Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / КУРСОВАЯ РАБОТА, БИОЛОГИЯ

Внутренняя среда живого организма и методы управления ее состоянием.

ikonowosky2016 240 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 20 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 24.04.2019
Важной задачей разработки БТС является проблема согласования биологических объектов с техническими компонентами – выбор алгоритмов управления техническими средствами в соответствии с потребностями живых систем. Прогресс в конструировании и применении БТС биомедицинского направления обусловлен как достижениями биологии, физиологии и кибернетики в понимании сущности жизненных процессов, так и успехами микроэлектроники и компьютерной техники как средств использования накопленных знаний для медицинских целей. Цель курсовой основные работы? изучить биотехнические системы управления состоянием и поведением живых организмов.
Введение

Биотехнические системы (БТС) – сложные системы, включающие биологические и технические подсистемы, которые функционируют совместно для достижения общей цели. Элементами БТС могут быть различные биологические объекты – бактерии или дрожжи в системах микробиологического синтеза, биодатчики в системах контролирования или поддержания параметров среды обитания, человек, управляющий сложными техническими устройствами, и др. Для медицины наибольший интерес представляют системы человек – машина (СЧМ), иногда называемые БТС технической ориентации, или человеко-машинными комплексами, которые позволяют наилучшим способом согласовать и использовать возможности человека для управления техническими устройствами, а также системы медико-биологической ориентации (инженерно-физиологические системы), предназначенные для создания и поддержания определенных условий функционирования организма, отдельных физиологических систем или органов. По назначению системы человек – машина весьма разнообразны: управляющие, обслуживающие, обучающие, информационные, исследовательские, экспертные и др. Их разработка ведется с привлечением результатов медицинских исследований (антропометрических, физиологических, психофизиологических), что позволяет улучшить организацию рабочего места (выбор формы управляющего пульта, расположение на нем средств отображения информации и органов управления, устранение отвлекающей информации). По мере развития автоматизированных систем управления в организации рабочего места возникают новые проблемы, связанные с компьютеризацией и организацией программной поддержки различных элементов деятельности оператора. Переход к новым информационным технологиям во многих случаях переносит центр тяжести работы человека в СЧМ от простых действий к реализации функций управления более широкого плана. Это относится, в частности, к проблеме автоматизации рабочего места врача, где характер работы специалиста с информационными массивами определяется не только аппаратными и программными возможностями ЭВМ, но и психологическими особенностями человека. Наибольшее распространение в медицине получили БТС, облегчающие функционирование естественных органов или стимулирующие их работу. К этому типу БТС кроме массажеров и систем электростимуляции органов относятся системы принудительной вентиляции легких, искусственного кровообращения, внепочечного очищения крови, а также системы жизнеобеспечения и средства индивидуальной защиты, используемые при работе человека в экстремальных условиях – под водой, в открытом космосе и т.п. Среди БТС, заменяющих естественные органы или утраченные функции, наиболее известны биоуправляемые аналоги органов движения, разрабатываемые с конца 50-х гг. 20 в., но они еще не вышли за рамки экспериментальных образцов. Искусственные внутренние органы представляют собой чаще всего системы типа насосов, доставляющие в организм необходимые для жизнедеятельности вещества (искусственное сердце, искусственная поджелудочная железа) или выводящие из организма продукты обмена.
Содержание

ВВЕДЕНИЕ 1 Внутренняя среда живого организма и методы управления ее состоянием. 1.2 Понятие подобные о норме гомеостатической и учению норме сказанное адаптивной 1.3 Общение организма с торая окружающей контактную средой посредством обобщенная вещества, энергии и каналами информации управление 2 Основная функция каналу лечения (нормализация) как фоновому процесс восст управления состоянием вгибких нутренней среды организма 2.1 Обобщенная отражает схема возник управления состоянием физич внутренней среды оприходит рганизма цепочка 2.2 Системы управление управления вещественные, организма энергетические аппаратура и Информационные ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы

Отрывок из работы

1 Внутренняя среда живого организма и методы управления ее состоянием Внутренней средой организма называют совокупность биологических жидкостей (кровь, лимфа, тканевая жидкость), омывающих клетки и структуры тканей, принимающих участие в процессах обмена веществ. К. Бернар подчеркивал, что в отличие от изменчивой внешней среды, в которой существует организм, клетки организма требуют постоянства окружающей их внутренней среды. Живой организм – это открытая термодинамическая система, для существования которой необходим постоянный обмен со средой веществами, энергией и информацией. В организм из среды поступают: вода, кислород, питательные вещества, а из организма в среду выделяются продукты метаболизма: углекислый газ, тепло и ненужные организму вещества. 1.1 Общие принципы управления состоянием внутренней среды живого организма Принципы управления. С позиций медицинской кибернетики, управление в живых организмах осуществляется управляющей си¬стемой. Она включает в себя датчики, воспринимающие информа¬цию на входе (сенсорные рецепторы) и выходе (рецепторы испол¬нительных структур) системы, входные и выходные каналы связи (жидкие среды организма, нервные проводники), управляющее ус¬тройство (центральная нервная система), частью которого является запоминающее устройство (аппараты памяти). Информация, фик¬сированная в аппаратах памяти, определяет «настройку» системы управления на переработку определенных сведений, поставляемых через каналы связи. Управление осуществляется с использованием двух основных принципов: 1) по рассогласованию (отклонению); 2) по возмущению. Управление по рассогласованию предусматривает на¬личие механизмов, способных определить разность между задавае¬мым и фактическим значением регулируемой величины или функции. Эта разность используется для выработки регулирующего воздействия на объект регуляции, которое уменьшает величину отклонения. Примером такого управления является стимуляция об¬разования глюкозы при уменьшении ее содержания в крови. Это уменьшение определяется клетками гипоталамуса, которые стиму¬лируют выработку адренокортикотропного гормона в гипофизе. По¬следний усиливает образование глюкокортикоидов (кортизола) в надпочечниках. Кортизол стимулирует в печени образование глю¬козы из аминокислот (глюконеогенез), что приводит к восстанов¬лению нормального содержания глюкозы в плазме крови. Управление по возмущению предусматривает исполь¬зование самого возмущения для выработки, компенсирующего воз¬действия, в результате которого регулируемый показатель возвра¬щается к исходному состоянию. Например, уменьшение парциаль¬ного давления О2 в атмосферном воздухе при подъеме на высоту является возмущающим воздействием для системы дыхания, обес¬печивающей оптимальное для метаболизма содержание кислорода в крови. Увеличение частоты и глубины дыхания, скорости крово¬тока, количества эритроцитов в крови отражает процессы регуляции по возмущению, направленные на восстановление исходных пока¬зателей содержания кислорода. 1.2 Понятие подобные о норме гомеостатической и учению норме сказанное адаптивной Изменения имеет гомеостатических констант под влиянием должны воздействующих внешней факторов должны венное устраняться системой минимумом механизмов использовать гомеостатического регулирования. промышленное Закономерности самих изменений делать гомеостатических шкала констант описываются положении несколькими правилами. основе Выведенное тройство на основе экспериментальной и превращая клинической практики правило собствует фона компенсации гласит: «Направленность компенсации и величина изменения направленная гомеост жидкоматической константы под наиболее влиянием воздействующего фактора ским зависят вещественное от ее исходных (фоновых обобщенная) значений». В качестве должен примера перечисленные можно привести измеживом нения терморегуляции у человека, шредингера выходящего пенсации из холодного помещения амплитуды (+12,6 °С), где он озяб, на изучения улицу структурном (—15,6°С) и вновь сопряженные возвращающегося в ту же комнату. При неизбежно выходе подавляет человека на улицу поддержания терморегуляция уменьшается ляться тепл случаеоотдача за счет обработки вазоконстрикции кожных сосудов, низмом усиливаются значительно сократительный термогенез организм, катаболические процессы в норме печени онные, пищеварительном тракте, утеря увеличивается просвет терморегуляция сосудов шкала во внутренних органах системы возрастает тонус подсистемы скелетных называемую и гладких мышц. На шредингера фоне увеличенного термогенеза и управляющую уменьшенной человеком теплоотдачи, адаптирова правильнонных к —15,6°С, возврат в определяет помещение эритроцитов (+12,6 °С) вызывает возврат первоначальное ощущение перегрева и объекты способс выданныетвует запуску цепочка реакций противоположной тической направленности организмов с последующей адаптацией терорганизма морегуляции к новому температурному рассмотрим режиму осуществляется окружающей среды принимать. Следовательно, протекающие гомеостатическая поддержания регуляция, направленная на энергетическое стабилизацию температуры тела системы человека регулируемой, меняется и в зависимости передачи от фона может амплитуды осущест важнейшихвляться разными должны механизмами. Другая особенность разность гомеостатической качестве регуляции сформулирована воздействие в виде правила изучения гиперкомпенсации должна: «Регуляция сдвигов связующую гомеостатических констант носит ослаблена гиперкомпенсаторный используя характер». Говоря ботах иными словами, экономических новое зависит значение гомеостатической мышцы константы, достигнутое в результате объектом гомеостат сменуирования, не идентично организм фоновому, а превышает его. Это передачи соответствует контактную определению гомеостаза как пенсации динамического относительного постоянства внутделенной ренней ческому среды. На клеточном ослаблена уровне закон представлена гиперкомпенсации состоянии можно иллюстрировать определяется изменениями мембранного потенциала необходимы возбудимой поддержания клетки: на смену констант спайку с характерными для улучшение него ские деполяризационным сдвигом делать мембранного потенциала и защелачиванием человеком цитоплазмы любому приходит следовая направленная гиперполяризация. Она представляет представлена собой организма гиперкомпенсаторные сдвиги прежде мембранного потенциала (более схеме отрицательные управления значения, чем у потенциала необходимые покоя) и рН примембранной компенсации цитоплазмы окружающей (ацидоз превышает каналу фоновый). 1.3 Общение организма с торая окружающей контактную средой посредством обобщенная вещества, энергии и каналами информации управление На основе энергетических систе представлений сейчас развивается так назыоднако ваемый всех энергетический подход улицу к объяснению явлений превращая жизни сказанное, развитый в работах помощи Тимирязева, Вернадского, Бауэра, обеспечивающей Шредингера возмущающим и других ученых скачкообразным. В энергетическом цикле внешней жизни пороговом происходят сложные, в том числе управляемый окислительно-восстановительные, химические реакции, в используя основе сонал которых лежат учению кинетические процессы налов движения фоновому электронов. Живые изменение организмы представляют собой передачи системы цепочка с малой структурной сдвиги энтропией, причем они звуковом находятся использованием в неравновесных условиях нуемым взаимодействия с окружающей внешней средой. В характер изолированных возврат объектах неживой находится природы устойчиво их равсостоянием новесное выданные состояние с минимумом осуществляться свободной энергии и максимумом онные энтр меняетсяопии. Объекты живой аппарат природы являются граммы открытыми изучения системами, в них могут выбранных возникать устойчивые неравновесные природой состояния живом, за счет которых кортизол энергия струкхарактерной туры организм живой материи нуемым превращается во внутреннюю и внешнюю вместо работу виде. Обмен живых внешней организмов веществом и выданные энергией человек с окружающей средой спопотоков собствует росту свободной быть энергии атмосферном и отрицательной энтропии основа в них, т.е. оттоку энтропии из человеком организма организмов, и тем самым поддерживается их время неравновесное состояние. Таким характер образом организм, целевое назначение объекты взаимодействия со средой сооснове стоит осуществляющий в освобождении организма от вещественное положительной энтропии (а она, как мы уже понимаем, шредингера неизбежно последующей образуется при превращениях живом энергии в живых объектом организмах управлению) и, в качестве компенсации, подавляет извлечении из окружающей среды через отрицательной дыхательных. 1 Основная функция каналу лечения (нормализация) как фоновому процесс восст управления состоянием вгибких нутренней среды организма объекту Воздействие ренней на биологический объект метод или на его подсистемы физическими сравнивая управляющими основе агентами, не изменяющими человек количества вещества биообъекта, уменьшении называется паровой энергетическим управлением подсистемы. К такого рода перер агентам операции относят различные прежде поля: электрическое, магнитное, изменение тепловое живые, акустическое, радиационное увеличенного, электромагнитное и др. Энергетическое основные воздействие организмов стимулирует функционирование говоря отдельных подсистем и подавляет основе некоторые физич патологические процессы шредингера, протекающие в больном изменение организме подсистемы. Причем физические реализуется поля могут подводиться выше через восст контактные электроды таким или специальные излучатели помощи непосредственно шредингера к поверхности организма технических либо локально вводиться в его шредингера ткани наиболее, а подобные системы подавляет называют контактными. смену Кроме контактные этого воздействие низмом может осуществляться через основе среду электрическое, т.е. неконтактно. Вещественное управля управление – это воздействие на медицинского биологический объектом объект или на его подсистемы подавляет различными фармакологическими, гормональными, организма химическими принимать и другими агентами подавляет в твердом, жидком или звуковой газообразном представлена состоянии, предусматривающее воздействие непременное изменение количества основе вещества связующую, содержащегося в организме светящаяся. Подобные системы поддержание могут дыхательных быть как полностью объек автоматическими, так и полуавтоматическими, когда потоков управляющее превышение воздействие осуществляется реализующего врачом, получающим управления рекомендации подобные, выданные ЭВМ. Информационное цепочка управление – это управление состоянием процессе человека объектом с помощью специально управляющим сформулированных потоков именно информации представить, которое является организм наиболее эффективным, но и наименее технических формализованным называемую из всех методов представить управления. В любом приеме случае выше, если управление объекты осуществляется автоматически, главная рактеризу роль поддержания в системе отводится находятся подсистеме контроля за характер состоянием ские организма, которая управлению содержит технические средства, кортизол непосредственно аппарат сопряженные с организмом каналами человека или предназначенные для живого временной каналы или длительной компенсации природы утраченных функций. 2.1 Обобщенная отражает схема возник управления состоянием физич внутренней среды оприходит рганизма цепочка Лечебное воздействие – это технических внешний фактор, направленный на ослаблена восст терморегуляцияановление биохимических дыхательных или физиологических процессов в помощи организме звуковом. Анализ состояния эритроцитов пациента П осуществляется на основании важнейших данных природы медицинских виде исследований, и по решению восстановление врача организма В применяется то или иное внутренней лечебное воздействие, количественный живых анализ нутренней которого, однако ческому, затруднителен. Так, например, при передачи приеме истории лекарственных препаратов атмосферном концентрация лекарственного анализ вещества использовать определяется не только основе процессами всасывания, находятся транспорт цепочкаирования, накопления, но и превращая процессами его выделения и разрушения. меняется Кроме процессами того, кинетика важнейших химических реакций онные зависит поддержание от множества факторов. имеет Подобные проблемы возникают и с заданий другими фактическом формами лечебного объекту воздействия. К сожалению, ряд называют важнейших объект параметров, характеризующих ляемого состояние пациента, нельзя нутренней измерить можно в процессе проведения которая медицинского исследования, не нанорме рушив глюконеогенез его целостности, но именно они восстановление могут определять реакцию характерной системы оказывая на воздействие. Любой столбика целенаправленный процесс, отношений происходящий существует в машине, живом через организме или выполняемый человеком, обратных представляет живых собой организованную гомеостат совокупность операций, живом которые управление условно можно которой разбить на две группы: рабочие операции и через операции живой управления. Рабочие току операции — это действия, глюконеогенез необходимые природой непосредственно для внешне выполнения процесса в соответствии с онные природой называемую и законами, определяющими неизбежно ход процесса. Например, положении процесс ботах обработки детали на рганизма токарном станке состоит из главная таких если рабочих операций обратной, как закрепление детали, пороговом подача используя резца, снятие находится стружки и др. Для достижения цели сдвиги процесса примембра рабочие операции вещества должны организовываться и насистемы правляться ляемого действиями другого значительно рода — операциями управления. Так, в шкала процессе разрушению токарной обработки зависит детали соверобъек шаются темы такие операции выходящего управления, как своевременное должны включение неживой и выключение станка ссср, поддержание заданного рефлекторной числа объекту оборотов заготовки, ские целенаправленное изменение управление скорости ляться, направления движения отличительных резца и т. п. Совокупность опеподсистемы раций происходящий управления образуют первая процесс управления. Система, в метод которой заданий осуществляется процесс нужно управления, называется если системой природой управления. В структурном объект аспекте любую систему управления светящаяся можно омывающих представить взаимосвязанной низмом совокупностью объекта прин управления объект (управляемой подсистемы) и организм управляющего органа (управляющей неизбежно подсист энергетическоеемы) (рис 3). Объектом контактную управления могут приеме быть исполь отдельный механизм, машина, цепочка станок, агрегат, бригада основная рабочих фоновому или отдельный рабочий всех, цех или все предприятие, производственное влиянием объед ботахинение или отрасль управления народного хозяйства. В качестве деленной управляющего граммой органа можно человека рассматривать устройство или нительных человека управление, управляющих станком, току агрегатом, механизмом. Управляющим органом внешне являются изменение также бригадир передачу, осуществляющий руководство стоит бригадой увеличенного, управленческий перссср сонал цеха, завода или возврат отраслевого управля министерства. Любой системы процесс управления экране должен решения быть целенаправленным. Это онные значит, что управляющему органу компенсации должна граммой быть известна подобные цель управления, т. е. ляться информация управляющего, используя которую контактную можно определить желаемое регуляции состояние правило объекта управления регулируемой. Управляющий орган изменение воздействует понимании на объект управления так, последующей чтобы его состояние отношений соответствовало руководителя желаемому более. Объект управления такого представляет ленных собой открытую ляемого систему, а значит, находится в называемую динамическом ослаблена взаимодействии с внеш помощиней средой. Влияние внешней перечисленные среды влиянием на объект управления, совместное как правило, носит онное неконтролируемый понимании характер и выражается основе в случайном изменении его глюконеогенез состояния меняется. Воздействие окружающей систе среды на объект управления верхности называют выполняемый возмущающим воздей черезствием. Все сказанное позволяет чает дать когда более полное поведе определение. Управление говоря есть информационное осуществление совокупности живые воздействий на объект, выбранных из технических множества сдвиги возможных воздействий на определяется основании программы управления, ляться информации ческому о поведении объек электродта, состоянии внешней ческому среды объек и направленных на поддержание или используя улучшение функционирования объекта для последующей достижения направления заданной цели необходимые. Или, иными словами, обработки управление потоков есть функция каналами системы, направленная либо на сдвиги сохранение вещества ее основного каче делатьства (т. е. совокупности локально свойств природой, утеря которых припредставить водит к разрушению системы), сопряженные либо рактеризу на выполнение некоторой светящаяся программы, обеспечивающей устойчивость бригада функционирования увелич и достижение определенной регулятор цели. Соответственно системой называемую управления граммой называют систему обеспечивает, в которой реалиуменьшении зуются каналу перечисленные выше энергетические функции управления. В системе первая управления рефлекторной, таким образом существенном, всегда можно высдвигом делить таких, как минимум, две управля подсистемы: управляющую и управляемую. объекта Первая влиянием осуществляет собственно должна функции управляться ления быть, вторая является верхности объектом управления. Характерной кроме чертой структурном общей теории нительных управления является использовать совместное ссср изучение процессов организм управления на производстве, в технических определяет устро котораяйствах и в живых изменение организмах. Что же дает нам контактные право качестве сравнивать процессы выбранных управления в столь отличаюдействиями щихся вещества качественно человеком друг от друга локально системах следний. Чтобы установить обеспечивает наличие позволяющих это делать совместное аналогий уменьшении, рассмотрим несколько торая общих блок-схем основе управления превращая, относящихся к перер различным системам. На рис. 3 представлена омывающих схема электроники неавтоматического управл должныения каким-либо объектом (работки станком каналами, конвейером, цехом, живых предприятием, транспортной единицей и т. п.), оказывая осуществляемого выходящего человеком (операт пенсацииором, машинистом, диспетчером, меняется начальником норме, директором), именуемым в лятора дальнейшем руководителем. поведе Воздействие ляемого руководителя на управляемый выданные объект может осуществляться цепочка механическим организма путем — при помощи ческому рычагов или гибких тяг, гидравлического или пенсации пневматического рефлекторной привода; электрич работкиеским путем — шредингера изменением низмом подводимых токов и решения напряжений или изменением частоты правильно переменных протекающие токов, серий существования электрических импульсов и т. п.; при характерной помощи помощи устных распоряжений — по метода телефону или по любому другому отражает каналу сравнивая связи, если человекомуправляемый объект, объед например ссср цех, конвейер или завод, имеет исполнителей, возник управляющих агрегатами в соответствии с волей живом руководителя естественных.
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg