Design and fluid dynamic analysis of a custom drip chamber in a medical disposable device

Negli ultimi anni, parallelamente allo sviluppo di calcolatori elettronici sempre più performanti, la fluidodinamica computazionale è diventata uno strumento di notevole utilità nell’analisi dei flussi e nello sviluppo di dispositivi medici. Quando impiegate nello studio di flussi di fluidi fisiologici, come il sangue, il vantaggio principale delle analisi CFD è che permettono di caratterizzare il comportamento fluidodinamico senza dover eseguire test in-vivo/in-vitro, consentendo quindi notevoli vantaggi in termini di tempo, denaro e rischio derivante da applicazioni mediche. Inoltre, simulazioni CFD offrono una precisa e dettagliata descrizione di ogni parametro di interesse permettendo, già in fase di progettazione, di prevedere quali modifiche al layout garantiranno maggiori vantaggi in termini di funzionalità. Il presente lavoro di tesi si è posto l’obiettivo di valutare, tramite simulazioni CFD, le performances fluidodinamiche del comparto sangue “camera venosa” di un dispositivo medico monouso Bellco impiegato nella realizzazione di trattamenti di emodialisi. Dopo una panoramica del contesto, è presentata una breve descrizione della disfunzione renale e dei trattamenti sostitutivi. Notevole impegno è stato in seguito rivolto allo studio della letteratura scientifica in modo da definire un modello reologico per il fluido non-Newtoniano preso in considerazione e determinarne i parametri caratteristici. Il terzo capitolo presenta lo stato dell’arte delle apparecchiature Bellco, rivolgendosi con particolare attenzione al componente “cassette” del dispositivo monouso. L’analisi fluidodinamica del compartimento “camera venosa” della cassette, che sarà presa in considerazione nei capitoli quinto e sesto, si inserisce nell’ambito della riprogettazione del dispositivo attualmente in commercio: il quarto capitolo si incentra sul suo nuovo design, ponendo specifico interesse sul layout della camera venosa di nuova generazione. Per lo studio dei flussi che si sviluppano internamente ad essa ci si è avvalsi del modulo CFD del software COMSOL multiphysics® (versione 5.0); la definizione del modello implementato e della tipologia di studio effettuato sono presi in considerazione nel quinto capitolo. Le problematiche di maggior impatto nella realizzazione di un trattamento di emodialisi sono l’emolisi e la coagulazione del sangue. Nell'evenienza che si verifichino massivamente occorre infatti interrompere il trattamento con notevoli disagi per il paziente, per questo devono essere evitate. Nel sesto capitolo i risultati ottenuti sono stati esaminati rivolgendo particolare attenzione alla verifica dell’assenza di fenomeni che possano portare alle problematiche suddette.

Effects of photoperiod and feeding regimes on Neuropeptide Y (NPY) and Agouti-related Protein (AgRP) expression in central areas of senegalese sole, Solea senegalensis

In the present study, we have tried to expand our knowledge about the endocrine mechanisms that regulate feeding and growth in cultured fish, which could be relevant for the improvement of fish farming conditions and feeding strategies. In order to reach this goal, we have investigated some orexigenic hormones, Neuropeptide Y (NPY) and the paralogues of Agouti-related protein, (AgRP1, AgRP2) in Solea senegalensis, an important species for Mediterranean aquaculture. We focused on hormones synchronization to different feeding regimes (diurnal vs nocturnal and random feeding) and photoperiod (light-dark cycle vs constant darkness). Therefore, the achieved results could also be relevant from a chronobiological perspective. Solea senegalensis specimen were reared in two different photoperiods, i.e.LD Light-Dark conditions as well as in DD conditions (constant darkness) along with different feeding regimes (fed at ML, Med and RND times), so to determine if mRNA expression of orexigenic hormones (NPY, AgRP1 and AgRP2) are entrained by feeding time and/or photoperiod. Our results show an independence of npy mRNA expression from the feeding time and suggest an endogenous control of npy expression in telencephalon of sole, while in optice tectum, npy expression could be entrained by the light-dark cycle. Our results on Senegalese sole AgRP1 and AgRP2 showed the same pattern of expression, indicating that expression of AgRPs is related to photoperiod in optic tectum, instead to feeding time. However the involvement of AgRP1 and AgRP2 in feeding behaviour should not be discarded in sole, as further research will be carried out with specimens maintained under different fasting conditions. our results reinforce the role of the telencephalon as the main neural area involved in the neuroendocrine control of food intake in fish, where endogenous NPY rhythms have been found, while diencephalon statistical variations weren’t observed suggesting that this brain area could be less involved in the neuroendocrine control of food intake in fish than previously thought.