Natural Selection Equally Supports the Human Tendencies in Subordination and Domination: A Genome-Wide Study With in silico Confirmation and in vivo Validation in Mice

We proposed the following heuristic decision-making rule: “IF {an excess of a protein relating to the nervous system is an experimentally known physiological marker of low pain sensitivity, fast postinjury recovery, or aggressive, risk/novelty-seeking, anesthetic-like, or similar agonistic-intolerant behavior} AND IF {a single nucleotide polymorphism (SNP) causes overexpression of the gene encoding this protein} THEN {this SNP can be a SNP marker of the tendency in dominance} WHILE {underexpression corresponds to subordination} AND vice versa.” Using this decision-making rule, we analyzed 231 human genes of neuropeptidergic, non-neuropeptidergic, and neurotrophinergic systems that encode neurotrophic and growth factors, interleukins, neurotransmitters, receptors, transporters, and enzymes. These proteins are known as key factors of human social behavior. We analyzed all the 5,052 SNPs within the 70 bp promoter region upstream of the position where the protein-coding transcript starts, which were retrieved from databases Ensembl and dbSNP using our previously created public Web service SNP_TATA_Comparator (http://beehive.bionet.nsc.ru/cgi-bin/mgs/tatascan/start.pl). This definition of the promoter region includes all TATA-binding protein (TBP)-binding sites. A total of 556 and 552 candidate SNP markers contributing to the dominance and the subordination, respectively, were uncovered. On this basis, we determined that 231 human genes under study are subject to natural selection against underexpression (significance p < 0.0005), which equally supports the human tendencies in domination and subordination such as the norm of a reaction (plasticity) of the human social hierarchy. These findings explain vertical transmission of domination and subordination traits previously observed in rodent models. Thus, the results of this study equally support both sides of the century-old unsettled scientific debate on whether both aggressiveness and the social hierarchy among humans are inherited (as suggested by Freud and Lorenz) or are due to non-genetic social education, when the children are influenced by older individuals across generations (as proposed by Berkowitz and Fromm)

OPTICAL FREQUENCY TRANSDUCER BASED ON DUAL-GATE MOSFET WITH AN ACTIVE INDUCTIVE ELEMENT

Background. A perspective trend in the development of optical radiation transducers is using of dependencies of reactive properties of semiconductor transistor structures with negative resistance on optical radiation effect and creation of frequency optical radiation transducers on the basis of these properties. Application of optical-frequency transformation enhances noisestability, accuracy and enables to expand a measuring range, to obtain outputs higher than amplitude ones and to improve metrological performances of the transducers. Using frequency as an informative parameter allows excluding the analog-to-digital transducers during information processing, and reducing the cost of monitoring and control systems. The principle of “optical powerfrequency” transformation can be implemented using semiconductor structure containing self-sustained oscillator and photoresistor as a photosensitive element. Active inductance resolves the problem of low quality factor inherent in the passive inductor. Furthermore, it overcomes compatibility issue of passive inductor's size with the integrated circuit's sizes and allowscompletely making transducer as an integrated circuit. So, it is necessary to construct a mathematical model of the optical frequency transducer to analyze its properties and to obtain the dependencies of active and reactive components of the impedance of the semiconductor structure, the equation of sensitivity and the transfer function.Objective. The aim of the paper is to determine the transfer function and equation of sensitivity for optical transducer with an active inductive element by solving Kirchhoff’s system of equations composed for equivalent circuit of the transducer.Methods. The determination of the transistor structure impedance was made by solving the Kirchhoff’s system of equations, composed for equivalent circuit of frequency optical transducer. The characteristics describing dependencies ofreactive and active components of the oscillator’s impedance on optical power were obtained by computer simulation using the MATLAB numerical computing environment.Results. The mathematical model for description of the properties of frequency optical transducer with an active inductive element was developed. The transform function and relative sensitivity analytical equations were estimated to describe the action of transducer. The values of relative sensitivity are equal to 2 – 11.5 kHz/ μWt/cm2. Accuracy of developed mathematical model is ±5%.Conclusions. The optical transducer with an active inductive element has a high sensitivity in the range of low values of optical power. It makes possible to measure even low optical signals. Proposed model describes the dependence of the impedance of the transistor structure – which is basic for the transducer – on power of optical radiation.Keywords: optical transducers; frequency transducers; negative resistance; photoresistor

Підвищення енергетичної ефективності геліосистем отримання води з атмосферного повітря

We considered problems of water scarcity elimination in arid regions of the planet and analyzed modern water producing systems. We showed the prospects of obtaining of water from atmospheric air directly while cooling it below the dew point using refrigeration units.We proposed to use absorption-type cooling systems with a water-ammonia solution as a working liquid as cooling units in regions with an excess of solar energy. We noted that low energy characteristics of heat-using refrigeration cycle, with main problems associated with non-calculated losses of refrigerant (ammonia) during transportation through AWRU refluxer hamper a widespread use of absorption water-ammonia refrigerating units (AWRU) in systems for obtaining of water from atmospheric air. This contribution is particularly noticeable in operation of AWRU in a wide range of outdoor air temperatures.We performed modeling of heat and mass exchange processes of a lifting section of an AWRU refluxer to find methods for elimination of ammonia transportation losses. At the heart of model representations were equations of heat and mass balances, and we took into account resistance of a diffusion process at radial movement of a vapor flow to a wall of a refluxer in modeling. A preliminary analysis of thermal resistance of reflux film showed its small contribution to the total resistance and we ignored it subsequently.As a result of modeling, we found a significant (up to 36 °C) temperature difference between a flow inside a refluxer and its wall. Experimental studies of a serial AWRU confirmed the modeling results. The obtained results made possible to propose the original design of a heat-insulating casing of an AWRU refluxer with variable thermal resistance with a corresponding change in the outside air temperature. This gave possibility to increase energy efficiency from 18 to 36 % and productivity of systems for obtaining of water from atmospheric air.Обсуждены проблемы устранения дефицита воды в засушливых регионах планеты и выполнен анализ современных систем получения воды. Показаны перспективы получения воды непосредственно из атмосферного воздуха при охлаждении его ниже точки росы при помощи холодильных агрегатов.В качестве холодильных агрегатов в районах с избытком солнечной энергии предложено применять системы охлаждения абсорбционного типа с водоаммиачным раствором в качестве рабочего тела. Отмечено, что широкое применение абсорбционные водоаммиачные холодильные агрегаты (АВХА) в системах получения воды из атмосферного воздуха затруднено из-за невысоких энергетических характеристик теплоиспользующего холодильного цикла, причем основные проблемы связаны с нерасчетными потерями холодильного агента (аммиака) на этапе транспортировки по дефлегматору АВХА. Особенно заметен этот вклад при эксплуатации АВХА в широком диапазоне температур наружного воздуха.Для поиска методов устранения транспортных потерь аммиака было выполнено моделирование процессов тепломассообмена подъемного участка дефлегматора АВХА. В основе модельных представлений лежали уравнения балансов тепла и массы, а при моделировании учитывалось сопротивление процесса диффузии при радиальном движении парового потока к стенке дефлегматора. Предварительный анализ термического сопротивления пленки флегмы показал ее малый вклад в суммарное сопротивление и в дальнейшем не учитывался.В результате моделирования обнаружена значительная (до 36 °С) разность температур между потоком внутри дефлегматора и его стенкой. Результаты моделирования были подтверждены в процессе проведения экспериментальных исследований серийного АВХА.Полученные результаты позволили предложить оригинальную конструкцию теплоизоляционного кожуха дефлегматора АВХА с изменяемым термическим сопротивлением при соответствующем изменении температуры наружного воздуха. Это позволило повысить энергетическую эффективность от 18 до 36 % и производительность систем получения воды из атмосферного воздухаОбговорено проблеми усунення дефіциту води в посушливих регіонах планети і виконаний аналіз сучасних систем отримання води. Показані перспективи отримання води безпосередньо з атмосферного повітря при охолодженні його нижче точки роси за допомогою холодильних агрегатів.Як холодильні агрегати в районах з надлишком сонячної енергії запропоновано застосовувати системи охолодження абсорбційного типу з водоаміачних розчином як робоче тіло (АВХА). Відзначено, що широке застосування АВХА в системах отримання води з атмосферного повітря ускладнено через невисокі енергетичні характеристики тепловикористовуючого холодильного циклу, причому основні проблеми пов'язані з нерозрахованими втратами холодильного агенту (аміаку) на етапі транспортування по дефлегматора АВХА. Особливо помітний цей внесок при експлуатації АВХА в широкому діапазоні температур зовнішнього повітря.Для пошуку методів усунення транспортних втрат аміаку було виконано моделювання процесів тепломасообміну підйомної ділянки дефлегматора АВХА. В основі модельних уявлень лежали рівняння балансів тепла і маси, а при моделюванні враховувалося опір процесу дифузії при радіальному русі парового потоку до стінки дефлегматора. Попередній аналіз термічного опору плівки флегми показав її малий внесок у сумарне опір і в подальшому не враховувався.В результаті моделювання виявлено значну (до 36 °С) різницю температур між потоком всередині дефлегматора і його стінкою. Результати моделювання підтверджені в процесі експериментальних досліджень серійного АВХА українського виробництва.Отримані результати дозволили запропонувати оригінальну конструкцію теплоізоляційного кожуха дефлегматора АВХА із змінним термічним опором при відповідній зміні температури зовнішнього повітря. Це дозволило підвищити енергетичну ефективність від 18 до 36 % і продуктивність систем отримання води з атмосферного повітр

Розробка систем охолодження на базі абсорбційних водоаміачних холодильних машин малої холодопродуктивності

An analysis of the cycles of an absorption water-ammonia refrigerating machine (AWARM) is carried out in a wide range of operating parameters (temperature of the heating medium: 45...145 °C, outdoor temperature: 10...43 °C, temperature of the cooling object: minus 25...5 °C). It is shown that under the considered operating conditions, the AWARM positive effect on the energy efficiency of the AWARM is low outdoor air temperatures and high temperatures of the heating heat source.A promising cooling system based on low refrigerating capacity AWARM is developed using solar thermal energy and the technology of using natural seasonal and daily temperature potential of atmospheric air, including using night radiation cooling (NRC).The key elements of the cooling system are: storage tank; cooling system based on AWARM with combined sources of heat load; heat removal system in the mode of convection and radiation at night.It is shown that AWARM in combination with a cold storage tank allows to provide a wide range of refrigeration processing by selecting a working substance with a phase transition (melting-solidification). Working substances with a temperature level are recommended: minus 25 °C (for products of animal origin); 0 °С (primary refrigerated processing of milk); 5 °С (for fruits and vegetables).It is advisable to ensure the guaranteed heat removal from the cold storage tank of the cooling system in the passive «thermal diode» mode with the help of two-phase thermosyphons.When working with solar collectors with water, as a coolant for the AWARM generator, the AWARM scheme with a booster compressor in front of the condenser is proposed.It is shown that the greatest effect of the NRC technology in heat removal systems can be achieved in the high-mountainous regions of the planet with minimal atmospheric humidity, for example, in KazakhstanПроведен анализ циклов абсорбционной водоаммиачной холодильной машины (АВХМ) в широком диапазоне рабочих параметров (температура греющей среды: 45…145 °С, температура окружающей среды: 10…43 °С, температура объекта охлаждения: минус 25…5 °С). Показано положительное влияние в рассмотренных условиях работы на энергетическую эффективность АВХМ низких температур окружающей воздушной среды и высоких температур греющего источника тепла.Разработана перспективная системы охлаждения на базе АВХМ малой холодопроизводительности с использованием солнечной тепловой энергии и технологии использования естественного сезонного и суточного температурного потенциала атмосферного воздуха, в том числе и с использованием ночного радиационного охлаждения (НРО).Ключевыми элементами системы охлаждения являются: бак-холодоаккумулятор; система охлаждения на базе АВХМ с комбинированными источниками тепловой нагрузки; система отвода тепла в режиме конвекции и радиационного излучения в ночное время суток.Показано, что АВХМ в комбинации с баком-холодоаккумулятором позволяет обеспечить широкий диапазон холодильной обработки за счет подбора рабочего вещества с фазовым переходом (плавлением-затвердеванием). Рекомендованы рабочие вещества с уровнем температур: минус 25 °С (для продукции животного происхождения); 0 °С (первичная холодильная обработка молока); 5 °С (для плодоовощной продукции).Гарантированный отвод тепла из бака-холодоаккумулятора системы охлаждения в режиме пассивного «теплового диода» целесообразно обеспечить при помощи двухфазных термосифонов.При работе с солнечными коллекторами с водой, в качестве теплоносителя для генератора АВХМ, предложена схема АВХМ с бустер-компрессором перед конденсатором.Показано, что наибольший эффект от технологии НРО в системах отвода тепла может быть достигнут в высокогорных районах планеты с минимальной влажностью атмосферного воздуха, например, в КазахстанеПроведено аналіз циклів абсорбційних водоаміачних холодильних машини (АВХМ) в широкому діапазоні робочих параметрів (температура гріючого середовища: 45…145 °С, температура навколишнього середовища: 10…43 °С, температура об'єкта охолодження: мінус 25…5 °С). Показано позитивний вплив в розглянутих умовах роботи на енергетичну ефективність АВХМ низьких температур навколишнього повітряного середовища і високих температур, що гріє джерела тепла.Розроблена перспективна системи охолодження на базі АВХМ малої холодопродуктивності з використанням сонячної теплової енергії і природного сезонного і добового температурного потенціалу атмосферного повітря, в тому числі і з технологією нічного радіаційного охолодження (НРО).Ключовими елементами системи охолодження є: бак-холодоаккумулятор; система охолодження на базі АВХМ з комбінованими джерелами теплового навантаження; система відводу тепла в режимі конвекції і радіаційного випромінювання в нічний час доби.Показано, що АВХМ в комбінації з баком-холодоаккумулятором дозволяє забезпечити широкий діапазон холодильної обробки за рахунок підбору робочої речовини з фазовим переходом (плавленням-затвердіння).Рекомендовані робочі речовини з рівнем температур: мінус 25 °С (для продукції тваринного походження); 0 °С (первинна холодильна обробка молока); 5 °С (для плодоовочевої продукції).Гарантоване відведення тепла з бака-холодоаккумулятора системи охолодження в режимі пасивного «теплового діода» доцільно забезпечити за допомогою двофазних термосифонів.При роботі з сонячними колекторами з водою, в якості теплоносія для генератора АВХМ, запропонована схема АВХМ з бустер-компресором перед конденсатором.Показано, що найбільший ефект від технології НРО в системах відводу тепла може бути досягнутий в високогірних районах планети з мінімальною вологістю атмосферного повітря, наприклад, в Казахстан

Розробка систем охолодження на базі абсорбційних водоаміачних холодильних машин малої холодопродуктивності

An analysis of the cycles of an absorption water-ammonia refrigerating machine (AWARM) is carried out in a wide range of operating parameters (temperature of the heating medium: 45...145 °C, outdoor temperature: 10...43 °C, temperature of the cooling object: minus 25...5 °C). It is shown that under the considered operating conditions, the AWARM positive effect on the energy efficiency of the AWARM is low outdoor air temperatures and high temperatures of the heating heat source.A promising cooling system based on low refrigerating capacity AWARM is developed using solar thermal energy and the technology of using natural seasonal and daily temperature potential of atmospheric air, including using night radiation cooling (NRC).The key elements of the cooling system are: storage tank; cooling system based on AWARM with combined sources of heat load; heat removal system in the mode of convection and radiation at night.It is shown that AWARM in combination with a cold storage tank allows to provide a wide range of refrigeration processing by selecting a working substance with a phase transition (melting-solidification). Working substances with a temperature level are recommended: minus 25 °C (for products of animal origin); 0 °С (primary refrigerated processing of milk); 5 °С (for fruits and vegetables).It is advisable to ensure the guaranteed heat removal from the cold storage tank of the cooling system in the passive «thermal diode» mode with the help of two-phase thermosyphons.When working with solar collectors with water, as a coolant for the AWARM generator, the AWARM scheme with a booster compressor in front of the condenser is proposed.It is shown that the greatest effect of the NRC technology in heat removal systems can be achieved in the high-mountainous regions of the planet with minimal atmospheric humidity, for example, in KazakhstanПроведен анализ циклов абсорбционной водоаммиачной холодильной машины (АВХМ) в широком диапазоне рабочих параметров (температура греющей среды: 45…145 °С, температура окружающей среды: 10…43 °С, температура объекта охлаждения: минус 25…5 °С). Показано положительное влияние в рассмотренных условиях работы на энергетическую эффективность АВХМ низких температур окружающей воздушной среды и высоких температур греющего источника тепла.Разработана перспективная системы охлаждения на базе АВХМ малой холодопроизводительности с использованием солнечной тепловой энергии и технологии использования естественного сезонного и суточного температурного потенциала атмосферного воздуха, в том числе и с использованием ночного радиационного охлаждения (НРО).Ключевыми элементами системы охлаждения являются: бак-холодоаккумулятор; система охлаждения на базе АВХМ с комбинированными источниками тепловой нагрузки; система отвода тепла в режиме конвекции и радиационного излучения в ночное время суток.Показано, что АВХМ в комбинации с баком-холодоаккумулятором позволяет обеспечить широкий диапазон холодильной обработки за счет подбора рабочего вещества с фазовым переходом (плавлением-затвердеванием). Рекомендованы рабочие вещества с уровнем температур: минус 25 °С (для продукции животного происхождения); 0 °С (первичная холодильная обработка молока); 5 °С (для плодоовощной продукции).Гарантированный отвод тепла из бака-холодоаккумулятора системы охлаждения в режиме пассивного «теплового диода» целесообразно обеспечить при помощи двухфазных термосифонов.При работе с солнечными коллекторами с водой, в качестве теплоносителя для генератора АВХМ, предложена схема АВХМ с бустер-компрессором перед конденсатором.Показано, что наибольший эффект от технологии НРО в системах отвода тепла может быть достигнут в высокогорных районах планеты с минимальной влажностью атмосферного воздуха, например, в КазахстанеПроведено аналіз циклів абсорбційних водоаміачних холодильних машини (АВХМ) в широкому діапазоні робочих параметрів (температура гріючого середовища: 45…145 °С, температура навколишнього середовища: 10…43 °С, температура об'єкта охолодження: мінус 25…5 °С). Показано позитивний вплив в розглянутих умовах роботи на енергетичну ефективність АВХМ низьких температур навколишнього повітряного середовища і високих температур, що гріє джерела тепла.Розроблена перспективна системи охолодження на базі АВХМ малої холодопродуктивності з використанням сонячної теплової енергії і природного сезонного і добового температурного потенціалу атмосферного повітря, в тому числі і з технологією нічного радіаційного охолодження (НРО).Ключовими елементами системи охолодження є: бак-холодоаккумулятор; система охолодження на базі АВХМ з комбінованими джерелами теплового навантаження; система відводу тепла в режимі конвекції і радіаційного випромінювання в нічний час доби.Показано, що АВХМ в комбінації з баком-холодоаккумулятором дозволяє забезпечити широкий діапазон холодильної обробки за рахунок підбору робочої речовини з фазовим переходом (плавленням-затвердіння).Рекомендовані робочі речовини з рівнем температур: мінус 25 °С (для продукції тваринного походження); 0 °С (первинна холодильна обробка молока); 5 °С (для плодоовочевої продукції).Гарантоване відведення тепла з бака-холодоаккумулятора системи охолодження в режимі пасивного «теплового діода» доцільно забезпечити за допомогою двофазних термосифонів.При роботі з сонячними колекторами з водою, в якості теплоносія для генератора АВХМ, запропонована схема АВХМ з бустер-компресором перед конденсатором.Показано, що найбільший ефект від технології НРО в системах відводу тепла може бути досягнутий в високогірних районах планети з мінімальною вологістю атмосферного повітря, наприклад, в Казахстан

Оптический частотный преобразователь на основе двухзатворных МOН-транзисторов с активным индуктивным элементом

Проблематика. Перспективним напрямком розвитку перетворювачів оптичного випромінювання є використання залежності реактивних властивостей напівпровідникових транзисторних структур з від’ємним опором від впливу оптичного випромінювання та створення частотих перетворювачів оптичного випромінювання на основі цих властивостей. Використання оптико-частотного принципу перетворення підвищує завадостійкість, точність, дає змогу отримати значно більші вихідні сигнали ніж дають амплітудні перетворювачі та покращити метрологічні показники перетворювачів. Використання частоти як інформативного параметру виключає використання аналого-цифрових перетворювачів під час обробки інформації, що понижує собівартість систем контролю та управління. Перетворення «потужність оптичного випромінювання частота» можливо реалізувати за допомогою напівпровідникової структури, що містить автогенераторний пристрій, реалізованого у вигляді схеми, що складається з двозатворних МДП-транзисторів і фоторезистора в якості фоточутливого елемента. Використання активної індуктивності в такій структурі вирішує проблему низької добротності пасивної індуктивності та несумісності її розмірів з розмірами інтегральних мікросхем і, відповідно, дає можливість реалізувати оптичний перетворювач у інтегральному виконанні. Для вивчення властивостей частотного оптичного перетворювача необхідно розробити математичну модель, за допомогою якої отримують залежності, активної та реактивної складових повного опору структури, чутливості та частоти генерації від потужності оптичного випромінювання. Мета досліджень. Метою роботи є визначення функції перетворення та рівняння чутливості перетворювача шляхом розв’язку системи рівнянь рівнянь Кірхгофа, складеної на основі його еквівалентної схеми. Методика реалізації. Визначення повного опору транзисторної структури проводилося шляхом розв’язування системи рівнянь Кірхгофа, складеної для еквівалентної схеми частотного оптичного перетворювача. Характеристики, що описують залежності реактивної та активної складової повного опору автогенераторного перетворювача від оптичної потужності, були отримані шляхом комп'ютерного моделювання за допомогою математичного пакету MATLAB 8.1. Результати досліджень. Розроблена математична модель необхідна для опису властивостей оптичного частотного перетворювача з активним індуктивним елементом. На основі моделі отримано аналітичні вирази для функції перетворення та рівняння чутливості. Теоретичні та експериментальні залежності показали, що чутливість розробленого оптичного перетворювача 2 - 11,5 кГц/мкВт/см2. Похибка розробленої математичної моделі становить ±5%. Висновки. Оптичний перетворювач з активним індуктивним елементом має високу чутливість у діапазоні низьких значень оптичної потужності. Це дає можливість вимірювати навіть слабкі оптичні сигнали. Запропонована модель описує залежність повного опору транзисторної структури, яка лежить в основі перетворювача, від впливу потужності оптичного випромінювання.Background. A perspective trend in the development of optical radiation transducers is using of dependencies of reactive properties of semiconductor transistor structures with negative resistance on optical radiation effect and creation of frequency optical radiation transducers on the basis of these properties. Application of optical-frequency transformation enhances noise stability, accuracy and enables to expand a measuring range, to obtain outputs higher than amplitude ones and to improve metrological performances of the transducers. Using frequency as an informative parameter allows excluding the analog-to-digital transducers during information processing, and reducing the cost of monitoring and control systems. The principle of “optical power frequency” transformation can be implemented using semiconductor structure containing self-sustained oscillator and photoresistor as a photosensitive element. Active inductance resolves the problem of low quality factor inherent in the passive inductor. Furthermore, it overcomes compatibility issue of passive inductor's size with the integrated circuit's sizes and allows completely making transducer as an integrated circuit. So, it is necessary to construct a mathematical model of the optical frequency transducer to analyze its properties and to obtain the dependencies of active and reactive components of the impedance of the semiconductor structure, the equation of sensitivity and the transfer function. Objective. The aim of the paper is to determine the transfer function and equation of sensitivity for optical transducer with an active inductive element by solving Kirchhoff’s system of equations composed for equivalent circuit of the transducer. Methods. The determination of the transistor structure impedance was made by solving the Kirchhoff’s system of equations, composed for equivalent circuit of frequency optical transducer. The characteristics describing dependencies of reactive and active components of the oscillator’s impedance on optical power were obtained by computer simulation using the MATLAB numerical computing environment. Results. The mathematical model for description of the properties of frequency optical transducer with an active inductive element was developed. The transform function and relative sensitivity analytical equations were estimated to describe the action of transducer. The values of relative sensitivity are equal to 2 – 11.5 kHz/ μWt/cm2. Accuracy of developed mathematical model is ±5%. Conclusions. The optical transducer with an active inductive element has a high sensitivity in the range of low values of optical power. It makes possible to measure even low optical signals. Proposed model describes the dependence of the impedance of the transistor structure – which is basic for the transducer – on power of optical radiation.Проблематика. Перспективным направлением развития преобразователей оптического излучения является использование зависимости реактивных свойств полупроводниковых транзисторных структур с отрицательным сопротивлением от воздействия оптического излучения и создание частотных преобразователей оптического излучения на основе этих свойств. Использование оптико-частотного принципа преобразования повышает помехоустойчивость, точность, позволяет получить значительно большие выходные сигналы в сравнении с амплитудными преобразователями и улучшить метрологические показатели преобразователей. Использование частоты как информативного параметра исключает использования аналого-цифровых преобразователей во время обработки информации, снижает себестоимость систем контроля и управления. Преобразование «мощность оптического излучения частота» возможно реализовать с помощью полупроводниковой структуры, содержащей автогенераторное устройство реализованное в виде схемы, состоящей из двухзатворных МДП-транзисторов и фоторезистора в качестве фоточувствительного элемента. Использование активной индуктивности в такой структуре решает проблему низкой добротности пассивной индуктивности и несовместимости ее размеров с размерами интегральных микросхем и, соответственно, дает возможность реализовать оптический преобразователь в интегральном исполнении. Для изучения свойств частотного оптического преобразователя необходимо разработать математическую модель, с помощью которой получают зависимости, активной и реактивной составляющих полного сопротивления структуры, чувствительности и частоты генерации от мощности оптического излучения. Цель исследований. Целью работы является определение функции преобразования и уравнения чувствительности преобразователя решением системы уравнений Кирхгофа, составленной на основе его эквивалентной схемы. Методика реализации. Определение полного сопротивления транзисторной структуры проводилось путем решения системы уравнений Кирхгофа, составленной для эквивалентной схемы частотного оптического преобразователя. Характеристики, описывающие зависимости реактивной и активной составляющей полного сопротивления автогенераторного преобразователя от оптической мощности, были получены путем компьютерного моделирования с помощью математического пакета MATLAB 8.1. Результаты исследований. Разработана математическая модель, необходимая для описания свойств оптического частотного преобразователя с активным индуктивным элементом. На основе модели получены аналитические выражения для преобразования и уравнение чувствительности. Теоретические и экспериментальные зависимости показали, что чувствительность разработанного оптического преобразователя равна 2-11,5 кГц/мкВт/см2. Погрешность разработанной математической модели составляет ±5%. Выводы. Оптический преобразователь с активным индуктивным элементом имеет высокую чувствительность в диапазоне низких значений оптической мощности. Это дает возможность измерять даже слабые оптические сигналы. Предложенная модель описывает зависимость полного сопротивления транзисторной структуры, что лежит в основе преобразователя, от влияния мощности оптического излучения

Підвищення енергетичної ефективності геліосистем отримання води з атмосферного повітря

We considered problems of water scarcity elimination in arid regions of the planet and analyzed modern water producing systems. We showed the prospects of obtaining of water from atmospheric air directly while cooling it below the dew point using refrigeration units.We proposed to use absorption-type cooling systems with a water-ammonia solution as a working liquid as cooling units in regions with an excess of solar energy. We noted that low energy characteristics of heat-using refrigeration cycle, with main problems associated with non-calculated losses of refrigerant (ammonia) during transportation through AWRU refluxer hamper a widespread use of absorption water-ammonia refrigerating units (AWRU) in systems for obtaining of water from atmospheric air. This contribution is particularly noticeable in operation of AWRU in a wide range of outdoor air temperatures.We performed modeling of heat and mass exchange processes of a lifting section of an AWRU refluxer to find methods for elimination of ammonia transportation losses. At the heart of model representations were equations of heat and mass balances, and we took into account resistance of a diffusion process at radial movement of a vapor flow to a wall of a refluxer in modeling. A preliminary analysis of thermal resistance of reflux film showed its small contribution to the total resistance and we ignored it subsequently.As a result of modeling, we found a significant (up to 36 °C) temperature difference between a flow inside a refluxer and its wall. Experimental studies of a serial AWRU confirmed the modeling results. The obtained results made possible to propose the original design of a heat-insulating casing of an AWRU refluxer with variable thermal resistance with a corresponding change in the outside air temperature. This gave possibility to increase energy efficiency from 18 to 36 % and productivity of systems for obtaining of water from atmospheric air.Обсуждены проблемы устранения дефицита воды в засушливых регионах планеты и выполнен анализ современных систем получения воды. Показаны перспективы получения воды непосредственно из атмосферного воздуха при охлаждении его ниже точки росы при помощи холодильных агрегатов.В качестве холодильных агрегатов в районах с избытком солнечной энергии предложено применять системы охлаждения абсорбционного типа с водоаммиачным раствором в качестве рабочего тела. Отмечено, что широкое применение абсорбционные водоаммиачные холодильные агрегаты (АВХА) в системах получения воды из атмосферного воздуха затруднено из-за невысоких энергетических характеристик теплоиспользующего холодильного цикла, причем основные проблемы связаны с нерасчетными потерями холодильного агента (аммиака) на этапе транспортировки по дефлегматору АВХА. Особенно заметен этот вклад при эксплуатации АВХА в широком диапазоне температур наружного воздуха.Для поиска методов устранения транспортных потерь аммиака было выполнено моделирование процессов тепломассообмена подъемного участка дефлегматора АВХА. В основе модельных представлений лежали уравнения балансов тепла и массы, а при моделировании учитывалось сопротивление процесса диффузии при радиальном движении парового потока к стенке дефлегматора. Предварительный анализ термического сопротивления пленки флегмы показал ее малый вклад в суммарное сопротивление и в дальнейшем не учитывался.В результате моделирования обнаружена значительная (до 36 °С) разность температур между потоком внутри дефлегматора и его стенкой. Результаты моделирования были подтверждены в процессе проведения экспериментальных исследований серийного АВХА.Полученные результаты позволили предложить оригинальную конструкцию теплоизоляционного кожуха дефлегматора АВХА с изменяемым термическим сопротивлением при соответствующем изменении температуры наружного воздуха. Это позволило повысить энергетическую эффективность от 18 до 36 % и производительность систем получения воды из атмосферного воздухаОбговорено проблеми усунення дефіциту води в посушливих регіонах планети і виконаний аналіз сучасних систем отримання води. Показані перспективи отримання води безпосередньо з атмосферного повітря при охолодженні його нижче точки роси за допомогою холодильних агрегатів.Як холодильні агрегати в районах з надлишком сонячної енергії запропоновано застосовувати системи охолодження абсорбційного типу з водоаміачних розчином як робоче тіло (АВХА). Відзначено, що широке застосування АВХА в системах отримання води з атмосферного повітря ускладнено через невисокі енергетичні характеристики тепловикористовуючого холодильного циклу, причому основні проблеми пов'язані з нерозрахованими втратами холодильного агенту (аміаку) на етапі транспортування по дефлегматора АВХА. Особливо помітний цей внесок при експлуатації АВХА в широкому діапазоні температур зовнішнього повітря.Для пошуку методів усунення транспортних втрат аміаку було виконано моделювання процесів тепломасообміну підйомної ділянки дефлегматора АВХА. В основі модельних уявлень лежали рівняння балансів тепла і маси, а при моделюванні враховувалося опір процесу дифузії при радіальному русі парового потоку до стінки дефлегматора. Попередній аналіз термічного опору плівки флегми показав її малий внесок у сумарне опір і в подальшому не враховувався.В результаті моделювання виявлено значну (до 36 °С) різницю температур між потоком всередині дефлегматора і його стінкою. Результати моделювання підтверджені в процесі експериментальних досліджень серійного АВХА українського виробництва.Отримані результати дозволили запропонувати оригінальну конструкцію теплоізоляційного кожуха дефлегматора АВХА із змінним термічним опором при відповідній зміні температури зовнішнього повітря. Це дозволило підвищити енергетичну ефективність від 18 до 36 % і продуктивність систем отримання води з атмосферного повітр

Candidate SNP markers of reproductive potential are predicted by a significant change in the affinity of TATA-binding protein for human gene promoters

Abstract Background The progress of medicine, science, technology, education, and culture improves, year by year, quality of life and life expectancy of the populace. The modern human has a chance to further improve the quality and duration of his/her life and the lives of his/her loved ones by bringing their lifestyle in line with their sequenced individual genomes. With this in mind, one of genome-based developments at the junction of personalized medicine and bioinformatics will be considered in this work, where we used two Web services: (i) SNP_TATA_Comparator to search for alleles with a single nucleotide polymorphism (SNP) that alters the affinity of TATA-binding protein (TBP) for the TATA boxes of human gene promoters and (ii) PubMed to look for retrospective clinical reviews on changes in physiological indicators of reproductive potential in carriers of these alleles. Results A total of 126 SNP markers of female reproductive potential, capable of altering the affinity of TBP for gene promoters, were found using the two above-mentioned Web services. For example, 10 candidate SNP markers of thrombosis (e.g., rs563763767) can cause overproduction of coagulation inducers. In pregnant women, Hughes syndrome provokes thrombosis with a fatal outcome although this syndrome can be diagnosed and eliminated even at the earliest stages of its development. Thus, in women carrying any of the above SNPs, preventive treatment of this syndrome before a planned pregnancy can reduce the risk of death. Similarly, seven SNP markers predicted here (e.g., rs774688955) can elevate the risk of myocardial infarction. In line with Bowles’ lifespan theory, women carrying any of these SNPs may modify their lifestyle to improve their longevity if they can take under advisement that risks of myocardial infarction increase with age of the mother, total number of pregnancies, in multiple pregnancies, pregnancies under the age of 20, hypertension, preeclampsia, menstrual cycle irregularity, and in women smokers. Conclusions According to Bowles’ lifespan theory—which links reproductive potential, quality of life, and life expectancy—the above information was compiled for those who would like to reduce risks of diseases corresponding to alleles in own sequenced genomes. Candidate SNP markers can focus the clinical analysis of unannotated SNPs, after which they may become useful for people who would like to bring their lifestyle in line with their sequenced individual genomes