Diseñan prototipo para estudios de diagnóstico médico

Por Dalia Patiño González

Puebla, Puebla. 23 de noviembre de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- El estudiante de la maestría en ciencias de la electrónica de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP), Ricardo Torres Reyes, diseñó y creó un robot que permitirá realizar una medición puntual de los campos magnéticos generados en el cerebro o corazón en estudios de diagnóstico cardiaco y neurológico en pacientes.

El sistema cartográfico semiautomático de resolución controlada, nombre de su prototipo, es parte de un proyecto multidisciplinario en el que intervienen sus asesores, los doctores Pedro Javier García Ramírez, de la Universidad Veracruzana, y Sergio Vergara Limón, de la BUAP.

Asimismo, este prototipo será complementado en un primer inicio con un sensor en tecnología MEMS (sistemas microelectromecánicos), el cual será reemplazado posteriormente por nanotransistores MOSFET, proporcionados por el doctor Edmundo A. Gutiérrez Domínguez, del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE), los cuales tienen la propiedad de detectar campos magnéticos sin necesidad de llevar a cabo algún cambio en la geometría clásica de este dispositivo semiconductor.

La contribución del estudiante de maestría Torres Reyes, explicó el doctor Vergara Limón, radica en que su prototipo de robot puede realizar el barrido del cerebro o el corazón de forma mecánica y precisa, facilitando los experimentos de medición que realizan investigadores del INAOE y la Universidad Veracruzana en coordinación con el Instituto de Fisiología de la BUAP, a través del doctor Elías Manjarrez López.

“Al inicio se probará en roedores y posteriormente en seres humanos. A este prototipo de robot se le colocará un sensor de campo magnético para hacer un barrido sobre el corazón con coordenadas de medición mucho más precisas; ahora se hace pero de forma manual, lo que resulta complicado porque los campos electromagnéticos emitidos por el corazón del roedor son muy sensibles y cualquier movimiento no previsto altera los resultados”, detalla el doctor Vergara Limón.

Otro uso potencial se puede enfocar en la espectroscopía de impedancia electroquímica utilizada en estudios de corrosión. Este estudio se tiene contemplado llevarlo a cabo con el grupo de investigación en corrosión de la Universidad Veracruzana, en su campus de la región Veracruz-Boca del Río.

Fenómenos bioeléctricos

La generación de campos eléctricos a partir de órganos es lo que se conoce como fenómeno bioeléctrico, con variaciones en tiempo y espacio, dependiendo de la magnitud y dirección de la excitación, la conformación del volumen y las propiedades eléctricas de los tejidos que se estudian. Esta variación en el campo eléctrico genera, a su vez, el campo magnético.

Por ejemplo, este fenómeno se registra en el cerebro cuando miles de neuronas se activan de manera organizada en regiones específicas de la corteza ante un estímulo. Esta activación produce un flujo eléctrico sobre la corteza que, a su vez, genera un campo magnético. Esto será lo que justamente medirá el sensor diseñado en el INAOE, pero de manera más precisa y automatizada a través del prototipo robot.

Torres Reyes indicó en entrevista que existen sistemas (estereotáxico) que realizan este estudio pero no son automatizados y tienen margen de error, en cambio su robot tiene una precisión de una micra en el eje X, Y, mientras que el otro eje solo es utilizado para acercar la herramienta.

En cuanto a su operación, una vez que tenga el sensor o sonda —proporcionado por el INAOE— se desplaza sobre la superficie estudiada a través de un barrido y la medida de las interacciones quedarán registradas en cada posición del sensor. El conjunto de información obtenida será mapeado en una gráfica que representa típicamente la morfología o imagen del objeto estudiado.

Aclaró que el prototipo de robot no analiza los resultados obtenidos con el barrido, estos tendrán que ser tratados en las investigaciones de los fisiólogos involucrados en el proyecto.

“Con este robot de tres grados de libertad se pueden realizar estudios de campos electromagnéticos en laboratorios para verificar células malignas, o bien en el área de circuitos integrados para conocer qué resonancia tienen. Su ventaja frente a otros equipos es su precisión y, sobre todo, lo económico porque todo se desarrolló en el laboratorio de robótica de la BUAP”, refirió Torres Reyes.

Todo el sistema se desarrolló en SolidWorks y una vez controlado se realizaron pruebas experimentales. Asimismo, cuenta con dos motores de transmisión directa caracterizados a diferente frecuencia y se comunica vía FPGA (Field Programmable Gate Array, dispositivo programable), lo que ayuda a facilitar su control.

 

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