Направления использования информационных технологий для анализа двигательной активности детей в возрасте до года Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

_______МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №8/2015 ISSN 2410-700Х______

предусмотреть необходимые технологические параметры механической обработки, обеспечивающие заданное качество обрабатываемой поверхности.

Список используемой литературы

1. Станок для обработки вкладышей крупногабаритных подшипников скольжения: пат. 132012 Рос. федерация: МПК7 B23D 1/20, B23D 9/00 / Дуганов В.Я., Бешевли О.Б. и др.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО Белгородский гос-й технологический ун-т им. В.Г. Шухова. - № 2013100863/02; заяв. 09.01.13; опубл. 10.09.2013 Бюл. №25

2. Дуюн, Т.А. Влияние технологических параметров на температурный режим и получаемое качество поверхности при фрезеровании баббитов/ Т.А.Дуюн, О.Б.Бешевли // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. -2015. - №2. - С.112-116.

3. Воробьев Н.Д. Кинематика/ Н.Д. Воробьев, Л.Н. Спиридонова, А.Н. Дегтярь. - Белгород, БГТУ им.В.Г. Шухова, 2003. - 60 стр.

© О.Б. Бешевли, 2015

УДК 004:612.084

Брумштейн Юрий Моисеевич

канд. техн. наук, доцент Астраханского государственного университета,

г.Астрахань, РФ E-mail: brum2003@mail.ru Жирнова Татьяна Александровна магистрант Астраханского государственного университета,

г.Астрахань, РФ E-mail: tatjana_jimova@mail.ru

НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ АНАЛИЗА ДВИГАТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ ДЕТЕЙ В ВОЗРАСТЕ ДО ГОДА

Аннотация

Проанализированы существующие и перспективные направления использования информационных технологий для получения и обработки данных о двигательной активности детей в возрасте до года. Рассмотрены некоторые аппаратно-программные решения. Обсуждены вопросы информационного менеджмента данных, получаемых при исследования.

Ключевые слова

Двигательная активность, методы оценки, информационные технологии, аппаратно-программные средства,

информационный менеджмент, базы данных

Типичные цели исследования двигательной активности (ДА) детей в возрасте до года: общая оценка ДА ребенка; изучение ее суточной динамики, соотношения периодов сна и бодрствования; выявление на ранних стадиях заболеваний организма в целом и/или отдельных конечностей; с оговорками - оценка подвижности отдельных частей тела. Проведение исследований предполагается, когда ребенок находится не в «стесненном» состоянии, т.е. он свободно располагается в кроватке/манеже, может управлять своими конечностями, головкой. Возможны исследования ДАД как при отсутствии, так и при наличии стимулирующих воздействий (звуковых, визуальных, тактильных, комбинированных). В последнем случае могут оцениваться как изменения показателей ДА, так и скорости реакций в ответ на стимулы.

Качественные оценки ДА ребенка могут быть сделаны путем непосредственного визуального наблюдения со стороны родителей или медработников - в т.ч. и дистанционного (с использованием программ типа SKYPE). Возможна также видеофиксация ДАД с записью одной камерой, расположенной над кроваткой - с последующим просмотром записей (в т.ч. медработниками). Автоматизированная

39

________МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №8/2015 ISSN 2410-700Х_________

обработка таких видеозаписей для получения количественных оценок ДА удобна лишь если ребенок только «машет конечностями» или ползает (находясь в одной плоскости и не переворачиваясь). «Ручная» обработка видеозаписей (например, с целью подсчета количеств переворотов со спинки на животик и обратно) является достаточно трудоемкой.

Использование систем стереоскопического наблюдения (например, с двумя видеокамерами над кроваткой) при наличии адекватного программного обеспечения (ПО) потенциально позволяет «реконструировать» движения ребенка и получить достаточно полную информацию о них. Аналогичное ПО пока разрабатывается в основном для игровых приставок и не обладает достаточной для анализа ДА функциональностью (алгоритмически особенно сложно обрабатывать случаи, когда ребенок переворачивается, встает на ножки и пр.).

Для облегчения автоматизации различения движений частей тела ребенка с использованием видеокамер (в т.ч. с одной камерой над кроваткой) на одежде ребенка могут быть размещены специальные маркеры - пассивные (отражающие свет) или активные (излучающие свет). Целесообразно чтобы пассивные маркеры имели индивидуальные особенности (например, не повторяющиеся характерные символы и/или цвета, контрастные по отношению к цвету одежды). Это позволит автоматизировать выделение таких маркеров на изображениях даже в тех случаях, когда они видны лишь часть времени видеозаписи.

Для активных маркеров (АМ) в виде светодиодов целесообразно, чтобы они излучали свет последовательно по времени , кратковременными импульсами. Тогда на каждом кадре будет не более одного светящегося АМ. Он может быть автоматически выделен на основе «яркостного контраста» и затем определены его координаты. Номер этого АМ определяется по номеру тактового импульса (ТИ) вырабатываемого микроконтроллером (МК) в цикле подсветок. За один такой цикл количество ТИ равно числу АМ, а количество кадров - обычно больше числа АМ (т.е. светящийся АМ будет на нескольких кадрах подряд).

Стабилографический подход к анализу ДА включает в себя следующее: размещение датчиков давления (ДД) под каждой из четырех ножек кроватки; определение текущего (мгновенного) положения центра давления системы «ребенок + кроватка» на горизонтальную плоскость; построение траектории перемещения центра давления во времени; компьютерный анализ характеристик этой траектории. Однако движения отдельных частей тела так оценить нельзя. Этот метод можно применять и для выявления рефлекторных остановок дыхания во сне (по исчезновению периодической составляющей сигналов с ДД).

Изменение во времени суммарного давления на все четыре ДД в принципе позволяет оценить и ускорения тела ребенка, связанные с его вертикальными перемещениями в процессе его жизнедеятельности (например, когда он встает в кроватке) держась за ее стенки.

Альтернативный подход к анализу ДА связан с учетом изменений при движениях ребенка емкости четырех конденсаторов, образованных пластинами, расположенными на дне кроватки (общая пластина) и ее боковых стенках. Однако приближение людей к кроватке будет менять эти емкости.

Размещение на частях тела ребенка (или на соответствующих местах одежды - в карманчиках) трехмерных датчиков-акселерометров [1, с.160] потенциально позволяет отследить перемещения отдельных частей тела (путем двойного интегрирования ускорений, даваемых такими датчиками). При этом микроконтроллер, размещенный на одежде ребенка, осуществляет периодический опрос датчиков; запись информации на флэш-накопитель.

Накопление и структурированное хранение информации по ДА целесообразно осуществлять на ПЭВМ родителей или в медицинских информационных системах (МИС) медучреждений [2]. В такие МИС родители могут дистанционно вносить информацию по ДА и иные сведения о ребенке. Через МИС они также могут получать необходимые заключения и советы медработников, что соответствует одному из направлений развития телемедицинских технологий. Для рассматриваемых МИС целесообразно использование реляционных баз данных (БД), включающих как «основные таблицы», так и таблицы-справочники - они применяются для подстановки значений в поля основных таблиц. Представляется целесообразным хранение в таких БД лишь «интегральных показателей» по сеансам исследований ДА. Детальную информацию (например, многомерные временные ряды для ускорений, получаемых с датчиков-

40

________МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №8/2015 ISSN 2410-700Х___________

акселерометров) целесообразно выносить в отдельные файлы, «привязанные» к записям о сеансах в основных таблицах БД.

Список использованной литературы

1. Аксенова Ю.Ю., Брумштейн Ю.М., Неживая Ю.Н. Анализ возможностей методов исследования движений конечностей человека в рамках диагностики и тренинга /Методы компьютерной диагностики в биологии и медицине-2013: материалы ежегодной Всероссийской научной школы-семинара /под ред. Д.А.Усанова.-Саратов: изд-во Сарат. ун-та, с. 160-163

2. Брумштейн Ю.М., Сивер О.В., Кузьмина А.Б. Функционально-стоимостные характеристики медицинских информационных систем: опыт системного анализа //Инженерный вестник Дона, 2014г.- №4, часть 2 [Электронный ресурс] ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4p2y2014/2638 Дата обращения - 20.03.2015

© Ю.М. Брумштейн, Т.А.Жирнова, 2015

УДК 677:628.517.2

Булаев Виктор Анатольевич, к.т.н., доцент, Булаев Игорь Викторович, преподаватель, Шмырев Денис Викторович, преподаватель, Российский государственный социальный университет

е-mail: v-bulaev@bk.ru

ИССЛЕДОВАНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ФОРСУНОК Аннотация

Рассмотрены вопросы механизма генерация звуковых колебаний в акустических форсунках и их испытания.

Ключевые слова

Генерация звуковых колебаний, акустическая форсунка, стендовые испытания.

Для повышения качества распыливания, при экономически оправданных энергозатратах, необходимы принципиально иные методы воздействия на распыливаемую жидкость. Одним из прогрессивных способов распыливания является акустическое и вихревое распыливание [1,с.44; 2,с.27].

В акустических форсунках (рис.1) [2,с.27; 3,с.34] генерация звуковых колебаний возникает при обтекании камеры резонатора сверхзвуковым потоком.

Рисунок 1 - Схема опытной акустической форсунки: 1 - резонатор; 2 - стержень; 3 - втулка; 4 -

сопло; 5 - маховик. I - воздух; II - жидкость.

Существуют две гипотезы механизма генерации колебаний. Согласно первой [1,с.45], основанной на релаксационном механизме колебаний скачка уплотнения, взаимодействие постоянно существующего

41