Способ биологического мониторинга окружающей среды (варианты) и система для его осуществления

Способ биологического мониторинга окружающей среды (варианты) и система для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Текст описания приведен в факсимильном виде.

1. Способ биологического мониторинга окружающей среды, включающий размещение тестируемого беспозвоночного с жестким наружным покровом в контролируемой среде, облучение тестируемого беспозвоночного в области расположения его сердца оптическим излучением инфракрасного диапазона спектра, прием и преобразование в электрический сигнал оптического излучения, отраженного сердцем тестируемого беспозвоночного, усиление полученного электрического сигнала, преобразование его мгновенных значений в цифровые коды, ввод полученных цифровых кодов в компьютер, определение и запоминание с помощью компьютера выборки значений периода электрического сигнала заданного объема, определение с помощью компьютера статистической характеристики выборки значений периода электрического сигнала, сравнение с помощью компьютера полученной статистической характеристики с установленным для нее пороговым значением и формирование сигнала экологической опасности на основании результата сравнения, отличающийся тем, что облучение тестируемого беспозвоночного оптическим излучением инфракрасного диапазона спектра осуществляют с помощью передающего оптического волокна с выходным торцом, расположенным на жестком наружном покрове тестируемого беспозвоночного в области расположения его сердца, и источника оптического излучения, установленного с возможностью оптического контакта с входным торцом передающего оптического волокна, прием оптического излучения, отраженного сердцем тестируемого беспозвоночного, осуществляют с помощью приемного оптического волокна с входным торцом, расположенным на жестком наружном покрове тестируемого беспозвоночного в области расположения его сердца, преобразование в электрический сигнал оптического излучения, отраженного сердцем тестируемого беспозвоночного, осуществляют с помощью приемника оптического излучения, установленного с возможностью оптического контакта с выходным торцом приемного оптического волокна, перед определением выборки значений периода электрического сигнала осуществляют с помощью компьютера цифровую фильтрацию цифровых кодов, согласованную с формой и частотой электрического сигнала, в качестве статистической характеристики выборки значений периода электрического сигнала определяют выборочную дисперсию и формируют сигнал экологической опасности при превышении пороговым значением полученной выборочной дисперсии значений периода электрического сигнала.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что облучение тестируемого беспозвоночного оптическим излучением и прием оптического излучения, отраженного сердцем тестируемого беспозвоночного, осуществляют с помощью передающего и приемного оптических волокон, установленных соответственно выходным торцом и входным торцом, обращенными в одну сторону и размещенными один относительно другого на расстоянии, удовлетворяющем неравенству

(πd²Р)^0,07-2,2(1/(πd²Р))^0,02≤R≤(πd²P)^0,07+2,2(1/(πd²P))^0,02,

где R - расстояние между выходным торцом передающего оптического волокна и входным торцом приемного оптического волокна, мм;

Р - выходная мощность источника оптического излучения, мВт;

d - диаметр передающего оптического волокна или приемного оптического волокна, мкм.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при цифровой фильтрации цифровых кодов определяют оценки цифровых кодов, соответствующих мгновенным значениям электрического сигнала с нулевой постоянной составляющей в моменты времени t_n=nΔt (n=m, m+1, m+2, ...), согласно выражения

где Δt - интервал дискретности квантования электрического сигнала по времени при преобразовании его мгновенных значений в цифровые коды;

2m - количество используемых при фильтрации цифровых кодов;

f₀ - ожидаемая частота сердечных сокращений тестируемого беспозвоночного;

Δf - половина полосы пропускания цифрового фильтра, Δf=(0,1-0,8)f₀.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве статистической характеристики выборки значений периода электрического сигнала определяют выборочное среднее значение.

5. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что формируют сигнал экологической опасности при превышении пороговым значением произведения выборочного среднего на выборочную дисперсию значений периода электрического сигнала.

6. Способ по пп.1, 3 или 4, отличающийся тем, что ожидаемую частоту f₀ сердечных сокращений тестируемого беспозвоночного определяют как величину, обратную выборочному среднему значению периода электрического сигнала.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что объем выборки значений периода электрического сигнала задают в пределах от 30 до 1000.

8. Способ биологического мониторинга окружающей среды, включающий размещение тестируемого беспозвоночного с жестким наружным покровом в контролируемой среде, облучение тестируемого беспозвоночного в области расположения его сердца оптическим излучением инфракрасного диапазона спектра, прием и преобразование в электрический сигнал оптического излучения, отраженного сердцем тестируемого беспозвоночного, усиление полученного электрического сигнала, преобразование его мгновенных значений в цифровые коды, ввод полученных цифровых кодов в компьютер, определение и запоминание с помощью компьютера выборки значений периода электрического сигнала заданного объема, определение с помощью компьютера статистической характеристики выборки значений периода электрического сигнала, сравнение с помощью компьютера полученной статистической характеристики с установленным для нее пороговым значением и формирование сигнала экологической опасности на основании результата сравнения, отличающийся тем, что облучение тестируемого беспозвоночного оптическим излучением инфракрасного диапазона спектра осуществляют с помощью передающего оптического волокна с выходным торцом, расположенным на жестком наружном покрове тестируемого беспозвоночного в области расположения его сердца, и источника оптического излучения, установленного с возможностью оптического контакта с входным торцом передающего оптического волокна, прием оптического излучения, отраженного сердцем тестируемого беспозвоночного, осуществляют с помощью приемного оптического волокна с входным торцом, расположенным на жестком наружном покрове тестируемого беспозвоночного в области расположения его сердца, преобразование в электрический сигнал оптического излучения, отраженного сердцем тестируемого беспозвоночного, осуществляют с помощью приемника оптического излучения, установленного с возможностью оптического контакта с выходным торцом приемного оптического волокна, перед определением выборки значений периода электрического сигнала осуществляют с помощью компьютера цифровую фильтрацию цифровых кодов, согласованную с формой и частотой электрического сигнала, в качестве статистической характеристики выборки значений периода электрического сигнала определяют среднее арифметическое модулей разности каждых двух соседних по времени получения выборочных значений периода электрического сигнала и формируют сигнал экологической опасности при превышении пороговым значением полученного среднего арифметического модулей разности каждых двух соседних по времени получения выборочных значений периода электрического сигнала.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что облучение тестируемого беспозвоночного оптическим излучением и прием оптического излучения, отраженного сердцем тестируемого беспозвоночного, осуществляют с помощью передающего и приемного оптических волокон, установленных соответственно выходным торцом и входным торцом, обращенными в одну сторону и размещенными один относительно другого на расстоянии, удовлетворяющем неравенству

(πd²Р)^0,07-2,2(1/(πd²Р))^0,02≤R≤(πd²P)^0,07+2,2(1/(πd²P))^0,02,

где R - расстояние между выходным торцом передающего оптического волокна и входным торцом приемного оптического волокна, мм;

Р - выходная мощность источника оптического излучения, мВт;

d - диаметр передающего оптического волокна или приемного оптического волокна, мкм.

10. Способ по п.8, отличающийся тем, что при цифровой фильтрации цифровых кодов определяют оценки цифровых кодов, соответствующих мгновенным значениям электрического сигнала с нулевой постоянной составляющей в моменты времени t_n=nΔt(n=m, m+1, m+2, ...), согласно выражения

где Δt - интервал дискретности квантования электрического сигнала по времени при преобразовании его мгновенных значений в цифровые коды;

2m - количество используемых при фильтрации цифровых кодов;

f₀ - ожидаемая частота сердечных сокращений тестируемого беспозвоночного;

Δf- половина полосы пропускания цифрового фильтра, Δf=(0,1-0,8)f₀.

11. Способ по п.8, отличающийся тем, что в качестве статистической характеристики выборки значений периода электрического сигнала определяют выборочное среднее значение.

12. Способ по п.8 или 11, отличающийся тем, что формируют сигнал экологической опасности при превышении пороговым значением произведения выборочного среднего на квадрат среднего арифметического модулей разности каждых двух соседних по времени получения выборочных значений периода электрического сигнала.

13. Способ по пп.8, 10 или 11, отличающийся тем, что ожидаемую частоту f₀ сердечных сокращений тестируемого беспозвоночного определяют как величину, обратную выборочному среднему значению периода электрического сигнала.

14. Способ по п.8, отличающийся тем, что объем выборки значений периода электрического сигнала задают в пределах от 30 до 1000.

15. Система биологического мониторинга окружающей среды, содержащая компьютер и, по меньшей мере, один формирователь цифрового сигнала кардиологической активности в виде последовательно соединенных датчика кардиологической активности, включающего корпус с элементом установки на теле тестируемого беспозвоночного с жестким наружным покровом, источник оптического излучения и приемник оптического излучения, усилителя, подключенного входом к выходу приемника оптического излучения, и аналого-цифрового преобразователя, подключенного выходом к входу компьютера, отличающаяся тем, что ее датчик кардиологической активности снабжен передающим и приемным оптическими волокнами, причем входной торец передающего оптического волокна и выходной торец приемного оптического волокна установлены с возможностью оптического контакта соответственно с источником оптического излучения и с приемником оптического излучения, а выходной торец передающего оптического волокна и входной торец приемного оптического волокна обращены в одну сторону и установлены в корпусе на расстоянии, удовлетворяющем неравенству

(πd²Р)^0,07-2,2(1/(πd²Р))^0,02≤R≤(πd²P)^0,07+2,2(1/(πd²P))^0,02,

где R - расстояние между выходным торцом передающего оптического волокна и входным торцом приемного оптического волокна, мм;

Р - выходная мощность источника оптического излучения, мВт;

d - диаметр передающего оптического волокна или приемного оптического волокна, мкм.

16. Система по п.15, отличающаяся тем, что в качестве источника оптического излучения датчика кардиологической активности использован полупроводниковый лазер, выполненный с возможностью испускания оптического излучения инфракрасного диапазона спектра.

17. Система по п.15, отличающаяся тем, что в качестве источника оптического излучения датчика кардиологической активности использован светодиод, выполненный с возможностью испускания оптического излучения инфракрасного диапазона спектра.

18. Система по п.15, отличающаяся тем, что в качестве приемника оптического излучения датчика кардиологической активности использован фотодиод, чувствительный к оптическому излучению инфракрасного диапазона спектра.

19. Система по п.15, отличающаяся тем, что корпус датчика кардиологической активности выполнен в виде полого цилиндра, а элемент установки на теле тестируемого беспозвоночного выполнен в виде полого цилиндра, охватывающего корпус и снабженного двумя лепестками и винтом фиксации.