Mexicanos diseñan prototipo de silla de ruedas equipada con visión artificial

El doctor en tecnologías de información y sistemas informáticos por la Universidad Rey Juan Carlos, Ricardo Fuentes Covarrubias, especialista en sistemas inteligentes, desarrolla el proyecto Diseño de algoritmos para el control de dispositivos mediante visión artificial y comando de voz en tiempo real.
El profesor investigador en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (FIME) de la Universidad de Colima (Ucol) señaló que modificaron una silla de ruedas para que personas con cuadriplejía puedan operarla mediante movimientos faciales o de cabeza, utilizando módulos de software y hardware, así como algoritmos de visión.
En el proyecto participa además el profesor investigador, Andrés Gerardo Fuentes Covarrubias, de la Ucol; Cristina Conde Vilda, Isaac Martín de Diego y Enrique Cabello, investigadores del Grupo de Reconocimiento Facial y Visión Artificial (FRAV, por sus siglas en inglés), de la Universidad Rey Juan Carlos, de España, así como la empresa colimense SBC Tecnologías, adscrita al Registro Nacional de Instituciones y Empresas Científicas y Tecnológicas (Reniecyt).

La silla tiene manera de controlar algunos aspectos que son críticos como las colisiones o en un momento dado puede interpretar si hay alguna condición de riesgo, en el que el sistema toma el control de la silla. Por ejemplo, si hay un escalón, el programa del software detecta que ahí hay una ausencia de piso firme y se detiene o gira en la condición que considere más viable, ya que está equipada con un arreglo de sensores y un módulo cognitivo que permite a la silla de ruedas tomar decisiones.
El objetivo general es controlar en tiempo real una silla de ruedas eléctrica utilizando algoritmos de visión artificial y comando de voz. La silla de ruedas es un agente inteligente que en el caso de la visión artificial, al encontrar la cabeza de la persona que está sentada en la silla, interpreta los movimientos de la cabeza para moverse, pero también si la persona puede hablar, al mismo tiempo que puede interactuar con la visión artificial, puede darle comandos muy concretos mediante la voz.

Uno de los objetivos específicos consiste en probar algoritmos mediante control con visión en personas que tengan problemas de motricidad. Si la silla no recibe una orden de voz para poderse desplazar, ella interpreta lo que tiene que hacer porque fue configurada como un agente inteligente mediante técnicas de biometría informática y visión artificial.

Por medio de la biometría se identifica al dueño de la silla porque se puede configurar para que obedezca solo al dueño de la silla de ruedas. Entonces hay un nivel de seguridad que permite calibrar la silla antes que empiece a ser utilizada. También se puede programar para uso general para que cualquiera que se siente pueda controlar la silla.

La silla de ruedas eléctrica se puede controlar detectando los movimientos de la cabeza y a partir de la segmentación del rostro, ya que el algoritmo principal busca áreas específicas del rostro para delimitar el área de control.

En la silla de ruedas existe una cámara que sirve como videosensor, mientras que una computadora se encarga de procesar la imagen y distinguir algunos rasgos faciales a través de los cuales es posible lograr el control de la dirección de la silla de ruedas. Debido a que para algunas personas cuadripléjicas ni siquiera es posible el movimiento de la cabeza, la cámara procesa los movimientos de la boca, los ojos o las cejas.

La patente de este prototipo, versión uno y dos, está en proceso de registro. La versión uno incluye los módulos separados de control por comando de voz y por visión artificial, y en la segunda versión se integraron los dos módulos, así como el módulo de sensores y lo que nosotros le llamamos el módulo cognitivo o inteligente, que le permite tomar decisiones a la silla de ruedas.

Fuente: Por Amelia Gutiérrez Solís de Conacyt en http://conacytprensa.mx/index.php/tecnologia/robotica/14226-disenan-silla-ruedas-personas-con-discapacidad

Premian en Sudáfrica a estudiante mexicano

Hace tres años, el estudiante mexicano Luis Alberto Hernández Rosas viajó a Sudáfrica a realizar un doctorado en física de altas energías sin nada más que una beca y ahora regresa al país con los más altos honores de la Universidad de Ciudad del Cabo.
Por las aportaciones que ha realizado en el estudio de la materia hadrónica en condiciones extremas, la Universidad de Ciudad del Cabo, de Sudáfrica, le otorgó el reconocimiento The Science Faculty PhD medal 2016 y el premio Joseph Arenow.

El reconocimiento se le otorgó por la calidad e impacto de su investigación de tesis Materia hadrónica: del vacío a temperaturas extremas en presencia de campos magnéticos.

La investigación fue realizada bajo la asesoría del prestigiado físico teórico Cesáreo A. Domínguez, profesor emérito de la Universidad de Ciudad del Cabo, y por el científico mexicano Alejandro Ayala, investigador del Instituto de Ciencias Nucleares (ICN) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).

De esta investigación se derivó la publicación de al menos 12 artículos científicos, afirmó el ex-becario del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt).

Orgullo de Tlaxcala

Oriundo de la capital de Tlaxcala, Hernández Rosas nunca imaginó que sería galardonado por su trabajo en otro país. No proviene de un hogar de científicos, su padre es terapeuta familiar y su madre es estilista, pero desde muy pequeño Luis Alberto jugaba a analizar los volcanes que miraba desde su casa y las estrellas que iluminaban sus noches.

“Desde niño siempre tuve una afinidad por la ciencia, yo iba en segundo de primaria, quería ser vulcanólogo, después quise ser astrónomo, luego decía que iba a estudiar mecatrónica, pero con el paso del tiempo fui desarrollando cierta habilidad o facilidad para las matemáticas; sin embargo, no me gustaba hacer cosas que no describieran algo”.

Justo cuando tenía que elegir su carrera decidió que sería física porque ahí se estudia la composición y el funcionamiento de la naturaleza que desde pequeño le generaba mucha curiosidad.

Para hacer su sueño de estudiar física realidad, tuvo que dejar a su familia y su estado para viajar a la tumultuosa Ciudad de México y estudiar en la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).

Conforme avanzaban los semestres, Luis Alberto se enamoraba más de la física, después conoció la física de altas energías y la física de iones pesados; fue entonces que encontró su verdadera pasión.

Al concluir la licenciatura, decidió hacer su maestría en física de altas energías en la UNAM, durante la cual contó con el apoyo de una beca del Conacyt.

“La física tanto de altas energías y de iones pesados es riquísima porque cuando yo la conocí, gracias al doctor Alejandro Ayala, me di cuenta que tenía la oportunidad de aplicar casi todas las áreas de la física desde la mecánica cuántica, la física estadística o la relatividad, y ponerlo todo junto para describir sistemas complejos y fascinantes”.

Después consiguió dos becas, una por parte de la Universidad de Ciudad del Cabo y otra de la National Research Foundation para hacer su doctorado y así comenzó su travesía por Sudáfrica y el “mundo” de los hadrones.

Emocionado contó que para él es muy gratificante preguntarse cómo y por qué suceden las cosas y tratar de idear modelos que lo describan. Justo eso fue lo que hizo para realizar su tesis de doctorado que ha marcado tendencia en la parte teórica de la física de altas energías.

Fuente y fotografía: Por Verenise Sánchez de Conacyt en http://conacytprensa.mx/index.php/sociedad/becas/14407-premian-en-sudafrica-a-estudiante-mexicano

Estudiantes veracruzanos obtienen fármaco contra el cáncer

Estudiantes del Instituto Tecnológico de Veracruz (Itver) —que forma parte del Tecnológico Nacional de México (Tecnm)— crearon un proceso de bajo costo para obtener paclitaxel, un fármaco empleado desde hace más de 45 años para el tratamiento de cáncer, que no se fabrica en nuestro país y que actualmente tiene un elevado precio. 

Quimioteraxol es el proceso diseñado por el equipo del Itver que, mediante el cultivo de células vegetales de tejo mexicano (Taxus globosa), genera el compuesto activo de paclitaxel, fármaco utilizado para el tratamiento de pacientes con cáncer de pulmón, mama y ovario.

Esta técnica de producción se encuentra en el cuarto nivel relativo de la tecnología, es decir, validado en laboratorio, y va dirigido al mercado farmacéutico mexicano, con el objetivo de reemplazar su importación y hacer más accesible el tratamiento para pacientes con cáncer. 

El equipo está formado por Daniel Zavala Ortiz, estudiante del doctorado en ciencias de los alimentos; Mauro Josué Martínez Montero, de la carrera de ingeniería bioquímica; Juan Díaz Rangel, de ingeniería eléctrica; Rodolfo Bazán de la Cruz y Yerarli Pérez Salazar, con maestría en ingeniería bioquímica, además de los asesores del proyecto, la doctora María Guadalupe Aguilar Uscanga y el doctor Javier Gómez Rodríguez.

El proyecto de investigación inició en 2002, a partir de un trabajo de tesis, realizado por el estudiante de la carrera de ingeniería bioquímica del Instituto Tecnológico de Veracruz, Oscar Platas, quien fue asesorado por la doctora Guadalupe Uscanga, siendo un trabajo meramente teórico y que se transformó en una investigación experimental.

Posteriormente, en 2006, obtuvieron tres líneas celulares de Taxus globosa, provenientes de especies de tejos del estado de Veracruz, cuya corteza y follaje tienen un alto contenido de compuestos anticancerígenos; sin embargo, hasta ese momento esta especie mexicana no había sido utilizada para la producción de paclitaxel, ya que el tejo inglés y del Pacífico, son los principales proveedores del antitumoral.

De acuerdo con la doctora Guadalupe Uscanga, la tecnología desarrollada permite la producción de paclitaxel y bacatina III, con una concentración de 42 miligramos y 130 miligramos por litro, respectivamente, a un tiempo de elaboración de diez días.

“En el transcurso de estos diez años, hemos generado nuevas líneas celulares a partir de hojas de tejo veracruzano, mejorando el proceso de elaboración, estudiando el empleo de la sincronización celular, la concentración de componentes del medio activo, y el efecto del tamaño del inóculo para la producción del fármaco”, informó la doctora en ingeniería de procesos.

Innovación

De acuerdo con el artículo "Las plantas como fuente de compuestos antineoplásicos", de Medigraphic, el paclitaxel se aisló como resultado de un programa público de identificación de nuevos compuestos antitumorales desarrollado en Estados Unidos, a finales de la década de 1960. En este programa se tomaron muestras de miles de plantas de diferentes partes del mundo y se seleccionaron en función de su actividad. Entre ellas, se encontraban muestras de corteza del tejo del Pacífico (Taxus brevifolia) que crece en la costa occidental de los Estados Unidos y de Canadá, las cuales presentaron una potente actividad citotóxica y antileucémica.

Posteriormente, en 1971 estos extractos de paclitaxel fueron purificados y se descubrió que por su complejidad no pueden sintetizarse por vía química, como otros fármacos simples, por lo que se requiere extraerlo o que el organismo biológico lo produzca por sí mismo. Fue comercializado por primera vez por la compañía Bristol-Myers Squibb en 1993, bajo el nombre de Taxol, que empleó el uso de solventes para la extracción del fármaco anticancerígeno, de la corteza de tejos del Pacífico.

El uso del paclitaxel se ha visto restringido debido a las dificultades que representa su producción, puesto que se requiere procesar unos 750 árboles para obtener un kilogramo de compuesto. En 1993, la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (FDA, por sus siglas en inglés) aprobó el uso de fuentes renovables como el follaje para su extracción, evitando la tala excesiva de tejos. Para 1997, se aprobó el empleo de cultivos de células vegetales para su elaboración, haciendo uso de las líneas celulares que produce un biorreactor.

Anticancerígeno

De acuerdo con el artículo "Paclitaxel, descubrimiento, propiedades y uso clínico", de la Universidad de Barcelona, los taxanos (paclitaxel y docetaxel) se unen a los microtúbulos, que son estructuras flexibles que participan dinámicamente en el proceso de la división celular y los convierten en estructuras estáticas, lo que impide la división celular y, de esta manera, mata las células.

Las células cancerosas se dividen con más frecuencia que las normales, así que estos medicamentos primero atacan las tumorales. Sin embargo, existen células normales que presentan una tasa de proliferación elevada, por ejemplo, los linfocitos y las células del cabello, que con frecuencia son afectadas. Así que los efectos colaterales de los taxanos son la depresión del sistema inmune, retraso de las sensaciones nerviosas, náuseas y pérdida del cabello.

Fuente y fotografías: Por Dioreleytte Valis de Conacyt en http://conacytprensa.mx/index.php/ciencia/salud/13938-estudiantes-veracruzanos-obtienen-farmaco-contra-el-cancer

Tratamiento de aguas con flores y bacterias

Un equipo de expertos del Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco (Ciatej) desarrolló y patentó tecnología para la depuración de aguas residuales mediante una planta de tratamiento —de bajo costo de operación y mantenimiento— que utiliza bacterias y flores ornamentales como filtros naturales. 

El resultado de esta tecnología, patentada como Hydropure, es una planta de tratamiento de aguas residuales que parece un florido jardín y que además está libre del desagradable olor que emana de las instalaciones convencionales. 

El doctor José de Anda Sánchez, investigador de la Unidad de Tecnología Ambiental del Ciatej, comentó en entrevista para la Agencia Informativa Conacyt que este es un proyecto en el que se trabajó por 10 años para lograr el resultado deseado.

“Quisimos romper con la forma convencional con que se trata el agua residual, donde se requiere mucha energía, productos químicos y gente preparada. Son plantas que requieren las 24 horas del día, los 365 días del año suministro energético para poder funcionar, así como operarios especializados en sistemas de tratamiento en los tres turnos”, apuntó el doctor, miembro nivel I del Sistema Nacional de Investigadores (SNI).

Las plantas convencionales de tratamiento de aguas residuales tienen costos elevados de instalación, a lo que se suma un costo mensual por concepto de mantenimiento, operación y energía aproximado a los 400 mil pesos.

“Este es un sistema adaptado para nuestra cultura, para nuestro clima y para nuestra capacidad económica. Se diseñó pensando en cómo abatir de manera importante los costos de energía, mantenimiento de la planta de tratamiento, porque estábamos conscientes que muchas comunidades en México no tienen plantas de tratamiento por los altos costos que representa”, comentó el investigador.

En el desarrollo del proyecto participó también el doctor Alberto López López (QEPD), investigador adscrito al área de Tecnología Ambiental de Ciatej y miembro nivel II del SNI, así como dos estudiantes de doctorado.

Los procesos que conforman la tecnología Hydropure han sido contenido de artículos y publicaciones científicas, además de que están patentados ante el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial (IMPI) y actualmente licenciados a la empresa mexicana MAGUESA Promotoría para su explotación comercial, desde junio de 2016.

“Lo primero que uno nota al entrar a una planta de tratamiento convencional es el tremendo olor a aguas residuales. Aquí estamos en una planta de tratamiento basada en métodos naturales donde uno de los procesos es la fitorremediación, el cual elimina cualquier olor desagradable”, señaló el doctor De Anda Sánchez.

Este proceso se realiza por medio de plantas ornamentales como la caña de las Indias (Canna indica), el ave del paraíso (Strelitzia reginae), el agapanto africano (Agapanthus africanus), el alcatraz (Zantedeschia aethiopica) y el lirio acuático (Eichhornia crassipes). La presencia de estas plantas, todas floradas, hace que la planta de tratamiento parezca un jardín. Además, están por probarse al menos otras cinco especies que se espera se puedan adaptar bien al sistema.

Uno de los grandes logros del sistema es que los costos de manutención y operación son mínimos, ya que únicamente se necesita de un jardinero que mantenga las plantas ornamentales en su punto, según señaló el ingeniero Raúl Martínez Hernández, director general de Hydropure.

Martínez Hernández señaló en entrevista que el sistema tiene un costo de operación y mantenimiento hasta 40 por ciento menor al de una planta convencional, correspondiente a menos de un centavo por metro cuadrado al mes.

“El costo energético de la tecnología Hydropure es cero. Esto se debe a que es un sistema basado en procesos naturales en donde el agua residual va pasando por gravedad a través de diferentes filtros biológicos hasta lograr su depuración final en un humedal artificial”, comentó, a la vez que señaló que la vida útil del sistema es superior a los 40 años.

El director también subrayó que, contrario a las plantas convencionales, el sistema Hydropure no concentra malos olores, además de que contribuye a la producción de plantas ornamentales y creación de ecosistema y entorno arquitectónico bello. “Son algunas de las ventajas competitivas más relevantes que hace de nuestra tecnología una alternativa ambiental extraordinaria por su baja huella de carbono”, apuntó.

Proceso natural  

Los procesos desarrollados para el sistema Hydropure son totalmente naturales en cada una de sus fases, por lo que no se requieren sustancias químicas ni componentes mecánicos complejos.

“El agua residual llega a un cárcamo de recepción donde hay un proceso de separación de sólidos gruesos. Luego se va a un primer proceso anaerobio, donde abatimos 50 por ciento de la carga orgánica. Después llega a un reactor anaeróbico de flujo ascendente, en donde nuestra agua residual la hacemos pasar por un material muy poroso que genera una biopelícula de bacterias anaerobias que constantemente están degradando la materia orgánica. Ahí se puede bajar la concentración de carga orgánica hasta 80 por ciento”, afirmó el doctor José de Anda Sánchez.

El tercer tratamiento es el humedal artificial subsuperficial, en donde la carga orgánica se reduce de 98 a 99 por ciento a través de la captura de nutrientes y otros compuestos orgánicos de la vegetación ahí sembrada. El agua es entonces almacenada, lista para ser reutilizada en sistemas de riego de áreas verdes o cultivos.

Al finalizar el proceso, la calidad del agua tratada cumple con los requerimientos de las Normas Oficiales Mexicanas (NOM) en la materia (NOM-001-SEMARNAT-1996, NOM-002-SEMARNAT-1996, NOM-003-SEMARNAT-1997).

Fuente y fotografía: De Conacyt | Monserrat Muñoz en http://conacytprensa.mx/index.php/ciencia/ambiente/13512-hydropure-tratamiento-de-aguas-con-flores-y-bacterias