El presente trabajo presenta una prótesis de antebrazo que integra elementos de soft robotics para lograr una prótesis de muñeca capaz de mover una mano con tres grados de libertad, al igual que su contraparte real. Inicialmente se realizó un estudio previo para identificar los movimientos de una muñeca a emular y recopilar modelos existentes de prótesis de antebrazo como parte del estado del arte. A partir de esto se propuso un diseño de prótesis de antebrazo capaz de emular dichos tres movimientos de la muñeca mediante la integración de músculos artificiales neumáticos y otros componentes electrónicos. A continuación, se procedió a realizar el diseño definitivo del sistema. Para ello se realizó una lista de los componentes requeridos en cuanto a sensores, actuadores y controladores. Por cada componente se recopilaron posibles modelos comerciales disponibles, y se seleccionó el más adecuado teniendo en cuenta las características deseadas según las condiciones de trabajo. Además, se realizó el modelado de la estructura de la prótesis y de los subsistemas involucrados mediante el software de diseño mecánico Autodesk Inventor. La prótesis de antebrazo desarrollada es un dispositivo portátil capaz de trabajar de manera continua por aproximadamente 6 horas, el cual cuenta con todos los elementos requeridos para realizar las tareas deseadas. Por último, se estima el costo total de la prótesis, incluyendo el costo de sus componentes electrónicos y mecánicos, elementos de pernería y cableado, y su manufactura, obteniendo un total de S/. 2222.30, el cual aumenta a S/. 10522.30 al incluir costos de diseño y ensamble. Además, se realizan simulaciones acerca del comportamiento del sistema mediante el uso de software como Autodesk Inventor o la herramienta de simulación ANSYS. Del mismo modo, se exploran las pruebas experimentales requeridas para validar el funcionamiento de un músculo artificial para futuras pruebas experimentales de este elemento.

Actualmente, diversos laboratorios están implementando módulos de ensayo que permitan evaluar el funcionamiento de prótesis de miembro inferior sin la intervención de un paciente. Esto se debe a que no existe un estándar para evaluar la funcionalidad estas prótesis; el incremento de costo y tiempo en las pruebas y rediseño por el riesgo que suponen, así como otros inconvenientes como la falta de repetibilidad. Por ello, la presente tesis desarrolla el diseño de un módulo de ensayos para prótesis transtibial que permite emular condiciones de marcha en superficies planas, inclinadas y con irregularidades. Primero, se describe un marco teórico sobre el análisis cinemático y cinético de la marcha humana, así como un estado del arte referente a los módulos de ensayo existentes. Además, se presenta el diseño conceptual del módulo propuesto. Luego, se presenta el subsistema mecánico conformado principalmente por la estructura soporte, un eje lineal de husillo de bolas y una caja reductora rueda-tornillo sinfín; así como los cálculos mecánicos necesarios para su diseño, selección de componentes y una validación estructural por simulación digital. A continuación, en el diseño electrónico y de control, se presenta el diagrama de bloques, en el cual se aprecian los componentes tales como sensores y actuadores, fuentes de alimentación y controladores. Luego, se continúa con la selección de componentes y se presenta el subsistema electrónico definitivo. Después, se presenta el subsistema de control a utilizar y la lógica de funcionamiento general mediante un flujograma. Más adelante, se presenta la interfaz usuario-máquina del módulo de ensayos propuesta. Finalmente, se presenta la estructura de los planos y los costos estimados de diseño y fabricación, los cuales ascienden a S/. 51 212,76. Este diseño se diferencia de aquellos existentes en su capacidad de poder operar en distintas superficies. Gracias a este módulo, se permite prescindir de un paciente humano en una etapa inicial de diseño y fabricación, y de esa manera acelerar la etapa de rediseño, evaluar la competitividad y desempeño de prótesis transtibiales en terrenos variados encontrados en la vida diaria.

La presente tesis desarrolla el diseño de un dispositivo portátil de rehabilitación pasiva de muñeca que permite al usuario realizar los movimientos de flexión/extensión, desviación radial/cubital y pronación/supinación. Además, presenta un diseño antropométrico respecto al antebrazo y muñeca de la mujer peruana, tiene como principal tecnología de fabricación la impresión 3D. En el desarrollo de ingeniería del dispositivo, se presenta el diseño mecánico del dispositivo de rehabilitación junto con el cálculo de torque necesario para realizar los movimientos de muñeca. Además, se diseña un aplicativo móvil como interfaz de comunicación entre usuario-dispositivo. Por último, se diseña un sistema de control redundante con la finalidad de alcanzar los rangos de movimiento de muñeca deseados, así como también de cuidar la integridad del usuario. El costo de producción del dispositivo es de S/2,560.00 soles, siendo este menor al precio promedio que tienen otros dispositivos comerciales de rehabilitación de muñeca de modo que posee una ventaja competitiva en el mercado.

La presente tesis tiene como objetivo desarrollar un prototipo de cocina tipo anafe (cocina pequeña y transportable) de 1.5 kW de bajo costo y alta eficiencia que opera en la Ciudad de Lima. En un primer capítulo se determinan los requerimientos de diseño para un hogar peruano promedio y las características de las cocinas comerciales en base a normativa extranjera. Luego, en un segundo capítulo, se evalúa cada elemento de la cocina anafe de forma independiente para determinar su relevancia en aspectos como consumo, eficiencia y emisiones y economía. Finalmente, se genera un prototipo de cocina anafe y se evalúa tanto de manera energética como ambiental. Los resultados muestran que el rendimiento supera el valor mínimo recomendado por la norma extranjera, 58%; alcanzando 64.1% superando a las cocinas comerciales que se distribuyen a nivel nacional (alrededor de 46%). Con ello se reduce el tiempo de cocción de 1.4 horas a 1.1horas diarias de cocción y prolongar la autonomía en 11 días. A nivel nacional implica una reducción de 146.13 millones de kg de GLP y un ahorro de 40.28 millones de soles. Respecto al aspecto ambiental, la concentración de CO neutro se reduce a 0.052 %CON, valor por debajo de lo recomendado por la norma extranjera (0.1 %CON) y siendo 5 veces menos contaminante que las cocinas comerciales (0.283%CON). A nivel nacional, de implementarse un cambio de las cocinas anafe, se generaría una reducción de142.32 millones de kg de emisiones de CO2, esto implica un ahorro de 3.1 millones de soles. También se reduce la concentración de monóxido de carbono en 8.57 millones de kg. Finalmente, se presenta un análisis económico básico de los costos de fabricación de este prototipo, llegando a un costo de fabricación de S/ 25.6 soles. En conclusión, se presenta una cocina prototipo que logra tener un rendimiento superior al de las cocinas comerciales y reducir los GEI y contaminantes; sin superar los costos de fabricación de las cocinas que se distribuyen a nivel nacional. Todo ello bajo la recomendación de combustión, operación, construcción y de salud de las Normas internaciones.

El objetivo general de esta tesis es presentar el diseño de un sistema de fototerapia que pueda servir como una alternativa de solución para los pacientes del área de dermatología de nuestro país y que de ese modo puedan tener una mejor calidad de atención.

El objetivo de este trabajo es diseñar un sistema de monitoreo, medición y registro de presión sanguínea ambulatorio. Este sistema estará conformado por una parte mecánica que generará la presión sobre la arteria braquial en el brazo; una parte electrónica que permitirá adquirir las presiones diastólica, sistólica y principal para mostrarlas en una pantalla y/o transferirlas a una computadora donde un programa de control permitirá configurar el equipo, transferir, procesar y presentar la información.

Según la Organización Mundial de Salud (OMS) en el año 2015, de las 56.4 millones de defunciones registradas la causa principal fueron las cardiopatías isquémicas y los accidentes cerebrovasculares. En el mismo año, estableció como umbral mínimo la cantidad de 23 profesionales (médicos y enfermeras) por cada 10 000 habitantes. En el Perú, las muertes por enfermedades al corazón ocupan el segundo puesto de las causas de muerte más comunes con un 10.5% de la tasa de mortalidad. Asimismo según datos recabados del Instituto Nacional de Estadística e Informática (INEI) y el Ministerio de Salud (MINSA) en el año 2014, se cuenta con 26 profesionales de la salud por cada 10 000 habitantes con lo que se logra cumplir con lo recomendado por la OMS. Sin embargo, en algunos departamentos como por ejemplo Cajamarca, Piura y San Martín dicha relación no se cumple teniendo cada una 16,13 y 12 profesionales de la salud por cada 10 000 habitantes respectivamente. Además, se debe considerar que para el monitoreo de los pacientes en hospitales y centros de salud se requiere de un equipo médico de alto costo, el cual solo puede ser usado por personal médico capacitado. Debido a lo expuesto previamente, la presente tesis plantea el diseño e implementación de un módulo de monitoreo portátil cardiaco para zonas rurales, el cual realiza la adquisición de la señal electrocardiográfica de una derivación en pacientes que se encuentren en estado de reposo, la cual podrá ser observada en una aplicación para computadora. El módulo desarrollado está dividido en dos etapas. La primera etapa consiste en un circuito de adquisición y acondicionamiento de la señal ECG. Para la adquisición de dicha señal se colocarán tres electrodos al paciente, estos estarán conectados al módulo mediante cables apantallados, cuya función es reducir la interferencia electromagnética o el ruido generado por el movimiento de los cables. Además, se trasmitirán los datos adquiridos en esta etapa vía bluetooth a una computadora. La segunda etapa recibirá los datos previamente mencionados en una plataforma gráfica instalada en la computadora la cual contiene tres ventanas. La primera ventana se utiliza para acceder a la ventana de registro de datos y monitoreo ECG. La segunda ventana servirá para realizar el registro de los datos tanto del paciente como del operario. La tercera ventana, monitorea la señal ECG la cual mostrará el ritmo cardiaco y el número de pulsaciones por minuto a tiempo real que luego podrán ser exportados a un archivo Excel. Además, se agregó una funcionalidad para poder exportar los datos a una página web. Las pruebas del funcionamiento del módulo con las tarjetas ya integradas se realizaron en personas mayores de 18 años. De los resultados obtenidos en la etapa de validación se observa un error de 0.54%, lo cual se encuentra dentro del rango aceptable establecido en ANSI/AAMI EC 13:2002.

En la actualidad, en el Perú, no existe una gran difusión acerca de la electromiografía ni a todos los posibles usos que se le puede dar a esta ciencia. La electromiografía es usada clínicamente en el diagnóstico de enfermedades neuromusculares, tales como falta de fuerza, retraso en el desarrollo motor, trastorno de lenguaje, alteraciones ortopédicas, entre otras. Por otro lado es usada en el análisis biomecánico de deportistas, para mejorar su rendimiento deportivo, o en la rehabilitación para personas con cierto tipo de lesiones. El presente trabajo tiene como objetivo desarrollar un sistema que sea capaz de adquirir las señales electromiográficas que se generan durante la actividad muscular mediante el uso de electrodos de superficie. El sistema desarrollado tiene la capacidad de adquirir señales EMG de las extremidades superiores (bíceps, tríceps, flexor del antebrazo) e inferiores (gemelos). Este sistema cuenta con una etapa de adquisición de las señales bioeléctricas, una etapa de acondicionamiento de las señales y finalmente, una etapa de digitalización y comunicación con la PC, en donde se visualizarán las señales obtenidas en una escala temporal a través de una interfaz desarrollada. De las pruebas realizadas al sistema, se hizo posible notar una diferencia en el comportamiento de la señal EMG debido a parámetros como el tipo de contracción, tipo de músculo, peso con el que se realiza el ejercicio y el individuo al cual se le practican los ensayos.

El objetivo del presente estudio es diseñar e implementar un equipo regenerador de tejidos blandos basado en diodos emisores de luz y diodo láser, con potencia luminosa regulable entre 5-100mW, en pasos de 5mW; con frecuencia de pulsación del haz de luz, generado por una onda cuadrada simétrica, variable entre 1-100Hz, en pasos de 1Hz; y tiempo de aplicación entre 1 y 15 minutos, con pasos de 1min; de esta de manera se puede controlar la energía luminosa total emitida por los diodos emisores de luz o diodo láser que contribuya en la investigación de una posible solución a la necesidad de acelerar el proceso regenerativo de los tejidos blandos. En la presente tesis se usará una longitud de onda entre 630 – 660nm, luz roja, debido a que en este rango de longitudes de onda se ha demostrado científicamente que se acelera el proceso de regeneración de las células. Se abarcan temas específicos como conocimientos teóricos y prácticos acerca del fundamento clínico de la regeneración celular. Para la implementación del equipo se hizo uso de un microcontrolador, que permitió controlar la energía luminosa emitida por los diodos emisores de luz y el láser diodo hacia los tejidos blandos, controlando la potencia, la frecuencia y el tiempo del tratamiento, además de ayudarnos a implementar un equipo interactivo con el usuario que permita su fácil uso, con una pantalla LCD y un teclado matricial. Se implementó el equipo siguiendo algunas consideraciones teóricas de la norma de seguridad eléctrica para equipos médicos, IEC60601 y la norma IEC 601-2-22, para equipos médicos eléctricos con requerimientos particulares para la seguridad del diagnóstico y terapia de equipos con láser. Se realizaron pruebas eléctricas y se verificó que el margen de error de 10% permitido por la norma no fuese superado. Las pruebas se realizaron a la corriente entregada para la potencia luminosa deseada, frecuencia y tiempo. Los resultados en potencia luminosa fueron: un error mínimo de 0.15% y máximo de 2.744% para los diodos emisores de luz, y un error mínimo de 2.338% y máximo de 8.371% para el diodo láser. Los resultados en frecuencia fueron: un error mínimo de 0.417% y máximo de 0.625%. Por último, el resultado en tiempo fue de un error del 0.01%. Se verifica que se cumplen las normas básicas para la implementación del equipo. Además se observa que el equipo deberá pasar muchas más pruebas para ser comercializado, ya que requiere experimentación clínica lo cual no es parte de esta tesis. Finalmente se realizó una tabulación del costo del proyecto.

El presente documento de tesis tiene por objetivo el diseño de un módulo educativo en ultrasonografía Modo-B utilizando un emisor-receptor PANAMETRICS-NDT OLYMPUS 5800 y el desarrollo de un paquete de guías introductorias a la física e instrumentación del ultrasonido. Este trabajo se ha llevado a cabo a en el Laboratorio de Imágenes Médicas de la PUCP. La metodología implementada para el desarrollo comenzó con el diseño de un sistema de posicionamiento electrónico controlado por computadora, luego se implementaron funciones de control para el posicionador, funciones de captura por medio de un osciloscopio digital para el programa principal y finalmente una función encargada del procesamiento de la señal capturada. Todo el proceso se realizó utilizando el entorno de programación MATLAB y está contenido en una sola función principal que es utilizada en las experiencias de las guías junto a las funciones de control del posicionador. Para cuantificar la exactitud del sistema, se escanearon tres fantomas de hierro forjado dentro de los rangos focales del transductor escogido (PANAMETRICS NDT V306). En cada una de las pruebas se calculó la exactitud axial y lateral, comparando las medidas obtenidas con las magnitudes reales de los fantomas. Al finalizar el desarrollo de esta Tesis se logró implementar un sistema ultrasonográfico de posicionamiento dirigido por computadora con resolución de paso 0.05922” que genera imágenes en Modo-B con resolución axial y lateral menor a 0.25” y error de exactitud menor a 5%.