El monitoreo de los campos de cultivos es de suma importancia para tomar acción sobre estos. Por ello, el CIP (Centro Internacional de la Papa) realiza diversas investigaciones en las que utiliza el sensado remoto para obtener la información que requieren. Una de las herramientas para el monitoreo de los cultivos es la cámara multiespectral. Con estas cámaras se pueden adquirir imagenes en diversas longitudes de onda como en el espectro visible e infrarrojo cercano, y pueden ser utilizadas para obtener el nivel de estrés de un cultivo. Este tipo de cámara tiene un costo elevado lo que lo hace inasequible a los agricultores peruanos. Por esta razón, el objetivo de esta tesis es de diseñar una cámara multiespectral de cuatro bandas que sea de bajo precio para que pueda ser adquirida por los agricultores. Para la realización de este diseño se utilizó una cámara del fabricante Point Grey, la cual era controlada por una plataforma BeagleBone. Esta plataforma la configura para que capture imágenes al recibir una señal externa que se la brinda un hardware electrónico. Este hardware electrónico brinda la señal cuando cada uno de los filtros que se encuentra colocado en un disco giratorio se encuentre debajo del lente de la cámara. Se obtuvo como resultados una cámara de un costo del 18,9% del precio de una cámara multiespectral comercial. Además, presenta mejoras frente a diseños anteriores desarrollados en la PUCP, tal como la necesidad de solo una cámara. Por último, la cámara multiespectral desarrollada tiene un tiempo de adquisición de imágenes de 200 ms, el cual es menor al tiempo de adquisición de la cámara ADC de Tetracam. El aporte más resaltante de este diseño es que tiene la posibilidad de poder tomar en varias bandas con tan solo colocar más filtros en la plataforma giratoria. Los proyectos futuros que se desarrollarían como mejoras deben centrarse en explorar nuevas plataformas de desarrollo más potentes que puedan controlar a cámaras con las que se pueda adquirir imágenes a mayor velocidad. / Tesis

La agricultura es una actividad económica esencial para el desarrollo humano y es el sustento de millones de personas fomentando la seguridad alimentaria e impulsando la economía de países en desarrollo. Sin embargo la producción agrícola es afectada por diferentes factores abióticos (cambio climático) y bióticos (plagas y enfermedades) que disminuyen drásticamente su eficiencia. La fotosíntesis es el único mecanismo de entrada de energía de la biosfera y agentes estresantes como, por ejemplo, la escasez de agua limitan la conductancia estomática en las hojas disminuyendo la entrada de CO2 en las plantas lo que conlleva a una reducción de la fotosíntesis (Flexas et al., 2002a; Flexas y Medrano 2002a). Por estos motivos, resulta importante detectar el estrés antes que los síntomas visuales sean evidentes. / Tesis

El monitoreo de los campos de cultivos es de suma importancia para tomar acción sobre estos. Por ello, el CIP (Centro Internacional de la Papa) realiza diversas investigaciones en las que utiliza el sensado remoto para obtener la información que requieren. Una de las herramientas para el monitoreo de los cultivos es la cámara multiespectral. Con estas cámaras se pueden adquirir imagenes en diversas longitudes de onda como en el espectro visible e infrarrojo cercano, y pueden ser utilizadas para obtener el nivel de estrés de un cultivo. Este tipo de cámara tiene un costo elevado lo que lo hace inasequible a los agricultores peruanos. Por esta razón, el objetivo de esta tesis es de diseñar una cámara multiespectral de cuatro bandas que sea de bajo precio para que pueda ser adquirida por los agricultores. Para la realización de este diseño se utilizó una cámara del fabricante Point Grey, la cual era controlada por una plataforma BeagleBone. Esta plataforma la configura para que capture imágenes al recibir una señal externa que se la brinda un hardware electrónico. Este hardware electrónico brinda la señal cuando cada uno de los filtros que se encuentra colocado en un disco giratorio se encuentre debajo del lente de la cámara. Se obtuvo como resultados una cámara de un costo del 18,9% del precio de una cámara multiespectral comercial. Además, presenta mejoras frente a diseños anteriores desarrollados en la PUCP, tal como la necesidad de solo una cámara. Por último, la cámara multiespectral desarrollada tiene un tiempo de adquisición de imágenes de 200 ms, el cual es menor al tiempo de adquisición de la cámara ADC de Tetracam. El aporte más resaltante de este diseño es que tiene la posibilidad de poder tomar en varias bandas con tan solo colocar más filtros en la plataforma giratoria. Los proyectos futuros que se desarrollarían como mejoras deben centrarse en explorar nuevas plataformas de desarrollo más potentes que puedan controlar a cámaras con las que se pueda adquirir imágenes a mayor velocidad.

La agricultura es una actividad económica esencial para el desarrollo humano y es el sustento de millones de personas fomentando la seguridad alimentaria e impulsando la economía de países en desarrollo. Sin embargo la producción agrícola es afectada por diferentes factores abióticos (cambio climático) y bióticos (plagas y enfermedades) que disminuyen drásticamente su eficiencia. La fotosíntesis es el único mecanismo de entrada de energía de la biosfera y agentes estresantes como, por ejemplo, la escasez de agua limitan la conductancia estomática en las hojas disminuyendo la entrada de CO2 en las plantas lo que conlleva a una reducción de la fotosíntesis (Flexas et al., 2002a; Flexas y Medrano 2002a). Por estos motivos, resulta importante detectar el estrés antes que los síntomas visuales sean evidentes. / Tesis

[ES] Esta tesis doctoral se enfoca en la creación y validación de sistemas optoelectrónicos para aplicaciones biomédicas, en concreto para la terapia fototérmica contra el cáncer de piel y la optogenética para la regeneración de tejido nervioso. En su transcurso, se ha desarrollado un conjunto de herramientas y dispositivos que abarcan desde la experimentación sobre cultivos celulares hasta modelos computacionales que simulan el tratamiento. Para la terapia fototérmica, se ha diseñado y construido un equipo de experimentación in vitro validado sobre cultivos celulares. Este dispositivo, equipado con funcionalidades para controlar la potencia del láser, gestionar los tiempos de irradiación, realizar un posicionamiento automático de varias muestras bajo el haz, y monitorizar la evolución de la temperatura, se presenta como una herramienta altamente beneficiosa para la investigación en esta área. Después, se exploró la simulación mediante el Método de Elementos Finitos para analizar el comportamiento de las nanopartículas y sus suspensiones en agua, arrojando luz sobre sus potenciales aplicaciones en terapias fototérmicas y campos relacionados. Gracias al aprendizaje obtenido en los primeros pasos de este estudio, se logró el desarrollo de dos nuevos equipos que habilitan la realización de experimentos in vivo. Además, se ha implementado un modelo computacional diseñado para investigar el impacto de la terapia fototérmica en tejido biológico. Por último, se desarrolló un dispositivo optoelectrónico de reducidas dimensiones y alta potencia para la estimulación optogenética de neuronas modificadas genéticamente, con el objetivo de observar el transitorio de la estimulación y así entender en mayor medida las posibilidades que ofrece la optogenética en el campo de la regeneración de tejidos. / [CA] Aquesta tesi doctoral es centra en la creació i validació de sistemes optoelectrònics per a aplicacions biomèdiques, específicament per a la teràpia fototèrmica contra el càncer de pell i l'optogenètica per a la regeneració del teixit nerviós. Durant el seu desenvolupament, s'han dut a terme un conjunt d'eines i dispositius, des de l'experimentació en cultius cel·lulars fins a models computacionals que simulen el tractament. Per a la teràpia fototèrmica, s'ha dissenyat i construït un dispositiu de experimentació in vitro validat en cultius cel·lulars. Aquest dispositiu, equipat amb funcionalitats per controlar la potència del làser, gestionar els temps d'irradiació, realitzar un posicionament automàtic de diverses mostres sota el feix i monitoritzar l'evolució de la temperatura, es presenta com una eina altament beneficiosa per a la recerca en aquest àmbit. A continuació, s'ha explorat la simulació mitjançant el Mètode d'Elements Finits per analitzar el comportament de les nanopartícules i les seves suspensions en aigua, aportant llum a les seves possibles aplicacions en teràpies fototèrmiques i camps relacionats. Gràcies al coneixement adquirit en les primeres etapes d'aquest estudi, s'ha aconseguit el desenvolupament de dos nous dispositius que possibiliten realitzar experiments in vivo. A més, s'ha implementat un model computacional dissenyat per investigar l'impacte de la teràpia fototèrmica en teixit biològic. Finalment, s'ha desenvolupat un dispositiu optoelectrònic de reduïdes dimensions i alta potència per a l'estimulació optogenètica de neurones modificades genèticament, amb l'objectiu d'observar la estimulació transitoria i comprendre millor les possibilitats que ofereix l'optogenètica en el camp de la regeneració de teixits. / [EN] This doctoral thesis focuses on the creation and validation of optoelectronic systems for biomedical applications, specifically for photothermal therapy against skin cancer and optogenetics for nerve tissue regeneration. During its course, a set of tools and devices has been developed, ranging from experimentation on cell cultures to computational models simulating the treatment. For photothermal therapy, an in vitro device has been designed and constructed for experimentation in cell cultures. This device, equipped with functionalities to control laser power, manage irradiation times, perform automatic positioning of multiple samples under the beam, and monitor temperature evolution, emerges as a highly beneficial tool for research in this area. Next, simulation using the Finite Element Method was explored to analyze the behavior of nanoparticles and their suspensions in water, shedding light on their potential applications in photothermal therapies and related fields. Thanks to the knowledge gained in the early stages of this study, the development of two new devices enabling in vivo experiments was achieved. Furthermore, a computational model designed to investigate the impact of photothermal therapy on biological tissue has been implemented. Finally, a compact, high-power optoelectronic device was developed for the optogenetic stimulation of genetically modified neurons, with the aim of observing the stimulation transient and gaining a better understanding of the possibilities that optogenetics offers in the field of tissue regeneration. / El material y las instalaciones utilizados en el desarrollo de este trabajo fueron financiados por las ayudas PID2021-126304OB-C44 y PID2021-124359OB-I00 de MCIN/AEI/10.13039/5011000110-33, el programa H2020 FetOpen con el proyecto número 964562, la ayuda de la Conselleria de Educación, Investigación, Cultura y Deporte de la Generalitat Valenciana CIPROM/2021/007 y el proyecto PROMETEO 2018/024, la Fundación Social Europea ACIF/2019/120, y el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades con las becas doctorales FPU17/03239 y FPU17/03800. El trabajo ha recibido también financiación de la Agencia Estatal de Investigación con los proyectos números RTI2018-100910-B-C41, RTI2018-100910-B-C43-AR y PID2021-126304OB-C41, el Instituto de Salud Carlos III - CIBER-BBN: Safe N Medtech and Smart-4-Fabry Projects (asociado a los programas europeos del marco H2020 (H2020/2014-2020) con la ayuda número 814607) y el Ministerio de Ciencia e Innovación con las beca predoctorales FPU17/03800 y FPU17/03239 / Terrés Haro, JM. (2023). Sistemas optoelectrónicos para terapias fototérmicas dirigidas al cáncer de piel y optogenética en la regeneración de tejido nervioso [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/202285