Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Автоматизированная биотехническая система оценки безопасности пищевых продуктов и кормов Черемных Елена Григорьевна

Автоматизированная биотехническая система оценки безопасности пищевых продуктов и кормов
<
Автоматизированная биотехническая система оценки безопасности пищевых продуктов и кормов Автоматизированная биотехническая система оценки безопасности пищевых продуктов и кормов Автоматизированная биотехническая система оценки безопасности пищевых продуктов и кормов Автоматизированная биотехническая система оценки безопасности пищевых продуктов и кормов Автоматизированная биотехническая система оценки безопасности пищевых продуктов и кормов Автоматизированная биотехническая система оценки безопасности пищевых продуктов и кормов Автоматизированная биотехническая система оценки безопасности пищевых продуктов и кормов Автоматизированная биотехническая система оценки безопасности пищевых продуктов и кормов Автоматизированная биотехническая система оценки безопасности пищевых продуктов и кормов
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Черемных Елена Григорьевна. Автоматизированная биотехническая система оценки безопасности пищевых продуктов и кормов : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.06 : Москва, 2004 154 c. РГБ ОД, 61:05-5/1900

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1 Литературный обзор современных методов биологической оценки

1. Существующие биотесты 10

2. Биотестирование на инфузориях 12

2.1. Общие закономерности 12

2.2. Экология инфузорий 15

2.3. Адаптация простейших к изменению различных факторов внешней среды 19

2.4. Практические методики биологической оценки на инфузориях

2.5. Математические модели изменения численности популяций инфузорий

3. Приборы для биотестирования 26

Глава 2 Изучение инфузорий как тест-организмов автоматизированной системы биотестирования и разработка методов их культивирования 31

1. Функции простейших как тест-объектов 31

2. Выбор и идентификация видов инфузорий 33

3. Методы выделения из природной среды и культивирования монокультур инфузорий

4. Математические модели изменения численности популя ций Stylonychia mytilus и Paramecium caudatum 41

Глава 3 Математическая модель и алгоритмы автоматизированного управления биотестированием

1. Целевая функция 45

2. Математическая модель опыта 46

3. Алгоритмы автоматизированного управления биологического испытания на инфузориях 53

4. Оценка точности подсчета 58

Глава IV, Программа автоматизации биотестирования AutoCiliata 63

1. Назначение, задачи и основные принципы 63

2. Экранный интерфейс и структура программы AutoCiliata 66

3. Автоматизация исследований 75

3.1. Экспрессные режимы 75

3.2. Длительный режим 77

4. Руководство оператора 79

Глава V, Разработка аппаратной части автоматизированной системы биотестирования

I. Этапы проектирования 84

2- Разработка конструкции аппаратной части биотехнической системы

3. Компоновка элементов конструкции корпуса 91

4. Реализация способа контроля тест-объектов 92

5. Создание условий контрастного изображения 94

6. Выбор параметров планшетки 96

7. Узлы перемещения 98

8. Электронное согласующее устройство 100

9. Структурная схема АБСОБ Ю2

Выводы 105

Введение к работе

1. Актуальность разработки и совершенствования биологической оценки безопасности пищевых продуктов и кормов

Изменения биосферы, обусловленные широкомасштабным промышленным и сельскохозяйственным производством и иной деятельностью человека, оказывают негативные воздействия на все живые организмы, в том числе и на самого человека. Эти воздействия осуществляются через объекты внешней среды - воду, воздух и пищу, являющуюся «..основным биохимическим мостиком между средой и организмом человека»*- Загрязнение пищевых и кормовых продуктов разнообразными ксенобиотиками зависит от содержания их во внешней среде, от нарушения технологии производства и от множества разнообразных факторов, которые заранее учесть практически невозможно.

Во всем мире ежегодно производится около 300 млн.т. химических про
дуктов из них около 20 млн.т. поступает в природную среду, а из нее в пи
щевые цепи [1]. Природа на протяжении многих десятилетий подвергается
массированному воздействию факторов антропогенного происхождения и
сейчас в биосфере циркулирует около 50-60 тыс. видов ксенобиотиков [2],
которые, встраиваясь в естественный круговорот веществ, претерпевают
различного рода изменения: окисляются, гидроксилируются, восстанавли
ваются, гидролизуются и изомеризуются. Достаточно часто масштабы угро
зы для живых организмов нельзя предвидеть, а отдаленные последствия мо
гут быть гораздо опаснее, чем воздействие изначально используемых хими
ческих факторов[3]- Так при трансформации искусственных веществ в поч
венных и водных организмах - бактериях и простейших, в результате разно
образных биохимических реакций могут возникать вещества еще бо
лее токсичные, чем до биодеградации, например, ДЦТ и ДЦЕ, ртуть и и
метилртуть [4] и т.д. __^_

Э.Г. Розанцев Курс лекций по биохимии МГУ lib

5 Весьма вероятно, что ксенобиотики и разнообразные продукты их трансформации могут присутствовать в пище. Кроме того, продукты питания содержат специальные добавки [5], к которым относятся:

  1. пищевые красители и цветообразователи (около 60 видов);

  2. ароматизаторы (около 20 видов); 3)регуляторы кислотности (около 30 видов);

  1. эмульгаторы;

  2. стабилизаторы;

  3. консерванты (более 40 видов);

  4. антиоксиданты (более 20 видов).

Всего в мировой пищевой промышленности используется более 2000 пищевых добавок, из которых только 600 находится в списке безопасных веществ [б].

В продуктах животноводства могут присутствовать остаточные количества ветеринарных препаратов, среди которых антибиотики и гормоны встречаются достаточно часто. Таким образом, при употреблении продукта на организм человека воздействует практически непрогнозируемая совокупность разнообразных веществ, находящихся в сложных и разнообразных связях друг с другом.

Традиционный способ контроля безопасности пищи состоит в определении концентраций тех или иных индивидуальных токсикантов с помощью физико-химических методов. Проблема определения воздействия всего пищевого продукта на организм может быть разрешена с помощью комплексного исследования безопасности пищи, первым этапом которого должны быть методы биологической оценки [7,8]. Научная мысль неоднократно обращалась к теме использования разнообразных живых организмов для получения интегральной оценки качества различных объектов. Еще в 1931 году Чижевский А.Л. писал: «...живая материя, те или иные клеточные образования являются чувствительнейшим реактивом по отношению к чрезвычайно малым дозам вещества и обнаруживают качественно и количественно раз-

личную возбудимость к различным веществам, в зависимости от их химического состава и физического состояния» [9].

Применительно к области контроля безопасности такие биологические исследования представляют собой способы определения степени токсичности продукта по реакции живых организмов — моделей, тест-организмов, или тест-объектов [10]. Определение степени безопасности объектов для получения качественной оценки с помощью живых организмов называют биотестированием или биотоксикологической оценкой.

В качестве организмов-моделей могут использоваться разнообразные живые системы. До недавнего времени это были в основном высшие животные: мыши, кролики и т.д. [11]. Токсикологические методы с применением таких моделей имеют длинную историю применения, они хорошо проработаны, но дороги, длительны и трудоемки. При глубоких исследованиях свойств новых продуктов или новых добавок в составе продукта такие методы необходимы, но в настоящее время существует возможность существенно уменьшить затраты на токсикологические испытания, используя на первом этапе комплексного исследования биотестирование на простейших организмах [12]. В связи с выше перечисленными факторами становятся весьма актуальными методы, сочетающие возможности биологических моделей и аналитических приборов. Обычно это методы, ранее апробированные в экологических исследованиях или в медицинской токсикологии, в них в качестве тест-организмов применяются культуры клеток тканей человека и животных и низшие организмы. Такие методы называются альтернативными [13], и это определение предполагает некоторое противопоставление традиционным токсикологическим подходам, использующим высших животных, поэтому, на наш взгляд, более корректным является обобщающий термин: биотестирование in vitro [14].

Традиционные исследования in vitro (без использования автоматизации) сопряжены с высокой трудоемкостью и необходимостью высокой квалификации исследователя. Поэтому, для повышения технологичности и расшире-

7 ния применения биотестирования, разработка автоматизированных систем с применением в качестве тест-организмов низших животных не только оправдана, но и совершенно необходима. Существующие примеры автоматизации проведения эксперимента с помощью биотестирования доказывают возможность сочетания современного технического оборудования с биологическими объектами, используемыми в качестве датчиков. Приборы для биологических исследований формализуют процесс проведения анализа. В качестве метода, обеспечивающего интерфейс между тест-организмом и технической подсистемой, в этих приборах используется фотометрия. Современные технические возможности позволяют создавать устройства на основе телеметрического способа, который расширяет возможности приборов для биотестирования, приближая их к полным автоматам.

Разработка таких устройств требует изучения биологических особенностей применяемых живых моделей для последующего синтеза эффективной технической системы их контроля.

2. Цель и задачи исследования и разработки

Биотестирование in vitro, как способ получения обобщенной информации о качестве пищевых продуктов и кормов, объектов окружающей среды и объектов искусственного происхождения имеет высокий потенциал научного и практического применения. Но широкое распространение биотестов сдерживает, в первую очередь, их трудоемкость. Естественное решение этой проблемы сегодня - это создание приборов, реализующих процесс биотестирования в автоматизированном режиме, который изменяет не только количественные характеристики, такие как производительность и достоверность, но может привносить и новые качества.

Цель работы заключалась в создании автоматизированной биотехнической системы оценки безопасности (АБСОБ) пищевых продуктов и кормов, пред-

назначенной для повышения уровня безопасности питания человека- В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

выявление, изучение с помощью математического моделирования наиболее перспективных тест-организмов и разработка способа культивирования их как «биодатчиков» в АБСОБ; создание способа автоматизированного управления процессом биотестирования;

разработка способов вычисления оценок автоматизированного биологического исследования и поверки системы;

разработка алгоритмов, программы управления аппаратной частью системы и ходом биологического исследования; проектирование и изготовление аппаратной части АБСОБ.

Адаптация простейших к изменению различных факторов внешней среды

Одно из основных качеств типа Ciliata это относительно быстрая геноти-пическая и фенотипическая изменчивость, которая позволяет этим организмам адаптироваться к разнообразным условиям существования. Инфузории обитают в водоемах, существенно отличающихся по температурным условиям (от 0 до 40 и даже 50 С), по количеству и качеству органических соединений, минеральному составу, количеству растворенных газов - СЬ, СОэ, H2S, рН воды и др. В таких различных условиях часто живут одни и те же виды инфузорий, например, P. caudatum и Tetrahymena pyriformis. В соответствии с сезонными колебаниями температуры меняется численность популяций, для многих видов характерны два максимума численности - весной и осенью.

Адаптация простейших зависит от динамики изменения условий среды, при быстрых изменениях действующего агента, будь то температура или наличие солей металлов, его уровень, при котором наступает гибель популяции, гораздо ниже, чем при условии медленно изменяющихся условий внешней среды. Самый лучший результат адаптации (максимальный уровенъ агента) дает ритмически изменяющийся процесс. У простейших нет постоянных пределов адаптации по отношению химическим и физическим агентам и эта способность меняется от силы, характера и времени действия агента. Кроме того, различные виды и клоны одного вида могут иметь различные адаптационные возможности.

Адаптационные способности инфузорий к изменениям температуры связаны с серьезной перестройкой всех их жизненных функцнй - скорости движения, размножения, фагоцитоза, пиноцитоза, а также формы и размеров тела, органоидов и клеточных включений. Такая перестройка определяется изменением клеточного метаболизма и касается, прежде всего, ферментных систем энергетического обмена. Адаптационные изменения происходят в клетке простейших в процессе привыкания и к другим факторам воздействия на организм: рН водной среды, содержанию кислорода, диоксида углерода, сероводорода и др,, а также различным солям и/или токсичным веществам. При этом различные действующие агенты могут оказывать как неспецифическое, так и относительно специфическое воздействие на клетку. Адаптация к химическим агентам осуществляется за счет перестройки протоплазмы клеток, в которой количественно изменяется фермент, подавляемый действующим агентом, и/или возникает в клетке новая форма обмена веществ, и/или происходит разрушение и детоксикация химического раздражите ля В этот период наблюдаются, как правило, 3 фазы: в начале чувствительность высокая, далее она снижается, и вновь повышается почти до контрольного уровня. Все функции клетки в процессе адаптации претерпевают изменения. Эти изменения имеют различные скорости, но, как правило, отличаются фазным характером, состоящим из последовательности: угнетение функции — активация функции (возможно выше нормы) - установление почти постоянного уровня активности функции или установление характера медленного снижения активности. Как и у многоклеточных животных, так и у простейших нарушение одной из функций организма может приводить лишь к временному изменению других функций, которые полностью или частично восстанавливаются.

Инфузории Tetrahymena pyriformis, имеющие размеры около 25x5 Омк, давно и достаточно успешно применяется для оценки токсичности и пищевой ценности продуктов питания человека и животных.

Для получения токсикологических характеристик пищевых продуктов, упаковочных материалов в пищевой отрасли и объектов окружающей среды разработана единая методическая схема комплексной биологической оценки на инфузориях Tetrahymena pyriformis [46]. Схема включает 3 этапа:

К Первичная токсикологическая оценка, включающая 96 часовую экспозицию исследуемых проб с популяцией инфузорий. В течение этого времени острая токсичность пробы через 6 часов, через 24 часа - по-дострая, а через 48-96 часов - хроническая токсичность. По минимальным изменениям жизнедеятельности организмов без их гибели оценивается порог токсического действия. 2- При оценке объектов в хроническом эксперименте препараты и продукты исследуются в концентрациях, не проявивших выраженного токсического действия на предыдущем этапе. По закономерностям роста популяции в течение 96 часов (4 суток) можно определить адаптогеные свойства, иммуномоделирующее действие и мутагенную активность исследуемых объектов, 3. В пролонгированном эксперименте в течение 384 часов (16 суток) проводятся уточняющие исследования результатов, оценка производится на основе анализа характера роста популяции и сравнения реакции на повышенные концентрации исследуемых проб опытной и контрольной популяций. Инфузории рода Paramecium также широко используются в токсикологической практике. Описаны попытки использования этого вида в биомедицинских исследованиях для диагностики патологических состояний человека [47,48], и методически отработанные способы оценки токсичности сточных вод[49].

Этот вид инфузорий давно и тщательно изучен, он приведен в качестве примера в школьных учебниках, у многих людей слово «инфузория» ассоциируется с «туфелькой» (Paramecium caudatum). В методике оценки интегральной токсичности кормов на инфузориях Paramecium caudatum [SO] регламентированы условия культивирования и проведения исследований на культуре в фазе замедленного роста продолжительностью от 1 недели до 2х месяцев, В этой же работе приведены сравнительные характеристики Зх видов инфузорий (P. caudatum, T.pyriformis и S. mytilus), и вывод автора состоит в следующем: любая методика, использующая инфузорий в качестве тест-организмов, может давать объективные результаты, если подготовленная проба продукта является представительной с точки зрения присутствия в ней всех токсических компонентов из исследуемого продукта.

Скорее всего, это утверждение верно лишь в определенных пределах: для некоторых видов инфузорий и для определенных продуктов» т.к. у этих, как и у других организмов существует трофическая специализация и, соответственно, специфические особенности метаболизма.

Выбор и идентификация видов инфузорий

В соответствии с [70] Stylonychia mytilus относится к типу Ciliophora, классу Ciliatea, подклассу Spirotrichea, отряду Stichotrichida, подотряду Sporadotrichia, семейству Oxytrichida, роду Stylonychia. Эти бентосные инфузории относятся к группе простейших с высоким потенциалом приспособления, имеющих широкий трофический диапазон. Они могут питаться бактериями, дрожжами, жгутиконосцами, одноклеточными водорослями, более мелкими видами инфузорий. Есть наблюдения о переваривании этим видом инфузорий даже яиц аскарид. Эти инфузории имеют овальное тело длиной 180-250мк. Как и все брюхоресничные инфузории, Stylonychia сильно уплощена в спинно-брюшном направлении и у нее ясно различимы спинная и брюшная стороны, передний и задний концы.

У S. mytilus (4) [71] на спинной стороне, вместо ресничек имеются длинные тонкие нити, они выполняют осязательную функцию. Все ресничные образования, связанные с движением и захватом пищи, сосредоточены на брюшной стороне простейшего. Кроме ресничек, на брюшной стороне имеются группы цирр, каждая из которых результат тесного соединения (слипания) многих десятков отдельных ресничек. При помощи цирр эта инфузория быстро передвигается по субстрату. Помимо простого горизонтального передвижения ту субстрату, Stylonychia способна производить довольно быстрые и сильные скачки, сразу отрываясь при этом от субстрата. Эти резкие движения осуществляются при помощи трех мощных хвостовых цирр (рис.4, 5), которые в обычном движении участия не принимают. Па брюшной сшроне в передней половине тела находится продольная выемка - перистом. В глубине перистома расположено ротовое отверстие - клеточный рої (цитоетом)., ведущий в изогнутую глотку (цитофармнке). Глотку поддерживает система глоточных нитей. На сшнном краю глоткя находится волнообразная перепонка (ундулирующая мембрана) тонкое, все время колеблющаяся пленочка, состоящая из слипшихся между собой ресничек. По краю тела справа и слета расположены дна ряда краевых (маргяналышх) цирр. С правого края животного они проходят вдоль всего тела с левого края доходят лишь до области м рнстома. Эти ресничные образования служат для поступательного движения животного, когда оно оторвано от субстрата и свободно перемещается в поде. Па спинном краю глотки находится волнообразная перепонка (ундуяи-рукнцая мембрана) - тонкая, все время колеблющаяся пленочка, состоящая яз сяшшихся между собой ресничек. На дна глотки происходит эндоцихте. По левому краю, начиная с самого переднего конца тела, проходит сильно развитая тока околоротовых (адораяьных) мембранелл. Своим биением они направляют ток воды в сторону ротового отверстия.

В эндоплазме расположены ядра инфузорий макронуклеус н микронуклеус. SiyJonychia как и все инфузории, размножается при помощи поперечного деления. Stykmychia делится і - 4 раз в сутки. Время от времени период вегетативного размножения прерывается половым процессом конъюгацией (рис.6), которая состоит в том, что две особі взаимно обмениваются генетическим материалом. При этом происходит временное соединение двух особей, во время которого они обмениваются частями своего наследственного аппарата. Конъюгация у Styionychie длится 12 часов (от момента объединения двух особей до момента их расхождения).

Paramecium caudatum [72] относится к tuny CHiophora» классу iliateaf подклассу Rhabdophoritm отряду Hymenostomaiida, подотряду РешсиІІаа, семейству Parameciidae. роду Paramecium Paramecium caudatum часто встречается в пресноводных водоемах во веем мере. Это пяаиктоиво-бентоснам инфузория. Скопления этого вида организмов можно наблюдать и в толще волы, и в пищевом субстрате, в который одноклеточные внедряются, образуя КОЛОНИИ медленно двиг&шцихся клеток (рисЛ),

Строение клетки Paramecium (рис.8) имеет сходные черты со строением Stylonychia. У Рошпесішп все реснички имеют почти ровную длину, они подобно веслам проталкивают воду, позволяя организму перемещаться со скоростью равной 1,5&ш/с ; (4-5 длин тело в секунду). Как и Stylonychia, Paramecium размножается делением клетки на две дочерних, также у нее имеется механизм конъюгации, позволяющий приспособится к разнообразным изменениям внешней среды, Оба этих виде являются активными фильтрате рами; непрерывно пропускающими через организм поток воды, при этом и пшшевьт частицы, и НЄІШОІ ВЬШ попадают в клетку.

Алгоритмы автоматизированного управления биологического испытания на инфузориях

В основе биологической составляющей настоящей разработки лежит проверенный практикой биотест на инфузориях Stylonychia mytilus (глава I, раздел 2.4). Этот способ состоит в 2-х кратном подсчете инфузорий - до введения пробы и через 1 час после введения. Последовательность действий при выполнении такого исследования показана на рис. 17.

Серьезной проблемой этого метода является не достаточно достоверная выборка из лабораторной популяции инфузорий в опыте (в среднем 20-30 одноклеточных организмов на ! пробу), что связано с визуальным подсчетом этих тест-объектов под микроскопом. Для повышения достоверности биотестирования предложен алгоритм, показанный на рис Л 8, Реализация его возможна только при условии использования средств автоматизации, т.к. он предполагает многократный подсчет тест-объектов в течение опыта. Количество организмов, используемых в одном опыте, может быть достаточно большим - до тысячи клеток на 1 пробу исследуемого продукта. При описанных способах культивирования в одной лунке реально получать число клеток от 30 до 100, т.к. каждая проба повторяется, как минимум, в 3-х лунках количество тест-объектов в одной пробе равно 90-300. Начальный этап алгоритма биотестирования (рис. 18), состоящий в подготовке проб, может существенно отличаться для исследуемых объектов, имеющих разную природу, и универсального устройства автоматизирующего этот процесс в доступных источниках информации нами не обнаружено. Поэтому разработка автоматизированной системы биотестирования состояла в создании устройства и программы управления исследованием для реализации всех последующих этапов. Введение инфузорий и проб является дополнительной функцией, поэтому автоматическая система биотестирования может быть реализована в 2-х вариантах:

- минимальный вариант, в котором автоматизировано перемещение емкостей с инфузориями (лунки планшетки) и подсчет инфузорий, введение инфузорий и проб производится в ручную;

- функционально полный вариант, в котором автоматизированы подсчет и введение.

Базовый алгоритм автоматизации и основные команды программы управления исследованием для 2-х вариантов одни и те же.

Следующий этап - основной, для автоматизированной системы состоит в циклическом подсчете инфузорий во всех заданных и загруженных пробами лунках. Через каждые «п» подсчетов (1 цикл) производится вывод промежуточного результата, для информирования оператора о ходе опыта. На основании всех произведенных подсчетов инфузорий по каждой пробе вычисляются относительные количества выживших тест-организмов и, в соответствии с принятыми критериями, например в соответствии с (13, 14), оценивается степень безопасности исследуемого продукта. Алгоритм на рис.20 отражает эту последовательность действий автоматизированной системы.

Выявление уровней дискретизации целевых функций (Оэ и Од) является существом разработки методик для оценки качества разнообразных продуктов питания, кормов, пищевых добавок, упаковочных материалов. Используя автоматизированную систему биотестирования, такие методики могут разрабатывать специалисты в соответствующих предметных областях. Далее в соответствии с математической моделью эксперимента вычисляются вероятностные характеристики полученных результатов. Если возникают сомнения в достоверности результатов экспрессного биотестирования, то производится дополнительное воздействие на тест-организмы — продолжающееся экспонирование с исследуемой пробой (рисЛ 9), в течение заданного времени, при этом возможно дополнительное введение этой же пробы.

Использование уточняющего исследования (длительный опыт) основывается на функции (20), характерной для токсикологических испытаний на любых организмах, в том числе и одноклеточных. Изменения, определяемые какими-либо воздействиями на живой организм» являются функцией времени воздействия и интенсивности воздействия, пропорциональной концентрации тех или иных компонентов пробы или степенью их токсичности. Отсюда также следует, что для получения объективной оценки продуктов или иных объектов с малой токсичностью необходимо увеличивать время воздействия пробой на тест-объекты.

F = АТвои J) (20) FOTB - ответная реакция организма, на воздействие пробы исследуемого объекта; Тозд - время воздействия на организм пробой; J - интенсивность воздействия Таким образом, длительный опыт является прямым продолжением экспрессного со временем экспозиции 1-4 часа. Эта экспозиция выбрана на основании изученных методик биотестирования на инфузориях, В этом режиме в системе, которая представлена инфузориями в пробе, идет только один процесс гибели тест-организмов. При чем для каждого конкретного вида инфузорий это время должно обосновываться индивидуально. В течение экспозиции длительного режима в пробе с инфузориями существуют 2 процесса - гибели и размножения и, вероятно, для большинства видов инфузорий длительная экспозиция должна быть 24 часов и выше. Результаты многократного подсчета инфузорий в течение времени экспозиции экспрессного опыта можно интерпретировать как совокупность точек на координатной плоскости, где по оси X отложено время экспозиции, а по оси Y абсолютное количество подсчитанных объектов. Для аппроксимации опытных данных выбираем линейную функцию. По результатам подсчетов после каждого десятикратного цикла подсчетов с учетом всех проведенных измерений вычисляем коэффициенты уравнения регрессии (21) [75]. Коэффициенты а и b рассчитываются по методу наименьших квадратов, аналитическое выражение для их вычисления представлены формулами (22, 23).

Автоматизация исследований

Автоматизация исследований реализована в алгоритмах, включаемых командами опции главного меню «Исследование». Первой командой этой опции - «Экспрессный опыт», запускается краткосрочный режим исследования (1-4 часа), который состоит в многократном подсчете тест-организмов в течение времени экспозиции. Две следующие команды этой опции главного меню включают модификации экспрессного опыта.

«Экспресс-конвеер» - включает режим конвеєрного подсчета инфузорий на трех планшетках- В течение 3-х часов может быть проведены исследования с экспозицией 2 часа для 18 различных проб. Оператор последовательно меняет планшетки в устройстве по окончании каждого цикла подсчетов.

Режим «Экспресс-дополнение» нужен в производственных лабораториях, где исследуемые пробы поступают не одновременно, например, при разгрузке вагонов с сырьем на комбикормовых заводах. При каждой остановке процесса подсчетов (по окончании цикла) имеется возможность добавления инфузорий и проб в незаполненные лунки планшетки.

Автоматизация всех экспрессных режимов основана на базовом алгоритме управления экспрессным биотестированием (глава Ш, рис.18). Первая экранная форма, открывающаяся при этом, визуализирует все параметры начинающегося опыта (рис.41). Далее, после подтверждения запуска исследования (кнопка «Включение» на форме рис.41), осуществляется циклический подсчет тест-организмов во всех заданных лунках. После каждого цикла подсчета процесс останавливается для вывода на экран формы промежуточного результата (рис.42), который представлен в виде графиков изменения количества тест-объектов в каждой лунке.

После окончания- экспозиции на экране возникает форма окончательных результатов (рис,43). Вен информации, полученная в течение экспрессного опыта, сохраняется в оперативной памяти до начала следующего опыта. Результаты могут быть сохранены в базе данных и в файлох BxceL

На форме рис.43 результаты опытов представлены в виде таблицы и столбчатой диаграммы, построенной в осях координат, где по горизонтали отложено врем! исследования, по вертикали относительное количество инфузорий в пробе (суммарно но всем ггуикам пробы). Цвета столбцов дишраммы соответствуют цветам проб, выбранным в форме «Инициализация» (рис.36).

Режим длительного исследования состоит в однократном или многократном внесений проб в назначенные лунки и периодическом многократном подсчете инфузорий в этих лунках в течение заданного периода времени (24тасов - 3(1 суток). Например, можно подсчитывать инфузорий и/или вносить дополнительно пробы через каждые 24 часа, в течение 30 суток.

Все результаты подсчетов запоминаются в таблице Dat.db б&ш данных (рис.34). В таблицу Rezult.db заносится дата начала опыта, дата окончании вносится при завершении опыта и пустое значение в этом ноле является критерием незавершенного длительного опыта. При открытии информационной формы (рие.40) о текущих длительных опытах из таблицы Rezultdb выбираются гее строки с незаиолненяым нолем даты окончания.

На рис. 44 шжашны 3 кошт ЕДЫ длителы і ого режима Команда «Исследование» - «Длительный режим» - «Начало» включает подпроірамму начала длительного опыта, аналогичную подпрограмме экспрессного опыта. Продолжение длительного опыта состоит в одном цикле подсчета и выводе формы промежуточного результата, аналогичной форме на рис.42. Для окончания длительного опыта включается третья команда этой опции и осуществляется оодечет инфузорий в течение одного цикла. После чего программа вычисляет оценки безопасности исследуемых проб, их вероятностные характеристики и сохраняет все полученные результаты в таблицах mm данных. При этом в строках соотмгствугоїцих иесдедовшшьш пробам заполняется ноле даты окончания длительного опыта,

Похожие диссертации на Автоматизированная биотехническая система оценки безопасности пищевых продуктов и кормов