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Diseñan en la UNAM nuevas prótesis para mano

 
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Rosa Itzel Flores Luna, integrante del Departamento de Ingeniería Mecatrónica de la FI de la UNAM.
Rosa Itzel Flores Luna, integrante del Departamento de Ingeniería Mecatrónica de la FI de la UNAM.

25 de noviembre de 2011
• Tendrían mayor movilidad, mejorarían las existentes en el mercado y serían construidas con tecnologías propias, estableció Rosa Itzel Flores Luna, de la FI de la UNAM

El diseño de prótesis para mano con mayor movilidad, que mejoren las existentes en el mercado, construidas con tecnologías propias y orientadas al bienestar de los pacientes, es el objetivo del Centro de Diseño Mecánico e Innovación Tecnológica de la Facultad de Ingeniería (FI) de la UNAM.

Rosa Itzel Flores Luna, integrante del Departamento de Ingeniería de la entidad universitaria, explicó que el objetivo es recuperar la función principal de la extremidad, que es asir, además de contribuir en el proceso de rehabilitación de las personas amputadas, que tiene una duración aproximada de seis meses.

En la conferencia Diseño de prótesis mecatrónicas para mano, explicó que los desarrollos proyectados cuentan con sistemas de control, potencia, retroalimentación, soporte, transmisión, movimiento electrónico y mecánico, y tienen el respaldo de investigaciones realizadas por un grupo de más de 20 universitarios, desde 2003.

La académica expuso que en el Centro de Diseño Mecánico e Innovación Tecnológica (CDMIT), trabaja en un aparato basado en los tres arcos de la mano que se forman cuando se mueve, para poder ampliar el rango de movilidad de la prótesis; además, tendrá un mecanismo para la oposición y flexión del pulgar, para que la persona pueda tomar cualquier objeto sin dificultad.

Permitirá oponer el pulgar, el movimiento de cuatro dedos, y la carga eléctrica del sistema no podrá exceder dos miliamperios, norma establecida para la salud humana.

También se desarrolla un socket ajustable para miembro superior, que cambia de tamaño para evitar molestias y dar mayor retroalimentación al usuario de las prótesis.

“El amputado no podrá cargar más de 20 kilogramos, para evitar problemas en la columna vertebral, ya desequilibrada por la utilización del aparato y la ausencia de la extremidad”, apuntó.

Antecedentes

La galardonada con el primer lugar en la categoría de egresados de nivel posgrado del Tercer Premio de Ingeniería de la Ciudad de México, 2009, expuso que en el país el diseño de estos aparatos se orienta a los miembros inferiores, por ser los que más se amputan ante la prevalencia de obesidad y diabetes. La primera causa de corte de las extremidades superiores es la imprudencia al conducir, seguida de accidentes laborales.

En el año 2000, el Censo Nacional de Población incluyó, por primera vez, a los discapacitados. Se registraron un millón 795 mil habitantes en esta condición, de los que, se estimó, el 45.3 por ciento tenían incapacidad motriz. La mayoría de los casos es en personas en edad productiva, refirió.

En este contexto, a partir de 2003, un grupo de universitarios preocupados por la falta de investigación en este campo para suplir los miembros superiores, desarrolla líneas de estudio.

Diseño para el bienestar

Flores Luna explicó que todos los movimientos de la mano son combinaciones básicas de cinco prensiones: en gancho, en punta fina, en punta gruesa, en bola, y en puño. En todas, el pulgar se queda fijo o se encuentra con los demás dedos.

Los sistemas disponibles para sustituir las funciones de la extremidad se dividen en pasivos y activos. Los primeros, aunque replican la extremidad perdida, requieren de movimiento externo, indicó.

Los activos funcionan con propulsión asistida o muscular. Al mover una de tipo mecánico, el hombro y la espalda, la persona abre o cierra la prótesis; su velocidad de reacción supera al de las mecatrónicas, que son las más utilizadas en México.

Las eléctricas cuentan con un motor, que activa un botón para replicar la función de asir; las híbridas, combinan dispositivos de las mecánicas y eléctricas; las mioeléctricas, cuentan con sensores que permiten abrir y cerrar el aparato ortopédico más rápido; su costo rebasa los 700 mil pesos, requieren de mantenimiento anual y sólo se fabrican en el extranjero.

Flores Luna dijo que la indagación realizada en el CDMIT está basada en el método de diseño, y se orienta a la generación de conocimiento. “Exploramos nuevos caminos para avanzar en este ámbito. En esta ruta, los mecanismos adaptables nos ayudan a entender los movimientos de la mano”, concluyó.

Créditos: unam.mx/boletin/694/2011

DESARROLLAN EN LA UNAM PRÓTESIS DE DISCO INTERVERTEBRAL MÓVIL QUE ABSORBE ENERGÍA

 
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Proceso de instalación de la prótesis de disco intervertebral lumbar móvil.
Proceso de instalación de la prótesis de disco intervertebral lumbar móvil.

25 de abril de 2011

• Es menos invasiva y a la medida del paciente, informaron Epifanio Vargas y Adrián Espinosa, del Centro de Diseño Mecánico e Innovación Tecnológica de la Facultad de Ingeniería
• El cambio de actividades, la obesidad, el sedentarismo y las malas posturas, han provocado que la edad a la que se presentan estos problemas haya disminuido de personas de la tercera edad, a adultos de alrededor de 40 años

En el Centro de Diseño Mecánico e Innovación Tecnológica (CDMIT) de la Facultad de Ingeniería (FI) de la UNAM se desarrolla una prótesis de disco intervertebral lumbar móvil que, a diferencia de las convencionales, absorbe energía, es menos invasiva y se adapta a cada paciente.

El diseño del dispositivo, a cargo de Epifanio Vargas y Adrián Espinosa, está en proceso de patente y surge a partir de las necesidades planteadas por un médico experto del Instituto Nacional de Rehabilitación.

La investigación, sostuvo Espinosa, forma parte de la labor del grupo de diseño, orientado a la proyección de productos para el bienestar de las personas.

En este caso, explicó Vargas, atacamos el problema de la columna lumbar o de la parte baja de la espalda, que a diferencia de las cervicales (en el cuello), no sólo tiene mucha movilidad, sino que soporta el peso de la parte superior del cuerpo.

La prótesis, abundó, consta de una parte en contacto con las vértebras de la columna, y otra, que permite la movilidad. Las comerciales, que se comenzaron a emplear en la década de los 40, son como una caja hueca, rígida, que une un hueso con otro para formar uno solo, fijo o fusionado. También existen móviles, pero aún presentan problemas, en su forma circular o semi-circular.

El cambio de actividades físicas, la obesidad, el sedentarismo y las malas posturas, han provocado que el lapso en que se presentan problemas en los discos intervertebrales haya disminuido de personas de la tercera edad, a adultos de alrededor de 40 años, sostuvo el ingeniero.

También, influye cargar objetos de manera inadecuada, o muy pesados. Además, la presión a la que son sometidos los discos depende de cada persona; si es obesa se someten a más peso, ejemplificó.

Prótesis inteligente

Vargas señaló que con una prótesis actual se limita la actividad del individuo, por lo que sólo puede caminar distancias cortas y cargar pocos kilogramos; asimismo, pacientes con osteoporosis o con problemas cardiacos no pueden recibir el implante. Por ello, la idea es lograr mejoras en la calidad de vida y que estos dispositivos sean útiles para un mayor número de candidatos.

Al respecto, Espinosa explicó que las prótesis existentes se fijan de forma agresiva para el cuerpo; el disco, hecho de metal, tiene dos “aletas” que se clavan en la columna.

En el caso del diseño propuesto por los universitarios, se usarían adhesivos de última generación, se considera una parte metálica, de una aleación biocompatible con el cuerpo, y otra elástica, inteligente, que controle el movimiento. El prototipo demostrativo ya fue probado en un esqueleto modelo, como los utilizados en las clases de anatomía.

Vargas, quien desarrolla el proyecto como parte de su tesis de maestría, adelantó que la absorción de energía de este diseño se proporciona mediante un arreglo interno de resortes, que está en proceso de detalle.

Para ello, se cuenta con el apoyo de un grupo del Centro, experto en optimización estructural, es decir, en obtener geometrías que pesen menos, pero con la resistencia deseada.

Si alguien presenta problemas de espalda, se somete a un proceso de rehabilitación, y en caso de no funcionar, se acude a la opción quirúrgica. Entonces, el médico definirá si el paciente necesita un dispositivo de suplantación del disco. Durante el proceso, el especialista propone estudios radiológicos para obtener la forma y tamaño exactos, para elaborar prótesis individualizadas, explicó.

El procedimiento actual consiste en fabricarlas en serie y con diámetros variados, y los especialistas definen cuál es la adecuada para cada persona. Con la innovación de los universitarios, el paciente contaría con una prótesis a la medida.

Hasta ahora, se han hecho dos publicaciones del proyecto en la revista de la Sociedad de Ingenieros Mecánicos, además de la tesis de maestría de Vargas, cuyo trabajo continuará en el doctorado.

Finalmente, Espinosa refirió que para lograr el objetivo se requiere apoyo financiero. Por su parte, Vargas dijo que cualquier interesado puede acudir al Centro de Diseño de la FI. “Estamos abiertos a colaboraciones”.

Créditos: UNAM-DGCS-241/2011/unam.mx

Diseñan en la UNAM, silla de ruedas para adultos mayores

 
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Silvia González Salinas, alumna de la Facultad de Ingeniería, diseñó una silla de ruedas geriátrica, cómoda y ergonómica.
Silvia González Salinas, alumna de la Facultad de Ingeniería, diseñó una silla de ruedas geriátrica, cómoda y ergonómica.

25 de julio de 2010

• Ayuda a este segmento a trasladarse con facilidad, y busca mejorar su calidad de vida, dijo Silvia González Salinas, alumna de la FI de la UNAM
• Cuenta con ruedas en la parte delantera para subir de manera fácil las banquetas; está hecha de materiales lavables y cómodos
• El aumento de la esperanza de vida de los mexicanos y el incremento de las enfermedades, hacen necesario este tipo de innovaciones, sostuvo

Ante el aumento de la esperanza de vida de los mexicanos, el incremento de las personas de 70 años y más en las próximas décadas, y la proliferación de enfermedades entre este segmento de la población, Silvia González Salinas, alumna de la Facultad de Ingeniería (FI) de la UNAM, diseñó una silla de ruedas geriátrica.

Se trata de un aparato innovador, que ayuda a los adultos mayores a trasladarse con facilidad, y por sus dimensiones y características de funcionamiento, busca mejorar su calidad de vida.

Si bien es un prototipo para individuos de entre 70 y 80 años, que empiezan a perder muchas de sus capacidades, también puede ser utilizado por quienes requieran de este tipo de apoyo.

Cuenta con dos rines que tienen tres ruedas pequeñas, cada uno, en su parte delantera, para poder subir fácilmente las banquetas; la idea de esta adecuación es que las llantas estén en movimiento, y al llegar a las aceras topen, giren hacia delante y puedan ascender.

Sin importar la altura de la banqueta, puede moverse con mayor suavidad que las sillas tradicionales, que por lo general se tienen que levantar hacia atrás, girarlas, empujarlas y bajar las ruedas delanteras, o bajar a la persona para subir el aparato a la acera. “Prácticamente hace más suave el ascenso, y si hubiera más escalones, puede seguir girando”, explicó González Salinas.

Este diseño fue uno de los 24 ganadores del Programa de Fomento al Patentamiento y la Innovación (PROFOPI), de la Coordinación de Innovación y Desarrollo de la UNAM, por lo que será apoyado para solicitar una patente en México y el exterior, así como en la promoción y transferencia de tecnología.

Al respecto, Adrián Espinosa Bautista, director del Centro de Diseño Mecánico e Innovación Tecnológica de la FI, señaló que este avance forma parte de la línea de investigación “Diseño para el Bienestar”, que desde hace varios años se desarrolla en la Facultad, y dentro de la cual hay diversos productos, como prótesis.

Según el Consejo Nacional de Población, para el 2050 el grupo poblacional de 60 años y más representará el 27.72 por ciento del total en el país; el de 65 años y más, el 21.27, y el de 70 años y más, el 15.33 por ciento, es decir, habrá amplios sectores que requerirán de nuevas tecnologías para su comodidad.
SILLA DE RUEDAS
Diseño ergonómico

González Salinas, quien actualmente cursa el segundo semestre de la maestría en Diseño Mecánico, mencionó que se trata de un prototipo que propone materiales lavables, que permiten un buen mantenimiento; además son cómodos y ergonómicos para evitar úlceras en el cuerpo o algún otro problema.

La estructura de la silla es de aluminio para que sea ligera; la confección del asiento es variable, porque puede fabricarse de un material específico para cada persona, de acuerdo a sus necesidades y, además, se puede quitar y colocar fácilmente. Pero tiene que ser suave y acolchonado, subrayó.

La base del asiento es de plástico o propileno, y las ruedas traseras son comerciales, de bicicleta R20, y las delanteras son pequeñas, semi neumáticas, de 20 centímetros de diámetro, fáciles de adquirir en los comercios.

Por las irregularidades del piso, las banquetas y la gran cantidad de baches que hay en la Ciudad de México, se generan vibraciones en la silla, por lo que se adaptó un amortiguador para disiparlas, y evitar movimientos bruscos.

Además, el aparato se puede doblar fácilmente para guardarlo en la cajuela de un auto; también, el asiento acolchado es desmontable.

Su costo aproximado es de ocho mil pesos, en comparación con las sillas con amortiguador existentes en el mercado, cotizadas en 11 mil; no obstante, una vez que se fabrique en serie, el precio del prototipo universitario disminuiría considerablemente, señaló.

En Europa hay sillas geriátricas eléctricas, pero en México sería difícil utilizarlas porque no se cuenta con los accesos suficientes; además, son pesadas, caras y no caben en los autos.

Por último, la estudiante dijo que esta idea es resultado de su tesis “Aplicación de TRIZ para el diseño de una silla de ruedas geriátrica”; ahora, el objetivo es patentar el producto y buscar un licenciamiento o incubadora de empresas para empezar a generarlo.
Créditos: UNAM. DGCS -441/unam.mx