Уперше в Україні розроблено технологічний процес та організовано випуск позиційно-чутливих детекторів для томографів, інтроскопів тощо. Відповідно до розробленого технологічного процесу запропоновано в детекторі для позитронно-емісійного томографа (ПЕТ) замінити фотоелектронний помножувач на матрицю з 64-х блоків детектування на базі системи сцинтилятор - фотодіод. Така матриця дозволяє використовувати широкий клас сцинтиляторів від CsI(Tl) до LSO. Заміна фотоелектронних помножувачів на матрицю фотодіодів дозволить знизити час одержання інформації, а значить і дозу опромінювання пацієнта. Крім того, використовуючи широкий клас сцинтиляційних матеріалів, можна виготовляти матриці детекторів із різними властивостями та технічними характеристиками. Це дозволить значно розширити коло проблем, вирішуваних ядерною медициною, та зробити ПЕТ більш доступним для населення.

Дисертація присвячена питанням підвищення точності медичних інформаційно-діагностичних систем (МІДС), в яких застосовується активне пригнічення власних шумів. В роботі побудовано модель шумових процесів вхідних кіл електрографічних МІДС низькочастотного та наднизькочастотного діапазонів, яка являє собою результат багатопараметричної модуляції гармонічних сигналів; модель блоку активного пригнічення шумів на основі решіток імітаторів шумів (РІШ). Синтезована загальна структура МІДС з програмно керованою РІШ, вказані можливі напрямки її оптимізації та розроблені рекомендації щодо виду і форми сигналів керування, а також рекомендації щодо застосування відповідної елементної бази при практичній реалізації такого типу систем.

Розвинуто теоретичне визначення дисперсії проби за її гідродинамічного руху в мікрофлюїдному пристрої на базі модифікації та числового розв'язку рівняння Нав'є - Стокса, що дозволяє прогнозувати вплив конструктивно-технологічних параметрів на величину аналітичного сигналу. Розроблено математичну модель електрокінетичного руху проби (на базі модифікованої моделі конвективної дифузії), яка враховує складові аксіальної дифузії й електрокінетичного руху, що дозволяє визначити параметри процесу сепарації проби, які є необхідні для розробки технології створення платформи капілярного електрофорезу. Розвинуто метод створення лазерною абляцією мікроструктур у матеріалі з полімеру, який передбачає проведення дослідження й аналізу вперше одержаних залежностей розмірів мікроструктур у пластині з поліметилметакрилату від параметрів випромінювання лазера, та забезпечує контрольованість розмірів утворення мікроструктур, що дозволило розробити технологію виготовлення мікрофлюїдної платформи капілярного електрофорезу. Досліджено електрохемілюмінесцентні властивості молекул електрохемілюмінофорів-реагентів, інкорпорованих у нанорозмірні плівки Легнмюра - Блоджет на поверхні електрода з індій-олов'яного оксиду, що дозволило розробити технологію створення електрохемілюмінесцентного трансд'юсера для визначення амінокислоти пролін.

Розроблено та досліджено вентильно-реактивний двигун (ВРД) для апаратів штучної вентиляції легенів (АШВЛ). Розраховано геометричні розміри електромеханічного перетворювача (ЕМП) ВРД, описано польову математичну модель (ММ) в двомірній постановці задачі, проведено розрахунки магнітного поля (МП) електродвигуна з урахуванням нелінійності його магнітної системи. Запропоновано коло-польову (КП) ММ для розрахунку динамічних та квазістатичних режимів роботи ВРД з урахуванням особливостей системи керування, а також моделювання режиму роботи S5 електродвигуна у складі АШВЛ. Встановлено, що потоки взаємоіндукції перетинають неактивні фази ЕМП, наводять імпульси ЕРС. Зазначено, що під час роботи ВРД на "природній" механічній характеристиці (ПМХ) з силовим інвертором Міллера (СІМ) виникають умови для замикання імпульсів ЕРС взаємоіндукції та появи додаткових імпульсів струму (ІС), додаткові ІС призводять до зниження ККД ВРД на 1,4 % під час його роботи на ПМХ з СІМ. Описано КП ММ ВРД високого ступеня деталізації, проведено розрахунок МП ВРД на різних етапах інтегрування, що допомагає підвищити точність моделювання ЕМП без прийняття допущень про магнітну ізольованість фаз. Обгрунтовано рекомендації щодо вибору параметрів комутації фаз ЕМП для підвищення ефективності роботи електродвигуна. Запропоновано комбінований спосіб гальмування ВРД, який зменшує споживання енергії на 28% під час роботи електродвигуна в режимі S5 з частотою пусків (200 у хвилину).

With the help of improved technique the basic chemical component of gadolinium diethylenetriaminepentaacetate preparation substance is obtained. The additional methods (spectrophotometry and luminescent) of control of substance components' and medicinal form's (indicated complex with D(-)-N-methylglucamine) quality are developed. The technological line of preparation overflow resulting in diminishing of its production losses is improved.

Дан краткий анализ масок с кодированной апертурой для гамма-камер существующего диагностического оборудования. Рассмотрены их конструкции и особенности изготовления в производственных условиях.

Проведено дослідження існуючих і перспективних методів ультразвукової терапії та принципів побудови сучасних ультразвукових терапевтичних апаратів (УТА). Запропоновано нові принципи побудови УТА, шляхи розширення їх діапазонів, зокрема, апаратів з гарантованим акустичним контактом по біологічній тканині та рекомендації щодо їх впровадження у виробництво і розширеного використання в медичній практиці.

Наведено програму розробок нових протоколів контролю якості роботи сучасних прискорювачів електронів, систем планування і дозиметричного супроводу складних статичних і динамічних методів опромінення пацієнтів. Розробки проводитимуться в ДУ "РНПЦ онкології і медичної радіології ім. М. М. Александрова" в 2012 - 2014 рр.

Наведено стислий зміст методик контролю якості роботи систем прискорювача електронів під час використання методу опромінення з модуляцією інтенсивності фотонного випромінення. Перевірено ціну моніторної одиниці, симетрію і рівномірність радіаційного поля під різними кутами повороту гентрі. Запропоновано періодичність перевірки зазначених характеристик.

Разработан и изготовлен калибратор доз для ядерной медицины. Отличительной особенностью калибратора доз является то, что в отличие от известных аналогов, работа которых основана на использовании в качестве детектирующего устройства ионизационной камеры, в данном калибраторе доз в качестве детектирующего устройства используется система сцинтиллятор - фотодиод. Это выгодно отличает данный прибор от аналогов, так как, помимо значительного уменьшения габаритов и веса измерительного блока, он работает в спектрометрическом режиме, что позволяет кроме активности физраствора определять еще и тип радинонуклида. Калибратор доз прошел предварительные испытания в Институте охраны здоровья детей и подростков АМН Украины г. Харьков и показал положительные результаты.

Проведено детальну порівняльну аналізу ряду наявних метод фазоконтрастної томографії та можливостей їх застосування для медичної діягностики. Більш детально розглянуто особливості, переваги та недоліки найперспективнішого серед них для медицини фазодисперсійного методу, який передбачає використання явища рефракції, для створення на його базі нових підходів і можливостей адекватної медичної діагностики ранніх стадій новоутворень довільних форми й розмірів, включаючи мікронні. Висвітлено можливості радикального підвищення інформативности діагностики на основі створеного тривісної моделі багатократного розсіяння у монохроматорі, об'єкті дослідження та у аналізаторі, з експериментальним поділом внесків від поглинання і заломлення в об'єкті та врахуванням спотворень кристалічної структури монохроматора й аналізатора.

Індекс рубрикатора НБУВ: Л428.85 + К761.1

Рубрики:

Кермети

Виробництво устаткування для діагностичних досліджень та терапевтичного устаткування

Шифр НБУВ: Ж61063 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Вирішено науково-прикладну проблему складності одночасного забезпечення високої специфічності та чутливості елементів розпізнавання хімічних сенсорів та їх стабільності та низької собівартосгі виготовлення. За рахунок проведення теоретичних досліджень ліганд-рецепторної взаємодії "шаблон - мономер" (з використанням сучасних квантово-хімічних методів класу теорії функціонала густини); розроблення технології молекулярного імпринтингу на поверхні скляних мікросфер з іммобілізованим шаблоном; застосування статистичних методів планування експерименту в ході оптимізації параметрів синтезу молекулярно імпринтованих полімерів (МІПів) створено синтетичні рецептори, які є монодисперсними МІП-наночастинками з великою кількістю гомогенних і доступних для молекул-мішеней ділянок молекулярного розпізнавання. Експериментально підтверджено, що синтезовані МІП-наночастинки мають зіставну з моноклональними антитілами характеристику специфічності та покращену стабільність як у контексті елементів розпізнавання "безміткових" сенсорів, зокрема, на основі поверхневого плазменного резонансу, так і у "міткових", - зокрема, ферментних псевдоімуносенсорах. Науково обгрунтовано технологію створення синтетичних рецепторів на основі наноМІПів, що дозволило суттєво знизити гостроту зазначеної науково-прикладної проблеми розробки сенсорних пристроїв з системами молекулярного розпізнавання.

Проаналізовано вплив тиску джерел чистих компонентів, барометричного тиску та тиску на виході газодинамічного синтезатора на концентрації компонентів одержуваних сумішей. Запропоновано спосіб схемної компенсації впливу цих зовнішніх тисків та одержано відповідні залежності для визначення розмірів дозувальних капілярів. Описано пристрій на базі схеми з вирівнюванням тисків для калібрування аналізаторів газів у крові.

Для проведения биомагнитных измерений СКВИД магнитометры оснащаются сверхпроводящими градиентометрами, которые должны обеспечивать высокие значения отношения сигнал - шум на низких частотах, достаточную механическую прочность и стабильность свойств при многократных термоциклах, а так-же низкий уровень собственных магнитных шумов. Предложена конструкция градиентометра для проведения магнитных кардиографических измерений из композиционного материала с углеродными волокнами. Термический коэффициент линейного расширения (ТКЛР) углеволокнистого композиционного материала (углепластика) подбирается соответствующим коэффициенту материала сверхпроводящего провода витков градиентометра. Это достигается благодаря различию в ТКЛР углеволокна в продольном и поперечном направлениях и обеспечивается вариацией в направлениях укладки волокна в композите. Приведены данные по измерениям магнитной проницаемости углекомпозита, которая оказалась в 6 раз меньше, чем у графита. Данная конструкция обеспечивает высокую степень балансировки градиентометра и запатентована наряду с другими специальными методами.

Эндоскопы с жесткой релейной оптической системой имеют ряд преимуществ перед гибкими эндоскопами и поэтому широко применяются в медицине. Проблемой остается предрасположенность этих эндоскопов к разрушению той части оптической системы, которая собрана из жестких стержневых стеклянных линз. Причиной разрушений могут быть небольшие (до одного градуса) изгибы металлического тубуса в процессе использования эндоскопа. Поломка оптической части эндоскопа во время хирургической операции может иметь серьезные негативные последствия для пациента. Целью роботы является усовершенствование оптической релейной части жесткого эндоскопа, направленное на существенное уменьшение ее разрушений из-за изгибов тубуса. Для устранения разрушений релейную часть оптической системы предлагается собирать из коротких стержневых линз со сферическими торцами, которые позволяют обеспечить гибкое шарнирное сочленение указанных линз. В зазорах между сферическими торцами линз предлагается размещать специальную термостойкую иммерсию, которая обеспечивает прохождение света из одной линзы в другую практически без потерь светового потока. Показано, что предложенное усовершенствование позволяет изгибать тубус на угол до 10 градусов без поломок стержневых линз, что есть беспрецедентным для жестких эндоскопов. Подтверждено, что введение в оптическую систему дополнительного аберрационного компенсатора из двух линз менисков, расположенных между одной парой соседних стержневых линз, обеспечивает высокое качество изображения по всему полю зрения, превосходящее качество изображения у прототипа. При этом сохраняется практически неизменным распределение относительной освещенности в плоскости изображения, сформированного усовершенствованной оптической системой. Выводы: обеспечение большей гибкости жесткого эндоскопа увеличивает его конкурентную способность. Дальнейшее усовершенствование оптической системы жестких эндоскопов сформирует условия для внедрения новых малоинвазивных хирургических методик, которые упростят, удешевят и сделают минимально травматичными эндохирургические процедуры.

Розроблено алгоритми функціонування інерціальної системи оцінки параметрів руху людини (ІСОПРЛ) з підвищеною завадостійкістю та точністю, удосконалено методи калібрування датчиків. Описано області застосування систем оцінки параметрів руху людини. Розглянуто основні підходи для створення ІСОПРЛ. Описано біомеханічну модель скелету людини, її використання в ІСОПРЛ. Проаналізовано питання калібровки ІСОПРЛ. Розроблено алгоритми безплатформних курсовертикалей (БКВ) з використанням фільтра Калмана. Сформульовано, теоретично обгрунтовано та підтверджено моделюванням принцип розділення каналів корекції БКВ. Розроблено комплексний алгоритм ІСОПРЛ. Корекційні сигнали сформовано на основі біомеханічної моделі скелету людини. Виконано вибір оптимальної математичної моделі чутливих елементів, використовуючи метод групового урахування аргументів (МГУА). Синтезовано розширений алгоритм ФК (фільтр Калмана) для калібрування датчиків. Розглянуто застосування скалярного калібрування для автономного визначення параметрів акселерометрів та магнітометрів. Експериментально досліджено застосування скалярного калібрування. Запропоновано формувати результуючу модель сигналу датчика, поєднуючи результати скалярного калібрування й еталонних результатів калібрування. Для скалярного калібрування запропоновано виконувати списання зміщень нуля датчиків. Виконано імітаційне моделювання комплексного алгоритму ІСОПРЛ. Розроблено стенд-імітатор частини верхньої кінцівки. Виконано натурні експерименти для перевірки точності роботи ІСОПРЛ.

Необхідність впровадження в практику принципів телемедицини обумовлює потребу створення діагностичної медичної апаратури, що реалізує можливість передачі даних і дистанційного консультування з профільними фахівцями при наданні екстреної медичної допомоги та в сімейній медицині. Електрокардіографічне обладнання як правило представляє собою комплекс, що складається з електронного блоку в форм-факторі моноблок, комплекту знімних ЕКГ електродів і ЕКГ кабелю. Кардіодані зберігаються друкуванням на термопапері або передачею на персональний комп'ютер. Проведення ЕКГ вимагає витрат часу на приведення приладу в робочий стан, додаткового обладнання у вигляді персонального комп'ютера і високої кваліфікації лікаря для інтерпретації результатів. Проєктування портативної електрокардіографічної техніки з вбудованими засобами зв'язку є актуальним завданням біомедичної інженерії. Сучасні дослідження в області проєктування портативного обладнання для первинної діагностики серцево-судинних захворювань присвячені вибору оптимальних конструктивних параметрів і підвищенню завадостійкості медичної техніки. Розроблено конструкції портативного електрокардіографа з вбудованим GSM модулем для експлуатації в системах телемедицини. Актуальним завданням є проєктування портативного електрокардіографа для експрес-діагностики серцево-судинних захворювань, що має зручний інтерфейс для управління приладом, забезпеченого засобами зв'язку з центрами кардіологічної допомоги, із універсальними портами для виведення інформації на зовнішні накопичувачі й підключення додаткових пристроїв, максимально ергономічного, такого, що задовольняє вимогам безпеки, надійності та енергоефективності. Сформульовано основні вимоги до портативної електрокардіографічної техніки. Обрані основні функціональні одиниці приладу і синтезована його схема електрична структурна. Комп'ютерне моделювання процесів і параметрів функціонування каскаду інструментального підсилювача приладу при заданих значеннях робочих температур підтвердило обгрунтованість запропонованих схемотехнічних рішень. Розроблено конструктивну реалізацію електричної схеми. Визначено конструктивні характеристики приладу, які найбільш повно відповідають вимогам телемедицини. Висновки: характерними особливостями спроєктованого портативного електрокардіографа є виконання в розкладному форм-факторі, наявність GSM модуля і постійне підключення ЕКГ електродів через інтегрований ЕКГ кабель. Виконання в розкладному формфакторі оптимізує ергономічні характеристики приладу. Заміна знімного кабелю інтегрованим знижує рівень наведених внутрішніх шумів, а також скорочує час приведення приладу в робочий стан. Наявність вбудованого GSM модуля забезпечує доступний зв'язок зі спеціалізованими медичними установами, скорочує тривалість діагностики і підвищує ефективність медичної допомоги в неамбулаторних умовах.

Показана можливість швидкого налагодження масового виробництва систем штучної вентиляції легень типу "Мольфарка-Корона" з мінімально потрібними функціональними властивостями, що надасть шанс хворим на COVID-19 у найскладнішій ситуації пандемії.

Досліджено можливість алгоритмізації проєктування складної електронної медичної апаратури (ЕМА). Таку апаратуру розглядають як елемент біотехнічної системи (БТС), що є окремим варіантом кіберфізичної системи. Біотехнічна система - це комплекс, до складу якого входять біологічний об'єкт, ЕМА та потенційний користувач. Проєктування ЕМА має комплексний характер і залежить від особливостей БТС. Кожна нова розробка передбачає індивідуальний підхід, але аналіз можливих узагальнених структур БТС та особливостей їхніх елементів надає можливість систематизувати послідовність необхідних для їх створення операцій і запропонувати алгоритм проєктування, за яким отримують потрібний результат. Розглянуто приклад використання алгоритмічного підходу при проєктуванні електроімпедансної медичної апаратури. Отримані результати можна використати при проєктуванні БТС терапевтичного призначення.