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Desarrollo de un módulo electrónico para la enseñanza del área de ciencia, tecnología y ambiente en la educación secundaria peruana
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-08-06) Suazo Canchanya, José Antonio; Callupe Pérez, Rocío Liliana
Actualmente en el Perú el uso de la tecnología para la educación se ha dado con tecnología importada de manera específica para el área de Ciencia, Tecnología y Ambiente (CTA). La problemática de esta situación es que son tecnologías que muchas veces no toman en cuenta la realidad de la educación en el país y esto puede influir en los bajos o lentos resultados que saltan a la vista sobre la mejora en la educación peruana. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo de tesis es el desarrollo de un módulo electrónico para la enseñanza del área de ciencia, tecnología y ambiente en la educación secundaria peruana que permita incrementar el interés en ingeniería de los adolescentes de los tres últimos años de educación secundaria a través del estudio y uso de subsistemas electrónicos. Para alcanzar el objetivo se trabajó en evaluar las distintas tecnologías utilizadas alrededor del mundo para la robótica educativa, que pueden ser de apoyo en el aula o como herramientas para las competencias de robótica y se encontró varios logros obtenidos en otros países como Uruguay con el “Proyecto Butiá”, en Argentina con el robot “Múltiplo” y los avances en este tema en Europa y Iberoamérica. Para el desarrollo del módulo electrónico educativo de este trabajo de tesis se tomaron tres etapas: primero, una de aprendizaje básico de electrónica; segundo, un diseño de un módulo electrónico general; y la implementación de tres proyectos aplicativos. Los resultados obtenidos se basaron en el desarrollo de un Taller de Electrónica a 12 alumnos de 3er, 4to y 5to grado de educación secundaria del IEP San Martín de Porres en el periodo educativo 2014, y se comprobó la hipótesis planteada en este trabajo, que pruebe que el rendimiento educativo en CTA de los alumnos del colegio San Martin de Porres está en función de su desempeño en un Taller de Electrónica, donde diseñan e implementan un módulo de electrónica. Así lo muestran los resultados del mejor rendimiento de los alumnos en el curso de CTA comparando datos de notas del 2013 y 2014, donde se incrementó la nota media de 15.42 a 16.92 en un rango de 1 a 20 y una desviación estándar que disminuyo de un valor de 1.31 a 0.79. Finalmente, la conclusión más importante es que un Taller de Electrónica para estudiantes de 3er, 4to y 5to grado de educación secundaria del IEP San Martín de Porres de año lectivo 2014, donde la implementación del Módulo electrónico para la enseñanza de temas relacionados a la electrónica influyó positivamente en el interés en el área de Ciencia Tecnología y Ambiente porque incorporó un aprendizaje activo a través del uso de herramientas electrónicas de fácil acceso.
Desarrollo de un sistema de adquisición de señales de fuerzas plantares de reacción del suelo en los tres planos del espacio
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-04-18) Moscoso Basaldúa, Renzo Jesús; Callupe Pérez, Rocío Liliana
La adquisición de información cuantitativa de las fuerzas plantares asiste a los profesionales del deporte en la gestión y diseño de entrenamientos adecuados para cada deportista, con la finalidad de mejorar su rendimiento y prevenir futuras lesiones. Sin embargo, hacen falta dispositivos portátiles que puedan medir dichas fuerzas plantares en los tres planos del espacio sin restringir el desplazamiento del deportista. Por lo tanto, la presente tesis consiste en el diseño de un sistema de adquisición wearable de señales de fuerzas plantares en tres ejes ortogonales para su uso en un ensayo de entrenamiento de voleibol. Este sistema de adquisición mide las fuerzas plantares en cinco puntos de interés. Primero se plantea el diseño de un sensor de fuerza triaxial compuesto de cinco sensores de fuerza piezoresistivos de un eje. Las señales obtenidas por los sensores son filtradas y posteriormente procesadas en un microcontrolador ESP32. Posteriormente, se transmiten inalámbricamente a través de Bluetooth a un teléfono móvil, en el cual se muestran las gráficas de las señales medidas en una aplicación para el sistema operativo Android. Para validar el diseño, se realizan simulaciones en el software Proteus y dos ensayos. El primer ensayo consiste en dos partes: una prueba estática sobre un pie para evaluar el error del sensor y otra prueba del estudio de la marcha humana para validar el funcionamiento del sistema de adquisición. Finalmente, en el segundo ensayo se ejecuta un movimiento de sentadilla frontal, el cual es empleado en los entrenamientos de voleibol para incrementar la potencia del salto vertical.
Desarrollo de un sistema de adquisición para la evaluación del balance corporal en base a la medida del movimiento del tronco
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-01-29) Luna Jaramillo, Juan Marcos; Callupe Pérez, Rocío Liliana; Sal y Rosas Celi, Damián Eleazar
Durante el control del balance corporal es el cerebro quién, por medio de impulsos nerviosos transmitidos hacia los músculos de la columna, activa el movimiento de una persona generando un cambio en su posición. Sin embargo, con el paso de los años, dicha respuesta frente a este tipo de control se ve mermada, produciendo retrasos al momento en que la persona puede reaccionar frente a cambios repentinos respecto de su posición de equilibrio. Dicho decaimiento en la velocidad de reacción frente a una pérdida repentina del equilibrio corporal puede generar la ocurrencia de caídas, las cuales podrían derivar en consecuencias negativas. Bajo este enfoque, el Laboratorio de Investigación en Biomecánica y Robótica Aplicada (LIBRA) en conjunto con el investigador Dr. Peter Reeves (Sumaq Life LLC) propusieron la necesidad de conocer la velocidad a la que las personas pueden responder al realizar movimientos predecibles e impredecibles que los obliguen a perder su posición de equilibrio. La presente tesis desarrolla un sistema electrónico que permite medir, en tiempo real, el ángulo del movimiento del tronco mientras la persona realiza movimientos laterales (izquierda o derecha), los cuales son propuestos por una interfaz gráfica sobre la que se llevará a cabo el test de evaluación. Asimismo, con la necesidad de replicar dicha evaluación en distintos lugares se diseñó un sistema portable, el cual incluye todo el sistema contenido dentro de un único dispositivo lo cual facilita el desarrollo de la prueba. En el desarrollo de la presente, se utilizó un sensor inercial MPU6050 cuya señal es adquirida y procesada por un Microcontrolador Arduino Nano. Para el procesamiento de dicha señal se comparó el desempeño de un filtro Complementario y un filtro Kalman, ampliamente utilizados en este tipo de información. Dicho desempeño fue medido utilizando el sistema de referencia Mikrolar R3000 Rotopod. La interfaz gráfica fue desarrollada utilizando el microcontrolador Raspberry Pi 3B, el cual recibe el dato del movimiento realizado y muestra dicha información en la pantalla, esto con la finalidad que la persona conozca su desempeño actual. Finalmente, se asignó vital importancia al análisis del tiempo de respuesta del sistema completo, así como la búsqueda de reducir dicho tiempo de respuesta tal que no influya en el desempeño de la persona evaluada. Los tiempos obtenidos al final del desarrollo de la presente fueron de aprox. 30.2ms utilizando el filtro Complementario y de aprox. 25.2ms aplicando el filtro de Kalman, con lo cual se puede evidenciar que el sistema, en ambos casos, responde de forma óptima.
Diagnóstico de las resistencias organizacionales al cambio en la innovación de metodologías de enseñanza en la Especialidad de Ingeniería Electrónica
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-07-16) Álvarez Agüero, Carmen María; Callupe Pérez, Rocío Liliana; Verano Legarda, Pamela Margarita; Espinosa Winder, Diego
En la aplicación de la gestión de cambio, las herramientas y técnicas diseñadas están relacionadas comúnmente con los aspectos empresariales o de negocios, desarrollo organizacional y psicología. En los últimos años, los sectores económicos han experimentado a nivel mundial cambios continuos debido al entorno dinámico y a la presencia de nuevas tecnologías. Es así que se ha producido un incremento en el número de modelos diseñados para ser aplicados en esta rama de la gestión como, por ejemplo, los modelos de gestión del cambio para la automatización de los procesos y la innovación de la digitalización en las organizaciones. Uno de los modelos más utilizados en el ámbito empresarial es el Modelo de las 7S de McKinsey, mediante el cual se diagnostican siete variables para la gestión del cambio organizacional, las que deben estar alineadas entre sí porque inciden directamente en el desempeño de la organización. Por otro lado, con este modelo también se puede identificar, en el momento de la aplicación de una estrategia, si esta ha de funcionar con éxito porque en él se toman en cuenta una serie de aspectos internos y externos que en ocasiones no son considerados o poco valorados en cuanto a su impacto en el desempeño organizacional. Las instituciones de educación superior, consolidadas con una cultura organizacional propia muy arraigada en su comunidad, se convierten en organizaciones que pueden ser analizadas con este modelo, para así afrontar con mayor efectividad los cambios que vienen experimentando en los últimos años. Ellas están en un entorno cada vez más competitivo en el que, para que su presencia trascienda en el tiempo, lugar y cultura de la sociedad, requieren involucrarse en la atención de necesidades que son demandadas por ella. Sin embargo, se ha encontrado un número reducido de aplicaciones del modelo McKinsey para gestión del cambio en instituciones de educación superior, pese a haberse aplicado satisfactoriamente en el ámbito empresarial. En el contexto mencionado, este trabajo de tesis tiene como objetivo realizar un diagnóstico de las resistencias organizacionales al cambio en una sub unidad académica de la Pontificia Universidad Católica del Perú con base en un caso para el que se aplica el modelo de gestión del cambio de McKinsey en la implementación de una metodología innovadora de enseñanza en el curso de Proyecto Electrónico 1 –PE1- del semestre 2017-1, en la Especialidad de Ingeniería Electrónica, de la Facultad de Ciencias e Ingeniería. En la metodología de trabajo se consideró el uso de diferentes herramientas (observación, entrevistas, focus group y encuesta) para obtener información sobre la sub unidad Sección de Electricidad y Electrónica. El resultado de este estudio fue la identificación de los tipos de resistencias presentes en la innovación del curso en mención como principal hallazgo en cada una de las 7 variables McKinsey. Finalmente, con el diagnostico organizacional del modelo de McKinsey y la teoría de xii resistencias organizacionales aplicados en el caso de estudio de una implementación de innovación interdisciplinaria en el curso de Proyecto Electrónico 1- en el semestre 2017-1, se concluye que las resistencias organizacionales identificadas en la SEE son: inercia estructural, enfoque del cambio limitado, inercia de grupo, amenaza a la pericia, y amenaza a las relaciones de poder establecidas. Y las recomendaciones formuladas en el presente trabajo, que tuvieron una correspondencia con el resultado del Informe de Acreditación Institucional PUCP 2018, pueden contribuir en el fortalecimiento del desempeño de la SEE.
Diseño de un dispositivo estacionario para la rehabilitación de pacientes adultos con tendinitis de la mano con 3GDL
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-11-27) Limaquispe Miguel, Ruben; Callupe Pérez, Rocío Liliana
En el presente trabajo de investigación se desarrolló el diseñó preliminar de un dispositivo estacionario para la rehabilitación de pacientes adultos con tendinitis de la mano con 3GDL, este diseño incluye tres movimientos importantes de la mano y muñeca los cuales son flexión-extensión, desviación radial-cubital de la muñeca y la contracción de los dedos. Para ello, el presente trabajo se divide en dos capítulos, los cuales son antecedentes-problemática y diseño conceptual. El primer capítulo, se describen la problemática actual del Perú sobre la rehabilitación; el marco teórico donde se abarca la fisiología de la mano para entender mejor la tendinitis; la propuesta de solución, metodología aplicada y el estado de arte, en esta parte se menciona los productos comerciales similares al presente trabajo; la lista de requerimientos que se debe considerar para un buen diseño del dispositivo. En el segundo capítulo, se muestran la estructura de funciones y la matriz morfológica; la evaluación técnico-económicamente de tres conceptos de soluciones para elegir el concepto de solución óptimo que mejor satisface los requerimientos; finalmente, se desarrolla el proyecto preliminar del dispositivo donde se modela en CAD teniendo en cuenta la morfología del brazo del paciente y según el DIN 3302.
Diseño de un estimulador eléctrico funcional para rehabilitación física en miembros distales superiores con disfunción motriz
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-06-09) Zapata Vélez de Villa, Manuel Abelardo; Callupe Pérez, Rocío Liliana
El Estimulador Eléctrico Funcional (FES) es un dispositivo biomédico de asistencia desarrollado para restaurar las funciones motoras perdidas en diversos órganos del cuerpo humano que se vean privados de un control, normalmente debido a una lesión de los nervios que lo inervan, como por ejemplo la perdida de control sobre los movimientos de las manos. El estimulador FES genera un estimulo en corriente o voltaje, adecuado para la activación neuromuscular usando como por ejemplo pulsos bifásicos rectangulares con modulación o con patrones de N-pulsos. Actualmente solo algunos centros especializados de rehabilitación del Perú cuentan con estos sistemas de estimulación eléctrica funcional, tecnología que integra diferentes fuentes generadores de corriente o voltaje, así como medios de control inteligentes y procesos de acondicionamiento para que estos dispositivos puedan ser manejados por los mismos pacientes. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo de tesis fue el diseño de un dispositivo no invasivo, económico, portátil y de fácil manejo para lograr la restauración de las funciones motoras de los miembros dístales superiores, específicamente la mano, mediante un patrón de señales de estimulación eléctrica funcional para el control del movimiento de prensión. Y tiene como generador de señales un instrumento Virtual con una interfaz de usuario para monitorear y controlar las señales generadas. Asimismo, se plantearon dos opciones para la interfaz de salida dando como resultado la elección del uso de interfaz de puerto paralelo para enviar la señal eléctrica al paciente, al lado de un modulo conversor análogo/digital, aislamiento y los electrodos superficiales correspondientes. Como conclusión más importante se debe mencionar que este Diseño de un Estimulador Eléctrico Funcional para Rehabilitación de Miembros Dístales Superiores demostró, mediante las pruebas realizadas, que la estimulación logrado es bien tolerado por el cuerpo humano. Por lo tanto esto conllevará a obtener una herramienta más para la rehabilitación física en nuestro país, con la ventaja de obtenerse gracias a tecnología desarrollada dentro de este.
Diseño de un estimulador para generar la succión en recién nacidos prematuros
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-01-20) Yika Tuesta, Alberto Stavros; Callupe Pérez, Rocío Liliana
This work raises a solution for the development of the sucking reflex in premature infants. This solution is based on a computer that uses a system of control of negative pressure applied directly in a pacifier common through a dock. In turn, this process is performed using a generator of waves that controls the frequency of suction as well as the kind of stimulation granted. The systems of stimulation of suction in preterm infants are presented as the solution, in the face of scarce stimulators of language, and the presence of latent problem. Currently, there are many researches [2] that have collaborated with the development process of the language, which would not only be measured patterns engines of non-nutritive sucking, but also produce a stimulator natural and harmless with the proper frequency response. The pacing system suction proposes stimulation based on control of a pneumatic motor and sensing constant on a variety of parameters, which provide an effective and natural exercise, for newborns in addition to cost reduction in the case of a treatment of short duration. Therefore, this thesis aims to design a stimulator system based on the generation of vacuum and inflated through a valve pneumatic, and sensing constant on a variety of parameters in order to stimulate the newborn premature to assist in the development of non-nutritive sucking, which directly affects their language . The main conclusion it should be mentioned that it is possible to obtain all the patterns engines of the suction non-nutritious to then use these in the construction of the signal generator of stimulation in the system that was developed in laboratory conditions. And it is important the contribution of this multidisciplinary work where unite two areas: neuroscience and electronics, resulting in initiating investigations in the field of the neurocognitive language disorder in children. [2]. FINAN, DS., BARLOW, SM., The actifier: a device for neurophysiological studies of orofacial control in human infants, Journal Speech Hear Research., vol. 39(4), pp. 833-8, Aug 1996.
Diseño de un exoesqueleto de mano para la auto-terapia asistida en base a un patrón de movimiento
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-07-19) Huanca Champi, Luis Enrique; Callupe Pérez, Rocío Liliana
La tecnología y, como consecuencia, la robótica se encuentra influyendo en muchos rubros para ayudar a las personas. Una de estas es la medicina en rehabilitación utilizando dispositivos mecánicos acoplados a las extremidades del cuerpo humano. Por tal motivo diversas compañías a nivel mundial venden exoesqueletos de mano para ayudar a recuperar los movimientos cotidianos que una persona realiza, como por ejemplo, sujetar objetos y colocarlos en otro lugar. Pero, como esta tecnología recién está comenzando, los exoesqueletos comerciales son de elevados costos y nos proporcionan bajo grados de libertad en los movimientos de dedos y muñeca. Por tal motivo, se propone un exoesqueleto que será de bajo costo para que los hospitales del Perú y las personas puedan adquirirlo. Este dispositivo ayuda a los especialistas en rehabilitación en la realización de los ejercicios a pacientes adultos-mayores y, se plantea que los fisioterapeutas puedan atender a mayor cantidad de adultos mayores con accidente cerebrovascular (ACV) debido a que ahora solo tendrán la función de analizar el progreso en la recuperación del paciente mas no en la realización exhaustiva de los ejercicios. Se propone el diseño de un exoesqueleto para la rehabilitación de mano y muñeca utilizando actuadores y mecanismos de 4 barras para lograr su correcto movimiento, sensores para verificar el correcto funcionamiento del exoesqueleto y una interfaz usuario-máquina para poder controlar el inicio y el estado del progreso del ejercicio; y detener los movimientos en caso de emergencia. Se obtuvo como resultado el diseño preliminar del exoesqueleto de mano y muñeca, así como los componentes mecánicos y eléctricos a utilizar.
Diseño de un prototipo de pulsímetro inalámbrico para la monitorización de pacientes pediátricos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2012-03-12) Llamoca Chahua, Yessenia Kioko; Callupe Pérez, Rocío Liliana
El pulsímetro es un instrumento para medir constantemente la frecuencia cardíaca de un paciente, tiene un transductor con dos piezas, un emisor de luz y un fotodetector, generalmente en forma de pinza y que se suele colocar en el dedo, después se espera recibir la información de la frecuencia cardíaca. La medida de la frecuencia cardíaca resulta vital para un adecuado seguimiento del paciente durante una intervención quirúrgica. En pacientes que se encuentran hospitalizados o recibiendo algún tipo de tratamiento ambulatorio su constante monitorización es necesaria. Por otro lado, los pulsímetros empleados en la actualidad son idóneos para la monitorización de señales en un paciente que se encuentra en estado de reposo, pero presentan obstáculos cuando el paciente se encuentra en constante movimiento. En los pacientes pediátricos esta situación es muy usual, el constante movimiento del paciente dificulta la monitorización en tiempo real y la señal obtenida resultará poco confiable; además de resultar de gran inconveniente para el paciente, el estar conectado a la interfaz de monitorización por medio de cables. Por otro lado, los transtornos de la frecuencia cardíaca en pediatría son relativamente frecuentes, siendo la mayor parte de las veces arritmias de tipo asintomáticas, he aquí donde se puede apreciar su vital importancia. Por lo tanto, el objetivo del presente trabajo es diseñar una herramienta no invasiva, un prototipo de pulsímetro, que pueda transmitir de manera inalámbrica las mediciones de frecuencia cardíaca con la finalidad de mejorar el cuidado del paciente pediátrico. La implementación de una transmisión inalámbrica favorecería significativamente en la mejora de la calidad del cuidado del paciente pediátrico.
Diseño del circuito de control de un actuador para un brazo robot de apoyo en artroscopia de rodilla para diagnóstico de lesiones
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-07-15) Torre Zevallos, Roberto de la; Callupe Pérez, Rocío Liliana
El presente trabajo de tesis aborda el tema de cirugía robótica, una tecnología aplicada en países extranjeros y ausente en el Perú. Se busca aplicar la tecnología robótica a la técnica quirúrgica endoscópica en las ramas de laparoscopia y artroscopia. La endoscopia es una técnica que permite al cirujano ver al interior del paciente usando una microcámara que es insertada a través de una pequeña incisión hecha al paciente. Esta técnica puede aplicarse a diferentes partes del cuerpo, cuando se aplica al estómago es llamada laparoscopia y cuando se aplica a la rodilla se le conoce como artroscopia. En Lima, los cirujanos tienen experiencia en la aplicación de laparoscopia y artroscopia aunque su número es reducido debido a la complejidad de aprendizaje y realización de estas técnicas. Por otra parte la tecnología robótica no es aplicada en los hospitales de la capital, a pesar de ello existen nacientes líneas de investigación impulsadas por universidades de las principales ciudades del país. El propósito del presente trabajo de tesis es iniciar una línea de trabajo en cirugía robótica mediante el estudio de los asistentes robóticos para cirugía y el uso de la tecnología robótica disponible en la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP). Se han planteado dos objetivos principales: el diseño de un circuito de control para un actuador de un asistente robótico para artroscopia y la simulación del control de un artroscopio usando un brazo robot industrial. El trabajo está dividido en tres partes: investigación de la problemática en robótica, laparoscopia y artroscopia de Lima, diseño del circuito de control de un actuador para un asistente robótico para artroscopia y simulación del control de un artroscopio usando un brazo robot usado en manufactura. La importancia del diseño del circuito de control radica en el control del movimiento de la cámara que explora la articulación de la rodilla, por otra parte la simulación busca obtener datos que muestren las ventajas de usar tecnología robótica para movimientos precisos de cirugía.
Diseño del dispositivo simulador de señales electrocardiográficas y del protocolo de evaluación de monitores
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2012-08-01) Vidal Vidal, Melissa del Rocío; Callupe Pérez, Rocío Liliana
La evaluación periódica de los monitores de electrocardiografía (ECG), es fundamental para que el equipo funcione correctamente. Se recomienda utilizar un dispositivo simulador de señales electrocardiográficas dentro de la evaluación periódica, sin embargo, su elevado costo y su calibración a cargo de los fabricantes extranjeros, dificulta su adquisición. Actualmente, existe la necesidad de estos equipos simuladores en los diferentes hospitales e institutos de Lima. Por ello, el objetivo principal de este trabajo de tesis es diseñar un dispositivo simulador de señales electrocardiográficas y un protocolo de evaluación de monitores ECG dentro de un centro de salud. Para el diseño del dispositivo simulador fue necesario contar con señales patrones ECG, las cuales fueron inicialmente capturadas de manera analógica y convertidas a valores digitales, para luego permitir su almacenamiento dentro del dispositivo y su posterior simulación. La simulación de la señal ECG consta de tres etapas principales: Conversión Digital-Análoga de la señal, Demultiplexación de los valores analógicos y Acondicionamiento. Posteriormente, a través de la conexión del simulador con el monitor ECG se logra inyectar una señal patrón para la evaluación del Monitor. La evaluación del Monitor ECG se lleva a cabo utilizando un Protocolo de Evaluación, para cuyo diseño se consultaron como base fundamental las guías desarrolladas por ECRI, considerando los datos del equipo a evaluar, los instrumentos utilizados, así como las pruebas cualitativas y cuantitativas, permitiendo definir el estado del Monitor: Operativo o Inoperativo. Finalmente, se realizaron las pruebas del dispositivo simulador, utilizando el Protocolo de Evaluación diseñado, comprobando que el error del simulador es 2% en la Amplitud y 1% en la frecuencia, características técnicas de los simuladores comerciales.
Diseño e implementación de un sistema de evaluación dinámica para el apoyo de la técnica de recepción del voleibol basado en una configuración óptima de plataformas de fuerza
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-07-08) Melgarejo Chicchon, Yalhy del Rosario; Callupe Pérez, Rocío Liliana
Actualmente en el Perú, los técnicos profesionales junto con la selección peruana de voleibol femenino vienen realizando un trabajo arduo para conseguir un mejor posicionamiento en las competencias internacionales [1]. Además, el voleibol es un deporte colectivo de piso y regulado por la FIVB y según el técnico Mauro Marasciulo: “el movimiento de los pies es pieza clave en la ejecución de algunas técnicas como la de recepción” (Ver entrevista en Anexo A). Así mismo, otros países vienen haciendo un trabajo análogo pero con la aplicación de la biomecánica deportiva y el uso de instrumentos tecnológicos, los cuales permiten obtener datos precisos e información que a simple vista no se pueden observar durante el desarrollo de las técnicas propias de algún deporte [1, 2, 3]. Con el afán de complementar está disciplina del voleibol con la investigación, inclusión y desarrollo de la biomecánica deportiva la presente tesis diseña e implementa un sistema solución para la evaluación dinámica de los miembros inferiores, lo cual permita caracterizar biomecánicamente el movimiento el realizado por los pies de deportistas calificados durante la técnica de recepción básica baja del voleibol [4]. Este sistema cuenta con dos plataformas de fuerzas, las cuales son colocadas en una base portátil para poder trasportarlas a un ambiente donde se pueda realizar la evaluación de la técnica sin limitaciones. El diseño de la base portátil se realizó con un análisis previo del área de desplazamiento que una jugadora promedio de voleibol realiza durante el desarrollo de la técnica en mención para saber la distribución correcta de las plataformas. La toma de datos fue realizada desde la posición anterior que se debe adquirir para el impacto con el balón hasta la posición posterior a esta. Y se obtuvo como resultado una curva característica durante esta fase crítica de la técnica de recepción, además de un patrón en el desplazamiento del centro de gravedad en el desarrollo de la técnica. En todos los resultados de las evaluaciones realizadas se pudo observar que se realiza un pequeño impulso durante el corto acompañamiento que se realiza al impacto del balón en los antebrazos lo que es contrastado con la opinión especialista técnico (Ver ANEXO B:). Lo cual comprueba que la técnica es ejecutada de forma correcta, según lo mencionado por el técnico.
Estudio preliminar del uso del kinect para el análisis de marcha humana en base a la cinemática de la rodilla
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-09-13) Dongo Herrera, Ricardo Joel; Callupe Pérez, Rocío Liliana; Casas Guido, Leslie
El análisis de movimiento es una herramienta muy usada en diversas áreas, como en la medicina de rehabilitación, donde el médico usa esta herramienta para la evaluación y diagnóstico de pacientes con alguna discapacidad motora como lo son las diferentes discapacidades que se pueden presentar en el miembro inferior. Actualmente, se utilizan equipos de captura de movimiento tridimensional para el análisis de la marcha utilizando, por mencionar algunos, arreglos de cámaras infrarrojas, marcadores retroreflactantes, escáner, entre otros. Sin embargo, estos equipos elevan el costo de la evaluación y diagnóstico, haciéndolo inaccesible el alcance de esto para personas de bajos recursos, por lo que es necesario desarrollar métodos de menor costo para lograr esto. Partiendo de lo anterior, este estudio tiene por objetivo obtener datos cualitativos y cuantitativos que permitan determinar la precisión y exactitud de un equipo Kinect para el análisis de la cinemática de la marcha humana, esto mediante una comparación entre el Kinect y un sistema de captura de movimiento Vicon, ya que este último es un sistema validado y usado para el análisis de marcha. Como resultado se obtuvo curvas de movimiento de la rodilla en una marcha humana con ambos sistemas. En el caso del Kinect, se midió la curva de movimiento de tres voluntarios, haciendo uso de dos librerías ya existentes en el caso del Kinect: Openni, en conjunto con Nite, y Kinect for Windows SDK, para conocer la variación del ángulo de la rodilla al caminar. En cuanto al Sistema Vicon, se usó un patrón de marcha de la rodilla obtenido de 40 voluntarios cuya marcha no presentaba ninguna patología. Las pruebas de este trabajo de tesis se realizaron con tres voluntarios para la toma de datos de la marcha humana con el equipo Kinect, realizando 5 pruebas a cada uno, analizando los 3 mejores resultados de cada pierna, esto es, los 3 mejores datos del ángulo de la rodilla durante una marcha humana. De esto se concluyó que hubo mayor precisión y exactitud con el Kinect cuando se usó la librería SDK. Además, con el uso de la librería SDK se obtuvo una forma de la curva del ángulo de la rodilla más similar al patrón obtenido mediante el sistema Vicon a comparación de las curvas de movimiento obtenidas con el uso de la librería OpenNI. En todos los casos se obtuvo la forma de una curva del ángulo de la rodilla durante la marcha lo suficientemente cercana al patrón de marcha obtenido mediante el sistema Vicon, con coeficientes de correlación superiores a 0.8, y se demuestra así que el Kinect puede ser usado para la evaluación de una marcha humana. De esta manera, se espera que este estudio sirva de línea base para futuros estudios y proyectos con el Kinect para el análisis de marcha.
Guía de análisis de movimiento patológico para evaluación post tratamiento quirúrgico de fractura de fémur
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2012-03-13) Reátegui Zevallos, Nathaly Virginia; Callupe Pérez, Rocío Liliana
En el caso del Perú, donde existen registradas más de 63,000 personas con alguna discapacidad, la determinación del tratamiento de una rehabilitación adecuada y correctiva para una patología locomotora es compleja y dificultosa. El tratamiento tiene por objetivo la restauración de la discapacidad física y funcional para poder reintegrar al afectado a las actividades cotidianas. Para ello, el análisis de la marcha con tecnología de precisión evalúa el movimiento por medio de un análisis cuantitativo. Esta es una mejor alternativa frente al tradicional análisis subjetivo, cualitativo, que presenta dificultades en la descripción del movimiento, debido a los varios grados de libertad existentes. Este trabajo de tesis tiene por objetivo el diseño de una Guía de Análisis de Movimiento Patológico para evaluación del post tratamiento quirúrgico de fractura de fémur, usando el sistema de fotogrametría Vicon 460. La guía consta de dos etapas: la etapa clínica y la etapa del análisis de la marcha patológica. En la primera etapa el especialista en rehabilitación realiza la historia clínica de la patología del paciente, y de ésta se extrae información necesaria (patrones de la marcha humana, patrones biomecánicos, cinemática) para su posterior análisis por un especialista. En la segunda etapa se realiza el análisis del movimiento patológico del paciente basado en el uso del sistema Vicon 460 con el objetivo de medir los requerimientos planteados y brindar un análisis de la marcha patológica respecto a la marcha humana. El sistema de fotogrametría permitirá identificar y capturar las señales analógicas requeridas en tiempo real de los marcadores colocados pues iluminan estroboscópicamente a través del infrarrojo de cada cámara CCD con obturación electrónica. Además, permitirá la digitalización de las trayectorias de la articulación de la rodilla y la cadera en un ciclo de marcha, y los patrones motores de fractura de fémur. El principal aporte de esta tesis es ofrecer al especialista una herramienta de medición cuantitativa de la marcha patológica. Esta guía ha sido probada en un paciente con tratamiento post quirúrgico de fractura de fémur obteniendo resultados de la marcha patológica así como la cinemática de la misma. Además, estos fueron comparados con los estudios de Winter y Miralles obteniendo resultados similares de los patrones de la marcha, patrones biomecánicos, y cinemática de la marcha patológica.
Investigación sobre el diseño de un mecanismo para el movimiento de las caderas en el plano frontal de un exoesqueleto de miembro inferior para la marcha humana
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-09-21) Mendoza Zapata, Juan Alejandro; Callupe Pérez, Rocío Liliana
El objetivo del presente trabajo es el diseño preliminar de un mecanismo para el movimiento de las caderas en el plano frontal del exoesqueleto PUCP durante el ciclo de la marcha humana sobre el sitio. Debido a la considerable cantidad de personas con discapacidad esquelético-muscular en el Perú según el Consejo Nacional para la Integración de la Persona con Discapacidad y la necesidad de desarrollar tecnologías que mejoren los dispositivos de rehabilitación existentes. Así, la metodología aplicada es la regida por VDI 2206, donde se desarrolla: la identificación de la problemática; planteamiento del objetivo general y específicos y propuesta de solución; una revisión del estado del arte asociado al mecanismo teniendo en cuenta trabajos y estudios anteriores sobre dispositivos de asistencia en rehabilitación; presentación de las exigencias que requiere el diseño para determinar las funciones de la máquina en relación al movimiento de caderas en el plano frontal que contiene señales, uso de energía, componentes mecánicos, eléctricos y de control; una matriz morfológica de cada función con distintos principios de solución; finalmente, se proponen conceptos de solución en base a sus combinaciones para hallar el concepto de solución óptimo tomando en cuenta el dimensionamiento del sistema a través de un análisis técnico-económico; Como resultado, se obtuvo el diseño mecánico preliminar de un mecanismo para el movimiento de las caderas en el plano frontal del exoesqueleto PUCP durante el ciclo de la marcha humana sobre el sitio. Se concluye que el presente documento contribuye al desarrollo de nuevas tecnologías para los dispositivos de rehabilitación, en este caso en el diseño de un prototipo mecanismo de cadera que añada el movimiento en el plano frontal del Exoesqueleto PUCP.
Protocolo de calibración de la concentración parcial de oxígeno en ventiladores pulmonares
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-09-02) Mendoza Barrenechea, Saúl Enrique; Callupe Pérez, Rocío Liliana
Actualmente en el Perú, a diferencia de otros países latinoamericanos, los centros de salud no cuentan con un Sistema de Mantenimiento Preventivo de sus equipos médicos. La calibración de equipos médicos no es una práctica frecuente ni obligatoria ya que se carece de un marco legal que exija el cumplimiento de normas internacionales de mantenimiento y calibración. El mantenimiento continuo de estos equipos es fundamental ya que, en muchos casos, sirven para mantener con vida a un ser humano. Dentro de este grupo de equipos médicos críticos se encuentra el ventilador pulmonar, que como se explicará más adelante es empleado para proveer de soporte respiratorio a pacientes que no puedan asumir la función natural de respiración. Más aún, los que trabajan en UCI (Unidad de Cuidados Intensivos) toman control completo de esta tarea, es decir, del correcto funcionamiento del ventilador depende la vida del paciente. Entonces es indispensable que un dispositivo como éste se encuentre en perfecto estado, y esto sólo se logra realizando un mantenimiento tanto preventivo como correctivo a lo largo de la vida útil del equipo. Sin embargo, la implementación de un sistema de mantenimiento y calibración se haya suscrito dentro de limitaciones tales como los recursos económicos con que cuente el centro de salud, la disponibilidad del personal técnico calificado, entre otras cosas. El presente trabajo de investigación pretende aportar a la problemática descrita con el diseño de un protocolo de calibración del parámetro de FiO2 en el ventilador pulmonar; para realizar las pruebas correspondientes se cuenta con el analizador de oxígeno, el cual será usado como instrumento de medición. La norma IEC 60601-2-12 “Requisitos particulares para la seguridad de los ventiladores pulmonares” ha sido aplicada al desarrollo de este documento para proveerlo de un marco normativo internacional. Todas las pruebas y ensayos descritos en este documento fueron desarrollados en el Hospital Dos de Mayo con la colaboración del Departamento de Mantenimiento de Equipos Médicos y la Unidad de Cuidados Intensivos de dicha institución.
Sistema de adquisición de señales biomédicas sobre FPGA
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-10-24) Mesía Benito, Catherine Nathalie; Alcántara Zapata, José Daniel; Callupe Pérez, Rocío Liliana
El sistema de Adquisición de señales es un dispositivo que se encarga de adquirir diferentes señales generadas por el cuerpo humano. Dichas señales representan las diferentes funciones o actividades como la del corazón, musculo o cerebro. En la actualidad diferentes universidades e institutos de investigación utilizan equipos de adquisición, pero estos no ofrecen flexibilidad en su arquitectura. En el presente trabajo se desarrolla el diseño de un Sistema de Adquisición de señales biomédicas sobre FPGA para adquirir señales ECG, EMG y EEG que tiene una amplitud entre 100uV a 10mV y se encuentran en un rango de frecuencias de 0.01Hz a 10KHz. El diseño abarca desde la digitalización, la transmisión y visualización de los datos en el software diseñado. Además se tiene en cuenta la norma de estándar eléctrico IEC 60601 para equipos médicos. A continuación se describe las partes que conforman este documento: Capitulo 1 muestra problemática de los dispositivos en el área de investigación. Así mismo se describe las características y las tendencias que existen en la actualidad. Además se menciona cual es la demanda y los usuarios de dichos equipos. El capítulo 2 presenta el estado de arte de cada etapa del sistema de adquisición, las tecnologías que se desarrollaron dentro de cada etapa y el fundamento teórico que se utiliza en la tesis. En capitulo 3 se muestra el diseño del Sistema de Adquisición. Se establece los objetivos de la tesis y la metodología que se utilizada para el desarrollo. Después se muestra el diagrama de bloques, la selección de cada componente, los diagramas esquemáticos, descripción del hardware del FPGA y la descripción de cada etapa. El capitulo 4 presenta los resultados obtenidos en las pruebas de cada bloque descrito en el FPGA, la prueba de software. Cada resultado obtenido dentro de cada etapa, además el presupuesto para la implementación del sistema. Finalmente se presenta las conclusiones y recomendaciones generadas después de haber realizado el presente trabajo de tesis.
Sistema de control de la cinemática de una plataforma Stewart-Gough para la rehabilitación de la movilidad del tobillo
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-04-29) Paredes Zevallos, Daniel Leoncio; Callupe Pérez, Rocío Liliana
En la medicina de rehabilitación, los mecanismos paralelos del tipo plataforma de Stewart-Gough están siendo usados para la rehabilitación de tobillo de pacientes con discapacidad. El movimiento de la plataforma debe simular o seguir, de manera precisa, a los movimientos de un tobillo al querer caminar o ponerse de pie. Por lo tanto, como parte de un proyecto que tiene como finalidad recrear la trayectoria recorrida por el conjunto tobillo-pie durante la marcha, este trabajo de tesis se enfoca en el diseño e implementación del sistema de control de la cinemática de una plataforma Stewart-Gough. Para lograr posicionar de manera exacta y precisa la plataforma en una posición y orientación dada, primero, fue necesario hallar un modelo aproximando de los actuadores de la plataforma. Con los modelos hallados se simuló el comportamiento de los actuadores, y al comparar los resultados de estas simulaciones con los datos reales se obtuvieron errores menores al 1%. El control diseñado para cada actuador se basa en una topología de lazo con retroalimentación negativa, cuyo algoritmo de control es un PID (proporcional – integral - derivativo). Sin embargo, dado que los modelos obtenidos no eran lineales, no era posible usar técnicas de sintonización para algoritmos PID convencionales. Por lo cual fue necesario derivar una ecuación que relaciona los parámetros del algoritmo con el tiempo de establecimiento deseado y el modelo de los actuadores. Finalmente, con el sistema de control implementado el microprocesador XS1-L1, de procesamiento multi-hilo, se logró obtener errores dentro del rango de movimiento de un tobillo (3% en una marcha normal, y tiempos de establecimiento para cada actuador con error ± 0.5 segundos con respecto al tiempo deseado.