Trabajos Fin de Grado – Grado en Ingeniería de Tecnologías y Servicios de Telecomunicación

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Encapsulado y caracterización de circuitos integrados fotónicos para aplicaciones RF – BECADO

Fecha publicación: Julio 2024

Nombre del tutor: Antonio Pérez Serrano

Descripción:

Los circuitos integrados fotónicos (PIC, Photonic Integrated Circuits) son dispositivos optoelectrónicos que integran múltiples funciones fotónicas, de forma similar a un circuito integrado electrónico. La principal diferencia entre ambos es que un PIC proporciona funciones para el procesado de señales a las longitudes de onda ópticas, típicamente en el espectro visible o en el infrarrojo cercano. En particular, los PICs basados en fosfuro de indio (InP) permiten la integración monolítica completa de componentes fotónicos activos y pasivos: láseres, amplificadores, fotodetectores, moduladores, guías de onda, etc. Todos estos dispositivos integrados necesitan ser alimentados eléctricamente. Normalmente esta alimentación se realiza por medio de la aplicación de una tensión o corriente eléctrica de forma constante, sin embargo, otros dispositivos como moduladores o fotodetectores necesitan señales de radiofrecuencia (RF) como entradas o salidas, respectivamente. Es muy importante que estas señales RF no se degraden para poder aprovechar todo el ancho de banda de los dispositivos integrados.

En este TFT, de claro carácter experimental, se desarrollarán técnicas para el encapsulado y caracterización de chips fotónicos con señales RF. El encapsulado estará basado en el pegado del chip fotónico sobre sustratos o placas de circuito impreso (PCB) de diversos materiales: FR4, Rogers, etc. El estudiante adquirirá conocimientos en la caracterización optoelectrónica de PICs, y se familiarizará con la instrumentación propia de un laboratorio de fotónica y de generación y medida de señales RF. Además, adquirirá conocimientos en el diseño y fabricación de PCBs optimizadas para señales RF.

Este TFT está financiado por la “Cátedra UPM-INDRA en microelectrónica” y estará asociado a una beca/contrato con la UPM. Este es un proceso inicial en la búsqueda de candidatos. Se ruega al candidato enviar el CV y expediente académico junto a unas líneas de motivación al siguiente contacto.
Estudiantes de Grado: 12h semanales durante 6 meses. 500 € brutos/mes.

Contacto: antonio.perez.serrano (at) upm.es

Co-encapsulado fotónica y microelectrónica – BECADO

Fecha publicación: Julio 2024

Nombre del tutor: Antonio Pérez Serrano

Descripción:

Los circuitos integrados fotónicos (PIC, Photonic Integrated Circuits) son dispositivos optoelectrónicos que integran múltiples funciones fotónicas, de forma similar a un circuito integrado electrónico. La principal diferencia entre ambos es que un PIC proporciona funciones para el procesado de señales a las longitudes de onda ópticas, típicamente en el espectro visible o en el infrarrojo cercano. En particular, los PICs basados en fosfuro de indio (InP) permiten la integración monolítica completa de componentes fotónicos activos y pasivos: láseres, amplificadores, fotodetectores, moduladores, guías de onda, etc. Todos estos dispositivos integrados necesitan ser alimentados eléctricamente. Un PIC de 4×5 mm puede contener decenas de dispositivos que necesitan alimentación. Por lo tanto, necesita decenas de fuentes de corriente y tensión para su alimentación. Además, también es necesario el control del sistema integrado, incluyendo la generación y adquisición de señales, por medio de un microcontrolador o FPGA.

En este TFT se desarrollarán técnicas para el encapsulado de PICs junto a la microelectrónica de control de estos. El estudiante estudiará el estado del arte con el fin de evaluar la viabilidad y proponer técnicas que serán aplicadas a los chips fotónicos con conformadores de haz que se desarrollarán en el contexto de la cátedra INDRA-UPM. También adquirirá conocimientos en las características optoelectrónicas de los PICs.

Este TFT está financiado por la “Cátedra UPM-INDRA en microelectrónica” y estará asociado a una beca/contrato con la UPM. Este es un proceso inicial en la búsqueda de candidatos. Se ruega al candidato enviar el CV y expediente académico junto a unas líneas de motivación al siguiente contacto.
Estudiantes de Grado: 12h semanales durante 6 meses. 500 € brutos/mes.

Contacto: antonio.perez.serrano (at) upm.es

Desarrollo de un LiDAR batimétrico de bajo coste basado en diodos láser

Fecha publicación: Julio 2024

Nombre del tutor: Antonio Pérez Serrano (UPM) y Miguel Llorente Isidro (IGME)

Descripción:

Los sistemas LiDAR son una familia de dispositivos que permiten determinar la distancia desde un emisor láser a un objeto o superficie. Se usan en multitud de aplicaciones que van desde geología, sismología y física de la atmosfera, a aplicaciones de electrónica de consumo, por ejemplo, en sistemas de realidad aumentada o en conducción autónoma o asistida. En batimetría, son usados para medir profundidades y mapear el fondo marino, de ríos o de lagos. Normalmente, estos sistemas se colocan en aviones para realizar medidas de aquellos lugares que no son accesibles para barcos equipados con sistemas sónar batimétricos, como pueden ser zonas costeras, pequeños archipiélagos, ríos o lagos. Por lo tanto, son sistemas de gran potencia, voluminosos y caros.

En este TFT se realizará el desarrollo de un sistema LiDAR batimétrico de bajo coste para la medida de zonas costeras basado en diodos láser. En primer lugar, se elegirán los componentes del sistema teniendo como objetivo inicial la medida de profundidades de hasta 10 m con una resolución de 0.01 m. El desarrollo será mayormente experimental, aunque también se utilizará un modelo teórico desarrollado en un trabajo previo. Se estudiarán las figuras de mérito del sistema, como la relación señal-ruido, y los distintos posibles modos de funcionamiento del transmisor: pulsado y modulado, así como las distintas opciones para el desarrollo del receptor.

El trabajo se realizará en colaboración con el Instituto Geológico y Minero de España (IGME) del CSIC.

Contacto: antonio.perez.serrano (at) upm.es

Desarrollo de un sistema de ayuda a la decisión médica para la monitorización de pacientes con diabetes tipo 1

Fecha publicación: Julio 2024

Nombre del tutor: Carlos Gallardo García

Nombre del ponente: Gema García Sáez

Descripción:

Los sistemas de control automático o páncreas artificial son, desde hace años, una realidad en el tratamiento para la diabetes tipo 1, a pesar de los retrasos debidos al tiempo de medida que toman los sensores de glucosa continua y el tiempo que tarda en hacer efecto la dosis de insulina. Estos retrasos en la medida y en la respuesta a la acción de la insulina tienen una penalización mayor en los periodos de tiempo posteriores a las comidas, siendo casi inevitable con los medios actuales que se produzca una elevación inaceptable de los valores de glucosa.

Se propone como trabajo el desarrollo de una plataforma web que permita visualizar el estado glucémico de los pacientes y que realice recomendaciones al médico para ajustar los diferentes parámetros que intervienen en el control de los niveles de glucosa, para que sean valorados por el personal médico. Para ello utilizaremos herramientas de desarrollo web (Angular, HTML, CSS), Python y bases de datos (SQL).

Adjuntar CV y listado de notas.

Contacto: c.gallardog (at) upm.es, gema.garcia.saez (at) upm.es

Desarrollo de una herramienta de cálculo de bolos de insulina para pacientes con diabetes tipo 1

Fecha publicación: Julio 2024

Nombre del tutor: Carlos Gallardo García

Nombre del ponente: Gema García Sáez

Descripción:

Los sistemas de control automático o páncreas artificial son, desde hace años, una realidad en el tratamiento para la diabetes tipo 1, a pesar de los retrasos debidos al tiempo de medida que toman los sensores de glucosa continua y el tiempo que tarda en hacer efecto la dosis de insulina. Estos retrasos en la medida y en la respuesta a la acción de la insulina tienen una penalización mayor en los periodos de tiempo posteriores a las comidas, siendo casi inevitable con los medios actuales que se produzca una elevación inaceptable de los valores de glucosa.

Se propone como trabajo el desarrollo y validación de una herramienta de estimación de bolos de insulina, incorporando predicciones de glucosa basadas en algoritmos de aprendizaje profundo y teniendo en cuenta el impacto del ejercicio físico, tratando de mejorar y ayudar a automatizar las decisiones en la dosis de insulina necesaria, previa a las ingestas del paciente. El trabajo se enmarca en un proyecto de investigación nacional.

Contacto: c.gallardog (at) upm.es, gema.garcia.saez (at) upm.es

Extracción de características del tejido muscular mediante imagen de elastrografía por ultrasonidos y aplicación a la evaluación de la sarcopenia

Fecha publicación: Septiembre 2023

Nombre del tutor: Mª Elena Hernando Pérez

Descripción:

La sarcopenia o pérdida de fuerza o masa muscular hoy en día se considera uno de los síndromes más relevantes, y el sustrato de muchos de los problemas de salud de los ancianos y los pacientes hospitalizados, aumentando por sí misma la morbimortalidad, y por supuesto mermando la actividad y recuperación funcional. De hecho, se relaciona profundamente con la fragilidad, el declinar funcional, las caídas, la osteoporosis y diferentes alteraciones metabólicas (intolerancia hidrocarbonada) y de la homeostasis (termorregulación) de las personas ancianas. La sarcopenia, está presente en el 5-13% de personas de entre 60 y 70 años y en el 11- 50% de la población por encima de 80 años.

El diagnóstico de la sarcopenia ha avanzado en los últimos años al establecerse en diferentes consensos unos criterios homogéneos que necesariamente combinan dos elementos: pérdida generalizada de fuerza acompañada de pérdida de la masa muscular esquelética. Los principales métodos para medir esta pérdida muscular que se establecen son las técnicas de imagen (tomografía computerizada (TC), resonancia magnética (RM), la absorciometría de rayos-X de doble energía (DEXA) y la ecografía, siendo esta última la que goza de mayor disponibilidad. En los últimos años, dentro del campo de la ecografía y los ultrasonidos, ha crecido el uso de la elastografía, que es una herramienta que permite evaluar las propiedades mecánicas de los diferentes tejidos a través de la imagen ecográfica. En una escala de colores que va desde el rojo (tejido menos resistente, más débil) hasta el azul (tejido resistente, más duro), permite al médico valorar las características fisiopatológicas del músculo.

Nuestro objetivo es la medición mediante la novedosa técnica de elastografía de los músculos recto femoral anterior de los pacientes hospitalizados en la planta de medicina interna, y correlacionar estas medidas con las características clínicas, analíticas y la capacidad funcional del paciente.
En este Trabajo Fin de Titulación se dispondrá de imágenes de elastrografía por ultrasonidos y explorarán diferentes métodos de extracción de características de la imagen para identificar aquellas con utilidad para el diagnóstico y la evaluación de la sarcopenia. Se combinarán con otras características clínicas y demográficas de los pacientes para el desarrollo de modelos predictivos.
El trabajo se realizará en colaboración con el Servicio de Medicina Interna del Hospital Universitario La Paz.


Contacto: Los interesados deben contactar con la profesora Mª Elena Hernando (mariaelena.hernando (at) upm.es) enviando una carta de motivación, el CV y expediente académico.

Diseño e implementación de aplicaciones en plataforma de salud digital para pacientes oncológicos

Fecha publicación: Julio 2023

Nombre del tutor: José Iniesta

Descripción:

Este trabajo se enmarca en el programa ALIBIRD2020-CM, que es un consorcio multidisciplinar cuyo objetivo es aplicar la nutrición de precisión para mejorar el pronóstico de enfermos de cáncer. 

Esta oferta de tiene por objetivo el diseño y desarrollo de aplicaciones y servicios integrados en una plataforma mHealth para la monitorización de variables clínicas asociadas al estilo de vida (alimentación, actividad física con pulseras, síntomas, etc.) y apoyar en la preparación de los datos recogidos durante el estudio clínico de validación para su análisis y generación de conocimiento.

Áreas de conocimiento y tecnologías:

Tecnologías Frontend y Backend. Diseño y desarrollo de aplicaciones móviles, Tecnologías Web (HMTL, CSS, Angular), Bases de datos, Servidores Web, Servicios en la nube, Tecnologías cognitivas, Captura de datos de Wearables, etc. Procesamiento y análisis de datos (IA).

Contacto:Jose Iniesta, jm.iniesta (at) upm.es
Enrique J. Gómez Aguilera, enriquejavier.gomez (at) upm.es

Desarrollo de un asistente inteligente para invidentes basado en herramientas de realidad virtual y realidad

Fecha publicación: Julio 2023

Nombre del tutor: J. Javier Serrano Olmedo

Descripción:
Para mejorar la autonomía de las personas ciegas, se plantea el uso de un nuevo concepto de realidad aumentada “mirada electrónica” o e- GLANCE, que proporcionara al usuario la información relevante sobre entorno físico que le rodea en tiempo real y sobre sucesos físicamente alejados, pero que forman parte del contexto directo en el que se desenvuelve durante su actividad cotidiana, in doors. El desarrollo propuesto consta de varios proyectos:

  • Desarrollo de aplicaciones de realidad virtual donde los escenarios se actualice en tiempo real con información obtenida de los escenarios reales que simulan. Plataforma de desarrollo de videojuegos UNITY y escenarios 3D Sweethome y otros.
  • Integración de un sistema de captación de la posición de personas y objetos para facilitar información en tiempo real a los escenarios virtuales. Programación en IOS y en Android, usando Beacons de la marca Estimote y el sistema de visión 3D Structure.
  • Desarrollo de una herramienta para obtención de conocimiento (big data) de bases de datos generadas con el entrenamiento de usuarios de eGLANCE.
  • Desarrollo de un bastón inteligente para ciegos que ayude a sustituir al teléfono móvil como interfaz para ciertas funciones de las aplicaciones eGLANCE, mediante la incorporación de sensores inerciales. Programación en Android y uso de dispositivos IMU modelo Metaware.
  • Desarrollo de un método de medida de posición corporal para ciegos que ayude a obtener información el desarrollo de la marcha durante el seguimiento de recorridos en modo guiado por el sistema eGLANCE. Programación en Android y uso de dispositivos IMU modelo Metaware.

Contacto: J. Javier Serrano Olmedo, josejavier.serrano (at) upm.es

Desarrollo de herramientas de realidad virtual y realidad aumentada para aplicaciones a la asistencia de ancianos dependientes (varios proyectos)

Fecha publicación: Julio 2023

Nombre del tutor: J. Javier Serrano Olmedo

Descripción:
Mediante tecnologías similares a las utilizadas en el proyecto eGLANCE (ver punto anterior) se propone:

  • Desarrollo de un asistente virtual para mediar entre la persona cuidadora y la persona dependiente de forma que aquella tenga herramientas para administrar la atención que proporciona, garantizar la seguridad en su actividad (evitar errores de medicación, etc.) y mejorar su calidad de vida.
  • Desarrollo de dispositivos de seguimiento de la actividad motriz de la persona cuidada (sensores inerciales, plantillas inteligentes) para facilitar información relevante a la persona cuidadores a través del asistente virtual.

Contacto: J. Javier Serrano Olmedo, josejavier.serrano (at) upm.es

Desarrollo y validación de un sistema de audiometría objetiva (varios proyectos)

Fecha publicación: Julio 2023

Nombre del tutor: J. Javier Serrano Olmedo

Descripción:
Objetivo: validar un prototipo de un sistema de medida de la pérdida de audición que mide de forma autónoma, sin necesitar de la colaboración del paciente.

Aplicación: Las técnicas actuales son subjetivas, necesitan de la declaración del paciente de que oye o no oye tonos de distintas frecuencias. Esto no vale para niños muy pequeños o para simuladores, por ejemplo. El diagnóstico precoz de la incapacidad o deficiencia auditiva en bebés, hoy imposible, es esencial para la aplicación de audífonos que les permitan un desarrollo normal desde el nacimiento.

Metodología: mejorar el prototipo actualmente disponible en el laboratorio y participar en pruebas en hospitales y residencias geriátricas para toma de medidas y comparación con los resultados de los equipos convencionales.

Contacto: J. Javier Serrano Olmedo, josejavier.serrano (at) upm.es

Desarrollo de una rodillera inteligente para la medida de los movimientos articulares de la rodilla (varios proyectos)

Fecha publicación: Julio 2023

Nombre del tutor: J. Javier Serrano Olmedo

Descripción:
La combinación de plantillas inteligentes y sensores inerciales tipo IMU (Metaware) de aplicación en rodilleras, coderas, y otras articulaciones, pueden suponer una mejora drástica en comprensión de los movimientos corporales en la actividad cotidiana, en el deporte y en actividades de rehabilitación, facilitando la prevención de lesiones.

Metodología: En colaboración con el Instituto Superior de Educación Física de la UPM se perfeccionara un dispositivo ya desarrollado para la rodilla con el que es posible medir las variaciones de en la angulación de esta articulación. Se trata de integrar los sensores con software (Android y Bluetooth) de control y análisis de datos (Matlab).

Contacto: J. Javier Serrano Olmedo, josejavier.serrano (at) upm.es

Desarrollo y validación de un sistema de audiometría objetiva (varios proyectos)

Fecha publicación: Julio 2023

Nombre del tutor: J. Javier Serrano Olmedo

Descripción:
Objetivo: validar un prototipo de un sistema de medida de la pérdida de audición que mide de forma autónoma, sin necesitar de la colaboración del paciente.

Aplicación: Las técnicas actuales son subjetivas, necesitan de la declaración del paciente de que oye o no oye tonos de distintas frecuencias. Esto no vale para niños muy pequeños o para simuladores, por ejemplo. El diagnóstico precoz de la incapacidad o deficiencia auditiva en bebés, hoy imposible, es esencial para la aplicación de audífonos que les permitan un desarrollo normal desde el nacimiento.

Metodología: mejorar el prototipo actualmente disponible en el laboratorio y participar en pruebas en hospitales y residencias geriátricas para toma de medidas y comparación con los resultados de los equipos convencionales.

Contacto: J. Javier Serrano Olmedo, josejavier.serrano (at) upm.es

Desarrollo de un dispositivo de medida de microorganismos y viscosidad en fluidos fisiológicos

Fecha publicación: Julio 2023

Nombre del tutor: J. Javier Serrano Olmedo

Descripción:
El objetivo es desarrollar un biosensor para detectar microorganismos y viscosidad en concentraciones muy pequeñas en muestras in vitro, que tengan a la vez una elevada sensibilidad, y un coste de fabricación muy barato (low-cost biosensors), de modo que su uso pueda generalizarse mucho tanto en zonas en desarrollo con enfermedades infecciosas endémicas como para la detección de contaminación bacteriana de alimentos en la cadena de distribución alimentaria. Se trata de varios proyectos, cada uno con una tecnología que permite una aproximación diferente: balanzas de cuarzo que explotan o dielectroforesis. En ambos casos se combinan estas tecnologías tradicionales con nantecnología para mejorar la sensibilidad final.

Contacto: J. Javier Serrano Olmedo, josejavier.serrano (at) upm.es

Desarrollo de instrumentos para caracterización y experimentación de tecnologías hipertérmicas contra el cáncer (varios proyectos)

Fecha publicación: Julio 2023

Nombre del tutor: J. Javier Serrano Olmedo

Descripción:
El objetivo de este proyecto consiste en contribuir al diseño y caracterización mediante procesos experimentales que permitan validar varias técnicas. Dependiendo del perfil del estudiante se realizará y comprobarán los diseños de equipos, o bien se realizarán ensayos de biocompatibilidad y mortandad inducidas en células tumorales in vitro. El proyecto se realiza en el Laboratorio de Bioinstrumentación y Nanomedicina (Life Supporting Technologies) del Centro de Tecnología Biomédica. Son varios proyectos:

  • Desarrollo de un sistema de destrucción de células cancerígenas por hipertermia inducida con luz monocromática. El objetivo es el diseño y realización de pruebas experimentales en modelos animales (ratones) que permitan validar el sistema de hipertermia óptica ya existente desarrollado en el Laboratorio de Bioinstrumentación y Nanomedicina (Life Supporting Technologies) del Centro de Tecnología Biomédica, para así optimizar los parámetros del sistema y diseñar una tecnología efectiva que a medio/largo plazo pueda utilizarse en la práctica clínica. El proyecto se realiza en colaboración con Instituto Ramón y Cajal del CSIC.
  • Desarrollo de un sistema de destrucción de células cancerígenas por hipertermia inducida con luz monocromática. El objetivo de este proyecto se centra conseguir mayores porcentajes de muerte celular en la aplicación de técnicas de hipertermia magnética, gracias a modificaciones y mejoras a implementar sobre un sistema ya desarrollado
  • Desarrollo de un sistema de destrucción de células cancerígenas por daño inducido mecanomagnéticamente. El objetivo es la mejora del sistema de inducción de daño celular mecánicamente mediante micropartículas magnéticas. Mediante el uso de fuerzas magnéticas alternantes de baja frecuencia es posible desestabilizar las células cancerígenas sin los efectos secundarios derivados de la alta frecuencia de los equipos convencionales. Se implementará un diseño ya existente en un formato mejorado y se comprobará su funcionamiento, añadiendo algunas mejoras.

Contacto: J. Javier Serrano Olmedo, josejavier.serrano (at) upm.es

Diseño de un dispositivo ocular para mejora de la técnica terapéutica de braquiterapia ocular (varios proyectos)

Fecha publicación: Julio 2023

Nombre del tutor: J. Javier Serrano Olmedo

Descripción:
Objetivo: Encontrar la estructura de campos magnéticos fijos o alternos para lograr recubrir con un ferrofluido patentado por el grupo de investigación estructuras que imiten la forma de los tumores de retina. Aplicación: Modificar el tratamiento actual de los tumores de retina para reducir los efectos secundarios de la braquiterapia y aumentar su eficacia.

  • Desarrollo de la metodología de planificación de uso de ferrofluidos que formen una capa protectora contra la radiación sobre tumores uveales. Si utilizarán simuladores de campo magnético y pruebas en laboratorio con fantoma de ojo.
  • Desarrollo de la herramienta de simulación de la protección radiológica dada por una capa protectora a base de micropartículas magnéticas. Mediante simulaciones de la emisión ionizante de los materiales utilizados en braquiterapia y probando distintas configuraciones de capa protectora se obtendrá una metodología para determinar las características más convenientes para dichas capas protectoras.

Contacto: J. Javier Serrano Olmedo, josejavier.serrano (at) upm.es