Con energía de rodilla logran… cargar dispositivos electrónicos

Desarrollo de alumnos del IPN permite que al realizar una caminata pueda cargarse un smartphone

 

Emprendedores del Instituto Politécnico Nacional (IPN) diseñaron un dispositivo biónico llamado “Inergia" que transforma la energía producida por la rodilla al momento de caminar en un cargador para dispositivos electrónicos.

 

Consiste en un sistema electromecánico, mecánico similar a una rodillera que se adapta a la articulación por medio de dos bandas que se ajustan a la pierna. Capta la energía cinética generada por el cuerpo humano, la cual se almacena y reutiliza para recargar smartphones, tablets, entre otros, señaló Alexis Omar Reyna Soto, estudiante cuarto semestre de la carrera de ingeniería en control y automatización de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME) del IPN.

 

Tan sólo con realizar una caminata, trasladarse de un lugar a otro, o estar en constante movimiento puede cargarse un Smartphone en cuatro horas aproximadamente; sin embargo, cuando una persona realiza actividad física constante la carga se reduce a dos horas.

 

El proyecto denominado “Inergia" fue desarrollado por Andrés Aharhel Mercado Velázquez, Gerardo Aldair Jiménez Gonzales del cuarto semestre de la carrera de ingeniería en comunicaciones y electrónica, Alexis Omar Reyna Soto de la estudiante de ingeniería en control y automatización y Lizeth Rocío Fuentes Cervantes, egresada de la Escuela Superior de Comercio y Administración (ESCA).

 

La intención era desarrollar un producto funcional, “pensamos en algo que nos gustaría usar y que corrigiera algún problema o necesidad como el consumo de electricidad proveniente de recursos no renovables, por ello la idea de aprovechar la energía que el cuerpo produce día a día y que se desaprovecha”, refirió Reyna Soto.

 

El cuerpo humano cuenta con articulaciones que desprenden energía, la cual es absorbida por los cartílagos, pero mucha de ella se desperdicia. Después de una ardua investigación se decidió colocar el dispositivo en la rodilla porque “en esta articulación existe un torque (efecto de giro) que da la fuerza necesaria para generar electricidad.

 

Para los jóvenes creadores el llevar a la par los estudios de ingeniería y el desarrollo del proyecto ha sido un reto “tenemos que medir muy bien nuestros tiempos, estar organizados y enfocados a nuestros objetivos”, relató Reyna Soto.

 

La innovación

 

El prototipo es amigable con el cuerpo y pesa menos de 200 gramos por ello las articulaciones no se ven afectadas. “Es muy cómodo el poder caminar, sentar, agacharse e hincarse. Nosotros pretendemos reducir el tamaño y tener una mejor diseño, con ello sería viable traerlo todo el día hasta llegar al punto de no sentirlo”.

 

El interior está conformado por una bobina y un sistema de engranajes que transmite el movimiento rotatorio de la rodilla a circuitos que permiten la manipulación de la corriente eléctrica.

 

Además, cuenta con una batería donde se almacena la energía que se produce al caminar, una vez que este sistema de almacenamiento está al máximo puede extraerse y conectar el aparato tecnológico deseado para cargar.

 

También existe la posibilidad de cargar el dispositivo mientras caminas, tan sólo es necesario conectarlo a uno de los puertos USB adaptado.

 

El proyecto obtuvo en octubre de 2015 el tercer lugar en la Feria Tecnológica 2015 (FETEPS) realizada en Sao Paulo, Brasil. Además, en diciembre de ese mismo año resulto finalista de la convocatoria Atrévete a Emprender CDMX, concurso que les ha brindado un modelo de negocio para llevar la innovación al mercado. “Ahí nos orientaron a familiarizarnos con el mercado más fuerte que en su mayoría son jóvenes deportistas, ahora al visitar una Aceleradora de Empresas en Nuevo México, Estados Unidos esperamos reafirmar estrategias de negocio”. 

Nanotecnología para detectar contaminantes en agua

Monterrey, Nuevo León.  (Agencia Informativa Conacyt).- Para detectar contaminantes existentes en el agua que alteran el ecosistema, un grupo de científicos del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM) desarrollan sensores especiales a base de nanotecnología.

 

Con la intención de prevenir el impacto ambiental que se genera con el uso de productos comunes como las pastas dentales, que contienen el bactericida triclosán; las píldoras anticonceptivas, cuya sustancia activa es el estrógeno etinilestradiol; o la mayoría de los detergentes que incluyen nonilfenol, son compuestos que llegan al agua y alteran el ecosistema. Esta tecnología permitirá la detección de la contaminación, aun cuando los contaminantes se encuentren en muy bajas concentraciones.

 

Por ello, el equipo de investigación de la doctora Nancy Ornelas Soto, del Laboratorio de Nanotecnología Ambiental del Centro del Agua para América Latina y el Caribe del ITESM, trabaja en el diseño de sensores que utilizan una base nanotecnológica que permitirá detectar contaminantes en el agua.

 

"Nosotros trabajamos en el desarrollo de sensores de análisis rápido y con alta especificación para detectar diversos componentes, dependiendo de la problemática que pueda presentar el agua en materia de contaminación", comentó la doctora Ornelas.

 

Actualmente los investigadores se encuentran enfocados en la detección y posteriormente en la eliminación de compuestos como el triclosán, agente antibacteriano y fungicida; el etinilestradiol, que llega a los mantos acuíferos cuando es desechado a través de la orina; y del nonilfenol, que es un compuesto precursor de la mayoría de los detergentes, entre otros.

 

La especialista Ornelas Soto destacó que el estudio de los contaminantes derivados de los fármacos es muy importante por ser una problemática actual y a futuro.

 

“El impacto ambiental que se genera al arrojar al drenaje los desechos químicos ocasiona la eliminación de miles de pequeños microorganismos que se encuentran en los sistemas acuáticos y que son la base de la alimentación de todo un ecosistema, por lo que se puede decir que el ser humano rompe con el curso de la cadena alimenticia. Por ello con este estudio queremos prevenir los niveles de contaminación por este tipo de compuestos", señaló.

 

Detección nanométrica 

 

En el Laboratorio de Nanotecnología Ambiental del Centro del Agua para América Latina y el Caribe del ITESM se abordará la problemática de la contaminación del agua desde dos métodos de acción: por un lado, el desarrollo de metodologías para detectar los compuestos contaminantes y, por otro, el desarrollo de tecnologías para biotransformar o degradar dichos compuestos.

 

"La detección se lleva a cabo a través del uso de sensores en escala nanométrica que identifican la presencia de los compuestos extraños y su nivel de concentración, aun cuando se encuentren por debajo del límite de detección ofrecido por otros métodos".

 

"Una vez detectados y cuantificados los contaminantes, se puede trabajar en el desarrollo de una técnica también de base nanotecnológica que los pueda eliminar por medio de la inmovilización de biocatalizadores o nanocatalizadores en materiales nanoestructurados; al hacerlo, el agua que pasa por estos y entra en contacto con los bionanocatalizadores, fomenta la biotransformación y degradación de los compuestos en el trayecto, realizando así la purificación del agua", explicó la especialista en calidad del agua, Ornelas Soto.

 

En una etapa posterior de este proyecto, se pretende llevar a cabo la ingeniería de los materiales y nanomateriales para poder construir sistemas que interactúen con el agua y realicen el efecto de descontaminación que finalmente se busca.

Crean material con fibra de coco para absorber ondas electromagnéticas

Zacatecas, Zacatecas. 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- En el área de Antenas y Radiofrecuencia (RF) del Centro de Investigación y Desarrollo en Telecomunicaciones Espaciales (CIDTE) de Zacatecas, en coordinación con el Laboratorio Anecoico de la Universidad de Colima (Ucol), se investigan las propiedades de la fibra de coco con el objetivo de crear un material orgánico, de bajo costo, capaz de absorber eficientemente las ondas electromagnéticas.

 

Un ambiente totalmente libre de interferencias electromagnéticas solo es posible en una cámara anecoica, recinto blindado que es utilizado para hacer mediciones de radiofrecuencia y microondas en laboratorios de investigación y desarrollo de dispositivos electrónicos.

 

El material más utilizado hoy en día para la absorción de ondas es la espuma de poliuretano, un polímero sintetizado fabricado con sustancias que pueden resultar perjudiciales para la salud y de alto impacto para el medio ambiente. 

 

La investigación ha sido encabezada por el doctor Jorge Simón Rodríguez, encargado del área de Antenas y RF en el CIDTE, en coordinación con el maestro en ciencias José Luis Álvarez, director del Laboratorio Anecoico.

 

Económico y orgánico 

 

En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, Jorge Simón Rodríguez explicó que algunas de las ventajas al utilizar fibra de coco como material para absorber las ondas electromagnéticas es su bajo costo porque se reutilizan desechos de cultivos, además de ser un producto orgánico, no impacta en el medio ambiente ni en la salud.

 

"Para resaltar las propiedades del coco se hizo una comparación con el poliuretano y, posteriormente, con otros tres compuestos orgánicos: maíz, arroz y lentejas; de las cuales, se concluyó que la similitud entre las ventajas que ofrece el coco y el poliuretano es sumamente significativa", describió.

 

El procedimiento consistió en moler la fibra de coco, humedecerla y colocarla en un molde. La fibra se compactó, dando como resultado una muestra con forma de ladrillo, la cual pudo insertarse en el centro de una guía de onda rectangular —que es una especie de tubo en forma de rectángulo—. Posteriormente, la técnica se repitió con las muestras del resto de los materiales orgánicos.

 

Para medir la absorción de RF y microondas en los materiales, se utilizó un instrumento generador de frecuencia llamado analizador vectorial de redes. Este tiene un puerto de entrada y uno de salida de señales, a través del cual se realiza la comparativa entre las ondas enviadas y las recibidas. De esa manera se conoce qué tanto penetran las señales por la muestra.

 

"Una muestra en forma de prisma rectangular fue utilizada para la experimentación; sin embargo, se pretende que tras evidenciar con otros compuestos orgánicos, en un futuro estudio se le dé una forma piramidal, que es la utilizada en las cámaras anecoicas, pues es el tipo de estructura que facilita la absorción, ya que desvanece la radiación, por ello la forma piramidal es crucial", describió el doctor Simón Rodríguez.

 

El también miembro del Sistema Nacional de Investigadores (SNI) adelantó que experimentará con combinaciones del compuesto orgánico con nanotubos de carbono, pues es un elemento que facilita aún más la absorción de ondas electromagnéticas.

 

Espacios "sin eco" 

 

El doctor Jorge Simón Rodríguez definió las cámaras anecoicas como recintos blindados o protegidos de la interferencia, que son utilizados para hacer mediciones de radiofrecuencia y microondas. Tienen doble función: la primera consiste en evitar el paso de la radiación del exterior, reflejándola; la segunda función radica en que la radiación generada dentro de la cámara, no se refleja, sino que se absorbe. Con ello se simula un espacio libre de ruido, abierto y de dimensiones infinitas, que es útil cuando las influencias externas podrían dar falsos resultados. Son usadas para aplicaciones como la medida de la tasa de absorción específica (SAR, specific absorption rate) de terminales móviles, diseño de antenas, pruebas EMC (electromagnetic compatibility) de refacciones automotrices y aeroespaciales, entre otras.

 

"Si una persona entra a la cámara con un teléfono celular, no podría hacer o recibir llamadas, lo mismo sucede con un radio u otro dispositivo inalámbrico, porque pierde completamente la señal", describió.

 

El maestro en ciencias José Luis Álvarez, director del Laboratorio Anecoico de la Ucol, explicó que la palabra anecoico viene de los vocablos griegos an (sin) y ecoico (eco), "sin eco", en donde el eco es un fenómeno acústico en que se produce la repetición de un sonido al chocar las ondas sonoras contra un obstáculo y reflejarse hasta llegar al lugar donde se ha emitido.

 

Sin embargo, explicó que en el laboratorio referido no se estudian las ondas sonoras, las cuales son de baja frecuencia, sino que se dedica a estudiar frecuencias que van por encima de los 500 MHz hasta los 40 GHz, estudiando principalmente el comportamiento de las señales en aspectos de telecomunicaciones. 

Diseñan bisturí inteligente que localiza tumores cancerígenos en el cerebro

* Lo crea mexicano en Bruselas y cuenta con sensores integrados que al momento de pasarlo por la superficie determina si un área es sana o tumorosa

Extraer un tumor del cerebro es una tarea delicada, y si no se extirpa de forma adecuada puede traer consecuencias catastróficas, como dañar alguna función cerebral, motriz o de control de algún órgano vital. Con el objetivo de hacer esta labor más precisa, el mexicano David Oliva Uribe diseñó desde Bruselas, Bélgica, un “bisturí inteligente” que determina si un área es sana o tumorosa.

 

El artefacto está diseñado para usarse en la sala de operaciones, cuando ya se diagnosticó un tumor en el cerebro y la única solución es quitarlo. La herramienta tiene el tamaño de un bisturí, pero la punta es esférica y de un diámetro menor a un milímetro.

 

El prototipo fue probado en tumores artificiales y tejido cerebral porcino, donde se obtuvieron excelentes resultados y demostró la viabilidad de entrar a la fase de pruebas con humanos.

 

Cuenta con sensores integrados que al momento de pasarlo por la superficie avisa al neurocirujano mediante indicadores visuales y/o auditivos el estado del tejido, afín de no distraer. Los resultados se obtienen en menos de medio segundo, y como consecuencia se ahorra tiempo vital durante la operación.

 

“A pesar de que las técnicas de escaneo de imagen como la resonancia magnética y el ultrasonido localizan un tumor de manera precisa antes de la operación, durante la apertura craneal y a lo largo del procedimiento quirúrgico hay muchos factores que pueden llevar a la pérdida de esta posición, por ello la resección (remover un tumor) depende de la experiencia, sentidos de vista y tacto del cirujano”, explicó el maestro en mecánica, egresado del Tecnológico de Monterrey.

 

Durante la cirugía, el médico sólo tiene dos formas de reconocer los bordes de un tumor; por medio de la observación del microscopio o las herramientas de manipulación del tejido, con las cuales se pierde sensibilidad de textura del cerebro, de ahí la importancia de contar con un instrumento de precisión que tenga mayor sensibilidad que el tacto del cirujano.

 

Oliva Uribe, expresidente de la Red de Talentos Mexicanos en el Exterior, capítulo Bélgica, explicó que el instrumento está diseñado para localizar tumores en fase temprana, momento en que es visible a través de la resonancia magnética pero en la sala de operaciones no, debido a que su característica física es semejante a la del tejido sano, lo que dificulta diferenciarlo.

 

Durante seis años se ha desarrollado el diseño del dispositivo, la parte mecánica y de sensores se realizó en la Universidad de Hannover, Alemania y hospitales especializados en neurocirugía, y el procesamiento digital en la Universidad Libre de Bruselas, Bélgica (VUB).

 

Tecnología para instrumentos médicos

 

Oliva Uribe detalló que la tecnología de los sensores puede hacerse miniatura y adaptarse para detectar tumores en otras áreas del cuerpo, como de estómago o intestino, donde es necesario introducir un aparato diminuto llamado endoscopía para evaluar el tejido y extraer el área maligna.

 

Además, es posible extenderlo en la aplicación de cirugías asistida por robots, porque la tecnología del sensor tiene la calidad para dar autonomía a estos aparatos de teleoperaciones.

Uso social de la tecnología espacial

Santiago de Querétaro, Querétaro.  2016 (Agencia Informativa Conacyt).- Con el objetivo de utilizar la tecnología espacial en favor de la salud, educación y proyección civil de la población, la Agencia Espacial Mexicana (AEM), con el apoyo del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), desarrolla diversos proyectos de investigación y desarrollo tecnológico, así lo informó la gerente de Desarrollo Gubernamental de la AEM, Amanda Oralia Gómez González.

 

En el marco de su ponencia Aplicaciones sociales del espacio, organizada para el coloquio de la Red Temática de Colaboración Académica de Ingeniería Aplicada al Diagnóstico de Riesgos Hidrometeorológicos, Fluviales y Costeros, Gómez González informó que estos proyectos se están desarrollando en conjunto con el Conacyt a través de la Red de Ciencia y Tecnología Espaciales (Redcyte), todos ellos, dijo, con el objetivo de sensibilizar a los expertos del área espacial para involucrarlos en cuestiones sociales.

 

“Hemos tenido aportes de Conacyt por tres años, eso nos ha permitido crecer y dar resultados. Tenemos tres estudiantes doctorales que se han graduado en este tema, otros de maestría y proyectos ya diseñados como el electrocardiógrafo digital a distancia, que se utiliza para analizar pacientes y enviar una señal hacia un centro de diagnóstico, para poder determinar si padecen la enfermedad de Chagas; además se apoya a los médicos mediante programas de teleeducación. El diseño lo hicieron estudiantes de la Universidad Politécnica de Chiapas que, hay que decir, resulta muy económico, por lo que ya los estamos proyectando para utilizarse en enfermedades transmitidas por otros vectores que propagan el chikungunya o el Zika”, destacó.

 

Gómez González abundó que, al mismo tiempo, se trabaja en el proyecto de una firma espectral que indique con imágenes espaciales filtradas los niveles de crecimiento de ciertas plantas, además de que, en materia de seguridad e inundaciones, la AEM desarrolla, junto con estudiantes de servicio social, un software libre para el estado de Tabasco, con el objetivo de emitir comparativos de patrones de imágenes para identificar hacia dónde se dirigen los nichos de agua, esto a través de imágenes satelitales gratuitas que se van renovando cada 15 días lo que, dijo, puede ayudar a generar alertas meteorológicas, sanitarias, ecológicas y biológicas; además de resaltar un proyecto que se llevará a cabo en Querétaro para la educación médica a distancia.

 

"Se trata de un canal de salud aprovechando la tecnología digital, con cuatro señales de voz que permitan que un mensaje en español se pueda observar, simultáneamente, en tres lenguas indígenas, dependiendo de la zona, para promover la educación médica a distancia. El espacio por sí mismo y la tecnología espacial son facilitadores para la mejora de la calidad de vida de los seres humanos. Las aplicaciones sociales a la salud, educación, protección civil y seguridad es lo que nos hace enriquecernos dentro de la tecnología espacial, que por sí misma se vería muy fría, pero cuando ya la vemos en el sentido de que produce resultados a los seres humanos para mejorar su condición de vida o indicadores de desarrollo humano, le da sentido a la agencia que tenemos en México", puntualizó.

 

Actividades transdisciplinarias

 

La gerente de Desarrollo Gubernamental de la AEM agregó que una de las misiones de esta red es sensibilizar a los tomadores de decisiones y científicos de esta institución de que su labor debe beneficiar a la gente, además de resaltar que el trabajo de investigación y desarrollo tecnológico que se realiza es transdisciplinario.

 

"El uso social de la tecnología espacial en México se refiere a todo lo que le sirve a la gente, es decir, detrás de todas estas investigaciones hay un trabajo de muchas disciplinas como la medicina, geología y antropología que nos apoyan para este objetivo y se han ido sumando; tenemos actualmente cinco universidades y dos centros de investigación, que están integrados a este proyecto, que se puede calificar como transdisciplinario más que interdisciplinario, porque permite a los ingenieros hablar como médicos y a los médicos como si fueran antropólogos; ese escenario es el que permite desarrollar proyectos como estos", aseveró.

 

Gómez González destacó que México es líder en América Latina en lo que se refiere al desarrollo social del espacio, por lo que el próximo objetivo de la red —ya propuesto al Conacyt— será establecer un laboratorio para el diagnóstico, tratamiento y detección de enfermedades transmitidas por vectores.

 

"Recibimos muy buenos comentarios en la Conferencia Espacial de las Américas porque normalmente no se ve esa perspectiva, se piensa que lo social solo está en la Tierra y cuando le podemos aportar cosas desde el espacio, como conectividad o educación en proyectos múltiples, genera que nos den un seguimiento. Estamos en contacto con Nicaragua, que busca establecer un programa similar por las necesidades sociales que tiene", finalizó.