Adolescente gana una beca por su glaucoma

Aug 14, 2023

El glaucoma es la segunda causa principal de ceguera irreversible en todo el mundo, según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE. UU. El nervio óptico que transporta información visual al cerebro se degenera, provocando una pérdida gradual de la visión. Si no se detecta a tiempo, puede producirse cierto grado de ceguera permanente. Incluso los tratamientos costosos, que cuestan entre 600 y 2.500 dólares al año, dependiendo de la gravedad de la enfermedad, no pueden revertir el daño.

Después de que a uno de los miembros de la familia del adolescente Rohan Kalia le diagnosticaran glaucoma, comenzó a investigar una tecnología asequible que podría usarse para la detección temprana. Kalia es estudiante de segundo año en Wheeler High School en Marietta, Georgia. Construyó un dispositivo portátil y económico que puede diagnosticar con precisión la afección.

EyePal de Kalia se exhibió en la Feria Internacional de Ciencia e Ingeniería Regeneron (ISEF) celebrada en mayo en Dallas.

Eyepal, descrito como un novedoso sistema multimodal de diagnóstico y prevención para permitir una detección de glaucoma accesible e individualizada, ganó la Beca de los Presidentes del IEEE de este año de 10.000 dólares estadounidenses. La Fundación IEEE estableció el premio para reconocer a un estudiante merecedor cuyo proyecto demuestra comprensión de ingeniería eléctrica o electrónica, ciencias de la computación u otro campo de interés del IEEE. La beca es administrada por Actividades Educativas del IEEE y se paga durante cuatro años de estudios universitarios de pregrado.

Kalia y los ganadores de las becas del segundo y tercer lugar también reciben una membresía estudiantil de IEEE de cortesía. Bob Becnel, miembro senior del IEEE y director de la Región 5 del IEEE, entregó la beca a Kalia.

EyePal también quedó en tercer lugar en la categoría de software de sistemas de ISEF, lo que le valió a Kalia un premio de 1.000 dólares.

El dispositivo médico EyePal de Rohan Kalia proporciona un diagnóstico de glaucoma accesible, asequible e individualizado con su cámara, una Raspberry Pi, tecnología de aprendizaje automático y una aplicación móvil. Linda Bowlby

Las anomalías oculares, como el glaucoma, se detectan a partir de imágenes tomadas del fondo de retina durante un examen estándar. El fondo de ojo es la superficie posterior del interior del ojo e incluye la retina, la mácula, el disco óptico, la fóvea y los vasos sanguíneos. Normalmente las imágenes las toma un oftalmólogo, que utiliza equipo especializado.

Kalia descubrió durante su investigación que la situación socioeconómica de una persona influye en el diagnóstico de glaucoma.

"Aprendí que existe una enorme disparidad en el tratamiento de la atención oftalmológica en todo el mundo", afirma. "El diagnóstico y la prevención del glaucoma no son accesibles".

Encontró que en las zonas rurales, las pruebas para detectar esta afección a menudo estaban fuera del alcance de muchas personas debido a la falta de oftalmólogos y centros de pruebas, así como al alto costo del equipo, la falta de seguro médico y el precio de la prueba.

EyePal utiliza una cámara de calidad, una minicomputadora Raspberry Pi, tecnología de aprendizaje automático y una aplicación móvil. La cámara toma fotografías del fondo de ojo y las envía a un dispositivo móvil que puede ser examinado por un especialista. EyePal mostró una precisión del 95 por ciento cuando se probó en conjuntos de imágenes de fondo de ojo, dice Kalia.

A diferencia del equipo especializado independiente que sólo se puede utilizar en el consultorio de un médico o en un centro de pruebas de la vista, el EyePal es portátil, por lo que se puede utilizar en centros médicos y clínicas de salud rurales.

“El dispositivo cuesta menos de 100 dólares”, afirma. “Es 50 veces más barato que el precio promedio de un equipo de oftalmología, además de ser muy portátil. Lo que hice fue crear este nuevo sistema de diagnóstico basado en conjuntos”.

Kalia dice que no esperaba ganar la Beca Presidentes.

"Fue una agradable sorpresa", dice. "Fue surrealista subir al escenario y estrechar la mano [de Becnel] delante de todos".

El consejo de Kalia para los futuros ingenieros es seguir adelante a pesar de los obstáculos: “En un proyecto de ingeniería, vas a enfrentar momentos en los que querrás rendirte, pero sigue perseverando.

"Elija un tema de proyecto que realmente le guste", añade. "Cuando estés realmente interesado en el tema, te dará la motivación para seguir adelante".

Kalia no ha empezado a buscar universidades a las que asistir, dice, pero sus planes profesionales incluyen trabajar en investigación, muy probablemente en el área de la visión.

"Me encanta crear soluciones", dice, "y construir cosas para las personas".

Filip Piękoś muestra su teclado de computadora Zhelta, programable y sin contacto, que utiliza una varita magnetizada unida al ala de una gorra de béisbol para esos problemas de destreza.Lynn Bowlby

El segundo premio de este año lo obtuvo Filip Piękoś, un joven de Zespół Szkół Technicznych i Ogólnokształcących en Jarosław, Polonia. Recibió 600 dólares por su proyecto, Zhelta. El teclado de computadora programable y sin contacto fue diseñado para personas que no pueden usar uno tradicional debido a problemas de destreza u otros problemas de salud.

Los teclados de computadora generalmente requieren el uso de ambas manos, un problema que Piękoś notó cuando un amigo con esclerosis múltiple no podía usar uno. Su amigo colocó un lápiz en una gorra de béisbol de ala grande; moviendo la cabeza mientras llevaba la gorra, podía escribir con el lápiz.

"Lo improvisé usando una funcionalidad similar con un puntero magnético que también se puede conectar a una gorra de béisbol", dice Piękoś. “Mi proyecto está dirigido a personas con discapacidad, especialmente con parálisis de extremidades. Diseñé, hice un prototipo y construí un teclado personalizado que no requiere que una persona use sus manos. En su lugar, utiliza un puntero que se sitúa sobre las teclas, lo que activa su función”.

El Zhelta sin contacto se puede activar mecánicamente presionando un interruptor y magnéticamente usando un puntero, en lugar de presionar teclas. La longitud del puntero se puede ajustar según el mejor ángulo y altura para el usuario. El puntero puede engancharse a la visera de una gorra o sujetarse, según una entrevista de un experto polaco en informática con Piękoś sobre su teclado.

El teclado tiene una pantalla OLED para que los usuarios puedan ver el software que están utilizando. Piękoś utilizó software CAD para conectar el teclado a una computadora a través de USB mientras estaba montado en un soporte.

Piękoś dice que le gustaría que su proyecto tuviera un impacto duradero.

"Espero que esto pueda convertirse en un producto real y en algo que pueda ayudar a otros en todo el mundo", afirma. "No esperaba ningún premio para mi proyecto, así que estaba muy emocionado de haber conseguido uno".

Dice que espera asistir a una universidad de ingeniería en Estados Unidos y seguir adelante con el desarrollo de productos de Zhelta.

"Estoy emocionado por lo que está por venir", dice.

Anish Anand sostiene su cuadricóptero, modificado para funcionar como una estación base de comunicación 5G para proporcionar Internet de alta velocidad y bajo costo a quienes viven en áreas rurales. Linda Bowlby

Anish Anand, estudiante de primer año de la escuela secundaria Palos Verdes Peninsula, en Rancho Palos Verdes, California, obtuvo el tercer lugar. Recibió 400 dólares por su proyecto, “Un novedoso sistema de control para la navegación autónoma en cuadricóptero”.

Cuando visitó a su familia en la India, Anand notó que sus familiares carecían de Wi-Fi de alta velocidad.

"Tenían Wi-Fi 2G", dice, "porque la infraestructura para Wi-Fi de alta velocidad era demasiado cara de construir [para la empresa de telecomunicaciones local]".

Quería encontrar una manera de proporcionar Internet de alta velocidad y bajo costo para áreas subdesarrolladas de la India. Después de leer sobre formas de abordar el problema, decidió intentar utilizar cuadricópteros autónomos como estaciones base de comunicación 5G.

A partir de su investigación descubrió que los cuadricópteros autónomos existentes utilizan un único sistema de control de bucle para los seis grados de libertad. Pero el método puede ser inestable y el helicóptero podría estrellarse en caso de perturbaciones o desequilibrios del aire.

Para abordar el problema de la inestabilidad, construyó un sistema de control de doble circuito basado en la teoría de la estabilidad de Lyapunov, que describe el estado de estabilidad en un sistema como el de Anand. Después de aplicar los cambios a los cuadricópteros, podrán operar de manera más efectiva como estaciones base de comunicación 5G.

"Con mi sistema de control de doble bucle, optimicé los movimientos de los cuadricópteros a través de los programas y prototipos originales de Matlab que hice desde cero", dice. "Descubrí que mi sistema de control era dos veces más rápido y dos o tres veces más estable que los sistemas de control de bucle único actuales".

La tecnología que Anand está explorando, afirma, tiene el potencial de llevar Internet de mayor velocidad y bajo coste a las zonas rurales.

Dice que estaba emocionado de ser entrevistado por varios medios de comunicación: “Fue realmente genial que toda esta gente viniera y me dejara hablar sobre mi proyecto. Cuando recibí el premio, fue un momento muy surrealista, especialmente cuando subí al escenario”.

Anand participa en muchas actividades extracurriculares en su escuela, incluido el equipo de matemáticas, la Olimpiada de Ciencias y StellarXplorers, un programa dirigido por la Asociación de las Fuerzas Aéreas y Espaciales.

Dice que espera obtener un doctorado. en ingeniería eléctrica y seguir una carrera en el campo.