МОНІТОРИНГ СТАНУ ЗДОРОВ’Я ЗА ФУНКЦІОНАЛЬНИМИ ПОКАЗНИКАМИ ЗА ДОПОМОГОЮ СЕНСОРІВ У РЕАБІЛІТАЦІЙНІЙ МЕДИЦИНІ: СИСТЕМАТИЧНИЙ ОГЛЯД

At present, people’s need for rapid and effective rehabilitation processes is growing significantly. People with limited functional capabilities need sensor devices that are used for rehabilitation in order to improve human health and to return to a decent standard of living. Sensory devices are used for the health monitoring system of people that are divided into portable and movable. After all, rehabilitation treatment requires patients of different age groups with cardio-pulmonary pathology, neurological disorders, orthopedic disorders, etc. The article covers electromechanical, electric, optical and thermal sensors, acoustic signal transducers or sensitive sensors, sensors and their application at different stages of rehabilitation. The aim of the study – to conduct an analysis of modern domestic and foreign literature on types of sensors in rehabilitation medicine. Materials and Methods. The study used biblio-semantic and analytical methods in the following electronic databases: Science Direct, PubMed, Scopus and Google Scholar. When looking for an article, annotations are analyzed. Inclusion criteria were: (1) physical and medical rehabilitation and / or auxiliary system supported by sensors and computer, (2) systems developed for the human body, and (3) documents written in English. If the expected criterion was found, the full text was reviewed. Results and Discussion. During the study, a systematic review and analysis of recent publications, mainly foreign scientific medical, biological and technical literature on the types, principles of work, development and the possibilities of using sensors in rehabilitation medicine was conducted. Sensory technologies continue to be fully developed and offer convenient opportunities to use to improve the functional state of health. A wide range of studies included and reflected in this review included various types of sensors. To date, devices used to monitor physical activity are divided into sensors that measure biological parameters such as pressure, heart rate, respiratory rate - pulse meter, tonometer, spirometer and motion sensors – pedometers, accelerometers, trackers of activity. Some of the most commonly used sensors used in rehabilitation are electromyography, galvanic skin reaction, electrocardiography, electroencephalography and sensory sensors and systems that control motor and physiological activity of a person. The article for examples considered: 1 – a typical algorithm for the operation of devices for monitoring the functional state of human health, 2 – diagnostic tool ALLADIN with sensors, which includes nine components. In the electronic databases: Science Direct, PubMed, Scopus and Google Scholar, no previously published work was found whereby the authors synthesized a combination of sensors with hardware, robotic, computer, and rehabilitation systems for patients of different ages. Conclusions. In the analysis of modern domestic and foreign literature on types of sensors in rehabilitation medicine, the development and application of sensor devices in physical and medical rehabilitation has been studied and described. All publications indicate that sensory sensors are attached to devices that allow measuring functional performance of a person's health. Therefore, sensory technologies in rehabilitation medicine continue to develop in a comprehensive manner and are frequently used to diagnose, assess and monitor the health of a person.На сегодняшнее время значительно возрастает потребность людей в быстрых и эффективных реабилитационных процессах. Людям с ограниченными функциональными возможностями необходимые сенсорные устройства, которые применяются для реабилитации с целью улучшения здоровья человека и его возвращение к надлежащему качеству жизни. Сенсорные устройства применяются для системы мониторинга здоровья людей, которые подразделяются на портативные и переносные. Ведь реабилитационного лечения требуют пациенты различной возрастной категории с сердечно-легочной патологией, неврологическими расстройствами, ортопедическими нарушениями и тому подобное. В статье освещены электромеханические, электрические, оптические и тепловые сенсоры, преобразователи акустических сигналов или чувствительностью сенсоры, сенсорные датчики и их применения на различных этапах реабилитации. Цель исследования – провести анализ современной отечественной и зарубежной литератур по видам сенсоров в реабилитационной медицине. Материалы и методы. В исследовании применены библиосистематичный и аналитический методы в следующих электронных базах данных: Science Direct, PubMed, Scopus и Google Scholar. При поиске статье проанализированы анотации. Критериями включения были: 1 – физическая и медицинская реабилитация и/или вспомогательная система, которая поддерживается сенсорами и компьютером, 2 – системы, разработанные для организма человека, и 3 – документы, написанные на английском языке. Если ожидаемый критерий был найден, полный текст пересматривался. Результаты исследований и их обсуждение. Во время выполнения исследования был проведен систематический обзор и анализ последних публикаций, в основном зарубежной научной медицинской, логической и технической литературы по видам, принципам работы, разработке и возможностям применения сенсоров в реабилитационной медицине. Сенсорные технологии продолжают всесторонне развиваться и предлагают удобные возможности в использовании для улучшения функционального состояния здоровья. Широкий спектр исследований, включенных и отраженных в данном обзоре, включал различные типы сенсоров. На сегодняшний день устройства, используемые для мониторинга физической активности, разделяют на сенсоры, которые измеряют такие биологические показатели, как давление, частоту сердечных сокращений, частоту дыхания – пульсометр, тонометр, спирометр, и датчики движения – педометры, акселерометры, трекеры активности. Некоторыми из наиболее часто используемых сенсоров, которые применялись в реабилитации, является электромиография, гальваническая реакция кожи, электроэнцефалография, электрофалография и сенсорные датчики и системы, которые конт­ролируют двигательную и физиологическую активность человека. В статье для примеров рассмотрены: 1 – типичный алгоритм работы устройств для мониторинга функционального состояния здоровья человека, 2 – диагностический прибор ALLADIN с сенсорами, который включает девять компонентов. В электронных базах данных: Science Direct, PubMed, Scopus и Google Scholar не найдено ни одной ранее опубликованной работы, где бы авторы обобщали сочетание сенсоров с аппаратными средствами, робототехническими, компьютерными, системами для реабилитации пациентов разных возрастных категорий. Выводы. При анализе современной отечественной и зарубежной литератур по видам сенсоров в реабилитационной медицине изучено и описано развитие и применение сенсорных приборов в физической и медицинской реабилитации. Во всех публикациях указывается, что сенсорные датчики прикрепляются к устройствам, которые позволяют измерять функциональные показатели состояния здоровья человека. Поэтому сенсорные технологии в реабилитационной медицине продолжают всесторонне развиваться и часто используются для диагностики, оценки состояния здоровья человека и его реабилитации.На сьогодні значно зростає потреба людей у швидких та ефективних реабілітаційних процесах. Людям з обмеженими функціональними можливостями необхідні сенсорні пристрої, які застосовують для реабілітації з метою покращення здоров’я людини та її повернення до належного рівня життя. Сенсорні пристрої використовують для системи моніторингу здоров’я людей, які поділяють на портативні та переносні. Адже реабілітаційного лікування потребують пацієнти різної вікової категорії із серцево-легеневою патологією, неврологічними розладами, ортопедичними порушеннями тощо. У статті висвітлено електромеханічні, електричні, оптичні та теплові сенсори, перетворювачі акустичних сигналів або сенсори, чутливі до маси, сенсорні датчики та їх застосування на різних етапах реабілітації. Мета дослідження – проаналізувати сучасну вітчизняну та зарубіжну літератури щодо видів сенсорів у реабілітаційній медицині. Матеріали і методи. У дослідженні застосовано бібліосистематичний та аналітичний методи в наступних електронних базах даних: Science Direct, PubMed, Scopus і Google Scholar. Під час пошуку статті проаналізовано анотації. Критеріями включення були такі: 1 – фізична та медична реабілітація і/або допоміжна система, яка підтримується сенсорами і комп’ютером, 2 – системи, розроблені для організму людини, і 3 – документи, написані англійською мовою. Якщо очікуваний критерій було знайдено, повний текст переглядали. Результати досліджень та їх обговорення. Під час виконання дослідження провели систематичний огляд та аналіз останніх публікацій, в основному зарубіжної наукової медичної, біологічної та технічної літератури щодо видів, принципів роботи, розробки та можливостей застосування сенсорів у реабілітаційній медицині. Сенсорні технології продовжують всебічно розвиватися і пропонують зручні можливості у використанні для поліпшення функціонального стану здоров’я. Широкий спектр досліджень, включених і відображених у цьому огляді, включав різні типи сенсорів. На сьогодні пристрої, що використовують для моніторингу фізичної активності, розділяють на сенсори, які вимірюють такі біологічні показники, як тиск, частоту серцевих скорочень, частоту дихання – пульсометр, тонометр, спірометр, та датчики руху – педометри, акселерометри, трекери активності. Деякими з найчастіших у використанні сенсорів у реабілітації є електроміографія, гальванічна реакція шкіри, електрокардіографія, електроенцефалографія та сенсорні датчики і системи, які контролюють рухову і фізіологічну активність людини. У статті для прикладів розглянуто: 1 – типовий алгоритм роботи пристроїв для моніторингу функціонального стану здоров’я людини, 2 – діагностичний прилад ALLADIN з сенсорами, який включає дев’ять компонентів. В електронних базах даних: Science Direct, PubMed, Scopus і Google Scholar не знайдено жодної роботи, раніше опублікованої, де б автори узагальнювали поєднання сенсорів із апаратними засобами, робототехнічними, комп’ютерними, системами для реабілітації пацієнтів різних вікових категорій. Висновки. При аналізі сучасної вітчизняної та зарубіжної літератур щодо видів сенсорів у реабілітаційній медицині вивчено й описано розвиток і застосування сенсорних приладів у фізичній та медичній реабілітації. В усіх публікаціях вказується, що сенсорні датчики прикріплюються до пристроїв, які дають змогу вимірювати функціональні показники стану здоров’я людини. Тому сенсорні технології у реабілітаційній медицині продовжують всебічно розвиватися і часто застововуються для діагностики, оцінки стану здоров’я людини та її реабілітації

Photoproduction of Long-Lived Holes and Electronic Processes in Intrinsic Electric Fields Seen through Photoinduced Absorption and Dichroism in Ca_3Ga_{2-x}Mn_xGe_3O_{12} Garnets

Long-lived photoinduced absorption and dichroism in the Ca_3Ga_{2-x}Mn_xGe_3O_{12} garnets with x < 0.06 were examined versus temperature and pumping intensity. Unusual features of the kinetics of photoinduced phenomena are indicative of the underlying electronic processes. The comparison with the case of Ca_3Mn_2Ge_3O_{12}, explored earlier by the authors, permits one to finally establish the main common mechanisms of photoinduced absorption and dichroism caused by random electric fields of photoproduced charges (hole polarons). The rate of their diffusion and relaxation through recombination is strongly influenced by the same fields, whose large statistical straggling is responsible for a broad continuous set of relaxation components (observed in the relaxation time range from 1 to about 1000 min). For Ca_3Ga_{2-x}Mn_xGe_3O_{12}, the time and temperature dependences of photoinduced absorption and dichroism bear a strong imprint of structure imperfection increasing with x.Comment: 20 pages, 10 figure

Поляризационно-модуляционная методика определения абсолютных значений механических напряжений в сапфировых оптических окнах

При вирощуванні зливків монокристалічного сапфіру в ньому виникають дефекти у вигляді мікробульбашок, границь блоків і зумовлені ними механічні напруження, які суттєво впливають на функціональні властивості кристалу. Проблему контролю якості сапфірових структур вирішують багатьма способами, але вони не є достатньо чутливими для потреб сучасної оптики та мікроелектроніки, або є складними у використанні (рентгенівські методи). Традиційний контроль внутрішніх механічних напружень здійснюють візуально на полярископі-поляриметрі ПКС-250, в основу якого покладено метод подвійного променезаломлення Сенармона. Проте технічні можливості цього традиційного методу не здатні виконувати високочутливий кількісний контроль зразків монокристалів сапфіру з мікронапруженнями. Тому актуальною задачею сучасного приладобудування є розроблення нових високочутливих методів технічної діагностики та неруйнівного контролю якості деталей із сапфіру. Автори роботи досліджували можливість використання методу модуляційної поляриметрії для вирішення поставленої задачі. Однак стан поляризації як характеристики випромінювання має з огляду на диференціальну спектроскопію суттєву відмінність від інших способів модуляції. Вона полягає, перш за все, у тому, що поляризація, як просторова характеристика хвилі, залежить від сукупності значень – компонент вектора Максвела-Джонса або вектора Стокса. Отже, на відміну від модуляцій інших фізичних величин, що оперують із єдиним параметром, поляризаційна модуляція (ПМ) характеризується двомірним впливом на хвилю. Метою роботи було розроблення методики визначення абсолютних величин внутрішніх механічних напружень у локальних точках сапфірових оптичних вікон за допомогою модуляційної поляриметрії. У результаті проведених досліджень полірованих зразків сапфіру (типу оптичних вікон) було розроблено методику визначення абсолютних значень внутрішніх механічних напружень у матеріалах, прозорих в оптичному діапазоні випромінювання на основі модуляційної поляриметрії. Розроблена методика дозволила виявити внутрішні механічні напруження у сапфірових вікнах і визначити причину невідповідності досліджених зразків щодо вимог лазерних систем. Розроблено методику експериментального визначення величини абсолютних значень внутрішніх механічних напружень у сапфірових оптичних вікнах за допомогою використання модуляційної поляриметрії. Встановлено розподіл у двомірному просторі внутрішніх напружень у полірованих зразках сапфіру та їх абсолютні значення.There are defects such as microbubbles and boundaries of blocks appears in monocrystalline sapphire bars when they growing due to mechanical stresses that significantly affect the functional properties of the crystal. The quality control structures sapphire problem is solved in many ways, but they are not sufficiently sensitive to the needs of modern optics and microelectronics, or difficult to use (X-ray methods). Traditional control internal mechanical stresses perform visually on polariscope-polarimeter PKS-250, which is based on the double refraction Senarmona. However, the traditional method technical capability is not able to perform highly quantitative control samples of single crystal sapphire with mikrostresses. Therefore, the actual problem of modern instrumentation is the development of new highly sensitive methods of non-destructive quality diagnostics and control of parts of the sapphire. The authors of investigated the possibility of using the method of modulation polarimetry to solve this problem. However, this characteristic radiation as the state of polarization has in terms of differential spectroscopy substantial difference from other methods of modulation. It is, above all, that the polarization as spatial characteristics of the wave reflected set of values - the components of the vector Maxwell Jones or Stokes vector. Thus, unlike the modulation of other physical quantities that operate with a single parameter, polarization modulation (PM) is characterized by two-dimensional effects on the wave. The purpose of the work was the development of methods for determining the absolute values of the internal stresses in local points of sapphire optical windows using modulation polarimetry. The polished sapphire samples (such as optical windows) studies has developed a method of determining the absolute values of the internal stresses in materials transparent in the optical radiation through modulation polarimetry. The identification of internal stresses in the sapphire windows and determine the cause of inconsistency of the samples with the requirements of laser systems are enabled in this method. The determination of the absolute values of internal mechanical stresses in sapphire optical windows through the use of modulation polarimetry experimental method is developed. The distribution in two-dimensional space of internal stresses in polished sapphire samples and their absolute values are established.При выращивании слитков монокристаллического сапфира в нем возникают дефекты в виде микропузырьков, границ блоков и обусловленные ими механические напряжения, которые существенно влияют на функциональные свойства кристалла. Проблему контроля качества сапфировых структур решают различными способами, но они не достаточно чувствительны для нужд современной оптики и микроэлектроники, или сложны в использовании (рентгеновские методы). Традиционный контроль внутренних механических напряжений осуществляют визуально на полярископе-поляриметре ПКС-250, в основу которого положен метод двойного лучепреломления Сенармона. Однако технические возможности этого традиционного метода не способны выполнять высокочувствительный количественный контроль образцов монокристаллов сапфира с микронапряжениями. Поэтому актуальной задачей современного приборостроения является разработка новых высокочувствительных методов технической диагностики и неразрушающего контроля качества деталей из сапфира. Авторы работы исследовали возможность использования метода модуляционной поляриметрии для решения поставленной задачи. Однако такая характеристика излучения как состояние поляризации, имеет с точки зрения дифференциальной спектроскопии существенное отличие от других способов модуляции. Она заключается, прежде всего, в том, что поляризация, как пространственная характеристика волны, выражается совокупностью значений - компонентами вектора Максвелла-Джонса или вектора Стокса. Таким образом, в отличие от модуляций других физических величин, оперирующих с единственным параметром, поляризационная модуляция (ПМ) характеризуется двухмерным влиянием на волну. Целью работы была разработка методики определения абсолютных величин внутренних механических напряжений в локальных точках сапфировых оптических окон с помощью модуляционной поляриметрии. В результате проведенных исследований полированных образцов сапфира (типа оптических окон) была разработана методика определения абсолютных значений внутренних механических напряжений в материалах, прозрачных в оптическом диапазоне излучения на основе модуляционной поляриметрии. Разработанная методика позволила выявить внутренние механические напряжения в сапфировых окнах и определить причину несоответствия исследованных образцов требованиям лазерных систем. Разработана методика экспериментального определения величины абсолютных значений внутренних механических напряжений в сапфировых оптических окнах за счет использования модуляционной поляриметрии. Установлено распределение в двухмерном пространстве внутренних напряжений в полированных образцах сапфира и их абсолютные значения

Unc45b Forms a Cytosolic Complex with Hsp90 and Targets the Unfolded Myosin Motor Domain

Myosin folding and assembly in striated muscle is mediated by the general chaperones Hsc70 and Hsp90 and a myosin specific co-chaperone, UNC45. Two UNC45 genes are found in vertebrates, including a striated muscle specific form, Unc45b. We have investigated the role of Unc45b in myosin folding. Epitope tagged murine Unc45b (Unc45bFlag) was expressed in muscle and non-muscle cells and bacteria, isolated and characterized. The protein is a soluble monomer in solution with a compact folded rod-shaped structure of ∼19 nm length by electron microscopy. When over-expressed in striated muscle cells, Unc45bFlag fractionates as a cytosolic protein and isolates as a stable complex with Hsp90. Purified Unc45bFlag re-binds Hsp90 and forms a stable complex in solution. The endogenous Unc45b in muscle cell lysates is also found associated with Hsp90. The Unc45bFlag/Hsp90 complex binds the partially folded myosin motor domain when incubated with myosin subfragments synthesized in a reticulocyte lysate. This binding is independent of the myosin rod or light chains. Unc45bFlag does not bind native myosin subfragments consistent with a chaperone function. More importantly, Unc45bFlag enhances myosin motor domain folding during de novo motor domain synthesis indicating that it has a direct role in myosin maturation. Thus, mammalian Unc45b is a cytosolic protein that forms a stable complex with Hsp90, selectively binds the unfolded conformation of the myosin motor domain, and promotes motor domain folding

The UNC-45 Chaperone Is Critical for Establishing Myosin-Based Myofibrillar Organization and Cardiac Contractility in the Drosophila Heart Model

UNC-45 is a UCS (UNC-45/CRO1/She4P) class chaperone necessary for myosin folding and/or accumulation, but its requirement for maintaining cardiac contractility has not been explored. Given the prevalence of myosin mutations in eliciting cardiomyopathy, chaperones like UNC-45 are likely to be equally critical in provoking or modulating myosin-associated cardiomyopathy. Here, we used the Drosophila heart model to examine its role in cardiac physiology, in conjunction with RNAi-mediated gene silencing specifically in the heart in vivo. Analysis of cardiac physiology was carried out using high-speed video recording in conjunction with movement analysis algorithms. unc-45 knockdown resulted in severely compromised cardiac function in adults as evidenced by prolonged diastolic and systolic intervals, and increased incidence of arrhythmias and extreme dilation; the latter was accompanied by a significant reduction in muscle contractility. Structural analysis showed reduced myofibrils, myofibrillar disarray, and greatly decreased cardiac myosin accumulation. Cardiac unc-45 silencing also dramatically reduced life-span. In contrast, third instar larval and young pupal hearts showed mild cardiac abnormalities, as severe cardiac defects only developed during metamorphosis. Furthermore, cardiac unc-45 silencing in the adult heart (after metamorphosis) led to less severe phenotypes. This suggests that UNC-45 is mostly required for myosin accumulation/folding during remodeling of the forming adult heart. The cardiac defects, myosin deficit and decreased life-span in flies upon heart-specific unc-45 knockdown were significantly rescued by UNC-45 over-expression. Our results are the first to demonstrate a cardiac-specific requirement of a chaperone in Drosophila, suggestive of a critical role of UNC-45 in cardiomyopathies, including those associated with unfolded proteins in the failing human heart. The dilated cardiomyopathy phenotype associated with UNC-45 deficiency is mimicked by myosin knockdown suggesting that UNC-45 plays a crucial role in stabilizing myosin and possibly preventing human cardiomyopathies associated with functional deficiencies of myosin