点渦系平均場方程式のm点爆発解と純電子プラズマが形成するm点渦結晶の統一的理解

金沢大学理工研究域数物科学系2次元オイラー流体中の渦塊群が自発的になす秩序だった準平衡分布の形成・崩壊機構の解明を目指し，電子のみからなる非中性プラズマを用いた実験検証及び，２次元オイラー方程式の平均場平衡解であるm点爆発の物理的解釈を行った。少数の渦糸の位相空間における軌道を実験的に観測した結果，閉じ込めポテンシャルが２次元オイラー流体との等価性を破る原因となることを確かめた。２重連結領域内で電子渦糸群が作る電位分布を数値計算により検討した結果，電子渦糸が方位角方向に等間隔で分布する不安定な平衡解が存在することが判った。これは，オイラー方程式のm点爆発に対応していると考えられる。The final goal of this research is to reveal a physical mechanisms of a vortex crystal observed in non-neutral plasmas in terms of statistical physics. Before proceeding with the vortex crystal experiments, phase space trajectories of two discrete electron vortex strings have been observed in order to confirm a equivalence between electron vortices and 2D Euler fluid. In a result, the deterioration of the equivalence was observed due to non-ideal electric field at both ends of the trap. This non-ideal effects could be suppressed by applying a stepwise potential at the boundary.In mathematics it is well known that m-point singular solution exists to 2D Euler equation for point-vortex system in an annulus boundary. Unstable equilibrium solutions of few electron vortex strings have been observed by calculating the potential distribution in the annulus boundary. We speculate that these solutions correspond to the m-point singular solution of mathematics.研究課題/領域番号:26800202, 研究期間(年度):2014-04-01 - 2016-03-3

定常テラヘルツ帯電子管のプラズマ科学的基礎研究

2つの櫛を合わせた形状であるインターデジタル型の遅波回路を備えた発振周波数100GHzのBWOを設計し,荷電粒子シミュレーションを行った結果,周波数100GHz,出力700mWの電磁波発振を得た。これは,従来の同帯域BWOより5倍程度強い。これらのシミュレーション結果を踏まえ,40GHz帯と100GHz帯のプロトタイプBWOの製作に着手した。熱陰極方式の電子源を設計・製作し,電子ビームがネオジム永久磁石による一様磁場中を発振に必要な電流密度で精度良く走ることを確認した。Simulation studies were carried out on newly designed compact 100 GHz range backward-wave oscillator (BWO) with an interdigital slow-wave circuit: teeth of two combs are facing each other. A steady radiation at a frequency 100 GHz with output power of 700 mW was observed. The output power is about five times larger than the present BWO with a same range. We have started the construction of proto-type BWO with 40 GHz and 100 GHz range. We designed and constructed the thermionic electron gun that produces an electron-beam running in a homogeneous magnetic field formed by Nd magnets with sufficient energy and emission current for the radiation.研究課題/領域番号:21740394, 研究期間(年度):2009-201

密度限界へ遷移する非中性プラズマの時空間構造解明と大強度イオンビーム制御への応用

金沢大学理工研究域数物科学系重イオン慣性核融合のエネルギードライバーにおけるビーム圧縮過程を模擬するために，電子プラズマを用いた実験手法と計算コードの開発をおこなった。実験では，圧縮過程解析の基礎を確立するため，対抗する流れのある電子プラズマを対象とした新たなエネルギー分布計測法と解析手法を開発した。続いて外部電位操作により電子プラズマを圧縮し，その過程でのエネルギー変化を追跡した結果，ビームエミッタンス上昇に相当するプラズマ温度の有意な上昇を観測した。３次元多粒子計算では実験で観測されたエネルギー緩和過程を再現できた。In order to simulate the pulse compression process in the energy driver of heavy ion inertial fusion, an experimental method using electron plasma and a calculation code were developed. In the experiment, in order to establish the basis of the compression process analysis, a new energy distribution measurement method and analysis method for the electron plasma with the two-stream were developed. Next, the electron plasma was compressed by the external potential operation, and as a result of tracking the energy change in the process, the significant increase of the plasma temperature which is corresponding to the beam emittance was observed. The energy relaxation process observed in the experiment could be reproduced by the three-dimensional multiparticle calculation.研究課題/領域番号:17K05724, 研究期間(年度):2017-04-01 – 2020-03-31出典：「密度限界へ遷移する非中性プラズマの時空間構造解明と大強度イオンビーム制御への応用」研究成果報告書　課題番号17K05724（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所））（https://kaken.nii.ac.jp/report/KAKENHI-PROJECT-17K05724/17K05724seika/)を加工して作

敗血症症例における緊急手術後のエンドトキシン吸着療法の有用性について

敗血症症例における緊急手術後のエンドトキシン吸着除去療法の有用性について検討した.対象は,当科ICUに入院し,SIRS(systemic inflammatory response syndrome)の診断基準で敗血症と診断され,緊急手術後にエンドトキシン吸着除去療法を施行した全25症例である.対象症例に対し,エンドトキシン吸着除去療法前後におけるスワンガンツカテーテルによる循環動態(平均血圧MBP,全末梢血管抵抗係数SVRI,心係数CI),酸素消費量(V^^・O_2),酸素供給量(D^^・O_2),酸素摂取率(O_2ER)および血中エンドトキシン濃度(エンドスペシー法,トキシカラー法)を測定し,その有用性について検討した.25症例の平均年齢は61.4歳,男性15例,女性10例であった.25例中15例が死亡し死亡率は60%であった.1)循環動態では,吸着前後の平均血圧は,生存例では上昇したが,死亡例では低下した.心係数は,hypodynamic stateの症例では有意に上昇したが,hyperdynamic stateの症例では減少した.全末梢血管抵抗は,生存例で有意に上昇したが,死亡例では変化が認められなかった.2)組織酸素代謝では,生存例,死亡例のいずれも有意な変化は認められなかった.3)血中エンドトキシン濃度は,エンドスペシー法およびトキシカラー法のいずれの測定でも統計学上,有意な変化はなかつた.エンドトキシン吸着除去療法の前後において,血中のエンドトキシン濃度の変化は認められなかったが,測定法の問題と考えられる.一方,平均血圧,全末梢血管抵抗係数の有意な増加が認められ,循環動態の改善にエンドトキシン吸着除去療法は有用と思われた.血圧の改善に末梢血管抵抗の上昇が関与しており,エンドトキシン吸着除去療法は,敗血症患者に対し,原疾患に対する手術後で末梢血管抵抗が低下し始める早期に施行するのが最も望ましいと考えられる.Circulating endotoxin in the blood is considered to be a serious pathogenic factor for septic shock and multiple systemic failure. We have been treating septic patients using blood purification cartridges which consist of polymyxin B immobilized (PMX-20R) to eliminate endotoxin from the blood circulation. We surveyed blood pressure, cardiac index (CI), systemic vascular resistance index (SVRI), oxygen delivery (D^^・O_2), oxygen consumption (V^^・O_2), oxygen extraction ratio (O_2ER) and concentration of endotoxin in the blood, before and after PMX-20R therapy for 25 septic surgical patients after emergency operation. The blood pressure, CI and SVRI showed statistically significant differences before and after PMX-20R, but DO_2, VO_2 and O_2ER and the concentration of endotoxin did not. Further, comparing survivors with non survivors, SVRI had increased in the former but not in the latter. For septic patients, the adsorption of endotoxin is very efficacious to improve the circulatory state after the elimination of this procedure, when the operation is performed immediately. The optimal time is at the hyperdynamic state, at the beginning of the fall in SVRI, because its increase plays a part in elevating the blood pressure

最近のガス産生性感染症の動向

最近のガス産生性感染症について,その考え方,特徴,治療について検討した.本邦においてのガス産生性感染症報告例ではガス産生性感染症をガス壊疸とし報告している向きが多く,壊死性筋膜炎とガス壊疸の区別がはっきりしていない.正確にはガス壊疸とはその感染が筋実質まで及ぶものであり,壊死性筋膜炎の状態ではガス壊疸ではない.よってガス産生性感染症としては,myonecrosis,necrotizing fasciitisのどちらかの状態であっても問題ないと考えられるが,gas gangreneを用いる場合は壊死性筋膜炎と明確に区別されるべきであると考えられる.一般的にガス産生性感染症は外傷による汚染創,血流障害を有する創に発症する稀な疾患として知られている.しかし現在でも年間数十例程度の報告があり,年々増加を示している.最近のガス産生性感染症の特徴は,外傷による感染創からの嫌気性グラム陽性桿菌であるクロストリジウム属が感染し発症するクロストリジウム性ガス産生性感染症に変わって,非外傷性に発症する非クロストリジウム性ガス産生性感染症が顕著に増加している.非クロストリジウム性ガス産生性感染症はその背景に生活習慣病,特に糖尿病が強く関与しており,今後日本における糖尿病患者の増加に伴いさらに増えるものと考えられる.また非外傷性ガス産生性感染症は,一般的な疾患でないために初診医の正しい診断および治療の遅れから著しく予後を悪くする場合があり,早期の診断加療が重要である.初療の遅れから,当センターにおいてわれわれが経験した重症度の高い非クロストリジウム性ガス産生性感染症例の検討から,早期の創処置,抗生物質投与,高気圧酸素療法を3本社にした集中的治療が重要であると考えられる.As a characteristic of recent cases of gas-forming infection, the incidence of non-clostridial gasforming infection, which occurs non-traumatically, is increasing. This is in contrast to clostridial gasforming infection that results from infection with clostridium, i.e., anaerobic gram-positive bacilli from a contaminated wound due to trauma. Diabetes mellitus is widely considered to underly the occurrence of non-clostridial gas-forming infection. The incidence is anticipated to increase further with the future increase in the number of diabetes mellitus patients in Japan. Since gas-forming infection is not common, the prognosis may worsen markedly because of delay in making a correct diagnosis and administering appropriate treatment. This report describes the diagnosis and treatment of 6 patients with non-clostridial gas-forming infection, experienced in our center, with reference to the literature