Основы теории биотехнических систем (ОТБТС).
Основные понятия, классификация и общие принципы БТС.
Основы анализа и синтеза БТС.
Бионические подходы к синтезу БТС бионического типа.
Цель.
Сформировать базовые знания в основе анализа и синтеза БТС, построения и оптимизации моделей функциональных процессов биологических систем, ориентированных на активную диагностику и управление состоянием организма. Знания и умения, полученные при изучении ОТБТС необходимы при замещении функций органов путём присоединения технических средств и создания БТС.
Понятия БТС.
1) Ахутин 1981
БТС – это большие системы представляющие собой совокупность биологических и технических элементов связанных в одном контуре.
2) Новосельцев 1991
БТС – это сложные системы, включающие в себя биологические и технические подсистемы, которые функционируют совместно для достижения общей цели.
3) Большая советская энциклопедия
БТС – это совокупность взаимосвязанных и взаимозависимых биологических и технических систем и объектов.
4) На первой международной конференции по бионике (Варна 1971)
БТС – представляет собой совокупность биологических и технических элементов объединённых в единую систему целенаправленного поведенья.
Бионика – наука изучающая проблемы построения и разработки устройств на основании принципов и свойств биологических объектов.
Классификация по функциональному назначению.
1) БТС эргатического типа (БТС-Э) – в которых биологическое звено – человек, выполняющий различные функции в замкнутом контуре управления технической системой (человек – машина).
2) БТС целенаправленного управления поведением целостного организма (БТС-У) – в которых управление состоянием биообъекта осуществляется целенаправленно. Управление может быть автоматическим либо полуавтоматическим (через пульт оператора). А также контактным (непосредственное воздействие на ткани) или бесконтактным (через среду).
Методы управления.
А) Энергетическое – используются физические поля (электрические, магнитные, радиационные). Применяют в электростимуляторах сердечного ритма, при облучении среды с целью подавления биосферы вредной для человека.
Б) Вещественное – использование различных фармакологических, химических и гормональных средств для управления состоянием живого организма. Ввод жидкостей и газов в систему дыхания (наркозные аппараты). Ввод жидкостей в систему кровообращения.
В) Информационное управление состояние человека с помощью специально сформированных сигналов управления путём воздействия на вторую сигнальную систему (гипноз, аутотренинг).
3) БТС медицинского назначения (БТС-М) – предназначены для использования в чисто медицинских целях для управления организмом, временной или длительной компенсации или коррекции его функций. Применяют в искусственных органах, информационных системах в функциональной диагностике, мониторинговых системах слежения, биотехнических системах для различных анализов.
Общие условии синтеза и оптимального функционирования всех видов БТС являются два принципа.
Принцип адекватности – согласование управленческих характеристик и основных конструкторских параметров технических и биологических элементов БТС.
Принцип единства и идентификации среды, требующий согласования свойств информационных потоков, которыми в процессе функционирования обмениваются технические и биологические составляющие системы, как в афферентных, так и в аффекторных цепях БТС.
В БТС режимы функционирования и конструкторские решения технических элементов должны максимально соответствовать морфофункциональным и психофизиологическим особенностям, сопрягаемым с ним биологическим элементам системы.
