Bioingeniería
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Ítem Desarrollo de un prototipo computador-cerebro utilizando el paradigma de los potenciales visuales evocados de estado estacionario para la comunicación simple de mensajes deletreados en un aplicativo comercial de mensajería móvil(2024-03) Suárez Sotelo, Luisa Valentina; Arias Ballén, Oscar MauricioLa esclerosis lateral amiotrófica (ELA) es una enfermedad neuromuscular que, con el tiempo, afecta progresivamente a las neuronas motoras, ocasionando debilidad muscular, atrofia muscular y, en última instancia, parálisis muscular. Además, la ELA conlleva complicaciones específicas en la comunicación, como la disartria y anartria, que impactan la capacidad de comunicarse en los pacientes. Sorprendentemente, entre el 75% y el 95% de las personas con ELA pueden perder la habilidad de comunicarse verbalmente. Esta pérdida del lenguaje oral no solo tiene repercusiones físicas, sino que también puede desencadenar afectaciones emocionales, conductuales y sociales, incluyendo trastornos mentales como la depresión El enfoque central de este proyecto se centra en la creación de un prototipo de interfaz cerebro-computadora, que utiliza Potenciales Visuales Evocados de Estado Estacionario (Stationary Stated Visual Evoked Potencials, SSVEP por sus siglas en inglés). El propósito principal de esta interfaz es desarrollar un sistema de comunicación especialmente diseñado para futuros pacientes con ELA que puedan enfrentar desafíos en su capacidad verbal debido a alteraciones motoras y del habla. Este sistema se basa en un método de deletreo que permite a los usuarios enviar mensajes cortos de manera efectiva, brindándoles una herramienta vital para expresar sus pensamientos y necesidades. La metodología CDIO del documento se descompone en tres fases, que se alinean con los tres objetivos específicos del proyecto. En la primera fase, se aborda la creación del prototipo de comunicación, lo que incluye la planificación de sus componentes y la elaboración de los diagramas de diseño. La segunda fase se centra en la implementación del prototipo, involucrando tareas como la programación de software, la integración de hardware y la configuración de sistemas. Finalmente, la última fase comprende pruebas exhaustivas destinadas a evaluar el rendimiento del prototipo, incluyendo pruebas de funcionamiento y validación de algoritmos. Cada una de estas fases está cuidadosamente diseñada para lograr de manera efectiva los objetivos específicos del proyecto. En conclusión, este proyecto representa un paso importante en la mejora de la calidad de vida de los pacientes con ELA al abordar los desafíos de comunicación que enfrentan. El desarrollo del prototipo de interfaz cerebro-computadora basado en SSVEP demuestra el potencial de esta tecnología para facilitar la comunicación en individuos con alteraciones motoras y del habla. Además, la metodología CDIO utilizada en este proyecto ha demostrado ser efectiva para abordar los objetivos planteados en cada fase. Sin embargo, se reconoce que existen desafíos continuos en el perfeccionamiento y la personalización de esta tecnología para adaptarse a las necesidades individuales de los pacientes con ELA. Estas conclusiones respaldan la importancia de la investigación y el desarrollo de soluciones tecnológicas innovadoras en el campo de la salud, con un enfoque en mejorar la calidad de vida de las personas que enfrentan enfermedades neuromusculares como la ELA.Ítem Desarrollo de una cámara automatizada de plantulación de perejil (Petroselinum crispum) a partir de un sistema de control que regule temperatura, luminosidad y humedad relativa del sustrato(2020) Hernández Otálora, Manuela Alejandra; Matiz Gomez, Maria Camila; Jiménez Hernández, Mario FernandoLas variaciones medioambientales que mundialmente han producido cambios de manera paulatina, con olas de calor o largos períodos de invierno son hoy los enemigos de los agricultores generando en varios casos la pérdida de cultivos completos. Bajo este mismo contexto, la atención contra plagas, sequías, invierno genera una inversión monetaria alta, inversión que en muchos casos se pierde porque el cultivo no logra recuperarse. Las hortalizas son un conjunto de plantas sembradas y cosechadas para el consumo humano, sin embargo sus requisitos medioambientales para su germinación y desarrollo son estrictos por lo que los agricultores han optado por iniciar la siembra con la producción de plántulas en invernadero, sin embargo para el caso de invernaderos no automatizados controlar las condiciones ambientales para el desarrollo de plántula de ciertas especies sanas, vigorosas y con raíces bien desarrolladas ha sido complejo. Este proyecto químico una cámara automatizada de plantulación como aporte a este proceso agrícola. La cámara controla las 24 horas del día temperatura al interior de esta, la humedad del sustrato de las bandejas de germinación activando el riego solo cuando sea necesario, y generando la activación bombillas de espectro completo para cultivos de acuerdo a los requerimientos de horas luz día que necesitará la especie sembrada, la máquina funcionará automáticamente durante todo el desarrollo de las plántulas, se realizó una prueba operacional, donde sembraron 1200 semillas de Perejil Liso, se obtuvo un índice de germinación del 94 % equivalente a 1122 plántulas, dicha germinación en un período de 13 días es decir de 2 a 4 días menos al compararlo con el proceso utilizado tradicionalmente en la empresa Produplant.Ítem Desarrollo de un sistema con tecnología SCADA para monitoreo de parámetros fisicoquímicos de la calidad del agua en el humedal de Salpa en el municipio de Paipa, Boyacá(2024-09) Torres Veloza, Andrés Felipe; Pérez Dimaté, María Alejandra; Avellaneda Cusaría, José Alfonso; Carrillo Castellanos, Juan JoseEl humedal de Salpa es el único en Colombia compuesto por agua salina, se encuentra ubicado en el municipio de Paipa en el departamento de Boyacá a un costado de las piscinas termales y del aeropuerto Juan José Rondón, sin embargo su mayor problema es el deterioro por degradación antrópica, cambio climático y carencia de un ente ejecutor en materia de autoridad del estado que haga control, vigilancia y uso adecuado de los recursos naturales del humedal, lo cual limita el desarrollo social, económico y ecológico, por lo tanto se desarrolla un sistema SCADA de monitoreo de parámetros fisicoquímicos (pH, turbidez y sólidos disueltos) de forma automática y remota para el almacenamiento de datos de dos meses con su posterior análisis de variables, esto como insumo para la generación de una línea base puesto que no hay documentación referente a su estado actual y con la información obtenida dar un aporte de conocimiento a la Corporación Autónoma de Boyacá, así como a la comunidad interesada de los hallazgos encontrados en cuanto a al estudio de variables sociales, económicas, ecológicas y desde los parámetros obtenidos de la calidad del agua del humedal, esto con el fin de contribuir al proceso de apropiación social y ecológica del entendimiento técnico, y a que los profesionales de Corpoboyaca puedan fortalecer su actividad en manejo y toma de decisiones en sus recursos asociados como es el humedal salino, lo cual permite encadenar parte de este conocimiento al ámbito ecológico y social.Ítem Desarrollo de un sistema de monitoreo de variables ambientales para la estimación de un balance hídrico y automatización del riego en cultivo de arveja (Pisum sativum l.) en Guachetá Cundinamarca(2024-06) Quiroga Delgado, Mary Dayana; Lizarazo Peña, Pedro AlfonsoLa finca Los Pinos se dedica a los cultivos transitorios, en este caso un cultivo de arveja variedad Santa Isabel principalmente. El cual es manejado de forma tradicional, lo cual limita el potencial productivo del cultivo establecido. El aporte de agua al cultivo de arveja depende fundamentalmente de riegos manuales con manguera, los cuales no se realizan todos los días, y se emplea un criterio empírico, esto ocasiona que los niveles de riego no sean los requeridos para el cultivo. El balance hídrico permite realizar un riego exacto, de acuerdo a las condiciones donde se encuentra el cultivo. Este contempla datos de variables climáticas de una zona específica para la determinación precisa de las necesidades de riego de los cultivos. Este proyecto plantea como objetivo desarrollar un sistema de monitoreo de variables ambientales para la estimación de un balance hídrico y automatización del riego. La metodología utilizada es la CDIO , ya que se dividió en 4 fases las cuales cuentan con actividades establecidas para lograr cada uno de los objetivos planteados en ellas, donde la primera es diseñar cada uno de los sistemas teniendo en cuenta la programación y selección de materiales electrónicos; segunda implementación y construcción de cada uno teniendo en cuenta el diseño del área a utilizar para realizar el cultivo; tercero evaluación de los sistemas verificando el funcionamiento y por último la comparación entre un cultivo (tradicional) y el cultivo aplicando la tecnología desarrollada, obteniendo estadísticas. Se realizó el análisis de los cultivos en términos de crecimiento y producción de la cosecha, donde se evidencia que el cultivo con sistema tiene 20% más de crecimiento con respecto al cultivo (tradicional), obteniendo un 60% más de producción que el cultivo (tradicional).Ítem Desarrollo de una metodología para la obtención de microcápsulas con aceite esencial de Retamo Espinoso Ulex europaeus L como agente biocida en el manejo de larvas de Dermatobia hominis en bovinos(2024-07) Vergara Garzón, Keneth Ronaldo; Moreno Fajardo, Gabriela; Ibla Gordillo, Jose FranciscoLa Dermatobia hominis es una mosca parásita que infecta a animales de sangre caliente como lo son los bovinos, incubando sus huevos sobre la dermis del animal eclosionando e ingresando a la piel, donde va alimentándose y por ende creciendo dentro del mismo, generando problemas en la salud del animal, siendo un problema a nivel nacional como a nivel Latinoamérica (Apt et al., 2001) por su importancia económica, posterior a esto, la larva sale de la piel dejando heridas llamadas miasis que a su vez son promotoras de posibles infecciones (WTO 2020). Si bien existen medicamentos que logran el control de crecimiento y propagación de esta especie en animales como los bovinos, logran llegar a intoxicar al animal posterior a la aplicación del medicamento, generando problemas en la calidad de la leche y en los productos derivados de este tipo de animales (Álvarez et al., 2013). Dicho esto se planteó la obtención de un producto que pudiese prevenir la eclosión e ingreso de larvas en la piel del animal, haciendo uso del retamo espinoso (Ulex europaeus L), esto debido a que por búsqueda bibliográfica se encontró que esta especie tiene cualidades biocidas, previniendo la propagación de insectos parásitos de este tipo (Cabrera Forero, J. S. 2020); dichas cualidades se le atribuyen al hecho de que en su composición química contienen compuestos como flavonoides y triterpenos, siendo estos uno de los encargados de dicha acción sobre este tipo de insectos, controlando el crecimiento y desarrollo de este tipo de especies. Para poder hacer uso de esta planta, se planteó un proceso metodológico de extracción de aceite esencial de retamo espinoso, al cual se le realizaron pruebas de identificación, de flavonoides y triterpenos, siendo estos los compuestos de mayor interés para el desarrollo del proyecto; a su vez, se hicieron pruebas de identificación de saponinas y alcaloides, con la finalidad de conocer con mayor exactitud la composición química del aceite extraído. una vez obtenido el aceite esencial se realizó la búsqueda de metodologías que permitieran la encapsulación de aceites esenciales, entendiendo que este tipo de tecnologías sirven como herramientas para el transporte de este tipo de sustancias y que a su vez sirven como una solución poco invasiva para tratar el crecimiento y propagación de este tipo de especies parásitas; gracias a dicha búsqueda se eligió el método de coextrusión o gelificación iónica, el cual está diseñado para lograr encapsular este tipo de aceites, adaptándola de tal manera que se pudiese realizar en el laboratorio. Una vez definida la metodología de trabajo, se realizaron diseños experimentales en donde se logró evaluar dicha metodología haciendo uso de diferentes volúmenes de aceite y a su vez poder variar la concentración de material encapsulante, que en este caso fue alginato de sodio, en donde se encontró que a una mayor concentración de alginato, las microcápsulas lograban mantenerse estables y a su vez lograr encapsular mayor cantidad de aceite; del mismo modo, se evidenció, que las microcápsulas con una cantidad de alginato de sodio pequeña tendían a deformarse y romperse, de igual manera, se logró evidenciar que en algunos casos no lograban mantener encapsulado el aceite por un periodo prolongado de tiempo, siendo este un resultado negativo para el desarrollo del proyecto, y por ende motivo de descarte. Al identificar que las microcápsulas que lograban mantener el aceite por un periodo de tiempo eran las de una concentración de alginato mayor, se realizó la selección de los dos mejores resultados, de los cuales se evaluó la morfología, la estabilidad y su capacidad de liberar aceite a una temperatura de 38 °C, ya que dicha temperatura es la correspondiente a la temperatura corporal de los bovinos y por ende es a la que los huevos de Dermatobia Hominis logran su eclosión y a su vez su ingreso a la dermis de los bovinos.Ítem Desarrollo de un prototipo para la digestión anaerobia de los residuos sólidos orgánicos obtenidos en el municipio de Muzo (Boyacá)(2023-12) Torres Pineda, Paula Gabriela; Roldán Olarte, Didier Jean PaulLa digestión anaerobia es un proceso biológico que permite la degradación de residuos orgánicos transformándolos en productos como efluente y biogás con altos contenidos de metano (Gómez, 2012). En este trabajo se evaluó la capacidad de degradación de los residuos sólidos orgánicos del municipio de Muzo-boyacá a través de un prototipo para la digestión anaerobia, diseñado a partir de pruebas químicas como SV, ST, AGV y DQO, y parámetros físicos asociados al funcionamiento del biodigestor, su tipo de carga y disponibilidad de materia entres otros, así mismo se implementó un sistema de monitoreo que permitió al usuario ver en tiempo real datos de humedad, temperatura, pH y la cantidad de metano producida por el prototipo.La implementación de un prototipo de biodigestor tipo batch demostró ser es una alternativa viable al problema que presenta el municipio de muzo con sus residuos sólidos orgánicos demostrando que se puede obtener biogás en un periodo mayor a 40 días.Ítem Desarrollo de un modelamiento representativo de la obstrucción arterial como herramienta de exploración en la progresión de la enfermedad arterial periférica, por medio de la presión arterial, el índice tobillo-brazo y la curva de flujo sanguíneo(2024-05) Castañeda Velasquez, Valentina; Martínez Lara, Daniel Andrés; Sánchez Pinzón, Emilio Alejandro; Almeida Moreno, Javier AndrésLa dinámica de fluidos computacional cuenta con un campo de acción bastante amplio, inclusive en el área de la medicina, donde resulta ser una herramienta invaluable para diferentes usos médicos como la planificación quirúrgica, la optimización de tratamientos, la investigación y desarrollo de diferentes enfermedades,etc. En el contexto de la EAP, que es una enfermedad infradiagnosticada dado el diagnóstico tardío que suele presentar a causa de la sintomatología inespecífica que solo suele manifestarse en los estadios más avanzados; Resulta pertinente el desarrollo de herramientas de simulación que permitan reconocer de cierta la progresión de la enfermedad. Por ende, este proyecto pretende sentar las bases para el desarrollo de una herramienta de exploración de la progresión de la EAP, por medio del ITB (el gold-estándar diagnóstico) y la curva de flujo sanguíneo, con el fin de que los profesionales del área de la salud cuenten con una herramienta intuitiva que les permita observar la evolución de la enfermedad. Por medio de una metodología de fases, en la que inicialmente se construyo un conjunto de casos clínicos reportados para así considerar las variables de entrada, de la simulación que se ejecutó en ANSYS Fluent, posterior a un proceso de selección por la evaluación de diferentes software, en donde se consideraron las ecuaciones gobernantes del modelo, como las ecuaciones de Navier-Stokes, de la Ley de continuidad, el modelo reológico de Carreau y el modelo de Winkessel para definir el perfil de velocidad teniendo como base la representación de la gráfica de la curva de flujo sanguíneo. El proceso de simulación dio inicio con la obtención del render representativo de la arteria femoral, en la fase de simulación se realizaron dos grupos de simulaciones: casos clínicos y progresión por porcentaje de estenosis desde 0\% a 90\% para así considerar la variación de la presión arterial a causa de la estenosis, una vez finiquitado la estandarización de las simulaciones y de procesar los resultados obtenidos se procedió a realizar la programación pertinente para obtener la PAS tibial, el ITB, la curva de flujo sanguíneo ya definida por UDF en ANSYS y la interfaz gráfica que mostrase el compendio de resultados de simulación relacionados tanto a la presión arterial como al flujo sanguíneo. Finalmente, se realizó un proceso de validación tanto cuantitativa como cualitativamente, de manera cuantitativa se obtuvo un coeficiente de correlación de Spearman que arrojo resultados bastante coherentes en los que se destacan índices de correlación muy fuertes con respecto al ITB teórico de los casos y la PAS tibial simulada y el ITB de los datos de simulación, 0.9 y 0.99, respectivamente. Cualitativamente, se realizó sé un protocolo de usabilidad con profesionales especialistas en el área, donde se concluyo que la herramienta de exploración tuvo muy buena recepción con respecto al uso y a los resultados presentados, donde se consideran relevantes para la parte clínica, que resultan coherentes con respecto a lo observado durante la práctica clínica.Ítem Desarrollo de un algoritmo predictor de consorcios bacterianos, partiendo de características metabólicas con potencial uso para la biorremediación de aguas residuales contaminadas con cromo hexavalente(2024-05) Osorio Bautista, Juan Sebastián; Torres Ballesteros, Adriana María; Merchán Castellanos, Nuri AndreaLas industrias de curtiembres son el sector industrial con mayor impacto en la contaminación de metales pesados en el río Bogotá por sus vertimientos de altas concentraciones de cromo hexavalente. Este contaminante tiene consecuencias mutagénicas con repercusiones en la salud de los diferentes entes biológicos presentes en el ecosistema hídrico, como lo son los microorganismos. Se han propuesto técnicas para la remoción del contaminante que han sido un desafío para su desarrollo e implementación. La biorremediación se presenta como alternativa sostenible para la remoción de este metal pesado, pero su desarrollo depende de factores esenciales como la selección de microorganismos con potencial de biorremediación. El objetivo de este trabajo fue desarrollar un algoritmo predictor de consorcios bacterianos, basado en la información obtenida de rutas metabólicas, perfiles taxonómicos y perfiles funcionales de las bacterias presentes en el río Bogotá, con potencial uso para la biorremediación de Cromo hexavalente. Se identificaron los perfiles taxonómicos y funcionales de las bacterias presentes en tres puntos de muestreo del río Bogotá mediante secuenciamiento del gen 16s. El análisis bioinformático no presentó una alfa diversidad significativa con un rango de 2.75 a 3.50 (índice de Shannon). La beta diversidad evidenció cambios significativos en la composición bacteriana de los puntos (0,76 distancia de Bray Curtis). Se identificó un aumento en la riqueza de especies Acinetobacter johnsonii y Pseudomonas aeruginosa, así como dominancia de los géneros Arthrobacter, Duganella, Flavobacterium, Limnohabitans y Rhodoferax. Se implementó el modelo de regresión Random Forest para la predicción del porcentaje de biorremediación capaz de realizar cada perfil taxonómico. Este modelo expuso un error cuadrático de medio porcentaje de biorremediación de 5,41. Se implementó adicionalmente el método de clusterización aglomerativo jerárquico Agnes para la conformación del consorcio bacteriano biorremediador. El algoritmo utilizó la información de conectividad detectada en la red ecológica microbiana, los perfiles funcionales y la capacidad de biorremediación de 40 bacterias identificadas como indicadoras del aumento de la concentración de cromo (VI) en el río Bogotá. El algoritmo agrupó las bacterias Pseudomonas peli, Pseudomonas aeruginosa, Burkholderia singularis, Acinetobacter Bahumannii y Dechloromonas denitrificans en el cluster con mayor capacidad de biorremediación de Cr VI (92,2%). La capacidad de biorremediación del consorcio natural obtenido por método de extinción y el consorcio predicho por el algoritmo fue comparada, evidenciando un 78,14% y 87.19% de remoción respectivamente.Ítem Diseño de un prototipo de dispositivo intraoral para un paciente con apnea obstructiva del sueño leve o moderada y comparación con el modelo Herbst, como servicio para el Instituto Odontológico Nacional en Sogamoso, Boyacá(2024-05) Acosta Cabrera, Diego Felipe; Cruz Veloza, Sharol Danna Catalina; ; Meneses Bernal, Jorge EduardoEn este proyecto se aborda el análisis biomecánico de estructuras anatómicas en una paciente al utilizar el dispositivo de avance mandibular como tratamiento de apnea obstructiva del sueño “Herbst”, el cual genera afecciones en los pacientes. Se identificaron las variables críticas, hallando que son la tensión y desplazamiento del músculo masetero y el área transversal de la vía aérea superior para a partir de dicha identificación diseñar un dispositivo intraoral y analizando su respuesta y posible mejora en los pacientes por medio de simulación de esfuerzos de elementos finitos comparar las variables críticas para cada modelo. El dispositivo diseñado presentó una tensión más de 11 veces inferior respecto al diseño Herbst, lo cual es positivo (8,021 kPa y 89,173 kPa, respectivamente) y además se consigue evitar el colapso de las vías aéreas, en dónde se pasa de 1,48∗10−4(𝒎𝟑/𝒔). (caudal del aire durante el colapso) a 4,16∗10−4(𝒎𝟑/𝒔). s (caudal del aire durante la mordida habitual). Por lo que el dispositivo diseñado disminuye la tensión en el músculo masetero en comparación con el dispositivo Herbst, y aumenta el caudal de aire de la vía aérea superior en comparación del colapso de la Apnea, además de asegurar por medio de simulación de esfuerzos y cálculos teóricos el comportamiento de los materiales del dispositivo diseñado.Ítem Sistema de detección temprana de deterioro cognitivo a través del análisis del test de figura compleja de rey, haciendo uso de visión artificial(2024-06) Cruz Prieto, Ivan Camilo; Arias Ballen , Oscar Mauricio; Puentes Morales , Carlos AlbertoEl Test de la Figura Compleja de Rey es un instrumento de evaluación neuropsicológica que evalúa las capacidades cognitivas de una persona. Este test es altamente subjetivo en su interpretación, lo que puede resultar en diferentes conclusiones dependiendo del profesional que lo analice, lo cual puede generar confusión en los pacientes. Además, los resultados suelen demorarse debido a la gran cantidad de imágenes que deben ser analizadas. Por esta razón, se ha decidido implementar un análisis más ágil mediante la clasificación del test en su fase de copia. En caso de sospechar que un paciente presente algún nivel de deterioro cognitivo, el profesional aplica este test. El análisis temprano, junto con la reducción de la subjetividad, ayuda a determinar el curso de acción en caso de detectar algún tipo de deterioro cognitivo. Para una interpretación precisa del test, se ha creado un algoritmo que clasifica las pruebas obtenidas en la fase de copia en tres grupos, realizando un análisis detallado de cada uno. Estos grupos se dividen según el nivel de deterioro cognitivo detectado: normal, propenso a un deterioro cognitivo leve y propenso a un deterioro cognitivo grave. Este estudio se lleva a cabo mediante visión por computadora, utilizando diversas técnicas de análisis de imagen como umbralización, ajuste de exposición y contraste, erosión y dilatación, entre otras. Además, se emplean diferentes técnicas de comparación y clasificación en su desarrollo. Los datos utilizados en este proyecto son proporcionados por el Instituto de Neurociencias de la Universidad El Bosque en colaboración con la FUCS.Ítem Desarrollo de un prototipo funcional de un sistema de deletreo mediante el seguimiento ocular como alternativa para la comunicación de pacientes con ELA(2024-05) Triana Carreño, Lina María; Landinez Cuevas, Angie Carolina; Arias Ballén, Oscar MauricioLa Esclerosis Lateral Amiotrófica (ELA), es una enfermedad neurodegenerativa que afecta principalmente a las células motoras del cerebro y la médula espinal, causando una pérdida progresiva de los músculos voluntarios del cuerpo y limitando la capacidad de movimiento y comunicación de quienes la padecen. A lo largo de la enfermedad, la habilidad para hablar y expresarse de manera convencional puede disminuir, lo que impulsa la búsqueda de alternativas tecnológicas para una comunicación efectiva y no invasiva. Por tanto, el objetivo de nuestro trabajo de grado es mejorar la calidad de vida de las personas con ELA mediante el desarrollo de un prototipo funcional de un sistema de deletreo de bajo costo, utilizando la tecnología de seguimiento ocular. La metodología se dividió en cuatro etapas, acordes a los objetivos específicos propuestos: diseño, desarrollo, implementación y evaluación. En la etapa de diseño se realizó el levantamiento de información sobre softwares, librerías, cámaras y sistemas de iluminación para crear la interfaz hombre-máquina y el menú de inicio. En la etapa de desarrollo, se creó el algoritmo fundamental del proyecto para detectar con precisión la posición del ojo y los movimientos oculares en tiempo real. En la etapa de implementación se integraron, la interfaz diseñada y el algoritmo desarrollado y así preparar el sistema para el envío del mensaje generado a un dispositivo móvil. Finalmente, en la etapa de evaluación, se probó el sistema con 8 sujetos sanos quienes realizaron una serie de tareas con el objetivo de evaluar su rendimiento y garantizar la fiabilidad y la precisión del sistema mediante dos métodos de control de cursor. El primer método consiste en la captación de los movimientos oculares tomando como referencia el aprendizaje realizado durante la etapa de calibración. El segundo método, basado en la interpolación lineal consiste en la extracción de información de los movimientos oculares a partir del cálculo de las coordenadas de la posición de la letra/número/botón hacia donde el sujeto estaba observando. Este segundo método demostró ser el más robusto por lograr una precisión superior al 96% destacando la eficiencia y éxito del sistema en términos de usabilidad y rendimiento, proporcionando así una alternativa viable para mejorar la comunicación y la independencia de las personas con ELA.Ítem Desarrollo de un prototipo funcional de filtración de microplásticos a escala de laboratorio utilizando el mecanismo bioinspirado de separación por rebote(2024-05) Orjuela Gongora, Mario Fernando; Espinosa, José LuisAl día de hoy no existe una normativa nacional que especifique las concentraciones de microplásticos permisibles en los vertimientos de aguas, por lo que muchos procesos dentro de la industria o sistemas de tratamiento de aguas residuales no cuentan con mecanismos específicos para la filtración y separación de los mismos, generando así, grandes problemas medioambientales y de salud. Como propuesta de solución, en este trabajo de grado se presenta el desarrollo de un prototipo funcional de filtración de microplásticos a escala de laboratorio, implementando el mecanismo bioinspirado conocido como separación por rebote presente en las mantarrayas, con un porcentaje de remoción del 89.73% para partículas con un tamaño superior a los 100 μm y velocidades de trabajo máximas de 0,7 m/s. Se evaluó su funcionamiento y eficiencia de filtración de forma computacional y real teniendo en cuenta sus variables críticas de velocidad de flujo, carga de microplásticos y tamaño de partícula. De esta manera, este proyecto presenta un nuevo mecanismo para eliminar rápidamente los microplásticos con una alta eficiencia y aplicabilidad en usos industriales, que es prometedora para remediar este tipo de contaminación del agua.Ítem Desarrollo de un prototipo de nasómetro para evaluar logopedia en la rehabilitación de pacientes pediátricos entre 8 a 12 años de edad con paladar hendido y labio fisura palatina (LPH) que han sido intervenidos en cirugía reconstructiva para la empresa BVS Lab(2024-05) Barrero Cuevas, Iván Nicolás; Muñoz Montenegro, John AlexanderEl desarrollo del nasómetro para la terapia del lenguaje en pacientes pediátricos con paladar hendido y labio fisurado (LPH) abarcó tres etapas clave: diseño, implementación y evaluación. En la fase de diseño, se identificaron las necesidades y requerimientos específicos de los pacientes y terapeutas por medio de revisión bibliográfica y entrevista con terapeutas. Se conceptualizó un dispositivo con soporte de cabeza con medidas obtenidas de tablas antropométricas para población colombiana en el rango de edad (8-12 años) del estudio realizado y se simularon los diferentes circuitos en Proteus 8.0 para acondicionar la señal de audio. Luego, en la etapa de implementación, se seleccionaron los materiales para la construcción del prototipo por medio de matriz de selección, se realizaron montajes de los circuitos en protoboard, baquela universal y PCB en cada proceso se realizaron pruebas preliminares y se calculó el porcentaje de error de las medidas esperadas de acuerdo a las simulaciones de la parte anterior, siendo la implementación en protoboard la que mayores discrepancias presentaba con el valor esperado; Para el soporte de cabeza se cortaron las piezas en el material seleccionado (acrílico y acetal) para ser ensamblado y se realizó una prueba de usabilidad que dio como resultado un índice de usabilidad (I.U.) de 76 %; se identificaron áreas a mejorar en el diseño del soporte las cuales se realizaron antes de las pruebas preliminares de todo el sistema. Se elaboró un programa en la IDE de Arduino para observar y calcular la nasalancia de los pacientes durante las terapias de lenguaje. Finalmente, en la fase de evaluación, se capacitó a un terapeuta fonoaudiólogo en el uso del prototipo, durante este proceso se recibió retroalimentación sobre mejoras para el software, siendo esta que se pudiera visualizar los resultados en Excel. Tras realizar este cambio, con la asistencia del terapeuta se establecieron los parámetros para los ensayos, que consistieron en la repetición de 14 estímulos fonémicos (8 orales y 6 nasales) por parte de los pacientes. Cada paciente debía repetir los estímulos tres veces: primero lo más rápido que pudiera, luego sosteniendo el sonido durante el mayor tiempo posible y finalmente en la cadencia normal de su habla. Estas tres medidas fueron promediadas para obtener el valor de nasalancia promedio para cada paciente; La muestra de pacientes para esta etapa fue de 25 pacientes divididos en 5 grupos de 5. Se verificó la efectividad y la precisión del prototipo comparándolo con un equipo profesional. El resultado fue un dispositivo robusto y confiable que mejora la calidad de vida de los pacientes al ofrecer una terapia de lenguaje con una precisión aproximada de 99.92 % en comparación al equipo comercial.Ítem Desarrollo de un prototipo de exergame para la terapia visual en casa dirigida a la insuficiencia de convergencia (IC)(2024-05) Jiménez Celis , Catalina; Monroy Moreno , Angie Marcela; Vega Medina, Lizeth Johanna; Pérez Gutiérrez, Byron AlfonsoEste trabajo de grado desarrolla un prototipo de exergame para apoyar la terapia visual domiciliaria en pacientes con insuficiencia de convergencia (IC), especialmente diseñado para niños de 10 a 14 años. Utilizando realidad virtual y seguimiento ocular, el exergame mejora la adherencia y efectividad del tratamiento. Implementado mediante una metodología de prototipos incrementales siguiendo un marco de trabajo CDIO, integra técnicas de ortóptica como los anaglifos. Evaluado por optómetras especializados tras obtener el aval de un comité de ética, los resultados muestran una aceptación positiva por parte de los expertos dado que el 80% calificó el exergame como excelente en términos de usabilidad y funcionalidad y destacan la necesidad de mejorar la interfaz y la precisión del seguimiento ocular. Este proyecto señala el potencial del exergame para complementar terapias convencionales y enfatiza la importancia de la personalización y ajuste continuo para satisfacer las necesidades específicas de cada paciente, promoviendo futuras investigaciones en rehabilitación visual.Ítem Desarrollo de un método de medición y visualización de variables cinemáticas del tren inferior durante el pedaleo de un ciclista paralímpico con amputación transtibial bilateral(2024-05) Castro Wilches, Carlos Felipe; Rodríguez Tenjo, Yineth Daniela; Pulido Herrera, Edith; Carrillo Castellanos, Juan JoséEn este trabajo de grado, se presenta un método que permite medir las variables cinemáticas del tren inferior de un ciclista con amputación transtibial bilateral durante el pedaleo. El objetivo principal es determinar el ángulo de la articulación de la rodilla utilizando unidades de medición inercial (IMU) para cada segmento de la articulación, abarcando tanto la pierna como el muslo de ambas extremidades. Se comenzó por comprender el gesto deportivo y la anatomía relacionada con el movimiento durante el pedaleo. Después, se desarrolló un método de medición y se recopilaron datos sobre el ángulo de la articulación de la rodilla. Finalmente, se realizó una evaluación de las variables cinemáticas identificadas. Para lograr este propósito, se ha desarrollado un proceso de procesamiento de datos que emplea cuaterniones, los cuales ofrecen una notación matemática precisa para representar orientaciones y rotaciones tridimensionales de objetos. A través de la implementación de un algoritmo específico, se procesa la información recopilada por las IMU y se obtiene como resultado el ángulo de la articulación de la rodilla. Este valor es posteriormente visualizado en una interfaz gráfica, proporcionando una representación visual y comprensible de las mediciones realizadas. Entre los hallazgos obtenidos, destaca la influencia del tipo de amputación y el diseño de la prótesis en el valor del ángulo de articulación de la rodilla. En el caso específico de la amputación transtibial bilateral, se observó un ángulo máximo de alrededor de 100° y un mínimo de 25°. Además, se identificó una asimetría cinética en el tren inferior del ciclista, caracterizada por una mayor capacidad de flexión en la pierna derecha.Ítem Desarrollo de un sistema aeropónico para producción de hongos micorrícicos arbusculares para uso potencial como biofertilizante en el cultivo de cebolla de bulbo (Allium cepa L.)(2024-05) Puerto Rojas, Lina Sofía; Carrillo Castellanos, Juan José; Lancheros Redondo, Héctor OrlandoEn respuesta a la necesidad de buscar alternativas sostenibles a los insumos químicos sintéticos usados en la agricultura convencional, este proyecto se enfoca en el desarrollo de un sistema aeropónico para la producción de hongos micorrícicos arbusculares (HMA) con uso potencial como biofertilizante. Este sistema cuenta con un sistema de monitoreo de temperatura y humedad de la cámara de crecimiento, y monitoreo de la temperatura, nivel, pH, y CE de la solución nutritiva junto con un sistema de mantenimiento del nivel, pH, CE y esterilidad de la solución nutritiva y un sistema de aspersión programado. El sistema desarrollado tiene la funcionalidad de transmisión de datos a través de un módulo wifi, lo que permite que las variables monitoreadas puedan ser visualizadas en ThingSpeak. Durante la implementación, la temperatura promedio fue de 17.8 °C y la humedad relativa del 88.61% en la cámara de crecimiento. La solución nutritiva mantuvo una temperatura media de 18.34 °C, con un pH de 5.96 y una CE de 2.07 mS/cm. Estas condiciones favorecieron los procesos de respiración y transpiración de las plantas, además aseguraron la disponibilidad de nutrientes en la solución nutritiva lo que contribuyó a el crecimiento de raíces con propágulos viables de HMA. Estas raíces presentaron una presencia significativamente menor de microorganismos diferentes a HMA en comparación con las raíces de plantas en maceta. Por medio de un bioensayo se obtuvo que la masa fresca total de la planta inoculada con HMA producidos en el sistema aeropónico fue de 72% y 33% mayor para las plantas de cebolla y maíz respectivamente, en comparación con las plantas sin inoculación. Por medio de la tinción de las raíces se reconocieron estructuras de HMA que indican el inicio de la colonización en las plantas del bioensayo. Los HMA aportan beneficios como, disminución del estrés hídrico, la mejora en la absorción de nutrientes, especialmente fósforo, nitrógeno y micronutrientes esenciales, lo que promueve un mejor crecimiento a las plantas.Ítem Desarrollo de un dispositivo de apoyo a la rehabilitación de la articulación tobillo-pie en niños entre 5 a 12 años con parálisis cerebral espástica que se encuentran ubicados en zonas rurales(2023-06) Fajardo Urbina, Tatiana; Meneses Bernal, Jorge Eduardo; Parra Ruiz, Nasly Dahiana; Fajardo Urbina, Tatiana [0000-0003-0983-1911]En este documento se presenta el diseño y construcción de un prototipo de un dispositivo para el apoyo a la rehabilitación de la articulación tobillo-pie en niños entre 5 a 12 años con parálisis cerebral espástica que viven en zonas rurales. Este proyecto se dividió en 4 fases que consistieron en: búsqueda bibliográfica, diseño del dispositivo, construcción del dispositivo y una evaluación inicial del mismo. De lo anteriormente mencionado se obtuvo que la fuerza muscular que produce un sistema como la articulación tobillo-pie en un objeto puede estar entre los rangos de 20 N a 26 N y que, para movimientos en otros planos, Abducción-Aducción es de 612 a 1500 N. Por otro lado, dada la complejidad de la parálisis cerebral espástica, en diseño se optó por adaptar un sistema que cubriera una parte de la cadena cinemática del miembro inferior. Es decir, un diseño que involucrara rodilla-tobillo-pie. Esto con el fin de evitar el patrón cruzado de piernas que se causa por la enfermedad. Asimismo, como resultados se obtuvo que el dispositivo puede moverse en rangos de movimientos de flexión de rodilla de 10 a 12° inicialmente y en el tobillo de 80° a 110°. El desarrollo de este trabajo se pensó como un proyecto que fuese fácilmente replicable, modificable y viable económicamente, es por eso que se utilizó impresión 3D. Esto debido a que está pensado para niños que viven en zonas rurales y que tienen poco acceso a especialistas e instrumentos de terapiaÍtem Desarrollo de una empeinera electronica para la corrección postural del gesto deportivo pivoteo en practicantes de taekwondo(2024-05) Vera Orozco, Juan Pablo; Sánchez Pinzón, Emilio AlejandroEn este proyecto de grado se desarrolló un dispositivo adaptativo para la medición del ángulo de movimiento articular de la lesion del ligamento peroneo astragalino anterior en practicantes de Taekwondo a partir de un proceso de concepción, diseño, implementación y prueba. Se llevaron a cabo cuatro etapas que permitieron el levantamiento de requerimientos, la identificación y selección de sujetos de estudios de acuerdo con experticia en el deporte, tallaje, condición física, lesiones previas, antropometría y morfología de pies, diseño personalizado del dispositivo, fabricación e implementación del dispositivo y pruebas funcionales del mismo. Con el fin de corroborar que el prototipo dispositivo cumpliera con su función de medición de ángulos para la corrección postural del gesto técnicamente, se realizaron pruebas con una herramienta digital externa operada por dos profesionales en el área, donde se encuentra la descripción de una fisioterapeuta y un profesional en ciencias del deporte, con el fin de identificar el error en comparación con el dispositivo y con la herramienta digital para así verificar que se obtenga una medición concorde a lo establecido para la corrección postural y todo ello mediante un protocolo de pruebas. Siendo un proyecto pionero en realizar una metodología caracterizada en el área deportiva y tecnológica se pretendio ampliar el conocimiento y aportar datos cuantificables de practicantes del taekwondo para futuras investigaciones quedando registrado los avances que se llevaron a cabo al realizar este proyecto y con posibilidad de adaptar nuevos proyectos asociados al estudio de lesiones, involucrando gestos deportivos y la usabilidad del dispositivo en la mejoría del entrenamiento de un practicante.Ítem Desarrollo de un método de visión de máquina para la clasificación de los estados de maduración del mango Tommy Atkins(2023-11) Vargas Escobar, Nataly; Avendaño Perez, Jonathan; Vargas Escobar, Nataly [0009-0007-4733-3565]El mango Tommy Atkins es uno de los principales frutos en la economía colombiana, siendo el tercer producto más importante en ventas a nivel nacional en el ámbito agroindustrial. Para la venta del fruto se debe clasificar según el estado de maduración, esta actividad es realizada de forma manual durante largas jornadas de trabajo, lo que genera diferentes problemas de rendimiento y precisión al realizar el proceso de clasificación (FedeMango, 2014). Si bien, existe un método que permite identificar de manera precisa el estado de maduración en el que se encuentra el fruto, dicho método exige la apertura del fruto generando el daño de la materia prima, ocasionando que se pierda parte importante de la producción y por ende, un posible porcentaje útil durante el proceso de venta (Sena, 2019). Es por esto que, una posible alternativa viable para la clasificación de los estados de maduración del mango es por medio de visión de máquina, realizando extracción de características encontradas por cada estado de maduración generando un clasificador según las similitudes encontradas por cada nivel de maduración. La técnica mencionada puede permitir la clasificación durante largas jornadas de tiempo sin que esta, cambie su rendimiento por alguna situación externa, la cual es uno de los problemas principales encontrados en la técnica de clasificación manual. Por lo cual se realiza un modelo de predicción por método de visión de máquina para la clasificación del estado de maduración del mango Tommy Atkins. Dicho proyecto se hizo de forma secuencial en tres fases. La primera fase de este proyecto se realiza una recolección de diversas imágenes al mismo tiempo que por cada fruto fotografiado se hace el análisis químico, (Brix , y % acidez) dando como resultado un conjunto de datos de imágenes con su el reporte del estado de maduración. En la segunda fase se procede a extraer 4 características estadísticas de los frutos en cuatro espacio de color, con el fin de entrenar el algoritmo segun las caracteristicas obtenidas. Al mismo tiempo se usan técnicas de extracción y reducción de características, con el fin de reducir el sobre ajuste en el algoritmo, mejorando la precisión del modelo. Por último; se valida el algoritmo, utilizando el 20% del conjunto de datos para validación, donde, según los aciertos obtenidos por parte del modelo, los cuales se verifican con la coincidencia de los resultados químicos obtenidos de los frutos evaluados se identifica la precisión del algoritmo.Teniendo en cuenta el resultado de la validación del algoritmo, en tiempo real puede generar una predicción del 80% de precisión para la clasificación de los estados de maduración, donde el principal reto de clasificación es el estado de maduración 3 (Maduro), ya que comparte características similares con los demás estados de maduración, generando que el algoritmo obtenga mayores errores durante su proceso de clasificación.Ítem Desarrollo de un prototipo de juego serio como apoyo en la terapia de reminiscencia para adultos mayores con demencia(2023-12) Martínez Hoyos, Camilo; Pulido Herrera, Edith; Kán , Peter; Martinez Hoyos, Camilo [0009-0003-2145-6103]En este trabajo se presenta la conceptualización, diseño y programación de un prototipo de juego serio para su uso en terapias de reminiscencia en adultos mayores con demencia. El sistema se compone de dos módulos, el primero se titula Reminiscencia musical y el otro Pensamiento y síntesis visual. Se realizó un análisis de los requerimientos del sistema, el perfil del jugador y las mecánicas de juego para luego proceder con el diseño de la interfaz de usuario y por último la programación de la misma. En el proceso de desarrollo, se integró un algoritmo de reconocimiento facial de emociones entrenado por medio de un proceso de transfer learning para evaluar la respuesta emocional del paciente frente a los estímulos del juego. En ultima instancia, se realizó una evaluación de la viabilidad del prototipo para ser usado en pacientes con demencia por parte de profesionales de la salud familiarizados con la población, el concepto emitido en la evaluación indica que el prototipo es apto para proseguir a una etapa de pruebas con pacientes.