ФІЗИКО-МЕХАНІЧНИЙ ІНСТИТУТ ІМ. Г.В. КАРПЕНКА НAH УКРАЇНИ
KARPENKO PHYSICO-MECHANICAL INSTITUTE OF THE NAS OF UKRAINE

 

Біотехнології

1. Відділ оптико-цифрових систем діагностики (№ 5).

2. Піднапрями:

  1. Дослідження динаміки зміни просторових розподілів біоспеклів у біотканинах фруктів і овочів методами і засобами просторово-часової спекл-кореляції.
  2. Вивчення клітинної активності м’язових тканин свійських тварин та свійської птиці для розроблення технологій неруйнівного контролю рівня свіжості м’ясопродуктів методами цифрової спекл-кореляції. 
  3. Розроблення нових методів і систем цифрової спекл-інтерферометрії та цифрової спекл-кореляції для оцінювання якості фруктів, овочів та інших рослинних сільськогосподарських продуктів під час їх збирання, зберігання, заморожування та обробки.

3. Проекти: діючі, завершені і перспективні. 

Завершені проекти

1. Українсько-польський дослідницький проект «Дослідження динаміки зміни просторового розподілу біоспекл-картин фруктів», який виконано в рамках Протоколу до Угоди про наукове співробітництво між НАН України і Польською академією наук на 2009-2011 рр. Виконавці: Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України, керівник – зав. відділу оптико-цифрових систем діагностики (№ 5) д.т.н., проф. Муравський Л.І.; Інститут Агрофізики ім. Богдана Добжаньского Польської Академії Наук; керівник – заст. директора Інституту, проф. Артур Здунек.

2. Угода про науково-технічну співпрацю між Державним науково-дослідним інститутом ветеринарних препаратів та кормових добавок і Фізико-механічним інститутом ім. Г.В. Карпенка НАН України, що діяла від 12.09.2014 р. по 11.09. 2016 р. Угоду укладено з метою сприяння розвитку спільних наукових досліджень, впровадження сучасних та створення нових оптико-електронних методів досліджень ветеринарних препаратів та продукції тваринного походження, спільної участі у наукових заходах, публікації результатів спільних досліджжень.

Перспективні проекти

1. Проектна пропозиція на участь у конкурсі спільних українсько – польських науково-дослідних проектів для реалізації у 2018 – 2019 рр., оголошеному Міністерством освіти і науки України та Міністерством науки та вищої освіти Республіки Польща „Виявлення підповерхневих дефектів та фізіологічних порушень у фруктах і овочах за допомогою активної термографії та цифрової спекл-інтерферометрії”. Учасники: Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України; керівник – завідувач відділу оптико-цифрових систем діагностики (№ 5) д.т.н., проф. Муравський Л.І.; Інститут Агрофізики ім. Богдана Добжаньского Польської Академії Наук; керівник – Завідувач відділу метрології та моделювання агрофізичних процесів, проф. ІА ПАН, др. габіл. Пьотр Барановскі.

4. Розробки і технології (методики).

            1. Методика оброки біоспекл-картин для встановлення взаємозв’язків між зміною значень просторових розподілів кореляційних коефіцієнтів та біохімічними процесами, що відбуваються у фруктах і овочах.

            2. Методика просторово-часової спекл-кореляції для експрес-оцінювання структурних змін у мязових тканинах сирих м’ясопродуктів.

5. Публікації

1. Франкевич Л.Ф., Максименко О.П., Муравський Л.І. Дослідження біоспеклів методом просторово-часової спекл-кореляції // Відбір і обробка інформ. – 2005. – Вип. 23 (99). – С. 117-121.

2. Frankevych L.F., Maksymenko O.P., Muravsky L.I. Study of biospeckle pattern moverment speed with the spatial-temporal digital speckle correlation technique // Review of Current Problems in Agrophysics / Ed. by G. Józefaciuk, C. Sławiński, R.T. Walczak – Lublin, 2005. – P. 339–340.

3. Muravsky L.I., Maksymenko O.P., Frankevych L.F. Studing of botanical specimen ageing with spatial-temporal speckle correlation technique // 3rd Intern. Scientif. Conf. “Influence of Electromagnetic Field on Agricultural Environment “AGROLASER 2006”, Lublin 5-7.09.2006. – Lublin, 2006. – P. 83–89.

4. New nondestructive method based on spatial-temporal speckle correlation technique for evaluation of apples quality during shelf-life / A. Zdunek, L.I. Muravsky, L. Frankevych, K. Konstankiewicz // International Agrophysics. – 2007. – 21, N 3. – P. 305–310.

5. Zdunek A., Frankevych L., Konstankiewicz K., Ranachowski Z. Comparison of puncture test, acoustic emission and spatial-temporal speckle correlation technique as methods for apple quality evaluation // Acta Agrophysica. – 2008. – 11, N 1. – P. 303–315.

6. Muravsky L., Frankevych L. Monitoring of apple quality during shelf-life storage by the spatial-temporal speckle correlation technique // Intern. Conf. “Physics in Agrocultural Research”, June 12-13, Lublin, Poland. Papers and short communications. – Lublin, 2008. – P. 98.

7. Франкевич Л., Муравський Л., Адамяк А. Дослідження пошкоджень поверхні біологічних об’єктів методом просторово-часової спекл-кореляції // Фізичні методи в екології, біології та медицині: Матер. IV Міжнар. конф. (Львів-Шацьк, 15-18 вересня 2011 р.). – Львів, 2011. – С. 110-111.

8. Використання динамічних спекл-полів для дослідження процесів in vitro у м’язовій тканині / О.П. Максименко, І.Я. Коцюмбас, В.І. Ткаченко, М.І. Березюк, Л.І. Муравський, О.М. Щебентовська // Відбір і обробка інформації. – 2013. – Вип. 38 (114). –С. 61–68.

9. Березюк М.І., Максименко О.П., Ткаченко В.І., Санагурський Д.І. Деякі аспекти дослідження структури м’язової тканини in vitro методом просторовочасової кореляції спеклів // Біологічні Студії. – 2013. – 7, №1. – С. 55–62.

10. Application of biospeckles for assessment process in sceletal muscles / O. Maksymenko, L. Muravsky, M. Berezyuk, V. Tkachenko // 10th International Conference on Agrophysics, 5th- 7 th June, 2013, Lublin, Poland. Book of abstracts. P. 52.

11. Laser speckle application for assessment process in skeletal muscles / O. Maksymenko, L. Muravsky, M. Berezyuk, V. Tkachenko // Laser technologies. Lasers and their application: Materials of International Scientific & Technical Conference. Drohobych. – 2013. – P. 127–128.

12. Maksymenko O.P., Muravsky L.I., Berezyuk M.I. Application of biospeckles for assessment of structural and cellular changes in muscle tissue // J. Biomed. Opt. – 2015. – 20, N 4. – P.095006-1-7.

6. Стан проблеми

Покращення якості сільськогосподарської продукції є одним із провідних напрямів, що сприяють розвитку аграрного сектору економіки і агропродовольчих систем. Цей напрям нерозривно пов’язаний із вирішенням проблем оцінювання характеристик агропродуктів, включаючи фрукти, овочі та м’ясопродукти, для встановлення оптимальних умов і термінів їх збирання, зберігання та обробки. Існує багато біотехнологій, зокрема сенсорне оцінювання, яке дає лише якісні результати, та різноманітні механічні випробування (тиск, пробій тощо), які характеризуються руйнуванням у процесі досліджень, і тому є неточними. З іншого боку, успішно розвиваються неруйнівні оптико-цифрові методи, що базуються на аналізі біоспекл-картин, використовуючи для цього просторово-часову спекл-кореляцію. Наш відділ є одним із перших серед дослідницьких груп, які почали досліджувати проблеми використання методів просторово-часової спекл-кореляції для вивчення кліткової активності біологічних тканин (див. посил. у розд. 5). Зокрема, були встановлені закономірності динаміки зміни просторових розподілів біоспеклів, що відображали кліткову активність біотканин. Вивчення цих закономірностей дало змогу розробити методи оцінювання ступеня свіжості та термінів зберігання фруктів і овочів, зокрема яблук, томатів та інших плодів . Крім того, проводили також дослідження м’ясопродуктів на предмет оперативного неруйнівного контролю структурних змін у м’язових тканинах з використанням оптико-цифрових кореляційних методів . Ми також почали розробляти нові методи, що базуються на цифровій спекл-інтерферометрії і призначені для виявлення та локалізації різноманітних дефектів та фізіологічних порушень у фруктах і овочах під час їх збирання, зберігання та обробки. Цей напрям досліджень досить  багатообіцяючий, оскільки часові зміни смугових інтерференційних картин біоспеклів володіють великими об’ємами даних про клітинні процеси та їх збурення у біологічних об’єктах.