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// Nautilus Erick Blancas Meza


// Nautilus Curso: Taller y Producción Digital I Año:2018 Prof: Alan Rodríguez Carrillo Universidad Iberoamericana Erick Blancas Meza


// Índice

Pág.

Capítullo

Tema

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01

Fundamento.

11

02

Concepto.

15

03

Investigación.

23

04

Tesis geométrica.

33

05

Desarrollo.

45

06

Análisis de Flujo.

49

07

Sistema de Navegación.

57

08

Conclusiones.


// Index

Page

Chapter

Topic

7

01

Basis.

11

02

Concept.

15

03

Research.

23

04

Mathematical approach.

33

05

Development.

45

06

Flow Analysis.

49

07

Navigation System.

57

08

Conclusions.


// Fundamento // Basis


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La ciencia de la nanorobótica se refiere a la todavía hipotética ingeniería nanotecnológica del diseño y construcción de robots. Es impulsada por una infinidad de posibles aplicaciones beneficiosas que podría acarrear consigo dicho desarro- llo. Desde la coordinación de nanorobots que formen robots más complejos, precisos y reales, hasta la detención de enfermedades causadas por agentes externos, a través de control directo a nivel celular. Hoy en día existen distintos ejemplos de cuan cerca estamos de alcanzar dicha escala, al encontrar trabajos como los del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en colaboración con el Instituto de Tecnología de Tokio, con un robot digerible capaz de propiciar la expulsión de baterías tragadas accidentalmente, o como con la imposibilidad de propagación de tumores por medio de la coagulación sanguínea con un sistema robótico totalmente programable que el departamento de Diseño Molecular de la Universidad de Arizona esta trabajado. En este sentido, el trabajo se sustenta sobre una hipotética solución fundamentada a partir de una investigación que deriva en la proyección de Nautilus, como prototipo ideal para la realización de un agente artificial capaz de beneficiar el sistema circulatorio de cualquier especie animal.

1. Hardesty, L. (2016). Ingestible origami robot. [online] MIT News. Available at: http://news.mit.edu/2016/ingestible-origami-robot-0512 [Accessed 12 May 2018].


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The science of nanorobotics refers to the still hypothetical nanotechnological engineering of the design and construction of robots. It is driven by an infinity of possible beneficial applications that such development could bring. From the coordination of nanorobts that form more complex, precise and real robots, to the arrest of diseases caused by external agents, through direct control at the cellular level. Today there are different examples of how close we are to reaching this scale, to find jobs like the Massachusetts Institute of Technology (MIT) in collaboration with the Tokyo Institute of Technology, with a digestible robot capable of promoting the expulsion of swallowed batteries accidentally, or as with the impossibility of spreading tumors by means of blood coagulation with a fully programmable robotic system that the Department of Molecular Design of the University of Arizona is working on. In this sense, the work is based on a hypothetical solution based on a research that results in the projection of Nautilus, as an ideal prototype for the realization of an artificial agent capable of benefiting the circulatory system of any animal species.

2. Clarin.com. (2018). Logran utilizar nanorobots para buscar y destruir tumores. [online] Available at: https://www.clarin. com/tecnologia/logran-utilizar-nanorobots-buscar-destruir-tumores_0_BJHafOyvz.html [Accessed 12 May 2018].


// Concepto // Concept


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Lo que se propone el nanodrone es que a partir de componentes paramétricos se pueda llegar a diseñar un objeto auto-desplazable, capaz de detectar, obstruir o atacar agentes dañinos a la salud de un organismo en particular, por medio de la liberación de anticuerpos o proteínas que los combatan de manera eficaz. Este se puede inyectar en diferentes dosis directamente en el torrente sanguíneo, y trasladarse en cuestión de segundos al punto en donde el agente invasor esté afectando, para posteriormente degradarse en componente naturales de la sangre.

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What the nanodrone proposes is that from parametric components it is possible to design a self-displaceable object, capable of detecting, obstructing or attacking agents harmful to the health of a particular organism, by means of the release of antibodies or proteins that fight them effectively. This can be injected in different doses directly into the bloodstream, and moved in a matter of seconds to the point where the invading agent is affecting, to subsequently degrade into natural components of the blood.

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// Investigaciรณn // Research


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Estructura de diferentes polímeros

Un polímero es una molécula formada a su vez por otras moléculas más pequeñas llamadas monómeros. La composición de varios polímeros forma un biomaterial capaz de interactuar con sistemas biológicos con el fin de evaluar, tratar, aumentar o sustituir algún tejido, órgano o función del organismo humano. Como se aprecia en la lista de biomateriales, el rango de polímeros puede ser muy extenso tanto en el rubro natural como artificial. Sin embargo para poder utilizar un biomaterial como implante en el organismo humano, estos no deben ser tóxicos, mutagénicos, carcinogénicos, antigénicos, y sí ser antisépticos, esterilizables y de fácil procesado. 3. Iq.ua.es. (2018). [online] Available at: http://iq.ua.es/TPO/Tema1.pdf [Accessed 13 May 2018].


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A polymer is a molecule formed in turn by other smaller molecules called monomers. The composition of several polymers forms a biomaterial capable of interacting with biological systems in order to evaluate, treat, increase or replace some tissue, organ or function of the human organism. As can be seen in the list of biomaterials, the range of polymers can be very extensive both in the natural and artificial category. However, in order to use a biomaterial as an implant in the human organism, these must not be toxic, mutagenic, carcinogenic, antigenic, but they must be antiseptic, sterilizable and easy to process.

4. Docplayer.es. (2018). POLĂ?MEROS BIODEGRADABLES Y QUĂ?MICA CLICK - PDF. [online] Available at: http://docplayer. es/74864996-Polimeros-biodegradables-y-quimica-click.html [Accessed 13 May 2018].


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Después de una extensa investigación se encontró que el PLGA o Poli (ácido láctico-co-glicólico) es un material que cumple con los requisitos señalados, además de ser altamente utilizable para distintos usos médicos como la realización de prótesis, lentes de contactos o como sustitución de tejidos.

5. Docplayer.es. (2018). POLÍMEROS BIODEGRADABLES Y QUÍMICA CLICK - PDF. [online] Available at: http://docplayer. es/74864996-Polimeros-biodegradables-y-quimica-click.html [Accessed 13 May 2018].


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After extensive research it was found that the PLGA or Poly (lactic acid-co-glycolic acid) is a material that meets the requirements indicated, in addition to being highly usable for different medical uses such as the realization of prosthesis, contact lenses or as tissue substitution.

6. mobile.Hospimedica.es. (2018). Implante de polĂ­mero libera medicamentos a tumores pancreĂĄticos. [online] Available at: https://mobile.hospimedica.es/tecnicas-quirurgicas/articles/294764124/implante-de-polimero-libera-medicamentos-a-tumores-pancreaticos.html [Accessed 13 May 2018].


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Para liberar su contenido y para retirarse del organismo, la biodegradación gradual del polímero se pretende lograr a partir de dos factores: la primera referente a la influencia de sales con la que al aumentar la concentración salina, muchos polímeros solubles en agua muestran una fuerte disminución en la viscosidad. Y la segunda a través de la influencia de la termperatura, en donde la cadenas poliméricas se rompen con mayor facilidad a partir del aumento de la temperatura a la que se somete el polímero, y al período de tiempo que se mantenga esta condición. De este modo es posible intervenir desde el exterior para lograr que estas condiciones sean posibles. 7. Iq.ua.es. (2018). [online] Available at: http://iq.ua.es/TPO/Tema1.pdf [Accessed 13 May 2018].


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In order to release its content and to withdraw from the organism, the gradual biodegradation of the polymer is intended to be achieved from the influence of salts with which by increasing the salt concentration, many water-soluble polymers show a sharp decrease in viscosity. And / or through the influence of the temperature, where the polymer chains are broken from the temperature increase to which the polymer is subjected, and to the period of time that this condition is maintained. In this way it is possible to intervene from the outside to make these conditions possible.

8. Rodriguez, K. (2018). Angiogenesis. [online] RegenerWave. Available at: https://regenerwave.com/3265-2/ [Accessed 14 May 2018].


// Tesis geomĂŠtrica // Mathematical approach


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Se genera una línea a la que se seccionará en partes iguales para marcar los puntos de donde se proyectarán axialmente circulos. A line is generated which will be divided in equal parts to mark the points where circles will be projected axially.


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Los circulos se agrandan o achican siguiendo la forma de la capa de polĂ­mero diseĂąada. Circles are enlarged or shrinked following the shape of the designed polymer layer.


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Se crea la superficie tomando como referencia la serie de circulos creada anteriormente. The surface is created taking as reference the series of circles created previously.


27

En cada uno de los puntos de referencia creados al principio, se traza una línea perpendicular al eje de la línea guía. At each of the reference points created at the beginning, a line is drawn perpendicular to the axis of the guide line.


28

Posteriormente se trazan sobre dichas lĂ­neas los puntos que definirĂĄn una de las caras laterales de la aleta. Subsequently, the points that define one of the lateral faces of the fin are drawn on said lines.


29

Esta trazo se copiara, rotĂĄndolo axialmente a la lĂ­nea principal, dando el espesor de la aleta, y generando asĂ­ su volumen final. This trace will be copied, rotating axially to the main line, giving the thickness of the fin, and thus generating its final volume.


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Por último se copiará el volumen de la aleta axialmente sobre el eje principal dos veces cada 120º, de modo que quede distribuido equitativamente dentro de la misma circurferencia. Finally, the volume of the fin will be copied axially on the main axis twice every 120º, so that it is evenly distributed within the same circumference.


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// Desarrollo // Development


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Como se muestra en la figura la superficie del cuerpo principal del dron se creó por medio de un “loft” que nació de la generación de distintos círculos a lo largo de un mismo eje.


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As shown in the figure the surface of the main body of the drone was created by means of a “loft� that was born from the generation of different circles along the same axis.


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La corteza se plantea a partir del componente “Boronoi 3D” aplicado en un superficie anteriormente poblada de puntos con “Populate 3D”. Posteriormente se cortan los polígonos, dejando una estructura que con ayuda de “weavenbird” se moldea la superficie generando un malla mejor representada.


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The cortex is based on the “Boronoi 3D” component applied to a surface previously populated with “Populate 3D” points. Subsequently the polygons are cut, leaving a structure that with the help of “weavenbird” is molded the surface generating a better represented mesh.


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La ejecución o simulación de una aleta dorsal, que permite desplazarse hacia una dirección, se logra a partir del componente “graph mapper” que rige simultaneamente sobre tres aletas creadas a partir de diferentes curvas separas sobre el eje z. Entre mayor el número de curvas, mayor es la eficacia con el que se logre desplazar. The execution or simulation of a dorsal fin, which allows moving towards the direction, obtained from the component “graph mapper” that governs simultaneously on three fins created from different curves separated on the z-axis. Among the biggest of the curves, mayor is the efficiency with which he moves.


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42

Las opciones que te permite usar este tipo de grรกficas, se rigen bajo principios matemรกticos. En este caso se opta por utilizar una grafica de seno para alterar con mayor presiciรณn y flexibilidad las curvaturas de la aleta. The options that allow you to use this type of graphics are governed by mathematical principles. In this case it is decided to use a breast graph to alter fin curvatures with greater precision and flexibility.


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// Anรกlisis de Flujo // Flow Analisys


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Una vez terminada la pieza, el modelo se exporta y analiza en programas especializados en la reacciĂłn dinamica sujetos en distentos medios. En este caso, al estar inmerso en un entorno acuoso, hacer un anĂĄlisis de fluidos resulta relevante para mejorar el desempeĂąo y eficiencia del dron.


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Once the piece is finished, the model is exported and analyzed in programs specialized in the dynamic reaction subject in medium dissimilarities. In this case, when immersed in an aqueous environment, making a fluid analysis is relevant to improve the performance and efficiency of the drone.


// Sistema de Navegaciรณn // Navigation System


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Para tocar los distintos puntos que se pretendan alcanzar a lo largo del cuerpo, el dron tiene que desplazarse por medio de un sistema de navegación lineal a través del sistema circulatorio. Este desplazamiento se simula virtualmente a través de componentes como “populate geometry” que después se conectan entre sí, para trazar rutas que el nanobot ha de seguir.


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To touch the different points that are intended to be reached along the body, the drone has to travel by means of a linear navigation system through the circulatory system. This displacement is simulated virtually through components such as “populate geometry� that are then connected to each other, to trace routes that the nanobot has to follow.


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Debido a que el objetico es desplazarse a travĂŠs del sistema circulario, los patrones de desplazamiento del dron deben estar preestablecidos desde antes de que ĂŠste ingrese al organismo. De modo que para lograr dicho comportamiento, es necesario simular las venas y arterias que conforman dicho sistema. Aunque evidentemente el sistema es sumamente complejo, algunos componentes nos ayudan a simular el proceso.


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To touch the different points that are intended to be reached along the body, the drone has to travel by means of a linear navigation system through the circulatory system. This displacement is simulated virtually through components such as “populate geometry� that are then connected to each other, to trace routes that the nanobot has to follow.

7. Fine Art America. (2018). Skeleton With Deep Arteries And Veins by Medical Images, Universal Images Group. [online] Available at: https://fineartamerica.com/featured/1-skeleton-with-deep-arteries-and-veins-medical-images-universal-images-group.html [Accessed 14 May 2018].


54

En este caso se optó por utilizar “Railway” de “Nudibranch” para realizar el recorrido tocando los distintos puntos pobladores. Posteriormente con “Trail” de “Kangaroo” se logró realizar un sendero sobre los puntos que con Railway se iban marcando. Y finalmente con “Cocoon” se convirtieron las polilíneas en una malla semejante a las del sistema circulatorio.


55

In this case it was decided to use “Railway” of “Nudibranch” to make the tour touching the different population points. Later with “Trail” of “Kangaroo” it was possible to realize a path on the points that with Railway were marked. And finally with “Cocoon” the polylines became a mesh similar to those of the circulatory system.


// Conclusiones // Conclusions


58

La gran velocidad de desarrollo de la tecnología así como la continua especialización ha generado distintas fusiones entre campos que anteriormente no se relacionaban. Este es el caso de la fusión que existe entre la nanorobótica, el diseño paramétrico, la biología, química, medicina, etc, con lo cual se ofrece un nuevo campo de investigación y experimentación con infinidad de posibilidades y con gran potencial de venefico para el hombre. Adentrarse en este universo a través de acercamientos como el realizado, fomenta la imaginzación del hombre y satisface su deseo natural por develar nuevos mistereios, con lo que al final de cuentas, Nautilus, al igual que su análogo de Julio Verne, no es si no un peldaño menos en el camino hacia la inevitable revelación de lo desconocido. The great speed of development of the technology as well as the continuous specialization has generated different mergers between fields that previously were not related. This is the case of the fusion that exists between nanorobotics, parametric design, biology, chemistry, medicine, etc., which offers a new field of research and experimentation with infinite possibilities and great potential for mankind . Going into this universe through approaches like the one done, encourages the imagination of man and satisfies his natural desire to unveil new mistereios, with what in the end, Nautilus, like its analogue Jules Verne, is not if not one step less on the way to the inevitable revelation of the unknown.


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// Nautilus _ Erik Blancas Meza  

La gran velocidad de desarrollo de la tecnología así como la continua especialización ha generado distintas fusiones entre campos que anteri...

// Nautilus _ Erik Blancas Meza  

La gran velocidad de desarrollo de la tecnología así como la continua especialización ha generado distintas fusiones entre campos que anteri...

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