Energy Flow Puzzle of Soliton Ratchets

We study the mechanism of directed energy transport for soliton ratchets. The energy flow appears due to the progressive motion of a soliton (kink) which is an energy carrier. However, the energy current formed by internal system deformations (the total field momentum) is zero. We solve the underlying puzzle by showing that the energy flow is realized via an {\it inhomogeneous} energy exchange between the system and the external ac driving. Internal kink modes are unambiguously shown to be crucial for that transport process to take place. We also discuss effects of spatial discretization and combination of ac and dc external drivings.Comment: 4 pages, 3 figures, submitted to PR

Theory of radiation trapping by the accelerating solitons in optical fibers

We present a theory describing trapping of the normally dispersive radiation by the Raman solitons in optical fibers. Frequency of the radiation component is continuously blue shifting, while the soliton is red shifting. Underlying physics of the trapping effect is in the existence of the inertial gravity-like force acting on light in the accelerating frame of reference. We present analytical calculations of the rate of the opposing frequency shifts of the soliton and trapped radiation and find it to be greater than the rate of the red shift of the bare Raman soliton. Our findings are essential for understanding of the continuous shift of the high frequency edge of the supercontinuum spectra generated in photonic crystal fibers towards higher frequencies.Comment: Several misprints in text and formulas corrected. 10 pages, 9 figures, submitted to Phys. Rev.

Formation of self-organized organic-inorganic hybrids

The morphology features and peculiarities of current-voltage characteristics of selforganized organic–silicon hybrids were investigated. The organic layers were formed by chemical bath deposition at room temperatures of phosphorus doped n-type FZ Si-patterned substrate. The pattern was formed by etching in anisotropic etch on the base of aqueous solution of potassium hydrate KOH and isopropyl alcohol. The following aqueous solutions of organic heterocyclic aromatic compounds were used for hybrids formation: sulfacyl sodium, procainamide hydrochloride (novocain) and lamotridgine. These hybrids have shown different types of morphology. This depends on substrate properties, time deposition and organic concentration in water solution. The photovoltaic effect of organic-pattern silicon is the result of chemisorptions of functional amine, amide, carboxyl, thiols and halogen groups on silicon pattern-type surface. At the same time these results have proven that the substrate of start and classic morphology in pyramid form is favored for formation of organic-silicon hybrids for photovoltaic application.Досліджено морфологічні властивості та особливості характеристик струм–напруга для самоорганізованих кремнійорганічних гібридів. Органічні шари було одержано хімічним осадженням за кімнатної температури легованих фосфором візерункових кремнієвих субстратів FZ n-типу. Візерунок формували витравлюванням в анізотропних травниках на основі водного розчину гідрату калію КОН та ізопропилового спирту. В подальшому для отримання гібридів використовували водні розчини органічних гетероциклічних сполук: сульфосаліцилового натрію, гідро хлориду прокаінаміду (новокаїну) і ламотріджину. Ці гібриди показали різну морфологію. Вона залежить від властивостей субстрату, часу осадження та концентрації органічної складової у водних розчинах. Фотогальванічний ефект кремнійорганічного рисунка є результатом хемосорбції функціональних груп амінів, амідів, карбоксилу, тріолів та галогену на поверхні кремнію. Водночас, ці результати підтверджують,що субстрат початкової і класичної морфології у вигляді піраміди кращий для утворення кремнійорганічних гібридів фотогальванічного застосування.Исследованы морфологические свойства и особенности характеристик ток–напряжение для самоорганизующихся кремнийорганических гибридов. Органические слои были получены химическим осаждением при комнатной температуре легированных фосфором узорчатых кремниевых субстратов FZ n-типа. Узор формировали вытравливанием в анизотропных травителях на основе водного раствора гидрата калия KOH и изопропилового спирта. В дальнейшем для получения гибридов использовали водные растворы органических гетероциклических соединений: сульфосалицилового натрия, гидрохлорида прокаинамида (новокаина) и ламотритриджина. Эти гибриды показали различную морфологию. Она зависит от свойств субстрата, времени осаждения и концентрации органической составляющей в водных растворах. Фотогальванический эффект кремнийорганического рисунка является результатом хемосорбции функциональных групп аминов, амидов, карбоксила, триолов и галогена на поверхности кремния. В то же самое время, эти результаты подтверждают, что субстрат начальной и классической морфологии в виде пирамиды является предпочтительным для образования кремнийорганических гибридов фотогальванического применения

Вплив 1-(4-метоксифеніл)-5-{2-[4-(4-метоксифеніл)піперазин-1-іл]-2-оксоетил}-1,5- дигідро-4Н-піразоло[3,4-D]піридин-4-ону та вальпроату натрію на вміст гальмівних та збуджувальних нейротрансмітерів у головному мозку в аспекті міжпівкульової асиметрії

Epilepsy affects about 1 % of the world population. Recently, epileptology considers the cerebral hemispheres (CH) as separate components, which differ due to the neurochemical hemisphere asymmetry.Aim. To study the level of neurotransmitters and their correlation in the CH of mice receiving 1-(4-metoxyphenyl)-5-{2-[4-(4-metoxyphenyl) piperazine-1-yl]-2-oxoethyl}-1,5-dihydro-4H-pyrazole[3,4-D]pyrydine-4-one (compound78553) and sodium valproate in intact animals, and the pentylenetetrazol kindling model.Materials and methods. The brains of 44 mice used were divided into separate hemispheres and frozen. The levels of serotonin, GABA, glutamate, aspartate were determined by high voltage electrophoresis, and glycine – by thin-layerchromatography. Compound 78553 was administered in the dose of 200 mg/kg, valproate sodium – 300 mg/kg.Results. The hemispheric asymmetry of the level of neuroactive amino acids is absent in intact mice, and the serotonin level is higher in the left hemisphere (LH). Compound 78553 increases the levels of glycine, aspartate, serotonin without affecting GABA and glutamate. Sodium valproate elevates the GABA level and lowers the levels of other mediators. PTZ kindling causes a marked imbalance of neurotransmitters in the CH, increases the levels of excitatory neurotransmitters, reduces the inhibitory amino acids and depletes serotonin in the LH and the right hemisphere (RH). Compound 78553 in PTZ kindling increases the levels of GABA and glycine in the CH, restores their physiological level, raises the serotonin level and reduces the amount of excitatory amino acids up to the intact group level without the balance restoration between the hemispheres. Sodium valproate increases the level of GABA more efficiently than compound 78553, but has a weaker effect on glycine, restores the normal level of glutamate, slightly reducing the aspartate level. A moderate recovery effect is observed for serotonin in the RH, while in the LH it is almost absent. The hemispheric symmetry is recovered for glycine and aspartate.Conclusions. Correlation analysis indicates that there is the conjugation deviation of the neurotransmitter exchange for acids and serotonin between the brain hemispheres in the PTZ kindling model. The changes in direction and thestrength of relationships between the neurotransmitter levels indicate the differences between biochemical mechanisms of the anticonvulsant action of compound 78553 and sodium valproate. The strong effect of sodium valproateon GABA and glutamate in epilepsy can cause its high efficiency. A stronger effect on the metabolism of serotonin and glycine can partially explain the antiepileptic effect of compound 78553.Эпилепсией страдает около 1 % населения мира. В последнее время эпилептология рассматривает полушария головного мозга (ГМ) как неравнозначные составляющие, которые отличаются за счет нейрохимической асимметрии.Цель работы – исследовать содержание нейромедиаторов в полушариях ГМ мышей и корреляционные связи между ними на фоне приема 1-(4-метоксифенил)-5-{2-[4-(4-метоксифенил)пиперазин-1-ил]-2-оксоэтил}-1,5-дигидро-4Н-пиразол [3,4-D]пиридин-4-она (соединение 78553) и вальпроата натрия у интактных животных и на модели пентилентетразолового (PTZ) киндлинга.Материалы и методы. Использован мозг 44 мышей, который разделяли на полушария и замораживали. Серотонин, ГАМК, глутамат, аспартат определяли методом высоковольтного электрофореза, глицин – методомтонкослойной хроматографии. Соединение 78553 вводили в дозе 200 мг/кг, вальпроат натрия – 300 мг/кг.Результаты и их обсуждение. У интактных мышей межполушарная асимметрия содержания нейроактивных аминокислот отсутствует, а уровень серотонина выше в левом полушарии (ЛП). Соединение 78553 увеличи-вает содержание глицина, серотонина и аспартата без влияния на ГАМК и глутамат. Вальпроат натрия увеличивает уровень ГАМК, других медиаторов – уменьшает. PTZ киндлинг вызывает выраженный дисбаланс медиаторов в ГМ, увеличивает содержание возбуждающих нейротрансмиттеров, уменьшает уровень тормозных аминокислот, истощая при этом запасы серотонина как в ЛП, так и в правом полушарии (ПП). Соединение 78553 за PTZ киндлинга увеличивает содержание ГАМК и глицина в ГМ, восстанавливает их физиологическую симметрию в полушариях, повышает уровень серотонина и уменьшает количество возбуждающих нейроаминокислот почти до уровня интактного контроля без восстановления их баланса между полушариями.Вальпроат натрия эффективнее соединения 78553 увеличивает уровень ГАМК, слабее влияет на глицин, восстанавливает нормальный уровень глутамата, слабо влияя на содержание аспартата. Умеренный восстанав-ливающий эффект наблюдается для серотонина в ПП, а в ЛП он почти отсутствует. Межполушарная симметрия восстанавливается для глицина и аспартата.Выводы. Корреляционный анализ свидетельствует о нарушении сопряженности обмена нейротрансмиттерных аминокислот и серотонина в головном мозге под влиянием PTZ, а изменения направления и силы связеймежду содержанием нейротрансмиттеров указывают на различия биохимических механизмов противосудорожного действия соединения 78553 и вальпроата натрия. Именно мощное действие последнего на ГАМК иглутамат при эпилепсии может обусловливать его высокую эффективность. Противоэпилептический эффект соединения 78553 частично можно объяснить более сильным влиянием на обмен серотонина и глицина.На епілепсію страждає близько 1 % населення світу. Останнім часом епілептологія розглядає півкулі головного мозку (ГМ) як нерівнозначні складові, які відрізняються за рахунок нейрохімічної асиметрії.Мета роботи – дослідити вміст нейромедіаторів у півкулях головного мозку мишей та кореляційні зв’язки між ними на тлі прийому 1-(4-метоксифеніл)-5-{2-[4-(4-метоксифеніл)піперазин-1-іл]-2-оксоетил}-1,5-дигідро-4Н-піразоло[3,4-D]піридин-4-ону (сполука 78553) та вальпроату натрію в інтактних тварин та на моделі пентилентетразолового (PTZ) кіндлінгу.Матеріали та методи. Використано головний мозок 44 мишей, який розтинали на півкулі і заморожували. Серотонін, ГАМК, глутамат, аспартат визначали методом високовольтного електрофорезу, гліцин – методом тонкошарової хроматографії. Сполуку 78553 вводили у дозі 200 мг/кг, вальпроат натрію – 300 мг/кг.Результати. В інтактних мишей міжпівкульова асиметрія вмісту нейроактивних амінокислот відсутня, а рівень серотоніну вище у лівій півкулі (ЛП). Сполука 785533 збільшує вміст гліцину, серотоніну і аспартату без впливу на ГАМК і глутамат. Вальпроат натрію збільшує рівень ГАМК, інших медіаторів – зменшує. PTZ кіндлінг викликає виразний дисбаланс медіаторів у ГМ, збільшує вміст збуджувальних нейротрансмітерів, зменшує рівень гальмівних амінокислот та виснажує запаси серотоніну як у ЛП, так і в правій півкулі (ПП). Сполука 78553 за PTZ кіндлінгу збільшує вміст ГАМК і гліцину в ГМ, відновлює їх фізіологічну симетрію в півкулях, підвищує рівень серотоніну та зменшує кількість збуджувальних нейроамінокислот майже до рівня інтактного контролю без відновлення їх балансу між півкулями. Вальпроат натрію ефективніше за сполуку 78553 збільшує рівень ГАМК, проте слабше впливає на гліцин, відновлює нормальний рівень глутамату, слабко впливаючи на вміст аспартату. Помірний відновлювальний ефект спостерігається для серотоніну в ПП, а в ЛП він майже відсутній; міжпівкульова симетрія відновлюється для гліцину та аспартату.Висновки. Кореляційний аналіз свідчить про порушення спряженості обміну нейротрансмітерних амінокислот і серотоніну в півкулях головного мозку під впливом PTZ, а зміни напрямку і сили зв’язків між вмістомнейротрасмітерів вказують на відмінності біохімічних механізмів протисудомної дії сполуки 78553 та вальпроату натрію. Саме потужна дія останього на ГАМК і глутамат при епілепсії може зумовлювати його високуефективність. Протиепілептичний ефект сполуки 78553 частково можна пояснити сильнішим впливом на обмін серотоніну та гліцину

Spatial patterns of dissipative polariton solitons in semiconductor microcavities

We report propagating bound microcavity polariton soliton arrays consisting of multipeak structures either along (x) or perpendicular (y) to the direction of propagation. Soliton arrays of up to five solitons are observed, with the number of solitons controlled by the size and power of the triggering laser pulse. The breakup along the x direction occurs when the effective area of the trigger pulse exceeds the characteristic soliton size determined by polariton-polariton interactions. Narrowing of soliton emission in energymomentum space indicates phase locking between adjacent solitons, consistent with numerical modeling which predicts stable multihump soliton solutions. In the y direction, the breakup originates from inhomogeneity across the wave front in the transverse direction which develops into a stable array only in the solitonic regime via phase-dependent interactions of propagating fronts

Renal failure and leukocytosis are predictors of a complicated course of clostridium difficile infection if measured on day of diagnosis

Nonsevere Clostridium difficile infection (CDI) and severe CDI, which carries a higher risk than nonsevere CDI for treatment failure and CDI recurrence, are difficult to distinguish at the time of diagnosis. To investigate the prognostic value of 3 markers of severe CDI suggested by recent guidelines (fever, leukocytosis, and renal failure), we used the database of 2 randomized controlled trials, which contained information for 1105 patients with CDI. Leukocytosis (risk ratio [RR], 2.29; 95% confidence interval [CI], 1.63–3.21) and renal failure (RR, 2.52; 95% CI, 1.82–3.50) were associated with treatment failure. Fever, although associated with treatment failure (RR, 2.45; 95% CI, 1.07–5.61), was rare. Renal failure was the only significant predictor of recurrence (RR, 1.45; 95% CI, 1.05–2.02). Different timing of measurements of leukocyte count and serum creatinine level around the CDI diagnosis led to a different severity classification in many cases. In conclusion, both leukocytosis and renal failure are useful predictors, although timing of measurement is important

Analysis of the Degree of Involvement of the Lower Limb Muscles in the Pathological Process in Adolescents with Idiopathic Scoliosis

Background. The problem of the effect of adolescent idiopathic scoliosis on the functional condition of the lower limb muscles is still highlighted insufficiently.Aim. Analysis of the degree of involvement of the lower limb muscles in the pathological process in adolescents with idiopathic scoliosis.Methods. A comparative analysis has been made on the results of examination of 209 adolescents: 25 adolescents with idiopathic scoliosis; 170 normal adolescents; 14 adolescents with congenital scoliosis. The moments of force ofthe lower limb muscles were evaluated using dynamometric stands. Electrophysiological characteristics of the lower limb muscles were registered by the method of global and stimulation electroneuromyography.Results. The decrease in the amplitude of voluntary EMG of the femoral muscles in adolescents with idiopathic and congenital scoliosis is accompanied by dropping the moments of force relative to the values of the control group. The leg muscles are characterized by the preservation of the values of force at the level of normal test subjects under the conditions of the reduced voluntary EMG of high frequency. The amplitude of the M-responses of the indicator muscles and the values of the excitation propagation velocity along the motor fibers were also preserved. There are no statistically significant correlations between the amount of the spine deformity, on the one hand, and the values of asymmetry of the characteristics of the muscles in adolescents with idiopathic scoliosis.Conclusion. In adolescents with idiopathic scoliosis the function of femoral muscles is decreased, and there is no relationship between the amount of the spine deformity and the values of asymmetry of the characteristics of the lower limb muscles. The similar character of muscle function changes in adolescents with idiopathic and congenital scoliosis can testify that the cause of the observed changes is not the disease etiology, but the insufficient level of motor activity

Survival of percutaneous implants under various mechanical loading to the bone

Objective The purpose of the study was to explore bone formation processes and survival of percutaneous implants under various external compression of the bone. Material and methods 30 chinchilla male rabbits were used in the study. Tibia of the species was amputated at the upper third and an implant was surgically implanted with the distal part extending through the skin. A compression device was attached to the implant and loading provided to the bone next day after surgery. Five magnitudes of compression loading were used for animals subdivided into 5 groups comprising 6 species in each of the groups. Compression device with constantly maintained loading was attached to the limb during 6 weeks. Results Animals of groups I and II showed no case of the implant falling out throughout the whole period of observation. An implant fell out of the bone in one species of Group III after 56-day implantation, two and four species of Groups IV and V, correspondingly, 3 to 4 days after removal of compression device. Osseointegration was shown to improve in species of Groups I and II due to active angiogenesis in peri-implantation area. Conclusion Therefore loads of greater than 105260 Н/m2 applied to the bone result in decreased implant osseointegration whereas less intensive loading tends to improve osseointegratio