Study of the plasma flow interaction with the borehole surface in the process of its thermal reaming

Purpose. Study of the plasma flow interaction with the borehole surface in the process of its thermal reaming for determination of transient temperature distribution along the borehole surface and the average coefficient of heat transfer from the plasma flow to the borehole surface. Methods. Experimental study of the plasma flow interaction with the flange union with internal lateral surface simulating the rock surface in a borehole has been carried out. The essence of the experimental study is in measuring temperature of the flange union external side while the plasma flowing inside the flange union. To measure temperature on the external surface of the flange union, a chromel-alumel thermocouple with thermoelectrodes of 1.2 mm in diameter was used. In experimental research, plasma flows out through a nozzle directly to the flange union made of copper. The parameters of the flange union and the nozzle of plasmatron are geometrically similar. Findings. Experimental data are processed as a relationship between the temperature of the copper flange union lateral surface, i.e. borehole surface, and the time of the copper flange union heating by the heat carrier. Experimental data are processed as a dependence of temperature of the tin pipe side surface, i.e. surface of the borehole, on the location of temperature measurement point along the tin pipe and the time of the tin pipe heating by the heat carrier. Originality. Physical simulation modeling of the heat carrier (low temperature plasma) flow interaction with the borehole surface simulated by the copper flange union and the tin pipe in a certain range of geometrical parameters of the copper flange union, tin pipe and the plasmatron nozzle as well as thermophysical properties of the heat carrier assumed in accordance with geometrical similarity to the technological and design parameters of the plasmatron and borehole diameter before the beginning of thermal reaming process. Practical implications. Methodology of experimental research of the heat carrier (low temperature plasma) flow interaction with the borehole surface that was simulated by the copper flange union of the tin pipe is developed. The results of the influence by high-temperature heat carrier jets on the processes of fragile rock destruction are rather useful in the borehole drilling processes.Мета. Дослідження взаємодії потоку плазми з поверхнею свердловини в процесі її термічного розширення для визначення нестаціонарного розподілу температури вздовж поверхні свердловини та усередненого коефі-цієнта тепловіддачі від потоку плазми до поверхні свердловини. Методика. В роботі виконано експериментальне дослідження взаємодії струмини плазми з фланцевим патрубком, внутрішня бокова поверхня якого імітувала поверхню гірської породи в свердловині. Сутність експерименту полягала у вимірюванні температури зовнішньої бічної поверхні фланцевого патрубка при течії плазмової струмини всередині патрубка. Для вимірювання температури на зовнішній поверхні фланцевого патрубка застосовувалась хромель-алюмелева термопара з термоелектродами діаметром 1.2 мм. В експериментальному дослідженні струмина плазми через сопло витікає безпосередньо у фланцевий патрубок, вироблений з міді. Дотримано геометричну подобу параметрів фланцевого патрубка та сопла плазмотрона. Результати. Виконано обробку дослідних даних у вигляді залежності температури бічної поверхні мідного фланцевого патрубка, тобто поверхні свердловини, від часу нагрівання мідного фланцевого патрубка теплоносієм. Виконано обробку дослідних даних у вигляді залежності температури бічної поверхні жерстяної труби, тобто поверхні свердловини, від розташування точки вимірювання температури вздовж жерстяної труби та часу нагрівання жерстяної труби теплоносієм. Виявлено залежності зміни температури бічної поверхні жерстяної труби від часу її нагрівання; розподілу температури потоку плазми за довжиною жерстяної труби в залежності від діаметру жерстяної труби та діаметру вихідного отвору сопла плазмотрона; діапазон коефіцієнтів тепловіддачі від потоку плазми до поверхні свердловини. Наукова новизна. Проведення фізичного імітаційного моделювання взаємодії потоку теплоносія, в якості якого виступає низькотемпературна плазма, з поверхнею свердловини у вигляді мідного фланцевого патрубка та жерстяної труби в певному діапазоні геометричних параметрів мідного фланцевого патрубка, жерстяної труби та сопла плазмотрона, а також теплофізичних характеристик теплоносія, які прийняті у відповідності до геометричної подоби технологічним і конструктивним параметрам плазмотрона та діаметра свердловин перед початком процесу термічного розширення. Практична значимість. Розроблено методику експериментального дослідження взаємодії струмини теплоносія, в якості якого виступає низькотемпературна плазма, з поверхнею свердловини у вигляді мідного фланцевого патрубка жерстяної труби, яка імітувала свердловину. Отримані результати впливу високотемпературних струмин теплоносія в процесах крихкого руйнування гірських порід є корисними при виконанні процесу буріння свердловин.Цель. Исследование взаимодействия потока плазмы с поверхностью скважины в процессе ее термического расширения для определения нестационарного распределения температуры вдоль поверхности скважины и усредненного коэффициента теплоотдачи от потока плазмы к поверхности скважины. Методика. В работе выполнено экспериментальное исследование взаимодействия струи плазмы с фланцевым патрубком, внутренняя боковая поверхность которого имитировала поверхность горной породы в скважине. Сущность эксперимента заключалась в измерении температуры внешней боковой поверхности фланцевого патрубка при течении плазменной струи внутри патрубка. Для измерения температуры на внешней поверхности фланцевого патрубка применялась хромель-алюмелевая термопара с термоэлектродами диаметром 1.2 мм. В экспериментальном исследовании струя плазмы через сопло вытекает непосредственно во фланцевый патрубок, выполненный из меди. Соблюдено геометрическое подобие параметров фланцевого патрубка и сопла плазмотрона. Результаты. Выполнена обработка опытных данных в виде зависимости температуры боковой поверхности медного фланцевого патрубка, то есть поверхности скважины, от времени нагревания медного фланцевого патрубка теплоносителем. Выполнена обработка опытных данных в виде зависимости температуры боковой поверхности жестяной трубы, то есть поверхности скважины, от расположения точки измерения температуры вдоль жестяной трубы и времени нагревания жестяной трубы теплоносителем. Научная новизна. Проведение физического имитационного моделирования взаимодействия потока теплоносителя, в качестве которого выступает низкотемпературная плазма, с поверхностью скважины в виде медного фланцевого патрубка и жестяной трубы в определенном диапазоне геометрических параметров медного фланцевого патрубка, жестяной трубы и сопла плазмотрона, а также теплофизических характеристик теплоносителя, которые приняты в соответствии с геометрическим подобием технологическим и конструктивным параметрам плазмотрона и диаметра скважин перед началом процесса термического расширения. Практическая значимость. Разработана методика экспериментального исследования взаимодействия струи теплоносителя, в качестве которого выступает низкотемпературная плазма, с поверхностью скважины в виде медного фланцевого патрубка жестяной трубы, которая имитировала скважину. Полученные результаты влияния высокотемпературных струй теплоносителя в процессах хрупкого разрушения горных пород будут полезными в процессе бурения скважин.The authors express their gratitude to V.P. Teplyi, Chief Project Designer at the Department of Vibropneumatic Transport Systems and Complexes of Institute of Geotechnical Mechanics named after M.S. Polyakov of the National Academy of Sciences of Ukraine, and S.V. Shniakin, Chief Engineer at the Department of Vibropneumatic Transport Systems and Complexes of Institute of Geotechnical Mechanics named after M.S. Polyakov of the National Academy of Sciences of Ukraine, for their valuable help during the experimental studies. The authors are also grateful to L.T. Kholiavchenko, Candidate of Technical Sciences (Ph.D), Senior Researcher at the Department of Rock Breaking Problems of Institute of Geotechnical Mechanics named after M.S. Polyakov of the National Academy of Sciences of Ukraine, for his valuable guidelines and comments relating to the experimental studies

Effect of self-consistent electric field on characteristics of graphene p-i-n tunneling transit-time diodes

We develop a device model for p-i-n tunneling transit-time diodes based on single- and multiple graphene layer structures operating at the reverse bias voltages. The model of the graphene tunneling transit-time diode (GTUNNETT) accounts for the features of the interband tunneling generation of electrons and holes and their ballistic transport in the device i-section, as well as the effect of the self-consistent electric field associated with the charges of propagating electrons and holes. Using the developed model, we calculate the dc current-voltage characteristics and the small-signal ac frequency-dependent admittance as functions of the GTUNNETT structural parameters, in particular, the number of graphene layers and the dielectric constant of the surrounding media. It is shown that the admittance real part can be negative in a certain frequency range. As revealed, if the i-section somewhat shorter than one micrometer, this range corresponds to the terahertz frequencies. Due to the effect of the self-consistent electric field, the behavior of the GTUNNETT admittance in the range of its negativity of its real part is rather sensitive to the relation between the number of graphene layers and dielectric constant. The obtained results demonstrate that GTUNNETTs with optimized structure can be used in efficient terahertz oscillators.Comment: 8 pages, 9 figure

The role of active herpesvirus infection in the formation of atopic dermatitis and psoriasis

The results of previous studies suggest the involvement of herpes viruses in the development of atopic dermatitis and psoriasis, but there is no convincing evidence. Aim of the study was to evaluate the role of active herpesvirus infection in exacerbation of atopic dermatitis and psoriasis. Material and methods. The analysis of the incidence of infectious mononucleosis, genital herpes, cytomegalovirus infection, skin and subcutaneous tissue diseases, atopic dermatitis, psoriasis in Russia in 2000–2020 was carried out. 92 blood donors and 97 patients with skin and subcutaneous tissue diseases (44 with atopic dermatitis and 53 with psoriasis) were examined for the presence of immunoglobulins M and G to herpes simplex viruses (HSV1,2), Epstein-Barr (EBV), cytomegalovirus (CMV), human herpes type 6 (HНV6). Results and discussion. A significant strong direct correlation was revealed between the incidence of genital herpes and diseases of the skin and subcutaneous tissue (p = 0.85), atopic dermatitis (p = 0.85); infectious mononucleosis and psoriasis (p = 0.85). The frequency of detection of IgM to HSV1,2, in total, IgG EA and IgM VCA EBV in the group of patients is significantly higher than in donors (p < 0.05). In patients with atopic dermatitis, IgM to HSV1 were detected significantly more often than in individuals with psoriasis, and markers of active EBV infection were significantly less common. The presence of IgM HSV-1 statistically significantly increases the incidence of atopic dermatitis (relative risk (RR) = 2.3, 95 % confidence interval (95 % CI) 1.6–3.3)), IgM VCA and IgG EA EBV – the incidence of psoriasis (RR = 2.3, 95 % CI 1.5–3.3). Conclusions. It has been shown for the first time that active HSV1,2 infection is a trigger factor for the development of atopic dermatitis, EBV infection is psoriasis

Anisotropic Magnetoconductance in Quench-Condensed Ultrathin Beryllium Films

Near the superconductor-insulator (S-I) transition, quench-condensed ultrathin Be films show a large magnetoconductance which is highly anisotropic in the direction of the applied field. Film conductance can drop as much as seven orders of magnitude in a weak perpendicular field (< 1 T), but is insensitive to a parallel field in the same field range. We believe that this negative magnetoconductance is due to the field de-phasing of the superconducting pair wavefunction. This idea enables us to extract the finite superconducting phase coherence length in nearly superconducting films. Our data indicate that this local phase coherence persists even in highly insulating films in the vicinity of the S-I transition.Comment: 4 pages, 4 figure RevTex, Typos Correcte

Detailed analysis of the cell-inactivation mechanism by accelerated protons and light ions

Published survival data for V79 cells irradiated by monoenergetic protons, helium-3, carbon, and oxygen ions and for CHO cells irradiated by carbon ions have been analyzed using the probabilistic two-stage model of cell inactivation. Three different classes of DNA damages formed by traversing particles have been distinguished, namely severe single-track damages which might lead to cell inactivation directly, less severe damages where cell inactivation is caused by their combinations, and damages of negligible severity that can be repaired easily. Probabilities of single ions to form these damages have been assessed in dependence on their linear energy transfer (LET) values. Damage induction probabilities increase with atomic number and LET. While combined damages play crucial role at lower LET values, single-track damages dominate in high-LET regions. The yields of single-track lethal damages for protons have been compared with the Monte Carlo estimates of complex DNA lesions, indicating that lethal events correlate well with complex DNA double-strand breaks. The decrease in the single-track damage probability for protons of LET above approx. 30 keV/$\mu$m, suggested by limited experimental evidence, is discussed, together with the consequent differences in the mechanisms of biological effects between protons and heavier ions. Applications of the results in hadrontherapy treatment planning are outlined.Comment: submitted to Physics in Medicine and Biolog

Внелегочное проявление хронической обструктивной болезни легких: клинические и функционально-морфологические аспекты изменений кишечника

At patients chronic obstructive pulmonary disease (COPD) average degree of gravity and heavy stages decrease absorption functions of a thin gut is established concerning fats, protein, carbohydrates, progressing with weight of disease, a degree of degenerate-dystrophic changes of a mucous membrane of a thin gut with its infringement regeneration potentialities. The received data are interpreted in a context of interrelation of function, structure of a mucous thin gut and a clinical component. Direct correlation communications between deficiency of weight of a body of patients COPD and decrease absorption functions of a thin gut in the attitude are established albuminum (r = 0,71), fats (r = 0,55), carbohydrates (r = 0,48).У пациентов с хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) среднетяжелой и тяжелой стадий установлено снижение абсорбционной функции тонкой кишки в отношении жиров, белка, углеводов, прогрессирующее по мере увеличения тяжести заболевания, степени дегенеративно-дистрофических изменений слизистой оболочки тонкой кишки и нарушений ее регенераторных потенций. Полученные данные интерпретируются в контексте взаимосвязи функции, структуры слизистой оболочки тонкой кишки и клинической составляющей. Установлены прямые корреляционные связи между дефицитом массы тела больных ХОБЛ и снижением абсорбционной функции тонкой кишки в отношении белка (r = 0,71), жиров (r = 0,55), углеводов (r = 0,48)

ГЕПАТИТ Е: НОВАЯ ПРОБЛЕМА ТРАНСПЛАНТОЛОГИИ?

Hepatitis E is enterically transmitted infection and is the cause of outbreaks and sporadic cases. Disease was originally registered only in the developing subtropical and tropical countries and has been connected with I or II genotypes of hepatitis E virus (HEV). Later sporadic hepatitis E has been registered in a number of the deve- loped countries of Western Europe, North America, South East Asia and Ocenia. These cases have been caused, as a rule, by III or IV genotypes of HEV. Until recently it was considered, that the disease is usually self-limited except pregnant women in which HEV infection is more severe, often leading to fulminant liver failure and death in a significant proportion of patients. The current review represents the analysis of publications of the last years reflecting the facts that HEV infection may develop in immunosuppressed patients, in particular in liver transplant recipients, who may then serve as long-term carriers of the virus with progression to cirrhosis. The information on the first attempts of antiviral therapy in these patients is presented. Гепатит Е относится к группе энтеральных гепатитов и может иметь характер как эпидемической, так и спорадической инфекции. Заболевание первоначально регистрировалось только в развивающихся суб- тропических и тропических странах и было связано с заражением I или II генотипами вируса. Позже спо- радический гепатит Е был зарегистрирован в ряде развитых стран Западной Европы, Северной Америки, Юго-Восточной Азии и Океании. Эти случаи были обусловлены инфицированием, как правило, III или IV генотипами вируса гепатита Е (HEV). До недавнего времени считалось, что течение болезни имеет об- ратимый характер и обычно завершается выздоровлением за исключением случаев заражения женщин на поздних сроках беременности, у которых была описана возможность развития фульминантного гепатита. Настоящий обзор посвящен анализу публикаций последних лет, отражающих течение HEV-инфекции у больных с иммунодефицитом, в частности у реципиентов трансплантатов солидных органов, для кото- рых совсем недавно была показана возможность хронизации болезни и трансформации ее в цирроз пече- ни. Представлена информация о первых попытках противовирусной терапии у этих больных.

Reactive Molecular Dynamics study on the first steps of DNA-damage by free hydroxyl radicals

We employ a large scale molecular simulation based on bond-order ReaxFF to simulate the chemical reaction and study the damage to a large fragment of DNA-molecule in the solution by ionizing radiation. We illustrate that the randomly distributed clusters of diatomic OH-radicals that are primary products of megavoltage ionizing radiation in water-based systems are the main source of hydrogen-abstraction as well as formation of carbonyl- and hydroxyl-groups in the sugar-moiety that create holes in the sugar-rings. These holes grow up slowly between DNA-bases and DNA-backbone and the damage collectively propagate to DNA single and double strand break.Comment: 6 pages and 8 figures. movies and simulations are available at: http://qmsimulator.wordpress.com

Выявление маркеров оппортунистических инфекций у часто болеющих детей Северо-Восточных регионов России

The study is devoted to the clinical examination of frequently ill children in the North-Eastern regions of Russia and the laboratory detection of markers of herpesvirus infections, as well as pneumocystosis and the establishment of the relationship with their immune status.62 children aged 8—15 years were examined. Samples of serum and blood cells, sputum on markers of herpesvirus infections and pneumocystosis by ELISA, indirect immunofluorescence reaction and rapid culture method were studied. Assessment of humoral immunity and determination of circulating immune complexes was performed by solid-phase enzyme immunoassay and immune turbodimetric analysis.The study shows the etiological role of herpesviruses. Active infection (acute, reactivation) was caused in 9.7% of cases of HSV-1,2, 12.9% — EBV, 6.5% — CMV, 19.4% — HHV-6. This is indicated by a large number of convalescents: with EBVI — 40.3%, HSVI — 27.4%, HHVI-6 — 8.1%, CMVI — 4.8%. Also, a significant number of children were found and latent form. The formation of the circulating immune complexes (CIC) is a physiological mechanism of protection of the body, and their excessive accumulation indicates the development of inflammatory processes and autoimmune diseases. In the increase in CIC observed mainly in individuals with latent infection: HSVI — 29.4%; HHVI-6 — 20.8%; CMVI — 16.7%, EBVI — 11.9%. It is important to note that in almost half of the cases the increase in CIC level occurred simultaneously with the increase in the concentration of total IgE. A survey of children on Pneumocystis showed that among them, dominated native — 11.3%, in which the sputum was identified pnevmotsisty. It should be noted that one child was found mixed infection with reactivated CMVI. Acute infection was diagnosed only in 6.4% of the patients.Исследование посвящено клиническому обследованию часто болеющих детей Северо-Восточных регионов России и лабораторному выявлению у них маркеров герпесвирусных инфекций, а также пневмоцистоза и установлению взаимосвязи с их иммунным статусом.Обследовано 62 ребенка в возрасте 8—15 лет. Были исследованы образцы сывороток и клеток крови, мокроты на маркеры герпесвирусных инфекций и пневмоцистоза методом ИФА, непрямой реакции иммунофлюоресценции и быстрым культуральным методом. Оценку состояния гуморального иммунитета и определение содержания циркулирующих иммунных комплексов проводили методом твердофазного иммуноферментного анализа и иммунного турбодиметрического анализа.В исследовании показана этиологическая роль герпесвирусов. Активная инфекция (острая, реактивация) была обусловлена в 9,7% случаев ВПГ-1,2, в 12,9% — ВЭБ, в 6,5% — ЦМВ, в 19,4% — ВГЧ-6. На это указывает и большое количество реконвалесцентов: с ВЭБИ — 40,3%, ВПГИ — 27,4%, ВГЧИ-6 — 8,1%, ЦМВИ — 4,8%. Также у значительного количества детей была обнаружена и латентная форма. Образование ЦИК является физиологическим механизмом защиты организма, а их избыточное накопление свидетельствует о развитии воспалительных процессов и аутоиммунных заболеваний. Повышение ЦИК отмечено преимущественно у лиц с латентной формой инфекции: при ВПГИ — 29,4%; ВГЧИ-6 — 20,8%; ЦМВИ — 16,7% и ВЭБИ — 11,9%. Важно отметить, что почти в половине случаев повышение уровня ЦИК происходило одновременно с увеличением концентрации общего IgE. Обследование детей на пневмоцистоз показало, что среди них преобладали носители — 11,3%, у которых в мокроте были выявлены пневмоцисты. Надо отметить, что у одного ребенка была обнаружена микст-инфекция с реактивированной ЦМВИ. Острая инфекция была диагностирована только у 6,4% обследованных

Клинико-лабораторная оценка эффективности ранней реабилитации пациентов с инсультом с применением вспомогательных роботизированных механизмов

Background. Using external robotic tools in rehabilitation of patients after stroke could activate neuroplasticity mechanisms, thus reducing the ischemic area and improving the neurological outcome of the disease.Aim. To evaluate the effectiveness of early rehabilitation of stroke patients in Tomsk Regional Stroke Center using assistive robotic tools by correlational analysis of clinical and laboratory biomarkers of brain neuroplasticity.Materials and methods. The study included 68 patients who suffered from stroke of the middle cerebral artery. Early rehabilitation was carried out in Tomsk Regional Stroke Center using assistive robotic tools according to the protocol. Neurotrophic factors in blood serum were measured by the enzyme-linked immunosorbent assay. The severity of neurological disorders was characterized based on the Fugl – Meyer assessment scale (FMA).Results. The clinical effectiveness of early motor rehabilitation in Tomsk Regional Stroke Center is confirmed by the statistically significant increase on the FMA scale by 5.2 ± 2.4 points (p = 0.008). Positive association between neurotrophic factors in blood serum and FMA total score enables to consider the resulting data as an evidence of neuroplasticity activation associated with the use of robotic electromechanical technologies. Введение. Применение внешних роботизированных устройств на этапе ранней реабилитации пациентов с ишемическим инсультом активирует механизмы нейропластичности, уменьшая тем самым объем зоны ишемии и улучшая неврологические исходы заболевания.Цель исследования – оценить эффективность ранней реабилитации пациентов с ишемическим инсультом в Региональном сосудистом центре г. Томска (РСЦ ТОКБ) с применением вспомогательных роботизированных механизмов путем корреляционного анализа клинико-лабораторных маркеров пластичности мозга.Материалы и методы. В исследовании участвовали 68 пациентов с ишемическим инсультом в бассейне средней мозговой артерии. Ранняя реабилитация проводилась в РСЦ ТОКБ с применением вспомогательных роботизированных механизмов согласно протоколу. Нейротрофические факторы определяли в сыворотке крови методом твердофазного иммуноферментного анализа и на мультиплексном анализаторе. Тяжесть неврологических симптомов в контексте моторной реабилитации оценивали по шкале Фугл – Мейера (FMA).Результаты. Клиническую эффективность ранней моторной реабилитации в РСЦ ТОКБ подтверждает статистически значимый прирост по шкале FMA на (5,2 ± 2,4) баллов, p = 0,008. Положительная корреляционная взаимосвязь между уровнем нейротрофических факторов и суммарным баллом по шкале FMA позволяет интерпретировать полученные клинико-лабораторные данные как доказательства нейропластичности, механизмы которой активируются на фоне двигательного обучения во время проведения систематизированных стандартизированных тренировочных сессий с постуральной коррекцией и использованием пассивно-активных циклических роботизированных электромеханических технологий