Una de las soluciones para el control del ruido ambiental en la fase de transmisión viene dada por la utilización de barreras acústicas. En los últimos años, la posibilidad de manipular el sonido a través de estructuras periódicas motivó la idea de utilizar estos medios como una alternativa a las barreras acústicas clásicas. Estos sistemas presentan una propiedad interesante que permite su uso como barreras acústicas: la existencia de rangos de frecuencias en las que el sonido no se transmite a través de la estructura, debido a la difracción Bragg, es decir, a un proceso de dispersión múltiple relacionado con la periodicidad del sistema. Sin embargo, debido a las características de este fenómeno de interferencias, su uso exclusivo no es suficiente para garantizar la existencia de altas atenuaciones sonoras en amplios rangos de frecuencia. Dos han sido las líneas de investigación clásicas seguidas en la literatura para aumentar la capacidad de atenuación de estos sistemas: (i) introducir nuevos mecanismos de control de la transmisión acústica en los dispersores y (ii) introducir nuevos ordenamientos de dispersores para maximizar la difracción Bragg. En este trabajo se muestra la realización y caracterización acústica de dos prototipos de barrera acústica basados en sistemas de dispersores según las dos líneas de investigación expuestas, una en la que se han añadido los mecanismos de absorción y resonancia a los centros dispersores, y otra que además añade ordenamientos fractales. El objetivo de ambos prototipos es su uso como dispositivo real de reducción de ruido de tráfico. Ambas barreras han sido analizadas, patentadas y homologadas para su puesta en el mercado. Por otro lado se presenta un modelo teórico de diseño por superposición de pantallas basadas en sistemas periódicos que analiza por separado cada uno de los fenómenos involucrados en la propagación acústica a través de la barrera, siguiendo el principio de tuneado. Este principio considera que cada fenómeno acústico actúa de forma independiente sin afectar a los otros. El modelo de superposición propuesto, desarrollado mediante el método de elementos finitos, constituye un modelo integral ya que permite, de una manera muy sencilla, transformar un modelo en tres dimensiones en la suma de dos modelos bidimensionales, reduciendo de esta manera el coste computacional. Asimismo, permite elegir qué fenómenos acústicos se quieren considerar en el diseño de estas pantallas, añadiendo una importante carga tecnológica y de diseño al campo de las pantallas acústicas. / Castiñeira Ibáñez, S. (2015). Análisis y modelado de la fenomenología ondulatoria asociada al diseño de barreras acústicas basadas en conjuntos de dispersores aislados. Homologación de dispositivos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/48533

La Resonancia Magnética funcional (RMf) es una técnica moderna de neuroimagen que permite la localización de actividad neuronal con una alta resolución espacial. La técnica de RMf emplea los cambios locales de oxigenación en la sangre, reflejados como pequeños cambios en la intensidad en un tipo concreto de imagen de Resonancia Magnética. La habilidad de esta técnica en la detección de cambios en la función en el cerebro sano y enfermo, y la localización de función anormal convierte a la RMf en una técnica ideal para el tratamiento de numerosas enfermedades y lesiones neuronales. Ya se ha aplicado clínicamente en la localización de áreas funcionales afectadas por tumores, pre- y post- operativamente. La esquizofrenia, una vasta enfermedad que se encuentra presente en el uno por cien de la población global, es una dolencia que se ha estudiado recientemente mediante técnicas de neuroimagen funcional, con más de 300 estudios publicados en revistas sobre esquizofrenia y RMf. La comprensión de los sustratos neuronales de la esquizofrenia requiere una determinación precisa de la extensión y la distribución de anormalidades en la función y anatomía cerebrales. Ya que los síntomas tienen una distribución dispersa, se debería emplear una aproximación fenomemológica a esta enfermedad para relacionar anormalidades, síntomas y prognosis con precisión. Los pacientes que tienen principalmente síntomas positivos, tales como alucinaciones auditivas y delirios, pueden tener anomalías cerebrales diferentes a aquellos que tienen síntomas negativos pronunciados. Por tanto, en el presente estudios se ha seleccionado un síntoma positivo, la presencia de alucinaciones auditivas en pacientes esquizofrénicos, como el criterio de selección de un grupo homogéneo de pacientes esquizofrénicos auditivos. Esta tesis presenta la aplicación de la RMf al estudio de la enfermedad de la esquizofrenia. Finalmente, un nuevo método de filtrado de datos de RMf, el NL-means, se ha propuesto y se sugiere su / Lull Noguera, JJ. (2008). Optimizing fMRI analysis in Schizophrenia research: methodology improvements [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/48597

[EN] This thesis has focused mainly on the synthesis and characterization of biostable macroporous polymers from the family of polyacrylates, for application in regenerative medicine. Scaffolds and membranes developed in this work can have different applications in regenerative medicine that require the transplantation of cells to the organism. In particular, ring of cornea prosthesis, anchorage of bone prosthesis, articular cartilage, and dressing for stem cell transplantation on skin regeneration or treatment of corneal and mouth ulcers. For this purpose, initially poly (ethyl acrylate) (PEA) copolymers films, with different and controlled physicochemical properties were prepared through via radical polymerization. In order to know some of the physical and thermal properties that might affect the proteins adsorption, determining differences between surface properties (topography, chemistry and surface energy) and subsequent cell adhesion, a characterization of the obtained films was performed, by finding the degree of wettability, swelling and the presence of phase separation in the material, by measuring the contact angle (WCA), water absorption and differential scanning calorimetry (DSC), respectively. Subsequently, thin porous membranes with suitable structural and mechanical properties that allow cell colonization and proliferation inside the network and biostables in the human body were developed. To obtain the membranes with well interconnected pores that reach the requirements to be used in prosthetic implants and transplants of cells, a method combining the template technique and the anisotropic pores collapse was designed. Processing method, microstructure and mechanical properties of the synthesized membranes was analyzed, through scanning electron microscopy (SEM), scanning confocal laser microscopy, stress strain experiments in tension and tearing strength measurements, yielding a thin and strong three dimensional porous membrane. Two biological characterizations were performed by seeding bone marrow mesenchymal stem cells on poly (ethyl acrylate) copolymers with different hydrophilicity degrees and different crosslinking densities. Seeding efficiency, cell viability and proliferation was analyzed. Morphology and cell adhesion type at short times culture was observed by fluorescence microscopy, and cell proliferation capacity a long times culture by Confocal fluorescence microscopy. A good initial cell adhesion in the porous thin membranes compare to their respective membranes was observed. For larger time culture the cells were able to adhere and expand over all porous membranes, and in addition they exhibited high proliferation in surface after 21 days of culture. Moreover, corneal prosthesis prototype following a core skirt type model was developed. Starting from an anchorage ring with flexible and porous structure of poly (ethyl acrylate), in which center a rigid and transparent lens of poly (methyl methacrylate) (PMMA) was polymerized, generating the integration of both components on a single piece. Finally, in collaboration with other research groups, the adhered fibronectin (FN) by adsorption or grafting and its biological response on films of poly (ethyl acrylate) copolymers was evaluated. Furthermore, the influence of the properties of polymeric materials in fibronectin adhesion and its conformation by exposure of some cell adhesive motifs that interact with integrins was analyzed. / [ES] Esta tesis se ha centrado principalmente en la síntesis y caracterización de polímeros bioestables macroporosos de la familia de los poliacrilatos, para su aplicación en medicina regenerativa. Los soportes desarrollados en este trabajo pueden tener distintas aplicaciones en terapias que requieren el trasplante al organismo de células. Concretamente en el anillo de la prótesis de córnea, anclaje de prótesis de hueso, cartílago articular y en forma de apósito para el trasplante de células madre para regeneración de piel o el tratamiento de úlceras corneales o bucales. Con este propósito, inicialmente se han preparado diferentes series de copolímeros de poliacrilato de etilo (PEA) en forma de láminas no porosas a través de polimerización por vía radical, con propiedades físico químicas diferentes y controladas. A fin de conocer algunas de las propiedades físicas y térmicas que puedan afectar a la adsorción de las proteínas, determinando diferencias entre las distintas propiedades superficiales (topografía, química y energía superficial) y la consecuente adhesión celular, se realizó una caracterización de las distintas láminas obtenidas, determinando el grado de humectabilidad, de hinchamiento y la presencia de separación de fases en el material, a través de la medida de ángulo de contacto (WCA), absorción de agua y Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC), respectivamente. Posteriormente se han desarrollado membranas finas porosas con propiedades estructurales y mecánicas adecuadas que permitan la colonización y proliferación celular en el interior de la red y su bioestabilidad en el cuerpo humano. Para obtener la membrana de poros bien interconectados que cumpla con los requisitos necesarios para su utilización en implantes protésicos y trasplante de células, se diseñó una variante del método que combina la técnica de las plantillas para producir los macroporos y el colapso de poros anisotrópico para obtener las membranas delgadas. Se analizó el procesamiento, microestructura y propiedades mecánicas de las distintas membranas sintetizadas, a través de la microscopía electrónica de barrido (SEM), microscopia Confocal laser de Barrido, ensayos de tensión deformación y resistencia al desgarro, teniendo como resultado una malla tridimensional porosa, fina y resistente. Se realizaron dos caracterizaciones biológicas sembrando in vitro células mesenquimales de médula ósea sobre los materiales de copolímeros de poliacrilato de etilo con distinto grado de hidrofilicidad y con diferentes densidades de entrecruzamiento, analizando la eficiencia de la siembra, viabilidad y proliferación celular. Mediante microscopía de fluorescencia se observó la morfología y el tipo de adhesión celular a tiempos cortos de cultivo que presentan los distintos copolímeros, y a través de microscopía Confocal de fluorescencia la capacidad de proliferación celular a tiempos largos de cultivo, observándose inicialmente una buena adhesión celular en las láminas porosas frente a sus respectivas membranas. Para tiempos de cultivo mayores las células fueron capaces de adherirse y expandirse en todas las membranas, además de mostrar una alta proliferación en superficie tras 21 días de cultivo. Por otra parte, se desarrolló un prototipo de prótesis de córnea siguiendo un modelo tipo core skirt, partiendo de un anillo de anclaje de poliacrilato de etilo con estructura porosa y flexible, en cuyo centró se polimeriza la lente de poli metacrilato de metilo (PMMA) rígida y trasparente, generando como resultado la integración de ambos componentes en una única pieza. Finalmente y en colaboración con otros grupos de investigación, por un lado se ha evaluado la adsorción o el injerto de la fibronectina (FN) y la respuesta biológica posterior sobre láminas no porosa de copolímeros de poliacrilato de etilo. / [CA] Aquesta tesi s'ha centrat principalment en la síntesi i caracterització de polímers bioestables macroporosos de la família dels poliacrilats, per a la seua aplicació en medicina regenerativa. Els suports desenvolupats en aquest treball poden tenir diferents aplicacions en teràpies que requereixen el trasplantament a l'organisme de cèl·lules. Concretament en l'anell de la pròtesi de còrnia, ancoratge de pròtesi d'os, cartílag articular i en forma d'apòsit per al trasplantament de cèl·lules mare per a regeneració de pell o el tractament d'úlceres cornials o bucals. Amb aquest propòsit, inicialment s'han preparat diferents sèries de copolímers de poliacrilat d'etil (PEA) en forma de làmines no poroses a través de polimerització per vía radical, amb propietats fisico químiques diferents i controlades. A fi de conèixer algunes de les propietats físiques i tèrmiques que pugen afectar a l'adsorció de les proteïnes, determinant diferències entre les diferents propietats superficials (topografia, química i energia superficial) i la conseqüent adhesió cel·lular, es va realitzar una caracterització de les diferents làmines obtingudes, determinant el grau de humectabilitat, d'inflament i la presència de separació de fases en el material, a través de la mesura d'angle de contacte (WCA), absorció d'aigua i Calorimetria Diferencial d'Escombratge (DSC), respectivament. Posteriorment s'han desenvolupat membranes fines poroses amb propietats estructurals i mecàniques adequades que permeten la colonització i proliferació cel·lular a l'interior de la xarxa i la seua bioestabilitat en el cos humà. Per a obtenir la membrana de porus ben interconnectats que complisca amb els requisits necessaris per a la seua utilització en implants protèsics i trasplantament de cèl·lules, es va dissenyar una variant del mètode que combina la tècnica de les plantilles per a produir els macroporus i el col·lapse de porus anisotròpics per a obtenir les membranes primes. Es va analitzar el processament, microestructura i propietats mecàniques de les diferents membranes sintetitzades, a través de la microscòpia electrònica d'escombratge (SEM), microscòpia Confocal làser d'Escombratge, assajos de tensió deformació i resistència a l'esquinçament, tenint com resultat una malla tridimensional porosa, fina i resistent. Es van realitzar dues caracteritzacions biològiques sembrant in vitro cèl·lules mesenquimals de medul·la òssia sobre els materials de copolímers de poliacrilat d'etil amb diferent grau de hidrofilicitat i amb diferents densitats d'entrecreuament, analitzant l'eficiència de la sembra, viabilitat i proliferació cel·lular. Mitjançant microscòpia de fluorescència es va observar la morfologia i el tipus d'adhesió cel·lular a temps curts de cultiu que presenten els diferents copolímers, i mitjançant microscòpia Confocal de fluorescència la capacitat de proliferació cel·lular a temps llargs de cultiu, observant se inicialment una bona adhesió cel·lular en les làmines poroses enfront de les seues respectives membranes. Per a temps de cultiu majors les cèl·lules van ser capaces d'adherir se i expandir se en totes les membranes, a més de mostrar una alta proliferació en superfície després de 21 dies de cultiu. D'altra banda, es va desenvolupar un prototip de pròtesi de còrnia seguint un model tipus core skirt, partint d'un anell d'ancoratge de poliacrilat d'etil amb estructura porosa i flexible, en el centre de la qual es polimeritza la lent de polimetacrilat de metil (PMMA) rígida i transparent, generant com resultat la integració de tots dos components en una única peça. Finalment i en col·laboració amb altres grups de recerca, d'una banda s'ha avaluat l'adsorció o l'empelt de la fibronectina (FN) i la resposta biològica posterior sobre làmines no porosa de copolímers de poliacrilat d'etil. / Antolinos Turpín, CM. (2015). Mallas macroporosas bioestables con aplicación en implantes protésicos y trasplante de células [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/48802

[EN] Shoulder pain is one of the most common conditions, affecting approximately 16% to 25% of the general population over the age of 50. Individualized treatment plans and preventative strategies are required using objective, reliable and accurate tools to detect minimal changes in patients' functional ability. However, the most commonly used tools for the functional assessment of shoulder pain patients have been shown to have limitations. The use of functional questionnaires may lead to subjective scoring and the reliability of goniometers is low. Human movement analysis using photogrammetry provides great accuracy and reliability. Although there is some evidence for the usefulness of this technique in the assessment of shoulder pain, the complexity of the technology and the measurement protocols have been an obstacle to its implantation within the clinical context. The purpose of this study is to develop a methodology for functional assessment of the shoulder joint based on kinematic analysis. The measurement procedures should meet the main requirements of the clinical setting and provide a differential value in comparison with the most commonly used clinical tools. With this aim, a simplified measurement procedure has been defined in order to measure the humeral elevation in the scapular plane executed with two different weights: 250 g and 1 kg. To assess shoulder functionality three types of variables were calculated: (i) descriptive movement variables; (ii) execution rhythm variables and iii) variability variables. A comparison of reliability in the description of humerothoracic motion during elevation in the scapular plane was made using the YX¿Y¿¿ and XZ¿Y¿¿ sequences and the attitude vector. A reproducibility study was performed in order to determine the reliability and agreement of the measurement procedure. The effect of age, gender, dominance and the magnitude of the weight handled in the motion of the healthy group was analyzed. Normal patterns were obtained to be used as a reference to evaluate the performance of subjects with shoulder pain. Finally, the sample of patients was divided into two levels of functionality (based on the DASH score) and, in a second study, the same sample was classified by diagnosis (tendinitis of the rotator cuff and rotator cuff tears). In both cases, we assessed the capacity of the kinematic variables to discriminate between groups, comparing the results with the outcomes of functional questionnaires, goniometry and dynamometry. The XZ¿Y¿¿ sequence presented the best results in the description of the humerothoracic elevation in the scapular plane. The measurement procedures presented high reliability and agreement in all the variables studied. The weight handled was the only factor that affected the motion of the healthy group, as no significant effect of gender, dominance and age was found. The comparison between healthy people and people with shoulder injuries showed differences in all the kinematic variables. Moreover, patients presented higher sensitivity to the increment of the weight handled. A larger effect was observed in the kinematic variables compared with the clinical variables when the pathologic group was divided according to level of functionality and diagnosis. The variability variables and the descriptive movement variables presented the best ability to differentiate between the two levels of functionality. In the analysis of the two diagnosis groups none of the clinical variables showed differences. In contrast, some of the kinematic variables were able to discriminate between the two groups. In particular, the execution rhythm variables presented the best results. The results of this study show promising progress in the development of objective methods of functional assessment of the shoulder with the aim of providing the clinical community with more precise and sensitive measures that enhance the management of rehabilitation treatments. / [ES] El dolor de hombro es una de las patologías que con más frecuencia afecta a la población ya que se estima que entre el 16% y 25% de los mayores de 50 años lo padecen. La eficacia de los planes de prevención y tratamiento depende de la existencia de herramientas objetivas, válidas y reproducibles y que sean capaces de detectar mínimos cambios en el estado funcional del paciente. Sin embargo, los instrumentos utilizados habitualmente presentan ciertas limitaciones. Los cuestionarios tienen la desventaja de la subjetividad en cuanto a la puntuación del paciente. Por otra parte, los goniómetros presentan una baja reproducibilidad. El análisis de movimientos humanos mediante fotogrametría tiene una alta precisión y fiabilidad y, existen evidencias de su utilidad para la valoración del hombro doloroso, pero la complejidad de la técnica y de los protocolos de medida ha sido un obstáculo para su implantación en el ámbito clínico. El objetivo del presente trabajo es desarrollar una metodología de valoración funcional de la articulación del hombro, basada en técnicas de análisis cinemático, que se adapte a los requerimientos fundamentales del ámbito clínico y que aporte un valor diferencial en comparación con las herramientas clínicas habituales. Con este fin se ha definido un procedimiento de medida simplificado, para medir la elevación humeral en el plano de la escápula, ejecutada con dos pesos distintos, de 250 g y 1 kg. Para valorar la funcionalidad del hombro se calcularon tres tipos de variables: (i) las descriptivas del movimiento; (ii) las de ritmo de ejecución del gesto y (iii) las variables de variabilidad. Se ha realizado una comparación de la fiabilidad en la descripción del movimiento usando las secuencias de Euler YX¿Y¿¿ y XZ¿Y¿¿ y el vector orientación. Se ha llevado a cabo un estudio de reproducibilidad del procedimiento de medida. Se ha analizado el efecto de la edad, el sexo, la dominancia y la magnitud de la carga levantada en sujetos sanos. Se ha comparado el movimiento de los pacientes con lesión del hombro, con los valores de referencia de sujetos sanos. Por último, se realizaron dos subgrupos de la muestra de sujetos con patología de hombro: (i) según el nivel de funcionalidad y (ii) según el diagnóstico. En cada caso, se analizó la capacidad de las variables cinemáticas para discriminar entre los subgrupos definidos, contrastando los resultados con las variables obtenidas de la valoración mediante cuestionarios, goniometría y dinamometría. Se seleccionó la secuencia de Euler XZ¿Y¿¿ para representar el movimiento, por presentar los errores más bajos. El procedimiento de medida demostró una elevada reproducibilidad en todas las variables. El análisis en personas sanas, indicó que no existe una influencia del sexo, la dominancia y la edad en el gesto estudiado. Sí se encontró un efecto significativo del peso levantado. La comparación entre personas sanas y con lesión del hombro mostró diferencias en todas las variables cinemáticas. Además, los pacientes mostraron mayor sensibilidad al peso manejado. Al dividir el grupo patológico, se observó un mayor efecto en las variables cinemáticas que en las variables clínicas, tanto del nivel de funcionalidad como del diagnóstico. Las variables de variabilidad y las descriptivas del movimiento fueron las que mejor discriminaron entre ambos niveles de funcionalidad. Al estudiar los dos subgrupos de diagnóstico no se encontró ninguna diferencia en las variables clínicas. Por el contrario, la valoración cinemática sí mostró resultados distintos, siendo las variables del ritmo de ejecución del movimiento las que mostraron mayores diferencias entre los dos grupos. Los resultados de este trabajo resultan prometedores para progresar en el desarrollo de métodos objetivos de valoración funcional del hombro que proporcionen a la comunidad clínica medidas más precisas y sensibles que permitan mejorar la / [CA] El dolor de muscle és una de les patologies que amb més freqüència afecta la població ja que s'estima que entre el 16% i 25% dels majors de 50 anys el patixen. Este fet fa necessari que s'establisquen plans de prevenció i tractament individualitzats, per a la qual cosa és imprescindible disposar de ferramentes objectives, vàlides i reproduïbles i que siguen capaços de detectar mínims canvis en l'estat funcional del pacient. Els instruments utilitzats habitualment en l¿avaluació funcional del pacient amb dolor de muscle presenten certes limitacions. Els qüestionaris tenen el principal desavantatge de la subjectivitat en la puntuació del pacient. D'altra banda, els goniòmetres permeten una mesura objectiva del rang articular, encara que presenten una baixa reproduïbilitat. L'anàlisi de moviments humans amb fotogrametria té una alta precisió i fiabilitat i, a més, permet estudiar alteracions en el moviment del pacient al llarg de tot el gest i no únicament valorar el resultat final del mateix (i.e. rang articular). Hi ha evidències de la seua utilitat per a la valoració del muscle dolorós, però la complexitat de la tècnica i dels protocols de mesura han sigut un obstacle per a la seua implantació en l'àmbit clínic. L'objectiu del treball és desenvolupar una metodologia de valoració funcional de l'articulació del muscle, basada en tècniques d'anàlisi cinemàtic, que s'adapte als requeriments de l'àmbit clínic i que aporte un valor diferencial en comparació amb les ferramentes clíniques habituals. Amb aquesta finalitat s'ha definit un procediment de mesura de l¿elevació humeral en el plànol de l¿escàpula simplificat, executat amb dos pesos, 250 g i 1 kg. Per valorar-lo es van calcular tres tipus de variables: (i) descriptives del moviment; (ii) de ritme d'execució del gest i (iii) de variabilitat. S'ha realitzat una comparació de la fiabilitat en la descripció del moviment emprant les seqüències d'Euler YX¿Y¿¿ i XZ¿Y¿¿ i el vector orientació. S¿ha portat a terme un estudi de reproduïbilitat. S¿ ha analitzat el efecte dels factors edat, sexe, dominància i càrrega en subjectes sans. S¿han definit uns valors de referència en subjectes sans usats per avaluar el moviment d¿elevació humeral en el plànol escapular en pacients amb lesió de muscle. Per últim, s¿ha classificat la mostra amb patologia de muscle segons: (i) el nivell de funcionalitat i (ii) el diagnòstic, (tendinitis o trencament del maneguet rotador), amb dos categories cadascuna. En ambdues classificacions s¿ analitzà la capacitat de les variables cinemàtiques per discriminar entre categories. Els resultats es contrastaren amb les variables clíniques (qüestionaris, goniometria i dinamometria). Es va seleccionar la seqüència d'Euler XZ¿Y¿¿ per presentar uns errors més baixos. El procediment de mesura demostrà una elevada fiabilitat a totes les variables. L¿anàlisi amb persones sanes indicà que no existeix una influència significativa del sexe, la dominància i l¿edat en el gest però sí del pes. La comparació entre persones sanes i amb lesió de muscle mostrà diferències en totes les variables cinemàtiques. A més, els pacients presentaren una major sensibilitat al pes suportat. Quan es dividí el grup patològic, es va observar un major efecte en les variables cinemàtiques que en les clíniques, en ambdues classificacions (nivell de funcionalitat i diagnòstic). Les variables de variabilitat i descriptives del moviment foren les que millor discriminaren entre els nivells de funcionalitat. En estudiar els dos subgrups de diagnòstic no es va trobar cap diferència en les variables clíniques però sí amb la valoració cinemàtica, sent les variables del ritme d¿execució les més discriminants. Els resultats d¿aquest treball esdevenen prometedors per progressar en el desenvolupament de mètodes objectius de valoració funcional del muscle que proporcionen a la comunitat clínica / Lopez Pascual, J. (2015). Caracterización cinemática de la elevación humeral en el plano escapular. Definición de patrones de normalidad y análisis del gesto patológico [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/48880

[EN] This thesis deals with the development of a living biointerface between synthetic substrates and living cells to engineer cell-material interactions for tissue engineering purposes. This living biointerface is made of Lactococcus lactis, a non-pathogenic lactic bacteria widely used as starter in the dairy industry and, recently, in the expression of heterologous proteins in applications such as oral vaccine delivery or membrane-bound expression of proteins. L. lactis has been engineered to display the III 7-10 fragment of the fibronectin fused to GFP as reporter protein. Fibronectin is a ubiquitous protein present in the extracellular matrix, a complex mesh of structural and adhesive proteins which serve as mechanical support and development niche for cells of a wide variety of tissues. This fragment contains two important sequences, RGD and PHSRN. RGD is an adhesive sequence that interacts with a wide range of integrins, membrane-bound receptors that play a role in cellular processes such as adhesion, migration, proliferation and differentiation. On the other hand, PHSRN binds synergistically with RGD to some integrins such as alpha-5-beta-1 and others, increasing the specificity of this interaction. Genetically engineered L. lactis has been thoroughly characterized to test its capabilities as a living interface. This strain was found to express the FNIII 7-10-GFP fragment covalently linked to the cell wall and biological activity and expression levels of this fragment was assessed with techniques such as Western blot, ELISA and immunofluorescence. Moreover, this strain still holds the ability to develop biofilms, communities of sessile, attached bacteria to abiotic surfaces which helps greatly in the generation of a stable monolayer of bacteria between synthetic substrates and mammalian cells. Mammalian cell behaviour in response to the expressed fibronectin fragment on L. lactis membrane was also assessed. Several cell lines were tested, such as Fn-/Fn- and NIH3T3 fibroblasts, C2C12 myoblasts and human bone-marrow derived mesenchymal cells. This living biointerface was found to trigger cell adhesion and FAK phosphorylation, a marker for intracellular integrin-mediated signalling in all of the tested cell lines. It also triggered myoblast-to-myotube differentiation on C2C12 cells. In hMSCs, the cell-wall exposed fibronectin fragment was found to enhance the phosphorylation of ERK1/2, a kinase involved in the MAPK pathway, which is deeply involved in a multitude of cellular processes related to differentiation, proliferation and migration. Nevertheless, this thesis is a proof of concept that this novel system can be further exploited to express almost any desired protein or small molecule to help in the development of new tissues from progenitor cells. These molecules can be either secreted in the medium or displayed in the membrane, and can also be constitutively expressed or in-demand, due to the great flexibility of L. lactis and the wide variety of expression systems available. This interface based on living bacteria establishes a new paradigm in surface functionalization for biomedical engineering applications. / [ES] Esta tesis aborda el desarrollo de una biointerfase viviente entre materiales sintéticos y células vivas con el objetivo de dirigir la interacción célula-material en aplicaciones de ingeniería tisular. Esta biointerfase está compuesta de Lactococcus lactis, una bacteria láctica no patógena, ampliamente usada en la industria láctea como inóculo, y, recientemente, en la expresión heteróloga de proteínas para su uso como vacunas de administración oral o su expresión en membrana. L. lactis ha sido genéticamente modificado para expresar el fragmento III 7-10 de la fibronectina, unida a GFP como reporter. La fibronectina es una proteína presente de forma ubicua en la matriz extracelular, una compleja red de proteínas adhesivas y estructurales cuyo propósito es servir como soporte estructural y como nicho de desarrollo para diversos tejidos. Este fragmento contiene dos secuencias importantes, RGD y PHSRN. RGD es una secuencia adhesiva de unión que interacciona con una amplia variedad de integrinas, receptores de membrana que juegan muchos e importantes papeles en diferentes procesos celulares, como adhesión, proliferación, migración o diferenciación. Por otra parte, PHSRN se une a las integrinas de forma sinérgica con RGD facilitando aún más estos procesos y aumentando la especificidad de esta interacción. Esta cepa de L. lactis modificada ha sido ampliamente caracterizada para estudiar su idoneidad como interfaz funcional viviente. Se ha demostrado que L. lactis es capaz de expresar el fragmento FNIII7-10-GFP covalentemente anclado a la pared celular bacteriana, habiéndose caracterizado también su actividad biológica con técnicas como Western blot, ELISA e inmunofluorescencia. Esta cepa mantiene la capacidad de desarrollo de biofilms presente en la gran mayoría de microorganismos. Los biofilms son comunidades de bacterias sésiles adheridas a un sustrato que pueden ser usadas como interfase física entre células de mamífero y sustratos abióticos. También se ha estudiado la respuesta celular a la fibronectina expuesta en la membrana de L. lactis. Se estudiaron varias líneas celulares, como fibroblastos Fn-/Fn- y NIH3T3, mioblastos C2C12 y células mesenquimales humanas derivadas de médula ósea. Esta interfase viviente fue capaz de provocar respuesta celular en forma de adhesión en todas las líneas estudiadas, además de inducir diferenciación de mioblastos a miotubos en C2C12 y de provocar la fosforilación de FAK, un marcador de señalización celular mediada por integrinas. En células mesenquimales humanas se demostró la capacidad del fragmento de fibronectina expuesto para fosforilar ERK1/2, una kinasa perteneciente a la ruta de señalización MAPK, ruta que forma parte de muchos procesos celulares importantes como diferenciación, proliferación y migración. Pese a todo, esta tesis es sólo una prueba de concepto de un sistema que puede ser utilizado para expresar casi cualquier proteína o molécula pequeña deseada, que puede ser muy útil en el desarrollo de nuevos tejidos a partir de sus células progenitoras. Estas moléculas pueden ser secretadas en el medio o ancladas en la pared celular, de forma constitutiva o bajo demanda, debido a la flexibilidad y amplia variedad de sistemas de expresión disponibles para L. lactis. Esta biointerfase basada en bacterias vivas establece un nuevo paradigma en el campo de la funcionalización de superficies para aplicaciones de ingeniería biomédica. / [CA] Aquesta tesi aborda el desenvolupament d'una interfase viva entre materials sintètics i cèl·lules vives amb l'objectiu de dirigir la interacció cèl·lula-material, per al seu ús en aplicacions d'enginyeria tissular. Aquesta interfase està composta de Lactococcus lactis, un bacteri làctic, no patogènic i àmpliament utilitzat en l'industria làctica com a inòcul, i, recentment, en l'expressió heteròloga de proteïnes per al seu ús com vacunes d'administració oral o per a la seva expressió en membrana. L. lactis ha sigut genèticament modificada per a expressar el fragment III7-10 de la fibronectina, unida a GFP com a reporter. La fibronectina és una proteïna present de forma ubiqua en la matriu extracel·lular, una complexa xarxa de proteïnes adhesives i estructurals que s'utilitzen com a suport estructural i com a nínxol de desenvolupament per a diversos teixits. Aquest fragment conté dos seqüències importants, RGD i PHSRN. RGD és una seqüència adhesiva d'unió a integrines, receptors de membrana que juguen molts i molt importants papers en diferents processos cel·lulars, com poden ser adhesió, proliferació, migració o diferenciació. Per altra banda, PHSRN s'uneix a les integrines de forma sinèrgica amb RGD facilitant encara més aquests processos i augmentant l'especificitat d'aquesta interacció. Aquesta modificació genètica de L. lactis ha estat àmpliament caracteritzada per provar les seves característiques com a interfase funcional vivent. S'ha demostrat que L. lactis és capaç d'expressar el fragment FNIII 7-10-GFP covalentment ancorat a la paret cel·lular bacteriana, havent-se caracteritzat també la seva activitat biològica amb tècniques com Western blot, ELISA i immunofluorescència. A més, aquest cep manté la capacitat de desenvolupament de biofilms, comunitats de bacteris sèssils adherits a un substrat que poden ser utilitzades com a interfase física entre cèl·lules de mamífer i substrats abiòtics. També s'ha estudiat la resposta cel·lular a la fibronectina expressada en la paret cel·lular de L. lactis. El estudi es va fer utilitzant diverses línies cel·lulars, com fibroblasts Fn-/Fn- i NIH3T3, mioblasts C2C12 i cèl·lules mesenquimals humanes derivades de medul·la òssia. Aquesta interfase vivent va ser capaç de provocar resposta cel·lular en forma d'adhesió a totes les línies estudiades, a més d'induir diferenciació de mioblasts a miotubs en C2C12 i de provocar la fosforilació de FAK, un marcador de senyalització cel·lular mediat per integrines, en les línies assajades. En cèl·lules mesenquimals humanes es va demostrar la capacitat del fragment de fibronectina exposat per fosforilar ERK1/2, una kinasa pertanyent a la ruta de senyalització MAPK, ruta que forma part de molts processos cel·lulars importants com diferenciació, proliferació i migració. Malgrat tot, aquesta tesi mostra només una prova de concepte d'un sistema que pot ser utilitzat per expressar gairebé qualsevol proteïna o molècula petita desitjada, que pot ser molt útil en el desenvolupament de nous teixits a partir de les seves cèl·lules progenitores. Aquestes molècules poden ser secretades en el medi o ancorades a la paret cel·lular, de manera constitutiva o sota demanda, a causa de la flexibilitat i àmplia varietat de sistemes d'expressió disponibles per L. lactis Aquesta biointerfase basada en bacteris vius estableix un nou paradigma en el camp de la funcionalització de superfícies per a aplicacions d'enginyería biomèdica. / Rodrigo Navarro, A. (2015). Functional living biointerfaces to direct cell-material interaction [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/51461

[EN] The choosing of an adequate structural typology for a building in its design stage is a complex problem due to different tangible and intangible factors and the multiple alternatives that exist. Nowadays sustainability, defined by triple bottom line englobing economic, social and environmental criteria, gains more and more relevance. However, in the construction sector, companies keep applying tools based on traditional bottom line referenced to one metric (financial performance or cost), to evaluate projects, ignoring, or underestimating, environmental or social values and forgetting about long-term impact on quality life of present and future generations. Moreover technological advances allow the development of new industrial solutions with a higher productivity rate and a lower impact, but construction is a sector that struggles to innovate and traditional solutions are still often applied without considering the solutions provided by industry. Multicriteria methods are being set higher each day as key tools, capable of incorporating environmental and social matters to the decision- making process. Tools using multicriteria evaluation to assess sustainability of finished buildings and sustainability of a certain type of structures already exist. The objective of this thesis is to develop a hybrid method of multiple criteria, combining AHP with the Delphi method and the VIKOR technique, to apply economic, social and environmental criteria in the selection of a structural typology for medium spanned buildings, taking into account both the construction and the operation stages. Using AHP, a hierarchical structure is defined from judgements emitted by a panel of experts, with the following levels: goal, criteria, sub-criteria and alternatives. From this hierarchy, also following AHP and with the judgements emitted by the panel of experts, a priority vector of the sub-criteria with respect to the goal and the priority vectors' matrix of the alternatives with respect to each sub-criterion are obtained. The Delphi technique is used in order to handle the surveys in which experts emit their judgements, until consensus is reached. From the priority vectors, applying the VIKOR method, the compromise solution is reached, being this the closest to ideal. For the elaboration of this tool, tangible criteria, like manufacturing cost, transport and assembly cost, emissions impact and embodied energy and operating energy; and intangible criteria like roof maintenance cost, aesthetic, satisfactory fireproofing and the use of local materials, have been considered. The specific case of a 17 m span sports hall in a recreational level has been studied. Five alternatives have been evaluated: both of the traditional Prefabricated concrete and purlins and Steel lattice and purlins options and other three applying technological innovations developed by the building industry: Prefabricated concrete and self-supporting curved system, Self-supporting curved system and Laminated wood and purlins, being the Self-supporting curved system roof option obtained as the optimal solution. Lastly, a computer tool is designed in which, for any medium spanned building, introducing data from companies offering the five studied alternatives, a compromise solution is obtained, taking into account sustainability criteria. The developed tool will serve as help towards the choosing of a structural typology, applying sustainability criteria for the roof a medium spanned building. / [ES] La selección de una tipología estructural adecuada para un edificio en la etapa de diseño es un problema complejo, debido a los diferentes factores tangibles e intangibles y a las múltiples alternativas que existen. Hoy en día la sostenibilidad, definida por el triple principio, que engloba criterios económicos, sociales y ambientales, es cada vez más relevante. Sin embargo, en el sector de la construcción las empresas siguen aplicando herramientas basadas en análisis de costes y beneficios para evaluar proyectos, ignorando o subestimando valores medioambientales o sociales y olvidando el impacto a largo plazo sobre la calidad de vida de las generaciones presentes y futuras. Además, los avances tecnológicos han permitido el desarrollo de nuevas soluciones industriales con una mayor productividad y un menor impacto, pero la construcción es un sector al que le cuesta innovar y a menudo se siguen aplicando soluciones tradicionales sin considerar las distintas soluciones proporcionadas por la industria. Los métodos multicriterio se están posicionando cada vez más como herramientas clave, capaces de incorporar cuestiones medioambientales y sociales en el proceso de toma de decisiones. Ya existen herramientas que utilizan métodos de evaluación multicriterio para evaluar la sostenibilidad de los edificios terminados y la sostenibilidad de las estructuras de un tipo determinado, comparándolas con las mejores técnicas disponibles. El objetivo de esta tesis es desarrollar un modelo híbrido de criterios múltiples, que combina el AHP con el método Delphi y la técnica VIKOR, para aplicar criterios económicos, sociales y ambientales en la selección de una tipología estructural para edificios de luces medias, teniendo en cuenta tanto la etapa de construcción como la de funcionamiento. Utilizando AHP se define una estructura jerárquica, a partir de juicios emitidos por un panel de expertos, con los siguientes niveles: objetivo, criterios, sub-criterios y alternativas. A partir de esta jerarquía, siguiendo también el AHP y con los juicios emitidos por el panel de expertos, se obtiene el vector de prioridad de los sub-criterios respecto del objetivo y la matriz de vectores de prioridad de las alternativas respecto de cada criterio. Para gestionar las encuestas en las que los expertos emiten sus juicios, hasta alcanzar el consenso, se utiliza la técnica Delphi. A partir de los vectores de prioridad, aplicando el método VIKOR, se obtiene la solución de consenso, que es la más cercana a la ideal. Para la elaboración de esta herramienta se han considerado criterios tangibles como el coste de fabricación y el de transporte y montaje, el impacto de las emisiones y las energías interna y de funcionamiento y criterios intangibles como el coste de mantenimiento de la cubierta, el aspecto estético, la resistencia al fuego y el uso de materiales locales. Se ha estudiado el caso concreto de un pabellón polideportivo de 17 m de luz, evaluando cinco alternativas: las dos tradicionales de vigas celosía y correas metálicas y vigas y correas prefabricadas de hormigón pretensado y otras tres que aplican las innovaciones tecnológicas desarrolladas por la industria de la construcción: vigas de hormigón prefabricado con cubierta tipo membrana, cubierta metálica autoportante y estructura de madera laminada, obteniéndose como solución óptima la cubierta metálica autoportante. Por último, se diseña una herramienta informática en la que, para cualquier edificio con una luz media, introduciendo datos obtenidos de ofertas de empresas de las cinco alternativas estudiadas, se obtiene la solución de consenso teniendo en cuenta criterios de sostenibilidad. La herramienta desarrollada mediante hojas de cálculo servirá de ayuda para elegir una tipología estructural, aplicando criterios de sostenibilidad, para la cubierta de un edificio con una luz media. / [CA] La selecció d'una tipologia estructural adequada per a un edifici en l'etapa de disseny és un problema complex, a causa dels diferents factors tangibles i intangibles i a les múltiples alternatives que existeixen. Avui dia la sostenibilitat, definida pel triple principi, que engloba criteris econòmics, socials i ambientals, és cada vegada més rellevant. No obstant açò, en el sector de la construcció les empreses segueixen aplicant eines basades en anàlisis de costos i beneficis per a avaluar projectes, ignorant o subestimant valors mediambientals o socials i oblidant l'impacte a llarg termini sobre la qualitat de vida de les generacions presents i futures. A més, els avanços tecnològics han permès el desenvolupament de noves solucions industrials amb una major productivitat i un menor impacte, però la construcció és un sector al que li costa innovar i sovint se segueixen aplicant solucions tradicionals sense considerar les diferents solucions proporcionades per la indústria. Els mètodes multicriterio s'estan posicionant cada vegada més com a eines clau, capaces d'incorporar qüestions mediambientals i socials en el procés de presa de decisions. Ja existeixen eines que utilitzen mètodes d'avaluació multicriterio per a avaluar la sostenibilitat dels edificis acabats i la sostenibilitat de les estructures d'un tipus determinat, comparant-les amb les millors tècniques disponibles. L'objectiu d'aquesta tesi és desenvolupar un model híbrid de criteris múltiples, que combina el AHP amb el mètode Delphi i la tècnica VIKOR, per a aplicar criteris econòmics, socials i ambientals en la selecció d'una tipologia estructural per a edificis de llums mitjanes, tenint en compte tant l'etapa de construcció com la de funcionament. Utilitzant AHP es defineix una estructura jeràrquica, a partir de judicis emesos per un panell d'experts, amb els següents nivells: objectiu, criteris, sub-criteris i alternatives. A partir d'aquesta jerarquia, seguint també el**AHP i amb els judicis emesos pel panell d'experts, s'obté el vector de prioritat dels sub-criteris respecte de l'objectiu i la matriu de vectors de prioritat de les alternatives respecte de cada criteri. Per a gestionar les enquestes en les quals els experts emeten els seus judicis, fins a aconseguir el consens, s'utilitza la tècnica Delphi. A partir dels vectors de prioritat, aplicant el mètode**VIKOR, s'obté la solució de compromís, que és la més propera a la ideal. Per a l'elaboració d'aquesta eina s'han considerat criteris tangibles com el cost de fabricació i el de transport i muntatge, l'impacte de les emissions i les energies interna i de funcionament i criteris intangibles com el cost de manteniment de la coberta, l'aspecte estètic, la resistència al foc i l'ús de materials locals. S'ha estudiat el cas concret d'un pavelló poliesportiu de 17 m de llum, avaluant cinc alternatives: les dos tradicionals de bigues gelosia i corretges metàl·liques i bigues i corretges prefabricades de formigó pretesat i altres tres que apliquen les innovacions tecnològiques desenvolupades per la indústria de la construcció: bigues de formigó prefabricat amb coberta tipus membrana, coberta metàl·lica autoportant i estructura de fusta laminada, obtenint-se com a solució òptima la coberta metàl·lica autoportant. Finalment, es dissenya una ferramenta informàtica en la qual, per a qualsevol edifici amb una llum mitjana, introduint dades obtingudes d'ofertes d'empreses de les cinc alternatives estudiades, s'obté la solució de compromís tenint en compte criteris de sostenibilitat. La ferramenta desenvolupada servirà d'ajuda per a triar una tipologia estructural, aplicant criteris de sostenibilitat, per a la coberta d'un edifici amb una llum mitjana. / Martínez García, MP. (2015). Implementación de criterios de sostenibilidad económica, social y medioambiental para la selección de la cubierta en edificios de luces medias [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/56761

[EN] This thesis work is framed in the context of building acoustics and environmental acoustics and its objectives are closely related to those established in two research projects of public funding: European project 'LIFE09 ENV / ES / 000 461 and the national project BIA2013-41537-R (BIAEFIREMAT). Small size laboratories are assessed and validated. These laboratories are used to obtain acoustic parameters of new ecomateriales: absorbent acoustic materials made from recycled fibers and/or natural fibers, nanomaterials (nanofibers and nanopapers) and eco-composites made from natural and/or recycled fibers (orange fiber, hemp, flax, etc.). Currently, find acoustic solutions that meet the new roles of life has become necessary. On the one hand, the new law includes stricter requirements than its precursor. In the field of construction, approval of the CTE DB-HR has taken a significant turn for quality and control, applying new parameters to evaluate and increasing requirement already defined. In the case of environmental acoustics, Law 37/2003 of November 17 is intended to determine the exposure of the population to environmental noise and to adopt action plans in order to prevent and reduce this exposure. The attempt to reduce noise pollution, adjusting to these action plans, suppose a review and optimization the functions of noise barriers, one of the devices most widespread noise control in this field. Moreover, the increased cost of living and the growing concern of using eco-innovative products, which enable the transition to a green economy, makes it necessary to search for acoustic solutions that meet the new legislative requirements and that be more economical and sustainable.Traditionally, acoustic solutions are designed using toxic mineral wool or difficult recycling as absorbent material. However, this trend is changing and the proof is the launch of 'HORIZONTE2020' H2020, Framework Program for Research and Innovation of the European Union. It funds research and innovation projects in various subject areas in the European context and, in particular, its Action 5, 'Climate action, environment, resource efficiency and raw materials', poses different lines of action. One refers to "facilitate the transition to a green economy and society through eco-innovation" strengthening, among others, the eco-innovative products. So, within this new product group, we may include ecomaterials made from waste from other manufacturing processes or made from natural or recycled fibers which are liable to become in acoustic materials applicable to construction, environment, industry or even transport. Therefore, it opens an important line of research based on the acoustic study of these types of materials. In order to test their applicability to the acoustic field, we have to demonstrate their properties, such as sound absorption and acoustic insulation, among others, and compare the results with the properties of traditional materials currently on the market. However, in order to obtain these properties according the Standard specifications, we need large amounts of material and, at the level of research and product development is difficult to have large quantities. This raises the main objective of this thesis which lies in the assessment, validation and implementation of small laboratories (transmission chamber and reverberation chamber), in which obtain essential acoustic parameters for the characterization of new materials and / or eco-materials, construction solutions and noise barriers. The aim is to have small laboratories where the results are comparable to those obtained in a laboratory of great dimensions, in a way, fast, convenient and above all economic. After achieving the main objective, secondary objective is the practical addition to the field of building acoustics and environmental acoustics, ecomaterials and Green Composites, evaluated in these new small laboratories, prior to final certification step. / [ES] El presente trabajo de Tesis se enmarca en el contexto de la acústica en la edificación y de la acústica medioambiental y sus objetivos están muy relacionados con los establecidos en dos proyectos de investigación de financiación pública: El proyecto europeo 'LIFE09 ENV/ES/000461. Se evalúan, calibran y validan laboratorios de tamaño reducido donde se obtienen parámetros acústicos de nuevos ecomateriales: materiales absorbentes acústicos reciclados y/o naturales, nanomateriales (nanofibras y nanopapel) y eco-composites de base natural y/o reciclada (fibra de naranjo, cáñamo, lino, etc.). Actualmente, buscar soluciones acústicas que se ajusten a los nuevos roles de vida se ha convertido en algo necesario. Por una parte, la nueva legislación incluye exigencias más estrictas que sus precursoras. En el ámbito de la edificación, la aprobación del DB-HR del CTE ha dado un giro importante en cuanto a calidad y control, solicitando nuevos parámetros a evaluar y aumentando la exigencia de los ya definidos. En el caso de acústica ambiental, la Ley 37/2003 de 17 de Noviembre tiene la finalidad de determinar la exposición de la población al ruido ambiental y adoptar planes de acción con vistas a prevenirlo y reducirlo. El intento de disminuir la contaminación acústica, ajustándose a estos planes de acción, supone revisar y optimizar las funciones de las barreras acústicas, uno de los dispositivos de control de ruido más extendido en este campo. Por otra parte, el incremento del coste de la vida y la preocupación creciente de utilizar productos ecoinnovadores hace necesaria la búsqueda de soluciones acústicas que, cumpliendo con las nuevas exigencias, resulten más económicas y sostenibles. Tradicionalmente, las soluciones acústicas se han diseñado empleando lanas minerales tóxicas o de difícil reciclaje. Sin embargo, esta tendencia está cambiando y prueba de ello es la puesta en marcha del 'HORIZONTE2020', H2020, Programa Marco de Investigación e Innovación de la Unión Europea. Este programa financia proyectos de investigación e innovación de diversas áreas temáticas en el contexto europeo y, concretamente, su Acción 5, 'Acción por el clima, medioambiente, eficiencia de los recursos y materias primas', plantea diferentes líneas de actuación. Una de ellas hace referencia a "posibilitar la transición hacia una economía y una sociedad verdes a través de la ecoinnovación" reforzando, entre otros, los productos ecoinnovadores. Así pues, dentro de este nuevo grupo de productos se pueden incluir ecomateriales elaborados a partir de, de fibras naturales o materiales reciclados. Se abre, por tanto, una importante línea de investigación basada en el estudio acústico de este tipo de materiales. Para probar su aplicabilidad al campo de la acústica deben demostrarse sus propiedades, tales como absorción o aislamiento acústico y compararlas con las propiedades que presentan materiales tradicionales. No obstante, las normativas de aplicación para obtener estas propiedades, requieren una gran cantidad de material para su evaluación que, a nivel de investigación y desarrollo de producto, es difícil adquirir. Esto lleva a plantear, el objetivo principal de este trabajo de Tesis el cual radica en la evaluación, validación y puesta en marcha de laboratorios de tamaño reducido (cámara de transmisión y cámara reverberante), en los cuales obtener parámetros acústicos esenciales para la caracterización de nuevos ecomateriales. La finalidad es contar pequeños laboratorios en los que obtener resultados comparables a los que se obtendrían en un laboratorio de grandes dimensiones, de una forma, rápida, cómoda y, sobretodo, económica. Tras la consecución del objetivo principal, el objetivo secundario es la incorporación práctica al ámbito de la acústica en la edificación y la acústica medioambiental, de ecomateriales y Green Composites, evaluados en estos nuevos laboratorios de tam / [CA] El present treball de Tesi s'emmarca en el context de l'acústica en l'edificació i de l'acústica mediambiental i els seus objectius estan molt relacionats amb els establerts en dos projectes d'investigació de finançament públic. El projecte europeu 'LIFE09 ENV/ES/000461 i el projecte nacional BIA2013-41537-R (BIAEFIREMAT). S'avaluen, calibren i valoren laboratoris de mida reduïda on s'obtenen paràmetres acústics de nous ecomaterials: materials absorbents acústics reciclats i/o naturals, nanomaterials (nanofibres i nanopaper) i ecocomposites de base natural i/o reciclada (fibra de taronger, cànem, lli, etc.). Actualment, buscar solucions acústiques que s'ajustin als nous rols de vida s'ha convertit en una cosa necessària. D'una banda, la nova legislació inclou exigències més estrictes que les seves precursores. En l'àmbit de l'edificació, l'aprovació DB-HR del CTE ha donat un gir important pel que fa a qualitat i control, sol·licitant nous paràmetres a avaluar i augmentant l'exigència dels ja definits. En el cas d'acústica ambiental, la Llei 37/2003 de 17 de Novembre té la finalitat de determinar l'exposició de la població al soroll ambiental i adoptar plans d'acció per a la seua reducció i prevenció. L'intenta per disminuir la contaminació acústica, ajustant-se a aquests plans d'acció, suposa revisar i optimitzar les funcions de les barreres acústiques, un dels dispositius de control de soroll més estès en aquest camp. D'altra banda, l'augment del cost de la vida i la preocupació creixent d'utilitzar productes ecoinnovadores fa necessària la recerca de solucions acústiques que, complint amb les noves exigències legislatives, resultin més econòmiques i sostenibles. Tradicionalment, les solucions acústiques s'han dissenyat empran llanes minerals tòxiques o de difícil reciclatge. No obstant això, aquesta tendència està canviant i prova d'això és la posada en marxa del HORIZONTE2020', H2020, Programa Marc de Recerca i Innovació de la Unió Europea. Aquest programa finança projectes de recerca i innovació de diverses àrees temàtiques en el context europeu i, concretament, la seva Acció 5, ' Acción por el clima, medioambiente, eficiencia de los recursos y materias primas ', planteja diferents línies d'actuació. Una d'elles fa referència a "possibilitar la transició cap a una economia i una societat verdes a través de l'ecoinnovació" reforçant, entre altres, els productes ecoinnovadors. Així doncs, dins d'aquest nou grup de productes es poden incloure ecomaterials elaborats a partir de deixalles. S'obre, per tant, una important línia d'investigació basada en l'estudi acústic d'aquest tipus de materials. Per provar la seva aplicabilitat al camp de l'acústica han de demostrar les seves propietats, com són absorció o aïllament acústics i comparar-les amb les propietats que presenten materials tradicionals. No obstant això, les normatives d'aplicació per obtenir aquestes propietats, requereixen una gran quantitat de material per a la seva avaluació que, a nivell de recerca i desenvolupament de producte, és difícil adquirir. Això porta a plantejar, l'objectiu principal d'aquest treball de Tesi el qual rau en l'avaluació, validació i posada en marxa de laboratoris de mida reduïda (cambra de transmissió i cambra reverberant), en els quals obtenir paràmetres acústics essencials per a la caracterització de nous ecomaterials. La finalitat és comptar amb petits laboratoris en els quals obtenir resultats comparables als que s'obtindrien en un laboratori de grans dimensions, d'una forma, ràpida, còmoda i, sobretot, econòmica. Després de la consecució de l'objectiu principal, l'objectiu secundari és la incorporació pràctica a l'àmbit de l'acústica en l'edificació i l'acústica mediambiental, d'ecomaterials i Green Composites, avaluats en aquests nous laboratoris de mida reduïda, com a pas previ a la seva certificació final. / Bertó Carbó, L. (2015). Nuevos materiales, modelos y técnicas de caracterización en acústica de la edificación y acústica medioambiental [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/57953

[EN] Comfort on board is, nowadays, one of the main reasons for the choice of transport means. Therefore, offering greater comfort is an advantage against other modes of mobility and the competition brought about by liberalization of rail passenger transport. Noise is a key factor influencing passenger comfort. Therefore, in the late nineties, the first relevant acoustic comfort studies about high-speed vehicles began to appear. Although most studies focus mainly on the physical characterization, they have made some progress on trying to relate the interior noise and the passenger comfort. The main objective of this research is to conduct a methodological approach to obtaining a psychoacoustic model, in order to predict the level of discomfort of passengers in conditions of commercial circulation, and make a comparison between different high-speed rail vehicles in terms of sound quality. For this purpose, it was necessary to define an experimental methodology to obtain objective parameters of the background noise, as well as subjective measures of perception. In particular, for the calculation of objective measures, this study develops a procedure to measure sound inside high-speed vehicles traveling at commercial speed, that allows their psychoacoustical comparison. The field study has identified the psychoacoustic variables that best describe the background noise, and how they vary according to their location within the vehicle. To measure the perception, a methodology to assess the level of annoyance of representative sounds has been defined. This methodology has been validated as a result of the study, obtaining a high reliability in the measurement of discomfort levels. The experimental methodology was applied in a field study, where the sound within six high-speed vehicles traveling at commercial speed was recorded. That field study allowed to record forty-six sounds that were subsequently measured in their level of discomfort by passengers. In order to obtain a model to predict the level of annoyance, different psychoacoustic variables were analyzed: A weighted pressure level, loudness, sharpness and roughness of the sounds, along with the level of annoyance perceived by multiple linear regression. The model obtained has a predictive capacity of 90.8%. Moreover, the research includes a comparison of the level of discomfort and a psychoacoustic characterization of the vehicles that were part of the field study. / [ES] El confort a bordo es, hoy en día, uno de los motivos clave de la elección del medio de transporte. Por tanto, ofrecer una mayor comodidad es una ventaja competitiva a la hora de presentar una oferta diferenciada ante otros modos de movilidad y ante la competencia que aparecerá con la liberalización del transporte de viajeros por ferrocarril. El ruido es clave como factor que influye en el confort del pasajero. Por ello, a finales de los años noventa, comienzan a aparecer los primeros estudios relevantes sobre confort acústico de vehículos de alta velocidad. Aunque la mayor parte de los estudios se centran principalmente en la caracterización física, se han realizado algunos avances en intentar relacionar el ruido interior con el confort del pasajero. El objetivo principal de la presente investigación es realizar una aproximación metodológica a la obtención de un modelo psicoacústico que permita predecir el nivel de molestias de los pasajeros en condiciones de circulación comerciales, así como realizar una comparativa de diferentes vehículos ferroviarios de alta velocidad en cuanto a su calidad sonora. Con este objetivo, ha sido necesaria la definición una metodología experimental para la obtención de parámetros objetivos del ruido de fondo así como de medidas subjetivas de la percepción del pasajero. En concreto, para el cálculo de medidas objetivas, se ha definido un procedimiento de medida del sonido en el interior de vehículos de alta velocidad circulando a velocidad comercial que permita la caracterización psicoacústica para su comparativa. El estudio de campo realizado ha permitido identificar las variables psicoacústicas que mejor describen el ruido de fondo y conocer como varían en función de su localización dentro del vehículo. Para la medida de la percepción se ha definido una metodología de evaluación del nivel de molestia de los sonidos representativa de la percepción del pasajero. Esta metodología ha sido validada como resultado del estudio, obteniendo una elevada fiabilidad en la medida del nivel de molestia. La metodología experimental ha sido aplicada en un estudio de campo donde se registró el sonido en el interior de seis vehículos de alta velocidad circulando a velocidad comercial. El estudio de campo permitió registrar cuarenta y seis sonidos que posteriormente fueron valorados por pasajeros en cuanto a su nivel de molestia. Con el objetivo de obtener un modelo de predicción del nivel de molestia, las variables psicoacústicas: nivel de presión sonora ponderado A, loudness, sharpness y roughness de los sonidos registrados fueron analizadas junto con el nivel de molestia percibido mediante un análisis de regresión lineal múltiple. El modelo obtenido presenta una capacidad de predicción del 90,8%. Adicionalmente, se realizó una comparativa de los vehículos que formaron parte del estudio de campo en cuanto a su nivel de molestia y su caracterización psicoacústica. / [CA] El confort a bord, és, hui en dia, un dels motius clau de l'elecció del mitjà de transport. Per tant, oferir una major comoditat és un avantatge competitiu a l'hora de presentar una oferta diferenciada front a altres modes de mobilitat i davant la competència que apareixerà amb la liberalització del transport de viatgers per ferrocarril. El soroll és clau com a factor que influeix en el confort del passatger. Per això, a finals dels anys noranta, comencen a aparèixer els primers estudis rellevants sobre confort acústic de vehicles d'alta velocitat. Encara que la major part dels estudis es centren principalment en la caracterització física, s'han realitzat alguns avanços en intentar relacionar el soroll interior amb el confort del passatger. L'objectiu principal de la present recerca és realitzar una aproximació metodològica a l'obtenció d'un model psicoacústic que permeta predir el nivell de molèsties dels passatgers en condicions de circulació comercials, així com realitzar una comparativa de diferents vehicles ferroviaris d'alta velocitat en quant a la seua qualitat sonora. Amb aquest objectiu, ha sigut necessària la definició d'una metodologia experimental per a l'obtenció de paràmetres objectius del soroll de fons, així com les mesures subjectives de la percepció del passatger. En concret, per al càlcul de mesures objectives, s'ha definit un procediment de mesura del soroll a l'interior de vehicles d'alta velocitat circulant a velocitat comercial que permeta la caracterització psicoacústica per a la seua comparativa. L'estudi de camp realitzat a permès identificar les variables psicoacústiques que millor descriuen el soroll de fons i conèixer com varien en funció de la seua localització dins del vehicle. Per a la mesura de la percepció s'ha definit una metodologia d'avaluació del nivell de molèstia dels sons representativa de la percepció del passatger. Aquesta metodologia ha sigut validada com resultat de l'estudi, obtenint una elevada fiabilitat en la mesura del nivell de molèstia. La metodologia experimental ha sigut aplicada en un estudi de camp on es registrà el so a l'interior de sis vehicles d'alta velocitat circulant a velocitat comercial. L'estudi de camp va permetre enregistrar quaranta sis sons que posteriorment foren valorats per passatgers en quant al seu nivell de molèstia. Amb l'objectiu d'obtindre un model de predicció del nivell de molèstia, les variables psicoacústiques nivell de pressió sonora ponderat A, loudness, sharpness i roughness dels sons enregistrats foren analitzades junt amb el nivell de molèstia percebut mitjançant una anàlisi de regressió lineal múltiple. El model obtingut presenta una capacitat de predicció del 90,8%. Addicionalment, es va realitzar una comparativa dels vehicles que formaren part de l'estudi de camp en quant al seu nivell de molèstia i la seua caracterització psicoacústica. / Mateo Martínez, B. (2015). Aproximación metodológica a la obtención de modelos de percepción de molestias a partir de parámetros psicoacústicos en vehículos ferroviarios. Aplicación a trenes de alta velocidad [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59414

[EN] The reasons for installing utility tunnels are varied, but the main reason is the elimination of the increasing cuts in public utilities and interruptions vials, which cause great expense and interfere significantly in the urban environment. In return, these facilities are, unquestionably, an attractive destination for sabotage or vandalism, because they contain all the essential public services that serve large urban areas. Therefore, when the utility tunnels are designed and managed, it's very important to properly plan their security policies for services. To achieve this goal consistently, criticality and possible threats should be analyzed in detail. In this regard, a hybrid model is presented, which aims to design, develop and validate a new method of multi-criteria decision making (MCDM) to facilitate decision-making on security policy in the utility tunnels. Thus, three techniques have been used for it, the Delphi method, the Analytic Hierarchy Process (AHP) and the VIKOR method. With the AHP we can get the weights of the criticality of the utility tunnels for each of the possible impacts and threats, based on expert data obtained by the Delphi method combined with a color code. In order to increase the consensus on the analysis and results of the proposed methodology, we will use the VIKOR method to obtain a criticality ranking of threats. Finally, in this thesis it's presented a sensitivity analysis on the impact weights and performance values of the threats. / [ES] Los motivos para instalar galerías de servicios son muy variados, siendo el motivo principal la eliminación de los cada vez mayores cortes de servicios públicos e interrupciones en los viales, los cuales causan un gran gasto e interfieren significativamente en el medio ambiente urbano. Como contrapartida, estas instalaciones son, sin duda, un destino atractivo para el sabotaje o vandalismo, ya que contienen todos los servicios públicos esenciales que sirven a las grandes áreas urbanas. Por lo tanto, cuando las galerías de servicios se proyectan y gestionan, es muy importante planificar adecuadamente sus políticas de seguridad de los servicios. Para lograr este objetivo consistentemente, la criticidad y las posibles amenazas se deben de analizar con detalle. Al respecto, se presenta un modelo híbrido cuyo objetivo es diseñar, desarrollar y validar una nueva metodología de toma de decisiones multicriterio (MCDM) para facilitar la toma de decisiones en políticas de seguridad en las galerías de servicios. Así, se ha utilizado para ello tres técnicas: el método Delphi, el Proceso Analítico Jerárquico (AHP) y el método VIKOR. Con el AHP obtendremos los pesos de la criticidad de las galerías de servicios para cada uno de los posibles impactos y amenazas, sobre la base de datos de expertos obtenidos por el método Delphi combinado con un código de colores. Con el fin de aumentar el consenso en el análisis y resultados de la metodología propuesta, utilizaremos el método VIKOR para obtener un ranking de criticidad de las amenazas. Por último, en esta tesis se presenta un análisis de sensibilidad de los pesos de los impactos y valores de rendimiento de las amenazas. / [CA] Els motius per a instal¿lar galeries de servicis són molt variats, sent el motiu principal l'eliminació dels cada vegada majors talls de servicis públics i interrupcions en els vials, els quals causen un gran gasto i interferixen significativament en el medi ambient urbà. Com a contrapartida, estes instal¿lacions són, sens dubte, un destí atractiu per al sabotatge o vandalisme, ja que contenen tots els servicis públics essencials que servixen a les grans àrees urbanes. Per tant, quan les galeries de servicis es projecten i gestionen, és molt important planificar adequadament les seues polítiques de seguretat dels servicis. Per a aconseguir este objectiu consistentment, la criticitat i les possibles amenaces s'han d'analitzar amb detall. Respecte d'això, es presenta un model híbrid l'objectiu del qual és dissenyar, desenrotllar i validar una nova metodologia de presa de decisions multicriteri (MCDM) per a facilitar la presa de decisions en polítiques de seguretat en les galeries de servicis. Així, s'ha utilitzat per a això tres tècniques: el mètode Delphi, el Procés Analític Jeràrquic (AHP) i el mètode VIKOR. Amb l'AHP obtindrem els pesos de la criticitat de les galeries de servicis per a cada un dels possibles impactes i amenaces, sobre la base de dades d'experts obtinguts pel mètode Delphi combinat amb un codi de colors. A fi d'augmentar el consens en l'anàlisi i resultats de la metodologia proposada, utilitzarem el mètode VIKOR per a obtindre un rànquing de criticitat de les amenaces. Finalment, en esta tesi es presenta una anàlisi de sensibilitat dels pesos dels impactes i valors de rendiment de les amenaces. / Calvo Peña, V. (2015). Sistema experto para el análisis de la criticidad y seguridad en redes de galerías de servicios urbanas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59432

[EN] This thesis presents, develops and validates a new methodology based on video analysis for the lessons related to dynamics during the first Physics courses at Universities. Instead of applying traditional approaches based on comparing the measured trajectory, r(t), with such associated to a determined model, in this thesis it is proposed to analyze directly the relation among the variables which define the dynamics of the system, i.e. the relation among position, speed and acceleration. In this way, it is possible to compare the differential equation that regulates the dynamic of the movement, providing a different perspective on the problems. Among others, one major advantage of the proposed approach is to ease the explanation of some phenomena because it is only necessary to describe the equation of the dynamics but without the requirement of its integration. This is considerable simpler for the students and lets them analyze other interesting dynamic systems which are not used to be studied during the first courses at University. On the other hand, this approach presents some tools, like the diagrams in thephases space, which ease the graphic interpretation of system evolution. Finally, the equations of the dynamics are quite more sensitive to the deviations between the model and the reality of its integrals. Thus, the students can assess and validate some hypotheses like the linearity or the absence of friction. In order to apply this approach, a computer vision system is developed and adapted to the requirements of a teaching lab of physics, but with the same performance as a research lab. The main limitations of current teaching systems of video analysis are identified, and the main problems related to the configuration of the cameras, their calibration, the automatic digitalization and the accuracy in the movement acquisition are solved. A result of this development is an automatic computer vision system ofhigh precision and interoperability with both cameras of low cost and a more sophisticated performance. The video acquisition system and the movement analysis integrate some specific algorithms for smoothing and numeric derivation. These algorithms are used to calculate accurately speed and acceleration of a movement. The final system (providing a smoother capture of movements) is validated through some experiments. The accuracy in position measuring is about 0.1%, 0.5% for speed and 2% for acceleration, even though using web cameras of very low cost. Nowadays, there is not any teaching lab equipment able to measure continuously and simultaneously these cinematic magnitudes with so high accuracy while being so cheap. In order to show the multitude of possibilities that are offered by this new approach, five practices of dynamics using this video analysis system are designed, covering aspects like the cinematic of the point and the solid, the non linear oscillations, the systems with dynamic balance, the systems with variable mass or the dynamic of rigid solid. / [ES] En esta tesis se desarrolla y valida un nuevo enfoque, basado en el videoanálisis, para la docencia de la dinámica en los primeros cursos universitarios de Física. En lugar de usar los planteamientos tradicionales, basados en contrastar la trayectoria medida, r(t), con la asociada a un modelo predeterminado, se analiza directamente la relación entre las variables que definen la dinámica del sistema, esto es, la relación entre posición, velocidad y aceleración. De esta manera se puede contrastar la ecuación diferencial que regula la dinámica del movimiento, lo que ofrece una visión diferente de los problemas. Entre otras ventajas, este enfoque simplifica la explicación de los fenómenos, ya que sólo es necesario describir la ecuación de la dinámica sin necesidad de integrarla. Esto resulta mucho más simple para los alumnos y permite analizar, además, sistemas dinámicos más interesantes que no se suelen estudiar en los primeros cursos. Por otra parte, en este planteamiento se introducen herramientas como los diagramas en el espacio de fases, que facilitan la interpretación de la evolución de un sistema de una manera gráfica e intuitiva para los alumnos. Finalmente, las ecuaciones de la dinámica son mucho más sensibles a las desviaciones entre el modelo y la realidad que sus integrales. De esta manera, los alumnos pueden comprobar la validez de determinadas hipótesis como la linealidad o la ausencia de rozamiento, aspecto fundamental cuando se analizan movimientos reales. Para poder aplicar este planteamiento, se ha desarrollado un sistema de visión por computador adaptado a las necesidades de un laboratorio docente de Física, pero con las prestaciones propias de uno de investigación. Se han analizado las limitaciones de los actuales sistemas docentes de videoanálisis y se han resuelto los principales problemas relacionados con la configuración de las cámaras, su calibración, la detección automática del móvil en imagen y la precisión en la captura de movimientos. Como resultado de este desarrollo, se dispone de un sistema de visión automático, muy preciso y compatible tanto con cámaras de bajo coste como con las de altas prestaciones. El sistema de captura y análisis de movimientos se complementa con unos algoritmos de suavizado y derivación numérica que permiten calcular las velocidades y aceleraciones de forma muy precisa. El sistema conjunto (captura de movimientos más suavizado), ha sido validado en una serie de experimentos. Su precisión es del orden del 0.1% en la medición de posiciones, del 0.5% para las velocidades y del 2% para las aceleraciones, incluso trabajando con cámaras web de muy bajo coste. Ningún equipo de laboratorio docente puede medir de forma continua y simultánea las magnitudes cinemáticas con tanta precisión y a tan bajo coste. Para ilustrar las posibilidades de este nuevo enfoque, se han diseñado cinco prácticas de dinámica mediante videoanálisis, cubriendo aspectos como la cinemática del punto y del sólido, las oscilaciones no lineales, los sistemas con equilibrio dinámico, los sistemas de masa variable o la dinámica del sólido rígido. / [CA] En aquesta tesi es desenvolupa i valida un nou enfocament, basat en el vídeo-anàlisi, per a la docència de la dinàmica en els primers cursos universitaris de Física. En compte d'usar els plantejaments tradicionals, basats en contrastar el moviment mesurat, r(t), amb l'associat a un model predeterminat, s'analitza directament la relació entre les variables que defineixen la dinàmica del sistema, açò és, la relació entre posició, velocitat i acceleració. D'aquesta manera es pot contrastar l'equació diferencial que regula la dinàmica del moviment, la qual cosa ofereix una visió diferent dels problemes.' Entre altres avantatges, aquest enfocament simplifica l'explicació dels fenòmens, ja que només és necessari descriure l'equació de la dinàmica sense necessitat d'integrar-la. Açò resulta molt més simple per als alumnes i permet analitzar, a més, sistemes dinàmics més interessants que no se solen estudiar en els primers cursos. D'altra banda, en aquest plantejament s'introdueixen ferramentes com els diagrames en l'espai de fases, que faciliten la interpretació de l'evolució d'un sistema d'una manera gràfica. Finalment, les equacions de la dinàmica són molt més sensibles a les desviacions entre el model i la realitat que els seus integrals. D'aquesta manera, els alumnes poden comprovar la validesa de determinades hipòtesis, com la linealitat o l'absència de fregament. Per a poder aplicar aquest plantejament, s'ha desenvolupat un sistema de visió artificial adaptat a les necessitats d'un laboratori docent de Física, però amb les prestacions pròpies d'un d'investigació. S'han analitzat les limitacions dels actuals sistemes docents de vídeo-anàlisi i s'han resolt els principals problemes relacionats amb la configuració de les càmeres, el seu calibratge, la digitalització automàtica i la precisió en la captura de moviments. Com resultat d'aquest desenvolupament, es disposa d'un sistema de visió automàtic, molt precís i compatible tant amb càmeres de baix cost com amb les d'altes prestacions. El sistema de captura i anàlisi de moviments es complementa amb uns algoritmes de suavitzat i derivació numèrica que permeten calcular les velocitats i acceleracions de forma molt precisa. El sistema conjunt (captura de moviments més suavitzat), ha sigut validat en una sèrie d'experiments. La seua precisió és de l'orde del 0.1% en el mesurament de posicions, del 0.5% per a les velocitats i del 2% per a les acceleracions, inclús treballant amb càmeres web de molt baix cost. Cap equip de laboratori docent pot mesurar de forma contínua i simultània les magnituds cinemàtiques amb tanta precisió i a tan baix cost. Per a il¿lustrar les possibilitats d'aquest nou enfocament, s'han dissenyat cinc pràctiques de dinàmica mitjançant vídeo-anàlisi, cobrint aspectes com la cinemàtica del punt i del sòlid, les oscil¿lacions no lineals, els sistemes amb equilibri dinàmic, els sistemes de massa variable o la dinàmica del sòlid rígid. / Moreno Cano, R. (2015). Aplicación de la Visión por Computador a la docencia de Fisica [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59470