Improved Discretization of the Full First-Order Magnetic Field Integral Equation

The inaccuracy of the classical magnetic field integral equation (MFIE) is a long-studied problem. We investigate one of the potential approaches to solve the accuracy problem: higher-order discretization schemes. While these are able to offer increased accuracy, we demonstrate that the accuracy problem may still be present. We propose an advanced scheme based on a weak-form discretization of the identity operator which is able to improve the high-frequency MFIE accuracy considerably - without any significant increase in computational effort or complexity.Comment: 3 pages, 1 figure, accepted for the 15th European Conference on Antennas and Propagation 2021 (EuCAP

Separation und Analyse von Polyethylen-Partikeln unterschiedlicher fixed-bearing Knieprothesendesigns aus dem Kniesimulator

In der Endoprothetik sind Abriebpartikel von Polyethylen-Inlays ursächlich für aseptische Prothesenlockerungen und damit für die Limitierung der „Standzeiten“ dieser Prothesen verantwortlich. In der Hüftgelenkendoprothetik finden zunehmend, im Gegensatz zur Knieendoprothetik, Inlays aus quervernetztem Polyethylen klinische Anwendung. Die Zurückhaltung beruht im Allgemeinen auf der Angst vor frühzeitigem Materialversagen bei nicht ausreichend evaluierten biomechanischen Testungen. Die Entwicklung dieser neuen Materialien war Anlass, drei bikondyläre fixed-bearing Knieoberflächenersatzprothesen mit unterschiedlichen Polyethyleninlays in Simulatorversuchen zu testen. Bei zwei dieser Prothesen bestehen die dazugehörigen Inlays aus hochvernetztem Polyethylen (XPE X3™ vom Modell Scorpio® der Fa. Stryker und XPE Durasul™ vom Modell Natural Knee II® der Fa. Zimmer). Als Vergleich diente die Kniegelenkprothese Natural Knee II® mit dem konventionellem Polyethyleninlay (PE GUR 1050) der Fa. Zimmer. Im Vorfeld waren diese Modelle bereits im Rahmen einer anderen Untersuchung mechanisch und tribologisch getestet worden. Die Separation und Analyse der Polyethylenpartikel hinsichtlich Größe, Morphologie und Anzahl waren Zielparameter dieser Arbeit. Diese Auswertung erscheint wesentlich vor dem Hintergrund, da in vorausgegangenen Studien gezeigt werden konnte, dass diese Parameter einen entscheidenden Einfluss auf das Ausmaß der biologischen Reaktion haben, welche letzten Endes in eine Osteolyse mündet, die dann die aseptische Prothesenlockerung nach sich zieht. Sämtliche Untersuchungen wurden unter identischen Voraussetzungen durchgeführt. Zur Erzeugung des Polyethylen-Abriebes dienten Kniesimulatoren vom Typ Stallforth/Ungethüm. Nach Separation der Partikel aus dem Testmedium der vorausgegangenen Simulatorversuche mit Hilfe der Säuredigestion, wurden die separierten Abriebpartikel auf einem Nano-Porenfilter abfiltriert und nach einer Goldbeschichtung des Filters elektronenmikroskopisch untersucht. Von jedem Filter wurden 20 randomisierte, nicht überlappende Bilder bei einer 5’000-10’000-fachen Vergrößerung angefertigt. Die gespeicherten Bilder wurden anschließend mit Hilfe einer Fotoanalysesoftware mit Graustufenerkennung digital ausgewertet und die Partikel nach Größe und Morphologieparametern kategorisiert. Die Partikelanzahl wurde nach einer eigens hierfür entwickelten Formel errechnet. Diese ermittelt sich aus dem hochgerechneten Volumen der Partikel und dem gravimetrischen/volumetrischen Abrieb des Inlays selbst. Das Partikelspektrum ergab bei allen drei Materialkombinationen rundliche, granuläre und nur wenig fibrilläre Partikel. Insgesamt zeigten die Abriebpartikel der XPE-Inlays X3™ und Durasul™ einen gering höheren Anteil runder und granulärer Abriebpartikel im Vergleich zum herkömmlichen UHMWPE. Das Partikelgrößenspektrum zeigte annähernd gleiche Werte für alle drei Gruppen. Lediglich die Partikel beim XPE X3™-Inlay waren im Nanometerbereich kleiner (p < 0,05). Eine Änderung der Partikelgröße und –Morphologie aller drei Gruppen während der 5'000'000 Zyklen war ebenfalls im Nanometerbereich nachweisbar, jedoch ergaben sich keine deutlichen Ergebnisveränderungen über den gesamten Zeitraum. Der größte Unterschied aller drei untersuchten Materialkombinationen ergab sich im Hinblick auf die Partikelanzahl der XPE- und UHMWPE -Inlays. So ergab sich für Stryker X3™ eine Anzahl von 25,3 Mrd. Partikeln/Mio. Zyklen, für Zimmer Durasul™ 46 Mrd. und für Zimmer GUR 1050 204,4 Mrd. Partikel. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die Verwendung von XPE als Werkstoff bei Knieprotheseninlays zu geringfügig kleineren Partikeln, vor allem aber zu einer deutlichen Reduktion der Abriebpartikel führt. Im Hinblick auf die potentielle inflammatorische Aktivität könnten die Partikel beim Modell Scorpio® (Fa. Stryker) mit dem Inlay X3™, aufgrund der stark reduzierten Partikelanzahl bei nur geringfügig kleineren Partikeln (im Nanometerbereich), zu einer erniedrigten biologischen Aktivität in vivo führen. Die Abriebpartikel beim Modell Natural Knee II® (Fa. Zimmer) mit dem Inlay Durasul™ zeigten ebenfalls eine deutliche Reduktion der Partikelanzahl im Vergleich zum konventionellem UHMWPE-Inlay, ferner eine ähnliche Größenverteilung der Abriebpartikel. Auch dies spricht insgesamt für eine geringere biologische Aktivität der Abriebpartikel in vivo. Der Einsatz von „crosslinked Polyethylen“ in der Kniegelenkendoprothetik erscheint vor dem Hintergrund der durchgeführten Partikelanalyse durchaus sinnvoll und erweckt Hoffnung auf reduzierte Entzündungsreaktionen aufgrund der deutlich reduzierten Partikelanzahl ohne wesentliche Größen- und Formänderungen der Partikel, und damit auf längere „Standzeiten“ dieser Prothesen. Es bedarf aber noch zusätzlicher Untersuchungen dieses Werkstoffes in vivo, um adäquate Aussagen über die biologische Aktivität der entstandenen Abriebpartikel treffen zu können

Spatial phase dislocations in femtosecond laser pulses

We show that spatial phase dislocations associated with optical vortices can be embedded in femtosecond laser beams by computer-generated holograms, provided that they are built in a setup compensating for the introduced spatial dispersion of the broad spectrum. We present analytical results describing two possible arrangements: a dispersionless 4 setup and a double-pass grating compressor. Experimental results on the generation of optical vortices in the output beam of a 20 fs Ti:sapphire laser and the proof-of-principle measurements with a broadband-tunable cw Ti:sapphire laser confirm our theoretical predictions.This research was partially supported by the National Science Fund (Bulgaria), under contract F-1303/2003, and the Australian Research Council

“Saw-Tooth Sign” in upper airway disorders — a case report

Pomiar spirometryczny pętli przepływ−objętość jest powszechnym badaniem umożliwiającym wykluczenie obturacyjnych chorób układu oddechowego. Pętle przepływ−objętość pokazują przepływ powietrza, odnosząc się do objętości płuc podczas maksymalnego wdechu i maksymalnego wydechu. Uważa się, że widoczne sporadycznie na pętlach przepływ-objętość wahania przepływu, nazywane „zębami piły”, są spowodowane obturacyjnymi procesami zachodzącymi w górnych drogach oddechowych, związanymi z ich zapadaniem się. Obszernie opisane w związku z powstawaniem obturacyjnego bezdechu sennego, wahania przepływu są związane także z innymi chorobami. Uważa się, że objaw „zębów piły” powstaje na skutek nagłych zmian ciśnienia wewnątrz światła przewodu. Pętle przepływ−objętość dostarczają istotnych informacji dotyczących wzorów wentylacji, ponadto, mogą wskazywać na ukryte choroby górnych dróg oddechowych. W pracy opisano przypadek pacjenta, u którego wystąpił objaw „zębów piły” na pętli przepływ−objętość.Spirometry flow-volume loop measurement is the screening test of choice to rule out obstructive lung diseases. Flow oscillations occasionally seen on flow volume loops, referred to as a “saw-tooth” sign, are thought to be due to an upper airway obstructive processes associated with upper airway collapsibility. Widely described in obstructive sleep apnea syndrome, flow oscillations have also been linked to many other upper airway pathologies. The mechanism by which flow oscillations occur is centered on the inspiratory and expiratory flow of air. It has been theorized that the mechanism of flow oscillations result from rapid intermittent changes in driving pressure or airway resistance. Since visual inspection of the flow volume loop can reveal presence of flow oscillations clinicians should be aware of this phenomenon and the presence of flow loop oscillations should clue physicians to rule out upper airway pathology

CORRELATION BETWEEN COMPUTER VISION SYNDROME AND UPPER LIMB DISORDERS AT WIDYA MANDALA CATHOLIC UNIVERSITY SURABAYA

Background: The world of technology that continues to develop, especially in computer, makes workers spend more time operating electronic devices. This can contribute to eye strain which is one of the most common symptoms of Computer Vision Syndrome (CVS). CVS may associated with musculoskeletal disorders, especially at upper extremities due to non-ergonomic body position, which can be referred to as Upper Limb Disorders (ULD). Therefore, CVS can affect the severity of ULD.Purpose: To explain correlation between CVS with ULD to students at Widya Mandala Catholic University Surabaya.Methods: Analytics observational was the type of this research and the research design was cross sectional study.Result: The groups of respondents who experienced CVS with the severity of ULD on a scale 0 (A): no pain; scale 1 (B): moderately painful; scale 2 (C): painful; scale 3 (D): very painful were found to be 34.3%, 25%, 2.3% and 0%. And the groups of respondents who did not experience CVS with the severity of ULD on a scale 0 (A), scale 1 (B), scale 2 (C), and scale 3 (D) were found to be 35.5%, 2.9%, 0%, and 0%. Results from Spearman test found that the p=0.000 so there’s a significant correlation between the two variables with a weak correlation coefficient (r=0,39).Conclussion: There was correlation between CVS and ULD with a weak correlation coefficient value in students at Widya Mandala Catholic University Surabay

Phase Retrieval for Partially Coherent Observations

Phase retrieval is in general a non-convex and non-linear task and the corresponding algorithms struggle with the issue of local minima. We consider the case where the measurement samples within typically very small and disconnected subsets are coherently linked to each other - which is a reasonable assumption for our objective of antenna measurements. Two classes of measurement setups are discussed which can provide this kind of extra information: multi-probe systems and holographic measurements with multiple reference signals. We propose several formulations of the corresponding phase retrieval problem. The simplest of these formulations poses a linear system of equations similar to an eigenvalue problem where a unique non-trivial null-space vector needs to be found. Accurate phase reconstruction for partially coherent observations is, thus, possible by a reliable solution process and with judgment of the solution quality. Under ideal, noise-free conditions, the required sampling density is less than two times the number of unknowns. Noise and other observation errors increase this value slightly. Simulations for Gaussian random matrices and for antenna measurement scenarios demonstrate that reliable phase reconstruction is possible with the presented approach.Comment: 12 pages, 14 figure

Linear Phase Retrieval for Near-Field Measurements with Locally Known Phase Relations

A linear and thus convex phase retrieval algorithm for the application in phaseless near-field far-field transformations is presented. The formulation exploits locally known phase relations among sets of measurement samples, which can in practice be acquired with multi-channel receivers. Due to the linearity of the formulation, a reliable phaseless transformation is achieved, which completely avoids the problem of local minima - the Achilles heel of most existing phase retrieval techniques. Furthermore, the necessary number of measurements are kept close to that of fully-coherent antenna measurements. Comparisons with an already existing approach exploiting local phase relations demonstrate the accuracy and reliability for synthetic data.Comment: 5 pages, 3 figures, 1 table, submitted to the 15th European Conference on Antennas and Propagation 2021 (EuCAP

In situ source levels of mulloway (Argyrosomus japonicus) calls.

Mulloway (Argyrosomus japonicus) in Mosman Bay, Western Australia produce three call categories associated with spawning behavior. The determination of call source levels and their contribution to overall recorded sound pressure levels is a significant step towards estimating numbers of calling fish within the detection range of a hydrophone. The source levels and ambient noise also provide significant information on the impacts anthropogenic activity may have on the detection of A. japonicus calls. An array of four hydrophones was deployed to record and locate individual fish from call arrival-time differences. Successive A. japonicus calls produced samples at various ranges between 1 and 100 m from one of the array hydrophones. The three-dimensional localization of calls, together with removal of ambient noise, allowed the determination of source levels for each call category using observed trends in propagation losses and interference. Mean source levels (at 1 m from the hydrophone) of the three call categories were calculated as 163 ± 16 dB re 1 μPa for Category 1 calls (short call of 2–5 pulses); 172 ± 4 dB re 1 μPa for Category 2 calls (long calls of 11–32 pulses); and 157 ± 5 dB re 1 μPa for Category 3 calls (series of successive calls of 1–4 pulses, increasing in call rate)

THE RELATIONSHIP BETWEEN STRESS AND THE SLEEP QUALITY OF HEALTH WORKERS DURING THE COVID 19 PANDEMIC

Psychological stress is the body’s way to cope with stressors. We are not able to evade stressors. In fact, we need stressors to keep ourselves going. So stress to an extent is a good thing. It is harmful when it becomes a distress, in which it starts to affect our bodily function, including our sleep quality. Psychological stress will activate the body’s HPA-axis and the sympathetic pathway of the autonomic nervous system, releasing hormones such as Cortisol and Catecholamine. These hormones can cause the disturbance of sleep. The aim of this study is to find the relation between the level of stress and the sleep quality in healthcare workers during the COVID-19 pandemic. PSS (Perceived Stress Scale) was used to calculate the level of stress and PSQI (Pittsburgh Sleep Quality Index) was used to calculate sleep quality. In this study we found that the level of stress is related to sleep quality in healthcare workers during the COVID-19 pandemic. The relation is positive, significant (P = 0.002), and moderate (r = 0.4). To conclude, there is a relation between stress and sleep in healthcare workers during the COVID-19 pandemic