Prótesis de mano, nueva solución para antiguos problemas

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Prótesis de mano, nueva solución para antiguos problemas.

A. Romero Conde, Estudiante UVM, J.V. Godoy Rubio, Estudiante UVM, M.H. Luna Ayala,

Estudiante UVM, C. Calderón Jiménez, Estudiante UVM.

Abstract—This article presents the development of a hand prosthesis. Specifically, the problem of amputations in order to improve the way of life of the people with this disability. In this case, the prosthesis is 3D printed and moved by the reading of myoelectric signals, that way we can offer a strong and practical hand. The objective is to give a good option to the users so it can be a good alternative to the amputation.

Keywords-        Myoelectric,        Prosthesis, Amputation.

1. INTRODUCCIÓN

Uno de los mayores problemas en la actualidad es la perdida de extremidades superiores, lo que trae grandes problemas para la vida de las personas afectadas, ya que no se pueden desenvolver normalmente dentro de sus actividades, además de los impedimentos físicos se tiene en cuenta que también causa problemas psicológicos a la persona afectada puesto que sufren dolores fantasmas, depresión constante y rabia. Aquí es donde actúa la ingeniería Biomédica busca resolver este problema que afecta al mundo actualmente, no solo remplazando una mano con un pedazo de plástico o metal, si no buscando que sea completamente funcional y, además, que la persona tenga más aceptación y bienestar personal al poder desenvolverse naturalmente dentro de su entorno. Mediante los avances tecnológicos se busca reparar artificialmente la falta de este, la prótesis funcionará como una extensión artificial del cuerpo, cumpliendo con las mismas funciones con las que cumplía el miembro original.

La tecnología aplicada hoy en día tiene amplia gama de disciplinas, entre ellas, la rama de electromédica; la cual es parte del estudio de la ingeniería electrónica, ya que en si es un área multidisciplinaria que involucra en especial la ingeniería y la medicina humana. Mencionando esto, la electrónica será fundamental. La parte

anatómica y fisiológica también se tomará en cuenta, en conjunto con un estudio de otras disciplinas como la electromiografía (EMG), para así desarrollar un sistema electrónico capaz de procesar las señales mioeléctricas del brazo humano, para el control de una prótesis de mano. En el presente, las investigaciones realizadas en el Área de Electromiografía y sus aplicaciones están muy difundidos por los mismos fabricantes de los sensores EMG existentes en el mercado. Estos muestran sus productos y aplicaciones en general brindando un listado de proyectos hechos con los aportes de ellos y se hace notar en sí el desarrollo conjunto de la ingeniería. Los medios físicos, los sensores, se mejoran para brindar un mejor producto y el avance tecnológico de la electrónica, la cual crece exponencialmente, creando nuevas soluciones, logrando hacer artefactos que producen un impacto a la sociedad, a quien se busca beneficiar. De este modo, este proyecto de investigación realiza un acople a dos disciplinas para hacer posible su objetivo basándose en lo descrito anteriormente. La visión que tiene la Ingeniería Biomédica es poder dar calidad de vida a nuestros semejantes y hacer un cambio significativo a nuestra historia. Entre los cuales ya existen hechos y grandes aplicaciones de esta disciplina.

1. OBEJTIVO

El objetivo principal de este proyecto radica en realizar una prótesis de mano práctica y funcional para el usuario, que sea manipulada gracias a la lectura de señales mioeléctricas obtenidas a través de electrodos.

1. DESARROLLO

A) Software utilizado

El código y la programación utilizada en la realización de este proyecto se llevaron a cabo

gracias a la utilización del software: LabVIEW 2017 y ARDUINO.

El primero simplifica la integración de hardware, así usted puede adquirir y visualizar juegos de datos rápidamente desde prácticamente cualquier dispositivo de E/S, ya sea de NI o de terceros. Combinado con una sintaxis de programación gráfica que reduce el tiempo de programación, LabVIEW 2017 simplifica el desarrollo de sistemas complejos con herramientas e IP a la vanguardia de la tecnología de hoy en día [1].

Arduino es una plataforma de hardware libre, basada en una placa con un microcontrolador y un entorno de desarrollo, diseñada para facilitar el uso de la electrónica en proyectos multidisciplinares.

El HW de Arduino es básicamente una placa con un microcontrolador. Un microcontrolador es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea específica. Un microcontrolador incluye en su interior las tres principales unidades funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y periféricos de entrada/salida [2].

Un shield es una placa compatible que se puede colocar en la parte superior del arduino y permite extender las capacidades del arduino [2].

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Figura 1. Placa Arduino.

1. Olimex EMG shield

Este es un escudo EKG / EMG que permite a tableros como Arduino capturar señales de Electrocardiografía y Electromiografía. El escudo abre nuevas posibilidades para experimentar con biofeedback (La biorretroalimentación es el proceso de obtener una mayor conciencia de muchas funciones fisiológicas, principalmente utilizando instrumentos que proporcionan información sobre la actividad de esos mismos sistemas, con el objetivo de poder manipularlos a voluntad). Puede controlar los latidos de su corazón y registrar su pulso, reconocer gestos al

monitorear y analizar la actividad muscular.

SHIELD-EKG-EMG convierte la señal diferencial analógica (los potenciales biológicos de ECG / EMG generados por los músculos), unida a sus entradas CH1_IN + / CH1_IN-, en una única corriente de datos como salida. La señal de salida es analógica y debe discretizarse aún más con el fin de ofrecer la opción de procesamiento digital [3].

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Figura 2. Placa EKG-EMG.

1. Señal Mioeléctrica

Las señales mioeléctricas representan la actividad eléctrica resultante de la excitabilidad de las fibras musculares debido a la contracción muscular, la amplitud de esta señal varía desde los microlvolts hasta los 10 milivolts [6].

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Figura 3. Señal vista al contraer.

La señal EMG se basa en los potenciales de acción de la membrana de la fibra muscular.

1. Electrodos miográficos

El análisis de las señales mioeléctricas en el cuerpo humano es de gran importancia para el diagnóstico médico, el monitoreo de signos vitales durante ciertas actividades físicas y en aplicaciones biónicas, entre

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[pic 5]otras. Estas señales deben captarse por medios no invasivos para no provocar molestias o daños, así como para simplificar el proceso de adquisición, lo cual se refleja en sistemas más simples y económicos y por lo tanto accesibles a un mayor número de personas [6].

Los electrodos recogen la actividad eléctrica dentro del músculo, así sea por inserción en el mismo o a través de la piel que lo cubre.

-Electrodos superficiales. Son pequeños discos metálicos de material altamente conductivo que se adhieren a la piel. Para reducir la impedancia entre el electrodo y la piel, se aplica una pasta conductora especial. Con estos electrodos se obtiene una visión general del funcionamiento del músculo [4].

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Figura 3. Electrodos para electrocardiograma.

1. Adquisición de la señal y colocación de los electrodos

Los electrodos más utilizados con el fin de obtener señales electromiográficas son los de superficie o intramusculares. Los electrodos comercializados pueden ser desechables y su diámetro varía de 2 a 10mm para la parte activa del electrodo. La actividad eléctrica de un musculo puede ser adquirida mediante la colocación de un electrodo en la zona de interés, y midiendo el potencial eléctrico respecto a un electrodo de referencia ubicado en un ambiente eléctricamente silencioso.

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