Design of splints based on the NiTi alloy for the correction of joint deformities in the fingers

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>The proximal interphalange joint (PIP) is fundamental for the functional nature of the hand. The contracture in flexion of the PIP, secondary to traumatisms or illnesses leads to an important functional loss. The use of correcting splints is the common procedure for treating this problem. Its functioning is based on the application of a small load and a prolonged stress which can be dynamic, static progressive or static serial.</p> <p>It is important that the therapist has a splint available which can release a constant and sufficient force to correct the contracture in flexion. Nowadays NiTi is commonly used in bio-engineering, due to its superelastical characteristics. The experience of the authors in the design of other devices based on the NiTi alloy, makes it possible to carry out a new design in this work - the production of a finger splint for the treatment of the contracture in flexion of the PIP joint.</p> <p>Methods</p> <p>Commercial orthosis have been characterized using a universal INSTRON 5565 machine. A computational simulation of the proposed design has been conducted, reproducing its performance and using a model "ad hoc" for the NiTi material. Once the parameters have been adjusted, the design is validated using the same type of test as those carried out on commercial orthosis.</p> <p>Results and Discussion</p> <p>For commercial splint the recovering force falls to excessively low values as the angle increases. Angle curves for different lengths and thicknesses of the proposed design have been obtained, with a practically constant recovering force value over a wide range of angles that vary between 30° and 150° in every case. Then the whole treatment is possible with only one splint, and without the need of progressive replacements as the joint recovers.</p> <p>Conclusions</p> <p>A new model of splint based on NiTi alloy has been designed, simulated and tested comparing its behaviour with two of the most regularly used splints. Its uses is recommended instead of other dynamic orthosis used in orthopaedics for the PIP joint. Besides, its extremely simple design, makes its manufacture and use on the part of the specialist easier.</p

Desarrollo de una aplicación para la gestión de inventario con smart glasses

Este trabajo consiste en el desarrollo de una aplicación móvil que permite, mediante el uso de smart glasses, el control de inventario del almacén de una empresa. La aplicación se integrará con el sistema de gestión de la misma (ERP), de forma que mediante el escaneo con las gafas de los códigos QR de cada producto, se conecte automáticamente con la sección del ERP que gestiona el almacén a través de un servicio Web desplegado en un servidor alojado en una máquina de la propia empresa, para ello se necesita que el dispositivo, en este caso las gafas, accedan a la red mediante una conexión virtual privada (VPN), de tal forma que vaya realizando un inventario exhaustivo del stock del que se dispone para cada uno de esos productos

Diseño de una pasarela peatonal ligera para zonas de difícil acceso

El objetivo de este proyecto es el diseño y cálculo de una pasarela peatonal metálica para uso en zonas remotas de montaña, de difícil acceso. La idea es conseguir que la estructura sea lo más ligera posible, para facilitar su transporte y que su montaje / desmontaje así como su puesta en servicio sea lo más sencillo y rápido posible. Para conseguir esto, se ha estudiado la posibilidad de utilizar estructuras hinchables, el alma de este tipo de vigas se resuelve mediante el uso de membranas hinchables combinado con el uso de cables de acero. El proyecto se divide en dos partes, la primera de ellas, consiste en una introducción al uso de las estructuras hinchables además de un estudio de comparación del comportamiento entre una viga cajón convencional y el nuevo concepto de viga con el objeto de poder analizar las ventajas y desventajas, así como, el funcionamiento de cada una de ellas. Se analizan los parámetros más importantes e influyentes en el comportamiento resistente de los distintos diseños de vigas para poder optimizarlos y así conseguir el máximo rendimiento de los materiales utilizados En la segunda parte, una vez comprobada la idoneidad de este tipo de vigas, seleccionada la mejor configuración y optimizados todos los parámetros, se procederá a su implementación en la aplicación concreta, para una pasarela peatonal que debe salvar entorno a 20 metros de luz. Se realizará el dimensionado y comprobación de acuerdo a la normativa vigente. Por último, se han realizado los planos generales de la estructura. Todos los cálculos se realizan mediante ordenador empleando el método de los elementos finitos. Los modelos de cálculo, se han creado con el programa informático IDEAS para posteriormente exportarlos a ABAQUS donde han ejecutado todos los análisis que sean necesarios

Análisis mediante elementos finitos de contenedores metálicos modificados y estudio de su utilización como elementos constructivos

El presente proyecto tiene como objetivo la modelización de containers marítimos estándar, con la finalidad de analizar su comportamiento como módulo constructivo destinado a vivienda. A grandes rasgos, los containers o contenedores marítimos son recipiente de carga consistente en una gran caja con puertas o paneles laterales desmontables, normalmente provistos de dispositivos (ganchos, anillos, soportes, ruedas) para facilitar su ubicación y estiba a bordo de un medio de transporte marítimo. Son los envases predilectos para el envío y recepción de mercancias transportadas por vía marítima. Para alcanzar el objetivo propuesto se ha seguido la siguiente línea de trabajo. En primer lugar, se ha buscado información sobre contenedores marítimos: medidas, materiales, elementos constructivos, etc. Posteriormente se ha elegido el tipo de container a estudiar y se ha hecho su modelo a ordenador para finalmente analizar los resultados obtenidos para los distintos tipos de cargas aplicadas. En lo que a la modelización se refiere se han hecho dos modelos principales. Uno, denominado modelo completo y el otro que llamaremos modelo simplificado. Esto se ha hecho para reducir el tiempo de cálculo y poder estudiar distintos casos. Posteriormente, se ha hecho un análisis de la influencia de aperturas en las chapas laterales sobre el conjunto del container. Por último, se ha realizado una distribución de vivienda en el container de una y dos plantas y se ha procedido a su análisis. La modelización de la geometría se ha hecho mediante el programa de elementos finitos I-Deas y los cálculos posteriores con la ayuda del programa también de elementos finitos, Abaqus. Una vez realizados los dos modelos y todos los análisis se ha procedido a su estudio y comprobación para ver si hay que realizar alguna modificación o por el contrario este tipo de containers son aptos para su aplicación como elemento constructivo destinado a vivienda convencional

Simulación numérica de fenómenos de inestabilidad en estructuras metálicas con DLUBAL

Proyecto fin de carrera en el que se analizan varios fenómenos de inestabilidad estructural con la ayuda del programa DLUBAL, que en breve se comenzará a emplear en la Universidad de Zaragoza. Pretende ser una guía para los nuevos usuarios en el programa y que les sirva como documento de consulta y manual de referencia

Biomechanical behavior of dynamic vs. static distal locking intramedullary nails in subtrochanteric femur fractures

Objective: Hip fractures are one of the most frequent fractures presenting to the emergency department and orthopedic trauma teams. The aim of this study was to determine the best indication and therapeutic technique for subtrochanteric fractures and unifying criteria when choosing the most suitable type of nail. Materials and methods: To analyze the influence of the material and the type of distal locking of intramedullary nails (static or dynamic), a femur model with a fracture in the subtrochanteric region stabilized with a long Gamma intramedullary nail was applied using finite element method (FEM) simulation. Results: The mechanical study shows that titanium nails allow for greater micromobility at the fracture site, which could act as a stimulus for the formation of callus and consolidation of the fracture. In the mechanical study, the type of distal locking mainly affects mobility at the fracture site and stress in the cortical bone around the distal screws, without in any case exceeding values that may compromise the viability of the assembly or that may result in detrimental effects (in terms of mobility at the fracture site) for the consolidation process. Conclusion: Subtrochanteric fractures treated with titanium nail and static distal locking is safe and does not hinder consolidation

Modelado y análisis por elementos finitos del comportamiento mecánico del tejido colonico

En el trabajo de fin de grado "Modelado y análisis por elementos finitos del comportamiento mecánico del tejido colónico" se realiza una primera aproximación al comportamiento del tejido colónico del ser humano, a través del estudio de muestras de tejido porcino, con el fin de desarrollar una serie de modelos geométricos lo suficientemente fieles a la realidad como para predecir, con un error conocido, el comportamiento mecánico de este material. La razón para realizar un estudio como tal es el hecho de poder conseguir cada vez modelos de comportamiento mas fiables, para así poder predecir la reacción de estos tejidos a la hora de realizar intervenciones quirúrgicas o implantaciones de stents y catéteres en pacientes por ejemplo, de cáncer de colon.El estudio parte de una serie de ensayos experimentales realizados en laboratorio, en los que se someten muestras de tejido colónico porcino a ensayos de tracción biaxial, con objeto de simular estados tensionales similares a los que suele estar sometido este tejido dentro del cuerpo humano. Conocidos estos resultados, se recrean por medio de un software de elementos finitos los mismos ensayos, utilizando diferentes modelos constitutivos de comportamiento para el modelado del material, tanto isótropos como anisótropos. Estos modelos se caracterizan mediante el ajuste de sus parámetros característicos utilizando software que permite el ajuste matemático de los modelos a de las curvas tensión deformación obtenidas en los ensayos, habiendo realizado previamente un filtrado de las mismas. Una vez procesadas, se obtienen los parámetros indicados para cada uno de los modelos, listos para ser introducidos en la simulación por elementos finitos.Obtenidos los resultados de las simulaciones por elementos finitos, se procede a realizar un análisis de regresión curva a curva con los ensayos experimentales para medir así la veracidad de estos modelos y su aproximación a la realidad. El modelo que menor error presente será el escogido para predecir el comportamiento del tejido colónico en esa zona.En concreto en este estudio, se utilizaron los ensayos biaxiales con relación de cargas 1:1, 0,5:1 y 1:0,5 para caracterizar el material y hallar las constantes de cada modelo. Con estos parámetros de ajuste, se realizaron simulaciones con relaciones de carga de 0,75:1 y 1:0,75. Con los resultados de estas simulaciones se generaron una serie de tablas y gráficas de resultados para evaluar de forma visual y numérica el ajuste de las curvas resultantes y poder brindar unas conclusiones finales sobre qué modelo hiperelástico y con qué parámetros es el más adecuado para simular el comportamiento del tejido del colon.En total se llevaron a cabo 120 simulaciones en Abaqus con el correspondiente post procesado de datos e implementación en hojas de cálculo. Se pudo llegar a una conclusión final concreta y medible.<br /

Muros estructurales de balas de paja: Estudio de diferentes soluciones constructivas

La construcción con balas de paja es unan alternativa sostenible de bajo coste que asegura un excelente rendimiento térmico. Estas características hacen de los residuos derivados de la agricultura, un material muy interesante para la edificación. En las últimas dos décadas se han realizado investigaciones y proyectos piloto en todo el mundo. La mayor parte de las investigaciones realizadas hasta el momento se centran en determinar el comportamiento mecánico de las balas de paja. Se ha publicado un gran número de artículos que han aportado resultados relevantes acerca de la densidad de las balas, dimensiones y orientación optima, módulo de Young de las balas de paja y coeficiente de Poisson , coeficiente de rozamiento. Etc. Por otro parte se ha estudiado cómo se comporta un muro ante distintas cargas y se han analizado sus modos de fallo Las propiedades de la paja son ideales para utilizarla como aislante térmico en pequeñas edificaciones de hormigón o madera, sin embargo, desde el punto de vista estructural genera dudas. Estudios Anteriores autores analizado la capacidad de las balas de paja para actuar como estructura autoportante, es decir, actuando las balas de paja como elemento estructural. Los resultados muestran problemas de rigidez y de estabilidad que provoca desplazamientos longitudinales (flecha) muy elevados. Mediante el software de elementos finitos, Abaqus 2017, Se ha tratado de analizar el comportamiento de un muro estructural de balas de paja y comprender las fortalezas y debilidades desde el punto de vista estructural. Los muros de balas trabajan correctamente a compresión, ante cargas altas están muy lejos de la tensión de rotura, sin embargo, ante cargas laterales bajas, como el viento, los muros se descomponen. Para solventar este problema se han planteado dos soluciones constructivas, el uso de barras verticales para unir las balas y el uso de un recubrimiento adecuado que mejore la estabilidad del muro. Existe documentación y proyectos en los que se han utilizado este tipo de barras para rigidizar la estructura. Sin embargo, no hemos encontrado estudios acerca de la mejora que producen en la estructura. Se han creado varios modelos en los que se estudia como varía la flecha en función del número de barras y su distribución. Por último, se ha analizado el comportamiento de la estructura con balas y barras al añadirle un recubrimiento exterior e interior. Se mostrará que eligir el recubrimiento adecuado mejora la rigidez y la estabilidad de la estructura. Se muestran las distintas flechas obtenidas para cada una de las configuraciones y se compararan con los exigidos por la normativa de madera

Diseño estructural de una plataforma multinivel y pasarelas peatonales de conexión entre edificios

El proyecto que se desarrolla está centrado en el diseño estructural de un conjunto arquitectónico conformado por un Edificio de Servicios con distintos niveles y una Pasarela que conecta el nuevo edificio con los existentes. Estas dos construcciones pasarán a formar parte de una manzana residencial situada en Valencia donde ya existen dos edificios de viviendas

Simulación MEF en entornos de diseño paramétrico. Aplicación al diseño estructural

En este trabajo fin de grado se presenta una metodología de simulación por el Método de los Elementos Finitos (MEF) para entornos de diseño paramétrico ligada al diseño estructural. Para desarrollarla se recurre a un entorno de diseño gráfico de uso general como es el programa Rhinoceros, donde para generar las geometrías parametrizadas se utiliza el entorno Grasshopper, y Karamba 3D para el análisis MEF de la estructura. Se desarrolla y explica la metodología con tres casos de estudios básicos y se plantea como caso de aplicación el diseño y dimensionado de una cubierta curva conformada con una celosía tridimensional sustentada sobre cuatro pilares, la posición de los pilares se optimizará para disminuir los esfuerzos en la estructura y conseguir una estructura lo más ligera posible. Se comparan los resultados obtenidos utilizando Karamba 3D con los obtenidos por el programa comercial de uso profesional RFEM para los casos de estudio básico, y así contrastar y comprobar la fiabilidad de los resultados de cálculo obtenidos, y la optimización respecto a la posición de los apoyos para un caso sencillo con solución analítica.También se desarrollan ciertos aspectos de interés para el uso combinado con otros programas; como el uso y creación de una biblioteca propia de secciones y la exportación de los modelos al programa RFEM.<br /