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La investigación se ha desarrollado tomando en cuenta el uso de caucho molido como parte de los materiales que deben emplearse en la carpeta asfáltica si se llegara a pavimentar la Av. La Marian de la ciudad de Iquitos, teniendo como objetivo general en determinar un diseño con caucho molido procedente de llantas usadas para el rejuvenecimiento de un concreto asfaltico reciclado en una mezcla asfáltica tibia según la las normas, MTC E 504, ASTM D-1559 y AASHTO T-245, en la avenida la marina de la ciudad de Iquitos, que es el lugar donde debe ejecutarse a la etapa aplicativa. La presente investigación se ha tipificado como una a nivel descriptivo, con diseño no experimental, utilizando el método de muestreo dirigido, y como unidad de análisis las briquetas de laboratorio. Su base teórica se fundamenta principalmente en la determinación del comportamiento del caucho molido dentro de una mezcla asfáltica tibia, explicando la naturaleza del cemento asfaltico y su clasificación según las normas peruanas, además desarrollara las características de los agregados, filler y las mezclas asfálticas recicladas y mezclas asfálticas tibia, su composición, características, propiedades y método de diseño, y realizar el ensayo de Marshall para determinar la estabilidad, flujo y porcentaje de vacíos obtenidos en las muestras de briquetas. Se ha desarrollado principalmente lo relacionado a antecedentes de la investigación, la metodología la empleada. El análisis e interpretación de los resultados ha permitido concluir que el uso del caucho molido procedente de llantas usadas no mejoraría el rejuvenecimiento de material reciclado con mezcla asfáltica tibia, en la pavimentación de la Avenida la Marina de la ciudad de Iquitos – Loreto.

La presente tesis muestra la implementación de dos redes neuronales profundas (LSTM) una para la modelación de las partículas aéreas contaminantes llamadas PM10, mientras que la segunda red es utilizada para detectar las condiciones que anteceden a una excedencia. Dado que los datos utilizados son registros de la ciudad de México, se tomo de referencia la norma mexicana respectiva. Lo anterior debido a que el monitoreo de la calidad del aire es un tema de interés actual, las partículas PM10 son contaminantes aéreos constituidas de diferentes componentes. Los resultados obtenidos demuestran que es posible anticipar una excedencia de partículas PM10 con 24, 48 o 72 horas previas a que ocurra. De igual manera se implementó distintos algoritmos para validar los resultados obtenidos, enfocándose en el preprocesamiento de los datos iniciales y en la modelación y predicción de las excedencias.

Las prácticas profesionales se realizaron con el fin de mostrar la praxis acerca del conocimiento adquirido en la universidad. Desde esta opción de grado, fue posible tener una idea más clara de cómo se debe asumir el papel de profesionalmente con aquellas personas que son compañeros de trabajo y de esta manera aprender a sobrellevar un ambiente laboral al que normalmente en sus inicios profesionales como persona no se está preparado. Las prácticas fueron realizadas en CORPOAMEM, la cual es una corporación que se encarga de manejar proyectos en el departamento del Meta; manejándose allí el presupuesto de Organizaciones Internacionales. The professional practices were carried out in order to show the praxis about the knowledge acquired in the university. From this degree option, it was possible to have a clearer idea of how to assume the role of professionally with those people who are co-workers and in this way learn to cope with a work environment that normally in their professional beginnings as a person did not it is prepared. The internships were carried out at CORPOAMEM, which is a corporation in charge of managing projects in the department of Meta; handling the budget of International Organizations there. Profesional en Negocios Internacionales http://www.ustavillavicencio.edu.co/home/index.php/unidades/extension-y-proyeccion/investigacion Pregrado

De acuerdo con Wang [1], el cuerpo humano está constituido por diferentes niveles: atómico, molecular, celular, anatómico y cuerpo integro. El nivel anatómico está compuesto por tejido muscular, adiposo, óseo, piel, órganos y vísceras. Para que los elementos que se encuentran dentro del cuerpo humano se mantengan en buen funcionamiento los nutrientes y oxigeno son transportados en la sangre, la cual viaja por tubos a través de todo el cuerpo humano [2]. Estos tubos son conocidos como arterias o venas las cuales tienen diferentes tamaños y diámetros. Su funcionamiento principal es llevar la sangre a todos los órganos del cuerpo y transportarla de regreso al corazón [3]. La sangre viaja en las venas y arterias en forma de una sustancia liquida rojiza, opaca y espesa. A esa circulación de la sangre se le conoce como flujo sanguíneo, el cual está definido como el volumen de sangre que atraviesa la sección transversal de un vaso por unidad de tiempo [2]. El flujo sanguíneo es considerado uno de los parámetros más importantes de la función cardiovascular, ya que mediante este se puede determinar qué cantidad de sangre circula a través de un órgano, el tamaño de los vasos sanguíneos y su funcionamiento (obstrucciones, rigidez, etc.) [4]. Debido a que la sangre viaja a través de todo el cuerpo (Fig. 1a), esta se ve afectada por: alguna enfermedad (Fig. 1b), efectos secundarios de algún medicamento, por la falta de algún nutriente, etc [2].

La terapia fotodinámica (TFD) hace uso de luz apropiada que en combinación con un fotosensibilizador produce especies reactivas de oxígeno (ROS). Las ROS inducen muerte celular y principalmente por esta razón se ha estudiado la TFD como tratamiento antimicrobiano, demostrando ser eficiente inactivando diversos microorganismos. Esta tesis tiene por objetivo demostrar el potencial de la terapia fotodinámica (TFD) sola y en combinación con tratamientos tradicionales para la eliminación de levaduras patógenas oportunistas y evaluar sus efectos por medio de análisis de la dinámica de Speckle. Los experimentos realizados se llevaron a cabo con hongos de género Candida: C. albicans y C. tropicalis. De un total de cuatro cepas, dos de ellas son aisladas de pacientes y las dos restantes son cepas tipo de laboratorio. Para la terapia fotodinámica se usó el fotosensibilizador azul de metileno AM (Meyer, México) a las concentraciones de 5 y 10 , se irradió con una fluencia de 30 J/cm² y 50 J/cm² por medio de una fuente LED (630 nm,20 mW). Los tratamientos con antifúngico se realizaron con fluconazol (Afungi, Altia) a las concentraciones de 10, 20, 40, y 40 /. Los tratamientos para TFD o fluconazol, por sí solos, mostraron que las dosis propuestas no eran letales, sin embargo, se encuentra que el mejor tratamiento combinado es 50 J/cm², 10 AM y 40 / de fluconazol, inactiva el 100 % de las unidades formadoras de colonia de C. albicans y 94.6 % de C. tropicalis, ambos resultados superiores a los tratamientos por sí solos. Se elaboraron dos matrices; una correspondiente a la viabilidad resultado de todos los tratamientos propuestos y una segunda matriz con el incremento en la eficiencia de inhibición que producen los tratamientos combinados. Posteriormente se seleccionó la cepa de C. tropicalis 443-05ct para analizar efectos de los tratamientos propuestos en colonias sobrevivientes. Para esto se analizó la dinámica de Speckle de la colonia, la cual se obtuvo a partir de paquetes de imágenes adquiridas en un arreglo experimental de Laser Speckle por transiluminación y epiluminación con la finalidad de comparar y conocer que configuración experimental era más eficiente para observar dinámica microbiana. El arreglo experimental estuvo compuesto principalmente por un láser He-Ne (Melles Griot, 633 nm, 20 mW), una lente Sigma 180 mm F2.8 y una cámara CMOS (Basler acA2040-55mum-Basler).

Laser speckle contrast imaging (LSCI) is an economical and non-invasive optical technique that allows monitoring the dynamics of a system, regardless of the nature that originates it. Depending on the algorithm used, it may have a good temporal and/or spatial resolution. Most LSCI systems, including commercial devices, can perform an evaluation of the object (usually highly spreader) under study only at the surface level, due to the spreading properties of the medium, which causes a loss in the visibility of deep objects (a few hundred microns), which may be present in the medium, which is an important limitation of this technique. Similarly, there are several factors that prevent the use of LSCI as a quantitative technique. Among these factors, the effect of static spreaders surrounding the objects to be visualized, for example, blood vessels within biological tissue, is highlighted. The objective of this work is the study, analysis, and implementation of speckle image processing algorithms that allow us to improve the visualization of deep blood vessels. In particular, the analysis of the corresponding speckle images with main components. To achieve this, skin mannequins with blood vessels were manufactured, which allow us different skin parameters, such as the depth of the vessels, diameter, and blood flow rate among others. The models presented here are of great importance in biomedical applications, allowing us to place the LSI method as an attractive analysis tool in the investigations of this field. Laser speckle contrast imaging (LSCI) es una técnica óptica económica y no invasiva que permite monitorear la dinámica de un sistema, independientemente de la naturaleza que lo origine. Dependiendo del algoritmo utilizado, puede tener una buena resolución temporal y/o espacial. La mayoría de los sistemas LSCI, incluidos los dispositivos comerciales, pueden realizar una evaluación del objeto (normalmente altamente esparcidor) bajo estudio solo a nivel superficial, debido a las propiedades esparcidoras del medio, lo cual ocasiona una pérdida en la visibilidad de objetos profundos (algunos cientos de micras), que pudieran estar presentes en el medio, lo cual es una limitación importante de esta técnica. De igual forma hay varios factores que impiden la utilización de LSCI como técnica cuantitativa. Entre estos factores, se destaca el efecto de los esparcidores estáticos que rodean los objetos a visualizar, por ejemplo, vasos sanguíneos dentro de tejido biológico. El objetivo de este trabajo es el estudio, análisis e implementación de algoritmos de procesamiento de imágenes de speckle que nos permitan mejorar la visualización de vasos sanguíneos profundos. En particular el análisis de las correspondientes imágenes de speckle con Componentes principales. Para lograr esto, se fabricaron maniquís de piel con vasos sanguíneos, los cuales nos permiten diferentes parámetros de la piel, tales como la profundidad de los vasos, diámetro y velocidad de flujo sanguíneo entre otros. Los modelos aquí presentados son de gran importancia en aplicaciones biomédicas, permitiendo colocar al método LSI como una herramienta de análisis atractiva en las investigaciones de este campo.

En este trabajo se presenta el enfoque teórico y experimental de tres métodos de análisis de imágenes empleando imágenes de speckle generado por la iluminación de luz coherente sobre un medio altamente esparcidor. Los métodos de análisis de imágenes analizados son: el modelo de contraste espacial y temporal de LSCI que considera la influencia de esparcidores estáticos contenidos en un medio esparcidor (maniquíes de piel y diente), el modelado de frente de onda aplicado a la propagación de luz estructurada a través de un medio altamente esparcidor y el modelo de contraste espacial aplicado a LSCI empleando un análisis de correlaciones entre pixeles vecinos. En el caso de los dos primeros modelos se presenta la implementación experimental de cada uno de ellos, en el caso del último modelo únicamente se presenta su análisis teórico. Además, utilizando el modelo de contraste teórico que emplea correlaciones entre pixeles vecinos se presenta una nueva técnica para la medición del tamaño de la mota de speckle. Esta técnica parece ser una solución a los problemas de resolución y medición local de tamaños de mota muy pequeños (incluso más pequeños que un pixel) y tamaños al rededor del tamaño del pixel.

En la actualidad existen materiales que juegan un papel muy importante en la industria de la tecnología. Las propiedades físicas de dichos materiales han permitido el desarrollo de dispositivos sorprendentes, por ejemplo, los teléfonos inteligentes. Los materiales que más han permitido el desarrollo acelerado de la industria electrónica han sido los semiconductores; entre estos podemos encontrar al silicio (en sus diferentes formas), el germanio o el arseniuro de galio. En este trabajo se ha ocupado de manera extensa uno de los materiales arriba mencionados, el silicio, más concretamente el silicio amorfo hidrogenado (a-Si:H). Los estudios de este material comenzaron a finales de los 60’s, los primeros que lograron depositar a-Si:H fueron Chittick y sus colaboradores en el Reino Unido quienes lograron depositar el material mediante la técnica de descarga con plasma. El siguiente paso importante en el desarrollo del a-Si:H se dio en la década de los 70’s y fue el de haberlo dopado con fosfano y diborano, esto permitió la generación de semiconductores del tipo n y p y la posterior aplicación de este material para la construcción de celdas solares. Más tarde el añadir nitruro al proceso de deposición permitió la generación de transistores de película delgada, en los 80’s las primeras aplicaciones de estos dispositivos fue en monitores, sensores de imagen y los detectores de rayos x utilizados para imagenología medica [1]. En el desarrollo de pantallas el a-Si:H siempre ha estado acompañado del cristal líquido. Las primeras observaciones que se tienen de estos materiales fueron realizadas por el botánico austriaco Fiedrich Reintzer quien en 1888 se encontraba investigando efectos térmicos en derivados orgánicos del colesterol. Reintzer se percató que al calentar este sólido a 145°C se convertía en un líquido turbio y después de 179°C se convertía en un líquido transparente. En 1889 el cristalógrafo alemán Otto Lehmann descubrió que el líquido turbio poseía características ópticas y una estructura molecular similar a la de un cristal sólido y así recibió el nombre de CL.

En este trabajo se usó la teoría de Polarización óptica con el objetivo de construir un polarímetro de Stokes. Este sistema óptico fue instalado y probado midiendo algunos vectores de Stokes conocidos para su validación. El sistema incluye polarizadores, placas retardadoras de luz, un objetivo de microscopio, un pinhole, un láser y una cámara CCD para registrar las distribuciones de intensidad. El procesamiento de las imágenes se realizó a través de un programa en MATLAB®. La estructura del programa se basa en el método de “Análisis de Fourier usando un retardador de un cuarto de onda rotando” y permite calcular el vector de Stokes resultante de un conjunto de imágenes pixel por pixel. Posteriormente, con la experiencia adquirida, se propuso generar haces vectoriales con simetría axial. Para lograrlo, se utilizó una placa retardadora de luz de media onda espacialmente variable (S-waveplate). Este elemento óptico convierte un haz de luz con polarización lineal a uno con polarización radial o azimutal. Las distribuciones de intensidad generadas por la S-waveplate se analizaron con el programa descrito en el párrafo anterior para su validación. Los resultados confirmaron una distribución de polarización radial y azimutal uniforme, además también fue posible obtener nuevos estados de polarización usando diferentes placas retardadoras de onda. La S-waveplate será empleada para atrapar y manipular micropartículas de poliestireno en un trabajo futuro.

El flujo sanguíneo está definido como la circulación continua de sangre en el sistema cardiovascular. Este proceso de circulación asegura la transportación de nutrientes, hormonas, desechos metabólicos, O2 y CO2 a través del cuerpo y permite mantener el metabolismo celular, regula el pH y la temperatura de todo el cuerpo. El sistema circulatorio, en el ser humano, es la estructura anatómica compuesta por el sistema linfático y el sistema cardiovascular, este último encargado del flujo sanguíneo, y está conformado por el corazón, la sangre y los vasos sanguíneos. Los vasos sanguíneos son estructuras huecas y tubulares que conducen la sangre desde y hacia todo el cuerpo, se pueden clasificar en varios tipos; arterias, vénulas, venas y capilares. En este trabajo se propone una técnica para la mejora en la visualización de vasos sanguíneos profundos para imágenes de speckle, donde debido a las propiedades altamente esparcidoras del medio ocasiona una perdida en visibilidad, para ello proponemos un método que denominamos LSCI+PCA, en el que combina las ya bien estudiadas técnicas de LSCI para obtener imágenes de speckle y PCA para procesar dichas imágenes. Las muestras empleadas en este trabajo fueron maniquís de piel y muestras in-vivo. Los resultados obtenidos con LSCI+PCA se compararon con LSCI tradicional. En la que concluimos en una mejora considerable en la visualización de LSCI+PCA con respecto de LSCI, esto nos permite contar con una herramienta para el análisis de imágenes de speckle que presenta poca visibilidad en una red de vasos sanguíneos.

El flujo sanguíneo es uno de los parámetros más importante de la función cardiovascular, los cambios relativos del flujo sanguíneo han sido utilizados para diagnósticos clínicos y fisiológicos asociados con problemas vasculares o enfermedades degenerativas, o bien para estudiar la respuesta de ciertos órganos a alguna intervención mecánica o farmacológica. Por esta razón, se han desarrollado diferentes técnicas para obtener mediciones del flujo y localización del vaso sanguíneo, tales como: espectrometría de conteo de fotones, técnica Doppler y Laser Speckle Imaging (LSI), las cuales han mostrado ser eficientes en vasos sanguíneos superficiales, sin embargo, cuando estas técnicas son utilizadas en vasos sanguíneos profundos, entonces presentan serias limitaciones, por lo que se han desarrollado técnicas que hacen uso de un agente externo para localizar el vaso, como por ejemplo: Physico Chemical Tissue Optical Clearing (PCTOC), Magnetomotive Laser Speckle Imaging (MM- LSI), Pulsed PhotoTermal Radiometry (PPTR) y PhotoTermal-LSI (PT-LSI). En esta tesis se utiliza la técnica de LSI para estudiar vasos sanguíneos profundos in-vitro y se comparan los resultados de medición de flujo sanguíneo con los algoritmos espacial y temporal. Para estimar el ancho del vaso se hace uso del método de la matriz de co-ocurrencia y del parámetro de homogeneidad. Como resultados se obtuvo que el algoritmo temporal es menos sensible al speckle estático comparado con algoritmo espacial y por lo tanto es el más indicado cuando de medir flujo sanguíneo en vasos profundos se trata. El descriptor de homogeneidad de la matriz de co-ocurrencia resultó un buen parámetro para estimar la posición y el ancho de vasos sanguíneo profundo.

En el presente trabajo se analizará tanto teórica como experimentalmente el control de la propagación de la luz a través de un medio altamente esparcidor mediante la implementación de un algoritmo secuencial. El objetivo del algoritmo es encontrar la distribución óptima de fase que compense los desfasamientos introducidos por la transmisión de un haz de luz plano coherente a través de un medio esparcidor estático, con el fin de obtener una distribución de intensidad según requiera el usuario. El algoritmo secuencial basa su desempeño en el control de la propagación de la luz a través del medio esparcidor sintetizando una distribución de fase utilizando un modulador espacial de luz (SLM por sus siglas en inglés). Mediante la implementación experimental del algoritmo secuencial se pretende obtener diferentes distribuciones de intensidad del campo transmitido a través de un trozo de cinta mágica Scotch 3M de ancho aproximado de 100 , variando el tamaño de la región de interés en la región central del CCD utilizado (1 pixel, 9 pixeles, 25 pixeles y 41 pixeles) y la posición (1 pixel fuera de la región central del detector). Para cada región de interés se obtendrá su distribución óptima de fase y se calculará el factor de mejora experimental que se logra para diferentes pruebas variando el número de segmentos utilizados en la optimización. El control de la propagación de luz a través de un medio además de optimizar la intensidad en una región particular, permite controlar la propagación de la luz para visualizar objetos ocultos detrás de medios esparcidores. El fin último de este trabajo es implementar esta técnica en un futuro para poder visualizar vasos sanguíneos a través de medios esparcidores biológicos como son la piel y los dientes tanto para el caso estático como dinámico.

Cavitation can be defined as the formation, growth and implosion of vapor bubbles within a liquid. The shock wave produced at the moment of the collapse is responsible for the damage on nearby surfaces, such as ship propellers or hydraulic machinery. This phenomenon has been studied by several scientists due to the potentials applications that it offers in different disciplines. The most common techniques to generate cavitation bubbles under a controlled environment involve the use of pulsed lasers, electrical discharge or ultrasound probes. However, these methods are either too expensive or intrusive. In contrast, cavitation bubbles may also be produced with inexpensive, low-power continuous wave (CW) lasers, so long as they are focused in strongly absorbing liquids, this approach leads to the so called thermocavitation. In the present thesis, I propose to study again some of the physical mechanisms of thermocavitation reported by Rastopov and to explore feasible applications of the shock waves generated by the collapse of thermocavitation bubbles as a method to: • To produce damage in materials as hard as titanium and indium tin oxide thin films. This damage was in the form of micro-holes, which could be used for micrometric light sources or spatial filters. • For tissue ablation; mainly to pierce the stratum corneum and thus enhance transdermal drug delivery. • If the thermocavitation bubble is generated within a highly absorbing droplet, the shock wave that is produced upon the bubble collapse overcomes the droplet surface tension and a long and fast moving liquid jet is expelled through the liquid-air interface. Therefore, thermocavitation induced in absorbing droplets could lead to an alternative jet generator. In general, from an application point of view, this combination of CW laser and absorbing solution is in fact quite convenient because it would reduce the cost relative to other more sophisticated methods.

Here we present a method using a differential interference contrast microscope (DIC, for its acronym in English) to acquire quantitative phase information. We discuss the propagation of light through its components and what happens when it goes through a specimen having phase gradients. Characterization is established based on measurements using the phase shift interferometry to recover the phase information of the test object. We show an algorithm for integrating the phase gradients of the wave front for each sample point of the scanned information. We discuss the principles of operation of the DIC microscope, the measurement procedure and quantitative interpretation of the results. Aquí presentamos un método para utilizar un microscopio de interferencia diferencial de contraste (DIC, por sus siglas en inglés) para adquirir información cuantitativa de fase. Se discute la propagación de la luz a través de sus componentes y lo que ocurre cuando se propaga a través de un espécimen que presenta gradientes de fase. Se establece una caracterización basada en mediciones empleando la interferometría de corrimiento de fase para adquirir información de la fase del objeto bajo estudio. También se presenta un algoritmo para integrar los gradientes de la fase del frente de onda para cada punto de la muestra de la información digitalizada. Se discute acerca de los principios del funcionamiento del microscopio DIC, el procedimiento de medición y la interpretación cuantitativa de los resultados obtenidos.

Trans illumination Breast Spectroscopy (TIBS) is a tool to be implemented as a system for measuring breast cancer risk, especially in young women's groups. Currently has a TIBS system in the Ontario Cancer Institute (OCI), but seeing the need the increasing incidence of cancer, it seeks to optimize the system by making several changes, with this the system will be more accessible. In order for the system have results more accurate and precise is necessary to have a calibration system. He designed a phantom, which will serve as a reference for measuring responsivity of different detectors used and thereby minimize the error. Espectroscopia por Transiluminación de Seno (TIBS por sus siglas en inglés) es una herramienta que se quiere implementar como un sistema de medición de riesgo de cáncer de mama, sobre todo en grupos de mujeres jóvenes. Actualmente se cuenta con un sistema TIBS en Ontario Cancer Institute (OCI), pero viendo la necesidad de resolver el incremento de incidencia de cáncer, se busca optimizar el sistema haciendo varias modificaciones, con esto el sistema será más accesible. Para que el sistema cuente con resultados lo más exactos y precisos posibles es necesario contar con un sistema de calibración. Se diseñará un maniquí, el cual nos servirá como referencia para medir la responsividad de los diferentes detectores utilizados y con esto minimizar el error.

La cavitación es la formación, evolución y colapso de burbujas de vapor en un líquido. En cavitación, el colapso de la burbuja va acompañado por la emisión de una onda de choque [1]. Cuando el colapso de la burbuja ocurre en la cercanía de una superficie sólida, es posible que la onda de choque dañe al mismo. De hecho, esta fue la principal razón por la que cavitación fue ampliamente estudiada a principios del siglo pasado debido al daño que se producía en las turbinas de los barcos de vapor. Esto representó un problema grave para el Almirantazgo Británico y se instituyó una comisión especial para investigar la fuente de este daño mecánico. La comisión liderada por Sir Charles Parsons reportó que el daño era realizado principalmente por los golpes hidráulicos que las hélices sufrían por las burbujas que colapsaban y condujeron a la implementación de barcos propulsados por múltiples hélices [2].

This thesis implements a colorimetric assay to measure bacterial concentrations to test new photosensitizers. The colorimetric assay was developed from a single point fluorescence to a time kinetic resazurin assay suitable for bacterial concentration measurements. Listeria monocytogenes were treated with Photodynamic therapy (PDT) as a method to decrease or sterilize the bacterial concentrations in an in vitro sample. PDT test were performed using Methylene Blue as reference photosensitizer, to test the effective behavior of the kinetic resasurin assay. Further PDT tests were useful to determine the bacterial sterilization that new photosensitizers are capable off, this photosensitizers were developed by Karen J. Brewer at the Virginia Polytechnic Institute. Photosensitizers are Mix Metal Supramolecular Complexes (MMSC) that differ from other drugs used in PDT due to the photosensitization process, where oxygen is not the most important element. En esta tesis se emplea un ensayo colorimétrico para medir concentraciones bacterianas, usándose en las pruebas preliminares de fotosensibilizadores. El ensayo colorimétrico se desarrolló a partir de medidas estáticas en el tiempo para ser usado con bacterias, terminando como un ensayo con dinámica temporal. Listeria monocytogenes fue tratando con Terapia fotodinámica (PDT) con la intención de disminuir o esterilizar in vitro concentraciones de bacterias.

El uso de fuentes ópticas en tratamientos médicos para corregir problemas vasculares superficiales, tales como el Port Wine Stain PWS, ha dado un salto cualitativo en los últimos años en la práctica médica. El tratamiento para corregir los problemas vasculares mediante radiación óptica requiere de un estudio previo de la propagación de energía en el medio (tejido biológico), de la distribución de temperatura que da lugar esta energía y, de sobremanera, de los posibles efectos negativos que es susceptible de provocar al tejido. En este trabajo se hace un estudio sobre el efecto térmico que se genera cuando se irradia tejido biológico con luz láser, para ello se divide el trabajo en dos partes. La primera consiste en el desarrollo de un modelo computacional, basado en la ecuación de difusión y la ecuación de transferencia de calor, que permite conocer la distribución de temperatura dentro del tejido biológico después de haber sido irradiado con luz láser. En la segunda parte, una vez conocida la distribución de temperatura, se estudia el efecto de lente térmica generada por la radiación ´óptica. En el capítulo uno se da una introducción sobre tejido biológico, y se definen sus propiedades ópticas. Se habla sobre la lesión vascular PWS y el posible tratamiento para corregirla. También se definen los objetivos específicos. En el capítulo dos se desarrolla la teoría que permite describir el transporte de luz en tejido biológico. Se presenta la ecuación de transporte radiactivo y se reduce a la aproximación de difusión. Posteriormente se describen los procesos de transferencia de calor. Finalmente se hace una relación entre la distribución de fotones, que resulta de resolver la ecuación de difusión, y la ecuación de transferencia de calor, que permite obtener la distribución de temperatura en el tejido. En el capítulo tres se describe la construcción del modelo computacional que resuelve, de manera simultánea, las ecuaciones de difusión y de transferencia de calor para obtener las distribuciones de temperatura. En el capítulo cuatro se presentan los resultados y se hace un estudio detallado de estos. También se presentan las conclusiones.

Optical tweezers are well suited to manipulate micron-sized particles and measure forces in the PicoNewton range. A bead in an optical tweezers is not completely immobile; there are thermal fluctuations that cause the bead to execute Brownian motion while trapped. Here we present an optical tweezers setup combined with quadrant photodiode position detection and we use the power spectral density method to measure the force exerted by an optical trap on a dielectric bead in a fluid. This stiffness is often found by fitting a Lorentzian to the power spectral density curves, obtained from the position detection signal of the bead trapped. The obtained results for the stiffness are around of 2.66 and 3.73 pN/μm for different laser powers (15 a 41 mW). There is a double interest to measure forces involved in Optical Tweezers. The first one concerns the physics of optical traps themselves in the sense of comparing experimental trapping forces with theoretically expected values. The other reason is more practical in the sense that for many applications an exact knowledge of the optical forces applied at the trapped particle is useful. Las pinzas ópticas son una herramienta conveniente para manipular partículas de tamaño micrométrico y medir las fuerzas involucradas en el sistema en picoNewtons. Una partícula en un sistema de pinzas ópticas no esta completamente inmóvil, existen fluctuaciones térmicas que producen que la partícula realice movimiento Browniano mientras es atrapada. En este trabajo presentamos un diseño experimental de pinzas ópticas combinado con un fotodiodo de cuadrante, para la medición de los desplazamientos de la partícula en la trampa óptica. Utilizamos el método de densidad espectral de potencia para medir la rigidez o constante elástica k de una pinza óptica, esta constante se determina ajustando una Lorentziana a las curvas de la densidad espectral de potencia, obtenidas del movimiento Browniano de la partícula. Los resultados obtenidos para la constante elástica estan en el intervalo de 2.66 a 3.73 pN/μm para potencias del láser entre 15 a 41 mW, bajo las condiciones descritas en este trabajo. Conociendo el valor de la constante elástica k y el desplazamiento x de la partícula, podemos conocer la fuerza aplicada por una pinza óptica sobre objetos micrométricos mediante la ley de Hooke. Existe un doble interés por medir la fuerza de atrapamiento; la primera, relaciona la física de la pinza óptica por sí misma, en el sentido de comparación de la fuerza experimental obtenida con el valor esperado teóricamente y la segunda razón es que para muchas aplicaciones se requiere un conocimiento exacto de la fuerza óptica aplicada a la partícula o molécula a estudiar.

Optical fields that presents periodicity through the axis of propagation are called “self-imaging” fields. Such fields give rise to the well-known Talbot and Lau effects, which have had a lot of attention these last years due to the applications associated to them. Some authors define a partially coherent self-imaging field as that which its cross-spectral density function is the same for two planes separated by a distance d. We have found the coherent mode-representation of self-imaging fields within the frame of the coherence spectral theory formulated by Wolf, we have proven that when we consider complete coherence of the field, we obtain the general expression for self-imaging fields and in the case when we have the superposition of an infinite numbers of coherent modes then we obtain the expression for the Lau effect. A los campos ópticos que presentan periodicidad a lo largo de la coordenada de propagación, se les llama auto-imágenes. Tales campos dan origen a los bien conocidos efectos Talbot y Lau, los cuales han recibido atención los últimos años debido a las aplicaciones asociadas a ellos. Algunos autores definen un campo de auto-imagen parcialmente coherente como aquél campo cuya función de densidad espectral mutua es la misma en dos planos separados por un múltiplo entero de alguna distancia d. En este trabajo y dentro del marco de la teoría espectral de coherencia formulada por Wolf, hallamos la representación en modos coherentes de campos ópticos de auto-imágenes, hemos demostrado que en el caso en el que se considera coherencia completa, es decir, cuando el campo consiste de un solo modo entonces se obtiene la expresión general para auto-imágenes y en el caso en el que se tiene la superposición de un número infinito de modos coherentes entonces se obtiene la expresión para el efecto Lau.

Here we have investigated both theoretically and experimentally an adaptive velocimeter based on non-steady state photo-EMF effect. First we develop the theoretical model for non-steady state photo-EMF current induced by the vibrating interference pattern which simultaneously shifts at a constant velocity, product of Doppler frequency shift. The analysis of analytical expression derived from this model shows that photo-EMF current peaks sharply when the frequency of periodic vibrations matches the Doppler frequency shift. Detecting the position of this peak it is possible to determine the velocity of the object which induces the Doppler shift. Experiments performed in reflectance and transmission configuration and using the sensor based in PF6:TPD photoconducting polymer and Gallium Arsenide semiconductor show that experimental behavior of photo-EMF signal agrees very well with the predictions of theory. En este trabajo se realizó la investigación teórica y experimentalmente un velocímetro adaptivo basado en efecto foto-FEM en estado no estacionario. Primero se desarrollo el modelo teórico para la corriente inducida por un patrón de interferencia que vibra (modulación periódica) y que se desplaza (modulación lineal) simultáneamente una velocidad constante, producto de la foto-FEM de estado no estacionario y del cambio de frecuencia Doppler. El análisis de la expresión analítica demostró que cuando la frecuencia de vibraciones periódica es igual al cambio de frecuencia Doppler se observan picos de señal foto-FEM. Detectando la posición de este pico es posible determinar la velocidad del objeto que induce el cambio de frecuencia Doppler. La parte experimental se realizo utilizando un interferómetro del tipoMACH-ZENDER en configuración de reflexión y transmisión, los sensores usados son basados en polímero fotoconductor PF6-TPD y el semiconductor Arsenuro de Galio GaAs, los cuales demostraron que el comportamiento experimental de la señal de la foto-FEM coincide con las predicciones teóricas.