Propagation of weak waves in the inhomogeneous elastoviscoplastic medium with a cell structure

Non-stationary acceleration waves in the fluid-saturated inhomogeneous elastoviscoplastic porous medium are studied using the mathematical theory of discontinuities. The equations for determining the intensity and the geometry of wave fronts of the fluidsaturated elastoviscoplastic medium were first derived. It is shown that in the medium under consideration there are two types of irrotational waves and one equivoluminal wave, that are equal to the velocities in the homogeneous elastic porous media at every point

Study of the process of interaction between low-frequency ultrasound and biological tissue phantoms

This paper presents the results of a series of experimental studies on the impact of low-frequency ultrasound on biological tissue phantoms, acoustic pressure on the motion of particles in an acoustic field generated by annular waveguide. Experiments have demonstrated that when vibrations with a frequency corresponding to its natural frequency of bending vibrations are induced in the annular waveguide, micropowder particles form arranged bulk structures on the substrate. Analysis of results on the behavior of micropowder particles in the ring insonation area revealed that frequency variations of ultrasonic vibrations lead to variations in spatial distribution of acoustic pressure inside the ring. The thermal effect of low-frequency ultrasound from annular waveguide on biological tissue phantoms has been studied. It was established that the annular waveguide enables heating of fluid when it has no direct contact with the media, thereby demonstrating its applicability for non-contact treatment of tumors

ОЦЕНКА МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭНДОПРОТЕЗОВ СОСУДОВ

Titanium nickelide (nitinol) is one of prospective materials for production of special endo-prostheses and other parts and characterized with effect of shape memory. A specific feature of vascular endo-prostheses is the necessity to provide the required rigidity within the temperature interval from 15 to 42 оС. It has been established that titanium nickelide is able to provide the required rigidity but it depends on preliminary heat treatment parameters. So, it is important to determine rela-tions between rigidity of titanium nickelide wire and its preliminary heat treatment parameters for the given temperature in-terval. The aim of the work is to create devices that allow to estimate radial and flexural rigidity of elements made of flexible nitinol wire for manufacturing various medical products, including endo-prostheses of vessels – stents and stent grafts, filter traps. Laboratory digital scales and a specially developed dynamometer based on a cylindrical slotted spring and inductive displacement transducer have been used for measuring a load. The paper proposes possible variants of device designs used to monitor radial rigidity of blood vessel endo-prostheses, as well as to control flexural rigidity of endo-prosthesis elements and wire for their manufacture. The developed devices allow us to evaluate mechanical characteristics of samples under the desired temperature conditions. An introduction of the developed devices has permitted to carry out an operative control on radial and flexural stiffness of intravascular endo-prostheses elements both under conditions of research investigations and during technological process of their manufacture. Currently, the devices are used to specify heat treatment regimes for nitin-ol wire from various manufacturers while manufacturing vascular endo-prostheses. Один из перспективных материалов для изготовления специальных эндопротезов и других изделий – нике- лид титана, обладающий эффектом памяти формы. Особенностью эндопротезов сосудов является необходимость обеспечения требуемой жесткости при температуре от 15 до 42 оС. Установлено, что никелид титана способен обес- печить требуемую жесткость, но она зависит от режимов предварительной термообработки. Поэтому важно устано- вить связь между жесткостью проволоки из никелида титана и режимами его предварительной термообработки для заданного температурного интервала. Целью работы является создание устройств, позволяющих оценивать радиаль- ную и изгибную жесткость элементов, получаемых гибкой из нитиноловой проволоки для изготовления различных изделий медицинского назначения, в том числе эндопротезов сосудов – стентов и стент-графтов, фильтров-ловушек. Для измерения нагрузки использованы лабораторные цифровые весы и специально разработанный динамометр на основе цилиндрической прорезной пружины и индуктивного преобразователя перемещения. Предложены варианты устройств для контроля радиальной жесткости эндопротезов кровеносных сосудов, а также для контроля изгибной жесткости элементов эндопротезов и проволоки для их изготовления. Разработанные устройства позволяют оцени- вать механические характеристики образцов в нужных температурных условиях. Внедрение разработанных средств позволило выполнять оперативный контроль радиальной и изгибной жесткости элементов внутрисосудистых эндо- протезов как в условиях научных исследований, так и в ходе технологического процесса их изготовления. В настоя- щее время устройства используются для уточнения режимов термообработки нитиноловой проволоки различных производителей при изготовлении эндопротезов сосудов.

Electronic-microscopic estimation of changes in erythrocytes ultrastructure under influence of low-frequency ultrasound

The paper presents the estimation of changes of erythrocytes ultra-structure under influence of low-frequency ultrasound using various types of waveguides. It was demonstrated that application of ultrasound contributes to change of erythrocyte form and size, which depend on intensity, duration and type of the waveguide

Opto-Acoustic Method of Tissue Oxygenation and its Biomedical Application

Novel opto-acoustic method of tissue oxygenation and restoring normal cell metabolism is proposed. The results of in vivo investigation the phenomenon of laser-induced photodissociation of blood oxyhemoglobin and its biomedical applications are presented. Photodissociation of oxyhemoglobin, the main biological function of which is oxygen transportation gives a unique possibility of additional oxygen extraction for restoring normal cell metabolism. Optical method of determination the therapeutic “dose” based on the response of changes in tissue oxygen concentration in dependence on wavelength and intensity of laser radiation has been developed. It is shown that in order to make the methods of phototherapy as well as laser therapy really efficient one has to control the oxygen concentration in tissue keeping it at the necessary level

Bristlebots in swarm robotics - new approaches in modeling and agent development

Bristlebots are vibration-driven mobile robots. They are characterized by small size, high speed, simple design and low costs of production and application, which are ad- vantageous qualities for agents of swarm robotic systems. In this paper, new ap- proaches in modeling and development of swarm agents are given. It is shown that a simple mass point model can be used to simulate the motion behavior of a bristlebot as complex as necessary for swarm studies. A robot prototype is presented, which has on-board everything needed as a robotic agent. The results of simulations and exper-iments are presented and compared

СРЕДСТВА ДИАГНОСТИКИ И УПРАВЛЕНИЯ КИНЕМАТИКОЙ, ИНТЕГРИРОВАННЫЕ В ПОДШИПНИК КАЧЕНИЯ

The concept and possible variants of mechatronic bearings designs of the fourth generation with sensors of angular position and tiny vibroresonance drives for kinematics management during the working process, with built-in diagnostics aid functioning on the basis of the analysis of separator rotation speed fluctuations have been offered.Предложены концепция и возможные варианты конструкций мехатронных подшипников 4-го поколения, имеющих встроенные средства диагностики на основе анализа колебаний скорости вращения сепаратора, датчики углового положения и миниатюрные виброрезонансные приводы для управления кинематикой в процессе работы

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГИБКИХ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ВОЛНОВОДНЫХ СИСТЕМ В МЕДИЦИНЕ И ТЕХНИКЕ

The article presents comprehensive review of current and possible future applications of flexible ultrasonic waveguides in medicine and engineering. Issues of design, modelling and manufacturing of flexible waveguides are considered. The article also presents some results of the authors in this field, particularly modelling techniques developed for the design of flexible waveguides and ultrasonic technologies and equipment for ultrasonic thromboectomy, heating of frozen fuel and ultrasonic drilling of brittle materials. Novel technology for manufacturing flexible waveguides based on electrolytic-plasma machining is also describedПредставлен всесторонний обзор современных и возможных будущих применений гибких ультразвуковых волноводов в медицине и технике. Рассмотрены проблемы расчета, моделирования и производства гибких волноводов. Также представлены некоторые результаты авторов в этой области, в частности методики моделирования, разработанные для расчета гибких волноводов, и ультразвуковые технологии и оборудование для ультразвуковой тромбоэктомии, разогрева замерзшего топлива и ультразвукового сверления хрупких материалов. Описана оригинальная технология производства гибких волноводов, основанная на электролитно-плазменной обработке

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ПЕРЕДАТОЧНЫХ МАТРИЦ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИБКИХ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ВОЛНОВОДОВ

The paper considers a possibility to apply a transfer matrix method for investigation of flexible ultrasonic waveguides. Usage of the transfer matrix method has made it possible significantly to simplify methodology for designing and calculation of flexible waveguides which was previously developed by the authors. Correctness and efficiency of the suggested method is proved by comparing numerical results with the previously developed models and results of finite-element modelling.Рассмотрена возможность применения метода передаточных матриц для исследования гибких ультразвуковых волноводов. Использование метода передаточных матриц позволило существенно упростить ранее разработанную авторами методику проектирования и расчета гибких волноводов. Корректность и эффективность предложенной методики подтверждены путем сравнения численных результатов с ранее разработанными моделями и результатами конечно-элементного моделирования

ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ОНКОЛОГИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

The paper proposes methods for treatment of oncological diseases while applying ultrasound as an independent method and modifier of radiation therapy.Experimental and clinical investigations show effectiveness of ultrasound as an independent remedy against malignant tumors and its usage in combination with other anti-tumor agents. However combination effect of ultrasound and radiation on malignant neoplasms and mechanisms of radiation-sensitizing action of low-frequency ultrasonic radiation is still understudied. Influence of ultrasound input direction in malignant tumor zone has not been investigated yet and there are no rational designs of waveguides for controllable vibration impact on skin neoplasms.Рассмотрены методы лечения онкологических заболеваний с применением ультразвука в качестве самостоятельного метода и модификатора лучевой терапии.Экспериментальные и клинические исследования продемонстрировали эффективность применения ультразвука в качестве самостоятельного средства воздействия на злокачественные опухоли, а также использование его в комбинации с другими противоопухолевыми агентами. Однако недостаточно изучено сочетанное воздействие ультразвука и радиационного излучения на злокачественные новообразования и механизмы радиосенсибилизирующего действия низкочастотного ультразвукового излучения. Не изучено влияние направления введения ультразвука в зону злокачественных образований и нет рациональных конструкций волноводов для управляемого воздействия колебаний на кожные опухоли.