Por Frank Maldonado Huayaney

Actualmente vivimos en un mundo donde las especialidades dependen mutuamente de otras para su desarrollo, éste es el caso de la química y de la electrónica donde cada vez se tienen equipos de alta tecnología que facilitan a los investigadores la obtención de datos más precisos. Este es el motivo que nos impulsó a desarrollar el proyecto de implementación de una interface con labview para el control de una bomba de jeringa modular.
El programa de Labview es un software de programación gráfica que posee funciones prediseñadas muy importantes en las áreas de transmisión de datos, matemática, control entre otros que facilitan la programación.
En la investigación de biosensores, las sustancias químicas necesitan ser mezcladas con medidas en unidades de micro litros exactamente y a una velocidad determinada. Para ello se necesitan equipos de alta precisión y de un software que sea de fácil uso a cualquier usuario que no tenga conocimientos de programación ni de electrónica.
Tomando en consideración estas necesidades, así como la utilidad del software Labview se desarrollo una interface amigable, implementando una comunicación serial RS232 para transmitir las instrucciones a una bomba peristáltica.

El programa convierte instrucciones de fácil uso para el usuario a caracteres ASCII sólo entendidas por la bomba. Para la facilitar al usuario las instrucciones se agrupan en tareas. Dentro de una instrucción, por ejemplo, podemos decir que se vacíe 30 uL de un reactivo X a un recipiente y luego otro reactivo Y a una velocidad muy lenta. La unión de tareas da como resultado un experimento. Así mismo en el programa se puede indicar el número de veces que se quiere repetir el experimento, esto es importante ya que dentro de la química los resultados se tienen que verificar varias veces para obtener un promedio. Adicionalmente el programa tiene una alarma que indica la culminación del proceso permitiendo que el usuario realicé otras actividades y simplemente regresar cuando haya culminado. Con este software se pueden controlar más de una bomba ya que en la mayoría de experimentos 6 canales (los que trae este modelo de bomba) no son suficientes para los reactivos.

Este proyecto fue implementado en el Centre de Phytopharmacie de la Université de Perpignan (Francia) en conjuntos con investigadores de la Pontificia Universidad Catolica del Perú (Grupo de microelectronica), investigadores de importantes universidades de Mexico, España, Francia e Italia. Actualmente el proyecto sigue funcionando y pertenece a la red AlfaBiosenintg. Proyectos como éste muestra que con el trabajo conjunto de distintas especialidades y la colaboración entre distintos países se pueden lograr importantes proyectos de investigación que contribuyan con la industria.

QCA es una tecnología de varias que buscan ser una opción de reemplazo para la tecnología CMOS que se ha mantenido gracias a sus propiedades de escalabilidad entre otras. Lamentablemente a medida que se reduce el tamaño de los transistores aumentan los problemas de corrientes de fuga a través del óxido de la puerta. A diferencia, los QCA mejoran su funcionamiento cuando se hacen más pequeños.

Los quantum-dots son como pozos en donde los electrones quedan atrapados y no pueden salir a menos que se les de la energía suficiente. Cada celda QCA posee cuatro quantum-dots, ordenados en forma de cuadrado en donde los electrones, aprovechando el efecto túnel, pueden pasar de un quantum-dot a otro. También posee dos electrones extras, que estan ubicados generalmente de forma diagonal dentro del arreglo de quantum-dots, y que representan los valores logicos “0” y
“1”.

Dada la forma de las celdas, al colocar varias juntas, la polarización de una afecta a las de su entorno sicronizándolas, lo que nos permite construir distintos elementos lógicos y cables. En el caso de los cables la nueva polarización se copia de celda a celda aunque también se puede formar una cadena inversora girando el arreglo 45 grados, en donde el valor se invierte en cada celda. Una ventaja es que se pueden cruzar una cadena inversora y un cable sin alterar los valores que viajan por ambas, lo que nos facilita la labor de ruteo. Otra es que con cinco celdas se pueden construir una compuerta AND, una OR o la funcion mayoría.

Las celdas requieren un reloj para funcionar, el cual les permite cambiar de estado en alta y comportarse como latch en baja. Se utilizan cuatro relojes, cada uno desfasado 90 grados, para mantener el flujo de datos a través de las celdas en cuatro estados: bajando, en baja, subiendo y en alta. Además, no se necesita alimentación aparte de la generada por los relojes.

En cuanto a la implementación, se puede lograr de varias maneras pero no han sido completamente desarrolladas. La que podemos resaltar es la de semiconductores, actualmente utilizada para hacer chips, aunque todavía no se ha llegado al tamaño minimo requerido para poder producir dispositivos con QCAs que trabajen a temperatura ambiente.

Actualmente hay programas para diseñar circuitos con QCAs y que permiten simular el funcionamiento como QCADesigner.

http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_dot_cellular_automata
http://qcadesigner.ca/tutorials/QCATutorial.html