Protesis Erika Garcia

Desarrolladores y Recursos

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Johan Garcia Tutor
Erika García Jefe de Proyecto

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Fabian Bustos (Diseño Electrónico, Mecánico y Programación)
Valentina Suarez (Practicante)

Objetivos

• El presente proyecto se enfoca en realizar una prótesis de miembro superior trans-radial (a nivel medio del antebrazo)para la beneficiaria Erika García Bolivar de 23 años, habita en la ciudad de Medellín, en la entrevista ella expresa su necesidad de una mano fuerte y que le genere confianza a la hora de tomar objetos de peso mediano, entre los usos cotidianos que podría tener la prótesis se contempla el uso de la bicicleta por lo que un análisis y una elección de los materiales apropiados debe hacerse.

• Se deben utilizar motores DC con caja reductora, que no superen un voltaje de trabajo de 24v, que proporcionen una respuesta rápida para ejecutar tareas de manera mas natural en las partes móviles, se utilizara una tarjeta electrónica programable que recibirá señales del usuario y controlara los motores de manera proporcional al estimulo recibido por el sensor muscular y un botón selector que se activará con un movimiento específico del usuario.

Evaluación Antropométrica

Con la ayuda de un dispositivo scanner 3D (Kinect) se ha digitalizado la muestra de la extremidad tomada en yeso, se editó la malla resultante del scan con el software ZBrush y fotografías de referencia, para lograr una representación tridimensional aproximada de la extremidad, este será la parte principal sobre la que se construye la prótesis propuesta.

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  Molde extremidad frontal

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  Molde extremidad bilateral

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  Medidas anatomicas de los miembros superiores de la beneficiaria

Diseño de Prótesis e Impresión 3D

Se ha iniciado el proceso de diseño de la mano mecánica teniendo en cuenta los requerimientos del usuario. Los materiales de la mano mecánica deben soportar esfuerzos considerables debido a la actividad relacionada con el uso de la bicicleta, por lo cual se ha decidido construir un prototipo de una mano con polímeros de alta resistencia para mantener un agarre fuerte y seguro de los objetos o en este caso el manubrio. Debido a que esta prótesis se diseñará de forma sencilla solo teniendo en cuenta la parte mecánica se realizo una búsqueda en la plataforma Thingiverse de un prótesis transradial encontrando el mecanismo que se evidencia en las fotos, cada componente fue ensamblado y escalado a las medidas anatómicas de la beneficiara en el software Fusion 360.

Para el modelado 3D se utilizaron los programas Fusion 360 para la modificación de piezas existentes y la generación de nuevos complementos para el prototipo. El mecanismo original se compone de los todos los dedos los cuales se utilizan para hacer el movimiento de agarre necesario para montar en bicicleta, e brazo y el manguito. Se debe agregar que para la rotación de la muñeca el diseño encontrado en Thingiverse se modifico, con el objetivo de cumplir esta función se creo una pieza adicional que une el brazo con la mano y permite realizar esta rotación a esa pieza se le denomino muñeca. Es importante mencionar que esta pieza cuenta con dos partes, una que esta ensamblada al brazo y la otra esta ensamblada a la mano, la parte que esta ensamblada en la mano es la que permite a rotación, la otra pieza esta rigida al brazo.

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  Diseño de mano

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  Diseño del brazo completo

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  Diseño del manguito

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  Diseño de la muñeca parte del brazo

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  Diseño de la muñeca parte de la mano

Todas las piezas de la prótesis fueron impresas en la Fundación Materialización 3D, estas las piezas exceptuando la parte de la muñeca fueron impresas solo una vez, ya que, estaban ajustadas a las medidas correspondientes a la beneficiaria. La pieza de la muñeca se imprimió en diferentes ocasiones con el fin de lograr su funcionamiento de rotación. Cabe agregar que las piezas de los dedos, la mano, el brazo y el manguito se imprimieron en PLA y las piezas de unión entre los dedos se imprimieron en TPU.

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  Falange proximal

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  Manguito

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  Brazo

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  Piezas de unión en TPU

Ensamble y pruebas

Al tener las piezas impresas se procedió a ensamblar la prótesis, la primera parte en unir fue la mano, es importante mencionar que para el movimiento de los dedos se utilizo cáñamo como se evidencia en las imágenes, para que los dedos se cerraran de una manera correcta, se realizaron varias pruebas en donde se colocaba el cañamo de diferentes formas, en las primeras pruebas se colocaron piezas de tensión para mejorar el cierre de la mano, sin embargo, esta pieza se quito debido a que el cañamo se estiraba, por lo cual se opto por dejarlo directo.

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  Ensamble de la mano

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Después, se continuo con el ensamble del manguito al brazo para lo cual se realizo la termo deformación del manguito teniendo como base una botella para que tomara una forma circular, al realizar esto se ensamblo a la pieza del brazo con pernos de metal. Para finalizar se ensamblo la pieza correspondiente de la muñeca al brazo y después a la mano con un tornillo que atravesaba todas las piezas, este tornillo tenia un rodamiento que esta ubicado en la parte de la muñeca para permitir el movimiento de la rotación, además se coloco el cañamo hasta el final del brazo.

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  Termodeformación del manguito

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  Ensamble del manguito al brazo

Correcciones y entrega

El día 13 de noviembre la beneficiaria se dirigió a la Fundación Materialización 3D con el fin de medirse la prótesis, se realizaron diferentes pruebas. La primera fue determinar si el tamaño del socket correspondía con el muñón, se determino que la pieza del socket era más grade, sin embargo, se realizaron otras pruebas de funcionamiento donde la beneficiaria monto bicicleta con la prótesis y se observo que pudo realizar dicha acción. Teniendo en cuenta que tocaba hacerle diferentes correcciones a la prótesis se determino con la beneficiara enviar la prótesis una semana después.

Las correcciones que se realizaron fueron en primer lugar colocar fomi para que el socket se ajustara mejor al brazo, después se colocaron dos arandelas en la unión entre el manguito y el brazo para que esta fuera más estable y por ultimó se tenso más el cañamo para poder realizar un mejor cierre de la muñeca. La prótesis fue enviada a Medellín el día 22 de noviembre.

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  Ensamble completo de la prótesis

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Noviembre

Jueves 4	Descripción	Tiempo	TS
Valentina Suárez	Búsqueda del resorte adecuado para el funcionamiento de giro e impresión final de pieza de la muñeca	7 Horas	21 TS

Miércoles 3	Descripción	Tiempo	TS
Valentina Suárez	Impresión de la pieza de la muñeca y pruebas de funcionamiento respecto al giro	7 Horas	21 TS

Martes 2	Descripción	Tiempo	TS
Valentina Suárez	Rediseño de la pieza de la muñeca deacuerdo al mecanismo de botón comprado	7 Horas	21 TS

Octubre

Viernes 29	Descripción	Tiempo	TS
Valentina Suárez	Ajustes del encadenado de la mano	4 Horas	12 TS

Jueves 28	Descripción	Tiempo	TS
Valentina Suárez	Impresión de piezas en TPU para el ensamble de los dedos y encadenado de la mano	7 Horas	21 TS

Miércoles 27	Descripción	Tiempo	TS
Valentina Suárez	Impresión de piezas en TPU para el ensamble de los dedos	7 Horas	21 TS

Martes 26	Descripción	Tiempo	TS
Valentina Suárez	Ajustes físicos a la pieza de la mano para ensamblar el rodamiento	7 Horas	21 TS

Viernes 22	Descripción	Tiempo	TS
Valentina Suárez	Rediseño de piezas del brazo e impresión	4 Horas	12 TS

Jueves 21	Descripción	Tiempo	TS
Valentina Suárez	Ensamble de piezas al brazo y pruebas de funcionamiento del brazo con el manguito	7 Horas	21 TS

Miércoles 20	Descripción	Tiempo	TS
Valentina Suárez	Ajustes del ensamble del manguito y el brazo	7 Horas	21 TS

Martes 19	Descripción	Tiempo	TS
Valentina Suárez	Ensamble del manguito con el brazo, compra de tornillos necesarios para el ensamble	7 Horas	21 TS

Viernes 15	Descripción	Tiempo	TS
Valentina Suárez	Termo deformación del manguito y ajustes físicos de la pieza	4 Horas	12 TS

Jueves 14	Descripción	Tiempo	TS
Valentina Suárez	Pruebas de funcionamiento de la pieza impresa	7 Horas	21 TS

Miércoles 13	Descripción	Tiempo	TS
Valentina Suárez	Impresión de la pieza de unión y pruebas de funcionamiento	7 Horas	21 TS

Martes 12	Descripción	Tiempo	TS
Valentina Suárez	Rediseño de la pieza de unión que hace referencia a la muñeca	7 Horas	21 TS

Viernes 8	Descripción	Tiempo	TS
Valentina Suárez	Rediseño de la pieza de unión que hace referencia a la muñeca	4 Horas	12 TS

Jueves 7	Descripción	Tiempo	TS
Valentina Suárez	Impresión de las piezas 3D y ensamble con los tornillos adquiridos	7 Horas	21 TS

Miércoles 6	Descripción	Tiempo	TS
Valentina Suárez	Cambios en el diseño de 3D de la prótesis de acuerdo a las piezas adquiridas	7 Horas	21 TS

Martes 5	Descripción	Tiempo	TS
Valentina Suárez	Cambios en el diseño de 3D de la prótesis de acuerdo a las piezas adquiridas	7 Horas	21 TS

Viernes 1	Descripción	Tiempo	TS
Valentina Suárez	Medición de piezas necesarias para la prótesis y su diseño en Fusion 360	4 Horas	12 TS

Septiembre

Jueves 30	Descripción	Tiempo	TS
Valentina Suárez	Impresión de piezas y ensamble	7 Horas	21 TS

Miercoles 29	Descripción	Tiempo	TS
Valentina Suárez	Ajustes mecánicos en software 3D e impresión de piezas	7 Horas	21 TS

Martes 28	Descripción	Tiempo	TS
Valentina Suárez	Diseño de prótesis en software 3D	7 Horas	21 TS

Viernes 24	Descripción	Tiempo	TS
Valentina Suárez	Impresión de piezas	4 Horas	12 TS

Jueves 23	Descripción	Tiempo	TS
Valentina Suárez	Ajustes mecánicos en software 3D	7 Horas	21 TS

Miercoles 22	Descripción	Tiempo	TS
Valentina Suárez	Impresión de piezas	7 Horas	21 TS

Martes 21	Descripción	Tiempo	TS
Valentina Suárez	Diseño de prótesis en software 3D e impresión de piezas	7 Horas	21 TS

Viernes 17	Descripción	Tiempo	TS
Valentina Suárez	Diseño de prótesis en software 3D	4 Horas	12 TS

Jueves 16	Descripción	Tiempo	TS
Valentina Suárez	Análisis del caso, diseño de prótesis en software 3D	7 Horas	21 TS

Miércoles 15	Descripción	Tiempo	TS
Valentina Suárez	Análisis del caso	7 Horas	21 TS

Martes 14	Descripción	Tiempo	TS
Fabian Bustos	Montaje de medidas en software 3D, Análisis del caso	2 Horas	6 TS

Lunes 13	Descripción	Tiempo	TS
Fabian Bustos	Montaje de medidas en software 3D, Análisis del caso	2 Horas	6 TS