Устройство для моделирования процесса переноса вещества (ионов) через биологическую мембрану

07310

ОП КСАН ИЕ изоьевт ния

К АВТОР СКОМУ СВИДБТЕДЬСТВХ

Союз Советских

Социвлистимеских

Республик

За висимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 12.У11.1972 (№ 1811112/18-24) М.Кл. 6 OGf 7,/60 с,присоединением заявки №вЂ”

1 ооударственно1й комитет

Сонета Министрое СССР но делам изобретений в атнропнй

Приорчтет—

Опубликовано 21.XI 1973. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 23.1Х.1974

УДК, 681.333 (088.8) Авто1ры изобрете1ния

В. A. Немцов и Г. И, Дмитриев

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПЕРЕНОСА

ВЕЩЕСТВА (ИОНОВ) ЧЕРЕЗ БИОЛОГИЧЕСКУЮ МЕМБРАНУ

Изобретение относится к области .моделирования биологических процессов прп помощи аналоговых вычислительных средств. .Чоделнрован11е биологических процессов представляет;принципиальный научный и практический интерес, так как является необходимым элементом при проектировании систем Оиологической индустрии и создания замкнутьгх экологических систем.

Известно устройство для исследования процессов переноса вещества (ионов) через биологическую мембрану, содержа1цее в своем составе блок задания начальных условий, блок задания физико-химических параметров и констант, регистрирующий прибор. Однако .,звсгтное устройство недостаточно точно и не

Обладает необходимым для исследования быстродействием, Целью предлагаемого изобретения является повышение точности, наглядности, оперативности и темпа проведения исследований с одновременным предоставлением при этом возможности моделирования в замедленном пли ускоренном режиме решения по сравнению с реальным временем протекания процессов.

Предложенное устройство конструктивно отличается тем, что содержит квадратор, датчик концентраций, блок деления, блок умножения, сумматоры и интеграторы, служащие для форч;lðования напря ке11п11, пропорциоHàëüных концентрациям вблизи мембраны у (1) и и в порах мембраны х (1), причем выход блока задания физико-хнмических параметров и констант подсоединен ко входам сумматоров, выходы которых подсоединены ко входам интеграторо в, на другие входы последних подсоединены выходы блока задания начальных условий; выход первого интегратора подсоеди«ен к квадратору, к регистрирующему блоку

1О и к третьему сумматору, а выход второго интегратора соединен с регистрирующим прибором, с первым блоком умножения и с первым входом блока задания ф11зг1ко-химических параметров, ко второму входу которого подклю15 1сн выход второго блока умножения. входом соединенного с первым выходом четвертого сучматора, второй выход четвертого сумматора соединен с третьим выходом блока задания физико-химических параметров, четвертый

20 вход которого соединен с выходом Олока де1L11пя, а входы бло ка деления подклю lсньl ко .входу и выходу третьего сумматора, один пз входов четвертого сумматора соедггнеп с выходоч квадратора.

Па чертеже представлена схема предлагаемого устройства, содержащая следунпцпе блок:1: сумматоры 1 4; интеграторы 5, 6: блок 7 задания начальных условий; блок 8 задания физико-химических параметров и констант; квадратор 9; блоки умножения 10, 11; дат407310 чик 12 концентрации вещества (ионов) вдали от мембраны; блок деления 13; регистрирующий блок 14.

В предложенном устройстве отдельные блоки и конструктивные связи между ними обеспечивают функционирование ао следующему принципу.

На блоке 7 задания начальных условий в предпусковой момент времени t=0 устанавливаюпся вручную значения начальных концентраций ионов х (О) и у (О), которые поступают па интеграторы 5 и б; на блоке 8 задания физико-химических . араметров и констант устанавливаются величины исследуемых параметров и констант; напряжения, пропорциональные этим параметрам и константам, поступают на входы сумматоров 1 и 2, на которых формируются суммы, пропорциональные величинам первых производных исследуемых концентраций х (t) и у (/); выходы сумматоров 1 н 2 связаны со входами интеграторов 5 и б соответственно. При пуске устройства на выходах интеграторов 5 и б образуются напряжения, закон изменения во времени которых воспроизводит закон изменения исследуемых концентраций х (t) и у (t). 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, пропорциональное 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 (/), и на вход блока умножения ll, на второй вход которого поступает напряжение, пропорциональное исследуемым концентрациям, образующееся в блоке умножения 10, входы которого соединены с выходами интегратора б. Выход блока у»ножения 11 соединен со входом блока 8 задания параметров и констант, в результате чего замыкается цепь обратной связи для второй переменной y (t). Выход блока деления И соединен со входом блока 8. Таким образом, схема устройства в целом замкнута обратными связями.

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

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

Предмет изобретен и я

Устройство для моделирования процесса rleреноса 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, оно содержит квадратор, интеграторы, датчик концентраций, сумматоры, блок деления и блоки умножения, причем 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 н с первым входом блока задания физикохнмнческпх параметров, ко второму входу ко-i O торого подключен выход второго блока умножения, входом соединенного с первым выходом чствертого сумматора, второй выход четвертого сумматора соединен с третьим выходом блока задания физико-химических lIBpB4 метров, четвертый вход которого соединен с

4о выходом блока деления, а входы блока,деления .подключены ко входу и выходу третьегU сумматора, один нз входов четвертого сумматора соединен с выходом квадратора.

407310

Составитель Е. Тимохина

Техред E. Борисова Редактор Б. Нанкина

Корректор Н. Учакина.":.«каз 987

Изд. Мв 1066 Тираж 635

Ц11ИИП) (Государственного комитет-i (.наста М.нгнстров C(.СР по делам изобретений ll открытий

Москва, 5К-35, Раушская н".á., д. 4, 6

Подписное

Оол. тип, Костромского управления издательстг,, полиграфии и книжной торговли