Ingeniería Biomédica

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Diseño de prototipo estimulador magnético no invasivo de pulsado uniforme y prueba funcional con fantoma orientado a rápida cicatrización ósea
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-08-31) Suárez Sánchez, Gonzalo; Vilcahuamán Cajacuri, Luis Alberto
El objeto de estudio de la presente tesis es el desarrollo de un prototipo de equipo biomédico terapéutico de regeneración de tejido óseo, el cual genera un campo magnético pulsado en tres dimensiones de extrema baja frecuencia. El prototipo es de naturaleza no invasiva y está conformado por un circuito electrónico generador de pulso, que será amplificado por una fuente de potencia de 1500 W. El pulso eléctrico de potencia alimentará a 3 pares de bobinas de Helmholtz en disposición triaxial. Estas bobinas producirán un campo magnético uniforme cruzado sobre un volumen definido que interaccionará con la fractura para conseguir la regeneración de tejido óseo. El aporte y la innovación del equipo radica en que produce un campo magnético uniforme cruzado en tres dimensiones, mejorando la terapia considerablemente ya que el campo magnético se distribuirá e interaccionará en todo el volumen del hueso fracturado. Para la construcción, primero se revisó la bibliografía y se estudiaron las diferentes disposiciones de cómo se genera el campo magnético, la forma del pulso, la frecuencia y las normas que regulan el uso de la magnetoterapia. En segunda instancia se desarrolló el modelo matemático del comportamiento del campo magnético, se encontraron las ecuaciones que rigen el campo magnético en las bobinas de Helmholtz, y a partir de dicha ecuación se determinó el error de la homogeneidad del campo magnético. Luego se simuló el comportamiento del campo magnético en todo el volumen que separa a las dos bobinas de Helmholtz, es decir la parte donde el paciente recibirá el campo magnético como terapia. Como parte de este trabajo de investigación se construyeron los tres pares de las bobinas de Helmholtz, previamente se hizo un estudio y simulación de la disposición triaxial de las bobinas con el software Solid Work. Teniendo el tamaño de las bobinas se procedió a determinar el ancho y espesor del carril para tener finalmente los planos de construcción. Tres masas de aluminio se llevaron al horno de fundición, luego se tornearon de acuerdo a los planos. A partir del radio de las bobinas se determinó el número de vueltas de cable eléctrico esmaltado para cada bobina. El modulador de ancho de pulso PWM con un rango de ajuste de frecuencia de 1 Hz a 100 kHz y la fuente eléctrica conmutada (switching) de 1500 W de potencia, se conectaron a un transistor de potencia para amplificar la potencia del pulso. Con el campo magnético estacionario se estudió la homogeneidad del campo en cada bobina de Helmholtz, conocida la homogeneidad del campo magnético en los tres pares de las bobinas se realizaron estudios en disposición triaxial de la homogeneidad del campo magnético sobre la cabeza de un fémur, de un fantoma de acrílico relleno con agua y en el plastinado de una pierna con la finalidad de estudiar el comportamiento del campo sobre un tejido humano y con las características de éste. Finalmente procesamos los datos con el software Matlab para evaluar la homogeneidad del campo magnético. Este trabajo de tesis fue apoyado en su inicio por el Programa de Apoyo a la Iniciación en la Investigación (PAIN) de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP), y para su culminación por el programa Yachayninchis Wiñarinanpaq, en el marco del convenio específico de cooperación interinstitucional entre el Consejo Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación Tecnológica (CONCYTEC) y la Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco (UNSAAC).
Diseño de un sistema inalámbrico de detección de caídas aplicado a personas de la tercera edad basado en acelerómetro y teléfono móvil
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-04-28) Oporto Diaz, Edgard; Vilcahuamán Cajacuri, Luis Alberto
Un grave problema en los adultos mayores son los efectos adversos luego de caídas no atendidas inmediatamente. Según estadísticas, las caídas son uno de los principales factores que ocasionan severos daños físicos, psicológicos y sociales, e incluso provocan la muerte, en las personas de la tercera edad. Este problema es particularmente importante dado el incremento porcentual de ancianos en la población mundial, así como por la situación de vulnerabilidad y abandono en la que se suelen encontrar dentro de nuestra agitada sociedad. La solución propuesta reduce los efectos negativos de las caídas en ancianos mediante un sistema portátil, no invasivo y de bajo costo, usando dispositivos electrónicos comerciales disponibles en el mercado. Este sistema, adecuadamente sujeto a la persona, detecta la caída y genera una alerta hacia un teléfono móvil. De esta manera, la persona que reciba la alerta logra enterarse del evento y puede tomar acción inmediata para lograr la pronta atención del anciano. El tema de tesis contempla no solo el diseño e implementación integral del sistema, sino también la realización de pruebas funcionales para determinar la eficacia del sistema. Las pruebas son limitadas, o bajo condiciones controladas, dado el tipo de pacientes involucrados. El desarrollo del sistema incorpora el uso de dispositivos y tecnologías muy actuales, tales como sensores de aceleración de tipo microelectromecánico (MEMS), microcontroladores de uso industrial del fabricante ATMEL con interfaces seriales síncronas y asíncronas, módulos Bluetooth para la comunicación inalámbrica del microcontrolador y la generación de alarmas y envío de alertas por la red GSM de telefonía móvil usando mensajes cortos de texto (SMS).
Diseño de una guía para análisis situacional y planteamiento de soluciones en seguridad biológica ambiental para ambientes de salud
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-04-10) Juárez Belaunde, Alberto Carlos; Vilcahuamán Cajacuri, Luis Alberto
En el Perú no existe regulación sobre Bioseguridad Medioambiental en edificaciones ligadas al sector salud. La existencia de un sistema de evaluación de Bioseguridad Medioambiental para este tipo de edificaciones generaría información útil para mejorar los criterios en los que se basen los métodos para el diseño, edificación y mantenimiento de una institución de salud. En el Perú existen establecimientos ligados al sector salud que fueron diseñados para otros fines y no cumplen con las recomendaciones internacionales en bioseguridad medioambiental. Esto aumenta la probabilidad de que exista contaminación de usuarios, trabajadores, muestras biológicas y equipos, pudiendo generarse errores de determinación de casos clínicos, contaminaciones cruzadas, epidemias; pudiendo presentarse un accidente, el cual se origina por la conjunción de tres factores: la condición medioambiental insegura, la actitud insegura y el riesgo. Un Programa de Manejo de Bioseguridad medioambiental requiere de un constante intercambio de información entre todas las áreas de la institución de salud, para así evitar accidentes Se propone una guía como herramienta de valoración de calidad de la bioseguridad medioambiental de un ambiente ligado al sector salud, basada en manuales y normas internacionales vigentes al momento de la redacción. La guía es de fácil entendimiento, teniendo como parámetros básicos valederos para la evaluación de la bioseguridad medioambiental: la temperatura, humedad, presión ambiental, suministro eléctrico, material particulado y valores máximos de sonido en el área, y encuestas de conocimiento sobre bioseguridad y seguridad del personal que labora en el área. As se brinda un listado de verificación y encuestas base, que promueve el ordenamiento y gráfico de datos colectados en hojas de cálculo, pudiendo con la guía proponer soluciones a posibles problemas detectados durante un análisis.
Diseño y evaluación térmica de un dispositivo de fototerapia para el tratamiento de la ictericia neonatal en el método madre canguro
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-05-24) Jiménez Troncoso, Luis; Vilcahuamán Cajacuri, Luis Alberto
Con los dispositivos convencionales de fototerapia para resolver la ictericia neonatal se interfiere el vínculo madre-neonato pues se tiene que separar la madre del neonato para que éste reciba la fototerapia; mediante el dispositivo desarrollado en esta tesis, se facilita la aplicación simultánea de fototerapia y el cuidado según el método madre canguro. Se ha construido una matriz luminosa flexible de LEDs azules, de 25x10 centímetros, 60 gramos de peso, capaz de iluminar con luz azul la espalda y nuca de recién nacidos. Para estimar la transferencia de calor de la matriz a un recién nacido y asegurar que la temperatura en el área de contacto es segura para su uso, se han desarrollado dos maniquíes termo-regulados, uno es de un neonato pre-término tardío de 2.35 Kg, hecho de silicona con un compartimiento de 650 ml de agua y el otro es de la parte anterior de un torso femenino de 10 Kg, con piel de silicona y compartimientos con 7 litros de agua; ambos tienen calefacción interna con control automático de temperatura electrónico. Los maniquíes se han colocado en posición del método madre canguro, sujetados uno al otro por una faja elástica haciendo contacto "piel a piel". Se sujetó la matriz luminosa a la espalda del maniquí neonatal con bandas elásticas. La irradiancia de la matriz luminosa, medida con un radiómetro ILT1400A es de 350 microWatt/cm2 consumiendo 0.98 Watt de una batería de 12 voltios. La matriz transfiere 0.395 Watt al maniquí de neonato y las temperaturas locales en los puntos de contacto con la espalda no superan los 2.75 oC por encima de la temperatura axilar del maniquí. Por lo tanto, la baja potencia transferida por la matriz de fototerapia y el incremento de temperatura en la superficie de contacto supera en menos de 4 oC a la temperatura corporal sugieren que podría utilizarse como dispositivo investigacional para un estudio posterior de efectividad. Palabras clave: Ictericia neonatal, fototerapia, método madre canguro, dispositivo médico, transferencia de calor, seguridad de la madre-neonato.