Добірка наукової літератури з теми "Медико-біологічні дослідження"

Резюме. Мета. Науково обґрунтувати доцільність серійного застосування спринтерських навантажень для підвищення потужності анаеробних алактатних процесів енергозабезпечення плавців на етапі їх попередньої базової підготовки. Методи. Теоретичний аналіз і узагальнення літературних джерел, що розкривають фізіологічний механізм швидкісних можливостей спортсмена. Дослідження потужності анаеробної алактатної і лактатної продуктивності, а також потужності аеробних процесів енергозабезпечення спортсменів і спеціальної фізичної підготовленості плавців. Результати. Аналіз науково-методичних джерел дозволив охарактеризувати медико-біологічні чинники, які впливають на швидкісні можливості спортсменів. На прикладі плавців 13–14 років встановлено, що підвищити швидкість можна за рахунок вдосконалення креатинфосфатного механізму енергозабезпечення м’язової роботи. Для цього в тренуваннях слід серійно застосовувати спринтерські навантаження. Запропоновано методику кількісного дозування спринтерської роботи, яка виконується в алактатному режимі енергозабезпечення. Узагальнення науково-методичної інформації свідчить про наявність двох груп морфофункціональних чинників, які визначають швидкісні можливості спортсменів. Перша – генетично детерміновані, які не піддаються вдосконаленню. Друга – чинники, які вдосконалюються за допомогою фізичних вправ, зокрема шляхом серійного виконання спринтерських навантажень тривалістю до 10 с кожне з інтервалом відпочинку між ними близько 2 хв та інтервалом між серіями 10–15 хв. Ключові слова: швидкість, медико-біологічні механізми удосконалення швидкості, анаеробнаалактатна продуктивність, спринтерські навантаження.

У статті обґрунтовано необхідність формування професійно важливих якостей зі здоров’язбереження у майбутніх інженерів-технологів харчової галузі в процесі їх професійної підготовки. Так, майбутні фахівці повинні здійснювати не лише технологічну діяльність з виробництва оздоровчої продукції, а й реалізовувати медико-фізіологічні знання з будови і функціонування організму споживачів та біологічні знання щодо оздоровчих властивостей біологічно активних речовин та харчових добавок. Це активізує необхідність розвитку у майбутніх інженерів-технологів харчової галузі світоглядних якостей, які забезпечують їх професійну підготовку до розроблення та впровадження оздоровчої продукції харчування. Метою статті було експериментальне дослідження рівня формування світоглядних якостей зі здоров’язбереження у майбутніх інженерів-технологів харчової галузі в процесі їхньої професійної підготовки. Педагогічне експериментальне дослідження формування світоглядних якостей зі здоров’язбереження у майбутніх інженерів-технологів харчової галузі проводилося протягом 2015-2018 років за трьома етапами: констатувальним, формувальним та порівняльним. Так, узагальнено структуру світоглядних якостей зі здоров’язбереження у майбутніх фахівців, зокрема визначено: моральні (високий рівень моральних стосунків з людьми; відповідальність за життя кожного споживача, чесність, громадська гідність) та духовні (гуманність, емпатія та повага до споживачів). Проведено педагогічний експеримент, за результатами якого підтверджено підвищення рівня сформованості світоглядних якостей зі здоров’язбереження у майбутніх інженерів-технологів харчової галузі за умови розроблення та впровадження авторської методики, яка ґрунтується на забезпеченні єдності компетентнісного, системного, діяльнісного та задачного підходів до професійної підготовки цих фахівців; інтеграції медико-фізіологічної, біологічної та технологічної складових змісту їхнього навчання.

Статтю присвячено проблемі вивчення порушень у фізичному та функціональному стані дітей середнього шкільного віку зі складними порушеннями розвитку. Мета роботи полягає в обґрунтуванні особливостей фізичного та функціонального стану дітей середнього шкільного віку зі складними порушеннями розвитку порівняно зі здоровими однолітками. Для досягнення поставленої мети були використані методи теоретичного рівня дослідження (аналіз, синтез, індукція, дедукція), емпіричного рівня дослідження (антропометричні й медико-біологічні), методи математичної статистики. У дослідженні взяли участь 58 дівчат і 52 хлопця середнього шкільного віку зі складними порушеннями розвитку (порушення інтелекту та слуху) і 146 здорових однолітків (77 дівчат та 69 хлопців). Аналіз показників фізичного розвитку в дівчат і хлопчиків середнього шкільного віку також засвідчили наявність достовірних відмінностей між дітьми зі складними порушеннями розвитку та їхніми однолітками, які не мали складних порушень розвитку. За показником довжини тіла не вдалося зафіксувати статистично достовірних відмінностей між хлопчиками та дівчатами зі складними порушеннями розвитку (р˃0,05) порівняно з їхніми однолітками, які їх не мали, однак останні значно переважали за масою тіла та окружністю грудної клітки у всіх вікових періодах (р<0,05). Отримані результати дослідження у дівчат і хлопчиків середнього шкільного віку свідчать про низькі функціональні можливості серцево-судинної та дихальної систем, а також силових здібностей. Низькі значення індексів Штанге, Генчі і Скібінського ще раз підкреслюють низьку витривалість дихальної системи. Наявність отриманих статистичних відмінностей може бути зумовлена не тільки основним захворюванням, але й сукупністю супутніх захворювань соматичних систем, що потребує впровадження спеціальних диференційованих засобів фізкультурно-оздоровчих програм для поліпшення фізичного і функціонального стану дітей зі складними порушеннями розвитку.

Останнім часом предметом дослідження психологів усе частіше стає проблема адаптації особистості в екстремальних і постекстремальних умовах. Це викликано нагальною для української психологічної науки та практики необхідністю у визначенні того, що є підставою для внутрішньої стійкості особистості в екстремальних ситуаціях, з одного боку, і перетворень, детеінованих екстремальною ситуацією, з іншого. Важливим завданням дослідникв є вивчення психологічних механізмів і закономірностей реадаптації у постекстремальних умовах, збереження особистістю свого статусу та позитивних позицій разом із продуктивною протидією негативним якісним змінам. У зв’язку з цим активно досліджуються особливості взаємодії людини з навколишнім середовищем (фізичним і соціальним), механізми, чинники та рівні психічної адаптації, уявлення про функціональний стан організму, принципи регулювання “психофізіологічних станів”, критерії оцінки функціонального стану (О. Кокун, В. Семиченко, В. Юрченко та ін.). Адаптація як проблема є предметом дослідження цілої низки наук, включаючи всі гуманітарні та медико-біологічні. Природно, що у дослідженнях представники різних наук формують свій понятійний апарат, роблять акценти на ті закономірності, які розкриваються у конкретній галузі наукових знань. Тому загальноприйнятого визначення поняття “адаптація” не існує. І це не дивно, оскільки вироблення фундаментальних понять науки – дуже складний і тривалий процес. Адаптація вважається загальнонауковою проблемою, яка зачіпає інтереси всього людства. Слово “адаптація” походить від латинського “аdарtо” пристосування. Поняття “адаптація” виникло у біології для позначення пристосування будови і функцій організму до умов, що змінюються. Завдяки адаптації досягається оптимальне функціонування всіх систем організму та збалансованості у системі “людина – середовище”.

Мета: визначити ефективність побудови комплексної програми оздоровчого тренування для жінок першого періоду зрілого віку. Матеріал і методи: дослідження тривало протягом 2019-2020 навчального року на базі фітнес-клубу «Територія Fitness». За однорідністю ознак були сформовані дві групи жінок першого періоду зрілого віку - контрольна (КГ) та експериментальна (ЕГ), по 13 осіб у кожній. Нами застосовувались сучасні методи дослідження: теоретичний аналіз і узагальнення літературних джерел, педагогічне спостереження, педагогічний експеримент, педагогічне тестування, медико-біологічні методи, методи математичної статистики. Результати: у процесі проведення експериментального дослідження нами було побудовано програму оздоровчого тренування. Програма враховувала розподіл фізичного навантаження в залежності від завдань кожного періоду, етапу, мезо і мікроциклу. Висновки: комплексна програма оздоровчого тренування довела свою ефективність. У ході експерименту спостерігалися міжгрупові достовірні зміни соматометричних та функціональних показників жінок першого періоду зрілого віку при р<0,05 та фізичної підготовленості при р<0,05, р<0,01, р<0,001. Приріст соматометричних показників та показників функціонального стану організму жінок ЕГ складає 4,7 % - 17,3 %. У той час у жінок КГ діапазон змін цих показників коливається у межах від 0,4 % до 12,2 %. У показниках фізичної підготовленості також спостерігається більш значний їх приріст у жінок ЕГ, а діапазон складає проміжок від 14 % до 45,8 %. У жінок КГ приріст показників фізичної підготовленості знаходиться у межах 7% - 24%. Ключові слова: оздоровче тренування, жінки першого періоду зрілого віку.

Актуальність дослідження зумовлена потребою підвищення силової підготовленості молоді як засобу різнобічного оздоровчого впливу на організм молоді. Мета дослідження – визначити взаємозв’язки силової підготовленості та морфофункціонального стану молоді. Методи дослідження – теоретичні (аналіз психолого- педагогічної та спеціальної літератури, порівняння, систематизація інформації), емпіричні (антропометричні вимірювання, педагогічне тестування, медико-біологічні методи), статистичні. Із метою вивчення можливих функціональних взаємозв’язків між показниками розвитку сили й складниками фізичного стану проведено кореляційний аналіз. Результати роботи. Дані згинання й розгинання рук в упорі лежачи позитивно взаємопов’язані з окружністю грудної клітки (r = 0,34), плеча (0,47), передпліччя (0,37), зап’ястя (0,34) і від’ємно – із довжиною тіла (-0,32), товщиною шкірно-жирових складок трицепса (-0,36), над клубовою кісткою (-0,37), гомілкового м’яза (-0,43) Результати згинання й розгинання рук в упорі лежачи мають окремі зв’язки з іншими силовими показниками молоді. Зокрема, отримані результати пов’язані з даними вису на зігнутих руках (0,57), підтягування у висі (0,62), підйому в сід із положення лежачи за 1 хв (0,32), становою силою (0,34). Станова сила позитивно пов’язана з динамометрією (0,31), стрибком у довжину з місця (0,30), нахилом уперед із положення сидячи; вис на зігнутих руках – із підтягуванням (0,64). Динамометрія кисті пов’язана з масою тіла (0,35) та окружністю гомілки (0,36); стрибок у довжину з місця – із довжиною тіла (0,31). Висновки. Результати дослідження свідчать про наявність позитивних і негативних зв’язків між силовою підготовленістю, фізичним розвитком і функціональними можливостями молоді. Виявлені закономірності потрібно враховувати в процесі планування навчально-тренувальних занять із фізичного виховання в навчальних закладах.

У статті розглядається соціокультурний аспект феномену філософії здоров’я в традиційній культурі молоді гірських регіонів Українських Карпат. На підставі опрацювання філософської, психолого-педагогічної, етнографічної літератури, вивчення архівних матеріалів, етнографічних досліджень, анкетування студентів, автори розкривають феномен процесу культивування здорового способу життя людини крізь призму етнокультурних традицій, видів діяльності та способів життєзабезпечення населення гірських регіонів. Методологічні засади дослідження складають теоретичні засади етнографічних, психолого-педагогічних та філософських наук щодо вивчення унікальності процесу взаємодії людини і гірського середовища, людини і автентичної культури в контексті етнопедагогічного, етнокультурного та середовищного підходів. Авторами наголошується на тому, що філософія здоров’я людини, відображена в етнокультурних традиціях жителів гірських регіонів, є надзвичайно багатогранною, оскільки вона сприяє подоланню меж між тілесним та духовним, біологічним та соціальним, індивідуальним та глобальним і включає цілісність людської особистості, гармонію психофізичних сил, спосіб життя людини, основними параметрами якого є праця, побут, освітня, суспільно-корисна та культурна діяльність, різноманітні звичаї, традиції, поведінка людини. Наголошується, що вивчення та узагальнення сутності здоров’я з позицій фізичного, психологічного, соціального й духовного благополуччя дозволить виявити соціокультурні, медико-біологічні й психолого-педагогічні аспекти його формування, що в комплексі сприятиме покращенню рівня здоров’я населення гірських регіонів.

Актуальність теми дослідження зумовлена внесенням змін до процесу підготовки дзюдоїстів 10–12 років на основі диференційованого підходу, який ґрунтується на конституційних особливостях спортсменів та враховує сенситивні періоди розвитку окремих рухових якостей. Мета – на основі аналізу морфофункціональних особливостей створити й науково обґрунтувати індивідуальні моделі фізичної підготовленості дзюдоїстів на етапі попередньої базової підготовки під час підготовчого періоду річного макроциклу. Методи дослідження – педагогічний експеримент, медико-біологічні методи (соматоскопія, соматометрія та соматотипування), рухові тести– тестування загальної й спеціальної фізичної підготовленості, методи математичної статистики. Результати роботи. У педагогічному експерименті брали участь 88 дзюдоїстів 10–12 років. На підставі антропометричних досліджень та методики соматотипування вивчено особливості будови тіла юних спортсменів і визначені соматотипи. Виявлено 32 % представників торакального, 34,3 % – м’язового та 32 % дигестивного типу тілобудови. Виявлено відмінності прояву рухових якостей дзюдоїстів 10–11 та 11–12 років залежно від їхнього типу статури. Дзюдоїсти м’язового соматотипу, порівняно з дигестивним і торакальним, відзначаються кращими результатами за найбільшою кількістю рухових тестів. Зокрема, у 10–11 років відзначаються кращими проявами спеціальних якостей борця, загальної й силової витривалості, гнучкості. В 11–12 років вони переважають представників інших соматотипів у прояві швидкісно-силової витривалості, швидкісної сили, загальної витривалості, спритності, силової витривалості та гнучкості. Отримані результати послужили підставою для розподілу юних дзюдоїстів за соматотипами для створення диференційованих тренувальних програм. Ключові висновки: проведений аналіз і представлені моделі фізичної підготовленості стали основою для розробки оцінних критеріїв рівня розвитку загальних і спеціальних фізичних якостей. Вони дають змогу диференційовано здійснювати оцінку та управляти навчально-тренувальним процесом юних дзюдоїстів на етапі попередньої базової підготовки.

Актуальність теми дослідження. Cycle є аеробним видом спорту, оскільки сприяє зміцненню серцево-судинної системи, розвитку м’язової системи, підвищує рівень загальної та спеціальної витривалості та дозволяє корегувати вагові показники. Незважаючи на вдосконалення сучасних фітнес-технологій і велику кількість розроблених фітнес-програм, більшість з них не засновані на глибокому розумінні функціональних механізмів тренування жінок репродуктивного вікового періоду, і не враховують проблем індивідуалізації з метою оптимізації її ефективності. Мета й методи дослідження. Мета роботи полягає в розробці методики занять Cycle та визначенні ефективності їх впливу на показники фізичного стану жінок молодого віку. Контингент дослідження складали жінки молодого віку, які займалися у Херсонському фітнес-клубі «Hammer». Були застосовані такі методи дослідження: методи педагогічного тестування для оцінки рівня фізичної підготовленості, медико-біологічні методи для оцінки функціонального стану серцево-судинної та дихальної систем; педагогічний експеримент, спрямований на впровадження методики використання тренувальних занять Cycle для покращення показників функціональної та фізичної підготовленості жінок молодого віку, методи математичної статистики. Результати роботи та ключові висновки. За рахунок використання занять Cycle за всіма тестами відбулись позитивні зрушення від 11,3 до 39,6 %. Встановлено, що розходження між вихідними та кінцевими результатами за чотирма досліджуваними тестовими завданнями виявилися достовірними (два з фізичної підготовленості – рівномірний біг на 2000 м, згинання та розгинання рук в упорі лежачи, та два з функціонального стану – Індекс проби Руф’є, Індекс гарвардського степ-тесту) (р < 0,05, р < 0,01). Це підтверджує думку про цілеспрямований вплив фітнес-тренувань з використанням спеціалізованого обладнання Cycle на механізми функціональної адаптації до тривалих фізичних навантажень.

Статтю присвячено аналізу теоретичних підходів до проблеми реалізації репродуктивного потенціалу жінок дітородного віку. Акцентується увага на соціальних проблемах, соціально-психологічних особливостях репродуктивної установки безплідних чоловіків і жінок, особливостях самосприйняття і самооцінки жінок у безплідному шлюбі, гендерній ідентичності жінок, які страждають на безпліддя, причинах психологічної неготовності до материнства та ін. Розглядається модель репродуктивного здоров’я жінки, яка охоплює медико-біологічні (генотип, особливості фізичного розвитку та стан соматичного здоров’я, особливості розвитку репродуктивної сфери та захворювання репродуктивної системи, сексуальний дебют, перебіг вагітності, пологів, післяпологового періоду), психосоціальні (умови існування та особливості взаємодії з близьким та далеким оточенням, економічні можливості та професійна приналежність, соціально-побутові умови, психотравмуючі події та фактори, доступність медичної допомоги, екологічний та кліматичний стан середовища життєзабезпечення, вимоги та традиції) та індивідуальнопсихологічні складові (когнітивні, емоційно-мотиваційні та поведінкові компоненти). Звертається увага на те, що безпліддя можна розглядати в трьох аспектах: як наслідок порушення репродуктивної функції, як клінічний діагноз та як психосоціальне явище. Процес адаптації до безпліддя складний та охоплює такі етапи: латентний (психологічна адаптація до діагнозу), терапевтичний (проходження діагностичних та лікувальних процедур), етап відносної стабільності (зниження мотивації до лікування, зневіра в успішний результат) та кризовий етап (посилення психологічної дезадаптації). Безпліддя призводить до негативних змін у структурі психоемоційного стану, самооцінки жінки і соціального самопочуття подружжя та може викликати порушення у сімейних відносинах. Саме тому наголошується на необхідності комплексного обстеження жінки, що, насамперед, охоплює психодіагностику психоемоційної сфери особистості.

Захист відбудеться «02» жовтня 2020 р. о 12 00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д58.052.01 в Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя, 46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 56, ауд. 79.
Дисертація присвячена вирішенню проблеми розвитку математичного моделювання та обчислювальних методів у напрямку створення та дослідження нових компартментних математичних моделей кіберфізичних систем медико- біологічних процесів. Розроблено компартментні математичні моделі кіберфізичних систем медико-біологічних процесів з використанням решітчастих диференціальних та різницевих рівнянь із запізненням на прямокутній та гексагональній решітках. Запропоновано методи обчислювальної математики для дослідження перманентності, екстинкції та стійкості компартментних математичних моделей кіберфізичних систем медико-біологічних процесів. Розроблено нові методи моделювання кіберфізичних біосенсорних систем з використанням гібридного програмування та інтерпретацією результатів моделювання у вигляді зображення фазових площин, решітчастих портретів та електричних сигналів. Запропоновано методи дослідження експоненційної стійкості рекурентних нейромережевих моделей для кіберфізичних систем медико-біологічних процесів. Розроблено алгоритм оптимального керування в моделі кіберфізичної системи лабораторної діагностики на основі полімеразно-ланцюгової реакції. Програмно реалізовані методи дослідження стійкості кіберфізичних систем медико-біологічних процесів.
Диссертация посвящена решению проблемы развития математического моделирования и вычислительных методов в направлении создания и исследования новых компартментных математических моделей киберфизических систем медико- биологических процессов. Разработаны компартментные математические модели киберфизических систем медико-биологических процессов с использованием решётчастых дифференциальных и разностных уравнений с запаздыванием на прямоугольной и гексагональной решётках. Предложенные методы вычислительной математики для исследования перманентности, экстинкции и устойчивости компартментных математических моделей киберфизических систем медико- биологических процессов. Разработаны новые методы моделирования киберфизических биосенсорных систем с использованием гибридного программирования и интерпретацией результатов моделирования в виде изображения фазовых плоскостей, решётчастых портретов и электрических сигналов. Предложенные методы исследования экспоненциальной устойчивости рекуррентных нейросетевых моделей для киберфизических систем медико- биологических процессов. Разработан алгоритм оптимального управления в модели киберфизической системы лабораторной диагностики на основе полимеразно- цепной реакции. Программно реализованы методы исследования устойчивости киберфизических систем медико-биологических процессов.
The dissertation is devoted to the solution of the problem of development of mathematical modelling and computational methods in the direction of creation and investigation of new compartmental mathematical models of cyber-physical systems of medical and biological processes. A methodology for designing cyber-physical biosensor systems used for automated monitoring of biomedical processes has been developed. On the basis of the suggested methodology, compartmental mathematical models of cyber- physical systems of medical and biological processes have been developed using lattice differential and difference equations with delay on rectangular and hexagonal lattices. The developed compartmental mathematical models take into account all the properties that are characteristic of lattice cyber-physical systems of medical and biological processes. Taking into account the lattice structure, the research has been carried out by the use of appropriate interactions between pixels of rectangular and hexagonal lattices, spatial operators and coordinations of biopixels. Methods of computational mathematics have been developed for solving problems of studying the permanence, extinction and stability of compartmental mathematical models of cyber-physical systems of medical and biological processes by using lattice differential and difference equations with delay on rectangular and hexagonal lattices. The basic numbers of reproduction have been suggested as a tool for studying the stability of compartmental lattice-type mathematical models. The conditions of stability, stability state without antibodies, stability state without antigens and antibodies, identical and non-identical endemic stability state have been investigated. Тhe study of local and global asymptotic stability has presented qualitative and quantitative results of numerical simulation of cyber-physical systems of medical and biological processes. The numerical simulation results show that the time delay has the greatest influence on the stability of the developed mathematical models of cyber-physical biosensor systems on rectangular and hexagonal lattices using lattice differential and difference equations with delay. New methods of organizing and optimizing the processes of simulation of cyber-physical biosensor systems using hybrid programming and interpretation of simulation results in the form of phase planes, lattice portraits have been developed. A mathematical model of dynamic logic for the systems under study has been developed by using the basic terms of the hybrid programming language. The results of numerical simulation of the developed cyber-physical biosensor system have been presented in the form of electrical signals from transducers characterizing the number of fluorescent pixels. Methods of computational mathematics have been worked out to solve the problems of exponential stability research of recurrent neural network models for cyber-physical systems of medical and biological processes. The algorithm of optimal control in the model of cyber-physical system of laboratory diagnostics based on polymerase-chain reaction has been developed. Using the obtained results, it is possible to control the temperature to minimize the required time of implementation of the annealing stage with the possibility of using a minimum amount of primer. The practical significance of the results of the dissertation research consists in the fact that, on the basis of the developed compartmental mathematical models of cyber- physical systems of medical and biological processes, the study of stability on rectangular and hexagonal lattices with the use of lattice differential and difference equations, it has been established that the constant delay is the most important parameter that affects the stability of the systems under study. A software complex has been developed to study the stability of cyber-physical systems of medical-biological processes, consisting of a block of identification and input of the parameters of the studied models, a software module for investigation of continuous dynamics, the block of modelling of the lattice images of antigens and antibodies, the block of obtaining the lattice images of connections of antigens with antibodies, the module of the study of discrete dynamics on the stability of the cyber-physical biosensor system and the visualization unit. The developed software complex and the obtained practical results are suitable for use in the design of modern cyber-physical systems of medical and biological processes with ensuring their stability during storage and use.
Перелік основних умовних позначень, символів і скорочень 42 Вступ 46 Розділ 1. Аналітичний огляд кіберфізичних систем медико- біологічних процесів та їх математичних моделей 57 1.1. Огляд практичних задач, пов’язаних із застосуванням кіберфізичних систем медико-біологічних процесів 58 1.1.1. Портативні кіберфізичні системи медико-біологічних процесів 59 1.1.2. Кіберфізичні біосенсорні системи для комплексного моніторингу біохімічних показників 60 1.1.3. Кіберфізичні біосенсорні системи для моніторингу прийому лікарських препаратів 62 1.1.4. Кіберфізичні системи медико-біологічних процесів для моніторингу рівня глюкози 63 1.1.5. Селективні елементи кіберфізичних систем медико- біологічних досліджень 68 1.2. Задача проектування та технічні характеристики кіберфізичних систем медико-біологічних процесів 74 1.3. Математичні моделі біосенсорів у кіберфізичних системах медико-біологічних процесів 81 1.3.1. Статичні математичні моделі біосенсорів у кіберфізичних системах медико-біологічних процесів 81 1.3.1.1. Модель оптичного біосенсора на основі поверхневого плазмонного резонансу 81 1.3.1.2. Багатошарова модель оптичного біосенсора 83 1.3.2. Динамічні математичні моделі біосенсорів на основі звичайних диференціальних рівнянь 86 1.3.2.1. Модель біосенсора першого порядку 86 1.3.2.2. Динамічна модель біосенсора другого порядку 89 1.3.3. Динамічні моделі біосенсорів у вигляді диференціальних рівнянь в частинних похідних 91 1.3.3.1. Модель біосенсора на основі рівнянь реакції-дифузії 91 1.3.3.2. Моделі біосенсорів, які використовують кінетику Міхаеліса-Ментена 92 1.3.3.3. Математична модель електрохімічного біосенсора 95 1.3.3.4. Модель біосенсора для визначення рівня глюкози 98 1.3.3.5. Модель для оптимізації розроблення біосенсорних кіберфізичних систем 100 1.3.3.6. Модель біосенсора в циліндричних координатах 101 1.4. Математична модель решітчастої динамічної системи в медико- біологічних дослідженнях 102 1.5. Математична модель Г.І. Марчука та використання її в кіберфізичних системах медико-біологічних процесів 106 1.6. Властивості, які повинні мати компартментні математичні моделі кіберфізичних систем медико-біологічних процесів 108 1.7. Висновки до першого розділу 114 Розділ 2. Розробка компартментних математичних моделей кіберфізичних біосенсорних систем 116 2.1. Математичне моделювання медико-біологічних процесів 117 2.2. Математична модель біосенсора на прямокутній решітці з використаням решітчастих диференціальних рівнянь із запізненням 120 2.3. Математична модель біосенсора на прямокутній решітці з використанням різницевих рівнянь із запізненням 125 2.4. Математична модель біосенсора на гексагональній решітці з використаням решітчастих диференціальних рівнянь із запізненням 129 2.5. Математична модель біосенсора на гексагональній решітці з використанням різницевих рівнянь із запізненням 132 2.6. Математична модель компартментних медико-біологічних процесів на основі клітинних автоматів 136 2.7. Модель кіберфізичної системи з атаками стану та вимірювань на основі стохастичних різницевих рівнянь 137 2.8. Ідентифікація параметрів у решітчастих диференціальних рівняннях із запізненням 140 2.9. Математична модель бутирилхолінестеразного біосенсора для визначення α-чаконіну 146 2.10. Висновки до другого розділу 149 Розділ 3. Дослідження неперервної та дискретної динаміки компартментних математичних моделей решітчастого типу 151 3.1. Ендемічні стани рівноваги компартментних математичних моделей решітчастого типу в кіберфізичних біосенсорних системах 152 3.1.1. Ендемічні стани рівноваги математичних моделей біосенсора на прямокутній решітці з використанням диференціальних та різницевих рівнянь 152 3.1.2. Ендемічні стани рівноваги математичних моделей біосенсора на гексагональній решітці з використанням диференціальних та різницевих рівнянь 153 3.2. Базові числа репродукції як інструмент дослідження стійкості компартментних математичних моделей решітчастого типу 155 3.3. Умови локальної асимптотичної стійкості компартментних математичних моделей біосенсорів решітчастого типу 159 3.3.1. Умови локальної асимптотичної стійкості математичної моделі біосенсора на основі диференціальних рівнянь на прямокутній решітці 159 3.3.2. Умови перманентності математичної моделі біосенсора на основі різницевих рівнянь на прямокутній решітці 164 3.3.3. Умови локальної асимптотичної стійкості математичної моделі біосенсора на основі диференціальних рівнянь на гексагональній решітці 173 3.3.4. Умови перманентності математичної моделі біосенсора на основі різницевих рівнянь на гексагональній решітці 174 3.4. Умови глобальної асимптотичної стійкості компартментних математичних моделей решітчастого типу 175 3.4.1. Умови глобальної асимптотичної стійкості математичної моделі біосенсора на основі диференціальних рівнянь на прямокутній решітці 175 3.4.2. Умови глобальної притягувальності математичної моделі біосенсора на основі різницевих рівнянь на прямокутній решітці 182 3.5. Виникнення біфуркації та детермінованого хаосу в компартментних математичних моделях решітчастого типу 187 3.5.1. Виникнення біфуркації та детермінованого хаосу в математичній моделі біосенсора з використанням решітчастих диференціальних рівнянь із запізненням на прямокутній решітці 187 3.5.2. Виникнення біфуркації та детермінованого хаосу в математичній моделі біосенсора з використанням решітчастих диференціальних рівнянь із запізненням на гексагональній решітці 192 3.5.3. Виникнення біфуркації та детермінованого хаосу в математичній моделі біосенсора на основі різницевих рівнянь на прямокутній решітці 193 3.5.4. Виникнення біфуркації та детермінованого хаосу в математичній моделі біосенсора на основі різницевих рівнянь на гексагональній решітці 198 3.6. Дослідження на основі чисельних характеристик нелінійної динаміки 199 3.6.1. Результати чисельного моделювання математичної моделі біосенсора з використанням диференціальних рівнянь на прямокутній решітці 199 3.6.2. Результати чисельного моделювання математичної моделі біосенсора з використанням диференціальних рівнянь на гексагональній решітці 203 3.6.3. Результати чисельного моделювання математичної моделі біосенсора з використанням різницевих рівнянь на прямокутній решітці 206 3.6.4. Результати чисельного моделювання математичної моделі біосенсора з використанням різницевих рівнянь на гексагональній решітці 207 3.7. Дослідження стійкості математичної моделі бутирилхолінестеразного біосенсора для визначення α-чаконіну 211 3.8. Висновки до третього розділу 214 Розділ 4. Розроблення та дослідження математичних моделей динамічної логіки кіберфізичних біосенсорних систем 216 4.1. Концептуальна модель архітектури кіберфізичних систем медико- біологічних процесів 216 4.2. Проектування динамічних процесів в кіберфізичних біосенсорних системах 219 4.3. Принцип вимірювання медико-біологічних показників кіберфізичними біосенсорними системами 222 4.4. Моделювання неперервної динаміки кіберфізичних біосенсорних систем 224 4.5. Основні терміни мови гібридного програмування 225 4.6. Моделі динамічної логіки кіберфізичних біосенсорних систем 228 4.6.1. Динамічне логічне моделювання кіберфізичної біосенсорної системи на прямокутній решітці з використаням решітчастих диференціальних рівнянь із запізненням 228 4.6.2. Динамічне логічне моделювання КФБСС на гексагональній решітці з використаням решітчастих диференціальних рівнянь із запізненням 230 4.7. Експериментальні дослідження математичних моделей динамічної логіки в кіберфізичних системах 232 4.7.1. Дослідження динамічної логіки кіберфізичної біосенсорної системи на прямокутній решітці з використаням решітчастих диференціальних рівнянь із запізненням 232 4.7.2. Дослідження динамічної логіки кіберфізичної біосенсорної системи на гексагональній решітці з використанням решітчастих диференціальних рівнянь із запізненням 238 4.7.3. Дослідження динамічної логіки кіберфізичної біосенсорної системи на прямокутній решітці з використанням різницевих рівнянь із запізненням 243 4.7.4. Дослідження динамічної логіки кіберфізичної біосенсорної системи на гексагональній решітці з використанням різницевих рівнянь із запізненням 248 4.8. Порівняльний аналіз результатів чисельного моделювання математичних моделей кіберфізичних біосенсорних систем на прямокутній та гексагональній решітках з використанням решітчастих диференціальних рівнянь 253 4.9. Порівняльний аналіз результатів чисельного моделювання математичних моделей кіберфізичних біосенсорних систем на прямокутній та гексагональній решітках з використанням решітчастих різницевих рівнянь 254 4.10. Висновки до четвертого розділу 256 Розділ 5. Розроблення методів дослідження нейромережевих моделей кіберфізичних біосенсорних систем медико-біологічних процесів 258 5.1. Нейромережеві моделі кіберфізичних систем медико-біологічних процесів та методи їх дослідження 258 5.2. Модель кіберфізичної біосенсорної системи на основі рекурентної нейромережі 260 5.3. Розроблення методу експоненціального оцінювання рекурентної нейромережі 261 5.3.1. Метод Кертеша та етапи побудови оцінки експоненціального згасання 261 5.3.2. Оцінка для похідної функціонала Ляпунова 262 5.3.3. Різницева нерівність для функціонала Ляпунова 265 5.4. Непрямий метод дослідження стійкості моделі нейронної мережі з дискретно розподіленим запізненням 269 5.4.1. Методи дослідження стійкості нейромережевих моделей 269 5.4.2. Модель нейронної мережі з дискретно розподіленим запізненням 271 5.4.3. Непрямий метод дослідження стійкості рекурентної нейронної мережі з дискретно розподіленим запізненням 273 5.5. Дослідження моделі нейронної мережі з дискретним та неперервним запізненням 282 5.6. Експериментальне дослідження якісної поведінки моделі рекурентної нейромережі 289 5.6.1. Чисельне дослідження динамічної поведінки двонейронної мережі з чотирма дискретними запізненнями 289 5.6.2. Чисельне дослідження динамічної поведінки нейронної мережі з трьома нейронами 291 5.6.3. Чисельне дослідження динамічної поведінки рекурентної двонейронної мережі зі змішаним запізненням 292 5.7. Висновки до п’ятого розділу 296 Розділ 6. Розроблення і дослідження компартментних математичних моделей медико-біологічних процесів лабораторної діагностики 298 6.1. Полімеразно-ланцюгова реакція, як універсальний метод лабораторної діагностики 298 6.2. Розроблення компартментної моделі стадій полімеразно- ланцюгової реакції 304 6.3. Дослідження стійкості полімеразно-ланцюгової реакції 305 6.4. Розроблення алгоритму оптимального керування полімеразно- ланцюговою реакцією 306 6.5. Задача оптимального керування стадією відпалу в ПЛР 307 6.6. Задача оптимального керування стадією елонгації в ПЛР 312 6.7. Чисельне моделювання кіберфізичної системи лабораторної діагностики на прикладі полімерезно-ланцюгової рекції для стадії відпалу 316 6.8. Висновки до шостого розділу 323 Розділ 7. Розроблення програмного забезпечення для реалізації методів математичного моделювання компартментних медико- біологічних процесів 325 7.1. Програмний комплекс для дослідження стійкості КФБСС 326 7.1.1. Розробка програмного комплексу для дослідження стійкості КФБСС 326 7.1.2. Програмний модуль для дослідження фазових площин в КФБСС на прямокутній решітці з використанням диференціальних рівнянь із запізненням 328 7.1.3. Програмний модуль для дослідження фазових площин в КФБСС на гексагональній решітці з використанням диференціальних рівнянь із запізненням 331 7.2. Програмний модуль дослідження інтенсивності імунної відповіді 333 7.2.1. Комп’ютерне моделювання контактів антигенів із антитілами в кіберфізичних біосенсорних системах на прямокутній решітці з використанням диференціальних рівнянь із запізненням 333 7.2.2. Комп’ютерне моделювання контактів антигенів із антитілами в кіберфізичних біосенсорних системах на гексагональній решітці з використанням диференціальних рівнянь із запізненням 334 7.3. Програмна реалізація вихідних сигналів кіберфізичної системи 336 7.3.1. Програмний комплекс аналізу дискретизованого сигналу з перетворювача КФБСС на прямокутній решітці з використанням диференціальних рівнянь із запізненням 336 7.3.2. Результати чисельного аналізу електричного сигналу з перетворювача кіберфізичної біосенсорної системи 337 7.4. Розроблення та використання програмного забезпечення кіберфізичних систем аналізу біосигналів 338 7.4.1. Програмний комплекс для аналізу біосигналів в поліграфах 338 7.4.2. Використання відкритих ресурсів біосигналів PhysioNet для розробки кіберфізичних систем кардіодіагностики 339 7.5. Телемедичні технології у кіберфізичних системах 343 7.6. Використання методу індукції дерев рішень в кіберфізичних системах для потреб судово-медичної експертної практики 344 7.7. Використання комп’ютерних програм при проектуванні та дослідженні кіберфізичних медико-біологічних систем 346 7.8. Ідентифікація параметрів математичної моделі бутирилхолінестеразного біосенсора для визначення α-чаконіну 350 7.9. Дослідження стійкості кіберфізичних біосенсорних систем під впливом електромагнітного випромінювання 354 7.10. Висновки до сьомого розділу 355 Висновки 357 Список використаних джерел 360 Додатки 427 Додаток А. Класифікація та використання кіберфізичних біосенсорних систем 428 A.1. Електрохімічні кіберфізичні біосенсорні системи 428 A.2. Оптичні кіберфізичні біосенсорні системи 429 A.3. Кіберфізичні біосенсорні системи на основі оксиду кремнію 429 A.4. Кіберфізичні біосенсорні системи на основі наноматеріалів 430 A.5. Генетично кодовані кіберфізичні біосенсорні системи 431 A.6. Клітинні кіберфізичні біосенсорні системи 432 A.7. Порівняльний аналіз кіберфізичних біосенсорних систем 433 Додаток Б. Базові числа репродукції математичної моделі біосенсора на прямокутній та гексагональній решітках 437 Б.1. Базові числа репродукції математичної моделі біосенсора на прямокутній решітці з використанням різницевих рівнянь 437 Б.2. Базові числа репродукції математичних моделей біосенсора на гексагональній решітці з використанням диференціальних та різницевих рівнянь 440 Додаток В. Доведення умов локальної асимптотичної стійкості математичної моделі біосенсора на основі диференціальних рівнянь на гексагональній решітці 443 Додаток Д. Доведення квазіперманентності математичної моделі біосенсора на основі різницевих рівнянь на гексагональній решітці 448 Додаток Е. Умови глобальної асимптотичної стійкості математичної моделі біосенсора на основі диференціальних рівнянь на гексагональній решітці 453 Додаток Ж. Умови глобальної притягувальності математичної моделі біосенсора на основі різницевих рівнянь на гексагональній решітці 461 Додаток И. Фазові діаграми популяцій антигенів щодо антитіл в біопікселях кіберфізичної біосенсорної системи на прямокутній решітці 467 Додаток К. Дослідження кіберфізичної системи з атаками стану та вимірювань на основі стохастичних різницевих рівнянь 473 Додаток Л. Семантика гібридних програм та приклад їх застосування 480 Л.1. Семантика гібридних програм 480 Л.2. Приклад застосування гібридної програми 482 Додаток М. Динамічне логічне моделювання КФБСС на прямокутній та гексагональній решітках 484 М.1. Динамічне логічне моделювання КФБСС на прямокутній решітці з використанням різницевих рівнянь із запізненням 484 М.2. Динамічне логічне моделювання КФБСС на гексагональній решітці з використаням решітчастих різницевих рівнянь із запізненням 486 Додаток Н. Результати чисельного моделювання дискретної динаміки кіберфізичної біосенсорної системи на прямокутній решітці з використаням решітчастих диференціальних рівнянь із запізненням 489 Додаток П. Результати чисельного моделювання дискретної динаміки кіберфізичної біосенсорної системи на гексагональній решітці з використанням решітчастих диференціальних рівнянь із запізненням 499 Додаток Р. Результати чисельного моделювання дискретної динаміки кіберфізичної біосенсорної системи на прямокутній решітці з використаням решітчастих різницевих рівнянь із запізненням 506 Додаток С. Результати чисельного моделювання дискретної динаміки кіберфізичної біосенсорної системи на гексагональній решітці з використанням решітчастих різницевих рівнянь із запізненням 514 Додаток Т. Етапи створення медичних нейромережевих експертних кіберфізичних систем 522 Додаток У. Ієрархічна модель якісного аналізу решітчастих компартментних математичних моделей кіберфізичних медико- біологічних систем 523 Додаток Ф. Використання пакету R для розроблення та дослідження кіберфізичних систем медико-біологічних процесів 526 Ф.1. Пакет R як середовище програмування для статистичного аналізу даних 526 Ф.2. Короткий опис функцій пакета R deSolve 528 Ф.3. Приклад моделювання в пакеті R моделі типу Лотки– Вольтерри 529 Додаток Х. Фрагмент програми для дослідження фазових діаграм кіберфізичної біосенсорної системи на прямокутній решітці з використанням диференціальних рівнянь із запізненням 533 Додаток Ц. Фрагмент програми для дослідження біфуркаційних діаграм в кіберфізичній біосенсорній системі на прямокутній решітці з використанням диференціальних рівнянь із запізненням 543 Додаток Ш. Фрагмент програми для дослідження фазових діаграм кіберфізичної біосенсорної системи на гексагональній решітці з використанням диференціальних рівнянь із запізненням 545 Додаток Щ. Фрагмент програми для дослідження біфуркаційних діаграм в кіберфізичній біосенсорній системі на гексагональній решітці з використанням диференціальних рівнянь із запізненням 554 Додаток Ю. Фрагмент програми для дослідження електричного сигналу з перетворювача кіберфізичної біосенсорної системи на прямокутній решітці з використанням диференціальних рівнянь із 556 запізненням Додаток Я. Фрагмент програми для дослідження електричного сигналу з перетворювача кіберфізичної біосенсорної системи на гексагональній решітці з використанням диференціальних рівнянь із запізненням 557 Додаток АА. Список публікацій здобувача за темою дисертації 559 Додаток АБ. Свідоцтва про реєстрацію авторського права на комп’ютерні програми, патент 582 Додаток АВ. Акти впроваджень 597