Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,087

Варавина Л.Ю., Пятакович Ф.А., Якунченко Т.И.

Идеология моделей биоуправления базировалась на теоретических представления управления синтезом белка в клетке. В ней была выделена биохимическая оставляющая - процесс синтеза РНК с периодом 300 с и элонгации пептидной цепи за счет присоединения аминокислот при синтезе белка на рибосомах с частотой 8-13 Гц. Энергетическое обеспечение элонгации осуществляет гемодинамическая составляющая за счет увеличения микроциркуляции, цикличность которой связана с ритмом "мышечного тремора", выполняющего функцию "периферических сердец". Следовательно, периодика первой составляющей совпадает со спектром частот микроциркуляции и тремора мышц в диапазоне 8-13 Гц. Нейрогуморальная составляющая зависит от работы центра терморегуляции и обеспечивает ритмические перераспределения кровотока и тонуса мышц с частотой около 0,003 Гц (период около 5 минут).

Питательные вещества, необходимые для синтеза белка, приносятся вместе с кровью периодичность выброса которой составляет приблизительно 1 Гц. Дополнительно к этому объем кровотока модулируется дыхательным циклом частотой 0,20 Гц.

Таким образом, в упрощенной модели управления анаболизмом клетки можно выделить следующие контуры управления: биохимический, пульсовой, дыхательный и нейрогуморальный (0,1с + 1,0с + 5,0с + 300с).

Для этих целей была реализована структурная модель биологического таймера, которая включала генератор ультразвуковых колебаний, преобразователи пульса и дыхания, генератор линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН), генератор низкой частоты (НЧ), делитель частоты, сумматор, счетчик импульсов, дешифратор трехсот ударов пульса, дешифратор трехсотшестидесяти ударов пульса, задатчик циклов, индикатор циклов, усилитель мощности, широтно-импульсный модулятор (ШИМ), специальный излучатель ультразвуковых колебаний.

Биологическая обратная связь включает дыхательную и сердечно-сосудистую систему, датчик дыхания и пульса, сумматор, широтно-импульсный модулятор (ШИМ), излучатель ультразвуковых колебаний.

Биоуправление изменением воздействия ЭМИ заключается в циклических колебаниях постоянного напряжения (U = IR) в диапазоне 0,5 - 15,0 В в блоке ШИМ, создаваемых суммарным сигналом пульса и дыхания.

Эти низкочастотные циклические колебания пульса и дыхания обусловливают модуляцию ультразвуковых частот ЭМИ n= w0 / 2p с изменением скважности (Q=T/tи, где tи = f (ap,ar,np,nr) несущей терапевтической частоты синхронно в такт с ударами пульса и дыхания: в момент систолы и на вдохе длительность импульсов наибольшая, а в момент диастолы и выдоха- наименьшая.

Биологический таймер обеспечивает возможность автоматически циклично воздействовать на, агрегируемый с ним, ультразвуковой излучатель с временным интервалом цикла в 360 ударов пульса: продолжительность воздействия 300 ударов пульса и пауза 60 ударов пульса. Количество повторов циклов задается в зависимости от длительности процедуры: 1-6 повторов (5-30 минут).

Биологический таймер функционирует следующим образом: пульсовая частота сигналов с компаратора подается на счетчик импульсов и затем на дешифраторы.

Дешифраторы выделяют из двоичного кода комбинацию импульсов, соответствующую трехсотому импульсу на счетчике, который отключает усилитель мощности и, соответственно, воздействующий физический фактор. При дальнейшем счете импульсов дешифраторы фиксирует трехсотшестидесятый импульс, который сбрасывает счетчик в исходное состояние и включает усилитель мощности на агрегируемый ультразвуковой излучатель. Таким же образом повторяется следующий цикл.

Схема таймера обеспечивает возможность программирования количества циклов с использованием одной кнопки, которой и устанавливают через задатчик необходимое количество циклов.

Задатчик циклов включает индикатор из шести светодиодов. При этом количество включенных светодиодов соответствует набранному количеству циклов.

По мере отработки циклов, соответственно, уменьшается число светящихся (включенных) диодов индикатора. При полной отработке всех циклов отключается подача пульсовых импульсов на вход таймера, т.е. на счетчик.

Процесс возобновляется при установке задатчика на необходимое количество циклов следующего сеанса.

Биологический таймер обеспечивает также индикацию плавающей модулирующей частоты и размаха амплитуды суммарного сигнала светодиодной шкалой-линейкой. Это осуществляет АЦП, на который подается сигнал с сумматора сигналов пульса, дыхания и плавающей частоты 7-13 Гц.

Цифровой код с АЦП поступает на дешифратор и преобразуется в набор управляющих сигналов,которые включают соответствующие индикаторы светодиодной линейки.

Работа представлена на III научную конференцию с международным участием «Приоритетные направления развития науки, технологий и техники», 22-29 октября 2005г., Хургада (Египет). Поступила в редакцию 29.08.2005г.