Diseño de un dispositivo asistencial para advertir episodios de bloqueo en personas adultas con tartamudez

Abstract

En la presente tesis se ha realizado el diseño de un dispositivo asistencial para advertir episodios de bloqueo en personas adultas con tartamudez, para lo cual se aplica una metodología de desarrollo tecnológico siguiendo las bases de las normas alemanas VDI 2221, VDI 2225 y VDI 2206. La primera norma permitió estructurar el proceso de diseño conceptual, la segunda optimizó la evaluación técnico-económica de las alternativas de diseño; y la última guio la integración de los dominios mecánico, electrónico y de control bajo un enfoque biomecatrónico e interdisciplinario. El diseño propuesto permite detectar los patrones de bloqueo de la tartamudez mediante la adquisición de señales electromiográficas (EMG) provenientes de los músculos relacionados al habla, utilizando sensores EMG. Un algoritmo de aprendizaje automático desarrollado en un microcontrolador identifica la presencia de patrones anormales del habla y activa un sistema de alarma háptica asegurada en la oreja del usuario. El dispositivo está equipado con una batería que ofrece una autonomía mínima de una hora. Asimismo, el enfoque de diseño portátil, centrado en requerimientos de tamaño y peso reducidos, asegura que el dispositivo sea cómodo y se pueda colocar fácilmente en la región facial del usuario. Como parte de la implementación inicial del dispositivo, se realizó un prototipo que permita adquirir señales electromiográficas faciales en un participante con tartamudez. A fin de validar su funcionamiento, se elaboró un protocolo experimental que permitió registrar datos reales durante episodios de habla. La finalidad del proceso de adquisición fue proporcionar datos de entrenamiento para el desarrollo del algoritmo de aprendizaje automático de reconocimiento de patrones. En referencia a los resultados obtenidos en el desarrollo del algoritmo, los hallazgos fueron los esperados: una exactitud de 84.6%, una precisión del 100% y una sensibilidad del 71.4% para el conjunto de datos de entrenamiento. Estos hallazgos respaldan que el dispositivo permite reconocer patrones de bloqueo en un usuario con tartamudez durante el habla. Finalmente, el costo de diseño del dispositivo estimado es de S/. 10,475.00 y presenta un costo de fabricación de S/. 1,285.43, demostrando su capacidad competitiva en el mercado actual de dispositivos asistenciales para la tartamudez.