RF MEMS
RESUMEN
Los dispositivos micro-electro-mecánicos (MEMS) son un
portafolio de técnicas y procesos para diseñar y crear
sistemas en miniatura; permiten el procesamiento de
especimenes, reacciones bioquímicas, y la detección
del producto resultante en un formato de flujo, con un
control electrónico de diversos componentes tales como
bombas termo-neumáticas, micro-calentadores y
sensores de temperatura, detectores de fluorescencia
miniaturizados, concentradores de muestra y sustancias
químicas de proceso, y filtros, en escalas donde el ojo
humano se limita, "la micro escala". La literatura mundial
sobre micro-cromatógrafos basados en MEMS se
concreta exclusivamente a dos grupos de investigadores
comandados por: 1) Dr. Edgard S. Kolesar de la Texas
Christian University y 2) Dr. Richard D. Sacks de la
University de Michigan. Existen otros trabajos sobre
cromatografía pero estos son todavía equipos a macro
escala. La miniaturización de instrumentación analítica
está recibiendo atención considerable como un medio
para reducir los costos de análisis y de instrumentación
y para el desarrollo de aplicaciones novedosas,
las cuales se benefician del tamaño de instrumentos
pequeños [1-4]. El objetivo de este proyecto es desarrollar
sistemas de sensado para la detección de plaguicidas
en el pimiento morrón de exportación cultivado en
invernadero por productores del estado de Guanajuato.
INTRODUCCION
Los productos agrícolas en México representan cerca
del 6% del total de las exportaciones.
En 2003 los productos agrícolas registraron
exportaciones por más de 9 mil millones de dólares,
de los cuales el 30% correspondió a frutas y hortalizas
El pimiento dulce se cultiva principalmente en el
estado de Sinaloa, en donde se produce en campo
abierto en suelo arenoso con acolchados de plástico y
con sistemas de riego por goteo. Las diferentes
condiciones ambientales, formas de explotación,
tipos y variedades en cultivo, ofrecen una diversidad
de oportunidades a un buen número de plagas,
enfermedades y fisiopatías que pueden ocasionar
mermas importantes en calidad y rendimiento de
cosecha.
Las nuevas tecnologías de invernadero permiten la
Las nuevas tecnologías de invernadero permiten la
producción de estos pimientos en la mayoría de
climas fríos-cálidos del México central. Estas nuevas
instalaciones de producción de pimiento de
invernadero están localizadas en Guanajuato,
Jalisco, San Luis Potosí y la península de Yucatán,
en donde los rendimientos y la calidad son supremos.
El producto deberá producirse y manipularse de acuerdo
con lo establecido en los Lineamientos para la Certificación
de Buenas Prácticas Agrícolas y Buenas Prácticas
de Manejo en los Procesos de Producción de Frutas y
Hortalizas para Consumo Humano en Fresco, publicados
por el Servicio Nacional de Sanidad, Inocuidad y Calidad
Agroalimentaria (SENASICA).
Tabla 2. Exportación de pimiento Mexicano a Estados Unidos en 2004.
Producción (ton) | Ganancia (dólares) ´ 1000 |
363,192 toneladas (todos los tipos). 180,366 toneladas (pimiento dulce) | 462, 985, 000 |
La lucha contra las plagas del pimiento por
métodos biológicos cuenta con un amplio
espectro de depredadores y parásitos, así
como de microorganismos patógenos, que
atacan o viven a expensas de algunas de
ellas. La utilización de estas especies auxiliares
contribuye a mantener un equilibrio natural del
que se beneficia el cultivo y el medio ambiente,
al poderse reducir la intensidad de los
tratamientos con pesticidas químicos.
En la lucha química se recomiendan los tratamientos
con organofosforados (clorpirifos, fenitrotión,
triclorfón, etc.), piretroides (cipermetrín, ciflutrín,
deltametrín, etc.) y carbamatos (acefato, metomilo
Los plaguicidas organofosforados constituyen un
amplísimo grupo de compuestos de síntesis, en general
altamente tóxicos, con un precedente en los gases de
guerra, a menudo conocidos bajo el apelativo de
'gases nerviosos', entre los que se encuentran el sarin,
tabun y soman, y que se desarrollaron de manera
especial a partir de la Segunda Guerra Mundial.
La acetilcolinesterasa, además de encontrarse en los
glóbulos rojos, donde no se le conoce acción fisiológica,
regula la transmisión de los impulsos nerviosos en las
terminaciones colinérgicas (por hidrólisis de la acetilcolina,
que actúa como neurotransmisor, una vez ha alcanzado
su destino) de las neuronas preganglionares del sistema
simpático y parasimpático (receptores nicotínicos), de las
postsinápticas del sistema parasimpático (receptores
muscarínicos), de una parte importante de las sinapsis
existentes entre neuronas del propio SNC, y de las
terminaciones motoras en los músculos estriados
(voluntarios), en las uniones neuromusculares, también
con receptores nicotínicos.
Los sistemas micro-electromecánicos (MEMS) son la
integración de elementos mecánicos, electrónicos,
sensores, actuadores sobre un sustrato como el silicio
a través de la tecnología de microfabricación. Mientas
los sistemas electrónicos son fabricados usando circuitos
integrados, los componentes micromecánicos son
fabricados usando micro-máquinas compatibles.
Los mems prometen revolucionar cada producto,
ya que junto con el silicio, ésta tecnología hará posible
la realización de lab-on chip completos. Los circuitos
microlectrónicos integrados pueden ser los "cerebros"
de un sistemas y los MEMS aumentan la capacidad de
los ojos, brazos lo que permite a los microsistemas
sensar y controlar el ambiente.
Los sensores capturan información del ambiente a través
de la medición de fenómenos mecánicos, químicos,
térmicos, biológicos, ópticos y magnéticos. Los componentes
electrónicos posteriormente procesan la información
derivada de los sensores y mediante una decisión los
actuadores regulan, bombean, filtran, etc. con el fin
de controlar el ambiente y llegar al propósito final.
Hay numerosas aplicaciones posibles para los MEMS.
Como tecnología disruptiva que es, permite una
incomparable sinergia entre campos previamente no
relacionados, como la biología y la microelectrónica.
Muchas nuevas aplicaciones emergerán expandiendo
el campo de lo que actualmente conocemos, pero
actualmente las aplicaciones mas importantes son:
Biotecnología:
La tecnología MEMS está permitiendo realizar nuevos
La tecnología MEMS está permitiendo realizar nuevos
descubrimientos en la ciencia y en la ingeniería, tal como
lo están haciendo los microsistemas de amplificación
e identificación de ADN a través de la Reacción de la
Cadena de la Polimerasa (PCR), los Microscopios de
Tunel de Barrido micromaquinados (STMs), los biochips
para la detección de agentes químicos y biológicos
peligrosos y microsistemas de alto rendimiento para la
detección y selección de fármacos.
Comunicaciones:
Los circuitos de Alta Frecuencia se beneficiarán
Los circuitos de Alta Frecuencia se beneficiarán
considerablemente del advenimiento de la tecnología
RF-MEMS. Los componentes eléctricos tales como
inductores y capacitores sintonizables podrán ser mejorados
significativamente en sus rendimientos comparados
con sus contrapartes integradas. Con la incorporación
de estos componentes el rendimiento de los circuitos
de comunicaciones mejorará, mientras que el área total
del circuito, el consumo de poder y el costo, se reducirán.
Adicionalmente los interruptores mecánicos son un
componente clave con un gran potencial en varios circuitos
de microondas. La muestras exhibidas de interruptores
mecánicos tienen factores de calidad mucho mas altos
que cualesquiera previamente disponibles. La
confiabilidad y el empaque de los componentes
RF-MEMS son los dos puntos críticos que necesitan
resolverse antes de poder penetrar los mercados masivos.
OBJETIVO:
El objetivo de este proyecto es desarrollar sistemas
de sensado para la detección de plaguicidas en el
pimiento morrón de exportación cultivado en invernadero
por productores del estado de Guanajuato.
OBJETIVOS ESPECIFICOS:
Diseñar un biosensor (análisis cualitativo) basado
en MEMS que pueda ser usado para determinar los
insecticidas presentes en el pimiento que pudieran
afectar la entrada del producto a mercado
estadounidense por no cumplir con las normas de
sanidad.
MATERIALES Y METODOS
Se realizará mediante ensayos enzimáticos
y la presencia o ausencia del organofosforado
será por una conversión a señal eléctrica.
Actualmente se está realizando el proceso de diseño
del sistema electro mecánico, para su posterior
simulación. Una vez realizado el diseño se realiza la
caracterización del mismo, si las pruebas de
caracterización son satisfactorias se procede a su
fabricación, encapsulado y posterior comercialización.
RESULTADOS ESPERADOS
Desde el punto de vista científico, el desarrollo de
BioMEMS y Sistemas de Micro-Fluidos permite a los
tecnólogos comprender otros fenómenos experimentados
con el tratamiento de muestras biológicas en cantidades
miniatura de materia, identificar los mecanismos de
falla posibles en este tipo de dispositivos ya sea por
atascos, reacciones químicas presentadas, ineficiencias
en el manejo de los tipos de energía involucrados,
velocidades reales de procesamiento alcanzado,
dimensiones más adecuadas para manipular la
materia orgánica, los mejores métodos para identificar
cada una de las sustancias deseadas, los mejores
procesos de fabricación de BioMEMS y Sistemas
de Micro-Fluidos,
CONCLUSIONES
Ø Hay mucha factibilidad en poder desarrollar
tecnología que impacte a la sociedad Mexicana
y la tecnología MEMS pudiera aportar mucho
con su desarrollo tecnológico.
Ø La difusión del uso de los BioMEMS y
Sistemas de Micro-Fluidos dentro de la
comunidad universitaria y empresarial (por
ejemplo en la expo-agroalimentaria realizada
en Irapuato, Gto.) en definitiva proporcionará
una valiosa herramienta de apoyo económico
y académico fundamental para el desarrollo del país.
Ø El diseño de este tipo de biosensores
permitirá a México poder desarrollar infraestructura
para determinar insecticidas no sólo en pimientos
sino en una gran variedad de productos agrícolas,
no sólo en el área de investigación sino en el
campo, que es en donde en realidad tendría
mayor beneficio.
Ø La formación de recursos humanos en este
sector es importante no sólo por la necesidad de e
xpertos sino también por la suma de capacidades
científicas y tecnológicas que surge con los cuerpos
académicos
Ø Desde el punto de vista científico, el desarrollo
de BioMEMS y Sistemas de Micro-Fluidos permite
a los tecnólogos comprender otros fenómenos
experimentados con el tratamiento de muestras
biológicas en cantidades miniatura de materia
RECOMENDACIONES
Desde el punto de vista económico, el desarrollo de
este tipo de microsistemas reducirá pérdidas a los
productores de alimentos, a los procesadores de
alimentos y al consumidor final. Esto indudablemente
incrementará los precios de los alimentos pero vale la
pena pagar un poco más por un alimento que pueda
reducir el riesgo de enfermedades originadas por el
consumo de alimentos en putrefacción y pueda dar
mayor calidad en el alimento consumido desde su
textura, sabor, color, etc.
Página: www. ursi.org
Realizado: Franco A Rivera C.
Asignatura: CRF
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