Termodinámica de la mezcla estática : aplicaciones médicas y medio ambientales
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http://hdl.handle.net/2183/19443Coleccións
- Teses de doutoramento [2150]
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Termodinámica de la mezcla estática : aplicaciones médicas y medio ambientalesAutor(es)
Director(es)
Toro Santos, Francisco JavierSantaballa, J. Arturo
Data
2017Centro/Dpto/Entidade
Universidade da Coruña. Departamento de MedicinaResumo
[Resumen]Antecedentes: Desde la década de los ochenta se ha intentado desarrollar
dispositivos de infusión intravenosa para la administración óptima de fármacos y
poder controlar la concentración en sangre o en el órgano diana.
Para lograrlo se han explorado tres posibles caminos: las bombas de infusión
asistidas por ordenador, o Target Controlled lnfusion (TCI); procedimientos
manuales, o Manually Controlled lnfusion (MCI), que emulan lo que hacen las
bombas, y el control de la infusión mediante sistemas físicos de mezcla estática, o
Physically Controlled lnfusion (PhCI), siendo esta última alternativa un método no
empleado por estar poco estudiado.
Actualmente podemos considerar aclarados los mecanismos de mezcla, pero no
la influencia, sobre estos mezcladores, de la cámara de aire dentro del
contenedor tal y como hasta ahora se han utilizado.
Objetivo: El fin general es el estudio de la influencia de las variables
termodinámicas en el comportamiento de los dispositivos de mezcla estática
cuando estos contienen dos fases: líquida y gaseosa.
Material y métodos: Se diseñaron y realizaron experimentos de gravimetría
continua, a densidad constante, para cuantificar los cambios de peso y volumen
provocados en los mezcladores por las variaciones en las presiones estática y
dinámica del sistema de infusión. Terminada esta fase experimental se
desarrollaron procedimientos de calibrado del mezclador, entendido como un picnómetro, para poder trabajar con exclusión absoluta de la fase gaseosa, y
poder evaluar las variaciones de la densidad en el transcurso de la mezcla.
Resultados: Para las diversas modificaciones de la presión, sin variación de la
densidad, se obtuvieron curvas de peso con comportamiento cinético de orden
uno. En los experimentos de picnometría se midieron las variaciones de la
densidad con el tiempo, resultando también un comportamiento cinético de orden
uno, pero no acorde al modelo teórico planteado.
Discusión: Termodinámicamente se ha clasificado el sistema como isotérmico,
con la fase gaseosa con comportamiento de gas ideal. Se comprobó la existencia
de influencias por la existencia de la fase gaseosa, y se evaluaron sus
implicaciones físicas y clínicas, planteando las condiciones necesarias para el
diseño y desarrollo de dispositivos para la administración intravenosa de fármacos
con control físico de la infusión.
Un hecho que queda evidenciado es que la hipótesis, asumida desde el principio
y por todos los investigadores, de que estos sistemas trabajan en estado
estacionario queda claramente en entredicho al no ser concordantes las
exponenciales de peso y volumen que se obtienen en los experimentos
picnométricos. Se ha de ahondar con nuevos experimentos en lo que claramente
se evidencia; estos dispositivos trabajan en estado pseudo-estacionario, y no es
la concentración la única variable que se modifica, sino que también varía la
densidad.
Conclusiones: Se ha demostrado la influencia que tiene en la cinética de mezcla
la existencia de la fase gaseosa y la necesidad de excluirla. Estos dispositivos
trabajan en estado pseudoestacionario, y se ha de estudiar en profundidad la
disociación del comportamiento de la concentración y de la densidad, así como su
proceder cuando la mezcla es de varios solutos y la disolución multicomponente. [Resumo] Antecedentes: Dende a década dos oitenta inténtanse desenvolver dispositivos
de infusión intravenosa co fin de administrar de forma óptima fármacos e así
poder controlar a súa concentración no sangue o u no órgano diana.
Para alcanzar este obxectivo, estanse a explorar tres posibles camiños: as
bombas de infusión asistidas por ordenador, ou Target Controlled lnfusion (TCI);
os procedementos manuais, ou Manually Controlled lnfusion (MCI), que emulan o
que fan as bombas, e o control da infusión mediante sistemas físicos de mestura
estática, ou Physically Controlled lnfusion (PhCI), sendo esta última alternativa un
método pouco empregado por estar pouco estudado.
Actualmente podemos considerar aclarados os mecanismos de mestura, pero non
a influencia, sobre estes mesturadores, da cámara de aire dentro do recipiente tal
e como tense empregado até o de agora.
Obxectivo: O fin xeral é o estudo da influencia das variables termodinámicas no
comportamento dos dispositivos de mestura estática cando estes conteñen dúas
fases: líquida e gasosa.
Material e métodos: Deseñáronse e leváronse a cabo experimentos de
gravimetría continua, a densidade constante, para cuantificar os cambios de peso
e volume provocados nos mesturadores polas variacións nas presións estática e dinámica do sistema de infusión. Rematada esta fase experimental,
desenvolvéronse procedementos de calibración do mesturador, entendido coma
un picnómetro, para poder traballar con exclusión absoluta da fase gasosa e
avaliar as variacións da densidade no transcurso da mestura.
Resultados: Para as diversas modificacións da presión, sen variación da
densidade, obtivéronse curvas de peso con comportamento cinético de arde un.
Nos experimentos de picnometría medíronse as variacións da densidade no
tempo, resultando tamén un comportamento cinético de arde 1, pero non acorde
co modelo teórico establecido.
Discusión: Termodinámicamente, o sistema clasificouse como isotérmico, coa
fase gasosa con comportamento de gas ideal. Comprobouse a presenza de
influencias pala existencia da fase gasosa, e avaliáronse as súas implicacións
físicas e clínicas, establecendo as condicións necesarias para o deseño e
desenvolvemento de dispositivos para a administración intravenosa de fármacos
con control físico da infusión.
Un feíto evidenciado é que a hipótese, asumida dende o comezo e por todos os
investigadores, de que estes sistemas traballan en estado estacionario queda
claramente en evidencia ao non concordar as exponenciais de peso e volume
obtidas nos experimentos picnométricos. Tense, polo tanto, que afondar con
novos experimentos no que claramente estase a evidenciar: estes dispositivos
traballan en estado pseudo-estacionario e a concentración non é a única variable
que resulta modificada, senón tamén a densidade.
Conclusións: Demostrouse a influencia que ten na cinética de mestura a
exixencia da fase gasosa e a necesidade de excluíla. Estes dispositivos traballan
en estado pseudoestacionario e tense que estudar en profundidade a disociación
do comportamento da concentración e da densidade, así coma o seu proceder
cando a mestura é de varios solutos e a disolución multicompoñente. [Abstract]lntroduction: Since the 80's, the control of the infusion mechanisms has been
a main goal in arder to fulfill different necessities, e.g. control of the plasmatic
levels or the concentration at the target organ.
To this end, three possibilities have been explored, namely: computer assisted
infusion bombs - Target Controlled lnfusion (TCI)-, manual protocols -Manually
Controlled lnfusion (MCI)-, which emulate what infusion bombs do, and control
of the infusion through static mixing -Physically Controlled lnfusion (PhCI)-, the
later not used due to the lack of information on it.
At present we can consider the mixing mechanisms to be understood, but not
so the influence, on these mixers, of the air chamber inside of the container in
the way it has been used so far.
Objective: The general goal is the study of the influence of the thermodynamic
variables on the behavior of static mixture mixing devices containing two
phases: liquid and gas.
Material and methods: Experiments with continuous gravimetry, dynamic
pycnometry, have been designad and conducted to quantify the weight and
volume changes caused by the variation of both the static and dynamic pressure of the infusion system. After this experimental phase, we developed
calibration procedures for the mixer, understood as a pycnometer, in arder to
work without the gas phase and to be able to evaluate the density variations
during the mixing process.
Results: For the different variations on the pressure, we have obtained, without
variation of the density; weight curves with kinetic behavior of arder one. In the
pycnometric experiments we measured the variations of the density with time,
resulting in a kinetic behavior of arder one as well, but not in accordance with
the stablished theoretical model.
Discussion: Thermodynamically, this system has been classified as
isothermal, with a gaseous phase behaving as an ideal gas. We checked the
existence of influences because of the existence of the gaseous phase and
evaluated their physical and clinic implications, stating the necessary conditions
for the design and development of devices for the intravenous administration of
drugs with physical control of the infusion.
One of the facts proven is that the hypothesis (that is, that this kind of systems
work in a stationary state), assumed from the beginning and by the scientific
community, is clearly flawed, since the weight and volume exponentials do not
agree in the pycnometric experiments. Hence, the necessity of understanding
better this fact with new experiments; these devices work in pseudostationary
state and the concentration is not the only variable that is modified, but also the
density.
Conclusions: We have proven the influence of the kinematics of the mixture in
the existence of a gaseous phase and the necessity of excluding it. These
devices work in a pseudostationary state, so we have to study the behavior of
the concentration and the density, as well as their behavior when the mixture
contains several salutes and the solution is multicomponent.
Palabras chave
Termodinámica
Medicamentos-Administración
Terapia intravenosa
Farmacología
Medicamentos-Administración
Terapia intravenosa
Farmacología
Descrición
Programa Oficial de Doutoramento en Ciencias da Saúde. 5007V01
Dereitos
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