El Estimulador Eléctrico Funcional (FES) es un dispositivo biomédico de asistencia desarrollado para restaurar las funciones motoras perdidas en diversos órganos del cuerpo humano que se vean privados de un control, normalmente debido a una lesión de los nervios que lo inervan, como por ejemplo la perdida de control sobre los movimientos de las manos. El estimulador FES genera un estimulo en corriente o voltaje, adecuado para la activación neuromuscular usando como por ejemplo pulsos bifásicos rectangulares con modulación o con patrones de N-pulsos. Actualmente solo algunos centros especializados de rehabilitación del Perú cuentan con estos sistemas de estimulación eléctrica funcional, tecnología que integra diferentes fuentes generadores de corriente o voltaje, así como medios de control inteligentes y procesos de acondicionamiento para que estos dispositivos puedan ser manejados por los mismos pacientes. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo de tesis fue el diseño de un dispositivo no invasivo, económico, portátil y de fácil manejo para lograr la restauración de las funciones motoras de los miembros dístales superiores, específicamente la mano, mediante un patrón de señales de estimulación eléctrica funcional para el control del movimiento de prensión. Y tiene como generador de señales un instrumento Virtual con una interfaz de usuario para monitorear y controlar las señales generadas. Asimismo, se plantearon dos opciones para la interfaz de salida dando como resultado la elección del uso de interfaz de puerto paralelo para enviar la señal eléctrica al paciente, al lado de un modulo conversor análogo/digital, aislamiento y los electrodos superficiales correspondientes. Como conclusión más importante se debe mencionar que este Diseño de un Estimulador Eléctrico Funcional para Rehabilitación de Miembros Dístales Superiores demostró, mediante las pruebas realizadas, que la estimulación logrado es bien tolerado por el cuerpo humano. Por lo tanto esto conllevará a obtener una herramienta más para la rehabilitación física en nuestro país, con la ventaja de obtenerse gracias a tecnología desarrollada dentro de este. / Tesis

La presente tesis muestra el diseño de un sistema mecánico de un equipo para la rehabilitación pasiva de la rodilla, con el propósito de disponer de un primer acercamiento al desarrollo de un rehabilitador de rodilla portable. Este trabajo se enfocó en personas de la población peruana adulta que han requerido una intervención quirúrgica para tratar alguna patología de la rodilla o que han sufrido un accidente cerebro vascular (ACV) que afecta el miembro inferior. En la primera etapa se realiza una revisión de la antropometría, la anatomía y la fisiología de la rodilla, las patologías en esta articulación que pueden requerir de intervenciones quirúrgicas, los tipos de rehabilitación y los equipos empleados en la actualidad para la misma. Luego, se definieron las condiciones geométricas, cinemáticas y otras que se deben satisfacer parar lograr los movimientos de rehabilitación requeridos. Posteriormente, se elaboró el diseño conceptual del sistema mecánico, se desarrollaron la cinemática y cinética del mecanismo del sistema mecánico, el cálculo de diseño en los componentes de mayor relevancia y se seleccionaron los componentes motrices y estandarizados. El resultado del presente trabajo es un equipo cuyo rango de movimiento angular de la rodilla capaz de reproducir es de 0° hasta 120°, a una velocidad máxima de 150°/min gracias al accionamiento de un tornillo de potencia-tuerca; este sistema presenta un peso de 18 kg aproximadamente, cuyas dimensiones de largo, ancho y alto son de 128 cm, 33 cm y 47 cm, respectivamente. El rango de estatura de los pacientes a la cual se encuentra orientado este sistema es desde 159 cm hasta 190 cm; el peso máximo del paciente para el cual fue diseñado fue de 120 kg. El costo estimado de una sola unidad del sistema mecánico propuesto, el cual incluye los costos de diseño y fabricación, es de S/. 3600 y S/. 16906, respectivamente.

El presente trabajo de investigación aborda los problemas que presentan las terapias actuales para la rehabilitación de la parálisis facial; los cuales son, por ejemplo, no conocer la intensidad de corriente adecuada y la excesiva necesidad de un terapista. Con la finalidad de solucionar estos inconvenientes, se propone un dispositivo de rehabilitación de parálisis facial por estimulación eléctrica, el cual se desarrolla en el presente trabajo y pretende ser eficaz. El primer paso para la realización de esta propuesta fue plantear como objetivo general su diseño, además se propusieron como objetivos específicos el diseño de algoritmos para regular la intensidad de corriente, el diseño de la máscara y de la interfaz gráfica de usuario. Los elementos que se diseñaran son el desarrollo de los algoritmos de procesamiento de la intensidad de corriente y voltaje y, además, el diseño de la máscara y la interfaz que observará el usuario; mientras que el diseño de los electrodos ni del microcontrolador no se consideran debido a que no es el propósito del proyecto. El siguiente paso fue realizar una revisión exhaustiva del estado del arte para la formulación de ideas, por lo que se buscó dispositivos de rehabilitación de la parálisis facial por estimulación eléctrica y máscaras que realicen dicha terapia. Se presentó, además, el marco teórico de los distintos tipos de terapias, así como las corrientes aplicadas en la electroterapia, por lo que se determinó usar corrientes de baja frecuencia e intensidad, ya que, de esta manera, no produciría daños en el usuario. A partir de ello, se realizó una lista de exigencias y una estructura de funciones del dispositivo de rehabilitación. Estos sirvieron para poder identificar tres conceptos de solución, de los cuales, mediante un análisis técnico-económico, se pudo obtener un concepto de solución ganador. Luego, se pudo realizar un diagrama de operaciones, una arquitectura de hardware y el diagrama de flujo del concepto de solución ganador. Finalmente, se presentaron conclusiones destacadas de esta propuesta.

El movimiento humano es un elemento importante en el estudio de la biología humana debido a ser una propiedad básica de la vida. Este resulta aún más importante en aspectos colectivos como el deporte, la salud, la educación física, la danza, la rehabilitación, entre otros. Especial atención requiere la rehabilitación donde, a través del análisis de marcha, el fisiatra observa y estudia el desempeño de los pacientes a lo largo de diversas sesiones que realizan, con el fin de ver la evolución de los mismos. Sin embargo, capturar y realizar seguimiento al movimiento humano de manera computacional es una tarea compleja con alternativas costosas. Asimismo, los centros de rehabilitación de Lima no cuentan con la tecnología apropiada y existe, por parte de las personas, una negación al cambio que complica la inclusión de la misma. Debido a esto, el presente proyecto presenta una herramienta de bajo costo que permite registrar y representar el movimiento humano en 3D para apoyar a las terapias de rehabilitación de la marcha. El registro puede ser almacenado de forma permanente con el fin de mantener un histórico y realizar nuevos análisis en el tiempo. El dispositivo usado (Kinect) se mostró adecuado para la captura de la información útil con un margen de error aceptable que, dependiendo del entorno de captura, éste puede ser controlado. En el trabajo se consiguió detectar el patrón de marcha de los ángulos de flexión de la rodilla, lo cual permitió comparar diferentes situaciones de caminata y calcular medidas como distancia de paso, velocidad del movimiento de la persona, porcentaje de datos dentro del rango de referencia de una caminata normal (medidas de los ángulos de flexión), de esta manera se consigue determinar el nivel de normalidad de un ciclo de paso. Finalmente se desarrolló un prototipo de visualización 3D que permite manipular el entorno y tener diferentes vistas del movimiento del paciente. Este puede ser reutilizado para crear un ambiente más completo de análisis que comprenda otros tipos de movimientos (además de la rodilla), soportar un mayor número de fuentes de diferentes ángulos (múltiples Kinect), Kinect en movimiento que permita realizar un seguimiento de la marcha en un mayor espacio, entre otros. Todo lo anterior mencionado serviría de base para la constitución de un laboratorio de rehabilitación basado en realidad virtual. / Tesis

En la presente tesis se ha realizado el diseño de un dispositivo de asistencia para rehabilitación pasiva en pacientes con diagnóstico de lumbalgia aguda. Es de tecnología soft, pues utiliza actuadores flexibles contribuyendo así a la movilidad del usuario. El diseño utiliza una batería para brindar asistencia con actuadores piezoeléctricos que ofrecen una fuerza de compresión cuando son excitados eléctricamente. Tiene dos horas de autonomía de baterías; sin embargo, debido a que cuenta también con una barra como actuador mecánico, el usuario puede seguir experimentando asistencia de movimiento en la zona lumbar incluso sin la activación de los actuadores. Se concluyó que el modelo contribuye a aliviar la zona lumbar de cargas verticales, siguiendo la técnica de estabilidad central. Este dispositivo permite una asistencia de 121,54 N en el eje vertical de y 25,17 N en el eje horizontal del plano frontal en el estado de reposo. La presente tesis aborda cálculos de diseño de elementos mecánicos, análisis del movimiento del mecanismo, selección de componentes, consideraciones para la fabricación del diseño incluyendo impresión 3D de carcazas en ABS, planos de ensamble y despiece para su fabricación. El costo estimado de diseño y fabricación del dispositivo es de S/. 14,000 como costo de diseño y S/. 4,900 como costo de fabricación.

El Estimulador Eléctrico Funcional (FES) es un dispositivo biomédico de asistencia desarrollado para restaurar las funciones motoras perdidas en diversos órganos del cuerpo humano que se vean privados de un control, normalmente debido a una lesión de los nervios que lo inervan, como por ejemplo la perdida de control sobre los movimientos de las manos. El estimulador FES genera un estimulo en corriente o voltaje, adecuado para la activación neuromuscular usando como por ejemplo pulsos bifásicos rectangulares con modulación o con patrones de N-pulsos. Actualmente solo algunos centros especializados de rehabilitación del Perú cuentan con estos sistemas de estimulación eléctrica funcional, tecnología que integra diferentes fuentes generadores de corriente o voltaje, así como medios de control inteligentes y procesos de acondicionamiento para que estos dispositivos puedan ser manejados por los mismos pacientes. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo de tesis fue el diseño de un dispositivo no invasivo, económico, portátil y de fácil manejo para lograr la restauración de las funciones motoras de los miembros dístales superiores, específicamente la mano, mediante un patrón de señales de estimulación eléctrica funcional para el control del movimiento de prensión. Y tiene como generador de señales un instrumento Virtual con una interfaz de usuario para monitorear y controlar las señales generadas. Asimismo, se plantearon dos opciones para la interfaz de salida dando como resultado la elección del uso de interfaz de puerto paralelo para enviar la señal eléctrica al paciente, al lado de un modulo conversor análogo/digital, aislamiento y los electrodos superficiales correspondientes. Como conclusión más importante se debe mencionar que este Diseño de un Estimulador Eléctrico Funcional para Rehabilitación de Miembros Dístales Superiores demostró, mediante las pruebas realizadas, que la estimulación logrado es bien tolerado por el cuerpo humano. Por lo tanto esto conllevará a obtener una herramienta más para la rehabilitación física en nuestro país, con la ventaja de obtenerse gracias a tecnología desarrollada dentro de este.

En el presente trabajo de investigación se desarrolló el diseñó preliminar de un dispositivo estacionario para la rehabilitación de pacientes adultos con tendinitis de la mano con 3GDL, este diseño incluye tres movimientos importantes de la mano y muñeca los cuales son flexión-extensión, desviación radial-cubital de la muñeca y la contracción de los dedos. Para ello, el presente trabajo se divide en dos capítulos, los cuales son antecedentes-problemática y diseño conceptual. El primer capítulo, se describen la problemática actual del Perú sobre la rehabilitación; el marco teórico donde se abarca la fisiología de la mano para entender mejor la tendinitis; la propuesta de solución, metodología aplicada y el estado de arte, en esta parte se menciona los productos comerciales similares al presente trabajo; la lista de requerimientos que se debe considerar para un buen diseño del dispositivo. En el segundo capítulo, se muestran la estructura de funciones y la matriz morfológica; la evaluación técnico-económicamente de tres conceptos de soluciones para elegir el concepto de solución óptimo que mejor satisface los requerimientos; finalmente, se desarrolla el proyecto preliminar del dispositivo donde se modela en CAD teniendo en cuenta la morfología del brazo del paciente y según el DIN 3302.

El presente trabajo de investigación aborda los problemas que presentan los actuales sistemas de rehabilitación de miembro superior, los cuales son, por ejemplo, la fatiga muscular y la excesiva necesidad de un terapista. Para ello se propuso un sistema de rehabilitación de miembro superior por medio del uso de la interfaz cerebro máquina, el cual ha sido ampliamente investigado en la última década por sus efectivos resultados. Para la realización de esta propuesta se propuso como objetivo general su elaboración, además se propusieron como objetivos específicos la selección de algoritmos de procesamiento de señales encefalográficas, la selección de los componentes de un prototipo de brazo robótico, el diseño de la interfaz gráfica de usuario, y, por último, la integración de los subsistemas desarrollados. Además, se propuso como alcance que la propuesta no contempla la selección del lector de señales encefalográficas. Para la elección del paradigma que se deseó usar en esta propuesta, se presentó el marco teórico de la interfaz cerebro computadora dentro del cual se identificó las distintas ventajas y desventajas de cada una de estas por lo que se determinó que el paradigma del ritmo sensoriomotor (SMR) es el que se usaría en esta propuesta debido a que por medio de este se puede capturar e identificar cuando un usuario imagina el movimiento de algún objeto, lo cual es de mucha ayuda para su realización. Por otro lado, para la generación de ideas acerca de cómo podría realizarse este sistema, se presenta una revisión del estado del arte acerca de los dispositivos de rehabilitación de miembro superior por medio de la interfaz cerebro máquina y, además, se identificaron las metodologías a seguir en el diseño de este sistema. Debido a que se tuvo una idea general de cómo realizar la propuesta con el estado del arte y la identificación de las metodologías a usar, se realizó una lista de exigencias y una estructura de funciones del sistema de rehabilitación. Estos se utilizaron para poder identificar 3 conceptos solución de las cuales, mediante un análisis técnico-económico, se pudo obtener un concepto solución ganador. Luego, se pudo realizar un diagrama de operaciones, una arquitectura de hardware y el diagrama de flujo del concepto solución ganador. Finalmente, se presentaron conclusiones y recomendaciones destacadas de esta propuesta.

El documento presentado a continuación muestra el diseño conceptual de un dispositivo de rehabilitación de hombro, teniendo en cuenta sus tres grados de libertad. Para lograr esto, se utilizó como base de la metodología a la norma VDI 2221, la cual establece una serie de pasos que se siguieron para lograr obtener un concepto de solución óptimo, con el cual se planteó un proyecto preliminar. En primer lugar, se investigó sobre la problemática y la necesidad existente para el desarrollo de un dispositivo de este tipo, teniendo en cuenta datos actuales como el déficit de terapia física del Perú y cantidad de accidentes que lesionan al hombro cada año. Además, fue necesario el análisis de dispositivos con características similares, que estén en desarrollo o disponibles en el mercado, para tener una idea general de cómo resolver el problema. Luego, se sintetizaron las ideas recopiladas en la parte anterior para así poder determinar ciertos requerimientos que el sistema propuesto debe cumplir, como peso de este y capacidad de movimiento. Con estos requisitos, se pudo pasar a la etapa de diseño conceptual, donde se presentaron posibles soluciones teóricas, las cuales fueron evaluadas para determinar cuál de esta sería trabajada en este documento. Posteriormente, con el concepto de solución determinado, se pasó a la propuesta de proyectos preliminares, los cuales también fueron evaluados de acuerdo con criterios técnicos y económicos para obtener así un proyecto óptimo. Finalmente, se concluyó que con la ayuda de la norma VDI 2221, la cual otorgó la metodología utilizada para el desarrollo de este proyecto, se puede obtener satisfactoriamente un concepto de solución y un proyecto preliminar óptimo. Con esto se estarían dando las bases para posibles trabajos futuros relacionados al tema de la rehabilitación del hombro.

El siguiente trabajo se presenta el diseño mecánico, electrónico y de control de una maquina para la rehabilitación de las extremidades superiores en pacientes que han sufrido derrames cerebrales. Para la realización del objetivo general , se tuvo que definir la exigencias que debe cumplir el sistema, realizar un estudio del arte actual para reconocer el estado de la tecnología relacionada con robots de rehabilitación. Para el diseño se consideró un mecanismo paralelo de 5 barras y dos grados de libertad. A partir de ello se desarrolló la estructura mecánica, luego se seleccionó todos los componentes electrónicos y finalmente, se aplicó un algoritmo de control no lineal llamado Sliding Mode para el control de la trayectoria.