10.Математическая модель биотехнической системы. Метод поэтапного моделирования.

Метод поэтапного моделирования позволяет осуществлять поэтапный переход от смешанной биотехнической модели через накопление экспериментальных данных о биообъекте к математической модели. Основные этапы синтеза математической модели биотехнической системы:

1.) Подготовительный этап. Разрабатывается структурно-функциональная схема биотехнической системы. Конкретизируется ее целевая функция и возможные режимы работы. Определяется биологический объект и описывается алгоритм его функционирования в биотехнической системе. На основании априорных данных создается модель биотехнической системы с математической моделью биологического элемента (например, для синтеза системы исскуственного кровообращения – модель системы кровообращения).Управленческое согласование характеристик элементов биотехнических систем.

2.) Осуществляются процедуры согласования характеристик элементов биотехнической системы в едином контуре управления. Проводится компьютерное моделирование всех технических элементов и воздействующих факторов внешней среды. Выходы модели сопрягаются с входами модели биологических элементов. В результате получают определенный набор характеристик-требований к техническим и биологическим элементам для обеспечения нормального функционирования биологической системы.

3.) Информационное согласование. Разрабатываются требования к специальным техническим устройствам, согласующим информационные и управленческие характеристики технической и биологической частей биотехнической системы, так называемые логические фильтры преобразователи. Эффективная работа последних в эрготических системах обеспечивает возможность минимизации входной (афферентной) информации. Корректируются решающие правила, заложенные в программы в системе обработки информации о состоянии биологического объекта.

4.) Заключительный этап. Производится исследование биотехнической системы в полунатурных (модельных) и натурных условиях. Осуществляется обработка результатов экспериментов и окончательно корректируется математическая модель. Готовится задание на инженерную разработку биотехнической системы.

11. Блок схема измерительно-информационной биотехнической системы медицинского назначения.

Медико-биологическая информация о медленно изменяющихся процессах в организме поступает в виде электрических сигналов от датчиков-преобразователей первичной информации (ДПИ МИП).Электрические сигналы усиливаются в блоке усиления (БУ) и преобразуются в цифровую форму в блоке преобразования (БП). Оцифрованная медико-биологическая информация поступает на вход автоматического анализатора состояний (ААС) и на вход блока регистрации (БР) и отображается на специальном дисплее системы отображения информации (СОИ).

Для обработки информации о быстро меняющихся процессах используется специальный канал обработки информации. Медико-биологическая информация. о быстро меняющихся процессах в виде электрических сигналов от датчиков преобразователе первичной информации быстро изменяющихся процессов (ДПИ БИП) усиливаются (БУ) и поступают на вход блока сжатия информации (БСИ) и затем на вход блока выделения информации (БВИ). Последние два блока реализуются на базе микропроцессоров. В-врач, П-пациент, ДП – долговременная память, ОП – оперативная память, ЛС – лечебные средства.

1 2. Блок схема мониторной системы с центральной конфигурацией обработки информации.

Б – больной, В- врач, А₁- блок съема физиологической информации и преобразования ее в электрический сигнал, А₂-блок обработки информации, А₃-блок индикации обработанной информации и ее регистрации. ПЧ-периферийная часть, ЦП-центральный пост.

13 Блок схема мониторной системы с периферийной конфигурацией обработки информации.

Б – больной, В- врач, А₁- блок съема физиологической информации и преобразования ее в электрический сигнал, А₂-блок обработки информации, А₃-блок индикации обработанной информации и ее регистрации. ПЧ-периферийная часть.

14. Блок схема мониторной системы со смешанной конфигурацией обработки информации.

Б – больной, В- врач, А₁- блок съема физиологической информации и преобразования ее в электрический сигнал, А'₂-блок предварительной обработки информации, А''₂- общий блок обработки информации, А₃-блок индикации обработанной информации и ее регистрации. ПЧ-периферийная часть, ЦП-центральный пост.

15. Cжатие данных при оперативной обработке электрокардиограмм.

Второй этап метода СПАД.

На втором этапе построения сжатого описания сигнала на основании представления о том что, результатом первого этапа

ФОРМУЛА ИЗ ОРИГИНАЛА

является каждый j – й участок анализируется на возможность сглаживания полиномами первого порядка. Участки сигнала аппроксимируются полиномами первого порядка только в том случае, если для каждого отсчета последовательности Lj на этих участках функция алгебры логики Hj принимает значение истины. Логические переменные Pj(i), Sj(i, ν) задают множество условий перехода к аппроксимации первого порядка, обеспечивая построение линейно возрастающих или убывающих сегментов сигнала различной крутизны.