Процес неінвазивного визначення показників гомеостазу об’єкта біосередовища

1. Процес неінвазивного визначення показників гомеостазу об'єкта біосередовища, що включає уловлювання за допомогою детекторів спектральної довжини хвилі, що випромінюється з поверхні шкіри об'єкта біосередовища, обробку отриманих даних і визначення за допомогою математичної моделі по отриманих показниках з урахуванням температури шкірних покривів і антропометричних даних об'єкта біосередовища, таких як вік та стать, гематокритного числа, рН крові і її насиченості киснем, а також порівняння цих показників з їх нормальними значеннями за допомогою процесора, який відрізняється тим, що уловлюють природну спектральну довжину хвилі поглинання СО2 і N2O в крові, що випромінюється об'єктом біосередовища, обробляють отримані дані, додатково враховуючи кількісні показники зовнішнього середовища, частоту дихання, частоту пульсу об'єкта біосередовища та такий антропометричний показник, як вага об'єкта біосередовища визначаючи такі показники гомеостазу, як кількість гемоглобіну, кількість еритроцитів, кількість лімфоцитів, кількість лейкоцитів, кількість моноцитів, кількість нейтрофілів сегментоядерних, кількість нейтрофілів паличкоядерних, кількість еозинофілів, швидкість осідання еритроцитів (ШОЕ), газовий склад крові, гемодинамічний показник крові (артеріальний тиск систолічний), і на основі цих показників визначають комплексний показник гомеостазу. 2. Процес за п. 1, який відрізняється тим, що показник гомеостазу, такий як кількість гемоглобіну, визначають за наступною формулою: 3 Kl = Dt lCO 2 P , Dtl N 2 O 0,131 де: K l - кількість лейкоцитів, 103 м, Dtl CO 2 - спектральна довжина хвилі поглинання СО2 в залежності від часу, нм, Dtl N2 O - спектральна довжина хвилі поглинання N2O в залежності від часу, нм, P - питома вага сечі, г/л, 0,131 - постійна Крога. 6. Процес за пп. 1-5, який відрізняється тим, що показник гомеостазу, такий як кількість моноцитів, визначають за наступною формулою: D tlCO2 CN2 Km = , Dt lN2 O Vn де: K m - кількість моноцитів, %, Dtl CO 2 - спектральна довжина хвилі поглинання СО2 в залежності від часу, нм, Dtl N2 O - спектральна довжина хвилі поглинання N2O в залежності від часу, нм, C N 2 - концентрація азоту в атмосфері, %, Vn - відносна вологість повітря, %. 7. Процес за пп. 1-6, який відрізняється тим, що показник гомеостазу, такий як кількість нейтрофілів сегментоядерних, визначають за наступною формулою: Dt lCO2 CN2 K ns = , Dt lN2 O де: K ns - кількість нейтрофілів сегментоядерних, %, Dtl CO 2 - спектральна довжина хвилі поглинання СО2 в залежності від часу, нм, Dtl N2 O - спектральна довжина хвилі поглинання N2O в залежності від часу, нм, C N 2 - концентрація азоту в атмосфері, %. 8. Процес за пп. 1-7, який відрізняється тим, що показник гомеостазу, такий як кількість нейтрофілів паличкоядерних, визначають за наступною формулою: K l CN2 K пр = , K m K ns де: K пр - кількість нейтрофілів паличкоядерних, %, K l - кількість лейкоцитів, 103 мм, C N 2 - концентрація азоту в повітрі, %, K m - кількість моноцитів, %, K ns - кількість нейтрофілів сегментоядерних, %. 9. Процес за пп. 1-8, який відрізняється тим, що показник гомеостазу, такий як кількість еозинофілів, визначають за наступною формулою: K -K m K e = ns , D де: 3546 4 K e - кількість еозинофілів, %, K ns - кількість нейтрофілів сегментоядерних, %, K m - кількість моноцитів, %, D - частота ди хання об'єкта, кількість вдихів за хвилину. 10. Процес за пп. 1-9, який відрізняється тим, що показник гомеостазу, такий як швидкість осідання еритроцитів (ШОЕ), визначають за наступною формулою: ШОЕ = åK 60 n Kl , P де: ШОЕ - швидкість осідання еритроцитів, мм/год., K n - сумарний відносний кількісний показник об'єкта біосередовища, P - питома вага сечі, г/л, K l - кількість лейкоцитів, 103 мм, 60 - кількість хвилин в годині. 11. Процес за пп. 1-10, який відрізняється тим, що показник гомеостазу, такий як газовий склад крові, визначають в залежності від кількісного складу крові і газового складу атмосфери зовнішнього середовища, причому насичення киснем артеріальної крові визначають за формулою: t 100 K hb C O2ar = - ab , Dt lCO 2 K er 0,131 де: C O2ar - насичення киснем артеріальної крові, %, Dtl CO 2 - спектральна довжина хвилі поглинання СО2 в залежності від часу, нм, K er - кількість еритроцитів, 106 мм, 0,131 - постійна Крога, t ab - відносний показник поверхні шкіри в абдомінальній області, K hb - кількість гемоглобіну, г%/100 мл, а насичення киснем венозної крові визначають за наступною формулою: t 100 CO n = K ns - л.с .а. , 2 Dtl N 2 O 0,131 де: C O2n - насичення киснем венозної крові, %, Dtl N2 O - спектральна довжина хвилі поглинання N2O в залежності від часу, нм, t л.с. а. - відносний показник поверхні шкіри на ділянці лівої сонної артерії, 0,131 - постійна Крога, K ns - кількість нейтрофілів сегментоядерних, %. 12. Процес за пп. 1-11, який відрізняється тим, що показник гомеостазу, такий як гемодинамічний показник крові (артеріальний тиск систолічний), визначають в залежності від газового складу крові, морфометричних показників мікроциркуляторного русла і в залежності від антропометричних показників об'єкта біосередовища, шляхом визначення змін ходу окислювально-відновних реакцій за наступною формулою: 5 АДС = å Kn ФСВ , УО (C O2ar - C O2n ) × 0,131 де: АДС - артеріальний тиск систолічний, мм рт. ст., ФСВ - фракція серцевого викиду, мл; УО - ударний об'єм серця, мл; C O2ar - насичення киснем артеріальної крові, %, C O2n - насичення киснем венозної крові, %, K n - сумарний відносний кількісний показник об'єкта біосередовища, 0,131 - постійна Крога. 13. Процес за пп. 1-12, який відрізняється тим, що показник гомеостазу, такий як метаболічний показник крові рН, визначають в залежності від зміни спектральної довжини хвиль поглинання СО2 і N2O крові і насичення киснем артеріальної крові: Dt l CO 2 × O цк × 0,131 × С O2ar PH = , де D tl CN 2 O × 100 % Dtl CO 2 - спектральна довжина хвилі поглинання СО2 в залежності від часу, нм, Dtl N2 O - спектральна довжина хвилі поглинання N2O в залежності від часу, нм, C O2ar - насичення киснем артеріальної крові, %, O цк - об'єм циркулюючої крові на 1 кг ваги, л, 0,131 - постійна Крога. 14. Процес за пп. 1-13, який відрізняється тим, що комплексний показник гомеостазу визначають в залежності від відношення сумарного відносного кількісного показника об'єкта біосередовища до різниці складу азоту і кисню в атмосфері до кількості натрію плазми, калію плазми в залежності від спектральної довжини хвилі поглинання СО2 і N2О, Корисна модель відноситься до медицини, а саме до неінвазивних методів визначення показників гомеостазу об'єкта біосередовища, наприклад, таких як формула крові, і використовується для діагностики і прогнозування характеру і течії різних захворювань людини. Відомий процес неінвазивного визначення гомеостазу, який заснований на спектральному аналізі випромінювання, що виходить від ока об'єкта, що досліджується, і визначення за допомогою дослідження сироватки крові, складу крові і стану шкіри, і встановлення на основі отриманих даних стану об'єкта, що досліджується [1]. При цьому датчик, що збирає випромінювання від ока об'єкта, що досліджується, розміщують на рогівці ока, і зафіксоване випромінювання, за допомогою скловолокна, направляють в спектрометр для аналізу випромінювання. Отримані дані обробляються процесором. Даний процес дозволяє визначити артеріальний тиск, газовий склад крові (вміст кисню і двоокис вуглеводу), а також склад крові, який характеризує стан хворого в залежності від проте 3546 6 якісного, кількісного складу крові і визначається за наступною формулою: Oг = (C N 2at å Kn Dt lCO 2 K hb × C K × P × Tab × × 100 %, - C O 2at × 0,131 D tl N 2O K er × C Na × (t л.с.а. - t п.с .а ) ) де: O г - комплексний показник гомеостазу, %, K n - сумарний відносний кількісний показник об'єкта біосередовища, C N 2at - концентрація азоту в атмосфері, %, C O 2at - концентрація кисню в атмосфері, %, Dtl CO 2 - спектральна довжина хвилі поглинання СО2 в залежності від часу, нм, Dtl N2 O - спектральна довжина хвилі поглинання N2O в залежності від часу, нм, 0,131 - постійна Крога, K hb - кількість гемоглобіну, K er - кількість еритроцитів, t л.с. а. - відносний показник поверхні шкіри на ділянці лівої сонної артерії, t п.с.а. - відносний показник поверхні шкіри на ділянці правої сонної артерії, P - питома вага сечі, г/л, t ab - відносний показник поверхні шкіри в абдомінальній області, СK - концентрація калію, ммоль/л, CNa - концентрація натрію, ммоль/л. 15. Процес за пп. 1-14, який відрізняється тим, що показники гомеостазу визначають методом нелінійного програмування. їнів або пептидів, які можуть бути, зокрема, зазначені поглинаючою або випромінюючою фарбою або іншим світловим матеріалом. Недоліком даного процесу є складність проведення процесу дослідження, зумовлене розміщенням датчика на рогівці ока об'єкта дослідження, що може викликати травматизм, використання сироватки крові, що вимагає інвазивне втручання в організм об'єкта біосередовища, а також отримання обмеженого числа показників життєдіяльності об'єкта, що досліджується, які не є достатніми для діагностики і прогнозування стану хворого. Відомий неінвазивний процес визначення показника гематокриту в реальному часі [2]. При цьому на зап'ястках і кісточках людини заздалегідь укріплюють електроди і вимірюють змінні складаючі опірності тканин людини, які здійснюють на частотах 20-40 кГц і 200-300 кГц одночасно, і отримані дані використовують для розрахунку показника гематокриту на основі певної формули. Процес дозволяє при зменшенні травматичності і його спрощенні визначити показник гематокриту в 7 3546 8 реальному часі. Однак недоліком процесу є його порушення взаємозв'язку організму із зовнішнім обмеженість використання, оскільки він не дозвосередовищем, яке визначається зміною клітинного ляє визначити інші показники гомеостазу об'єкта складу крові і впливає на вміст кисню в крові. Кров біосередовища, такі як формула крові, і внаслідок є багатокомпонентною біологічною системою, біоцього не дозволяє поставити більш достовірний молекули клітин і плазми якої поглинають фотони діагноз. різної довжини хвилі, тому спектр поглинання крові Відомий процес визначення гомеостазу шлядосить широкий - 180-700 нм і більш. хом оцінки розладів гемодинамики [3], заснований Задачею даноїкорисної моделі є створення тана визначенні показників крові по клінічному аналікого процесу неінвазивного визначення показників зу, додатковому визначенню частоти пульсу об'єкгомеостазу біосередовища, в якому шляхом вита, що досліджується і даних електрокардіограми. значення природних спектральних характеристик На основі отриманих результатів, використовуючи поверхні шкіри, а також додаткового визначення певну формулу, розраховують середню величину параметрів зовнішнього середовища, досягається серцевого викиду, величину периферичного сув реальному часі визначити показники гомеостазу, динного опору, об'єм циркулюючої крові, конценттакі як біохімічні, геодинамічні і метаболічні показрацію катіонів натрію, калію, кальцію і хлора, тимники і формулу крові, що дозволяє більш достовічасові складаючі електрокардіограми, після чого рно діагностувати стан пацієнта і прогнозувати визначають показник споживання кисню, порівнюхарактер і течію різних захворювань людини при ють його з усередненим показником, і оцінюють скороченні часу діагностики і вартості досліджень. розлад гемодінамики. Процес дозволяє більш доПоставлена задача вирішується тим, що у вістовірно встановити діагноз хворого. Однак продомому процесі неінвазивного визначення показцес має недоліки, зумовлені складністю і тривалісників гомеостазу об'єкта біосередовища, що вклютю досліджень внаслідок додаткового зняття елекчає уловлювання за допомогою детекторів спекттрокардіограми, дослідження крові за результатаральної довжини хвилі, що випромінюється з поми клінічного аналізу крові з використанням інваверхні шкіри об'єкта біосередовища, обробку зивного методу. отриманих даних і визначення за допомогою маНайбільш близьким до процесу, що заявлятематичної моделі по отриманим показникам з ється, є процес неінвазивного визначення показурахуванням температури шкіряних покривів і анників гомеостазу об'єкта біосередовища шляхом тропометричних даних об'єкта біосередовища, уловлювання, за допомогою детекторів спектратаких як вік та стать, гематокритного числа, рН льної довжини хвилі, що випромінюється з поверкрові і її насиченість киснем, а також порівняння хні шкіри об'єкта біосередовища, з урахуванням цих показників з їх нормальними значеннями за температури шкіряних покривів і антропометричдопомогою процесора, згідно з корисною моделлю них даних об'єкта біосередовища, таких як вік та уловлюють природну спектральну довжину хвилі стать, обробки отриманих даних і визначення за поглинання СО2 і N2O в крові, що випромінюється допомогою математичної моделі по отриманим об'єктом біосередовища, обробробляють отримані показникам гематокритного числа, рН крові і її наданні, додатково враховуючі кількісні показники сиченість киснем, а також порівняння цих показнизовнішнього середовища, частоту ди хання, частоків з їх нормальними значеннями за допомогою ту пульсу об'єкта біосередовища, та такий антропроцесора [4]. При цьому проводять вплив світлопометричний показник як вага об'єкта біосередовим випромінюванням на поверхню шкіри пацієнвища, визначаючі такі показники гомеостазу як та, переважно інфрачервоним випромінюванням з кількість гемоглобіну, кількість еритроцитів, кільдовжиною хвилі від 400-2500 нм при допомозі двох кість лімфоцитів, кількість лейкоцитів, кількість світловодів - один для підведення світла, а інший моноцитів, кількість нейтрофілів сегментоядерних, для реєстрації результатів. Світлові хвилі в цьому кількість нейтрофілів палочкоядерних, кількість діапазоні переважно проходять через шкіру, кістеозінофілів, швидкість осідання еритроцитів кові тканини і дають можливість отримати дані про (ШОЕ), газовий склад крові, гемодинамічний покаїх хімічний склад. При дослідженні враховується зник крові (артеріальний тиск систолічний), і на наявність захворювання цукровим діабетом. основі цих показників визначають комплексний Отримані дані обробляються мікропроцесором, показник гомеостазу. який порівнює отримані показники і визначає такі Доцільно показник гомеостазу, такий як кільпоказники як гематокритне число, рН тканин і їх кість гемоглобіну, визначати за наступною формунасиченість киснем. На основі цих показників можлою: на, в тій або іншій мірі, встановити діагноз пацієн3,405 + å K n K Hb = та. Однак більш повного уявлення про діагноз па4610 × 7,6 × 10 -5 + 32,0 × t ab × P , цієнта, що досліджується, даний спосіб дати не , може. Крім того, одним з недоліків процесу є те, де: що на пацієнта впливають направленим світловим K Hb - кількість гемоглобіну, г/л; випромінюванням, що може несприятливо позначитися на стані об'єкта, що досліджується. НедоліK n - сумарний відносний кількісний показник ком є також те, що при використанні даного процеоб'єкта біосередовища; су застосовується дороге і габаритне обладнання, 3,405 - кінетична енергія поступального руху що не завжди прийнятне для роботи в різних одного моля газу при температурі 273°К, польових умовах. кДж*моля-1; У процесі досліджень було встановлено, що 4610 - середньоквадратична швидкість кисню , порушення гомеостазу відбуваються внаслідок 9 3546 при атмосферних умовах і температурі пацієнта, м*с-1; 10 K m - кількість моноцитів, %; Dtl CO 2 - спектральна довжина хвилі погли -5 7,6 × 10 - середнє значення діаметра еритроцита, мм; -1 32,0 - молярна маса кисню, г*моль ; t ab - відносний показник поверхні шкіри в абдомінальній області; P - питома вага сечі, г/л. Крім того, показник гомеостазу, такий як кількість еритроцитів, визначати за наступною формулою: K K er = hb , t ab де: K er - кількість еритроцитів, 106 мм; K hb - кількість гемоглобіну, г%/100 мл; t ab - відносний показник поверхні шкіри в абдомінальній області. Переважно, показник гомеостазу, такий як кількість лімфоцитів, визначати за наступною формулою: 461 0 × C O 2 , K lim = , 3,405 × C N2 де: K lim - кількість лімфоцитів, %; C O2 - концентрація кисню в атмосфері, %; C N 2 - концентрація азоту в атмосфері, %; 461,0 - середньоквадратична швидкість кисню при атмосферних умовах і температурі пацієнта, м .с-1; 3,405 - кінетична енергія поступального руху одного молю газу при температурі 273°К, кДж .моля -1. Крім того, показник гомеостазу, такий як кількість лейкоцитів, визначають за наступною формулою: Dt lCO 2 P Kl = , Dtl N 2 O 0,131 де: K l - кількість лейкоцитів, 103 м; Dtl CO 2 - спектральна довжина хвилі поглинання СО2 в залежності від часу, нм; Dtl N2 O - спектральна довжина хвилі поглинання N2O в залежності від часу, нм; P - питома вага сечі, г/л; 0,131 - постійна Крога. Переважно показник гомеостаза, такий як кількість моноцитів, визначати за наступною формулою: DtlCO 2 CN2 Km = , DtlN2 O Vn де: нання СО2 в залежності від часу, нм; Dtl N2 O - спектральна довжина хвилі поглинання N2O в залежності від часу, нм; C N 2 - концентрація азоту в атмосфері, %; Vn - відносна вогкість повітря, %. Крім того, показник гомеостазу, такий як кількість нейтрофілів сегментоядерних, визначати за наступною формулою: Dt lCO2 CN2 K ns = , Dt lN2 O де: K ns - кількість нейтрофілів сегментоядерних, %; Dtl CO 2 - спектральна довжина хвилі поглинання СО2 в залежності від часу, нм; Dtl N2 O - спектральна довжина хвилі поглинання N2O в залежності від часу, нм; C N 2 - концентрація азоту в атмосфері, %. Крім того, показник гомеостазу, такий як кількість нейтрофілів палочкоядерних, визначати за наступною формулою: K CN2 K пр = l K m K ns де: K пр - кількість нейтрофілів палочкоя дерних, %; K l - кількість лейкоцитів, 103 мм; C N 2 - концентрація азоту в повітрі, %; K m - кількість моноцитів, %; K ns - кількість нейтрофілів сегментоя дерних, %. Крім того, показник гомеостазу, такий як кількість еозінофілів, визначати за наступною формулою: K -K m K e = ns , D де: K e - кількість еозінофілів, %; K ns - кількість дерних, %; нейтрофілів сегментоя 11 3546 12 0,131 - постійна Крога; K m - кількість моноцитів, %; D - частота дихання об'єкта, кількість вдихів за хвилину. Крім того, показник гомеостазу, такий як швидкість осідання еритроцитів (ШОЕ), визначати за наступною формулою: ШОЕ = åK 60 n Kl , P де: ШОЕ швидкість осідання еритроцитів, K ns - кількість Переважно показник гомеостазу, такий як гемодинамичний показник крові (артеріальний тиск систолічний), визначати в залежності від газового складу крові, морфометричних показників мікроциркуляторного русла і в залежності від антропометричних показників об'єкта біосередовища шляхом визначення змін ходу окислювально-відновних реакцій за наступною формулою: АДС = K n - сумарний відносний кількісний показник å Kn ФСВ × , УО (CO 2ar - C O2 n ) × 0,131 де: об'єкта біосередовища; АДС - артеріальний P - питома вага сечі, г/л; сегментоя дерних, %. мм/година; тиск систолічний, мм рт. ст.; K l - кількість лейкоцитів, 103 мм; ФСВ - фракція серцевого викиду, мл; 60 - кількість хвилин в годині. Переважно показник гомеостазу, такий як газовий склад крові, визначати в залежності від кількісного складу крові і газового складу зовнішньої середи, причому насичення киснем артеріальної крові визначають за формулою: t 100 K hb C O2ar = - ab , D tl CO 2 K er 0,131 УО - ударний об'єм серця, мл; C O2ar - насичення киснем артеріальної крові, %; C O2n - насичення киснем венозної крові, %; K n - сумарний відносний кількісний показник об'єкта біосередовища; де: C O2ar - насичення киснем 0,131 - постійна Крога. артеріальної крові, %; Dtl CO 2 - спектральна довжина хвилі поглинання СО2 в залежності від часу, нм; K er - кількість еритроцитів, 106 мм; 0,131 - постійна Крога; t ab - відносний показник поверхні шкіри в абдомінальній області; K hb - кількість гемоглобіну, г%/100 мл, а насичення киснем венозної крові визначають Крім того, показник гомеостазу, такий як метаболічний показник крові рН, визначають в залежності від зміни спектральної довжин хвиль поглинання СО2 і N2O крові і насичення киснем артеріальної крові: D tlCO2 × O цк × 0,131× СO 2ar PH = , D tlCN2 O × 100% Dtl CO 2 - спектральна довжина хвилі поглинання СО2 в залежності від часу, нм; Dtl N2 O - спектральна довжина хвилі поглинання N2O в залежності від часу, нм; C O2ar - насичення киснем артеріальної крові, за наступною формулою: C O 2n = нейтрофілів t 100 K ns - л.с .а. , D tl N 2 O 0,131 де: C O2n - насичення киснем венозної крові, %; Dtl N2 O - спектральна довжина хвилі поглинання N2O в залежності від часу, нм; t л.с. а. - відносний показник поверхні шкіри на ділянці лівої сонної артерії; %; O цк - об'єм циркулюючої крові на 1 кг ваги, л; 0,131 - постійна Крога. Доцільно комплексний показник гомеостазу визначать в залежності від відношення сумарного відносного кількісного показника об'єкта біосередовища до різниці складу азоту і кисню в атмосфері до кількості натрію плазми, калію плазми в залежності від спектральної довжини хвилі поглинання СО2 і N2O, якісного, кількісного складу крові і визначається за наступною формулою: 13 Oг = (CN2at åK n D tlCO2 3546 Khb × C K × P × Tab × × 100%, - CO2at ) × 0,131 Dt lN 2O K er × CNa × (t л.с.а. - t п.с .а ) де: O г - комплексний показник гомеостазу, %; K n - сумарний відносний кількісний показник об'єкта біосередовища; CN2at - концентрація азоту в атмосфері, %; - концентрація кисню в атмосфері, %; Dtl CO 2 - спектральна довжина хвилі поглинання СО2 в залежності від часу, нм; Dtl N2 O - спектральна довжина хвилі поглинання N2O в залежності від часу, нм; 0,131 - постійна Крога; K hb - кількість гемоглобіну; K er - кількість еритроцитів; t л.с. а. - відносний показник поверхні шкіри на ділянці лівої сонної артерії; t п.с.а. - відносний показник поверхні шкіри на ділянці правої сонної артерії; P - питома вага сечі, г/л; t ab - відносний показник поверхні шкіри в абдомінальній області; СK - концентрація калію, ммоль/л; CNa - концентрація натрію, ммоль/л. Крім того, показники гомеостазу визначають методом нелінійного програмування. Потрібно зазначити, що газовий склад атмосфери тісно взаємопов'язаний з кількісним клітинним складом крові. Цей взаємозв'язок виявляється в змінах часових інтервалів кардіоциклів (PQ, QT, QRS), а також в зміні спектральної довжини хвилі поглинання СO2 і N2O в крові. Причому спектральну довжину хвилі поглинання СО2 і N2O в крові визначають по природному випромінюванню, принаймні, п'я ти активних ділянок поверхні шкіри, на які встановлюють детектори, що включають мікропроцесори, дані з яких передаються на центральний мікропроцесор. Причому отримані показники випромінювання порівнюють з нормальними показниками спектральної довжини хвилі поглинання СО2 і N2O в крові, яка задається в межах 244-419 нм. Значення відхилення спектральної довжини хвилі поглинання СO2 в крові задають в межах 3,73,9 нм, а значення відхилення спектральної довжини хвилі поглинання N2O в крові задають в межах 4,8-5,2 нм. Ці відхилення лежать в межах, які об'єктивно характеризують порушення гомеостазу. Визначення порушення гомеостазу залежить від багатьох показників. 14 Для визначення показників гомеостазу використовують такі кількісні показники зовнішнього середовища, як розчинність кисню в атмосфері і рідких середовищах, в залежності від зміни спектральної довжини хвилі поглинання СO2 і N2O в крові, яка, в свою чергу, залежать від напруження кисню в атмосфері, концентрації азоту в атмосфері, концентрації кисню в атмосфері, концентрації двоокису вуглеводу і інертних газів в атмосфері, вологості середовища і атмосферного тиску. Гемодинамічні, біохімічні і метаболічні показники гомеостазу визначають також в залежності від ступеня порушення активності ділянок поверхні шкіри. Експериментальне визначено, принаймні, п'ять найбільш інформативних активних ділянок поверхні шкіри. Це область поверхні шкіри в місці біфуркації сонних артерій (ліва і права артерії), ділянка поверхні шкіри лівої і правої пахвових впадин і ділянка поверхні шкіри в абдомінальній області. На ці активні ділянки поверхні шкіри встановлюють детектори, що включають мікропроцесори для зняття таких показників як температура шкіряних покривів, амплітуди коливання активних ділянок поверхні шкіри, вологість середовища, атмосферний тиск, зміни спектральної довжини хвилі поглинання СО2 і N2O в крові. Враховують такі антропометричні показники як стать, вік, вага, а також такі показники як частота пульсу, частота дихання об'єкта біосередовища. Дані всіх мікропроцесорів, зміни спектральної довжини хвилі поглинання СO2 і N2O в крові і вище перелічені показники атмосферного середовища, антропометричні дані, дані про частоту пульсу, часто ту дихання об'єкта біосередовища заносять в центральний процесор, а в сумі всі вони складають сумарний відносний кількісний показник об'єкта біосередовища, який використовують в математичній моделі визначення показників гомеостазу. Порушення активності ділянок поверхні шкіри, де встановлені детектори, в свою чергу викликає зміни іонного, вуглеводного, білкового і жирового обміну. Жировий обмін регулює рН середовища, клітинну проникність, судинну опірність і функціональний зв'язок між теплопродукцією і тепловіддачею. Одним з життєво важливих показників гомеостазу є формула крові. Формула крові показує регуляцію процесів окислення-відновлення, які протікають в печінці, нирках, скелетних і серцевих м'язах. Процес окислення взаємопов'язаний з рядом ферментативних реакцій, які протікають в тромбоцитах і лейкоцитах. Швидкість тканинних процесів відповідає електрохімічним процесам на рівні мікроциркуляції і взаємопов'язана з ентропією енергії крові, яка рухається, для приведення в дію фільтраційного механізму. Тимчасові відмінності зумовлені змінами складу периферійної крові до проліферативних процесів, які проходять в кістковому мозку з урахуванням частоти коливань клітинних мембран. Одним з найважливіших показників гомеостазу є такий кількісний показник формули крові, такий як кількість гемоглобіну. Теоретично, розраховане значення насичення гемоглобіном артеріальної крові в процентах на основі стохастичного математичного аналізу, логічних функцій теплообміну 15 3546 16 між організмом і зовнішньою середою показує, що гемоглобіна. При цьому загальна кількість гемодані енергетичних змін в об'єкті біосередовища, глобіну і еритроцитів пов'язана з цією величиною. що досліджується, можна описати за допомогою Знаючи кількість гемоглобіну, можна розрахувідомої теореми Умова - Пойтінга: вати інші важливі показники формули крові, такі кількісні показники як кількість еритроцитів, лімфоr r r r r r цитів, лейкоцитів, моноцитів, нейтрофілів сегменdB E × H dS + d × E dV + d × E dV Û H × тоядерних, нейтрофілів палочкоядерних, еозиноdt × (PQ - QRS) s n n філів, а також ШОЕ. Газовий склад крові визначають в залежності від кількісного складу крові і газового складу атмосфери зовнішнього середовиПри цьому враховують енергетичні процеси, ща, а також в залежності від зміни спектральної які пов'язані з морфометричними характеристикадовжини хвилі поглинання СО2 і N2O в крові. Поками капілярного русла, а саме діаметри соматичнозники загальної кількості лейкоцитів, моноцитів, го і серцевого капіляра, які є постійними для будьлімфоцитів чітко пов'язані з системою гемодинаміякого біооб'єкта і становлять 0,057 см і 0,014 см ки. Визначення артеріального тиску систолічного, відповідно, щільність капілярів, параметри теплояке є гемодинамічним показником, проводять в обміну, атмосферну вогкість, атмосферний тиск, залежності від газового складу крові, морфометякі обумовлюють міру насичення киснем крові. При ричних показників мікроциркуляторного русла і в цьому трофічні функції пов'язані зі значенням назалежності від антропометричних показників об'єксичення киснем в % і розмірами церебровентикута дослідження шляхом визначення змін ходу окилярних індексів, а також змінами спектральної дослювально-відновних реакцій. Метаболічний покавжини хвилі поглинання СО2 і N2O в крові, яка зник, такий як рН крові, визначають в залежності обумовлює зміни часових інтервалів кардіоциклів. від зміни спектральної довжини хвиль поглинання Вищеназвана теорема Умова - Пойтінга взаємопоСО2 і N2O крові і насичення киснем артеріальної в'язана із законом Бойля, який виведений з кінетикрові. На основі отриманих даних здійснюють комчної теорії для даної температури. Кінетичну теоплексну оцінку мозкової гемодинамики в залежнорію можна використати для обчислення клітинного сті від відношення сумарного відносного кількісноскладу крові і гемоглобіну через середньоквадраго показника об'єкта біосередовища до різниці тичну швидкість кисню при атмосферних умовах і складу азоту і кисню в атмосфері до кількості натемпературі біооб'єкта, що досліджується. При трію плазми, калію плазми в залежності від спектцьому враховують молярну масу кисню. Внаслідок ра довжини хвилі поглинання СО2 і N2O, якісного, цього, використовуючи перетворену теорему Умокількісного складу крові, яка дозволяє достовірно ва Пойтінга, визначаємо середньоквадратичну діагностувати стан об'єкта, що досліджується, і швидкість кисню: прогнозувати характер і течію різних захворювань людини. c 2 = 3RT / M, Причому математична модель, на основі якої де: визначають показники гомеостазу, включає в себе c 2 - середньоквадратична швидкість кисню; відповідну кількість математичних формул. Крім того слід зазначити, що комплексну оцінR - постійна Авагардо; ку гемодинаміки, що враховує зазначені показники T - температура 273°К; гомеостазу, також проводять за допомогою матеM - молекулярна маса кисню. матичної моделі, визначаючі комплексний показУ результаті середньоквадратична швидкість -1 ник гомеостазу. кисню становить 461,0 мс . Розраховується поДля визначення кількісних, якісних і динамічступально-кінетична енергія однієї частини молених показників гомеостазу в реальному часі викокули кисню за формулою: ристовується метод нелінійного програмування, Eпост = 3 × RT. який покладено в основу спеціального програмно2 го забезпечення, що використовується для скриніКінетична енергія при температурі 273°К стангової оцінки основних показників гомеостазу. Це новить 3,405 кДж*моль -1. дозволяє швидко і достовірно діагностувати неінОтримані постійні показники кінетичної енергії і вазивним способом стан об'єкта, що досліджуєтьсередньоквадратична швидкості використовуються, і прогнозувати характер і течію різних захворюся для подальшого отримання кількості гемоглобівань людини. Крім того, при використанні даного ну, що визначається за наступною формулою: процесу застосовується недороге і малогабаритне 3,405 + Kn обладнання, що прийнятне для роботи в різних K Hb = . польових умовах. Запропонований процес можна 4610 × 7,6 × 10 -5 + 32,0 × t ab × P , використати як експрес-діагностику різних захвоЕрготропна функція залежить від морфометрії рювань. еритроцита (діаметр еритроцита біооб'єкта завжди Таким чином, процес неінвазивного визначен-5 рівний 7,6*10 см), розчинності кисню в повітрі ня показників гомеостазу об'єкту біосередовища, (коефіцієнт розчинності кисню при 27°С становить дозволяє шляхом визначення спектральної дов0,025) і температури, концентрації Na і К в плазмі. жини хвилі поглинання СО2 і N2O в крові та по відВідношення трофотропної функції до ерготропної хиленню цих значень від заздалегідь встановлестановить 0,132 і визначає швидкість асоціації них нормальних значень, враховуючи параметри гемоглобіну з киснем і швидкість диссоціації оксизовнішнього середовища, швидко і в реальному часі визначити показники гомеостазу, такі як біохі ò[ ] ò( ) ò( ) å 17 3546 18 мічні, гемодинамічні і метаболічні і формулу крові, інфрачервоним спектром випромінювання, його і на основі цих даних здійснити комплексну оцінку концентрація в атмосфері, атмосферний тиск, вогемодинаміки і більш достовірно встановити діаглогість середи, напруження кисню в атмосфері, ноз пацієнта, прогнозувати характер і течію різних концентрація азоту і кисню, двоокису вуглеводу і захворювань людини при скороченні часу діагносінертних газів в атмосфері, а також дані про темтики і вартості досліджень. пературу шкіряних покривів і антропометричні даКорисна модель здійснюється таким чином. ні, таки як стать, вік, вага пацієнта, а також дані На тілі пацієнта в місцях активних ділянок попро частоту пульсу, часто ту дихання і амплітуду верхні шкіри, а саме в області біфуркації сонних коливання активних ділянок поверхні шкіри пацієнартерій (ліва і права артерії), на ділянці лівої і прата.Центральний процесор обробляє всі дані і прової пахвови х впадин і в абдомінальній області тягом трьох хвилин видає повну інформацію про розміщують детектори, що включають мікропроцекількісні показники крові, газовий склад крові, гесори. Мікропроцесори фіксують інфрачервоне вимодинамічні показник! крові, якісні показники крові промінювання кожної ділянки поверхні шкіри, виі проводить комплексну оцінку гемодинаміки в зазначають міру порушення активності цих ділянок і лежності від відношення парціального кровотоку передають сигнал на центральний процесор. Довнутрішніх органів до загального кровотоку. даткові датчики вимірюють частоту пульсу і частоЗапропонований процес неінвазивного визнату дихання об'єкта біосередовища. На центральчення показників гомеостаза був випробуваний на ний процесор також передають всі виміряні датчивеликій групі пацієнтів. Порівняльні показники, ками показники і вводять такі показники зовнішотримані неінвазивним і традиційним інвазивним нього середовища, як розчинність кисню в атмосметодом, приведені в таблиці. фері і рідких середовищах, взаємопов'язаного з Таблиця 1. Дата 12.05.2004 Час 17:04:31 Прізвище пацієнта Е. Стать чоловіча Вік64 Вага 67 Частота дихання 18 Пульс 86 Група: 8 відділення Формула по лабораторії: 100,000 Параметри (інвазивний метод) Параметри (неінвазивний метод) Різниця параметрів Гемоглобін, %/100 мл 100 103,770 3,770 3 3,4 3,658 0,258 Лімфоцити, % 15 15,478 0,478 Лейкоцити, 103 мм 10,6 11,574 0,974 Нейтрофіли сегментоядерні, % 60 59,965 -0,035 ШОЕ, мм/год 20 18,364 -1,636 Еозинофіли, % 1 1,047 0,047 Моноцити, % 10 10,019 0,019 Нейтрофіли палочкоядерні, % 14 13,490 -0,510 Амілаза, ммоль/година 28 24,9 -3,100 Білірубін 14,6 12,5 -2,100 Дата 12.05.2004 Час 17:04:31 Прізвище пацієнта А. Стать чоловіча Вік 38 Вага 74 Частота дихання 18 Пульс 72 Показники Еритроцити, 106/мм 2. Група: 8 відділення Формула по лабораторії: 100,000 Показники Параметри (інвазивний метод) Параметри (неінвазивний метод) Різниця параметрів Гемоглобін, %/100 мл 164 159,141 -4,859 19 3546 20 Продовження таблиці Еритроцити, 106/мм 3 5,3 5,151 -0,149 Лімфоцити, % 34 36,016 2,016 Лейкоцити, 103 мм 7,8 9,105 1,305 Нейтрофіли сегментоядерні, % 60 55,457 -3,235 ШОЕ, мм/год 9 5,765 -3,235 Еозинофіли, % 1 0,693 -0,307 Моноцити, % 3 4,937 1,937 Нейтрофіли палочкоядерні, % 2 2,897 0,897 Амілаза, ммоль/година 29 33,1 4,100 Білірубін н, ммоль/л 13,4 15,5 2,100 Білірубін прямий, ммоль/л 2,9 2,100 -0,800 Білірубін непрямий, ммоль/л 10,5 10,6 0,100 AST, ммоль/л 0,92 0,825 -0,095 ALT, ммоль/л 0,43 0,438 0,008 Білок, г/л 78 77,5 -0,500 3. Дата 12.05.2004 Вік 28 Час 17:04:31 Вага 85 Група: 8 відділення Прізвище пацієнта Б. Частота дихання 18 Стать чоловіча Пульс 72 Формула по лабораторії: 8,000 Гемоглобін, %/100 мл 130 132,910 2,910 Еритроцити, 106/мм 3 4,3 4,020 -0,280 Лимфоцити, % 27 27,926 0,926 Лейкоцити, 103 мм 5 6,235 6,235 Нейтрофіли сегментоядерні, % 47 48,189 1,189 ШОЕ, мм/год 15 15,526 -0,526 Еозинофіли, % 1 0,782 -0,218 Моноцити, % 20 18,513 -1,487 Нейтрофіли палочкоядерні, % 3 4,589 1,589 Амілаза, ммоль/год 25 22,7 -2,300 Білірубін, ммоль/л 38 37,1 -0,900 Білірубін прямий, ммоль/л 13 13,5 0,500 Білірубін непрямий, ммоль/л 25 23,5 -1,500 21 3546 22 Продовження таблиці AST, ммоль/л 1,98 1,765 -0,215 ALT, ммоль/л 2,1 1,740 -0,360 Білок, г/л 74 72,5 -1,500 Дата 12.05.2004 Вік 48 Час 17:04:31 Вага 95 Прізвище пацієнта Б. Частота дихання 18 Стать жіноча Пульс 72 4. Група: 1 неврологія Гемоглобін, %/100 мл Формула по лабораторії: 98,000 150 153,439 3,439 4,7 4,756 0,456 Лімфоцити, % 28 32,014 4,014 Лейкоцити, 103 мм 8,5 8,137 -0,363 Нейтрофіли сегментоядерні, % 55 50,910 -4,090 ШОЕ, мм/год 37 37,274 0,274 Еозинофіли, % 1 0,724 -0,276 Моноцити,% 6 7,541 1,541 Нейтрофіли палочкоядерні, % 10 8,811 -1,189 Еритроцити, 106/мм 3 5. Дата 12.05.2004 Вік 34 Час 17:04:31 Вага 77 Група: 8 відділення Прізвище пацієнта Б. Частота дихання 18 Стать жіноча Пульс 86 Формула по лабораторії: 98,000 Гемоглобін, %/100 мл 130 121,401 -8,599 Еритроцити, 106/мм 3 4,3 4,133 -0,167 Лімфоцити, % 19 17,718 -1,282 Лейкоцити, 103 мм 5 6,400 1,400 Нейтрофіли сегментоядерні, % 73 73,544 0,544 ШОЕ, мм/год 7 8,483 1,483 Еозинофіли, % 1 0,932 -0,068 Моноцити, % 4 4,970 0,970 Нейтрофили палочкоядерні, % 1 2,836 1,836 23 3546 24 Продовження таблиці 6. Дата 12.05.2004 Вік 35 Час 17:04:32 Вага 70 Група: 8 відділення Гемоглобін, %/100 мл Прізвище пацієнта М. Частота дихання 18 Стать чоловіча Пульс 90 Формула по лабораторії: 98,000 130 138,366 8,366 Еритроцити, 106/мм 4,2 4,3 0,100 Лімфоцити, % 22 18,204 -3,796 Лейкоцити, 103 мм 9.8 9,510 -0,290 Нейтрофіли сегментоядерні, % 69 69,343 0,343 ШОЕ, мм/год 38 33,412 -4,588 Еозинофіли, % 1 0,790 -0,210 З Моноцити, % 4 5,957 1,957 Нейтрофіли палочкоядерні, % 4 5,705 1,705 Амілаза, ммоль/год 23,5 20,0 -3,500 Білірубін, ммоль/л 13,8 15,5 1,700 Білірубін прямий, ммоль/л 3.1 1,700 -1,400 Білірубін непрямий, ммоль/л 10,7 10,6 -0,100 Час 17:04:33 Вага 80 Прізвище пацієнта М. Частота дихання 18 Стать чоловіча Пульс 95 7. Дата 12.05.2004 Вік 64 Група: 8 відділення Гемоглобін, %/100 мл Формула по лабораторії: 98,000 154 151,331 -2,669 5 4,912 -0,088 Лімфоцити, % 21 19,072 -1,928 Лейкоцити, 103 мм 7,6 6,298 -1,302 Нейтрофіли сегментоядерні, % 63 66,011 3,011 ШОЕ, мм/год 12 12,057 0,057 Еозинофіли, % 1 0,724 -0,276 Моноцити, % 6 5,783 -0,217 Нейтрофилы палочкоядерні, % 7 8,410 1,410 Амилаза, ммоль/год 28 23,2 -4,800 Білірубін, ммоль/л 40 36,4 -3,600 Еритроцити,106/мм 3 25 3546 26 Продовження таблиці Білірубін прямий, ммоль/л 18 18,5 0,500 Білірубін непрямий, ммоль/л 22 30,2 8,200 Час 17:04:33 Вага 90 Прізвище пацієнта Д. Частота дихання 18 Стать жіноча Пульс 68 8. Дата 12.05.2004 Вік 46 Група: 1 неврологія Формула по лабораторії: 101,000 Гемоглобін, %/100 мл 135 138,433 3,433 Еритроцити, 106/мм 3 4,2 4,386 -0,186 Лімфоцити, % 37 36,668 -0,332 Лейкоцити, 103мм 5,3 5,250 -0,050 Нейтрофіли сегментоядерні, % 51 51,613 0,613 ШОЕ, мм/год 8 9,948 1,948 Еозинофіли, % 1 0,773 -0,227 Моноцити, % Нейтрофіли палочкоядерні, % 9 7,560 -1,440 3 3,387 0,387 Час 17:04:33 Вага 70 Прізвище пацієнта Д. Частота дихання 18 Стать чоловіча Пульс 88 9. Дата 12.05.2004 Вік 28 Група: 8 відділення Формула по лабораторії: 100,000 Гемоглобін, %/100 мл 116 122,551 6,551 Еритроцити, 106/мм 3 3,8 3,768 -0,032 Лімфоцити, % 42 43,790 1,790 Лейкоцити, 103 мм 4,4 5,184 0,784 Нейтрофіли сегментоядерні, % 50 45,773 -4,227 ШОЕ, мм/год 5 4,899 0,101 Еозинофіли % 1 0,902 -0,098 Моноцити, % 4 5,230 1,230 Нейтрофіли палочкоядерні, % 3 4,305 1,305 Час 17:04:34 Вага 55 Прізвище пацієнта Д. Частота дихання 18 Стать жіноча Пульс 82 10. Дата 12.05.2004 Вік 22 Група: курсант Гемоглобін, %/100 мл Формула по лабораторії: 100,000 136 136,154 0,154 27 3546 28 Продовження таблиці Еритроцити, 106/мм 3 4,3 4,289 -0,011 Лімфоцити, % 65 62,927 -2,073 Лейкоцити, 103 мм 6,6 5,696 -0,904 Нейтрофіли сегментоядерні, % 26 28,127 2,127 ШОЕ, мм/год 8 2,200 -5,800 Еозинофіли, % 1 0,865 -0,135 Моноцити, % Нейтрофіли палочкоядерні, % 6 6,625 0,625 2 1,457 -0,543 Як видно з таблиці відхилення значень параметрів, отриманих інвазивним і неінвазивним методами, незначне, що підтверджує достовірність запропонованого процесу визначення показників гомеостазу. Запропонований спосіб може застосовуватися як експрес-діагностика при різних захворюваннях. Комп’ютерна в ерстка М. Клюкін Джерела інформації: 1. Міжнародна заявка № W002/069789 А1, МПК А61В 3/12, опубл. 12.09.2002. 2. Патент Російської Федерації № 2209430, МПК G01N27/00, опубл. 27.07.2003. 3. Патент України № 22161 А, МПК А61В 5/02, опубл. 30.04.1998. 4. Міжнародна заявка № WО03/032808 А2, МПК А61В, опубл. 24.04.2003. Підписне Тираж 37 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601