Ingeniería Electrónica
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Item Metadata only Estudio preliminar del uso del kinect para el análisis de marcha humana en base a la cinemática de la rodilla(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-09-13) Dongo Herrera, Ricardo Joel; Callupe Pérez, Rocío Liliana; Casas Guido, LeslieEl 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.Item Metadata only Desarrollo de un módulo electrónico para la enseñanza del área de ciencia, tecnología y ambiente en la educación secundaria peruana(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-08-06) Suazo Canchanya, José Antonio; Callupe Pérez, Rocío LilianaActualmente en el Perú el uso de la tecnología para la educación se ha dado con tecnología importada de manera específica para el área de Ciencia, Tecnología y Ambiente (CTA). La problemática de esta situación es que son tecnologías que muchas veces no toman en cuenta la realidad de la educación en el país y esto puede influir en los bajos o lentos resultados que saltan a la vista sobre la mejora en la educación peruana. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo de tesis es el desarrollo de un módulo electrónico para la enseñanza del área de ciencia, tecnología y ambiente en la educación secundaria peruana que permita incrementar el interés en ingeniería de los adolescentes de los tres últimos años de educación secundaria a través del estudio y uso de subsistemas electrónicos. Para alcanzar el objetivo se trabajó en evaluar las distintas tecnologías utilizadas alrededor del mundo para la robótica educativa, que pueden ser de apoyo en el aula o como herramientas para las competencias de robótica y se encontró varios logros obtenidos en otros países como Uruguay con el “Proyecto Butiá”, en Argentina con el robot “Múltiplo” y los avances en este tema en Europa y Iberoamérica. Para el desarrollo del módulo electrónico educativo de este trabajo de tesis se tomaron tres etapas: primero, una de aprendizaje básico de electrónica; segundo, un diseño de un módulo electrónico general; y la implementación de tres proyectos aplicativos. Los resultados obtenidos se basaron en el desarrollo de un Taller de Electrónica a 12 alumnos de 3er, 4to y 5to grado de educación secundaria del IEP San Martín de Porres en el periodo educativo 2014, y se comprobó la hipótesis planteada en este trabajo, que pruebe que el rendimiento educativo en CTA de los alumnos del colegio San Martin de Porres está en función de su desempeño en un Taller de Electrónica, donde diseñan e implementan un módulo de electrónica. Así lo muestran los resultados del mejor rendimiento de los alumnos en el curso de CTA comparando datos de notas del 2013 y 2014, donde se incrementó la nota media de 15.42 a 16.92 en un rango de 1 a 20 y una desviación estándar que disminuyo de un valor de 1.31 a 0.79. Finalmente, la conclusión más importante es que un Taller de Electrónica para estudiantes de 3er, 4to y 5to grado de educación secundaria del IEP San Martín de Porres de año lectivo 2014, donde la implementación del Módulo electrónico para la enseñanza de temas relacionados a la electrónica influyó positivamente en el interés en el área de Ciencia Tecnología y Ambiente porque incorporó un aprendizaje activo a través del uso de herramientas electrónicas de fácil acceso.Item Metadata only Diseño de un estimulador para generar la succión en recién nacidos prematuros(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-01-20) Yika Tuesta, Alberto Stavros; Callupe Pérez, Rocío LilianaThis work raises a solution for the development of the sucking reflex in premature infants. This solution is based on a computer that uses a system of control of negative pressure applied directly in a pacifier common through a dock. In turn, this process is performed using a generator of waves that controls the frequency of suction as well as the kind of stimulation granted. The systems of stimulation of suction in preterm infants are presented as the solution, in the face of scarce stimulators of language, and the presence of latent problem. Currently, there are many researches [2] that have collaborated with the development process of the language, which would not only be measured patterns engines of non-nutritive sucking, but also produce a stimulator natural and harmless with the proper frequency response. The pacing system suction proposes stimulation based on control of a pneumatic motor and sensing constant on a variety of parameters, which provide an effective and natural exercise, for newborns in addition to cost reduction in the case of a treatment of short duration. Therefore, this thesis aims to design a stimulator system based on the generation of vacuum and inflated through a valve pneumatic, and sensing constant on a variety of parameters in order to stimulate the newborn premature to assist in the development of non-nutritive sucking, which directly affects their language . The main conclusion it should be mentioned that it is possible to obtain all the patterns engines of the suction non-nutritious to then use these in the construction of the signal generator of stimulation in the system that was developed in laboratory conditions. And it is important the contribution of this multidisciplinary work where unite two areas: neuroscience and electronics, resulting in initiating investigations in the field of the neurocognitive language disorder in children. [2]. FINAN, DS., BARLOW, SM., The actifier: a device for neurophysiological studies of orofacial control in human infants, Journal Speech Hear Research., vol. 39(4), pp. 833-8, Aug 1996.Item Metadata only Sistema de control de la cinemática de una plataforma Stewart-Gough para la rehabilitación de la movilidad del tobillo(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-04-29) Paredes Zevallos, Daniel Leoncio; Callupe Pérez, Rocío LilianaEn la medicina de rehabilitación, los mecanismos paralelos del tipo plataforma de Stewart-Gough están siendo usados para la rehabilitación de tobillo de pacientes con discapacidad. El movimiento de la plataforma debe simular o seguir, de manera precisa, a los movimientos de un tobillo al querer caminar o ponerse de pie. Por lo tanto, como parte de un proyecto que tiene como finalidad recrear la trayectoria recorrida por el conjunto tobillo-pie durante la marcha, este trabajo de tesis se enfoca en el diseño e implementación del sistema de control de la cinemática de una plataforma Stewart-Gough. Para lograr posicionar de manera exacta y precisa la plataforma en una posición y orientación dada, primero, fue necesario hallar un modelo aproximando de los actuadores de la plataforma. Con los modelos hallados se simuló el comportamiento de los actuadores, y al comparar los resultados de estas simulaciones con los datos reales se obtuvieron errores menores al 1%. El control diseñado para cada actuador se basa en una topología de lazo con retroalimentación negativa, cuyo algoritmo de control es un PID (proporcional – integral - derivativo). Sin embargo, dado que los modelos obtenidos no eran lineales, no era posible usar técnicas de sintonización para algoritmos PID convencionales. Por lo cual fue necesario derivar una ecuación que relaciona los parámetros del algoritmo con el tiempo de establecimiento deseado y el modelo de los actuadores. Finalmente, con el sistema de control implementado el microprocesador XS1-L1, de procesamiento multi-hilo, se logró obtener errores dentro del rango de movimiento de un tobillo (3% en una marcha normal, y tiempos de establecimiento para cada actuador con error ± 0.5 segundos con respecto al tiempo deseado.Item Metadata only Diseño del dispositivo simulador de señales electrocardiográficas y del protocolo de evaluación de monitores(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2012-08-01) Vidal Vidal, Melissa del Rocío; Callupe Pérez, Rocío LilianaLa evaluación periódica de los monitores de electrocardiografía (ECG), es fundamental para que el equipo funcione correctamente. Se recomienda utilizar un dispositivo simulador de señales electrocardiográficas dentro de la evaluación periódica, sin embargo, su elevado costo y su calibración a cargo de los fabricantes extranjeros, dificulta su adquisición. Actualmente, existe la necesidad de estos equipos simuladores en los diferentes hospitales e institutos de Lima. Por ello, el objetivo principal de este trabajo de tesis es diseñar un dispositivo simulador de señales electrocardiográficas y un protocolo de evaluación de monitores ECG dentro de un centro de salud. Para el diseño del dispositivo simulador fue necesario contar con señales patrones ECG, las cuales fueron inicialmente capturadas de manera analógica y convertidas a valores digitales, para luego permitir su almacenamiento dentro del dispositivo y su posterior simulación. La simulación de la señal ECG consta de tres etapas principales: Conversión Digital-Análoga de la señal, Demultiplexación de los valores analógicos y Acondicionamiento. Posteriormente, a través de la conexión del simulador con el monitor ECG se logra inyectar una señal patrón para la evaluación del Monitor. La evaluación del Monitor ECG se lleva a cabo utilizando un Protocolo de Evaluación, para cuyo diseño se consultaron como base fundamental las guías desarrolladas por ECRI, considerando los datos del equipo a evaluar, los instrumentos utilizados, así como las pruebas cualitativas y cuantitativas, permitiendo definir el estado del Monitor: Operativo o Inoperativo. Finalmente, se realizaron las pruebas del dispositivo simulador, utilizando el Protocolo de Evaluación diseñado, comprobando que el error del simulador es 2% en la Amplitud y 1% en la frecuencia, características técnicas de los simuladores comerciales.Item Metadata only Guía de análisis de movimiento patológico para evaluación post tratamiento quirúrgico de fractura de fémur(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2012-03-13) Reátegui Zevallos, Nathaly Virginia; Callupe Pérez, Rocío LilianaEn el caso del Perú, donde existen registradas más de 63,000 personas con alguna discapacidad, la determinación del tratamiento de una rehabilitación adecuada y correctiva para una patología locomotora es compleja y dificultosa. El tratamiento tiene por objetivo la restauración de la discapacidad física y funcional para poder reintegrar al afectado a las actividades cotidianas. Para ello, el análisis de la marcha con tecnología de precisión evalúa el movimiento por medio de un análisis cuantitativo. Esta es una mejor alternativa frente al tradicional análisis subjetivo, cualitativo, que presenta dificultades en la descripción del movimiento, debido a los varios grados de libertad existentes. Este trabajo de tesis tiene por objetivo el diseño de una Guía de Análisis de Movimiento Patológico para evaluación del post tratamiento quirúrgico de fractura de fémur, usando el sistema de fotogrametría Vicon 460. La guía consta de dos etapas: la etapa clínica y la etapa del análisis de la marcha patológica. En la primera etapa el especialista en rehabilitación realiza la historia clínica de la patología del paciente, y de ésta se extrae información necesaria (patrones de la marcha humana, patrones biomecánicos, cinemática) para su posterior análisis por un especialista. En la segunda etapa se realiza el análisis del movimiento patológico del paciente basado en el uso del sistema Vicon 460 con el objetivo de medir los requerimientos planteados y brindar un análisis de la marcha patológica respecto a la marcha humana. El sistema de fotogrametría permitirá identificar y capturar las señales analógicas requeridas en tiempo real de los marcadores colocados pues iluminan estroboscópicamente a través del infrarrojo de cada cámara CCD con obturación electrónica. Además, permitirá la digitalización de las trayectorias de la articulación de la rodilla y la cadera en un ciclo de marcha, y los patrones motores de fractura de fémur. El principal aporte de esta tesis es ofrecer al especialista una herramienta de medición cuantitativa de la marcha patológica. Esta guía ha sido probada en un paciente con tratamiento post quirúrgico de fractura de fémur obteniendo resultados de la marcha patológica así como la cinemática de la misma. Además, estos fueron comparados con los estudios de Winter y Miralles obteniendo resultados similares de los patrones de la marcha, patrones biomecánicos, y cinemática de la marcha patológica.Item Metadata only Diseño de un prototipo de pulsímetro inalámbrico para la monitorización de pacientes pediátricos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2012-03-12) Llamoca Chahua, Yessenia Kioko; Callupe Pérez, Rocío LilianaEl pulsímetro es un instrumento para medir constantemente la frecuencia cardíaca de un paciente, tiene un transductor con dos piezas, un emisor de luz y un fotodetector, generalmente en forma de pinza y que se suele colocar en el dedo, después se espera recibir la información de la frecuencia cardíaca. La medida de la frecuencia cardíaca resulta vital para un adecuado seguimiento del paciente durante una intervención quirúrgica. En pacientes que se encuentran hospitalizados o recibiendo algún tipo de tratamiento ambulatorio su constante monitorización es necesaria. Por otro lado, los pulsímetros empleados en la actualidad son idóneos para la monitorización de señales en un paciente que se encuentra en estado de reposo, pero presentan obstáculos cuando el paciente se encuentra en constante movimiento. En los pacientes pediátricos esta situación es muy usual, el constante movimiento del paciente dificulta la monitorización en tiempo real y la señal obtenida resultará poco confiable; además de resultar de gran inconveniente para el paciente, el estar conectado a la interfaz de monitorización por medio de cables. Por otro lado, los transtornos de la frecuencia cardíaca en pediatría son relativamente frecuentes, siendo la mayor parte de las veces arritmias de tipo asintomáticas, he aquí donde se puede apreciar su vital importancia. Por lo tanto, el objetivo del presente trabajo es diseñar una herramienta no invasiva, un prototipo de pulsímetro, que pueda transmitir de manera inalámbrica las mediciones de frecuencia cardíaca con la finalidad de mejorar el cuidado del paciente pediátrico. La implementación de una transmisión inalámbrica favorecería significativamente en la mejora de la calidad del cuidado del paciente pediátrico.Item Metadata only Sistema de adquisición de señales biomédicas sobre FPGA(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-10-24) Mesía Benito, Catherine Nathalie; Alcántara Zapata, José Daniel; Callupe Pérez, Rocío LilianaEl sistema de Adquisición de señales es un dispositivo que se encarga de adquirir diferentes señales generadas por el cuerpo humano. Dichas señales representan las diferentes funciones o actividades como la del corazón, musculo o cerebro. En la actualidad diferentes universidades e institutos de investigación utilizan equipos de adquisición, pero estos no ofrecen flexibilidad en su arquitectura. En el presente trabajo se desarrolla el diseño de un Sistema de Adquisición de señales biomédicas sobre FPGA para adquirir señales ECG, EMG y EEG que tiene una amplitud entre 100uV a 10mV y se encuentran en un rango de frecuencias de 0.01Hz a 10KHz. El diseño abarca desde la digitalización, la transmisión y visualización de los datos en el software diseñado. Además se tiene en cuenta la norma de estándar eléctrico IEC 60601 para equipos médicos. A continuación se describe las partes que conforman este documento: Capitulo 1 muestra problemática de los dispositivos en el área de investigación. Así mismo se describe las características y las tendencias que existen en la actualidad. Además se menciona cual es la demanda y los usuarios de dichos equipos. El capítulo 2 presenta el estado de arte de cada etapa del sistema de adquisición, las tecnologías que se desarrollaron dentro de cada etapa y el fundamento teórico que se utiliza en la tesis. En capitulo 3 se muestra el diseño del Sistema de Adquisición. Se establece los objetivos de la tesis y la metodología que se utilizada para el desarrollo. Después se muestra el diagrama de bloques, la selección de cada componente, los diagramas esquemáticos, descripción del hardware del FPGA y la descripción de cada etapa. El capitulo 4 presenta los resultados obtenidos en las pruebas de cada bloque descrito en el FPGA, la prueba de software. Cada resultado obtenido dentro de cada etapa, además el presupuesto para la implementación del sistema. Finalmente se presenta las conclusiones y recomendaciones generadas después de haber realizado el presente trabajo de tesis.Item Metadata only Protocolo de calibración de la concentración parcial de oxígeno en ventiladores pulmonares(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-09-02) Mendoza Barrenechea, Saúl Enrique; Callupe Pérez, Rocío LilianaActualmente en el Perú, a diferencia de otros países latinoamericanos, los centros de salud no cuentan con un Sistema de Mantenimiento Preventivo de sus equipos médicos. La calibración de equipos médicos no es una práctica frecuente ni obligatoria ya que se carece de un marco legal que exija el cumplimiento de normas internacionales de mantenimiento y calibración. El mantenimiento continuo de estos equipos es fundamental ya que, en muchos casos, sirven para mantener con vida a un ser humano. Dentro de este grupo de equipos médicos críticos se encuentra el ventilador pulmonar, que como se explicará más adelante es empleado para proveer de soporte respiratorio a pacientes que no puedan asumir la función natural de respiración. Más aún, los que trabajan en UCI (Unidad de Cuidados Intensivos) toman control completo de esta tarea, es decir, del correcto funcionamiento del ventilador depende la vida del paciente. Entonces es indispensable que un dispositivo como éste se encuentre en perfecto estado, y esto sólo se logra realizando un mantenimiento tanto preventivo como correctivo a lo largo de la vida útil del equipo. Sin embargo, la implementación de un sistema de mantenimiento y calibración se haya suscrito dentro de limitaciones tales como los recursos económicos con que cuente el centro de salud, la disponibilidad del personal técnico calificado, entre otras cosas. El presente trabajo de investigación pretende aportar a la problemática descrita con el diseño de un protocolo de calibración del parámetro de FiO2 en el ventilador pulmonar; para realizar las pruebas correspondientes se cuenta con el analizador de oxígeno, el cual será usado como instrumento de medición. La norma IEC 60601-2-12 “Requisitos particulares para la seguridad de los ventiladores pulmonares” ha sido aplicada al desarrollo de este documento para proveerlo de un marco normativo internacional. Todas las pruebas y ensayos descritos en este documento fueron desarrollados en el Hospital Dos de Mayo con la colaboración del Departamento de Mantenimiento de Equipos Médicos y la Unidad de Cuidados Intensivos de dicha institución.Item Metadata only Diseño del circuito de control de un actuador para un brazo robot de apoyo en artroscopia de rodilla para diagnóstico de lesiones(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-07-15) Torre Zevallos, Roberto de la; Callupe Pérez, Rocío LilianaEl presente trabajo de tesis aborda el tema de cirugía robótica, una tecnología aplicada en países extranjeros y ausente en el Perú. Se busca aplicar la tecnología robótica a la técnica quirúrgica endoscópica en las ramas de laparoscopia y artroscopia. La endoscopia es una técnica que permite al cirujano ver al interior del paciente usando una microcámara que es insertada a través de una pequeña incisión hecha al paciente. Esta técnica puede aplicarse a diferentes partes del cuerpo, cuando se aplica al estómago es llamada laparoscopia y cuando se aplica a la rodilla se le conoce como artroscopia. En Lima, los cirujanos tienen experiencia en la aplicación de laparoscopia y artroscopia aunque su número es reducido debido a la complejidad de aprendizaje y realización de estas técnicas. Por otra parte la tecnología robótica no es aplicada en los hospitales de la capital, a pesar de ello existen nacientes líneas de investigación impulsadas por universidades de las principales ciudades del país. El propósito del presente trabajo de tesis es iniciar una línea de trabajo en cirugía robótica mediante el estudio de los asistentes robóticos para cirugía y el uso de la tecnología robótica disponible en la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP). Se han planteado dos objetivos principales: el diseño de un circuito de control para un actuador de un asistente robótico para artroscopia y la simulación del control de un artroscopio usando un brazo robot industrial. El trabajo está dividido en tres partes: investigación de la problemática en robótica, laparoscopia y artroscopia de Lima, diseño del circuito de control de un actuador para un asistente robótico para artroscopia y simulación del control de un artroscopio usando un brazo robot usado en manufactura. La importancia del diseño del circuito de control radica en el control del movimiento de la cámara que explora la articulación de la rodilla, por otra parte la simulación busca obtener datos que muestren las ventajas de usar tecnología robótica para movimientos precisos de cirugía.