Desarrollo de un sensor de calorimetría médica, aplicación al estudio del flujo de calor superficial disipado por el cuerpo humano
- Autores: Pedro Jesús Rodríguez de Rivera Socorro
- Directores de la Tesis: Gustavo Marrero Callicó (dir. tes.), Manuel Rodríguez de Rivera Rodríguez (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria ( España ) en 2021
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Antonio Isalgué (presid.), Javier Agustín García García (secret.), José María Morancho Llena (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Tecnologías de Telecomunicación e Ingeniería Computacional por la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: acceda
- Resumen
Las magnitudes térmicas del tejido vivo cada vez presentan mayor interés, particularmente cuando se miden in vivo. Esta tesis doctoral trata sobre un sensor calorimétrico diseñado para medir estas magnitudes de forma directa y no invasiva. El sensor implementa los principios básicos de la calorimetría para medir in vivo el flujo de calor, la resistencia térmica equivalente y la capacidad calorífica de una región de piel de 2 x 2 (4) cm2, con una profundidad de penetración térmica de 4 mm. Se presentan varias medidas experimentales realizadas con los sensores, y se evalúa el orden de magnitud de los resultados obtenidos en varios sujetos y zonas del cuerpo humano. Para ello, ha sido necesario el desarrollo de varias herramientas matemáticas que han permitido modelizar de forma rigurosa el fenómeno de transferencia de calor cuando se coloca el sensor sobre la piel. Las herramientas empleadas son generalmente sistemas MIMO (Multiple Input – Multiple Output). Se han utilizado modelizaciones a constantes localizadas (RC) y también modelizaciones mediante funciones de transferencia (FT). Los modelos más relevantes son el modelo 4FT y el modelo RCB. Algunas aportaciones realizadas en este ámbito son aplicables a instrumentos calorimétricos de otras áreas.
Se han realizado medidas en siete zonas diferentes del cuerpo humano en 16 sujetos, en varios ambientes y condiciones. El flujo de calor depende de la diferencia de temperatura entre la piel y el entorno, y varía de 36 a 362 mW en 4 cm2, para una temperatura del termostato de 26º C. La resistencia térmica equivalente varía de 20 a 58 KW-1. Es diferente en cada zona estudiada y depende de varios factores anatómicos y fisiológicos. La capacidad calorífica en reposo varía de 4.1 y 6.6 JK-1, y también presenta un valor diferente en cada zona estudiada. Esta magnitud depende principalmente de la composición del tejido analizado. Se ha efectuado un análisis comparativo en el que se contrastan nuestros resultados con los obtenidos en varios trabajos de autores distintos, in vivo e in vitro. En general existe coherencia en las hipótesis planteadas en torno a las propiedades anatómicas, el grado de hidratación de los tejidos, la realización de actividades, la influencia de las condiciones ambientales o los cambios asociados a patologías.
No obstante, existen diferencias entre autores, especialmente en las medidas de flujo de calor localizado mediante sensores de contacto. Estas discrepancias han sido estudiadas, y responden a las diferencias en las características del fenómeno de transferencia de calor que tiene lugar cuando se realiza la medición con los diferentes instrumentos. Las aplicaciones y el interés por este campo han crecido notablemente en los últimos años. Las aportaciones en este ámbito pueden constituir un valioso complemento para el avance del conocimiento, y para el desarrollo de procedimientos y técnicas de diagnosis de diferentes patologías.
