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Bioingenieria jr silva

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Bioingenieria jr silva

  1. 1. BIOINGENIERIA APLICADA EN EL DESARROLLO DE PIERNAS PROTÉSICAS La bioingeniería, llamada ingeniería biológica o ingeniería biotecnológica (incluyendo a la ingeniería de sistemas biológicos), es una disciplina que aplica conceptos y métodos físico-matemáticos para resolver problemas de las ciencias de la vida, utilizando las metodologías analíticas y sintéticas de la ingeniería. En este contexto, mientras que la ingeniería tradicional emplea ciencias físicas y matemáticas para analizar, diseñar y fabricar herramientas inanimadas, estructuras y procesos, la bioingeniería utiliza las mismas ciencias para estudiar numerosos aspectos de los organismos vivos. Por lo general es utilizada para analizar y resolver problemas relacionados con la salud de los seres humanos. Es la rama de la ingeniería que se ocupa de la aplicación tecnológica de los sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para un uso específico. Para ello, la ingeniería biotecnológica hace uso de las ciencias naturales (como la química y la física), las matemáticas y otras disciplinas especializadas resultado de la combinación de éstas (por ejemplo la bioquímica, bioingeniería y la biotecnología). Las aplicaciones están especialmente relacionadas con la salud humana, pero el campo puede ser mucho más general. Por ejemplo, el Biomimetismo es una rama de la ingeniería biológica la cual trata de entender la forma en que los organismos vivos como resultado de un prolongado procesos de prueba y error conocido como evolución, han resuelto dificultades en el pasado, y para encontrar formas de resolver problemas similares en sistemas artificiales. La biología de sistemas por otra parte, busca utilizar los conceptos de ingeniería en reversa, para facilitar los difíciles procesos de reconocimiento de la estructura, función y métodos precisos de operación de complejos sistemas biológicos. La ingeniería biológica es una disciplina científica fundada sobre las ciencias biológicas en la misma forma que la ingeniería química, ingeniería eléctrica e ingeniería mecánica están basadas sobre la química, electricidad y magnetismo y mecánica clásica respectivamente. La ingeniería biológica puede ser diferenciada de la biología pura o de la ingeniería clásica en la siguiente forma: los estudios biológicos frecuentemente siguen aproximaciones reduccionistas, viendo un sistema en su más pequeña escala posible, lo cual
  2. 2. lleva hacia herramientas como la genómica funcional. Los acercamientos de la ingeniería usan perspectivas de diseño clásico, de forma construccionista, desarrollando nuevos dispositivos y tecnologías. La ingeniería biológica usa ambos métodos, usando el reduccionismos para identificar, entender y organizar las unidades fundamentales, las cuales se integran para generar algo nuevo. Además, por ser una disciplina ingenieril está preocupada no solo por la ciencia básica sino también por la aplicación del conocimiento científico para resolver problemas de la vida real. Entre muchos otros beneficios que nos traerá la bioingeniería podemos mencionar también la construcción de prótesis que reemplacen cada vez con mayor fidelidad a algunos órganos humanos, o el tratamiento de algunos tipos de cánceres mediante micro-robots que se introduzcan en el cuerpo humano para atacar una a una las células cancerígenas, casi como en un video-juego. Como ejemplos de las áreas de estudio que comprende la bioingeniería podemos citar las siguientes: electrónica biomédica, bioinstrumentación, biomecánica, biomateriales, biomecatrónica, ingeniería clínica, imagenología médica, bioingeniería ortopédica, ingeniería rehabilitatoria, bionanotecnología, biosensores, ingeniería biónica, ingeniería genética e ingeniería neuronal, entre otras. Como es común en las nuevas disciplinas que surgen de la unión de otras, el beneficio es en ambas direcciones. Por ejemplo la biónica, que etimológicamente viene del griego "bios"; que significa vida y el sufijo "´-ico" que significa "relativo a" es la aplicación de soluciones que se han dado en sistemas biológicos a la arquitectura, ingeniería y tecnología modernas. Estas ramas de ingeniería presentan aplicaciones en la salud humana, como por ejemplo una de las nuevas innovaciones ha sido el desarrollo de piernas protésicas para personas con falta de sus extremidades inferiores, dichas prótesis funcionan mediante señales eléctrica generadas por los músculos. Los hallazgos sugieren que las piernas biónicas que dependen de sensores mecánicos para controlar los movimientos se mejorarían en gran medida por la inclusión de datos electromiográfica (EMG: técnica para la evaluación y registro de la actividad eléctrica producida por los músculos esqueléticos) y los algoritmos que los interpretan. Este sistema fue probado en siete personas con amputaciones por encima de la rodilla. Cada participante fue equipado con 9 sensores EMG en sus muslos y caderas que estaban conectados a un ordenador. Los participantes llevaban un prototipo de rodilla-tobillo prótesis funciona con 13 sensores mecánicos que midieron
  3. 3. la inercia, la carga, la posición, el ángulo, la aceleración, la velocidad y el par de las articulaciones de la rodilla y el tobillo. Los participantes a recorrieron diferentes rampas de terreno plano, escaleras, y en toda la tierra llana. Las prótesis que dependen de los sensores mecánicos solo hicieron errores 14,1 por ciento del tiempo. Pero cuando se incorporó los datos EMG, las prótesis hechas errores sólo 7,9 por ciento del tiempo o sobre un medio tan a menudo. Esto indica que el avance de la bioingeniería es una buena noticia para las personas con amputaciones por encima de la rodilla. El diseño de prótesis para este tipo de amputaciones es complejo, ya que requieren una coordinación precisa de los movimientos de la rodilla y el tobillo. Todas estas innovaciones se están uniendo para hacer que estos tipos de dispositivos estén disponibles en el mercado. Este ejemplar también nos muestra cómo las propiedades eléctricas del hueso, originadas por las solicitudes mecánicas, contribuyen con los procesos biológicos más importantes en la estructura ósea. El modelo apuesta al potencial eléctrico como una de las variables características que estimula el modelado óseo. Otra área en la que la bioingeniería es muy importante, y mucho más en estos últimos tiempos, es en el área de la investigación. Un bioingeniero es quien diseña y fabrica todo tipo de dispositivos tecnológicos para el estudio y análisis de cualquier objeto de investigación. También participa de la investigación en sí misma, aportando su conocimiento tecnológico y recogiendo datos que le servirán para mejorar los sistemas anteriores aplicando el conocimiento a nuevos diseños. Esta nueva rama de la ingeniería era necesaria ya que los avances tecnológicos en biología y medicina requerían de profesionales capaces de comprender y aplicar los mismos conocimientos de biología, para los que se aplican los dispositivos ideados y fabricados por los ingenieros. El diseño y la fabricación de nuevas tecnologías que son cada vez más complejas y la necesidad de normativas al respecto hacen que la demanda de bioingenieros sea cada vez más importante.

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