Revista científica

AI in Healthcare: Augmenting Care, Preserving Humanity

Estabilidad global en un modelo para la dinámica del VIH/SIDA, considerando inmigración, diagnóstico y tratamiento antiretroviral

Resumen En este artículo se presenta un modelo matemático para la dinámica del VIH/SIDA que incluye inmigración y trasmisión vertical, diagnóstico y terapia antirretroviral (TAR). El modelo considera cinco grupos de población: individuos susceptibles, individuos infectados no diagnosticados, individuos diagnosticados con SIDA, individuos diagnosticados con infección no detectable e individuos diagnosticados con infección detectable. Posteriormente, se analiza el modelo sin inmigración y trasmisión vertical. Para ambos modelos, se determinan los puntos de equilibrio y la estabilidad global. Las simulaciones numéricas respaldan los resultados teóricos, ilustrando el impacto del TAR en el control de la propagación del VIH. Los hallazgos refuerzan la importancia del diagnóstico temprano y la adherencia al TAR, así como disminuir las tasas de migración y transmisión vertical para reducir la transmisión y mejorar la expectativa de vida.

Abstract This work presents a mathematical model for the dynamics of HIV/AIDS with immigration and vertical transmission, diagnosis, and antiretroviral therapy (ART). The model considers five population groups: susceptible individuals, undiagnosed infected individuals, individuals diagnosed with AIDS, diagnosed individuals with an undetectable infection, and diagnosed individuals with a detectable infection. Afterwards, the model without immigration and vertical transmission is analyzed. For both models, the equilibrium points and global stability are determined. Numerical simulations support the theoretical results, illustrating the impact of ART in controlling the spread of HIV. The findings reinforce the importance of early diagnosis and adherence to ART, as well as the importance of decreasing migration and vertical transmission rates in order to reduce transmission and improve life expectancy.

Resumo Este artigo apresenta um modelo matemático para a dinâmica do HIV/AIDS que inclui imigração e transmissão vertical, diagnóstico e terapia antirretroviral (TAR). O modelo considera cinco grupos populacionais: indivíduos suscetíveis, indivíduos infectados não diagnosticados, indivíduos diagnosticados com AIDS, indivíduos diagnosticados com infeção não detectável e indivíduos diagnosticados com infeção detectável. Posteriormente, analisa-se o modelo sem imigração e transmissão vertical. Para ambos os modelos, os pontos de equilíbrio e a estabilidade global são determinados. As simulações numéricas apoiam os resultados teóricos, ilustrando o impacto da TAR no controle da disseminação do HIV. As descobertas reforçam a importância do diagnóstico precoce e da adesão à TAR, bem como a importância de diminuir as taxas de migração e transmissão vertical para reduzir a transmissão e melhorar a expectativa de vida.

Nuevos electrolitos de bis(trifluorometanosulfonil)imida de litio basados en almidón de arroz

Abstract In this work, biopolymer electrolyte membranes based on rice starch and CF3SO2NLiSO2CF3 (LiTFSI) were prepared via the solution casting method and characterized by impedance spectroscopy (IS), differential scanning calorimetry (DSC), and cyclic voltammetry (CV). The graphs of the ionic conductivity logarithm as a function of the inverse of the temperature exhibit an Arrhenius behavior, which indicates a thermally activated conduction process, while the DSC results reveal a step-shaped anomaly associated with the glass transition temperature (Tg) of a new polymer complex. The cyclic voltammetry analysis suggests a qualitative electrochemical stability range between -2.5 and +2.5 V. At room temperature, the highest ionic conductivity obtained was higher than 9 × 10⁻³ S·cm⁻¹ for the membrane containing 50 wt.% LiTFSI. Despite the notable enhancement in ionic conductivity, membranes with higher salt content exhibit reduced mechanical robustness and may be affected by residual moisture. These findings highlight the potential of rice starch-LiTFSI systems as promising candidates for future electrochemical devices, although further optimizations are required, such as mechanical reinforcement and more detailed stability assessments for practical implementation.

Resumen En este trabajo se prepararon membranas de electrolito biopolimérico a base de almidón de arroz y CF3SO2NLiSO2CF3 (LiTFSI) mediante el método de solución y se caracterizaron mediante espectroscopía de impedancia (IS), calorimetría diferencial de barrido (DSC) y voltametría cíclica (CV). Las gráficas del logaritmo de la conductividad iónica en función del inverso de la temperatura se ajustan a un modelo de tipo Arrhenius, lo que indica un proceso de conducción térmicamente activado, mientras los resultados de DSC revelaron una anomalía en forma de escalón asociada a la temperatura de transición vítrea (Tg) de un nuevo complejo polimérico. El análisis de voltametría cíclica sugiere un rango cualitativo de estabilidad electroquímica entre -2.5 V y +2.5 V. A temperatura ambiente, la mayor conductividad iónica obtenida fue superior a 9 × 10⁻³ S·cm⁻¹ para la membrana con 50 wt.% LiTFSI. A pesar del notable incremento en la conductividad iónica, las membranas con mayor contenido de sal presentan una menor robustez mecánica y pueden verse afectadas por la humedad residual. Estos resultados destacan el potencial de los sistemas almidón de arroz-LiTFSI como candidatos prometedores para futuros dispositivos electroquímicos, si bien se requieren optimizaciones adicionales, como el refuerzo mecánico y evaluaciones más detalladas de estabilidad para su implementación práctica.

Resumo Neste trabalho prepararam-se membranas de eletrólito biopolimérico baseado em amido de arroz e CF3SO2NLiSO2CF3 (LiTFSI) através do método de solução e caracterizaram-se por meio de espectroscopia de impedância (IS), calorimetria diferencial de barrido (DSC) e voltametria cíclica (CV). Os gráficos do logaritmo da condutividade iónica em função do inverso da temperatura ajustam-se a um modelo de tipo Arrhenius, o que indica um processo de condução termicamente ativado, enquanto os resultados de DSC revelaram uma anomalia em forma de degrau associada à temperatura de transição vítrea (Tg) de um novo complexo polimérico. A análise de voltametria cíclica sugere uma faixa qualitativa de estabilidade eletroquímica entre -2.5 e + 2.5 V. À temperatura ambiente, a maior condutividade iônica obtida foi superior a 9 × 10⁻³ S·cm⁻¹ para a membrana com 50% em peso de LiTFSI. Apesar do notável aumento na condutividade iônica, as membranas com maior conteúdo de sal apresentam menor robustez mecânica e podem ser afetadas pela umidade residual. Esses resultados destacam o potencial dos sistemas amido de arroz-LiTFSI como candidatos promissórios para futuros dispositivos eletroquímicos, ainda se requeiram otimizações adicionais, como reforçamento mecânico e avaliações de estabilidade mais detalhadas para sua implementação prática.

Sistema de registro de señales fotopletismográficas para la medición de la presión arterial y la frecuencia cardíaca

Resumen Este artículo describe el diseño de un sistema de registro de señales fotopletismográficas que permite medir la frecuencia cardíaca y la presión arterial utilizando espectroscopía de infrarrojo cercano. Esta técnica utiliza la emisión de luz infrarroja que es absorbida por los tejidos para modelar los cambios de volumen sanguíneo durante el ciclo cardíaco. La metodología comprende la construcción de un circuito electrónico de registro, el preprocesamiento de señales fotopletismográficas (PPG - Photopletismography por su sigla en inglés) y la aplicación de algoritmos de estimación. El circuito de registro consta de etapas de filtrado y amplificación; el preprocesamiento atenúa las interferencias de la línea de potencia y corrige el desplazamiento de la línea base para mejorar la precisión de las estimaciones. Para la estimación de la frecuencia cardíaca, el algoritmo automatic multiscale-based peak detection obtuvo un error porcentual absoluto medio (EAM) de 5.22 y un error porcentual absoluto medio (EPAM) de 7.02 %. En la presión arterial se obtuvieron errores promedio bajos, especialmente en la presión diastólica (EAM = 2.56, EPAM = 3.56 % y RECM = 6.53). El análisis gráfico evidenció regresión hacia la media y variabilidad según el rango fisiológico. Se concluye que el sistema presenta un desempeño adecuado para el seguimiento de tendencias a nivel poblacional, aunque no sustituye la medición clínica individual.

Abstract This article describes the design of a photoplethysmographic signal recording system that allows measuring heart rate and blood pressure using near-infrared spectroscopy. This technique relies on the emission of infrared light, which is absorbed by human body tissues to model changes in blood volume during the cardiac cycle. The methodology includes the construction of an electronic recording circuit, the preprocessing of photoplethysmographic signals (PPG - Photoplethysmography), and the implementation of estimation algorithms. The recording circuit consists of filtering and amplification stages, while preprocessing attenuates power line interference and corrects baseline drift to improve estimation accuracy. For heart rate estimation, the algorithm automatic multiscale-based peak detection achieved a mean absolute error (MAE) of 5.22 and a mean absolute percentage error (MAPE) of 7.02%. For blood pressure estimation, low average errors were obtained, particularly for diastolic pressure (ME = 2.56, MAPE = 3.56%, and RMSE = 6.53). Graphical analysis revealed regression toward the mean and variability depending on the physiological range. It is concluded that the system demostrates adecuate performance for population level trend monitoring, although it does replace individual clinical measurement.

Resumo Este artigo descreve o design de um sistema de registro de sinais fotopletismográficos que permite medir a frequência cardíaca e a pressão arterial utilizando espectroscopia de infravermelho próximo. Esta técnica utiliza a emissão de luz infravermelha que é absorvida pelos tecidos para modelar as mudanças no volume sanguíneo durante o ciclo cardíaco. A metodologia comprende a construção de um circuito eletrônico de registro, o pré-processamento de sinais fotopletismográficos (PPG - Photopletismography , na sigla em inglês) e a aplicação de algoritmos de estimativa. O circuito de registro é composto por estágios de filtragem e amplificação; o pré-processamento atenua as interferências da linha de potência e corrige o deslocamento da linha de basepara melhorar a precisão das estimativas. Para a estimativa da frequência cardíaca, o algoritmo automatic multiscale-based peak detection obteve um erro absoluto médio (EAM) de 5,22 e um erro percentual absoluto médio (EPAM) de 7,02%. Para a pressão arterial, foram obtidos baixos erros médios, especialmente para a pressão diastólica (EM = 2,56, MAPE = 3,56% e RMSE = 6,53). A análise gráfica r evidenciou regressão à média e variabilidade de acordo com a faixa fisiológica. Conclui-se que o sistema apresenta desempenho adequado para o monitoramento de tendencias em nível populacional, embora não substitua a medição clínica individual.

Prototipo de bicicleta estática generadora de electricidad para centros deportivos: promoción de energías renovables y eficiencia energética

Resumen Esta investigación propone una alternativa educativa orientada a promover el uso de energías renovables no convencionales y buenas prácticas de consumo eléctrico. Para ello, se diseñó y fabricó un prototipo de bicicleta estática generadora de electricidad para su implementación en centros deportivos. El dispositivo genera un nivel de tensión máximo de 12 V, lo cual permite alimentar cargas de baja potencia, tales como cargadores de dispositivos móviles e iluminación LED. Con el fin de medir el impacto del prototipo, se aplicaron encuestas para identificar el interés de los usuarios en la eficiencia energética. Como resultado principal, se destaca que la totalidad de los participantes manifestó interés en métodos de autogeneración tras el uso del prototipo; asimismo, la vinculación del esfuerzo físico con la producción eléctrica fomentó la concienciación sobre el uso responsable de la energía. El prototipo destaca por su bajo costo, facilidad de operación y contribución al bienestar ambiental y social, lo que lo posiciona como una alternativa viable y ecológica en entornos recreativos. Finalmente, se subraya la relevancia de estas iniciativas para fomentar la sostenibilidad entre los usuarios.

Abstract This research seeks an education alternative focused on promoting the use of renewable and non-conventional energy sources and good electricity consumption practices. To this end, a prototype of a stationary bicycle that generates electricity was designed and manufactured for use in sports centers. The prototype generates a maximum voltage of 12 volts. This voltage level allows for the power supply of small loads such as cell phone chargers and LED lighting. Surveys were used to measure the impact of this prototype, seeking to demonstrate users' interest in renewable energy and energy efficiency. The main result is that all users, after using this prototype, became interested in self-generation methods and in linking their physical effort with electricity production, which helped raise awareness about responsible energy use. The prototype stands out for its low cost, ease of use, and its ability to contribute to environmental and social well-being, making it a viable and environmentally friendly alternative for sports and recreational spaces. It also highlights the importance of this type of initiative in promoting sustainable practices and ecological awareness among users.

Resumo Esta pesquisa busca uma alternativa educacional focada em promover o uso de fontes de energia renováveis e não convencionais e boas práticas de consumo de energia elétrica. Para tanto, um protótipo de bicicleta ergométrica geradora de energia elétrica foi projetado e fabricado para uso em centros esportivos. O protótipo gera uma tensão máxima de 12 volts. Esse nível de tensão permite o fornecimento de energia para pequenas cargas, como carregadores de celular e iluminação de LED. Pesquisas foram utilizadas para mensurar o impacto desse protótipo, buscando demonstrar o interesse dos usuários por energias renováveis e eficiência energética. O principal resultado é que todos os usuários, após utilizarem esse protótipo, passaram a se interessar por métodos de autogeração e por vincular seu esforço físico à produção de energia elétrica, o que contribuiu para a conscientização sobre o uso responsável de energia. O protótipo se destaca pelo baixo custo, pela facilidade de uso e pela capacidade de contribuir para o bem-estar ambiental e social, tornando-se uma alternativa viável e ecologicamente correta para espaços esportivos e recreativos. Também destaca a importância desse tipo de iniciativa na promoção de práticas sustentáveis e consciência ecológica entre os usuários.

Caracterización de la ictiofauna del río Cusiana como contexto didáctico para la enseñanza de las ciencias naturales en educación básica secundaria

Resumen En este estudio se analiza la caracterización de la ictiofauna de la cuenca alta del río Cusiana como contexto didáctico para la enseñanza de las ciencias naturales en educación básica secundaria. Participaron estudiantes de grado octavo de la Institución Educativa Técnica Agropecuaria Pajarito (Boyacá, Colombia), mediante un diseño descriptivo con enfoque sociocrítico y una estructura pretest-postest. La metodología conta de tres fases: formulación de la estrategia didáctica, aplicación de talleres educativos y evaluación de la propuesta. La primera fase, se realizó la caracterización ictiofaunística del río Cusiana, donde se registraron 21 taxones distribuidos en cuatro órdenes, ocho familias y doce géneros, además del análisis de categorías ambientales asociadas a los puntos de muestreo. En la segunda fase, la aplicación de un test diagnóstico permitió identificar conocimientos previos limitados sobre la diversidad ictiológica y las condiciones ecológicas del río; posteriormente, se desarrollaron talleres educativos estructurados en unidades temáticas sobre morfología, fisiología y hábitat de los peces. En la fase de evaluación, la comparación entre el pretest y el postest, junto con el análisis de las producciones estudiantiles, evidenció cambios en el tipo de respuestas. Estos se reflejaron en un incremento del vocabulario científico, un mayor reconocimiento de especies locales y una alta especificidad en la descripción de variables ambientales. Los resultados muestran que la caracterización de la ictiofauna, integrada como recurso didáctico contextualizado, permite describir variaciones en el conocimiento declarativo de los estudiantes y ofrece un marco pertinente para discutir el potencial educativo de estrategias de enseñanza ancladas en el territorio.

Abstract This study presents a contextualised educational experience that uses the characterisation of the ichthyofauna of the upper Cusiana River basin as a didactic context for teaching Natural Sciences in lower secondary education. The research was conducted with eighth-grade students from a rural educational institution in the municipality of Pajarito (Boyacá, Colombia), using a descriptive pretest-posttest design. The methodological process was organised into three phases: formulation of the didactic strategy, development and implementation of workshops, and evaluation of the strategy. The initial phase included the characterisation of the ichthyofauna and the analysis of environmental categories of the territory, which served as the basis for designing an educational booklet and practical activities. Subsequently, a diagnostic test was applied to identify students’ prior knowledge about the Cusiana River and its ichthyofauna, followed by the implementation of workshops focused on fish morphological recognition and the analysis of habitat ecological conditions. Finally, the evaluation was carried out through the comparison of pretest and posttest responses, as well as the analysis of students’ productions. The results show variations in the type of responses and the use of scientific vocabulary, as well as increased recognition of species and ecological conditions of the river. These findings allow discussion of the potential of local biodiversity as a didactic resource for contextualising science education, without establishing causal relationships, and provide elements for future research in situated science education.

Resumo Este estudo apresenta uma experiência educativa contextualizada que utiliza a caracterização da ictiofauna da bacia alta do rio Cusiana como contexto didático para o ensino de Ciências Naturais no ensino básico secundário. A pesquisa foi desenvolvida com estudantes do oitavo ano de uma instituição educativa rural do município de Pajarito (Boyacá, Colômbia), a partir de um desenho descritivo com enfoque pré-teste-pós-teste. O processo metodológico foi organizado em três fases: formulação da estratégia didática, desenvolvimento e aplicação de oficinas e avaliação da estratégia. A fase inicial incluiu a caracterização da ictiofauna e a análise de categorias ambientais do território, cujos resultados serviram de base para o desenho de um caderno educativo e de atividades práticas. Posteriormente, foi aplicado um teste diagnóstico para identificar os conhecimentos prévios dos estudantes sobre o rio Cusiana e sua ictiofauna, seguido da implementação de oficinas voltadas ao reconhecimento morfológico dos peixes e à análise das condições ecológicas do habitat. Por fim, a avaliação foi realizada por meio da comparação entre as respostas do pré-teste e do pós-teste, bem como da análise das produções dos estudantes. Os resultados evidenciam variações no tipo de respostas e no uso de vocabulário científico, assim como maior reconhecimento de espécies e das condições ecológicas do rio. Esses achados permitem discutir o potencial da biodiversidade local como recurso didático para contextualizar o ensino de Ciências Naturais, sem estabelecer relações causais, e contribuem para futuras pesquisas em educação científica situada.