Сучасні сенсорні системи та інформаційні технології в медицині, біології та техніці. Перспективи розвитку (стенограма наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 14 квітня 2021 р.)

Сучасні сенсорні системи та інформаційні технології в медицині, біології та техніці. Перспективи розвитку (стенограма наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 14 квітня 2021 р.)

У доповіді наведено найважливіші результати проведених в Інституті кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України досліджень з теорії і практики створення інформаційно-діагностичних технологій на основі реєстрації й аналізу магнітних, оптичних та електричних сигналів. Запропоновані методи реєстрації та...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2021
Автор: Прімін, М.А.
Формат: Стаття
Мова:Ukrainian
Опубліковано: Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2021
Назва видання:Вісник НАН України
Теми:
З кафедри Президії НАН України
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/180282
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Сучасні сенсорні системи та інформаційні технології в медицині, біології та техніці. Перспективи розвитку (стенограма наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 14 квітня 2021 р.) / М.А. Прімін // Вісник Національної академії наук України. — 2021. — № 5. — С. 47-53. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-180282
record_format dspace
spelling irk-123456789-1802822021-09-08T01:26:04Z Сучасні сенсорні системи та інформаційні технології в медицині, біології та техніці. Перспективи розвитку (стенограма наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 14 квітня 2021 р.) Прімін, М.А. З кафедри Президії НАН України У доповіді наведено найважливіші результати проведених в Інституті кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України досліджень з теорії і практики створення інформаційно-діагностичних технологій на основі реєстрації й аналізу магнітних, оптичних та електричних сигналів. Запропоновані методи реєстрації та інформаційна технологія перетворення магнітометричної інформації є по суті універсальними і можуть використовуватися в медицині, біології, промисловості, для створення систем пошуку корисних копалин, діагностики підземних інженерних комунікацій, дослідження магнітних властивостей матеріалів тощо. The report presents the most important results of the Institute of Cybernetics of the NAS of Ukraine research on the theory and practice of creating information and diagnostic technologies based on the registration and analysis of magnetic, optical and electrical signals. The proposed methods of registration and information technology for the conversion of magnetometric information are essentially universal and can be used in medicine, biology, industry, to create systems for searching for minerals, diagnostics of underground utilities, research of magnetic properties of materials and more. 2021 Article Сучасні сенсорні системи та інформаційні технології в медицині, біології та техніці. Перспективи розвитку (стенограма наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 14 квітня 2021 р.) / М.А. Прімін // Вісник Національної академії наук України. — 2021. — № 5. — С. 47-53. — укр. 0372-6436 DOI: doi.org/10.15407/visn2021.05.047 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/180282 uk Вісник НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Ukrainian
topic З кафедри Президії НАН України
З кафедри Президії НАН України
spellingShingle З кафедри Президії НАН України
З кафедри Президії НАН України
Прімін, М.А.
Сучасні сенсорні системи та інформаційні технології в медицині, біології та техніці. Перспективи розвитку (стенограма наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 14 квітня 2021 р.)
Вісник НАН України
description У доповіді наведено найважливіші результати проведених в Інституті кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України досліджень з теорії і практики створення інформаційно-діагностичних технологій на основі реєстрації й аналізу магнітних, оптичних та електричних сигналів. Запропоновані методи реєстрації та інформаційна технологія перетворення магнітометричної інформації є по суті універсальними і можуть використовуватися в медицині, біології, промисловості, для створення систем пошуку корисних копалин, діагностики підземних інженерних комунікацій, дослідження магнітних властивостей матеріалів тощо.
format Article
author Прімін, М.А.
author_facet Прімін, М.А.
author_sort Прімін, М.А.
title Сучасні сенсорні системи та інформаційні технології в медицині, біології та техніці. Перспективи розвитку (стенограма наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 14 квітня 2021 р.)
title_short Сучасні сенсорні системи та інформаційні технології в медицині, біології та техніці. Перспективи розвитку (стенограма наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 14 квітня 2021 р.)
title_full Сучасні сенсорні системи та інформаційні технології в медицині, біології та техніці. Перспективи розвитку (стенограма наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 14 квітня 2021 р.)
title_fullStr Сучасні сенсорні системи та інформаційні технології в медицині, біології та техніці. Перспективи розвитку (стенограма наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 14 квітня 2021 р.)
title_full_unstemmed Сучасні сенсорні системи та інформаційні технології в медицині, біології та техніці. Перспективи розвитку (стенограма наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 14 квітня 2021 р.)
title_sort сучасні сенсорні системи та інформаційні технології в медицині, біології та техніці. перспективи розвитку (стенограма наукової доповіді на засіданні президії нан україни 14 квітня 2021 р.)
publisher Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate 2021
topic_facet З кафедри Президії НАН України
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/180282
citation_txt Сучасні сенсорні системи та інформаційні технології в медицині, біології та техніці. Перспективи розвитку (стенограма наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 14 квітня 2021 р.) / М.А. Прімін // Вісник Національної академії наук України. — 2021. — № 5. — С. 47-53. — укр.
series Вісник НАН України
work_keys_str_mv AT prímínma sučasnísensornísistemitaínformacíjnítehnologíívmediciníbíologíítatehnícíperspektivirozvitkustenogramanaukovoídopovídínazasídanníprezidíínanukraíni14kvítnâ2021r
first_indexed 2025-07-15T20:08:12Z
last_indexed 2025-07-15T20:08:12Z
_version_ 1837744887180558336
fulltext ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2021, № 5 47 СУЧАСНІ СЕНСОРНІ СИСТЕМИ ТА ІНФОРМАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ В МЕДИЦИНІ, БІОЛОГІЇ ТА ТЕХНІЦІ. ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ Стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 14 квітня 2021 року У доповіді наведено найважливіші результати проведених в Інституті кі- бернетики ім. В.М. Глушкова НАН України досліджень з теорії і практики створення інформаційно-діагностичних технологій на основі реєстрації й аналізу магнітних, оптичних та електричних сигналів. Запропоновані ме- тоди реєстрації та інформаційна технологія перетворення магнітоме- тричної інформації є по суті універсальними і можуть використовуватися в медицині, біології, промисловості, для створення систем пошуку корисних копалин, діагностики підземних інженерних комунікацій, дослідження маг- нітних властивостей матеріалів тощо. Шановний Анатолію Глібовичу! Шановні члени Президії! Шановні присутні! Одним із важливих наукових напрямів досліджень Інституту кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України є розроблення ін- формаційно-діагностичних технологій на основі сучасних сен- сорних систем, принцип дії яких ґрунтується на реєстрації та аналізі слабких магнітних, електричних та оптичних сигналів, для різних сфер застосування. Як відомо, на початку 60-х років минулого століття експери- ментально було підтверджено так званий стаціонарний ефект Джозефсона, на основі якого надалі було розроблено і створено надпровідникові надчутливі SQUID-сенсорні магнітометрич- ні системи (SQUID — Superconducting Quantum Interference Device), які мають чутливість до магнітного поля, близьку до 10-15Т (для порівняння — магнітне поле Землі становить 10-4Т). Дослідження просторово-часової структури слабких маг- нітних полів дає корисну інформацію для фахівців багатьох галузей науки, оскільки вимірювання в навколишньому про- сторі наведених струмами полів — один зі способів отримання даних про розподіл струмів у досліджуваному об’єкті і таким ПРІМІН Михайло Андрійович — доктор технічних наук, завідувач відділу сенсорних пристроїв, систем та технологій безконтактної діагностики Інституту кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України doi: https://doi.org/10.15407/visn2021.05.047 48 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2021. (5) З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ чином про стан самого об’єкта. Так, реєстрація і аналіз параметрів магнітного поля на поверх- ні Землі дає інформацію про підстеляючі гео- логічні структури або металеві предмети, зо- крема інженерні комунікації, розташовані під землею. Об’єкти, що рухаються в повітряному або водному середовищі, стають електрично зарядженими внаслідок ударів по їх поверхні крапель водяної пари, часточок пилу або льо- ду і таким чином створюють магнітні поля, які також можна зареєструвати за допомогою SQUID-магнітометричної апаратури. З появою високочутливих SQUID-маг ні- то метричних систем почав зростати інтерес до досліджень просторово-часової структури слабких магнітних полів з боку фахівців різних галузей науки, однак з огляду на можливість отримувати додаткову достовірну інформацію про живі системи, реєструючи та аналізуючи їх магнітні поля, найбільш значущих практичних результатів було досягнуто при застосуванні SQUID-сенсорів для проведення саме біомаг- нітних досліджень. В Україні дослідження з теорії і практики створення інформаційно-діагностичних тех- нологій на основі реєстрації й аналізу магніт- них, оптичних та електричних сигналів інтен- сивно розвиваються в Інституті кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України. Експеримен- тальні зразки створених в Інституті інтелекту- альних сенсорних магнітометричних систем різного призначення умовно можна розділи- ти на дві групи — «холодні», які працюють за температури рідкого гелію, і «теплі» системи, що працюють в температурних умовах навко- лишнього середовища. До групи «холодних» систем належать SQUID-системи для дослі- дження серця, мозку людини, вивчення біоло- гічних об’єктів і зразків біоматеріалів, а також SQUID-системи для пошуку магнітних анома- лій. Група «теплих» систем охоплює такі пор- тативні автоматизовані комплекси, як мульти- сенсорні газоаналізатори, прилади для прове- дення біохімічних та імунологічних аналізів і діагностики у ветеринарії, ЕКГ-комплекси, прилади для діагностики судинних хвороб лю- дини та мікроциркуляторної ланки кровообігу. Загалом найперспективнішою галуззю ви- користання SQUID-магнітометричних систем на сьогодні є кардіологія. Це пов’язано з тим, що серцево-судинні захворювання є однією з головних причин смертності в усьому світі. При цьому в Україні, на жаль, рівень захворю- ваності і смертності від хвороб серцево-судин- ної системи є одним з найвищих — на них при- падає більш як половина всіх смертей у країні. Для порівняння наведу такі цифри. Якщо в більшості країн Європи на 100 тис. населен- ня щороку фіксують не більш як 300 випадків смерті від серцево-судинних патологій, то в Україні в 2018 р. — 982 випадки. До того ж у нинішніх умовах пандемії COVID-19 серцево- судинні ускладнення є одними з найпоширені- ших наслідків коронавірусної хвороби. Отже, створення нових медичних інфор- маційних технологій та новітньої інновацій- ної високотехнологічної техніки для ранньої діагностики серцево-судинних захворювань є надзвичайно актуальним завданням. Серед нових методів діагностики серцево- судинних захворювань одним з найперспек- тивніших для практичного впровадження є метод магнітокардіографії (МКГ). Цей метод ґрунтується на безконтактній реєстрації над грудною кліткою пацієнта за допомогою над- чутливого SQUID-сенсора магнітної компо- Рис. 1. Магнітокардіографічна система для діагности- ки серцево-судинних захворювань ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2021, № 5 49 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ ненти електромагнітного поля серця з подаль- шим відтворенням і аналізом просторово-ча- сових характеристик електричних джерел у міокарді, знайдених після розв’язання обер- неної задачі магнітостатики, та формуванням двовимірної карти розподілу магнітного поля. Зовнішній вигляд одного з варіантів магніто- кардіографічної системи наведено на рис. 1. Кожна з відомих на сьогодні МКГ-систем має у своєму складі три функціональні моду- лі. Перший модуль — вимірювальний — скла- дається зі SQUID-сенсорів, які розміщені у кріостаті з рідким гелієм, антенних систем та електронних пристроїв для зчитування сигна- лів. Другий, керуючий модуль містить елек- тронні блоки та мікропроцесори для керуван- ня роботою всієї системи. Третій, програм- ний модуль забезпечує комп’ютерну обробку сигналів та їх відображення з використанням прикладного пакету програм з високим рівнем інтелектуального забезпечення. Для просторової фіксації даних під час МКГ-дослідження використовують точки спо- стереження — вузли перетину квадратної сітки (6×6 = 36 вузлів). Безпосереднім результатом попередньої обробки даних є 36 магнітокардіо- графічних кривих у точках спостереження, які мають прив’язку до анатомічних орієнтирів грудної клітки (рис. 2). На початковому етапі розвитку магнітокар- діографії методи її аналізу копіювали методи аналізу електрокардіограм (ЕКГ). Надалі для аналізу та інтерпретації МКГ-даних стали ви- користовувати методи, тісно пов’язані зі ство- ренням сучасних інтелектуальних технологій. Магнітний сигнал реєструють з частотою 1 кГц, тому крива сигналу складається з окре- мих «шматочків», що відповідають певним «моментам» часу. На основі 36 синхронних усереднених МКГ-кривих за допомогою ал- горитмів двовимірної інтерполяції будують «миттєві» (у рамках 1 мілісекунди) карти роз- поділу магнітного поля. Далі за допомогою алгоритмів розв’язання «оберненої задачі» ек- вііндукційні карти розподілу магнітного поля можуть бути перетворені на відповідні мит- тєві карти розподілу векторів густини стру- мів (ВГC) (рис. 3). Принциповою новизною запропонованого аналізу МКГ-даних є мож- ливість оцінки динаміки змін густини струму протягом кардіоциклу за допомогою карт, по- слідовно розташованих у часі, — так зване ди- намічне картування (рис. 4). Отже, миттєві карти вектора густини стру- мів та набори таких карт протягом інтервалів кардіоциклу є основним діагностичним зобра- женням та об’єктом аналізу в магнітокардіо- графії. Послідовність аналізу просторово-часових розподілень вектора густини струмів можна представити у вигляді числової інформації (так званих метрик) і застосовувати надалі для отримання автоматичного висновку. Рис. 2. Схема магнітокардіографічних вимірювань Рис. 3. 2D-карта розподілу Z-компоненти магнітного поля в заданий момент часу кардіоциклу 50 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2021. (5) З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ Головна відмінність МКГ від ЕКГ полягає в тому, що провідний об’єм тіла людини з ви- сокою точністю «прозорий» для магнітного поля серця і практично не впливає на вели- чину сигналу, що реєструють магнітометрич- ною системою. Тому при вимірюванні МКГ ми отримуємо інформацію безпосередньо про токи в серці, а при реєстрації ЕКГ — про токи, які протікають у тілі людини і опосередковано в серці (рис. 4). Магнітокардіографія чутлива насамперед до іонних струмів серця і дає мож- ливість отримувати більш ранню діагностичну інформацію, ніж відомі потенційні методи. Однак слід зауважити, що біомагнітні сиг- нали набагато менші за величиною, ніж завади навколишнього середовища, і на 7–8 порядків менші за магнітне поле Землі, тому проблема реєстрації та обробки слабких магнітних сиг- налів в умовах сильних завад промислового міста є винятково складною і потребує за- стосування спеціальних екранованих кімнат. Однак лише незначна частина потенційних користувачів можуть дозволити собі спору- дження такої екранованої кімнати, оскільки це досить високовартісна справа. В нашому Інституті ми використали більш наукоміст- кий і більш дешевий спосіб послабити вплив зовнішніх завад — розробили нові підходи до просторової селекції, фільтрації і цифрової об- робки сигналу. Як результат — було створено кардіомагнітометричний комплекс, який на- дійно працює в звичайних (неекранованих) приміщеннях медичних клінік, що відкриває можливості для широкого його впровадження в медичну практику при обстеженні великих груп населення. З іншого боку, реєстрація величин параме- трів магнітного поля досліджуваних об’єктів — це лише одна, технічна, частина завдання. Ін- шою важливою частиною, як я вже згадував вище, є інтерпретація даних вимірювань, що потребує розроблення інформаційної техноло- гії (методів і алгоритмів) перетворення та ана- лізу даних. Для цього потрібно розв’язати так звану обернену задачу магнітостатики. Пряма задача полягає в тому, щоб за відомим розпо- ділом джерел поля знайти значення величин магнітного поля у заданих точках простору. В оберненій задачі потрібно знайти просторо- вий розподіл джерел магнітного поля за відо- мими значеннями величин магнітного поля у заданих точках. Функціональні зв’язки між параметрами розподілу, а також типом джерел сигналу і виміряними значеннями поля вважа- ються невідомими, і їх також необхідно вста- новити. Відомі підходи до розв’язання оберненої за- дачі, як правило, ґрунтуються на застосуванні ітераційних алгоритмів, де як джерело сигналу дипольної моделі беруть електричний диполь. Виявилося, що є й інший підхід: якщо як дже- рело сигналу прийняти модель магнітного ди- поля, то розв’язок задачі для дипольного дже- рела можна отримати аналітично за допомогою апарату власних векторів. За допомогою інте- грального перетворення Фур’є було розв’язано обернену задачу і для джерела магнітного сиг- налу у вигляді системи струмів, розподіленої у площині, яка паралельна площині вимірювань. Рис. 4. Спільне та відмінне між ЕКГ і МКГ. Послідов- ність карт розподілу вектора густини струмів і миттє- вих карт магнітного поля серця 50 ïÒë 0 t1 t2 t3 t4 t5 T t c, åê  ïÒë ÌÊà ÂzJ t c, åêT R EÊà t1 t2 t3 t4 t5 P S Q 1 ì V ì 0 Рис. 5. Приклади відображення і аналізу даних ви- мірювань магнітокардіограми (локалізація фокусної патології і вигляд поширеної патології при ішемічній хворобі серця) ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2021, № 5 51 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ Отримані теоретичні результати було опу- бліковано у відповідних наукових виданнях, захищено низкою патентів, що підтверджують їх новизну, і, як буде показано далі, реалізовано на практиці в системах різного призначення. На рис. 5 наведено приклади відображен- ня на екрані комп’ютера результатів аналізу магнітокардіограми при дослідженні серця людини. Однак головним результатом роботи інфор- маційно-діагностичної системи магнітокарді- ографа після автоматичного аналізу МКГ па- цієнта є висновок для лікаря-кардіолога, який отримують із застосуванням алгоритмів штуч- ного інтелекту. Магнітометричний комплекс та інформа- ційні технології, розроблені і створені в Інсти- туті, вже кілька років використовують у Наці- ональному військово-медичному клінічному центрі «Головний військовий клінічний госпі- таль» Міністерства оборони України. Фахівці Головного військового клінічного госпіталю та Національного наукового центру «Інститут кардіології імені академіка М.Д. Стра- жеска» НАМН України за участю співробітни- ків Інституту кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України розробили відповідні методичні рекомендації, схвалені головним кардіологом України і затверджені Міністерством охорони здоров’я України та Національною академією медичних наук України. Зараз триває виконання партнерського про- єкту між фірмою Oxford Cardiomox Ltd, УНТЦ та Інститутом кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України, в рамках якого замовнику по- ставлено вже п’ять 9-канальних кардіомагніт- них сканерів. У 2019–2020 рр. ця система про- йшла медичну сертифікацію у Китаї (отрима- но сертифікат CFDA). Зауважимо, що запропоновані математичні моделі та методи обробки даних орієнтовано на SQUID-магнітометричні системи не лише медичного призначення. Їх можна використо- вувати, наприклад, як інструмент для безкон- тактних експериментів у біології з метою до- слідження дрібних тварин як фізичних моде- лей для імітації різних патологій або в техніці для вивчення магнітних властивостей зразків матеріалів, пошуку магнітних аномалій тощо. За фінансової підтримки УНТЦ в нашо- му Інституті створено надчутливу SQUID- сенсорну магнітометричну систему — біоса- септометр (рис. 6) для дослідження біологіч- них об’єктів та магнітних властивостей зразків різних матеріалів. Проведено експерименти на дрібних тваринах з вивчення процесів накопи- чення заліза в печінці, розвитку онкологічних пухлин тощо. Так, разом зі співробітниками Інституту медицини праці ім. Ю.В. Кундієва НАМН України було виконано дослідження щодо впливу токсичних матеріалів на живі системи за допомогою реєстрації і аналізу маг- нітних сигналів від органів тварин після вве- дення їм наночастинок кадмію, свинцю, ацета- ту свинцю залежно від доз, експозиції, розмі- рів, способу введення в організм. А у спільних Рис. 6. Біосасептометр для дослідження біологіч- них об’єктів і магнітних властивостей зразків мате- ріалів: 1 — SQUID–магнітометр; 2 — персональний комп’ютер; 3 — джерело струму для створення магніт- ного поля; 4 — блок керування і обробки даних; 5 — система для намагнічення; 6 — система позиціювання; 7 — генератор 52 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2021. (5) З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ роботах з Інститутом експериментальної пато- логії, онкології і радіобіології ім. Р.Є. Кавець- кого НАН України підтверджено можливість здійснення контролю за доставкою протипух- линних ліків у певні органи тварин за допо- могою спеціальних магнітних нанокомпозитів. Крім того, разом зі співробітниками Інституту геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України ми виконали дослідження магнітних властивостей зразків вугільної речовини з ме- тою визначення умов активації структурних перетворень у вуглецевих структурах. Останніми роками сенсорні SQUID-сис те- ми почали активно використовувати для маг- нітної зйомки при пошуку корисних копалин, а також для вирішення завдань з виявлення підземних інженерних комунікацій, напри- клад трубопроводів. В Інституті кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України цей напрям також розвивається. На основі запропоно- ваного нами підходу до розв’язання оберне- ної задачі ми розробили і створили сенсорну SQUID-магнітометричну систему для пошуку інженерних комунікацій під землею. Вимірю- вальний модуль цієї системи має один вимірю- вальний канал замість шести, як у відомих ана- логів. Експериментальну перевірку системи було проведено в січні 2017 р. на спеціальному тестовому полігоні в Пекіні (КНР). Слід зазначити, що теоретична частина інформаційної технології, використаної для створення SQUID-магнітометричної систе- ми пошуку інженерних комунікацій, по суті, така сама, як і для магнітокардіографічної SQUID-системи. Різняться вони лише деяки- ми конструктивними особливостями, такими як параметри антен, розміри сітки вимірю- вань тощо, та відповідним програмним забез- печенням. Починаючи з 2013 р. наш Інститут бере участь у виконанні комплексної науково-тех- нічної програми НАН України, перший етап якої мав назву «Сенсорні прилади для меди- ко-екологічних та промислово-технологічних потреб: метрологічне забезпечення та дослідна експлуатація». У рамках виконання проєктів за цією програмою на «теплі» сенсорні системи було отримано понад 20 свідоцтв про держав- ну атестацію, більш як 30 патентів, опубліко- вано десятки статей, проведено дослідну екс- плуатацію розроблених сенсорних приладів та спільні дослідження в 15 організаціях різного підпорядкування. Серед наших розробок — мобільні електро- кардіографічні комплекси (рис. 7), які склада- ються з портативного електрокардіографа (на 6 і 12 відведень) та програмного забезпечення, яке дозволяє виконати більш глибокий і де- тальний аналіз, ніж звичайні ЕКГ. З викорис- Рис. 8. Мультисенсорний газоаналізатор на СО2, О2, СО для діагностики стану здоров’я людини за складом повітря, яке вона видихає Рис. 7. Автоматизований ЕКГ-комплекс на 12 відве- день ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2021, № 5 53 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ танням цих комплексів проведено масштабні кардіоскринінгові дослідження населення в Хмельницькій (понад 22 тис. ЕКГ) та Лу- ганській (2,5 тис. ЕКГ) областях. Аналіз цьо- го великого масиву даних дозволив виявити зв’язок між інтегральними показниками елек- трокардіограм та соціально-економічними по- казниками окремих районів Хмельницької об- ласті. Розроблений нами метод шкалювання ЕКГ застосовано і при аналізі великого масиву електрокардіографічних даних у рамках до- слідження Інституту популяційного здоров’я Університету Оксфорда. Виготовлено експериментальні зразки сен- сорних приладів, принцип дії яких оснований на реєстрації оптичних сигналів. Це фото- плетизмографи «Пульсодін» для діагностики судинних захворювань людини, які розви- ваються під впливом різних негативних фак- торів, таких як стреси, травми, у тому числі й бойові поранення у військових, і «Гемодін» для діагностики мікроциркуляторної ланки крово- обігу, а також перспективний портативний не- інвазивний гемоглобінометр для визначення гемоглобіну в біотканинах людини. Розроблено також експериментальні зразки біохімічних і газоаналітичних приладів, напри- клад мультисенсорний газоаналізатор СО2, О2, СО (рис. 8) для діагностики стану здоров’я за складом повітря, яке видихає людина. Створено портативні прилади, принцип ро- боти яких оснований на явищі поверхневого плазмонного резонансу, для біохімічних дослі- джень та контролю якості продуктів. Зокрема, прилад «Плазмонтест», призначений для про- ведення біохімічних та імунологічних аналізів, який проходить дослідну експлуатацію в Наці- ональному університеті біоресурсів і природо- користування. І на завершення дуже коротко зупинюся на перспективах розвитку SQUID-сенсорних маг- нітометричних систем. Для «холодних» систем визначальним фактором може стати застосу- вання портативних рефрижераторів для скра- плення гелію, яке вирішує проблему «ресурсу» роботи магнітометричної системи і зменшує вартість її обслуговування, але водночас поро- джує низку супутніх проблем, таких як витрати на додаткове обладнання, необхідність усунен- ня магнітних і механічних завад тощо. Що стосується розвитку «теплих» інтелек- туальних сенсорних систем, то тут головна проблема полягає в тому, що тиражування і впровадження розробок потребує додаткових людських і фінансових ресурсів для проведен- ня дослідної експлуатації та сертифікації при- ладів і методів. Дякую за увагу! За матеріалами засідання підготувала О.О. Мележик Mykhailo A. Primin ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0977-4208 Glushkov Institute of Cybernetics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine MODERN SENSOR SYSTEMS AND INFORMATION TECHNOLOGIES IN MEDICINE, BIOLOGY AND TECHNOLOGY. DEVELOPMENT PROSPECTS Transcript of scientific report at the meeting of the Presidium of the NAS of Ukraine, April, 14, 2021 The report presents the most important results of the Institute of Cybernetics of the NAS of Ukraine research on the theory and practice of creating information and diagnostic technologies based on the registration and analysis of magnetic, optical and electrical signals. The proposed methods of registration and information technology for the conversion of magnetometric information are essentially universal and can be used in medicine, biology, industry, to create systems for searching for minerals, diagnostics of underground utilities, research of magnetic properties of materials and more. Keywords: SQUID-sensors, intelligent sensor systems, magnetometric systems, magnetocardiography, inverse problem of magnetostatics.

Схожі ресурси