La 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. / Tesis

La presente tesis parte de la revisión de un prototipo de agitador electromecánico (equipo ampliamente utilizado en laboratorios clínicos y hospitales) con movimiento orbital y control de temperatura, velocidad y tiempo, la cual otorgó la información necesaria para el diseño de sus mejoras. La misma abarca desde el respaldo teórico necesario que fundamenta la investigación hasta el completo desarrollo del tema planteado. La investigación tuvo como objetivo principal dar una completa revisión a un prototipo de agitador ubicado en el laboratorio de electrónica de la PUCP, el cual fue construido dentro de las actividades del Grupo de Desarrollo de Equipos para Laboratorios Biológicos (EquiLaB) varios años atrás (del cual no se poseía información alguna). La revisión buscó otorgar las bases necesarias para proceder a realizar observaciones, recomendaciones y diseños necesarios para que, al ser implementados, mejoren el funcionamiento del prototipo con miras a convertirse en un producto terminado que pueda competir en funcionamiento y costo contra los equipos agitadores comerciales. Tras la realización del marco teórico y problemático que acompañan la investigación se procede a realizar la revisión del prototipo. Esta fue dividida en las diferentes partes a revisar que contenía el equipo, siendo estas, la electrónica, el motor DC, la mecánica, el control de temperatura y la programación. Cada una de las secciones revisadas va acompañada de las correspondientes observaciones, recomendaciones y/o diseños necesarios según la sección que se revisa. En el caso de los diseños propuestos para la sección del control de temperatura, estos fueron simulados a fin de observar su correcto funcionamiento. Asimismo, cada recomendación y/o observación realizada se basa en el estudio y en los ensayos realizados como parte de la revisión del prototipo y se respaldan en estos. Una vez finalizada la revisión e investigación de las posibles mejoras los resultados se compararon con los objetivos iniciales propuestos, llegando a la conclusión que de implementar los diseños realizados y de seguir las recomendaciones propuestas, será posible, tras las pruebas y estudios correspondientes, obtener un producto que posea funcionalidades comparables a las de un agitador comercial con un posible menor costo, como se muestra en el presupuesto presentado en el presente documento. / Tesis

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%. / Tesis

En la medicina de rehabilitación, los mecanismos paralelos del tipo plataforma de Stewart-Gough están siendo usados para la rehabilitación de tobillo de pacientes con discapacidad. El movimiento de la plataforma debe simular o seguir, de manera precisa, a los movimientos de un tobillo al querer caminar o ponerse de pie. Por lo tanto, como parte de un proyecto que tiene como finalidad recrear la trayectoria recorrida por el conjunto tobillo-pie durante la marcha, este trabajo de tesis se enfoca en el diseño e implementación del sistema de control de la cinemática de una plataforma Stewart-Gough. Para lograr posicionar de manera exacta y precisa la plataforma en una posición y orientación dada, primero, fue necesario hallar un modelo aproximando de los actuadores de la plataforma. Con los modelos hallados se simuló el comportamiento de los actuadores, y al comparar los resultados de estas simulaciones con los datos reales se obtuvieron errores menores al 1%. El control diseñado para cada actuador se basa en una topología de lazo con retroalimentación negativa, cuyo algoritmo de control es un PID (proporcional – integral - derivativo). Sin embargo, dado que los modelos obtenidos no eran lineales, no era posible usar técnicas de sintonización para algoritmos PID convencionales. Por lo cual fue necesario derivar una ecuación que relaciona los parámetros del algoritmo con el tiempo de establecimiento deseado y el modelo de los actuadores. Finalmente, con el sistema de control implementado el microprocesador XS1-L1, de procesamiento multi-hilo, se logró obtener errores dentro del rango de movimiento de un tobillo (3% en una marcha normal, y tiempos de establecimiento para cada actuador con error ± 0.5 segundos con respecto al tiempo deseado. / Tesis

El pulsímetro es un instrumento para medir constantemente la frecuencia cardíaca de un paciente, tiene un transductor con dos piezas, un emisor de luz y un fotodetector, generalmente en forma de pinza y que se suele colocar en el dedo, después se espera recibir la información de la frecuencia cardíaca. La medida de la frecuencia cardíaca resulta vital para un adecuado seguimiento del paciente durante una intervención quirúrgica. En pacientes que se encuentran hospitalizados o recibiendo algún tipo de tratamiento ambulatorio su constante monitorización es necesaria. Por otro lado, los pulsímetros empleados en la actualidad son idóneos para la monitorización de señales en un paciente que se encuentra en estado de reposo, pero presentan obstáculos cuando el paciente se encuentra en constante movimiento. En los pacientes pediátricos esta situación es muy usual, el constante movimiento del paciente dificulta la monitorización en tiempo real y la señal obtenida resultará poco confiable; además de resultar de gran inconveniente para el paciente, el estar conectado a la interfaz de monitorización por medio de cables. Por otro lado, los transtornos de la frecuencia cardíaca en pediatría son relativamente frecuentes, siendo la mayor parte de las veces arritmias de tipo asintomáticas, he aquí donde se puede apreciar su vital importancia. Por lo tanto, el objetivo del presente trabajo es diseñar una herramienta no invasiva, un prototipo de pulsímetro, que pueda transmitir de manera inalámbrica las mediciones de frecuencia cardíaca con la finalidad de mejorar el cuidado del paciente pediátrico. La implementación de una transmisión inalámbrica favorecería significativamente en la mejora de la calidad del cuidado del paciente pediátrico. / Tesis

Actualmente en el Perú, a diferencia de otros países latinoamericanos, los centros de salud no cuentan con un Sistema de Mantenimiento Preventivo de sus equipos médicos. La calibración de equipos médicos no es una práctica frecuente ni obligatoria ya que se carece de un marco legal que exija el cumplimiento de normas internacionales de mantenimiento y calibración. El mantenimiento continuo de estos equipos es fundamental ya que, en muchos casos, sirven para mantener con vida a un ser humano. Dentro de este grupo de equipos médicos críticos se encuentra el ventilador pulmonar, que como se explicará más adelante es empleado para proveer de soporte respiratorio a pacientes que no puedan asumir la función natural de respiración. Más aún, los que trabajan en UCI (Unidad de Cuidados Intensivos) toman control completo de esta tarea, es decir, del correcto funcionamiento del ventilador depende la vida del paciente. Entonces es indispensable que un dispositivo como éste se encuentre en perfecto estado, y esto sólo se logra realizando un mantenimiento tanto preventivo como correctivo a lo largo de la vida útil del equipo. Sin embargo, la implementación de un sistema de mantenimiento y calibración se haya suscrito dentro de limitaciones tales como los recursos económicos con que cuente el centro de salud, la disponibilidad del personal técnico calificado, entre otras cosas. El presente trabajo de investigación pretende aportar a la problemática descrita con el diseño de un protocolo de calibración del parámetro de FiO2 en el ventilador pulmonar; para realizar las pruebas correspondientes se cuenta con el analizador de oxígeno, el cual será usado como instrumento de medición. La norma IEC 60601-2-12 “Requisitos particulares para la seguridad de los ventiladores pulmonares” ha sido aplicada al desarrollo de este documento para proveerlo de un marco normativo internacional. Todas las pruebas y ensayos descritos en este documento fueron desarrollados en el Hospital Dos de Mayo con la colaboración del Departamento de Mantenimiento de Equipos Médicos y la Unidad de Cuidados Intensivos de dicha institución. / Tesis

Las principales enfermedades causantes de disfunción motora son los trastornos neurológicos, los cuales comprenden desde la epilepsia, esclerosis múltiple, Alzheimer, accidentes cerebros vasculares hasta dolor de cabeza. La pérdida total o parcial de la autonomía de la mano es el resultado más frecuente. Esto ocasiona en la persona la incapacidad para realizar sus tareas de forma independiente afectando tanto su vida como su autoestima. Los primeros dispositivos de ayuda en la vida diaria fueron los dispositivos netamente mecánicos, en donde encontramos cucharas, tenedores, cuchillos especiales entre otros, luego con la aparición de la electrónica los dispositivos evolucionaron hasta convertirse en prótesis o exoesqueletos cada vez más sofisticadas. Entre las prótesis más sofisticadas se encuentran las capaces de simular los movimientos, velocidad y fuerza de una mano real; sin embargo, debido a su alto costo son muy poco usados en el Perú. La presente tesis tiene como objetivo principal el diseño en una versión primaria de exoesqueleto de mano basado en músculo activo artificial (Flexinol) con dos dedos para la ayuda en la vida diaria. Como objetivos específicos se estudiaron la biomecánica de la mano, se analizó el uso del Flexinol, se implementó una mano impresa en 3D y se diseñó el sistema eléctrico y electrónico para el control del Flexinol con pruebas de movimientos y funciones básicas. En el prototipo, se utilizaron técnicas de ahorro de corriente como PWM para excitar al Flexinol; además, del uso de mosfets en lugar de transistores obteniendo un consumo total entre 500-700 mA. Por otro lado, el control de la planta permitió reproducir los movimientos de abducción y aducción de una mano real con una precisión de 2 grados sexagesimales. Por último, el prototipo obtenido es de bajo costo y peso con la finalidad de estar al alcance de todas las personas. / Tesis

El 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. / Tesis

Los nódulos tiroideos son un problema de alta preocupación e importancia para el diagnóstico médico debido a que su proliferación puede causar cáncer. Según la Sociedad Americana de Cáncer, el número de nuevos casos de cáncer de tiroides en el 2014 es 62 980, lo cual comparado con los 44 670 nuevos casos en el 2012 se infiere que se debe generar mayor conciencia sobre este problema [7]. El ultrasonido está siendo utilizado para la caracterización de nódulos tiroideos en dos grupos: benignos/normal o malignos, sin embargo ninguna técnica basada en ultrasonido posee la suficiente especificidad y sensibilidad para realizar una fiable distinción [8 - 10]. Como resultado, la aspiración con aguja fina permanece todavía como el estándar de oro para la evaluación de cáncer de tiroides [14]. Por eso, es necesario desarrollar herramientas no invasivas que ayuden en la tarea de la identificación de los tejidos malignos en la glándula. Varios investigadores usaron el ultrasonido cuantitativo basado en coeficientes de retrodispersión (BSC) por su potencial en caracterizar varios tejidos y su independencia en el sistema y operador. En particular, se han desarrollado estudios en tiroides roedores ex vivo y tiroides humanos en vivo y ex vivo [15 - 18], pero poseen ciertas limitaciones: 1) falta de aclaración de la relación de los estimados de BSC de roedores con el cáncer de tiroides humano [15, 16] y 2) no se estimó correctamente parámetros basados en BSCs por la carencia de compensación por atenuación [20]. La presente investigación desarrolla el método de maniquí de referencia (MMR) para la estimación de BSCs en tiroides sanas en vivo. Para este fin, se realizó y validó primero las estimaciones de BSC en maniquíes físicos calibrados y en datos de hígados humanos para luego estimar los BSCs de 5 tiroides sanas. De estas estimaciones, se obtuvieron el valor medio (mBSC) de las curvas de BSC y el coeficiente de variación (CV) que es la desviación estándar dividido por la media. En conclusión, se logró errores de exactitud menores a 2 dB en la medición de BSC de maniquíes y se validó los datos de hígados humanos comparándolos con los datos reportados en la literatura especializada. Además, se determinó las estadísticas de BSCs estimados de 5 pacientes (media y desviación estándar: 0.027±0.005 1/(sr.cm) y coeficiente de variación a través de todos los pacientes: menor al 6%). Los resultados preliminares sugieren que los BSCs tienen potencial para la caracterización de tiroides humanas. / Tesis

Una incubadora proporciona un microambiente favorable para neonatos que necesitan cuidados especiales. Por esta razón, el Grupo de Investigación y Desarrollo de Equipos Médicos y Sistemas (GIDENS) de la Pontificia Universidad Católica del Perú viene desarrollando un Prototipo de Equipo Telemédico de Soporte de Vida Neonatal (ESVIN); una de las carencias que presenta este prototipo es el control de temperatura de piel o también llamado modo servocontrolado, esto se debe a que el algoritmo de control de temperatura aún no ha sido desarrollado. El presente trabajo de tesis tiene como objetivo el diseño y la implementación de un algoritmo de control de temperatura corporal neonatal con un error menor a 0.7 º C en condición de estabilidad térmica y en un rango de temperatura que va de 35 º C a 37 º C, ambos según la norma IEC 60601-2-19. En la primera etapa del desarrollo y previo análisis de la Planta, se obtuvieron los parámetros PID para un controlador digital, se diseñó e implementó un primer algoritmo de control y se realizaron tres ensayos que demuestran que el error en estado de estabilidad térmica es menor que 0.7º C en un rango de control de 35º C a 37º C, además las temperaturas mostradas en la pantalla del prototipo ESVIN van de 24º C hasta 40º C. En la segunda etapa se realizaron dos ensayos, en cada uno de ellos se llevó a cabo el rediseño e implementación del algoritmo de control con el fin de corregir el sobreimpulso y realizar el calentamiento de la Planta a razón aproximada de 1º C / hora. Finalmente el resultado fue el control de temperatura de piel en un rango de 35º C a 37º C con un error de 0.247º C y se logró calentar 2.5º C en dos horas. De esta manera se contribuyó a culminar con el modo servocontrolado del prototipo ESVIN. / Tesis