Методы анализа ЭЭГ для прогнозирования эпилептических приступов

В роботі розглянуто проблематику прогнозування епілептичних нападів на основі аналізу сигналів електроенцефалограм. Розглянуто основні методи аналізу сигналів, які застосовуються при прогнозуванні та наведено результати використання цих методів. Основну увагу приділено методам аналізу сигналів в часовій області (енергія сигналу та довжина кривої), методам, в яких аналізують результати перетворення (спектрально-часовий та вейвлет-аналіз), нелінійним методам (ентропійний аналіз та аналіз синхронізації). Визначено, що основними проблемами, які виникають при прогнозуванні епілептичних нападів є низька завадостійкість методів та неможливість їх застосування для сигналів ЕЕГ, виміряних неінвазивно. Наведено рекомендації щодо напрямку подальших досліджень в сфері прогнозування епілептичних нападів.This paper considers epileptic seizures prediction methods based on electroencephalograms analysis. Basic methods of signal analysis for seizure prediction and the results of their application are presented. Methods of signal analysis in time domain (signal energy and curve length), methods based on signal transformation (spectral and wavelet analysis) and nonlinear methods (entropy analysis and synchronization analysis) were considered. Main problems that arise in epileptic seizures prediction are low noise resistance of methods and their unsuitability for EEG signals measured noninvasively. Recommendations for future research directions in seizure prediction are given.В работе рассмотрена проблематика прогнозирования эпилептических приступов на основе анализа сигналов электроэнцефалограм. Рассмотрены основные методы анализа сигналов, которые применяются при прогнозировании и описаны результаты использования этих методов. Основное внимание уделено методам анализа сигналов во временной области (энергия сигнала и длина кривой), методам, в которых анализируют результаты преобразования (спектрально-временной и вейвлет-анализ), нелинейным методам (энтропийный анализ и анализ синхронизации). Определено, что основными проблемами, которые возникают при прогнозировании эпилептических приступов являются низкая помехоустойчивость методов и невозможность их использования для сигналов ЭЭГ, измеренных неинвазивно. Приведены рекомендации по направлениям дальнейших исследований в сфере прогнозирования эпилептических приступов

Speciation of Chromium and Vanadium in Medicinal Plants

In this study, Cr(VI) and V(V) were determined in medicinal plants collected from the farm located between two smelters. Chromium(VI) and vanadium(V) were leached from medicinal plants with 0.1 M Na2CO3 prior their determination by ETAAS. The concentration of Cr(VI) in medicinal plants varied between 3.1 ± 0.5 μg g–1 and 9.4 ± 0.2 μg g–1 and that of V(V) ranged from 1.1±0.08 μg g–1 to 17±1.7 μg g–1. It was established that element species taken up by plants do not depend on metal content in soil but is a function of plant properties. Results of the determination of water-soluble (hot water) Cr(VI) and V(V) concentrations showed that consumption of three cups of tea prepared from medicinal plants from Zizameleni farm is safe since recommended maximum limits is not exceeded through normal consumption of tea infusion.KEYWORDSSpeciation, leaching, medicinal plants, sodium carbonate, electrothermal atomic absorption spectrometry

Determination of Leachable Vanadium (V) in Sediment

A method for speciation of vanadium in solid samples was developed for quantification of vanadium(+5) in solid samples of sediment Certified Reference Materials (CRM) PACS-2 and MESS-3 (Trace Elements in Sediments) of known total vanadium content. The method relies on a classical analytical chemistry procedure based on leaching water-insoluble vanadium(+5) compounds fromthe solid state into solution using Na2CO3 followed by electrothermal atomic absorption spectrometry (ET-AAS) detection. The total amount content of vanadium was determined after complete digestion of the CRMs and found to be 132 ± 5 and 245 ± 12 μg g–1 in PACS-2 and MESS-3, respectively, in good agreement with the certified values of 133 ± 6 μg g–1 and 243 ± 12 μg g–1. The concentrations of vanadium(+5) were determined to be 25 ± 3 μg g–1 and 13 ± 2 μg g–1 in PACS-2 and MESS-3, respectively. These results were verified by the method of standard additions for which quantitative recoveries (100 ± 2 and 97 ± 3 %, one standard deviation, n = 3) were obtained for spikes added to PACS-2 and MESS-3, respectively. Approximately 18.8 % of the total vanadium content of PACS-2 and 5.3 % in MESS-3 is in the form of vanadium(+5) species.KEYWORDS Certified reference materials, vanadium(+5) speciation, electrothermal atomic absorption spectrometry

The use of sorbent tubes and a semi-continuous emissions monitor for the determination of atmospheric total gaseous mercury in Pretoria, South Africa

Semi-continuous emissions monitors (SCEM) are widely used for the determination of atmospheric mercury. These sophisticated instruments perform nearly real-time measurements of atmospheric mercury. However, their high cost and limited mobility do not make them suitable tools for field measurements. On the other hand actively pumped Hopcalite-type sorbent tubes, connected to a vacuum pump, can be deployed to sample air even at remote locations without the need for an instrument shelter. This is particularly important for developing countries where the cost of a dedicated mercury analyser may be prohibitive to its widespread use. Analysis of the mercury content of exposed sorbent tubes may be performed by cold vapour atomic absorption spectroscopy (CVAAS). The necessary instrumentation is versatile, not limited to the determination of mercury and is used in many laboratories. During a five month monitoring campaign in Pretoria, South Africa, weekly average atmospheric mercury concentration data were generated using an Opsis HG 200 SCEM. They were compared to results obtained by exposing Carulite C300 sorbent tubes to ambient air, followed by CVAAS analysis of the absorbed mercury. The average mercury concentration during four months of measurements with the Opsis analyser was 1.7 ± 1.9 ng m-3 mercury, while 1.6 ± 0.4 ng m-3 were determined by sorbent tube / CVAAS analysis.The Council for Scientific and Industrial Research’s Strategic Research Panel and a National Research Foundation / Norway collaborative project.http://ores.su/en/journals/fresenius-environmental-bulletinhb2016Chemistr

Взаимная информация между активностью мозга и сердца перед эпилептическим приступом

Робота присвячена аналізу зв’язку між електричною активністю мозку та серцево-судинної системи людини у хворих на епілепсію в період перед початком епілептичного нападу. Запропоновано кількісно оцінювати зв’язок з використанням взаємної інформації між повними потужностями електроенцефалограми та кардіоритмограми в часових вікнах протягом години до початку нападу. Результати клінічних досліджень для десяти сигналів, які містять напади, показали суттєве зниження взаємної інформації за 5 хвилин перед початком нападу.The paper analyzes the relation between the brain and cardiovascular system activity in patients with epilepsy in the period before an epileptic seizure. Quantification of the connection by mutual information between full power of electroencephalogram and cardiorhythmogram in time windows for an hour before the seizure is proposed. Clinical study results for ten signals containing seizures showed a significant reduction of the mutual information in 5 minutes before the seizure.Работа посвящена анализу связи между электрической активностью мозга и сердечно-сосудистой системы у больных эпилепсией в период перед началом эпилептического приступа. Предложено количественно оценивать связь с использованием взаимной информации между полными мощностями электроэцефалограммы и кардиоритмограмы во временных окнах за час до начала приступа. Результаты клинических исследований для десяти сигналов, содержащих приступы, показали существенное снижение взаимной информации за 5 минут перед началом приступа

Исследование корреляции между каналами сигнала ЭЭГ для прогнозирования эпилептических приступов

Робота присвячена дослідженню застосування кореляції між каналами сигналу ЕЕГ для прогнозування епілептичних нападів. Прогнозування нападів розглянуто як задача класифікації станів між нападами та перед нападом. В роботі запропоновано використання коефіцієнтів кореляції між каналами сигналу та проведено дослідження впливу довжини вікна, в якому вони розраховуються, на результат прогнозування. Дослідження проводилось з використанням бази сигналів інтракраніальних електроенцефалограм (іЕЕГ), яка містить сигнали 5 собак та 2 людей загальною тривалістю 678 годин. В роботі для класифікації було використано метод опорних векторів. Результат прогнозування оцінювався за допомогою середньої площі під ROC-кривою (AUC). Встановлено, що використання коефіцієнтів кореляції між каналами дає достатньо високий результат при прогнозуванні, а саме: при використанні довжини вікна від 10 до 180 секунд середня площа під ROC-кривою змінюється в діапазоні 0,928 - 0,938 і має максимальне значення при використанні вікна довжиною 30 секунд. Отримані результати можуть бути використані при побудові та покращенні систем прогнозування епілептичних нападів.This paper considers correlation between EEG channels for epileptic seizure prediction. Seizure prediction is regarded as a task of classification between interictal and preictal states. Usage of correlation coefficients between EEG channels is suggested, and the effect of window length variation for correlation calculation on prediction result is investigated. Experimental database consists of intracranial electroencephalograms (iEEG) of 5 dogs and 2 humans with total duration of 678 hours. Support vector machine is used for classification. Prediction results were estimated by averaged area under ROC curve (AUC) for all patients. Correlation coefficients between channels showed high prediction performance: average AUC is in range 0,928 - 0,938 while window length varies from 10 to 180 seconds and has maximum value while 30 seconds window is used. Obtained results may be used to create and improve systems for epileptic seizure prediction.Работа посвящена исследованию использования корреляции между каналами сигнала ЭЭГ для прогнозирования эпилептических приступов. Прогнозирование приступов рассмотрено как задача классификации состояний между приступами и перед приступом. В работе предложено использование коэффициентов корреляции между каналами сигнала и проведено исследование влияния длины окна, в котором они рассчитываются, на результат прогнозирования. Исследования проводилось с использованием базы сигналов интракраниальных электроэнцефалограмм (иЭЭГ), которая содержит сигналы 5 собак и 2 людей общей длительностью 678 часов. В работе для классификации был использован метод опорных векторов. Результат прогнозирования оценивался с помощью средней площади под ROC-кривой (AUC). Установлено, что использование коэффициентов корреляции между каналами дает достаточно высокий результат при прогнозировании, а именно: при использовании длины окна от 10 до 180 секунд средняя площадь под ROC-кривой изменяется в диапазоне 0,928 - 0,938 и имеет максимальное значение при использовании окна длиной 30 секунд. Полученные результаты могут быть использованы при построении и улучшении систем прогнозирования эпилептических приступов

Geological nature of mineral licks and the reasons for geophagy among animals

In this paper, the reasons for geophagy (the eating of rocks by wild herbivores) in two regions of the eastern Sikhote-Alin volcanic belt are considered. The mineralogical and chemical features of the consumed rocks, as well as the geological conditions of their formation, are investigated. A comparative analysis of the mineral and chemical composition of the consumed rocks and the excrement of the animals, almost completely consisting of mineral substances, is carried out. It is established that the consumed rocks are hydrothermally altered rhyolitic tuffs located in the volcanic calderas and early Cenozoic volcano-tectonic depressions. They consist of 30–65 % from zeolites (mainly clinoptilolites) and smectites, possessing powerful sorption properties. According to the obtained data, the main reason for geophagy may be connected with the animals' urge to discard excessive and toxic concentrations of certain elements that are widespread in specific habitats and ingested with forage plants

A compilation of field surveys on gaseous elemental mercury (GEM) from contrasting environmental settings in Europe, South America, South Africa and China: separating fads from facts

Mercury is transported globally in the atmosphere mostly in gaseous elemental form (GEM, Hg0 gas), but still few worldwide studies taking into account different and contrasted environmental settings are available in a single publication. This work presents and discusses data from Argentina, Bolivia, Bosnia and Herzegovina, Brazil, Chile, China, Croatia, Finland, Italy, Russia, South Africa, Spain, Slovenia and Venezuela. We classified the information in four groups: (1) mining districts where this contaminant poses or has posed a risk for human populations and/or ecosystems; (2) cities, where the concentration ofatmospheric mercury could be higher than normal due to the burning of fossil fuels and industrial activities; (3) areas with natural emissions from volcanoes; and (4) pristine areas where no anthropogenic influence was apparent. All the surveys were performed using portable LUMEX RA-915 series atomic absorption spectrometers. The results for cities fall within a low GEM concentration range that rarely exceeds 30 ng m-3, that is, 6.6 times lower than the restrictive ATSDR threshold (200 ng m-3) for chronic exposure to this pollutant. We also observed this behavior in the former mercury mining districts, where few data were above 200 ng m-3.We noted that high concentrations of GEM are localized phenomena that fade away in short distances. However, this does not imply that they do not pose a risk for those working in close proximity to the source. This is the case of the artisanal gold miners that heat the Au–Hg amalgam to vaporize mercury. In this respect, while GEM can be truly regarded as a hazard, because of possible physical–chemical transformations into other species, it is only under these localized conditions, implying exposure to high GEM concentrations, which it becomes a direct risk for humans.Grants CGL2009-13171 and CTM2012-33918 from the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness and PII1I09-0142- 4389 from theCastilla-LaMancha (Spain)RegionalGovernment.Published713-7346A. Monitoraggio ambientale, sicurezza e territorioJCR Journalrestricte

ПРОГРАММИРОВАНИЕ ДВУХБИТНОГО PIN-ДИОДА В СРЕДЕ SYNOPSYS SENTAURUS TCAD

The article is devoted to the modeling of a two-bit pin-diode. The possibility of programming opening time of the device based on the pin-diode is shown. The design consisting of a pin diode and two floating gates on the surface of i-region is considered. The addition of electrodes to the surface of the i-region makes it possible to regulate the concentration of electrons and holes within the larger limits in compare with the single-gate structure creating enriched and depleted are-as in the structure. Programming is carried out by applying the appropriate voltage to the control electrodes of the floating gates. It is shown that the charge generated on the floating gate changes characteristics of the i-region of the pin diode.The key elements of complex simulation of the two-gate pin diode are simulation of charge accumulation mechanism on the floating gate, simulation of pin-diode opening time and calibration of numerical model. Simulation is performed in Synopsys Sentaurus TCAD. Physical models describing traps and their parameters, particle tunneling, transport phenomena in dielectrics and amorphous films are used in simulation. As a result of modeling, the opening time dependences on size, floating gate location and floating gate charge magnitude are obtained.It is shown that the pin-diode 2-gate structures allow to change the opening time in a wider range than the single-gate ones. To program a large range of pin-diode opening times, it is 2 gate structure that is advisable to use. The obtained results indicate that it is possible to implement a two-bit programming pin-diode and expand its functionality.Статья посвящена моделированию двухбитного pin-диода. Показана возможность программирования времени открытия устройства на основе pin-диода. Рассмотрена конструкция, состоящая из pin-диода и двух плавающих затворов на поверхности i-области. Добавление электродов на поверхность i-области дает возможность регулировать концентрацию электронов и дырок в больших пределах в сравнении с однозатворной структурой, создавая обогащенные и обедненные области в структуре. Программирование осуществляется подачей соответствующего напряжения на управляющие электроды плавающих затворов. Показано, что создаваемый на плавающем затворе заряд изменяет характеристики i-области pin-диода.Важными элементами комплексного моделирования двухзатворного pin-диода являются моделирование механизма накопления заряда на плавающих затворах, моделирование времени открытия pin-диода, калибровка численной модели. Моделирование выполнено в среде Synopsys Sentaurus TCAD. При моделировании были использованы физические модели, описывающие ловушки и их параметры, туннелирование частиц, явления переноса в диэлектриках и аморфных пленках. В результате моделирования получены зависимости времени открытия от размеров, расположения плавающих затворов и значения заряда на плавающих затворах.Показано, что двухзатворные структуры pin-диода позволяют изменять время открытия в более широких пределах, чем однозатворные. Для программирования большого диапазона времен открытия pin-диода целесообразно использовать именно двухзатворные структуры. Полученные результаты свидетельствуют о расширении функциональных возможностей двухзатворной структуры