ISBN: 978-0-615-93971-1
XX Jornadas de Ingeniería Arquitectura y Diseño, FIAD-UABC
GRÚA BIOMÉDICA Héctor Bernardo Rascón Pérez, Yoshiki Leonell Rojas León, Rosa Cristina Sánchez Gutiérrez & Josué Ernesto Castillo Aranda* FACULTAD DE INGENIERÍA ARQUITECTURA Y DISEÑO CARRETERA TRANSPENINSULAR ENSENADA-TIJUANA NUMERO 3917, COLONIA PLAYITAS. Ensenada, B.C., C.P. 22860. Teléfono 646-1750744, Fax 646-1744333. *E-mail: brascon@uabc.edu.mx; cristina.sanchez49@uabc.edu.mxjcastilloaranda@uabc.edu.mx* Resumen. En este trabajo se realizó el diseño y construcción de una grúa electromecánica para pacientes discapacitados. Con la obtención de un prototipo de tamaño real capaz de soportar un peso aproximado de 100 kg, fusionando seguridad del paciente y economía en la fabricación del sistema mecánico. Palabras claves:grúa electromecánica, pacientes discapacitados, sistema mecánico, seguridad, economía, etc.
Según datos del INEGI en 2010, como se puede apreciar en la figura 1, más de la mitad presentan discapacidades para desplazarse, caminar o moverse, y necesitan asistencia ya sea de un aparato o de terceros para realizar sus desplazamientos y cubrir sus necesidades básicas [2].
1.- Introducción Hoy en día las personas encargadas del cuidado de pacientes discapacitados, ya sea inmovilizados o de edad avanzada, se enfrentan a problemas serios a la hora del traslado de los mismos, siendo este el origen de una de cada tres bajas laborales del personal encargado de la asistencia a enfermos. Para dar apoyo en estas actividades las grúas biomédicas son un diseño o un sistema que permite la movilización segura del paciente [1]. Dentro de esta movilización se debe tomar en cuenta la trayectoria de desplazamiento, la enfermedad o discapacidad que enfrenta el paciente y el lugar donde se desarrolla dicho traslado [1,2].
Figura 1. Porcentaje de la población con discapacidad según dificultad en la actividad (INEGI 2010).
En este trabajo, la principal trayectoria de desplazamiento son ascensos, descensos y traslados pequeños. Con respecto a la colaboración del paciente existen dos tipos principales; la forma asistida, donde el paciente puede dar apoyo en su desplazamiento y la pasiva, donde el paciente no es capaz de ayudar en dicha actividad.
Desafortunadamente el uso de las grúas de traslado para pacientes está haciéndose más accesible para casi cualquier lugar donde sea requerido por el paciente en cuestión. Con esto, se busca introducir el aparato en instituciones de salud en México y como un apoyo, más accesible, a personaslimitado a los hospitales, clínicas y centro geriátricos, por su elevado costo [12].
Con respecto al tipo de discapacidad, en México existen 5,739,270 personas con alguna discapacidad, que representan el 5.1% de la población total del país. De estas, el 58.3% presenta problemas para moverse. 29
ISBN: 978-0-615-93971-1
XX Jornadas de Ingeniería Arquitectura y Diseño, FIAD-UABC
Por ello, en este trabajo se llevó a cabo la realización de un prototipo más
económico y con un diseño más práctico basándose en la bibliografía consultada [3], momentos de prueba, así como un Multímetro de banco FLUKE serie 8012a para principalmente medir la corriente que requería el circuito.El diseño de la grúa biomédica se basó en la grúa para pacientes marca LUMEX LF1030 (figura 2). Como se puede apreciar, ésta utiliza igualmente un gato hidráulico como componente de levantamiento.
que se vean en la necesidad de utilizar esta grúamóvil en casa. Lo cual consiste en levantar a una persona de la cama o de la taza del baño a una silla de ruedas, por ejemplo. El aparato es eléctrico para mayor comodidad y simple utilización de un botón de dirección. El diseño de este circuito en el contexto científico es crear un sistema que sea seguro y a la vez económico para movilizar pacientes no solo en instituciones de salud, sino también en el hogar, mezclando las diferentes ventajas de diversos prototipos encontrados en la bibliografía consultada. 2.- Materiales y Métodos En este trabajo se utilizó principalmente cuatro relevadores compactos modelo RAS0510 con dos señales para dar dirección al motor (S1, S2): además, de un motor de un atornillador inalámbrico marca Black & Decker (M), todo alimentado con un voltaje de 3.6 V, los cuales fueron obtenidos de las baterías incluidas del atornillador. a este circuito se le añadió una pequeña sección de control por medio de un microswitch con botón modelo VAQ-7R R y un switch miniatura de palanca modelo S-116. Esta sección permitió la rotación del motor de un lado a otro sin necesidad de la desconexión y conexión de cables dentro del circuito, así como el encendido y apagado del mismo, la cual fue colocada entre las baterías y las conexiones de entrada a dos de los relevadores.Dichos circuitos sólo fueron implementados en Protoboard.
Figura 2. Grúa para pacientes LUMEX LF1030.
La grúa biomédica de este trabajo casi en su totalidad fue hecha de metal PTR de ½” x 1/8”, por lo cual se utilizó soldadura para unir las piezas, además de una caja de plástico para salvaguardar el circuito, cuatro llantas de tamaño pequeño con frenos incluidos, los mismos para aumentar la seguridad y por último un gato hidráulico para carro ya mencionado. El ensamblado de las piezas fue realizado en un taller de soldadura, haciéndose pequeñas modificaciones al diseño original para la adaptación del motor, además de otros fines de seguridad.
Estas actividades fueron realizadas en los laboratorios de electrónica básica de la Universidad Autónoma de Baja California de la Facultad de Ingeniería, Arquitectura y Diseño, campus Ensenada.
3.- Parte Experimental.
Los aparatos de soporte para la realización de las pruebas fueron un Multímetro digital FLUKE serie 110 y una fuente de voltaje BK PRECISION modelo 1651A para alimentar el circuito, en los
Adquirido el atornillador se realizaron pruebas de funcionalidad, probando su capacidad colocando el motor directamente cerca del gato hidráulico, el cual debía 30
ISBN: 978-0-615-93971-1
XX Jornadas de Ingeniería Arquitectura y Diseño, FIAD-UABC
levantar a una persona con un peso de aproximadamente 100 kg.Una vez probado, éste fue desarmado para la obtención del motor y las baterías, las cuales fueron colocadas de nuevo en modo de prueba con el gato hidráulico, pero ahora también conectando al multímetro de banco FLUKE 8012a para la medición de la corriente. Para dar paso a la primera parte de este trabajo, se implementó el sistema de control para direccionar los giros del motor del atornillador inalámbrico Black & Decker, donde se utilizaron cuatro relevadores RAS0510, con capacidad para soportar 10 A y 5 V, así como las baterías que incluía el mismo atornillador de 3.6 V. El arreglo antes mencionado se pude observar en la figura 3.
Terminada esta parte se procedió al ensamblaje del sistema mecánico, donde primeramente las piezas de PTR fueron cortadas para dar paso a la unión de la barra de apoyoy las patas, como se observa en la figura 5.
Figura 5. Ensamble de la barra de apoyoy las patas de la grúa biomédica.
A continuación se presenta la unión del brazo con la barra de apoyo, por medio de un tornillo de resistencia, así de la formación de la base para el gato hidráulico y el soporte para el motor Black & Decker, figura 6.
Figura 3. Diagrama del circuito implementado con los relevadores para direccionar el motor.
Una vez realizado el acomodo anterior se procedió a la implementación de un circuito adicional, para el control del encendido y apagado del sistema utilizando el switch con botón VAQ-7R R, así como de la direccionalidad del circuito antes descrito (figura 3), sin la necesidad de la utilización de un Dip switch, el cual fue reemplazado por el switch de palanca S-116, pudiéndose observar esta sección adicional en la figura 4, la cual se colocó entre la fuente y los dos primeros relevadores.
Figura 6. Configuración de la grúa biomédica con las patas, barra de apoyo y el brazo.
Posteriormente fueron añadidos elementos secundarios a la estructura, como las llantas con frenos incluidos, la percha hecha de acero, la caja de plástico para la protección del circuito y el gato hidráulico soldado a la base de soporte, así como la adición de secciones de seguridad. Por último se procedió al pintado de la unidad. Todos estos detalles pueden ser observados en la figura 7. La estructura metálica modificada con el motor fue capaz de levantar un peso
Figura 4. Circuito implementado para direccionar el giro del motor y el ON/OFF. 31
ISBN: 978-0-615-93971-1
XX Jornadas de Ingeniería Arquitectura y Diseño, FIAD-UABC
de 50Kg, esto debido al incremento de peso que se crea en la palanca al cargar al paciente, además de la corriente que se pierde al pasar a través del circuito de control hasta el motor, disminuyendo significativamente la potencia del mismo.
5.- Conclusiones Se obtuvo el prototipo de una grúa electromecánica de tamaño real, la cual fue capaz de soportar el peso de una persona de aproximadamente 100 kg, y además de levantar un peso neto de 50 kg, obteniéndose un costo final mucho menor al de los actuales modelos comerciales, demostrándose con esto que con bajos recursos y la elección de materiales correctos se pueden implementar estos artefactos, principalmente para el uso en el hogar. Este modelo se fundamenta en seguridad para el paciente y estabilidad a un costo más accesible. Sin embargo, para poder denominar formalmente a este diseño ergonómico, se pretende implementar mejoras como la colocación de un motor que sea capaz de levantar mayor peso, piezas desmontables, un mejor diseño, etc.
Figura 7. Aspecto final de la grúa biomédica.
Después de esto únicamente se le adicionó de manera representativa una estructura plana para ejemplificar el arnés. 4.- Resultados y Discusión.
6.- Bibliografía.
El resultado obtenido en este trabajo fue el prototipo de un sistema electromecánico móvil para traslados pequeños de pacientes con dificultades motrices, el cual fue capaz de soportar un peso de aproximadamente 100 kg, (figura 8), diseño que como anteriormente se mencionó se basó de la grúa comercial LUMEX LF1030 (figura 2).
[1].- Organización Mundial de la salud (2012). Dispositivos médicos: La gestión de la discordancia. Recuperado el 2 de noviembre de 2013 de http://whqlibdoc.who.int/publications/2012/ 9789243564043_spa.pdf [2].- INEGI. Instituto Nacional de Estadística y Geografía. Discapacidad en México. Recuperado el 1 de noviembre de (2013). de http://cuentame.inegi.org.mx/poblacion/d iscapacidad.aspx
Otro factor importante es que no se probó el levantamiento de la grúa con las pilas cargadas al 100% como en las pruebas en el laboratorio. Sin embargo, cabe mencionar que los costos de materiales y mano de obra fueron menores que el diseño real.
[3].- Herman, I. P..Physics of the Human Body. Hardcover. ISBN: 970-3-54029603-4. 860 pp. (2008) [4].- Rashid, M. H. Electrónica de potencia. Circuitos, dispositivos y alicaciones. Editorial Prentice Hall. 701 pp(1995).
Figura 8. Grúa biomédica soportando un peso de 75 Kg.
32