agradecimientos - departamento de electrónica y tecnología de...

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Universidad de Granada | Francisco Borja Salguero Castellano 1

Agradecimientos

En primer lugar me gustaría agradecer a mis padres, Paco y Amparo, y a mi

hermana Rocío su inestimable apoyo a lo largo de este período y de toda una vida. A

Rakel, por estar siempre ahí y no cejar en su empeño de convertirse en una gran

doctora. A mis amigos, por brindarme todos esos momentos que han hecho más

llevadera esta etapa de desarrollo del proyecto.

A la Universidad de Granada y a mi tutor, D. Francisco Jiménez Molinos, por su

gran ayuda frente a los retos que han ido surgiendo a lo largo de este tiempo.

A Telefónica I+D, que me ha dado la oportunidad de explorar las posibilidades

de la tecnología RFiD en sus instalaciones. Durante este año he formado parte de un

equipo de grandes profesionales y, ante todo, personas.

Al Centro de Educación Especial S.Rafael y a todo el personal del mismo que,

día a día, trabajan con ilusión por un sector de la población que requiere de una

atención especial. Su interés y esfuerzo han hecho de LogoFid un proyecto con futuro.

A todos ellos, Muchas Gracias por todo.

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2 Francisco Borja Salguero Castellano | Universidad de Granada

Índice General

INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................................... 6

HISTORIA ............................................................................................................................................... 8

TECNOLOGIA RFID, CONCEPTOS BÁSICOS ............................................................................................ 16

COMPONENTES DEL SISTEMA .........................................................................................................................16

ARQUITECTURA DE RED ................................................................................................................................17

TIPOS DE TAGS ...........................................................................................................................................19

Tag Pasivo ..........................................................................................................................................23

Tag Semipasivo ..................................................................................................................................24

Tag Activo ..........................................................................................................................................25

I-CODE SLI ............................................................................................................................................ 27

REGULACIÓN Y ESTANDARIZACIÓN ..................................................................................................... 30

ORGANISMOS DE REGULACIÓN INTERNACIONAL ................................................................................................31

BANDA ISM (INDUSTRIAL-SCIENTIFIC-MEDICAL) ...............................................................................................31

DISTRIBUCIÓN DEL ESPECTRO RFID .................................................................................................................32

INTERNATIONAL STANDARS ORGANIZATION ......................................................................................................33

Estándares para tracking de mascotas ..............................................................................................34

Estándares para sistemas de identificación .......................................................................................34

Estándares para sistemas de recogida de datos e identificación automática ...................................35

EPCGLOBAL ...............................................................................................................................................36

NFC ...................................................................................................................................................40

USN ...................................................................................................................................................41

APLICACIONES ..................................................................................................................................... 44

APLICACIONES PARA EL NEGOCIO ....................................................................................................................44

APLICACIONES PARA EL GOBIERNO ..................................................................................................................46

APLICACIONES PARA EL CONSUMIDOR ..............................................................................................................47

MFID .................................................................................................................................................... 50

CONTEXTO .................................................................................................................................................50

La esperanza de la industria farmacéutica: e-pedigree .....................................................................52

Aplicación RFiD: Gregorio Marañón ...................................................................................................59

ANTECEDENTES ...........................................................................................................................................61

APLICACIÓN MFID .......................................................................................................................................63

Análisis y diseño del sistema ..............................................................................................................63

¿Cómo está implementado el sistema? .............................................................................................71

¿Cómo funciona el sistema? ..............................................................................................................77

NEXT STEPS ................................................................................................................................................88

LOGOFID,LA PALABRA A TRAVÉS DE LOS SENTIDOS ............................................................................. 90

BASE TEÓRICA ............................................................................................................................................90

Desarrollo del léxico ...........................................................................................................................90

Palabras de objetos, de acción y funcionales .....................................................................................92

Extensión del significado del léxico y su evolución .............................................................................93

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Bases neurológicas para la denominación de objetos ....................................................................... 94

Anomia .............................................................................................................................................. 96

Tipos de tareas para la evaluación de la anomia .............................................................................. 97

Justificación del uso del ordenador en tareas de denominación ....................................................... 99

ANTECEDENTES ........................................................................................................................................ 100

Descripción del programa CARP2 .................................................................................................... 101

Conclusiones de CARP2 .................................................................................................................... 103

APLICACIÓN LOGOFID ................................................................................................................................ 103

¿Cómo está implementado LogoFid? .............................................................................................. 105

¿Cómo funciona LogoFid?................................................................................................................ 110

NEXT STEPS ............................................................................................................................................. 117

CONCLUSIONES .................................................................................................................................. 119

BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................... 120

ANEXO A: DATASHEETS ...................................................................................................................... 121

ANEXO B: SOLICITUD CICODE ............................................................................................................. 122

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Índice de Figuras

Figura 1: Método Friend or Foe ............................................................................................................. 8

Figura 2: Análisis del coste medio ($) de la tecnología RFiD. Fuente: McKInsey ................................... 10

Figura 3: Modelo de comunicación RF de Harry Stockman................................................................... 11

Figura 4: Primer sistema que obtiene voltaje DC de la señal RF recibida.............................................. 12

Figura 5: Uso del concepto de resonancia en identificación RF ............................................................ 13

Figura 6: Esquema inicial de un sistema de identificación RF ............................................................... 14

Figura 7: Viñeta del periódico “Daily Mail” acerca de RFiD. ................................................................. 15

Figura 8: Sistema básico RFiD .............................................................................................................. 17

Figura 9: Networked RFiD .................................................................................................................... 18

Figura 10: Mobile RFiD ......................................................................................................................... 18

Tabla 1: Rangos de Frecuencias RFiD ................................................................................................... 19

Figura 11: Clasificación en frecuencia sistemas RFiD ............................................................................ 20

Figura 12: Esquema funcionamiento sistemas RFiD ............................................................................. 21

Tabla 2: Caracterización tags RFiD ....................................................................................................... 22

Figura 12: Esquema funcionamiento etiquetas RFiD ............................................................................ 23

Figura 13: Diagrama de bloques de Tag pasivo. ................................................................................... 24

Figura 14: Diagrama de bloques de Tag semi-pasivo ............................................................................ 25

Figura 15: Diagrama de bloques de Tag activo ..................................................................................... 26

Figura 16: Diagrama de Bloques de ICode SLI ...................................................................................... 27

Figura 17: Estructura de memoria EEPROM de ICode SLI ..................................................................... 28

Figura 18: Esquema UID de ICode SLI ................................................................................................... 28

Figura 19: Localización Bit EAS ............................................................................................................. 29

Figura 20: Esquema del AFI .................................................................................................................. 29

Figura 21: Bits de bloqueo de escritura de bloque ............................................................................... 29

Figura 22: Distribución espectral de las licencias RFiD ......................................................................... 32

Figura 23: Componentes básicos de una red EPC ................................................................................. 37

Figura 24: Estructura código EPC .......................................................................................................... 38

Tabla3: Clases de Tags EPC................................................................................................................... 39

Figura 25: Diagrama de funcionamiento de NFC .................................................................................. 41

Figura 26: Arquitectura USN ................................................................................................................ 42

Figura 27: Convergencia entre USN y RFiD ........................................................................................... 42

Figura 28: Incorporación de RFiD en la cadena de suministro. ............................................................. 45

Figura 29: Pasaporte RFiD .................................................................................................................... 46

Figura 30: Localización en interiores con RFiD ..................................................................................... 48

Figura 31: Estimación de población en España en 2050. Fuente: INE ................................................... 51

Figura 32: Casos de falsificación en EEUU. ........................................................................................... 55

Figura 33: Pastillero tradicional. .......................................................................................................... 61

Figura 34: Pastillero electrónico de la empresa “Vaica Medical” ......................................................... 62

Figura 35: Windows CE en un marco digital. ........................................................................................ 64

Figura 36: UMPC Asus R2H usado en MFid .......................................................................................... 65

Figura 37: Pulseras RFiD del sistema MFid ........................................................................................... 66

Figura 38: MFid incorporado en el servicio sanitario de Urgencias ...................................................... 67

Figura 39: Aplicación lectura HCE reducido. ......................................................................................... 68

Figura 40: Arquitectura de Red de MFid .............................................................................................. 71

Figura 41: Esquema de funcionamiento lector multiprotocolo ............................................................ 74

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Figura 42: Diagrama de bloques del funcionamiento de MFid ..............................................................76

Figura 43: Ejemplo del contenido de LogError en MFid ........................................................................77

Figura 44: Pantalla inicial de MFid ........................................................................................................78

Figura 45: Pestaña de “Más Información” de MFid ..............................................................................78

Figura 46: Representación horaria en MFid ..........................................................................................79

Figura 47: MFid en modo ”Photo Frame” .............................................................................................79

Figura 48: Consulta de información por parte de un usuario de MFid ..................................................80

Figura 49: Alarma de toma de medicación en MFid ..............................................................................81

Tabla 4: Flags de incidencia ..................................................................................................................82

Figura 50: Indicación del medicamento a tomar en una alarma del sistema MFid ................................83

Figura 51: Información de la dosis y proceso de confirmación de la toma en MFid ..............................83

Figura 52: Interfaz Web del servicio RSS asociado a MFid ....................................................................84

Figura 53: RSS en diferentes plataformas móviles. ...............................................................................85

Figura 54: Acceso a los servicios Web ofrecidos por MFid ....................................................................85

Figura 55: Interfaz de acceso de phpMyAdmin .....................................................................................86

Figura 56: Aviso de un mensaje recibido ..............................................................................................87

Figura 57: Lectura del mensaje RFid por parte de MFid ........................................................................87

Figura 58: Áreas de Brodman[12] .........................................................................................................95

Figura 59: Arquitectura de LogoFid .................................................................................................... 107

Figura 60: Vías de información de LogoFid ......................................................................................... 108

Figura 61: Pantalla de Inicio de LogoFid ............................................................................................. 110

Figura 62: Estado de espera de usuario de LogoFid ............................................................................ 111

Figura 63: Menú de LogoFid adaptado al usuario ............................................................................... 111

Figura 64: Pestaña de Información de LogoFid ................................................................................... 112

Figura 65: Interfaz de “Aprender” y “Vocabulario” de LogoFid ........................................................... 112

Figura 66: Objeto identificado en “Aprender” y “Vocabulario” en LogoFid ........................................ 113

Figura 67: Interfaz de Juego de LogoFid .............................................................................................. 114

Figura 68: Fallo al jugar con LogoFid ................................................................................................... 114

Figura 69: Acierto al jugar con LogoFid ............................................................................................... 115

Figura 70: Interrupción por parte del logopeda del Juego. Generación de Estadísticas ...................... 115

Figura 71: Aplicación Web de generación de análisis de estadísticas .................................................. 116

Figura 72: Gráfica obtenida al analizar las estadísticas de un usuario. ............................................... 117

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ras unos cuantos meses de vida un niño es capaz de reconocer objetos,

esperando de ellos un comportamiento permanente y continuo, mostrándose

sorprendido cuando alguna de estas propiedades falla. Somos capaces de

asociar multitud de información sensorial (visual, táctil, audible e incluso olfativa) a los

objetos de nuestro entorno. Nuestra existencia está ligada a entender el contexto que

nos rodea, siendo capaces de discriminar entre los diferentes objetos que lo

componen así como caracterizarlos con las propiedades que los diferencian del resto.

Esta tarea, a simple vista tan sencilla y natural, fue durante años el quebradero

de cabeza de muchos ingenieros en todo el mundo. Grandes conjuntos de datos y

gestiones de millones de inventarios se seguían haciendo a mano, mientras la

sociedad de la información evolucionaba. Fue entonces cuando se acuñó el término

“Auto-ID”, refiriéndose a la automatización de la tarea de identificar objetos físicos.

Hasta ahora se había optado por la impresión de un código de barras sobre el objeto

en concreto, siendo necesario un lector óptico que permitía descifrar la información

necesaria. La necesidad de incorporar una mayor cantidad de datos llevó a la

consecución del código de barras 2D (los conocidos BIDIs).

Sin embargo los métodos ópticos muestran muchas deficiencias. La mayor de

todas ellas es la necesidad de visión directa entre el objeto y el lector. Además dicha

lectura se ve muy afectada según las condiciones del entorno (por ejemplo, la

humedad y la temperatura son factores ambientales que pueden imposibilitar el

reconocimiento correcto del objeto etiquetado).

Para remediar algunas de los defectos de la identificación óptica, se propuso

una alternativa basada en señales de radiofrecuencia (RF), conocida como RFiD.

RFiD, como veremos, lleva en funcionamiento desde mediados del siglo XX. Sin

embargo ha tenido que esperar a que la tecnología de semiconductores haya

evolucionado hasta el punto de conseguir circuitos integrados (ICs) pequeños y de

bajo coste que nos condujesen al punto de inflexión que ha permitido, con el paso de

los años, que la tecnología de identificación por radiofrecuencia se convierta en parte

de la vida cotidiana.

A lo largo del proyecto explicaremos los principios de la tecnología RFiD y su

evolución a lo largo del tiempo, así como identificaremos los organismos de regulación

internacional existentes. Tras analizar las aplicaciones más relevantes nos

plantearemos uno de nuestros principales objetivos: la búsqueda del valor añadido.

En nuestro caso nos hemos centrado tanto en el contexto de la Teleasistencia

como en el de la enseñanza.

T

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En la primera de las aplicaciones, MFid, intentaremos solventar el complejo

escenario del control de la medicación a pacientes con necesidades especiales. En

nuestro caso se persigue implementar un entorno de asistencia a la toma de los

fármacos prescritos por el médico, estableciendo vías para solucionar las posibles

incidencias existentes así como para evitar los tan habituales errores en la medicación,

sobre todo en personas del sector de la tercera edad.

Posteriormente trataremos el tema de la adquisición del lenguaje. Muchas son

las personas que, debido a diferentes patologías, presentan graves dificultades en la

tarea, aparentemente simple, de la denominación de objetos. Tal y como expresó el

filósofo Ludwig Wittgenstein “Los límites de mi mundo son los límites de mi lenguaje”.

En nuestro caso, a través del desarrollo de la plataforma educativa LogoFid,

pretendemos eliminar, en todo lo que nos sea posible, las posibles barreras a las que

se enfrentan los pacientes que sufren este tipo de dificultad.

Finalmente presentaremos las conclusiones de este proyecto, valorando los

objetivos conseguidos así como el futuro de las diferentes aplicaciones.

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HISTORIA

La historia de la identificación por radiofrecuencia está ligada a la segunda

guerra mundial. Tanto alemanes, japoneses, americanos y británicos usaban radar, el

cuál fue descubierto en 1935 por el físico Robert Alexander Watson-Watt, para advertir

de la aproximación de aviones a kilómetros de distancia. Sin embargo, una vez

resuelto el problema de la detección de presencia de aeronaves, surgió la pregunta

que originó gran parte de lo que conocemos hoy como RFiD, “¿De qué bando es cada

uno de los aviones que aparecen en el mapa?”. Precisamente fue esta deficiencia de

los sistemas de radar la que permitió, en parte, el ataque aéreo por parte del ejército

Japonés a Pearl Harbor en 1941. En la mañana del ataque, la estación “Opana Point”

del Ejército estadounidense detectó a la fuerza japonesa, pero la alerta fue confundida

con la prevista llegada de aviones estadounidenses B-17 y fue descartada. Algunos

navíos comerciales pudieron haber informado de tráfico "inusual" de radio. Numerosos

aviones estadounidenses fueron derribados a medida que el ataque se aproximaba; al

menos uno de ellos transmitió por radio una alerta algo incoherente. Otras alertas

estaban aún siendo procesadas o en espera de confirmación cuando comenzó el

ataque.

La búsqueda de algún método de identificación llevó a los jefes militares a

agudizar el ingenio. La fuerza aérea alemana, la “Luftwaffe”, descubrió que si los

pilotos balanceaban sus aviones al volver a la base cambiaría la señal de radio

reflejada de vuelta. Este método hacía así distinguir a los aviones alemanes de los

aliados.

Figura 1: Método Friend or Foe

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Con la ayuda de Watson-Watt, que lideraba un proyecto militar secreto, los

británicos desarrollarlo el primer sistema de identificación activo, denominado IFF

(Identify Friend or Foe). Cada una de las aeronaves británicas llevaba un transmisor

RF. Cuando recibían señales de una estación radar comenzaban a emitir, tipo

broadcast, una señal en sentido contrario indicando su situación de “amigo”. Había

nacido la identificación por radiofrecuencia.

RFiD trabaja de forma muy similar a este concepto. Enviamos una señal a un

tag o transponder que se despierta y refleja una señal en sentido opuesto (en caso de

tags pasivos) o que emite una señal broadcast (sistema activo).

Poco después de la guerra, un ingeniero llamado Harry Stockman estudió la

posibilidad de alimentar un transmisor móvil sólo con la potencia de una señal de

radio recibida. Fue en su paper Communication by Means of Reflected Power dónde

expuso, por primera vez, el concepto de un sistema RFiD pasivo.

Fue en los setenta cuando más desarrollo existió en sistemas RFiD. En 1972

Kriofsky y Kaplan patentaron una aplicación denominada Inductively coupled

transmitter-responder arrangement. Este sistema usaba bobinas separadas para

recibir potencia y transmitir una señal en sentido inverso. En 1979, Beigel creó una

nueva aplicación para la identificación de dispositivos que combinaba dos antenas;

muchos ingenieros consideran su aplicación como la primera orientada al contexto

doméstico, sobre todo debido al tamaño de los dispositivos RFiD.

Otras patentes para dispositivos RFID de gran relevancia fueron solicitadas

concretamente en Enero de 1973 cuando Mario W. Cardullo se presentó con una

etiqueta RFID activa que portaba una memoria regrabable. El mismo año, Charles

Walton recibió la patente para un sistema RFID pasivo que abría las puertas sin

necesidad de llaves. Una tarjeta con un transponder enviaba una señal al lector de la

puerta. Al validarse la tarjeta desbloqueaba la cerradura.

En paralelo al amplio desarrollo de la tecnología RFiD y de sus aplicaciones, un

grupo de científicos de Lawrence Livermore Laboratory (LLL) se dieron cuenta que un

receptor portátil estimulado por RF podía enviar de vuelta una señal de radio

codificada, tal y como haría un sistema conectado a un PC y usado como control de

accesos a instalaciones. Ellos usaron este concepto para desarrollar un sistema que

controlaba el material y los accesos a silos nucleares de EEUU. A día de hoy se sigue

considerando al sistema Livermore como un sistema seguro, y resulta que lo que hace

a este sistema seguro es que nadie más tiene la capacidad de recibir la señal RF

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capaz de estimular el dispositivo y de enviar en sentido opuesto el código de respuesta

apropiado. Debido al gran éxito obtenido con este sistema crearon una de las primeras

compañías RFiD del mercado estadounidense, convirtiéndose su sistema en la

primera aplicación comercial de un sistema de control de accesos basado en RFiD.

Uno de los factores que más ha influido en la extensión de la tecnología RFiD ha

sido el incremento de la capacidad de los circuitos integrados así como su disminución

en el coste a lo largo de las últimas décadas. Sin embargo ésta evolución, prevista a

partir de la conocida Ley de Moore, tiene en RFiD más de un condicionante. El

principal de ellos es más que obvio. El coste del método de identificación de un objeto

ha de ser un valor muy inferior al valor del objeto propiamente dicho.

Muchas son las consultoras internacionales que han mostrado su gran interés

por esta tecnología, realizando diversos estudios y análisis de la evolución a lo largo

de los años de éste innovador método de identificación por RF. Tal y como indica

McKinsey en su estudio, se establece el objetivo de 5 cent-tag como el punto de

inflexión en el que la tecnología RFiD mostrará su mayor desarrollo.

Figura 2: Análisis del coste medio ($) de la tecnología RFiD. Fuente: McKInsey

El abaratamiento de costes como la implementación de RFiD en infinidad de

aplicaciones establece unas grandes líneas de crecimiento económico. IDTechEx,

consultora internacional, en su análisis “RFID Forecast, Players & Opportunities 2007-

2017” estima que en 2016 el mercado RFID alcanzará los 31 Billones de euros.

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Sin embargo lo que ha hecho de RFiD una tecnología de gran éxito en el

mercado y que la diferencia del resto de métodos de identificación son sus principios

de funcionamiento.

Tras los primeros desarrollos de los años treinta, dónde se conseguía

identificar objetos con “tags” de 1 bit, Harry Stockman estableció en 1948 un nuevo

modelo dónde se pretendía aumentar de forma substancial la información recuperada

a distancia.

Un micrófono y un altavoz convencional eran usados para modular la posición

de una antena receptora de acuerdo con el sonido recibido por el micrófono.

Figura 3: Modelo de comunicación RF de Harry Stockman

Esta modulación “posicional” afectaba a la señal reflejada hacia el transmisor,

dónde el sonido podía ser demodulado y reproducido a pesar de no existir un

transmisor propiamente dicho asociado al micrófono. Éste fue el primer ejemplo de

enlace radio usando una señal RF reflejada, siendo capaces de intercambiar grandes

cantidades de información.

En los cincuenta los enlaces de este tipo fueron de gran interés para la sociedad

científica de la época, elaborándose métodos y técnicas cargadas de gran innovación

y con una gran visión de futuro. Fue ya en los primeros impases de la década de los

sesenta cuando en EEUU Harris patentó la idea de un teléfono inalámbrico sin batería,

todo un hito para la época. Fue en el mismo periodo cuando otra patente mostraba

como conseguir de la señal recibida, a través de una antena y un diodo rectificador, un

voltaje DC que proporcionaba la suficiente potencia como para alimentar un oscilador

y emitir una segunda señal con �� ≠ �� .

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Figura 4: Primer sistema que obtiene voltaje DC de la señal RF recibida

Cómo vemos la evolución tecnológica de la época fue de una gran productividad,

desarrollando sistemas cada vez más cercanos a lo que hoy día conocemos como

sistema RFiD.

En muchas aplicaciones las necesidades de alcance son mucho menores que

los sistemas anteriormente mostrados. Rangos inferiores a un metro son más que

suficientes para sistemas de pago electrónico, identificación… Cuando la distancia es

de algunas decenas de centímetros no es necesario emitir una onda electromagnética

y recibir su reflejada, sino que emisor y receptor podrían estar inductivamente

acoplados. Bajo esta situación una variación de la carga en el receptor puede producir

una variación en el emisor, en esta ocasión sin la necesidad de emitir ningún tipo de

señal por el receptor. Éste tipo de sistemas puede operar a frecuencias mucho

menores que las usadas en radar, usando habitualmente un rango que va desde las

decenas de kilohercios a los 10MHz.

Ésta combinación de simplicidad, baja frecuencia y rango de lectura pequeño ha

permitido el desarrollo de un tag de bajo coste, compacto y práctico. Éste tipo de

transponders emiten 1 bit indicando su presencia. Su diseño es bastante sencillo ya

que pueden ser construidos usando un strip de metal magnéticamente sensible que

resuene a la frecuencia a la que opera el emisor (o lector). Cuando el tag se sitúa

cerca de la antena del lector el segundo strip (el del tag) extrae la energía de la antena

y anuncia su presencia. Éste sistema fue implementado como sistema anti robo en

EEUU en los años sesenta, manteniéndose aún operativo. Una vez el producto era

adquirido el emisor cambiaba la frecuencia de resonancia del receptor o tag, haciendo

que el sistema no lo identificase ya como producto robado.

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Figura 5: Uso del concepto de resonancia en identificación RF

Como hemos visto el sistema anterior sólo permite detectar la presencia de un

tag en un área de cobertura de la antena emisora. Sin embargo para tener un sistema

de identificación eficiente necesitamos un mayor número de posibles identificadores.

En un primer momento, cuando la tecnología digital aún no había llegado a los

sistemas de telecomunicación, se conseguía bajo el mismo principio que el tipo de

transponder indicado anteriormente: simplemente realizando un barrido en frecuencia.

En el tag tenemos un circuito resonante compuesto por un condensador y un inductor.

La elección de sus valores nos proporciona una frecuencia única de resonancia.

Cuando el emisor realiza un barrido de frecuencias y detecta un cambio abrupto en el

voltaje de la bobina todo indica que un tag está en el alcance del lector. Como vemos

un Tag está asociado con una frecuencia, e incluso podemos desarrollar circuitos con

múltiples resonancias, incrementando por tanto la capacidad de identificación. La

implementación de éste tipo de tecnología RFiD fue un hito en 1972, cuando la

compañía “Schlage Lock” realizó la mayor implementación comercial conocida hasta la

época produciendo millones de llaves electrónicas en el rango de 3–32 MHz.

Con el objetivo de fabricar un sistema de identificación más sofisticado se pensó

en añadir circuitería digital. Sin embargo este tipo de implementaciones tiene un gran

problema: necesita alimentación. El método tradicional sería introducir una batería en

el diseño, lo que supondría introducir coste y complejidad en el circuito.

En vez de usar alimentación independiente se podría obtener de la señal

transmitida por el lector un voltaje DC.

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Figura 6: Esquema inicial de un sistema de identificación RF

Para ello rectificaremos la señal de entrada pasándola, en primer lugar, por un

diodo (sólo conduce en una dirección). Aprovecharemos el condensador para

mantener el valor de la salida hasta el siguiente ciclo de la señal de entrada. Este

método para extraer DC a partir de una señal RF ya fue reflejado en el trabajo de

Crump en los años 50 y desarrollado posteriormente en los setenta por Cardullo y

Parks. El voltaje DC obtenido se usa para procesar la señal y generar la respuesta.

Aunque el desarrollo mostrado hasta ahora se sitúa aun en frecuencias

relativamente bajas fue en los sesenta cuando comenzó el tratamiento de señales

UHF. El trabajo en “Sandia National Laboratories” de Albuquerque produjo un sistema

pasivo de identificación que operaba en frecuencias parecidas a las del radar.

Conforme la tecnología evolucionaba y los primeros diseños se consolidaban la

tecnología RFiD comenzaba a aplicarse en frecuencia de microondas. Ya en los

setenta Klensch y sus colaboradores de los laboratorios RCA desarrollaron un tag que

contenía un diodo de alta frecuencia y una antena del mismo tamaño que una

matrícula de coche con el objetivo de identificar éste tipo de vehículos. La antena

emitía a 8-9GHz. Cuando la señal radio a una frecuencia f es aplicada a un diodo gran

parte de la potencia resultante se centra en el segundo armónico (frecuencia 2f). La

señal resultante a 17GHz era capturada en el receptor y demodulada para identificar el

tag. Como la señal de retorno está a una frecuencia diferente de la señal transmitida

es relativamente fácil de detectar. A pesar de todos los avances la tecnología RFID se

seguía utilizando en áreas muy restringidas del sector industrial debido a su alto coste.

Ya en la década de los 80 con una teoría consolidada y una infinidad de posibles

implementaciones comenzaron las primeras implementaciones de RFiD en el

mercado. La tecnología RFiD llega a Europa como medio de identificación de ganado

en el sector privado. Pago de peaje en autopistas, inmovilizadores de vehículos…

fueron otras propuestas que tuvieron gran repercusión en la época.

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Ya en los noventa la tecnología RFID empieza a tomar una mayor

relevancia debido al descenso de su coste de fabricación gracias a que IBM consigue

integrar todo el circuito en un sólo chip. La gran evolución surgida en este período nos

lleva, ya cercanos al año 2000, al inicio de la estandarización que hoy día conocemos

y que posteriormente trataremos.

En el nuevo siglo XXI RFiD no es sólo una tecnología de identificación: estamos

en la etapa de la búsqueda del valor añadido. RFiD se convierte en parte de la vida

cotidiana.

Figura 7: Viñeta del periódico “Daily Mail” acerca de RFiD.

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TECNOLOGIA RFiD, CONCEPTOS BÁSICOS

A lo largo de este apartado vamos a analizar los entresijos de la tecnología RFiD

estudiando su principio de funcionamiento así como su implementación práctica.

Estudiaremos y estableceremos las pautas que han de seguirse para desarrollar una

aplicación RFiD en red así como las diferentes opciones (alcance, autonomía,

capacidad de almacenamiento…) disponibles en el estándar.

Componentes del sistema

Un sistema RFiD está compuesto de los siguientes bloques:

� Etiqueta RFID, tag o transponder: compuesta por una antena, un transductor radio

y un material encapsulado o chip. El propósito de la antena es permitirle al chip, el

cual contiene la información, transmitir la información de identificación de la

etiqueta. El chip posee una memoria interna con una capacidad que depende del

modelo y varía de una decena a millares de bytes. Existen varios tipos de

memoria:

� Solo lectura: el código de identificación que contiene es único y es

personalizado durante la fabricación de la etiqueta.

� De lectura y escritura: la información de identificación puede ser modificada por

el lector.

� Anticolisión. Se trata de etiquetas especiales que permiten que un lector

identifique varias al mismo tiempo (habitualmente las etiquetas deben entrar

una a una en la zona de cobertura del lector).

� Lector de RFID o transceptor: compuesto por una antena, un transceptor y un

decodificador. El lector usa técnicas de Polling, por lo que envía periódicamente

señales para ver si hay alguna etiqueta en sus inmediaciones. Cuando capta una

señal de una etiqueta (la cual contiene la información de identificación de esta),

extrae la información y se la pasa al subsistema de procesamiento de datos.

� Subsistema de procesamiento de datos o Middleware RFID: proporciona los

medios de proceso y almacenamiento de datos.

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La antena del lector puede estar integrada o conectada a través de conectores

como SMA; sin embargo la antena del tag suele estar integrada físicamente. Cada

etiqueta incluye un IC en el que, como mínimo, se incluye el identificador único así

como la lógica necesaria para permitir la comunicación entre el lector y el tag.

Figura 8: Sistema básico RFiD

El lector suele estar conectado a un PC o host que interactúa con el usuario para

controlar los diferentes parámetros del sistema. Además es capaz de almacenar,

gestionar y mostrar los datos resultantes.

Como vemos en ésta comunicación se diferencian dos canales:

- Down Link: porta la información desde el lector al tag.

- Forward Link: canal de información desde el tag al lector.

A pesar de esto veremos que múltiples tags y lectores pueden convivir en el

mismo contexto evitando problemas de colisión.

Un lector RFiD no es más que un sensor, por lo que normalmente se encuentra

complementado por otros dispositivos de almacenamiento de información.

Arquitectura de Red

Cuando los elementos de RFiD (etiquetas, lectores, servidores de

aplicaciones…) se interconectan a través de redes de telecomunicaciones entre sí y

con otros elementos (bases de datos por ejemplo) se habla de Networked RFiD.

La JCA-NID (Joint Coordination Activity on Network Aspects of Identification

Systems) define Networked RFiD como “una red expandida de elementos RFiD que se

comunica con una serie de redes, inter-redes y sistemas de aplicaciones distribuidos

globalmente”.

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La conectividad entre los distintos elementos puede proporcionarla, en principio,

cualquier tipo de red.

Figura 9: Networked RFiD

Un caso particular de Networked RFiD es Mobile RFiD. Los servicios de

telecomunicaciones basados en tecnología RFiD, o servicios de Mobile RFiD, pueden

definirse como “servicios que proporcionan información sobre objetos equipados con

una etiqueta RFiD a través de una red de telecomunicaciones, en los que el lector

RFiD está instalado en un dispositivo móvil.”. También podría equiparse el dispositivo

móvil con una etiqueta RFiD o bien con lector y etiqueta simultáneamente.

Figura 10: Mobile RFiD

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Mobile RFiD supone un cambio de concepción con respecto a las aplicaciones

tradicionales de RFiD dónde las etiquetas eran móviles y los lectores fijos. Ahora

ambos elementos gozan de movilidad, lo que permite nuevos escenarios y

aplicaciones, despertando la necesidad de estudio en nuevos ámbitos.

Grandes compañías como Nokia, Philips o KDDI están desarrollando y lanzando

al mercado teléfonos equipados con tecnología RFiD que permiten distintas

funcionalidades: pago electrónico, recuperación de información, control de acceso,

envío automático de mensajes…

Tipos de TAGs

Los diferentes sistemas RFiD se diferencian, entre otros muchos aspectos, por

su frecuencia de operación. La elección de dicha frecuencia, así como la fuente de

alimentación y el protocolo juegan un papel determinante para el rango, coste y

características disponibles para el usuario final.

Los rangos de frecuencias que se encuentran normalizados son:

Banda Frecuencia

Banda

Frecuencia

asignada RFiD

BitRate Usos típicos

LF 30-300 KHz 125-134 KHz <1 kbps Id. animales

Antirrobo en

comercios

HF 3-30 MHz 13.56 MHz 25 kbps Pago.

Identificación.

UHF 300-3000 MHz 865-956 MHz 30 kbps Logística

Microondas 2-30 GHz 2.45 GHz >100 kbps Peaje automático

Tabla 1: Rangos de Frecuencias RFiD

Como sabemos las ondas electromagnéticas viajan en el vacío a la velocidad de

la luz (se suele aproximar dicha velocidad también en el aire) a c = 300000 km/s.

La longitud de onda es la distancia entre picos sucesivos a través de la onda

propagada, siendo además la relación entre la velocidad de propagación y la

frecuencia:

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� =�

�

Una onda con frecuencia de 300 KHz tendrá una longitud de onda de un

kilómetro. Aplicando ésta fórmula podemos comprobar cómo λ varía entre 12 cm hasta

2000m. Las dimensiones de las antenas usadas en RFiD suelen oscilar entre 1m de

diámetro hasta 1-4cm. Será la relación entre estos dos parámetros (dimensiones de la

antena y longitud de onda) los que determinen el tipo de sistema RFiD a implementar.

Figura 11: Clasificación en frecuencia sistemas RFiD

En los casos en los que la longitud de onda sea mucho mayor que la antena

tenemos un sistema acoplado inductivamente. Casi toda la energía del lector se

concentra en una región próxima a la antena y comparable con su tamaño. Su

potencia disminuye con el cubo de la distancia conforme nos alejamos de su rango de

lectura. Dentro de esta región las comunicaciones entre el tag y el lector son

instantáneas ya que el retardo de propagación es una pequeña fracción del ciclo del

voltaje RF. Incluso a 1.5 metros de la antena el retardo es de unos 4ns, siendo el ciclo

RF a 13.56MHz unos 74ns. En esta situación no hablamos de una señal emitida y una

reflejada. Los cambios en la antena del tag son cambios inducidos por la impedancia

eléctrica de la antena. El paradigma lector-tag funciona en este caso como un

transformador que nos proporciona acoplamiento entre la corriente que fluye en la

antena del lector y los cambios del voltaje en la etiqueta RFiD.

En aquellos casos en los que la dimensión de la antena es comparable con la

longitud de onda hablaremos de una comunicación basada en la radiación. El lector

emite una onda electromagnética cuya intensidad, en ausencia de obstáculos, decae

con el cuadrado de la distancia. La onda interactúa con el tag y tras un cierto tiempo

_____________________________________________________________________


reenvía una réplica de la señal que recibió. En este caso el tiempo dedicado a la

comunicación es mucho mayor que el dedicado en el acoplamiento inductivo.

Figura 12: Esquema funcionamiento sistemas RFiD

La distinción entre estos tipos de comunicación tiene importantes implicaciones

en el comportamiento del sistema RFiD. En el primer caso el acoplamiento inductivo

decae muy rápido conforme el tag se aleja del lector. Si incorporamos algún elemento

metálico cerca de la antena del lector el campo se distorsionará suavemente (variará

con la superficie del objeto). El rango de lectura de un tag inductivo es comparable con

el tamaño de la antena del lector y dependiente de la directividad de ésta, por lo que

una etiqueta RFiD alejada del sistema emisor se puede considerar como invisible.

La situación es muy diferente en el caso de tags basados en la radiación.

Debido a que la potencia cae lentamente con la distancia y que λ es muy pequeña en

comparación con la distancia típica entre lector y tag se producen reflexiones de la

onda emitida por el lector en los diferentes objetos del entorno, creando una

dependencia muy compleja entre la potencia recibida y la localización de la etiqueta

RFiD.

Otro de los factores fundamentales que nos permite diferenciar entre tipos de

sistemas RFiD es la presencia o ausencia de batería. Como vimos anteriormente el

hecho de eliminar los sistemas de alimentación de nuestro diseño nos permitía ahorrar

tanto espacio como dinero. Sin embargo la incorporación de un sistema de

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alimentación permite una mayor funcionalidad y alcance, tal y como se aprecia en la

siguiente tabla:

Pasiva Semi-pasiva Activa

Batería No Sí Sí

Alcance <20m <50m <300m

Precio >0.5€ >1€ >5€

Tabla 2: Caracterización tags RFiD

Una tag pasivo no tiene ningún tipo de sistema de alimentación independiente

que proporcione un voltaje DC a la circuitería y además no posee ningún transmisor

radio como tal. Éste tipo de etiquetas depende de la rectificación de la potencia

recibida desde el lector para mantener su operación y modificar su interacción con la

potencia transmitida para enviar la información de vuelta al lector.

En el caso de etiquetas RFiD semipasivas, también conocidas como etiquetas

con alimentación asistida, poseen una fuente DC para alimentar el microprocesador.

Sin embargo es la potencia recibida la que se usa para emitir la nueva señal en el

forward link.

Cuando la etiqueta es activa tenemos alimentación tanto para el

microprocesador como para el transmisor, pudiéndose configurar como un sistema

inalámbrico bidireccional al uso.

El funcionamiento esquematizado de los tags se puede ver en la figura 12.

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Figura 12: Esquema funcionamiento etiquetas RFiD

Describamos con más detalle las características de cada uno de estos tipos de

sistemas RFiD.

Tag Pasivo

En el caso de un tag pasivo su antena interactúa con los campos magnéticos

produciendo un voltaje a la salida. Cuando la señal recibida es rectificada por el diodo

conseguimos suavizarla a través del condensador consiguiendo a la salida un voltaje

más o menos constante que nos permite alimentar la lógica de la etiqueta. Como no

existe alimentación la memoria ha de ser no volátil. Un circuito similar de rectificación

es usado para demodular la información enviada por el lector. Ésta técnica es la

conocida como detección de envolvente. Finalmente para transmitir información desde

el tag al lector se alteran las características eléctricas de la señal recibida de forma

similar a como un espejo refleja la luz recibida. Aunque las tags reales tienen un

mecanismo más complejo, las bases de funcionamiento son las mismas.

La mayor de las ventajas, tal y como hemos visto, es su simplicidad y, por tanto,

su bajo coste. No tienen batería, ni referencia de frecuencia de ningún cristal, ni

sintetizador para crear una señal de mayor frecuencia, ni amplificadores de potencia.

En cambio también muestra muchas carencias debido a éste ahorro en los costes. El

rango de lectura está limitado por la necesidad de alimentar la circuitería del tag,

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siendo ésta distancia mucho menor con respecto a la distancia en la que el lector

puede ser detectado por el tag. Se ha de optimizar la capacidad de procesamiento de

la etiqueta RFiD para evitar consumos elevados de potencia. Precisamente este

compromiso de uso de recursos provoca una disminución en los niveles de seguridad

al no implementarse algoritmos criptográficos.

Figura 13: Diagrama de bloques de Tag pasivo.

Tag Semipasivo

Este tipo de tag, como definimos anteriormente, se caracteriza por la

incorporación de una batería cuya misión es alimentar la circuitería de control y

procesamiento.

La complejidad de la misma así como los picos de consumo de potencia pueden

ser mucho mayores que los vistos en el caso pasivo, permitiéndonos el uso de ICs

comerciales. Una vez provistos de alimentación externa muchas de las funciones de

las que antes habíamos prescindido (usábamos un simple detector de envolvente por

cuestiones de ahorro energético) pueden ser incluidas en este nuevo diseño. La

adquisición de datos provenientes del lector será algo más compleja, incorporando

tanto amplificación RF como otras funciones. El forward link sí que mantiene su

funcionamiento, usando la modulación de la antena para generar la señal hacia el

lector.

Éste tipo de sistemas permiten un mayor rango de cobertura, obteniéndose

alcances que van desde decenas de metros hasta ~100m debido a que son mucho

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más eficientes a la hora de responder a una señal del lector. La vida de la batería

puede ser optimizada en este diseño. Operar con un duty cycle muy bajo así como

implementar un sistema de detección de actividad que permita al µC estar en modo

sleep hasta recibir una señal del lector nos permite prolongar la duración de la

alimentación.

Figura 14: Diagrama de bloques de Tag semi-pasivo

Tag Activo

Analicemos finalmente las etiquetas RFiD activas. Éste tipo de tags sintetizan

una señal portadora usando un cristal local, siendo capaces de comunicarse dentro de

una banda específica de frecuencias e incluso señalar su presencia a otras tags a

través de FDM (Frecuency Division Multiplexing).

Al estar dotados de una mayor y más completa circuitería son capaces de

transmitir y demodular en diferentes tipos de modulación de fase como PSK, FSK o

QAM. Este tipo de tags permiten un mayor bit rate así como la aplicación de técnicas

CDMA para reutilización del espectro. Éste incremento de capacidades permite una

mayor sensibilidad de recepción, aumentando su rango de lectura a valores que van

desde los cientos de metros hasta, incluso, kilómetros.

Sin embargo ésta mayor capacidad lleva consigo otras problemáticas como

mayores necesidades de mantenimiento y de inversión en el diseño del emisor radio,

ya que éste ha de ser certificado por las entidades reguladoras y cumplir un gran

número de límites en lo que a su comportamiento espectral se refiere.

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Las estimaciones de batería suelen ser de en torno a los seis años. Una de las

aplicaciones de éste tipo de sistemas es la localización, ya que la triangulación con

múltiples antenas nos permite localizar un tag dentro de un rango de metros en el

exterior.

Figura 15: Diagrama de bloques de Tag activo

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I-CODE SLI

A la hora de implementar nuestro proyecto hemos estudiado las diferentes

soluciones tecnológicas existentes en el mercado, apostando finalmente por la

tecnología de NXP de Philips Semiconductor.

En nuestro caso usaremos la gama I-Code SLI. Dicho tipo de tag cumple con en

el estándar ISO-15693, por lo que nos permite, entre otras capacidades, realizar un

control de colisiones entre etiquetas, permitiéndonos leer más de una al mismo tiempo.

Se trata de un tag pasivo y, por tanto, de bajo coste.

En su datasheet (ver Anexo A) se indica que su rango de lectura puede llegar

hasta los 1.5 metros, aunque es dependiente de la geometría de la antena del lector.

Opera a 13.56 MHz y tiene una transferencia de hasta 53 Kbit/seg.

Respecto a la seguridad usa CRC de 16 bits, así como EAS y AFI. Su

identificador es único a nivel global y está proporcionado por EPCGlobal.

El diagrama de bloques del tag se muestra a continuación:

Figura 16: Diagrama de Bloques de ICode SLI

Podemos identificar muchas de las características de RFiD explicadas

anteriormente, como es la rectificación de la señal, la obtención del reloj así como la

ausencia de batería.

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La memoria EEPROM está dividida en 32 bloques. Un bloque se considera como

la unidad básica de acceso. Cada bloque está compuesto de 4 bytes, siendo el bit 0 el

menos significativo (LSB) así como el 7 el más significativo (MSB).

Figura 17: Estructura de memoria EEPROM de ICode SLI

Como vemos los cuatro primeros bloques están reservados para parámetros del

Tag, quedando por tanto 28 bloques de memoria útiles. En ellos se definen muchas de

las funciones que nos ofrece nuestro tag RFiD.

En primer lugar encontramos el identificador único a nivel global (UID) que este

caso ocupa 64 bits. Dicho código se programa durante la fabricación del tag y no

puede ser modificado. El fabricante (bits del 41 al 48) forma parte del UID. En nuestro

caso, al ser de Philips, encontramos el valor en hexadecimal “04”.

Figura 18: Esquema UID de ICode SLI

Además vemos que el tipo de TAG , SL2 ICS20, está identificado por “01”.

Por otro lado podemos identificar el campo EAS. Conocido como Electronic

article surveillance es un método en el que la tecnología RFiD se aplica para la

prevención de robos en establecimientos. Dicho sistema, muy extendido en el

mercado español, usa un tipo de tags adaptados. Actualmente está incluido dentro de

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la tecnología RFiD. Para que nuestra etiqueta entrase en dicho modo de

funcionamiento bastaría con activar el bit EAS situado en el segundo bloque:

Figura 19: Localización Bit EAS

A partir de su activación el Tag RFiD contestaría a cualquier solicitud por parte

del lector. En cuanto el sistema detectase un Tag en este modo de funcionamiento se

produciría una alarma avisando de la situación anómala.

Además del UID podemos agrupar conjuntos de tarjetas bajo “grupos de tags.

Estas “familias” de etiquetas nos permiten, por ejemplo, seleccionar de un conjunto

elevado de tags sólo aquellas que son de interés. Pensemos en un conjunto de

prendas de ropa etiquetadas. En una sola lectura podríamos identificar sólo las de una

talla determinada, discriminando del resto. Para ello nos bastaría con añadir un AFI en

el campo destinado para ello del tag.

Figura 20: Esquema del AFI

Entre los parámetros incluidos podemos identificar los permisos de escritura.

Este tipo de Tag nos permite restringir el acceso de escritura a cada uno de los

bloques de la memoria EEPROM. Hay que tener cuidado ya que una vez sea un

bloque declarado como de sólo lectura no se podrá invertir el proceso.

Figura 21: Bits de bloqueo de escritura de bloque

Para poner un bloque en dicho estado nos basta con poner a 1 el bit

correspondiente. Para obtener más información acerca de este tipo de Tag consultar

Anexo A.

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REGULACIÓN y ESTANDARIZACIÓN

RFiD es una tecnología radio y, por lo tanto, ha de ser regulada por los

organismos competentes. La regulación por parte de los gobiernos es necesaria para

coordinar el uso del espectro electromagnético entre diferentes servicios como TV,

radio o sistemas de telefonía móvil. Entre los objetivos que se persiguen tenemos:

� Regular el espectro de forma coordinada entre las diferentes aplicaciones que

compiten por ancho de banda. Si no se llevase a cabo, las diferentes

interferencias entre canales no permitirían ningún tipo de comunicación vía

radio. Para asegurar una correcta distribución se divide el espectro entre los

diferentes operadores. Por ejemplo algunos segmentos del espectro se

licencian sólo para cadenas de TV en abierto, existiendo otras licencias para

comunicaciones vía satélite y para los operadores de telefonía móvil.

� Establecer los denominados criterios de buena práctica y políticas de

protección. Los reguladores han de proteger los intereses públicos y de la

salud. Por ejemplo si una agencia de regulación va a otorgar licencias de TV en

un área determinada debería de asegurarse de dar cabida a diferentes voces

en el medio. La regulación ha de tratar también temas como los límites de

exposición a los campos magnéticos por parte de la población. Este tipo de

limitación se puede conseguir a través de limitaciones en la potencia de

emisión y con la publicación de normativa relativa a la distancia de las antenas

a los edificios (por ejemplo colegios, hospitales...)

� Establecer los límites de interferencias máximas permitidas entre

operadores/servicios. Si una interferencia afecta sobremanera a uno de los

servicios ofrecidos por otro operador se habilitarán medios para proceder al

correspondiente procedimiento de investigación y búsqueda de

responsabilidades.

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Organismos de Regulación Internacional

Los protagonistas del desarrollo de la tecnología RFiD se encuentran distribuidos

entre EEUU, Japón y algunos países europeos. El marco regulador en estos países

tiene una influencia considerable sobre el futuro de la identificación por

radiofrecuencia.

• En EEUU la FCC (Federal Communications Commission) regula el

espectro electromagnético.

• Japón: MPHPT (Ministry of Public Management, Home Affairs, Post and

Telecommunication)

• Europa: La situación es algo más complicada. Cada uno de las

naciones pertenecientes a la unión europea tiene su propio marco regulador;

sin embargo las decisiones que afectan de forma global a Europa se toman en

el CEPT (European Conference of Postal and Telecommunications

Administrations). El CEPT a su vez se divide en dos organismos: ECC y ERO.

ECC (European Communications Committee) es el comité regulador para el

CEPT. Su tarea principal es desarrollar normativa en el contexto de las

telecomunicaciones así como coordinar los problemas técnicos y de espectro

de frecuencia entre los 46 países miembro, creando estándares útiles para

toda Europa. ERO (European Radiocommunications Office) publica y distribuye

las decisiones y recomendaciones tomadas por la ECC.

Por otra parte está la ETSI (European Telecommunications Standards Institute),

que fue creada por el CEPT para establecer estándares consensuados entre los 55

miembros que la componen. La ETSI ha ido publicando una serie de estándares RFiD

que están jugando un papel mucho más representativo que las indicaciones

propuestas por la ERO.

Banda ISM (Industrial-Scientific-Medical)

La gran mayoría de los sistemas RFiD están diseñados para operar en la

denominada banda ISM. Ésta región del espectro es de licencia libre y originalmente

fue concebida para un uso científico y no comercial, siendo destinado también a

aplicaciones médicas. Sin embargo actualmente es ampliamente usado por una

enorme variedad de aplicaciones como BlueTooth, Wireless LAN y RFiD. Al usar RFiD

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una frecuencia perteneciente a la banda ISM los operadores evitan el arduo y tedioso

proceso de pedir una licencia de emisión radio. Sin embargo y a pesar de no estar

totalmente regulado sí que se establecen límites en la potencia radiada, la tolerancia y

las interferencias entre bandas.

Distribución del espectro RFiD

Como sabemos el espectro ocupado por RFiD se agrupa en cuatro bandas: LF,

HF, UHF y microondas. Sin embargo su situación en el espectro no es lo mismo en

diferentes partes del mundo. Existen grandes diferencias entre EEUU, Europa y

Japón, sobre todo en alta frecuencia.

Figura 22: Distribución espectral de las licencias RFiD

Los rangos de frecuencias son los siguientes:

• Low Frequency (LF): En rango 125–134 kHz está disponible en las tres áreas

geográficas, compartiendo espacio con servicios aeronáuticos y de

navegación.

• High Frequency (HF): 13.56 MHz también está disponible en EEUU, Europa y

Japón y bajo unas condiciones de potencia bastante similares.

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• Ultra High Frequency (UHF): Es en ésta banda dónde se están produciendo

grandes avances. Sin embargo existen diferencias considerables entre los

marcos de regulación de las diferentes áreas geográficas.

• Microondas: La banda ISM a 2.45 GHz está disponible en todas las regiones,

sin embargo existen características diferenciadoras dependiendo de su

localización. Mientras que la potencia de transmisión máxima en el resto del

mundo es de 4W en Japón el máximo permitido es de 1W. Además en esta

banda RFiD ha de convivir con otras tecnologías inalámbricas como WiFi o

Bluetooth.

En los EEUU los sistemas RFiD que operan en UHF usan las bandas IMS bajo

una serie de restricciones. Las bandas UHF ISM se localizan en los rangos 888–889

MHz y 902–928 MHz. Las potencias de transmisión más usuales son 1W y 4W usando

una antena direccional si el lector emplea una frecuencia de hopping.

Sin embargo en Europa se regulan prácticamente todos los aspectos de la

transmisión RFiD en UHF (ancho de banda, la potencia transmitida así como el duty

cycle). Actualmente los lectores están limitados a una potencia de transmisión de

500mW, aunque se está discutiendo en los organismos pertinentes su aumento hasta

los 2W. ERO establece específicamente las frecuencias 868 y 870 MHz para uso

exclusivo de RFiD. Las bandas ISM de USA no son compatibles con el marco

regulador europeo ya que dicho rango de frecuencias está ocupado por GSM.

En Japón no existen frecuencias UHF en las que pueda operar RFiD.

Actualmente está en piloto el uso del rango 950-956MHz. En Australia las bandas UHF

son 918 y 926 MHz están destinadas a RFiD, con el límite de potencia transmitida

fijado a 1W.

International Standars Organization

ISO (International Standars Organization) e IEC (International Electrotechnical

Commission) han formado un subcomité conjunto, el denominador ISO/IEC JTC1, que

es el encargado de llevar a cabo la estandarización de la tecnología RFiD.

Fruto de esta colaboración conjunta entre ISO e IEC surgió, en 2006, la

organización EPCGlobal. Su papel primordial es el homologar las aplicaciones

disponibles en la industria así como asesorar a las empresas reconocidas como

integradoras de tecnología RFiD.

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Estándares para tracking de mascotas

Existen muy pocos estándares para LF debido a que la gran mayoría de las

aplicaciones en éste rango de frecuencias son cerradas y, por lo tanto, no existe la

necesidad de interoperatividad entre sistemas. Sin embargo el tracking de mascotas sí

que requiere de un proceso de estandarización. ISO, conocedora de las necesidades

en éste medio, desarrollo dos estándares para éste propósito:

• ISO 11784: Define la estructura del código que identificará a cada animal. Un

animal será identificado tanto por un código de país como un ID único a nivel

nacional.

• ISO 11785: Establece los parámetros técnicos que tendrán que cumplir tanto el

tag como el lector en el proceso de comunicación.

Estándares para sistemas de identificación

El proceso de estandarización comenzó en 1995. Fruto de este trabajo tres

estándares fueron publicados en el año 2000: ISO 10536, ISO 14443, e ISO 15693.

Son precisamente éstos últimos los estándares más aceptados y extendidos en el

mercado RFiD, formando parte de los conocidos como sistemas HF. Los estándares

mencionados están caracterizados por:

• ISO 10536: Sistema de identificación sin contacto basado en tarjetas. Está

dividido en cuatro partes:

o Parte 1: Características Físicas

o Parte 2: Localización y dimensionamiento del área de cobertura

o Parte 3: Señales eléctricas y procedimientos de reseteo.

o Parte 4: Protocolos de transmisión y respuesta ante un reset.

• ISO 14443 Sistema de identificación sin contacto basado en tarjetas

inteligentes. Se describen parámetros acerca de la distancia de acoplamiento

que, a diferencia de las anteriores, se caracterizan por con rangos de 7 a 15cm

usando 13.56 MHz. También dividido en cuatro partes:

o Parte 1: Características Físicas

o Parte 2: Potencia de la señal RF y características de la misma

o Parte 3: Inicialización y mecanismos anticolisión

o Parte 4: Protocolos de transmisión.

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• ISO 15693: Al igual que los anteriores trata de tarjetas inteligentes. En este

caso los rangos de lectura llegan hasta un metro usando 13.56 MHz. También

tenemos cuatro partes para este estándar:

o Parte 1: Características Físicas.

o Parte 2: Inicialización e interfaces.

o Parte 3: Protocolos.

o Parte 4: Extensión de los comandos e incremento de la seguridad.

Estándares para sistemas de recogida de datos e

identificación automática

Uno de los principales objetivos de JTC1 era establecer las vías de

estandarización en los sistemas de recogida automática de datos basada en RFiD.

El objetivo de muchos de estos estándares era su incorporación en la cadena de

suministro así como en la gestión de sistemas de logística. Se abarcó un gran rango

de frecuencias, desde LF hasta microondas, siendo un verdadero punto de inflexión en

la adopción y promoción de RFiD en el mundo empresarial.

• ISO 15961: Sistemas de gestión de inventarios y Logística. Se establece el

protocolo de datos y la interfaz para las diferentes aplicaciones. Se definen

tanto los comandos como las características de la sintaxis que deberán de

seguir los sistemas de gestión automática de inventarios (formatos de

almacenamiento de datos, modos de compresión…). Éste protocolo es

independiente de los sistemas de transmisión.

• ISO 15962: Completa los requisitos de ISO 15691. Se incluyen normativas de

codificación así como especificaciones de las diferentes funciones lógicas para

implementar. En este caso sí que se especifican los procedimientos de

intercambio de información a través de la interfaz.

• ISO 15963: Especificaciones respecto a la identificación única de las etiquetas

RFiD. Especifica el sistema de numeración, el proceso de registro de un tag

así como el uso de su identificador único.

• ISO 18000: Definición de la interfaz. Proporciona un marco de desarrollo para

definir los protocolos comunes a nivel internacional actualmente en uso.

Especifica el uso del mismo protocolo, cuando sea posible, en las diferentes

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bandas de frecuencia (LF,HF,UHF y microondas) para evitar y minimizar los

problemas de migración de plataformas RFiD de una localización a otra.

• ISO 18001: Define los “Application Requirements Profiles” (ARP)

EPCGlobal

La compañía Wal-Mart y DoD (US Department of Defense) señalaron a

EPCGlobal como el organismo de estandarización a seguir en su política de

implementación de sistemas de identificación por radiofrecuencia. Otras distribuidoras

como Target o Metro AG, líder alemana en el mercado minorista, también adoptaron

los estándares de EPC. Como resultado EPC se extendió como la opción a seguir en

el mercado, estableciéndose como líder indiscutible del sector Logístico.

EPCGlobal comenzó como un centro de investigación del MIT denominado Auto-

ID Center. Fundado en 1999, es una sociedad formada por más de 100 compañías

internaciones y por las principales universidades del mundo. Juntos comenzaron a

construir los estándares y la definición de componentes necesarios para aplicar la

tecnología RFiD a la logística y a la gestión automática de inventarios.

El objetivo prioritario de Auto-ID fue consolidar el concepto del conocido como

Internet de las cosas. Se trata de que el actual Internet salte del universo en que se

mueve al de los objetos, identificados y capaces de conectarse e intercambiar

información. Uno de los investigadores que con más persistencia trabaja este

horizonte es Neil Gershenfeld, del MIT. En 1999, publicó Cuando las cosas empiecen

a pensar [4] donde, junto al relato de experiencias de laboratorio, establecía que

"Además de intentar que los ordenadores estén en todas partes, deberíamos intentar

que no estorbaran”. En su tesis fijaba los derechos de quienes emplean las cosas -

"hacer uso de la tecnología sin atender las necesidades de ésta"- y también los

derechos de las cosas: tener identidad, acceder a otros objetos y detectar su entorno.

Para la consecución del internet de las cosas se desarrolló la red EPC

(Electronic Product Code).

Ya en 2003 EPCGlobal fue creado como una convergencia ente UCC (Uniform

Code Council) y EAN International). Esta organización, sin ánimo de lucro, se encarga

de dar soporte a nuevos estándares de la red EPC. Su objetivo es la adopción del

estándar EPC cómo estándar de uso global. El centro Auto-ID actualmente se

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encuentra incorporada dentro de la estructura EPCGlobal, encargándose de la sección

de investigación y desarrollo.

Figura 23: Componentes básicos de una red EPC

Una red EPC está compuesta de cuatro componentes básicos:

-Un objeto etiquetado con un tag EPC

-Un PC con SAVANT

-Un servidor ONS

-Un servidor PML

Un objeto, como por ejemplo una lata de refresco, está etiquetado con un tag

RFiD EPC. Este tag contiene un código numérico, un identificador único, que indica

qué compañía ha producido la lata, así como otra información extra. El PC Savant es

esencialmente un Host sobre el que tenemos una aplicación software que controla los

diferentes lectores. Una vez el PC ha leído la etiqueta EPC manda el código al

servidor ONS(Object Name Service), devolviendo éste los datos de la empresa a la

que pertenece.

ONS es un servidor que actúa como base de datos que funciona igual que los

DNS de Internet. En lugar de identificar una dirección, identifica un producto. El

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servidor ONS iguala el código EPC a la dirección del servidor donde está guardada la

información del producto.

Con dichos datos el PC Savant puede contactar directamente con el servidor

PML de la compañía directamente. Éste modelo presupone que todas las compañías

tienen servicios web así como servidor PML (Physical Markup Language). Será este

servidor el que contenga todos los datos relativos a la lata en concreto, desde el día de

producción y localización hasta los puntos de la cadena de suministro por los que ha

pasado. El PC dotado con Savant puede usar esta información para conocer si el

producto puede ser puesto en venta o no, así como pedir, en el caso que sea

necesario, nuevas unidades al detectar en el inventario que la cantidad de producto es

inferior a un mínimo preestablecido.

El código EPC es similar al UPC (Uniform Product Code), el estándar del código

de barras. EPCGlobal no sólo está intentando establecer una vía para migración de las

compañías al nuevo sistema de identificación. Está creando un entorno de soporte

denominador GTIN (Global Trade Identification Numbers) bajo el cual UPC y EPC

convergen en un nuevo espacio de identificación.

El código EPC se puede dividir en diferentes partes. Existe una cabecera y tres

secciones para datos, tal y como se muestra en la siguiente figura:

Figura 24: Estructura código EPC

La cabecera identifica la versión del código EPC, en este caso se trata de la

versión 1. La segunda parte indica el “Manager” que, generalmente, es el fabricante

del producto. En el ejemplo propuesto podría ser “Lanjarón”. La tercera parte identifica,

dentro de los productos de la compañía, el producto en concreto. Por ejemplo, “Agua

sin Gas 33cl”. La última parte del EPC es el número de serie del objeto en concreto.

Como vemos el nivel de identificación es aún mayor que en el sistema de código de

barras. Un producto es un ente independiente del que podemos localizar información

asociada, una botella de agua se convierte en un objeto único a nivel global.

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Existen dos versiones de tags EPC: 64 y 96 bits. Actualmente se ha estado

usando la versión con 64 bits. Sin embargo se establece que en un futuro la versión de

96 bits cubra de sobra las necesidades del mercado, estableciendo 28 bits para el

fabricante, 24 bits para el tipo de producto y 36 bits para un ID único. Como vemos

estaríamos hablando que 360 millones de compañías podrían gestionar unos 16

millones de productos diferentes cada una, estableciendo 68 millones de

identificadores únicos de producto.

A pesar de las grandes mejoras que proporcionan los 96 bits aún existen

muchos defensores del sistema anterior debido a que es capaz de cubrir las

necesidades de pequeñas empresas y distribuidores y proporciona un coste muy

reducido.

Los tipos de tags EPC se resumen en la siguiente tabla:

Clase EPC Características Tipo de Programación

Clase 0 Tag pasivo de sólo

lectura.

Programados durante su

fabricación.

Clase 1 Tag pasivo de una sóla

escritura-multitud de

lecturas.

El usuario final puede

programar el tag sólo una

vez.

Clase 2 Tags pasivos regrabables Pueden ser programados

multitud de veces.

Clase 3 Tags semipasivos Pueden ser programados

multitud de veces

Clase 4 Tags Activos Pueden ser programados

multitud de veces

Tabla3: Clases de Tags EPC

Como hemos visto hasta ahora las tags EPC sólo son capaces de almacenar el

código EPC de, a lo sumo, 96 bits. Sin embargo muchas han sido las críticas ante éste

diseño debido a que no explota todas las capacidades que ofrece la tecnología RFiD.

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Debido a la necesidad de incorporar nuevas especificaciones y con el objetivo de

desarrollar un mayor número de aplicaciones surge una nueva generación de tarjetas

inteligentes; GEN2.

Éste rediseño ha sido impulsado por la cadena Wal-Mart, DoD y otras

compañías que requerían una estructura de datos mucho más flexible y que estuviese

dotada de áreas de memoria configurables, como vemos un diseño totalmente opuesto

al ID único y estático propuesto en la primera generación. Actualmente este estándar,

adoptado por ISO, comienza a destacar en implementaciones y aplicaciones de

mercado.

NFC

NFC (Near Field Communications)[5] es una tecnología inalámbrica basada en

radio frecuencia diseñada para comunicaciones bidireccionales de corto alcance,

típicamente en el rango de unos cuantos centímetros. Puede considerarse que NFC

está englobado en la categoría general de “tecnologías RFiD”, ya que comparte la

misma base tecnológica. NFC puede ser utilizada y, de hecho, ya se está utilizando,

para implementar servicios de Networked RFiD y Mobile RFiD. Compañías como

Philips, Nokia, Sony, Samsung, Motorola o incluso la firma de tarjetas de crédito Visa

utilizan o planean utilizar NFC. NFC ya se está estandarizando en varios organismos

como ISO/IEC, ECMA, IETF y ETSI.

Además de ser utilizada para identificación, NFC añade nuevas funcionalidades

con respecto a los sistemas tradicionales RFiD. NDC detalla, entre otros aspectos, el

protocolo de transporte y los métodos de intercambio de datos, así como mecanismos

para el control de la colisión durante el inicio de la comunicación. NFC opera en

13.56MHz (banda HF) y los datos se transmiten con unas tasas de 106 Kbit/seg y 212

Kbit/seg, aunque se pueden alcanzar tasas mayores que 424 Kbit/seg. La inclusión de

NFC en el terminal móvil ha supuesto asegurar la compatibilidad de esta tecnología

con otras tecnologías inalámbricas como BlueTooth o WiFi.

En el caso de NFC la comunicación es Half-Duplex. En una comunicación entre

dispositivos NFC ambos pueden leer y transmitir datos, lo que difiere de la tecnología

RFiD en sí. No obstante, al igual que en RFiD, el dispositivo que actúa como lector

inicia la comunicación y controla el intercambio de datos.

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Figura 25: Diagrama de funcionamiento de NFC

Debido a que en NFC el alcance es muy pequeño, la transmisión mediante esta

tecnología es muy segura. Este motivo, junto a otros niveles de seguridad, hacen de

NFC una de las claras candidatas a aplicaciones de transferencia de información

confidencial o el pago mediante el teléfono móvil.

NFC-Forum es el organismo fundado por Nokia, Philips y Sony encargado de

promover el uso de la tecnología NFC en todo tipo de dispositivos electrónicos y de

desarrollar especificaciones y asegurar la interoperabilidad entre dispositivos y

servicios.

Se prevé que el uso de NFC aporte a los usuarios nuevos servicios de valor

añadido en los próximos años. Varios estudios estiman que en el año 2011 el 30 % de

los terminales incorporarán NFC y su uso no estará limitado a aplicaciones de pago,

sino que también se utilizará para acceder a información sobre objetos.

USN

USN (Ubiquitous Sensor Network) [6] es una infraestructura inteligente de

información para la sociedad de la información que proporciona información centrada

en el usuario y servicios de conocimiento a cualquier persona, en cualquier momento y

cualquier lugar. La información y el conocimiento se desarrollan para la infraestructura

mediante sensibilidad al contexto detectando, almacenando, procesando e integrando

información tanto de la situación como del entorno obtenida de sensores fijados en

cualquier objeto. USN no se centra tan sólo en la tecnología de los sensores, sino que

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trata aspectos de todos los niveles, desde el físico hasta los relacionados con los

servicios y usuarios.

Figura 26: Arquitectura USN

USN propone, por tanto, una visión coincidente en ciertos puntos con la de RFiD

en red, aunque hay importantes diferencias tanto en los dispositivos como en la

arquitectura que hacen que podamos considerarlos mundo aparte. No obstante, hay

un área de contacto: RFiD en red asistida por sensores (RFiD en relación USN)

Figura 27: Convergencia entre USN y RFiD

En este escenario las etiquetas RFiD estarían además equipadas con sensores

(o bien el sensor estaría equipado con una etiqueta RFiD). Por ejemplo, en el

transporte de ciertos productos, un tag RFiD activo podría enviar a un lector RFiD una

señal de aviso cuando su sensor detectase un cambio indeseado en las condiciones

ambientales; al estar asociado un código de identificación al sensor sería fácil localizar

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cuál es el producto afectado. O bien podría accederse a la información proporcionada

por un sensor, y almacenada en algún sistema en la red, a través de su código de

identificación.

No olvidemos que RFiD (Radio Frecuency Identification) es un término genérico

para referirse a tecnologías que usan ondas de radio para almacenar y recuperar

datos de forma remota. El hecho de que un sensor posea un ID RFiD nos ahorra una

gran cantidad de flujo de datos. En sistemas de sensores Bluetooth o ZigBee es

necesario un descubrimiento entre los sensores y el Gateway, siendo necesaria una

negociación anterior a la transmisión de información. En este caso estaríamos

hablando de un sistema Plug&Play puro, ya que añadir un sensor nuevo a la red no

necesita de este intercambio de información previa (ya se identifica de forma implícita

a través de su UID). Además, si usamos un protocolo RFiD como ISO 15693 (incluye

control de colisión) podríamos leer en paralelo un número elevado de sensores que

emiten información al mismo tiempo.

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APLICACIONES

Dado el gran número de aplicaciones existentes y previstas de Networked RFiD

y a la gran variedad de funcionalidades y áreas que abarcan, resulta difícil realizar una

clasificación de las diferentes aplicaciones. JCA-NID [7] (Joint Coordination Activity on

Network Aspects of Identification Systems) señala cinco funcionalidades principales

comunes a la mayoría de aplicaciones:

• Cobro

• Control de acceso

• Monitorización y seguimiento

• Autenticación

• Recuperación de la información

Combinando estas funcionalidades podemos obtener distintos escenarios y

aplicaciones. En cualquier caso, es necesario recordar que “la tecnología RFiD es una

herramienta que permite y facilita funcionalidades; no una meta en sí misma”

(definición de ITU [8]). Así pues, al hablar de las distintas aplicaciones es necesario

distinguir su funcionalidad, en qué ámbito van a desarrollarse, quienes serán los

usuarios…

Intentaremos clasificar las diferentes aplicaciones RFiD según estén orientadas

al negocio, al gobierno o al consumidor, siguiendo el criterio de la ITU y de otros

autores. [9]

Aplicaciones para el negocio

En el campo de la gestión de la cadena logística, RFiD representa uno de los

avances más significativos desde la incorporación del código de barras en los setenta.

Implementaciones locales de RFiD ya han demostrado proporcionar múltiples ventajas

en este campo, pero los beneficios que aporta RFiD se maximizarán cuando todas las

partes de la cadena logística se interconecten y usen el mismo sistema de extremo a

extremo. El etiquetado de elementos como los productos y sus contenedores mejora la

visibilidad y control de los suministros y acelera los procesos de inventariado. Permite

determinar la llegada y salida de los productos en cada punto de la cadena,

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reduciendo las pérdidas por robo y mejorando los procesos de entrega. Con lecturas

automáticas en distintos puntos puede recogerse un flujo continuo de información que

permite controlar la mercancía desde el origen hasta el destino. Todo esto permite

racionalizar los procesos y reducir costes.

Figura 28: Incorporación de RFiD en la cadena de suministro.

Para el transporte, RFiD permite la monitorización de flotas, la identificación de

vehículos… Para empresas de entrega de paquetes RFiD puede mejorar los plazos de

entrega y la gestión del negocio. En el transporte de personas, RFiD facilita el control

de equipajes y su gestión mediante su etiquetado (el caso más claro de aplicación es

su uso en las compañías aéreas).

Las etiquetas RFiD permiten la identificación de personas y, por tanto, el control

de acceso y asistencia.

En el campo de los procesos industriales RFiD, combinada con redes de

sensores y actuadores, puede mejorar la eficiencia de fábricas, laboratorios y cadenas

de producción.

En el área de la agricultura y la ganadería también hay múltiples aplicaciones

para RFiD. En invernaderos, las etiquetas RFiD ofrecen importantes ventajas sobre los

tradicionales códigos de barras (por ejemplo, no necesitan estar limpias, secas y

visibles). El etiquetado de animales facilita el control del ganado, el seguimiento de la

información relacionada con la carne para consumo a través de las diferentes

etapas…etc.

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Aplicaciones para el gobierno

La tecnología RFiD permite a los gobiernos el despliegue de aplicaciones que

favorecen tanto a los propios procesos del gobierno como a su relación con los

ciudadanos.

En cuanto a procesos administrativos, RFiD permite a los gobiernos optimizar

sus flujos de trabajo, monitorizar y controlar los procesos e incrementar su

transparencia, obtener de forma sencilla todo tipo de información estadística, combatir

la falsificación de documentos oficiales….

Figura 29: Pasaporte RFiD

En el área de seguridad y defensa, RFiD permite fortificar los sistemas de

seguridad nacional, por ejemplo controlando el paso de mercancías en ciertos puntos

de las fronteras. Usar RFiD para identificar a las personas, por ejemplo en documentos

de identidad, pasaportes o licencias de conducción puede conducir a mayores niveles

de seguridad, si bien hay que tener en cuenta las cuestiones relacionadas con la

privacidad. El etiquetado del material militar puede incrementar la capacidad

operacional de los ejércitos.

De cara al ciudadano, RFiD permite a los gobiernos ofrecer a los ciudadanos

servicios avanzados y una mejor relación con los organismos administrativos, algo que

se conoce como gobierno electrónico.

En el ámbito de la atención sanitaria la tecnología RFiD ofrece múltiples

posibilidades. El etiquetado de los pacientes permite la rápida y precisa obtención de

su información médica, el control de su localización (por ejemplo en el interior de un

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hospital), seguimiento de su medicación… El etiquetado del personal sanitario nos

proporciona nuevos métodos para realizar pedidos de medicamentos y material

sanitario de forma electrónica desde cualquier parte. El etiquetado del material

sanitario y medicamentos permite la mejora del inventariado y control en los

hospitales, la rápida consulta de información sobre los medicamentos o el seguimiento

de ciertos elementos como bolsas de sangre para transfusiones. Las aplicaciones en

este ámbito son innumerables y están en pleno apogeo de su desarrollo.

Para los sistemas de las bibliotecas, RFiD automatiza el proceso de préstamo y

devolución de libros así como el inventariado del catálogo. Esto no sólo es válido para

sistemas públicos, sino que empresas editoriales y de impresión ya se están

beneficiando de esta tecnología.

Aplicaciones para el consumidor

RFiD permite múltiples aplicaciones para el consumidor, especialmente con la

introducción de Mobile RFiD. Incluir la tecnología RFiD en dispositivos como los

teléfonos móviles abre la puerta a un nuevo abanico de aplicaciones para el

consumidor. Desde obtener información en el teléfono móvil sobre cualquier elemento

(productos en un supermercado, carteles de cine…) hasta el pago electrónico.

En el campo de mejora del bienestar, cabe destacar el seguimiento de alimentos

desde el origen al destino: cuando un alimento llega al supermercado, el consumidor

puede obtener en su teléfono móvil toda la información referente a él desde el

momento de su producción hasta su llegada al punto de venta. También son posibles

aplicaciones de control de niños en colegios y otros recintos, así como la atención a

personas de la tercera edad.

En el ámbito del ocio y la cultura RFiD ofrece múltiples posibilidades. Gracias a

la tecnología de identificación por radiofrecuencia se podrán descargar en el móvil

información sobre productos o visitas guiadas a museos.

El pago electrónico es una de las aplicaciones emergentes más importantes de

RFiD. Con RFiD se puede facilitar el pago electrónico en supermercados,

restaurantes, transportes públicos… Esto puede hacerse mediante la precarga de la

etiqueta o bien con un sistema como el de las tarjetas de crédito, es decir, realizando

el cobro a través de la entidad bancaria del usuario. En estas aplicaciones, sobre todo

la última, es muy importante una gestión de la privacidad de los datos almacenados.

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En Granada ya podemos disfrutar de servicios dotados con RFiD como el bonobús de

la compañía Rober o el ForFait de Sierra Nevada.

Figura 30: Localización en interiores con RFiD

Un tipo de servicios que permite RFiD son los servicios conscientes de la

localización, que se extienden de forma transversal al resto de áreas comentadas, y no

sólo a las del consumidor. Ya que las etiquetas o lo lectores pueden estar asociados a

una localización concreta, es posible utilizar esta información para proporcionar

servicios conscientes de localización. Un ejemplo típico es obtener información sobre

el tráfico en función del punto dónde nos encontremos, o bien que el teléfono móvil del

usuario desvíe ciertas llamadas al contestador cuando detecta que el usuario ha

entrado en la oficina.

Otros servicios de localización con RFiD son los denominados RTLS (Real Time

Locating System). Una combinación de lectores HF con tags activas nos permite, a

través de la triangulación, la localización con suficiente exactitud para controlar activos

(de un Hospital por ejemplo) en interiores.

RFiD además permite la interconexión de dispositivos y su integración con las

personas, abriendo las puertas a un entorno dónde la tecnología se integra en la vida

cotidiana.

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MFid

A lo largo de la consecución de éste proyecto se pretende dar solución a

problemas de la vida cotidiana en los que RFiD puede ser una solución eficiente y

definitiva. Como hemos explicado hasta ahora la identificación por RF ha formado

parte de multitud de aplicaciones, sobre todo orientadas a logística y al control de la

cadena de suministro. En el siglo XXI hemos de ser capaces de obtener un mayor

rendimiento de las tecnologías a partir de lo que denominaremos como búsqueda de

valor añadido.

Contexto

En una sociedad en plena evolución tecnológica, dónde la capacidad de los

dispositivos aumenta tal cuál Moore vaticinó en la ley que lleva su nombre, hemos de

analizar las necesidades que se generan, siendo capaces de adaptarnos y responder

con nuestro conocimiento ofreciendo nuevas soluciones.

Es precisamente esta capacidad de adaptación la que en cierta medida motiva

este proyecto. Como vimos a lo largo de la introducción RFiD nació como una

tecnología de identificación, pero ¿Por qué no dotarla de un sentido más amplio?

Como veremos a lo largo de este estudio existen diferentes movimientos que nos

llevan a un mercado farmacéutico innovador y más controlado, junto con una sociedad

que, debido a su gran nivel de envejecimiento, genera la necesidad de nuevos

servicios que hasta ahora no eran notorios. En este contexto, y debido a que

organismos de relevancia como el hospital Gregorio Marañón y la FDA (Food,&Drug

Administration) estadounidense están apostando por el cambio, ¿Por qué no portar

dichas soluciones al entorno más cercano?

Vivimos en una sociedad, la española, con un nivel muy elevado de

envejecimiento de la población en la que normativas y leyes como la “Ley de la

Dependencia” establecen la necesidad de cubrir un mayor número de necesidades.

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Figura 31: Estimación de población en España en 2050. Fuente: INE

Actualmente un 17% de la población (siete millones y medio de españoles)

superan la edad de 65 años. Y las previsiones no son mucho más halagüeñas. Se

prevé un gran crecimiento del número de personas mayores alcanzando, en 2050, un

36% del total de habitantes. Para entonces seremos el tercer país más viejo del

mundo, por detrás de Corea y Japón. En este contexto, la esperanza de vida crece,

año tras año, para las mujeres más que para los hombres: las españolas viven una

media de 83,76 años y los varones, 77,33. Navarra, La Rioja y Castilla y León son las

comunidades más longevas.

Según las estadísticas un tercio de los mayores presenta algún grado de

dependencia para desarrollar sus actividades diarias. Si a esto añadimos los cambios

sociales que hacen necesaria la búsqueda de soluciones profesionales y el impulso de

la Ley de Dependencia, queda patente el gran campo de actuación que se abre para el

negocio asistencial, en todas sus formas y modalidades de negocio: ayuda

domiciliaria, teleasistencia, servicios residenciales, productos para mayores…

Además, el deseo de envejecer en casa (cerca del 90% de los mayores

dependientes permanecen en su domicilio) y el ahorro con respecto a las fórmulas

residenciales conocidas, están impulsando la demanda de los servicios de asistencia a

domicilio (SAD) muy por encima de cualquier otro sistema de atención.

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Según los últimos datos oficiales, sólo el 4,39% de los mayores de 65 años

cuenta con un servicio de ayuda a domicilio, por lo que este servicio está destinado a

crecer en los próximos años: se estima que alrededor del 15-16% y que alcance en

2010 al menos al 10% de la población mayor.

La Ley 39/2006 de Promoción de la Autonomía Personal y Atención a las

Personas en Situación de Dependencia define como tales a quienes necesitan

permanentemente la atención de terceras personas u otras ayudas para realizar

actividades básicas de la vida diaria, así como a los discapacitados intelectuales o

enfermos mentales. Para 2009, el Gobierno ha destinado 1.558 millones de euros para

financiar la aplicación de la Ley, de las que ya son beneficiarias más de 520.000

personas.

El Catálogo de Servicios engloba las distintas opciones de atención a la

dependencia: teleasistencia, ayuda a domicilio, centro de día y de noche, atención

residencial. La Red de Servicios Sociales de las comunidades autónomas calcula que

se necesitarán unos 300.000 profesionales para afrontar el enorme reto que hay por

delante. De manera incipiente, la Ley de Dependencia arroja claras oportunidades.

La clara necesidad de una atención de primer orden en el domicilio y su

compatibilidad con los sistemas actualmente en uso hace de este sector uno de los

más atractivos para proyectos de innovación y desarrollo.

La esperanza de la industria farmacéutica: e-pedigree

La falsificación de medicamentos forma parte de un fenómeno global que mueve

miles de millones de euros. Este tipo de fármacos incumplen las normas establecidas

en materia de seguridad, calidad y eficacia. En las etiquetas de esos medicamentos se

incluye, de manera deliberada y fraudulenta, información falsa acerca de su identidad

o su fabricante. Esta práctica afecta tanto a productos de marca como genéricos; en

algunos casos, la composición es correcta pero el envase ha sido falsificado, mientras

que en otros, la composición es incorrecta o bien no incluye el principio activo o éste

es insuficiente.

Hasta hace poco la tendencia con más auge era la falsificación de fármacos

nuevos, caros y asociados a los nuevos estilos de vida, como las hormonas, los

esteroides y los antihistamínicos. Mientras, en los países en desarrollo, esta actividad

fraudulenta se concentraba en los medicamentos utilizados para combatir

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enfermedades potencialmente mortales, como la malaria, la tuberculosis y el

VIH/SIDA. Se trata de un fenómeno en expansión, ya que cada vez hay más

medicamentos falsificados, en particular los de elevado costo, como los medicamentos

contra el cáncer, y los que son objeto de una fuerte demanda, como los antivirales.

Aunque es difícil obtener cifras precisas, se calcula que los medicamentos

falsificados representan más del 10% del mercado farmacéutico mundial. Si bien esta

práctica existe en todas las regiones, los países en desarrollo son los que se llevan la

peor parte, pues, según se estima, el 25% de los medicamentos que se consumen en

ellos han sido falsificados. Se considera que en determinados países ese porcentaje

alcanza hasta un 50%.

El “Centre for Medicines in the Public Interest”, de los Estados Unidos, prevé que

en 2010 el valor total de las ventas de medicamentos falsificados a nivel mundial

ascenderá a 75000 millones de dólares, lo que representa un incremento de más del

90% con respecto a 2005.

Debido a la grave situación en la que se están viendo envueltas las empresas

del sector muchos han sido los congresos celebrados para buscar una solución viable

al problema. Sin ir más lejos el 15 de Mayo se reunió en Sevilla la Asamblea General

de la Federación de la Industria Farmacéutica Europea (EFPIA) con el objeto de

estudiar los últimos datos del sector así como analizar el éxito de las medidas

adoptadas.

David Shore, director de seguridad global de Pfizer Internacional y buen

conocedor de la mafia que se enriquece a costa de la salud del resto, alertó de cifras y

datos que resultan, como mínimo, sorprendentes. Una sola máquina de un laboratorio

clandestino de Viagra produce 30.000 paquetes en 24 horas. Teniendo en cuenta que

cada paquete tiene cuatro viagras y que venden cada una a 15€, no hay más que

echar la cuenta para ver que este ‘negocio’ mueve más dinero que el tráfico de

cocaína. Hay muertes cuya causa probada ha sido la ingesta de estas falsificaciones

pero son pocas comparadas con las que debe haber a tener en cuenta los millones de

pastillas ilegales que circulan por el mundo, más si cabe desde que existe Internet.

La OMS y el FBI afirman que el 10% de los medicamentos que circulan en el

mundo son falsos, llegando a ser del 50% en algunos países africanos y el 1% en

países desarrollados. Sin embargo es prácticamente imposible calcular su magnitud.

En España, donde no se sabe la cota que alcanzan estas ventas, Policía y Guardia

Civil trabajan en busca de estos criminales y en los últimos meses han cerrado varias

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operaciones con decenas de detenidos que se enriquecían a costa de personas

desinformadas seguidoras de la religión del culto al cuerpo. En Zaragoza y Aranjuez

se han destapado laboratorios de anabolizantes y hormonas de crecimiento y en

Barcelona y Málaga redes fraudulentas que comerciaban con productos adelgazantes

excesivamente hormonados y con milagrosos anabolizantes. En el ámbito del

culturismo se han incautado también, procedentes de china, anabolizantes, hormonas

y Viagra.

Nerea Rodríguez, coordinadora de área de la Subdirección General de Gestión

Aduanera española, ha declarado que en 2007 hubo 45.000 retenciones de medicina

falsificada. Un suma y sigue que, debido a lo lucrativo del negocio y a la falta de un

marco legislativo acorde a la alarmante situación que hace peligrar la salud pública,

cada vez va a más.

Muchos son los ejemplos de medicamentos mundialmente conocidos que han

sido objetivos de estas redes de falsificación:

• En enero de 2006, la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) de

los Estados Unidos lanzó un mensaje de alerta contra los antigripales

falsificados, como era el caso del fármaco Tamiflu (oseltamivir).

• A principios de 2006, tras descubrir en los Países Bajos cápsulas de Tamiflu

que sólo contenían lactosa y vitamina C, sin ningún principio activo, el

Organismo Neerlandés de Inspección de Salud alertó a los consumidores del

peligro que suponía adquirir ese producto a través de Internet. Al mismo

tiempo, en el Reino Unido las autoridades incautaron 5000 envases de Tamiflu

falsificado, por un valor estimado de 500000£.

• En un estudio de la Organización Mundial de la Salud sobre la falsificación de

medicamentos se señaló la presencia de este tipo de productos en 20 países

entre enero de 1999 y octubre de 2000, y se llegó a la conclusión de que el

60% de los casos de falsificación correspondían a los países pobres y el 40%,

a países industrializados.

• El Ministro de Salud del Perú estima que la venta ilegal de estos medicamentos

representa entre el 15% y el 20% del mercado local.

• En un estudio reciente publicado en la revista “The Lancet” se llegó a la

conclusión de que hasta un 40% de los productos en cuyas etiquetas se indica

que contienen artusenato (el medicamento más eficaz de que se dispone

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actualmente para combatir la malaria) no tienen ningún principio activo y, por

tanto, ningún efecto terapéutico.

Como hemos visto la aparición de fármacos falsificados es un problema

creciente escala global. Muchos son los gobiernos que están comenzando a tomar en

serio éste gran negocio encubierto que mueve miles de millones de euros al año.

Como es previsible la cadena de suministro y su complejidad asociada hacen que el

riesgo de adulteración en alguna de las etapas se incremente. Según la Food and

Drug Administration (FDA), el número de investigaciones relativas a los fármacos

falsificados ha aumentado en un 90% de 2003 a 2004. Entre los incontables casos, se

encuentran algunos tristemente célebres, como el de los parches anticonceptivos

Ortho Evra (febrero 2004), carentes de principio activo, que fueron vendidos a través

de numerosos portales web, o el incidente de las cápsulas de Procript encontradas en

2002 en Miami, compuestas tan sólo de agua del grifo.

Figura 32: Casos de falsificación en EEUU.

En España, aunque las autoridades competentes (Ministerio de Sanidad y

Consumo y Consejerías Autonómicas de Salud) admiten un “índice de falsificación del

0%” en la venta legítima de fármacos (en nuestro país el comercio con medicamentos

únicamente se permite en farmacias), la Agencia Española de Medicamentos y los

colegios de farmacéuticos han expresado su deseo de un mayor acceso a la

información relativa a los fármacos con que comercian. Así, el Ministerio reconoce la

existencia, por una parte, de una implementación legal interna (cristalizada en el Real

Decreto de Trazabilidad, que completa la Ley de Garantías y Uso Racional de

Medicamentos y Productos Sanitarios), y, por otra, la adscripción a los proyectos e

iniciativas llegadas desde la cúpula europea.

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En una reunión de agencias en 2004, John M. Taylor, comisario asociado para

asuntos reglamentarios en la Administración de Alimentos y Fármacos (Food and Drug

Administration, FDA), reconocía que “ninguna varita mágica resolverá el problema de

la falsificación de medicamentos. Más bien, necesitamos una estrategia

multidireccional. Y hay disponibles muchas nuevas tecnologías para contrarrestar la

amenaza”.

De la necesidad de recopilación de toda la información relativa a la vida de un

medicamento nació la idea de la creación de un perfil electrónico, o e-pedigree. Un

pedigree es un registro certificado que contiene información sobre cada distribución de

medicamentos de prescripción. Registra la venta de un objeto de cualquier fábrica de

fármacos, adquisiciones y ventas de los mayoristas o embaladores, y la venta final a

una farmacia o entidad que administre o dispense el medicamento. El pedigree

contiene información sobre el producto, la transacción, los distribuidores, y el receptor,

así como las firmas (electrónicas) de todos ellos.

Gran parte de los primeros esfuerzos en torno a una posible solución para el

sector farmacéutico se centraron en cimentar el pedigrí con fórmulas electrónicas,

tanto en cuanto a aplicaciones para administrar pedigrees como en lo referente al

hardware, en forma de tecnología para sensores capaces de capturar datos, tales

como la identificación por radiofrecuencia (RFiD).

En su informe “Combating Counterfeit Drugs” (Combatir la Falsificación

Farmacéutica), de febrero de 2004, la FDA estima que la adopción y uso extendido de

una tecnología de seguimiento parece factible para el 2007. En realidad, el camino a lo

que ya ha cristalizado como el e-pedigree había arrancado en los EEUU en 1988,

cuando el Congreso aprobó la Prescription Drug Marketing Act (PDMA), con el

requerimiento de la instauración de un pedigrí de medicamentos: la capacidad de

seguimiento de un fármaco específico a través de la cadena de suministro, rastreando

su trayectoria exacta. Esto contribuiría a asegurar la integridad de la oferta

farmacéutica proporcionando un pedigrí exacto.

La idea contenida en el informe de 2004 de la FDA especificaba una serie de

requerimientos funcionales del e-pedigree, incluyendo:

• Autentificación de cada propietario listado en el pedigrí de un medicamento,

con un seguimiento desde el propietario actual hasta el propietario original y el

primer envío.

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• Validación de la correspondencia entre el fármaco referenciado en el

documento pedigree y el producto físico recibido.

• Certificación de que los productos recibidos tienen pedigrí, y de que sólo

aquellos que cuenten con el documento serán enviados.

• Asociación de la información del pedigrí con los envíos pendientes.

• Confirmación de que los productos enviados contienen pedigríes completos y

exactos.

Más allá de la pura necesidad de los datos básicos, un esquema exitoso de e-

pedigree debe proporcionar una estructura adecuada para la aplicación de firmas

digitales, compatible con las leyes y que permita que el documento completo sea

actualizado-seguido por consecuentes propietarios y distribuidores del producto. En

cada paso de la cadena, los documentos deben incluir todas las revisiones y firmas

electrónicas previas de todos los dueños anteriores, tal y como requiere la ley. Cada

firma debe ser aplicada de modo que su carga informativa incluya el documento de

pedigrí completo hasta ese momento.

En junio de 2006, un informe del US FDA identificaba la RFID como la

“tecnología más prometedora para la implementación del seguimiento electrónico en la

cadena de suministro de fármacos”, recomendando a los sectores implicados que “se

trasladen rápidamente a implementar esta tecnología”.

En la industria farmacéutica, la RFID puede construir automáticamente un e-

pedigree, que sigue y documenta un medicamento o utensilio médico desde el punto

de manufactura al punto de venta, conteniendo información sobre todas las

transacciones de movimiento que atraviesa el producto hasta que llega a la farmacia,

al paciente o usuario. Las etiquetas RFID, colocadas en un producto unitario, caja o

palet permiten la captura y el seguimiento de la información de custodia de los

productos entre los eslabones. Estas etiquetas funcionan como códigos de barras

implementados, conteniendo un identificador único que puede ser vinculado a

información detallada sobre el producto, como un Código Farmacéutico Nacional (en

EEUU, National Drug Code, NCD), información sobre la dosis y la potencia, el número

de lote y las fechas de manufactura y caducidad. Se constituiría así una cadena de

custodia con informes sobre los movimientos entre las partes que intercambian el

producto, casi a tiempo real.

Además de garantizar fármacos más seguros, la RFID mejora los procesos de

manufactura e inventariado de los medicamentos, aumenta la seguridad del paciente,

perfecciona los procesos de intercambio, y reduce costes y falsificaciones. En este

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sentido, las compañías podrían beneficiarse de las ventas de la tecnología en cuanto a

seguir la pista con mayor efectividad de los fármacos, retirar productos del mercado,

aumentar la eficiencia operacional y eliminar (o reducir significativamente) la

prevalencia de los fármacos falsificados y los errores en las dosis de los

medicamentos. Las ventajas de la tecnología son extensibles a otras ramas del sector,

como la logística en hospitales.

Aquí, dado que la RFID sigue, localiza e informa automáticamente de

medicamentos específicos y de aparatos médicos, el personal de un hospital puede

dedicarse con mayor facilidad a las retiradas del mercado de ciertos productos, las

actualizaciones del stock, las expiraciones y los casos de fármacos falsificados.

Además de mejoras cualitativas en la gestión humana de los pacientes

(consultas menos intrusivas, dada la automatización de los datos del enfermo), la

tecnología RFID permitiría, plausiblemente, reducir la cifra de hasta 98.000 (según

reconocía el Institute of Medicine, IOM, en 1999) pacientes que mueren al año por

errores humanos en sus tratamientos en los EEUU.

Hasta la fecha, compañías farmacéuticas como Pfizer, GlaxoSmithKline y

Purdue Pharma han experimentado con programas piloto de RFID, aunque los

resultados todavía están siendo recopilados y es temprano para emitir un balance

global de las pruebas. A menudo, a la mayor seguridad para el consumidor, y el

revestimiento económico de un mejor control de la producción interna, a la decisión de

implementar RFID de las compañías se suma de modo determinante un imperativo

externo, como en el caso de Purdue Pharma: el gigante Wal-Mart publicó en 2003 que

exigiría a sus proveedores el etiquetado RFID para la trazabilidad de los

medicamentos.

Un ejemplo de la versatilidad de las etiquetas RFID en el sector farmacéutico lo

constituye el caso de la empresa Ferroxcube, que ha trabajado con SSI Schäfer para

implementar el empaquetado de sus medicamentos, incorporando tags RFID. La

novedad desarrollada por Ferroxcube, en palabras de uno de sus responsables en

España, Óscar Pérez, consistió en convertir a los tags en componentes sólidos-

rígidos, no elásticos, con un núcleo magnético (que atrae el campo), lo cual mejora sus

rendimientos al trabajar con líquidos (jarabes, etc.).

Como hemos visto el mercado farmacéutico ha señalado a la tecnología de

identificación por radiofrecuencia como la solución al oscuro negocio de la falsificación

de fármacos. Además dicha decisión nos permite conocer información relevante de

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cualquier medicamento (origen, principio activo…) por lo que podemos recabar, con un

simple lector RFiD, todos los datos que porte el Tag situado en el fármaco.

Dicha capacidad empieza a ser explotada por diferentes sectores sanitarios.

Conocer las 5 “W” (denominadas así por el sector periodístico -¿Qué?, ¿Quién?,

¿Cómo?, ¿Cuándo? Y ¿Dónde?-) de cualquier fármaco nos permite una gestión de

activos eficiente y flexible.

Aplicación RFiD: Gregorio Marañón

Uno de los puntos más delicados que los servicios sociales apuntan como una

necesidad básica y vital es el control de medicación a las personas mayores. Como los

datos del gobierno de la nación indican, un gran número de personas ha de gestionar

la ingesta de fármacos de forma individual y sin supervisión, siendo éste una gran

fuente de problemas y errores de carácter sanitario.

Según María Sanjurjo, jefa del Servicio de Farmacia del Hospital Gregorio

Marañón, “la medicación es un proceso muy delicado, con un porcentaje de error

comparativamente muy alto”. Y es que según el informe “To Err Is Human: Building a

Safer Health System” (“Equivocarse es humano: construyendo un sistema sanitario

más seguro”), [10] del Institute Of Medicine (IOM) de Estados Unidos, los fallos en las

tomas y la ausencia de un sistema control de la medicación ocasionan alrededor de

7.000 muertes al año sólo en ese país.

Es por ello que grandes empresas de calado internacional, como Microsoft, han

comenzado a tratar con soluciones RFiD que consigan disminuir este número tan

preocupante de errores de medicación.

22 edificios, 1.800 camas y cerca de 8.000 trabajadores hacen del Hospital

General Universitario Gregorio Marañón de Madrid una auténtica ciudad sanitaria. Su

gran apuesta por la innovación y el desarrollo ha llevado a este centro a intentar

diseñar una propuesta de valor para tratar el gran número de casos de errores de

medicación, y para ello ha contado con las empresas más punteras del mercado

tecnológico (Intel, Fujitsu, Microsoft…)

El primer paso fue la implantación de un programa de prescripción electrónica a

finales de 2003. El programa incorpora una serie de alertas y filtros: contrasta la

medicación con el historial del paciente y avisa al doctor en caso de alergias, calcula

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las dosis, etcétera. Además, dispone de una serie de protocolos de guía, prediseñados

y acordados según el tipo de enfermedad.

A pesar de que los nuevos sistemas reducían mucho los riesgos, aún no se

habían cubierto los posibles errores en la administración final de los medicamentos por

parte de las enfermeras. La administración de una dosis incorrecta o la confusión entre

la medicación de dos pacientes de un mismo cuarto no son situaciones muy

habituales, pero en caso de producirse pueden acarrear graves consecuencias. No

podemos olvidar que en un Hospital de estas características, en las que cada paciente

toma una media de 4 fármacos diarios, se producen miles de administraciones diarias.

La iniciativa consiste en identificar los medicamentos y los pacientes mediante

chips RFID (tal y como apuntaba FDA estadounidense), y verificar con el programa de

prescripción electrónica, a través de redes inalámbricas, que ambos son correctos. En

el momento de la administración, la enfermera lleva una PDA provisto de lectores

RFID y Wi-Fi, y valida ambos parámetros de forma on line. Si existe algún fallo el

programa le avisaría del error.

El principal beneficio obtenido con el nuevo sistema es un incremento de la

seguridad de los enfermos. Proyectos como éste acercan la tecnología al paciente y

demuestran que sirve para salvar vidas. No obstante, existen muchas otras ventajas

que también se han tenido en cuenta a la hora de su implantación y que se están

evaluando en el actual proyecto piloto; entre otras, el aumento de la eficiencia en todos

los procesos relacionados con el medicamento. Otro de los beneficios del nuevo

sistema es que proporciona mayor tiempo para los profesionales sanitarios que, así,

pueden dedicarse a otras tareas.

Cómo vemos en el mundo sanitario están surgiendo claras vías de expansión de

la tecnología RFiD. Muchas son las iniciativas, junto con las de la FDA estadounidense

y hospitales como el Gregorio Marañón o el Costa del Sol, que señalan a RFiD como

la solución a los problemas en la toma de medicación. Sin embargo esta tecnología

actualmente sólo llega a un porcentaje ínfimo de los 7 millones y medio de españoles

que superan la edad de 65 años y de los que un tercio requiere de cuidados

especiales. El control de medicación es imprescindible, incluyendo el control de la

misma en el ámbito familiar, ¿Por qué no portar dicha tecnología al contexto

doméstico?

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Antecedentes

Como hemos visto el control de la medicación es vital para asegurar la calidad

de vida de los pacientes. Gobiernos e instituciones internacionales, como FDA en

EEUU, están apostando por la implementación de RFiD en el mercado farmacéutico

para paliar los problemas de falsificación. Con el uso del ePedigree seremos capaces

de reconocer un medicamento ya no sólo por su nombre o compuesto activo, sino por

su fecha de envase, distribuidor, punto de venta… Un medicamento deja de ser un

objeto inventariable para convertirse en único a nivel global. Precisamente esta nueva

concepción originada en el mundo farmacéutico e impulsada por compañías tan

importantes como Pfizer será una de las características que nos permitirán llevar al

entorno doméstico un control más exhaustivo del control de las tomas de medicación.

El entorno doméstico es en gran medida uno de los principales focos de fallos en

la ingesta de fármacos. Un gran porcentaje de la población de personas mayores vive

en soledad. Proporciones como el 50% en Dinamarca y el 20% en España, Portugal o

Grecia indican que se trata de un problema en pleno crecimiento debido al

envejecimiento de la población en las próximas décadas.

Muchos de nosotros tenemos familiares en ese rango de edad y somos claros

conocedores de las necesidades y cuidados que requieren. No es extraño que nuestro

abuelo o madre olvide la toma de medicación e incluso la dosis correcta que ha de ser

suministrada, y no existe ninguna manera de que sus responsables conozcan dicha

información. Es en este marco dónde nace el sistema MFid.

Figura 33: Pastillero tradicional.

El conocido como pastillero electrónico lleva muchos años en desarrollo. Muchos

han sido los avances en los diseños que permiten esta funcionalidad. Desde los más

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primarios, en los que primaba la simplicidad y la facilidad de uso, se dividía la

superficie en regiones que representaban cada uno de los días de la semana así como

diferentes intervalos horarios (mañana, tarde, noche…). El paciente era el encargado

de acudir a su localización y tomar los medicamentos que se encuentren para la fecha

y hora que corresponda. Sin embargo el sistema tenía grandes carencias.

Cómo hemos comprobado no existe ningún mecanismo de aviso de la llegada de

una toma de medicación. Conceptos tan generales como “Mañana”, “Cena” o “Noche”

no son precisos y provocan confusión. Pacientes con medicamentos tan delicados en

las tomas como Sintrom no pueden permitirse este tipo de márgenes de confianza.

Otro de los inconvenientes del sistema es la necesidad de un agente externo

para que el sistema funcione. Los medicamentos han de ser precargados por un

familiar o por el farmacéutico, siendo ésta una de las principales causas de error.

El sistema no ofrece ningún mecanismo para el control o confirmación de la toma

por parte del paciente, por lo que no sabremos ni siquiera si acudió a su cita con la

medicación. Y éste precisamente es uno de los aspectos que las compañías de

Teleasistencia han destacado como aspecto a mejorar, y es por ello que a lo largo de

los años ha sido uno de los principales focos de desarrollo.

A día de hoy se ofrecen sistemas completos como SimpleMed, de la compañía

israelí Vaica Medical.

Figura 34: Pastillero electrónico de la empresa “Vaica Medical”

Este innovador pastillero electrónico nos permite programar de forma remota las

alarmas y los recordatorios que permitirán avisar en el momento adecuado al paciente.

Las tomas diarias se dividen en 4 franjas horarias totalmente configurables. Cuando

llega la hora de la toma la luz del casillero correspondiente se enciende, avisando de

forma auditiva al usuario. Dicha alarma estará activa hasta que atienda la petición o

tras un tiempo determinado, en el que avisará de la incidencia. A diferencia del método

tradicional éste nuevo dispositivo está dotado de un Call Center que gestiona cualquier

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tipo de incidencia, avisando a la persona responsable y ejecutando los protocolos de

actuación correspondientes. Si el usuario abre un casillero que no corresponde se

lanzará la incidencia y se avisará con un sonido hasta la resolución del problema. La

pantalla mostrará información adicional relacionada con las condiciones de la toma

(“Tomar después de comer”, “En ayunas…”) y la hora actual.

Como vemos existe un mayor control sobre el estado del paciente en todo

momento, así como disponemos de mecanismos para solventar cualquier situación de

riesgo. Además el sistema incorpora un botón de emergencia que pondrá directamente

al usuario en contacto con el centro de llamadas para informar de su estado. Como el

método anterior requiere de un tercer actuador que rellene el pastillero de forma

correcta.

En nuestro caso la solución pretende ser aún más flexible, con el objetivo de que

el sistema forme parte de la vida cotidiana del paciente.

Aplicación MFid

Análisis y diseño del sistema

Es conocida la gran expansión de marcos digitales como interesante opción

tecnológica para el disfrute de fotos, imágenes y vídeo. Su gran expansión se debe

ante todo a la disminución de costes y a la incorporación de Windows CE, lo que

permite introducir un mayor número de aplicaciones. La gran mayoría de dispositivos

embebidos, como GPS, marcos digitales y reproductores MP3 llevan ya este sistema

operativo en sus versiones 5.0 y 6.0, lo que nos permite añadir nuevas funcionalidades

al poder instalar aplicaciones hechas en C++ o Java, siempre y cuando instalemos su

máquina virtual. La gran mayoría de dispositivos incorpora conectividad USB e incluso

inalámbrica a través de WiFi y BlueTooth, por lo que la conexión con dispositivos

externos como teclado o lectores RFiD es factible.

El marco digital de la compañía “Digital Spectrum”, en concreto su modelo MF-

8104 Premium, es conocido en el mundo de los Hacks. Es muy sencillo abandonar la

aplicación principal que muestra el menú de las fotos y que se encuentra “always on

top”, consiguiendo acceder al sistema operativo, tal y como se muestra en las

siguientes imágenes.

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Figura 35: Windows CE en un marco digital.

En este caso se encuentran instalados tanto un teclado como un ratón a través

de un Hub USB de 4 puertos conectado por una de sus salidas.

Muchas son las características de éste marco que nos sorprenden. Está dotado

de una gran conectividad inalámbrica a través de 802.11 y BlueTooth. Tiene lector de

tarjetas y 256 MB de memoria interna, siendo capaz de reproducir todo tipo de archivo

multimedia. Además tiene altavoces y dos ranuras USB, todo ello trabajando encima

de un procesador ARM 920T. Por tanto dispositivos de bajo coste pueden convertirse

en una solución factible para sistemas de TeleCare.

Para la realización del proyecto usaremos un modelo compatible, como el UMPC

R2H de Asus. Este dispositivo está provisto de un procesador Intel Celeron de bajo

consumo que trabaja a 900MHz y tiene 512MB de memoria RAM DDR II a 533MHz.

Está dotado de una pantalla táctil de 7 pulgadas con una resolución de 800x480

píxeles. Respecto de su conectividad cabe destacar que tiene posibilidad de LAN, WiFi

y BlueTooth. Admite tarjeta SIM y está dotado de capacidad de localización GPS. No

tiene teclado (es virtual), aunque está disponible una versión por USB del mismo.

Viene con lápiz como puntero y capacidad de almacenamiento de 60 GB a 4200 rpm.

Tiene dos ranuras USB así como lector de tarjetas.

Basándonos en estas especificaciones hardware nuestro diseño, al igual que el

de un marco digital convencional, se encontrará en primer plano, evitando que el

usuario pueda acceder al sistema operativo salvo con el uso de un dispositivo externo

como un teclado.

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Figura 36: UMPC Asus R2H usado en MFid

Uno de los aspectos que más valoraremos es la integración del sistema en el

entorno doméstico. Dispositivos como el pastillero electrónico o dispensador

automático de medicación no destacan precisamente por su capacidad de adaptación

al entorno. Muchos son los usuarios que rechazan la incorporación en sus hogares de

sistemas invasivos que incluso, en algunos casos, menoscaban la intimidad del

paciente. El hecho de tener un dispensador de fármacos a la vista de todo el mundo

puede resultar incluso incómodo para algunos usuarios.

Es por ello que MFid se comportará como un marco digital en su estado de

StandBy, pasando desapercibido para el resto. En nuestro caso el marco estará

siempre activo mostrando tanto fotos en slide automático como información de la hora

en formato 12 Horas con representación gráfica del momento del día en el que nos

encontramos (mañana, tarde, noche y madrugada). El sistema puede ser instalado en

cualquier emplazamiento de la casa, con la única condición que la superficie no sea

metálica debido a la incompatibilidad de la tecnología RFiD con dicho tipo de

materiales.

Ya conocemos cómo se comportará nuestro sistema la gran parte del tiempo,

pero ¿Cómo controlará MFid la toma de medicación?

Advirtiendo el futuro de RFiD en el mercado farmacéutico, en el que todo

medicamento podrá ser identificado por un tag incorporado en el mismo, podemos

concluir que con un simple lector seremos capaces de conocer los datos más

relevantes del mismo. Validaremos si el medicamento puede ser consumido o no

incluso de si se trata de una falsificación.

Como actualmente este sistema no se encuentra incorporado en el mercado

español simularemos su funcionamiento. Para ello dotaremos a cada uno de los

medicamentos de un tag RFiD HF a 13.56 MHz de la gama ICODE de NXP (filial de

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semiconductores de Philips) y guardaremos toda la información en una base de datos.

Conoceremos datos como el nombre, la compañía que lo fabrica, el número de tomas

que contiene… e incluiremos una imagen gráfica del mismo. Dicha base de datos

podrá ser actualizada en todo momento, siendo capaces de aumentar la capacidad de

nuestro sistema.

En nuestro caso, además de identificar los medicamentos, identificaremos a los

pacientes de forma única en el sistema. Uno o más usuarios estarán asociados a un

dispositivo en concreto, por lo que a diferencia de los métodos tradicionales podremos

controlar más de un paciente a la vez en una localización concreta. Ésta opción es

muy útil para matrimonios de personas mayores incluso para residencias, ya que

podemos gestionar tantos pacientes como queramos. Para identificar a un paciente

usaremos tanto un ID único en el sistema con su ID RFiD. Para ello se dotará a cada

usuario del entorno MFid de una pulsera dotada con ésta tecnología. La pulsera está

adaptada a las necesidades de los usuarios a los que va destinada. Es resistente a la

humedad y a un gran rango de temperaturas. Además su diseño ajustable de silicona

le proporciona una mayor ergonomía y capacidad de adaptación.

Figura 37: Pulseras RFiD del sistema MFid

Como sabemos un transponder RFiD puede estar dotado de memoria. En

nuestro caso los tags de Philips nos permiten un almacenamiento de hasta 1024 bits.

A diferencia de la memoria de un PC, la EEPROM de un tag está organizada en

bloques de 4 Bytes.

Los cuatro primeros bloques de 32 bits están dedicados al UID del TAG y a otras

configuraciones, teniendo en total 896 bits libres para almacenar información.

¿Cómo usar dicha capacidad de almacenamiento en nuestro sistema? A través

de la incorporación de un HCE reducido en la pulsera.

HCE son las siglas de Historia Clínica Electrónica en España. La historia clínica

se define como el conjunto de documentos que contienen los datos, valoraciones e

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informaciones de cualquier índole sobre la situación y la evolución clínica de un

paciente a lo largo del proceso asistencial. La historia clínica electrónica supone

incorporar las Tecnologías de la Información y de las Comunicaciones (TIC) en el

núcleo de la actividad sanitaria. Esto trae como consecuencia que la historia deje de

ser un registro de la información generada en la relación entre un paciente y un

profesional o un centro sanitario, para formar parte de un sistema integrado de

información clínica.

En nuestro caso usaremos una versión reducida del HCE debido a la capacidad

de almacenamiento de nuestros tags. Dicha información estará codificada y sólo podrá

ser usada por el personal sanitario autorizado con el objetivo de conocer, sea cual sea

la localización del paciente en una situación de riesgo (por ejemplo un

desvanecimiento en la calle) e incluso sin llevar encima la documentación, datos de

gran relevancia que, en nuestro caso, pueden valer una vida.

Figura 38: MFid incorporado en el servicio sanitario de Urgencias

Es por ello que al dar de alta a un nuevo usuario almacenaremos tanto

información de identificación (nombre, apellidos, DNI…) como toda la información

respetiva al Historial Clínico Electrónico reducido.

En esta primera versión no se ha desarrollado el servicio de asistencia móvil ni la

codificación del HCE, que actualmente está en claro. En una futura implementación del

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sistema se usará tanto codificación como un algoritmo de firma digital como HASH 512

que permita la validación del lector, permitiendo así una mayor confidencialidad.

Sin embargo, para comprobar el funcionamiento del sistema, se ha

implementado una pequeña aplicación que muestra cómo se realiza la lectura. Tras

seleccionar el puerto del lector comprobamos el contenido de la pulsera:

Figura 39: Aplicación lectura HCE reducido.

Como podemos comprobar obtenemos información del DNI, Enfermedad, Grupo

Sanguíneo y última medicación (nombre y fecha).

Una peculiaridad que se ha incluido en este diseño es la codificación de las

enfermedades según el estándar CIE-9. La lista de códigos CIE-9 es la novena versión

de la “Clasificación Estadística Internacional de Enfermedades y otros Problemas de

Salud”. Del inglés ICD (“International Statistical Classification of Diseases and Related

Health Problems”), provee los códigos para clasificar las enfermedades y una amplia

variedad de signos, síntomas, hallazgos anormales, denuncias, circunstancias sociales

y causas externas de daños y/o enfermedad. Cada condición de salud puede ser

asignada a una categoría y darle un código de hasta seis caracteres de longitud (en

formato de X00.00). Tales categorías pueden incluir un grupo de enfermedades

similares. Con esta codificación conseguimos, aparte de una homogenización en la

nomenclatura, un claro ahorro de espacio de memoria usado.

Como hemos visto se incluye además información de la última toma confirmada,

y es que nuestro sistema ofrece un sistema de control de la medicación. Un usuario

puede tener registrado tantos recordatorios de medicación como sea necesario. Con

escoger el medicamento y la frecuencia el sistema se encargará de avisar al usuario y

de asistirle en el proceso de la toma. Para ello sólo el personal autorizado (personal

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sanitario y familiares que contratasen el servicio) serían los únicos con la capacidad de

añadir, modificar o eliminar un fármaco a través de un portal web.

Un paciente podrá interactuar con el entorno de asistencia MFid de dos formas:

• A través de una petición de información.

• Al ser reclamado por el sistema.

Cuando un paciente quiera conocer información acerca de la siguiente toma de

medicación programada pasará su pulsera por el área de cobertura del lector RFiD y el

dispositivo le ofrecerá la hora y el medicamento de la siguiente toma prevista. Esta

información se presentará en forma de texto, imagen y audio, por lo que se salvan

gran multitud de los obstáculos que, por ejemplo, se encontraban las personas con

dificultades visuales y problemas de audición. Tras un tiempo configurable la

información desaparecerá de la pantalla y se proseguirá en el modo photo frame.

Cuando el sistema detecte una alarma referente a un fármaco se avisará de

forma sonora de tal evento, indicando cuál de los pacientes asociados al dispositivo ha

de acudir a atender el aviso. Cuando el usuario correcto pase su pulsera por las

inmediaciones del lector el sistema le indicará qué medicamento es el que ha de

seleccionar. A partir de este momento el usuario será guiado para corroborar una

correcta ingesta de la medicación. En primer lugar se reclamará el medicamento hasta

que el usuario acierte con el fármaco que se le solicita. Si se equivoca se le ayudará a

través de la interfaz siendo capaces, al mismo tiempo, de asistir al usuario en la

discriminación de los medicamentos del tratamiento que recibe.

Una vez ha recibido la información del fármaco se le indicará la dosis y se le

mostrará en la pantalla un botón de confirmación. Se le indicará que, tras la toma,

confirme pulsando la pantalla. El tiempo que la interfaz permanecerá en este estado es

configurable. Si el usuario no toma en consideración cualquiera de los pasos

anteriores se lanzará una incidencia que se almacenará en la base de datos del

servidor. ¿Cómo se avisará de éste tipo de incidencias al personal autorizado? A

través de una fuente RSS.

RSS es una familia de formatos de fuentes web codificadas en XML. Se utiliza

para suministrar a sus suscriptores información actualizada frecuentemente. El formato

permite distribuir contenido sin necesidad de un navegador, utilizando un software

diseñado para leer estos contenidos RSS (agregador). A pesar de eso, es posible

utilizar el mismo navegador para ver los contenidos RSS. Está basado en el XML

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conforme especificaciones publicadas por el W3C. La tecnología XML busca dar

solución al problema de expresar información estructurada de la manera más

abstracta y reutilizable posible. Que la información sea estructurada quiere decir que

se compone de partes bien definidas, y que esas partes se componen a su vez de

otros componentes, obteniendo un árbol de información. Ejemplos son un tema

musical, que se compone de compases, que están formados a su vez por notas. Estas

partes se llaman elementos, y se señalan mediante etiquetas.

Un RSS (Rich Site Summary) es un archivo XML usado para describir el

contenido de una página web. Es un paso más que va más allá del hipervínculo: si el

contenido de la web cambia podemos alimentar el RSS con dichos cambios y

dárselos a conocer a los demás usuarios interesados. Un ejemplo de código RSS es:

<?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-1" ?> <rss version="0.91"> <channel> <title> MFid </title> <link> http://www.mfid.telefonica.es </link> <description> Entorno de asistencia médica </description> <language> es-ES </language> <image> <title> Spain </title> <url> http://www. mfid.telefonica.es /logo.gif </url> <link> http://www. mfid.telefonica.es </link> <width> 100</width> <height> 12</height> </image> <item> <title> Incidencia </title> <link> http:// mfid.telefonica.es </link> <description> Contenido de la incidencia </description> </item> </channel> </rss>

Como vemos cada nueva incidencia se añadirá como <ítem> en el .xml. En el

RSS no se muestra información privada de relevancia. Para acceder a la información

concreta de la incidencia tendremos que acceder a través del portal web habilitado a

tal efecto, que en el RSS del ejemplo sería “http://www.mfid.telefonica.es”.

Para poder ver la información deberemos acceder vía navegador web o a través

de la instalación de un agregador. Cada dispositivo tendrá un RSS asociado y estará

bajo una contraseña previamente asignada a cada usuario, por lo que sólo podremos

ver las incidencias de nuestros familiares o pacientes.

A parte de la confidencialidad, RSS no es más que un archivo XML, lo que nos

permite transacciones de datos muy reducidas a la hora de actualizar la información.

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De hecho estas actualizaciones tienen una reconocida periodicidad, y además ésta es

configurable.

¿Cómo está implementado el sistema?

Vamos a analizar la red que dará soporte al servicio MFid. Como podemos

apreciar en la imagen existirán contextos bien definidos en esta arquitectura.

Tendremos, por tanto, la red de usuario, la red de consulta y la red tron

La red de usuario estará compuesta de un router con acceso de banda ancha,

un UMPC Asus y un lector RFiD. El router proporcionará tanto acceso a internet como

desde el exterior. Como tratamos con información v

proporcionar la posibilidad

servidor local. Este servidor de BBDD

actualizará cada cierto tiempo

caída en el servicio de acceso a internet permitirá seguir trabajando al sistema de

forma autónoma. Con esta configuración la información se encuentra, por tanto,

distribuida. En caso de cualquier problema en el sistema tron

en cada una de las redes de usuario.

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Universidad de Granada | Francisco Borja Salguero Castellano


o está implementado el sistema?



Tendremos, por tanto, la red de usuario, la red de consulta y la red tron

Figura 40: Arquitectura de Red de MFid



desde el exterior. Como tratamos con información vital para el usuario es necesario

proporcionar la posibilidad de un servicio off-line; para ello se ha incorporado un

servidor de BBDD local, actualmente incorporado en el UMPC

cada cierto tiempo conectando con los servidores centrales, por lo que una



distribuida. En caso de cualquier problema en el sistema troncal existe una copia local

en cada una de las redes de usuario.

_____________________________________

Francisco Borja Salguero Castellano 71




Tendremos, por tanto, la red de usuario, la red de consulta y la red troncal.



ital para el usuario es necesario

; para ello se ha incorporado un

local, actualmente incorporado en el UMPC se

dores centrales, por lo que una



cal existe una copia local

_____________________________________________________________________


El UMPC está conectado con un lector RFiD multiprotocolo. En nuestro caso

usaremos etiquetas RFiD ISO 15693 ya que son el estándar más versátil, estando

provistas de un sistema de control de colisión. Como hemos explicado con anterioridad

estarán etiquetados todos los medicamentos a los que tenga acceso el usuario,

además de las pulseras de identificación correspondientes.

La red de consulta permite el acceso al personal autorizado a las diferentes

características configurables del servicio. A través de la red GPRS/UMTS o vía web, el

familiar podrá consultar en todo momento las incidencias generadas por el sistema. En

el caso de que se considere necesario conocer una mayor información se enlazará el

RSS a la dirección web correspondiente.

Si por el contrario se desea acceder a la información del paciente, como tomas

de medicación (añadir, modificar o eliminar), o enviar un mensaje a algún usuario del

sistema se accederá a través de la web del servicio. Nuestro entorno de asistencia

propone, además del servicio de recordatorios, un sistema de mensajería familiar-

paciente para enviar información que el primero de ellos tenga por relevante. Si

queremos que nuestro abuelo o nuestra madre recuerde la cita que tenía con el

médico a las 8:00 podremos enviar un mensaje indicando el destinatario, el contenido

e incluso la hora en la que queremos que lo reciba. El mensaje se mostrará en el

dispositivo MFiD como una alarma sonora. Cuando el receptor atienda el evento se le

leerá, usando un sistema Text To Speech (en nuestro caso una licencia de la voz

“Jorge” de la compañía Loquendo), el contenido del mensaje indicando quién de sus

familiares fue el emisor de dicho contenido.

Finalmente encontramos la red troncal, la que pertenece al operador que ofrece

el servicio. En nuestro caso el operador podría ser, por ejemplo, Telefónica de España.

En su red se incluirá un servidor central que contendrá la información de los diferentes

usuarios así como de los recordatorios y las alarmas. Ésta base de datos centralizada

recibirá los cambios que los familiares realicen sobre los datos del paciente, siendo

posteriormente actualizados en la red de usuario. Dentro se encuentra el servidor web,

que nos proporcionará los servicios anteriormente analizados y que estará provisto de

un sistema de autenticación por servidor LDAP.

Además se podría añadir un servicio de Call Center que, al ver una serie de

irregularidades (por ejemplo varias tomas sin atender, hacer caso omiso a los

diferentes mensajes previstos…) pueda actuar en consecuencia llamando al teléfono

fijo del paciente y, en caso de que sea imposible ponerse en contacto, actuar bajo un

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protocolo previamente establecido avisando a familiares, tutores legales y finalmente a

servicios hospitalarios.

Como hemos especificado anteriormente la pretensión es incorporar nuestro

sistema sobre cualquier dispositivo hardware que cumpla con los mínimos

establecidos. Con ese objetivo se han usado librerías multiplataforma, por lo que el

programa, con mínimas modificaciones, podría ser instalado perfectamente en una

máquina Linux o Mac.

Cómo el sistema pretende ser de carácter social va implícito el desarrollo a partir

de librerías de licencias de uso libre. En nuestro caso se usarán dos de gran

relevancia: WxWidget para la interfaz gráfica y MySQL para la gestión de las bases de

datos.

WxWidget es un toolkit orientado a la programación de aplicaciones móviles o

desktop con interfaces gráficas de usuario (GUIs) y está considerado un framework.

Esta librería contiene un gran número de clases y métodos para que el programador

use y adapte a sus necesidades. Una aplicación con interfaz gráfica nos permite

mostrar controles estándar, mostrar imágenes y trazar dibujos. Es capaz además de

responder a entradas externas que provienen de teclado o ratón, incluso de

comunicarse con otros procesos. WxWidget nos permite controlar éstos y muchos más

aspectos del desarrollo de nuestro software. Al ofrecer un control extra de aspectos

tan delicados como hebras, procesos… se permite una mayor facilidad en la

portabilidad hacia otras plataformas. Es precisamente ésta característica la que lo

diferencia de otros frameworks como MFC ó OWL. En nuestro caso la API de

WxWidget será la misma, o casi la misma, para todas las plataformas soportadas.

Otra característica diferenciadora es que WxWidget proporciona un “look&feel “

nativo. Nuestra aplicación, siempre y cuando sea posible, se mostrará de la misma

forma en los diversos S.O. soportados. Otras plataformas simulan esta apariencia, sin

embargo al recompilar y ejecutar en otra máquina los cambios son evidentes. No

podemos olvidar que la forma en la que se presenta nuestro diseño al usuario hará, en

gran medida, que sea exitoso o no, por lo que se ha tenido en consideración el hecho

de mantener la apariencia que nos identifica como servicio.

¿Por qué no usar Java? Muchos son los que apoyan a Java como una solución

idónea para aplicaciones basadas en la web, sin embargo existen muchos detractores

respecto de su uso en software orientado a desktop. En general, las aplicaciones

basadas en C++ son mucho más rápidas debido a la ausencia de una máquina virtual.

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Además nos permite acceder a funciones de bajo nivel, entre las que se encontrarán

las lecturas y escrituras de nuestro lector RFiD.

La elección del lector ha sido uno de los aspectos más relevantes del proyecto.

Como requisito tenemos el hecho de trabajar en la banda HF (13.56MHz) bajo el

estándar ISO15693, y su conectividad (a ser posible inalámbrico o USB). Uno de los

factores que más ha influido ha sido el coste del producto. El mercado español, muy

reacio a la incorporación de nuevas tecnologías, castiga con altos precios a éste tipo

de innovadoras soluciones. Grandes compañías como Texas Instrument ofrecen

lectores a un precio que ronda los 200€. Sin embargo en esta cantidad no está incluido

el SDK, por lo que sólo podemos probarlo en su “Evaluation Mode”, sin la posibilidad

de crear ninguna aplicación sobre este hardware.

Ante el gran número de trabas que se planteaban nos hemos decidido por una

opción mucho más económica y flexible: un lector open source. Como sabemos el

mercado chino se vale de diseños económicos y básicos para invadir el mercado de

dispositivos low cost (por ejemplo la extensión de los dispositivos Mp3 en el último

lustro). En nuestro caso hemos encontrado un distribuidor que, basándose en las

indicaciones de www.openpcd.org , ha construido una gran gama de lectores RFiD. En

nuestro caso el lector es multiprotocolo debido a la implementación con el IC de NXP

CL-RC632.

Figura 41: Esquema de funcionamiento lector multiprotocolo

Este integrado implementa tanto el estándar ISO 14443A/B como el ISO 15693.

Es capaz de soportar algoritmos de encriptación y posee, además, interfaz SPI.

En conjunción con el lector se dispone de un microcontrolador. El modelo original

presenta un AT91SAM7S128 dotado de un procesador RISC de 32-bits, 128 Kbyte de

Flash y 32 Kbyte de memoria SRAM. Se ha comprobado que en la distribución china

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del lector se usa un µC compatible, el WinBond W78E58B/W78E058B. En este modelo

tenemos una interfaz USB, por lo que es necesario un IC que cambie de serie a esta

interfaz. La antena utilizada es la propuesta en la hoja de aplicación del IC del lector,

obteniendo alcances de hasta 11 cm (según las dimensiones del transponder usado).

El modelo adquirido viene dotado de un encapsulado orientado a su uso como

lector de tags de tarjeta inteligente. Su precio y la incorporación de un SDK muy

completo (lleva librerías para C++, Perl, Python…) han hecho de éste lector una

elección muy acertada. Con gastos de envío incluidos ha supuesto un gasto de 129$.

Finalmente hablaremos de la gestión de la base de datos, que en nuestro caso

se ha desarrollado con MySQL. MySQL es un sistema de gestión de base de datos

relacional,multithread y multiusuario con más de seis millones de instalaciones en el

mundo. MySQL AB, que desde enero de 2008 es una subsidiaria de Sun

Microsystems y ésta a su vez de Oracle Corporation desde abril de este año,

desarrolla MySQL como software libre en un esquema de licenciamiento dual. Por un

lado se ofrece bajo la GNU GPL para cualquier uso compatible con esta licencia, pero

para aquellas empresas que quieran incorporarlo en productos privativos deben

comprar a la empresa una licencia específica que les permita este uso. Está

desarrollado en su mayor parte en ANSI C. Es muy utilizado en aplicaciones web,

como Drupal o phpBB, en plataformas (Linux/Windows-Apache-MySQL-

PHP/Perl/Python), y por herramientas de seguimiento de errores como Bugzilla. Su

popularidad como aplicación web está muy ligada a PHP, que a menudo aparece en

combinación con MySQL. MySQL es una base de datos muy rápida en la lectura

cuando utiliza el motor no transaccional MyISAM.

Además se ha tenido instalado un servidor Apache. El servidor HTTP Apache es

un servidor web HTTP de código abierto para plataformas Unix, Windows y Mac que

implementa el protocolo HTTP/1.1 y la noción de sitio virtual.

En nuestro caso se obtendrán todos estos paquetes bajo la instalación de

XAMPP. XAMPP es un servidor independiente de plataforma, software libre, que

consiste principalmente en la base de datos MySQL, el servidor Web Apache y los

intérpretes para lenguajes de script: PHP y Perl. El nombre proviene del acrónimo de X

(para cualquiera de los diferentes sistemas operativos), Apache, MySQL, PHP, Perl. El

programa está liberado bajo la licencia GNU y actúa como un servidor Web libre, fácil

de usar y capaz de interpretar páginas dinámicas.

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Figura 42: Diagrama de bloques del funcionamiento de MFid

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¿Cómo funciona el sistema?

El diagrama de bloques del entorno MFid es el mostrado en la anterior imagen,

que iremos desglosando a lo largo de este apartado.

Actualmente el sistema está compilado para Windows, por lo que se presenta

como un ejecutable “.exe”. Al arrancar la plataforma se comprobarán todos los

servicios de los que depende. En concreto analizará su conexión con la base de datos

así como el estado de conexión del lector. En caso de que alguna de estas

condiciones falle el programa no se iniciará, mostrando el motivo en un archivo

denominado “LogError”, tal y como se ejemplifica a continuación:

Figura 43: Ejemplo del contenido de LogError en MFid

Como vemos se indica tanto la fecha como el motivo del fallo. Es de vital

importancia ya que nuestro programa depende de la conexión a la BBDD para

gestionar los diferentes recordatorios del día, por lo que no nos podríamos permitir el

inicio de la aplicación sin verificar antes la conexión.

Como expusimos anteriormente en la arquitectura propuesta para el servicio es

necesario actualizar la BBDD local con la centralizada para introducir los cambios de

última hora introducidos en el servicio. Como no disponemos de la infraestructura

necesaria para implementar dicha red, en este proyecto fin de carrera se ha simulado

su comportamiento. Cada 15 minutos el programa consultaría el servidor externo para

comprobar si existe o no cambio respecto a su versión local. Si tal cambio existiese

nos bajaríamos, a través de Web Services, los datos de los cambios y los

incorporaríamos a nuestra BBDD local. En nuestro caso, para simular tal sistema,

cada 15 minutos consultaremos al servidor local por cambios, y actuaremos ante tal

eventualidad.

Si todo el chequeo ha transcurrido con normalidad el programa se iniciará,

mostrando la pantalla de bienvenida.

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Figura 44: Pantalla inicial de MFid

El programa ha sido diseñado para que una vez iniciado el servicio (por el

personal autorizado) no se permita la opción de salir. Como sabemos se pretende

mimetizar el comportamiento de un marco digital, por lo que no podríamos salir de la

“única” aplicación aparente del sistema. En esta primera pantalla inicial se mostrará

tanto la posibilidad de comenzar con la ejecución de la plataforma, abandonarla o

consultar información acerca del servicio.

Figura 45: Pestaña de “Más Información” de MFid

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Una vez hemos accedido al sistema estaremos, por defecto, en el modo

“PhotoFrame”. Este será el comportamiento habitual del sistema, por lo que se ha

trabajado en hacer la interfaz lo más amigable posible al entorno doméstico. Para ello

se da la posibilidad de incorporar fotografías de su propio álbum o usar las

predefinidas al proporcionar el software. Durante la ejecución de este modo se

mostrarán las diferentes imágenes en modo slide, cambiando cada cierto tiempo y con

carácter rotativo.

Se ha incorporado un reloj al marco (poco habitual en este tipo de dispositivos)

ya que el control del tiempo será parte fundamental de nuestro entorno de asistencia.

Tras analizar las diferente posibilidades existentes para mostrar la hora (formato

24H,AM y PM…) hemos preferido descartar este tipo de formato por parecer

demasiado complejo para el público al que está dirigido el sistema.

En su lugar se ha incorporado la hora en formato 12 H y se ha añadido una

imagen explicativa del momento del día en el que nos encontramos.

1-6 a.m.

7-12 a.m.

1-8 p.m.

9-12 p.m.

Figura 46: Representación horaria en MFid

Figura 47: MFid en modo ”Photo Frame”

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El comportamiento del sistema cuando actúa como marco digital puede ser

debido a dos agentes:

• El Usuario

• La plataforma al detectar un evento

En el primero de los casos será el usuario el que, ante la duda de cuándo será

su siguiente toma de medicación prevista en el día, se acerque al lector y pase su

pulsera por el mismo. Al realizar dicha acción se le mostrará la información pertinente.

Figura 48: Consulta de información por parte de un usuario de MFid

Analicemos ahora las interrupciones por parte del sistema. A la hora de

implementar la gestión de los eventos nos hemos basado en un sistema de hebras.

Como sabemos establecer un semáforo software nos permite tanto gestionar el

acceso a la sección crítica (en nuestro caso el lector RFiD y la interfaz gráfica) así

como establecer prioridades. En nuestro caso es fundamental la gestión de los

medicamentos, por lo que gozará de la mayor de las prioridades. Tras ello se

encontrará la lectura de los mensajes y posteriormente las peticiones de información

del usuario. Con la implementación de este método de hebras conseguimos un

sistema más flexible (tenemos en paralelo tantos eventos a gestionar como sea

necesario) y podemos controlar en todo momento cuántos eventos quedan aún por

atender. Esto se indicará en la parte inferior derecha de la pantalla, indicando que tipo

de evento está en espera.

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Analicemos en primer lugar la toma de medicamentos, función principal de

nuestro sistema. Un usuario puede tener asignados tantos medicamentos como tenga

prescritos. Una vez indicamos la hora de la primera toma y la frecuencia (por ej.

indicamos como primera toma las 12:00 de la mañana y una frecuencia de toma cada

8 horas) el sistema se encarga de ir actualizando la hora de las tomas sucesivas.

Como objetivo principal del entorno tenemos asistir al paciente en el proceso de

la toma de la medicación. Es por ello que se pretende seguir un proceso muy

marcado, con pasos muy concretos y explicativos, de forma que el usuario pueda

interactuar con el sistema para la toma exitosa del fármaco correspondiente.

Imaginemos un evento de alarma. Con una señal sonora se avisará tanto del

recordatorio así como se indicará el destinatario del mismo. En la pantalla

observaremos:

Figura 49: Alarma de toma de medicación en MFid

En este caso la alarma va dirigida a “Francisco Paredes”. No podemos olvidar

que un mismo dispositivo puede gestionar a muchos usuarios (idóneo tanto para el

entorno doméstico como para su incorporación en el contexto residencial), por lo que

es necesario indicar cuál de ellos ha de atender esta toma de medicación.

Para identificar si el usuario es el correcto es necesario que el paciente pase su

pulsera por el lector. Este tipo de pulseras impermeables y fabricadas en silicona nos

permite que se convierta en un elemento más de la vida cotidiana.

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Tras el primer aviso se inicia un temporizador. Como hemos explicado a lo largo

de la redacción de este PFC es necesario un control exhaustivo de todas las posibles

incidencias producidas durante el uso de nuestro entorno MFid.

Para ello se han definido una serie de casos de uso en los que, según sea la

situación de los flags, se tomará una acción u otra. Los Flags posibles se muestran en

la siguiente tabla:

Flags

Situación Atendida Incidencia

Toma Correcta 1 0

No se atendió la alarma 0 1

Se atendió la alarma pero no

confirmó la toma. 1 1

Tabla 4: Flags de incidencia

En nuestro caso si el usuario no pasase su pulsera RFiD por el lector en el

tiempo establecido (por defecto 4 minutos) se lanzará la segunda de las incidencias

mostradas anteriormente. Si por el contrario se atendió la toma pero no se confirmó se

activará el último de los casos posibles. Será el tercer agente implicado (el familiar o

tutor legal del paciente) quien esté sobreaviso de dicha situación, estando informado

en todo momento de lo que acontece en el entorno más cercano.

Supongamos, sin embargo, que el transcurso de la toma fluye correctamente. En

este caso se mostrará al usuario el medicamento que ha de seleccionar de su

botiquín. Esta información se realizará por audio, texto e imagen.

Como comprobamos se indica al paciente que, una vez localizado el

medicamento, lo acerque al sistema MFid para verificar de que se trata del

medicamento requerido y no de cualquier otro de los prescritos por el médico.

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Figura 50: Indicación del medicamento a tomar en una alarma del sistema MFid

Si pasase un medicamento erróneo se le avisaría de la situación y se volvería a

indicar cuál es el medicamento correcto. Este proceso de repetición se realiza para

ayudar al paciente a discriminar entre todos los medicamentos que posee, reforzando

dichos conceptos. En esta etapa no se ha considerado el uso de temporizador.

Tras seleccionar el fármaco requerido por el sistema se mostrará la información

de la dosis. Como vemos se le indicará tanto el número de pastillas como de nuevo el

nombre del medicamento.

Figura 51: Información de la dosis y proceso de confirmación de la toma en MFid

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Como vemos se muestra un gran botón verde en la pantalla. Para intentar llevar

un control aún mayor se pretende, tras un proceso de formación previo, que el usuario

confirme su toma de medicación. En el proceso, tras la toma en este caso de dos

pastillas de Sintrom, el paciente pulsaría la pantalla táctil y acercaría la pulsera al

lector. En este caso no sólo señalaremos la toma, si no que se actualizará la

información del HCE reducido que contiene la pulsera.

Como expusimos ésta es una de las novedades frente a los métodos

actualmente implementados. En todo momento, si el uso del sistema es el correcto,

tendremos información incluso en la ausencia de red, y todo ello grabado en una

pulsera que es capaz de resistir altos niveles de temperatura y humedad.

Si existiese alguna incidencia en todo el proceso se actualizará el RSS asociado

con el dispositivo. Con una simple consulta a la web podríamos comprobar los

motivos de la incidencia.

Figura 52: Interfaz Web del servicio RSS asociado a MFid

De hecho una de las ventajas que tiene RSS frente a otros sistema de aviso de

incidencias es su periodicidad y simplicidad.

En los sistemas de control de feeds RSS podemos indicar cada cuanto tiempo

actualice la información y compruebe si existe algún cambio (en nuestro caso una

nueva incidencia). Como se trata de un servicio muy extendido tenemos la ventaja de

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que está incorporado en la gran mayoría de plataformas móviles (iPhone, Symbian,

WMobile…).

Figura 53: RSS en diferentes plataformas móviles.

Debido a que es un .xml el intercambio de datos es mínimo, por lo que podemos

establecer un sistema de avisos de bajo coste. Una vez tenemos consciencia de una

incidencia podremos acceder a la completa información de la misma, siendo capaces

incluso de enviar un mensaje o incluso añadir de nuevo la toma. Todo ello se realizará

en la web dedicada a tal efecto y que actualmente se encuentra en desarrollo:

Figura 54: Acceso a los servicios Web ofrecidos por MFid

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A través del portal web se podrán modificar todos los parámetros configurables

del usuario (medicamentos, mensajes…). El usuario y la contraseña se darían al

personal responsable (familiar que contrata el servicio, personal cualificado de la

residencia…) para la gestión de todas estas características. Actualmente no está

implementado, pero se han estudiado posibilidades como la incorporación de Joomla

en el diseño del portal. En esta primera versión se simulará su comportamiento

accediendo de forma directa a la base de datos del sistema y modificando los

parámetros a través de la interfaz de phpMyAdmin.

Figura 55: Interfaz de acceso de phpMyAdmin

Finalmente analicemos el servicio de mensajería. En muchas ocasiones

queremos establecer un recordatorio a una hora determinada, un servicio de agenda

que nos permita comunicarnos, de forma indirecta, con nuestro familiar. Para ello se

ha habilitado este servicio. En pos de otorgar al familiar una herramienta lo más

completa posible se le otorga la posibilidad de indicar, en la cabecera del mensaje,

tanto el destinatario como a la hora a la que quedemos que se muestre en el entorno

MFid.

Una vez enviado y tras alcanzar la hora prevista se avisará al destinatario como

corresponde.

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Figura 56: Aviso de un mensaje recibido

Al igual que en el control de los medicamentos tomaremos como incidencia el

hecho de no atender un mensaje por parte del destinatario correcto. Si este último es

identificado correctamente el sistema TTS de Loquendo se ejecutará en segundo

plano y leerá el mensaje, indicando quien ha sido el remitente.

Figura 57: Lectura del mensaje RFid por parte de MFid

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Next Steps

Como hemos comprobado a lo largo de las especificaciones del entorno MFid

muchas son las posibilidades de esta plataforma. Actualmente empresas como Neat o

Bosch apuestan por un entorno de HealthCare adaptado al contexto doméstico. Para

ello proporcionan un Gateway así como elementos externos que permiten controlar

niveles de actividad del paciente así como servicios telemáticos como el conocido

como botón rojo de emergencia o botón de pánico. Sin embargo ninguno de estos

sistemas presenta un sistema de asistencia a la medicación.

Actualmente nuestro sistema está dotado de un lector RFiD cuya máxima

limitación es el rango de lectura. Actualmente se están estudiando diferentes

posibilidades para solucionar este hecho, tales como el incremento de las dimensiones

de la antena así como implementar un array de antenas RFiD controladas por un

multiplexor, lo que nos permitiría incluso triangular y obtener una localización más

precisa del tag RFiD.

La interfaz Web así como la arquitectura web se han mostrado a modo de demo.

Sin embargo es necesario proteger la privacidad y las funciones de cada uno de los

agentes partícipes del sistema, por lo que es necesaria su implementación conjunta

con un servidor LDAP.

El control de la medicación propuesto por MFid puede servir de complemento a

otras aplicaciones ya existentes que ofrecen servicios de Teleasistencia en el Hogar.

En el centro de Telefónica I+D en Granada se está trabajando, entre otros muchos

proyectos, en una dispositivo móvil de asistencia a personas de la tercera edad en la

que MFid se podría añadir como servicio asistencia a la medicación. Su

implementación como servicio OSGi y su incorporación en este tipo de entornos es

factible con mínimas modificaciones en el código debido a su carácter cross-platform.

La plataforma móvil que se ha esbozado a lo largo de este PFC nos permitiría un

entorno adaptado a los servicios de urgencias que permitiría reducir, en gran medida,

los errores médicos que se producen en los primeros instantes de un desvanecimiento

o situación de riesgo, en la que la toma de la decisión correcta puede ser vital. Ser

capaces de identificar alergias, situaciones de diabetes o incluso el conocimiento de la

última medicación en caso de situaciones delicadas de la misma puede disminuir el

número de muertes así como incrementar la eficiencia del servicio sanitario.

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LogoFid,la palabra a través de los sentidos

Base Teórica

A lo largo de este apartado analizaremos los principios de la adquisición del

lenguaje así como las bases neurológicas del mismo. A su vez estudiaremos los

problemas en la denominación de objetos, conocido como Anomia, y diferentes vías

de intervención logopédica para tratarlos. Finalmente se comprobarán las

posibilidades de la introducción del uso de ordenadores en dicho proceso.

Desarrollo del léxico

Cuando utilizamos el término lenguaje nos referimos al sistema de comunicación

que utiliza un código arbitrario de signos y permite al emisor codificar su mensaje

mediante el habla, la escritura, los gestos ,etc, expresando así pensamientos y

emociones, y el receptor le permite decodificar ese mensaje.

La adquisición y el desarrollo del lenguaje es algo que ocurre de modo natural,

que no parece requerir demasiado esfuerzo, ni en nuestra cultura ni en ninguna otra.

Todo parece ocurrir de modo simple y rápido: sobre los tres años los niños son

capaces de expresar frases de gran complejidad gramatical y sobre los cinco años,

antes de comenzar su escolarización , disponen de un gran dispositivo de recursos

lingüísticos semejante al que poseen los adultos.

El despliegue del vocabulario en el niño normal se inicia a partir de los 18 meses

cuando relaciona la palabra con los conceptos, a partir de ese momento se produce un

aumento espectacular del vocabulario. Nombrar objetos debe ser una de las primeras

actividades lingüísticas que se aprende antes de empezar a desarrollar un lenguaje

elaborado. Los niños aprenden a nombrar objetos antes de empezar a construir

oraciones, se produce uno de los grandes logros cognitivos humanos: el uso de las

primeras palabras con significado demostrado ya la capacidad de utilizar símbolos.

Desde este momento el aprendizaje de nuevas palabras no parará. Los adultos

poseen en su lexicón alrededor de cien mil palabras. Sobre los dos años utilizarán

entre cincuenta y seiscientas palabras distintas (Rosser ,1994). Las diferencias

individuales son muy marcadas, como ocurre en toda las facetas del lenguaje. En

general, sobre los seis años, los escolares poseen unas catorce mil, lo que implica

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aprender varias palabras al día .Esta sorprendente la habilidad para adquirir nuevas

palabras, haciéndose más llamativo cuando nos fijamos en que el ritmo de aprendizaje

varía a lo largo de este tiempo.

Entre el primero y segundo año de vida el niño construye una sola palabra en

sus emisiones. A veces esa palabra no tiene significado en el mundo adulto .Si el niño

dice por ejemplo “ataum” podemos observar que esa palabra la puede utilizar para

expresar “camión”, pero llega un momento en que comienza a utilizar palabras del

mundo adulto. Con esas palabras no sólo expresa ideas simples, también las utiliza

para expresar frases completas. Por ejemplo, dice “pan” cuando lo que pretenden

expresa “quiero pan“; es lo que se llama holofrase. Tan importante es este periodo

que debido a la existencia de grandes diferencias individuales, la comparación del

desarrollo del lenguaje se establece no a partir de la edad de los niños, sino

considerando el número de palabras que poseen en su vocabulario. No obstante, es

necesario reconocer algunos problemas asociados con esta medida. En primer lugar,

debemos distinguir entre formas fonéticamente coherentes (si por ejemplo el niño dice

/aba/), en las que su significado está contextualizado y pone en evidencia la capacidad

referencial. Para la palabra /aba/ puede haber varios referentes ,puede ser agua,

haba, anda, etc. El adulto tiene que averiguar a qué se refiere el niño cuando dice

/aba/. En segundo lugar las palabras con significado convencional que muestran un

significado más descontextualizado y con un campo referencial más semejante al de

los adultos cuando el niño dice “pan” el adulto puede interpretar que se refiere a que

quiere pan.

La mayoría de las palabras aprendidas sobre los dos años ya poseen esta

propiedad en su significado. Como criterio comparativo, se ha señalado el momento de

adquisición de las cincuenta primeras palabras como uno de los momentos de mayor

interés en las investigaciones sobre el desarrollo léxico .Este período se conoce como

período de las primeras cincuenta palabras [11]. Ahora bien, los procedimientos de

medición son variados y es posible que algunos de los resultados extraños que

encontramos en la literatura se deban a la diferencia metodológica en la medidas.

Para estimar el vocabulario se han utilizado métodos como: obtener información

a partir de la aplicación de un cuestionario, en el que los padres evalúan las

habilidades comunicativas y léxicas de sus hijos. Otros procedimientos se han basado

en mediciones directas de los niños mediante la obtención de grabaciones periódicas.

En nuestro país una medición destacada es el estudio longitudinal realizado por López

Ornat (1994).Con tanta variedad en el procedimiento, no es de extrañar que no exista

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plena coincidencia en las interpretaciones. Ahora bien, aun sin librarnos por completo

de la polémica, uno de los resultados se repite con frecuencia: la presencia de un

cambio en el ritmo de adquisición en el período de las cincuenta palabras. Ya que se

produce un incremento sorprendente en el número de palabras aprendidas. Mientras

que la adquisición es muy lenta a lo largo del primer año, en el segundo suele ser muy

rápida .Estudios longitudinales con observaciones directas muestran la universalidad

del fenómeno ( Dormí ,1999).

La explosión del vocabulario depende de diversos factores. Entre aquellos

cognitivos que pueden estar asociados al momento en la adquisición y a la velocidad

de la misma se encuentra la capacidad de analizar y conectar las producciones

lingüísticas de los otros y acoplarla a las producciones propias.

También existen factores sociales, culturales y económicos que afectan a la

entrada lingüística y que podrían incidir en el desarrollo léxico. En este sentido, es muy

probable que las características de la entrada influyan sobre todo en la primera etapa

del desarrollo léxico, aunque solo en este período. Las condiciones sociales y

culturales menos favorables podrían dibujar un contexto con recursos limitados que no

proporciona la riqueza de interacciones suficientes como para facilitar la adquisición de

nuevas palabras al ritmo exhibido por los niños criados en contextos más favorables.

Por otra parte los niños son capaces de descubrir la función referencial de las

palabras y percibir el valor convencional de las mismas. Si cuando el niño, por ejemplo

dice “pan” su madre le da un trocito de pan, está reforzando esta palabra como una

petición. Para el niño ya tiene un significado.

Palabras de objetos, de acción y funcionales

En el periodo de las primeras cincuenta palabras el niño construye los primeros

términos del lexicón es decir el diccionario mental que contiene toda la compleja

información asociada a una palabra, todo el conocimiento lingüístico (fonológico,

semántico y ortográfico) de todas las palabras que va conociendo. Este diccionario

mental se construye:

1. Con palabras que originalmente están ligadas a un contexto específico, pero

que progresivamente se irán descontextualizando hasta cubrir el significado

que otorgan los adultos. Como son las palabras funcionales tales como: más,

menos, sí, no, aquí

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2. A partir de conexiones entre etiquetas y categorías organizadas alrededor de

un prototipo, adquiere los nombres de los objetos.

La mayor velocidad de adquisición se debe a que se facilita la codificación de las

palabras por la detección de relaciones de similitud. En esta fase, los niños son

capaces de identificar qué elementos pertenecen o no a una categoría, además de

notar que cada categoría posee un nombre diferente (Golinkoff, Mervis y Hirsh-

Pasek,1994). Las palabras que se refieren a objetos entran en el lexicón antes y con

más frecuencia que otras. Se produce un sesgo nominal, es decir la tendencia a

adquirir preferentemente nombres de objetos frente a otros tipos de palabras. Esto

podría deberse a la mayor atención que se les presta a estas palabras por parte de los

adultos y de los niños ya que es más simple la referencia a un objeto establecida por

un sustantivo que a la relación entre objetos que establece un verbo. De esta forma se

aprenden antes las palabras referidas a objetos que a acciones. Los niños encuentran

más fácil aprender palabras y denotaciones si la palabra tiene referentes concretos, si

la palabra denota un aspecto de la realidad que pertenezca a la experiencia directa del

niño sobre el mundo y de este modo, se explicaría la ventaja de los sustantivos frente

a los verbos en la adquisición del vocabulario. Un hecho respalda esta propuesta: los

verbos referidos a acciones concretas, tales como, tocar, pintar, coger, comer..se

adquieren antes que aquellos otros referidos a acciones sin referente concreto, como

pensar, conocer.etc. La propia naturaleza diferente de los conceptos de objetos y de

acciones sería la responsable de que las acciones se introduzcan más tarde en el

lexicón que las referidas a nombres. En castellano, la variabilidad morfológica que

afecta a los nombres (coche frente a coches) contrasta con la propia de los verbos (ir

frente a voy, ven, vamos…).

Extensión del significado del léxico y su evolución

Se culmina el aprendizaje de una palabra cuando se produce la relación de

identidad, cuando el campo del referente es idéntico entre el adulto y el aprendiz, y por

lo tanto ambos se refieren a lo mismo. Pero hasta llegar a esa relación de identidad de

adquisición de significado de las palabras se establecen dos pasos: primero la palabra

es infraextendida, la palabra solo se utiliza asociándola por ejemplo a un juguete para

posteriormente extenderse en su uso a otros muñecos, dibujos, el objeto real . De este

modo, este período de generalización se manifiesta como un proceso de progresiva

descontextualización.

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Para demostrar como relacionan los niños el objeto con el nombre se han

realizado algunos estudios sobre el etiquetado o poner nombre a los objetos como por

ejemplo una zanahoria. A continuación, en la condición de etiquetado se da un nombre

nuevo a dicho objeto (por ejemplo ZAN), mientras que en la condición de control no se

da ningún nombre. Luego se muestran dos objetos de prueba. En la condición de

etiquetado o denominación, el investigador dice “coge otro ZAN” y en la condición de

control dice “coge otro como éste” señalando al primero. Los dos objetos de prueba

pueden variar, por ejemplo, en su semejanza física y temática. Se presentan dibujos,

como estímulo inicial una zanahoria y como estímulo de prueba un cohete (igual forma

pero diferente categoría) y un conejo (diferente forma pero de la misma temática).

Gentner y Uchida (1994) evaluaron a niños de 3 y 5 años y observaron que a

diferencia de los mayores, los más pequeños se basaban en la forma para la

extensión del nuevo nombre, con mayor frecuencia que los mayores. Entendían que si

la zanahoria era un ZAN el cohete también lo era. Cuando los niños aprenden un

nuevo nombre asociado a un caso particular lo generalizan a objetos de la misma

taxonomía. Ahora bien, si no poseen suficiente conocimiento sobre la misma utilizarán

“la forma del objeto” como clave, una propiedad que se da en la naturaleza y que se

presenta en muchas ocasiones: los objetos de un mismo tipo mantienen cierta

semejanza en su apariencia externa. A medida que se incrementa el conocimiento

sobre las categorías a lo largo del desarrollo, la influencia de la forma como clave

poco fiable de pertenencia a una categoría irá disminuyendo.

Bases neurológicas para la denominación de objetos

Los procesos que intervienen en la denominación de objetos son los que

utilizamos en el habla espontanea, esto es , proceso al acceso al significado,

recuperación del nombre del objeto, activación de los fonemas que componen ese

nombre y ejecución de los procesos motores encargados de articular esos sonidos ,

además de los procesos de reconocimiento del objeto. Para la denominación se

presentan habitualmente dibujos de los objetos con lo que hay que tener en cuenta las

siguientes variables independientes como: complejidad visual, familiaridad, frecuencia

del nombre, longitud del nombre, edad de adquisición...etc. Según Damasio y cols,

(1996) en las áreas cerebrales 38, 21,20, y 37 localizadas en el lóbulo temporal

izquierdo juegan un importante papel en la recuperación de los nombres de los objetos

mientras que la información semántica se encuentra localizado en los lóbulos

temporales de ambos hemisferios.

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Figura 58: Áreas de Brodman[12]

Habitualmente cuando se enseña o evalúa la denominación de objetos se hace

presentando el dibujo o la fotografía del objeto y el sonido de la palabra que lo

representa. Sólo se activaría la corteza visual y la auditiva. Si se presenta el objeto

físico se consigue activar distintas zonas corticales del cerebro ya que el objeto se

puede ver, tocar, mover e incluso oler. El objeto se presenta como un concepto al

estar formado a partir de sus rasgos particulares.

Antes de denominar o nombrar un objeto hay que reconocerlo, probablemente la

actividad cerebral no se limite a una pequeña zona en la que se podría suponer que se

encuentra la representación de ese objeto, sino que se puede producir activación de

diferentes zonas cerebrales, dependiendo de la distribución que tenga la asamblea de

células correspondiente a ese objeto. La percepción del objeto activará una serie de

células de la corteza estriada y de las zonas adyacentes encargadas de su

reconocimiento visual. Si al mismo tiempo se oye la palabra con la que se designa ese

objeto, se activará también la zona de la corteza auditiva encargada de analizar esos

sonidos .La forma , tamaño y textura de los objetos se procesan en la corteza somato

sensorial primaria (lóbulo parietal). Si todos estos estímulos aparecen frecuentemente

juntos, como así suele suceder, se terminará formando una asamblea de células

distribuidas sobre el área temporal, parietal y occipital correspondiente a ese estímulo.

Cuantas más veces se presenten juntos el objeto físico y su nombre más fuerte será

la conexión entre las neuronas que constituyen esa asamblea de células. Según Hebb

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(1949) en cada operación cognitiva se ponen en funcionamiento grupos de neuronas

que en principio pueden no tener relación entre ellas, pero por medio del aprendizaje

se asocian formando una unidad funcional o “asamblea de células”.

Las zonas de convergencia en las que se conectan los diferentes rasgos de un

concepto no son en absoluto rígidas, sino que son flexibles y modificables por el

aprendizaje. De ahí que personas distintas puedan tener redes neuronales diferentes

para un mismo estímulo dependiendo de las experiencias. Las palabras y los

conceptos, más que en unidades discretas, están distribuidas en amplias zonas del

cerebro, según los modelos conexionistas que más que almacenes hablan de

distribución de la información.

Anomia

El motivo de introducir este apartado es justificar que no solo se aprende a

denominar objetos sino que debido a accidentes cerebrales o por la edad se produce

la pérdida en parte o total en la denominación de objetos y por lo tanto se inician

procesos de evaluación y de rehabilitación para poder recuperar esta facultad que se

encuentra perdida o deteriorada. Se entiende por anomia al problema para encontrar

las palabras durante la producción oral, bien sea en el lenguaje espontaneo o en la

denominación de objetos y personas.

Como se ha visto anteriormente en el desarrollo del léxico la denominación de

objetos es de las primeras habilidades que se adquieren y cuando ocurre un accidente

a nivel cerebral la primera que se pierde dando lugar a la anomia de tipo: semántico,

léxico o fonológico.

En la anomia semántica hay pacientes en los que el problema anómico radica en

una incapacidad para activar las representaciones conceptuales. Eso significa que los

pacientes también tendrán dificultades en la comprensión de objetos y palabras. En la

tarea de denominación (test de Boston) de dibujos de objetos su ejecución es muy

baja (solo consiguen nombrar unos pocos objetos simples) y muchos errores son

semánticos (oreja por nariz, cuchillo por tenedor, plátano por pera .El problema no se

produce en la recuperación de la palabra sino en el ámbito conceptual o semántico así

como en la producción oral y escrita.

Cuando una persona presenta anomia léxica accede perfectamente al

significado de los conceptos pero no consigue recordar sus nombres. Tienen dificultad

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en recordar los nombres de los dibujos que se le presentan. No presentan dificultades

a nivel semántico ya que si se le pide al paciente que defina la palabra lo realiza de

forma correcta.

Cuando aparecen dificultades para acceder a las representaciones fonológicas,

por lo que la persona comete errores de sustitución, omisión, adición, etc… de

fonemas, se trata de anomia fonémica . Estos pacientes tienen dificultades en el habla

espontánea, en la denominación de dibujos y también en el resto de actividades orales

como la repetición de palabras y pseudopalabras (palabras que no existen en la

realidad por ejemplo palata) o la de lectura en voz alta, en las que también cometen

errores fonológicos.

Tipos de tareas para la evaluación de la anomia

Podemos clasificar las tareas de evaluación como:

• Categorización semántica en la que el paciente tienen que clasificar los

estímulos en determinadas categorías.

• Sinonimia se le pide que indique si dos palabras significan o no lo mismo (por

ejemplo, coche y automóvil).

• Asociación semántica se pide que indique cuál de dos dibujos (por ejemplo

camello y oso) empareja con un tercero (pirámide).

• Emparejamiento palabra dibujo se tiene que indicar cuál es el dibujo que

corresponde a una determinada palabra.

• Repetición de palabras que el evaluador propone y el paciente tiene que

repetir.

Con estas tareas se trata de conocer si el trastorno se produce en el ámbito

semántico porque el paciente no consigue activar los rasgos del concepto que quiere

transmitir, a nivel léxico porque aun habiendo activado los rasgos semánticos no

consigue recuperar la representación léxica correspondiente a esos rasgos, o a nivel

fonológico porque no consigue producir los fonemas que componen esa palabra.

Sería deseable disponer de test estandarizados con los que realizar la

evaluación de los trastornos anómicos, pero en español no existen demasiados

materiales. Podemos disponer del Boston adaptado por García-Albea y Sánchez

Bernardo (1983) al español. Entre una de las pruebas de este test está la de

vocabulario formada por 60 láminas con dibujos que el paciente tiene que nombrar.

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Esta prueba es graduada en dificultad creciente que comienza con dibujos de objetos

familiares y por lo tanto fáciles de nombrar (por ejemplo cama, árbol, casa ) y termina

con objetos de poco uso y con nombres difíciles de recordar (pergamino ,esfinge,

ábaco ) Dispone de clave semántica y fonológica para aquellos dibujos que el paciente

no consigue nombrar.

Otro test que utiliza dibujos para la evaluación es el EPLA denominación por

frecuencia. Consta de 60 dibujos que corresponden a objetos simples de distinta

frecuencia de uso: 20 corresponden a nombres de frecuencia alta, 20 a nombres de

frecuencia media y 20 de frecuencia baja .

Hay otros test que tienen en cuenta la complejidad visual de los dibujos así como

el acuerdo en el nombre y en la imagen, la familiaridad, la frecuencia y la edad de

adquisición y longitud de la palabra que lo representa.

Hasta este punto solo hemos hablado de la definición y evaluación de anomias.

Sin embargo también son muy importantes los trastornos anómicos en el desarrollo del

lenguaje que se pueden dar en niños que han sufrido una lesión cerebral, sea prenatal

o posnatal,o en niños anómicos en el retraso específico del lenguaje. En estos últimos

se ha demostrado que su vocabulario en mucho más reducido que el de los niños de

similar edad e inteligencia, su lenguaje es menos fluido y poseen una mayor pobreza

conceptual. Los niños con trastorno específico del lenguaje tienen problemas en todos

los niveles de producción, pero principalmente en el acceso léxico o de recuperación

de las palabras.

En lo que se refiere a la rehabilitación de los niños con dificultades en el

lenguaje, los programas de enseñanza pueden ser similares a los que se utilizan con

las personas que presentan anomia aunque en su caso serian adaptados a su edad.

Por otra parte con los niños es preferible utilizar programas integrados que trabajen

simultáneamente todos los niveles: el conceptual, el léxico y el fonológico, ya que

normalmente estos niños tienen dificultades en todos los niveles.

Para enriquecer la red conceptual sirven todas aquellas tareas que introducen

conceptos nuevos relacionados con otros ya conocidos por el niño. Una actividad muy

conocida pero no por ello menos útil, es la de trabajar un tema que, aunque familiar

para el niño, ofrece la posibilidad de introducir conceptos nuevos. Por ejemplo, la vida

en la granja permite introducir toda la variedad de animales domésticos, frutas y

verduras. Otra tarea es la de formar categorías de objetos (animales, medios de

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transporte…) describiendo qué tienen en común y por eso forman parte de una misma

categoría o que les diferencia y por eso pertenecen a categorías distintas.

Respecto a la fonología es importante conseguir que pronuncien bien los

fonemas no solo de forma aislada sino dentro de la palabra. Las tareas como

emparejamiento fotografía –palabra seguida a los pocos minutos de la denominación

de esa fotografía-son una excelente forma de fortalecer esas conexiones .Repetir

varias veces el nombre facilita considerablemente el recuerdo de ese nombre. En

definitiva cuanto más fuerte son las conexiones entre los conceptos y sus nombres,

más resistentes serán al olvido (F. Cuetos) [13].

Justificación del uso del ordenador en tareas de

denominación

Para enseñar y rehabilitar el ordenador podría ser una herramienta de gran

utilidad. El uso de PCs nos permitiría que los pacientes trabajen a un ritmo adaptado a

sus necesidades, practicando tantas veces como sea necesario. Con los niños podría

ser un elemento extraordinariamente útil especialmente si se cuenta con programas

adaptados a las edades y dotados de animaciones a través de dibujos, sonidos,

aplicaciones de refuerzo, etc… que les mantenga la motivación mientras aprenden.

En el contexto actual, en el que se apuesta por un mundo interconectado y en el

que el desarrollo tecnológico es continuo , cada vez es mayor el número de

especialistas que, en su práctica clínica, hacen uso de herramientas de tratamiento

apoyadas por sistemas informáticos. Este tipo de herramientas suele ser de gran

utilidad en la recuperación de los trastornos de la comunicación. El uso de los

sistemas basados en el uso del ordenador presenta numerosas ventajas en el trabajo

clínico diario de los terapeutas del lenguaje.

• Mayor control del tiempo de respuestas.

• Se pueden usar a la vez con diferentes pacientes en paralelo si se dispone de

varios puestos de trabajo.

• El análisis de la información y los resultados es precisa e inmediata.

• Mediante un uso apropiado de reforzadores y feed-back se puede obtener una

mayor colaboración y motivación del paciente.

• La terapia se puede llevar a cabo en la propia casa del paciente.

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• Como consecuencia de ello, tendremos la posibilidad en un futuro próximo de

mejorar, actualizar y controlar más adecuadamente las tareas y progresos del

paciente usando el ordenador como elemento de comunicación, lo que

permitirá:

• La auto-aplicación supervisada por parte de un paciente que reúna unos

mínimos requisitos.

• La posibilidad a corto plazo de controlar el tratamiento y rehabilitación vía

Internet

En definitiva, los ordenadores permiten fácilmente estimular, instruir, simular y

practicar diferentes aspectos del lenguaje de forma asistida, tutorizada o individual.

Estas tareas pueden ser muy útiles en la evaluación, y proporcionar motivación extra

al paciente en la recuperación y/o entrenamiento precoz, como por ejemplo la

implementación de estrategias para una recuperación y aprendizaje rápida y eficaz de

palabras.

Antecedentes

F.Cuetos ha desarrollado un programa asistido por ordenador dirigido a la

rehabilitación de pacientes afásicos con dificultades de denominación. Este programa

muestra dibujos de 12 categorías diferentes en la pantalla del ordenador. Cuando es

seleccionada una de las categorías el programa procede a mostrar al azar 1 de las 25

figuras de las que consta cada categoría. Si el paciente es incapaz de nombrar el

dibujo que aparece en la pantalla, entonces el terapeuta proporciona de manera

progresiva una serie de pistas silábicas, orales y escritas a través del ordenador. Al

finalizar cada bloque de categorías, un diagrama enseña al paciente y al terapeuta los

porcentajes de respuestas correctas obtenidos en cada categoría, que sirve como

feed-back del trabajo realizado. La efectividad de los resultados de este programa está

siendo actualmente valorada.

En esta misma línea de trabajo, en el 2003 se ha desarrollado en la Universidad

de Málaga un programa de rehabilitación de los trastornos anómicos asistido por

ordenador, denominado CARP1[14]. El principal objetivo de CARP es proporcionar

una herramienta útil que ayude a los terapeutas del lenguaje a mejorar la producción

oral de los pacientes con leve o moderado déficit anómico o que sirva para entrenar y

prevenir procesos cognitivos involutivos propios del envejecimiento que permite al

terapeuta del lenguaje (logopeda, psicólogo, neuropsicólogo) trabajar sobre los

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procesos cognitivos involucrados en el acto de nombrar objetos o acciones,

independientemente de cuál sea el modelo (discreto o conexionista) que el profesional

clínico asuma. Este programa fue aplicado a un caso único para comprobar la

efectividad y como inicio de futuras investigaciones y discusiones sobre la

conveniencia de generalizar el uso de este tipo se herramientas. Pero los

investigadores consideraron que era necesario que el programa fuera aplicado a un

número más extenso de pacientes, antes de obtener alguna conclusión definitiva sobre

el alcance de su efectividad en el tratamiento de los déficits de denominación.

Esto dio paso a una nueva versión el CARP2, con lo que el programa se podía

utilizar durante un mayor periodo de tiempo, con mayor número de ítems, aplicando

más tareas y dirigido a un mayor número de pacientes y de etiología y sintomatología

más diversa.

Descripción del programa CARP2

Para la obtención de los resultados de la aplicación CARP2 se escogieron dos

grupos. El primero de ellos estaba compuesto por un grupo de 10 pacientes (8

hombres y 2 mujeres) con trastornos de denominación. El segundo grupo control está

formado por 10 pacientes sanos emparejados uno a uno con el grupo de pacientes

afásicos según las variables de sexo, edad, años de escolarización, raza, y lateralidad.

Se toman los resultados en pre vs. post tratamiento.

A cada uno de los pacientes afásicos se le administró un conjunto de pruebas

de control cognitivo-lingüístico en pre y post tratamiento con objeto de evaluar las

características y tipo de anomia de cada paciente (en pre-tratamiento ) y comprobar el

alcance y la efectividad del programa de intervención CARP2 tras el tratamiento.

El objetivo de CARP2 era dotar al paciente de un entrenamiento específico,

mediante ayudas técnicas de carácter psicolingüístico, que modelan sus respuestas

hacia la forma correcta de una palabra. El programa consta de dos tipos de tareas

distintas:

1. Objetos al aire: denominación por exposición a una fotografía. En esta

actividad, el paciente tendrá que denominar el estímulo visual presentado

en la pantalla durante 25 segundos. Si no lo consigue, podrá disponer de

diferentes niveles de ayudas (semánticas, fonológicas o mixtas, tipo cloze

o completamiento, y escritura).La ayuda semántica consiste en

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presentación sonora por el ordenador (voz grabada digitalizada) de los

rasgos y conceptos que definen al objeto. La ayuda fonológica, en la

presentación sonora por el ordenador de la primera sílaba del estímulo

presentado. En la ayuda tipo cloze o de completamiento, se le presenta

de forma sonora por el ordenador una frase incompleta a la espera de

que el paciente la termine de completar. La ayuda escrita consiste en la

presentación en la pantalla de la primera sílaba de la palabra que ha de

denominar.Se presentan 20 estímulos en el ordenador que pertenecen a

diferentes campos semánticos: 5 animales, 5 deportes, 5 componentes

del mobiliario y 5 acciones .En la primera sesión se le muestran al

paciente las 20 imágenes. En la segunda, se repiten el mismo estímulo.

El procedimiento de administración implica que en las sesiones

1ª,3ª,5ª,7ª y 9ª los pacientes reciben tratamiento sobre imágenes

novedosas, mientras que en las sesiones 2ª,4ª,6ª,8ªy 10ª los pacientes

trabajan con estímulos repetidos de sesiones precedentes. En total, son

100 imágenes las que el paciente ha de denominar.

2. Haz diana: denominación por exposición a una fotografía con la

presencia de estímulos distractores (con dos niveles de dificultad). Se

utilizan cuarenta imágenes de diferentes campos semánticos, de las

cuales 20 son los estímulos que el paciente ha de reconocer, y los otros

20 son elementos distractores. Al paciente se le presentan dos imágenes

que pertenecen a distintos campos semánticos, uno es el estímulos que

se quiere trabajar perteneciente a un grupo se categorías o campo

semánticos seleccionados y el otro hace el papel de distractor semántico.

El orden de aparición de las imágenes se establece por grupos de cinco

estímulos que pertenecen a cada uno de los cuatro campos semánticos

(5alimentos, 5 de prendas de vestir, 5 de partes del cuerpo y 5 de

menaje. El paciente tendrá que denominar el estímulo “diana” a partir de

la definición semántica que el ordenador le proporcione mediante una voz

digitalizada. Esta actividad tiene dos niveles de dificultad.

En la actividad Haz Diana, consta de diez sesiones y el procedimiento seguido

en éstas es idéntico al utilizado en la actividad Objetos al Aire, tanto para las sesiones

pares como para las impares.

Antes de iniciar el tratamiento se administraron de forma aleatoria todos los

ítems contenidos en el programa, tanto a pacientes como al grupo control. Tuvieron

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que denominar sin ayuda un conjunto de 20 fotografías, mostradas de forma aleatoria

en 5 sesiones. A los sujetos control se les pasaron los mismos ítems de forma

aleatoria pero en una única sesión.

Finalizado el tratamiento siete o diez días después se volvieron a administrar,

para ser denominadas sin ayudas, todas las imágenes de los ítems empleados en el

programa y todas las medidas de control cognitivo-lingüístico, para comprobar el

efecto del tratamiento.

Conclusiones de CARP2

Los resultados obtenidos permitieron afirmar que el programa CARP2 de

rehabilitación asistida por ordenador se muestra eficaz en el tratamiento de los déficits

anómicos. Los 10 pacientes evaluados y tratados alcanzaron unos niveles medios de

denominación significativamente mejores y se mostraron, en media, mucho más

seguros en la tarea de denominación de fotografías y dibujos por confrontación que

antes del comienzo de la intervención. El porcentaje de respuestas correctas del grupo

con problemas de denominación tras el tratamiento es claramente significativo

respecto a la línea base y tiende a acercarse a los niveles alcanzados por sus pares

del grupo sano o control.

Los resultados obtenidos en este estudio permiten ser optimistas respecto a la

difusión y desarrollo por parte de los especialistas de estas técnicas para la evaluación

y el tratamiento de este tipo de déficit. La administración correcta de este tipo de

tareas semi–automatizadas depende en gran medida, también del profesional que las

aplique y de cómo las aplique.

Aplicación LogoFid

A partir de todas estas teorías y conceptos surge la base del entorno LogoFid.

LogoFid permite al usuario aprender a denominar los objetos y, por tanto, crear el

vocabulario en niños que presentan dificultades de adquisición del lenguaje. Nuestro

entorno usa, de forma novedosa, objetos reales que el paciente puede manipular

reconociendo todas sus características (forma, tamaño, textura…), por lo que la acción

de identificar el objeto conlleva ciertos movimientos que implican actividad en otras

partes del cerebro.

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Como podemos comprobar el nuevo método implementado en LogoFid se

diferencia en gran medida de los métodos hasta ahora usados. En ellos se realizaba el

aprendizaje a través de dibujos y fotografías. Al usuario se le enseña una fotografía o

dibujo del objeto y se le dice lo que es. Seguidamente tendrá que reconocerlo por

confrontación con otras fotografías. Presentar el objeto de forma física mejora dichos

métodos ya que en ellos se usan, generalmente, representaciones subjetivas de los

objetos de nuestro entorno. En muchas los dibujos no están bien definidos y hay

dificultades en discriminar el objeto del fondo, la constancia de la forma, las posiciones

en el espacio o las relaciones espaciales.

El motivo de utilizar objetos es porque el niño tiene de esta forma una percepción

multisensorial del objeto, a diferencia de la visual usada hasta ahora. Con la

percepción se consigue que el cerebro integre los estímulos sensoriales sobre los

objetos, lo que implica una identificación y reconocimiento de los mismos .No basta

con recibir fielmente la información sensorial; es imprescindible darle un significado en

función del conocimiento y experiencias previas.

Según Luria (1988), el proceso de percepción tiene un carácter complejo, se

trata de un proceso de selección, análisis y síntesis de las características

correspondientes, es de carácter activo y está en relación directa con la tarea a la que

se enfrenta el sujeto. Durante la percepción de objetos familiares, que se han

consolidado en experiencias anteriores, este proceso se abrevia, mientras que durante

la percepción de objetos nuevos, el proceso de percepción es más complejo.

Asimismo la percepción humana implica una codificación del material percibido que se

da con la misma participación del lenguaje.Se han propuesto varios modelos para

explicar la percepción:

Modelo Etapa. Según este modelo la corteza cerebral recibe y forma las

impresiones sensoriales elementales y el reconocimiento se da cuando se asocia la

información. El modelo de Lissauer(Bauery Demey,2003) postula que el

reconocimiento se da en dos etapas:

1. Apercepción: se refiere a la construcción de impresiones sensoriales en un

conjunto.

2. Asociación: etapa en la que se relacionan los datos discriminados con las

imágenes de memoria depositadas en el cerebro por las diferentes

modalidades sensoriales y permite dar un significado a lo percibido. La idea

principal de este modelo es que el reconocimiento de objetos y caras, además

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de la integración de los procesos de percepción, depende de la combinación de

las impresiones sensoriales y las representaciones internas.

El modelo de Damasio (Bauery Demey,2003) sugiere que la percepción

involucra la evocación de patrones de actividad neuronal en corteza primaria y corteza

de asociación de primer orden que corresponde a varios rasgos perceptuales

extraídos de los objetos . La característica más importante de este modelo es que no

hace una distinción fundamental entre percepción y memoria; la información sobre

estímulos previamente recibidos es almacenada en un patrón de actividad neuronal,

no es una representación localizada. En este sentido, el reconocimiento es

verdaderamente “re-conocimiento”. Porque la distinción memoria –percepción es

suprimida.

Como hemos visto hasta ahora la tecnología RFiD nos permite hacer de un

objeto cualquiera un objeto único caracterizado por un ID global y que contiene

información extra que un código de barras no podría ofrecer. Por tanto cualquier objeto

de nuestro entorno (salvando objetos de superficie metálica o que afecte al campo

magnético) puede ser etiquetado con un Tag RFiD. Ésta gran capacidad nos permite

que un sistema automatizado sea capaz de detectar un objeto, procesar la

información y actuar en consecuencia.

¿Cómo está implementado LogoFid?

Como hemos analizado en la base teórica, muchos han sido los estudios que

apuntan a una convergencia entre métodos de intervención logopédica y las nuevas

tecnologías. Sistemas asistidos por PC como CARP2 han permitido una mayor

evolución en pacientes de anomia sobre los métodos tradicionales, permitiendo abrir

nuevas vías esperanzadoras en cuanto a la rehabilitación de pacientes con dificultades

en el lenguaje.

En nuestro caso se pretende dar un paso más allá en este paradigma

tecnología-aprendizaje. Basándonos en los resultados obtenidos por Cuetos y otros

expertos en la materia, evolucionaremos el método de intervención dotando al

Logopeda de una nueva herramienta más completa y flexible, capaz de alcanzar

nuevos objetivos en lo que a eficiencia y evolución del aprendizaje se trata.

Para ello, en vez de generar categorías con representaciones gráficas de los

objetos de nuestro entorno usaremos objetos reales y tangibles para la adquisición del

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vocabulario. Los diferentes objetos estarán adaptados a las necesidades del paciente

y estarán dotados de un tag RFiD. Como podemos comprobar en el mercado existen

numerosas representaciones de los objetos que nos rodean en el contexto habitual:

Coches en miniatura, utensilios de cocina de juguete…

En nuestro caso la creación de categorías y subcategorías estará abierta a

nuevas combinaciones. Para ello el Logopeda podrá escoger entre las creadas por

defecto (Animales, Medios de Transporte…) o podrá decidirse por crear una nueva

adaptada al usuario al que vaya dirigida. Gracias a esta personalización (no existente

en los métodos existentes hasta la fecha) permitirá al docente incrementar el

vocabulario de forma ilimitada. No podemos olvidar que el precio de los tags RFiD

pasivos (los usados en esta experiencia piloto) son inferiores a los 0.05€, por lo que el

coste es mínimo.

Cada paciente ha de ser dado de alta en el sistema indicando su nombre,

descripción y categoría asignada. Esta categoría será modificada según la evolución

mostrada por el niño (podremos aumentar la dificultad, cambiar de grupo de

objetos…). Cada usuario portará una pulsera RFiD que lo identificará como ente

individual así como permitirá, al validarse, que el entorno LogoFid se adapte en

consecuencia con sus datos almacenados.

Con este sistema de identificación se permite que un mismo dispositivo

capacitado de LogoFid sea capaz de gestionar a tantos usuarios como tenga

adscritos.

El entorno de asistencia está basado en un UMPC. En nuestro caso se va a

implementar sobre el modelo de ASUS R2H. Este modelo es el mismo que ha sido

usado para la plataforma MFid, por lo que no es necesario su análisis en este

apartado. Las capacidades que se han buscado para los dos sistemas son las

mismas: bajo coste, uso de licencias de software libres y un marcado carácter social.

La interfaz en este caso ha sido concebida pensando en el usuario tipo que

usará la plataforma. Al ser un grupo social caracterizado por su edad reducida (va

dirigido al público infantil) se ha diseñado para que resulte atractivo y sea capaz de

captar la atención del usuario. En todo momento se ha evitado la introducción de

distractores que provoquen alejar la atención por parte del paciente de su objetivo

concreto: asistir la adquisición del lenguaje.

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La arquitectura de red que se ha implementado en este caso es la siguiente:

Figura 59: Arquitectura de LogoFid

Como vemos nuestro entorno sigue claramente las indicaciones de un sistema

“Networked RFiD”. LogoFid tiene en su red tantos dispositivos UMPC como puestos de

trabajo. Y es que es precisamente ésta una de las características más importantes: se

permite trabajar con un grupo de pacientes al mismo tiempo. Esto nos permite mejorar

la eficiencia del profesorado, ya que en el mismo tiempo es capaz de atender a varios

niños e incluso que estos se desenvuelvan de forma autónoma, todo un avance

respecto a los métodos tradicionales.

Como se puede comprobar existe un servidor en la red LogoFid. Esto es debido

a que la plataforma proporciona una herramienta nueva de trabajo para el Logopeda;

éste último podrá seguir la evolución de todos sus pacientes, gestionando todos los

aspectos de su aprendizaje de forma telemática. Cada vez que un niño se ejercite

dentro del sistema LogoFid se almacenarán las estadísticas (porcentajes de acierto)

de su actividad, y estas podrán ser consultadas vía web desde cualquier parte del

mundo al ser un sistema 24/7. Si un usuario cumple con las expectativas y supera los

objetivos impuestos por el docente se le podrá asignar una nueva categoría o incluso

aumentar los conocimientos de la actual, todo ello a través de la página creada a tal

efecto. Además el sistema se ha orientado como un servicio portable. Un centro

educativo podrá proporcionar a los responsables del alumno un kit compuesto por el

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UMPC, el lector RFiD y los objetos de la categoría asignada. El alumno podrá trabajar

en su entorno doméstico de forma autónoma y el logopeda podrá comprobar la

evolución desde cualquier dispositivo conectado a la red.

En servidor proporcionará, por tanto, acceso a la plataforma Web así como

actuará de BBDD para los diferentes datos necesarios (estadísticas, datos de usuario,

categorías, objetos…) para el correcto funcionamiento de la plataforma.

El UMPC dotado de LogoFid mostrará la información del objeto por diferentes

vías. A diferencia de los métodos tradicionales, que mostraban un dibujo de un objeto

real y caracterizado por un texto, nuestro entorno de asistencia mostrará una imagen

del objeto, su nombre, una locución auditiva y, lo que es aún más importante, una

representación tangible del mismo. Por tanto ya no es sólo información visual, si no

olfativa, táctil y auditiva. Son precisamente estas características las que hará que

LogoFid permita un aprendizaje mucho más rápido y una clara evolución de los

usuarios del sistema frente a aquellos que usen el método tradicional. Además el

hecho de ofrecer la información en todos estos formatos (se está trabajando también

en la incorporación de una transcripción Braille en la superficie del objeto) nos permite

orientarla a muchos grupos sociales con discapacidades de todo tipo (dificultad en la

visión, sordomudos…).

Figura 60: Vías de información de LogoFid

Además, la locución se repetirá un número configurable de veces (por defecto

tres) para que el usuario asimile y reafirme el concepto. Al estar dotado de un tag RFiD

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podrá pasarlo por el lector tantas veces como necesite, ofreciéndole de nuevo toda la

información de la que está dotada la BBDD del sistema.

Como vemos es evidente la mejora: se maximizan las vías de conocimiento.

El software ha estado condicionado en todo momento por el usuario final del

sistema. Y es por ello que se han tenido en cuenta diversos aspectos que nos

permiten controlar el uso del entorno por parte del niño. A la hora de ejecutar una tarea

(p.ej. “Jugar”) el usuario no podrá salirse del sistema en ningún momento. La

aplicación se encuentra en estado “always on top” y, al no estar dotado de teclado

físico, se hace inviable abandonar la aplicación. Sólo el logopeda o responsable será

el único que podrá ejecutar la acción de salir. Para ello se ha usado un tag RFiD con

encapsulado de tarjeta inteligente que actuará como usuario “maestro” o

“administrador”. Al pasar dicha tarjeta por el lector se abandonará la actividad que en

ese momento se esté ejecutando.

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¿Cómo funciona LogoFid?

En entorno, tal cual se ha explicado anteriormente, está diseñado para que

complemente el trabajo del logopeda, siendo una herramienta que permita facilitar su

trabajo y aumentar su eficiencia. Por tanto será el logopeda, el agente “administrador”,

el que inicie la ejecución de la aplicación.

Al igual que en la herramienta MFid lo primero que se iniciará es un chequeo de

todos los elementos necesarios para su funcionamiento. Comprobará tanto el acceso a

la base de datos como la conexión del lector, indicando error en caso contrario y

mostrando el motivo en el archivo “errorLog”.

Si la comprobación es exitosa se nos mostrará la siguiente interfaz.

Figura 61: Pantalla de Inicio de LogoFid

Tras seleccionar “Entrar” se nos requerirá la identificación del alumno que va a

participar del aprendizaje a través de LogoFid. Cada alumno estará identificado por

una pulsera RFiD que le permitirá acceder a los servicios ofrecidos por el sistema.

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Figura 62: Estado de espera de usuario de LogoFid

Cuando el usuario haya pasado la pulsera por el lector se cargarán todos los

datos (categoría asignada, nombre…) y se adaptará el entorno con dicha información.

Figura 63: Menú de LogoFid adaptado al usuario

Como vemos en la parte inferior izquierda se identifica al usuario que va a

participar de la experiencia LogoFid (en nuestro caso “Violeta”). En caso de que el

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112 Francisco Borja Salguero Castellano

logopeda considere oportuno cambiar de alumno podemos pulsar el botón “Cambiar

Usuario”, dónde se volverá al estado anterior de espera.

Antes de iniciar nuestra actividad en la plataforma podemos consultar una breve

descripción de las diferentes partes que componen LogoFid

tenemos:

Figura 64: Pestaña de Información de LogoFid

Como vemos existen tres actividades bien diferenciadas. En nuestro caso

podemos tomar contacto con el funcionamiento de la plataforma a través de

“Vocabulario”, asignar una categoría y ejercitarla en “Aprender” y finalmente evaluar

nuestro proceso de aprendizaje usando la opción de “Jugar”.

como “Aprender” comparten la misma interfaz.

Figura 65: Interfaz de “Aprender” y “Vocabulario”

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Francisco Borja Salguero Castellano | Universidad de Granada

e oportuno cambiar de alumno podemos pulsar el botón “Cambiar

Usuario”, dónde se volverá al estado anterior de espera.


descripción de las diferentes partes que componen LogoFid. Tras pulsar “+Info”

Figura 64: Pestaña de Información de LogoFid



categoría y ejercitarla en “Aprender” y finalmente evaluar

nuestro proceso de aprendizaje usando la opción de “Jugar”. Tanto “Vocabulario”

como “Aprender” comparten la misma interfaz.

Figura 65: Interfaz de “Aprender” y “Vocabulario” de LogoFid

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e oportuno cambiar de alumno podemos pulsar el botón “Cambiar


. Tras pulsar “+Info”



categoría y ejercitarla en “Aprender” y finalmente evaluar

Tanto “Vocabulario”

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Sin embargo cabe destacar algunas diferencias. Mientras que en vocabulario el

sistema identificará cualquier objeto etiquetado por RFiD la pestaña de Aprender se

ajustará sólo y exclusivamente a los objetos contenidos en la categoría asignada, en el

caso del ejemplo “Frutas”.

Actualmente “Vocabulario” es una puerta abierta a nuevas experiencias por parte

del logopeda. Como posible funcionalidad propuesta tenemos la de enseñar al alumno

el funcionamiento del sistema e iniciar la toma de contacto con el mismo.

Tras pasar un objeto etiquetado y registrado en la BBDD el sistema mostrará

información visual (en forma de imagen y texto) y auditiva del mismo. La información

se repetirá un número configurable de veces (por defecto 3) para reforzar el concepto.

Figura 66: Objeto identificado en “Aprender” y “Vocabulario” en LogoFid

Tras un tiempo trabajando con el sistema (tanto en sus fases de vocabulario como

aprendizaje) evaluemos los conocimientos adquiridos por el usuario. Tras seleccionar

la opción de jugar se le irán reclamando los diferentes objetos de la categoría

asignada.

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Figura 67: Interfaz de Juego de LogoFid

Como vemos existe un casillero en la parte superior derecha de la pantalla. En él

se irán registrando los diferentes aciertos y fallos para tener, en todo momento, una

representación gráfica de los resultados obtenidos. Los primeros 5 objetos que se

pedirán serán todos los componentes de la categoría presentados de forma

consecutiva. Con ello se pretende realizar un refuerzo de los conceptos adquiridos así

como captar la atención del alumno, indicándole la mecánica del juego. Los cinco

objetos restantes se reclamarán de forma aleatoria, por lo que se marcarán las

diferencias entre la adquisición o no de los nuevos ítems del vocabulario. Cuando no

se acierta (se pasa un objeto que no es el reclamado por el sistema) se advierte de tal

situación con un sonido de error, así como se le indica vía voz a través del TTS. Es

importante este paso ya que en cada error se indicará cuál es el objeto pasado y cuál

es el que se reclama, ayudando al usuario a discernir y discriminar entre objetos.

Figura 68: Fallo al jugar con LogoFid

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En el caso de obtener un acierto se premiará al alumno con una música

destinada a tal efecto. Además se volverá a repetir el concepto felicitando el hecho de

haber seleccionado el objeto correcto.

En nuestro caso se ha focalizado la atención en eliminar cualquier elemento

distractor para que la atención siempre esté en las imágenes y el texto que se

reclamen. Además como podemos comprobar no existe el botón de salir en ninguna

de las funciones anteriores.

Figura 69: Acierto al jugar con LogoFid

El juego podrá ser interrumpido en cualquier momento por el logopeda a través

de la tarjeta “Maestro” que será proporcionada al instalar el sistema LogoFid. Cuando

se pasa la tarjeta por el lector se recogen las estadísticas de esa partida y se

almacenan en el servidor local.

Figura 70: Interrupción por parte del logopeda del Juego. Generación de Estadísticas

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Estas estadísticas son fundamentales en nuestro entorno LogoFid. Como hemos

explicado a lo largo de este PFC es fundamental el control exhaustivo de la evolución

del alumno. Tras un tiempo de aprendizaje y juego es necesario establecer una vía

objetiva de evaluación de los resultados obtenidos. Para ello el logopeda tendrá

acceso a un servicio web que le permitirá gestionar toda esta información.

Figura 71: Aplicación Web de generación de análisis de estadísticas

En nuestro caso cada usuario tiene asignado un identificador único dentro del

sistema. Con dicho identificador y el ID de la categoría podemos ver la evolución con

el tiempo del proceso de aprendizaje, tal y como se comprueba en el siguiente

ejemplo:

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Figura 72: Gráfica obtenida al analizar las estadísticas de un usuario.

Next Steps

Como hemos estudiado a lo largo de los diferentes apartados del PFC el método

LogoFid presenta grandes avances respecto de los sistemas tradicionales actualmente

en uso. La incorporación de la tecnología en el contexto de la logopedia, y en este

caso la conjunción RFiD+Tablet PC, nos permite crear una plataforma de enseñanza

potente y portable.

Los estudios, como el CARP2, indican que la incorporación del uso del PC en la

intervención logopédica trae grandes avances y ventajas, permitiendo un uso más

eficiente del tiempo del profesional del lenguaje. Con el entorno LogoFid podríamos

trabajar con tantos alumnos en paralelo como puestos de trabajo tengamos a nuestra

disposición, permitiéndonos aumentar el vocabulario de una forma amena y flexible.

Gracias al Centro de Educación Especial S. Rafael, que ha mostrado desde el

primer momento un gran interés por el proyecto, LogoFid comenzará a tomar forma

con el nuevo curso docente 2009/2010. Tras mostrar las capacidades del producto al

personal del centro e incorporar todas sus indicaciones y mejoras propuestas la

plataforma está preparada para su implementación definitiva.

Debido a la gran acogida que tuvo LogoFid entre los responsables del centro se

ha desarrollado una propuesta de implementación que contiene detalles tanto de la

arquitectura a seguir como de los objetivos perseguidos con esta experiencia piloto,

definido todo ello en el Anexo B.

En primer lugar se ha solicitado financiación para llevar a cabo la incorporación

del nuevo material tanto Software como Hardware en la infraestructura del Centro.

Actualmente está en fase de estudio una solicitud realizada al CICODE como proyecto

de cooperación universitaria para el desarrollo y transferencia de conocimientos de la

Universidad de Granada en el ámbito de la acción social, sensibilización y educación

para el desarrollo (Anexo B). Se ha contado, además, con la participación en la

financiación (1900 €) por el centro. Este esfuerzo por parte de la institución docente

indica su gran interés por las posibilidades y capacidades del entorno LogoFid, lo que

conlleva, por supuesto, una gran responsabilidad.

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En esta primera solicitud se pretende crear un conjunto de cuatro puestos de

trabajo equipados con LogoFid y la tecnología RFiD necesaria. Dicha red,

complementada con la infraestructura actual del centro, permitirá el acceso a los

servicios del sistema así como al control de la evolución de los alumnos. Una de las

premisas que se pretenden es la movilidad y portabilidad de dicha tecnología. Para

ello se pretende adquirir terminales portátiles para permitir reforzar el conocimiento y la

adquisición del lenguaje en el entorno más cercano.

Además se están estudiando otras vías de financiación con la Agencia de

Innovación y Desarrollo de Andalucía (IDEA). Por otra parte se están analizando

diferentes posibilidades respecto a la financiación para el desarrollo de un nuevo

prototipo así como para registrar y liberar el software. Este proceso está en desarrollo

con la colaboración de la Oficina de Transferencia de Resultados de Investigación

(OTRI) situada en el edificio BIC del Parque Tecnológico de la Salud.

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CONCLUSIONES

Necesitamos dar respuestas a problemas existentes en la sociedad actual con

todas las posibilidades tecnológicas a nuestro alcance. En nuestro caso la tecnología

RFiD nos ha permitido desarrollar una herramienta de asistencia a la toma de

medicación que, incorporada en otra plataforma o como aplicación única, permitiría

disminuir los porcentajes de fallecimientos producidos por fallos en la toma de

fármacos expuestos por organismos tan relevantes como el instituto médico

estadounidense (IOM). Su incorporación en una plataforma móvil implementada en el

servicio de Urgencias y gracias a la incorporación del HCE reducido en un tag RFiD se

incrementaría la eficiencia en la atención temprana de situaciones de riesgo evitando

posibles errores médicos.

El segundo de los entornos presentados, LogoFid, ha pretendido dar respuesta a

las necesidades de un sector social en el que el número de avances y su coste

siempre ha sido un escollo a superar. En nuestro caso se ha desarrollado un servicio

de bajo coste basado en licencias software Open Source y en dispositivos Hardware

que gozan de gran protagonismo en el contexto actual, como Marcos Digitales y

UMPCs. Con el uso de LogoFid conseguiremos que aquellos pacientes con

dificultades en la denominación aumenten su vocabulario de una forma eficiente y

flexible gracias a la tecnología RFiD. Gracias a la gran acogida y al interés mostrado

por parte del Centro de Educación Especial S.Rafael LogoFid estará disponible para el

uso docente en el curso 2009/2010.

Como hemos comprobado es necesaria la búsqueda del valor añadido. Tal cual

Einstein dejó patente “Nada sucede hasta que algo se mueve”, y en nuestro caso

hemos intentado dar el primer paso.

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BIBLIOGRAFÍA

[1] RFID Handbook:Fundamentals and Applications in Contactless Smart Cards and

Identification,Klaus Finkenzeller

[2] The RF in RFID:Passive UHF RFID in Practice, Daniel M. Dobkin

[3] RFID, a guide to Radio Frecuency Identification, V. Danial Hunt, Albert&Mike Puglia

[4] “Cuando las cosas empiecen a pensar”(Granica), Neil Gershenfeld

[5] NFC Forum: http:// www.nfc-forum.org

[6] USN: http:// www.uidcenter.org/

[7] JCA-NID: http://www.itu.int/ITU-T/jca/nid/

[8] ITU: http://www.itu.int

[9] Study on the requirements and options for RFiD application in HealthCare, Rand

Europe

[10] “To Err Is Human: Building a Safer Health System”, US Institute Of Medicine

[11] Psicología del desarrollo cognitivo y adquisición del lenguaje, Sergio Moreno Ríos.

[12] Neurociencia, explorado el cerebro, Mark F.Bear,Barry W. Connors y Michael A. Paradiso.

[13] Anomia: La dificultad de recordar las palabras, F. Cuetos Vega

[14] Rehabilitación neurocognitiva de los déficit de denominación en pacientes con afasia: efectividad de un programa asistido por ordenador, Adrián J.A., González M., Buiza J.J. y Arrollo E.M.

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Anexo A: Datasheets

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Anexo B: Solicitud CICODE

agradecimientos - departamento de electrónica y tecnología de...

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