Mathematical analysis of the motion of a rigid body in a compressible Navier-Stokes-Fourier fluid

International audienceWe study an initial and boundary value problem modelling the motion of a rigid body in a heat conducting gas. The solid is supposed to be a perfect thermal insulator. The gas is described by the compressible Navier-Stokes-Fourier equations, whereas the motion of the solid is governed by Newton's laws. The main results assert the existence of strong solutions, in an L p-L q setting, both locally in time and globally in time for small data. The proof is essentially using the maximal regularity property of associated linear systems. This property is checked by proving the R-sectoriality of the corresponding operators, which in turn is obtained by a perturbation method

Российский опыт транспортной экстракорпоральной мембранной оксигенации

Relevance. The present time can be called a period of accumulation of experience of national health systems in different countries of the world in the application of transport extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) technology at the pre- and inter-hospital stages of evacuation of patients to specialized ECMO-therapy centers. The role of such centers is to provide timely advice and, if necessary, perform inter-hospital evacuation.Material and methods. The study summarized and analyzed with the help of the national register “RosECMO” the own experience of 13 hospitals in the Russian Federation, who performed 68 inter-hospital evacuations under ECMO conditions by different modes of transport in patients of different age groups with symptoms of circulatory and respiratory failure. The following parameters were evaluated: characteristics of transport ECMO, clinical manifestations of potentially negative effects of transport, hospital survival, as well as the effect of experience (less and more than 10 cases of transport ECMO) of the presented clinics on the difference in the results obtained.Results. Connecting patients to the ECMO device reduces the likelihood of death on the SOFA and APACHE IV scales by 1.2 times (p <0.0001) and 1.4 times (p<0.0001), respectively. Despite the absence of deaths during inter-hospital transportation of patients under ECMO conditions, 14.93% of patients died within 3 days from the moment of their execution, without a significant difference in clinics with different practical experience. The overall hospital survival rate of ECMO transport scenarios in all 13 clinics of the Russian Federation was comparable to the data of the international register 48.52% versus 48.81%, at the same time it was significantly lower (1.3 times) in the group of clinics with less clinical experience 40% versus 52.08% (p<0.0001).Conclusion. The results of the first stage of the study we obtained indicate the prospects of using the method of extracorporeal membrane oxygenation at the stage of inter-hospital evacuation, due to the effective stabilization of the patient’s condition and a significant reduction in the risks of the likelihood of death. Clinics with less clinical experience showed significantly worse results of hospital survival of patients who underwent inter-hospital transportation under conditions of extracorporeal membrane oxygenation compared to clinics with more clinical experience, which can be a significant argument in adopting a model for the development of specialized regional centers for extracorporeal membrane oxygenation. The experience accumulated over the past six years and the analysis of new data from the register of transport cases of extracorporeal membrane oxygenation of the national healthcare system will make it possible to formulate the correct trajectory for the development of the method of extracorporeal membrane oxygenation and its application, including at the stage of pre- and inter-hospital evacuations of patients.Актуальность. Настоящее время можно назвать периодом накопления опыта национальных систем здравоохранения в разных странах мира применения технологии транспортной экстракорпоральной мембранной оксигенации (ЭКМО) на дои межгоспитальном этапах эвакуации пациентов в специализированные центры ЭКМО-терапии. Роль подобных центров заключается в своевременном оказании консультативной помощи, а при необходимости и выполнении межгоспитальной эвакуации.Материал и методы. В исследовании обобщен и проанализирован с помощью национального регистра «РосЭКМО» собственный опыт 13 стационаров РФ, выполнивших 68 межгоспитальных эвакуаций в условиях ЭКМО разными видами транспорта у пациентов разных возрастных групп с явлениями циркуляторной и дыхательной недостаточности. Были оценены: характеристики транспортного ЭКМО, клинические проявления потенциально негативного воздействия транспортировки, госпитальная выживаемость, а также влияние опыта (меньше и больше 10 случаев транспортного ЭКМО) представленных клиник на разницу полученных результатов.Результаты. Подключение пациентов к аппарату ЭКМО снижает вероятность смертельного исхода по шкалам SOFA и APACHE IV в 1,2 раза (p<0,0001) и 1,4 раза (p<0,0001) соответственно. Несмотря на отсутствие смертельных исходов в ходе осуществления межгоспитальных транспортировок пациентов в условиях ЭКМО, в течение 3 суток от момента их выполнения умерли 14,93% пациентов без существенной разницы в клиниках с разным практическим опытом. Общая госпитальная выживаемость транспортных сценариев ЭКМО во всех 13 клиниках РФ оказалась сопоставима с данными международного регистра 48,52% против 48,81%, в то же время была достоверно ниже (в 1,3 раза) в группе клиник с меньшим клиническим опытом 40% против 52,08% (p<0,0001).Выводы. Полученные нами результаты первого этапа исследования говорят о перспективности применения метода экстракорпоральной мембранной оксигенации на этапе межгоспитальной эвакуации, за счет эффективной стабилизации состояния пациента и достоверного снижения рисков вероятности летального исхода. Клиники с меньшим клиническим опытом показали достоверно худшие результаты госпитальной выживаемости пациентов, которым выполняли межгоспитальную транспортировку в условиях экстракорпоральной мембранной оксигенации по сравнению с клиниками с большим клиническим опытом, что может быть значимым аргументом в принятие модели развития специализированных региональных центров экстракорпоральной мембранной оксигенации. Накопленный за прошедшие шесть лет опыт и анализ новых данных регистра транспортных случаев экстракорпоральной мембранной оксигенации национальной системы здравоохранения позволит сформулировать правильную траекторию развития метода экстракорпоральной мембранной оксигенации и его применения в том числе на этапе дои межгоспитальных эвакуаций пациентов

The effect of dynamical compressive and shear strain on magnetic anisotropy in a low symmetry ferromagnetic film

Dynamical strain generated upon excitation of a metallic film by a femtosecond laser pulse may become a versatile tool enabling control of magnetic state of thin _lms and nanostructures via inverse magnetostriction on a picosecond time scale. Here we explore two alternative approaches to manipulate magnetocrystalline anisotropy and excite magnetization precession in a low-symmetry _lm of a magnetic metallic alloy galfenol (Fe,Ga) either by injecting picosecond strain pulse into it from a substrate or by generating dynamical strain of complex temporal profile in the film directly. In the former case we realize ultrafast excitation of magnetization dynamics solely by strain pulses. In the latter case optically-generated strain emerged abruptly in the film modifies its magnetocrystalline anisotropy, competing with heat-induced change of anisotropy parameters. We demonstrate that the optically-generated strain remains efficient for launching magnetization precession, when the heat-induced changes of anisotropy parameters do not trigger the precession anymore. We emphasize that in both approaches the ultrafast change of magnetic anisotropy mediating the precession excitation relies on mixed, compressive and shear, character of the dynamical strain, which emerges due to low-symmetry of the metallic film under study

Effect of magnetic anisotropy relaxation on laser-induced magnetization precession in thin galfenol films

The rate and pathways of relaxation of a magnetic medium to its equilibrium following excitation with intense and short laser pulses are the key ingredients of ultrafast optical control of spins. Here we study experimentally the evolution of the magnetization and magnetic anisotropy of thin films of a ferromagnetic metal galfenol (Fe0.81Ga0.19) resulting from excitation with a femtosecond laser pulse. From the temporal evolution of the hysteresis loops we deduce that the magnetization MS and magnetic anisotropy parameters K recover within a nanosecond, and the ratio between K and MS satisfies the thermal equilibrium's power law in the whole time range spanning from a few picoseconds to 3 nanoseconds. We further use the experimentally obtained relaxation times of MS and K to analyze the laser-induced precession and demonstrate how they contribute to its frequency evolution at the nanosecond timescale

Optically excited spin pumping mediating collective magnetization dynamics in a spin valve structure

We demonstrate spin pumping, i.e., the generation of a pure spin current by precessing magnetization, without the application of microwave radiation commonly used in spin pumping experiments. We use femtosecond laser pulses to simultaneously launch the magnetization precession in each of two ferromagnetic layers of a galfenol-based spin valve and monitor the temporal evolution of the magnetizations. The spin currents generated by the precession cause a dynamic coupling of the two layers. This coupling has a dissipative character and is especially efficient when the precession frequencies in the two layers are in resonance, where coupled modes with strongly different decay rates are formed

Role of turbulence and electric fields in the formation of transport barriers and the establishment of improved confinement in tokamak plasmas through inter-machine comparison

Over the past decade new regimes of tokamak operation have been identified, whereby electrostatic and magnetic turbulence responsible for anomalous transport, can be externally suppressed, leading to improved confinement. Although turbulence measurements have been performed on many confinement devices, the insight gained from these experiments is relatively limited. To make further progress in the understanding of plasma turbulence in relation to improved confinement and transport barriers, an extensive experimental and theoretical research programme should be undertaken. The present INTAS project investigates the correlations between on the one hand the occurrence of transport barriers and improved confinement in the tokamaks TEXTOR & T-10 and Tore Supra as well as on the smaller-scale tokamaks FT-2, TUMAN-3M and CASTOR, and on the other hand electric fields, modified magnetic shear and electrostatic and magnetic turbulence using advanced diagnostics with high spatial and temporal resolution. This is done in a strongly coordinated way and exploiting the complementarity of TEXTOR and T-10 and the backup potential of the other tokamaks, which together have all the relevant experimental tools and theoretical expertise. Advanced theoretical models and numerical simulations are used to check the experimental results.За останні десять років було отримано нові режими роботи токамаків, у яких електростатична і магнітна турбулентність, відповідальна за аномальний перенос, могла заглушатися шляхом зовнішнього впливу, і тим самим досягалося поліпшене утримання. Незважаючи на те, що дослідження турбулентності проводилися на багатьох установках, розуміння цих процесів залишається досить обмеженим. Для досягнення подальшого прогресу в розумінні плазмової турбулентності з погляду поліпшеного утримання і транспортних бар'єрів необхідні інтенсивні експериментальні і теоретичні дослідження. Проект INTAS спрямовано на з'ясування кореляції між виникненням транспортних бар'єрів і поліпшеного утримання в токамаках TEXTOR, Т-10 і Tore Supra, а також у токамаках малих розмірів ФТ-2, ТУМАН-3М и CASTOR, з одного боку, і електричними полями, модифікованим магнітним широм і електростатичною і магнітною турбулентністю, з іншого боку, з використанням передових діагностичних засобів з високим просторовим і тимчасовим розділенням. Дослідження проводяться з високим ступенем координації робіт і використанням взаємодоповнюваності установок TEXTOR і Т-10, і можливостей інших токамаків, що в сукупності забезпечить необхідну експериментальну і теоретичну перевірку. Для перевірки експериментальних результатів буде використано нові теоретичні моделі і чисельне моделювання.В последние десять лет были получены новые режимы работы токамаков, в которых электростатическая и магнитная турбулентность, ответственная за аномальный перенос, могла подавляться путём внешнего воздействия, и тем самым достигалось улучшенное удержание. Несмотря на то, что исследования турбулентности проводились на многих установках, понимание этих процессов остаётся весьма ограниченным. Для достижения дальнейшего прогресса в понимании плазменной турбулентности с точки зрения улучшенного удержания и транспортных барьеров необходимы интенсивные экспериментальные и теоретические исследования. Проект INTAS направлен на выяснение корреляции между возникновением транспортных барьеров и улучшенного удержания в токамаках TEXTOR, Т-10 и Tore Supra, а также в токамаках малых размеров ФТ-2, ТУМАН-3М и CASTOR, с одной стороны, и электрическими полями, модифицированным магнитным широм и электростатической и магнитной турбулентностью, с другой стороны, с использованием передовых диагностических средств с высоким пространственным и временным разрешением. Исследования проводятся с высокой степенью координации работ и использованием взаимодополняемости установок TEXTOR и Т-10, и возможностей других токамаков, что в совокупности обеспечит необходимую экспериментальную и теоретическую проверку. Для проверки экспериментальных результатов будут использованы новые теоретические модели и численное моделирование

ECMO for COVID-19 patients in Europe and Israel

Since March 15th, 2020, 177 centres from Europe and Israel have joined the study, routinely reporting on the ECMO support they provide to COVID-19 patients. The mean annual number of cases treated with ECMO in the participating centres before the pandemic (2019) was 55. The number of COVID-19 patients has increased rapidly each week reaching 1531 treated patients as of September 14th. The greatest number of cases has been reported from France (n = 385), UK (n = 193), Germany (n = 176), Spain (n = 166), and Italy (n = 136) .The mean age of treated patients was 52.6 years (range 16–80), 79% were male. The ECMO configuration used was VV in 91% of cases, VA in 5% and other in 4%. The mean PaO2 before ECMO implantation was 65 mmHg. The mean duration of ECMO support thus far has been 18 days and the mean ICU length of stay of these patients was 33 days. As of the 14th September, overall 841 patients have been weaned from ECMO support, 601 died during ECMO support, 71 died after withdrawal of ECMO, 79 are still receiving ECMO support and for 10 patients status n.a. . Our preliminary data suggest that patients placed on ECMO with severe refractory respiratory or cardiac failure secondary to COVID-19 have a reasonable (55%) chance of survival. Further extensive data analysis is expected to provide invaluable information on the demographics, severity of illness, indications and different ECMO management strategies in these patients

Russian experience of transport extracorporeal membrane oxygenation

Relevance The present time can be called a period of accumulation of experience of national health systems in different countries of the world in the application of transport extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) technology at the pre- and inter-hospital stages of evacuation of patients to specialized ECMO-therapy centers. The role of such centers is to provide timely advice and, if necessary, perform inter-hospital evacuation. Materia l and me thods The study summarized and analyzed with the help of the national register "RosECMO" the own experience of 13 hospitals in the Russian Federation, who performed 68 inter-hospital evacuations under ECMO conditions by different modes of transport in patients of different age groups with symptoms of circulatory and respiratory failure. The following parameters were evaluated: characteristics of transport ECMO, clinical manifestations of potentially negative effects of transport, hospital survival, as well as the effect of experience (less and more than 10 cases of transport ECMO) of the presented clinics on the difference in the results obtained. RESULT S Connecting patients to the ECMO device reduces the likelihood of death on the SOFA and APACHE IV scales by 1.2 times (