Desarrollo de un software de realimentación de un estimulador muscular para el miembro distal superior a partir del movimiento del hombro

Abstract

[ES] El TFG consiste en la adaptación de un sensor magnético de movimiento relativo colocado sobre la zona pectoral con el fin de ayudar en los movimientos de abducción y aducción de la mano en una persona lesionada a nivel de médula espinal con parálisis en el miembro distal superior, pero con la función nerviosa todavía con capacidad de acción. El sensor está formado por 2 anclajes unidos entre ellos por una barra deslizante formando dos articulaciones esféricas con posibilidad de aproximación entre pivotes, es decir, 7 grados de libertad (3 por cada unión articulada + 1 el de aproximación). Los pivotes se colocarán con cinta adhesiva en la zona pectoral, el primero de ellos en la zona del trapecio y el segundo sobre el esternón. El imán que posee nos proporciona 2 voltajes según la posición relativa de ambos anclajes. Este sensor, mediante una salida tipo DIN-7 es conectado a una tabla de ARDUINO UNO para facilitar la extracción de la señal a una frecuencia programada previamente en la placa. La información extraída se volcará al portátil a través del puerto USB de la tabla de ARDUINO. A continuación, la señal será visualizada en tiempo real a través de MATLAB, además de ser procesada haciendo uso del paquete Data Acquisition Toolbox. Por último, se retroalimentará un electro estimulador conectado mediante electrodos al brazo del sujeto. El principal objetivo es el correcto procesado de la señal a través de técnicas creativas y la creación de un software sencillo que identifique la posición del pectoral en función de las señales grabadas por el sensor, además de enviar la respuesta correspondiente al estimulador dependiendo de la posición del sensor. El funcionamiento deseado es el siguiente: cuando el usuario contraiga la zona pectoral mediante el movimiento del hombro, la retroalimentación indicará al estimulador las señales necesarias para contraer los músculos de la mano en una posición de agarre proporcional a la cantidad de movimiento registrado y al retraer la zona pectoral, se indicará la apertura de esta.

[EN] The bachelor thesis consists of adapting a magnetic sensor of relative movement placed on the pectoral area in order to help in the abduction and adduction movements of the hand in a spinal cord injured person suffering from paralysis in the upper distal limb, but with nerve function still healthy and capable of movement. The sensor is made up of 2 anchors joined together by a sliding bar forming two spherical joints with the possibility of approximation between pivots, that is, 7 degrees of freedom (3 for each articulated joint + 1 because of the approach one). When placing them in the chest area, the magnet provides us with 2 voltages according to the relative position of both anchors. The sensor output will be connected to an ARDUINO UNO board to ease the extraction of the signal at a frequency previously programmed on the board through a DIN-7 type. The extracted information will be directed to the laptop through the USB port of the ARDUINO table. Then, the signal will be visualized in real time through MATLAB, in addition, it will also be processed using the Data Acquisition Toolbox Package. Finally, an electro stimulator connected by electrodes to the subject's arm will be fed back. The main objective is the correct processing of the signal using creative techniques and the creation of a software which identifies the position of the chest based on the signals recorded by the sensor, furthermore, to send the right response to the stimulator depending on this position. The ideal behavior would be: when the user contracts the pectoral area by moving the shoulder, the feedback indicates to the stimulator the specific signals to close the hand in proportion to the amount of movement registered and when the pectoral area is retracted, the grasp opening signals are ordered to the stimulator.