05.11.17 "Біологічні та медичні прилади і системи"
Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/22606
Переглянути
6 результатів
Результати пошуку
Документ Підвищення вірогідності систем глюкозотолерантного тестування в умовах невизначеності динаміки глікемії(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Чмихова, Оксана ВолодимирівнаДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.17 – біологічні та медичні прилади і системи (17 – електроніка та телекомунікації). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2020 р. У дисертаційній роботі представлено теоретичне обґрунтування і результати експериментальних досліджень, спрямованих на вдосконалення інформаційно-вимірювального забезпечення систем глюкозотолерантного тестування, які використовуються для ідентифікації динаміки ендокринних порушень при цукровому діабеті. Основні недоліки таких тестів – надмірність за кількістю і обмеження за часом тестування. Крім цього слід зазначити підвищені ризики лікарських помилок при первинній діагностиці в реальному часі при ранньому виявленні цукрового діабету, що знижує вірогідність діагностики діабетичних станів. Це пояснюється недосконалістю використовуваних, для отримання діагностичної інформації, математичних моделей ідентифікації динаміки глікемії. Проведено порівняльний аналіз методів і діагностичних рішень при експрес-контролі цукрового діабету, з урахуванням випадкових і систематичних похибок вимірювання рівня вмісту глюкози в крові. Вивчено стратегічні напрямки виявлення, контролю та діагностики цукрового діабету в рішеннях Всесвітньої організації охорони здоров'я. Проаналізовано медичну значимість, соціально-економічні наслідки захворювання на цукровий діабет і вивчені організаційні та метрологічні проблеми профілактичного контролю рівня вмісту глюкози в крові та особливості математичного моделювання результатів глюкозотолерантного тестування при експрес-діагностиці цукрового діабету при масових обстеженнях населення України. Встановлено, що найбільш прийнятним методами підвищення вірогідності глюкозотолерантного тестування є підвищення точності математичних моделей динаміки глікемії при обмеженнях на кількість тестів і вдосконалення параметричних процедур прийняття діагностичних рішень, що враховують функціональні особливості розроблених математичних моделей. Для підвищення точності математичних моделей динаміки глікемії були досліджені варіанти неоднорідності динаміки глікемії при мінімізації числа глюкозотолерантних тестів. Для цього були формалізовані умови активного експерименту при глюкозотолерантному тестуванні біологічного об’єкта і вирішені завдання відновлення регресійних залежностей як поліноміальних моделей з випадковими коефіцієнтами при прямих вимірах в неповних експериментах, з урахуванням виду параметричної невизначеності. Для забезпечення адекватності отриманих поліноміальних регресійних моделей результатам експериментального тестування були досліджені варіанти метричної близькості відновлених моделей, як функцій часу, до експериментальних даних. При цьому були використані параметри міжфункціональних відстаней як міри близькості між поліноміальними моделями, які характеризують різні діабетичні порушення. Доведено, що використання метричної близькості поліноміальних моделей до експериментальних даних еквівалентно мінімізації середнього ризику при прийнятті діагностичних рішень. Для розробки математичного апарату аналізу точності розроблених моделей динаміки глікемії були досліджені методи підвищення інформаційної ефективності таких моделей при обмеженнях обсягу біохімічних тестів. В основу математичного апарату оцінювання невизначеності усереднених результатів глюкозотолерантного тестування була закладена дисперсійна модель односторонньої класифікації таких випадкових результатів з її подальшим інформаційним аналізом, що дозволило отримувати оцінки кількості інформації про вид діабетичних порушень при формуванні простору інформативних параметрів. При цьому в якості останніх були використані не тільки нормативні базальні рівні глюкози, але і параметри, що відображають спектральні характеристики поліноміальної моделі динаміки глікемії. В якості останніх були використані двовимірні вейвлет-спектри для поліноміальних моделей 2-го і 4-го порядків і було доведено, що кількість інформації при зниженні порядку моделі не зменшується, що зумовило вибір моделі 2-го порядку. Перевагою такого вибору стало різке зменшення (з 5-ти до 2-х) кількості глюкозотолерантних тестів. Оскільки обраний параметричний підхід при математичному описі динамічних властивостей процесу зміни рівня глюкози дозволив замінити процедуру діагностики діабетичних порушень процедурою розпізнавання виду поліноміальної моделі, то спростилося завдання ідентифікації видів діабетичних порушень. Розроблена процедура параметричної ідентифікації моделей динаміки глікемії звелася до процедури ідентифікації по мінімуму середнього ризику. Для експериментального дослідження розроблених процедур ідентифікації видів діабетичних порушень було проведено синтез структурної схеми, що реалізує інформаційну технологію ідентифікації діабетичних порушень. Експериментальна перевірка ефективності розробленої процедури ідентифікації по відношенню до стандартного тесту довела повну адекватність розробленого мінімізованого (до 2-х глюкозотолерантних тестів) методу ідентифікації по відношенню до стандартного тесту ВООЗ-85. Також доведена можливість підвищення вірогідності діагностики при використанні запропонованого методу, у порівнянні зі стандартним від значення 0,972 до 0,974 (обсяг навчальної вибірки N = 60), причому останню вірогідність теоретично можна підвищити до значення 0,979, якщо обсяг навчальної вибірки буде збільшуватися (що обумовлено потенційним зменшенням ризику другого роду β). Розроблено схему з адаптивною (по відношенню до кількості ідентифікованих глікемічних моделей) структурою і відповідна їй комп'ютеризована система багатосторонньої ідентифікації моделей динаміки глікемії за двома глюкозотолерантними тестами. Збережена можливість ідентифікації глікемічних моделей для розширеної (більше 2-х) кількості тестів при необхідності підвищення вірогідності ідентифікації за умови збереження мінімально допустимого значення ризику 2-го роду. Наукова новизна отриманих результатів: - отримали розвиток методи параметричного відновлення кусково-нелінійних моделей динаміки глікемії в формі поліноміальних регресій зі змінними порядками, які несуть інформацію про спектральну нестаціонарність результатів глюкозотолерантного тестування, що дозволило скоротити кількість глюкозотолерантних тестів при збереженні заданого рівня вірогідності діагностики діабетичних станів; - вперше для оцінки інформативності фізіологічних параметрів динаміки глікемії використана параметрична модель однофакторного дисперсійного аналізу, що дозволило розрахувати кількість діагностичної інформації за видами діабетичних станів та використати для діагностики найбільш інформативні параметри; - вперше застосовано метод визначення параметрів спектральної нестаціонарності випадкових процесів для вирішення задачі аналізу динаміки глікемії, що дозволило максимізувати вірогідність діагностики діабетичних станів; - удосконалено інформаційну технологію глюкозотолерантного тестування за рахунок введення алгоритмічних блоків аналізу первинної медичної інформації, що дозволило підвищити вірогідність діагностики діабету при статистично обґрунтованому мінімальному обсягу вимірів. Практична цінність отриманих результатів: 1. Розроблено інформаційну технологію застосування кількісних параметрів функціональної і шумової нестаціонарності двовимірних вейвлет-спектрів для поліноміально відновлених біохімічних результатів глюкозотолерантного тестування. Доведено інформаційну значимість отриманих параметрів для задач ідентифікації динаміки глікемії. 2. Розроблено інформаційну технологію бінарного глюкозотолерантного тестування і комп’ютеризовану процедуру оцінки кількості діагностичної інформації для будь-яких біохімічних параметрів при ранній діагностиці цукрового діабету і для виявлення порушень функції всмоктування кишечника (ентеральна недостатність), що дозволило спростити вибір мінімізованої кількості діагностичних параметрів при збереженні заданої вірогідності діагностування діабетичних станів. 3. Розроблено інформаційну комп’ютеризовану систему для рекомендаційної діагностики ускладнень при цукровому діабеті і гастроентеральних порушеннях, що дозволило зменшити час прийняття діагностичних рішень в реальних клінічних умовах обстеження та масового профілактичного огляду пацієнтів. 4. Отримані в ході дисертаційних досліджень результати використовуються для експрес-діагностики діабетичних порушень в лікувальних установах ДУ "Інститут загальної та невідкладної хірургії ім. В. Т. Зайцева НАМН України" та ДУ "Інститут проблем ендокринної патології ім. В. Я. Данилевського НАМН України". Крім того, результати дисертаційної роботи були використані в навчальному процесі кафедри промислової і біомедичної електроніки Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут" при підготовці лекційних та практичних занять для студентів за спеціальністю 171.02 "Біомедична електроніка" у курсах "Основи наукових досліджень" та "Математичні методи обробки медичних сигналів".Документ Підвищення вірогідності систем глюкозотолерантного тестування в умовах невизначеності динаміки глікемії(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Чмихова, Оксана ВолодимирівнаДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.17 – біологічні та медичні прилади і системи. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2020. Робота присвячена питанням удосконалення інформаційно-вимірювального забезпечення діагностичних глюкозотолерантних тестів, що використовуються для ідентифікації динаміки ендокринних порушень при цукровому діабеті з метою підвищення вірогідності діагностики прихованих форм цукрового діабету при зменшенні кількості інвазивних глюкозотолерантних тестів. Проаналізовано існуючі математичні моделі вуглеводного обміну й динаміки глікемії, що використовуються для прийняття діагностичних рішень за результатами глюкозотолерантного тестування та доведено можливість використання в якості таких моделей регресійних поліномів обмеженого порядку. Запропонована, для оцінки інформативності фізіологічно адекватних параметрів динаміки глікемії, параметрична модель однофакторного дисперсійного аналізу, що дозволило розрахувати кількість діагностичної інформації. Досліджено методи одержання надлишкової інформації по поліноміальним моделям щодо параметрів локалізованої спектральної нестаціонарності змін рівня глікемії, що дозволило використовувати додаткову інформацію по поліноміальним моделям, які відображають динаміку глікемії. Розроблено структурну схему й комп’ютеризовану систему багатосторонньої ідентифікації моделей динаміки глікемії по суттєво обмежених обсягах глюкозотолерантних тестів, що дозволило підвищити вірогідність діагностики діабету для статистично обґрунтованого мінімального обсягу біохімічних вимірів. Розроблено інформаційну технологію бінарного глюкозотолерантного тестування і комп’ютеризовану процедуру оцінки кількості діагностичної інформації для будь-яких біохімічних параметрів при ранній діагностиці цукрового діабету і для виявлення порушень функції всмоктування кишечника (ентеральна недостатність). Розроблено інформаційну комп’ютеризовану систему для рекомендаційної діагностики ускладнень при цукровому діабеті і гастроентеральних порушеннях.Документ Метод та апаратура для діагностики і лікування цереброваскулярної патології з використанням електромагнітного випромінювання міліметрового діапазону(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Брюзгінова, Наталія ВолодимирівнаДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.17 «Біологічні та медичні прилади і системи» - Інститут Радіофізики та Електроніки ім. О. Я. Усикова НАН України, Харків, 2021. Вирішена актуальна науково-прикладна задача створення апаратного комплексу для діагностики, лікування і моніторингу ефективності лікування хворих на дисциркуляторну енцефалопатію за допомогою електромагнітного випромінювання КВЧ діапазону. Розроблено багатофункціональний цитобіофізичний (БЦБФ) метод, що дозволяє в рамках одного апаратного комплексу проводити індивідуальний підбір КВЧ-терапії, і визначати ефективність дії КВЧ-аутогемотерапії на всіх етапах лікування. Обґрунтовано актуальність напрямку досліджень, сформульовані наукова проблема, мета і задачи дослідження, наукова новизна і практичне значення роботи. Показана можливість використання КВЧ-випромінювання міліметрового діапазону, як для проведення терапії, так і для визначення стану біооб'єктів. Розглянуто застосування сучасних апаратів і приладів для КВЧ-терапії і можливість отримання різних біологічних ефектів в клінічній практиці. Визначено універсальний характер дії КВЧ-терапії із застосуванням електромагнітних хвиль з довжинами електромагнітного випромінювання 7,1 мм і 5,6 мм на системи органів людини при досить широкому наборі патологічних процесів. Показана ефективність класичної КВЧ-терапії в лікуванні захворювань центральної та периферичної нервової системи. Описано застосування різних апаратів і приладів для КВЧ-діагностики широкого спектру захворювань. КВЧ-терапія продемонструвала полілечебний ефект міліметрових хвиль. Вона характеризується відсутністю несприятливих віддалених результатів і побічних ефектів. Крім того, забезпечує можливість ефективної профілактики та лікування важких захворювань. Встановлено, що метод КВЧ-терапії може бути успішно використаний для лікування цереброваскулярних захворювань. Розглянуто застосування різних методів і способів визначення індивідуальної чутливості до КВЧ-терапії на клітинному рівні. Показано, що в процесі і після дії ЕМ-випромінювання на організм людини потрібно моніторити фізіологічний стан організму. Клітини буккального (защічного) епітелію (БЕ), доступні для прижиттєвого цитологічного дослідження, можуть служити джерелом важливої діагностичної та прогностичної інформації про стан здоров'я, вплив факторів зовнішнього середовища і патології організму людини. Відповідно до цього контроль динаміки дії КВЧ-терапії і дослідження функціонального стану людини можна визначати по зміні електрокінетичних властивостей клітинних ядер методом внутрішньоклітинного мікроелектрофорезу клітин БЕ людини. Виявлено, що існуючі методи і апарати не дозволяють в рамках одного апаратного комплексу проводити індивідуальний підбір, лікування та моніторинг ефективності КВЧ-терапії на всіх етапах лікування. Розглядаються гіпотези про фізичну природу дії мікрохвиль і вплив ЕМВ КВЧ діапазону на біологічні об'єкти різного рівня організації: клітини, тканини, органи і системи органів людини. Зокрема, дія КВЧ-випромінювання на клітини крові збільшує здатність еритроцитів крові транспортувати кисень, призводить до зменшення показника агрегації, збільшення індексу деформації і резистентності мембран еритроцитів, зростання коагуляційного потенціалу крові, зміни здатності тромбоцитів до агрегації. Проведено математичне моделювання проникнення ЕМВ КВЧ діапазону в поглинаючу рідину, на основі двовимірних скалярних електродинамічних рівнянь для об'єктів циліндричної конфігурації, що дозволяє знаходити розподіл електромагнітного поля в пристроях, які використовуються для проведення КВЧ-діагностики і КВЧ-терапії цереброваскулярних захворювань. Представлено опис методу КВЧ-аутогемотерапії в лікуванні цереброваскулярних захворювань. Метод являє собою синтез двох методів: КВЧ-терапії і аутогемотерапії. Переваги методу КВЧ-аутогемотерапії полягає в мінімізації контактів дози крові, забраної у хворого, з зовнішнім середовищем, в цьому випадку зберігається висока ймовірність стерильності. Вплив міліметрового випромінювання на кровоносну систему в комплексному лікуванні цереброваскулярної патології прискорює процеси загоєння пошкоджених тканин, сприяє стимуляції імунної системи та детоксикації організму. Запропоновано підхід до оцінки фізіологічного стану людини методом внутрішньоклітинного електрофорезу ядер клітин буккального епітелію. Описано біофізичні основи методу внутрішньоклітинного мікроелектрофорезу. В якості базового методу для розробки БЦБФ методу було використано метод кількісної оцінки електронегативності ядер клітин буккального епітелію людини. Показано перевагу БЦБФ методу в порівнянні з існуючими методами і способами оцінки індивідуальної чутливості до КВЧ-терапії на клітинному рівні. Вказана можливість швидко (час проведення дослідження 20 - 30 хв.) проводити моніторинг ефективності КВЧ-терапії, для своєчасної корекції на всіх етапах лікування. Аналіз існуючих апаратів і приладів показав відсутність апаратних комплексів, що дозволяють визначати індивідуальну чутливість до КВЧ-терапії на клітинному рівні, а також проводити лікування методом КВЧ-аутогемотерапії і при цьому здійснювати моніторинг ефективності терапії на всіх етапах лікування цереброваскулярної патології. Розроблено апаратний комплекс для діагностики, лікування і визначення ефективності КВЧ-терапії і описана його структура. Запропоновано модифіковану конструкцію резонатора, що дозволяє опромінювати клітини БЕ у водному середовищі. Проведено електродинамічне моделювання розподілу електромагнітного поля ЕМВ КВЧ діапазону в циліндричному резонаторі з великими і малими дозами поглинаючої рідини, за результатами моделювання виявлено, що ЕМП ефективно проникає в біологічну рідину. Для підвищення точності і зменшення часу дослідження запропонована вдосконалена конструкція камери для мікроелектрофорезу. Описано алгоритм роботи апаратного комплексу для діагностики, лікування і контролю ефективності лікування КВЧ-терапією. В якості основних методів розглядається метод КВЧ-аутогемотерапії для проведення лікування і БЦБФ метод для визначення фізіологічного стану організму пацієнтів, визначення індивідуальної чутливості до КВЧ-терапії, а також моніторингу процесу лікування. Представлені результати застосування апаратного комплексу з використанням БЦБФ метода для діагностики, лікування і контролю ефективності лікування методом КВЧ-аутогемотерапії хворих на дисциркуляторну енцефалопатію. Для дослідження зв'язку між параметрами БЦБФ методу, що характеризують результат «здоровий», проведено апробацію пристрою для опромінення клітин БЕ умовно здорових донорів. Критерієм відбору служило відсутність у донорів хронічних і гострих захворювань, зокрема цереброваскулярної патології. У результаті дослідження встановлено, що параметри клітин БЕ здорових донорів рівні в межах похибки, тобто вплив опромінення міліметрового діапазону практично не впливає на клітини БЕ здорових донорів. Проведені експериментальні дослідження показали можливість діагностики патологічних станів організму при цереброваскулярних захворюваннях шляхом реєстрації зміни функціональної активності клітин БЕ. Основним об'єктом дослідження був клітинний матеріал 127 хворих на дисциркуляторну енцефалопатію (ДЕ) I II ступеня і гостре порушення мозкового кровообігу до та після лікування в період 2011-2019 рр. Всі обстежувані особи перебували на стаціонарному лікуванні у КНП «МКЛ № 7» ХМР, м. Харків. Досліджено можливість застосування БЦБФ методу для визначення реакції клітин БЕ хворих на цереброваскулярну патологію in vitro на дію КВЧ-випромінювання з двома довжинами хвиль λ = 7,1 мм і λ = 5,6 мм. Експериментальні дослідження показали, що за характером і величиною відгуку клітин БЕ загальне число хворих розділилося на чотири групи з характерними для кожної групи особливостями зміни величини і спрямованості показників. Проведено порівняння реакції клітин БЕ на ЕМВ КВЧ діапазону (λ = 7,1 мм та λ = 5,6 мм), фіксується ідентична реакція клітин хворих. Відповідно отриманим результатам сформульовано підхід до діагностики індивідуальної чутливості до КВЧ-терапії. Підтверджено ефективність БФЦБ методу у визначенні чутливості хворого до КВЧ-терапії. Встановлено, що при впливі КВЧ-випромінювання присутній ефект зміни значень електоронегативності клітин БЕ хворих на дисциркуляторну енцефалопатію. Проведено моделювання in vitro дії КВЧ-аутогемотерапії на клітинах БЕ людини, показана ефективність даного методу лікування. Проведено аналіз повторних вимірювань показників клітин БЕ у хворих які отримували КВЧ-аутогемотерапію в динаміці до та після лікування. Дані, отримані за допомогою БЦБФ методу, корелюють з клінічними дослідженнями: за суб'єктивними критеріями спостерігалося клінічне поліпшення стану хворих: в почутті «підйому сил», «просвітлення» в голові, зниження рівня та тривалості головного болю, стомлюваності. Крім цього, спостерігалося поліпшення неврологічного стану: зменшення лицьової асиметрії, вестибуло-атактичного синдрому, поліпшення емоційного стану. Зниження вираженості неврологічних симптомів за шкалою Total Symptoms Score (TSS) становило 78 % в основній групі та 65 % в контрольній від начальних показників. Показано, що можливо ефективно визначати індивідуальну чутливість пацієнтів до КВЧ-терапії, проводити процедуру КВЧ-аутогемотерапії, а також здійснювати контроль ефективності лікування цереброваскулярних захворювань в рамках одного апаратного комплексу.Документ Метод та апаратура для діагностики і лікування цереброваскулярної патології з використанням електромагнітного випромінювання міліметрового діапазону(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Брюзгінова, Наталія ВолодимирівнаДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.17 - "Біологічні та медичні прилади і системи" - Інститут Радіофізики та електроніки ім. О. Я. Усикова НАН України, Харків, 2021. Дисертація присвячена розробки нового багатофункціонального цитобіофізичного методу і нового апаратного комплексу для діагностики, лікування та моніторингу стану хворих на цереброваскулярну патологію за допомогою електромагнітних хвиль КВЧ діапазону. Розглянуто методи які використовують ЕМВ КВЧ діапазону для діагностики на клітинному рівні патологічних станів організму людини та лікування методом КВЧ-гемотерапії, представлено математичну модель фізичних процесів у пристрої для опромінення біологічних рідин. Запропоновано новий багатофункціональний цитобіофізичний метод визначення індивідуальної чутливості та ефективності КВЧ-гемотерапії. Створено апаратний комплекс для лікування, прогнозування та контроля ефективності лікування КВЧ-гемотерапією цереброваскулярних захворювань. Запропоновано модифіковану конструкцію резонатора, що дозволяє опромінювати клітини БЕ у водному середовищі. Проведено електродинамічне моделювання розподілу електромагнітного поля ЕМВ КВЧ діапазону в циліндричному резонаторі з великими та малими дозами поглинаючої рідини. Виявлено чотири види реакції клітин БЕ хворих на цереброваскулярну патологію під дією опромінення КВЧ діапазону. Показано, що в рамках одного апаратного комплексу можливо ефективно визначати індивідуальну чутливість пацієнтів до КВЧ-терапії, проводити процедуру КВЧ-аутогемотерапії, а також здійснювати контроль ефективності лікування при цереброваскулярних захворюваннях.Документ Методи та засоби впливу УФ випромінюванням для знезараження варроатозу бджіл(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Санін, Юрій КостянтиновичДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.17 – біологічні та медичні прилади і системи. ‒ Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка Міністерства освіти і науки України. – Харків, 2020. Літературний аналіз показує, що сучасна технологія боротьби з варроатозом бджіл є не завжди ефективною та на додаток не екологичною. У зв'язку з цим виникає необхідність в розробці нових, більш доступних і менш витратних технологій боротьби. У дисертаційній роботі на основі теоретичних і експериментальних досліджень вирішене науково-прикладне завдання, яке направлене на підвищення ефективності біопотенциалу бджолосім’ї шляхом обгрунтування процесу знищення кліща Варроа деструктор та розробки льоткової приставки забезпеченої світлодіодними модулями УФ випромінювання при живленні від сонячних фотоелементів, в якій за рахунок дії УФ опромінювання забезпечується санація бджіл від варроатозу без порушення їх природного ритму життєдіяльності. Експериментальні дослідження показали, що для звільнення медоносної бджоли від кліща Варроа деструктор слід опромінювати її в тунелі льоткової приставки інстальованої поза розплідним гніздом з системою світлодіодних модулів УФ випромінювання з параметрами: частота 0,99‧10¹⁵ Гц (300 нм); потужність потоку УФ випромінювання (0,54 ± 0,05) Вт; експозиція (6 ± 1) с; температура навколишнього середовища (25 ± 1)°С. Виробничими випробуваннями розробленої льоткової приставки при боротьбі з варроатозом для бджолосім’ї встановлено, що ефективність застосування льоткової приставки становить 75,8 %, зростання медопродукції на 3 % і отримання додаткового річного економічного ефекту, за рахунок оздоровлення бджіл від варроатозу, становить більше 10 тис. гривень.Документ Методи та засоби впливу УФ випромінюванням для знезараження варроатозу бджіл(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Санін, Юрій КостянтиновичДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.11.17 "Біологічні та медичні прилади і системи" (163 - Біомедична інженерія). ‒ Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка, Харків, 2020 р. У дисертаційній роботі викладені теоретичний та експериментальний матеріали щодо боротьби з варроатозом бджіл з застосуванням льткової приставки забезпеченої системою модулів світлодіодів оптичного випромінювання в УФ діапазоні, при живленні їх від автономного джерела (геліоколектора). Представлено огляд фізіологічних особливостей процесу переносу і розмноження збудників інфекційних та інвазійних захворювань бджіл, а також профілактичні та лікувальні способи і засоби, що використовуються для боротьби з цими захворюваннями на всіх стадіях онтогенезу бджолиного розплоду і дорослих особин. Представлено аналітичний огляд методів і засобів хімічного, біологічного та фізичного походження в боротьбі з варроатозом бджіл. Запропоновано напрямки вирішення проблеми оздоровлення бджолосімей від варроатозу бджіл фізичними (безмедикаментозними) способами і засобами. З аналізу наукових літературних джерел, присвячених пошуку шляхів вирішення проблеми боротьби із хворобами бджіл, а саме варроатозом, встановлено, що проблема боротьби з кліщем Варроа деструктор набула глобального масштабу, спричиняючи матеріальні збитки як безпосередньо галузі бджільництва, знижуючи кількісний показник бджолосімей в господарствах до 20-80 %, а також опосередковано і на галузь рослинництва, знижуючи урожайність недозапилених ентомофільних культур на 20-25 %. Встановлено, що існуючі технології та технічні засоби їх реалізації в боротьбі з цим захворюванням (хімічні, біологічні, фізичні) на 65-70 % задовольняють вимоги чинних зооветеринарних нормативів якісних і кількісних показників, як по результативності збереження і нарощування біопотенціалу бджолосімей так і по витратам уречевленої праці обслуговуючого персоналу на проведення процедур профілактики та оздоровлення бджолосімей. Підвищення ефективності виробництва бджолопродукції може бути досягнуто за рахунок теоретичного обґрунтування і практичного впровадження екологічно чистих, ресурсоощадних методів і засобів знищення кліщів Варроа деструктор, що знаходиться на поверхні тіла бджоли, з застосуванням багатофункціональної льоткової приставки забезпеченої системою світлодіодних модулів УФ діапазону випромінювання. Таким чином, дослідження методів та технічних засобів її реалізації в боротьбі з варроатозом бджіл при комплексному підході до розробки систем сучасних світлодіодних джерел УФ випромінювання з покращеними електроенергетичними, фітобіоенергетичними характеристиками і живленні від сонячної батареї є актуальною задачею, розв'язання якої матиме велике народногосподарське значення. Представлено теоретичний та експериментальний матеріал щодо фотобіологічного впливу УФ опромінювання кліща Варроа деструктор в діапазоні UVB, UVC. Отримано математичні вирази, що моделюють закономірності залежностей світло-енергетичних і конструктивних характеристик захисних пристроїв з допомогою яких реалізують дію методів і засобів в боротьбі з варроатозом на основі льоткових приставок ЛПРС, забезпечених системою світлодіодних модулів УФ випромінювання. Обґрунтовано параметри захисних пристроїв, які забезпечують згубну дію УФ випромінювання на фізіологію кліща Варроа деструктор. Це потужність і кількість світлодіодів УФ випромінювання, конфігурація розміщення їх в тунелі льоткової приставки, довжина хвилі випромінювання, експозиція, конструктивні параметри льоткової приставки ЛПРС. В результаті досліджень було розроблено дослідний зразок льоткової приставки з системою світлодіодних модулів УФ випромінювання з конструктивними параметрами: ширина тунелю b= 200±1 мм, довжина тунелю l=80±1 мм, висота тунелю h=10±1 мм. Як випливає з аналізу отриманих результатів найбільш прийнятними конструктивно технологічними параметрами льоткової приставки забезпеченої системою світлодіодних модулів УФ випромінювання розташованих в її тунелі: кількість світлодіодів 2–8 шт тип світлодіодів TO39 UV LEDпотужністю 0,08 Вт напругою живлення 4 В, сила струму 20 мА з урахуванням забезпечення дози опромінення 980-985‧10⁻⁴ мер‧с‧см⁻², та довжини хвилі з частотою 0,99‧10¹⁵ Гц. В результаті теоретичних і експериментальних досліджень встановлено, що при довжині хвилі УФ випромінювання з частотою від 1,13‧10¹⁵ до 0,98‧10¹⁵ Гц біодоза яка діє на кліща Варроа деструктор при роботі системи світлодіодних модулів розташованих в тунелі льоткової приставки знаходиться в межах від 5,88 в.о. до 1,87 в.о., перевищуючи порогову біодозу (0,125-0,667) в.о. і обумовлює його знищення. Експериментальні дослідження показали, що кількість відпавших кліщів Варроа деструктор з поверхні тіла бджіл у дослідних групах, які опромінювались у тунелі льоткової приставки УФ променями оптичного спектру 0,99‧10¹⁵ Гц з експозицією від 6 до 8 секунд становить 6-10 штук. Застосування льоткової приставки ЛПРС з системою світлодіодних модулів УФ випромінювання інстальованої в льотку вулика зовні розплідного гнізда крім того, що забезпечує санацію бджіл від варроатозу без порушення їх природного ритму життєдіяльності і запобігає передчасному виходу бджолосім'ї на перший очисний обліт за несприятливих метеорологічних умов. Це стало можливим завдяки подовження шляху руху бджіл через решітчастий тунель льоткової приставки ЛПРС, що сприяє виникненню реакції на низьку температуру зовнішнього повітря і поверненні в гніздо. Крім того, дослідження запропонованої льоткової приставки ЛПРС підтвердили її функціональну спроможність в осінньо-зимовий період запобігати проникненню шершнів і гризунів до кормових запасів бджолосім'ї. Це відбувається завдяки наявності тунелю з каліброваним внутрішнім просвітом, що створює умови обмеження їх проникнення до льотка вулика. ЛПРС обладнана додатковою захисною вставкою на виході з тунелю запобігає несанкціонованому виходу роїв та інфікуванню варроатозом бджіл здорових бджолосімей за рахунок унеможливлення контакту хворих бджіл-злодійок або трутнів. Це відбувається за рахунок наявності каліброваного просвіту решітчатого тунелю, внутрішня поверхня якого опромінюється джерелами електромагнітного випромінювання оптичного спектру УФ діапазону (UVB, UVC). Виробничими випробуваннями розробленої льоткової приставки ЛПРС забезпеченої системою світлодіодних модулів УФ випромінюванням при живленні їх від сонячної батареї в бджологосподарстві НТЦ "Чарунка" с. Первухінка Богодухівського району Харківської області (Україна) при боротьбі з варроатозом бджіл карпатської породи, уражених кліщем Варроа деструктор встановлено, що ефективність застосування льоткової приставки ЛПРС становить у 2014 р. 83,86 %, у 2015 р. 67,2 %, у 2016 р. 76,33 %. За наслідками виробничої експлуатації розробленої установки встановлено: середній рівень рентабельності дослідних бджолосімей в порівнянні з контроль-ними збільшився з 14,8 % до 17,8 %; знизилась собівартість бджолопродукції, в середньому, з 39,4 грн. до 30,0 грн.; зросла кількість виробленої медопродукції на 5 %, додатковий річний економічний ефект, за рахунок оздоровлення бджіл від варроатозу, становить більше 10 тис. гривень. Наукова новизнаотриманих результатів полягає в тому, що в даній роботі: ‒ вперше розроблено математичну модель взаємодії УФ випромінювання з кліщем Варроа деструктор з урахуванням залежностей біодоз від співвідношення максимумів UVB, UVC випромінювання, що дозволило визначити діапазон змін параметрів потоку оптичного УФ діапазону випромінювання; ‒ вперше теоретично обґрунтовано можливість вибору біотропних параметрів УФ випромінювання для знищення кліща Варроа деструктор за рахунок числового вирішення рівнянь формування еритемного потоку, що дозволило забезпечити санацію бджіл від варроатозу без порушення їх природного ритму життєдіяльності; ‒ вперше визначені параметри оптичного випромінювання в УФ діапазоні для знищення кліща Варроа деструктор на основі теоретичних досліджень процесу взаємодії оптичного випромінювання в УФ діапазоні з кліщем Варроа деструктор, що дозволило змоделювати залежності впливу електроенергетичних і конструктивних характеристик захисних пристроїв, які забезпечують функціонування льоткових приставок; ‒ одержало подальший розвиток використання методів планування багатофакторного експерименту для параметричної оптимізації фотобіологічної технології знезараження варроатозу бджіл, що дозволило максимізувати середній рівень біологічної продуктивності бджолосім'ї. Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що на основі теоретичних і експериментальних досліджень розроблена льоткова приставка, забезпечена системою світлодіодних модулів УФ випромінювання при живленні їх від фотоелементів, яка забезпечує згубний вплив на кліща Варроа деструктор. При цьому застосування льоткової приставки зовні інстальованої в льоток вулика забезпечує ефективну боротьбу з варроатозом бджіл без порушення їх природного ритму життєдіяльності в розплідному гнізді. Обґрунтовано режими методів і засобів, і конструктивно реалізовано льоткову приставку, забезпеченою системою світлодіодних модулів УФ випромінювання при живленні їх від фотоелементів для боротьби з варроатозом бджіл. Технічна документація на виготовлення льоткової приставки сформованої на джерелах TO39UVLED-4 В з частотою випромінювання 0,99‧10¹⁵ Гц (довжина хвилі 300 нм), передана в науково-технічний центр "Чарунка" для виготовлення дослідного зразку установки. Очікуваний ефект від впровадження даної установки в виробництво складе: зростання середнього рівня рентабельності бджолосім'ї з 14,8 % до 17,8 %; зниження собівартості бджолопродукції, в середньому, з 39,4 грн до 30,0 грн; зростання кількості виробленої медопродукції на 3 % і отримання додаткового економічного ефекту більше 10 тис. грн. Впроваджена льоткова приставка з системою світлодіодних модулів УФ випромінювання для боротьби з кліщем Варроа деструктор на пасіці НТЦ "Чарунка" (с. Первухінка, Богодухівського району, Харківської області) дала можливість одержати прибуток в сумі 400 грн на одну бджолосім'ю.