Abstract:
RESUMEN: Esta investigación surge de la necesidad de desarrollar un dispositivo capaz de proporcionar
rehabilitación activa y personalizada a pacientes que sufren trastornos de
movimiento en la extremidad superior. El trabajo consistió en la determinación de
las variables de importancia en el estudio de los movimientos anormales, la adquisición
y procesamiento de información mioeléctrica y su aplicación en el desarrollo
de un sistema rehabilitador capaz de suprimir los movimientos involuntarios en pacientes
que sufren dichos trastornos.
Atendiendo a esta problemática, se realizó el diseño de una interfaz mioeléctrica
capaz de detectar oportunamente los movimientos anormales de la extremidad superior.
Para lo cual, se consideraron frecuencias de operación comprendidas entre los
20Hz. y los 500Hz., en las cuales se encuentran los impulsos mioeléctricos. Para establecer
el rango de frecuencias mencionado anteriormente, se propone un filtro pasa
banda construido por un filtro pasa altas y uno pasa bajas, ambos de quinto orden, lo
que otorga un factor de calidad superior a la unidad en el sistema. Adicionalmente,
para la adquisición de la información, se emplea un convertidor analógico-digital de
10 bits que cuenta con la capacidad de realizar más de las 6000 muestras requeridas
por segundo.
Conjuntamente a la interfaz mioeléctrica, se propone el rediseño del mecanismo
rehabilitador, el cual fue punto de partida para el correcto análisis matemático
que precede al sistema de control. Adicionalmente, se desarrolló un simulador de
movimientos anormales de un grado de libertad, que permitió poner a prueba el
funcionamiento de los actuadores propuestos en conjunto con la lógica de acción del
rehabilitador.
Se propuso un sistema de control que emplee la información proporcionada por la
interfaz mioeléctrica y la generada por los sensores presentes en el sistema. En
dicho control, se consideran los casos probables de movimientos subsecuentes, es
decir, que se determinaron cuáles son las opciones de movimiento más probable de
la extremidad superior a partir de la posición actual de la misma, y por ende cuales
son los músculos que intervienen en dichos movimientos. Estas consideraciones
permitieron establecer las rutas de acción del rehabilitador, donde se conjuntan y
comparan los datos mioeléctricos y posturales del paciente.
Por último, se realizó un análisis de probabilidad de éxito del proyecto, para una
empresa de recién incubación. Se obtuvo como resultado 3.78, que significa que el
proyecto puede ser deseable si se eliminan los puntos de incertidumbre del mismo.
ABSTRACT: This research arises from the need to develop a device capable of providing personalized
and active rehabilitation to patients suffering from disorders in the upper limb
motion. The work consisted in determining the variables of importance in the study
of abnormal movements, acquisition and processing of myoelectric information and
its application in the development of a rehabilitation system capable of suppressing
involuntary movements in patients suffering from such disorders.
In response to this problem, the designing of a myoelectric interface able to timely
detect the abnormal movements of the upper limb was performed. For which, there
were consider operational frequencies among 20Hz. and 500Hz. where myoelectric
pulses are found. To set the frequency range mentioned above, it is proposed a
bandpass filter built by a high pass filter and a low pass filter, both of fifth order,
which provide a quality factor greater than the unit in the system. Additionally, for
the acquisition of information, an analog-digital converter of 10 bits is used, which
has the ability to perform more than the required 6000 sample per second.
Along the myoelectric interface, the redesign of the rehabilitation mechanism is
proposed, which was the starting point for the correct mathematical analysis that
precedes the control system. Additionally, a simulator of abnormal movements of
one degree of freedom was developed, allowing test of the operation of the actuators
proposed in conjunction with the logic of action of the rehabilitator.
A control system that uses information provided by the myoelectric interface and
the information generated by sensors in the system was proposed. In such control,
the probable cases of subsequent movements are considered, ie, it was necessary to
determine which are the most likely options of movement of the upper limb from
the current position of the same limb, and hence, which muscles are involved in
such movements. These considerations helped establish the routes of action of the
rehabilitator, where the data of the myoelectric and postural data of the patient is
combined and compared.
Finally, an analysis of probability of success of the project was done, for a company
of new incubation. It was obtained as a result a 3.78, which means, that the project
may be desirable if the points of uncertainty of the project are removed.
Description:
Tesis (Maestría en Ingeniería de Manufactura), Instituto Politécnico Nacional, SEPI, ESIME, Unidad Azcapotzalco, 2014, 1 archivo PDF, (201 páginas). tesis.ipn.mx