ABSTRACT
Abstract: In the last years, a considerable number of patients with hand mobility problems has been reported; in most of these cases, the patients must spend time in a specialized center to carry out a therapy to rehabilitate damaged parts. This paper presents the design of an orthosis for finger rehabilitation. The novelty of this proposal is that the design is formed by rigid links and three semicircular sliders with a center of rotation coincident with the finger joints; moreover, the synthesis of these sliders is realized in a new and simple way. The mechanism is designed to be compact enough to be used by a person during a whole day; it is formed by twelve links and allows the three finger phalanxes to be flexed simultaneously. The mechanism is coupled only to the dorsal side of the hand and has no interference when grasping objects, in such a way that the orthosis presented in this paper enables the patient to perform the Activities of Daily Living. The synthesis of the mechanism presented in this paper focuses on the middle finger, nevertheless, it is possible to use the same configuration for the others fingers only by scaling.
Resumen: En los últimos años un considerable número de pacientes con problemas de movilidad en las manos ha sido reportado; en la mayoría de los casos, los pacientes deben pasar un tiempo determinado en un centro especializado para llevar a cabo una terapia para rehabilitar las partes afectadas. En este artículo se presenta el diseño de una ortesis para rehabilitación de un dedo. La novedad de esta propuesta es que el diseño está formado por eslabones rígidos y tres correderas semicirculares, cuyo centro de rotación coincide con el centro de rotación de los dedos; además, la síntesis de estas correderas se realizó de una manera sencilla y nueva. El mecanismo diseñado es suficientemente compacto para ser utilizado por una persona durante un día entero; está formado por doce eslabones y permite que las tres falanges se muevan simultáneamente. El mecanismo es acoplado al dorso de la mano para no interferir con la sujeción de objetos, y por tanto permitir el desarrollo de las actividades de la vida diaria. La síntesis del mecanismo presentada en este artículo se enfoca en el dedo medio, sin embargo es posible usar la misma configuración para los otros dedos, solo escalando el mecanismo.
ABSTRACT
El ritmo de vida actual, tanto sociocultural como tecnológico, ha desembocado en un aumento de enfermedades y padecimientos que afectan las capacidades físico-motrices de los individuos. Esto ha originado el desarrollo de prototipos para auxiliar al paciente a recuperar la movilidad y la fortaleza de las extremidades superiores afectadas. El presente trabajo aborda el diseño de una estructura mecánica de un exoesqueleto con 4 grados de libertad para miembro superior. La cual tiene como principales atributos la capacidad de ajustarse a la antropometría del paciente mexicano (longitud del brazo, extensión del antebrazo, condiciones geométricas de la espalda y altura del paciente). Se aplicó el método BLITZ QFD para obtener el diseño conceptual óptimo y establecer adecuadamente las condiciones de carga de servicio. Por lo que, se definieron 5 casos de estudio cuasi-estáticos e implantaron condiciones para rehabilitación de los pacientes. Asimismo, mediante el Método de Elemento Finito (MEF) se analizaron los esfuerzos y deformaciones a los que la estructura está sometida durante la aplicación de los agentes externos de servicio. Los resultados presentados en éste trabajo exhiben una nueva propuesta para la rehabilitación de pacientes con problemas de movilidad en miembro superior. Donde el equipo propuesto permite la rehabilitación del miembro superior apoyado en 4 grados de libertad (tres grados de libertad en el hombro y uno en el codo), el cual es adecuado para realizar terapias activas y pasivas. Asimismo, es un dispositivo que está al alcance de un mayor porcentaje de la población por su bajo costo y fácil desarrollo en la fabricación.
The pace of modern life, both socio-cultural and technologically, has led to an increase of diseases and conditions that affect the physical-motor capabilities of persons. This increase has originated the development of prototypes to help patients to regain mobility and strength of the affected upper limb. This work, deals with the mechanical structure design of an exoskeleton with 4 degrees freedom for upper limb. Which has the capacity to adjust to the Mexican patient anthropometry (arm length, forearm extension, geometry conditions of the back and the patient's height) BLITZ QFD method was applied to establish the conceptual design and loading service conditions on the structure. So, 5 quasi-static cases of study were defined and conditions for patient rehabilitation were subjected. Also by applying the finite element method the structure was analyzed due to service loading. The results presented in this work, show a new method for patient rehabilitation with mobility deficiencies in the upper limb. The proposed new design allows the rehabilitation of the upper limb under 4 degrees of freedom (tree degrees of freedom at shoulder and one at the elbow), which is perfect to perform active and passive therapy. Additionally, it is an equipment of low cost, which can be affordable to almost all the country population.