Áreas estratégicas en Bioingeniería

1. Aplicaciones Biológicas de la Ingeniería Áreas estratégicas en Bioingeniería • Aplicaciones Biológicas en Ingeniería

2. Aplicaciones Biológicas de la Ingeniería Aplicaciones biológicas de la ingeniería Es la aplicación de las herramientas y las técnicas desarrolladas por la ingeniería biomédica y de otras ramas de la ingeniería a todo el espectro de los seres vivos: para la investigación, la producción o para el mejoramiento de sus condiciones de vida, etc. ¿Porque restringirnos a una sola clase de mamíferos cuando tenemos un mercado potencial aproximadamente de 1.980.000 especies de seres vivos; 270.000 vegetales y 1.575.000 animales. De los cuales 5.400 son mamíferos. ¿Nos vamos a restringir solo al homo Sapiens sapiens?

3. Aplicaciones Biológicas de la Ingeniería Aplicaciones no humanas (biológicas) de la Bioingeniería Biotelemetría Electroestimulación en animales Climatización técnica Prótesis Estudio de comportamiento(ciencias básicas) Estudios de dinámica poblacional. Instrumentación de diagnóstico. Instrumentación de terapia Biomecánica animal Monitoreo ambiental

4. Aplicaciones Biológicas de la Ingeniería Biotelemetria • La palabra biotelemetría procede de las palabras griegas BIOS (bios) que quiere decir vida, TELE (tele), que quiere decir a distancia, y la palabra METRON (metron), que quiere decir medida. • La telemetría es una tecnología que permite la medición remota de magnitudes físicas y el posterior envío de la información hacia el operador del sistema. Fue desarrollada en 1915, en la primera guerra mundial, para medir a qué distancia se encontraban objetivos de artillería. • En los últimos años se a utilizado la telemetría para diversas aplicaciones referentes a la biología. • radio-tagging o radio-etiquetado de animales silvestres. • Biotelemetría/diagnóstico: ECG de ballenas • Estudio de los Peces para la Ordenación de la Pesca.

5. Aplicaciones Biológicas de la Ingeniería Que es la electroestimulación? • La electroestimulación es la técnica que utiliza la corriente eléctrica, para provocar una contracción muscular o nerviosa. Buscando una finalidad terapéutica, una mejora de su rendimiento o con fines de investigación. • Esta técnica viene empleándose en la rehabilitación desde hace mucho tiempo, aportando importantes beneficios en éste campo, sobre todo para resolver las patologías musculares comunes como son: • La prevención y el tratamiento de la atrofia muscular. • La potenciación. • Las contracturas. • El aumento de la fuerza para la estabilidad articular. • La profilaxis de la trombosis. • La estimulación de los músculos paralizados. • el tratamiento del dolor.

6. Aplicaciones Biológicas de la Ingeniería Electroestimulación en animales Principales dificultades • Impedancias variables entre animales. • Diferentes respuestas a las frecuencias y tensiones . • Variedad de formas de electrodos. • Falta de información de características fisiológicas y de especificaciones del equipamiento. • Variedad de formas, tamaños y usos de los equipos.

7. Aplicaciones Biológicas de la Ingeniería Electroestimulación en animales Algunas aplicaciones • Equipos de “Electro-pesca” • Obtención de venenos de ofidios e insectos. • Obtención de esperma de mamíferos. • Estudio del comportamiento en animales (memoria del miedo, reflejos condicionados, etc.). • Mejoramiento en la tonicidad muscular. • Rehabilitación.

8. Aplicaciones Biológicas de la Ingeniería Equipos de electropesca El electrofisher

9. Aplicaciones Biológicas de la Ingeniería Equipos de electropesca Características • Empleados para el muestreo de poblaciones captura de ejemplares. • Permite obtener muestras eficazmente en un área amplia con poco daño. • Un uso incorrecto puede causar daños severos en el animal. • El mismo principio de funcionamiento se emplea en electrobarreras.

10. Aplicaciones Biológicas de la Ingeniería Equipos de electropesca Principio de funcionamiento • Como consecuencia del movimiento de iones y de la estimulación nerviosa, se logra el efecto de “nado forzado” hacia el ánodo. • Usado correctamente permite la toma de muestras para su estudio y posterior devolución sin producirle daños. • En la región del ánodo, la densidad de campo es suficientemente alta como para producir daños al animal.

11. Aplicaciones Biológicas de la Ingeniería El caso del “tityus trivittatus” Igual que el primer mundo

12. Aplicaciones Biológicas de la Ingeniería Climatización técnica Características • Especificaciones de cada aplicación definidas por norma. • Sistema de calor/frío con control de temperatura. • Gradientes térmicos y variación de temperatura muy acotadas. • Fotoperíodo y ciclado térmico sincronizados. • Generación y control de Humedad. • Registro de datos, monitoreo a través de la web. • Tamaños y configuraciones variadas.

13. Aplicaciones Biológicas de la Ingeniería Cámaras de ambiente controlado Usos abituales • Empleadas en ensayos de poder germinativo y test de vigor de semillas para cultivos. • Germinación de plantines para producción. • Ensayos de envejecimiento acelerado para empaquetado de medicamentos. • Ensayos biológicos. • Producción de cultivos de alto valor

14. Aplicaciones Biológicas de la Ingeniería Cámaras de ambiente controlado

15. Aplicaciones Biológicas de la Ingeniería Prótesis animales: el caso Bovident BOVIDENT Es una prótesis Standard con cemento incluido en el interior del capuchón, lo cual permite la colocación en un solo paso. Está compuesta su parte externa por un capuchón plástico flexible y resistente a la abrasión. El cemento, su parte interna, es una resina termoplástica que se ablanda a 70º/80º y endurece a temperatura ambiente.

16. Aplicaciones Biológicas de la Ingeniería Estudio de comportamiento • pruebas de comportamiento psicomotor en modelos animales. • “Open Field” • “System of Place Preference” • Evitación pasiva Utilizados como parte de las investigaciones en ciencia básica en el área de neurociencia.

17. Aplicaciones Biológicas de la Ingeniería Place Reference System(Chicken Little)

18. Aplicaciones Biológicas de la Ingeniería Cámaras trampa Características • Permiten la captura de imágenes de fauna. • Es poco traumático para el animal. • No afecta el hábitat natural.

19. Aplicaciones Biológicas de la Ingeniería Cámaras trampa

20. Aplicaciones Biológicas de la Ingeniería Equipos de iluminación fría Características • Regulación de la cantidad de luz. • Iluminación continua o pulsada, según el tipo de muestra. • Posibilidad de cambiar el ciclo efectivo. • Posibilidad de utilizar varios emisores independientes de forma simultanea. • Iluminación directa desde el emisor o mediante una guía de fibra óptica. • Diversidad de modelos: potencia, colores, ángulos de emisión.

21. Aplicaciones Biológicas de la Ingeniería Equipos de iluminación fría (LED) para microscopios y lupas. • Empleados para el estudio de células foto-activables y para iluminación directa y reflejadas. • Permite la iluminación de muestras sin aporte de temperatura, pudiendo seleccionar una amplitud de onda determinada con un ancho de banda angosto.

22. ARTROPOBSistema de Simulación de Dinámica Poblacional y Control de Artrópodos Plaga

23. Formulación del modelo de desarrollo ectotermico en artrópodos. ARTROPOB es un sistema de simulación de dinámica de poblaciones con múltiples cohortes y generaciones, de especies de artrópodos con desarrollo dependiente de la temperatura.

24. Formulación del modelo de desarrollo ectotermico en artrópodos.

25. Formulación del modelo de desarrollo ectotermico en artrópodos.

26. Formulación del modelo de desarrollo ectotermico en artrópodos. function pout = vonFoerster(dt, t, tau, nt, tmps, pnu, fhnu, pdes, fhrates, pinput) %VONFOERSTER outputs evolution of an stage population based on Extended vonFoerster tol = 0.0001; % von Foerster model tolerance [T,Tau] = meshgrid(t,tau); % T,Tau matrices Pttau = zeros(nt,nt); % initialize matrix which will hold the convolution kernel wts = zeros(nt); % initialize vector which will hold weight for normalization rates = feval( fhrates, tmps, pdes); % calculate development rates for given temperatures RT = dt*ones(nt,1)*cumtrapz(rates); % create a matrix which is the cumulative development RTau = RT'; % create transpose of cumulative matrix for use in kernel if (pnu(1) == 0) && (pnu(2) == 0) nu = pnu(3); Pttau = (T>Tau).*exp(-(1-(RT-RTau)).^2./(4*nu*(abs(T-Tau)+tol)))... ./sqrt(4*pi*nu*(abs(T-Tau).^3+tol)); % extended von foerster kernel else nus = feval(fhnu, tmps, pnu); % calcula las varianzas para temperatures dadas NU = ones(nt,1) * nus; % crea una matriz de varianzas en función de las temperaturas Pttau = (T>Tau).*exp(-(1-(RT-RTau)).^2./(4*NU.*(abs(T-Tau)+tol)))... ./sqrt(4*pi*NU.*(abs(T-Tau).^3+tol)); % extended von foerster kernel end ints = (dt*trapz(Pttau,2)); % integrate in columns to normalize wts = (ints>tol).*ints+(ints<=tol); % calculate a weighting factor; % make it one if the integral is too small (< tol) pout = dt*(pinput./wts'*Pttau); % output distribution, normalized by integral of P

27. Estructura General del Sistema ARTROPOB

28. Estructura Funcional del Sistema ARTROPOB

29. Evolución natural de la abundancia de Anticarsia Gemmatalis

30. Evolución natural de la abundancia de Diatrea Sacharalis – Con Diapausa

31. Evolución de 2-G Anticarsia Gemmatalis en cultivo de Soja y con insecticida optimo en huevos y larvas

32. Evolución de 2-G Anticarsia Gemmatalis en cultivo de Soja y con insecticida optimo en las dos generaciones de larvas

33. Simulación de dinamica de poblacion de artrópodos Datos ambientales de temperaturas, fotoperíodos, cultivos hospedantes e insecticidas. Fenómenos de diapausa y sincronización. Resultados gráficos y planillas de los hitos ambientales y de las variables de densidades de población y abundancia. Tema en desarrollo: control biológico

34. Aplicaciones Biológicas de la Ingeniería Trabajos para Parques Nacionales • Como parte del programa de práctica profesional supervisada se realizó una pasantía en la Administración Nacional de Parques Nacionales con el objeto de determinar las necesidades tecnológicas posibles de cubrir mediante la realización de tesis de grado.

35. Aplicaciones Biológicas de la Ingeniería Trabajo para parques NacionalesNecesidades detectadas • Sistemas de comunicación en lugares remotos y relieves montañosos. • Cámaras inalámbricas para control de visitantes y seguimiento de fauna. • Contadores de visitantes. • Sistemas de alimentación con energías alternativas. • Collares y marcas para teledetección (RF y GPS). • Sistemas de radiogoniometría. • Captura de audio direccional. • Cámaras trampa. (ya realizado). • Medición de variables en aire, agua y suelo. • Ahuyentadores de fauna. • Equipo de electropesca (ya realizado). • Cercos eléctricos para peces. • Sistemas de alerta temprana de crecidas para ríos de montaña.

36. Aplicaciones Biológicas de la Ingeniería Alguno trabajos finales en el área Bio/Agro (1 de 4) • Electro estimulador manual con indicación sonora de los puntos de baja impedancia. • Medidor del tiempo de coagulación del plasma sanguineo. • Generador de ondas diadinámicas y laser de baja potencia. • Detector de apnea central. • Medidor electrónico de pH. • Arena: recinto cerrado para el comportamiento de ratas de laboratorio. • Anotador electrónico para ciegos. • Diseño de un software base para el desarrollo de aplicaciones de síntesis de voz. • Medidor de pH esofágico 1° parte. • Sistema de fotopolimerizado de resinas compuestas. • Analizador de impedancia corporal • Sensado de tostado de granos por análisis colorimétrico. • Determinación automática del diámetro temporal de una arteria. • Audiómetro tonal y adiestrador auditivo infantil. • Medidor de radiación solar fotosintéticamente activa en la canopia. • Sistema computarizado de electrocardiografía y ergometría de 12 derivaciones simultaneas.

37. Aplicaciones Biológicas de la Ingeniería Alguno trabajos finales en el área Bio/Agro (2 de 4) • Monitoreo a través de PC de máquinas electrónicas seleccionadoras de maní. • Monitor simulador de parámetros respiratorios. • Contador universal para análisis clínico. • Simulación y adquisición de señales cardíacas y respiratorias. • Monitoreo y control de tanques contenedores de leche. • Autómata para realizar trabajos de labranza y siembra. • Adquisición de datos para control de riego. • Electrocardiógrafo por PC de 12 derivaciones. • Simulador paciente de parámetros cardíacos normales, arritmias y otras patologías. • LETI control inteligente de parámetros para una ventilación mecánica de neonatos • Sistema de adquisición de datos mediante USB, aplicado a monitoreo ECG. • Analizador de Desfibrilador. • Sistema de evaluación de movilidad dentaria. • Estimulador eléctrico para tratamiento de vejiga neurogénica.

38. Aplicaciones Biológicas de la Ingeniería Alguno trabajos finales en el área Bio/Agro (3 de 4) • Medición y representación de esfuerzos en tratamientos de conducto en piezas dentales. • Equipo de monitoreo para máquina sembradora de granos gruesos. • Estetoscopio electrónico, dispositivo adquisidor y entrenador de los sonidos del cuerpo humano. • Equipo para la detección de leche anormal en los rodeos bovinos... • Sistema de monitoreo de producción en tambo. • Sistema de control para aplicación de agroquímicos con equipo de riego mecanizado tipo pivot y avance frontal. • Automata para realizar trabajos de labranza y siembra. • Sistema de adquisición de datos autónomo para estudios agro-climatológicos. • Sistema de riego programable. • Red de sensado de saturación de oxígeno. • Diseño y desarrollo de un módulo de comunicaciones USB para la transmisión de datos de mediciones eléctricas.

39. Aplicaciones Biológicas de la Ingeniería Alguno trabajos finales en el área Bio/Agro (4 de 4) • Software de reconocimiento de patologías cardíacas basado en redes neuronales. • Tecnología para la implantación de una nueva técnica de sembrado de la caña de azúcar. • Revelador automático de placas odontológicas periapical. • Sistema automático exterminador de la mosquita de los cuernos. • Sistema de monitoreo para un fermentador microbiológico. • Rehabilitador CPM de miembro superior. • Adquisición de datos provenientes de un EEG a través del puerto USB de la PC. • Analizador de monitores cardíacos y electrocardiográficos con salida de alto nivel. • Monitoreo de señales cardíacas remoto. • Desarrollo de rinomanómetro digital. • Controlador automático de condiciones ambientales para invernaderos. • Analizador de seguridad eléctrica para equipos de electromedicina. • Detección del estro en bovinos y equinos.

40. Aplicaciones Biológicas de la Ingeniería Trabajos propuestos: T.F., P.P.S. o Becas de investigación. • Equipos para captura de mosquitos y otros insectos. • Sistemas de biotelemetría. • Sistemas de alimentación con energías alternativas. • Collares y marcas para teledetección (RF y GPS). • Sistemas de radiogoniometría. • Captura de audio direccional. • Registrador de presión sanguínea inalámbrica en roedores. • Registrador de temperatura en roedores mamíferos y aves. • Sistemas para el mejor aprovechamiento de energías alternativas (solar, eolica, etc.) EN CURSO. • Estudio comparativo de métodos de humidificación y secado. • Iluminación con led para germinación. • Adaptación de equipos médicos a veterinaria.

41. Aplicaciones Biológicas de la Ingeniería Trabajos propuestos: T.F., P.P.S. o Becas de investigación. • Equipamiento para estudios del comportamiento animal. • Electro estimulador de propósitos generales con control de frecuencia amplitud tiempos de descarga. • Dispositivos para la aplicación de estimulación eléctrica en distintos animales (insectos, mamíferos, ofidios, aves, etc.) • Equipos para rehabilitación de grandes mamíferos. • Sistemas de comunicación en lugares remotos y relieves montañosos. • Cámaras inalámbricas para control de visitantes y seguimiento de fauna. • Contadores de visitantes. • Medición de variables en aire, agua y suelo. • Ahuyentadores de fauna. Cercos eléctricos para peces. • Sistemas de alerta temprana de crecidas para ríos de montaña.

42. Aplicaciones Biológicas de la Ingeniería Coordenadas de Contacto LIADE - Laboratorio de Investigación Aplicada y Desarrollo-. www.liade.efn.uncor.edu – liade.unc@gmail.com Dirección Física: Av Vélez Sársfield 1611 Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales Ciudad Universitaria (X5016GCA) CÓRDOBA - ARGENTINA Teléfono: 0351-4334147 / 469-2176 int. 103. Dirección Postal: CC 755 CORREO CENTRAL (5000) - CÓRDOBA ARGENTINA Dirección electrónicaliade@com.uncor.edu