Orientador: Alberto Cliquet Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-18T01:33:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alonso_KarinaCristina_M.pdf: 1360725 bytes, checksum: ef5853f896fca8b4d6065d76c5ba5352 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A lesão medular é umas das mais graves e incapacitantes síndromes neurológicas que acomete o ser humano gerando distúrbios motores, sensitivos e neurovegetativos. A cadeira de rodas maximiza a locomoção funcional, a confiança, a independência e o conforto de seu utilizador e, portanto são utilizadas por grande parte dos deficientes físicos. Os indivíduos com lesão medular, aptos a transferir independentemente, possuem, normalmente, um lado preferencial para realizar suas transferências, o que pode gerar desequilíbrios musculares, futuras patologias e/ou lesões nos ombros. O objetivo do estudo foi avaliar a estratégia das transferências de paraplégicos da cadeira de rodas. Participaram do estudo doze sujeitos lesados medulares (T2 a T12), aptos a realizar independentemente a transferência da cadeira de rodas para um tablado com um metro quadrado de área por meio metro de altura. As imagens dos marcadores reflexivos nos pontos anatômicos foram capturadas por seis câmeras de infravermelho ProReflex e processadas através de um software específico (QTrac). Parâmetros cinemáticos do tronco, cabeça e ombros foram avaliados. A comparação das medidas entre os fatores estudados utilizou a ANOVA para medidas repetidas com transformação por postos. O nível de significância adotado para os testes estatísticos foi 5% ou ? 0,05. A pesquisa comparou três fatores: alturas da lesão (alta e baixa), lado de preferência e não para transferir e as duas primeiras fases da transferência (pré-levantamento e levantamento) para duração das fases da transferência, velocidade angular máxima e aceleração angular, índice de curvatura e deslocamento angular de cabeça, porém para deslocamento angular de ombros foi associado à comparação ombro líder e contralateral. A tarefa de transferência foi dividida em três fases: prélevantamento, levantamento e pós-levantamento. A duração das três fases e o índice de curvatura do esterno e da cabeça apresentaram significância estatística (p<0,05) na comparação das fases analisadas. O deslocamento angular dos ombros nos planos (x-y) e (y-z) mostraram significância estatística no efeito altura da lesão e lado da transferência (x-y: p=0.0470; y-z: p=0.0134) e o deslocamento angular da cabeça no plano (x-z) apresentou p=0.0274 no efeito lado da transferência. Os resultados obtidos com o estudo facilitaram a compreensão biomecânica e a descrição das características dos movimentos dos ombros, cabeça e tronco de sujeitos com lesão medular torácica, durante as transferências da cadeira de rodas. Embora, algumas variáveis não tenham atingido valores significativos, observou-se que há diferenças nas estratégias de transferências para as alturas das lesões / Abstract: Spinal Cord injury is one of the most severe and impairing neurological syndrome that causes motor, sensitive and central neural system disorders in humans. Wheelchair maximizes functional locomotion, the reliance, independence and the comfort of theirs users, so it is very used for the persons with physical deficiencies. These subjects usually perform their independent transfers using one side of their preference which may lead to a muscle unbalancing and future injuries. The objective of this study was to assess the wheelchair transfer strategies of paraplegic subjects. Twelve thoracic spinal cord injured subjects participated in this study (T2 to T12), and they were able to independently perform the transfers from a wheelchair to a table with an area of one square meter by half meter height. Images of reflexive anatomic markers were captured by six ProReflex infrared cameras and processed through a QTRac Capture software. Kinematics parameters of the trunk, head and shoulders were assessed. The comparison of the variables among the evaluated factors used ANOVA for repetitive measures with segmented factors. The significance adopted level for statistical tests was 5% or ? 0,05. This research compared three factors (injury height, preference and nonpreference side and phases) for transfer time of phases, maximum angular speed and angular acceleration, curve index and head angular displacement. And also besides the comparisons cited above, the shoulder angular displacement were compared the leading and contralateral shoulders. The transfer task was divided in three phases: pre-lift, lift and post-lift. Three phases duration and curve index had statistical significance (p<0.05). The shoulder angular displacements on x-y and yz plans showed statistical significance on injury height effect and transfer side (x-y: p=0.0470; y-z: p=0.0134) and head angular displacement on x-z plan showed p=0.0274 on transfer side effect. The obtained results with this research make easy the biomechanical understanding and the description of shoulder head and trunk movement characteristics of spinal cord injury subjects on their transfer tasks from wheelchair. Although some variables did not reach significant scores, it was observed that there are differences on transfer strategies for the heights of injuries / Mestrado / Fisiopatologia Cirúrgica / Mestre em Ciências

Orientador: Elizabeth Maria Aparecida B. Quagliato / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas / Made available in DSpace on 2018-08-03T15:11:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Peixoto_BeatrizdeOliveira_D.pdf: 9115412 bytes, checksum: d6996f3af9dfc52b429e7d9120ede40d (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Este estudo avaliou o diagnóstico e o prognóstico de pacientes com lesão medular através do potencial evocado sômato sensorial (PESS), avaliação ASIA (classificação neurológica da lesão medular e medida de independência funcional (FIM) e escala de deficiência) e avaliação fisioterápica. O efeito da estimulação elétrica neuromuscular (EENM) foi comparado ao tratamento fisioterápico convencional (FC). Foram estudados 19 pacientes com lesão medular, com idade de 16 a 50 anos e de ambos os sexos, que foram divididos em 2 Grupos: Grupo A ¿ EENM -09 pacientes paraplégicos e tetraplégicos pertencentes ao Programa de Estimulação Elétrica Neuromuscular (PEENM) e Grupo B - FC ¿ 10 pacientes paraplégicos e tetraplégicos pertencentes ao Programa do Tratamento Fisioterápico Convencional (PFC). Os dados foram submetidos à análise descritiva através de tabelas de freqüência e medidas de posição e dispersão. Para comparar os dois grupos em relação às variáveis da avaliação ASIA, foi utilizado o teste t de student. Para comparar a primeira e segunda avaliação para cada grupo, em relação as variáveis da avaliação ASIA, foi realizado o teste t student. Para comparar os dois grupos com relação às variáveis categóricas da avaliação fisioterápica, foi utilizado o teste Exato de Fisher. O nível de significância adotado foi de 0,05. A análise estatística revelou uma melhora nas respostas das avaliações ASIA, avaliação fisioterápica tanto no PEENM e PFC, sem diferença entre os mesmos. Em relação ao PESS, o paciente que mostrou potencial evocado normal obteve maior progresso na medida de independência funcional (FIM) e escala de deficiência ASIA em comparação com os outros pacientes. Estas análises levaram à avaliação da viabilidade de um Programa de Estimulação Elétrica Neuromuscular como complemento do Programa de Fisioterapia Convencional em pacientes com lesão medular na fase crônica. A avaliação da ASIA e avaliação fisioterápica complementaram, no diagnóstico e prognóstico de pacientes com lesão medular. O tamanho da amostra residual impediu que se avaliasse estatisticamente o papel de um resultado do PESS normal no prognóstico dos pacientes, embora empiricamente esse pareça ser o caso / Abstract: We evaluate herein diagnosis and prognosis in patients with traumatic medullary injury in their chronic phase treated with neuromuscular electric stimulation and compared with other similar patients who underwent conventional treatment. These patients were evaluated by somatosensory evoked potentials, the ASIA scale for medullary trauma (neurological classification of medullary lesion and functional independence measure and deficiency scale) and physical therapy-oriented clinical evaluation. Evoked potentials were correlated with prognosis in both groups of patients, irrespective of their treatment. This was done by following up 19 paraplegic and tetraplegic patients of both sexes divided into two groups: 9 patients undertook the experimental Neuromuscular Electric Stimulation Programme (EENM) and 10 patients underwent our standard physical therapy treatment (PFC). Data so obtained were submitted to descriptive analysis by frequency tables and position and dispersion measures. The EENM and PFC groups were compared by Student's Test. Evaluations of either group before and after treatment were compared by Student's paired t Test. Categorical variables were compared by means of Fisher's Exact Test. In all cases a 0,05 level of significance was adopted as norm. This statistic analysis revealed an increase both in ASIA scores and an inprovement in the clinical evaluation in both groups irrespective of the treatment employed. As for the somatosensory evoked potentials, the only patient with normal responses obtained the widest improvement in functional indepencence measure evaluation. These analyses showed that EENM gives results similar to those of PFC in the treatment of chronic medullary injury. The rather reduced size of the remaining group did not permit the statistical evaluation of a normal somatosensory evoked response in the prognosis, even though it seems empirically that it seems to be a prognostic indicator / Doutorado / Ciencias Biomedicas / Doutor em Ciências Médicas

Orientador : Alberto Cliquet Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-18T14:09:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Arantes_RicardoFerreira_M.pdf: 7733501 bytes, checksum: c201c06b559a0242f452592e8d08a186 (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: A reabilitação de portadores de lesão medular é baseada em Sistemas Híbridos (órteses mecânicas e Estimulação Elétrica Neuromuscular - EEN) com Sensores para o Controle Automático de Marcha (SCAM) : chaves externas nos pés,transdutor patelar. Durante o ciclo da marcha, os SCAM's detectam as fases de suporte e balanço, enquanto que uma Central de Controle Automático (CAC)permite a estimulação de uma perna para o passo, ao mesmo tempo em que habi1ita a outra para suporte.Esta estimulação ocorre logo que a posição espacial correta do paciente é detectada. O sistema consiste em três fases:DETECÇãO, PROCESSAMENTO e EXECUÇão Durante a DETECÇãO, ocorre a conversão do sinal mecânico de força dos pontos monitorados em um sinal elétrico ana16gico, através dos sensores (nicro-chaves e extensômetros); no PROCESSAMENTO, a análise comparativa entre os parâmetros teóricos e os físicos detectados,pré-estabelecidos para cada paciente, será capaz de produzir os comandos de controle para a próxima fase; a EXECUÇÂO, onde o estimulo do Arco reflexo Artificial na perna de suporte e a estimulação da perna livre irão restaurar a marcha para a reabilitação do paciente. A reabilitação do paciente usando o sistema foi feliz, mostrando Um futuro promissor para o uso de Sistemas H1bridos com EEN e SCAM na Engenharia de Reabilitação / Abstract: The rehabilitation of spinal cord injuried (SCl) subjects is based on Hybrid Systems (mechanical orthoses and Neuromuscular Electrical Stimulation - NMES)with Sensors for Automatic Gait Control (SCAG) external footswitches, patellar transducer. During the gait cycle the SCAGs detects the swing and the stance phases while a Central of Automatic Control(CAC)allows the stimulation of one leg for the step at the same time that enables the other to supporting. This stimulation occurs as soon as the correct spatial position of the patient is detected. The system consists of three phases:DETECTION,PROCESSING and EXECUTION. During detection,it occurs the conversion of a mechanical strengh signal of the monitored points to an analogical electric signal by means of the sensors (strain gages and m1cro-sw1tches); dur1_g the processing, the comparat1ve analysis between theoretical and detected physic parameters, pre-seted for each pat1ent, will be able to produce the control commands for the next phase;in the execution,the Artificial Arc-Reflex stimulus in the supporting leg and the stimulation on the free leg will restore the gait to the patient. The rehabilitation of patients using this technique was successfull, showing a promising future for the use of Hybrid Systems with NMES and SCAGs in Rehabilitation Engineering / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Made available in DSpace on 2015-08-20T17:10:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-04-15. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-20T17:26:57Z : No. of bitstreams: 1 000844520.pdf: 79056772 bytes, checksum: 76bae87bd2afcf85e99daea71b42d4b9 (MD5) / No presente trabalho, foi realizada uma modificação estrutural em um esqui ergométrico comercial com o objetivo de acomodar pessoas com deficiência motora, de forma segura, visando a prática de atividades físicas. Dois acelerômetros e quatro células de carga foram instalados para o monitoramento dinâmico dos movimentos dos membros inferiores e a distribuição de carga sobre os pontos de apoio do esqui ergométrico. A adaptação de um assento anatômico no esqui possibilitou a acomodação de paraplégicos, de forma confortável, sem comprometer a liberdade na execução dos movimentos dos membros inferiores, produzidos com o auxílio dos braços. Nos testes realizados, não foi relatado desconforto algum por parte de dois paraplégicos sentados no esqui. Os quatro sensores de força utilizados apresentaram resposta linear, com coeficiente de correlação de 0,9928. Os acelerômetros foram calibrados de forma estática, com o auxílio do software LabVIEW, convertendo-se a sua variação angular em deslocamento de um ponto localizado no centro da plataforma de força, situada nos pés. Para a validação dos dados referentes ao comportamento dinâmico dos acelerômetros, um processo de decomposição de imagem baseada na análise de vídeos, em ambiente MATLAB, foi empregado. Os dados revelaram uma similaridade entre ambos os sistemas de medição, comprovada pelos valores RMS referentes à amplitude de movimento em um ensaio dinâmico com uma variação de 3,57% e 4,94% na direção horizontal, respectivamente, para os acelerômetros direito e esquerdo. Dois voluntários com paralisia cerebral (PC) participaram de testes realizados no esqui, acompanhados por um médico e um fisioterapeuta, por um período de três semanas, sendo os testes realizados três vezes por semana. Para efeito de comparação, dois voluntários hígidos foram submetidos aos testes. Os voluntários com PC apresentaram amplitude de movimento dos pés inferior em... / In this study, a structural change was made in a commercial ergonomic ski in order to accommodate paraplegic, safely, aimed at physical activity. Two accelerometers and four force sensors were installed for the dynamic monitoring of movements of the lower limbs and the charge distribution on the support points of the ergometric skiing. The adaptation of an anatomical seat in ski made possible the accommodation of paraplegics, comfortably without compromising freedom in the movements of the lower limbs, produced with the help of arms. The four force sensors showed linear response with a correlation coefficient of 0.9928. Accelerometers were calibrated in a static way, with the help of LabVIEW software, becoming its angular variation in displacement of a point at the center of the force plate, located on the feet. To validate the data on the dynamic behavior of accelerometers, an image decomposition process, based on video analysis in MATLAB, was employed. The data revealed a similarity between both measurement systems, as evidenced by RMS values for the range of motion in a dynamic test with a variation of 3.57% and 4.94%, respectively, for the right and left accelerometers, in the horizontal direction. Two volunteers with cerebral palsy (CP) participated in the tests on the ergonomic skiing, accompanied by a doctor and a physiotherapist for a period of three weeks, three times a week. For comparison, two healthy volunteers were subjected to the tests. Volunteers with CP had range of motion of the lower legs of 43% compared to healthy persons. A random distribution of force on the load platform was observed in the first test day, progressing to a uniform distribution over the repetitive trials

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-02-22Bitstream added on 2014-06-13T21:01:22Z : No. of bitstreams: 1 sanches_maa_dr_ilha.pdf: 2562383 bytes, checksum: 66a80f3f2d12c4eda097cd3b1860fbca (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Foi implementado um sistema eletrônico de eletroestimulação funcional para geração e avaliação de movimentos nos membros inferiores de pessoas paraplégicas e hígidas. O sistema eletrônico é constituído por um estimulador elétrico neuromuscular, por uma plataforma de testes e por algoritmos de controle. O estimulador é de oito canais, independentes, controlado, com forma de onda de corrente de estimulação bifásica, retangular, com carga balanceada e capacidade de fornecer até 140 mA. O sistema pode operar com modulação por largura ou amplitude ou de pulso. Os parâmetros de estimulação podem ajustados e alterados com facilidade e agilidade por meio tela de do computador em um programa desenvolvido em LabVIEW. Foi necessária a implementação de uma plataforma de testes que contém os dispositivos necessários para gerar e aferir algumas grandezas, como estímulos elétricos controlados, deslocamento, velocidade e aceleração angular. A plataforma é composta por sensores, circuitos de condicionamento de sinais, software para o ajuste e controle dos parâmetros de eletroestimulação e também uma cadeira onde foi instalada toda a instrumentação. Utilizou-se DSP (Processador Digital de Sinais) e LabVIEW, juntamente com o eletroestimulador e sensores, para a implementação de controladores em malha fechada, PID (Proporcional Integral e Derivativo) e também Fuzzy Takagi-Sugeno, para estabelecer a posição da perna do na posição desejada, no movimento de extensão do joelho, de pessoas hígidas e paraplégicas. Foram realizados testes em malha aberta e malha fechada, com voluntários hígidos e paraplégicos. Modelos Fuzzy Takagi-Sugeno (TS) foram utilizados na modelagem e controle discreto do modelo matemático proposto por Ferrarin e Pedotti (2000). Foi proposta uma metodologia inédita para a... / We have implemented an electronic system for functional electrical stimulation for generation and evaluation of movements in the lower limbs of paraplegic and healthy people. The electronic system comprises a neuromuscular electrical stimulator, a test platform and control algorithms. The eight-channel stimulator is independent, controlled, waveform for stimulating current biphasic, rectangular, and load-balanced ability to deliver up to 140 mA. The system can operate with width or amplitude modulation or pulse. The stimulation parameters can be easily and agility adjusted and changed through the computer screen in a program developed in LabVIEW. It was necessary to implement a test platform that contains the necessary devices to generate and measure some quantities such as controlled electrical stimulation, displacement, velocity and angular acceleration. The platform consists of sensors, signal conditioning circuits, software for adjustment of parameters and control of electrostimulation and also a chair where it was settled the instrumentation. We used DSP (Digital Signal Processor) and LabVIEW, together with the electrostimulator and sensors to implement a closed loop controllers, PID (Proportional Integral Derivative) and Fuzzy Takagi-Sugeno, to establish the position of the leg in a desired position, in the movement of knee extension in people. Tests were conducted in open and closed loop with healthy and paraplegic volunteers. Takagi-Sugeno (TS) fuzzy models were used for modeling and discrete control of the mathematical model leg proposed by Ferrarin e Pedotti (2000). We proposed a new methodology for the construction of local models considering the position, velocity and angular acceleration. The... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-10-04Bitstream added on 2014-06-13T19:48:53Z : No. of bitstreams: 1 junqueira_mvn_me_ilha.pdf: 2490518 bytes, checksum: 7e14b1f52c086453d1a4b7b8750cb97e (MD5) / Foi desenvolvido um Eletroestimulador Funcional Microcontrolado para geração de movimentos nos membros inferiores de paraplégicos, visando acelerar o processo de reabilitação. O estimulador neuromuscular é constituído por oito canais microcontrolados, com formas de onda de corrente bifásica, retangular e carga balanceada, com capacidade para fornecer correntes com amplitude de até 140 mA, utilizando modulação por largura de pulso (PWM). Foi implementado um controlador Proporcional Integral Derivativo (PID) embarcado para uso com o eletroestimulador, sendo possível determinar a energia a ser aplicada ao membro estimulado, de forma a mantê-lo em uma posição pré-estabelecida. O projeto desse controlador se baseou em um modelo matemático linear de segunda ordem, que representa o comportamento da força muscular devido a um estímulo elétrico. Para validação e teste do funcionamento do sistema, funções matemáticas que descrevem o comportamento fisiológico do membro inferior foram representadas por circuitos eletrônicos. Desta forma, neste projeto foi possível integrar o controlador, o estimulador e o modelo fisiológico do músculo, observando-se a resposta temporal durante a eletroestimulação, descartando, inicialmente, a realização de testes com pessoas, visando preservar a integridade física dos voluntários. Após a verificação do bom funcionamento do equipamento, realizou-se testes com voluntários aplicando o controle em malha fechada / A Microcontrolled Functional Electrical Stimulation (FES) system was developed for generating movements in the lower limbs of paraplegics in order to accelerate their rehabilitation process. The neuromuscular stimulator consists of eight channels, microcontrolled, rectangular, biphasic current waveform, balanced load, with the ability to deliver current with amplitude of 140 mA using pulse width modulation (PWM). A PID controller was implemented for using with the microcontrolled stimulator, and the energy to be applied to the stimulated member can be determined in order to keep the leg in a pre-determined position. The design of this controller was based on a linear second order mathematical model, which describes the behavior of a muscle strength due to an electrical stimulus. For validation and testing the microcontrolled electrical stimulator system, mathematical functions that represent the physiological behavior of the lower limbs were represented by electronic circuits. Thus, this project integrates the controller, the stimulator and the muscle model, observing the time response during electrical stimulation, avoiding testing it with patients and preserving the physical integrity of the volunteers. After verifying the proper operation of the equipment, tests with volunteers were carried out applying closed loop control

Orientador: Alberto Chiquet Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-21T01:13:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Peixoto_BeatrizdeOliveira_M.pdf: 11544072 bytes, checksum: fbedaab7e6f0b5676aea5c8be3131352 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: As pesquisas na área de reabilitação ( Departamento de Engenharia Biomédica -F.E.E. ) têm focalizado o desenvolvimento de sistemas, via estimulação elétrica neuromuscular ( E.E.N.M.), para viabilizar a locomoção de pacientes portadores de lesão medular. Uma limitação da E.E.N.M. é a fadiga muscular, que é manifestada quando um músculo diminui a força esperada ou requisitada durante a marcha. O propósito deste estudo foi examinar a possibilidade de estimular os sistemas de controle do músculo do quadríceps femoral através da E.E.N.M., em pacientes com lesão medular, a fim de aumentar a resistência à fadiga muscular. Foram investigadas, através do programa experimental, duas técnicas: E.E.N.M. com um canal de estimulação ( programa inicial) e E.E.N.M. multicanal sequencial (programa alternativo). Os parâmetros de estimulação aplicados foram: frequência de 25Hz com uma largura de pulso de 300us. e ciclo de trabalho de 33%. O efeito dos programas experimentais foram determinados pelos registros periódicos dos tempos das sessões ( ambos os programas) e número de contrações das sessões (programa inicial)... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visulaizado no texto completo da tese digital / Abstract: Research in the area of rehabilitation (Biomedical Engineering Department - F.E.E.) has focused on the development of systems by neuromuscular electrical stimulation (N.M.E.S.), to allow it possible the locomotion of spinal cord patients. A limitation of N.M.E.S. is muscle fatigue which shows up when a muscle reduces the expected or required strength during gait. The goal of this study was to examine the possibility of stimulating the quadriceps muscle control systems by N.M.E.S. in patients with spinal cord injury with the purpose of increasing resistance to muscle fatigue. We investigated two techniques in the experimental programme : N.M.E.S. with one stimulation channel ( initial programme ) and N.M.E.S. with sequential multichannel ( altemative programme ). Stimulation parameters used : frequency of 25 Hz with a pulse duration of 300us. and duty cycle of 33%. The effect of the experimental programmes were detennined by the periodic recording of time sessions ( both programmes ) and contraction numbers of sessions ( initial programme)... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Alberto Cliquet Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-18T09:00:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sovi_Francois-Xavier_M.pdf: 5518363 bytes, checksum: d84ff73fe6b283e4ff84047563a4b6ef (MD5) Previous issue date: 1992 / Resumo: Para restaurar a locomoção de pacientes paraplégicos e tetraplégicos, foi desenvolvido um sistema de estimulação elétrica neuromuscular composto por um estimulador de tensão de oito canais independentemente programáveis e "software" de cont.role, escrito em linguagem C, para microcomputador compatível com a linha IBM PC-XT/AT. Cada canal possui quatro fases (Ievantar, ficar em pé, andar e sentar), compostas de quatro sub-intervalos programáveis. Os parâmetros de estimulação de cada canal, bem como suas seqüencias e sincronização , são programadas e armazenadas para cada paciente. O programa dispõe de uma interface de fácil utilização pelo operador através de menus. O sistema está sendo usado no Laboratório de Engenharia de Reabilitação (junto ao Serviço de Fisioterapia do Hospital das Clínicas) da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) e constitui uma ferramenta essencial para a implementação de várias estratégias de locomoção através de dispositivos especiais, como próteses e andadores, que proporcionam estabilidade à marcha do paciente / Abstract: This work was done aiming at the control of muscle groups under eletrical stimulation, wich are needed in order to restore ambulation to complete paraplegics and tetraplegics. The stimulator developed applies low intensity stimuli to the paralysed limbs, thus generating the necessary muscle contraction for the intended movements. The microcomputer system allows for the synchronisation of 08 channels of simulation. Each channel has 04 phases: (i) standing up; (ii) double stance; (iii) walking and (iv) sitting down. Each phase has a maximum time duration which can be subdivided into several minimum periods of simulation, depending upon the patients needs, i.e., data input. The required software was implemented in ¿C¿ languagr, using a microcomputer type PC-XT/AT IBM compatible and is presented through a 3 options ¿menu¿. The first option is the data input through which the phase sequences are defined together with the maximum and minimum periods. The second refers to data processing whereby the several stimulation sequences has started, the phases occur in a repetitive way, until an interrupt signal is received. The system is under in the Rehabillitation Engineery Laboratory (with the Service of Physiotherapy at the Hospital of the State University of Campinas), being an essential strategies throug the appropriate matching, for instance, between mechanical ortheses (that permit the swing phases) / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-06-26Bitstream added on 2014-06-13T20:40:34Z : No. of bitstreams: 1 gaino_r_dr_ilha.pdf: 1468994 bytes, checksum: 221bcdeb2914e752b9067cea45ecab96 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Foram realizados estudos, projetos e simulações do controle não-linear da posição da perna de um paraplégico, com eletroestimulação, utilizando modelos fuzzy Takagi- Sugeno (T-S). Nessa pesquisa, foi adotado um modelo matemático que utiliza uma relação empírica do torque do músculo com a largura de pulso, representada por uma função de transferência de primeira ordem. A modelagem da dinâmica do modelo do paciente paraplégico foi realizada com variáveis de estado. Projetou-se um regulador fuzzy (T-S), inicialmente no ponto de operação com a posição da perna em 30o, utilizando-se a teoria de Lyapunov para o estudo da estabilidade dos sistemas dinâmicos e o projeto do controlador baseado em desigualdades matriciais lineares (Linear Matrix Inequalities, LMI). As especificações consideradas neste projeto foram a estabilidade, a taxa de decaimento e restrições nos sinais de entrada e saída. Foi também projetado um observador de estado e regulador com observador de estado, todos não-lineares e contínuos no tempo, para o paciente paraplégico, também baseado em LMI, no ponto de operação com a posição da perna em 60o. Devido a necessidade de implementação em hardware, um modelo discretizado foi proposto, para a obtenção de modelos fuzzy Takagi-Sugeno discretos no tempo, a partir de modelos fuzzy Takagi-Sugeno contínuos no tempo, considerando períodos de amostragem suficientemente pequenos. Análises te´oricas e simulações digitais comprovaram a sua eficácia. Reguladores com observadores contínuos no tempo, considerando o rastreamento da posição da perna de um paraplégico e uso de variáveis virtuais foram também propostos. Neste projeto, pôde-se variar a posição angular desejada sem a necessidade do cálculo do novo ponto de operação e do projeto de um novo controlador para cada ponto de operação. Um método de identificação de modelos locais... / This thesis presents studies, designs and simulations about the use of functional electrical stimulation, to control the leg position of a paraplegic patient. The plant is described by a nonlinear system using Takagi-Sugeno fuzzy models and a closed-loop control is presented. A transfer function represents the mathematical model related to the muscle torque and the pulse width. Considering the operation point at 30◦ and all state variables available, then a fuzzy regulator was designed. This design was based on the Lyapunov stability, Linear Matrix Inequalities (LMI), and considered the following specifications: decay rate, and input and output constraints. Moreover, the design of a state observer, also based on LMIs, to obtain a continuous-time regulator with an observer in the operation at 60◦ was presented. Due to the necessity of implementation in hardware, a new method to obtain a discrete-time T-S model of plants described by continuous-time nonlinear T-S models, considering small sampling periods was proposed. Another new methodology was proposed to design continuous-time regulators and observers, through the signal tracking (leg position of paraplegics) and the use of virtual variables. This procedure allows the tracking of the angular position, without the design of a new controller for each operation point. A new method for the identification of T-S local models, where the input is a step and the system operates around the operation point of the wanted local model was proposed. This procedure is based on LMI. Other new method, using state-derivative feedback, was proposed for the control of the leg position of a paraplegic patient, described by a T-S model, using only accelerometers as sensors. All the simulated results in this thesis show that the proposed procedures are efficient and offer good results to this control problem class.

Orientador: Hans Ingo Weber / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T16:46:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Menegaldo_LucianoLuporini_M.pdf: 10582841 bytes, checksum: c428ba1320f8aa3abc90149335b8ab75 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: O desenvolvimento de próteses neurais para pacientes com lesões crônicas no sistema nervoso central, bem como o estudo do controle motor em pessoas normais, pode encontrar em ferramentas de simulação computacional importantes subsídios. Este trabalho, atendo-se à dinâmica e ao controle da postura em seres humanos, procurou desenvolver uma série de modelos que incorporassem: a mecânica de corpos rígidos, a dinâmica da contração muscular e da excitação neural e um modelo da geometria músculo-esquelética associado. Foi estabelecida uma metodologia para o projeto de um controlador, utilizando o método do LQR, e a matriz pseudo-inversa na distribuição, entre os atuadores músculo-tendíneos dos torques de controle, empregando um modelo inverso da dinâmica da contração. Os resultados de simulações para condições iniciais mostram alguns efeitos da variação das matrizes de ponderação do LQR. Discute-se em seguida o padrão de coordenação muscular obtido / Abstract: Neural prostheses and motor control studies may find in computational simulation studies helpful aids. This work, focusing on human postural dynamics and control, looked for developing a series of models that should include: rigid body mechanics, muscular contraction and neural excitation dynamics, and also an associated geometric musculoskeletal modeI. A methodology for controller design was established, using the LQR approach, and the pseudoinverse matrix for distribution of control torques among redundant musculotendon actuators, employing also an inverse model of muscular contraction dynamics. Results shows some effects on simulations for initial conditions, with LQR weight matrix variations. Muscular coordination pattem is dicussed. / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica