Продемонстрирована возможность регулирования гидрофильно-гидрофобных свойств поверхности кремниевых пластин в широких пределах пос редством обработки плавиковой кислотой, кислотой Каро и растворами пероксида водорода различной концентрации. Методом измерения краевых углов смачивания и расчета полной, полярной и дисперсионной составляющих поверхностной энергии установлено, что наибольшая гидрофилизация поверхности и увеличение поверхностной энергии кремния достигается при обработке его поверхности кислотой Каро, в то время как при последовательной обработке кислотой Каро и плавиковой кислотой наблюдается максимальная гидрофобизация и снижение поверхностной энергии.

 
Кл. сл.: кремний, поверхностная энергия, гидрофильность, кислота Каро, плавиковая кислота, пероксид водорода

Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург
Контакты: Шмыков Алексей Юрьевич, shmykov.alexey@gmail.com

 
Материал поступил в редакцию 25.08.2022

В статье изучена возможность использования повторных анализов методом плавления ДНК для повышения их достоверности, а именно уменьшения погрешности определения температуры плавления ДНК T_m. Экспериментально выявлено статистически значимое различие значений T_m анализируемых образцов в последовательно проведенных анализах, препятствующее повышению достоверности. Показано, что увеличение температуры плавления T_m в проведенной серии экспериментов в среднем на 0.12 град. обусловлено испарением 1.65% воды из пробирки. Экспериментально выявлено изменение массы на 0.8 ± 0.1% от общей массы воды в пробирках в результате теплового режима, аналогичного анализу методом плавления, что частично подтверждает предположение. Рекомендовано при повторных анализах методом плавления ДНК учитывать этот эффект и реализовывать мероприятия, препятствующие испарению воды. Приведены аналитические выражения для относительной оценки изменения концентрации ионов натрия и объема воды в пробе.

 
Кл. сл.: метод плавления ДНК, HRMA, испарение

Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург
Контакты: Белов Дмитрий Анатольевич, onoff_10@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 30.09.2022

Приведены особенности потенциала течения в электролите, значимые при реализации жидкостного акустоэлектрического преобразователя. Рассмотрена электрохимия потенциала течения в электролитах. Отмечена особенность процесса в растворах электролитов, связанная с влиянием ионной силы электролита, и его зависимость от электрокинетического радиуса. Показано, что при малых величинах электрокинетического радиуса возникает эффект перекрытия двойных электрических слоев, ведущий к резкому уменьшению абсолютных величин потенциала течения, а следовательно, и к практической невозможности реализации акустоэлектрического преобразования.

 
Кл. сл.: потенциал течения, дзета-потенциал, электрокинетический радиус, двойной электрический слой, перекрывание двойных электрических слоев, чувствительность акустоэлектрического преобразования

Институт химии СПбГУ, Санкт-Петербург, Петергоф (Ермакова Л.Э.)
Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург
(Шарфарец Б.П., Дмитриев С.П., Курочкин В.Е.)
Контакты: Шарфарец Борис Пинкусович, sharb@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 24.09.2022

Масс-спектрометрия в сочетании с использованием изотопно-меченных стандартов является одним из популярных методов количественного измерения концентрации бета-амилоидов в биологических средах. Данная статья посвящена предупреждению типичных систематических ошибок таких измерений, возникающих вследствие пренебрежения возможностью превращения бета-амилоидов в денатурированную форму, которая дает в масс-спектрах сигналы в 3 раза более интенсивные, чем нативная форма. Степень этой денатурации определялась по способности нативной формы образовывать комплекс с α-2-макроглобулином, чего денатурированная форма лишена. Показано, что денатурация может происходить при нагревании в кислой среде или при использовании диметилсульфоксида в качестве растворителя. Ошибка измерения возникает, когда изотопно-меченный стандарт и аналит относятся к разным формам. Предложены рекомендации для преодоления систематических ошибок количественного анализа этих соединений посредством принудительной денатурации смеси аналита со стандартом перед анализом.

 
Кл. сл.: количественная масс-спектрометрия, бета-амилоиды, α-2-макроглобулин

ФГБУ Научно-исследовательский институт гриппа им. А.А. Смородинцева
Минздрава России, Санкт-Петербург, Россия (Миргородская О.А., Протасов А.В.)
Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и
Ю.А. Овчинникова РАН, Москва, Россия (Козьмин Ю.П.)
Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург, Россия (Бубляев P .А.)
Кафедра психиатрии и нейрохимии Института неврологии и физиологии
Сальгренской академии Гетеборгского университета, Швеция (Гобом Й.)
Лаборатория клинической нейрохимии, Университетская клиника Сальгренска,
Молндаль, Швеция (Гобом Й.)
Контакты: Бубляев Ростислав Анатольевич, bub-slava@yandex.ru

 
Материал поступил в редакцию 27.08.2022

Целью исследования было создание программно-аппаратного метода контроля качества ферментированной молочной продукции с возможностью определения степени соответствия заданному эталону. Произведен масс-спектрометрический анализ состава газовой среды трех групп образцов фермерской и промышленной ферментированной молочной продукции в режиме реального времени. В 1-ю группу входили йогурты от индивидуальных фермерских хозяйств из коровьего и козьего молока. Группа 2 состояла из образцов иной ферментированной продукции от индивидуальных фермерских хозяйств (кефиры, йогурты, сметана). Группа 3 – образцы промышленных йогуртов из коровьего молока. Всего было проанализировано 19 образцов ферментированной молочной продукции. Анализ состава проб производился на малогабаритном квадрупольном масс-спектрометре МС7-200 с прямым вводом пробы при атмосферном давлении. Пробы отбирались в специальным образом подготовленные медицинские шприцы емкостью 20 мл. Применение методов статистического анализа позволяет выделить группы схожих по своим свойствам образцов и определять принадлежность продукции к промышленному или штучному методу изготовления. Была показана перспективность использования масс-спектрометрических методик с применением методов анализа многомерных данных в качестве универсальных технологий для анализа пищевых продуктов.

 
Кл. сл.: масс-спектрометрический анализ, пищевая промышленность, молочная продукция, метод главных компонент

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого,
Санкт-Петербург, Россия (Губина Е.В.)
Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург
(Кузьмин А.Г., Титов Ю.А., Чередникова А.А., Гузенко М.М., Зайцева   А.Ю.)
Контакты: Губина Евгения Вячеславовна, gubina.z@yandex.ru

 
Материал поступил в редакцию 05.08.2022

Разработана и исследована интеллектуальная сенсорная система, позволяющая проводить квалитативное медицинское ранжирование грудного молока и молочной продукции. Использованы электрохимические сенсоры, обладающие чувствительностью к основным значимым компонентам исследуемой биологической среды. Установлено, что "цифровые образы" грудного молока женщин, перенесших заболевания, значительно отличаются от группы здоровых женщин. Применен метод главных компонент для ранжирования грудного и коровьего молока, выявлены группы биологических сред, схожие по своим свойствам. Анализируя результаты исследований, можно говорить об эффективности применения разрабатываемой методики для медико-биологических исследований.

 
Кл. сл.: грудное молоко, система ранжирования, сенсорная система, метод главных компонент, электрохимические сенсоры

Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург
Контакты: Зайцева Анна Юрьевна, anna@da-24.ru

 
Материал поступил в редакцию 24.09.2022

Разработан сканирующий микроскоп ионной проводимости (СМИП) с системой пьезоинерциального перемещения, работающий в нескольких модах: режиме постоянного тока, режиме модуляции тока и прыжковом режиме (hopping). Созданы и протестированы нанозонды в виде стеклянных нанопипеток с внутренним радиусом r ~ 50 нм. Измерены вольт-амперные характеристики I(V) и зависимости тока от расстояния между зондом и образцом I(z) (кривые подвода/отвода). Получены изображения полимерного тестового объекта с периодической структурой и биологического объекта (CHO клетка), проведена оценка их качества, обсуждаются особенности работы СМИП в различных режимах. Многомодовый СМИП обеспечивает неразрушающую бесконтактную визуализацию мягких объектов в жидкой проводящей среде с нанометровым пространственным разрешением в различных измерительных режимах и может быть использован в биологии, цитологии, электрохимии и медицине при изучении неорганических мягких объектов, биологических объектов в буферных средах и т.п.

 
Кл. сл.: сканирующая зондовая микроскопия, сканирующий микроскоп ионной проводимости, нанопипетка, зонд, электролит, ионная проводимость

Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург
Контакты: Жуков Михаил Валерьевич, cloudjyk@yandex.ru

 
Материал поступил в редакцию 03.10.2022

В статье представлен результат разработки и реализации универсального синтезируемого процессорного ядра на интегральных микросхемах ПЛИС отечественного и импортного производства. Показана возможность создания высокопроизводительной вычислительной системы на базе ПЛИС. Приведено описание структуры системы, основного процессорного ядра и сопряженных с ним модулей. Приведена система команд процессора. Представлен процесс разработки программы для синтезируемого контроллера и вариант реализации системы управления на базе разработанного контроллера.

 
Кл. сл.: ПЛИС, IP-ядро процессора, микроконтроллеры, бортовые системы

Самарский национальный исследовательский университет им. С.П. Королева, г. Самара
Контакты: Артюшин Андрей Алексеевич, artyushin.aa@ssau.ru

 
Материал поступил в редакцию 01.09.2022

В данной работе представлен метод определения коэффициента теплопроводности зеркальных материалов космических аппаратов, функционирующих на орбитальном участке полета. Данная задача решается как задача поиска глобального экстремума параметризированного коэффициента теплопроводности в ходе минимизации среднеквадратичного функционала невязки между теоретическим и экспериментальным полями температур в местах установки датчиков температур. Обратные задачи считаются некорректными из-за "зашумленных" входных данных, для преодоления этого необходимо применить регуляризацию. В данной работе используется метод итерационной регуляризации, где в качестве регуляризируемого параметра выступает номер итерации. В качестве алгоритма оптимизации выбран метод сопряженных градиентов как наиболее точный метод сходимости первого порядка .

 
Кл. сл.: обратная задача теплопроводности, метод итерационной регуляризации, среднеквадратичная ошибка, температурное поле, космический аппарат

Астрокосмический центр ФГБУ "Институт им. С.А. Лебедева", Москва
Контакты: Борщев Никита Олегович, www.moriarty93@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 05.08.2022

Получение качественного конечного продукта является целью управления любым технологическим процессом. При формальном описании задач управления это положение позволяет сформировать краевые условия решения задачи управления. Дополнительным условием выбора варианта решения является обеспечение надежности технологического процесса. Начальными условиями при решении задачи управления являются компоненты вектора начальных параметров состояния, определяемого степенью настройки исходных параметров и режимов процесса. Понимание начальных и граничных условий существования позволяет сформулировать обобщенную формальную задачу управления технологическим процессом, заключающуюся в нахождении вектора управляющих переменных, обеспечивающих минимум ошибки с учетом влияния вектора случайных внешних переменных. Решение задачи осуществляется методом последовательных приближений. Рассмотрены этапы первичной и вторичной оптимизации построения алгоритмов управления. Показана возможность снижения сложности задач управления путем отказа управления по каждому из компонентов вектора состояния и сведения управления к обеспечению минимума обобщенной меры ошибки. В такой постановке задача управления технологическим процессом может быть сведена к задаче регулирования процесса. Приводится схема регулирования технологического процесса, учитывающая разделимость минимизации ошибки по каждому компоненту вектора состояния. Высказанные положения иллюстрируются на примере задачи управления участком цифрового производства для выполнения технологической операции травления печатных плат. Эта операция наиболее полно отражает исходные положения о непрерывности процедур, производимых при ее осуществлении, и деградации исходного вектора состояния.

 
Кл. сл.: технологический процесс, надежность, цифровизация производства, системы управления, печатные платы, травление печатных плат, производство, индустрия 4.0

Московский авиационный институт (национальный
исследовательский университет), Москва
Контакты: Хомутская Ольга Владиславовна, khomutskayaov@gmail.com

 
Материал поступил в редакцию 22.09.2022