Ingeniería Electrónica
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Item Diseño de modelo físico de sistema circulatorio y corazón artificial simulado por computadora para estudios y desarrollos aplicables en cardiología(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-05-20) Bazalar Obregú, Jorge Luis; Vilcahuamán Cajacuri, Luis AlbertoLas enfermedades cardiovasculares (ECV) son actualmente una de las principales causas de fallecimientos en el mundo, debido principalmente a las cardiopatías coronarias y trastornos cardiovasculares. En el Perú, estas tienen una mayor letalidad debido a la precariedad en los servicios de salud. Es por ello que se vuelve crucial la implementación de instrumentos de estudio como simuladores por computadora o modelos físicos funcionales que sirvan para una mayor comprensión del funcionamiento del sistema circulatorio e incluso para la investigación y el desarrollo tecnológico en el campo de la ingeniería biomédica. En este trabajo se presenta el diseño de un modelo físico funcional del sistema circulatorio con corazón artificial simple, con capacidad de simulación de pacientes hipotéticos con enfermedades cardiovasculares, orientado a realizar estudios y desarrollos tecnológicos aplicables en cardiología. Este es gestionado haciendo uso de un software de monitoreo, con el cual se pueden modificar sus parámetros. Para validar el diseño, se presentan gráficas de presiones en distintos casos simulados tanto comunes como anómalos. Se plantea que este modelo físico, que incluye sensores, actuadores e interfaz con la computadora, sea capaz de configurar y gestionar las simulaciones. Además, incluirá características patológicas y no patológicas del sistema circulatorio en personas adultas, con un amplio rango de frecuencias de ritmo cardiaco entre 20 a 200 latidos por minuto y se medirá la presión en distintos puntos del sistema mediante circuitos electrónicos de instrumentación.Item Diseño por modelamiento y simulación de un dispositivo médico de tomoimpedancimetría eléctrica para el análisis funcional pulmonar(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-03-01) Aguirre Reyes, Fernando Miguel; Vilcahuaman Cajacuri, Luis AlbertoEn la presente tesis se aborda el diseño de un dispositivo de tomografía por impedancia eléctrica (TIE) para el análisis pulmonar basado en los cambios de volumen de aire en los pulmones. Esta tecnología se basa en la inyección de corriente a través de electrodos, lo cual generará diferencias de potencial en estos y cuyas lecturas permitirán la reconstrucción de un mapa de conductividad del tejido a analizar. Para alcanzar el cumplimiento de los objetivos de esta tesis, se ha dividido la misma en 4 capítulos. En el capítulo 1, se aborda la problemática del sector salud en el Perú y se aborda la necesidad de dispositivos de monitoreo respiratorios para los pacientes conectados a un respirador mecánico en unidades de cuidados intensivos, así como un estudio del estado del arte, analizando los modelos comerciales en la actualidad y sus características. En el capítulo 2, se presenta el marco teórico que fundamenta la aplicación de esta tecnología para el análisis pulmonar, así como la teoría necesaria sobre la TIE y los componentes que conforman un dispositivo TIE. En el capítulo 3, se aborda el diseño de cada uno de los componentes del sistema, así como el modelamiento eléctrico del fantoma que se usará en las pruebas en el software de simulación SPICE y en MATLAB Simulink. Finalmente, en el capítulo 4, se muestran las pruebas y resultados obtenidos mediante la simulación del sistema diseñado aplicado en el fantoma y caracterizando el sistema mediante métricas descritas en el documento.Item Diseño de un sistema vestible de monitoreo a distancia de temperatura y frecuencia cardíaca para la detección de arritmias y distermias(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-11-27) Ayaque Aguirre, Abdul Isaac; Vilcahuaman Cajacuri, Luis AlbertoActualmente existen distintos medios para el monitoreo remoto de pacientes como el dispositivo MAPA o Holter, dispositivos inteligentes como teléfonos o relojes digitales, entre otros. Sin embargo, los dispositivos actuales presentan ciertas desventajas como: la incomodidad en el usuario por uso prolongado, el alto costo y la interferencia con el desarrollo de las actividades diarias. En este contexto, se plantea el diseño de un prototipo de sistema vestible para el monitoreo remoto, el cual sea cómodo y práctico. Este dispositivo medirá 2 parámetros fisiológicos importantes: la frecuencia cardíaca, para el monitoreo y diagnóstico de condiciones cardíacas como las arritmias; y la temperatura corporal, para el monitoreo y diagnóstico de síntomas como hipotermia y fiebre. La implementación de este dispositivo o de similares puede mejorar la atención personal al ampliar los canales de comunicación y el intercambio de información, esta ampliación en la comunicación puede reducir el tiempo de respuesta hacia los cambios fisiológicos y aumentar la eficiencia de los tratamientos, al permitir una personalización más directa en estos. Su uso, además implicaría una reducción considerable en gastos: para el usuario, reduciría el número de consultas presenciales, hospitalizaciones e intervenciones quirúrgicas necesarias para su recuperación; y en el caso del hospital, permitiría el aumento en su capacidad de pacientes al automatizar el diagnóstico de determinadas condiciones y signos fisiológicos, y con ello poder tratar a diferentes pacientes de manera simultánea. El prototipo planteado en este trabajo medirá la frecuencia cardíaca y la temperatura, dentro del rango de 34 a 40°C; ambos con un error relativo máximo del 5%. Para validar el funcionamiento parcial del dispositivo se realizan distintas simulaciones y pruebas por computadora.Item Diseño de un sistema inteligente de monitoreo intradomiciliario y remoto para el cuidado de la población adulta mayor(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-11-22) Muñoz Zuta, Jose Luis; Velarde Criado, Luis ÁngeloLos adultos mayores suelen sufrir ciertos problemas de salud, deterioro físico, entre otras afecciones que son propias de la edad. En el Perú, son más de 800 000 personas mayores que viven en hogares unipersonales y carecen de un acompañante. Ante una situación de emergencia y al vivir solos, los adultos mayores corren el riesgo de no recibir atención inmediata, ya que no poseen una forma de comunicación rápida con sus familiares o cuidadores, quienes, a la vez, no poseen una herramienta que les informe de lo ocurrido. El presente trabajo de tesis consiste en el diseño e implementación de un sistema de monitoreo intradomiciliario y remoto para las viviendas unipersonales de adultos mayores en el Perú. El diseño se basa en el enfoque AAL (vida asistida por el ambiente), el cual tiene como objetivo mejorar la calidad de vida independiente de las personas mayores y discapacitadas mediante la aplicación de nuevas tecnologías para integrar funcionalidades de monitoreo y cuidado en su vivienda. El sistema se divide en cinco subsistemas: módulo wearable, tecnologías integradas en la vivienda, unidad de control y comunicaciones, base de datos y un aplicativo móvil. El sistema desarrollado es capaz de monitorear en tiempo real el pulso cardíaco del usuario con una precisión del 93%, y detecta si ha sufrido una caída intradomiciliaria con una precisión del 72%. También, se integra un sistema de botones de emergencia en la vivienda, los cuales, al ser accionados, envían una alerta inmediata al familiar indicando que se requiere su atención. Se integra un módulo de prevención de caídas, el cual emite advertencias sonoras en zonas de riesgo de accidentes para reforzar el cuidado al transitarlas. Por último, el familiar de la persona mayor visualiza el pulso cardíaco en tiempo real en un aplicativo móvil para Android OS, y recibe alertas vía aplicación y SMS en caso de una situación de emergencia ocurrida en la vivienda.Item Diseño de dispositivo médico para la aplicación automática de la prueba de estrés térmico en diagnóstico preventivo de pie diabético(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-09-24) Tardillo Martínez, Arlette Gineth; Vilcahuamán Cajacuri, Luis AlbertoEl proyecto “StandUp” (Smartphone Thermal ANalysis for Diabetic foot Ulcer Prevention and treatment) del programa de proyectos de la Comisión Europea H2020 viene desarrollando una investigación acerca de la prueba de estrés térmico aplicada en las personas con pie diabético. La presente tesis, la cual tiene una relación colateral con el proyecto mencionado, desarrolla el diseño de un dispositivo médico para la aplicación automática de la prueba de estrés térmico en el diagnóstico preventivo del pie diabético. Esta prueba aún no se ha aplicado a este tipo de diagnósticos, pero constituye un gran potencial de análisis térmico funcional, según sus aplicaciones en otras partes del cuerpo, que pueden ser usadas para detectar las zonas en riesgo de ulceración en pacientes, principalmente para evaluar la neuropatía y los trastornos vascular periféricos en la planta del pie. La prueba consiste en sumergir los pies del paciente con diabetes en agua fría (aproximadamente 15 °C) durante 1 a 2 minutos para luego analizar la recuperación de su temperatura inicial tomando imágenes térmicas cada minuto durante 10 minutos con ayuda de una cámara térmica. Las experiencias desarrolladas en el transcurso del proyecto “StandUp” dieron a conocer que, al realizar la prueba de estrés térmico, los pacientes realizan una serie de movimientos que son incómodos; tales como, echarse en la camilla y sentarse repetitivamente, que pueden afectar su salud. Además, el proceso no es muy higiénico por el uso de agua en grandes cantidades ocasionando salpicaduras en el lugar de trabajo. El objetivo de automatizar todo el proceso es que estos problemas desaparezcan. La tesis propone un sistema de control de temperatura mediante el modelamiento matemático de la celda Peltier y simulación en computadora. Además, se modela la planta del sistema correspondiente al ambiente dentro del dispositivo donde se enfriarán los pies. Posteriormente, se diseña y se plantean los requerimientos que debe cumplir el controlador utilizando el método del lugar geométrico de raíces, lo cual lleva a escoger un controlador PI. Asimismo, se analiza la elección de los componentes tales como sensor de temperatura, controlador, panel de activación de secuencias y cámara infrarroja, que conforman el dispositivo para su correcto funcionamiento. Como resultado se obtiene un dispositivo capaz de enfriar temporalmente los pies y obtener imágenes térmicas secuenciales durante el tiempo de recuperación de temperatura. Por otro lado, se logra una propuesta de diseño de la parte física que tiene como característica ser ergonómico para los especialistas y pacientes y ser no invasivo.Item Diseño de un sistema automático de tinción de cuatro muestras de esputo en simultáneo para el diagnóstico de tuberculosis(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-12-17) Medina Leandro, Brian Nicolas; Carrera Soria, Willy EduardoLa tuberculosis es una enfermedad infectocontagiosa con gran índice de morbilidad y mortalidad a nivel mundial donde más del 95% de las muertes registradas a causa de esta enfermedad ocurren en países en vías de desarrollo. En el Perú, el diagnóstico de TBC se realiza a través de la baciloscopía de una muestra de esputo sometida a la tinción Ziehl Neelsen. Este método es realizado de manera manual por expertos técnicos de laboratorio quienes inevitablemente realizan un diagnóstico con amplia variabilidad; debido a esto, la automatización de diagnósticos médicos se presenta como una solución que permite corregir los errores presentes en la intervención humana. La Sección de Electricidad y Electrónica de la facultad de Ciencias e Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica del Perú ha desarrollado dos sistemas de preparación automático de muestras de esputo para el diagnóstico de TBC (PAME) a fin de estandarizar el proceso de tinción ZN. El primero de estos realiza la tinción de una sola muestra por proceso; así mismo, el segundo sistema realiza la preparación de siete muestras en simultáneo, lo cual implica que este sea voluminoso y pesado para formar parte de un equipo portátil de diagnóstico de TBC requerido en los centros de salud del país. Debido a esto, esta tesis realiza el diseño de un sistema automático de tinción de cuatro muestras de esputo en simultáneo para el diagnóstico de TBC, el cual solucionará los inconvenientes presentes en los sistemas PAME’s, para formar parte de un sistema completo de diagnóstico de TBC que involucra el conteo de bacilos a través de un microscopio automatizado.Item Diseño e implementación de un sistema automático de tinción de 4 muestras de esputo en simultáneo(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-08-16) Lazo Cárdenas, Freddy Raúl; Carrera Soria, Willy EduardoLa tuberculosis (TBC) es una enfermedad que posee un gran índice de morbilidad y mortalidad a nivel mundial, especialmente en países con economías en vías de desarrollo como el Perú. Se estima que un tercio de la población de nuestro país es portadora de esta bacteria. El método de diagnóstico usado en el presente trabajo es la baciloscopía de una muestra de esputo usando la técnica de tinción de Ziehl Neelsen .Este método requiere de un trabajo agotador por parte de los laboratoristas quienes se exponen a un posible contagio y realizan un diagnóstico con amplia variabilidad los cuales pueden generar diagnósticos errados. Es por ello que surge la preocupación por el desarrollo de equipos automatizados que disminuyan el tiempo de contacto del laboratorista con la muestra y brinden un diagnóstico estandarizado. Es por tal motivo que la Sección de Electricidad y Electrónica de la Pontificia Universidad Católica del Perú ha desarrollado un sistema de preparación automático de muestras de esputo en simultáneo para el diagnóstico de TBC (PAME) con el objetivo de estandarizar el proceso de tinción. La presente tesis tiene como objetivo realizar el diseño e implementación del equipo, ofreciendo una descripción del funcionamiento de las partes que lo conforman y su funcionamiento en conjunto. Los resultados más importantes por lo tanto serán obtener errores menores a 2°C en las pruebas de calentamiento de muestras y lograr precisiones en los actuadores menores del 5% para el desplazamiento de muestras y del 4% para la dosificación de reactivos.Item Rediseño de un preparador automático de muestras de esputo para el diagnóstico de la tuberculosis(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-02-18) David Ochoa, Juan Diego; Carrera Soria, Willy Eduardo; Castañeda Aphan, BenjamínLa Tuberculosis es una enfermedad infecto-contagiosa que ataca principalmente a los pulmones, y, en otras ocasiones, a otras partes del cuerpo humano [3]. La bacteria que causa la tuberculosis se llama el bacilo de Koch (Mycobacterium tuberculosis) [3]. Actualmente, la muerte de tres millones de personas en el mundo por año es causada por la tuberculosis [3]. Anteriormente, en la PUCP se realizó el diseño de un preparador automático de muestras de esputo para el diagnóstico de la tuberculosis utilizando la tinción de Ziehl Neelsen [10]. El objetivo del presente trabajo de tesis es obtener un nuevo diseño de un preparador automático de muestras de esputo para realizar mejoras respecto al anterior diseño. Para llevar a cabo dicho proyecto, primero se diseñó la estructura mecánica. En esa parte se ha seleccionado las diversas partes mecánicas necesarias, dependiendo de los requerimientos establecidos. Luego, teniendo el diseño de la estructura mecánica, se ha realizado el diseño electrónico de todo el proyecto (sensores, potencia, excitadores, indicadores, pulsadores, microcontrolador, fuente de alimentación), el cual cumplen con los requerimientos establecidos. Teniendo el diseño electrónico, se ha realizado la programación para el control de Ziehl Neelsen, el cual se utilizó el software Atmel Studio 6.2. Se logró simular en Proteus el sensado de los reactivos y el proceso de Ziehl Neelsen. Asimismo, se realizaron varios circuitos de prueba. Con el trabajo realizado, el adecuado diseño mecánico permitió reducir las partes movibles al mínimo, y se logró obtener un aparato de mejor mantenimiento y limpieza. Además, se obtuvo un control adecuado sobre el encendido y apagado del calentador de muestras.Item Diseño e implementación de un dispositivo de terapia para el tratamiento de Leishmaniasis cutánea(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-08-14) Quispe Torres, Máximo Junior; Jaramillo Díaz, Erick Arturo; Carrera Soria, Willy Eduardo; Castañeda Aphan, BenjamínEl siguiente documento de tesis tiene como principal objetivo el diseño e implementación de un dispositivo prototipo destinado a la investigación y obtención de protocolos de aplicación de terapia térmica como tratamiento de leishmaniasis cutánea. En el primer capítulo se reúne información general de la leishmaniasis cutánea, desde la conceptualización de la enfermedad, su importancia e impacto en el mundo y en el Perú, hasta los problemas que existen en la aplicación del tratamiento convencional, como son el costo y los efectos colaterales de los antimoniales pentavalentes y la anfotericina B. En el segundo capítulo se presenta la terapia térmica como tratamiento alternativo a la enfermedad en estudio, la fundamentación de esta terapia, sus principales formas de aplicación, así como ensayos y estudios que se realizaron con este nuevo tratamiento. Con esta información se definió seguidamente una caracterización base de los parámetros y funciones que deberá cumplir nuestro diseño del dispositivo. En el tercer capítulo se plantea el diagrama de bloques funcional del equipo. Se desarrolló cada etapa del diagrama de bloques mediante el planteamiento de requerimientos, alternativas de solución, y la elección final del diseño, con la que luego se realizaron los cálculos eléctricos necesarios y la programación digital correspondiente. De este modo se desarrollaron los diagramas esquemáticos de cada bloque funcional y sus modelos de tarjetas de circuito impreso para su posterior implementación. En el cuarto capítulo se realizaron los ensayos y resultados que se obtuvieron de la implementación del diseño del capítulo anterior. Se realizaron pruebas a cada etapa del diagrama de bloques planteado en el capítulo anterior, con los que se verificó exitosamente una correspondencia con los parámetros de entrada y salida esperados en el diseño planteado. Se realizaron subsecuentemente los ensayos finales del equipo en su totalidad, los cuales se tradujeron a curvas de temperatura y tiempo, y se analizaron cuantitativamente respecto a los parámetros de diseño esperados. Se concluyó finalmente que el diseño planteado e implementado cumplió exitosamente los objetivos de esta tesis, y se indicaron además las recomendaciones y observaciones a considerar.Item Desarrollo de un dispositivo de electroestimulación muscular para el entrenamiento y fortalecimiento de fibras musculares(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-06-27) Apéstegui Arriola, Aarón Marcial; Toledo Ponce, EduardoEl objetivo de este trabajo de tesis es el desarrollo de un dispositivo de electroestimulación muscular portátil, ligero y de bajo costo, que permita complementar el entrenamiento físico voluntario y tonifique las fibras musculares