Магнитные и плазмонные композиционные наноструктуры для реализации оптических фильтров в системах контроля и диагностики веществ и материалов

Introduction. Porous silicon (PS) and materials on its basis are of interest for application in nanoelectronics, targeted drug delivery and advanced gas sensors. In addition, PS-based nanostructures are promising as filters in fibre-optic communication systems, since conventional thin-film deposition filters possess sidebands in their operating range thus requiring high vacuum for nanometer-thick coatings.Aim. To develop optical band-stop filter prototypes based on composite magnetic nanoparticles and the effect of localized surface plasmon resonance (LSPR) in an array of silver nanoparticles located on the PS surface. Materials and methods. The development and synthesis of nanostructures for the creation of filter prototypes. The double differentiation method in conjunction with Mie absorption theory was used for processing and analyzing the prototypes attenuation characteristics.Results. Two prototypes were developed. An analysis of the attenuation characteristics of a prototype based on SiO2 matrix functionalized by FemOn indicated that the parameters of the detected absorption bands depend on the size of FemOn nanoparticles. The attenuation characteristics of the LSPR-based prototype contain two absorption bands. The center wavelength value in the band caused by LSPR in the array of silver nanoparticles, close to spherical, is 367.5 nm. Excitation of LSPR in silver quantum clusters, manifested by the appearance of the corresponding band, occurs at a wavelength of 265.5 nm. The suppression in each of the bands can be controlled by changing the parameters of the PS matrix synthesis.Conclusion. Despite the disadvantages, e.g. a relatively low accuracy in setting the center wavelength, as well as certain difficulties concerned with reducing the unevenness in the absorption band, the obtained prototypes surpass existing analogues and are prospective for the development of compact analysis and diagnostics systems in a wide energy range.Введение. Пористый кремний (ПК) и материалы на его основе представляют интерес для применения в наноэлектронике, таргетированной доставке препаратов и перспективных детекторах газов. Разработки в области создания наноструктур на базе ПК актуальны для реализации фильтров в системах волоконно-оптической связи, поскольку современные интерференционные фильтры характеризуются наличием побочных полос в рабочем диапазоне и требуют поддержания высокого вакуума при нанесении покрытий нанометровой толщины.Цель работы. Разработка прототипов полосно-заграждающего фильтра оптического диапазона на основе композиционных магнитных наночастиц и эффекта локализованного поверхностного плазмонного резонанса (ЛППР) в массиве наночастиц серебра на поверхности ПК.Материалы и методы. Разработка и получение наноструктур для создания прототипов фильтров. Применение метода двойного дифференцирования совместно с теорией поглощения Ми для анализа характеристик затухания прототипов.Результаты. Разработаны 2 прототипа; анализ характеристики затухания прототипа на основе функционализированной магнитными наночастицами FemOn матрицы SiO2 позволяет связать параметры обнаруженных полос поглощения с размером наночастиц FemOn. Характеристика затухания прототипа на основе ЛППР в массиве наночастиц Ag на поверхности пористого кремния содержит две полосы поглощения. Значение средней длины волны в полосе, обусловленной ЛППР в массиве наночастиц серебра, близких по форме к сферическим, составляет 367.5 нм. Возбуждение ЛППР в квантовых кластерах серебра, сопровождающееся появлением соответствующей полосы, происходит на длине волны 265.5 нм. Изменение параметров синтеза ПК матрицы позволяет управлять подавлением в каждой из обнаруженных полос.Заключение. Несмотря на недостатки, в том числе сравнительно низкую точность задания средней длины волны, а также трудоемкость уменьшения неравномерности в полосе поглощения, полученные прототипы превосходят существующие аналоги и являются перспективными для решения задач разработки компактных систем анализа и диагностики в широком энергетическом диапазоне

Technical Design Report for the PANDA Solenoid and Dipole Spectrometer Magnets

This document is the Technical Design Report covering the two large spectrometer magnets of the PANDA detector set-up. It shows the conceptual design of the magnets and their anticipated performance. It precedes the tender and procurement of the magnets and, hence, is subject to possible modifications arising during this process.Comment: 10 pages, 14MB, accepted by FAIR STI in May 2009, editors: Inti Lehmann (chair), Andrea Bersani, Yuri Lobanov, Jost Luehning, Jerzy Smyrski, Technical Coordiantor: Lars Schmitt, Bernd Lewandowski (deputy), Spokespersons: Ulrich Wiedner, Paola Gianotti (deputy

Потенцирование общей мультимодальной анестезии контактным лазерным воздействием на организм в области красного диапазона действия при высоких ампутациях нижних конечностей

Objective. The aim of the study is to develop a technique of potentiating traditional multimodal anesthesia with contact laser exposure to the body in the red range (650 nm) in patients with critical lower limb ischemia (CLI).Materials and methods. Multimodal anesthesia in the main group was performed with the potentiation of modern laser technology in 70 to 94 years old 35 patients [7 (20.0 %) women and 28 (80.0 %) men] with CLI and associated diseases. As a comparison group, a retrospective group of 23 patients was selected who underwent a high amputation of the lower extremities without potentiation of multimodal anesthesia with laser blood radiation. Multimodal anesthesia was additionally potentiated with quantum hemotherapy sessions. Sessions were carried out using a fifth-generation semiconductor contact laser irradiation of blood LASPOT (PRC) in the form of a wristwatch with an additional effect on the acupuncture points Nei-Guan, Tun-li – the heart meridian, connection with the inner world, Ling-dao – the meridian hearts, the road of the spirit. The first session was performed to patients before surgery — a duration of 15 minutes; the second — during surgery — a duration of 30 minutes.Results. The obtained data on the shifts of peripheral hemodynamic parameters at the stages of surgical interventions in patients of both groups practically did not demonstrate significant differences from the baseline values, reflecting the adequacy of the degree of anesthesiological protection. In patients of the main group, central hemodynamic indices: the cardiac index (CI) significantly increased from 2.81 ± 0.49 to 3.15 ± 0.58 (p < 0.05) l/min∙m2, and total peripheral vascular resistance (TPVR) decreased from 1587.5 ± 494.3 to 1492.7 ± 427.8 dyn∙s∙cm-5. In patients of the comparison group, CI increased during surgery from 2.83 ± 0.53 to 3.02 ± 0.35 l/min∙m2, and at the end of the operation it returned to baseline. Potentiation of multimodal anesthesia with modern laser technologies in patients of the main group made it possible to reduce during surgical interventions the average dose of fentanyl, which was 0.98 ± 0.12 mcg/kg/h, while in patients of the comparison group, the consumption of fentanyl was 3.28 ± 0.18 mcg/kg/h (with traditional combined general anesthesia, the flow rate of fentanyl during surgery is on average 5–12 mcg/kg/h or more).Conclusion. The method of potentiation of the traditional scheme of general combined anesthesia with optical radiation of the red range (650 nm) allows to achieve more pronounced effects of hemodynamic control, makes it possible to reduce the dose of fentanyl, reduce the pharmacological load on the operated patient.Цель исследования: разработать методику потенцирования традиционной мультимодальной анестезии контактным лазерным воздействием на организм в области красного диапазона действия (650 нм) у пациентов с критической ишемией нижних конечностей (КИНК). Материалы и методы исследования. Мультимодальная анестезия в основной группе проведена с потенцированием современными лазерными технологиями у 35 пациентов [7 (20,0 %) женщин и 28 (80,0 %) мужчин] с КИНК и сопутствующими заболеваниями в возрасте от 70 до 94 лет. В качестве группы сравнения выбрана ретроспективная группа из 23 пациентов, которым была выполнена высокая ампутация нижних конечностей без потенцирования мультимодальной анестезии лазерным облучением крови. Мультимодальную анестезию потенцировали дополнительно сеансами квантовой гемотерапии. Сеансы осуществляли, используя полупроводниковый аппарат для контактного лазерного облучения крови LASPOT (КНР) пятого поколения в виде наручных часов с дополнительным воздействием на акупунктурные точки Ней-гуань, Тун-ли – меридиан сердца, связь с внутренним миром, Линдао – меридиан сердца, дорога духа. Первый сеанс пациентам проводили перед оперативным вмешательством, длительность 15 мин, второй – во время оперативного вмешательства, длительность 30 мин. Результаты исследования. Полученные данные о сдвигах показателей периферической гемодинамики на этапах оперативных вмешательств у пациентов обеих групп практически не демонстрировали существенных отличий от исходных значений, отражая адекватность степени анестезиологической защиты. У пациентов основной группы показатели центральной гемодинамики: достоверно увеличивался сердечный индекс (СИ) с 2,81 ± 0,49 до 3,15 ± 0,58 (р < 0,05) л/мин∙м2, а общее периферическое сосудистое сопротивление (ОПСС) снижалось с 1587,5 ± 494,3 до 1492,7 ± 427,8 дин∙с∙см-5. У пациентов группы сравнения СИ увеличивался во время оперативного вмешательства с 2,83 ± 0,53 до 3,02 ± 0,35 л/мин∙м2, а в конце операции приходил к исходному уровню. Потенцирование мультимодальной анестезии современными лазерными технологиями у пациентов основной группы позволило снизить во время хирургических вмешательств среднюю дозу фентанила, которая составила 0,98 ± 0,12 мкг/кг/ч, в то время как у пациентов группы сравнения расход фентанила составлял 3,28 ± 0,18 мкг/кг/ч (при традиционной комбинированной общей анестезии расход фентанила в течение оперативного вмешательства в среднем составляет 5–12 мкг/кг/ч и более). Заключение. Метод потенцирования традиционной схемы общей комбинированной анестезии оптическим излучением красного диапазона действия (650 нм) позволяет достичь более выраженных эффектов контроля уровня гемодинамики, дает возможность снизить дозу фентанила, уменьшить фармакологическую нагрузку на оперируемого пациента

Применение квантовых электронных устройств в периоперационном периоде у больных при ампутациях нижних конечностей

The authors present their experience in applying quantum electronic devices in patients undergoing lower limb amputations.Object. To develop a technique for potentiating the traditional multimodal anesthesia by optoelectronic devices with wavelength 650 nm (red range) and 470 nm (blue range) (manufactured in Russia) in amputation of lower extremities.Material and methods. Multimodal anesthesia with quantum electronic devices was performed in 48 patients (11 women and 37 men) aged 68–89 and having comorbidities. In the main group, for contact LED irradiation portable semiconductor LED device AFS к-630/670 emitting in red range with wavelength 650 ± 20 nm and portable AFS device emitting in blue range with wavelength 470 ± 10 nm and power 30 mW at the end of surgery were used. The above mentioned devices were made in the form of bracelets for non-invasive and non-contact application in the multimodal anesthesia during amputations of lower extremities. In the comparison group, multimodal anesthesia was not potentiated by contact LED irradiation.Results. The discussed Russian bracelets emitting in red and blue bands of the spectrum during amputation of lower extremities promoted the decrease of narcotic dosage (Fentanyl) during general multimodal anesthesia. In the main group, cardiac index increased at the end of surgery, and the total peripheral vascular resistance decreased if to compare to baseline values. In the comparison group, cardiac index increased somewhat less if to compare to baseline values, and the total peripheral vascular resistance decreased somewhat less if to compare to baseline values.Conclusion. The discussed bracelets emitting in red range (650 nm) which were applied during surgical interventions for the amputation of lower extremities and bracelets emitting in blue range (470 nm) which were applied at the end of surgery reduce the dose of narcotic preparations (Fentanyl) as well as stabilize hemodynamic parameters during surgery. Besides, in the immediate postoperative period, patients who survived amputation of lower extremities and in who the abovementioned bracelets were used do not require additional narcotic painkillers after amputation.В статье представлены результаты использования квантовых электронных устройств у пациентов при ампутациях нижних конечностей.Цель исследования – разработка методики потенцирования оптоэлектронными устройствами традиционной мультимодальной анестезии в области красного 650 нм и синего 470 нм диапазонов действия при ампутациях нижних конечностей.Материалы и методы исследования. Мультимодальная анестезия с применением квантовых электронных устройств была проведена у 48 пациентов (11 женщин и 37 мужчин) в возрасте от 68 до 89 лет с сопутствующими заболеваниями. Контактное светодиодное воздействие осуществляли в основной группе портативным полупроводниковым светодиодным аппаратом АФС к-630/670 в красном диапазоне действия с длиной волны 650 ± 20 нм и портативным аппаратом АФС в синем диапазоне действия с длиной волны 470 ± 10 нм мощностью 30 мВт в конце оперативного вмешательства. Устройства выполнены в виде браслетов на руку с целью неинвазивного бесконтактного применения, они использовались во время мультимодальной анестезии при ампутациях нижних конечностей. В группе сравнения мультимодальная анестезия не потенцировалась контактным светодиодным воздействием.Результаты исследования. Использование российских браслетов в красном и синем диапазонах действия во время проведения ампутаций нижних конечностей способствовало снижению дозы наркотических средств (фентанила) во время общей мультимодальной анестезии. В основной группе показатель сердечного индекса увеличивался в конце оперативного вмешательства, общее периферическое сосудистое сопротивление уменьшалось по сравнению с исходными значениями. В группе сравнения сердечный индекс увеличивался несколько меньше по сравнению с исходными данными, а общее периферическое сосудистое сопротивление также уменьшалось по сравнению с исходными данными.Заключение. Использование квантовых электронных устройств во время проведения оперативных вмешательств при ампутациях нижних конечностей позволяет снизить дозу наркотического препарата (фентанила) и стабилизировать гемодинамические показатели во время оперативного вмешательства. Кроме того, в ближайшем послеоперационном периоде не требуется дополнительное введение наркотических обезболивающих средств у пациентов с ампутациями нижних конечностей

Лечение пациентов с гнойно-некротическими ранами с использованием внутривенного лазерного облучения крови (405 нм)

Objective: to analyze the effectiveness of purulent-necrotic wounds management using intravenous laser irradiation of blood (405nm). Materials and methods. Object of study – patients with purulent-necrotic wounds. Clinical studies and analysis of the intravenous laser blood irradiation (405 nm) effect on the wound healing process and on the healing speed of purulent soft tissues wounds in patients with type 2 diabetes mellitus were carried out. Results. It was found that the use of intravenous laser blood irradiation (405 nm) is a highly effective method for the treatment of purulent soft tissues wounds, which allows to reduce the number of complications and shorten the time for complete epithelization of purulent wounds by 7–10 days compared with traditional treatment. Цель исследования: анализ эффективности методики лечения больных гнойно-некротическими ранами с использованием внутривенного лазерного облучения крови (405 нм). Материалы и методы исследования. Объект исследования – пациенты с гнойно-некротическими ранами. В процессе работы проводили клинические исследования и анализ влияния внутривенного лазерного облучения крови (405 нм) на течение раневого процесса и на скорость заживления гнойных ран мягких тканей больных сахарным диабетом II типа. Результаты исследования. Установлено, что использование внутривенного лазерного облучения крови (405 нм) является высокоэффективным методом лечения гнойных ран мягких тканей, позволяющим уменьшить количество осложнений и сократить сроки полной эпителизации гнойных ран на 7–10 суток по сравнению с традиционным лечением.

Physics Performance Report for PANDA: Strong Interaction Studies with Antiprotons

To study fundamental questions of hadron and nuclear physics in interactions of antiprotons with nucleons and nuclei, the universal PANDA detector will be built. Gluonic excitations, the physics of strange and charm quarks and nucleon structure studies will be performed with unprecedented accuracy thereby allowing high-precision tests of the strong interaction. The proposed PANDA detector is a state-of-the art internal target detector at the HESR at FAIR allowing the detection and identification of neutral and charged particles generated within the relevant angular and energy range. This report presents a summary of the physics accessible at PANDA and what performance can be expected.Comment: 216 page

Technical Design Report for the: PANDA Micro Vertex Detector

This document illustrates the technical layout and the expected performance of the Micro Vertex Detector (MVD) of the PANDA experiment. The MVD will detect charged particles as close as possible to the interaction zone. Design criteria and the optimisation process as well as the technical solutions chosen are discussed and the results of this process are subjected to extensive Monte Carlo physics studies. The route towards realisation of the detector is outlined.Comment: 189 pages, 225 figures, 41 table