Реєстраційний номер
0424U000107, Кандидатська дисертація
На здобуття
Кандидат технічних наук
Дата захисту
08-05-2024
Статус
Захищена
Назва роботи
Моделі і інструментальні засоби експресної діагностики для застосування в біології та медицині
Здобувач
Ковирьова Олександра Валеріївна,
Керівник Романов Володимир Олександрович
Опонент Кошева Лариса Олександрівна
Опонент Конотоп Дмитро Ігорович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Інститут кібернетики імені В. М. Глушкова Національної академії наук України
Опис
Дисертація присвячена створенню нових моделей, нових інформаційних технологій та інструментальних засобів експресної діагностики для біологічно-медичного застосування.
Встановлено, що в існуючих промислових системах точного землеробства в рослинництві практично відсутні засоби та методики вимірювання динамічних змін стану рослин. Головними недоліками існуючих традиційних, як правило, біохімічних методів та засобів діагностики стану рослин є тривалість у часі, велика вартість, необхідність підготовки зразків об’єктів вимірювання та складність реалізації. На відміну від стандартних методів, метод індукції флуоресценції хлорофілу (ІФХ) є експресним і не має спеціальних вимог до підготовки зразків для діагностики.
Доведено, що альтернативним до стандартних методів діагностики стану рослин є експресний метод індукції флуоресценції хлорофілу, реалізація якого дозволяє досліджувати стан рослин на всіх етапах розвитку. Аналіз показав, що цей метод є потужним інструментом для діагностики динамічних змін стану рослин.
Показано, що існуючі моделі фотосинтезу слабо пов’язані між собою і відображають окремі стадії цього процесу.
В результаті аналізу параметрів існуючих приладів встановлено, що основним їх недоліком є недостатній інтелект. Зараз кінцева обробка даних здійснюється у комп’ютері або у хмарному середовищі. Вбудовані компоненти штучного інтелекту дозволять здійснювати інтерпретацію результатів вимірів та доведення управлінських рекомендацій до природної мови безпосередньо в приладі. Крім того, більшість приладів мають значні розміри та енергоспоживання. На відміну від закордонних приладів розроблені в Інституті кібернетики, портативні прилади сімейства "Флоратест" мають на порядок меншу вартість, відкритість програмного забезпечення, можливість перепрограмування та модернізації сенсорів під задачі користувача.
Проаналізовані параметри та умови застосування промислових приладів на основі поверхневого плазмонного резонансу (ППР) для експресного визначення бактеріальних та вірусних інфекцій. Показано, що сучасний стан таких приладів поки що обмежує їх використання лабораторними умовами, що не відповідає умовах скринінгу для виявлення епідемічних ситуацій. На відміну від промислових ППР-приладів дослідні ППР-прилади, розроблені в ІК НАН України, мали можливість працювати у польових умовах у віддаленому режимі в зонах епідемій.
Доведено, що основним засобом масової оцінки якості життя на сьогодні є опитувальники. За оцінкою якості життя пацієнтам можуть бути надані необхідні медичні послуги. Для експресної оцінки якості життя використовуються інформаційні технології, які побудовані як відкриті системи і які постійно вдосконалюються.
Виконані дослідження параметрів флуоресценції хлорофілу показали, що при розробці методики оцінки стану рослин методом індукції флуоресценції хлорофілу слід брати до уваги розташування сенсора на листку рослини.
Досліджено вплив метеопараметрів на форму кривої ІФХ, а саме: температури і вологості ґрунту і повітря, сонячної радіації тощо. Доведено, що під час моніторингу стану довкілля потрібно враховувати зв’язок параметрів флуоресценції хлорофілу з метеопараметрами.
Розроблено програмний засіб для аналізу кривих індукції флуоресценції хлорофілу "CFiAnalyzer", який дозволяє замінити криву ІФХ на рівняння. Програма дозволяє спростити аналіз, а саме об’єднати криві ІФХ, розрахувати значення середньої кривої ІФХ, розрахувати параметри флуоресценції та побудувати модель ІФХ методом крокової регресії.
На основі результатів аналізу кривих ІФХ розроблено методичне забезпечення для діагностики стану рослин методом ІФХ, яке включає перелік рослин індикаторів, ознаки надлишкового вмісту елементів в ґрунті, приклад схеми експерименту та шаблон журналу експерименту.
Розроблено інформаційну систему для попередньої діагностики на основі медичних опитувальників. Це дає можливість оцінювати стан здоров’я пацієнта у віддаленому режимі без відвідування лікаря та зменшити час на обробку даних опитування.
Розроблено програмний засіб для оцінки якості життя "QofLQ", який дозволяє проводити опитування пацієнтів за допомогою опитувальника MOS SF-36 та мобільний додаток "Калькулятор оцінки адекватності менструального циклу (MenstrualCalc)", призначений для виявлення відхилень менструального циклу від норми.
Результати роботи, а саме удосконалене методичне забезпечення для оцінки стану рослин, а також програмні засоби для оцінки якості життя та виявлення менструальних відхилень, впроваджені відповідно в установах аграрного та медичного профілю як в Україні, так і за кордоном.
Ключові слова: інформаційна система, індукція флуоресценції хлорофілу, флуорометр, аналіз і обробка даних, якість життя, SF-36.
Дата реєстрації
2024-05-10
Додано/оновлено в НРАТ
2024-05-10 / 2026-07-01
