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El tobillo es crucial en soporte y progresión al caminar, provee tres movimientos al pie: dorsiflexión/plantarflexión, eversión/inversión y abducción/adducción. Estos movimientos se deben a las estructuras ligamentosas y musculares del tobillo, las mismas que favorecen las adaptaciones del terreno irregular [Brockett, 2016]. La ausencia de aportación científica en el modelamiento dinámico en en tobillos protésicos con mecanismos paralelos y la carencia de prótesis con mecanismos paralelos que emule el movimiento del tobillo con 3 grados de libertad activos. Se propone realizar la modelación y simulación dinámica de un mecanismo paralelo para un tobillo protésico de 3 grados de libertad activos, de tal manera que el mecanismo permita emular el funcionamiento de la articulación del tobillo durante el desplazamiento de una persona con amputación transtibial unilateral sobre superficies duras o blandas irregulares. En esta investigación (i) se considerará el modelamiento del mecanismo que involucra las condiciones de borde que se debe imponer para emular la dinámica del movimiento del tobillo protésico y su interacción con superficies duras o blandas con irregularidades, (ii) se realizará un estudio del estado del arte, (iii) se elaborará la propuesta conceptual de un mecanismo paralelo para tobillo-pie protésico de 3 grados de libertad, (iv) se realizará la modelación dinámica del mecanismo paralelo de 3 grados de libertad usando técnicas de la mecánica newtoniana, lagrangiana o Trabajo virtual (v) se simulará el funcionamiento del tobillo protésico usando el modelo dinámico obtenido y una herramienta de simulación computacional (vi) se implementará un módulo de ensayos con el mecanismo paralelo para el conjunto tobillo-pie protésico, (vii) se validará el modelo dinámico desarrollado usando resultados de simulación numérica, resultados de pruebas experimentales e información disponible en la literatura científica.
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De manera local, no existe un productor peruano de este tipo de tecnologías en equipamiento de laboratorio para aprendizaje biomédico. De manera internacional firmas como FESTO y ABB desarrollan equipos orientados al aprendizaje los cuales son de alta calidad en materia de sensores, actuadores, controladores y automatización. Sin embargo, la adquisición de plataformas de aprendizaje de estas empresas son sumamente caras con precios de alrededor de los 100,000 dólares; asimismo, no son equipos adaptados a la currícula y necesidades específicas de los alumnos de PUCP. Nuestra solución está pensada y desarrollada en función de las necesidades estudiantiles de los estudiantes de Ing. Biomédica de la PUCP. En ese sentido, el diseño del sistema es ergonómico, cuenta con tecnología que compone el estado del arte en materia de sensores y actuadores de acuerdo a lo enseñado en los cursos de teoría de los alumnos; a su vez, los controladores y sistemas de energía se encuentran optimizados para ofrecer una experiencia intuitiva, con una respuesta rápida y de baja latencia entre acciones de lectura y ejecución de tareas. i) Mejora significativa de los procesos de aprendizaje de estudiantes de Ingeniería Biomédica y afines a traves de la interacción con los módulos Marq'a por medio del aprendizaje práctico del manejo de sensores-actuadores y controladores. ii) Fomentar el interés en la investigación básica y aplicada de sistemas biomecatrónicos tras haber aprendido a utilizarlos de manera adecuada en los módulos Marq'a. iii) Complementar la formación recibida por los alumnos en sus clases de teoría con la aplicación de sesiones de laboratorio dirigidas al aprendizaje de control automático.
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En este proyecto se propone el desarrollo de un ventilador pulmonar para adultos, con prestaciones equivalentes a los de alta gama, para su uso por los médicos intensivistas en las Unidades de Cuidados Intensivos (UCI) con pacientes COVID-19. Esta propuesta consiste en un equipo de ventilación mecánica que incluye un compresor, un cojunto de válvulas y sensores, un sistema de control, una interfaz de usuario, así como otros accesorios indispensables para el paciente. Las especificaciones técnicas de este equipo toman en cuenta las necesidades mínimas de ventilación mecánica para pacientes COVID-19 que han sido señaladas por la Organización Mundial de la Salud (OMS).
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El proyecto consiste en el desarrollo de un ventilador mecánico para adultos, con prestaciones de alta gama, para su uso por médicos intensivistas en las Unidades de Cuidados Intensivos (UCI). Así, se busca atender pacientes que han contraído la enfermedad y han desarrollado una afección grave, presentando dificultades para respirar. El ventilador está conformado por un sistema neumático energizado por un sistema eléctrico y controlado por un sistema electrónico y de control. El sistema neumático cuenta con una línea de rama doble. La mezcla de aire y oxígeno es suministrada por la rama de inspiración; mientras que el gas exhalado retorna al ventilador por medio de la rama de espiración. Por otro lado, el sistema electrónico y control se encarga de recibir y procesar información del propio equipo y realizar ajustes a medida, de modo que se mantengan las condiciones óptimas de operación. Además, el equipo cuenta con una interfaz de usuario que permite tener control sobre los parámetros principales del funcionamiento del equipo y con un sistema de batería de respaldo, el cual le brinda una autonomía aproximada de 3 horas.
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Enfocado en la mejora del rendimiento de los deportistas, se busca brindarles una herramienta que permita ayudarlos junto a sus entrenadores en las sesiones de entrenamiento. Esta herramienta estará basada en un análisis biomecánico, este análisis será procesado para brindar la información necesaria a los deportistas. Recolección de variables biomecánicas, evaluación por parte de entrenadores y traducción de indicadores biomecánicos a términos fácilmente interpretados por los usuarios. Desarrollo de un sistema de captura de movimiento low-cost y su validación con equipo perteneciente a LIBRA. Implementación de aplicativo móvil que integre el sistema de captura de movimiento y el análisis biomecánico. Validación con usuarios del aplicativo móvil. Algoritmos de visión por computadora, sistema de medición de fuerzas tipo plantilla piezoeléctrica y aplicativo móvil integrador del sistema.
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La prótesis de mano controlada por señales musculares, permite mover cada dedo de manera independiente por el usuario. El diseño contempla: mecanismo de dedos y muñeca, sistema electrónico y de control, sistema de procesamiento de señales eléctricas de los músculos remanentes del miembro amputado y un encaje protésico. Adicional se creó un brazalete y entorno virtual donde el usuario entrena su intención de movimiento mediante tareas de la vida cotidiana.
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