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Papers by Marcelo Berli

Plapiqui, Mar 1, 2017

Ventricular assist devices are a technological solution for patients who suffer from cardiac insu... more Ventricular assist devices are a technological solution for patients who suffer from cardiac insufficiency and await a transplant. In this work, a new design of an implantable pulsatile blood pump is analyzed in terms of blood damage, by means of finite elements on a simplified geometry. It is a double effect volumetric pump, which has a noncontact driven piston and four active valves. The analysis is done by means of blood flow simulation into the pump and the prediction of platelets activation. The last is a measure of the pump compatibility with human life. The platelet activation state is evaluated by an equivalent or representative shear stress and compared with bibliographic data corresponding to other VAD kinds and cardiac prosthetic valves. The results show that, for the complementary blood flow rate supplied by the simulated VAD, the predicted platelet damage is in the same levels of current cardiac devices, particularly other VADs.

Data for the PLOS ONE article: "Localized tissue mineralization regulated by bone remodellin... more Data for the PLOS ONE article: "Localized tissue mineralization regulated by bone remodelling: a computational approach" by Marcelo Berli¹, Carlos Borau², Oscar Decco¹, George Adams³, Richard B. Cook⁴, José Manuel García Aznar², Peter Zioupos^3* <i>¹</i><i>Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de Entre Ríos, Ruta 11, Km. 10, Oro Verde, Entre Ríos (3100), República Argentina.</i> <i>²</i><i>Departamento de Ingeniería Mecánica, Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (I3A), Universidad de Zaragoza, 505018 Zaragoza, España</i> <i>³</i><i>Musculoskeletal & Medicolegal Research Group, Cranfield Forensic Institute, DA of the UK, Shrivenham, SN6 8LA, UK</i> <i&...

Latin American Applied Research, 2009

jdipaolo@bioingenieria.edu.ar Abstract −−−−−− Tibial component of knee prostheses, made of ultra ... more jdipaolo@bioingenieria.edu.ar Abstract −−−−−− Tibial component of knee prostheses, made of ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE), experiences a high degree of wear and may be expected to last twelve years on average. In this work, a steady state one-dimensional lubrication model of a knee prosthesis is solved through a nu-merical technique based on the Finite Element Method. The model takes into account a non Newto-nian synovial fluid, its ultra filtration mechanism and the surface roughness of a porous elastic layer on the tibial component. The benefits of a porous compliant material placed at the top of the metallic tibial component are shown taking into account the stiffness and exudation capacity of the material and hyaluronic acid concentration of synovial fluid. Keywords −−−−−− knee prosthesis, non-Newtonian fluid, elastohydrodynamic lubrication, wear, finite elements method. I. INTRODUCTION Ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) wear debris are currentl...

La utilizacion de espaciadores de cadera es un tratamiento empleado en el reemplazo de una protes... more La utilizacion de espaciadores de cadera es un tratamiento empleado en el reemplazo de una protesis aflojada por infeccion, previo a la colocacion del segundo reemplazo. El tratamiento consiste en implantar el espaciador hecho de polimetil-metacrilato (PMMA) impregnado de antibioticos, con una morfologia identica al componente femoral de la protesis. Este componente permite preservar cierta funcionalidad de la cadera y realizar un tratamiento localizado de la infeccion. Sin embargo, el PMMA tiene una resistencia mecanica muy baja respecto de los metales utilizados para las protesis. Aunque el objetivo del espaciador es permanecer temporariamente en la articulacion, es deseable que su resistencia a la fractura se incremente, previniendo asi las fallas prematuras en periodos que no llegan a completar el tratamiento. Este aspecto motiva el presente trabajo centrado en optimizar las prestaciones mecanicas del espaciador mejorando su diseno mediante la inclusion de un alma de titanio en ...

This paper presents a theoretical model of a lubricated line contact between smooth rigid element... more This paper presents a theoretical model of a lubricated line contact between smooth rigid elements, whose geometry is similar to that of the contact between reading-recording head and rotating disk, including the existence of a non-Newtonian lubricating fluid modeled by a power law. The model considers the molecular forces and is solved by a numerical technique based on the finite element method. The results show that molecular forces manifest significantly over the load at thicknesses less than 5 nm and sliding speeds lower than 100 mm/s. In current discs (speeds over 50 m/s) , this means that the load would be purely hydrodynamic, while in certain micro engines (like those founded in micro-electromechanics devices) whose speeds could be around 14 mm/s, the oscillatory nature of molecular forces could destabilize its operation condition.

Fil: Berli, Marcelo Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro C... more Fil: Berli, Marcelo Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro Cientifico Tecnologico - CONICET- Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnologico para la Industria Quimica (i); Argentina; Universidad Nacional de Entre Rios. Facultad de Ingenieria. Departamento de Fisica Quimica. Laboratorio de Biomecanica Computacional; Argentina;

Fil: Berli, Marcelo Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro C... more Fil: Berli, Marcelo Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro Cientifico Tecnologico - CONICET- Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnologico para la Industria Quimica (i); Argentina. Universidad Nacional de Entre Rios. Facultad de Ingenieria; Argentina

Fil: Berli, Marcelo Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro C... more Fil: Berli, Marcelo Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro Cientifico Tecnologico - CONICET- Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnologico para la Industria Quimica (i); Argentina. Universidad Nacional de Entre Rios. Facultad de Ingenieria; Argentina

El desgaste del polietileno de las protesis de rodilla, es reconocido como el principal problema ... more El desgaste del polietileno de las protesis de rodilla, es reconocido como el principal problema limitante en la duracion de estos implantes. La dificultad de realizar mediciones in vivo de las variables que influyen sobre el desgaste en la zona de contacto, motivo el estudio numerico de modelos teoricos. Trabajos anteriores se centraron en el estudio de las variables hidrodinamicas mostrando una optimizacion en la lubricacion de la junta ante la presencia de un material elastico de baja rigidez. No obstante, los materiales polimericos en general son viscoelasticos, pudiendo esta caracteristica modificar las predicciones previas. En este trabajo se presenta un modelo de lubricacion de una protesis de rodilla compuesta por un componente femoral metalico y un componente tibial conteniendo en su superficie un material viscoelastico lineal. Los resultados muestran que los espesores lubricantes sufren modificaciones de considerable magnitud al comparar los resultados de modelos elasticos...

Los dispositivos de asistencia ventricular (DAV) constituyen una solucion tecnologica para las pe... more Los dispositivos de asistencia ventricular (DAV) constituyen una solucion tecnologica para las personas que padecen insuficiencia cardiaca y que esperan un trasplante; concretamente son bombas sanguineas que funcionan en paralelo al corazon. En este trabajo se analiza un nuevo concepto de un dispositivo implantable de impulsion sanguinea pulsatil, constituido por una bomba volumetrica de doble efecto que posee un piston movido sin contacto y cuatro valvulas activas. El analisis se realiza mediante la simulacion del flujo sanguineo en el interior del dispositivo y la prediccion del dano sobre las plaquetas. Este ultimo como un parametro caracterizador de la compatibilidad de la bomba con la vida humana. Los resultados muestran que el DAV podria impulsar el complemento necesario de sangre para una persona con un corazon insuficiente, con un tamano que lo haria implantable. Por otra parte, los valores predichos del dano acumulado estan al nivel de otros dispositivos cardiacos, particul...

Polyethylene wear of the tibial component is recognized as the main problem limiting the duration... more Polyethylene wear of the tibial component is recognized as the main problem limiting the duration of these implants. The difficulty of in vivo measurements of the variables that influence wear, has motivated the numerical study of theoretical models. Previous works focused on studying the lubricant film thickness, the pressure field and friction coefficient in the contact zone of the prosthesis, showing an optimization of the joint lubrication with the presence of a low rigidity elastic material. However, polymeric materials currently used or under investigation are viscoelastic. This feature can modify previous predictions and consequently the design proposals. This paper presents a model of lubrication of a knee prosthesis comprising a metal femoral component and a tibial component containing a linear viscoelastic material on the articular surface. The results obtained by a numerical technique based on finite elements, show that film thicknesses are considerably affected by viscoe...

Ingenius, 2018

En la ciudad de Santa Fe de la Vera Cruz, Argentina, se está construyendo un edificio de altura q... more En la ciudad de Santa Fe de la Vera Cruz, Argentina, se está construyendo un edificio de altura que incluye elementos de arquitectura sustentable, eficiencia energética y confort logrado en base a la utilización de recursos naturales. Particularmente, un diseño de doble fachada en los frentes que dan al exterior para lograr una cámara de aire que impida la transferencia térmica desde el exterior al interior en verano y al revés en invierno. Este trabajo presenta un estudio numérico de la evaluación de la performance térmica de la cavidad interpuesta en la doble fachada del edificio, para distintas condiciones climáticas, considerando dos alternativas de diseño: cámara de aire cerrada y cámara de aire conectada con el exterior. Ambos casos se comparan con la situación de inexistencia de la cámara, cuya transferencia de energía térmica se constituye en el caso patrón. Los resultados muestran que para las condiciones de verano, la cavidad con conexión al exterior sería la más recomenda...

Ingenius, 2018

En el estudio de la mecánica de contacto de las articulaciones humanas, la deformación de las sup... more En el estudio de la mecánica de contacto de las articulaciones humanas, la deformación de las superficies en contacto es fundamental porque posibilita un canal por el que fluye el lubricante reduciendo el desgaste. Para determinar la validez de las predicciones de los desplazamientos de estas superficies a partir de distintos métodos, estos se aplican al estudio del contacto seco y estático de articulaciones de rodilla y de cadera, sanas y protésicas. Aplicando una carga hertziana, se evaluaron tres módulos elásticos equivalentes en un modelo simplificado de columna: el correspondiente a un sólido de pequeño espesor, el correspondiente a un sólido semiinfinito o de Winkler y el correspondiente a un sólido semiinfinito corregido. Los resultados se contrastaron con la solución obtenida resolviendo numéricamente las ecuaciones de elasticidad mediante el método de elementos finitos (MEF). Los resultados para el módulo de Young correspondiente a un material de pequeño espesor, son los qu...

Journal of Functional Biomaterials, 2017

Cr-Co-Mo (ASTM F75) alloy has been used in the medical environment, but its use as a rigid barrie... more Cr-Co-Mo (ASTM F75) alloy has been used in the medical environment, but its use as a rigid barrier membrane for supporting bone augmentation therapies has not been extensively investigated. In the present study, Cr-Co-Mo membranes of different heights were placed in New Zealand white, male rabbit tibiae to assess the quality and volume of new bone formation, without the use of additional factors. Animals were euthanized at 20, 30, 40, and 60 days. Bone formation was observed in all of the cases, although the tibiae implanted with the standard membranes reached an augmentation of bone volume that agreed with the density values over the timecourse. In all cases, plasmatic exudate was found under the membrane and in contact with the new bone. Histological analysis indicated the presence of a large number of chondroblasts adjacent to the inner membrane surface in the first stages, and osteoblasts and osteocytes were observed under them. The bone formation was appositional. The Cr-Co-Mo alloy provides a scaffold with an adequate microenvironment for vertical bone volume augmentation, and the physical dimensions and disposition of the membrane itself influence the new bone formation.

PloS one, 2017

Bone is a living tissue whose main mechanical function is to provide stiffness, strength and prot... more Bone is a living tissue whose main mechanical function is to provide stiffness, strength and protection to the body. Both stiffness and strength depend on the mineralization of the organic matrix, which is constantly being remodelled by the coordinated action of the bone multicellular units (BMUs). Due to the dynamics of both remodelling and mineralization, each sample of bone is composed of structural units (osteons in cortical and packets in cancellous bone) created at different times, therefore presenting different levels of mineral content. In this work, a computational model is used to understand the feedback between the remodelling and the mineralization processes under different load conditions and bone porosities. This model considers that osteoclasts primarily resorb those parts of bone closer to the surface, which are younger and less mineralized than older inner ones. Under equilibrium loads, results show that bone volumes with both the highest and the lowest levels of po...

Advances in biomechanics and applications, 2014

A preliminary study of a new pulsatile pump that will work to a frequency greater than 1 Hz, is p... more A preliminary study of a new pulsatile pump that will work to a frequency greater than 1 Hz, is presented. The fluid-structure interaction between a Newtonian blood flow and a piston drive that moves with periodic speed is simulated. The mechanism is of double effect and has four valves, two at the input flow and two at the output flow; the valves are simulated with specified velocity of closing and reopening. The simulation is made with finite elements software named COMSOL Multiphysics 3.3 to resolve the flow in a preliminary planar configuration. The geometry is 2D to determine areas of high speeds and high shear stresses that can cause hemolysis and platelet aggregation. The opening and closing valves are modelled by solid structure interacting with flow, the rhythmic opening and closing are synchronized with the piston harmonic movement. The boundary conditions at the input and output areas are only normal traction with reference pressure. On the other hand, the fluid structure interactions are manifested due to the non-slip boundary conditions over the piston moving surfaces, moving valve contours and fix pump walls. The nonphysiologic frequency pulsatile pump, from the viewpoint of fluid flow analysis, is predicted feasible and with characteristic of low hemolysis and low thrombogenesis, because the stress tension and resident time are smaller than the limit and the vortices are destroyed for the periodic flow.

Revista De La Facultad De Ingenieria Universidad Central De Venezuela, Dec 1, 2013

Fil: Berli, Marcelo Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro C... more Fil: Berli, Marcelo Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro Cientifico Tecnologico - CONICET- Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnologico para la Industria Quimica (i); Argentina; Universidad Nacional de Entre Rios. Facultad de Ingenieria. Departamento de Fisica Quimica. Laboratorio de Biomecanica Computacional; Argentina;

Los catéteres angioplásticos son ampliamente utilizados en el diagnóstico y tratamiento de la pat... more Los catéteres angioplásticos son ampliamente utilizados en el diagnóstico y tratamiento de la patología ateroesclerótica. Este tipo de afección del aparato circulatorio consiste en la reducción localizada del calibre de algunos vasos sanguíneos (en general arterias) como consecuencia de la acumulación de distintas sustancias y tipos celulares en la pared interna de los mismos, formando lo que se denomina placa de ateroma. Junto con otros procedimientos, como la cineangiografía, los mencionados catéteres permiten estimar el grado de oclusión que produce la placa basándose en la caída de presión que se observa a través de la misma. Adicionalmente, son empleados para desbloquear el conducto obstruido, mediante el inflado de un balón angioplástico situado en el extremo el catéter, el cual (previo a la expansión) se ubica convenientemente en el sitio lesionado. Como práctica más reciente, el procedimiento puede ser acompañado con la colocación de un stent en la fase de inflado. Este últi...

IFMBE Proceedings, 2015

Patients that suffer congestive cardiac insufficiency need to be assisted with assist devices (VA... more Patients that suffer congestive cardiac insufficiency need to be assisted with assist devices (VAD) as a temporal solution when the cardiac transplantation is not possible. For that reason it is of great interest to know the performance of such devices, especially the potential blood damage that they can produce. In this work, a computational twodimensional simulation of a novel pulsatile VAD is performed. This new design of VAD has a double acting piston driven electromagnetically at 2.1 Hz. In addition, the VAD has four active valves. The flow velocities, the pressure and the shear stress developed in the blood are analyzed in the chambers and inflow and outflow conduits. The results suggest that the developed flow would not be dangerous for the blood.

Plapiqui, Mar 1, 2017

Ventricular assist devices are a technological solution for patients who suffer from cardiac insu... more Ventricular assist devices are a technological solution for patients who suffer from cardiac insufficiency and await a transplant. In this work, a new design of an implantable pulsatile blood pump is analyzed in terms of blood damage, by means of finite elements on a simplified geometry. It is a double effect volumetric pump, which has a noncontact driven piston and four active valves. The analysis is done by means of blood flow simulation into the pump and the prediction of platelets activation. The last is a measure of the pump compatibility with human life. The platelet activation state is evaluated by an equivalent or representative shear stress and compared with bibliographic data corresponding to other VAD kinds and cardiac prosthetic valves. The results show that, for the complementary blood flow rate supplied by the simulated VAD, the predicted platelet damage is in the same levels of current cardiac devices, particularly other VADs.

Data for the PLOS ONE article: "Localized tissue mineralization regulated by bone remodellin... more Data for the PLOS ONE article: "Localized tissue mineralization regulated by bone remodelling: a computational approach" by Marcelo Berli¹, Carlos Borau², Oscar Decco¹, George Adams³, Richard B. Cook⁴, José Manuel García Aznar², Peter Zioupos^3* <i>¹</i><i>Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de Entre Ríos, Ruta 11, Km. 10, Oro Verde, Entre Ríos (3100), República Argentina.</i> <i>²</i><i>Departamento de Ingeniería Mecánica, Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (I3A), Universidad de Zaragoza, 505018 Zaragoza, España</i> <i>³</i><i>Musculoskeletal & Medicolegal Research Group, Cranfield Forensic Institute, DA of the UK, Shrivenham, SN6 8LA, UK</i> <i&...

Latin American Applied Research, 2009

jdipaolo@bioingenieria.edu.ar Abstract −−−−−− Tibial component of knee prostheses, made of ultra ... more jdipaolo@bioingenieria.edu.ar Abstract −−−−−− Tibial component of knee prostheses, made of ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE), experiences a high degree of wear and may be expected to last twelve years on average. In this work, a steady state one-dimensional lubrication model of a knee prosthesis is solved through a nu-merical technique based on the Finite Element Method. The model takes into account a non Newto-nian synovial fluid, its ultra filtration mechanism and the surface roughness of a porous elastic layer on the tibial component. The benefits of a porous compliant material placed at the top of the metallic tibial component are shown taking into account the stiffness and exudation capacity of the material and hyaluronic acid concentration of synovial fluid. Keywords −−−−−− knee prosthesis, non-Newtonian fluid, elastohydrodynamic lubrication, wear, finite elements method. I. INTRODUCTION Ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) wear debris are currentl...

La utilizacion de espaciadores de cadera es un tratamiento empleado en el reemplazo de una protes... more La utilizacion de espaciadores de cadera es un tratamiento empleado en el reemplazo de una protesis aflojada por infeccion, previo a la colocacion del segundo reemplazo. El tratamiento consiste en implantar el espaciador hecho de polimetil-metacrilato (PMMA) impregnado de antibioticos, con una morfologia identica al componente femoral de la protesis. Este componente permite preservar cierta funcionalidad de la cadera y realizar un tratamiento localizado de la infeccion. Sin embargo, el PMMA tiene una resistencia mecanica muy baja respecto de los metales utilizados para las protesis. Aunque el objetivo del espaciador es permanecer temporariamente en la articulacion, es deseable que su resistencia a la fractura se incremente, previniendo asi las fallas prematuras en periodos que no llegan a completar el tratamiento. Este aspecto motiva el presente trabajo centrado en optimizar las prestaciones mecanicas del espaciador mejorando su diseno mediante la inclusion de un alma de titanio en ...

This paper presents a theoretical model of a lubricated line contact between smooth rigid element... more This paper presents a theoretical model of a lubricated line contact between smooth rigid elements, whose geometry is similar to that of the contact between reading-recording head and rotating disk, including the existence of a non-Newtonian lubricating fluid modeled by a power law. The model considers the molecular forces and is solved by a numerical technique based on the finite element method. The results show that molecular forces manifest significantly over the load at thicknesses less than 5 nm and sliding speeds lower than 100 mm/s. In current discs (speeds over 50 m/s) , this means that the load would be purely hydrodynamic, while in certain micro engines (like those founded in micro-electromechanics devices) whose speeds could be around 14 mm/s, the oscillatory nature of molecular forces could destabilize its operation condition.

Fil: Berli, Marcelo Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro C... more Fil: Berli, Marcelo Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro Cientifico Tecnologico - CONICET- Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnologico para la Industria Quimica (i); Argentina; Universidad Nacional de Entre Rios. Facultad de Ingenieria. Departamento de Fisica Quimica. Laboratorio de Biomecanica Computacional; Argentina;

Fil: Berli, Marcelo Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro C... more Fil: Berli, Marcelo Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro Cientifico Tecnologico - CONICET- Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnologico para la Industria Quimica (i); Argentina. Universidad Nacional de Entre Rios. Facultad de Ingenieria; Argentina

Fil: Berli, Marcelo Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro C... more Fil: Berli, Marcelo Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro Cientifico Tecnologico - CONICET- Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnologico para la Industria Quimica (i); Argentina. Universidad Nacional de Entre Rios. Facultad de Ingenieria; Argentina

El desgaste del polietileno de las protesis de rodilla, es reconocido como el principal problema ... more El desgaste del polietileno de las protesis de rodilla, es reconocido como el principal problema limitante en la duracion de estos implantes. La dificultad de realizar mediciones in vivo de las variables que influyen sobre el desgaste en la zona de contacto, motivo el estudio numerico de modelos teoricos. Trabajos anteriores se centraron en el estudio de las variables hidrodinamicas mostrando una optimizacion en la lubricacion de la junta ante la presencia de un material elastico de baja rigidez. No obstante, los materiales polimericos en general son viscoelasticos, pudiendo esta caracteristica modificar las predicciones previas. En este trabajo se presenta un modelo de lubricacion de una protesis de rodilla compuesta por un componente femoral metalico y un componente tibial conteniendo en su superficie un material viscoelastico lineal. Los resultados muestran que los espesores lubricantes sufren modificaciones de considerable magnitud al comparar los resultados de modelos elasticos...

Los dispositivos de asistencia ventricular (DAV) constituyen una solucion tecnologica para las pe... more Los dispositivos de asistencia ventricular (DAV) constituyen una solucion tecnologica para las personas que padecen insuficiencia cardiaca y que esperan un trasplante; concretamente son bombas sanguineas que funcionan en paralelo al corazon. En este trabajo se analiza un nuevo concepto de un dispositivo implantable de impulsion sanguinea pulsatil, constituido por una bomba volumetrica de doble efecto que posee un piston movido sin contacto y cuatro valvulas activas. El analisis se realiza mediante la simulacion del flujo sanguineo en el interior del dispositivo y la prediccion del dano sobre las plaquetas. Este ultimo como un parametro caracterizador de la compatibilidad de la bomba con la vida humana. Los resultados muestran que el DAV podria impulsar el complemento necesario de sangre para una persona con un corazon insuficiente, con un tamano que lo haria implantable. Por otra parte, los valores predichos del dano acumulado estan al nivel de otros dispositivos cardiacos, particul...

Polyethylene wear of the tibial component is recognized as the main problem limiting the duration... more Polyethylene wear of the tibial component is recognized as the main problem limiting the duration of these implants. The difficulty of in vivo measurements of the variables that influence wear, has motivated the numerical study of theoretical models. Previous works focused on studying the lubricant film thickness, the pressure field and friction coefficient in the contact zone of the prosthesis, showing an optimization of the joint lubrication with the presence of a low rigidity elastic material. However, polymeric materials currently used or under investigation are viscoelastic. This feature can modify previous predictions and consequently the design proposals. This paper presents a model of lubrication of a knee prosthesis comprising a metal femoral component and a tibial component containing a linear viscoelastic material on the articular surface. The results obtained by a numerical technique based on finite elements, show that film thicknesses are considerably affected by viscoe...

Ingenius, 2018

En la ciudad de Santa Fe de la Vera Cruz, Argentina, se está construyendo un edificio de altura q... more En la ciudad de Santa Fe de la Vera Cruz, Argentina, se está construyendo un edificio de altura que incluye elementos de arquitectura sustentable, eficiencia energética y confort logrado en base a la utilización de recursos naturales. Particularmente, un diseño de doble fachada en los frentes que dan al exterior para lograr una cámara de aire que impida la transferencia térmica desde el exterior al interior en verano y al revés en invierno. Este trabajo presenta un estudio numérico de la evaluación de la performance térmica de la cavidad interpuesta en la doble fachada del edificio, para distintas condiciones climáticas, considerando dos alternativas de diseño: cámara de aire cerrada y cámara de aire conectada con el exterior. Ambos casos se comparan con la situación de inexistencia de la cámara, cuya transferencia de energía térmica se constituye en el caso patrón. Los resultados muestran que para las condiciones de verano, la cavidad con conexión al exterior sería la más recomenda...

Ingenius, 2018

En el estudio de la mecánica de contacto de las articulaciones humanas, la deformación de las sup... more En el estudio de la mecánica de contacto de las articulaciones humanas, la deformación de las superficies en contacto es fundamental porque posibilita un canal por el que fluye el lubricante reduciendo el desgaste. Para determinar la validez de las predicciones de los desplazamientos de estas superficies a partir de distintos métodos, estos se aplican al estudio del contacto seco y estático de articulaciones de rodilla y de cadera, sanas y protésicas. Aplicando una carga hertziana, se evaluaron tres módulos elásticos equivalentes en un modelo simplificado de columna: el correspondiente a un sólido de pequeño espesor, el correspondiente a un sólido semiinfinito o de Winkler y el correspondiente a un sólido semiinfinito corregido. Los resultados se contrastaron con la solución obtenida resolviendo numéricamente las ecuaciones de elasticidad mediante el método de elementos finitos (MEF). Los resultados para el módulo de Young correspondiente a un material de pequeño espesor, son los qu...

Journal of Functional Biomaterials, 2017

Cr-Co-Mo (ASTM F75) alloy has been used in the medical environment, but its use as a rigid barrie... more Cr-Co-Mo (ASTM F75) alloy has been used in the medical environment, but its use as a rigid barrier membrane for supporting bone augmentation therapies has not been extensively investigated. In the present study, Cr-Co-Mo membranes of different heights were placed in New Zealand white, male rabbit tibiae to assess the quality and volume of new bone formation, without the use of additional factors. Animals were euthanized at 20, 30, 40, and 60 days. Bone formation was observed in all of the cases, although the tibiae implanted with the standard membranes reached an augmentation of bone volume that agreed with the density values over the timecourse. In all cases, plasmatic exudate was found under the membrane and in contact with the new bone. Histological analysis indicated the presence of a large number of chondroblasts adjacent to the inner membrane surface in the first stages, and osteoblasts and osteocytes were observed under them. The bone formation was appositional. The Cr-Co-Mo alloy provides a scaffold with an adequate microenvironment for vertical bone volume augmentation, and the physical dimensions and disposition of the membrane itself influence the new bone formation.

PloS one, 2017

Bone is a living tissue whose main mechanical function is to provide stiffness, strength and prot... more Bone is a living tissue whose main mechanical function is to provide stiffness, strength and protection to the body. Both stiffness and strength depend on the mineralization of the organic matrix, which is constantly being remodelled by the coordinated action of the bone multicellular units (BMUs). Due to the dynamics of both remodelling and mineralization, each sample of bone is composed of structural units (osteons in cortical and packets in cancellous bone) created at different times, therefore presenting different levels of mineral content. In this work, a computational model is used to understand the feedback between the remodelling and the mineralization processes under different load conditions and bone porosities. This model considers that osteoclasts primarily resorb those parts of bone closer to the surface, which are younger and less mineralized than older inner ones. Under equilibrium loads, results show that bone volumes with both the highest and the lowest levels of po...

Advances in biomechanics and applications, 2014

A preliminary study of a new pulsatile pump that will work to a frequency greater than 1 Hz, is p... more A preliminary study of a new pulsatile pump that will work to a frequency greater than 1 Hz, is presented. The fluid-structure interaction between a Newtonian blood flow and a piston drive that moves with periodic speed is simulated. The mechanism is of double effect and has four valves, two at the input flow and two at the output flow; the valves are simulated with specified velocity of closing and reopening. The simulation is made with finite elements software named COMSOL Multiphysics 3.3 to resolve the flow in a preliminary planar configuration. The geometry is 2D to determine areas of high speeds and high shear stresses that can cause hemolysis and platelet aggregation. The opening and closing valves are modelled by solid structure interacting with flow, the rhythmic opening and closing are synchronized with the piston harmonic movement. The boundary conditions at the input and output areas are only normal traction with reference pressure. On the other hand, the fluid structure interactions are manifested due to the non-slip boundary conditions over the piston moving surfaces, moving valve contours and fix pump walls. The nonphysiologic frequency pulsatile pump, from the viewpoint of fluid flow analysis, is predicted feasible and with characteristic of low hemolysis and low thrombogenesis, because the stress tension and resident time are smaller than the limit and the vortices are destroyed for the periodic flow.

Revista De La Facultad De Ingenieria Universidad Central De Venezuela, Dec 1, 2013

Fil: Berli, Marcelo Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro C... more Fil: Berli, Marcelo Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro Cientifico Tecnologico - CONICET- Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnologico para la Industria Quimica (i); Argentina; Universidad Nacional de Entre Rios. Facultad de Ingenieria. Departamento de Fisica Quimica. Laboratorio de Biomecanica Computacional; Argentina;

Los catéteres angioplásticos son ampliamente utilizados en el diagnóstico y tratamiento de la pat... more Los catéteres angioplásticos son ampliamente utilizados en el diagnóstico y tratamiento de la patología ateroesclerótica. Este tipo de afección del aparato circulatorio consiste en la reducción localizada del calibre de algunos vasos sanguíneos (en general arterias) como consecuencia de la acumulación de distintas sustancias y tipos celulares en la pared interna de los mismos, formando lo que se denomina placa de ateroma. Junto con otros procedimientos, como la cineangiografía, los mencionados catéteres permiten estimar el grado de oclusión que produce la placa basándose en la caída de presión que se observa a través de la misma. Adicionalmente, son empleados para desbloquear el conducto obstruido, mediante el inflado de un balón angioplástico situado en el extremo el catéter, el cual (previo a la expansión) se ubica convenientemente en el sitio lesionado. Como práctica más reciente, el procedimiento puede ser acompañado con la colocación de un stent en la fase de inflado. Este últi...

IFMBE Proceedings, 2015

Patients that suffer congestive cardiac insufficiency need to be assisted with assist devices (VA... more Patients that suffer congestive cardiac insufficiency need to be assisted with assist devices (VAD) as a temporal solution when the cardiac transplantation is not possible. For that reason it is of great interest to know the performance of such devices, especially the potential blood damage that they can produce. In this work, a computational twodimensional simulation of a novel pulsatile VAD is performed. This new design of VAD has a double acting piston driven electromagnetically at 2.1 Hz. In addition, the VAD has four active valves. The flow velocities, the pressure and the shear stress developed in the blood are analyzed in the chambers and inflow and outflow conduits. The results suggest that the developed flow would not be dangerous for the blood.