La UPC presenta innovaciones y capacidades tecnológicas en el IOT Solutions World Congress

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El CIT-UPC, en el stand 351, del Ayuntamiento de Barcelona (Hall P2, Level 0, Street C), en el Recinto Gran Vía de Fira de Barcelona (Hospitalet del Llobregat)

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Diferentes estadios del proceso de fabricación del sensor de la dopamina, uno de los proyectos de la UPC que se presentan en este Congreso. El número 1, sin hidrogel y solo con el polímero conductor; el 2, con hidrogel y deshidratado, y, el 3, con hidrogel y ya hidratado. A la derecha de la imagen, el número 4, el sensor de glucosa

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Esquema sobre cómo funciona el sistema para detectar los niveles de dopamina existentes, los cuales se pueden transmitir a una aplicación móvil y hacer seguimiento en tiempo real

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En el ámbito industrial, se presenta un sistema de monitorización inteligente de plantas de generación de frío que se desarrolla en colaboración con la Corporación Alimentaria Guissona

Un dispositivo que detecta y libera dopamina en el cerebro humano, un sensor no invasivo para la detección de la glucosa a partir del sudor y un sistema de monitorización inteligente de plantas de frío industrial. Son algunos de los proyectos de la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) que se presentan en el IOT Solutions World Congress, que tiene lugar del 29 al 31 de octubre en el Recinto Gran Vía de Fira de Barcelona, en Hospitalet del Llobregat.

29/10/2019

Unos 380 expositores y más de 400 ponentes mostrarán y analizarán el alcance de la transformación digital y el impacto de las soluciones con internet de las cosas (IOT por sus siglas en inglés) en diferentes sectores industriales y de negocios, en la quinta edición del IOT Solutions World Congress.

La UPC, a través del Centro de Innovación y Tecnología (CIT UPC), está presente, un año más, en el encuentro internacional, en esta ocasión en el stand 351, del Ayuntamiento de Barcelona (Hall P2, Level 0, Street C) en el Recinto Gran Vía de Fira de Barcelona (Juan Carlos I, 64, Hospitalet de Llobregat). Los proyectos y las capacidades tecnológicas que se presentan están vinculados a los ejes temáticos del IOTSWC 2019: el transporte conectado; la manufactura; la salud, la energía; la construcción y las infraestructuras y la logística, entre otros sectores industriales.

Si bien la experiencia de la UPC abarca soluciones de aplicación transversal en todos estos sectores, en el ámbito concreto del IOT, las capacidades tecnológicas en Internet of Things se concentran en el ámbito de la conectividad y de las ciencias de datos y, especialmente, en los campos de la inteligencia artificial, los vehículos autónomos, los robots colaborativos; los aparatos médicos, los biosensores; el blockchain y las criptomonedas; la ciberseguridad; la analítica de 'big data' y las redes de sensores inalámbricos.

En cuanto a los proyectos, la UPC presenta dos proyectos en el ámbito de la salud, en los que trabaja el grupo de investigación Innovation in Materials and Molecular Engineering - Biomateriales for Regenerative Therapies (IMEM-BRT). Uno es un dispositivo que detecta y libera dopamina en el cerebro humano y que puede ayudar a controlar los niveles de dopamina en el tratamiento de enfermedades de carácter neurológico, como el Parkinson o el Alzheimer. El otro proyecto que se exhibe es un sensor no invasivo para detectar la glucosa a partir del sudor. Asimismo, se expone un proyecto en el ámbito industrial, del centro Motion Control and Industrial Applications Research Group (MCIA) de la UPC para mejorar la eficiencia en plantas de generación de frío industrial.

Liberar dopamina en el cerebro humano
El nuevo dispositivo creado por el grupo de investigación IMEM-BRT de la UPC es capaz de detectar el nivel de dopamina que hay en el cerebro humano y al mismo tiempo liberar la dosis necesaria de manera progresiva, según los requerimientos del paciente. Mediante una app y vía conexión wifi, es posible hacer el seguimiento mediante un teléfono móvil.

Se ha desarrollado un hidrogel (una red polimérica que tiene la propiedad de absorber elevados volúmenes de agua con excipientes y que se utiliza como vector de suministro de fármacos), capaz de incorporar a su estructura la dopamina, protagonista en diversas enfermedades degenerativas que se pueden paliar mediante un suministro controlado del producto.

Una vez se sintetiza el hidrogel en las condiciones óptimas para realizar correctamente las funciones de incorporación y posterior liberación de la dopamina, se integra en un electrodo serigrafiado de carbono, modificado con un recubrimiento obtenido de manera electroquímica. Este sensor es capaz de detectar los niveles de dopamina existentes, los cuales se pueden transmitir a una aplicación móvil y hacer el seguimiento en tiempo real. Además, el sensor es selectivo frente a la presencia de interferentes como la glucosa, el ácido úrico y el ácido ascórbico.

La dopamina es un neurotransmisor que se produce en diferentes zonas del cerebro, sobre todo en la materia gris y en el área ventral segmental. Afecta, entre otros, al comportamiento, al movimiento, al estado anímico, a la recompensa, a la inhibición de hormonas, al sueño, a la atención o al aprendizaje. Este dispositivo ayudará a controlar los niveles de dopamina en el tratamiento de enfermedades de carácter neurológico, como el Parkinson o el Alzheimer.

Detección de la glucosa a partir del sudor
Las técnicas de seguimiento convencionales para el control regular de la diabetes utilizan muestras de sangre recogidas de pacientes a través de la punción venosa. Dado que estos métodos invasivos provocan reticencias entre los pacientes, especialmente en los niños y las personas mayores, hace años que se dedican esfuerzos en la investigación y el desarrollo de sensores de glucosa no invasivos. Sin embargo, la preparación de electrodos capaces de detectar concentraciones de glucosa muy bajas en fluidos como la saliva, el sudor y las lágrimas ha sido hasta ahora un reto enorme.

El mismo grupo de investigación IMEM-BRT de la UPC ha desarrollado un sensor no invasivo para la detección de glucosa en sangre a partir de las condiciones de pH y temperatura del sudor de cuerpo humano.

Esta nueva tecnología está basada en la aplicación del plasma de descarga de corona para la fabricación de sensores electroquímicos utilizando plásticos de productos básicos, que son aislantes e inertes electroquímicos, como por ejemplo el polietileno de baja densidad (LDPE) o incluso plástico que proviene de plásticos reciclados. Estos plásticos, que actúan como mediadores entre la enzima y un sustrato conductor, son capaces de detectar eficazmente la glucosa en las condiciones de pH y la temperatura del sudor. El límite de detección de este dispositivo es inferior a 0,02 mM, un valor compatible con la concentración de glucosa en el sudor, que oscila entre 0,06 y 0,11 mM para pacientes sanos y de 0,01 a 1 mM en pacientes diabéticos.

Además, el sensor es capaz de detectar simultáneamente otros analitos, como, por ejemplo, el lactato y la dopamina. Esta multi-funcionalidad permite que también pueda ser un instrumento no invasivo para prevenir enfermedades cardíacas en colectivos determinados (como, por ejemplo, en los 'runners'). La tecnología está patentada y lista para comercializarse.

Monitorización inteligente para plantas de frío industrial
La generación de frío industrial es un factor clave para la conservación de los alimentos y que conlleva un gran consumo de energía. Con el aumento del coste energético y el coste asociado al producto que supone, es fundamental optimizar la eficiencia de los sistemas de generación, así como tener la capacidad de anticiparse a un posible mal funcionamiento de la instalación.

El centro MCIA de la UPC, en colaboración con la Corporación Alimentaria Guissona, desarrollan un sistema de monitorización inteligente de plantas de generación de frío industrial, que maximiza la eficiencia y minimiza el coste de funcionamiento de la planta.

El indicador más utilizado para cuantificar el rendimiento de las plantas de generación de frío es el Coefficient Of Performance (COP). El valor del COP máximo esperable para un determinado compresor lo proporciona el fabricante para unas condiciones determinadas de funcionamiento. Sin embargo, este indicador no es el rendimiento real máximo que puede alcanzar la planta en su conjunto, ya que el valor del COP varía con diferentes condiciones de trabajo de la planta.

Para determinar en cada instante el COP y el margen de mejora real se modeliza la planta de refrigeración industrial. En caso de no operar con el COP máximo posible, se diagnostican las causas y se facilitan las consignas de operación o setpoints para obtener el rendimiento máximo.

Para el desarrollo del sistema de monitorización inteligente se aplican técnicas de análisis y modelado multivariable, basadas en inteligencia artificial y minería de datos para el reconocimiento de patrones en las variables analizadas, asociadas a los diferentes estados de operación de la planta. Se pretende modelar no solo los estados de operación estacionarios, sino también las transiciones entre varios puntos de operación, abordando de esta manera la optimización energética de situaciones diversas de operación.

Se obtendrán dos resultados principales. Por un lado, un módulo básico de monitorización, que permitirá determinar la disminución del COP y sus causas. En segundo lugar, un módulo de optimización, complementario al anterior, que permitirá determinar las consignas óptimas de operación de la planta.

Las prestaciones y funcionalidades del sistema que está desarrollando el MCIA de la UPC no se encuentran en ninguno de los sistemas de monitorización para plantas de generación de frío industrial que hay actualmente en el mercado.