A subluxação do ombro é a complicação musculoesquelética mais comum das afecções do Sistema Nervoso Central e Periférico, que leva a diminuição do movimento, da função e aumento de dor. Um dos recursos auxiliares utilizados é a órtese que visa corrigir a deformidade, diminuir a dor e proporcionar a função. Este trabalho objetiva projetar e desenvolver o conceito de uma órtese personalizada estabilizadora de ombro. A metodologia de desenvolvimento de projeto de produto esta dividida em três fases: informacional, conceitual e projeto preliminar. Na fase informacional foi realizada pesquisa bibliográfica, de patentes e de mercado e foram entrevistados 30 prováveis usuários; coletados os dados antropométricos, força muscular manual e goniometria. Na fase conceitual, baseado na fase informacional e a partir da Metodologia TRIZ (Teoria da Resolução de Problemas Inventivos) foi proposto um desenho original de órtese híbrida, personalizada e manufaturada em tridimensional, usando estruturas rígidas e faixas de tração, que estabilizem o ombro, diminua a dor e permita a função. A fase do projeto preliminar foi composta por escaneamento tridimensional e uso de softwares que transformam uma imagem digitalizada em formato STL®. Foram realizadas sucessivas evoluções do projeto com geração de desenhos e peças prototipadas que foi avaliada por um usuário. Na fase informacional, a pesquisa de patentes e de mercado mostrou que há uma predominância dos modelos de órtese estabilizadora de ombro com material flexível onde o principal meio de tração é dado por faixas na diagonal e transversal ao tronco, tendendo a posicionar o ombro em rotação interna. Enquanto os usuários relataram expectativa de uma órtese que corrija o posicionamento, tenha melhor conforto térmico e tátil, menos cheiro e de fácil limpeza. O conceito desenvolvido foi: órtese personalizada, fácil de higienizar e de por/tirar, resistente, articulada, leve, em plástico ABS (acrilonitrila, butadieno e estireno) impressão tridimensional, com veste nos dois braços, com faixas de tração rígidas fixadas à cintura, visando à correção da subluxação do ombro com conforto, menor dor além de permitir função. O teste com usuário corroborou com o conceito, pois o protótipo preliminar apresentou bom acoplamento ao tronco, tração satisfatória e possibilidade de realizar um maior número de atividades diárias com menos dor e sensação de cansaço. / The shoulder subluxation is the most common musculoskeletal complication of Central and Peripheral Nervous System disorders, which leads to a decrease in movement, function and increase in pain. One of the resources used to help with this issue is the orthosis that aims to correct the deformity, decrease the pain and provide function. This work aims to design and develop the concept of a personalized shoulder stabilizing orthosis. The methodology used on the product design is divided into three phases: informational, conceptual and preliminary design. In the informational phase, bibliographic, patent and market research were carried out and 30 potential users were interviewed; anthropometric data, manual muscle strength and goniometry were collected. In the conceptual phase, based on the informational data and using TRIZ Methodology (Theory of Inventive Problem Solving), an original concept design of a hybrid orthosis, personalized and manufactured three-dimensional, using rigid structures and traction bands, was proposed to stabilize the shoulder, reduce pain and allow function. The preliminary design phase consisted of tridimensional scanning and the use of software that transformed a scanned image into STL®. Successive evaluations of the project were carried out with generation of designs and prototyped parts - which the user has evaluated. During the informational phase, the patent and market research demonstrated a predominance of the stabilizing orthosis models using flexible material where the main form of traction was given by diagonal and transverse bands to the trunk, tending to position the shoulder in internal rotation. Users have reported the expectation that this orthosis could correct the shoulder positioning and that it has a better thermal and tactile comfort, less smell and easier to clean. The concept developed was: a personalized orthosis, easy to sanitize and to put on/take off, resistant, articulated, lightweight, in ABS (Acrylonitrile butadiene styrene), three-dimensional printing, with a vest in both arms, rigid traction bands fixed to the waist, aiming to correct the shoulder subluxation with comfort, less pain while allowing function. The user test corroborated with the concept, as the preliminary prototype presented good trunk coupling, satisfactory traction and the possibility to perform a greater number of daily activities with less pain and less fatigue caused by limb weight.

Considerando-se o atual estagio de desenvolvimento das máquinas elétricas, tanto em termos de ferramentas computacionais auxiliares nas simulações e nos projetos, quanto de materiais e sistemas eletrônicos de acionamento e controle, propõe neste trabalho a construção de um dispositivo eletromecânico, na classe dos motores elétricos lineares, que atenda as necessidades e se aplique a bioengenharia, mais propriamente as próteses de membro superior, na forma de acionador translacional. Este dispositivo deve substituir os sistemas que utilizam motores elétricos rotativos com mecanismos de adaptação mecânica (roldanas, vários fios, redutores), que convertem o movimento rotacional em linear. Também, os dispositivos híbridos, como atuadores eletro-hidráulicos e eletropneumáticos, que necessitam de fontes de energia de naturezas diferentes da eletroeletrônica, podem ser substituídos pelas maquinas elétricas lineares. Uma revisão dos conceitos relacionados a área de bioengenharia e feita, destacando-se os mecanismos de transmissão existentes. E apresentada uma analise comparativa entre os principais motores lineares, enfatizando-se as características construtivas, as vantagens e as desvantagens de cada um, relacionados a aplicação. A escolha da maquina a ser projetada e construída recaiu no motor linear síncrono, com imas permanentes na superfície da parte móvel, em uma estrutura tubular. Para esta maquina, e exposta uma metodologia de projeto, baseando-se nos seguintes tópicos: equacionamento do circuito magnético, cálculos de parâmetros utilizando-se o método dos elementos finitos e modelagem matemática por meio das equações por fase. Apos a etapa teórica, a construção da maquina e apresentada juntamente com os ensaios experimentais, possibilitando a comparação das características reais em relação ao projeto inicial. Por fim, o motor e aplicado ao dedo artificial, verificando-se a sua capacidade de substituição do motor rotativo. / By means of the latest technological advances of the electrical machines, both in terms of computational aids in simulations and designs, materials and electronic systems of drive and control, this work put forward the construction of an electromechanical device, in the class of the linear motors. It will be applied to bioengineering area, in particular in upper limb prostheses, in the form of a translational actuator. This linear motor must substitute the systems that use electric rotational motors with planetary gears and lead screw transmission, to convert the rotational movement into linear. The hybrid mechanisms, like electro pneumatic/hydraulic actuators, which need energy sources different from electronics, can be changed for the linear electric machines too. A review about bioengineering topics is done, where the existent mechanical mechanisms are highlighted. According to the application necessities, the advantages and disadvantages of different topologies of electric linear machines are compared and the constructive characteristics are emphasized. The tubular linear synchronous motor, with permanent magnets on the surface of the mobile part, was chosen to be applied to hand prostheses. To this machine, a design methodology is presented for calculating the motor dimensions, based on the following subjects: magnetic circuit equating, finite element analyses to evaluate parameters and machine dynamic modeling. After the theorethical stage, the construction of the machine is presented with the experimental results, allowing comparisons between the real characteristics and the initial design features of the motor. Finally, the machine is applied to an artificial finger to verify its capability to replace the rotational motor.

Considerando-se o atual estagio de desenvolvimento das máquinas elétricas, tanto em termos de ferramentas computacionais auxiliares nas simulações e nos projetos, quanto de materiais e sistemas eletrônicos de acionamento e controle, propõe neste trabalho a construção de um dispositivo eletromecânico, na classe dos motores elétricos lineares, que atenda as necessidades e se aplique a bioengenharia, mais propriamente as próteses de membro superior, na forma de acionador translacional. Este dispositivo deve substituir os sistemas que utilizam motores elétricos rotativos com mecanismos de adaptação mecânica (roldanas, vários fios, redutores), que convertem o movimento rotacional em linear. Também, os dispositivos híbridos, como atuadores eletro-hidráulicos e eletropneumáticos, que necessitam de fontes de energia de naturezas diferentes da eletroeletrônica, podem ser substituídos pelas maquinas elétricas lineares. Uma revisão dos conceitos relacionados a área de bioengenharia e feita, destacando-se os mecanismos de transmissão existentes. E apresentada uma analise comparativa entre os principais motores lineares, enfatizando-se as características construtivas, as vantagens e as desvantagens de cada um, relacionados a aplicação. A escolha da maquina a ser projetada e construída recaiu no motor linear síncrono, com imas permanentes na superfície da parte móvel, em uma estrutura tubular. Para esta maquina, e exposta uma metodologia de projeto, baseando-se nos seguintes tópicos: equacionamento do circuito magnético, cálculos de parâmetros utilizando-se o método dos elementos finitos e modelagem matemática por meio das equações por fase. Apos a etapa teórica, a construção da maquina e apresentada juntamente com os ensaios experimentais, possibilitando a comparação das características reais em relação ao projeto inicial. Por fim, o motor e aplicado ao dedo artificial, verificando-se a sua capacidade de substituição do motor rotativo. / By means of the latest technological advances of the electrical machines, both in terms of computational aids in simulations and designs, materials and electronic systems of drive and control, this work put forward the construction of an electromechanical device, in the class of the linear motors. It will be applied to bioengineering area, in particular in upper limb prostheses, in the form of a translational actuator. This linear motor must substitute the systems that use electric rotational motors with planetary gears and lead screw transmission, to convert the rotational movement into linear. The hybrid mechanisms, like electro pneumatic/hydraulic actuators, which need energy sources different from electronics, can be changed for the linear electric machines too. A review about bioengineering topics is done, where the existent mechanical mechanisms are highlighted. According to the application necessities, the advantages and disadvantages of different topologies of electric linear machines are compared and the constructive characteristics are emphasized. The tubular linear synchronous motor, with permanent magnets on the surface of the mobile part, was chosen to be applied to hand prostheses. To this machine, a design methodology is presented for calculating the motor dimensions, based on the following subjects: magnetic circuit equating, finite element analyses to evaluate parameters and machine dynamic modeling. After the theorethical stage, the construction of the machine is presented with the experimental results, allowing comparisons between the real characteristics and the initial design features of the motor. Finally, the machine is applied to an artificial finger to verify its capability to replace the rotational motor.