Сборник научных трудов 4-го Международного радиоэлектронного форума «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития» (мрф’2011)



страница20/32
Дата20.10.2012
Размер3.13 Mb.
ТипСборник
1   ...   16   17   18   19   20   21   22   23   ...   32

Температурний метод вимірювання реакції БО на УЗ сигнал

Виміри проводились за допомогою наступної апаратури: фізіотерапевтичні апарати УЗТ 1.01Ф та МИТ-11, інфрачервона камера MoblR М3.

В якості критерію позитивної дії ультразвуку на мембрану клітини приймемо її потовщення: нормований час при якому потовщення буде максимальним, вважаємо найбільш ефективним [3].

Для роботи ланцюга зворотного зв'язку мікроконтролера (МК) апарату УЗТ розглянемо алгоритм його роботи. Початкові умови: Гц, Вт/см2, неперервний режим синусоїдальних коливань. Визначити: дозволений ( не шкідливий для БО) ефективний час озвучування.

Крок 1. Упродовж першої хвилини процедури УЗТ мікроконтролер опитує та фіксує показання датчика температури (інфрачервона камера MoblR М3), що дає в результаті 10 точок виміру (Tаб.1), по яких після апроксимації, можна спрогнозувати момент настання термічного ушкодження (Т > 420C) (рис.1 крива 1). В якості значення перших 10 точок взяті данні вимірів апарату для ультразвукової терапії УЗТ 1.01 Ф.

В даному випадку, по отриманій функції настання гіпертермії починається при с. При цьому, максимальне потовщення мембрани буде при с (рис.2 крива 1).

Крок 2. Для постійної адаптації системи до змін температури тканин МК має бути запрограмований на фіксацію значення з датчика температури кожні 30 с (Tаб.2), корегуючи прогнозовану небажану гіпертермію і момент настання максимального потовщення мембрани (рис.1 і рис.2 криві 2-7).Таким чином, для графіків на рис.1: крива 2 відповідає функції, що використовувала для апроксимації точки 1-11 і відображає прогноз на момент с, крива 3 – 1-12 при с, крива 4 – 1-13 при с, крива 5 – 1-14 при с, крива 6 – 1-15 при с, крива 7 – 1-16 при с відповідно.
Tаблиця 1. Виміри температури Tаблиця 2. Виміри температури


При аналізі графіків (рис.
1) зміни температури в часі видно. що чим довше триває процедура, тим більше вірогідність досягти негативного ефекту. Виходячи з цього, слід встановити перший контрольний параметр - момент часу, що відповідає досягненню температури 42С.

Рис.1. Прогнозована зміна Рис.2. Прогнозована зміна товщини

температури в часі мембрани в часі
Як видно з графіків зміни товщини мембрани в часі (рис.2), при вимірах 11-16 момент зменшується, але не рівномірно. Цей метод контролю чутливий до скачків і плавних змін температури. Розглянемо, , де (Tаб.3).

Криві 2,5,6,7 (рис.2 стрілки вліво) відповідають зменшенню часу для відносно попереднього прогнозу. При цьому в цих випадках перевищує значення

різниці температури 0,1С: крива 2 - 0,146С; крива 5 - 0,2С; крива 6 - 0,1С; крива 7 - 0,5С. У випадку, коли менше 0,1С (рис.2 криві 3,4), то час досягнення максимально позитивного ефекту збільшується, проте не перевищує першого значення (рис.5 крива 1).

Крок 3. Для визначення часу дозволеного ефективного озвучування ланцюг зворотного зв'язку повинен постійно порівнювати поточний час з прогнозовано можливим згідно методики терапевтичної процедури.

Для продовження озвучування на кожній ітерації повинна виконуватися умова: , де - значення часу настання гіпертермії, - значення часу, при якому мембрана має максимальне потовщення; інакше процедура закінчена.
Tаблиця 3. Розрахункові значення Tаблиця 4. Значення часу

та розрахункові критерії



Виходячи з даних (Tаб.4), отриманих при ітераціях, на 8 ітерацій умова не була виконана. В результаті, в першому випадку для УЗТ 1.01Ф реакції біологічного об'єкта у вигляді зміни температури ефективно позитивним буде час 4,5 хв. (270 с) при Гц , , неперервного синусоїдального режиму випромінюванню.

Для порівняння промоделюємо роботу МК на базі перших 10 точок, взятих при вимірах апарату для фізіотерапії комбінованого МИТ-11, Гц, імпульсний режим випромінювання зі скважністю 2 с: прогнозована зміна температури (рис.3) та прогнозована зміна товщини мембрани в часі (рис.4). Для графіків на рис.3: крива 1 відповідає функції, що використовувала для апроксимації точки 1-10 і відображає прогноз на момент с, крива 2 - точки 1-11 при с, крива 3 – 1-12 при с, крива 4 – 1-13 при с, крива 5 – 1-14 при с, крива 6 – 1-15 при с, крива 7 – 1-16 при с відповідно.



Рис. 3. Прогнозована зміна температури Рис. 4. Прогнозована зміна

в часі товщини мембрани в часі

Таблиця 5. Значення часу та розрахункові критерії


№ ітерації

Час роботи випромінювача, с

 , с

, с

1

60

475

282

2

90

470

272

3

120

5200

552

4

150

5300

630

5

180

5300

765

6

210

5300

695

7

240

1575

475

8

270

810

340

9

300

897

385

10

330

885

385

11

360

865

370

12

390








Виходячи з даних (Tаб.5), отриманих при ітераціях, на 12 ітерації умова не була виконана. В результаті, в другому випадку для МИТ-11 реакції біологічного об'єкта у вигляді зміни температури ефективно позитивним буде час 6 хв. 10 с. (370 с), що є більшою тривалістю процедури для одного і того ж БО, ніж в першому випадку.

Висновки

Температурний метод контролю ефективності впливу ультразвука на біологічні структури [4] дозволяє:

  • підвищити ефективність терапевтичної процедури, а в ряді випадків, стимулювати терапевтичний ефект, запобігти неконтрольованій дії ультразвуку чи його відсутністю під час проведення фізіотерапевтичної процедури (без акустичного контакту випромінювача і БО).

  • забезпечити ефект ультразвукової терапії шляхом дії на органи і тканини нормованим сигналом, що корегується і контролюється в реальному часі згідно встановленої дози акустичного випромінювання під час процедури.

  • порівняти промодельовані розрахунки для різних режимів озвучування під час УЗТ процедури для одного і того ж біологічного об’єкта та визначити, який з режимів має більшу позитивну тривалість ефективного озвучування.

Література. 1. Миллер Е., Хилл К. Применение ультразвука в медицине. Физические основы. – М.: Мир, 1989. – 568 с. 2. Junge D. Nerve and Muscle Excitation (2nd edition ed.). Sunderland, MA: Sinauer Associates.1981. - pp. 33–37. 3. Anastasiia Kyrylova, Nikolaj F. Tereshchenko. Estimation of ultrasound influence on biological tissue. – XIII International PhD Workshop OWD 2011 – Wisla. 4. Заявка на патент України u 201106659 від 27.05.11 Автоматизований багатофункціональний апарат ультразвукової терапії /Тимчик Г.С., Терещенко М.Ф., Кирилова А.В.
СУБСТАЦИОНАЛЬНЫЕ СТРУКТУРЫ В ПРОЦЕССОРНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ

К.А. Сорудейкин

Харьковский национальный университет радиоэлектроники

Relevance Research & Development Corp.

Kirill.Sorudeykin@relvecorp.com

We are considering a new approach to design processors according to the properties of theoretical space being investigated. In this architecture we are uniting a traditional approach along with new principles of computational dynamics. Almost all periphery devices will stay unchanged which gives us more flexibility in deployment of our solution. The only means

which we need is innovatory field of tiny-scale devices or elements designed by man. But we believe that eventually will obtain suitable elementary particles to design our processor units.
1. Введение. Традиционные компьютерные (процессорные) архитектуры основаны на жесткой завязке вычислительных элементов, а так же элементов памяти на тех местах (позициях) и в тех ролях, к которым они были закреплены изначально. Можно сказать,что это некая «жесткая» регулярная структура, в которой до известной степени отсутствует приспособляемость и гибкость к различным особенностям решаемых задач. Так складывается, что эта особенность процессорных архитектур является в то же время их ограничением. И мы покажем, в чем, собственно состоит это препятствие, и что нам необходимо сделать (точнее, что возможно сделать) для его преодоления. Но, обо всем по-порядку. Начнем с анализа стоящей перед нами проблемы.

Процессорные устройства сегодняшнего мира являются в достаточной степени инертными. Это накладывает ограничения на все, что мы можем сделать с помощью этих устройств. Так же, процессорные устройства являются последовательностными, поскольку они позволяют решать задачи лишь в первую очередь алгоритмически. Т.е. они, безусловно, содержат такие элементы, как упакованные числа, кэширование, конвееризацию, гиперпотоки и многоядерность. Но, тем не менее, все это – лишь симуляция некоторых возможностей, выходящих за рамки линейности, на базе всё тех же линейных архитектур, одной из характерных особенностей которых является необходимость буфера. Точно так же, как в операционных системах применяется квантование времени, здесь, в процессорных элементах, мы видим эмуляцию распределенности с помощью использования дополнительной памяти.
2. Анализ структуры вычислительного процесса. Но есть одна проблема. Память работает медленно. И она ненадежна. В том плане, что временная память теряет все свое содержимое после прекращения подачи электри­чества. Распределенность по многопоточности/многоядерности так же имеет те же самые ограничения. Мы имеем фактически несколько работающих вместе устройств, но являющихся в принципе независимыми друг от друга линейными автоматами. Поэтому-то и возникают часто сложности с распараллеливанием тех или иных алгоритмов, что данный тип распараллеливания идет вразрез с естественностью формулирования решаемых таким образом задач. И именно это – нарушение законов естественного формулирования – и ведет к проявляющейся сложности, ограничениям, порой которые обойти невозможно, что, соответственно, ведет к необходимости выделения дополнительных ресурсов, чтобы с помощью различных типов и форм буферизации обеспечить «обход» возникающих проблем. Как результат, мы имеем нарушение первичной «композиционной целостности» задач, полное порой изменение их формы, ввиду необходимости адаптации под различные особенности и специфику архитектуры вычислительных систем. Т.е. иными словами, мы получаем формулировки иных задач, ктоторые, зачастую, могут уже не соответствовать задачам, бывшим в оригинале.

Все дело в той же самой регулярной структуре. Потоки, как и ядра, являются однотипными структурами. Их форма не создается под необходимость некоторой задачи. Они существуют непосредственно и, фактически, «диктуют правила» о том, как нам необходимо производить вычисления, моделирование и т.п. В то время как сама задача может требовать чего-то иного, более для нее специфического. Что же мешает нам формировать аналоги тех потоков, которые имеются на сегодняшний день, но делать их более специфичными для решаемых задач? Ответ на этот вопрос ясен – необходимость более гибких структур, лежащих в основе процессора.
1   ...   16   17   18   19   20   21   22   23   ...   32

Похожие:

Сборник научных трудов 4-го Международного радиоэлектронного форума «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития» (мрф’2011) iconКонференция «интегрированные информационные радиоэлектронные системы и технологии», хнурэ, 18-21 октября
Академией наук прикладной радиоэлектроники (ан прэ) в 2011 году организуют проведение IV международного радиоэлектронного форума...
Сборник научных трудов 4-го Международного радиоэлектронного форума «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития» (мрф’2011) iconРезолюция IV московского международного конгресса «Биотехнология: состояние и перспективы развития»
Московский международный конгресс «Биотехнология: состояние и перспективы развития» проходил с 12 по 16 марта 2007 г в г. Москве
Сборник научных трудов 4-го Международного радиоэлектронного форума «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития» (мрф’2011) iconРезолюция Третьего Московского международного конгресса «Биотехнология – состояние и перспективы развития» Третий Московский международный конгресс «Биотехнология – состояние и перспективы развития»
...
Сборник научных трудов 4-го Международного радиоэлектронного форума «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития» (мрф’2011) iconСборник научных трудов / Под ред проф. В. Н. Базылева. М.: Изд-во сгу, 2011. С. 314-318
Олешков М. Ю. Когнитивный резонанс в бытовом диалоге // Сублогический анализ языка. Юбилейный сборник научных трудов / Под ред проф....
Сборник научных трудов 4-го Международного радиоэлектронного форума «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития» (мрф’2011) iconСборник научных трудов. Спб.: Тригон, 1999. С. 62-71 Ю. В. Сергаева
Слово, предложение и текст как интерпретирующие системы: Studia Linguistica. №8: Межвузовский сборник научных трудов. Спб.: Тригон,...
Сборник научных трудов 4-го Международного радиоэлектронного форума «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития» (мрф’2011) iconСборник научных трудов «Оптимизация и моделирование в автоматизированных системах»
Батищев Д. И., Исаев С. А., Ремер Е. К. Эволюционно-генетический подход к решению задач невыпуклой оптимизации. // Межвузовский сборник...
Сборник научных трудов 4-го Международного радиоэлектронного форума «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития» (мрф’2011) iconМонография по материалам IV международного семинара «Геология и цивилизация»
Межвузовский сборник научных трудов "Ландшафтная экология",вып риц "Альфа",2004. С. 30 – 36
Сборник научных трудов 4-го Международного радиоэлектронного форума «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития» (мрф’2011) iconСборник научных трудов Выпуск 8 Саратов: иц «Наука» 2010 удк 51(072. 8) Ббк 22. 1 Р у 92
Учитель – ученик: проблемы, поиски, находки: Сборник научных трудов: Выпуск – Саратов: иц «Наука», 2010. – 72 с
Сборник научных трудов 4-го Международного радиоэлектронного форума «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития» (мрф’2011) iconСборник научных трудов «Проблемы современной науки»
С целью предоставления возможности свободно обнародовать свои изыскания по различным областям науки Центр научного знания «Логос»...
Сборник научных трудов 4-го Международного радиоэлектронного форума «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития» (мрф’2011) iconСборник научных трудов. Новосибирск: нгаэиУ, 2001. С. 15 25
Е. А. Тюгашев. Философия и право в транзитивном обществе: гендерная перспектива // Социальные взаимодействия в транзитивном обществе:...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org