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Comprobación y ajuste de modelo sobre efecto de la variación de temperatura en una microbalanza de cristal de cuarzo (QCM)

González Cano, Tomás (Universidad EIAIngeniería BiomédicaEscuela de Ciencias de la VidaEnvigado (Antioquia, Colombia), 2020)

RESUMEN: La microbalanza de cristal de cuarzo (QCM por sus siglas en inglés) es un sensor muy útil a la hora de medir pequeños cambios de masa debido a que los puede reconocer a un nivel micro y nanométricos, siendo así ...
Dispositivo de terapia respiratoria para pacientes pediátricos con fibrosis quistica

Muñoz Mejía, Jose Manuel; Fonseca Herrera, Jailer (Universidad EIAIngeniería MecatrónicaEscuela de Ingeniería y Ciencias BásicasEnvigado (Antioquia, Colombia), 2021)

RESUMEN: La niñez es quizás, la etapa de mayor importancia en el proceso de formación de un ser humano. Sin embargo, por problemas de salud para algunos niños esta etapa resulta tortuosa. Por eso es de esperar que las ...
Dispositivo para medir fuerza y velocidad de los golpes de un deportista de combate

Pico Morales, Jairo Andrés; Restrepo Aramburo, Ricardo (Universidad EIABiomédica, Mecatrónica y MecánicaEnvigado (Antioquia, Colombia). Universidad EIA, 2013Medellín (Antioquia, Colombia) Universidad CES, 2013Ingeniería Biomédica, 2014)

En este trabajo se desarrolló un dispositivo que permite obtener mediciones de la fuerza y aceleración de golpeo como una herramienta de ayuda para la planificación del entrenamiento de un deportista de combate. Esto con ...
Notas de clase electrónica digital y microcontroladores

Montagut Ferizzola, Yeison Javier; Torres Villa, Róbinson Alberto; Jaramillo Mesa, Darío (Fondo Editorial EIAEnvigado (Antioquia, Colombia), 2014)

RESUMEN: Notas de clase electrónica digital y micorocontroladores es un conjunto de guías de clase y de labortario dirigidas a los estudiantes del curso de Electrónica Digital y Microcontroladores, de la Escuela de Ingeniería ...
Sistema de compensación de temperatura para sensores piezoeléctricos basados en la microbalanza de cristal de cuarzo de alta frecuencia

Briceño Orozco, Andrés Felipe (Universidad EIAIngeniería MecatrónicaEscuela de Ingeniería y Ciencias BásicasEnvigado (Antioquia, Colombia), 2020)

RESUMEN: La microbalanza de cristal de cuarzo es uno de los transductores más útiles para el desarrollo de biosensores debido a su facilidad de uso, el bajo precio que tienen comparado con otros transductores de onda ...
Sistema para la compensación de temperatura en biosensores piezoeléctricos

Montoya Gómez, José Fernando; Salinas Builes, Juan David (Universidad EIABiomédica, Mecatrónica y MecánicaEnvigado (Antioquia, Colombia). Universidad EIA, 2017Medellín (Antioquia, Colombia) Universidad CES, 2017Ingeniería Biomédica, 2017)

Las microbalanzas de cristal de cuarzo QCM son utilizadas frecuentemente como sensores en diversas aplicaciones ya que tienen una alta resolución lo que las hace adecuadas para la caracterización de las propiedades físicas ...
Transductor de fibra óptica con potencial uso como biosensor

Garcés Montoya, Katherin (Universidad EIABiomédica, Mecatrónica y MecánicaEnvigado (Antioquia, Colombia). Universidad EIA, 2019Ingeniería Biomédica, 2019)

El desarrollo de nuevos dispositivos médicos como biosensores, atiende a la necesidad de detectar enfermedades de manera sencilla y eficiente con el fin de facilitar su diagnóstico y dar paso a su oportuno tratamiento. ...

Envíos recientes

Comprobación y ajuste de modelo sobre efecto de la variación de temperatura en una microbalanza de cristal de cuarzo (QCM)
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Montagut Ferizzola, Yeison Javier | 2020

RESUMEN: La microbalanza de cristal de cuarzo (QCM por sus siglas en inglés) es un sensor muy útil a la hora de medir pequeños cambios de masa debido a que los puede reconocer a un nivel micro y nanométricos, siendo así un sensor muy útil para distintas aplicaciones industriales, biológicas e ingenieriles a la hora de medir la masa de una sustancia específica en valores que una balanza convencional nunca podrá medir. Muchos avances se han logrado con esta herramienta para obtener distintas mediciones de masa en las distintas aplicaciones explicadas anteriormente, sin embargo estas mediciones pueden variar mucho con distintas condiciones ambientales haciendo que las mediciones que arroje el sensor sean siempre distintas evitando una medida estándar de masa. Para resolver este problema se creó un sistema que rodea el sensor estabilizando las condiciones ambientales que afectan al sensor, sin embargo, esto aumenta el tamaño de este sensor, quitando su simplicidad y portabilidad a la hora de usarlo; por esta razón se necesita de un circuito con el cual el sensor pueda autocompensar el efecto de la temperatura sobre sus medidas, por consiguiente se realizó un modelo por el cual pudiera obtenerse el efecto de los cambios de temperatura sobre las medidas del sensor con base en ciertas suposiciones teóricas. En este trabajo se realizará todo el proceso para comprobar si el modelo supuesto anteriormente puede tomarse en un ambiente el cual no tiene condiciones ideales de temperatura; de no ser válido el modelo, se realizarán los ajustes necesarios para que tal modelo pueda ser tomado para la identificación de variaciones en un ambiente real y no ideal. Luego de este proceso se obtuvieron resultados reales, se compararon contra los modelados llevando a modificar el modelo ya planteado para un mayor ajuste al comportamiento experimental. Al final se obtuvo una proporción de cambio en la frecuencia con respecto a variaciones en la temperatura de 0.1°C con la cual se puede predecir de una manera aproximada en cuanto afectará al cristal el cambio en la temperatura.

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Dispositivo de terapia respiratoria para pacientes pediátricos con fibrosis quistica
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Montagut Ferizzola, Yeison Javier | 2021

RESUMEN: La niñez es quizás, la etapa de mayor importancia en el proceso de formación de un ser humano. Sin embargo, por problemas de salud para algunos niños esta etapa resulta tortuosa. Por eso es de esperar que las personas que tratan con enfermedades congénitas y crónicas se vean afectadas en la cotidianidad. Este es el caso de los pacientes que sufren de fibrosis quística. Una enfermedad que afecta a la mayoría de los órganos. Siendo los pulmones el más afectado de todos ellos. Los pacientes pediátricos son los de mayor sintomatología, estos son altamente vulnerables debido a su condición física. Son ellos quienes a comienzos de su vida necesitan de un acompañamiento médico que le brinde las herramientas, parta el uso adecuado de tratamientos, que ayude en el proceso de rehabilitación y habilitación del niño A continuación, se presenta la planeación del diseño de un dispositivo terapéutico para pacientes pediátricos que padecen de fibrosis quística. Capaz de medir el estado actual del usuario y de sostener su atención por un periodo de tiempo prolongado. Este proyecto, comenzará con la búsqueda exhaustiva de soluciones que permitan mejorar los dispositivos actuales del mercado que presenten problemas para tratar a menores. Luego, se presentará una metodología que permita desarrollar el concepto final resultante que permita su realización, el cual se comprobó a nivel de laboratorio.

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Dispositivo para medir fuerza y velocidad de los golpes de un deportista de combate
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Montagut Ferizzola, Yeison Javier | 2014

En este trabajo se desarrolló un dispositivo que permite obtener mediciones de la fuerza y aceleración de golpeo como una herramienta de ayuda para la planificación del entrenamiento de un deportista de combate. Esto con el fin de hacer una cuantificación de las aptitudes físicas del deportista. El dispositivo está construido en acero y se puede empotrar fácilmente a la pared con tornillos. Para lograr medir la fuerza del impacto, el dispositivo cuenta con cuatro celdas de carga que en total pueden medir un golpe de hasta 400 kg. Se utiliza un acelerómetro con capacidad máxima de medida de 100 g (aproximadamente 98 m/s2) para la medición de aceleración. Una de las ventajas de este desarrollo es que permite medir la aceleración del golpe de manera inalámbrica, facilitando la realización del gesto deportivo de una manera más natural. Los circuitos para medir la aceleración van en un brazalete que usa el deportista al momento de realizar las pruebas y tiene una distancia máxima de transmisión de 30 m. Además de medir fuerza y aceleración, el dispositivo permite cuantificar otras aptitudes que pueden ser de utilidad para deportistas de combate como la velocidad de reacción ante un estímulo visual y la potencia medida como la cantidad de golpes realizados en un intervalo de tiempo definido. Se desarrolló un protocolo de evaluación para el dispositivo y se implementó con cinco voluntarios. Los resultados de estas pruebas indican que el dispositivo desarrollado puede medir con precisión las variables de interés y que este podría ser utilizado con deportistas de combate para un seguimiento de las aptitudes mencionadas.

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Notas de clase electrónica digital y microcontroladores
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Montagut Ferizzola, Yeison Javier | 2014

RESUMEN: Notas de clase electrónica digital y micorocontroladores es un conjunto de guías de clase y de labortario dirigidas a los estudiantes del curso de Electrónica Digital y Microcontroladores, de la Escuela de Ingeniería de Antioquia. Las guías de estudio constituyen una herramienta útil para el seguimiento de las clases magistrales cuyo objetivo es facilitar el estudio y el aprendizaje de los principales conceptos de la electrónica digital y la programación de microcontroladores.

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Sistema de compensación de temperatura para sensores piezoeléctricos basados en la microbalanza de cristal de cuarzo de alta frecuencia
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Montagut Ferizzola, Yeison Javier | 2020

RESUMEN: La microbalanza de cristal de cuarzo es uno de los transductores más útiles para el desarrollo de biosensores debido a su facilidad de uso, el bajo precio que tienen comparado con otros transductores de onda acústica y su alta sensibilidad. Sin embargo, esta última característica a pesar de expandir el rango de aplicaciones y casos de uso de las QCM, también se convierte en uno de los mayores retos al momento de su implementación debido a la susceptibilidad con la que se presentan alteraciones en su señal como respuesta a cambios en variables externas como la temperatura. Con el fin de abordar esta problemática se propone revertir los efectos que causan las alteraciones de temperatura sobre la señal de fase de un sensor piezoeléctrico a través de un sistema de compensación. Para ello, se parte de un sistema de compensación propuesto para cristales de cuarzo de baja frecuencia (10 MHz), el cual es sintonizado, comprobado y finalmente adaptado para su uso con QCM de alta frecuencia (100 MHz). A lo largo del desarrollo de este trabajo, los resultados son sustentados con base en las comparaciones realizadas entre estos y diferentes simulaciones desarrolladas en lenguaje de programación Python. Además, se presenta el diseño de celdas de prueba para cristales de cuarzo de alta frecuencia simuladas en el software Inventor Professional. Se espera que en un futuro pueda comprobarse a nivel de laboratorio el funcionamiento del sistema presentado para QCM de alta frecuencia.

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Sistema para la compensación de temperatura en biosensores piezoeléctricos
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Montagut Ferizzola, Yeison Javier | 2017

Las microbalanzas de cristal de cuarzo QCM son utilizadas frecuentemente como sensores en diversas aplicaciones ya que tienen una alta resolución lo que las hace adecuadas para la caracterización de las propiedades físicas de diversos fluidos, detección de analitos y otras sustancias químicas, es por esto que tienen un alto interés en áreas como la medicina, farmacéutica, la industria de alimentos, entre otras, un ejemplo de esto es en la detección de proteínas asociadas al cáncer o detección de pesticidas como el carbaryl en alimentos. Los biosensores piezoeléctricos que utilizan las QCM utilizan el concepto de inmunorreación en donde se inmoviliza en la superficie del sensor una molécula, eg un antígeno y luego se hace pasar una solución que contiene el conjugado correspondiente a ese antígeno que se inmovilizó en este caso el anticuerpo, con la idea que se genere una reacción (antígeno-anticuerpo), esta reacción aumenta la masa depositada sobre el sensor y esta variación de masa se relaciona con variaciones en la frecuencia de resonancia del cristal, relación descrita por Sauerbrey en los años 50, dicha relación entonces permite utilizar la QCM como sensor. Los avances en el tema han ido bastante lejos y se han realizado investigaciones con la finalidad de aumentar la sensibilidad y el límite de detección, así como la realización de múltiples ensayos simultáneos. Sin embargo, variables externas tales como temperatura, presión y vibraciones afectan en gran medida la frecuencia de resonancia de los cristales, lo que se traduce como ruido en la señal del sensor, afectando la resolución y sensibilidad de estos sistemas. En la actualidad para disminuir los efectos de las variables externas se utiliza un sistema de control de temperatura y presión y un sistema de fluídica, ambos sistemas son de gran tamaño y llegan a pesar en conjunto unos 60 Kg por lo que aumentan los costos asociados a las QCM, impide su portabilidad y disminuye sus aplicaciones ya que no es posible la realización de múltiples ensayos. En este trabajo se propone un sistema de compensación de temperatura en biosensores piezoeléctricos mediante la modificación del método de caracterización basado en la detección de fase (Montagut, 2011), el sistema fue modelado numéricamente utilizando el lenguaje de programación Python, luego el circuito fue diseñado e implementado utilizando el software de diseño electrónico Altium Designer y por último se realizaron pruebas a nivel de laboratorio del sistema propuesto. Los resultados de la simulación numérica fueron satisfactorios evidenciado que efectivamente se produce la compensación de variables externas, el sistema se destaca por ser de bajo costo, estable en el tiempo, de reducido tamaño y de fácil calibración, en el cual con pequeños cambios en el sistema se pueden adaptar fácilmente cristales de diferente frecuencia fundamental de resonancia, se espera en el futuro lograr utilizar el sistema en aplicaciones de biosensores piezoeléctricos, diseñar un biosensor que utilice este método de caracterización y comprobar el modelo propuesto.

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Transductor de fibra óptica con potencial uso como biosensor
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Montagut Ferizzola, Yeison Javier | 2019

El desarrollo de nuevos dispositivos médicos como biosensores, atiende a la necesidad de detectar enfermedades de manera sencilla y eficiente con el fin de facilitar su diagnóstico y dar paso a su oportuno tratamiento. Actualmente, la prueba que se utiliza con más frecuencia para cumplir está función es el E.L.I.S.A (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay - Ensayo inmunosorbente ligado a enzimas) que se ha probado cuenta con alto nivel de sensibilidad y efectividad al momento de realizar estas evaluaciones; sin embargo, la implementación de esta prueba es costosa y requiere equipo especializado y personal capacitado. Otra aplicación particular que hace parte del área de los biosensores está relacionada con la detección de bacterias en medios de cultivo o productos, prueba que es altamente aplicada en el área de alimentos y salud, sin embargo, los métodos usados en la actualidad cuentan con la desventaja de requerir demasiado tiempo para la obtención de resultados, lo que limita la detección a tiempo y el tratamiento eficaz del producto afectado. Con el fin de mejorar estos dispositivos, se estudia el desarrollo de nuevos transductores con un alto nivel de sensibilidad. Una alternativa que ha mostrado resultados eficientes y se ha empezado a estudiar es la implementación de transductores de fibra óptica en el desarrollo de sensores. Actualmente, existen diferentes técnicas de fabricación y desarrollo que han ido ampliando el campo de estudio hacia el tema de aplicaciones relacionadas con biosensores. Teniendo en cuenta esto, se diseñó un transductor de fibra óptica que puede ser utilizado como biosensor; este se desarrolló a partir del adelgazamiento por medios químicos de una configuración de fibra óptica SingleMode-MultiMode-SingleMode (SMS). Posterior a la fabricación del transductor, se probó su funcionamiento como sensor a partir de la visualización de su espectro óptico y su desplazamiento correspondiente cuando se somete al transductor a diferentes soluciones con un índice de refracción conocido, esto además permitió determinar la sensibilidad del transductor. Adicionalmente, se midió el diámetro final de las fibras adelgazadas. Finalmente, se realizó una prueba que permitió evaluar su aplicabilidad como biosensor realizando la medición de °Bx en una solución de glicerina. Esto permitió concluir que los transductores de fibra óptica pueden ser utilizados en aplicaciones de biosensores y presentan una ventaja considerable respecto a los tiempos de medición y al personal necesitado para llevar a cabo las pruebas; sin embargo, son un área con mucho potencial que debe ser estudiada a mayor profundidad.

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