Electromagnetic Compatibility Testing of Implantable Neurostimulators Exposed to Metal Detectors

This paper presents results of electromagnetic compatibility (EMC) testing of three implantable neurostimulators exposed to the magnetic fields emitted from several walk-through and hand-held metal detectors. The motivation behind this testing comes from numerous adverse event reports involving active implantable medical devices (AIMDs) and security systems that have been received by the Food and Drug Administration (FDA). EMC testing was performed using three neurostimulators exposed to the emissions from 12 walk-through metal detectors (WTMDs) and 32 hand-held metal detectors (HHMDs). Emission measurements were performed on all HHMDs and WTMDs and summary data is presented. Results from the EMC testing indicate possible electromagnetic interference (EMI) between one of the neurostimulators and one WTMD and indicate that EMI between the three neurostimulators and HHMDs is unlikely. The results suggest that worst case situations for EMC testing are hard to predict and testing all major medical device modes and setting parameters are necessary to understand and characterize the EMC of AIMDs

Spurenelemente in Böden des Harzes in Sachsen-Anhalt

Die Arbeit stellt Ergebnisse der Spurenelement-Verteilung in den Böden des Harzes dar. Sie basiert auf 113 Bodenprofilen mit 594 Bodenproben. An allen Proben wurden 22 Spurenelemente und die für das Bindungsvermögen wichtigen Bodenparameter bestimmt. Für Böden aus Tonschiefer, Grauwacke, Granit, Diabas, permokarbonen Peliten und für Löss-Lessivé-Böden wurden statistische Parameter berechnet. Die Elementverteilung wurde in den Bodenprofilen und in der Fläche untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Hintergrundgehalte der untersuchten Auswertungsgruppen durch geogene Überprägungen sowie ubiquitäre und regionale Einträge der Hüttenindustrie deutlich variieren

Spin-sensitive Bleaching and Spin-Relaxation in QW's

Spin-sensitive saturation of absorption of infrared radiation has been investigated in p-type GaAs QWs. It is shown that the absorption saturation of circularly polarized radiation is mostly controlled by the spin relaxation time of the holes. The saturation behavior has been investigated for different QW widths and in dependence on the temperature with the result that the saturation intensity substantially decreases with narrowing of QWs. Spin relaxation times were experimentally obtained by making use of calculated (linear) absorption coefficients for inter-subband transitions

Spin relaxation times of 2D holes from spin sensitive bleaching of inter-subband absorption

We present spin relaxation times of 2D holes obtained by means of spin sensitive bleaching of the absorption of infrared radiation in p-type GaAs/AlGaAs quantum wells (QWs). It is shown that the saturation of inter-subband absorption of circularly polarized radiation is mainly controlled by the spin relaxation time of the holes. The saturation behavior has been determined for different QW widths and in a wide temperature range with the result that the saturation intensity substantially decreases with narrowing of the QWs. Spin relaxation times are derived from the measured saturation intensities by making use of calculated (linear) absorption coefficients for direct inter-subband transitions. It is shown that spin relaxation is due to the D'yakonov-Perel' mechanism governed by hole-hole scattering. The problem of selection rules is addressed.Comment: 14 pages, 5 figure

Modeling radiofrequency responses of realistic multi-electrode leads containing helical and straight wires

Purpose To present a modeling workflow for the evaluation of a lead electromagnetic model (LEM) consisting of a transfer function (TF) and a calibration factor. The LEM represents an analytical relationship between the RF response of a lead and the incident electromagnetic field. The study also highlights the importance of including key geometric details of the lead and the electrode when modeling multi-electrode leads. Methods The electrical and thermal responses of multi-electrode leads with helical and straight wires were investigated using 3D electromagnetic (EM) and thermal co-simulations. The net dissipated power (P) around each lead electrode and the net temperature increase at the electrodes (ΔT) were obtained for a set of incident EM fields with different spatial distributions. A reciprocity approach was used to determine a TF for each electrode based on the results of the computational model. The evaluation of the calibration factors and the TF validation were performed using the linear regression of P versus the LEM predictions. Results P and ΔT were investigated for four multi-electrode leads and four single-electrode leads containing either helical or straight wires. All electrodes of the multi-electrode lead were found to be points of high power deposition and temperature rise. The LEMs for the individual electrodes varied substantially. A significant dependence of the calibration factors on the surrounding tissue medium was also found. Finally, the model showed that the TF, the calibration factor, P and ΔT for multi-electrode leads differ significantly from those for single-electrode leads. Conclusion These results highlight the need to evaluate a LEM for each electrode of a multi-electrode lead as well as for each possible surrounding medium. It is also shown that the results derived from simulations based on simplified single-electrode leads can significantly mislead multi-electrode lead analyses

Temperature measurement on neurological pulse generators during MR scans

According to manufacturers of both magnetic resonance imaging (MRI) machines, and implantable neurological pulse generators (IPGs), MRI is contraindicated for patients with IPGs. A major argument for this restriction is the risk to induce heat in the leads due to the electromagnetic field, which could be dangerous for the surrounding brain parenchyma. The temperature change on the surface of the case of an ITREL-III (Medtronic Inc., Minneapolis, MN) and the lead tip during MRI was determined. An anatomical realistic and a cubic phantom, filled with phantom material mimicking human tissue, and a typical lead configuration were used to imitate a patient who carries an IPG for deep brain stimulation. The measurements were performed in a 1.5 T and a 3.0 T MRI. 2.1°C temperature increases at the lead tip uncovered the lead tip as the most critical part concerning heating problems in IPGs. Temperature increases in other locations were low compared to the one at the lead tip. The measured temperature increase of 2.1°C can not be considered as harmful to the patient. Comparison with the results of other studies revealed the avoidance of loops as a practical method to reduce heating during MRI procedures

Inelastic collapse of a randomly forced particle

We consider a randomly forced particle moving in a finite region, which rebounds inelastically with coefficient of restitution r on collision with the boundaries. We show that there is a transition at a critical value of r, r_c\equiv e^{-\pi/\sqrt{3}}, above which the dynamics is ergodic but beneath which the particle undergoes inelastic collapse, coming to rest after an infinite number of collisions in a finite time. The value of r_c is argued to be independent of the size of the region or the presence of a viscous damping term in the equation of motion.Comment: 4 pages, REVTEX, 2 EPS figures, uses multicol.sty and epsf.st

Der wahre Schatz des Fürsten vom Hügelgrab Bornhöck - Eigenschaften einer 3800 Jahre alten Schwarzerde in Sachsen-Anhalt

Böden unter Grabhügel sind häufig über Jahrtausende hinweg von äußeren Umwelteinflüssen weitgehend unberührt geblieben. Dies bietet für die Archäologie - aber auch für die Bodenwissenschaften - die seltene Gelegenheit, Umwelt- und Lebensbedingungen zur jeweiligen Epoche in Teilen zu rekonstruieren und/oder Vergleiche zu rezenten Böden durchzuführen. Ein herausragendes Beispiel ist der Bornhöck bei Raßnitz südöstlich von Halle (Sachsen-Anhalt). Das 1800 v. Chr. errichtete Fürstengrab ist einer der größten frühbronzezeitlichen Grabhügel Mitteleuropas mit einem Durchmesser von ca. 65 m und einer Höhe von mind. 15 m. Während archäologischer Arbeiten im Jahr 2015 wurde unter der etwa 90 cm mächtigen Hügelschüttung des Bornhöcks eine 60 cm mächtige begrabene Schwarzerde entdeckt, welche die frühbronzezeitliche Landoberfläche kennzeichnet. Ziel der Studie war, einen Einblick in die nur wenig bekannten naturräumlichen Gegebenheiten der Frühbronzezeit Sachsen-Anhalts zu erhalten und Bodenveränderungen über den Zeitraum von mehreren tausend Jahren zu dokumentieren. Daher wurden die begrabene Schwarzerde, der umliegende rezente Boden (Parabraunerde-Tschernosem) und eine rezente Schwarzerde nordwestlich von Halle nach KA5 bodenkundlich angesprochen sowie Standard-Bodenuntersuchungen (KAK, pH, Carbonat, Königswasseraufschluss, Gesamt-C und -N) durchgeführt. Zudem wurden Black Carbon, Aminozucker, DNA-Extraktion und n-Alkan Analysen vorgenommen. Die Ergebnisse zeigen, dass die begrabene Schwarzerde eine offensichtlich weitaus höhere Fruchtbarkeit aufweist als die beiden rezenten Böden. Beispielsweise ist die Kationenaustauschkapazität in den rezenten Oberböden um bis zu 50 % geringer als die der begrabenen Schwarzerde. Die Black Carbon Konzentration ist in den rezenten Böden sogar bis zu 70 % geringer als in der bronzezeitlichen Schwarzerde. Inwieweit sich die mikrobielle Zusammensetzung und Diversität der begrabenen Schwarzerde zu den rezenten Böden unterscheidet, wird gegenwärtig ausgewertet. Außerdem finden aktuell Auswertungen zu den n-Alkanen statt, um Hinweise auf die Vegetationsbedeckung (Gräser und Kräuter, Strauch- oder Baumvegetation) der frühbronzezeitlichen Schwarzerde zu erhalten

Formalisierung von Expertenwissen bei der Prognose von Bodenformen in Sachsen-Anhalt

Konzeptbodenkarten sind das Ergebnis einer expertenbasierten und maßstabsspezifischen Integration von bodenkundlich relevanten Informationen unterschiedlicher und oftmals unbekannter geometrischer und semantischer Auflösung. Dazu gehören bereits existierende bodenkundliche Kartenwerke (z.B. Bodenschätzung, Forstkartierung, Projektkartierungen, Landeskartenwerke etc.), aber auch bodenkundlich relevante Zusatzinformationen (z.B. digitale Höhen- und Spektraldaten). Bei der Datenintegration kommen in zunehmenden Maße Werkzeuge der digitalen Bodenprognose zum Einsatz. Eine besondere Herausforderung besteht in der nachvollziehbaren Integration von Expertenwissen sowie in der Ableitung von Qualitätsmaßen. Thema des Vortrages ist der Prototyp des Expertensystems ProBoSA zur großmaßstäbigen Prognose von Bodenformen in Sachsen-Anhalt, das im Zuge einer vom Ministerium für Umwelt, Landwirtschaft und Energie Sachsen-Anhalt finanzierten Pilotstudie entwickelt worden ist. Das Expertensystem besteht aus den drei Modulen Merkmalstransformation (MT), Klassifikation (K) und Prognose (P). Die Module MT und K erlauben die Formalisierung von Expertenwissen. Im Modul MT werden alle verfügbaren Boden- und Zusatzdaten in Zielmerkmale mittels Transformationstabellen überführt. Zielmerkmale repräsentieren Bodenbildungsprozesse (z.B. Verbraunung) oder Substratmerkmale (z.B. Sand- oder Kalkgehalt). Die Klassifikation der Zielmerkmale erfolgt entsprechend den Klassenbeschreibungen der bodenkundlichen Kartieranleitung KA 5 mittels Fuzzy-Logik und expertenbasierter Wichtung der Eingangsdaten. Die Klassifikationsergebnisse werden durch Qualitätsmaße charakterisiert, die sich aus den Fuzzy-Klassenzugehörigkeiten ableiten. Die Qualitätsmaße dienen gleichzeitig bei der expertenbasierten Auswahl von Trainingsdatensätzen bei der Anwendung von Data Mining-Algorithmen innerhalb des P-Moduls. Das Prognosemodell wird durch eine interne Modellgenauigkeit charakterisiert. Unabhängige Teststichproben erlauben schließlich eine Einschätzung der Prognosegüte. Die Funktionalitäten sowie die Prognoseergebnisse des Expertensystems ProBoSA werden am Beispiel zweier Testgebiete in Sachsen-Anhalt vorgestellt