантного анализа позволяют разделить обрабатываемые масс-спектры выдыхаемых газов на две группы: масс-спектры выдыхаемых газов здоровых людей и масс-спектры выдыхаемых газов людей с возможными патологиями.
Бесплатно
НАУЧНЫЕ ПРИБОРЫ И ИНСТРУМЕНТЫ КАК ОСОБЫЙ ВИД АРТЕФАКТОВ
Статья научная
История артефактов — произведенных человеком предметов — так же велика, как и история человечества. Среди большого разнообразия артефактов важное место с самого начала занимали инструменты и несколько позже — приборы. Развитие социума всегда сопровождалось и сопровождается необходимостью увеличения возможностей этих артефактов и их усложнением. Все артефакты подобного рода — это экстрасоматические органы, дополнение к органам телесным и умственным, это инструменты, созданные для повышения способности решать определенные проблемы. С развитием технологий их возможности стали настолько большими, что возник вопрос, превышают ли они возможности человеческого мозга. Особенно этот вопрос актуален для такой разновидности инструментов, которые созданы для помощи мозгу, —обучающихся компьютерных программ искусственного интеллекта. Чтобы понять это, нужно обратиться к истокам науки, когда закладывались основы методологии и общие принципы получения умственного продукта. Этот результат имеет особенность — он часто воспринимается антропоморфно, перенося свойства экспериментатора на результат его деятельности. Это особенно актуально для сложных приборов и инструментов. В статье показана природа взаимоотношений человека и инструмента как его искусственного экстрасоматического органа.
Бесплатно
НОВЫЙ МЕТОД И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК УГЛЕВОДОРОДОВ
Статья научная
В работе рассматривается проблема утечек в инфраструктуре логистики и хранения углеводородных веществ. Предложен новый метод обнаружения утечек углеводородных жидкостей на основе детектирования изменения концентрации углеводородов. Разработаны новый тип углеводородного сенсора и детектирующее цифровое устройство для построения многоканальной беспроводной системы обнаружения местоположения утечек углеводородов.
Бесплатно
Новый метод экспресс-анализа многокомпонентных углеводородных жидкостей
Статья научная
Описан новый метод проведения экспресс-анализа многокомпонентных жидкостей, состоящих преимущественно (на 90 % и более) из углеводородов. Метод представляет собой альтернативный вариант технической реализации идеи "электронного языка", основан на принципиально новом подходе к способу идентификации анализируемой многокомпонентной жидкости с эталоном и позволяет проводить экспресс-анализ жидкостей, минуя проведение детального анализа их состава. При этом идентичность эталону позволяет выявлять полное совпадение с ним не только по составу, но и по технологии получения вещества.
Бесплатно
О СРАВНЕНИИ КОНДЕНСАТОРНОГО И ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКОГО МИКРОФОНОВ
Статья научная
Основываясь на анализе физических особенностей работы микрофона на электрокинетических явлениях, экспериментально подтверждено, что этот микрофон работает на принципе, отличном от принципа работы конденсаторного микрофона. Показано, что микрофон на электрокинетических явлениях благодаря накачке может повышать свою чувствительность на величину до примерно 40 дБ. Сравнение двух экспериментальных исследований показывает, что чувствительность электрокинетического микрофона может сильно зависеть от размера пористости диэлектрика, помещаемого между электродами микрофона.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время за счет появления инструментальных объективных методов определения стекловидности зерна возникает возможность обеспечить единство измерений данного показателя в разных лабораториях. В статье предлагается модель описания зерна как неоднородной оптической среды и интерпретация показателя стекловидности как характеристики рассеяния света. Приводится способ вычисления параметров математической модели и оценки коэффициента рассеяния с использованием RGB-камеры. Показано, что реализация оценки стекловидности зерна на основе коэффициента рассеяния позволяет получать удовлетворительный результат согласования при измерениях в разных лабораториях.
Бесплатно
Статья научная
Статья содержит наукометрический анализ публикаций, индексированных в международной базе цитирования Scopus. Рассматривались группы публикаций, связанные по ключевым словам с COVID / COVID-19, вызывающим его вирусом SARS, а также публикации, посвященные пандемиям, вызванным вирусами Эбола (Ebola) и "птичий грипп" (различные варианты, объединенные поисковым запросом "Bird* flu"). Предполагалось выявить группы связей между развитием заболеваний и динамикой публикационной активности по соответствующей тематике, выполнить анализ выборок публикаций, формируемых путем последовательных (двух- и трехэтапных) поисковых запросов. Помимо динамики числа публикаций анализировались распределения по а) областям знаний (отраслям науки), б) по ассоциирующимся с указанной областью набором ключевых слов, в) по государственной принадлежности авторов и, применительно к авторам из России, значимости вклада организаций в выборку публикаций. Из-за текущих количественны изменений числа публикаций за период подбора материала (середина марта – конец июня 2021 г.) некоторые количественные оценки могут незначительно измениться. При этом качественные выводы сохраняются. В большинстве своем полученные выводы представляются ожидаемыми.
Бесплатно
Статья
В данной работе были рассмотрены методы классификации в машинном обучении, проведена оценка применимости классификаторов в задаче распознавания типа газа и его концентрации в смеси. В ходе исследования были сформированы теоретические значения водорода, углеводородов и их смесей в соотношении 20, 50 и 80%, и оценка классификаторов проводилась на экспериментальных данных, полученных с термокаталитического сенсора. Представленные классификаторы позволили определить тип газа с точностью до 87.5%.
Бесплатно
Статья научная
Предложен метод определения намагниченности магнитной жидкости с применением ядерного магнитного резонанса, в котором для уменьшения объема образца вместо двух цилиндрических датчиков применяется один датчик при двух ориентациях относительно внешнего магнитного поля. Описаны методики измерений, позволяющие устранить ошибки, вызванные неоднородностью внешнего магнитного поля, влиянием константы эффективного поля. Применение одного цилиндра уменьшает требуемый для измерения намагниченности объем образца исследуемой магнитной жидкости.
Бесплатно
Статья
Предложена оптимизация методики анализа свободных жирных кислот (СЖК) в биологических образцах методом МАЛДИ-масс-спектрометрии (МАЛДИ-МС) с использованием технологии Ленгмюра на стадии нанесения образца на мишень. Для ранее разработанной методики профилирования СЖК в биологических образцах, включающей в себя следующие стадии: нанесение водной капли, содержащей соль бария и матрицу 2,5-дигидроксибензойной кислоты, в центр лунки мишени МАЛДИ; двукратное нанесение гексанового экстракта из биологического образца, содержащего СЖК; разрушение высушенного на лунке мишени монослоя 90 %-м водным ацетонитрилом и МАЛДИ-МС анализ — предложено выведение водно-органической капли за пределы лунки мишени и проведение масс-спектрометрического анализа в режиме автоматической регистрации спектров. Оптимизированный подход был апробирован в токсикологическом эксперименте и позволил выявить значимые (p < 0.05) изменения относительных концентраций ряда СЖК в плазме крови контрольной и опытной групп крыс.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена выполнению Проекта, который реализует новый принцип неинвазивной диагностики и медико-биологических исследований с применением искусственной мультисенсорной обучаемой аналитической системы "Электронный язык". Его сущность - в применении массива полиселективных сенсоров с перекрестной чувствительностью для оценки содержания физиологически значимых компонентов в конденсате выдыхаемого воздуха, их анализа c применением искусственных нейроподобных систем и математических методов обработки больших массивов многомерной информации. Разработана структура и создан макет аналитической системы, включающей модуль пробоподготовки для сбора конденсата выдыхаемого воздуха и три функциональных модуля: сенсорный, микропроцессорный измерительный и информационный, обеспечивающий формирование образов исследуемого объекта, их запоминание и распознавание. Разработаны составы рабочих растворов для калибровки, кондиционирования, хранения сенсоров и оценки их перекрестной чувствительности, а также методики сбора конденсата, подготовки сенсоров к измерениям, оценки их характеристик в контрольных растворах. Проведены технические и физиологические исследования, которые свидетельствуют об эффективности использованного принципа неинвазивной диагностики функционального состояния испытуемых в покое и при умеренных физических нагрузках, контролируемых по показателям сенсоров, чувствительных к различным компонентам конденсата выдыхаемого воздуха. Показана эффективность применения проекционного метода главных компонент для формирования образа реакции (изменения функционального состояния) человека на физические нагрузки. Традиционный способ построения корреляционной матрицы, использующий в качестве обучающей выборки массивы информативных сигналов обследуемых пациентов. Предложен альтернативный способ формирования корреляционной матрицы, основанный на аналогии форм выражений для коэффициента корреляции и косинуса угла между векторами. При этом координатами векторов являются коэффициенты чувствительности (тангенс угла наклона калибровочной характеристики) каждого полиселективного сенсора по отношению к различным тестовым веществам. Независимость выбора тестовых веществ обеспечивает ортогональность координат вектора. Тем самым коэффициенты корреляции численно равны косинусу угла между соответствующими векторами, а способ построения корреляционной матрицы позволяет отказаться от предварительного "обучения" диагностической системы с помощью испытуемых пациентов.
Бесплатно
ПЕРВЫЙ ГОД ПАНДЕМИИ COVID-19 С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ АНАЛИТИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ
Статья научная
В этом коротком сообщении докладывается о том, какие именно аналитические приборы использовались авторами лондонского журнала Nature для исследования COVID-19.
Бесплатно
ПРИМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ПРОФИЛОГРАФА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТОНКОЙ СТРУКТУРЫ МОРСКОГО ДНА
Статья научная
В 2015–2016 гг. в районе мыса Панагия Таманского полуострова сотрудники Южного федерального университета совместно с Русским географическим обществом проводили археологические исследования гидроакустическими методами. В 2015 г. основная задача экспедиции заключались в испытании и демонстрации возможностей гидролокатора бокового обзора серии "Неман". В результате был изучен подводный ландшафт района и составлена карта морского дна. Во второй год основная задача экспедиции заключалась в испытании и демонстрации возможностей параметрического профилографа серии "ПГЛ-101". В статье приведены и обсуждаются ранее не опубликованные материалы и результаты 2016 г., позволяющие по-новому взглянуть на возможности параметрического профилографа. В работе детально изучено строение верхней части осадочной толщи, залегающей северо-западнее мыса Панагия. Приведены наиболее наглядные данные профилирования. Дополнительно приведены данные акустической съемки района с использованием гидролокатора бокового обзора. Показана необходимость применения параметрического профилографа при проведении морских геолого-геоморфологических исследований. Показана необходимость создания и разработки новых образцов отечественного гидроакустического оборудования. Результаты экспедиции могут быть использованы при проведении широкого комплекса геолого-геоморфологических, палеогеографических, археологических и экологических исследований.
Бесплатно
Постобработка СЗМ-изображений решением обратных задач
Статья научная
В статье анализируются факторы, вносящие искажения при проведении исследования топологии поверхности при использовании сканирующего зондового микроскопа, и предлагаются методы устранения их влияния в процессе постобработки изображений. Особое внимание уделяется решению прямой и обратной задач при исследованиях параметров системы автоматического регулирования сканера и его аппаратной функции.
Бесплатно
Применение методов математического программирования для градуировки БИК-анализаторов
Статья научная
В статье рассматривается возможность повышения точности анализа различных образцов, проводимого с помощью анализатора, работающего в ближней инфракрасной области. Для решения задачи предлагается создание градуировки с помощью методов математического программирования.
Бесплатно
РАСЧЕТ МОДЕЛИ ЭТАЛОННОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПОЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ
Статья научная
Работа посвящена проблеме практического измерения механических напряжений в промышленных объектах. Проведено обсуждение зависимости сигналов различных приборов неразрушающего контроля от напряжений. Представлены результаты численного моделирования механических напряжений, которые могут быть созданы в модели эталонной установки. Обсуждается круг проблем, которые необходимо решить для перехода от неразрушающего контроля механических напряжений к их измерениям.
Бесплатно
СИСТЕМА ПРЯМОГО ЭКСПОНИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ МАТРИЦЫ
Статья
Статья посвящена исследованию возможности использования жидкокристаллических (ЖК) матриц в качестве фотошаблонов для переноса проводящего рисунка на фоточувствительный материал с помощью ультрафиолетового (УФ) излучения при производстве печатных плат (ПП). В ходе исследования произведен анализ технологий экспонирования, используемых при производстве ПП. Разработана структурная схема системы прямого экспонирования c применением ЖК-матрицы и определены основные элементы ее конструкции. На основе монохромного ЖК-экрана PengJi PJ3D623V1 создан прототип установки, на котором проведен ряд экспериментов. В ходе проведения экспериментов уточнены следующие конструкционные параметры установки: тип рассеивателя (матовый), расстояние между рассеивателем и ЖК-матрицей (37 мм), длина волны источника УФ-излучения (365 нм). Также эксперименты позволили определить технологические характеристики операции экспонирования: необходимое время экспонирования для источников с различной длиной волны, минимально воспроизводимые размеры проводящего рисунка. Подтверждена возможность использования разработанной системы: успешно изготовлена ПП, соответствующая четвертому классу точности по ГОСТ Р 53429-2009 с минимальной шириной проводников и зазоров 0.2 мм (толщина слоя медной фольги: 35 мкм). Произведен анализ преимуществ и недостатков системы, на основе которого определена область возможного применения исследуемой технологии, а также перспективы ее развития.
Бесплатно
