Actualment, és necessari disposar d'informació útil i en temps real per al desenvolupament sostenible en diversos camps. La monitorització és una eina eficaç per a la caracterització de processos industrials i mediambientals, i comprèn un conjunt de tasques aplicades amb la finalitat d'obtenir informació qualitativa i quantitativa de paràmetres indicadors d'un procés. Les tendències actuals en la monitorització són utilitzar tècniques analítiques i/o sistemes de transducció que subministrin informació ràpida, fiable i representativa sobre l'estat real del procés. Per això, cal apropar la instrumentació al procés i minimitzar la intervenció humana. Així doncs, els dispositius de mesura utilitzats han d'oferir selectivitat suficient, sensibilitat adequada, temps de resposta ràpid i llargs períodes operatius sense supervisió.El disseny d'analitzadors de procés basats en metodologies de flux continu i sensors electroquímics (potenciomètrics) com a detectors permetrien resoldre molts dels problemes existents derivats del mesurament directe en un procés complex i subministrarien informació de tipus químic en temps real. Aquests equips conjugarien les avantatges derivades de la integració del procediment analític que aporten els sensors químics potenciomètrics amb la simplificació en termes d'automatització, pretractament de mostra i funcionament autònom que aporten les metodologies de flux continu.La tesi presentada s'emmarca dintre de diferents projectes de desenvolupament i transferència tecnològica i estableix les bases d'aplicabilitat dels sensors químics potenciomètrics en termes de fiabilitat de la informació obtinguda i robustesa en llargs períodes de monitorització.Els resultats presentats han permès la monitorització d'un procés industrial de preparació d'isocianurat sòdic desenvolupant un sistema en flux que incorpora un ESI (elèctrode selectiu d'ions) de membrana amb portador mòbil carregat selectiu a monohidrogenisocianurat. D'altra banda, s'ha desenvolupat un analitzador automàtic de nitrat basat en la tècnica d'anàlisi per injecció en flux continu (FIA) i un dispositiu sensor selectiu a ió nitrat per a la determinació d'aquest paràmetre en l'etapa de nitrificació d'una planta pilot de tractament d'aigües residuals industrials. Per al mateix procés, s'ha desenvolupat un analitzador per a la monitorització de nitrit basat en una detecció colorimètrica de la reacció de Griess-Ilosvay. L'automatització del procediment s'ha dut a terme amb la tècnica FIA i integra una etapa de difusió gasosa per eliminar els problemes derivats de la mesura colorimètrica directa. Finalment, s'ha desenvolupat un sistema semiautomàtic d'anàlisi de fangs residuals per a la determinació indirecta de sulfur d'hidrogen. Aquest sistema integra una cel·la de pervaporació com a sistema d'extracció d'analits volàtils. Desprès de l'etapa de pervaporació, la determinació de l'ió sulfur es duu a terme de forma contínua mitjançant un elèctrode selectiu d'ions. / Nowadays, it is necessary to have useful information at real time for a sustainable development in different areas. Monitoring is a powerful tool for the industrial and environmental processes characterization and includes a set of tasks focused on the obtaining of qualitative and quantitative information of key process parameters. Monitoring approaches tend to use analytical techniques and/or transduction systems to afford feasible and real-time information about the process status. Therefore, it is necessary to situate the analysers in process stream and to minimize human intervention. Consequently, these devices have to provide enough selectivity, suitable sensitivity, short response time and to operate reliably over long periods of time without supervision.The process analysers based on flow continuous techniques and electrochemical sensors (potentiometric transduction) as detectors avoid most of the existing problems due to the direct measurements in complex processes and the obtaining of chemical information at real time. This instrumentation combines the advantage of the analytical procedure integration provided by chemical sensors and the simplicity in terms of automation, sample pre-treatment and unattended operation offered by continuous flow methodologies. The thesis presented is enclosed in different development and technological transfer projects and it establishes the applicability of potentiometric chemical sensors in terms of information reliability and robustness in long monitoring time.The results presented have allowed the monitoring of isocyanurate sodium manufacturing process by developing a flow continuous method which integrates an ISE (ion selective electrode) based on ion-exchanged carrier selective to monohidrogenisocyanurate. On the other hand, it has been developed an automatic analyser based on the flow injection analysis technique (FIA) and a chemical sensor selective to nitrate for the determination of this parameter in a nitrification stage from a pilot Waste Water Treatment Plant. For the same process, an automatic analyser for the nitrite monitoring based on the Griess-Ilosvay colorimetric reaction has been set up. The automation of the procedure has been carried out by FIA and it integrates a gas diffusion step to eliminate the problems due to the direct colorimetric method. Finally, it has been developed a semiautomatic analysis system for the indirect determination of hydrogen sulphide in sludge. This system integrates a pervaporation module to remove volatile analytes. After pervaporation, the detection of sulfide ion has been carried out continuously by means of an ion selective electrode.

Aquest treball es centra en la investigació sobre la producció de proteïnes heteròlogues en el llevat metilotròfic Pichia Pastoris. El principal avantatge de la utilització d'aquest sistema d'expressió és l'existència del promotor d'alcohol oxidasa, un dels més eficaços i fortament regulats per la presència de metanol com a única font de carboni. El gen hoste emprat és la lipasa del fong Rhizopus oryzae, proteïna d'elevat interès industrial i biotecnològic per les seves nombroses i variades aplicacions.De quatre tipus de soques diferents, dos parelles de diferent fenotip (Mut+ i Muts) i dins el mateix fenotip amb una o vàries còpies del gen hoste, s'ha seleccionat la soca més adient, en aquest cas Muts singlecopy, per una posterior explotació en cultiu semicontinu segons criteris de productivitat i dinàmica de creixement.S'ha observat que un dels problemes que presenta aquest tipus de cultiu és la reproductibilitat i el control de la concentració de metanol que s'aconsella no superar els nivells considerats com a tòxics de 10 g·l-1. Diferents mesures com l'anàlisi de la composició dels gasos de sortida del fermentador, l'extracció automàtica de mostres i la gestió de tota la informació del cultiu des de un programari dissenyat específicament, milloren significativament el seguiment i el control del cultiu. La disponibilitat de noves mesures del cultiu permeten estimar variables d'estat com la biomassa i la velocitat específica de creixement que són molt útils per conèixer el estat fisiològic del microorganisme.Per aconseguir mantenir estable la concentració de substrat inductor s'ha proposat utilitzar un llaç de control en retroalimentació començant pels sistemes de control més clàssics basats en l'error. La dinàmica canviant del sistema i el temps mort també variable fa que controls de tipus "on-off" i Proporciona Integral no siguin adients per mantenir prou estable la concentració de substrat. Com alternativa, s'ha implementat amb èxit un controlador predictiu basat en model que s'adapta contínuament al consum canviant de substrat inductor.Utilitzant de forma conjunta totes les millores instrumentals i de control del procés s'ha observat la influència que té la concentració de metanol sobre la producció de proteïna. D'aquest estudi se'n dedueix que mantenir la concentració a 1 g·l-1 durant el cultiu pot augmentar de forma significativa la productivitat. Paral·lelament es defineix que per maximitzar la productivitat la durada del cultiu ha de ser al voltant de les 80- 90h.Es pot afirmar que la instal·lació d'instrumentació juntament amb l'estimació, modelització i control d'algunes de les variables principals del cultiu, són mesures que permeten millorar la producció extracel·lular de proteïnes heteròlogues en Pichia Pastoris. / In this work the production of heterologous proteins by the methilotrophic yeast Pichia Pastoris has been studied. The main advantage of this expression system is the existence of a strong and tightly regulated (methanol-inducible) promoter from the alcohol oxidase gene (PAOX1).Using a battery of four strains, which secrete a Rhizophus oryzae lipase (ROL), the combined effects of gene dosage and Mut phenotype on recombinant protein production by P. pastoris were observed in fed-batch cultures. This study concludes that the use of Muts ROL single copy strain is advantageous because it allows easier process control strategies with high productivity.One of the main problems of these cultures is the low reproducibility and the need of accurate control of the methanol concentration in the fermentation to maintain it below toxic limits, 10 g·l-1. The implementation of exhaust gas analyzer, an autosampler system and specific software to on-line administrate the culture information improved significantly the control of the bioprocess.With several of these on-line measures it has been implemented an estimation algorithm that allows to determine both the specific growth rate of the microorganism and biomass concentration, used as physiologic indicators.To control the methanol concentration at an optimal set-point level during the cultivation, a feedback control using different error based controllers has been implemented. The use of on-off and PI (Proportional Integral) controllers is not recommended due to the dynamics of the biological system and the large death time of the system. As alternative, a predictive control algorithm based on the on-line estimation of the methanol rate has been successfully implemented.The improvement of the instrumentation and control of the bioprocess has provided the tools for the study of the influence of the methanol concentration on protein production. It has been observed that if the methanol concentration is maintained at 1 g·l-1 productivity increase about 140% is produced. Moreover, it suggested that to maximize the productivity of the system, the duration of the fed-batch fermentation should be around 80-90 h.The implementation of new instrumentation jointly with the use of software sensors, the modeling of the bioprocess, and the control of some of the fermentation variables significantly improved the production of the extracellular heterologous Rhizopus oryzae lipase by the yeast Pichia pastoris.

L’activitat de recerca i desenvolupament en el camp de la biotecnologia genera de forma altament dinàmica noves cèl· lules i productes d’interès en múltiples sectors. En aquest context, cal explorar en temps raonables i amb mitjans altament tecnificats i estandarditzats, el potencial productor de les diferents cèl· lules modificades, en quant al seu creixement, la capacitat producció i la qualitat dels productes obtinguts. Establir les condicions d’un procés productiu basat en cèl· lules requereix completar un nombre d’etapes molt elevat: des de la selecció del model cel· lular i la realització de treballs de biologia molecular fins a assolir un procés productiu amb unes condicions optimitzades. En aquest treball es presenta el disseny i desenvolupament d’un sistema de múltiples minibioreactors orientats a escometre les primeres fases del desenvolupament del bioprocés de forma ràpida, sistemàtica i amb informació rellevant sobre l’evolució de les principals variables de cultiu, de manera que sigui possible realitzar, entre altres experiments, la selecció de clons, caracterització del seu comportament en cultiu, optimització de medis de cultiu, i proves de toxicitat de molècules sobre els perfils dels cultius. El disseny del sistema de múltiples minibioreactors presentat reuneix els avantatges dels sistemes habituals de cultiu a petita escala, com són el treball amb volums reduïts i la capacitat de realitzar diversos cultius en paral· lel, així com els avantatges del treball amb reactors de major volum, com són l’homogeneïtat i el coneixement que les principals variables del cultiu estan en valors no limitants per a aquest. Així doncs, s’ha donat una elevada importància a que els minibioreactors disposin d’un sistema d’agitació que permeti assegurar l’homogeneïtat del seu contingut, i a disposar de sistemes de seguiment. Aquests permeten d’una banda conèixer els valors de les variables dels cultius, i d’altra banda la caracterització del comportament de les cèl· lules estudiades, obtenint dades útils per al disseny dels bioprocessos corresponents que puguin ser transferires amb èxit els processos cap a majors escales, i permetent prosseguir el camí cap a l’escala de producció sense que apareguin incidències, bàsicament pèrdues de productivitat, degudes a la manca de coneixement existent habitualment en les cultius a petita escala. Prèviament a iniciar l’etapa de desenvolupament tecnològic, s’ha realitzat un estudi preliminar per tal de tenir un major coneixement de les prestacions necessàries dels equips, tant pel que fa a la funcionalitat dels sistemes que proporcionen les condicions necessàries per al creixement dels cultius (agitació i aeració), com pel que fa a la potencialitat i limitacions dels sistemes de seguiment seleccionats. D’entrada, l’objectiu ha estat seguir el pH i l’oxigen dissolt com a variables del cultiu, la concentració cel· lular per a conèixer el creixement, i el consum d’oxigen com a indicador metabòlic, si bé el pH també és una variable que dóna informació interessant relativa al metabolisme i fisiologia dels cultius. Donats els diferents enfocaments de desenvolupament possibles en funció dels models cel· lulars a emprar, se n’ha seleccionat un d’ells, les cèl· lules animals. Així, el disseny detallat del sistema de minibioreactors s’ha orientat cap a aplicacions amb aquest model cel· lular, i aquesta elecció també s’ha tingut en compte en el capítol de desenvolupament, on s’han posat a punt els sistemes per a permetre la realització d’aquest tipus de cultius (bàsicament agitació i aeració), realitzant una caracterització hidrodinàmica dels minibioreactors desenvolupats. D’altra banda, també en aquest capítol es presenta el desenvolupament de les tècniques per a seguir la concentració cel· lular, el pH, l’oxigen dissolt i consum d’oxigen. La darrera part d’aquest treball, una vegada desenvolupades i validades les diferents tecnologies, consta de la realització de cultius emprant diferents tipus de cèl· lules, valorant la reproduïbilitat de l’equip i discutint la informació que aquest proporciona quan una línia cel· lular es cultiva a condicions diferents. Finalment, també cal remarcar que aquest treball obre les portes al desenvolupament de noves prestacions per al sistema de múltiples minibioreactors desenvolupat, com són el control del pH i de l’oxigen dissolt, i la possible utilització del sistema per al cultiu de bacteris i llevats. / The research and development in the biotechnological field generates a vast amount of new cells and products of interest for various economical sectors. In this framework, it is needed to explore, in reasonable times and with automated means, the potential of the generated, regarding its growth, productivity and quality of the obtained products. Establishing the culture conditions of a productive process based in cells required accomplishing several stages: from the selection of the cellular system and the realization of molecular biology works to the achievement of a bioprocess having optimized conditions. In this work the design and development of a multiple minibioreactor system is presented, having the aim of fastening the first stages of the bioprocess development, in a systematic way, and acquiring relevant information regarding the evolution of the main culture variables, making possible the realization of various sorts of experiments such as clone selections, the characterization of its culture performance, the culture medium optimization, and the toxicological evaluation of molecules. The design of the multiple minibioreactor system combines the benefits of the usual small scale culture systems, such as the consumption of small amounts of medium ad the capability of performing multiple parallel cultures, and the benefits of larger scale culture systems, such as the homogeneity and the knowledge of the main culture variables, ensuring these do not have limiting values. Consequently, special attention has been paid to the development of a stirring system ensuring the homogeneity of the bioreactor content and to the monitoring systems allowing the characterization of the cell growth and metabolism, which permits having sufficient data to upscale the process, minimizing the risks of such duty. Before starting the technological development stage, a preliminary study has been done with the aim of identifying and characterizing the required equipment features, regarding the auxiliary equipment supplying the culture conditions (stirring, aeration), and also regarding the potentiality and limitations of the monitoring systems. The main culture environmental variables to be monitored are pH and dissolved oxygen, whereas to monitor growth cellular concentration is to be followed. Additionally, oxygen consumption is to be used as a metabolic indicator, and pH is also a variable from which it can be obtained interesting information regarding culture physiology and metabolism. Given the different design possibilities for the required technologies depending on the cellular models to be used, one of them, precisely mammalian cells have been chosen. Thus, the detailed design and development of the minibioreactor system has been directed towards applications with such cellular model, paying special attention to the characteristic requirements of mammalian cells (basically agitation and aeration), and to the hydrodynamic characteristics of the system. On the other hand, also in the technological development chapter, techniques to monitor cell concentration, pH, dissolved oxygen and oxygen consumption have been implemented. Once the technological development has been completed and the required functionalities validated, in the last part of this work various cultures are performed with the aim of evaluating the culture reproducibility, and the information obtained by the equipment as it is used for culturing a certain cell line at various conditions. Finally, it is also interesting to underline the potential fields of development based on this work: new features of the multiple minibioreactor system, such as the pH and dissolved oxygen controls, and the potential use of the system for the culture of bacteria and yeast.

La tesi té com a objectiu l'obtenció d'una sèrie d'equips automatitzats per a l'anàlisi de paràmetres d'interès mediambiental. Les bases de partida, fonamentades en els coneixements del GSB (UAB), són les tècniques de flux continu (FIA), com manera d'una senzilla automatització, i l'acoblament d'un tipus de sensor com són els àmpliament emprats ESI. L'objectiu final implica l'aplicació final dels equips obtinguts dintre d'un programa de monitorització de la qualitat de l'aigua de riu. L'empresa Adasa Sistemas és la que durà a terme l'aplicació. Per això, els equips desenvolupats han de complir uns requisits de caràcter tècnic i funcional: robustesa, règim autònom d'una setmana, precisió del 10%, exactitud del 20%, mínim manteniment, autocalibració, ...Visant la primera fita, i en base a estudis anteriors al GSB, l'equip d'amoni (AQUAMONIA®) incorpora un procés de difusió gasosa que permet que l'ESI d'amoni assoleixi un elevat grau de selectivitat i sensibilitat. Una vegada desenvolupat l'equip i realitzada la seva validació en camp (rius Ebre i Llobregat) s'ha instal·lat en diverses estacions del programa SAICA, i posteriorment s'incoporà al programa XACQA. Per desenvolupar l'analitzador de nitrat, i a fi d'assolir la segona fita marcada, l'estudi s'inicia amb el disseny i l'optimització del sensor potenciomètric (ESI). S'avança amb la seva integració en un sistema de flux. Degut a les característiques de la matriu d'aplicació, l'estudi d'interferències adquireix una especial rellevància. Els resultats d'aquests ens porten a concloure la necessitat d'incorporar en sèrie un sensor de clorur. L'ESI de clorur ens permetrà la senzilla compensació de la mesura interferida del nitrat. La correcció és matemàtica seguint l'equació de Nikolskii-Einseman. L'equip AQUANITRA® determina de forma simultània nitrat i clorur. Superada la seva validació en camp s'integra en les xarxes SAICA i XACQA.En el disseny del tercer analitzador, s'assoleix la construcció d'un primer prototipus que ha estat validat en condicions de laboratori amb mostres reals. L'equip integra l'anterior determinació dels ions amoni, nitrat-clorur, i la determinació de fosfat mitjançant un ESI. Però, presenta un elevat límit de detecció respecte aquesta última espècie, per tant, en un futur es planteja la incorporació d'un sistema de preconcentració.Dintre de la mateixa filosofia però donant un pas endavant cap a la miniaturització, s'estudia l'escalat (reducció) dels diferents equips. Això s'assoleix amb els microsistemes. Les condicions hidrodinàmiques de funcionament no mostren cap influencia de l'escalat a aquest nivell. Les millores respecte a la integració del sistema desbombollador i l'elèctrode de terra són evidents, però resta per superar la integració dels diferents sensors. / The objective of this thesis is the development of various automatic analysers for the determination of relevant environmental parameters. The scientific bases, coming from GSB's (UAB) knowledge, are the continuous flow techniques (FIA) as an easy automation procedure, and potentiometric sensor (ISE) as detection system. Adasa Sistemas, S.A enterprise, will apply in real world all the analysers developed at the final step to the monitoring of river water quality. So, the technical and operative requirements for this application are: robustness, unattended operation, 10% of accuracy, 20% of precision, minimum maintenance, autocalibration, .Some preliminary studies carried out in our laboratories allows the fast design and construction of ammonium analyser (AQUAMONIA®) with an ammonium electrode (flow-through configuration) and gaseous diffusion cell to attain a great sensibility and selectivity. After its validation in field conditions (Ebro and Llobregat Rivers) it was installed inside automatic alert stations belonging SAICA (national) and XACQA (regional) monitoring networks.At the first stage of nitrate analyser development, AQUANITRA®, we design and optimise the potentiometric sensor (ISE). Due to the high content of chloride ion in river water it has an important interference in nitrate determination. So it is necessary to incorporate a second serial ISE (chloride electrode) to determine its concentration and correct mathematically nitrate concentration by means of Nikolskii-Einseman's equation: the analyser carry out the simultaneous determination of nitrate and chloride ions. It was also installed in SAICA and XACQA networks.The third automatic analyser integrates previously described systems for the monitoring of ammonium and nitrate-chloride ions, plus the potentiometric determination of phosphate. And it has been validated in laboratory conditions with real samples. Owing to the high detection limit of phosphate electrode for a real application will be necessary a preliminary preconcentration step.An other objective is the miniaturisation of all analyser developed, mainly the third one. The first studies show no influence on the hidrodynamic conditions of the mircroflow system designed. A debubbling system and the grounding electrode have been successfully and easily implemented, but it must be greatly improved the sensor's integration.

Rutinariamente se utilizan los signos clínicos para evaluar el grado de profundidad anestésica. La concentración alveolar mínima (CAM) del anestésico halogenado puede ser una medida objetiva de la potencia y del nivel anestésico. Con la introducción de los relajantes musculares, la CAM puede no ser adecuada para evaluar el grado de profundidad anestésica. Se han utilizado diversos monitores para esta medida, siendo los de la electroencefalografía (EEG) los más utilizados.Objetivos: Establecer el patrón electroencefalográfico del desflurano y los cambios hemodinámicos relacionados con el nivel anestésico. Observar los parámetros electroencefalográficos, como medida de la profundidad anestésica en las tres fases del acto anestésico (inducción, mantenimiento, recuperación). Establecer los cambios en la concentración del anestésico halogenado, administrado para alcanzar un valor del índice biespectral (BIS) entre 40-50, utilizando dos técnicas peridurales diferentes y objetivar si la adición de morfina disminuía el consumo del anestésico. Material y métodos: La primera parte del estudio se realizó sobre 24 pacientes de cirugía ginecológica a las que se monitorizó el EEG y administró desflurano a 0,5, 1 y 1,5 CAM Las variables hemodinámicas y los parámetros electroencefalográficos límite espectral 90 (LE90) y ratio delta fueron recogidos. La segunda parte del estudio se realizo de forma prospectiva sobre 50 pacientes de cirugía abdominal. Las variables hemodinámicas y los parámetros electroencefalográficos se recogieron: basal, antes y después de la intubación orotraqueal, después de la incisión quirúrgica, a los 60' del procedimiento, a los 90', cuando se retiraba el anestésico y el valor del BIS alcanzaba 60, cuando aparecía movimiento y en la extubación orotraqueal. La tercera parte del estudio se aplicó sobre 40 pacientes de cirugía colorrectal. A todos ellos se les colocaba un catéter peridural torácico. Los pacientes eran distribuidos de forma aleatoria y a doble ciego en dos grupos para recibir morfina 0,1% (2ml) a la solución de bupivacaina 0,25% Se administró el sevoflurano con el objetivo de alcanzar un BIS entre 40-50. Después de la extubación se preguntaba a los pacientes sobre la presencia de dolor.Resultados: La tensión arterial disminuyó al alcanzar una CAM de 1,5 y aumentó al retirar el anestésico halogenado, la frecuencia cardiaca no varió. Un descenso significativo del LE90 apareció al alcanzar una CAM de 1,5, indicando un plano anestésico más profundo. Aumentó durante la intubación, después de la intubación orotraqueal, a CAM de 0,5 y durante la extubación, indicando un nivel anestésico superficial. El valor del BIS disminuyó desde 95,6 hasta 34,7 y el LE90 desde 20,5 hasta 11,9 después de la inducción anestésica. Durante la recuperación anestésica el valor medio del BIS pasó desde 59,2 hasta 92,3 y el LE90 desde 15,1 hasta 22.2 Hz; la frecuencia cardiaca aumentó mientras que la presión arterial no. Los valores del EEG cuando apareció movimiento fueron de 77 para el BIS, (rango 58-96) y del LE90 de 18Hz (13-18). No hubieron diferencias significativas respecto a las concentraciones espiradas de sevoflurano para valores idénticos de BIS. El grupo bupivacaina-morfina presentó una menor valoración del dolor, en el momento de la extubación (no dolor al movimiento, 79% vs 31,5% p<0,01).Conclusiones: Podemos concluir que el EEG procesado ofrece una buena medida de la profundidad anestésica, ya que refleja los cambios de forma significativa en cada fase, mientras que las variables hemodinámicas no. Los parámetros electroencefalográficos son útiles para distinguir consciencia-inconsciencia durante las tres fases de la anestesia. El movimiento apareció para valores del BIS por encima de 58 y del LE90 por encima de 13 Hz, pudiendo indicar un nivel de hipnosis inadecuado. De la tercera parte del estudio podemos concluir que la adición de morfina al espacio peridural no reduce los requerimientos de sevoflurano pero si que provee una mayor calidad en la analgesia postoperatoria, durante la extubación orotraqueal. / Different monitors have been tried to evaluate depth of anesthesia, and the most extended are the cerebral monitors of electroencephalography (EEG).Objectives: To establish the EEG pattern and hemodynamic variations of the desflurane. To observe the EEG parameters, during induction, maintenance, and recovery. To establish the changes in the anesthetic concentration, administered to maintain a bispectral index (BIS) between 40-50, when morphine is added to peridural solutions.Matherial and methods: Twenty-four patients of gynecological surgery were monitorized with the EEG. Desflurane was administered at 0.5, 1 and 1.5 MAC. Hemodynamic variables and the EEG parameters, spectral edge frequency (SEF90) and delta ratio were collected. The second part of the study on 50 patients of abdominal surgery, hemodynamic values and EEG parameters were collected at: basal situation; before and after orotracheal intubation; after surgical incision; at 60 minutes; at 90 minutes; when anesthetic was withdrawn and BIS reached 60; when movement appeared; and at extubation time. Finally, on 40 patients of colloproctological surgery a thoracic peridural catheter was placed. Patients were randomized to receive morphine 0.1% (2 ml). Sevoflurane concentration was titrated to maintain a BIS between 40-50. Results: Blood pressure fell at 1.5 MAC, but heart rate did not. A significant decrease in the SEF90 appeared at 1.5 MAC, indicating a deeper plane of anesthesia. BIS values decreased from 95,6 to 34.7 and SEF90 fell from 20.5 to 11.9 Hz after anesthesia induction. During recovery mean BIS increased from 59.2 to 92,3 and SEF90 from 15.1 to 22.2 Hz, heart rate increased but blood pressure did not. The EEG values recorded when movement appeared were 77 for BIS (range 58-96) and 18Hz for SEF90 (range13.18). The only findings were that the morphine group had a lower pain score level than the bupivacaine group ( no pain on movement, 79% vs 31.5%, p<0.01).Conclusions: We can conclude that EEG processing provides a good measure of depth of anesthesia. EEG parameters are useful for distinguishing between the states of consciousness and unconsciouness during the three phases of anesthesia. Adding morphine to the epidural solution did not reduce sevoflurane requirements but did provide high quality postoperative analgesia.

Waste management is one of the main troubles of the current society. Incineration has many advantages in front of other disposal options since the volume of the wastes is reduced, pathogens are eliminated and involves energy recovery. On the other hand, the potential emissions of hazardous substances such as dioxins and furans (PCDD/Fs) and other persistent organic pollutants such as polychlorinated biphenyls (PCBs) and polychlorinated naphthalenes (PCNs) as well as of heavy metals, generate concern on the population living around of the incinerators (syndrome NIMBY - "Not In My BackYard"). The objective of the thesis is the application of different monitoring and data analysis tools in other to assess the heath risks generated by incineration. The work has been divided into 6 Chapters including six articles where different methodologies are used to assess the environmental impact and the heath risks of different incinerators.Chapter I includes a brief introduction about waste incineration and the potential risks associated to its emissions. In Chapter II, soils and herbage are used as long and short term pollution monitors. Two articles are included. In the first article, the impact of an industrial waste incinerator is studied , while in the second one a municipal solid waste incinerator was assessed. In both studies, the results indicated that neither was a relevant source of heavy metals and PCDD/Fs.In Chapter III, the levels of PCDD/Fs, PCBs, PCNs and heavy metals were measured around a municipal waste incinerator. Two articles were included in this area. In the first article, the use of passive samplers (polyurethane foam) was investigated. In the second article, the levels of PCDD/Fs and heavy metals in ambient air around a municipal waste incinerator are presented. The Principal Component Analysis was also used in order to get information about the relationship between samples, pollutants and possible sources. The results indicated a remarkable difference between ambient (inmission) and the incinerator (emission) profiles. These results indicated that the current PCDD/Fs levels are more related to other sources (for example to traffic emissions).In Chapter IV, the impact of an incinerator is studied using biological monitoring (for plant workers). The results indicated a diminishment in the levels of the PCDD/Fs while the concentrations of the other organic compounds studied were similar to those found in the previous studies (including the control). No differences were found between the different workers according to their tasks in the incinerator (plant, administration or laboratory).In Chapter V the propagation of uncertainty and variability in the heath risks assessment was evaluated. A new tool, Fuzzy Latin Hypercube Sampling (FLHS), was used. The case study of the evaluation of the risks produces by the emissions of PCDD/Fs by an incinerator was used. This tool showed superiority above other convention methodologies such as the Monte Carlo Simulation.Finally, in Chapter V the general conclusions are presented. The results of the different studies of the different waste incinerators of Spain showed the effectiveness of the current restrictive legislations around the emissions of PCDD/Fs and metals by incinerators. The results indicated that current incinerator emissions do not involve additional risks for the population living around them. / La gestió dels residus és un dels problemes amb que s'enfronta la societat actual. La incineració té molts avantatges davant d'altres sistemes de disposició de residus, ja que suposa una reducció del volum, la recuperació d'energia i l'eliminació d'agents patògens. Per altra banda, les potencials emissions de substàncies perilloses associades a la incineració, com les dioxines i furans (PCDD/Fs) i d'altres compostos orgànics persistents com els bifenils policlorats (PCBs) o els naftalens policlorats (PCNs), així com de metalls pesants, desperten preocupació a la gent que viu a les rodalies de les incineradores (síndrome NIMBY - "Not In My BackYard"). L'objectiu d'aquesta tesi és l'aplicació de diferents tècniques de monitorització i d'anàlisi de resultats per avaluar els riscos generats per la incineració de residus. El treball s'ha dividit en sis Capítols que inclouen sis articles en els quals que s'avalua l'impacte ambiental i els riscos per la salut derivats de diferents incineradores. a través de diverses metodologies. El Capítol I inclou una breu introducció sobre la incineració de residus i els potencials riscos associats a les seves emissions. Al Capítol II s'utilitzen els sòls i les herbes com a monitors de contaminació ambiental a llarg i curt termini. Aquesta part consta de dos articles. En el primer, es va estudiar l'impacte d'una incineradora de residus industrials, mentre que en el segon es va avaluar una incineradora de residus sòlids urbans. En ambdós casos, els resultats van indicar que les incineradores estudiades no eren una font rellevant de PCDD/Fs i metalls.Al Capítol III es presenten els nivells de PCDD/Fs, PCBs, PCNs i metalls pesants en aire als voltants d'una incineradora de residus sòlids urbans. Es van publicar dos articles en aquesta àrea. En el primer article, es va investigar la utilització captadors passius, en forma de discs de poliuretà (discs PUF), per la mesura dels compostors orgànics persistents COPs. En el segon article, es van presentar els resultats dels nivells en aire de PCDD/Fs i metalls pesants als voltants de la incineradora. També s'utilitzà l'Anàlisi de Components Principals (ACP) com a eina per obtenir informació sobre la relació entre les mostres, els contaminats i les possibles fonts. Els resultats van mostrar una diferència notable entre els perfils de les mostres ambientals i els de la incineradora, indicant que els nivells actuals de PCDD/Fs de la zona estarien més relacionats amb d'altres tipus de fonts (p.ex., el trànsit).Al Capítol IV, s'estudia l'impacte d'una incineradora a partir d'un control biològic dels seus treballadors. Els resultats van indicar una disminució en els nivells de dioxines mentre que per la resta de compostos les concentracions van ser molt similars a l'estudi control. No es van trobar diferències entre les concentracions de compostos orgànics d'acord amb els diferents llocs de treball (planta, laboratori o administració). Els resultats van indicar que els treballadors de la incineradora no estan exposats a PCDD/Fs o altres substàncies orgàniques.Al Capítol V, s'analitza la propagació de la incertesa i la variabilitat associades als diferents paràmetres implicats en l'avaluació de riscos. Per l'anàlisi es va utilitzar una nova aproximació, la Fuzzy Latin Hypercube Sampling (FLHS). Aquest mètode es va aplicar al cas d'estudi del risc produït per les emissions de dioxines i furans (PCDD/Fs) d'una incineradora. El model FHLS va mostrar superioritat davant d'altres mètodes convencionals d'anàlisi de la incertesa com és l'Anàlisi de Monte Carlo. Finalment, al Capítol VI es presenten les conclusions generals. Els estudis realitzats en diverses incineradores espanyoles han demostrat l'efectivitat de la legislació vigent, molt estricta en quant a les emissions de dioxines i furans i de metalls pesants. En cap dels casos, els resultats han indicat que les incineradores estudiades fossin una font rellevant d'aquests contaminats i, per tant un risc addicional per la gent que viu a les rodalies.

La cromatografia líquida micel·lar (MLC) ha estat aplicada amb èxit a la monitorització de fàrmacs. La MLC és un mode de la cromatografia líquida en fase inversa (RPLC) que conté micel·les, generalment de dodecil sulfat sòdic, que actuen com a modificadors de la fase mòbil, i un solvent orgànic o alcohol de cadena curta, que millora l'eficàcia i permet controlar la força eluent i la selectivitat de la fase mòbil. Les fases mòbils micel·lars, en comparació amb les aquó-orgàniques, tenen l'avantatge de permetre l'injecció directa de mostres biològiques (sèrum, orina, saliva, suor, etc.), i a més són més ecològiques, barates i estables. L'objectiu fonamental de la monitorització dels fàrmacs consisteix en millorar l'assistència terapèutica del pacient, tant en patologies agudes com en les cròniques, i això es du a terme mitjançant l'ajust de la dosi del fàrmac en funció de les concentracions plàsmiques, de manera que puga combinar la màxima eficiència del fàrmac i el mínim risc de toxicitat. També la monitorització és útil en la determinació de paràmetres químics i farmacològics, tals com el temps de vida mitja i d'altres. Els grups de substàncies amb els que s'han dut aquests tipus d'estudis han estat el dels antiarrítmics, antiepilèptics, antidepressius tricíclics, anàlgèsics, broncodilatadors i drogues d'abús, que inclouen a les amfetamines, barbiturats, benzodiazepines i opiacis.

OBJETIVOS: Comparar el valor predictivo de la monitorización antenatal de la F.C.F. respecto al bienestar fetal en función de la patología materna o fetal detectada durante el embarazo, y en función de la edad gestacional en que se realice dicha prueba.MATERIAL Y MÉTODOS: Para evaluar el valor predictivo de la monitoprización antenatal de la F.C.F. en función de la patología materna o fetal detectada durante el embarazo se relacionan de manera retrospectiva los resultados perinatales con el resultado de la prueba realizada la semana antes del parto en 1944 fetos de 1928 gestantes agrupadas según la patología materna o fetal presente. Para evaluar el valor predictivo de la monitorización antenatal en función de la edad gestacional se practican de manera prospectiva y con seguimiento lineal pruebas basales de una hora de duración semanal en 50 fetos desde las 28 a las 34 semanas. También se evaluan los resultados perinatales de 205 fetos, que nacieron entre las 28 y 36 semanas y de 1408 fetos nacidos entre las 37 y 41 semanas de gestación, con los resultados de la monitorización antenatal de la F.C.F. practicada la semana antes del parto. Los criterios de interpretación de la monitorización antenatal son la presencia de aceleraciones transitorias como indicativas de normalidad y la presencia de desaceleraciones o disminución de la variabilidad para la sospecha de pérdida de bienestar fetal. Se consideran como fetos con resultados perinatales desfavorables aquellos que presentan como mínimo una de las siguientes condiciones: Muerte perinatal, pH de arteria umbilical inferior a 7,2 o si la arteria se halla colapsada con un pH de vena umbilical inferior a 7,25, un índice de Apgar inferior a 7 a los 5 minutos de vida y/o presencia de retraso de crecimiento intrauterino y líquido amniótico meconial cuando se práctica cesárea electivaSe realizan estudios de sensibilidad, especificidad, valor predictivo positivo y negativo para los distintos grupos estudiados y análisis comparativos mediante test de Chi cuadrado y test exacto de Fischer.RESULTADOS: Al analizar el valor predictivo de la monitorización de la F.C.f. en todos los grupos estudiados se observa una buena sensibilidad y valor predictivo de un resultado normal con una especificidad y un valor predictivo de un resultado patológico relativamente bajos. Las patologías materno-fetales en que la monitorización de la F.C.F. es más útil son la isoimmunización Rh, la sospecha clínica o ecográfica de retraso de crecimiento, los malos antecedentes obstétricos, los estados hipertensivos del embarazo y en las gestantes diabéticas con hipertensión sobreañadida. Es de poca utilidad en gestantes diabéticas y en gestantes sin patología por su baja especificidad y valor predictivo de un resultado patológico. La monitorización antenatal en los fetos pretérmino, estableciendo unos nuevos criterios interpretativos en función de la edad gestacional, permite obtener una alta sensibilidad y valor predictivo de un resultado normal, con una especificidad y un valor predictivo de un resultado patológico relativamente reducidos. / Predictive value of antenatal fetal heart rate monitoring (AFHRM) related to pathology and gestational ageOBJECTIVE: To compare predictive value of AFHRM related to maternal or fetal pathology detected during pregnancy or to gestational age on which monitoring is done.MATERIAL AND METHODS: Perinatal results in 1944 fetuses out of 1928 pregnant women, grouped according to mother or fetal pathology, are retrospectively related with the result of AFHRM the week before delivery in order to evaluate its predictive value. Fifty fetuses are tested prospectively with AFHRM one hour long on a weekly basis from 28 and 34 weeks. Perinatal results of 205 fetuses born between 28 and 36 weeks gestation and 1408 fetuses born between 37 and 41 weeks gestation are also evaluated and related to AFHRM results within a week before delivery. AFHRM criteria of normality are the presence of transient accelerations and the presence of decelerations or a low variability suggests fetal distress. Perinatal morbidity criteria are: Perinatal death, umbilical arterial pH lower than 7.20, or if artery is collapsed an umbilical vein pH lower of 7.25, Apgar index below 7 at five minutes life and/or presence of intrauterine growth retardation and amniotic meconium staining in elective caesarean.Studies of sensitivity, specificity, positive and negative predictive value and comparative analysis by means of Chi-square and exact Fischer test are made for the different groups studied.RESULTS: A good sensitivity and negative predictive value and a low specificity and positive predictive value are observed on all studied groups. Rh isoimmunization, clinical or ecographical suspicion of fetal growth retardation, poor obstetric history, hypertensive diseases, diabetes plus hypertension are pathologies where AFHRM is most useful. AFHRM looks less useful in diabetes without hypertension and in low risk pregnancies because of its low specificity and positive predictive value. AFHRM before term shows a high sensitivity and negative predictive value, with a low specificity and positive predictive value, as long as new interpretative criteria based on gestational age are clearly set.

During years a number of satellites have been developed to remotely sense Earth geophysical parameters for weather forecasting and other climate studies. In recent years the use of reflected Global Navigation Satellite System Signals (GNSS-R) has shown its potential to retrieve geophysical parameters over the ocean, mainly altimetry and sea state, and over land, mainly soil moisture. It is known that sea roughness has an impact on L-band radiometric measurements, and therefore on the retrieved sea surface salinity (SSS). GNSS-R is an interesting tool to help improving the sea state effect correction to reduce the final SSS retrieval error. To demonstrate this idea the Passive Advanced Unit (PAU) project was proposed to the European Scienc Foundation (ESF) under the EURYI 2004 call. The main objective was the study of the direct relationship between the radiometric brightness temperatures and some GNSS-R observables to perform the state correction without using emission/scattering models. Once this goal was successfully addressed, the PAU objectives were broaden including the development of new GNSS-R instruments and techniques, and the study of retrieving geophysical parameters from different surfaces. The present Ph.D. dissertation describes one of the research lines of the the PAU project, undertaken between February 2007 and December 2011, within the Passive Remote Sensing Group of the Remote Sensing Lab, at the Department of Signal Theory and Communications of the Universitat Politènica de Catalunya. The present Ph.D. dissertation focuses on GNSS-R techniques applied to the observation of different types of scattering surfaces (land surfaces: bare soils, vegetation-covered soils, snow-covered soils; inland-water surfaces and ocean surfaces) and the retrieval of different geophysical parameters. Two main GNSS-R techniques have been studied and applied to real data obtained during seven field experiments, the Delay-Doppler Map (DDM) processing technique and the Interference-Pattern Technique (IPT), selecting the one most appropriate to the observed surface. Furthermore, in the context of this Ph.D dissertation a new type of GNSS-R instrument has been developed, being the main tool for the application of the IPT and the retrieval of several geophysical parameters over land and inland-water surfaces. After an introduction on GNSS-R and the PAU-project, the methodology, the instruments and the techniques used to retrieve soil moisture, vegetation height and topography in agricultural areas, snow thickness, water level in reservoirs, and wind speed in ocean surfaces, are described. These retrievals show the potential that these opportunity signals have for monitoring a broad kind of effects. After that, some studies related to space-borne GNSS-R techniques are summarized. Finally a summary of the work performed in this Ph. D. dissertation, the main conclusions and the future work lines are presented. The presented results contribute to promote the use of the GNSS opportunity signals for monitoring geophysical parameters to increase the understanding of the Earth¿s water cycle, and position these techniques as suitable tools that enhance water resources management.

El presente trabajo de investigación titulado "Desarrollo de un Sistema Integrado para Monitorización "in situ" de metales pesados", trata de la puesta en marcha de un nuevo sistema de medida potenciométrico portátil para la determinación cuantitativa de metales pesados tóxicos al medio ambiente para medidas en el campo.Comprende tres áreas disciplinarias: En la primera área, la electroquímica, se desarrollan sensores químicos que a su vez se dividen en tres etapas: En la primera etapa, se estudia la fabricación de electrodos convencionales de cabezal reemplazable selectivos a los cationes de cobre(II), cadmio(II) y plomo(II). En la segunda etapa, el estudio de nuevos electrodos selectivos a los mismos cationes del estudio anterior en configuración plana basado en tecnología "thick film", adaptada a nuestras necesidades de fabricación mediante la técnica de moldeo ("casting"). Por último, en la tercera etapa, se estudia la fabricación de electrodos de referencia de configuración plana con la misma tecnología.La segunda área es la informática, en la que se desarrolla un paquete de herramientas basado en "software" de LabVIEW versión 5.1, con el nombre de Instrumentación Virtual para el Control Potenciométrico de Sensores Químicos, (en inglés "VIPCCHES"). Este paquete está capacitado para el tratamiento de la información que contienen las señales analíticas procdentes de los sensores. Tiene tres funciones importantes. La primera función es la calibración de los electrodos por dos métodos: calibración externa continua y calibración externa discontinua, ambos en dos modos de operación, modo individual y modo "array" de electrodos.Una segunda función del paquete VIPCCHES es la adquisición de datos en modo continuo de un electrodo o un array de electrodos, permitiendo al usuario programar las medidas necesarias en tiempos de adquisición variables. La tercera función operativa del programa, es la realización de análisis de muestras de metales para un electrodo o un "array" de electrodos. El valor de la señal adquirida es promediado y éste es confrontado con una curva de calibración del electrodo plano de manera automática, presentando los resultados de manera gráfica y numérica. Finalmente, los resultados pueden ser tratados mediante programas estándar tipo Excel.En el área de la electrónica, se ha construido un dispositivo para procesar las señales que proceden de los electrodos planos de nombre "SPPAE" que permite la adecuación de las señales a la Tarjeta de Adquisición de Datos (TAD) en el ordenador. Está diseñado con filosofía de expansión, por medio de módulos de amplificación y filtrado (anti-aliasing) que se insertan en un Bus de alimentación.La integración de estos tres sistemas (electrodos de configuración plana, el SPPAE y el VIPCCHES) forman parte del Sistema Integrado para Monitorización Ambiental que conocemos como SIMA estando dicho sistema capacitado para realizar análisis "in situ" de metales pesados. / In this work, a Integrated System for monitoring in situ of heavy metals was developed. Include three disciplinary areas, the electronic, the information technology and the electrochemical. The first step was development now chemical sensors selective to cationes using thick film technology. The second task was the development of one virtual instrument (VI), which is the essential part of the system, using the graphical programming language LabVIEW which is capable of performing measurements functions, including data acquisition, display, analysis in the time and frequency domains, data archiving and read to file. Finally its build a signals processor, for the now plane and miniaturised electrodes. The installations of these elements in a portable computer consist in the Integrated System.Keywords: thick film, chemical sensors, integrated systems, virtual instrumentation, signals processor, in situ measurements, monitoring, heavy metals.