Thesis (Ph. D.)--School of Computing and Engineering and Dept. of Mathematics and Statistics. University of Missouri--Kansas City, 2005. / "A dissertation in engineering and mathematics." Advisor: Bryan R. Becker. Typescript. Vita. Title from "catalog record" of the print edition Description based on contents viewed March 12, 2007. Includes bibliographical references (leaves 216-220). Online version of the print edition.

Thesis (M.S.)--Rochester Institute of Technology, 1995. / Typescript. Bibliography: leaf 54.

Thesis (M. Sc.)--University of Canterbury, 2007. / Typescript (photocopy). Includes bibliographical references (leaves 76-78). Also available via the World Wide Web.

A esterilidade é um requisito indispensável para a maioria dos biomateriais. Devido à sensibilidade dos hidrogéis, a sua esterilização apresenta-se como um desafio, sobretudo quando estão em causa nanoestruturas ou a presença de fármacos. O objetivo deste trabalho foi estudar os principais efeitos de diversos métodos de esterilização nas propriedades de diferentes tipos de sistemas à base de hidrogel. Além dos métodos convencionais (calor húmido e radiação gama) foi aferida a aplicabilidade da esterilização por ozono, um processo que embora se revele recente e ainda em fase de desenvolvimento, não deixa, no entanto, de ser bastante promissor. Estudou-se uma formulação de hidrogel natural nanoparticulado à base de quitosano (nanogel), com um largo espectro de possíveis aplicações, e duas formulações de hidrogéis sintéticos para aplicações oftálmicas (modelos de lentes de contato convencional e da nova geração de silicone-hidrogel), com e sem fármacos incorporados. Avaliaram-se alterações nas principais propriedades vitais ao bom desempenho e integridade dos materiais. No caso do nanogel: tamanho médio de partícula, potencial zeta, índice de polidispersão, absorvância, morfologia, estrutura química e citotoxicidade. No caso dos hidrogéis sintéticos: intumescimento, propriedades ópticas, permeabilidade iónica, molhabilidade, morfologia e topografia, estrutura química, propriedades mecânicas, citotoxicidade e perfil de libertação dos fármacos. Para garantir a melhor eficácia dos métodos de esterilização, realizaram-se testes de esterilidade após a contaminação intencional das amostras com diferentes cargas dos respetivos indicadores biológicos. A esterilização por calor húmido revelou-se o método mais agressivo, no caso do nanogel, e o menos agressivo para os hidrogéis sintéticos, quer na presença quer na ausência de fármacos. Relativamente à irradiação gama, para o nanogel, verificou-se que a sua resistência à irradiação aumenta consideravelmente na presença de açucares protetores. Já os hidrogéis sintéticos mostram-se resistentes à técnica, apresentando sinais de degradação evidente apenas para a dose mais elevada (25 kGy). Na presença de fármacos, a irradiação gama mostrou-se inadequada devido à sensibilidade dos mesmos. Os resultados obtidos são promissores no que diz respeito à aplicabilidade da esterilização por ozono, tanto para o nanogel como para os hidrogéis sintéticos, sem fármacos incorporados. Os fármacos sofrem, na generalidade, degradação quando expostos a este agente oxidante. Em suma, face à evidente complexidade dos fatores envolvidos (e.g. natureza, composição e propriedades dos materiais, estabilidade dos fármacos, condições e parâmetros dos processos esterilização), torna-se difícil generalizar os efeitos e prever o resultado dos métodos de esterilização. A escolha do processo mais adequado deve, portanto, ser feita caso a caso. / Sterility is mandatory requirement for most biomaterials. Because of their known sensitivity, hydrogel sterilization poses as a challenge, particularly when it comes to nanostructures or when drugs are incorporated. The main goal of this work was to study the key effects of different sterilization methods on the properties of different types of hydrogel-based systems. In addition to the conventional methods (steam heat and gamma radiation) the applicability of a promising new ozone method was assessed. Two formulations of synthetic hydrogels for ophthalmic applications (representing conventional contact lenses and new generation silicone-hydrogel contact lens), unloaded and loaded with ophthalmic drugs, were studied; and a natural chitosan-based nanostructured hydrogel (nanogel), with a broad spectrum of possible applications. Changes in the essential properties were evaluated. For synthetic hydrogels: swelling, optical properties, ionic permeability, wettability, morphology and topography, chemical structure, mechanical properties, cytotoxicity and drug release profile. For the nanogel: average particle size, zeta potential, polydispersity index, absorbance, morphology, chemical structure and cytotoxicity. In order to ensure the effectiveness of the sterilization methods, sterility tests were carried out after purposely contaminating the samples with different loads of biological indicators. Seam heat sterilization proved to be the most aggressive method for the nanogel, while being the least aggressive for the synthetic hydrogels in the presence and absence of drugs. Regarding gamma irradiation, the nanogel resistance to irradiation increased considerably in the presence of protective sugars. The synthetic hydrogels were resistant to this technique, showing signs of severe degradation only at the highest dose (25 kGy). In the presence of drugs, gamma irradiation proved to be inadequate due to drug degradation. The obtained results were encouraging with regard to the applicability of ozone sterilization for both the nanogel and the unloaded synthetic hydrogels. The drugs generally undergo degradation when exposed to this oxidizing agent. In view of the evident complexity of the factors involved (e.g. nature, composition and properties of materials, drug stability, conditions and parameters of sterilization processes), it is difficult to generalize the effects and predict the outcome of the sterilization methods. The selection of the most suitable procedure must be made on a case-by-case basis.

A esterilidade é um requisito indispensável para a maioria dos biomateriais. Devido à sensibilidade dos hidrogéis, a sua esterilização apresenta-se como um desafio, sobretudo quando estão em causa nanoestruturas ou a presença de fármacos. O objetivo deste trabalho foi estudar os principais efeitos de diversos métodos de esterilização nas propriedades de diferentes tipos de sistemas à base de hidrogel. Além dos métodos convencionais (calor húmido e radiação gama) foi aferida a aplicabilidade da esterilização por ozono, um processo que embora se revele recente e ainda em fase de desenvolvimento, não deixa, no entanto, de ser bastante promissor. Estudou-se uma formulação de hidrogel natural nanoparticulado à base de quitosano (nanogel), com um largo espectro de possíveis aplicações, e duas formulações de hidrogéis sintéticos para aplicações oftálmicas (modelos de lentes de contato convencional e da nova geração de silicone-hidrogel), com e sem fármacos incorporados. Avaliaram-se alterações nas principais propriedades vitais ao bom desempenho e integridade dos materiais. No caso do nanogel: tamanho médio de partícula, potencial zeta, índice de polidispersão, absorvância, morfologia, estrutura química e citotoxicidade. No caso dos hidrogéis sintéticos: intumescimento, propriedades ópticas, permeabilidade iónica, molhabilidade, morfologia e topografia, estrutura química, propriedades mecânicas, citotoxicidade e perfil de libertação dos fármacos. Para garantir a melhor eficácia dos métodos de esterilização, realizaram-se testes de esterilidade após a contaminação intencional das amostras com diferentes cargas dos respetivos indicadores biológicos. A esterilização por calor húmido revelou-se o método mais agressivo, no caso do nanogel, e o menos agressivo para os hidrogéis sintéticos, quer na presença quer na ausência de fármacos. Relativamente à irradiação gama, para o nanogel, verificou-se que a sua resistência à irradiação aumenta consideravelmente na presença de açucares protetores. Já os hidrogéis sintéticos mostram-se resistentes à técnica, apresentando sinais de degradação evidente apenas para a dose mais elevada (25 kGy). Na presença de fármacos, a irradiação gama mostrou-se inadequada devido à sensibilidade dos mesmos. Os resultados obtidos são promissores no que diz respeito à aplicabilidade da esterilização por ozono, tanto para o nanogel como para os hidrogéis sintéticos, sem fármacos incorporados. Os fármacos sofrem, na generalidade, degradação quando expostos a este agente oxidante. Em suma, face à evidente complexidade dos fatores envolvidos (e.g. natureza, composição e propriedades dos materiais, estabilidade dos fármacos, condições e parâmetros dos processos esterilização), torna-se difícil generalizar os efeitos e prever o resultado dos métodos de esterilização. A escolha do processo mais adequado deve, portanto, ser feita caso a caso. / Sterility is mandatory requirement for most biomaterials. Because of their known sensitivity, hydrogel sterilization poses as a challenge, particularly when it comes to nanostructures or when drugs are incorporated. The main goal of this work was to study the key effects of different sterilization methods on the properties of different types of hydrogel-based systems. In addition to the conventional methods (steam heat and gamma radiation) the applicability of a promising new ozone method was assessed. Two formulations of synthetic hydrogels for ophthalmic applications (representing conventional contact lenses and new generation silicone-hydrogel contact lens), unloaded and loaded with ophthalmic drugs, were studied; and a natural chitosan-based nanostructured hydrogel (nanogel), with a broad spectrum of possible applications. Changes in the essential properties were evaluated. For synthetic hydrogels: swelling, optical properties, ionic permeability, wettability, morphology and topography, chemical structure, mechanical properties, cytotoxicity and drug release profile. For the nanogel: average particle size, zeta potential, polydispersity index, absorbance, morphology, chemical structure and cytotoxicity. In order to ensure the effectiveness of the sterilization methods, sterility tests were carried out after purposely contaminating the samples with different loads of biological indicators. Seam heat sterilization proved to be the most aggressive method for the nanogel, while being the least aggressive for the synthetic hydrogels in the presence and absence of drugs. Regarding gamma irradiation, the nanogel resistance to irradiation increased considerably in the presence of protective sugars. The synthetic hydrogels were resistant to this technique, showing signs of severe degradation only at the highest dose (25 kGy). In the presence of drugs, gamma irradiation proved to be inadequate due to drug degradation. The obtained results were encouraging with regard to the applicability of ozone sterilization for both the nanogel and the unloaded synthetic hydrogels. The drugs generally undergo degradation when exposed to this oxidizing agent. In view of the evident complexity of the factors involved (e.g. nature, composition and properties of materials, drug stability, conditions and parameters of sterilization processes), it is difficult to generalize the effects and predict the outcome of the sterilization methods. The selection of the most suitable procedure must be made on a case-by-case basis.

[pt] O presente trabalho visa desenvolver um sistema de avaliação metrológica de autoclaves, que atenda às normas técnicas vigentes, de baixo custo e acessível a todos Estabelecimentos Assistenciais de Saúde (EAS), visando à validação do processo de esterilização por vapor saturado e a melhoria no controle de infecção hospitalar associada a problemas decorrentes do processo de esterilização. Por meio de uma abordagem matemática, o sistema deverá ser capaz de validar o processo de esterilização, garantindo assim o nível de esterilidade necessário e com isso reduzir as barreiras tecnológicas e financeiras que hoje impedem a garantia da qualidade da esterilização de materiais, sobretudo, em EAS, tanto público como privado. Apesar de instituições como a Organização Internacional de Metrologia Legal (OIML) externarem sua preocupação no que diz respeito à necessidade do acompanhamento da qualidade das medições realizadas por Equipamentos Eletromédicos (EEM) na fase pós-comercialização, a maioria dos países, entre eles o Brasil, apesar de já terem incorporado algumas recomendações publicadas pela OIML, têm concentrado suas exigências da fase de fabricação ao registro do produto. As iniciativas de calibração e ensaios de EEM dependem da cultura metrológica dos interessados ou na busca de algum tipo de acreditação, para a qual o controle metrológico dos equipamentos vem a ser exigência obrigatória. Aliado à falta de cultura metrológica depara-se com a existência de poucas instituições capacitadas para a realização desta tarefa e com a falta de recursos disponíveis. A exemplo dos EEM, no caso dos esterilizadores por vapor saturado ou autoclaves, existe apenas um único laboratório acreditado junto à Rede Brasileira de Laboratórios de Ensaio (RBLE), acreditado em janeiro de 2008. Utilizando-se dos estudos da esterilização, em particular das autoclaves e da Norma NBR ISO 11134/2001. Foi desenvolvido um sistema destinado à validação metrológica de autoclaves. Este sistema é composto de um Hardware (sensores, sistema de aquisição e computador portátil) e de um software desenvolvido em LabView. Neste sistema os sensores são posicionados no interior da câmara de esterilização, coletando a temperatura ao longo de todo o ciclo de esterilização. Com as temperaturas coletadas, tanto nos estudos de distribuição de temperatura como nos estudos de penetração de calor, foi possível calcular as taxas de letalidade do processo e apresentar os dados estatísticos, que confirmarão a efetividade do processo ou não. Após a realização de testes visando à comprovação do funcionamento do sistema, foi realizado o teste em um equipamento utilizado em um hospital público do Rio de Janeiro. Os testes compreenderam a realização de quatro estudos sendo, dois de distribuição de temperatura e dois de penetração de calor. Foram encontradas algumas limitações decorrentes da necessidade de desenvolvimento de alguns acessórios como, por exemplo, um flange para a utilização do sistema em autoclaves com acesso à câmara através de orifícios laterais, e a necessidade da construção de uma armação articulada para a perfeita disposição dos sensores no interior da câmara. O sistema desenvolvido no presente trabalho contribui para a disseminação da realização da validação do processo de esterilização por vapor saturado, avaliação fundamental para o controle da infecção hospitalar. / [en] The present work aims at developing a system for metrological evaluation of autoclaves in accordance with the standards, having a low cost and being accessible to all the healthcare system, aiming at the validation of the process of sterilization and the improvement of the control of hospital infection. By means of a mathematical approach, the system has to be capable to validate the sterilization process, thus guaranteeing the level of sterility necessary and reducing the technological and financial barriers that today hinder the guarantee of the quality of the sterilization of materials, in public and private health system. Although organizations as the International Organization of Legal Metrology (OIML) recommend the follow-up of the quality of the measurements carried through Medical Electrical Equipment (MEE) in the after-sales phase, the majority of the countries, including Brazil, even though already having incorporated some recommendations published by OIML, have concentrated its requirements on the phase of manufacture and register of the product. The initiatives of calibration and essays of MEE depend on the metrological culture of the interested parties or in the search of some type of accreditation process, for which the metrological control of the equipment is a requirement. Ally to the lack of metrological culture comes across itself with the existence of few institutions enabled to the accomplishment of this task and with the lack of available resources. In the case of the autoclaves, in Brazil, there was only one laboratory accredited in last January. A system destined to the metrological Evaluation of autoclaves was developed. This system is composed by hardware (sensors, system of acquisition and computer) and software, developed in LabView. In this system the sensors are arranged inside of the sterilization chamber, collecting the temperature throughout the sterilization cycle. With the collected temperatures, as much in the studies of distribution of temperature as in the studies of penetration of heat, it is possible to calculate the taxes of lethality of the process and to present the statistical data, that will confirm or not the effectiveness of the process. After the tests aiming at evidencing the correct operation of the system, it has been carried out the test in an equipment used in a public hospital of Rio de Janeiro. The tests consisted of 4 (four) studies, 2 (two) of distribution of temperature and 2 (two) of penetration of heat. Some limitations due to the necessity of development of some accessories have been found, for example, a flange for the use of the system in sterilizers with access to the chamber through lateral orifices, and the necessity of the construction of a articulated scaffolding for the perfect placement of the sensors in the interior of the chamber. The system developed in the present work contributes for the dissemination of the accomplishment of the validation of the process of sterilization for saturated vapor, basic evaluation for the control of the hospital infection.

This thesis deals with issue of grate boilers. It describes their properties, function principles and usage. The main part of this thesis is design of grate boiler burning biomass with steam output 96.4 tons/hour. Steam temperature and pressure at the output are 490 °C and 8.1 MPa.

This thesis processes design of hot water heater. It was done thermal, hydraulic and basic strength calculations in the work and from their outcomes was set up a design of heat exchanger, which was afterwards modelled and drawn. In the beginning of the work is reader introduced to heat exchanger types and characteristics and also to its thermal processes. Then the work continues with thermal design of the heat exchanger, where the most important outcome is heat transfer surface with other geometric parameters, followed by hydraulic design, where pressure loss on water side was calculated. The calculations are finished up by basic strength design, calculating thickness of shell and tube walls. The thesis is ended with evaluation of computed design and description of its basic features.

This diploma thesis describes a JSD600 unit intended for mathematical processing, measuring and data recording. The JSD600 unit is highly intended for industrial measuring of water steam energy delivery.First part of the work focuses on basics of the JSD600 unit detailing and describing main structures and principles for relevant data storing.Next part summarizes some basic facts and knowledge from the area of industrial liquid flow, energy measuring and describes water steam states. All these points within this range are needed for dilemma understanding.Last task deals with complete list of communication datagrams, which have been used for communication with JSD600 unit, including a main packet of structure descriptions.The second part of this dissertation brings the unit setup application description including some implementation details of the most interesting parts.