УСТРОЙСТВО для МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПЕРЕНОСА ВЕЩЕСТВА (ИОНОВ) ЧЕРЕЗ БИОЛОГИЧЕСКУЮ МЕМБРАНУ Советский патент 1973 года по МПК G06G7/60 

1

Изобретение относится к области .моделировзния биологических проиессов ири иомощи анг1лого1вы.х вычислительных средств.

Моделирова-ние биолагических процессав представляет ;и1рин|ЦИииальнь Й научный и ирактический иитерес, так как является необходимым элементом лри ироектировании систем биологической илдустрии и создания замкнутых эколагических систем.

Известно устройство для исследования ироиессов .Ибреноса вещества (ионов) через биологическую мембрану, содержащее в своем составе бло.к задаап-ш начальных условий, блок задания физико-химических параметров и констайт, регистрирующий ирибор. Однако известное устройство недостаточно точио и не обладает необходимым для исследования быстродейстзием.

Целью предлагаемого изобретения я-вляется rioBbiraeHiie точности, наглядности, ооеративности и темпа иро-ведения исследований с одновременным предоставлением при этом -возможности моделирования з замедленном или ускс решюм (режиме решения по сравнению с реальным временем иротекаа ия процессов.

Иредложенное устройство конструктивно отличается тем, что содержит квадратор, датчик кониентраций, блок деления, блок умножения, сумматоры и интеграторы, служащие для фор.мир01вания напряжений, ироиорциональных концентрациям вблизи мембраны у (t) и и в -порах мембраны х (t), причем выход блока задания физико-химических -иараметров и констант подсоединен ко входам сумматоров, выходы которых подсоединены ко входам кнтеграторов, на другие входы последних иодсоединены выходы блока задания начальиых условий; выход .пер-вого интегратора подсоединен к квадратору, к реги-стрирующему блоку

и к третьему сумматору, а выход второго интегратора соединен с регистр-ирующи-м прибором, с яйрвым блоком умножения и с первым входом блока зада-ния физико-химических иараметров, ко второму входу которого иодключей выход второго блока умножения, входом соединенного с первым выходолг четвертого сумматора, второй выход четвертого сумматора соединен с третьим выходом блока задания физико-химическ-их иараметров, четвертый

ход которого соединен с выходом блока деления, а входы 6vTOiKa деления подключены ко гзходу и выхо:ду третьего сумматора, один из входов четвертого сумматора соединен с выходом квадратора.

На чертеже представлена схема иродлагасмого устройства, содержащая следующие блоки; сумматоры J-4; интеграторгл 5, 6; блок 7 задания начальных условий; блок 8 задания физико-химических иараметров и констант;

квадратор 9; блоки умножеиия 10, И; датчик 12 .концентрации вещества (конов) вдали от мембраны; блок деления 13; регистрирующий блок 14.

В предложеннОМ устройстве отдельные блоки и конструктивные связи между ними обеслечивают функционироваиие по следующему принципу.

На блоке 7 задания начальных условий в предпусковой момент времени 0 устанавливаются вручную значения начальных концентраций ионов X (0) ну (0), которые поступают на интеграторы 5 и 6; на блоке 8 задания физико-химических :араметров и констант устанавливаются величины исследуемых параметров констант; напряжения, пропорциональные этим параметрам и константам, поступают на входы сумматоров 1 л 2, на которых формируются суммы, пропорциональные величинам первых производных исследуемых концентраций х (1) и у (/); выходы сумматоров / и 2 связаны со входами интеграторов 5 и 5 соответственно. При иуоке устройства на-выходах интеграторов 5 и 5 образуются напряжения, закон изменения во времени которых воспроизводит закон изменения исследуемых концентраций х (t) и у (/). Квадратор 9 связан входом с выходом интегратора 5, а выходом - со входом сумматора 4, на второй вход которого с выхода блока 8 задания параметров и констант поступает напряжение, пронорциональное максимальной концентрации ионов в порах мембраны. С выхода сумматора 4 напряжение, пропорциональное разности концентраций, поступает одновременно на вход блока задания параметров и констант, благодаря чему замыкается цепь обратной связи для переменной х (f), и на вход блока умножения 11, на второй вход которого поступает напряжение, пропорциональное исследуемым концентрациям, образующееся в блоке умножения 10, входы которого соединены с выходами интегратора 6. Выход блока умножения 11 соединен со входом блока 8 задания параметров и констант, в результате чего замыкается цепь обратной связи для второй переменной у (/). Выход блока деления 13 соединен со входом -блока 8. Таким образом, схема устройства в целом замкнута обратными связями.

Выходы интеграторов 5 и соединены со входом регистрирующего прибора 14, работающего в двух режимах - в режиме визуального наблюдения, либо в режиме графической записи (фотографирования) рещения.

Как указано выще, предлагаемое устройство может быть использовано в разных режимах работы в замедленном (для быстро протекающих процессов) или ускоренном (для медленно протекающих процессов) темпе времени в зависимости от требований конкретного исследования, что обеспечивается соответствующим выбором масщтабного уравнения для времени.

Предмет изобретения

Устройство для моделирования процесса переноса вещества (ионов) через биологическую мембрану, содержащее блок задания начальных условий, блок задания физико-химических параметров, регистрирующий блок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, оио содержит квадратор, интеграторы, датчик концентраций, сумматоры, блок деления и блоки умножения, прнчем выход блока задания физико-химических параметров подключен ко входам первого и второго сумматоров, выходы которых соединены со входами интеграторов, другими входами подключенных к выходам блока задания начальных условий, выход первого интегратора соединен с квадратором, регистрирующим блоком и третьим сумматором, выход второго интегратора соединен с регистрирующим блоком, с первым блоком умножения и с первым входом блока задания физикохимических параметров, ко второму входу которого подключен выход второго блока умножения, входом соединенного с первым выходом четвертого сумматора, второй выход четвертого сумматора соединен с третьим выходом блока задания (физико-химических inapaметров, четвертый вход .которого соединен с выходом блока деления, а входы блока деления .подключены ко выходу и выходу третьего сумматора, один из входов четвертого сумматора соединен с выходом квадратора.