Системный анализ приборов и измерительных методик. Рубрика в журнале - Научное приборостроение
Статья научная
В данной статье проведена оценка пик-фактора биоподобных сигналов, используемых в гидроакустических системах связи, на примере исследования сигналов, основанных на имитации записей звуков различных видов китов. Проведенные расчеты и анализ литературы показывают, что приемлемым значением пик-фактора (p ≤ 4) обладают записи звуков следующих видов китов: Blue whale, Alaska humpback whale, Atlantic blue whale и Northeast Pacific blue whale. Записи звуков указанных видов китов целесообразно использовать в соответствующих гидроакустических системах связи. Напротив, записи звуков таких видов китов, как Atlantic finwhale, Atlantic minkewhale, South Pacific blue whale и Western Pacific blue whale, обладают повышенным значением пик-фактора (p > 4) и без адаптации их нецелесообразно использовать. Таким образом, установлено, что биоподобные сигналы, применяемые в гидроакустических системах связи, на примере исследования сигналов, основанных на использовании записей звуков различных видов китов, могут обладать как приемлемым значением пик-фактора, так и повышенным. На указанный вывод целесообразно обратить внимание разработчикам и производителям соответствующих гидроакустических систем связи при их проектировании, реализации и испытании.
Бесплатно
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
МИКРОКЛАПАНЫ В МИКРОФЛЮИДНЫХ УСТРОЙСТВАХ. ЧАСТЬ 2. ПАССИВНЫЕ МИКРОКЛАПАНЫ (ОБЗОР)
Статья научная
Клапаны являются важными функциональными элементами, необходимыми для создания микрофлюидных устройств, платформ "лаборатория на чипе" и микросистем полного анализа (μTAS, micro total analysis system). Идеальная микрофлюидная система объединяет многочисленные последовательные операции, обеспечивает точное пространственно-временное высвобождение реагентов и контроль потока, а также пригодна для быстрого и недорогого изготовления. Поэтому разработка клапанов является одной из важнейших задач при построении подобных систем. По сравнению с активными клапанами пассивные более удобны для интеграции в микрофлюидные устройства, поскольку они позволяют регулировать скорость потока без сложной обратной связи и обеспечивать перекрытие потока, смешивание потоков и т.д. Пассивные микроклапаны имеют меньшую стоимость и более простую конструкцию, чем активные. В статье рассматриваются пассивные обратные и капиллярные микроклапаны, приводятся примеры разных конструкций.
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
ОСОБЕННОСТИ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ПРОФИЛОГРАФА В ПОДВОДНОЙ АРХЕОЛОГИИ
Статья научная
В статье обсуждаются вопросы применения гидроакустической аппаратуры для решения задач подводной археологии. В частности, рассмотрены задачи дистанционного обнаружения и идентификации объектов культурного наследия, скрытых осадочными породами. Обозначенные задачи решаются посредством параметрического профилографа. Изложены основные принципы работы акустического профилографа. Приведены различия линейного и параметрического профилографов. Объяснены принципы и особенности работы параметрического профилографа. Обсуждаются результаты гидроакустического профилирования места раскопок затопленной хазарской крепости Саркел. Изложены методики и условия проведения исследования. Приведены параметры используемой аппаратуры. Представлены полученные профилограммы. Проведены анализ и интерпретация результатов профилирования. Выполнено сопоставление характерных особенностей рельефа дна и объектов культурного наследия, обнаруженных в процессе гидроакустического обследования, и данных археологических раскопок. В результате был найден район, полностью соответствующий описанию места раскопок. Соответствие подтверждалось как наличием характерных особенностей рельефа, так и следами раскопок. Также были обнаружены и идентифицированы рвы, окружавшие крепость, и остатки кирпичных строений. Рвы были полностью засыпаны смесью песка и ила, поэтому их обнаружение стало возможно только при помощи параметрического профилографа.
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
Статья научная
Проведен анализ ультразвуковых (УЗ) способов для измерения параметров морского волнения и технических характеристик реализующих их устройств. Основное внимание уделено перспективе использования "бестелесной" параметрической излучающей антенны (ПИА) в новом качестве — как инструмента для косвенной оценки степени неровности поверхности моря при проведении измерений гидроусловий на прибрежной акватории. Выбраны схема и методика измерений, аппаратура измерительной установки, что позволило провести калибровку используемой ПИА в диапазоне генерируемых волн разностной частоты, а также осуществить модельные эксперименты по изучению закономерностей рассеяния УЗ-поля при облучении нескольких акустически мягких пластин-отражателей, имеющих различные параметры синусоидального профиля неровностей. На основе анализа полученных результатов предложен способ измерения параметров взволнованной морской поверхности, например, для режима широкополосного бистатического облучения (излучатель и приемник разнесены в пространстве) УЗ-сигналами со стороны дна.
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
