El presente trabajo de tesis consiste en desarrollar un prototipo de aplicador basado en antenas para el tratamiento de tumores por hipertermia en la región de cabeza y cuello. El primer capítulo presenta una descripción de los diferentes aspectos que definen e intervienen en la problemática que este trabajo de tesis intenta resolver, para ello se realiza un análisis de la coyuntura actual del cáncer de la región de cabeza y cuello en el Perú, la importancia de tratamientos complementarios a la quimioterapia y radioterapia, y un breve análisis del estado del arte del tratamiento de tumores por hipertermia electromagnética. Posteriormente se señalan los objetivos planteados al inicio del desarrollo de la tesis. El segundo capítulo describe el marco teórico, donde se revisan las propiedades eléctricas de los tejidos biológicos, además, se describe el estado del arte donde se detallan los estudios de investigación y técnicas desarrolladas a la fecha. El tercer capítulo describe la metodología empleada para la elaboración del modelo físico eléctrico, el arreglo de antenas y su dispositivo pasivo combinador/divisor. Finalmente, el cuarto capítulo describe los resultados obtenidos luego de realizar las pruebas con el prototipo.

La importancia del estudio de la estabilidad y de la marcha o caminar de una persona ha originado que se desarrollen diversas tecnologías para su análisis y evaluación clínica. Con el paso del tiempo, las técnicas y dispositivos empleados han ido mejorando a tal punto que hoy en día existen empresas y laboratorios que se dedican únicamente a su diseño y fabricación. Tanto la marcha como estabilidad presentan parámetros que permiten a los médicos especialistas conocer si un paciente presenta alteraciones en el sistema nervioso, alguna patología o identificar otros posibles factores. Con el empleo de herramientas existentes, estas alteraciones podrían ser detectadas de manera más rápida y adecuada; con ello, si es necesario, iniciar un tratamiento al paciente y realizar un control sobre cómo es que va evolucionando hasta que logre su recuperación; o en todo caso verificar si el tratamiento que sigue es el adecuado. Estas tecnologías han sido desarrolladas desde hace muchos años; sin embargo, en nuestro país son escasas las instituciones que cuentan con algunos de estos sistemas debido a los elevados costos que presentan. Por lo descrito anteriormente, el objetivo principal de la presente tesis es el diseño de una plataforma dinamométrica de bajo costo, la cual permitirá calcular la fuerza que ejerce una persona sobre la plataforma y así se obtenga información sobre algunos parámetros asociados a la marcha y estabilidad de una persona. La plataforma emplea galgas extensiométricas como sensores, los cuales requieren una etapa de acondicionamiento para que puedan ser procesados y luego se realicen los cálculos necesarios. Se muestran también los diseños planteados como solución; así como las pruebas que se realizaron con la plataforma para verificar su correcto funcionamiento.

La mayoría de termómetros en el mercado presentan deficiencias para la medición de cambios de temperatura en incubadoras neonatales, como: lento tiempo de respuesta, dificultad para medir con precisión, difícil instalación, e inapropiados para registrar cambios de temperatura en varios puntos a la vez. Para superar estas limitaciones se desarrolló un sistema electrónico (hardware y software) especializado para incubadoras neonatales que permite realizar mediciones simultáneas de temperatura en cinco puntos, el rango de medición va desde los a con un error de medición de en el rango de y , una resolución de , con capacidad de visualizar las mediciones en tiempo real y registrar hasta 24 horas de evaluación en una computadora personal, que forma parte del sistema. El sistema desarrollado está compuesto por cinco unidades de medición independientes, cada una de ellas se compone de módulos que cuentan con hardware y software dedicados, las mediciones se aprecian una computadora personal mediante el software aplicativo propio. El presente trabajo ha logrado incrementar la precisión y confiabilidad de las evaluaciones de los prototipos de incubadoras neonatales que se desarrolla en nuestra universidad, y diagnosticar incubadoras comerciales en centros de salud públicos [1]. También ha sido utilizado en el desarrollo de trabajos de tesis dentro del GIMDES [2].

Las actividades como transportar, contener o almacenar objetos en cajas,se realizan continuamente en los procesos de fin de lınea de una industria. Estas actividades estan vinculadas al manejo de informacion descriptiva, precisa y corta que debe ser mostrada para conocer el contenido de cada objeto. La forma mas comun de transmitir esta informacion, es utilizando etiquetas autoadhesivas, las cuales son faciles de utilizar y pueden adherirse a muchos tipos de superficie. En el contexto industrial, se usan estas etiquetas mediante una maquina etiquetadora automatizada. Y en el caso de Peru, existe una alta demanda; sin embargo, existen pocas empresas que las fabriquen y la mayorıa opta por importalas. La presente tesis plantea el diseño e implementacion de un sistema electronico automatizado de una maquina etiquetadora autoadhesiva para cajas, para la empresa SISCODE S.A. El objetivo principal de la tesis es obtener un etiquetado de cajas.Para ello se utilizo el chasis de una maquina etiquetadora, brindado por SISCODE S.A, y se desarrollo el sistema el ectronico de la maquina en tres partes. El desarrollo del sistema electronico se baso en la utilizacion de sensores fotoelectricos para poder calcular la velocidad de la caja y efectuar un movimiento adecuado del actuador. Por otro lado se implemento una interfaz de usuario y una comunicacion con el ordenador para manejar las funcionalidades de la maquina y la recepcion de datos. Los resultados de las pruebas otorgan un posicionamiento correcto de la etiqueta respecto a los bordes de la caja. Se obtuvieron datos de cantidad de etiquetas y estos datos fueron almacenados en un archivo de texto dentro del computador. Se desarrollo un driver de motor paso a paso, el cual permitio el manejo del actuador para alcanzar una velocidad de 0.5 m/s.

El trabajo de la presente tesis estará enfocado en diseñar un simulador de marcha del tipo pie-plataforma móvil accionado por tres actuadores para que el niño de 6 a 12 años de edad se entrene en el gesto de caminar. Asimismo, se espera que con los resultados de este trabajo se facilite disponer constructivamente de un simulador de marcha como herramienta en la práctica terapéutica de rehabilitación de niños con discapacidades locomotoras en sus miembros inferiores.

La Leishmaniasis Cutánea es una enfermedad que puede producir complicaciones e infecciones a los que la padecen. Generalmente, los focos infecciosos están ubicados en lugares muy alejados, en donde no se encuentra personal especializado ni hospitales que posean los medicamentos indicados para el tratamiento. A causa de esto la Leishmaniasis es una enfermedad sobre la cual no se hacen suficientes investigaciones que puedan controlarla y erradicarla. La evolución y el seguimiento de la enfermedad dependen de la experiencia y del criterio del doctor tratante, ya que no se dispone de un estándar que se puedan utilizar y que les indique si la enfermedad responde positivamente o negativa a un determinado tratamiento. Este trabajo de desarrollo tiene como finalidad proporcionar una herramienta para poder comprobar la hipótesis de que el volumen de la fosa de una herida de Leishmaniasis puede ser utilizado como un biomarcador para evaluar la evolución de la enfermedad. Se desarrolló un sistema de medición de volumen ultrasónico, basado en un ecógrafo portátil y un montaje mecánico con desplazamiento lineal, el cual se utiliza para definir una separación constante de las imágenes proporcionadas por el ecógrafo. Las imágenes se almacenan en la computadora a la frecuencia de un cuadro por segundo y posteriormente son procesadas mediante el empleo de técnicas de segmentación manual y reconstrucción basada en vóxeles. Se caracterizó el equipo hallando las resoluciones del ecógrafo (Resolución axial de 0.38mm, lateral de 0.74mm y elevacional de 6mm) y la separación entre las imágenes obtenidas (0.7105mm). Luego, se analizaron objetos con volúmenes conocidos, con los cuales se hallaron los errores de estimación de volumen y la longitud mínima de un objeto para obtener una aceptable estimación de volumen. Además, se halló la precisión de la reconstrucción volumétrica que fue de 0.191ml. Debido a que la mayoría de heridas de Leishmaniasis generalmente son de menor longitud que el mínimo límite definido (30mm), que tienen volúmenes menores a la precisión del sistema y que las imágenes obtenidas poseen muchos artefactos que hacen muy difícil el discernimiento de sus límites, se concluyó que no es factible la medición de volúmenes de heridas de Leishmaniasis con el uso de un ecógrafo portátil. Sin embargo, si se utilizara otro tipo de ecógrafo con mejor resolución elevacional, sí sería posible estimar correctamente un volumen.

Este trabajo consiste en el desarrollo e implementación de un prototipo de espirómetro de flujo para computadora, tomando como guía las recomendaciones dadas por la American Thoracic Society (ATS Medical Section of the American Lung Association) y de la Sociedad Española de Neumología y Cirugía Torácica SEPAR. La espirometría es una prueba médica que consiste en la medición del volumen y flujo respiratorio espirado por el paciente; y es una de las primeras pruebas que se realizan en pacientes que presenten anomalías respiratorias.

La presente investigación se centró en el desarrollo de un ventilador mecánico de presión negativa no invasivo tipo coraza, para el tratamiento de la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) en adultos. Este dispositivo se diseñó mediante simulaciones basadas en modelos matemáticos y la selección de componentes electrónicos y mecánicos. Su funcionamiento se basa en suministrar una fuerza de succión al tórax a través de una coraza conectada a este. El actuador, como un motor o compresor, proporciona esta fuerza para expandir y contraer el tórax y el diafragma durante el ciclo respiratorio. La necesidad de diseñar este tipo de ventilador mecánico surge debido a las carencias en el equipamiento de las instalaciones de atención médica y los altos costos de los tratamientos para enfermedades respiratorias, que se hicieron evidentes durante la pandemia de COVID-19. Este modelo es capaz de generar una presión entre los 20 y – 20 cmH2O, con una frecuencia respiratoria entre los 25 y 35 rpm para su uso en pacientes con EPOC que requieran de una terapia no invasiva con una coraza. Se empleo la metodología VDI 2206, la cual indica las pautas para el desarrollo de proyectos mecatrónicos. Se hizo un análisis de las problemáticas para requerir un ventilador a presión negativa y las tecnologías existentes actualmente. Además, se explica los fundamentos de la mecánica respiratoria y la tecnología de los ventiladores mecánicos. En base a lo anterior, y junto a la lista de requerimientos se determinó que la alternativa más viable era usar un motor junto a un impeller, controlado por un microcontrolador y que se pueda interactuar con una pantalla táctil. Posteriormente, se realiza el diseño electrónico con la selección de componentes; el diseño mecánico con la elaboración del impeller y de control para obtener un modelo matemático de todo el sistema. Finalmente, se procede realizar la simulación mediante software del modelamiento matemático, el diseño en 3D del sistema mecatrónico y el control PID de la presión generada, para luego evaluar la viabilidad económica de la fabricación y el costo de los componentes seleccionados.

El presente estudio se desarrolla en el marco de brindar asistencia al cirujano en la laparoscopia, la cual es una cirugía utilizada para tratar problemas de salud en la zona abdominal. El procedimiento utiliza una cámara conectada a un tubo delgado flexible llamado endoscopio, el cual permite observar al interior de la zona abdominal del paciente; las imágenes obtenidas por el instrumento son utilizadas por el cirujano durante el tratamiento del paciente. Para garantizar un procedimiento correcto, se debe mover correctamente el endoscopio en el interior del abdomen, siendo esta tarea específicamente la que se busca facilitar su control y con ello dar apertura a una serie de posibilidades como el movimiento asistido, la operación remota y la automatización completa de la tarea. Con el fin de proponer una solución, actualmente, con el avance en el campo de la robótica blanda se han diseñado y fabricados manipuladores o actuadores blandos que puedan ser usados como endoscopios, los cuales tienen la capacidad de deformarse y ser forzados a moverse para alcanzar diferentes posiciones deseadas dentro de sus límites de operación. El cuerpo del manipulador o actuador blando en estudio presenta cuatro cámaras internas, las cuales pueden ser deformadas regulando la cantidad de presión de aire al interior de cada cámara. Para controlar y alcanzar la posición deseada del efector final del endoscopio, donde una cámara será conectada, en el presente trabajo se realiza el modelamiento de la dinámica del cuerpo del endoscopio y el diseño del controlador de posición. La tarea de modelamiento consiste en definir las características de la estructura de una red neuronal recurrente con realimentación a la salida y luego realizar su entrenamiento usando el algoritmo DBP (Dynamic Back-Propagation) para obtener los pesos de conexión entre las neuronas de la red. El diseño del controlador consiste de dos etapas. En la primera etapa se definen las características de la estructura de una red neuronal prealimentada (feed-forward). Para el entrenamiento de la red se utiliza el algoritmo DBP bajo un enfoque dinámico donde se considera el sistema en lazo cerrado, el cual comprende tanto al controlador como al modelo del sistema. El controlador de posición obtenido es válido solamente dentro de un rango de movimiento; por ello, se definen un conjunto de controladores para cada rango de operación. En la segunda etapa, se utiliza el método difuso Takagi Sugeno para la integración de los controladores locales y la obtención de un controlador global valido en todo el rango de operación. El controlador obtenido se implementa y prueba mediante simulación con el objetivo de validar su desempeño para diferentes posiciones deseadas del endoscopio. / The present study is carried out within the framework of providing assistance to the surgeon in laparoscopy, which is a surgery used to treat health problems in the abdominal area. The procedure uses a camera connected to a thin flexible tube called endoscope, which allows seeing inside the patient's abdominal area; the images obtained are used by the surgeon during the patient's treatment. An essential and correct procedure consists of moving the endoscope correctly inside the abdomen. This task is seeking to facilitate its control and open up a series of possibilities such as assisted movement, remote operation and complete automation of tasks. In order to propose a solution, currently, with advances in the field of soft robotics, soft manipulators or actuators have been designed and manufactured to be used as endoscopes, which have the ability to deform and be forced to move and reach different desired positions within its operation limits. The soft manipulator body or actuator under study has four internal chambers, which can be deformed by regulating air pressure of each chamber. In order to control and reach the desired position of endoscope final effector, where a camera will be connected, in the current work the endoscope body modeling and the position controller design are carried out as main tasks. The modeling task consists of defining the characteristics of a recurrent neural network with output feedback and then training it using the DBP (Dynamic Back-Propagation) algorithm to obtain its connection weights between network neurons. The controller design consists of two stages. In the first stage, the characteristics of a feed forward neural network are defined. For network training, the DBP algorithm is used under a dynamic approach where the closed-loop system is considered, which includes both the controller and the system model. The obtained position controller is valid only within a range of motion; therefore, a set of controllers is defined for each range of operation. In the second stage, the fuzzy Takagi Sugeno method is used to integrate the local controllers and obtain a global controller for complete endoscope operating range. The controller obtained is implemented and tested by simulation in order to validate its performance for different desired positions of endoscope final effector.

La tecnología y, como consecuencia, la robótica se encuentra influyendo en muchos rubros para ayudar a las personas. Una de estas es la medicina en rehabilitación utilizando dispositivos mecánicos acoplados a las extremidades del cuerpo humano. Por tal motivo diversas compañías a nivel mundial venden exoesqueletos de mano para ayudar a recuperar los movimientos cotidianos que una persona realiza, como por ejemplo, sujetar objetos y colocarlos en otro lugar. Pero, como esta tecnología recién está comenzando, los exoesqueletos comerciales son de elevados costos y nos proporcionan bajo grados de libertad en los movimientos de dedos y muñeca. Por tal motivo, se propone un exoesqueleto que será de bajo costo para que los hospitales del Perú y las personas puedan adquirirlo. Este dispositivo ayuda a los especialistas en rehabilitación en la realización de los ejercicios a pacientes adultos-mayores y, se plantea que los fisioterapeutas puedan atender a mayor cantidad de adultos mayores con accidente cerebrovascular (ACV) debido a que ahora solo tendrán la función de analizar el progreso en la recuperación del paciente mas no en la realización exhaustiva de los ejercicios. Se propone el diseño de un exoesqueleto para la rehabilitación de mano y muñeca utilizando actuadores y mecanismos de 4 barras para lograr su correcto movimiento, sensores para verificar el correcto funcionamiento del exoesqueleto y una interfaz usuario-máquina para poder controlar el inicio y el estado del progreso del ejercicio; y detener los movimientos en caso de emergencia. Se obtuvo como resultado el diseño preliminar del exoesqueleto de mano y muñeca, así como los componentes mecánicos y eléctricos a utilizar.