A pressão positiva contínua nas vias aéreas(CPAP) é a forma mais simples de ventilação não invasiva. O objetivo deste estudo é comparar o desempenho de dois modelos de gerador de fluxo com um ventilador projetado especificamente para ventilação não invasiva no modo CPAP, através de um modelo mecânico de pulmão e em voluntários sadios, em três diferentes alimentações de pressão e em CPAP de 5, 10 e 15 cm H2O. Conclui-se que os geradores de fluxo têm capacidade similar ao ventilador específico para manter o nível de CPAP, se ajustados para sua melhor pressão de alimentação, que foi ao redor de 100 L/min / Continuous positive airway pressure (CPAP) is the simplest form of noninvasive ventilation. Mechanical ventilators designed to invasive ventilation, ventilators specifically designed to noninvasive ventilation (NIV-Ventilator) and continuous flow generators can provide CPAP. The objectives of this study is compare the performance of two continuous flow generators with a ventilator designed to NIV to deliver continuous positive airway pressure (CPAP) and compare flow generators using different oxygen pressure supplies in lung model and healthy subjects, in CPAP of 5, 10 and 15 cm H2O. It was observed that flow generators had similar performance to noninvasive ventilator if they were adjust in their best output flow, that was around 100 L/min

A pressão positiva contínua nas vias aéreas (CPAP) é a forma mais simples de ventilação não invasiva e pode ser oferecida por gerador de fluxo, ventiladores mecânicos para ventilação não invasiva ou ventiladores específicos, contudo seu uso tem sido limitado devido a algumas desvantagens encontradas nos sistemas existentes, como tamanho e custo elevado. Um novo e compacto sistema para CPAP foi recentemente introduzido, denominado Sistema de CPAP Boussignac (Vygon, Ecouen, France). Esse sistema fornece pressão positiva contínua por meio da injeção de altos fluxos de gás (ar comprimido/oxigênio), em um cilindro ligado a canais laterais angulados. Este estudo tem por objetivo avaliar laboratorialmente a eficiência do desempenho do Sistema de CPAP Boussignac alimentado por fluxômetro de oxigênio, por meio de um modelo mecânico de pulmão. O estudo foi experimental utilizandose um modelo mecânico de pulmão ASL5000 (IngMar Medical, Pittsburg, PA, USA). Para tal, o equipamento foi testado em CPAP de 5, 10, 15 cmH2O na simulação de três condições clínicas, a saber: normal (Rrs = 3,5 cmH2O/L/s, Crs = 80 mL/cm H2O), DPOC (Rrs inspiratória = 10 cmH2O/L/s, Rrs expiratória = 20 cmH2O/L/s e Crs = 60 mL/cmH2O) e EAP Rrs = 10 cmH2O/L/s, Crs = 30mL/cmH2O), em que se procurou: verificar a diferença na manutenção de pressão, em cada condição clínica, considerando submissão a altos e baixos esforços; verificar o comportamento do sistema em relação à área da curva de inspiração abaixo do nível do CPAP para checar a capacidade do equipamento em manter nível pressórico constante na via aérea; avaliar seu comportamento quanto à oferta suficiente ou insuficiente de fluxo observando e registrando valores de fluxo de alimentação e saída ofertados por distintas fontes de alimentação para gerar níveis de CPAP de 5, 10 e 15cmH2O para o Sistema Boussignac. Os resultados indicaram que o Sistema Boussignac é eficiente em manter nível pressórico pré-ajustado em diferentes condições clínicas e esforços respiratórios, mantendo diferenças menores que 8,7% entre o CPAP medido e o predeterminado em todas as condições simuladas. As médias dos valores de ÁREACPAP foram próximas a zero, e a média do maior valor atingido foi 1,3 cmH2O para a condição clínica normal em CPAP de 15 cmH2O e alto esforço respiratório. O equipamento apresentou oferta suficiente de fluxo de saída, mantendo estabilidade do sistema em altos e baixos esforços respiratórios, tendendo a um menor consumo de oxigênio em relação a outros geradores de fluxo. A relação entre as distintas fontes de alimentação mostrou que elas podem ser alteradas sem implicação no fornecimento do nível de CPAP desejado, porém deve ser aberta cada uma em seu correspondente valor. Em conclusão, observou-se que o Sistema de CPAP Boussignac é um equipamento eficiente e econômico que pode ser muito útil na prática clínica, com contribuições específicas às técnicas de pressão positiva não invasiva nas vias aéreas. Por ser um sistema pequeno, facilita a aplicação, o manuseio e a instalação. / Continuous positive airway pressure (CPAP) is the simplest form of noninvasive ventilation and it can be applied through flow generator, mechanical ventilators for noninvasive ventilation or specific ventilators. However, its use has shown to be limited because of a few disadvantages found in the existing systems, such as size and high cost. A novel compact CPAP system was recently been introduced, and is called Boussignac CPAP System (Vygon, Ecouen, France). This system provides continuous positive pressure by injecting high gas flows (air/oxygen) through a cylinder connected to angulated lateral channels This study aims at assessing the laboratorial performance efficiency of the Boussignac CPAP System fed by an oxygen flow meter, using a mechanical lung model. It was an experimental study using a mechanical lung model ASL5000 (IngMar Medical, Pittsburg, PA, USA). The equipment was tested under continuous positive airway pressure (CPAP) of 5, 10, and 15 cmH2O simulating three clinical conditions: normal (Rrs = 3.5 cmH2O/L/s, Crs = 80 mL/cm H2O), DPOC (Inspiratory Rrs = 10 cmH2O/L/s, expiratory Rrs = 20 cmH2O/L/s and Crs = 60 mL/cmH2O) and EAP (Rrs = 10 cmH2O/L/s, Crs = 30mL/cmH2O), in which we attempted to verify the difference in pressure maintenance in each clinical condition, considering submission to high and low efforts; verify system behavior regarding the area of the inspiration curve below CPAP level so as to check equipment capacity of keeping continuous pressure level in the airway; assess equipment behavior regarding provision of sufficient or insufficient flow, observing and recording in and output flow values provided by different sources so as to generate CPAP levels of 5, 10, 15 cmH2O for the Boussignac system. The results showed that the Boussignac system is efficient to maintain preset pressure levels in different clinical conditions and respiratory efforts, keeping the differences lower than 8.7% between measured and preset CPAP in all the conditions simulated. The average AREACPAP values were close to zero, and the peak value average was 1.3 cmH2O for normal clinical condition under CPAP of 15 cmH2O and high respiratory effort. The equipment provided sufficient output flow, keeping system stability during high and low respiratory efforts. It also tended to consume less oxygen compared to other flow generators. The relation between the different feed sources showed that they can be altered without compromising the desired CPAP level. However, each source should be opened at its corresponding value. In conclusion, the Boussignac CPAP System was deemed efficient and economic, and it can be very useful in clinical practice, with specific contributions to noninvasive positive airway pressure techniques. Since it is a small system, its application, handling, and installation are facilitated.

Orientadores: Jose Wilson Magalhães Bassani, Rosana Almada Bassani / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-08T13:08:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ZafalonJunior_Nivaldo_D.pdf: 3812093 bytes, checksum: edd5a8af0cab279b9c0a59a80083d639 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Taquiarritmias atriais (TA) são o tipo de arritmia crônica mais comum, e mostram associação com risco de acidentes tromboembólicos. Os mecanismos envolvidos neste tipo de arritmia têm sido alvo de numerosos estudos. Nossa equipe desenvolveu um modelo de geração de TA de origem colinérgica em átrios isolados por estimulação elétrica de alta freqüência, cuja caracterização foi o objeto do presente estudo. Neste trabalho, desenvolvemos, implementamos e validamos uma metodologia para o estudo dos padrões de propagação da atividade elétrica durante arritmias, que se baseia na determinação do vetoatriograma. Nossos principais resultados foram: a) O padrão de propagação da atividade elétrica durante TA de origem colinérgica em átrios direitos é consistente com o desenvolvimento de reentrância da propagação, enquanto que, durante arritmia de origem p-adrenérgica em átrio esquerdo (por sobrecarga celular de Ca2+), o padrão é semelhante ao observado em átrios direitos sob ritmo sinusal, portanto compatível com a formação de focos ectópicos. b) Como observado em estudos anteriores, há um antagonismo entre as vias de sinalização colinérgica muscarínica e P-adrenérgica na determinação da susceptibilidade do tecido a TA. Neste trabalho, constatamos que o efeito pró-arrítmico da ativação da primeira via em condições de estimulação P-adrenérgica é suprimido por inibição de fosfatases de proteínas. Isto nos permite concluir que a ativação de fosfatases pela via muscarínica parece ser um mecanismo adicional envolvido neste antagonismo. c) Dado que resultados prévios na literatura indicam que a redução na duração do potencial de ação atrial, por aumento da condutância de fundo da membrana ao K+, tem importante papel no favorecimento de reentrância por agonistas muscarínicos, levantamos a hipótese de que este mecanismo seja suficiente para facilitar a indução de TA. Para testá-la, investigamos o efeito do pinacidil, que promove a abertura de canais de K+ dependentes de ATP. A aplicação deste fármaco facilitou consideravelmente a indução de TA, de modo dependente de concentração e independente de estimulação de receptores muscarínicos. Além disso, o padrão de propagação da atividade elétrica atrial foi essencialmente semelhante àquele observado durante TA de origem colinérgica e compatível com o desenvolvimento de circuitos reentrantes. Estes resultados não só representam suporte para nossa hipótese, mas também são sugestivos de que condições como hipoxia e isquemia, que podem resultai em depleção do ATP citosólico e abertura dos canais de K+ dependentes de ATP, aumentem a vulnerabilidade atrial ao desenvolvimento de circuitos reentrantes e TA / Abstract: Atrial tachyarrhythmias (TA), the most common type of chronic arrhythmia, are associated with increased risk of thromboembolic accidents. Several investigators have attempted to gain insight into the mechanisms underlying TA. Our research team has developed an in vitro model of TA induction by high frequency electric stimulation of isolated atria, which is dependent on muscarinic cholinergic receptor stimulation (cholinergic TA). Aiming at further characterization of this model in the present study, we developed, implemented and validated a method to analyze the pattern of propagation of electric activity during arrhythmias, based on the determination of the vectoatriogram. Our main results were: a) The pattern of electric propagation during cholinergic TA is in agreement with that expected for reentrant propagation. On the other hand, the pattern observed during arrhythmia evoked by ß-adrenoceptor stimulation in left atria (cell Ca2+ overload) resembles that seen in right atria during spontaneous sinusal rhythm, and is thus compatible with the appearance of ectopic automatic foci. b) As previously observed, muscarinic cholinergic and p-adrenergic signaling pathways interact antagonistically to determine atrial susceptibility to arrhythmia induction. In this study, we found that protein phosphatase inhibition suppressed the cholinergic pro-arrhythmic effect in the presence of ß-adrenergic stimulation. We thus conclude that muscarinic-dependent protein phosphatase activation seems to be an additional mechanism involved in the functional antagonism of these signaling pathways. c) Based on previous results from other laboratories showing that atrial action potential abbreviation, due to increase in membrane background K+ conductance, is of paramount importance for reentry facilitation by muscarinic agonists, we hypothesized that this electrophysiological change would be sufficient for facilitation of TA induction. The hypothesis was investigated by testing the effects of pinacidil, an ATP-dependent K+ channel opener. Pinacidil caused a marked, concentration-dependent increase in TA induction, which was independent of muscarinic cholinergic receptor stimulation. In addition, the electric propagation pattern during TA was similar to that observed during cholinergic TA, which is suggestive of establishment of reentrant circuits. These results not only support our hypothesis, but also point out that conditions that may cause depletion of cytosolic ATP, such as hypoxia and ischemia, may increase atrial vulnerability to the occurrence of electric reentry and tachyarrhythmia / Doutorado / Engenharia Biomedica / Doutor em Engenharia Elétrica

A pressão positiva contínua nas vias aéreas (CPAP) é a forma mais simples de ventilação não invasiva e pode ser oferecida por gerador de fluxo, ventiladores mecânicos para ventilação não invasiva ou ventiladores específicos, contudo seu uso tem sido limitado devido a algumas desvantagens encontradas nos sistemas existentes, como tamanho e custo elevado. Um novo e compacto sistema para CPAP foi recentemente introduzido, denominado Sistema de CPAP Boussignac (Vygon, Ecouen, France). Esse sistema fornece pressão positiva contínua por meio da injeção de altos fluxos de gás (ar comprimido/oxigênio), em um cilindro ligado a canais laterais angulados. Este estudo tem por objetivo avaliar laboratorialmente a eficiência do desempenho do Sistema de CPAP Boussignac alimentado por fluxômetro de oxigênio, por meio de um modelo mecânico de pulmão. O estudo foi experimental utilizandose um modelo mecânico de pulmão ASL5000 (IngMar Medical, Pittsburg, PA, USA). Para tal, o equipamento foi testado em CPAP de 5, 10, 15 cmH2O na simulação de três condições clínicas, a saber: normal (Rrs = 3,5 cmH2O/L/s, Crs = 80 mL/cm H2O), DPOC (Rrs inspiratória = 10 cmH2O/L/s, Rrs expiratória = 20 cmH2O/L/s e Crs = 60 mL/cmH2O) e EAP Rrs = 10 cmH2O/L/s, Crs = 30mL/cmH2O), em que se procurou: verificar a diferença na manutenção de pressão, em cada condição clínica, considerando submissão a altos e baixos esforços; verificar o comportamento do sistema em relação à área da curva de inspiração abaixo do nível do CPAP para checar a capacidade do equipamento em manter nível pressórico constante na via aérea; avaliar seu comportamento quanto à oferta suficiente ou insuficiente de fluxo observando e registrando valores de fluxo de alimentação e saída ofertados por distintas fontes de alimentação para gerar níveis de CPAP de 5, 10 e 15cmH2O para o Sistema Boussignac. Os resultados indicaram que o Sistema Boussignac é eficiente em manter nível pressórico pré-ajustado em diferentes condições clínicas e esforços respiratórios, mantendo diferenças menores que 8,7% entre o CPAP medido e o predeterminado em todas as condições simuladas. As médias dos valores de ÁREACPAP foram próximas a zero, e a média do maior valor atingido foi 1,3 cmH2O para a condição clínica normal em CPAP de 15 cmH2O e alto esforço respiratório. O equipamento apresentou oferta suficiente de fluxo de saída, mantendo estabilidade do sistema em altos e baixos esforços respiratórios, tendendo a um menor consumo de oxigênio em relação a outros geradores de fluxo. A relação entre as distintas fontes de alimentação mostrou que elas podem ser alteradas sem implicação no fornecimento do nível de CPAP desejado, porém deve ser aberta cada uma em seu correspondente valor. Em conclusão, observou-se que o Sistema de CPAP Boussignac é um equipamento eficiente e econômico que pode ser muito útil na prática clínica, com contribuições específicas às técnicas de pressão positiva não invasiva nas vias aéreas. Por ser um sistema pequeno, facilita a aplicação, o manuseio e a instalação. / Continuous positive airway pressure (CPAP) is the simplest form of noninvasive ventilation and it can be applied through flow generator, mechanical ventilators for noninvasive ventilation or specific ventilators. However, its use has shown to be limited because of a few disadvantages found in the existing systems, such as size and high cost. A novel compact CPAP system was recently been introduced, and is called Boussignac CPAP System (Vygon, Ecouen, France). This system provides continuous positive pressure by injecting high gas flows (air/oxygen) through a cylinder connected to angulated lateral channels This study aims at assessing the laboratorial performance efficiency of the Boussignac CPAP System fed by an oxygen flow meter, using a mechanical lung model. It was an experimental study using a mechanical lung model ASL5000 (IngMar Medical, Pittsburg, PA, USA). The equipment was tested under continuous positive airway pressure (CPAP) of 5, 10, and 15 cmH2O simulating three clinical conditions: normal (Rrs = 3.5 cmH2O/L/s, Crs = 80 mL/cm H2O), DPOC (Inspiratory Rrs = 10 cmH2O/L/s, expiratory Rrs = 20 cmH2O/L/s and Crs = 60 mL/cmH2O) and EAP (Rrs = 10 cmH2O/L/s, Crs = 30mL/cmH2O), in which we attempted to verify the difference in pressure maintenance in each clinical condition, considering submission to high and low efforts; verify system behavior regarding the area of the inspiration curve below CPAP level so as to check equipment capacity of keeping continuous pressure level in the airway; assess equipment behavior regarding provision of sufficient or insufficient flow, observing and recording in and output flow values provided by different sources so as to generate CPAP levels of 5, 10, 15 cmH2O for the Boussignac system. The results showed that the Boussignac system is efficient to maintain preset pressure levels in different clinical conditions and respiratory efforts, keeping the differences lower than 8.7% between measured and preset CPAP in all the conditions simulated. The average AREACPAP values were close to zero, and the peak value average was 1.3 cmH2O for normal clinical condition under CPAP of 15 cmH2O and high respiratory effort. The equipment provided sufficient output flow, keeping system stability during high and low respiratory efforts. It also tended to consume less oxygen compared to other flow generators. The relation between the different feed sources showed that they can be altered without compromising the desired CPAP level. However, each source should be opened at its corresponding value. In conclusion, the Boussignac CPAP System was deemed efficient and economic, and it can be very useful in clinical practice, with specific contributions to noninvasive positive airway pressure techniques. Since it is a small system, its application, handling, and installation are facilitated.

Orientador: Mário Tyago Murakami / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-20T10:58:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Polo_CarlaCristina_M.pdf: 4286137 bytes, checksum: cf12a2b67d90255468d1906d719759a3 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: As miosinas pertencem a uma família de proteínas motoras que através da hidrólise de ATP são capazes de se movimentarem pelas fibras de actina. Sua estrutura é dividida em três domínios principais: motor, responsável pela hidrólise do ATP; regulador, envolvido na ligação de cadeias leves de calmodulina e a cauda, que tem papel essencial na mediação de interações com cargas celulares, como organelas, ácidos nucleicos e outras proteínas. O organismo modelo para insetos, Drosophila melanogaster, possui 11 miosinas pertencentes a 8 classes sendo que informações funcionais e bioquímicas são escassas, e estruturais, inexistentes. Apesar dos grandes avanços obtidos nos estudos de miosinas humanas, as miosinas de inseto ainda são pouco caracterizadas não havendo estudos comparativos, como por exemplo, para a determinação de conservação de parceiros moleculares entre os diferentes filos da classificação de Lineu. Neste contexto, foram selecionados os seguintes domínios de inseto para caracterização molecular: quinase da miosina III, cauda globular da miosina V e FERM da miosina XV. A partir do cDNA da pupa e adulto do inseto foram amplificados os fragmentos de genes de interesse e clonados em vetor de clonagem, pGEM T-easy, e posteriormente de expressão, pET28a e pET28aSUMO. Após testes em diversas condições no sistema bacteriano, as construções cauda globular da miosina V (GLOB_2 e GT-f) e domínio FERM-f da miosina XV foram obtidos na fração solúvel e com rendimento suficiente para estudos estruturais. O protocolo de expressão em larga escala assim como de purificação foram estabelecidos para cada uma dessas construções. Estudos biofísicos por aSEC, DLS, CD e SAXS foram realizados para a proteína GT-f da miosina V, mostrando a proteína monomérica com alto conteúdo de hélices-alfa corroborando as análises in silico e com as caudas globulares de miosinas ortólogas já descritas. Além disso, sua termoestabilidade foi avaliada com Tm de 46 ºC e que sua estabilidade é alterada pela adição de alguns ligantes, mas não pela força iônica como verificado para a cauda globular da miosina Va humana. A estrutura a baixa resolução da GT-f foi determinada pelos experimentos de SAXS, mostrou uma proteína monomérica com forma alongada (Dmax =100 Å). Para a construção FERM-f, apesar do sucesso alcançado no protocolo de expressão e purificação, a amostra permaneceu polidispersa e com uma estrutura random coil, inviabilizado futuros experimentos. Acredita-se que a ausência do domínio MyTH4, gerou a perda de estabilidade do domínio FERM-f e será necessária a clonagem dos dois domínios fusionados para garantir a estabilidade estrutural e funcional / Abstract: Myosins belong to a motor protein superfamily that uses the ATP hydrolysis to move along actin filaments. Its structural architecture comprises three main domains: motor, responsible for ATP hydrolysis; regulator, which binds calmodulin light chains; and tail, responsible for cellular cargoes binding. Drosophila melanogaster, an insect model, has 11 myosins belonging to 8 different myosin classes; however functional and biochemical data are scanty, and, structural, absent. Although the great advances on investigating human and yeast myosins with the elucidation of molecular partners and molecular mechanisms involved in signaling, there are no comparative studies among different phyla. Therefore, in order to gain insights into insect myosins, in silico analysis were performed and some domains like kinase (myosin III), globular tail (myosin V), and FERM (myosin XV) were selected for biophysical and structural studies. From pupa and adult cDNAs, the target genes were amplified and cloned into pGEM- T-easy, pET28a and pET28aSUMO vectors. After expressions tests, the myosin V globular tail constructs, GLOB_2 and GT-f, and myosin XV FERM-f were obtained in soluble fraction and in sufficient amounts for structural studies. aSEC, DLS, CD e SAXS biophysical studies were performed to myosin V GT-f, showing that the protein is monomeric with predominance of alpha-helix in accordance with the in silico atomic model. The stability of GT-f was assessed with a Tm of 46 ºC and some molecules are able to increase the stability, while the ionic strength has no difference like was observed for the human globular tail of myosin Va. The low resolution structure determined by SAXS experiments confirmed the monomeric state and its elongated molecular shape (Dmax = 100 Å). The FERM-f construct, although the purification and expression protocol were standardized, the sample remained polydisperse with a random coil structure, disabling other biophysical experiments. It is supposed that the absence of the MyTH4 domain in the FERM-f domain results in loss of stability, and cloning and expression of fused domains will be necessary to guarantee structural and functional stability / Mestrado / Bioquimica / Mestre em Biologia Funcional e Molecular