Efecto de Presiones Periódicas sobre la Dispersión Dinámica de la Luz

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dc.contributor.advisorMiranda Mercado, David Alejandro
dc.contributor.advisorRojas Bohórquez, Leidy Johana
dc.contributor.authorCarvajal Guerrero, María Fernanda
dc.contributor.evaluatorPertuz Arroyo, Said David
dc.contributor.evaluatorOspina Ospina, Rogelio
dc.date.accessioned2025-08-25T16:53:13Z
dc.date.available2025-08-25T16:53:13Z
dc.date.created2025-08-22
dc.date.issued2025-08-22
dc.description.abstractEn este trabajo se desarrolló una metodología experimental para analizar el efecto de una presión periódica sobre un fluido estudiado mediante dispersión dinámica de luz en sistemas biológicos, enfocándose en la sangre que circula a través de la arteria radial. Para ello, se diseñó y construyó el dispositivo FEDSita, optimizado para registrar señales de luz retrodispersada con resolución suficiente para análisis morfológicos y estadísticos. Se implementaron filtros analógicos y digitales, permitiendo segmentar la señal en pulsos cardíacos individuales y calcular la desviación estándar local asociada a los momentos de presión sistólica y diastólica, parámetro que se correlacionó con mediciones de presión arterial obtenidas en voluntarios. La señal fue modelada como un proceso browniano, bajo la hipótesis de viscosidad constante en ventanas temporales cortas. Este enfoque permitió aplicar pruebas de normalidad y ajustes gaussianos, facilitando la extracción de parámetros representativos de la dinámica de dispersión en función del ciclo cardíaco. Los resultados mostraron que la desviación estándar de la señal aumenta con la presión arterial, en concordancia con las predicciones teóricas. Además, se exploró la viabilidad de calcular índices clásicos de variabilidad cardíaca (como el coeficiente de variación, RMSSD y pNN50) a partir de las funciones de autocorrelación de las señales ópticas, observando coherencia con el comportamiento fisiológico esperado y abriendo perspectivas para aplicaciones clínicas y de monitoreo continuo. No obstante, se identificaron limitaciones inherentes al modelo utilizado, especialmente por asumir viscosidad constante y radios hidrodinámicos invariables, lo cual no refleja completamente la naturaleza compleja y no newtoniana de la sangre. Se proponen futuras investigaciones orientadas a integrar modelos más generales, como el de Caldeira–Leggett para potenciales periódicos, que permitan describir la dinámica del fluido con mayor realismo y parámetros experimentalmente observables. Asimismo, se destaca la necesidad de optimizar el montaje experimental y aumentar la muestra de estudio para avanzar hacia aplicaciones diagnósticas no invasivas y de bajo costo.
dc.description.abstractenglishThis work developed an experimental methodology to analyze the effect of a periodic pressure on a fluid studied through dynamic light scattering in biological systems, focusing on blood flowing through the radial artery. To this end, the FEDSita device was designed and built, optimized to record backscattered light signals with sufficient resolution for morphological and statistical analysis. Analog and digital filters were implemented, allowing the signal to be segmented into individual cardiac pulses and enabling calculation of the local standard deviation associated with systolic and diastolic pressure phases. This parameter was correlated with blood pressure measurements obtained from volunteers. The signal was modeled as a Brownian process under the assumption of constant viscosity in short time windows. This approach enabled normality tests and Gaussian fits, facilitating extraction of parameters representative of scattering dynamics as a function of the cardiac cycle. Results showed that the standard deviation of the signal increased with blood pressure, in agreement with theoretical predictions. Additionally, the feasibility of calculating classical heart rate variability indices (such as the coefficient of variation, RMSSD, and pNN50) from the autocorrelation functions of optical signals was explored, showing coherence with expected physiological behavior and opening avenues for clinical and continuous monitoring applications. Nevertheless, limitations inherent to the model were identified, especially due to the assumption of constant viscosity and unchanging hydrodynamic radii, which does not fully reflect the complex and non-Newtonian nature of blood. Future research is proposed to integrate more general models, such as the Caldeira–Leggett model for periodic potentials, to better describe fluid dynamics with experimentally observable parameters. Moreover, optimizing the experimental setup and increasing the study sample are highlighted as necessary steps toward non-invasive, low-cost diagnostic applications.
dc.description.cvlachttps://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0002269500
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameFísico
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/45995
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ciencias
dc.publisher.programFísica
dc.publisher.schoolEscuela de Física
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
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dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectDispersión Dinámica de la Luz
dc.subjectTratamiento de señales
dc.subjectFiltro pasabajas
dc.subjectFunción de auotocorrelación
dc.subjectMovimiento Browniano
dc.subjectEcuación de Langevin
dc.subjectPresión periódica
dc.subjectPresión arterial
dc.subject.keywordDynamic Light Scattering
dc.subject.keywordSignal Processing
dc.subject.keywordLow-Pass Filter
dc.subject.keywordAutocorrelation Function
dc.subject.keywordBrownian Motion
dc.subject.keywordLangevin Equation
dc.subject.keywordPeriodic Pressure
dc.subject.keywordBlood Pressure
dc.titleEfecto de Presiones Periódicas sobre la Dispersión Dinámica de la Luz
dc.title.englishEffect of Periodic Pressures on Dynamic Light Scattering
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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