Proyectos de investigacion del Laboratrio de óptica y fotónica :
Desarrollo de espectrómetros de bajo costo basados en sistemas móviles y embebidos
CIOE-CINTI-CIPI
Responsables:
Omar Ormachea Ph.D. (CIOE), Alex Villazón Ph.D. (CINTI), Ramiro Escalera (CIPI)
Investigadores:
Ing. Miguel Carballo
Resumen:
Si bien existen espectrómetros de alta resolución comerciales, estos son muy costosos y el software requiere el pago de licencias y no pueden ser adaptados a ciertas metodologías de medición (e.g. fluorescencia de rayos X aplicados a la minería, calidad de aguas potables y aguas residuales, alimentos y otros).
En este proyecto se desarrollarán espectrómetros de alta resolución de bajo costo basados en diferentes sensores fotónicos (cámaras CCD incorporadas en dispositivos móviles y PDA – Photodiode Array) con el uso de sistemas embebidos.
Los espectrómetros desarrollados podrán ser acoplados a dispositivo móviles (e.g. teléfonos inteligentes, tabletas). Se desarrollará una aplicación Android con interface de usuario para calibración, medición y visualización de datos del espectrómetro CCD de un dispositivo móvil. Asimismo, se desarrollará una aplicación basada en un sistema embebido RaspberryPi con interface inalámbrica de usuario para calibración, medición y visualización de datos del espectrómetro.
Los dispositivos desarrollados serán validados y aplicados a un método espectrofotométrico para la medición cuantitativa del cromo en licores de curtiembres.
Desarrollo de un sistema de microscopía de fluorescencia de bajo costo, basado en sistemas móviles y embebidos con interface inalámbrica (2016-2018)
CINTI-CIOE-Colaboración con IIBISMED-UMSS
Responsables:
Omar Ormachea Ph.D. (CIOE), Alex Villazón Ph.D. (CINTI)
Investigadores:
Omar Ormachea Ph.D. (CIOE)
Alex Villazón Ph.D. (CINTI)
Patricia Rodriguez, Ph.D.c (externo, por colaboración con IIBISMED-UMSS)
Lic. Amilcal Flores (externo, por colaboración con IIBISMED-UMSS)
Resumen:
La microscopia de fluorescencia, es una técnica que se basa en que una sustancia natural presente o agregada en las células, que es estimulada por un haz de luz, emitiendo parte de la energía absorbida como rayos luminosos. Su aplicación más difundida es para revelar una fluorescencia agregada, como en la detección de antígenos o anticuerpos. También se puede inyectar moléculas fluorescentes específicas en parásitos o directamente en células y usarlas como marcadores.
En este proyecto se plantean el desarrollo de un sistema de microscopía de fluorescencia de bajo costo, basado en sistemas móviles y embebidos con interface inalámbrica, para la detección diferentes enfermedades, e.g. el mal de chagas, cáncer cervical, otros.
Los microscopios de fluorescencia convencional, utilizan dispositivos ópticos especiales, como ser filtros interferómétricos, dicroicos, una fuente de luz alógena de alta potencia, lo que encarece su costo (aprox. 100 mil Bs.) y los vuelve voluminosos. El sistema propuesto estará basado en una fuente laser de baja potencia como fuente de luz, un sistema óptico de microscopia y una cámara CCD controlada por un RaspberryPi, para la visualización de las muestras. Adicionalmente el sistema permitirá la visualización de las muestras en dispositivos móviles (tabletas, celulares, laptops), utilizando tecnología Web, a través de una comunicación inalámbrica Wifi. El posicionamiento de las placas de vidrio que contienen las muestras será automatizado utilizando de motores de paso y un sistema de posicionamiento mecánico de precisión.
Como estudio de caso para la validación del sistema, se eligió la detección de la Enfermedad del Mal de Chagas (parásito T. cruzi) por su impacto social (en colaboración con el IIBISMED-UMSS). Si el suero del paciente tiene anticuerpos, se produce una reacción antígeno-anticuerpo, la que se detecta con la adición de un segundo anticuerpo marcado con sustancias fluorescentes. Esta reacción se observará en el sistema desarrollado constatando la detección de la enfermedad.
El uso de elemento opto-electrónicos comerciales permite la reducción de costos en un 90% de los dispositivos convencionales de microscopía de fluorescencia.
Artículo en prensa local - Los Tiempos: Desarrollan microscopio de bajo costo
http://www.lostiempos.com/tendencias/tecnologia/20170427/desarrollan-mic..
Sistema de Iluminación Vial con Eficiencia Energética basada en Tecnología SmartGrid
CIOE-CINTI-(Colaboración con SUPSI-Suiza)
Responsables:
Omar Ormachea Ph.D. (CIOE), Alex Villazón Ph.D. (CINTI), Ing. Gian Carlo Dozio (SUPSI-Suiza), MSc. Armando Rivero (SUPSI-Suiza)
Investigadores:
Ing. Erick Escobar (CIOE)
Ing. Fabio Arnez (externo, colaboración con SUPSI-Suiza – Becario RETECA de la UPB)
Ing. Juan Maidana (externo, colaboración con SUPSI-Suiza – Becario RETECA de la UPB)
Resumen:
En este proyecto se desarrollará un prototipo funcional de un sistema de iluminación vial inteligente con detección de movimiento (autos y/o personas) que permita optimizar el uso de energía utilizando tecnología de SmartGrid. En el proyecto se utilizará energía solar (tecnología LED y fotovoltaica) de manera eficiente, gracias a sensores y componentes inteligentes (hardware) desarrollado en el proyecto. También se desarrollará el protocolo de comunicación (firmware) para permitir comunicación inalámbrica entre los componentes, para regular la intensidad de luz a medida que los autos o personas van recorriendo el camino. El sistema de control electrónico se alimentará con energía generada por un sistema fotovoltaico de iluminación vial, y se desarrollará un sistema de actualización remota con sistemas embebidos.
El prototipo será instalado en el campus de Cochabamba UPB y se realizarán testeos del sistema en condiciones reales en pequeña escala. La electrónica será desarrollada en SUPSI-Suiza, y la parte de energía solar y la integración con sistemas embebidos en la UPB.
Software para sistema portátil LIBS
Título de Proyecto:
Software para sistema portátil LIBS
Director:
Alex Villazón, Ph.D. (CINTI)
Investigadores:
Omar Ormachea, Ph. D. (CIOE)
Iván Terceros, Ing. (CIOE)
Resumen
En el programa “Desarrollo de Tecnología LIBS” del Centro de Investigaciones Ópticas y Energia (CIOE), se tiene el desarrollo de dispositivos especializados (láser portátil, espectrómetro de alta resolución y sistema LIBS portátil) aplicados a la minería en Bolivia. Estos elementos requieren software que es desarrollado por el CINTI, para la interpretación de los datos espectrales (Fase I) y el análisis semi-cuantitativo y cuantitativo de muestras sólidas utilizadas (Fase II). Dado que el proyecto apunta al desarrollo de un sistema portátil para análisis in-situ, el software deberá poder ejecutarse en sistemas embebidos y, complementariamente, en computadores portátiles para la visualización de los elementos en tiempo real.
El software captura las imágenes captadas por un sensor CCD (cámara monocromática conectada al sistema LIBS) para realizar un procesamiento para obtener los espectros correspondientes a los elementos de las muestras analizadas (e.g. Litio, Cobre, Plata, Oro, Plomo). Utilizando espectros de referencia conocidas (e.g. Mercurio), el software permite calibrar los datos por longitud de onda, para luego obtener datos espectrales y poder visualizarlos, almacenarlos y exportarlos. El software permite identificar los elementos de las muestras en tiempo real, haciendo una correspondencia con las referencias (e.g. de la Universidad de Delaware) de los espectros de cada elemento almacenados en una base de datos embebida.