Convocatoria a proyectos: Lab #InnovaHub: Submission #32

Nombre: Leslie
Apellido: Landázuri
Género: Femenino
Ciudad: Quito
Correo electrónico: leslie.landazuri@epn.edu.ec
Teléfono de contacto: 0999887341
Institución / Organización: EPN Escuela Politécnica Nacional
Facultad / Unidad / Departamento / Carrera: Facultad de Ingeniería Mecánica
Ocupación: Estudiante
Cuéntanos de tus habilidades:
Tengo experiencia en diseño mecánico (conceptualización y de detalle) para máquinas y elementos de máquina.
Tengo un nivel de manejo de MatLab intermedio enfocado a problemas de ingeniería.
Poseo experiencia en la sección de materiales para ingeniería.

¿Participaste anteriormente en un laboratorio ciudadano?: Nunca
Datos del Proyecto
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Temática en la que se enmarca tu proyecto: Ecosistema de Emprendimiento e Innovación en las IES, Datos Abiertos y Ciencia Abierta, Economías Creativas
Título del proyecto: Monitor para variables respiratorias
Palabras clave: Diseño, banda, deformación, grafeno, pletismografia
Resumen de tu propuesta:
El presente proyecto constituye la implementación de una concisa y eficaz de las placas de grafeno, cuyas propiedades serán aprovechadas siendo utilizadas como componente principal de un pletismógrafo, específicamente a través de la medición de variación de niveles de inductancia. Se buscará realizar una serie de estudios sobre la base de variaciones de inductancia en la fase de diseño, para lo cual la implementación de un patrón de grafeno, embebido en una serie de materiales textiles en diferentes configuraciones permitirá obtener medidas repetibles y características a la deformación aplicada al sistema de bandas. Estas pruebas y sus resultados serán analizados para una serie de puntos sensibles o de interés de evaluación en el cuerpo humano, representado así un avance en el campo de la pletismografía. 
En cuanto al principio de funcionamiento, el mismo se basa en la variación de voltaje debido a la deformación inducida por la expansión toráxica de la respiración, en placas de grafeno. El principio de deposición de grafeno sobre placas se encuentra bien documentado en estudios recientes, así como la adquisición de la variación de voltaje debido a su cambio en configuración debido a la deformación. Es importante mencionar que, por un lado, en procesos post pandemia y con varias personas en fase de terapia respiratoria, se ha visto la necesidad de medir capacidad pulmonar volumétrica para su respectiva recuperación. Por otro lado, las aplicaciones no se muestran limitadas a la terapia física sino también pueden ser utilizadas como retroalimentación para personas con migrañas, entrenamiento físico para reacondicionamiento cardíaco, control respiratorio para yoga y meditación.


Problemática que atiende:
La capacidad pulmonar, definida como el volumen de aire desplazado por los pulmones es un indicador fácil y sencillo, pero que resulta de alta utilidad como variable a considerar en el momento de evaluar la capacidad física y de salud de un individuo. El monitoreo de esta capacidad, especialmente en pacientes que se encuentran en un proceso de recuperación después de un episodio de afectación respiratoria, puede ser de utilidad como un medidor de progreso realizado en la recuperación total o parcial pulmonar.
La medición de dicha capacidad pulmonar se conoce como pletismografía, misma que puede involucrar a la utilización de componentes de laboratorio especializados y complejos para su medición, pero que puede ser desarrollada a través de métodos de medición no invasiva. Uno de los métodos de medición no invasiva de capacidad pulmonar, es a través de la pletismografía respiratoria inductiva. Dicha técnica correlaciona las variaciones de voltaje en un circuito inductivo formado con el cuerpo del paciente, con la capacidad pulmonar.
La utilización de un método de medición no invasiva permite la medición de la capacidad pulmonar en una serie de circunstancias y actividades que permitan el entendimiento completo de la misma en un paciente. Sin embargo, para alcanzar niveles de confianza en las mediciones conseguidas, es necesario el desarrollo de un sistema de procesamiento de señales analógicas a digitales robusto y confiable que debe ser validado con datos experimentales reales de capacidad pulmonar medida con métodos tradicionales de laboratorio.
La versatilidad que podría ofrecer una solución no invasiva de medición puede ser alcanzada únicamente a través de un prototipo que pueda ser usado de manera cómoda y con una aplicación para la mayor cantidad posible de usuarios.


Motivación:
La aplicación de la ingeniería mecánica puede ir más allá del diseño de máquinas con aplicaciones industriales, específicamente en la rama de la bioingeniería puede causar un impacto tangible en la vida de las personas y en su salud. Esta conexión de la ingeniería con el beneficio social que puede llegar a tener me fascinó y fue un objetivo mío el de trabajar e intentar combinar esas dos pasiones personales en un trabajo cuya importancia e impacto sean significativos.
Este trabajo representa mi trabajo de grado, que lo escogí específicamente dentro de la rama de la bioingeniería y mi objetivo no era únicamente diseñar productos que terminen en una fase conceptual, sino en la materialización de mis ideas, por lo que la parte de implementación práctica de este proyecto es lo que más me atrae. El incursionar por primera vez en bioingeniería durante mi proyecto de grado es una elección que la tomé porque quiero plasmar todos los conocimientos que una educación en ingeniería puede ofrecer en un proyecto que por su alcance y tiempo invertido pueda convertirse en algo que aporte al desarrollo colectivo del bienestar humano.
El saber que este proyecto puede impactar la vida de las personas de una manera tangible, aunque pequeña en el contexto de su vida es el factor motivante más grande que tengo para el desarrollo de este proyecto y espero poder desarrollar una solución que pueda ser escalable y aplicable con la mayor cantidad de beneficiarios potenciales posibles.


Plan de actividades durante el laboratorio:
Las actividades por realizarse en laboratorio se clasifican en cada módulo funcional del elemento propuesto como se indica a continuación.
-	Síntesis del grafeno.
Elaboración del sensor de inductancia de grafeno. (10 hrs.)
-	Electrónica industrial.
Simulación de funcionamiento base del sensor de inductancia y el circuito amplificador y de procesamiento de señales analógicas a digitales. (10 hrs.)
-	Diseño mecánico.
Realización de pruebas de funcionamiento del prototipo final. (20 hrs.) 


Resultados esperados del laboratorio:
El presente proyecto propone el diseño, construcción y medidas de voltaje de una banda (textil) + placa de grafeno a deformaciones de tracción.
De manera similar al punto anterior y para facilidad de entendimiento, los resultados esperados se clasifican en los módulos funcionales del prototipo propuesto.
-	Síntesis del grafeno.
Obtención de un sensor funcional de inductancia en base a grafeno en varias configuraciones.
-	Electrónica industrial.
Obtención y calibración de datos de salida del sensor y validación de los datos procesados de señales digitales con datos experimentales reales.
-	Diseño mecánico.
Obtención de resultados de funcionamiento cualitativos (experiencia de uso) y cuantitativos (variables biomédicas) del prototipo funcional final para diferentes individuos a través del cumplimiento de un protocolo de pruebas definido.


Visión a futuro:
Una vez se haya completado la fase de pruebas y se haya demostrado el funcionamiento correcto y adecuado del producto, mi visión a corto plazo es desarrollar el producto mejorándolo con la retroalimentación recibida en la primera fase de pruebas, específicamente en la sección de experiencia de uso.
Mi visión a mediano plazo es el de ofrecer el producto como una solución viable a tratamientos en marcha experimentales, y nuevos, en varios hospitales y centros de rehabilitación y de alto rendimiento físico de Quito, recolectando de esta manera una base de datos mayor de retroalimentación de uso. Esto me servirá como herramienta para realizar un producto cuya experiencia de uso sea placentera y su aplicación sencilla y cuyo algoritmo de procesamiento de datos sea lo suficientemente robusto para que el producto se vuelva una solución viable y fiable en un ambiente médico.
Finamente mi visión a futuro es el de comercializar este producto a través de una producción a mediana escala entendiéndose al mismo como la banda, y el software de interpretación de resultados, tanto a personas particulares como herramienta de diagnóstico de rendimiento, como a consumidores al por mayor, que será mi enfoque mayoritario. Estos consumidores objetivo serán centros de rehabilitación, hospitales y centros de alto rendimiento atlético que puedan emplear este producto como una herramienta usada intensiva y frecuentemente por sus pacientes, llegando así a ayudar a la mayor cantidad de personas con esta aplicación.


Perfil de Colaboradores: Salud, Desarrollador/a de software, Ingeniería de materiales, Bioingeniería
Detalle cuáles son las habilidades específicas que necesitas de tus colaboradores.:
Datos e interpretación de resultados de pletismografía para validar los resultados obtenidos. Apoyo en el diseño de software de recolección de datos sensor - Arduino y Arduino - sensor. Selección de materiales capaces de inducir una corriente eléctrica con propósito de medición de deformación.


Acepto en totalidad los términos de las bases de la convocatoria: Sí
Política de datos: Sí
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