Diseño específico de socket transfemoral, para reducir humedad en el muñón de diabéticos, mediante un sistema electrónico de convección forzada

Actualmente, 9,3% de la población mundial tiene diabetes. El 7,5% de ellos tendrá amputación transfemoral. Al usar una prótesis transfemoral convencional se produce demasiada sudoración. Ambiente ideal para hongos y bacterias que podrían causar una re-amputación. Se propone como solución el diseño específico del socket transfemoral para reducir humedad, implementando un sistema de convección forzada. Primeramente, se analiza para que tipo de paciente está dirigido. Posterior a ello se diseña el socket transfemoral con sistema de convección forzada que reduce humedad en el muñón. Para luego conocer la rentabilidad del proyecto mediante un análisis costo-beneficio. Entonces, metodológicamente: mediante análisis documental, se limitó hacia quien va dirigido el diseño. Posteriormente, se sintetizó a través del análisis de función y la matriz morfológica el diseño. Mediante la digitalización de medidas antropométricas en el software, se pudo obtener el diseño. El cual es evaluado por análisis estático corroborando su resistencia mecánica, y el análisis fluidodinámico verificó la capacidad de disipar carga térmica en el encaje entre muñón y socket. Habiéndose realizado previamente el diseño electrónico de control. Finalmente, se desarrolló el análisis costo-beneficio. Resultado de ello, se infirió el público de estudio a mujeres entre los 60 Y 64 años con amputación transfemoral. Como producto final de diseño se determinó, que es capaz de disipar calor hasta una carga térmica de 130 W/m2. Finalmente, el costo-beneficio es altamente rentable, con una ganancia de $ 3,70 por dólar invertido

Construcción de una prótesis transfemoral para personas con discapacidad

The present study is aimed at the design and construction of a transfemoral prosthesis, for patients with amputation of the lower limbs above the knee, through the use of alternative, light, resistant and economical materials that meet both the physical and anatomical demands of Each patient improving performance and quality of life in people with transfemoral amputation, making the mobility of patients more precise and similar to the movements of locomotion of a person who has not suffered any type of motor difficulty in one of his legs , In addition to adapting to any patient that does not exceed 60 kg and that has low mobility k1, k2 low bone, with only the replacement of 2 mechanisms that are the socket and supporting pillar. The methodology used is exploratory, descriptive and bibliographical, they allow to know the magnitude of the project, the social and economic contribution. The results of resistance of the prosthesis determine that the designs and materials used in the achievement of the project comply with a factor of safety greater than 1 which means a greater reliability in the prototype, in addition the security factor the most critical of the whole model Is 2.43 which corresponds to the knee-pillar joint. The orthopedic model will efficiently comply with the construction parameters, generating patient reliability and improving their quality of life.El presente estudio está orientado al diseño y construcción de una prótesis transfemoral, para pacientes con amputación de las extremidades inferiores por encima de la rodilla, mediante la utilización de materiales alternativos, ligeros, resistentes y económicos que cumplan con las exigencias tanto físicas como anatómicas de cada paciente mejorando el desempeño y calidad de vida en las personas con amputación transfemoral, logrando que la movilidad de los pacientes sea más precisas y parecidas a los movimientos de locomoción de una persona que no ha sufrido ningún tipo de dificultad motora en alguna de sus piernas, además de adaptarse a cualquier paciente que no exceda los 60 kg y que tenga una movilidad k1, k2 ósea media baja, con solo la sustitución de 2 mecanismos que son el socket y el pilar de apoyo. La metodología utilizada son la exploratoria, descriptiva y bibliográfica, las mismas permiten conocer la magnitud del proyecto, el aporte social y económico. Los resultados de resistencia de la prótesis determinan que los diseños y materiales usados en la consecución del proyecto cumplen con un factor de seguridad mayores a 1 lo que significa una mayor fiabilidad en el prototipo, además el factor de seguridad el más crítico de todo el modelo es de 2,43 el cual corresponde al acople rodilla-pilar. El modelo ortopédico cumplirá eficientemente con los parámetros de construcción generando confiabilidad al paciente y el mejoramiento de su calidad de vida.Universidad Técnica de Cotopax

Diseño de sistema electrónico para prótesis de extremidad para animales inferiores (canes)

La presente investigación tiene como interés el área de prótesis ortopédica donde se plantea el diseño de un sistema electrónico para prototipo de prótesis ortopédica aplicada a perros discapacitados, el objetivo principal es mejorar la calidad de vida de los perros con discapacidad. Se utiliza la aplicación de tecnología se procesamiento de señales mioeléctricas, las cuales solo son usadas actualmente en las prótesis para humanos más avanzadas. De esta forma se usa el control mioeléctrico con un diseño de prótesis mecánica y aplicando procesamiento de señales. Así también el uso de electrodos, batería con una dependencia de horas de uso, sistema embebido. Los principales resultados obtenidos para el diseño del prototipo se logran mediante el procesamiento de señales, especificaciones técnicas de la prótesis electromecánica y materiales a usarse. Finalmente se logra como resultado un diseño de prototipo de prótesis que hace uso de control mioelectrico con un diseño de prótesis electromecánico, con el fin de mejorar la calidad de vida los perros con discapacidad.Trabajo de investigaciónCampus Lima Centr

Diseño y desarrollo de una prótesis con mecanismo apto para ambientes húmedos

[ES] Dada la actividad humana en ocasiones se producen accidentes bien en el ámbito laboral como en otros tipos circunstancias, consecuencia de estos accidentes en algunas situaciones se produce la pérdida de algún miembro con la problemática que ello conlleva. La necesidad de continuar realizando la actividad humana ha llevado al desarrollo de prótesis desde hace mucho tiempo. Es un sector en el que la evolución de los materiales y los procesos productivos han ayudado a mejorar el diseño de estos dispositivos facilitando cada vez más la vida al usuario. A pesar de los avances producidos, el elevado coste no permite en muchas ocasiones elegir una prótesis que permita al usuario seguir con su actividad de manera normal; actividades cotidianas como una ducha o un simple baño en verano puede verse dificultada debido a que la prótesis no soporta bien las condiciones bajo agua. El objetivo es diseño y desarrollo de una prótesis articulada apta para ambientes húmedos.[EN] Due to human activity, accidents sometimes occur in the workplace or in other circumstances, as a consequence of these accidents in some situations there is the loss of a limb with the problems that this entails. The need to continue performing human activity has led to the development of prostheses for a long time. It is a sector in which the evolution of materials and production processes have helped to improve the design of these devices making life easier for the user. Despite the progress made, the high cost often makes it impossible to choose a prosthesis that will allow the user to continue with their activities normally; everyday activities such as a shower or a simple bath in summer can be difficult because the prosthesis does not stand well underwater conditions. The aim is to design and develop an articulated prosthesis suitable for humid environments.Pérez Pérez, AP. (2021). Diseño y desarrollo de una prótesis con mecanismo apto para ambientes húmedos. Universitat Politècnica de València. http://hdl.handle.net/10251/174055TFG

Optimización de distribución de cargas en encaje de protesis para amputado a nivel transfemoral

PregradoIngeniero(a) Biomédico(a

Mecanismo de ayuda a la extensión para pierna ortopédica

This document shows the process of designing the mechanism to aid the extension for orthopedic leg. This mechanism will allow the user to walk at a speed higher than that fixed by the orthopedic leg. It’s placed on the upper part of the orthopedic prosthesis. By moving a cam driven by an electronically controlled motor, it would displace a wire coupled to the lower of the prosthesis. Which, develops an additional force to the natural movement of the prosthesis, at the time of extension. Through anatomical studies, mechanical studies and theoretical calculations, the mechanism were designed. Using the data obtained in the studies and the results of the calculations, the necessary parts for the mechanism were designed. An anatomical study was also carried out, with the help of an orthopedist, who contrasted the calculations made

Modificación de mecanismo de extensión de prótesis de rodilla policéntrica

En este proyecto se lleva a cabo la mejora mecánica de una rodilla protésica policéntrica, modelo Total Knee 1900. Uno de los inconvenientes que presenta este modelo es que el mecanismo de ayuda a la extensión está formado por un muelle unido a un cable de acero, que se debe ser sustituido por un técnico ortopeda manualmente si el portador desea variar la velocidad de marcha. El movimiento de extensión de la pierna, que condiciona la velocidad del paso, se produce de forma inercial, similar a un péndulo, con una velocidad máxima (dependiente de su masa y geometría, y en la que interviene, además, la contribución del muelle) que impide al usuario aumentar su ciclo de marcha. Se diseña un mecanismo para sustituir el resorte, mediante el cual sea posible variar la velocidad de marcha según los requerimientos del usuario. El diseño e implementación de este dispositivo, conlleva un análisis y estudio cinemático previo de la pierna ortopédica, implementando un modelo simplificado de cálculo. Una vez obtenidas las velocidades y fuerzas que actúan sobre el mecanismo, se procede a la selección de un actuador eléctrico, que permita variar la fuerza y la velocidad de aplicación de esta, según requisitos. El actuador, somete a tracción el cable de acero presente en la rodilla protésica originalmente, ejerciendo un trabajo similar al muelle, pero con la ventaja de ser regulable. Se diseña todos los elementos necesarios para poder acoplar el actuador seleccionado a la pierna ortopédica, realizando un estudio de esfuerzos para determinar si las piezas propuestas soportan las cargas a las que van a estar solicitadas. Posteriormente, con la finalidad de crear un prototipo, se realiza un proceso de ingeniería inversa, obteniendo un modelo tridimensional de la rodilla.In this project, the mechanical improvement of a polycentric prosthetic knee, model Total Knee 1900, is carried out. One of the drawbacks of this model is that the extension aid mechanism is formed by a spring attached to a steel cable, that it must be replaced, by an orthopedic technician, manually if the wearer wishes to vary the speed. The leg extension movement, which determines the speed of the step, occurs inertially, similar to a double pendulum and has a maximum speed (depending on its mass and geometry). This movement prevents the user from increasing their running cycle and therefore, a mechanism is designed to replace the spring, by means of which it is possible to vary the running speed according to the user's requirements. The design and implementation of this device involves a prior kinematic analysis and study of the orthopedic leg, implementing a simplified calculation model. Once the speeds and forces acting on the mechanism have been obtained, an electric actuator is selected, which allows the force and speed of its application to be varied, according to the requirements. The actuator pulls the steel cable present in the prosthetic knee originally, performing a work similar to the spring, but with the advantage of being adjustable. Next, all the necessary elements are designed to be able to couple the selected actuator to the orthopedic leg, carrying out a stress study to determine if the proposed parts support the loads to which they will be applied. Subsequently, in order to create a prototype, a reverse engineering process is carried out, obtaining a three-dimensional model of the knee

Construcción de una prótesis rodilla monocéntrica por medio de mecanizado CNC

Construcción de una prótesis rodilla monocéntrica por medio de mecanizado CNC.Los diferentes procesos de manufactura permiten la construcción de partes mecánicas de diferentes formas, muchos de los casos la construcción de dispositivos mecánicos no tiene la fabricación correcta, se puede analizar y proponer un proceso de manufactura partiendo de la investigación para obtener los parámetros necesarios para mejorar el producto final. La construcción de prótesis por mecanización CNC requiere un análisis de los parámetros que influyen en la fabricación, como son: mejorar la puesta en marcha de la máquina CNC, el tiempo de mecanizado, el uso de herramientas de corte y de sujeción. Son factores que se necesitan para dar a conocer un costo real de la prótesis de rodilla. En el Ecuador hasta el año 2014 existían 397233 personas con algún tipo de discapacidad de los cuales en la provincia de Imbabura hay 4620 casos según el CONADIS. La Fundación de Prótesis de Imbabura¿ para la vida cuenta con un estimado de 201 pacientes protetizados para una amputación del tipo transfemoral, que provienen de distintas partes del Ecuador. (Valencia, Lima, Ojeda, & Ortiz, 2015)

Integración de señales electromiográficas a sistemas de control para manipulación de una prótesis robótica de mano

El presente trabajo surge como una actividad dentro del proyecto “Automatización de movimientos de las extremidades superiores para trabajos industriales de alto riesgo y adaptación de prótesis robóticas para el mejoramiento de la calidad de vida en la inserción laboral dentro de las industrias.”, del grupo de investigación AUTOPRO de la Facultad de Mecánica con el objetivo de vincular la academia con la sociedad, presentando una solución al problema de una señorita de 19 años que perdió su mano derecha, parte de su antebrazo y la movilidad total de la mano izquierda a consecuencia de un accidente, presentado en el hospital del IEES de la ciudad de Latacunga, con la implementación de un sistema de control basado en el procesamiento de señales EMG para la manipulación de una prótesis robótica de mano. Se partió del análisis de factibilidad del uso de una prótesis existente, previamente diseñada para el caso de estudio. Se empleó como dispositivo de adquisición de señales EMG un brazalete Myo, la información se direccionó a través de una interfaz inalámbrica (bluetooth) hacia un sistema embebido con un microcontrolador (Arduino Uno) para su procesamiento, se tuvo como actuadores para generación de movimiento de la prótesis servomotores de 3,7kgf. Mediante la integración de los dispositivos expuestos se obtuvo un sistema de control que por medio de la aplicación Myo Connect se logró crear un proceso de calibración para relacionar señales propias del antebrazo del caso de estudio con la manipulación de los actuadores. Al final se realizaron pruebas para los diferentes movimientos obteniendo una eficiencia del 89,2% en el reconocimiento del gesto. Se recomienda evaluar después de 6 meses al sistema de control y a la paciente para la calibración de los dispositivos.The present research was developed as an activity within the project "Automation of upper limb movements for high-risk industrial jobs and adaptation of robotic prostheses for the improvement of life quality in labour integration within the industries " of the research group AUTOPRO from the Mechanics Faculty with the objective of linking the academy with the society, presenting a solution to the problem of a 19-years-old young lady who lost her right hand, part of her forearm and the total mobility of the left hand as a result of an accident, whose case was attended at the hospital of the Ecuadorian Institute of Social Security IEES of Latacunga city, with the implementation of a control system based on the processing of EMG signals for the manipulation of a robotic hand prosthesis. The starting point was the feasibility analysis of the use of an existing prosthesis, previously designed for the case study. A Myo bracelet was used as an EMG signal acquisition device, the information was directed through a wireless interface (bluetooth) to an embedded system with a microcontroller (Arduino Uno) for its processing, and the actuators were used to generate movement of the 3.7kgf prosthesis driven by servomechanisms. Through the integration of the exposed devices, a control system was obtained which, by means of the Myo Connect application, a calibration process was created in order to relate signals from the forearm of the case study with the manipulation of the actuators. In the end, tests were carried out for the different movements, obtaining an efficiency of 89,2% in gesture recognition. It is recommended to evaluate after 6 months the control system and the patient for the devices calibration

Diseño del sistema de control de una prótesis transfemoral a partir del reconocimiento de la intención de movimiento

En las personas sanas se genera una potencia significativa y otras funciones de locomoción en la rodilla y el tobillo al realizar las actividades: (i) de caminata, (ii) al ponerse de pie, (iii)sentarse, (iv)subir escaleras y otras. Las prótesis transfemorales comerciales mayormente disponibles pueden almacenar y/o disipar energía, pero mayormente no pueden generar potencia durante un ciclo de la marcha. En consecuencia, los amputados transfemorales pueden gastar hasta un 60% más de energía metabólica en relación con las personas sanas, ejerciendo hasta tres veces más la potencia y por ende se realiza un mayor esfuerzo en la cadera resultando está afectada. Por consiguiente, una prótesis con la capacidad de generar una potencia similar a la de una pierna de una persona sana, podría reducir la necesidad de un mayor esfuerzo por parte del paciente amputado. Uno de los principales desafíos que conlleva el desarrollo de una prótesis activa de miembro inferior es el medio por el cual el usuario puede controlar la prótesis, y es por ello que este trabajo se enfoca en el desarrollo del sistema de control de la misma. El trabajo que se presenta consta de siete capítulos, en el primero se plantea los objetivos y los alcances. Se parte de una detallada descripción de la metodología empleada para diseñar el sistema de control, la cual se plantea a partir del modelo descrito en la metodología VDI2206. En el segundo capítulo se describe el fundamento teórico; se revisa también el estado del arte para las prótesis transfemorales activas en el ámbito tecnológico y técnico, enfatizando en el reconocimiento de la intención de movimiento, el control jerárquico de prótesis trasfemorales, y diferentes algoritmos de control usados para control de fuerza y posición. En el tercer capítulo, se presentan los requerimientos considerando el estándar de seguridad ISO13482; se presenta también un diagrama funcional de todo el sistema protésico y se desarrolla las funciones que aplican también para el sistema de control. Con base en ese análisis funcional se selecciona el tipo de estrategia a seguir para desarrollar el sistema de control para la prótesis a partir de una evaluación técnica económica basada en la VDI2225. En el siguiente capítulo se aborda un diseño de configuración para el sistema de control seleccionado en el capítulo anterior. Más adelante en el capítulo cuatro, se describe el procedimiento para reconocer la intención de movimiento a partir de las señales electromiografícas (EMG) empleando algoritmos de reducción de dimensiones, clasificadores del modo de la actividad, entre otros. En el capítulo inmediato se detalla el desarrollo del sistema de control concerniente al control de impedancia, el cual es el nexo entre el sistema de reconocimiento de la intención de movimiento y los sistemas de control de fuerza en la prótesis transfemoral activa (PTA). En el capítulo seis se sintoniza y simula el sistema de control de fuerza para la rodilla y el tobillo para un actuador serial elástico y para un actuador serial – paralelo elástico. En el capítulo final se realiza una integración del sistema y su correspondiente validación virtual. Por último, se detallan las conclusiones