Оценка функционального состояния системы гемостаза Текст научной статьи по специальности «Математика»

Ио 1 Т - ч —1 ^

1

--)г- г —[—<

-- \ —.—

—

» \

ь

Рис. 1. Адекватность модели экспериментальной зависимости сопротивления

ления крови в начале и конце процесса свертывания. Для этого проводят измерение амплитуды записи процесса свертывания крови в его начале и определяют показатели начала Тн и конца процесса свертывания Тк. Сравнивают их с одноименными показателями процесса свертывания крови в норме и при разнонаправленных отклонениях диагностируют нарушения функционального состояния системы гемостаза.

Для этого регистрируют во время Г1 текущую амплитуду сопротивления Я1, в кратный момент времени Г2 (Г2 = к ^ при целочисленном коэффициенте кратности к > 2) от первоначального времени измеряют второе сопротивление К2 (рис. 1). По двум сопротивлениям Я1, К2 и моментам времени t1, Г2 находят значение предельного сопротивления Я0 в образце крови, постоянную времени Т, по которым определяют время начала и конца процесса свертывания.

Экспериментальную зависимость сопротивления Щ) = Я динамического процесса (рис. 1, кривая 1) аппроксимируют по экспоненциальному закону (рис. 1, кривая 2):

Я = Я0 •е т .

(1)

Зависимость (1) связывает между собой измеряемое значение амплитуды Я сопротивления за время t исследования с предельным значением Я0 сопротивления и постоянной времени Т.

Уникальным свойством параметров Я0 и Т является их независимость от характеристик переменных значений сопротивления Я и времени t, т. е. они однозначно определяют динамическую характеристику эксперимента по зависимости (1), поэтому их целесообразно принять за информативные параметры динамического процесса.

Определение информативных параметров Я0 и Т организовано по двум измеренным значениям амплитуды Я1, Я2 сопротивлений в два момента времени ^ из системы уравнений для первого и второго измерений:

Рис. 2. Оценка времени свертывания крови пациентов: 1 здоровый; 2 - гемофилия; 3 - тромбофилия

Я\ = Яо • е т ,

Я = Яо•е т.

Делят первое уравнение системы на второе:

Я\ _ е т

Я7 -Ь, „ т

и приводят его к виду, удобному для логарифмирования:

Я

я,

Ч (к-1)<\ = е т = е т

Рис. 3. Погрешность измерения начала и конца времени свертывания

Логарифмируют обе части полученного уравнения и выражают Т:

2334

2

т =

ф -1)

(2)

Составляют систему уравнений для расчета параметра Я0:

Т = -

Т = -

и

\п(Я/ Я )'

¿2

Цл,/ Я2 )'

Делят первое уравнение системы на второе:

^ • \П(^/ Яо )

Г2 • \д(л^Ло )

Докажем эффективность аналитического метода определения времени свертывания крови относительно графического метода.

Согласно прототипу, время начала процесса свертывания крови Тн определяют графически от начала исследования до первого уменьшения величины амплитуды сопротивления крови, а время конца процесса свертывания Тк определяют от начала исследования до первого колебания с минимальной амплитудой (рис. 3). Однако точно зарегистрировать момент колебания с уменьшенной амплитудой графически достаточно сложно.

Так как импульсы следуют с частотой 0,1 Гц или широтой 10 с, то сопротивление крови в начале и в конце процесса свертывания определяется с погрешностью в 10 %.

Следовательно, время начала свертывания крови Т1н и Т2н в прототипе будет определяться по формулам:

и приводят его к виду:

¿1 _ 1п(^2 Яо) Г2 \п(Я^Яо ) .

Учитывая, что Г2/Г1 = к:

\п

(Я ^

V Я0 У

= к • \п

V Яо У

Экспоненцируют данное уравнение и выражают предельное сопротивление Я0:

(

Т1н = Т • \П

Я

\

Т2н = Т • \П

V 0,9 • Ян У

о А Яо

(5)

1,1 • Я

В предлагаемом способе время начала и конца процесса свертывания крови определяют аналитически по первой формуле системы уравнений (4).

Метрологическая эффективность п,- по времени начала свертывания крови, г = 1,2, определяется отношением Тн (время начала свертывания в предлагаемом способе) к Т1 (время начала свертывания в прототипе):

Яо = к -

Я

(3)

Т

п = — ■ Т

(6)

Подставляют найденные значения параметров Я0 и Т в формулу (1), по которой аппроксимируют экспериментальную динамическую кривую сопротивления крови (рис. 1, кривая 2).

2. Время начала Тн и конца Тк процесса свертывания крови определяют из выражения (1) по формулам:

Тн = Т • \П

С Р ^ Яо

V Ян У Ги Л

Тк = Т • \П

Я

(4)

V Як У

где Т - постоянная времени; Я0 - предельное сопротивление крови; Ян и Як - сопротивление крови соответственно в начале и конце процесса свертывания.

Определяют время начала и конца процесса свертывания крови по формулам (4) используя экспериментальные зависимости (рис. 2).

На рис. 2 изображены кривые свертывания крови, характерные для здорового человека (кривая 1), для больного гемофилией (кривая 2), для больного тром-бофилией (кривая 3). Из рис. 2 видно, что начальное сопротивление крови для больного гемофилией возрастает, а для больного тромбофилией уменьшается.

Подставляя формулы (4) и (5) в формулу (6), полу-

\п(Яо I Ян

(

\п

Я

V о,9 • Ян у

\П

п =~т

( т> А Яо

V Я У

\п

Я

у

чз

1,1 • Я

Подставляя в эти формулы экспериментальные значения, полученные аналитически и графически, получим значения п1 и п,-.

П( 24,3 )

= 9о%,

Пг =■

1пТ—1

\ 29,7 У

= 11о%.

В табл. 1 приведены значения погрешностей при измерении времени начала и конца процесса свертывания крови для отклонения значения измеряемого сопротивления крови на 1, 5 и 10 %.

Следовательно, определение предельного сопротивления крови и постоянной времени позволяют, в от-

2335

Таблица 1

Оценка погрешности измерений

Я, % Тн, % Тк, %

1 9-11 9,6-10

5 45-55 48-50

10 90-110 96-100

140

И1к •Чс

И-11к 1

Ш11<

К224; ЮЗ^

120

40

\ 3

!\ » ' \ N V 2

Л V $ \ ш/ 1 1

1» \А му А |\\У\ к Л { *\

* V? * 11» д\ < у к"| / , А/ л\ чЧ

'г'"- —

7.5

10 12.5 15 17.5 20 22.5 25

Рис. 4. Оценка адекватности времени свертывания крови пациентов: 1 - здоровый; 2 - гемофилия; 3 - тромбофилия

личие от прототипа, повысить точность измерения времени свертывания крови в 10 раз.

В предлагаемом решении определение информативных параметров крови предполагает аналитические измерения, которые позволяют автоматизировать определения функционального состояния системы гемостаза, в отличие от прототипа, в котором характеристики определяют графически. Эффективность по оперативности определяется отношением суммарных времен аналитического контроля т1 и графического анализа т2. Время аналитического контроля в т раз меньше времени субъективного анализа и отличается минимум в 10 раз. Из этого следует, эффективность по оперативности у равна:

у = т1/т2 = т,

т. е. эффективность по оперативности в предлагаемом решении не менее чем на порядок выше известных решений.

На рис. 4 представлен анализ экспериментальных данных предлагаемым способом, доказывающий адекватность результатов аналитического контроля медико-биологическому эксперименту (для здорового человека - кривые 1, для больного гемофилией - кривые 2, для больного тромбофилией - кривые 3).

Таким образом, способ определения функционального состояния системы гемостаза по информативным параметрам: предельного сопротивления крови и постоянного времени, в отличие от известных решений, повышает точность и оперативность измерения времени свертывания крови не менее чем на порядок и по-

2336

зволяет автоматизировать контроль гемостаза. В итоге повышается достоверность измерений и расширяется диапазон контроля гемокоагулогии, что позволяет снизить риск развития гемокоагуляционных осложнений.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ определения функционального состояния системы гемостаза, заключающийся в том, что проводят измерение амплитуды записи процесса свертывания крови в его начале, определяют показатели начала и конца процесса свертывания электрокоагулограммы крови и сравнивают их с одноименными показателями процесса свертывания крови в норме и при разнонаправленных отклонениях диагностируют нарушения функционального состояния системы гемостаза, отличающийся тем, что регистрируют текущую амплитуду сопротивления крови в первый момент времени и измеряют второе сопротивление крови в кратный момент времени от первоначального значения времени, по двум сопротивлениям и моментам времени находят предельное сопротивление крови и постоянную времени, по которым вычисляют сопротивление крови в начале и конце процесса свертывания и по найденным параметрам определяют показатели начала и конца процесса свертывания крови.

ВОПРОСЫ, ДОВОДЫ, ЗАМЕЧАНИЯ, ПРЕДЛОЖЕНИЯ

Рассмотрев материалы заявки, экспертиза пришла к выводу о необходимости направления запроса, поскольку имеются препятствия к принятию решения по заявке.

Заявителем предложен способ определения функционального состояния системы гемостаза, который рассмотрен в отношении патентоспособности по формуле изобретения с учетом описания.

В отношении составления формулы изобретения обращаем внимание на следующее.

Согласно п. 10.8.(4) Регламента, формула должна быть ясной, т. е. признаки изобретения должны быть выражены в формуле таким образом, чтобы обеспечить возможность понимания специалистом на основании уровня техники их смыслового содержания. Однако признаки «второе сопротивлением крови», «предельное сопротивление крови», «постоянная времени» не обеспечивают такого понимания, поскольку они не известны из уровня техники и их смысловое значение не поясняется в формуле изобретения. Заявителю предлагается уточнить свои притязания, пояснив указанные признаки в формуле изобретения на основании описания изобретения. В случае отказа от указанной корректировки заявка может быть признана отозванной на основании п. 24.4.(3) Регламента.

Обращаем внимание на раскрытие указанных характеристик в описании изобретения:

- как следует из описания, под «вторым сопротивлением крови» подразумевается амплитуда сопротивления крови, измеренная в кратный момент времени от первоначального значения времени (с. 2-3 описания);

- «предельное сопротивление крови» (К0) рассчи-

тывают по формуле: Я0 = к —

(*: Г

Я

- «постоянную времени» рассчитывают по форму-

ле: Т =

¿г(к -1)

\п(Я1/Я2 )

В отношении патентоспособности заявленного изобретения экспертиза обращает внимание на следующее.

Согласно п. 24.5.1 Регламента, в отношении соответствия заявленного изобретения условию патентоспособности «промышленная применимость», в частности, проверяется, приведены в материалах заявки или известны из уровня техники средства и методы, с помощью которых возможно осуществление изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения.

В этой связи экспертиза обращает внимание на определение показателей начала и конца процесса свертывания, под которыми заявитель подразумевает время начала и конца процесса свертывания, а также сопротивление крови в начале и конце процесса свертывания (с. 5 описания).

Как следует из описания изобретения, время начала и конца процесса свертывания крови определяют по формулам (4) на с. 5 описания. Как видно из приведенных формул, для определения Тн и Тк необходимо знать значения Ян и Як (сопротивление крови, соответственно, в начале и конце процесса свертывания), которые, как указано на с. 3, а также в предложенной формуле изобретения, вычисляют по предельному сопротивлению крови (Я0) и постоянной времени (Т). Однако ни формул, ни графических расчетов для вычисления Ян и Як в материалах заявки не приведено. Экспертизе не удалось также обнаружить указанных сведений и в уровне техники.

Однако, как следует из материалов заявки, знание этих параметров необходимо для осуществления изобретения - определения состояния системы гемостаза.

Таким образом, в материалах заявки не раскрыты методы, с помощью которых возможно осуществление изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения.

В связи с этим экспертиза считает возможным высказать сомнения в том, что заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость» в части указанного критерия (согласно п. 24.5.1 Регламента).

Исходя из вышеизложенного, заявителю предлагается проанализировать доводы экспертизы, уточнить свои притязания и представить ответ в установленный для этого двухмесячный срок.

При корректировке формулы изобретения заявителем напоминаем, что такую корректировку следует проводить без изменения сущности заявленного изобретения, т. е. с использованием понятий, раскрытых в первичных материалах заявки. В противном случае это будет расценено как непредоставление запрашиваемых сведений, и заявка будет признана отозванной (п. 24.6.(7) Регламента).

Дополнительно экспертиза обращает внимание на то, что на с. 3 описания показатели (время) начала и конца процесса свертывания по предложенному способу обозначены, соответственно, как Т1 и Т2. Экспертиза усматривает в этом техническую ошибку, поскольку на других страницах описания указанные параметры обозначены, соответственно, как Тн и Тк.

Обращаем также внимание, что информация, представленная заявителем в дополнительных материалах,

может быть доступна третьим лицам в случае положительного решения по заявке (согласно п. 27.3 Регламента).

Кроме того, направляем Вам для сведения отчет об информационном поиске, проведенном в соответствии с п. 3 ст. 1386 Гражданского кодекса РФ, результаты которого были использованы при проверке патентоспособности заявленного изобретения.

ОТВЕТ

на запрос патентной экспертизы от 27.10.2010 г. по заявке

1. Показано, что признаки первое и второе сопротивление крови и информативные параметры известные специалистам признаки на основании уровня техники и их смыслового содержания.

Аналогом предлагаемого способа также является способ определения функционального состояния системы гемостаза путем регистрации электрокоагуло-граммы [4, описание заявки, с. 1], «заключающийся в регистрации изменения электрического сопротивления Я пробы крови, залитой в ячейку с двумя электродами... Амплитуда импульсов электрокоагулограммы соответствует сопротивлению крови Я...», огибающая которых характеризует процесс свертывания крови. И аналог [2] и прототип [3] содержат тождественные существенные признаки, отраженные в ограничительной части формулы изобретения на предлагаемый способ. Признак «проводят измерение амплитуды записи процесса свертывания крови» уточняется в координатах времени и амплитуды: «...определяют показатели начала (Тн и ЯН) и конца (Тк и Як) процесса свертывания электрокоагулограммы крови...». Электрокоагуло-грамма - это временная диаграмма изменения амплитуды сопротивления, отражающая процесс свертывания (коагуляцию - от лат. ео^иЫю - свертывание, сгущение, слипание коллоидных частиц) крови. При этом уточняющими и конкретизирующими признаками служат моменты времени Г измерения амплитуды сопротивления Я, а мерами отсчета процесса свертывания электрокоагулограммы приняты их значения на границах диапазона, т. е. начала (Тн и Ян) и конца (Тк и Як) процесса.

В известных решениях непрерывно измеряют амплитуду сопротивления для выявления субъективным графическим методом граничных показателей начала и конца процесса электрокоагуляции. Сложность измерения амплитуды записи процесса заключается в непрерывной последовательности измерений амплитуды сопротивления первообразной функции каждую минуту. Более сложной метрологической задачей является определение скорости и вычисление обратных величин, т. е. характеристик производной от первообразной функции и сравнение четырех неопределенных из-за субъективности характеристик с одноименными показателями свертывания крови нормы.

В отличие от известных решений, авторы предлагают «...регистрировать амплитуду сопротивления (электрокоагулограммы) крови только в два момента времени (вместо многократной последовательности измерений и анализа через каждую минуту). Следовательно, отличительные признаки «измеряют первое и второе сопротивление (амплитуду)» понятны специалистам из известного уровня техники (аналогов и прототипа), их смыслового содержания и согласно Регла-

2337

мента ясно отражают последовательность операций в формуле изобретения.

Новым для медицины решением является аппроксимация динамического процесса электрокоагуляции не субъективным графическим методом, а аналитическим методом контроля по объективным информативным параметрам: «предельному сопротивлению Я0 крови и постоянной времени Т». Это новые существенные отличительные признаки, однозначно определяющие динамические характеристики, которые хорошо изучены в электротехнике. В предлагаемом решении такими мерами служат информативные параметры Я0 и Т огибающей экспоненты, которые однозначно их характеризуют и математически [5, Графики элементарных функций, с. 113-120; Дифференциальные уравнения, с. 305], и физически [6, Переходные процессы, с. 332-341]. Индивидуальные электрокоагулограммы различны, но каждая отражает математику и физику однозначно информативными параметрами, которые целесообразны для автоматизации прецизионных измерений и аналитического контроля [7, Методы контроля параметров, с. 61-68, табл. 1]. Огибающая электрокоагулограммы отражает динамику переходных процессов измерения характеристик (моменты времени Г измерения амплитуды сопротивления Я) и показателей начала (Тн и Ян) и конца (Тк и Як) процесса свертывания крови. Все известные признаки включены в ограничительную часть формулы изобретения прототипа и предлагаемого решения.

В отличительной части формулы введены меры отсчета в виде информативных параметров динамической характеристики: предельная амплитуда сопротивления и постоянная времени, - однозначно регламентирующие экспоненциальную (1) динамическую характеристику и показатели (4) электрокоагулограммы. Для измерения двух информативных параметров необходима любая пара точек на исследуемой кривой с кратными координатами времени ^ и Г2 = кГ\. Алгоритмы определения информативных параметров в явной и простой форме (2) и (3) возможны при кратном целочисленном и дробном соотношении для к > 1.

Очевидно, что любой паре координат времени и измерений амплитуды для единственной экспоненциальной кривой (1) существуют только ей соответствующие постоянные информативные параметры (2) и (3). Более целесообразно задавать координаты времени в начале или в центральной части экспоненты, а на практике при автоматизации способа время ^ выбирают после выявления уменьшения амплитуды. Соответственно измеряют вторую амплитуду в кратный момент времени Г2 = кГ\ до минимальной точки.

Следовательно, неопределенность субъективных координат времени и измерений амплитуд не влияет на определение объективных мер отсчета в виде информативных параметров, оптимизирующих аппроксимацию электрокоагулограммы. На практике погрешность аппроксимации не более 0,1 %, что не превышает 1 амплитуды сопротивления (см. табл. 1 и рис. 1 описания).

2. Отражены несущественные традиционные признаки, не влияющие на существо предложенного способа и метрологическую эффективность.

Определение показателей начала (Тн и Ян) и конца (Тк и Як) процесса свертывания крови организуют через информативные параметры (2) и (3) по уравнениям (4). Как следует из рис. 3 и 2 описания, значения амплитуд граничных сопротивлений Ян и Як можно определить

традиционно по установившимся значениям амплитуды максимума Ян и минимума Як электрокоагулограммы (рис. 3). При этом вершиной служит максимальная амплитуда сопротивления Ян не подвергшейся сгущению крови, ее сопротивление известно априори для здоровых и патологических групп из предыдущих экспериментов или из текущих исследований по тарировке или первым измерениям. Минимальной амплитуде соответствует свернутая структура крови с наименьшим конечным сопротивлением Як.

На практике сопротивления начала и конца регламентируют порогами амплитуды, тарируемыми по известным показателям электрокоагулограммы здоровых пациентов, а по фиксированным порогам амплитуд графически по пересечению с огибающей кривой амплитуды находят показатели начала Тн и конца Тк времени коагуляции. Авторы не претендуют на новизну традиционного тарирования порогов амплитуды сопротивлений, считая его известной для специалистов, поэтому не отразили это в материалах заявки как несущественный признак. При этом из анализа динамических характеристик и переходных процессов в электротехнике известно [5, с. 329-332], что показатели начала и конца огибающей функции с алгебраическим решением в виде экспоненты определяются амплитудами с соответствующими временными измерениями при постоянной времени и кратной ей.

Как следует из материалов заявки, начальное сопротивление Як равно максимальной амплитуде (рис. 3) и составляет 27, что соответствует и из рис. 2, и по первой формуле (5), Т1 = Тн = 180 с (3 мин.) при Т = 160 с и Я0 = 85. Конечное сопротивление Як определено при условии, когда погрешность 8 измерения амплитуды равна 5 %, что составляет, как следует из графика (рис. 2) и расчетов значение Як = 4,25, т. к. Як = Я0 8 = 85 0,05. Согласно с графиком рис. 2 и второй формулой (5) Т2 = Тк = 480 с (8 мин.), что характеризует здорового пациента.

Итак, авторы не претендуют на новизну измерения амплитуды начального и конечного сопротивления, считая их традиционными несущественными ограничительными признаками, не требующими уточнения формулы изобретения.

3. Авторы согласны с доводами дополнительной экспертизы и для исключения технической ошибки на с. 3 описания предлагают обозначить показатели начала и конца свертывания крови Тн и Тк вместо используемой индексации Т1 и Т2. Устранение данного замечания повысит качество описания без изменения существа предлагаемого технического решения.

Следовательно, в предлагаемом способе точность повышается не менее чем на порядок за счет введения объективных мер отсчета, информативных параметров -нормируемых мер динамической характеристики электрокоагулограммы (см. формулу изобретения) при их регистрации по двум субъективным значениям амплитуды и кратным значениям времени. Таким образом, формула изобретения отражает сущность предлагаемого технического решения в виде совокупности его существенных отличительных признаков, достаточной для достижения поставленной технической задачи: повышения точности и оперативности измерений за счет аппроксимации огибающей электрокоагулограммы по экспоненциальному закону затухания динамической характеристики по ее информативным параметрам согласно основам теории электрических цепей [6]),

2338

информационным технологиям творчества и практике аналитического контроля [7]).

Авторы благодарят эксперта за внимательное изучение материалов заявки, сформулированные по существу предполагаемого изобретения вопросы и просят продолжить делопроизводство согласно формуле изобретения в полном объеме существенных признаков.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гладилина Т.В., Кузнецова Л.М., Жданова И.А., Глинкин Е.И. Способ определения функционального состояния системы гемо-

стаза. А. с. № 1520450 СССР, М. кл. О 01 N 33/86, опубл. 07.11.89, БИ № 41.

2. Коблов Л. Ф. Методы и приборы для исследования гемостаза. М.: Медицина, 1975. С. 75-79.

3. Коршунов Г.В. и др. Способ определения функционального состояния системы. Патент № 2109297 РФ кл. О 0Ш 33/86, 1998.

4. Глинкин Е.И. и др. Способ определения функционального состояния системы. Патент № 2430380 РФ кл. О 01 N 33/86. Бюл. № 27. 2011.

5. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. М.: Наука, 1986. 544 с.

6. Зевеке Г.В. и др. Основы теории цепей. М.: Энергия, 1975. 752 с.

7. Глинкин Е.И. Схемотехника аналого-цифровых преобразователей. Тамбов: ТГТУ, 2001. 160 с.

Поступила в редакцию 24 апреля 2016 г.

Глинкин Евгений Иванович, Тамбовский государственный технический университет, г. Тамбов, Российская Федерация, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры биомедицинской техники, заслуженный изобретатель Российской Федерации, e-mail: glinkinei@rambler.ru

Одинокова Александра Александровна, Тамбовский государственный технический университет, г. Тамбов, Российская Федерация, аспирант, кафедра биомедицинской техники, e-mail: odinokovasashkkka6310@rambler.ru

UDC 681.335

DOI: 10.20310/1810-0198-2016-21-6-2333-2339

ASSESSMENT OF THE FUNCTIONAL STATE SYSTEMS OF THE HEMOSTASIS

© E.I. Glinkin, A.A. Odinokova

Tambov State Technical University 106 Sovetskaya St., Tambov, Russian Federation, 392000 E-mail: glinkinei@rambler.ru

The analytical method of an assessment of a functional condition of system of a hemostasis according to the dynamic calibration characteristics with optimization of informative parameters on two amplitudes of resistance of blood in multiple timepoints is offered.

Key words: assessment method; resistance amplitude; informative parameters; extreme resistance of blood; time constant; dynamic calibration characteristics

REFERENCES

1. Gladilina T.V., Kuznetsova L.M., Zhdanova I.A., Glinkin E.I. Sposob opredeleniya funktsional'nogo sostoyaniya sistemy gemostaza [The method of determining the functional state of the hemostatic system]. Avtorskoe svidetelstvo no. 1520450 SSSR, M. kl. G 01 N 33/86, opubl. 07.11.89, BI no. 41. (In Russian).

2. Koblov L.F. Metody i pribory dlya issledovaniya gemostaza [Methods and devices for the study of hemostasis]. Moscow, Meditsina Publ., 1975. pp. 75-79. (In Russian).

3. Korshunov G.V. et al. Sposob opredeleniya funktsional'nogo sostoyaniya sistemy [The method of determining the functional state of the system]. Patent no. 2109297 RF kl. G 01 N 33/86, 1998. (In Russian).

4. Glinkin E.I. et al. Sposob opredeleniya funktsional'nogo sostoyaniya sistemy [The method of determining the functional state of the system]. Patent no. 2430380 RF kl. G 01 N 33/86. Byul. no. 27. 2011. (In Russian).

5. Bronshteyn I.N., Semendyaev K.A. Spravochnikpo matematike [A guide to mathematics]. Moscow, Nauka Publ., 1986. 544 p. (In Russian)

6. Zeveke G.V. et al. Osnovy teorii tsepey [Fundamentals of circuits theory]. Moscow, Energy Publ., 1975. 752 p. (In Russian).

7. Glinkin E.I. Skhemotekhnika analogo-tsifrovykhpreobrazovateley [Circuit technique of analog data digitizers]. Tambov, Tambov State Technical University Publ., 2001. 160 p. (In Russian).

Received 24 April 2016

Glinkin Evgeniy Ivanovich, Tambov State Technical University, Tambov, Russian Federation, Doctor of Technics, Professor, Professor of Biomedical Technics Department, Honored Inventor of Russian Federation, e-mail: glinkinei@rambler.ru Odinokova Aleksandra Aleksandrovna, Tambov State Technical University, Tambov, Russian Federation, Post-graduate Student, Biomedical Technics Department, e-mail: odinokovasashkkka6310@rambler.ru

2339

УДК 621.396

DOI: 10.20310/1810-0198-2016-21 -6-2340-2346

ТАНГЕНС УГЛА ПОЛОСОВОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧИ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА РАБОТЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ СЕТИ

© А.М. Межуев1*, И.И. Пасечников2*

1) Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия им. профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» 394064, Российская Федерация, г. Воронеж, ул. Старых Большевиков, 54а E-mail: multitenzor@mail.ru 2) Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина 392000, Российская Федерация, г. Тамбов, ул. Интернациональная, 33 E-mail: pasechnikov_ivan@mail.ru

В работе на основе использования понятия тангенса угла полосовой эффективности введены пороговые уровни для зависимости коэффициента полезного действия (КПД) в смысле передачи информации от входного трафика при решении задачи интервальной оценки эффективности информационной сети (ИС). Определены полосы пропускания ИС по входному трафику, введены понятия узкополосной и широкополосной сети по информационной нагрузке. Для сравнительной оценки степени изменчивости сетевых параметров на участке возрастания КПД с ростом входной нагрузки сформулировано понятие эффективной полосы ИС по входному трафику. Ключевые слова: информационная эффективность; коэффициент полезного действия; входной трафик; пороговый уровень; полоса пропускания; тангенс угла наклона; широкополосная и узкополосная сеть; эффективная полоса

ВВЕДЕНИЕ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Анализ известных подходов к оцениванию эффективности обмена информацией в сетях передачи данных и информационно--вычислительных системах показывает их ограниченность с точки зрения применения в условиях параллельно работающих процессов передачи и хранения информации. Вместе с тем данная ситуация является типичной для функционирования любой информационной сети (ИС) в условиях постоянно возрастающих информационных потоков и расширения спектра услуг, предоставляемых пользователям. В ряде работ для оценивания качества работы ИС используются усредненные на интервале рассмотрения скоростные характеристики каналов связи (КС) и сети в целом: коэффициент использования КС и производительность ИС, в совокупности с величиной средней временной задержки пакетов [1-2]. Другой подход основывается на использовании вероятностно-временных характеристик [3-4], в частности вероятностью своевременной доставки пакетов, функцией распределения времени доставки пакетов и др. Отдельным направлением исследований ИС являются многокритериальные векторные оценки, основывающиеся на системе частных показателей эффективности, которые кроме информационной составляющей отражают совокупность технических, эксплуатационных и экономических характеристик сети [5-6], а также система QoS-параметров, используемая в практике оценивания качества работы информационно-вычислительных сетей [7].

Совершенно новый, отличный от общепринятых, подход к оцениванию информационной эффективности ИС представлен в работах [8-10], где показано, что в

сетях, работающих в условиях высоких входных нагрузок (в режиме передачи с промежуточным хранением), может быть использован обобщенный показатель -кибернетическая мощность ИС:

РИС — NG т <т

доп

(1)

где N - общее количество пакетов, находящихся в ИС в режимах передачи и хранения; О - производительность ИС, а Тйои - значение максимально допустимого времени задержки пакета в системе (время жизни пакета).

Понятие кибернетической мощности может использовано как для реально функционирующей ИС, так и для ее модели. В качестве такой модели «идеальной» сети применяется разработанная Л. Клейнроком модель в виде совокупности независимых одноканальных систем (ОС), т. е. обслуживающих устройств с очередями, для которых задаются законы и параметры времени обслуживания, а также интенсивности входного потока [2]. Она позволяет определить теоретически возможную предельную кибернетическую мощность ИС (исходя из физических возможностей КС и буферных запоминающих устройств (БЗУ)):

Риде — 2 N G,

т <т>

(2)

где n - число ОС, составляющих модель идеальной сети.

n

i=1

2340