ea proyecto 1 - sanchez -serpa

8/16/2019 Ea Proyecto 1 - Sanchez -Serpa

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Facultad de Ingeniería

Escuela Profesional de Ingeniería Electrónica -

Telecomunicaciones

Proyecto Electrónico / Telecomunicaciones 1

Evaluación Parcial

“Sistema portátil de adquisición deimágenes y cuantifcación de uorescencia

orientado a brindar inormacióncaracterística para la detección de

Plasmodium spp y diagnóstico rápido de la

malaria”

Autor(es):

Alonso S S!nc"e# $ua%aya

Sergio A Ser%a Pinillos

Pro&esor:

'uillermo em%er *!s+ue#

Mayo, 201


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1.-Situación Problemática y Defnición del Problema

1.1.-Situacion Problemática

La malaria o paludismo es una enfermedad causada por el parásitoPlasmodium spp, el cual infecta el mosquito Anopheles, que se alimenta deltorrente sanguíneo de los humanos. El paludismo se transmite en zonastropicales y subtropicales, donde las condiciones de temperatura, humedad yprecipitación permiten a los mosquitos sobrevivir y multiplicarse, y a losparásitos completar su ciclo de vida en los mosquitos. La mayor transmisión demalaria se encuentra en África ubsahariana y en algunas partes de !ceanía ".eg#n la !rganización $undial de la alud %!$&, hay apro'imadamente (())millones de personas en *+ países en riesgo de padecer paludismo, y "))millones cuyo riesgo es elevado %más de " caso de paludismo por cada ")))

habitantes al a-o&

. pesar de esto, ha habido me/oras en el control de vectores %mosquitos

Anopheles&, diagnóstico y tratamiento. 0articularmente para el diagnóstico,desde el )") ha habido un aumento en la proporción de casos sospechosos alos que se les ha realizado pruebas de diagnóstico antes de realizartratamiento, con *1 de *+ países en riesgo adoptando la política de realizardichas pruebas a todos los casos sospechosos. La región África de la !$ hamostrado el mayor aumento de la proporción2 de 3+4 en el )") a 14 en el)"(. Esto se debe sobre todo al aumento en el uso de pruebas de diagnósticorápido %567s&, que se ha duplicado desde el )") hasta aplicarse en el 84 de

casos en el )"((.

escala global, se identi9ca una tendencia creciente en tanto las ventas de567s como en la distribución de las mismas por parte de los 0rogramas:acionales de ;ontrol de $alaria %:$;0s, por sus siglas en ingl


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retrasos en la cadena de suministro. in embargo, la tendencia creciente esinnegable en ambos casos3.

dicionalmente, la calidad de las 567s contin#a siendo alta desde el ))=,fecha en la cual la !$, la Foundation for Innovative New Diagnostics %>?:6&, elSpecial Programme for Research and Training in Tropical Diseases %765& y los;entros para el ;ontrol y 0revención de Enfermedades %;6;& iniciaron las depruebas de control de calidad de 567s. Las pruebas realizadas en el )"(muestran un alto nivel de detección para densidades de parásitos de )))parásitos@AL. in embargo, para densidades menores %)) parásitos@AL& laspruebas mostraron un +14 %Plasmodium falciparum& y tan solo 34%Plasmodium vivax & de detección8.

:o obstante la calidad actual de las 567s comerciales, e'isten retosrelacionados a los parámetros estadísticos de las pruebas y factoresbioquímicos y gen


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En este conte'to, el ;entro de ?nvestigación de la Gniversidad 0eruana de;iencias plicadas %G0;& se encuentra desarrollando un biosensor Huorescentepara un biomarcador de Plasmodium spp, que tenga menores limitacionesrespecto a los usados en las 567 comerciales. El ob/etivo es que dichobiosensor forme parte de una 567 por Huorescencia en el futuro, para

emplearse en zonas de riesgo de malaria. Este se basa en una proteína a laque se le adicionará una mol


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1...-Problema "eneral

?ne9ciente macultad de ;iencias de la alud de laG0;.

1..#.-Problema $ngenieril


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Mu< consideraciones tecnológicas e ingenieriles de dise-oelectrónico y de softNare se tienen que llevar en cuenta, a9n de desarrollar un m%todo de cuantifcación deuorescencia orientado a brindar inormacióncaracterística para la detección de plasmodium spp

que satisfaga los requerimientos de &elocidad'portabilidad y precisión con el ob/etivo de me/orar lacalidad de diagnóstico de (alaria en )onas ruralesdel Per*O

.-+stado del ,rte

.1.-Productos y soluciones eistentes

luorospectrómetro/ 0anoDrop ##

on sistemas utilizados para veri9car las concentraciones selectivas de6:, 5: y proteínas. Gtilizando un sistema de retención de muestraspatentado minimiza el límite de detección de masas y aumenta lasensibilidad, lo que permite medición de muestras con un volumen deapro'imadamente "AL. Este producto se muestra en la figura .".

>ig. .". :ano6rop (())

2enta3as

• ;uenta con leds GP, azul y blanco, cubriendo un gran rango delongitudes de onda.

• :o necesita 9ltros ni monocromadores.• 0osibilidad de medir varios Huoroforos con una sola muestra.• 0ermite visualizar datos espectrales y de cuanti9cación.•

5educido tama-o y peso.

Des&enta3as

0ermite el análisis de una sola muestra. 5equiere utilización de instrumentos de precisión para la

colocación de muestras.


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7iempo de espera de resultados2 8Q") segundos. limentación por puerto GI, limita la portabilidad del equipo. 5equiere de un perif


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7iene un costo de apro'imadamente K=)).

Este producto tampoco es utilizado por el ;entro de ?nvestigación de laG0; pues, al igual que el anterior, no integra todas las consideracionesnecesarias para que sea parte de una 567 %portabilidad, fácil uso, ba/o

costo&.

..-Publicaciones 8ientífcas9$ngenieriles

ta Rhan et al. %)"3&, en la publicación titulada C6etection and;haracterization of antinuclear antibody using >luorescence ?mage 0rocessingDen la ?nternational ;onference on 5obotics and Emerging llied 7echnologies inEngineering %i;5E7E&, presenta una t


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;$! $PQ)))G;, un 9ltro pasa banda %S1)), +))T nm& y una 0;. e tomanvarias imágenes en un período de tiempo no especi9cado para su posterioranálisis. 0ara el procesamiento de cada imagen adquirida, se emplea unalgoritmo de me/ora con falso color a escala de grises. 0ara determinar lospí'eles de Huorescencia, se binariza la imagen con el minalmente, se calcula el promedio de la intensidad de cada pi'el deHuorescencia en toda la imagen y se analizan los resultados. La publicacióna9rma que los resultados obtenidos se corroboran con una curva de dinámicade Huorescencia inducida en cloro9la, pero no muestra dicha curva en ningunaparte. dicionalmente, no se muestra ning#n parámetro estadístico devalidación para el m


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• Dise;o del sistema de iluminación. e tendrán que tomar encuenta factores como el consumo de energía, intensidad yuniformidad de iluminación, longitudes de onda emitidas.

• Dise;o del sistema de captura. 5especto a la cámara, seconsiderarán restricciones de resolución, facilidad de con9guración,

enfoque mínimo, área de captura, longitudes de onda capturadas.5especto a los 9ltros ópticos, se tomarán en cuenta las longitudes deonda de paso y transmitancia.

• ,lgoritmos de procesamiento de imágenes. e deberánconsiderar restricciones de carga computacional %tiempo y memoria&.

• Sistema de conecti&idad. e tomarán en cuenta el consumo deenergía, alcance, velocidad de cone'ión y empleo de una banda defrecuencia libre.

• Dise;o de intera) gráfca de usuario. 6eberá ser fácil de usar yatractivo a la vista.

• Sistema de alimentación. :o deberá contaminar el medioambiente, deberá brindar un volta/e constante en el tiempo, deberáser de una potencia adecuada y deberá ser recargable.

demás, es un problema planteado directamente por el ;entro de?nvestigación de la G0;, quien apoyará el proyecto brindando el9nanciamiento para la adquisición de materiales, infraestructura y asesoríat


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para aplicaciones de mayor comple/idad, que incluso puedan llevarse almercado.


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sistema de procesamiento y el perif


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>ig. 8.". 6iagrama de bloques pictórico del sistema


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>ig. 8.. 5epresentación pictórica del equipo2 mitad inferior

>ig. 8.(. 5epresentación pictórica del equipo2 mitad superior.


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>ig. 8.3. 5epresentación pictórica del equipo2 corte sagital, lado derecho

>ig. 8.8. 5epresentación pictórica del equipo2 corte sagital, lado izquierdo


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>ig. 8.1. 5epresentación pictórica del equipo2 vista de planta, mitad inferior ysuperior

>ig. 8.+. 5epresentación pictórica del equipo2 vista inferior de la mitad superior


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C.1..-uncionamiento

i& Encender el sistema %sNitch a C!:D& y esperar el aviso de CListoDen la pantalla. 6ar clic en C;ontinuarD. e visualizaran lasopciones C0rueba :uevaD, CPer Bistorial de 0ruebasD,C;on9guración del sistemaD y CpagarD.

ii& i se quieren con9gurar las opciones de red del sistema, elegirC;on9guración del sistemaD. ;aso contrario, ir al punto %v&.

iii& 0ara visualizar las redes i >i disponibles, seleccionar CIuscarredesD. ;aso contrario, seleccionar CPolverD e ir al punto %i&.

iv& Esperar que el sistema muestre las redes disponibles, en casolas haya. i se encuentra la red deseada, hacer doble clicJ yesperar a que se establezca la cone'ión y aparezca el mensa/eC6ispositivo conectadoD. ;aso contrario, la pantalla mostrará un

mensa/e de C:o hay redes disponiblesD y la opción CPolverD.

v& i se quiere visualizar los resultados de una prueba anterioralmacenados en el sistema, seleccionar la opción CPer historial depruebasD. ;aso contrario, seguir en el punto %i'&.

vi& Los resultados de la prueba que se deseen visualizar se veránen la pantalla tras elegir la prueba correspondiente y darle clic.

vii& i se quiere enviar estos resultados a un servidor en ?nternet yel equipo está conectado a una red, elegir Cubir resultadosD. ;aso

contrario, seguir en el punto %ii&.viii& Esperar el aviso de C5esultados enviadosD en la pantalla. 6arclic en C;ontinuarD.

i'& En caso se quiera realizar una prueba nueva, dar clic enC0rueba nuevaDV se mostraran las opciones C?niciar pruebaD yC;ancelarD. i se quiere visualizar otros resultados anteriores, ir alpaso %ii&. i se ha 9nalizado de usar el sistema, ir al paso %''&.

'& brir el contenedor del micro arreglo.

'i& ;olocar el micro arreglo con las muestras de control y muestrasa analizar.

'ii& ;errar el contenedor.

'iii& 6esde la pantalla del sistema, seleccionar C?niciar pruebaD.


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'iv& e encenderán los LE6s de iluminación para generar laHuorescencia de los compuestos presentes en el arreglo.

'v& 7ras : segundos, el sistema tomará la foto para el análisis, lacual se mostrará en la pantalla.

'vi& El 5aspberry 0i procesará la imagen con el algoritmo decuanti9cación de Huorescencia desarrollado.

'vii& l 9nalizar el procesamiento, se verá el aviso de C0rueba9nalizadaD en la pantalla, el resultado del análisis y las opcionesde Clmacenar resultadosD, CEnviar resultadosD y C6escartarD. Encaso se emplee la opción CEnviar resultadosD, esperar el mensa/ede 9n de envío y seleccionar C;ontinuarD. En caso se seleccioneClmacenar resultadosD, ir al punto %'i'&. En caso se eli/aC6escartarD, ir al punto %''&.

'i'& e almacenarán los resultados en la tar/eta 6 del 5aspberry0i . l culminar, se regresará al men# principal.

''& 0ara apagar el sistema, elegir la opción CpagarD. Esperarhasta que la pantalla est< apagada para mover el sNitch a C!>>D.

C.1.#.-Dispositi&os y componentes a utili)ar

Sistema embebido

Gabla C.1. 8omparación de sistemas embebidos

Hard5ernel=DF=$D 81

Faspberry Pi(odel 4

4eagle4one4lac5 Fe& 8

8onclusión

0rocesador mlogic=)8 decuatro

n#cleos;orte' 8 W

".8 FBz

F0G 6ual

;ore $aliQ38) W 8))$Bz2 "3.1F>L!0,

!penFLQE.) y

!penPF "."

IroadcomI;$=(1

cuatro n#cleos;orte' + W

*)) $Bz

F0G 6ual ;orePideo;ore ?P

W 8) $Bz23 F>L!0,!penFLQE"."@.) y

!penPF "."

itara$((8=

;orte' = W" FBz

F0G 0oNerP5FX8() W

)) $Bz2 ".1

F>L!0,!penFLQE

.)

Entre los (sistemas

embebidos, el!65!?6 ;"

tiene elprocesador de

mayorvelocidad,

mientras el5aspberry 0i I tiene el F0Gmás poderoso.

8=08?6S$I0/=DF=$D 81 oF,SP4+FFJ


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P$ 4

5$"FI 665(W +*$Bz

"FI L0665W 3)) $Bz

8"$I665(L W ()(

$Bz %1)1$Bz al usarse

el bus

665(L&

El !65!?6tiene la misma

5$ que el5aspberry 0i ,pero al ser

665( el accesoes mucho más

rápido. inembargo, la

5$ del5aspberry

%L0665& es deba/o consumo

de potencia.

8=08?6S$I0/F,SP4+FFJ P$ 4 por un

menorconsumo de

potencia.0ines de

entrada ysalida y otrosperif


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P$ 4 por lasinteraces

para cámaray pantalla

0otencia

8P vía /acJ6; .

;onsumotípico2 ).8

W 8P

8P vía microGI

;onsumotípico2 ).= W

8P

8P vía YacJ6;. ;onsumode ") m Z

31) mseg#n nivel

de actividad.

i bien el

consumo depotencia entrelos (

dispositivos essimilar, el

IeagleboneIlacJ presentael menor de los

(.

8=08?6S$I0/4+,"?+4=0+4?,8K 8 por

menorconsumo depotencia en

general.

lmacenamiento

ocJet paramódulose$$; de=@13Fb

7oshiba o"1@(FbandisJi::6

E'treme.lot 6 con

soporte paramodelosGBQ"

;onector paratar/eta micro

6

6ispositivoe$$; de 3

FI embebidoen la tar/eta%booteo pordefault se

realiza desdeaquí&.

;onector paratar/eta

$icro6%booteo

secundario&.

7anto el!65!?6 comoel IeagleboneIlacJ emplean

%o puedenemplear&

tar/etas e$$;.El Ieagleboneviene con un

módulo e$$;de 3 FI

incorporado, loque facilita el

uso inicial.

8=08?6S$I0/4+,"?+4=0+4?,8K 8 por

&enir contar3eta e((8

integrada.;omunidad ;omunidad $ayor 6e9nitivament


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muy activaen los forosde !droidQ

;" y elcanal de ?5;

[odroid

comunidadhasta la

actualidad

para unaplaca de

desarrollo.$ayormente

en los foros de5aspberry pi

;omunidadactiva en el

grupo deFoogle\.

e, el 5aspberry0i cuenta con

la mayorcomunidadhasta ahora

entre lossistemas

embebidoscomparados.

8=08?6S$I0/Faspberry Pi

4

En conclusión, se utilizará el 5aspberry 0i , ya que es superior en las

características como procesador, consumo de potencia de la memoria 5$,pines de entrada y salida y otros perif,

apro'imadamente.

C.1.C.-Fesultados esperados

e espera que los datos de intensidad de Huorescencia obtenida por eldispositivo, sean equivalentes a las pruebas realizadas en laboratorio por partedel equipo del ;entro de ?nvestigación G0;, con la 9nalidad de que lainformación obtenida por la solución propuesta pueda ser utilizada paradeterminar un diagnóstico más acertado sobre la presencia y estado de

malaria.

C..-(etodologia de dise;o e implementación

C..1.-Descripción

+tapa 1/ ?e&antamiento de inormación y caracteri)aciónde las propiedades ópticas de los uoróoros a serempleados.


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• ?denti9cación de espectros de e'citación y emisión de losdistintos Huoróforos propuestos por el ;entro de?nvestigación.

• nálisis tabricación de la estructura y recinto dise-ados, incluyendo

soportes para la muestra, cámara, iluminación, pantalla ysistema embebido.

• 0rueba de adquisición de imágenes para veri9car que laimagen obtenida cumple con el requerimiento del ;entro de?nvestigación.

• /ustes para adecuar la captura de imagen y desarrollo dela segunda versión de prototipo.

+tapa #/ $mplementación de los sistemas de alimentación'

conecti&idad inalámbrica y &isuali)ación de imágenes.

• 6ise-ar e incorporar el sistema de alimentación con bateríay elevador de volta/e al sistema anterior.

• decuar la antena i>i en un lugar apropiado de laestructura.

• decuar la interfaz grá9ca solo para visualización decapturas.

• /ustes 9nales y obtención de la estructura 9nal.

+tapa


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E t a p a

" L ? e & a n t a m i e n t o d e i n o r m a c i ó n y c a r a c t e r i ) a c i ó n d e

l a s p r o p i e d a d e s ó p t i c a s d e l o s u o r ó o r o s a s e r e m p l e a d o s .

E t a p a ,

L D i s e ; o y a b r i c a c i ó n d e l a e s t r u c t u r a p a r a e l a l o 3 a m i e n t o d e l a r r e g l o y d e l r e c i n t o d e a d q u i s i c i ó n

y p r o c e s a m i e n t o d e i m á g e n e s .

E t a p a ( L $ m p l e m e n t a c i ó n d e l o s s i s t e m a s d e a l i m e n t a c i ó n '

c o n e c t i & i d a d i n a l á m b r i c a y & i s u a l i ) a c i ó n d e i m á g e n e s .

E t a p a 3 L D e s a r r o l l o d e a l g o r i t m o s d e d e t e c c i ó n y

c u a n t i f c a c i ó n d e u o r e s c e n c i a y d i s e ; o d e l o r m a t o d e p r e s e n t a c i ó n d e r e s u l t a d o s .

E t a p a

8 L D e s a r r o l l o d e l a p l i c a t i & o f n a l d e s o t M a r e y & a l i d a c i ó n d e l p r o d u c t o f n a l .

histograma, umbralización local y global, reducción de ruidopor 9ltra/e morfológico.

• 6esarrollo de algoritmos de procesamiento paracuanti9cación de Huorescencia2 etiquetado, recorte de laimagen en otras más peque-as separando cada muestra

del micro arreglo, cuanti9cación de intensidad de cadaimagen peque-a recortada.• Palidación y a/uste 9nal de los algoritmos de cuanti9cación

de Huorescencia.

+tapa C/ Desarrollo del aplicati&o fnal de sotMare y&alidación del producto fnal.

• 6esarrollo de la interfaz visual2 ;on9guración, opciones deusuario, visualización de información, resultados a trav


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La malaria o paludismo es una enfermedad causada por el parásitoPlasmodium spp, el cual infecta el mosquito Anopheles, que se alimenta deltorrente sanguíneo de los humanos. ;omo el parásito en cuestión se alo/a enlos glóbulos ro/os de la persona infectada, la malaria tambi


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reconocimiento más usados son enzimas, ácidos nucleicos, anticuerpos yreceptores". La 9gura 1.". ilustra una enzima, la 1.. dos ácido nucleicos y la1.(., un anticuerpo. 6e todos estos, el biosensor en desarrollo empleará ácidosnucleicos conocidos como aptámeros.

>ig. 1.". Estructura de la triosafosfato isomerasa. Enhttp2@@upload.NiJimedia.org@NiJipedia@commons@thumb@"@"c@70?"]structure.png

@(")p'Q70?"]structure.png

>ig. 1.. >ragmento de ácido ribonucleico %5:& y ácido deso'irribonucleico%6:&. En

http2@@media".shmoop.com@images@biology@biobooJ]dna]graphiJ](.png

" ;fr. Frieshaber et al ))=

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1c/TPI1_structure.png/310px-TPI1_structure.pnghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1c/TPI1_structure.png/310px-TPI1_structure.pnghttp://media1.shmoop.com/images/biology/biobook_dna_graphik_3.pnghttp://media1.shmoop.com/images/biology/biobook_dna_graphik_3.pnghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1c/TPI1_structure.png/310px-TPI1_structure.pnghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1c/TPI1_structure.png/310px-TPI1_structure.png


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>ig. 1.(. $ol


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aptasensores para detección de biomarcadores. El principio es similar al de lainteracción antígenoQanticuerpo2 las propiedades de unión de los aptámerosdependen de la plasticidad conformacional y de los pliegues tridimensionalesdel mismo"1. lgunas investigaciones recientes demuestran que se puedeobtener detección de biomarcadores con concentraciones en el orden de los

p$ %picomolaridad&"+

.

Iiomarcadores2

6e manera general, un biomarcador es cualquier signo m


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se conoce como desplazamiento de toJes"*. Los procesos de (uenching y>5E7 se ilustran en la 9gura 1.8.

>ig. 1.8. Frá9cas de los fenómenos de quenching y >5E7. En

https2@@NNN.lifetechnologies.com@content@dam@Life7ech@?mages@integration@7ypesQofQMuenchingQ3))p'./pg

En Huoróforos poliatómicos, el proceso descrito anteriormente ocurre para cadaátomo de la mol


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>ig. 1.1. le'a >luor 3==, de ?nvitrogen^. Enhttp2@@NNN.lifetechnologies.com@pe@en@home@lifeQscience@cellQanalysis@labelingQ

[email protected]

77! 3==, de la empresa 77!Q7E;

>ig. 1.+. 77! 3==, de 77!Q7E;. En https2@@NNN.attoQtec.com@attotecshop@product]info.phpOinfo_p**]attoQ

3==.html`X7;sid_c3fa83a"*dbce*ebbb)81bce+*fddcd

Light Emitting 6iode %LE6&2

Gn diodo emisor de luz %LE6, por sus siglas en ingl


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>ig. 1.=. LE6s en distintos empaques y de distintos colores. Enhttp2@@upload.NiJimedia.org@NiJipedia@commons@*@*e@Perschiedene]LE6s./pg

>iltros ópticos2

Gn 9ltro óptico es aqu


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>ig. 1.*. ;urva de transmisión para un 9ltro paso alto de la empresa 7B!5LI. En

https2@@NNN.thorlabs.com@images@7ab?mages@Longpass7ransmission]+=)./pg

>ig. 1."). ;urva de transmisión para un 9ltro paso ba/o de la empresa 7B!5LI. En

https2@@NNN.thorlabs.com@images@7ab?mages@hortpass7ransmission]+=)./pg

>ig. 1."". ;urva de transmisión referencial de un 9ltro paso banda. Enhttp2@@NNN.globalspec.com@?mage5epository@Learn$ore@)"("@9gQ"Q

of]lgb+++c((a88dd33=ab3da*dde*"+(8dc.gif

https://www.thorlabs.com/images/TabImages/LongpassTransmission_780.jpghttps://www.thorlabs.com/images/TabImages/ShortpassTransmission_780.jpghttp://www.globalspec.com/ImageRepository/LearnMore/20131/fig-1-of_lgb777c33a55dd448ab42da9dde91735dc.gifhttp://www.globalspec.com/ImageRepository/LearnMore/20131/fig-1-of_lgb777c33a55dd448ab42da9dde91735dc.gifhttps://www.thorlabs.com/images/TabImages/LongpassTransmission_780.jpghttps://www.thorlabs.com/images/TabImages/ShortpassTransmission_780.jpghttp://www.globalspec.com/ImageRepository/LearnMore/20131/fig-1-of_lgb777c33a55dd448ab42da9dde91735dc.gifhttp://www.globalspec.com/ImageRepository/LearnMore/20131/fig-1-of_lgb777c33a55dd448ab42da9dde91735dc.gif


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0rocesamiento de imágenes digitales2

El procesamiento de imágenes digitales comprende el uso de algoritmoscomputacionales para crear, procesar, comunicar y mostrar imágenesdigitales(. Las imágenes digitales se conforman de pí'eles Z picture elements.;uando la imagen es en blanco y negro, cada pí'el se representa con = bitsVcuando es a color, cada uno se representa con 3 bits %= bits para cadacomponente de color&. La captura y conversión de las intensidades de luz ase-ales elig. 1.". 0atrón de Iayer en sensor de captura. Enhttp2@@upload.NiJimedia.org@NiJipedia@commons@"@"c@Iayer]pattern]on]sensor]

pro9le.svg

Gna vez digitalizada la imagen, la primera cuestión antes de realizar cualquieroperación de procesamiento es qu< modelo de color se va a emplear. Gnmodelo de color es un modelo matemático que busca representar lainformación de colores en tuplas num


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• ;b;r %luminance* lue chrominance* red chrominance&. La 9gura 1."8.muestra una imagen y su descomposición en las componentes de esteespacio de color.

Fig. /.01. Representaci2n del espacio de color R+,. $n

http3--upload.wi4imedia.org-wi4ipedia-commons-c-c5-AdditiveColor.svg

Fig. /.06. Representaci2n de los espacios de color 7S# & 7S!. $nhttp3--upload.wi4imedia.org-wi4ipedia-commons-a-a8-7sl%hsv9models.svg

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c2/AdditiveColor.svghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a0/Hsl-hsv_models.svghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c2/AdditiveColor.svghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a0/Hsl-hsv_models.svg


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Fig. /.0:. Imagen a color & sus componentes ;* C & Cr. $n

http3--upload.wi4imedia.org-wi4ipedia-commons-d-d


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pueden dividir en tig. 1."1. 5aspberry 0i $odelo I. Enhttp2@@NNN.adafruit.com@images@"))'*))@(8=Q)(./pg

5especto al softNare, las distribuciones de sistemas operativos o9ciales para5aspberry 0i son 5aspbian, Gbuntu $ate, nappy Gbuntu ;ore, !penElec,!$;, 0idora y 5?; !. 6e todos estos sistemas operativos, solo 5?; ! no

es una distribución de Linu'8

. 0articularmente la versión 5aspbian, incluye unentorno integrado de desarrollo %?6E Z integrated development environment &para 0ython .+ y 0ython (., una plataforma de aprendiza/e de programaciónllamada cratch, la plataforma de computación matemática $athematica^

3 ;fr. 5aspberry 0i >oundation

8 ;fr. 5aspberry 0i >oundation

http://www.adafruit.com/images/1200x900/2358-03.jpghttp://www.adafruit.com/images/1200x900/2358-03.jpg


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olfram y varias otras aplicaciones para distintas funciones %editores de te'to,navegador Neb, etc.&. En la 9gura 1."+ se puede visualizar el escritorio de ladistribución 5aspbian.

>ig. 1."+. Escritorio de 5aspbian. Enhttp2@@u./imdo.com@NNN3+@o@s++a(ed1=((a18c3(@img@i*be1be3ed*e8)8d*@"3

()()11@std@image./pg

5especto al hardNare, y particularmente para el 5aspberry 0i $odelo I2revisar el punto 8.".(., tabla 8.".

N.-,plicaciones y 6suarios Potenciales del Proyecto

El producto 9nal tiene como ob/etivo la cuanti9cación de la Huorescencia

orientada a brindar información característica para el diagnóstico de malaria,sin embargo, puede ser utilizado para el estudio y@o análisis de diversosparásitos, proteínas, genes o cualquier mol


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• Desarrollo de sotMare/ 0rogramación avanzada de computadoras,0rocesamiento vanzado de e-ales e ?mágenes.

• Procesamiento de imágenes2 0rocesamiento avanzado de se-ales eimágenes.

• (anuactura/ 7ecnologías de >abricación y $anufactura•

8ircuitos analógicos y de potencia/ 6ispositivos analógicos,Electrónica de 0otencia

• 8onfguración de redes/ 5edes de comunicaciones

demás, se contará con acceso a equipamiento de la universidad, como sonosciloscopios, multímetros, computadoras, herramientas y espacios de traba/o.Los componentes a adquirir se pueden comprar o en distribuidores locales oimportar del e'tran/ero con facilidad, pues no se requieren permisosespeciales.

>inalmente, se concluye que t


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5especto al mercado potencial para este producto, se cuentan con cifrasde la !$, de su 5eporte nual de $alaria )"3, donde indican que la venta,distribución y uso de las 567s en el mundo se encuentran en aumento. 0or unlado, se observa un incremento en las ventas reportadas a nivel global de 31millones en el ))= a ("* millones en el )"(. Esta información es brindada

por los fabricantes de 567s, en ventas tanto al sector p#blico como privado. 0orotro lado, tambi


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emana ()@)(@)"8 Z 8@)3@)"8 características de losHuoróforos

emana ( )1@)3@)"8 Z

"@)3@)"8

?nvestigación sobre laslongitudes de onda

emitidas por los LE6Us y

9ltradas por los >iltrospticos

emana 3 "(@)3@)"8 Z"*@)3@)"8

Estudio e investigaciónsobre t


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emana "( "8@)1@)"8 Z"@)1@)"8

la interfaz grá9ca%primera versión&.

emana "3 @)1@)"8 Z=@)1@)"8

>inalización de laprimera versión de

interfaz grá9ca. 5eunión

con todo el equipo paramostrar interfaz.

emana "8 *@)1@)"8 Z)8@)+@)"8

plicación decorrecciones y me/oras a

la interfaz grá9ca%segunda versión&.

emana "1 )1@)+@)"8 Z"@)+@)"8

0ruebas 9nales de todoel sistema de captura,iluminación e interfaz

grá9ca.

1.-Presupuesto +conómico del Proyecto

Gabla 1.1. Presupuesto económico del proyecto

0ombre Descripción

6so 8nt.

8osto6nitari

o@QB

8osto

Gotal@QB

8omentarios

Gri8olored

?+D

1+.8@88@31+.8 nm,

Mty. of 8

?luminación " *.)) *.)

)

7B!5LI

+poy-+ncased ?+D

318 nm, )m, 7!Q"(@3, Mty. of

8

?luminación " .)) .))

7B!5LI

?+DMit> a"lass?ens.

3+) nm,"+) m, 7!Q(*

?luminación " 88.=3 88.=3

7B!5LI

+poy-+ncase

d ?+D

(+8 nm,.8 m, 7Q

" (@3

?luminación 8 "".)) 88.))

7B!5LI

RSquare="C1C8olored"lassilter'

8"8 nmLongpass >iltro ptico " +).)= +).)

= 7B!5LI


43/49

RSquare""un


44/49

Polymer?it>ium

$on4attery

")))mh>uente de

limentación *.*8 "*.*

)parJ>un

PololuC2Step-6p2oltageFegulat

or6#2C

C

8P tepQGpPoltage5egulator

5egulador dePolta/e de (.+Pa 8.+P

"(.*8 +.*)

0ololu

Spar5u

n ?iPo8>arger4asic -(icro-6S4

Li0oIattery;harger

;argador deIaterias

+.*8 "8.*)

parJ>un

Spar5un 6S4?iPoly

8>arger

- Single8ell

Li0olyIattery;harger

;argador deIaterias

"3.*8 *.*)

parJ>un

7!7L 2 K8)1.3)

;abe destacar que estos gastos serán cubiertos por el ;entro de ?nvestigaciónG0;, por lo que se considerara un coste de K) para la realización de esteproyecto.

11.-Descripcion del Producto inal de Proyecto+lectrónicoGelecomunicaciones 1

11.1.- Diagrama pictórico/


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E t a p a " L ? e & a n t a m i e n t o d e i n o r m a c i ó n y c a r a c t e r i ) a c i ó n d e l a s p r o p i e d a d e s

ó p t i c a s d e l o s u o r ó o r o s a s e r e m p l e a d o s .

E t a p a , L D i s e ; o y a b r i c a c i ó n d e l a e s t r u c t u r a p a r a e l a l o 3 a m i e n t o d e l a r r e g l o

y d e l r e c i n t o d e a d q u i s i c i ó n y p r o c e s a m i e n t o d e i m á g e n e s .

E t a p a ( L $ m p l e m e n t a c i ó n d e l o s s i s t e m a s d e a l i m e n t a c i ó n ' c o n e c t i & i d a d

i n a l á m b r i c a y & i s u a l i ) a c i ó n d e i m á g e n e s .

E t a p a 3 L D e s a r r o l l o d e a l g o r i t m o s d e d e t e c c i ó n y c u a n t i f c a c i ó n d e

u o r e s c e n c i a y d i s e ; o d e l o r m a t o d e p r e s e n t a c i ó n d e r e s u l t a d o s .

E t a p a 8 L D e s a r r o l l o d e l a p l i c a t i & o f n a l d e s o t M a r e y & a l i d a c i ó n d e l p r o d u c t o

f n a l .

>ig. "".". 6iagrama pictórico del producto 9nal del curso.

e desarrollará todo el sistema de captura y parte de la interfaz grá9ca %sólomostrar las imágenes adquiridas&. En la 9gura ""."., se visualiza el producto9nal del curso resaltado de color verde.

11..- Diagrama de bloques metodológico/


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>ig. "".. 6iagrama de bloques metodológico

En la 9gura "".. se observa el diagrama de bloques metodológico, con laspartes a completar en el curso resaltadas de color azul.

11.#.- Descripción/

El producto 9nal de 0royecto Electrónico " realizará las siguientes funciones2

• $ostrar una interfaz grá9ca preliminar sólo para la toma y visualizaciónde imágenes.

• lmacenar la muestra a analizar en un ca/ón del tama-o apropiado.• ;ontrolar el sistema de iluminación para la e'citación de los Huoróforos.• ;apturar la imagen de la muestra Huorescente, 9ltrando las longitudes

de onda que correspondan.• $ostrar la imagen capturada en la pantalla del equipo.

1.-8onclusiones y 8omentarios inales

• La malaria es una enfermedad de prevalencia mundial, que afecta sobretodo a países en vías de desarrollo.

• En los #ltimos 1 a-os, los países en riesgo han me/oradosigni9cativamente el n#mero de casos sometidos a diagnóstico.

• Esto se e'plica por un incremento en el n#mero de pruebas dediagnóstico rápido tanto vendidas como distribuidas internacionalmente.

• El ;entro de ?nvestigación de la G0; se encuentra desarrollando unanueva plataforma para ser incorporada en una prueba de diagnósticorápido con Huorescencia.

5equieren un sistema capaz de cuanti9car esta Huorescencia, pues las

soluciones e'istentes no cumplen con sus requerimientos.

La problemática que se desprende es que que hay un Cine9ciente

macultad de ;ienciasde la alud de la G0;D.

• La solución que se propone logra cubrir los requisitos puestos por el;entro de ?nvestigación. demás, el presupuesto del proyecto puede ser

cubierto por dicha institución.• El ob/etivo general del proyecto es el de Cdesarrollar un macultad de ;iencias de la aludde la G0;D.

• La solución propuesta empleará un sistema de captura con la cámara5aspberry 0i ;amera y 9ltros ópticosV un sistema de iluminación con


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LE6s de una longitud de onda especí9caV un sistema de procesamientocon el 5aspberry 0i $odelo I.

• El proyecto es viable t!5 6?EE ;!:75!L :6 05EPE:7?!:. >requently sJedMuestions %>Ms&. En http2@@NNN.cdc.gov@malaria@[email protected] . ;onsulta el 3

demayo del )"8.;E:7E5 >!5 6?EE ;!:75!L :6 05EPE:7?!:. here $alaria !ccurs. Enhttp2@@NNN.cdc.gov@malaria@[email protected] . ;onsulta el 3 de mayo del)"8.

;E:7E5 >!5 6?EE ;!:75!L :6 05EPE:7?!:. 6isease. Enhttp2@@NNN.cdc.gov@malaria@[email protected]. ;onsulta el 3 de mayo del)"8.

http://www.cdc.gov/malaria/about/faqs.htmlhttp://www.cdc.gov/malaria/about/distribution.htmlhttp://www.cdc.gov/malaria/about/disease.htmlhttp://www.cdc.gov/malaria/about/faqs.htmlhttp://www.cdc.gov/malaria/about/distribution.htmlhttp://www.cdc.gov/malaria/about/disease.html


48/49

!5F:?;?: $G:6?L 6E L LG6. ?nforme $undial )"3 obre el0aludismo2 5esumen. Enhttp2@@apps.Nho.int@iris@bitstream@")118@"1"*"3@"@B!]B7$]F$0])"8.]spa.pdfOua_". ;onsulta el 3 de mayo del )"8.

!5L6 BEL7B !5F:?7?!:. %)"3& orld $alaria 5eport )"3.

F!L65?:F, Y.0., $!G7;B!, Y. %)"(& $alaria rapid diagnostic tests2 challengesand prospects, págs. "3*"Q"8)8. En2 Yournal of $edical $icrobiology. : 1.

F5?EBIE5, 6. et al %))=& Electrochemical Iiosensors Z ensor 0rinciplesand rchitectures. En http2@@NNN.ncbi.nlm.nih.gov@pmc@articles@0$;(11())(@ .;onsulta el 3 de mayo del )"8.

;?, Y. et al %)""& ptamerQbased >luorescent Iiosensors.

I!5, G. et al %)"& ptasensors in Bealth, Environment and >ood afety

$onitoring, págs. *Q"*. En2 !pen Yournal of pplied Iiosensor.

$7B!5R. 6igital ?mage 0rocessing. Enhttp2@@NNN.mathNorJs.com@[email protected]. ;onsultael "+ de mayo del )"8.

75?$IG, R. 7PEL, Y. %)""&. hat re IiomarJersO Enhttp2@@NNN.ncbi.nlm.nih.gov@pmc@articles@0$;()+=1+@ . ;onsulta el 3 de mayodel )"8.

7BE5$! >?BE5 ;?E:7?>?;. >luorescence >undamentals. En

http2@@NNN.lifetechnologies.com@pe@en@home@references@molecularQprobesQtheQhandbooJ@introductionQtoQHuorescenceQtechniques.html. ;onsulta el 3 de mayodel )"8.

I7E, 6. $LP?:!, . %))=& 0rincipios de Electrónica.

B!5?I. !ptical >?lters. En http2@@NNN.horiba.com@uJ@scienti9c@products@opticalQ9lters@. ;onsulta el 3 de mayo del )"8.

50IE55 0? >!G:67?!:. hat is a 5aspberry 0iO Enhttps2@@NNN.raspberrypi.org@help@NhatQisQaQraspberryQpi@. ;onsulta el "+ de

mayo del )"8.

50IE55 0? >!G:67?!:. 6oNnloads. Enhttps2@@NNN.raspberrypi.org@doNnloads@ . ;onsulta el "+ de mayo del )"8.

!5L6 BEL7B !5F:?7?!: %)"8&. ?nformation note on recommendedselection criteria for procurement of malaria rapid diagnostic tests %567s&.

http://apps.who.int/iris/bitstream/10665/161914/1/WHO_HTM_GMP_2015.2_spa.pdf?ua=1http://apps.who.int/iris/bitstream/10665/161914/1/WHO_HTM_GMP_2015.2_spa.pdf?ua=1http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3663003/http://www.mathworks.com/discovery/digital-image-processing.htmlhttp://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3078627/http://www.lifetechnologies.com/pe/en/home/references/molecular-probes-the-handbook/introduction-to-fluorescence-techniques.htmlhttp://www.lifetechnologies.com/pe/en/home/references/molecular-probes-the-handbook/introduction-to-fluorescence-techniques.htmlhttp://www.horiba.com/uk/scientific/products/optical-filters/http://www.horiba.com/uk/scientific/products/optical-filters/https://www.raspberrypi.org/help/what-is-a-raspberry-pi/https://www.raspberrypi.org/downloads/http://apps.who.int/iris/bitstream/10665/161914/1/WHO_HTM_GMP_2015.2_spa.pdf?ua=1http://apps.who.int/iris/bitstream/10665/161914/1/WHO_HTM_GMP_2015.2_spa.pdf?ua=1http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3663003/http://www.mathworks.com/discovery/digital-image-processing.htmlhttp://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3078627/http://www.lifetechnologies.com/pe/en/home/references/molecular-probes-the-handbook/introduction-to-fluorescence-techniques.htmlhttp://www.lifetechnologies.com/pe/en/home/references/molecular-probes-the-handbook/introduction-to-fluorescence-techniques.htmlhttp://www.horiba.com/uk/scientific/products/optical-filters/http://www.horiba.com/uk/scientific/products/optical-filters/https://www.raspberrypi.org/help/what-is-a-raspberry-pi/https://www.raspberrypi.org/downloads/


49/49

LE et al. %)""&. 5esearch on method of LE6Qinduced chlorophyll Huorescencespectrum and image information acquisition. 0ágs. ("" Z ("8. En2 7he 7enth?nternational ;onference on Electronic $easurement and ?nstruments.

RB!:F: et al. %)""&. 5esearch on method of LE6Qinduced chlorophyllHuorescence spectrum and image information acquisition. 0ágs. "3 Q "31. En2

7he )"" Iiomedical Engineering ?nternational ;onference.

7 RB: et al. %)"3&. 6etection and ;haracterization of ntinuclear ntibodyusing >luorescence ?mage 0rocessing. 0ágs. =+ Z *). En2 )"3 ?nternational;onference on 5obotics and Emerging llied 7echnologies in Engineering.

ea proyecto 1 - sanchez -serpa

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