1635 research outputs found
Sort by
Дыхательная недостаточность: техническое обеспечение диагностики и респираторной поддержки
Get PDFThe necessity of early diagnosis of respiratory diseases, especially in the context of the COVID-19 pandemic, by means of pulse oximetric screening and monitoring has been substantiated. The expediency of using portable pulse oximeters by therapists and general practitioners has been shown. The main respiratory diseases accompanied by respiratory failure, which can be detected in time by pulse oximetry, are the chronic obstructive pulmonary disease and the obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome. Early detection of these diseases is an important task because of the mild symptoms of these diseases in the early stages, and as a result, the prevalence of late diagnosis. Special attention is given to the pulse oximetry for COVID-19 detection, as this infection is also accompanied by respiratory failure. The use of oxygen concentrators and auto CPAP devices for the treatment of respiratory failure as well as rehabilitation has been argued. The effectiveness of the appointment of long-term oxygen therapy using oxygen concentrators for patients with chronic obstructive pulmonary disease, CPAP therapy using automatic CPAP devices for patients with obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome with mandatory pulse oximetry monitoring has been confirmed. The analysis of 120 cases of treatment of moderate and severe COVID-19 cases complicated by the pneumonia has been carried out. The efficiency of the use of oxygen concentrators for supplying oxygen to patients at a flow rate not more than 5 l/min has been proven. It has been found that no more than 10 % of patients needed an oxygen flow rate more than 5 l/min. At the same time, the possibility of using CPAP devices for non-invasive ventilation of lungs using full-face masks has been shown. The expediency of using oxygen concentrators and CPAP devices for the rehabilitation of patients after COVID-19 has been noted.Обоснована необходимость ранней диагностики болезней органов дыхания, особенно в условиях пандемии коронавирусной инфекции COVID-19, по средствам пульсоксиметрического скрининга и мониторинга. Показана целесообразность применения портативных пульсоксиметров терапевтами и врачами общей практики. Основными респираторными заболеваниями, сопровождающимися дыхательной недостаточностью, которая может быть своевременно выявлена по средствам пульсоксиметрии, являются хроническая обструктивная болезнь легких и синдром обструктивного апноэ-гипопноэ во сне. Раннее выявление данных заболеваний является актуальной задачей ввиду слабой выраженности симптомов данных заболеваний на ранних стадиях и, как следствие, преобладания поздней диагностики. Отдельного внимания заслуживает проведение пульсоксиметрии для выявления коронавирусной инфекции COVID-19, так как данная инфекция также сопровождается дыхательной недостаточностью. Аргументировано применение концентраторов кислорода и СИПАПаппаратов с целью терапии дыхательной недостаточности. Подтверждена эффективность назначения длительной кислородной терапии с использованием концентраторов кислорода у пациентов с хронической обструктивной болезнью легких, СИПАП-терапии с использованием автоматических СИПАП-аппаратов у пациентов с синдромом обструктивного апноэ-гипопноэ во сне с обязательным пульсоксиметрическим мониторингом. Проведен ретроспективный анализ 120 случаев лечения инфекции COVID-19 среднетяжелого и тяжелого течения, осложненной развитием пневмоний. Доказана эффективность применения концентраторов кислорода с целью подачи пациентам кислорода со скоростью потока до 5 л/мин. Установлено, что не более 10 % пациентов нуждались в потоке кислорода скоростью более 5 л/мин. В то же время показана возможность применения СИПАП-аппаратов для проведения неинвазивной вентиляции легких с использованием полнолицевых масок. Отмечена целесообразность применения концентраторов кислорода и СИПАП-аппаратов для реабилитации пациентов, перенесших COVID-19
Многопучковой сферотрон
Get PDFThe article proposes two types of multibeam spherotron-diotron based on a two-spherical resonator (an early article suggested a spherotron-diotron with non-synchronous interaction on a bi-spherical resonator, where the electron beam in this generator passes along the resonator z axis from the outer sphere to the inner one and interacts with the longitudinal (axial) electric resonator field). The first spherotron type has electron beams going from outer to inner sphere with slope ϧ about the z-axis: ϧ=0, π/8, π/4. The electrons interact with the resonator field through the emergence of quadratic forces in the field increasing along the electron motion. The second type (inverted spherotron) has electron beams located in half arc of the equatorial resonator plane, and the electrons move from the inner sphere to the outside. The interaction in it is carried out due to the spatial electron phasing. Both spherotron types achieve efficiency of 30 % at ultra-high pulse power and tens of kuloampère of total beam currents. The data presented in the article indicate the prospects of broad application for the inverted spherotron by the following indicators: extreme ease of design; no precision gratings or combs are required with a step significantly shorter than the wavelength; no focusing magnetic systems are required; electronic efficiency from 26 to 45 % is ensured. Note that the spherotron is fundamentally a highpower device (10-100 MW in a 1-10ns pulse) for in order to maintain the efficiency of non-synchronous interaction, one needs a high strength of the electromagnetic field, which is achieved only with a high-power device.Предложены два типа сферотрона-диотрона на двусферическом резонаторе (раннее в статье был предложен сферотрон-диотрон с несинхронным взаимодействием на двусферическом резонаторе, где электронный поток в этом генераторе проходит по оси z резонатора от внешней сферы до внутренней и взаимодействует с продольным (осевым) электрическим полем резонатора). Первый тип сферотрона имеет ряд электронных лучей (пучков), проходящих от внешней сферы резонатора к внутренней под углами ϧ относительно оси z резонатора: ϧ=0, π/8, π/4. Взаимодействие электронов с полем резонатора в нем осуществляется за счет возникновения квадратичных сил в возрастающем в направлении движения электронов поле. Во втором типе сферотрона (обращенном сферотроне) радиальные электронные пучки расположены по полудуге экваториальной плоскости резонатора, а электроны движутся от внутренней сферы к внешней. Взаимодействие в нем осуществляется из-за пространственной фазировки электронов. В обоих типах сферотронов достижим КПД 30 % при сверхбольшой мощности в импульсном режиме и суммарных токах пучков в десятки килоампер. Приведенные в статье данные свидетельствуют о перспективности многолучевого и oбращенного сферотрона по следующим показателям: чрезвычайная простота конструкции; не требуется прецизионных решеток или гребенок с шагом, значительно меньшим длины волны; не требуются фокусирующие магнитные системы; обеспечивается электронный КПД 26…45 %. Заметим, что сферотрон – прибор большой мощности (10–100 МВт в импульсе длительностью 1–10 нс), поскольку для поддержания эффективности несинхронного взаимодействия нужна высокая величина напряженности электромагнитного поля, что достигается только при большой мощности прибора
Модель воздействия электромагнитного поля на биологические ткани .
Get PDFThe design of modern devices for extracorporeal magnetotherapy should be preceded by physical and mathematical modeling of all stages of the technology of the effect of magnetic fields on various types of body tissues, taking into account their dielectric properties. This is necessary to create an electromagnetic field with the necessary biotropic parameters. In this work, a mathematical model of the effect of electromagnetic field on biological tissues, such as muscles, skin and adipose tissue, is constructed. The mathematical model takes into account various parameters of biological tissue, such as electrical conductivity and relative dielectric constant. Based on the model, the parameters of the response in biological tissues (the amplitude of the response in the tissue and the maximum value of the current in the tissue) were calculated in the innovative Sim4Life 5.2 platform. To test the mathematical model, a laboratory model was used to measure the electrical characteristics of biological tissue. During the research, experiments were carried out with three biological samples: adipose tissue, muscle tissue and skin. The dependences of the response amplitude in biological samples on the output signal power are plotted. The results obtained characterize the use of the proposed operation algorithm in a complex based on the Sim4Life 5.2 platform and simulation of electromagnetic field with a biological object that is optimal for the creation and examination of technologies and devices for magnetotherapy and inductors of extracorporeal effects of magnetic field. This work will make it possible to familiarize a wider range of different experts with the capabilities of the platform not only for modeling new medical devices, but also for the examination of available and those already applied in healthcare.Проектированию современных приборов экстракорпоральной магнитотерапии должно предшествовать физико-математическое моделирование всех этапов технологии воздействия магнитных полей на различные типы тканей организма с учетом их диэлектрических свойств. Это нужно для создания электромагнитного поля с необходимыми биотропными параметрами. В данной работе построена математическая модель воздействия электромагнитного поля на биологические ткани, такие как мышцы, кожа и жировая ткань. Математическая модель учитывает различные параметры биологической ткани, такие как удельная электропроводность и относительная диэлектрическая проницаемость. На основе модели рассчитаны параметры отклика в биологических тканях (амплитуда отклика в ткани и максимальное значение тока в ткани) в инновационной платформе Sim4Life 5.2. Для проверки математической модели использовался лабораторный макет для измерений электрических характеристик биологической ткани. В ходе проведения исследований были проведены эксперименты с тремя биологическими образцами: жировая ткань, мышечная ткань и кожа. Построены зависимости амплитуды отклика в биологических образцах от мощности выходного сигнала. Полученные результаты показывают использование предложенного алгоритма работы в комплексе на базе платформы Sim4Life 5.2 и симуляции электромагнитного поля с биологическим объектом, оптимальным для создания и экспертизы технологий и приборов магнитотерапии и индукторов экстракорпорального воздействия магнитного поля. Данная работа позволит ознакомить более широкий круг разного профиля специалистов с возможностями платформы Sim4Life 5.2 не только для моделирования новых приборов медицинского назначения, но и для экспертизы имеющихся и применяющихся в здравоохранении
Феноменология инерциальной кинематики в структуре формирования двигательных адаптаций
Get PDFThe aim of the study was to develop a methodology for assessing the state of motor adaptation at the level of the main joint elements of the locomotor system when performing postural deviations with inertial components in a group of healthy volunteers (n=24). To conduct the study we used the “Teslasuit” smart suit as a technology with a system of inertial measuring units. A virtual skeletal model of the subject’s body was reconstructed on the obtained quaternions for each direction of spatial displacement. Parameters of inertial kinematic were calculated by the Fast Fourier Transform in the frequency bands of 0.1–5, 6–10, and 11–15 Hz. To assess motor adaptive reactions, we developed the following tests: ventrodorsal displacement test; laterolateral displacement test; linear displacement test in vertical direction; axial rotation test around vertical. All test tasks were performed using biofeedback as a virtual reality environment. The study revealed the presence of universal motor adaptation mechanisms with activation of the components of axial rotation of the trunk and axial rotation and flexion of the leading shoulder joint. At the same time, a dynamic phase of postural regulation during axial rotations and tilts of the body leads to the activation of motor adaptation mechanisms from the leading hip, knee, and ankle joints, while axial movements form a picture of the kinematic stabilization of these locomotor system elements.Целью исследования являлась разработка методики оценки состояния двигательной адаптации на уровне основных суставных элементов локомоторной системы при выполнении постуральных девиаций с инерциальными компонентами в группе здоровых добровольцев (n=24). Для проведения исследования использовалась технология «умного» костюма «Teslasuit» с системой инерциальных измерительных сенсоров. На основе полученных кватернионов выполнялась реконструкция виртуальной скелетной модели тела испытуемого с последующим расчетом угловых ускорений для каждого направления пространственного перемещения с последующим частотным преобразованием и выделением показателей инерциальной кинематики в частотных полосах 0,1–5, 6–10 и 11–15 Гц. Для оценки двигательных адаптивных реакций были разработаны тестовые задания: тест латеро-латеральных девиаций, тест вентро-дорзальных девиаций, тест аксиальных ротаций вокруг вертикали, тест линейных перемещений по вертикали. Все тестовые задания выполнялись с применением биологически-обратной связи. Проведенное исследование выявило наличие универсальных механизмов регуляции двигательной адаптации с активацией компонентов осевых ротаций туловища и осевых ротаций и сгибаний ведущего плечевого сустава. Вместе с этим обеспечение динамической фазы постуральной регуляции при осевых ротациях и наклонах туловища приводит к активации механизмов двигательной адаптации со стороны ведущего тазобедренного, коленного и голеностопного суставов, при этом аксиальные перемещения формируют картину кинематической стабилизации данных элементов локомоторной системы
Исследование влияния условий подачи озоно-воздушной смеси на процесс удаления фоторезиста с поверхности кремниевой пластины
Get PDFThe study is devoted to the research of the dependence of the processing results of photoresistive films on the silicon wafers surface in an ozone environment on the conditions and parameters of the process. The high oxidizing potential of ozone justifies the possibility of its use for removing organic films under atmospheric pressure. The experiments were carried out using the developed research bench, in which the mode and method of heating, as well as the method of supplying gas to the surface of the photoresist, were varied. Silicon wafers with a formed 1,35-μm thick masking photoresist film were used as experimental samples. It was found expedient that uniform heating of the plate over its entire surface can be achieved using a ceramic IR heater. When the ozone-air mixture was introduced into the center of the heated sample, the presence of the removed photoresist residues was observed, which was associated with a temperature drop in its surface area. To solve this problem, the computer models of the temperature regimes of the reaction volume elements were calculated. They showed that the scattering of the working gas flow over the surface of the silicon wafer would significantly increase the efficiency of photoresist removal, and with a good selection of the treatment regime it would ensure complete removal of the photoresist. The data obtained were experimentally confirmed by using an ozone-air mixture flow separator. Experiments were carried out to study the effect of the distance from the wafer surface to the working gas inlet on the photoresist removal rate. They showed that a decrease in the distance reduces the ozone loss due to thermal decomposition and, consequently, increases the material removal rate.Работа посвящена изучению зависимости результатов обработки фоторезистивных пленок на поверхности кремниевых пластин в среде озона от условий и параметров проведения процесса. Высокий окислительный потенциал озона обосновывает возможность его применения для удаления органических пленок в условиях атмосферного давления. Эксперименты выполнялись с использованием разработанного исследовательского стенда, в котором варьировался режим и способ нагрева пластины, а также способ подачи газа к поверхности фоторезиста. В качестве экспериментальных образцов выступали кремниевые пластины со сформированным слоем фоторезистивной маскирующей пленки толщиной 1,35 мкм. Было установлено, что для обеспечения равномерности нагрева пластины по всей ее поверхности целесообразным является использование керамического инфракрасного нагревателя. При подаче озоно-воздушной смеси в центр нагретого образца наблюдалось наличие остатков удаляемого фоторезиста, связанное с перепадом температуры в его приповерхностной области. Для решения данной проблемы были рассчитаны компьютерные модели температурных режимов элементов реакционного объема, которые показали, что рассеяние потока рабочего газа по поверхности кремниевой пластины позволяет значительно увеличить эффективность удаления фоторезиста, а при качественном подборе режима обработки обеспечивает полное снятие фоторезистивного материала. Полученные данные были экспериментально подтверждены путем использования сепаратора потока озоно-воздушной смеси. Проведены эксперименты по исследованию влияния расстояния от поверхности пластины до места ввода рабочего газа на скорость удаления фоторезиста, показавшие, что уменьшение расстояния способствует сокращению потерь озона в результате термического разложения и, соответственно, повышению скорости удаления материала
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ И ЗВУКОИЗОЛЯЦИОННЫЕ СВОЙСТВА КОМБИНИРОВАННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЭКРАНОВ НА ОСНОВЕ ИГЛОПРОБИВНОГО МАТЕРИАЛА И ФРАГМЕНТОВ АЛЮМИНИЕВОЙ ФОЛЬГИ
Get PDFA method for creating the electromagnetic radiation shields, which consists in fixing fragments of aluminum foil on the surface of a needle-punched carbon-containing material has been proposed. In accordance to the proposed method the shield samples have been made. The fragments of the used aluminium foil were in the form of rectangles or half rings the overall dimensions of which didn't exceed 20 mm. Using an automated meter of transmission and reflection coefficients SNA 0.01–18, shielding characteristics in the frequency range 0.7–17 GHz of the shield samples made in accordance with the proposed method have been obtained. Using the measuring stand, the main components of which were a white noise generator, power amplifier, speaker, sound analyzer MANOM-2, in the frequency range 20–16000 Hz, the soundproofing properties of the shield samples made in accordance with the proposed method have been obtained. It was shown that the values of the electromagnetic radiation reflection coefficients in the frequency range of 0.7–17 GHz of the investigated shields vary from –0.5 to –19.0 dB, and the electromagnetic radiation transmission coefficient in the specified frequency range vary from –2.0 up to –18.0 dB. It was found that the of electromagnetic radiation reflection coefficient values in the frequency range 0.7–17 GHz and the electromagnet radiation transmission coefficient values in the frequency range 6–17 GHz of the shields made in accordance with the proposed method using fragments of aluminum foil in the form of half rings, by 1,0–6.0 dB below the same values of the shields made using fragments of aluminum foil in the form of rectangles. It was determined that the studied shields provide sound attenuation by 2–3 dB in the frequency range from 20–16000 Hz. In view of the obtained results, shields manufactured in accordance with the proposed method are recommended for use in order to protect information circulating in the premises from leakage through the acoustic channel and the channel of secondary electromagnetic radiation.Предложен способ создания экранов электромагнитного излучения, заключающийся в закреплении на поверхности иглопробивного углеродсодержащего материала фрагментов алюминиевой фольги. В соответствии с предоженным способом изготовлены образцы экранов. Использованные при этом фрагменты алюминиевой фольги были в виде прямоугольников и полуколец, габаритные размеры которых не превышали 20 мм. С помощью автоматизированного измерителя коэффициентов передачи и отражения SNA 0,01–18 получены экранирующие характеристики в диапазоне частот 0,7–17 ГГц образцов экранов, изготовленных в соостветствии с предложенным способом. С помощью измерительного стенда, основными компонентами которого являются программный генератор белого шума, усилитель мощности, динамик, шумомер-спектроанализатор МАНОМ-2, в диапазоне частот 20–16000 Гц получены звукоизоляционные свойства образцов экранов, изготовленных в соостветствии с предложенным способом. Показано, что величины коэффициентов отражения электромагнитного излучения в диапазоне частот 0,7–17 ГГц исследованных экранов изменяются в пределах от –0,5 до –19,0 дБ, а величины коэффициента передачи электромагнитного излучения в указанном диапазоне частот – от –2,0 до –18,0 дБ. Установлено, что значения коэффициента отражения электромагнитного излучения в диапазоне частот 0,7–17 ГГц и значения коэффициента передачи электромагнииного излучения в диапазоне частот 6–17 ГГц экранов, изготовленных в соответствии с предложенным способом с использованием фрагментов алюминиевой фольги в виде полуколец, на 1,0–6,0 дБ ниже аналогичных значений экранов, изготовленных с использованием фрагментов алюминиевой фольги в виде прямоугольников. Определено, что исследованные экраны обеспечивают ослабление звука на 2–12 дБ в диапазоне частот 20–16000 Гц. С учетом полученных результатов экраны, изготовленные в соответствии с предложенным способом, рекомендованы для использования в целях защиты информации, циркулирующей в помещениях, от утечки по акустическому каналу и каналу побочного электромагнитного излучения и наводок
Исследование совокупной спектральной плотности сигналов в восходящем канале сети связи LTE
Get PDFThis article is devoted to the analysis of the total spectral radiation density of LTE subscriber terminals. The LTE network uses orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) technology for downlink communications, and multiple access technology with single-carrier frequency division multiple access (SC-FDMA) for uplink communications. In a downlink, the occupied radio frequency band is determined by the number of resource blocks and the size of the step of placement of subcarrier oscillations in the frequency domain. Features of the technologies used for organizing multiple access in LTE networks determine the nature of the spectral density of the total radio signal. Thus, in a downlink, the spectral density approaches uniformity, since the power distribution in the spectral region does not depend on the number and location of resource blocks allocated to the subscriber, and also does not depend on the territorial location of the subscriber itself. For an uplink, the determination of spectral density characteristics is not so unambiguous, since they depend on a number of factors (traffic parameters, the nature of radio conditions, etc.). Тo conduct a detailed analysis of the spectral radiation density of a set of LTE subscriber terminals, a scheme of the measuring unit was developed and experimental studies of the spectral density were conducted on the basis of the BSUIR research laboratory. The article presents spectrograms of a set of signals in the uplink of the LTE communication network, obtained for different time intervals and different places of observation. The conclusion is made about the possibility of using an equivalent uniform spectral density to describe interference effects from groupings of subscriber terminals of LTE communication networks.Статья посвящена анализу совокупной спектральной плотности излучения абонентских терминалов сети связи LTE. В сети связи LTE для нисходящей линии связи (downlink) применяется технология мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), а для восходящей линии связи (uplink) – технология множественного доступа с частотным разделением каналов и одной несущей (SC-FDMA). В нисходящей линии связи занимаемая полоса радиочастот определяется количеством ресурсных блоков и величиной шага размещения поднесущих колебаний в частотной области. Особенности используемых технологий организации множественного доступа в сетях связи LTE определяют характер спектральной плотности совокупного радиосигнала. Так, в нисходящей линии связи спектральная плотность приближается к равномерной, поскольку распределение мощности в спектральной области не зависит от количества и местоположения ресурсных блоков, выделяемых абоненту, а также не зависит от территориального расположения самого абонента. Для восходящей линии связи определение характеристик спектральной плотности не так однозначно, так как они зависят от ряда факторов (параметров трафика, характера радиоусловий и др.). Для проведения подробного анализа спектральной плотности излучения совокупности абонентских терминалов сети связи LTE была разработана схема измерительной установки и проведены экспериментальные исследования спектральной плотности на базе научно-исследовательской лаборатории БГУИР. В статье приводятся спектрограммы совокупности сигналов в восходящей линии сети связи LTE, полученные для различных интервалов времени и различных мест наблюдения. Сделано заключение о возможности использования эквивалентной равномерной спектральной плотности для описания помеховых воздействий от группировок абонентских терминалов сетей связи LTE
Экспериментальное обоснование эффективного режима воздействия инфракрасного излучения на организм человека при проведении инфракрасной терапии
Get PDFThe authors developed an infrared (IR) cabin with biotechnical feedback, which solves the problems of increasing the efficiency and safety of IR heating procedure. The target audience for the developed IR cabin includes two groups: 1) young people who embrace an active lifestyle (using the IR cabin for health purposes); 2) mature and elderly people, including those with cardiovascular diseases (using the IR cabin for therapeutic purposes). The research conducted determines the effective mode of infrared radiation exposure to a human body. To assess the effectiveness of exposure the authors propose a coefficient equal to the ratio of weight loss of the user to the maximum operating temperature in the infrared cabin at body level. It is established that a person experiences effective heating at the working temperature of air inside the IR cabin (at body level) in the range from 40 to 42 °C. This temperature regime already contributes to intense sweating, but does not yet lead to discomfort and undesirable load on the cardiovascular system. The beginning of the IR heating should be considered the moment when the IR cabin reaches the operating temperature of 40 °C. Based on the monitoring of indicators of the thermal conditions of the IR cabin, it is necessary to automatically maintain the temperature range from 40 to 42 °C during IR heating. Control of the user's physiological parameters during IR therapy and automatic correction of the power of IR radiators will make the IR heating procedure safe for users. The developed IR cabin can be used in health resort and healthcare institutions of the Republic of Belarus.Авторами разработана инфракрасная (ИК) кабина с биотехнической обратной связью, решающая задачи повышения эффективности и безопасности процедуры ИК прогревания. Целевая аудитория для разработанной ИК кабины включает два сегмента: 1) молодые люди, ведущие активный образ жизни (использование ИК кабины в целях оздоровления); 2) люди зрелого и пожилого возраста, в том числе люди с сердечно-сосудистыми заболеваниями (использование ИК кабины с лечебной целью). Проведены исследования по определению эффективного режима воздействия ИК излучения на организм человека. Для оценки эффективности воздействия предложен коэффициент, равный отношению потери веса пользователя к максимальной рабочей температуре воздуха в ИК кабине на уровне тела человека. Установлено, что эффективное прогревание человека происходит при рабочих температурах воздуха внутри ИК кабины (на уровне тела человека) в интервале от 40 до 42 °С. Такой температурный режим уже способствует интенсивному потоотделению, но еще не приводит к дискомфортным ощущениям и нежелательной нагрузке на сердечно-сосудистую систему. Началом ИК прогревания следует считать момент выхода ИК кабины на рабочую температуру 40 °С. На основании мониторинга показателей теплового режима ИК кабины необходимо автоматически поддерживать внутри нее температурный режим от 40 до 42 °С во время периода ИК прогревания. Контроль состояния физиологических параметров пользователя при проведении ИК терапии и автоматическая корректировка мощности ИК излучателей позволят сделать процедуру ИК прогревания безопасной для пользователей. Разработанная ИК кабина может быть использована в санаторнокурортных организациях и учреждениях здравоохранения Республики Беларусь
Электронные свойства квазидвумерных халькогенидов переходных металлов с низкоразмерным магнетизмом
Get PDFThe search for fundamental physical laws which lead to stable high-temperature ferromagnetism is an urgent task. In addition to the already synthesized two-dimensional materials, there remains a wide list of possible structures, the stability of which is predicted theoretically. The article suggests the results of studying the electronic properties of MAX3 (M = Cr, Fe, A = Ge, Si, X = S, Se, Te) transition metals based compounds with nanostructured magnetism. The research was carried out using quantum mechanical simulation in specialized VASP software and calculations within the Heisenberg model. The ground magnetic states of twodimensional MAX3 and the corresponding energy band structures are determined. We found that among the systems under study, CrGeTe3 is a semiconductor nanosized ferromagnet. In addition, one is a semiconductor with a bandgap of 0.35 eV. Other materials are antiferromagnetic. The magnetic moment in MAX3 is localized on the transition metal atoms: in particular, the main one on the d-orbital of the transition metal atom (and only a small part on the p-orbital of the chalcogen). For CrGeTe3, the exchange interaction integral is calculated. The mechanisms of the formation of magnetic order was established. According to the obtained exchange interaction integrals, a strong ferromagnetic order is formed in the semiconductor plane. The distribution of the projection density of electronic states indicates hybridization between the d-orbital of the transition metal atom and the p-orbital of the chalcogen. The study revealed that the exchange interaction by the mechanism of superexchange is more probabilistic.Поиск физических фундаментальных закономерностей, приводящих к устойчивому высокотемпературному ферромагнетизму, является актуальной задачей. Кроме уже синтезированных двумерных материалов, остается широкий перечень возможных структур, стабильность которых предсказана теоретически. В статье представлены результаты изучения электронных свойств соединений на основе халькогенидов переходных металлов MAX3 (M = Cr, Fe, A = Ge, Si, X = S, Se, Te) с наноструктурированным магнетизмом. Исследования проводились с помощью квантовомеханического моделирования в специализированном программном комплексе VASP, а также расчетов в рамках модели Гейзенберга. Определены основные магнитные состояния двумерных MAX3 и соответствующие им зонные энергетические структуры. Установлено, что среди изучаемых систем наноразмерным ферромагнетиком является CrGeTe3. Кроме того, данное соединение является полупроводником с шириной запрещенной зоны равной 0,35 эВ. Остальные материалы являются антиферромагнетиками. Весь магнитный момент в MAX3 локализован на атомах переходного металла, в частности, на d-орбитали атома переходного металла (и лишь незначительная часть – на p-орбитали халькогена). Для CrGeTe3 проведены расчеты интеграла обменного взаимодействия. Установлены вероятностные механизмы формирования магнитного порядка. Согласно полученным интегралам обменного взаимодействия, в плоскости полупроводника формируется строгий ферромагнитный порядок. Распределение парциальной плотности электронных состояний указывает на гибридизацию между d-орбиталью атома переходного металла и p-орбиталью халькогена. Определено, что более вероятностным является обменное взаимодействие по механизму суперобмена
Способ автоматизации регулировки и контролируемое поддержание уровней хирургической стадии анестезии в современных наркозно-дыхательных аппаратах
Get PDFThe method of automatical adjustment controlled maintenance of the surgical stage of anesthesia of patient during general anesthesia by means of volatile anesthetic dosage regulation depending on BIS level is described and explained. There was conducted a theoretical analysis of possibilities and perspectives of anesthesia depth’s automatical adjustment during general anesthesia by bispectral index individual monitoring depending on volatile anesthetic dosage and individual patient’s condition along with extent of surgical intervention. The possibilities of currently available medical devices allowing to implement the method into the practice have been analyzed. The technical explanation of interaction between modern volatile anesthetic vaporizer and bispectral index monitoring by feedback from integrated microprocessor, breathing circuit and multiple gas monitor of anesthesia machine and microprocessor of vaporizer has been presented.Обоснован и описан способ автоматизации регулировки и контролируемое поддержание уровней хирургической стадии седации пациента во время длительного оперативного вмешательства посредством изменения дозы летучего анестетика в зависимости от величины биспекстрального индекса. Проведен теоретический анализ возможности и перспектив автоматизации регулировки глубины угнетения сознания пациента во время общей анестезии через индивидуальный мониторинг биспектрального индекса в зависимости от дозировки летучего анестетика, а также индивидуальных особенностей пациента и степени травматичности хирургического вмешательства. Проанализированы возможности имеющихся в настоящее время технических средств, позволяющих в перспективе осуществить данную методику на практике. Представленно техническое обоснование взаимодействия между современным испарителем летучих анестетиков и мониторингом биспектрального индекса посредством обратной связи через встроенную микроконтроллерную систему наркозно-дыхательного аппарата, его дыхательный контур, газовый монитор и микропроцессор самого испарителя