Órganos y prótesis artificiales

Resumen—. En este
trabajo se presenta una breve reseña de una de las ramas
de la Ingeniería dedicada a estudiar y solucionar
problemas médicos y biológicos de los
organismos vivos en general, y en particular del ser
humano. [1]

La bioingeniería, y en particular la
ingeniería biomédica, que es una de sus
áreas más destacadas, se ha caracterizado y
diferenciado de muchas otras disciplinas por su desarrollo
multidisciplinar, que a diferencia de otras profesiones combina
la ciencia, la ingeniería, y la práctica
clínica sobre los órganos artificiales y
prótesis. Es por esto que el ingeniero
biomédico actúa como un canal entre estos campos
del conocimiento y sus profesionales originalmente han provenido
de áreas tan diversas como la medicina, la
ingeniería y las ciencias exactas y naturales.
[2]

Sus orígenes se remontan un siglo atrás,
a finales del siglo XIX cuando los esposos Curié descubren
el Radio, Roentgen los Rayos X y Einthoven en 1903 utiliza por
primera vez un electrocardiógrafo.
[3]

Para solucionar un poco este problema la
bioingeniería ha colaborado intensamente con la medicina
elaborando órganos artificiales que puedan llegar a suplir
órganos con un mal funcionamiento por eso han aparecido
entonces el corazón artificial, los brazos artificiales,
las piernas artificiales y un sin número de suplencias
para órganos fallidos. [4]

Índice de Términos —
Bioingeniería, prótesis, órganos
artificiales.

Abstract—. This paper
presents a brief overview of one of the branches of engineering
devoted to study and solve biological and medical problems of
living organisms in general, and particularly of
man.

Bioengineering and biomedical engineering in
particular, which is one of most important areas, has been
characterized and differentiated from many other disciplines by
its multidisciplinary development, that unlike other professions
combines science, engineering, and clinical practice on
artificial organs. That is why the biomedical engineer acts as a
channel between these fields of knowledge and its professionals
have originally come from areas as diverse as medicine,
engineering and the natural sciences.

INTRODUCCIÓN.

La Ingeniería Biomédica es un área
interdisciplinaria del conocimiento que tiene por objetivo
atender la demanda creciente de tecnologías
para las Ciencias de la Vida a través de la
aplicación de técnicas, métodos y otros
recursos propios de la ingeniería.

MARCO
TEÓRICO

• A. Qué es la
  Bioingeniería

La bioingeniería o ingeniería
biomédica es una rama interdisciplinaria de la
ingeniería que va desde temas teóricos y no
experimentales hasta aplicaciones muy actuales. Esta puede
abarcar investigación, desarrollo, implementación y
operación. En consecuencia, tal y como ocurre en la
práctica médica, no es posible que una sol apersona
pueda adquirir una especialización que abarque todo el
campo. Cabe destacar que esta no es la única
definición que existe para bioingeniería debido a
que existen otras definiciones que corresponden a otras
áreas de la bioingeniería como por ejemplo la
referente a la plantación vegetal y al análisis de
terrenos para dicho fin. [5]

La formación del Bioingeniería comprende
una sólida base en ingeniería conjugada con los
conocimientos fundamentales de medicina y biología,
complementados con materias específicas de
aplicación de tecnología: electrónica,
informática, robótica, óptica, etc., para
satisfacer las demandas de la medicina y la biología.
[6]

CORAZÓN
ARTIFICIAL

El Abiocor (CORAZÓN ARTIFICIAL) es una bomba de
plástico y titanio, alimentada por una batería que
suministra la energía a un microcircuito de control, que
se implanta en el pecho del paciente.

El tamaño del corazón artificial
es similar al de un pomelo y pesa cerca de un quilo. Es un
aparato autónomo, pues funciona con una batería
adherida a la piel, lo que permite al implantado, realizar una
vida casi normal, con cierta autonomía de movimientos.
[7]

[8] CORAZÓN ARTIFICIAL ( Abiocor
).

Sistema inalámbrico de transferencia de
energía una bobina interna y externa transmite
energía desde una batería externa, sin perforar la
superficie de la piel. La bobina interna toma la energía y
la envía a una batería interna y unidad
controladora.

Batería interna recargable. Esta batería
se implanta en el abdomen. Permite a las personas realizar de 30
a 40 minutos de actividad, como nadar y ducharse, mientras
está desconectado del paquete de pilas
externo.

Unidad controladora. Esta pequeña unidad
electrónica se implanta en el abdomen. Monitorea y
controla la velocidad en la cual bombea el corazón.
[9]

[10] CONEXIÓN DE UN CORAZÓN
ARTIFICIAL.

PRÓTESIS
BIÓNICAS

• A. MANO ELÉCTRICA.

Esta mano tiene el Control Dinámico de Modo (DMC
en inglés) la velocidad y la fuerza de aprehensión
se regulan de forma proporcional a la fuerza de la señal
muscular. Este control también se caracteriza por un nuevo
tipo de modo de seguridad: Después de agarrar una vez con
la máxima fuerza, se requiere una señal EMG
ligeramente más alta para abrir la mano. Esto evita que la
mano se abra debido a una contracción involuntaria del
músculo. El control Digital Twin combina en una sola mano
ambos controles clásicos: el digital y el control por
doble canal. [11]

• [12] MANO ELÉCTRICA. B. Proprio
  foot.

Este pie inteligente proporciona un nivel de
funcionalidad lo más parecido al del pie humano que existe
en la actualidad Con la función de flexión de
tobillo inteligente y la eficiencia dinámica y
energética de Flex-Foot, este pie artificial aprende
rápidamente el estilo de marcha del usuario y responde a
las características del terreno en consecuencia. Dicha
capacidad sensitiva reduce la necesidad de mirar al suelo,
mejorando la calidad de vida y la confianza del usuario.
[13]

[14] PIE INTELIGENTE.

• C. Prótesis Bionica I-Limb

La mano i-LIMB se controla utilizando el tradicional
sistema mioeléctrica con entrada de dos señales
musculares para abrir y cerrar los dedos de la mano, siendo
altamente intuitiva para el paciente. La señal
eléctrica generada en el musculo del miembro residual es
recogida por los electrodos que van situado sobre la piel
controlando el funcionamiento de la mano así los pacientes
que utilizasen una prótesis mioeléctrica pueden
adaptarse una manera rápida al nuevo sistema.
[15]

• [16] MANO I-LIMB

• D. BRAZO ROBÓTICO.

Los brazos robóticos como dispositivos
manipuladores de herramientas y/o materiales, juegan un papel
importante dentro de los procesos de manufactura y se hace
necesario que cuenten con un mecanismo de control adecuado que
permita optimizar tanto el desplazamiento como el posicionamiento
del manipulador dentro de un área de trabajo definida.
Utilizar redes neuronales para su control, y con ello evitar el
modelamiento dinámico del manipulador el cual es de un
alto nivel de complejidad. [17]

[18] BRAZOS ROBÓTICOS CONTROLADO
POR

REDES NEURONALES.

BIOINSTRUMENTACIÓN

La Bioinstrumentación se encarga de emplear
elementos propios de la electrónica y la
instrumentación para el diseño e
implementación de sistemas con el fin de medir variables
fisiológicas o biológicas en relación con el
cuerpo humano. Una vez adquiridas esas señales se realiza
un acondicionamiento de éstas ya sea por medios
analógicos o digitales con el fin de encontrar patrones
relevantes que contribuyan a un mejor diagnóstico y
tratamiento de enfermedades y por ende a la elección de un
mejor tratamiento por parte del personal médico de las
instituciones prestadoras de servicios de salud. [19]

[20]
BIOINSTRUMENTACIÓN.

CONCLUCIONES

Este un paper que realiza un estudio sobre todas las
aplicaciones de las prótesis biónicas y los
órganos artificiales para la utilización en la
medicina remplazando los órganos o miembros dañados
para mejorar la vida de los personas.

A partir de la conclusión anterior se puede
decir que el corazón artificial es uno de los mejores
logras de la bioingeniería que cada día se
está mejorando este tipo de órgano para mejor
comodidad del usuario.

Con respecto a la conclusión del brazo
robótico controlado por redes neuronales es un bance
tecnológico muy útil para las personas que han
sufrido mutaciones por causa de accidentes o
deformación.

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VII. Biografía

Autor:

Juan Carlos Valdez Bermejo nació en la
ciudad de Cañar el 27 de diciembre de 1988 sus padres son
José Antonio Valdez Maldonado y Narcisa de Jesús
Bermejo Fajardo. Su educación formal fue 7 años de
asistencia en la primaria en la escuela Isidro Ayora. 6
años de asistencia en la secundaria en el colegio
Técnico Honorato Vázquez para obtener el
título de bachiller en Electricidad y ahora se encuentra
cursando sus estudios en la Universidad Politécnica
Salesiana sede Cuenca.

jvaldez[arroba]est.ups.edu.ec