Desarrollo tecnológico e innovación realizada por investigadores de la FCE-BUAP

En los últimos 12 años se han desarrollado investigaciones dentro de la Maestría en Ciencias de la Electrónica opción Automatización de la Facultad de Ciencias de la Electrónica de la BUAP que han dado como consecuencia la solicitud de varias patentes. Todo esto para incidir directamente en nuestra sociedad y darle una aplicación práctica y solucionar problemas de nuestro entorno. Tales solicitudes de patentes se describen a continuación: En los últimos años la medicina ha experimentado grandes avances, tanto en el diagnóstico de enfermedades como en el tratamiento de las mismas. La electrónica es en parte responsable de ello, pues la medicina se sirve de numerosos aparatos electrónicos que permiten realizar múltiples tareas. La tecnología avanza rápidamente y a cada momento sorprende con nuevas técnicas de diseño y medición. Un dispositivo de los más utilizados por sus características es la computadora, la cual es una herramienta que nos abre las puertas para implementar en ella muchas otras aplicaciones gracias a su capacidad de almacenamiento y gran velocidad en el procesamiento de datos, en este proyecto se diseñó una tarjeta de adquisición de datos (MX/E/2012/073812) que cuenta con un bus de comunicación PCI, la cual utilizaremos para la obtención, registro, procesamiento y análisis de señales mioeléctricas, por su aplicación, es una herramienta con la cual se realizaran estudios de problemas a nivel muscular que están determinados por potenciales bioeléctricos con el fin de proporcionar al personal médico una herramienta de trabajo para evaluar la mejora de pacientes con discapacidad motriz bajo tratamiento de rehabilitación. Además posee ocho canales analógicos de entrada para monitorear cualquier otra señal bioeléctrica con una resolución de 10 bits y 20 canales digitales de entrada adicionales.

arjeta electrónica para la adquisición de señales bioeléctricas

arjeta electrónica para la adquisición
de señales bioeléctricas

El cuerpo humano ha sido construido para moverse mediante la acción de sus huesos, articulaciones y músculos, y este movimiento puede tomar muy variadas y complicadas formas. Los movimientos del ser humano le permiten desplazarse para desarrollar sus funciones vitales preferentemente; así mismo, esta capacidad de movimiento le confiere muy amplias posibilidades para establecer una relación con sus semejantes y con el medio en general lo que supone realización de una serie de acciones propias de los ámbitos personal, profesional y social en el más amplio sentido. La importancia de la pérdida o la alteración de la movilidad es obvia y, como se ha señalado, afecta a diferentes aspectos esenciales de la actividad del hombre. En gran mayoría la perdida de alguna extremidad es causada por diferentes tipos de accidentes y enfermedades crónicas degenerativas. Con el fin de tener un mejor conocimiento del funcionamiento y desarrollo de nuestro cuerpo y que este conocimiento sirva como base para el desarrollo de prótesis o dispositivos que emulen parte, o partes del funcionamiento del ser humano y que dichos   sistemas o dispositivos sirvan para  reemplazar alguna parte afectada por alguna enfermedad o algún accidente, el propósito de esta investigación (MX/E/2013/093987) fue realizar un estudio de los movimientos que realizan ambos miembros inferiores; estos estudios generalmente van orientados a los movimientos que realizan las articulaciones involucradas en el desarrollo de la marcha. Para realizar el estudio de movimiento de las articulaciones y el desplazamiento que realiza el miembro inferior al caminar, se desarrolló un sistema electrónico basado en acelerómetros que se comunica directamente  a un cerebro electrónico llamado FPGA (Field Programmable Gate Array, por sus siglas en inglés) que manipula y envía los datos a la PC, para una mejor manipulación e interpretación, la PC visualizará cada movimiento que se registre en los acelerómetros, dichos acelerómetros se colocarán en puntos específicos de cada miembro inferior con el propósito de obtener los desplazamientos generados por la flexión y extensión con respecto al plano sagital de sustentación, y con estos datos analizar si existe alguna similitud de movimiento al caminar entre el miembro inferior derecho y el miembro inferior izquierdo.

Sistema de adquisición para el análisis de la marcha del mexicano

Sistema
de adquisición
para el análisis
de la marcha del mexicano

Actualmente existen muchas aplicaciones en las que se requiere el uso de sistemas de adquisición de datos, en los que es necesario estar constantemente monitoreando diversas variables, así como también poder controlarlas, en la actualidad existen tarjetas de adquisición de datos pero son muy costosas, y de poca flexibilidad  la mayoría de  las tarjetas de adquisición de datos son PCI, sin embargo con fines de hacer más atractivos estos dispositivos algunas empresas ofrecen el bus USB  como medio  de comunicación. El puerto USB soporta la conectividad de múltiples dispositivos, y gran flexibilidad en su configuración, en la actualidad es el puerto más común. La tarjeta creada (MX/E/2012/073891) puede digitalizar señales en un rango de 0 a 5 Volts con una resolución de 8 bits a 250 muestras por segundo en tiempo real, estas entradas estarán protegidas contra sobre tensión. También cuenta con ocho canales digitales de salidas con niveles TTL que le permiten controlar eventos externos como por ejemplo actuadores, relevadores, entre otros. Además contiene cuatro canales analógicos de salida que proporcionarán un rango de voltaje entre -5V y 5V con una resolución de 8 bits. Tiene ocho canales digitales de entrada con niveles TTL, la tarjeta cuenta con conector USB tipo b para poder conectarse a la computadora a máxima velocidad (full speed). Para operar esta tarjeta posee una interfaz de usuario, que permitirá visualizar las señales en función del tiempo, así como la posibilidad de almacenar estos en un archivo de texto, asimismo el usuario podrá seleccionar el canal deseado y el tiempo de muestreo en tiempo real en incrementos de 1ms a partir de 4ms. Se puede manipular las salidas tanto analógicas como digitales por medio de controles o archivos de texto generados por el usuario. Al conectar por primera vez la tarjeta a la computadora esta inicia un asistente automáticamente en ese momento será necesario insertar el CD de instalación, que se llevará a cabo automáticamente en unos cuantos segundos. Cuando el sistema se encuentre en operación la computadora podría estar esclavizada al proceso de adquisición de datos. El propósito de este desarrollo es como ayuda a la enseñanza de la electrónica en las diferentes universidades que tengan esta carrera en su oferta académica.

Tarjeta de adquisición de datos por USB

Tarjeta de adquisición de datos por USB

También se desarrolló una tarjeta de adquisición y control para un robot de tres grados de libertad (MX/E/2012/073811) con motores de transmisión directa, en las cuales se tuvieron que analizar las señales que interactúan en el sistema de control del robot, para seleccionar los dispositivos electrónicos adecuados para el tratamiento y emisión de éstas, el diseño de tarjetas de adquisición y control tienen un alto nivel de complejidad, por lo que en su mayoría son desarrollados por compañías transnacionales en las cuales un equipo multidisciplinario las realiza puesto que representan un de gran valor tanto para la empresa que los realiza como para su país.

Con todos estos desarrollos queremos aplicar nuestros conocimientos para beneficiar directamente a la sociedad de México y contribuir al desarrollo tecnológico e innovación en nuestro país.

 

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