El análisis de movimiento es una herramienta muy usada en diversas áreas, como en la medicina de rehabilitación, donde el médico usa esta herramienta para la evaluación y diagnóstico de pacientes con alguna discapacidad motora como lo son las diferentes discapacidades que se pueden presentar en el miembro inferior. Actualmente, se utilizan equipos de captura de movimiento tridimensional para el análisis de la marcha utilizando, por mencionar algunos, arreglos de cámaras infrarrojas, marcadores retroreflactantes, escáner, entre otros. Sin embargo, estos equipos elevan el costo de la evaluación y diagnóstico, haciéndolo inaccesible el alcance de esto para personas de bajos recursos, por lo que es necesario desarrollar métodos de menor costo para lograr esto. Partiendo de lo anterior, este estudio tiene por objetivo obtener datos cualitativos y cuantitativos que permitan determinar la precisión y exactitud de un equipo Kinect para el análisis de la cinemática de la marcha humana, esto mediante una comparación entre el Kinect y un sistema de captura de movimiento Vicon, ya que este último es un sistema validado y usado para el análisis de marcha. Como resultado se obtuvo curvas de movimiento de la rodilla en una marcha humana con ambos sistemas. En el caso del Kinect, se midió la curva de movimiento de tres voluntarios, haciendo uso de dos librerías ya existentes en el caso del Kinect: Openni, en conjunto con Nite, y Kinect for Windows SDK, para conocer la variación del ángulo de la rodilla al caminar. En cuanto al Sistema Vicon, se usó un patrón de marcha de la rodilla obtenido de 40 voluntarios cuya marcha no presentaba ninguna patología. Las pruebas de este trabajo de tesis se realizaron con tres voluntarios para la toma de datos de la marcha humana con el equipo Kinect, realizando 5 pruebas a cada uno, analizando los 3 mejores resultados de cada pierna, esto es, los 3 mejores datos del ángulo de la rodilla durante una marcha humana. De esto se concluyó que hubo mayor precisión y exactitud con el Kinect cuando se usó la librería SDK. Además, con el uso de la librería SDK se obtuvo una forma de la curva del ángulo de la rodilla más similar al patrón obtenido mediante el sistema Vicon a comparación de las curvas de movimiento obtenidas con el uso de la librería OpenNI. En todos los casos se obtuvo la forma de una curva del ángulo de la rodilla durante la marcha lo suficientemente cercana al patrón de marcha obtenido mediante el sistema Vicon, con coeficientes de correlación superiores a 0.8, y se demuestra así que el Kinect puede ser usado para la evaluación de una marcha humana. De esta manera, se espera que este estudio sirva de línea base para futuros estudios y proyectos con el Kinect para el análisis de marcha. / Tesis

El presente trabajo consiste en el diseño de un amplificador diferencial de diferencias (DDA) para la etapa de filtrado de un sistema de adquisición de señales neuronales en un circuito integrado implantable. El bloque analógico se realizó utilizando la tecnología AMS 0.35 μm en el software CADENCE. La metodología usada fue la denominada TOP-DOWN que consiste básicamente en iniciar el diseño con la definición de los parámetros a nivel sistema y descender progresivamente de nivel hasta dimensionar cada transistor y definir el layout del circuito. Una característica importante de esta metodología es que los niveles superiores definen los requerimientos para el siguiente nivel. El segundo objetivo importante es mostrar un flujo de diseño para circuitos integrados donde se utilizan las herramientas de CADENCE. Con esto se busca presentar una documentación que muestre el procedimiento usado a nivel industrial en el desenvolvimiento de circuitos integrados. Es importante mencionar que la principal motivación de realizar este circuito para cumplir los objetivos de la tesis es dar continuación a un proyecto del grupo de microelectrónica que consiste en el desenvolvimiento de un sistema de adquisición de señales neuronales. Algunas partes del proyecto general ya fueron realizadas por tesistas de la universidad y junto con este bloque se completa la parte del filtro pasabanda. El flujo de diseño se desarrollo paso a paso. Primero, se obtuvo las especificaciones del DDA en base a la simulación del macromodelo en el filtro pasabanda con componentes ideales. Luego, con los resultados obtenidos, se determinó los requerimientos de frecuencia, puntos de operación y respuesta en tiempo del circuito. Posteriormente, se dimensionó cada transistor asegurando que el amplificador cumpla con los requerimientos propuestos (modelo nominal y de Montecarlo). De la misma forma que con el esquemático, se validó el netlist del layout simulando los principales parámetros del amplificador y del filtro. Los resultados mas relevantes de la simulación del netlist del circuito extraído del layout son los siguientes: potencia de 5.26μW(@ V DD = 3.3), tensión de offset de 163.89μV y 10.38μVrms de ruido integrado en la banda de paso. Con estos datos, se observa un equilibrio entre la potencia consumida y el ruido integrado del amplificador, que normalmente es muy difícil de conseguir por el diseñador. / Tesis

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 sangre, el tejido de la vida, ha sido designada de esta manera porque refleja el balance de nuestro organismo en un equilibrio perfecto. Debido a sus múltiples funciones (transporte de oxígeno y nutrientes a las células, recolección de los productos de desecho, transporte de hormonas, intervención en el equilibrio de ácidos, sales, bases y agua en el interior de las células y en la regulación de la temperatura del cuerpo, defensa contra agentes externos y mecanismos de coagulación) representa una increíble fuente de información del estado biológico y químico del cuerpo y hasta la actualidad su análisis es una de las herramientas más importantes en la medicina. / Tesis

La Fibrilación Auricular es la arritmia más comúnmente diagnosticada en la práctica clínica. Consiste en la actividad anárquica de las aurículas del corazón, lo cual genera ritmos irregulares en el corazón. Si esta arritmia no es diagnosticada a tiempo, puede acarrear consecuencias potencialmente letales; unas de sus repercusiones más peligrosas son los mortales ataques cerebrales. Sin embargo, esta arritmia suele presentarse asintomática, y en la mayoría de los casos no es detectada de manera precoz. Los métodos de diagnóstico utilizados en Instituciones de Salud a nivel nacional carecen de un sistema de monitoreo continuo y alerta de detección de estas arritmias. El presente trabajo de tesis consiste en el diseño e implementación de un sistema capaz de realizar la adquisición de una derivación de la señal electrocardiográfica de pacientes en estado de postración, vulnerables al desarrollo de fibrilación auricular, y que pueda analizar características anómalas de esta señal atribuibles a esta arritmia y emitir una alerta al médico de cabecera del paciente advirtiendo dicha ocurrencia utilizando tecnología celular. El sistema desarrollado consiste en un circuito de adquisición y acondicionamiento de la señal ECG, de un sistema de detección de fibrilación auricular basado en la irregularidad de los intervalos RR, de la digitalización de la señal ECG, de un sistema de alerta de fibrilación auricular así como un botón de alerta que el usuario podrá accionar para advertir alguna molestia; asimismo, comprende de un sistema de comunicación inalámbrica vía Bluetooth con un Smartphone y la aplicación desarrollada en Sistema Operativo Android que mandará ejecutar las acciones de envío de SMS, de la generación de una imagen con la señal ECG en el momento de la detección, así como de adjuntar dicha imagen en una ventana de correo electrónico dirigida hacia el médico encargado de analizar dicha señal. Para poder expresar cuantitativamente los ritmos irregulares durante la fibrilación auricular con el algoritmo implementado, se hizo uso de las bases de datos de Physionet. Del mismo modo, las pruebas de funcionamiento del sistema íntegro se realizaron con el Simulador de Pacientes TechPatient de He Instruments, con el que se simularon señales ECG con ritmo sinusal normal, así como con fibrilación auricular y otras arritmias. / Tesis

El objetivo de este trabajo de tesis es el desarrollo de un dispositivo de electroestimulación muscular portátil, ligero y de bajo costo, que permita complementar el entrenamiento físico voluntario y tonifique las fibras musculares / Tesis

En la sierra del Perú existen muchos pobladores indígenas que viven en regiones donde la temperatura, durante las noches, desciende a valores menores que cero grados centígrados. Debido a la falta de apoyo gubernamental en el aspecto económico, durante el año 2009 se ha registrado un número elevado de muertos, especialmente niños por problemas respiratorios. Frente a este grave problema que enfrentan los peruanos en las zonas alto-andinas se propone diseñar una cama calefactora, mediante el uso de la energía solar, para proporcionar confort térmico al campesino de la sierra durante las noches. En el primer capítulo, se investiga el estado de la tecnología de sistemas de colección y almacenamiento de energía solar. En el segundo capítulo, se selecciona el proyecto óptimo. Se analizan las diversas alternativas de solución comparando los valores técnicos y económicos de cada concepto de solución. Esto da como resultado el uso de un colector solar de placa plana con aire como sistema de colección de energía solar y la utilización de una pila de piedras como sistema de almacenamiento de energía solar. En el tercer capítulo, se realiza el diseño y los cálculos de la cama calefactora. Se dimensionan las estructuras de acuerdo a la lista de exigencias. Luego se verifica que el área del colector proporcione el suficiente calor para cumplir el requerimiento del confort térmico del campesino durante las noches. En los anexos se proporcionan extractos de las fuentes utilizadas (datos meteorológicos de SENAMHI y un trabajo de investigación) para el desarrollo del cálculo. Se diseñó una cama calefactora mediante el uso de energía solar para proporcionar el confort térmico al campesino en las noches. El campesino necesita un suministro de calor de 35 W durante 10 horas lo cual resulta en una carga térmica de 1300kJ. La pila de piedras tiene un volumen de 0.5m3 y se calienta hasta una temperatura de 22°C durante el día y disminuye hasta una temperatura de 15°C en invierno. Este cambio de temperatura libera 2200 kJ, lo cual nos asegura que la pila de piedras proporcionará la cantidad de calor que necesita el hombre para encontrase en la zona de confort térmico. Finalmente, se incluye los planos necesarios para la construcción de la cama calefactora. / Tesis

La presente tesis consiste en el diseño del manual de adaptación de una silla de ruedas convencional a una silla de ruedas para pacientes con enfermedades neurológicas, teniendo en consideración la seguridad, comodidad, bajo costo económico de fabricación y el empleo de procesos con los cuales se pueda contar en cualquier taller mecánico. Las modificaciones planteadas se distribuyen en tres sistemas: guía, respaldar, reposabrazos-base asiento; respecto al primer sistema se ensambla una estructura metálica en cada uno de los mangos conductores de la silla con la finalidad de aumentar la altura de conducción de la silla, en relación al sistema respaldar se acopla otra estructura metálica que permite la inclinación del respaldar y una sujeción para la nuca del paciente (niño), respecto al sistema reposabrazos se coloca una base metálica para el soporte y sujeción de las extremidades superiores del niño además de la posibilidad de la inserción de un par de correas para la sujeción de los pies. El manual de adaptación contiene una secuencia de pasos de fabricación e instalación, así como los materiales de cada pieza, también indica el proceso de tapizado y el lugar de la aplicación; por tal motivo la silla adaptada cumple requisitos de funcionabilidad, entre ellos figura la seguridad y ergonomía. El costo estimado para la adaptación es de S/. 200, por lo tanto el costo de una silla nueva adaptada será de S/. 461(incluido el valor de la silla simple de S/. 261); el cual ya representa un ahorro total del 56 % del valor actual en el mercado médico (S/. 1040). / Tesis

La presente tesis consiste en el diseño del prototipo del mecanismo de un exoesqueleto posicionador de espalda enfocado en contribuir con el entrenamiento deportivo del tiro con arco. Un exoesqueleto es un implemento mecánico, accionado generalmente por actuadores electrónicos o neumáticos, el cual es portado por una persona a fin de guiar su movimiento y a su vez mejorar habilidades físicas como la fuerza o motrices como la precisión del usuario. Respecto a esto se vienen realizando estudios que indican que estos mecanismos también permiten a personas con problemas o lesiones motoras acelerar la recuperación de sus habilidades motrices, por ello estos mecanismos vienen demostrando su eficacia en terapias de rehabilitación. El principio de las terapias de rehabilitación consiste en la repetición continua de determinados movimientos en el miembro afectado y precisamente estos mecanismos pueden programarse a fin de repetir infinidad de veces estos movimientos con una gran precisión. Por otro lado en el caso de personas sin problemas motores se ha demostrado que estos mecanismos contribuyen con acelerar el aprendizaje de movimientos nuevos y a su vez contribuir con la mejora de habilidades motrices como la precisión del movimiento. Igual que en el caso anterior esto se logra mediante la repetición continua del movimiento nuevo que se quiere aprender o mejorar. El tiro con arco es un deporte con gran potencial de masificación en el país, se puede practicar a cualquier edad y no requiere un biotipo en especial. Si bien esta disciplina requiere pocos movimientos durante su ejecución deben realizarse con gran precisión. Habilidad que puede desarrollarse con el uso de un exoesqueleto. Para el diseño del mecanismo se tuvieron que realizar visitas a centros deportivos de tiro con arco a fin de reconocer los movimientos característicos para dirigir el movimiento de la flecha. Se pudo reconocer que al mantener los brazos tensados al apuntar era la espalda la que permitía controlar la dirección final de la flecha. Posteriormente se realizó un modelo matemático para obtener los parámetros inerciales de un individuo con las medidas del peruano promedio. Se planteó un diseño preliminar, se reconoció la distribución de cargas sobre el mecanismo y se realizó la ingeniería de detalles para finalmente obtener los planos de fabricación del mecanismo propuesto / Tesis

Un grave problema en los adultos mayores son los efectos adversos luego de caídas no atendidas inmediatamente. Según estadísticas, las caídas son uno de los principales factores que ocasionan severos daños físicos, psicológicos y sociales, e incluso provocan la muerte, en las personas de la tercera edad. Este problema es particularmente importante dado el incremento porcentual de ancianos en la población mundial, así como por la situación de vulnerabilidad y abandono en la que se suelen encontrar dentro de nuestra agitada sociedad. La solución propuesta reduce los efectos negativos de las caídas en ancianos mediante un sistema portátil, no invasivo y de bajo costo, usando dispositivos electrónicos comerciales disponibles en el mercado. Este sistema, adecuadamente sujeto a la persona, detecta la caída y genera una alerta hacia un teléfono móvil. De esta manera, la persona que reciba la alerta logra enterarse del evento y puede tomar acción inmediata para lograr la pronta atención del anciano. El tema de tesis contempla no solo el diseño e implementación integral del sistema, sino también la realización de pruebas funcionales para determinar la eficacia del sistema. Las pruebas son limitadas, o bajo condiciones controladas, dado el tipo de pacientes involucrados. El desarrollo del sistema incorpora el uso de dispositivos y tecnologías muy actuales, tales como sensores de aceleración de tipo microelectromecánico (MEMS), microcontroladores de uso industrial del fabricante ATMEL con interfaces seriales síncronas y asíncronas, módulos Bluetooth para la comunicación inalámbrica del microcontrolador y la generación de alarmas y envío de alertas por la red GSM de telefonía móvil usando mensajes cortos de texto (SMS). / A major problem in older adults is the adverse effects of falling after unattended time. According to statistics, falls are a major factor in serious injury and even death in the elderly. This problem is particularly important given the state of prostration and oblivion founded the older person in our hectic society. The solution proposed to reduce the negative impact of falls in the elderly is a portable electronic system, noninvasive and low cost using commercially available devices on the market. This system, properly attached to the patient, have the capacity to detect the fall of the old and generate an alert via mobile phone. So, the person receiving it will take action and achieve the prompt attention of the elderly. The thesis project includes not only comprehensive design and implementation of the system, but also the execution of functional tests, as far as possible considering the type of patients involved, to determine the effectiveness of the system. The development of the system incorporates the use of very current devices and technologies, such as acceleration sensors of the type micro-electromechanical (MEMS), ATMEL industrial microcontrollers with synchronous and asynchronous serial interfaces, Bluetooth modules for wireless communication between microcontrollers and mobile phone and the generation of alarms and alerts sent by the GSM mobile network using short text messages (SMS). / Tesis