Ingeniería Biomédica

Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/20.500.12404/14255

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    Diseño de dispositivo bastón electrónico y procedimiento clínico avanzado para monitoreo continuo de la rehabilitación de marcha con mayor efectividad clínica
    (Pontificia Universidad Católica del Perú) Barriga Hoyle, Javier Augusto; Vilcahuamán Cajacuri, Luis Alberto
    A lo largo de la historia, la capacidad de andar ha sido fundamental en la evolución humana, permitiendo la exploración y la adaptación a diversos entornos. Sin embargo, ciertos trastornos de la marcha, derivados de lesiones como caídas, parálisis cerebral, accidentes cerebrovasculares o lesiones musculares, afectan la habilidad de los pacientes para sostener el peso corporal y mantener el equilibrio al caminar o estar de pie. Esto subraya la necesidad urgente de tratamientos de rehabilitación que a menudo implican el uso de bastones, andaderas, trípodes o muletas. El presente proyecto de tesis propone el diseño de un dispositivo electrónico integrado en un bastón físico. Este dispositivo tiene como objetivo mejorar la rehabilitación motora de la marcha al recopilar datos cruciales, como la fuerza aplicada al bastón, el ángulo de inclinación, la fecha y la hora. Además, permite la transferencia inalámbrica de estos datos a un teléfono móvil o computadora a través de Bluetooth. Este enfoque facilita el análisis por parte del médico o terapeuta ocupacional, proporcionando información valiosa para tomar decisiones informadas sobre la recuperación de la fuerza muscular en las extremidades inferiores, aumentar la estabilidad funcional y mejorar el equilibrio necesario para el proceso de marcha del paciente. Es importante destacar que este bastón electrónico está diseñado específicamente para pacientes en rehabilitación con la posibilidad de recuperar la capacidad de caminar. Se excluyen a aquellos con daños neurológicos, como ACV, Alzheimer o Parkinson, así como aquellos con enfermedades cardiovasculares descompensadas, discapacidad visual, entre otras condiciones. En cuanto al desarrollo técnico del bastón electrónico, se emplean dispositivos y tecnologías contemporáneas, como el microcontrolador MK20DX256VLH7 de Freescale integrado en la tarjeta Teensy 3.2, un sensor de aceleración MEMS (ADXL345), un reloj en tiempo real DS3231, un sensor de presión FlexiForce de Tekscan, un Opamp MCP6002 y un módulo Bluetooth HC-06 para la comunicación inalámbrica del microcontrolador y la transferencia de datos almacenados a dispositivos móviles o computadoras. Este proyecto busca contribuir significativamente al proceso de rehabilitación de pacientes, ofreciendo una herramienta innovadora y tecnológica que permita una monitorización más precisa y personalizada de la marcha, facilitando así una recuperación más efectiva y mejorando la calidad de vida de quienes enfrentan trastornos de la marcha. La presente tesis se organiza en cuatro capítulos. El capítulo 1, describe básicamente la problemática y los procedimientos clínicos para rehabilitación de marcha. El capítulo 2, reseña procedimientos para rehabilitación de la marcha y tecnología empleada en bastones inteligentes, así como la fisiología y biomecánica de la marcha. En el capítulo 3 se detalla el diseño del sistema de rehabilitación de la marcha basado en bastón electrónico. Finalmente, en el capítulo 4, se presentan las pruebas del bastón en personas voluntarias, del software desarrollado y se analizan los resultados obtenidos.
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    Diseño de un sistema de control embebido para prótesis transradial funcional
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2025-01-22) Parra Farfán, Magno; Elías Giordano, Dante Angel
    Este trabajo presenta el desarrollo de un sistema de control electrónico inteligente embebido en una prótesis transradial para miembro superior, utilizando señales de electromiografía en tiempo real obtenidas del brazo del usuario. La prótesis se destaca por su facilidad de uso, permitiendo realizar diversas tareas cotidianas a través de gestos de la mano protésica, adaptándose a las características particulares de la amputación. El sistema de control inteligente emplea componentes capaces de ejecutar un algoritmo de inteligencia artificial, denominado PUCP-IArm, cumpliendo con los requisitos de memoria, potencia y velocidad de procesamiento. Se utiliza un módulo Raspberry Pi Zero 2 W para procesar las señales electromiográficas mediante el algoritmo PUCP-IArm, y una tarjeta electrónica diseñada específicamente para regular el voltaje y controlar los actuadores a través de un microprocesador. Los componentes electrónicos, con un peso total de 42 gramos y dimensiones de 7 cm x 4.6 cm x 3 cm, se integran fácilmente en la prótesis. El movimiento de la prótesis se basa en la captura de señales electromiográficas del brazo del usuario, que el algoritmo PUCP-IArm procesa para identificar los movimientos deseados de la mano. Este algoritmo se desarrolló utilizando datos de voluntarios con amputaciones de miembro superior, lo que lo distingue de otros proyectos que utilizan datos de personas sin amputaciones. Todo el trabajo con los voluntarios siguió los protocolos aprobados por el Comité de Ética de la Pontificia Universidad Católica del Perú. El sistema de control inteligente es seguro y eficiente, con un tiempo de respuesta en tiempo real de menos de 0.4 segundos entre las acciones del usuario y la respuesta de la prótesis. Los componentes están integrados en la prótesis y son alimentados por una batería portátil que se sujeta al brazo del usuario. El diseño es ajustable y adaptable a otros modelos de prótesis, lo que facilita el desarrollo de dispositivos funcionales e independientes.