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Universidad
Tecnológica de
Querétaro
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Fecha: 2011.09.08 15:04:32 -05'00'
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE
QUERÉTARO
CONECTOR DE NERVIOS
CENTRO DE INVESTIGACION EN CIENCIA APLICADA Y
TECNOLOGIA AVANZADA
Memoria
Que como parte de los requisitos para obtener el título de
TECNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN MECATRONICA AREA
AUTOMATIZACION
Presenta
JUAN CARLOS COHETO PADIERNA
M. En T.A. GUSTAVO ORTIZ GONZÁLEZ
Asesor de la UTEQ
DR. EDUARDO MORALES SÁNCHEZ
Asesor de la Empresa
Santiago de Querétaro Qro .Agosto de 2011
1
RESUMEN
En esta memoria se muestra el proceso de investigación y propuesta de diseño
de un conector de nervios. La propuesta estará sustentada en criterios médicos
referentes a las características fisiológicas de los nervios. Se describen las
investigaciones actuales encaminadas a tratar con las lesiones en la médula espinal
que provocan la paraplejía, de donde se determina que los esfuerzos van dirigidos
hacia una cura, y también a sobrellevar el padecimiento; lo que ha conducido a
desarrollos en los que avances de un tipo benefician al otro. Sin embargo, se concluye
que aún están lejos de llegar a convertirse en una realidad clínica. Por ello, se presenta
en este trabajo una nueva propuesta, consistente en aprovechar las características
fisiológicas de los nervios para tratar de conectarlos por medios eléctricos y de esta
ofrecer una alternativa a la paraplejia. A lo largo de este estudio se detalla la
información que posibilita tal creación, así como los requerimientos que se generan del
entendimiento del sistema nervioso. La metodología utilizada fue primeramente una
revisión bibliográfica acerca del sistema nervioso y de la células nerviosas,
posteriormente se realizan varias propuestas de cómo conectar tejido nervioso y se
elige la más adecuada, a continuación se propone el diseño eléctrico y se realiza la
simulación eléctrica. Dentro de la propuesta final del conector de nervios se toma en
cuenta que el tipo de materiales a utilizar sean bio compatibles. Como resultado se
obtiene un diseño refinado de la propuesta de un conector de nervios. .
2
ABSTRACT
This report shows the process of research and design of a nerves connector
proposal. The proposal will be based on medical criteria concerning the physiological
characteristics of nerves. Describes current research aimed at dealing with spinal cord
injuries that cause paraplegia, where it is determined that efforts are directed toward a
cure, and also to cope with the illness; that has led to developments that progress of a
kind benefit to another. However, it is concluded that they are still far from reach to
become a clinical reality. For this reason, a new proposal, consisting in exploiting the
physiological characteristics of nerves to try to connect them by electrical means and
this offer of an alternative to the paraplegia is presented in this work. Throughout this
study details the information that allows the creation, as well as the requirements that
are generated from the understanding of the nervous system. The methodology used
was primarily a literature review about the nervous system and the nerve cells, are
subsequently made several proposals on how connect nervous tissue is chosen the
most suitable, then proposes the electrical design and electrical simulation is performed.
In the final proposal of the connector's nerves is taken into account that the type of
materials to use consistent bio. As a result gets a refined design of the proposal for a
nerves connector
3
“DEDICATORIAS”
Dedico este proyecto a toda mi familia en general, que siempre me apoyaron en
todos los momentos, tanto económicamente como moralmente, pero sobre todo dedico
este paso más en mi vida a la persona que me dio la vida y me impulsó a seguir
adelante, esa persona eres tú mama, que nunca me has dejado solo.
“AGRADECIMIENTOS”
 Agradezco a Dios por permitirme seguir con vida y brindarme la oportunidad de
alcanzar uno de mis objetivos.
 A mi familia le agradezco infinitamente por comprenderme, ayudarme y estar
conmigo en todo momento.
 A mis amigos, porque con ellos viví experiencias inolvidables y siempre
mantuvimos un apoyo mutuo.
 De igual forma a los profesores que me trasmitieron todos sus conocimientos.
4
INDICE
RESUMEN
ABSTRACT
DEDICATORIAS
AGRADECIMIENTOS
I.
INTRODUCCION
7
II.
ANTECEDENTES
9
III.
JUSTIFICACIÓN
10
IV
OBJETIVOS
12
V.
ALCANCES
13
VI.
FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
14
5
VII.
PLAN DE ACTIVIDADES
27
VIII.
RECURSOS MATERIALES Y HUMANOS
30
IX.
DESARROLLO DEL PROYECTO
31
IV.
RESULTADOS OBTENIDOS
46
XI.
ANÁLISIS DE RIESGOS
47
XII.
CONCLUSIONES
48
XIII . RECOMENDACIONES
49
XIV.
50
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
6
I. INTRODUCCIÓN
En esta memoria se habla de la paraplejia que es la perdida de movilidad de las
extremidades. En la actualidad no hay cura para esta discapacidad por lo cual varios
grupos de investigación estudian la forma de dar solución a este problema. En esta
memoria se muestra el proceso de investigación y desarrollo desde el punto de vista
del diseño eléctrico y con bases médicas de un sistema eléctrico que tiene como
finalidad la conexión de nervios. El párrafo anterior muestra de manera el panorama
general de este escrito, y sin embargo, hace falta aclarar varios puntos importantes, ya
que se puede extender de sobre manera el tema, por ello el alcance es cumplir con los
objetivos particulares que se enlistan en una sección posterior, los cuales en su
momento se discutirán.
La naturaleza del proyecto involucra dos áreas, principalmente la ingeniería
eléctrica y la medicina. Debido a esto, la información que se documenta es de utilidad
tanto para un ingeniero como para un médico; desde luego la finalidad del trabajo es la
concepción de un circuito eléctrico que hace uso del conocimiento médico para
establecer sus requerimientos de diseño. De hecho se va un poco más lejos, ya que se
expone un panorama general en cuanto al tratamiento actual de las lesiones a la
medula espinal, de las cuales una gran cantidad de estas producen la paraplejia.
También se presenta como marco teórico la anatomía y fisiología del sistema nervioso
periférico, ya que se requiere de un entendimiento claro de este para que se pueda
diseñar de acuerdo a sus características.En un aprimera parte se hace Una revisión de
la literatura que aporta datos tanto cualitativos como cuantitativos que apoyan el diseño
7
del sistema. Posteriormente se realizan varias propuestas de cómo conectar tejido
nervioso y se elige la más adecuada, a continuación se propone el diseño eléctrico y
se realiza la simulación eléctrica. Dentro de la propuesta final del conector de nervios
se toma en cuenta que el tipo de materiales a utilizar sean bio compatibles. Como
resultado se obtiene un diseño refinado de la propuesta de un conector de nervios. .
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II. ANTECEDENTES
La paraplejia es la perdida de movilidad de las extremidades. En la actualidad no
hay cura para esta discapacidad por lo cual varios grupos de investigación estudian la
forma de dar solución a este problema.
En el CICATA ( Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología
Avanzada) junto con la Clínica Neurología de Querétaro han propuesto una
metodología que podría dar una alternativa de solución al problema de la paraplejía.
La propuesta en general consiste en elongar los nervios para su posterior conexión con
un nervio que no funcione. Existen otras alternativas como por ejemplo rehabilitación
por pulsos eléctricos, uso de prótesis biomecánicas, uso de exoesqueleto, uso de
conectores eléctricos de nervios, etc.
El presente trabajo consiste en hacer un estudio y propuesta sobre el uso de un
conector eléctrico de nervios con la finalidad de ser utilizado en pacientes con
paraplejia.La paraplejia es una discapacidad por la cual la parte inferior del cuerpo
queda paralizada y carece de funcionalidad. Normalmente es resultado de una lesión
medular
9
III. JUSTIFICACIÓN
Consultando las estadísticas de pacientes con paraplejia a nivel nacional el 70%
de las lesiones medulares se debía a accidentes y el 30% restante a causas médicas
como se muestra en la tabla 3.1.
Población con discapacidad.
Fig. 3.1 Índice de discapacidad en México
De ahí la importancia de atender la problemática con el desarrollo de nuevas
propuestas y alternativas a las existentes. Como lo indica el título de este trabajo es la
10
creación de un posible conector nervios, teniendo en cuenta la anatomía y fisiología del
sistema nervioso en la zona de implantación.
11
IV.OBJETIVOS
Objetivo general
Propuesta de diseño de un conector de nervios
Objetivos específicos
a)
Documentación de nervios.
b)
Documentación de pruebas nerviosas.
c)
Análisis de conectarse eléctricamente a un nervio.
d)
Diseño del conector de nervios.
e)
Simulación
12
V. ALCANCES
En el presente trabajo se investigará la posibilidad de realizar un diseño para un
conector de nervios, en este se debe hacer un amplia investigación sobre pruebas
nerviosas, análisis y viabilidad de realizar un conector de nervios.
El análisis de tipos de materiales que sean inertes y que no destruyan músculos,
arterias, neuronas, nervios etc. Entender el comportamiento de los nervio, como están
constituidos y los diferentes tipos de nervios etc.; Una vez comprendido esto, se hace
el diseño de la propuesta de diseño del conector nervioso y se darán especificaciones
del tipo de materiales y posible funcionamiento.
13
VI. FUNDAMENTACION TEÓRICO
La paraplejia
La paraplejia es una discapacidad por la cual la parte inferior del cuerpo queda
paralizada y carece de funcionalidad. Normalmente es resultado de una lesión medular.
Si los brazos se ven afectados también por la parálisis la enfermedad se denomina
tetraplejía.
Causas
Las causas de la paraplejía van desde la traumática (lesión medular grave:
seccionamiento o compresión de la médula espinal, usualmente por fragmentos de
hueso de una fractura vertebral o un traumatismo obstétrico en los niños o una bala,
por ejemplo) a tumores (compresión de la médula), mielitis transversa y esclerosis
múltiple entre otros.
La tetraplejia
La tetraplejia o cuadriplejia es un síntoma por el que se produce parálisis total o
parcial en brazos y piernas causada por un daño en la medula espinal, específicamente
en algunas de las vertebras cervicales, con rehabilitación se puede recuperar algo de
movimiento
14
La hemiplejia
Hemiplejía o hemiplejia es un trastorno del cuerpo del paciente en el que la mitad
lateral de su cuerpo está paralizada; Es normalmente el resultado de un accidente
cerebro vascular, aunque también pueden provocarla patologías que afecten la espina
dorsal o los hemisferios cerebrales.
La parálisis cerebral también puede afectar un solo hemisferio, resultando en una
limitación de funciones. Esto no causa parálisis necesariamente pero sí espasmos. La
parálisis cerebral en la que éste sea el único síntoma también puede denominarse
hemiplejía.
Causas
Generalmente es causado por:
- Accidentes cerebro vasculares.
- Traumatismo craneales.
- Tumores cerebrales.
- Esclerosis múltiple.
- Encefalitis.
- Complicaciones de meningitis.
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Discapacidad
Mientras que algunas personas que padecen paraplejía pueden caminar hasta
cierto punto, la mayoría dependen de una silla de ruedas, prótesis o de otros
dispositivos para disponer de movilidad. Impotencia y varios niveles de incontinencia
urinaria y fecal son muy comunes en los afectados. Muchos de ellos tienen que
usar catéteres y/o
programas
de
gestión
del
intestino (normalmente
administrando enemas, supositorios o estimulación digital de los intestinos) para
solucionar este problema. Con una gestión exitosa de la vejiga y del intestino el
paciente puede prevenir todos los problemas de los sistemas digestivos y urinarios,
como pueden ser las infecciones que además son una de las principales causas de
mortalidad. Otra opción puede ser la de llevar bajo la ropa pañales para una mayor
protección de la incontinencia.
Soluciones a la paraplegia
-Aplicación a Bioelectronica
-ECG (Electrocardiograma)
-EMG (Electromiografía)
-EEG (Electroencefalograma)
¿Qué es el Sistema Nervioso?
16
Es un conjunto de órganos compuesto de unos tejidos; Por eso se dice que es
un sistema y no un aparato; Las células nerviosas son neuronas, y forman el tejido
nervioso.
El sistema nervioso realiza en el organismo la función vital, nos relacionamos
con el exterior a través de los sentidos. También establecemos relaciones entre
distintos órganos dé cuerpo.
El sistema nervioso se encarga de recibir impulsos nerviosos que le hacen llegar
los receptores: ojos, nariz, boca, piel, órganos internos etc. Los interpreta y responde
de la manera adecuada.Se encarga de relacionarnos con el exterior por medio de unos
órganos receptores: ojos, nariz, lengua, oído y piel recibimos los estímulos del exterior
y logramos saber qué es lo que pasa a nuestro alrededor.
También es el encargado de controlar todas las funciones del organismo; hacer
latir el corazón, controla el proceso digestivo, la respiración. Todas las funciones del
organismo son coordinadas y controladas por el sistema nervioso.
Está compuesto por un ordenador central (encéfalo) y un conjunto de cables
(nervios) que llevan las ordenes a todos los órganos del cuerpo. Todo este sistema
está formado por células llamado neuronas.
El sistema nervioso se divide en sistema nervioso central (SNC) y en sistema
nervioso periférico (SNP).
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El SNC está compuesto por el encéfalo y la medula espinal .(El encéfalo está
compuesto por: cerebro, cerebelo y bulbo raquídeo.). Como se muestra en la. Fig. 6.1
Fig. 6.1 Tipo de Sistemas y su composición
El cerebro controla los actos voluntarios y el habla. El cerebelo es el encargado
del control de los movimientos y el equilibrio.
El bulbo raquídeo controla los órganos del cuerpo como el corazón.
Las células nerviosas son llamadas neuronas. Tienen forma de estrella con unas
ramificaciones llamadas dendritas. Se comunican unas con otras por medio de axones
y por impulsos eléctricos.
Se podría decir que forman cables por los que circula una corriente eléctrica
como se ve en la Fig. 6.2
18
Fig. 6.2 Partes de una neurona
Existen dos tipos de movimientos: los movimientos voluntarios y los
involuntarios.
En los movimientos voluntarios: El cerebro envía un impulso eléctrico a un
musculo y este se mueve en función de la orden. En los movimientos involuntarios, el
cerebelo o el bulbo envían impulsos eléctricos a los órganos y estos funcionan.
Existen otro tipo de movimientos llamados reflejos por los cuales nos movemos
por órdenes de la medula espinal.
Hay dos tipos de nervios: Los sensitivos y Los motores
-Los nervios sensitivos son los que le hacen llegar los estímulos al SNC, los
nervios motores son los que conducen la respuesta del SNC y a los órganos como se
ve en la Fig. 6.3
19
Fig. 6.3 Tipos de movimientos
Neuronas
La neurona se puede comparar a un interruptor que se enciende encendido o
apagado de acuerdo con las condiciones adecuadas. "En condiciones normales del
cuerpo, la frecuencia de transmisión [de impulsos eléctricos] puede variar entre 10 y
500 impulsos por segundo. El impulso no se genera a menos que la neurona se ha
dado un estímulo suficientemente fuerte.
La neurona es la célula fundamental y básica del sistema nervioso. Es una célula
alargada, especializada en conducir impulsos nerviosos.
En las neuronas se pueden distinguir tres partes fundamentales, que son: soma
o cuerpo celular: corresponde a la parte más voluminosa de la neurona. se puede
observar una estructura esférica llamada núcleo. Éste contiene la información que
20
dirige la actividad de la neurona. Además, en el soma se
encuentra el citoplasma. En
él se ubican otras estructuras que son importantes
para el funcionamiento de la
neurona.
Dendritas: son prolongaciones cortas que se originan del soma neural. Su
función es recibir impulsos de otras neuronas y enviarlas hasta el soma de la neurona.
Axón: es una prolongación única y larga. En algunas ocasiones, puede medir
hasta un metro de longitud. Su función es sacar el impulso desde el soma neuronal y
conducirlo hasta otro lugar del sistema.
Señales electricas
Las neuronas pueden responder a los estímulos e impulsos debido a un
potencial de membrana, que se establece a través de la membrana celular. En otras
palabras, existe una distribución desigual de iones (átomos cargados) en los dos lados
de una membrana de las células nerviosas. Cuando la célula no está estimulada por
corrientes, se dice que se encuentra en un potencial de membrana en reposo.
La membrana celular está compuesta por una bicapa de fosfolípidos, que impide
el paso libre de partículas cargadas como los iones. Por lo cual esta bicapa de
fosfolipidos se comporta como un condensador, separando cargas (dadas por los iones
Potencial de acción
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Es un cambio muy rápido en el potencial que ocurre cuando una membrana de la
célula del nervio es estimulado. En concreto, el potencial de membrana va desde el
potencial de reposo (por lo general -70 mV) a un valor positivo (típicamente cerca de 30
mV) en un corto periodo de tiempo (unos pocos milisegundos).
Velocidad de conducción:

Los impulsos suelen viajar a lo largo de las neuronas a una velocidad de entre 1
y 120 metros por segundo

la velocidad de conducción puede ser influenciada por:
o
el diámetro de una fibra
o
la presencia o ausencia de mielina
o
Las neuronas con mielina (o neuronas mielinizadas) pueden conducir los
impulsos mucho más rápido que aquellos sin mielina.
Nervios
Los nervios están compuestos por un conjunto de fibras nerviosas llamadas
axones agrupadas en fascículos que se mantienen unidos mediante tejido conectivo.
Los nervios conducen los impulsos desde y hacia el encéfalo y la médula espinal; es
decir el Sistema Nervioso Central (SNC). Así también el Sistema Nervioso Periférico
(SNP) envía impulsos y recibe impulsos del SNC, abarcando todo el cuerpo, de esta
manera es posible la comunicación, por medio de esto se producen las funciones
autónomas, los movimientos voluntarios, al igual que los mensajes recibidos desde el
cuerpo
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Función
Captar estímulos y responder ante ellos. Coordinar todos los aparatos o
sistemas del cuerpo y sus actividades.
Constitución:
Unidades anatómicas y funcionales del Sistema nervioso, -cuerpo celular o soma,
núcleo, dendritas, axón, bandas de mielina, terminaciones nerviosas, nódulo (espacio
entre mielina)
Transmisión del impulso nervioso
Unidireccional, por sinapsis con neurotransmisores.
Partes del Sistema nervioso central
Encéfalo (en el cráneo): cerebro, cerebelo, bulbo raquídeo -medula espinal, en
la
columna
vertebral
(tienen
membranas
protectoras:
meninges
con
liquido
cefalorraquídeo). Sistema nervioso periférico: formado por nervios en un nervio hay
fibras nerviosas y en estos axones
Tipos de nervios:
Se clasificarse en tres tipos
-Nervios sensitivos o centrípetos
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-Nervios sensoriales
- Nervios motores o centrífugo
- Nervios mixtos
La clasificación de Erlanger y Gasser, a su vez divisible en:
1.- Fibras de tipo A, con vaina de mielina y que se subdividen en los tipos:
alfa: velocidad de conducción 70-120 m/s, diámetro 12-20 micras, responsables
de la propiocepción;
beta: velocidad . de conducción. 30-70 m/s, diámetro. 5-12 micras, responsable
del tacto y la presión;
gamma: velocidad. de conducción. 15-30 m/s, diámetro. de 3-6 micras,
responsable. de la transmisión motriz
delta: velocidad. de conducción. 12-30 m/s, diámetro. 2-5 micras, responsable.
de la transmisión de el dolor, frío y parte del tacto;
2.-fibras B, mielinizadas, responsable. de la conexión autónoma Velocidad.
conducción. 3-15 m/s, diámetro. inferior a tres micras) y
3.-fibras C, no mielinizadas (sin vaina de mielina), responsable de la transmisión
del dolor, la temperatura, información de algunos mecano receptores y de las
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respuestas de los arcos reflejos .Velocidad de conducción. 0,5-2 m/s, diámetro. de 0,41,2 micras)
Su función:
Nervios sensitivos o centrípetos: se encargan de conducir las excitaciones del
exterior hacia los nervios. Son bastantes escasos. Generalmente las fibras nerviosas
se hallan asociadas con fibras motoras(centrífugas). Como ejemplo de nervio sensitivo
puro podemos decir que el nervio de Wrisberg, que conduce al cerebro la sensibilidad
de las glándulas salivales.
Nervios sensoriales: se ubican dentro de los anteriores, pero se encargan
únicamente de transmitir estímulos provenientes de los órganos de los sentidos.
Nervios motores o centrífugos: llevan a los músculos o a las glándulas la orden
de un movimiento..
Nervios mixtos: funcionan a la vez como sensitivos y motores. Se hallan
constituidos por fibras que llevan las excitaciones exteriores hacia los centros nerviosos
y órdenes de los músculos , de los centros hacia la periferia.
25
VII.PLAN DE ACTIVIDADES
26
Fig.6.5 Gráfica de actividades a realizar
ACTIVIDADES A REALIZAR
Metas 1: Documentación del problema:
Actividad 1: Investigación del sistema nervioso del ser humano: como funciona,
que es, donde esta, que características tiene, etc.
Actividad 2
Investigación
que ha hecho en el estado de la técnica sobre
paraplejia y sus soluciones: videos, libros, artículos, internet.
Actividad 3 Investigación de señales nerviosa
27
Meta 2: Documentación de pruebas nerviosas
Actividad 1: Electro acupuntura: como funciona que electrodos utiliza ,como se
realiza con que equipos etc.
Actividad 2: ECG. Electrocardiograma etc.
Actividad 3: EMG Electromiograma
Actividad 4: EEG Electroencefalograma
Meta 3:Analisis y viabilidad de conectarse eléctricamente a un nervio:
Actividad1: conjuntar la información para determinar la conexión eléctrica de
nervios
Actividad 2: como conectarse a un nervio
Actividad 3: fallas y problemas
Meta 4: diseño del conector de nervios
Actividad 1. Especificaciones
Actividad 2. Materiales
Actividad 3: diseño electrónico
Actividad 5: criterios a tomar en cuenta para construirlo
Meta 5 : Determinar la viabilidad de un conector de nervios.
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VIII. RECURSOS MATERIALES Y HUMANOS
El material que se utilizar es alambre de titanio recubierto de un material
aislante. El largo del cable va a depender hacia que nervio nos queremos conectar. Un
aplicador de corriente, Dos puntas de metal las cuales van a ser introducidas en el
nervio. Dos conector de diez pines . Fig. 8.1 Diseño de la punta de metal
Fig. 8.1 Diseño de la punta de metal
29
IX. DESARROLLO DEL PROYECTO
Como se comentó en la introducción de ésta memoria el diseño del conector de
nervios es el principal propósito de este documento. Las especificaciones y
características del diseño se desprenden del conocimiento de la anatomía y fisiología
del sistema nervioso, así como de la técnica con la que se montará dicho conector.
En el taller de mecatrónica del Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y
Tecnología Avanzada (CICATA) Querétaro, ubicado en Cerro Blanco No. 141. Col.
Colinas del Cimatario, Santiago de Querétaro, Querétaro MÉXICO Fig. 9.1
Fig. 9.1. Ubicación de CICATA
30
Se llevo acabo lo siguiente.
El proyecto tiene por objetivo proponer un conector de nervios basándose en las
propiedades y fisiología de los nervios humanos.
Metodología
Para lograr este objetivo, la metodología que se lleva a cabo es la siguiente: se
hará una lista de las características deseables de acuerdo a las propiedades y fisiología
de los nervios humanos, posteriormente se realizarán diferentes propuestas y en cada
propuesta se tomará en cuenta las ventajas y desventajas de las anteriores de acuerdo
las especificaciones dadas hasta llegar a una propuesta final. A continuación se
propondrá un diseño eléctrico y un diseño mecánico basado en la propuesta final y se
realizara una simulación del circuito eléctrico y un estudio sobre la parte mecánica.
Enseguida se hará un estudio de viabilidad tomando en cuenta los materiales, el
tamaño, la energía requerida y la facilidad de manejo.
Especificaciones
-Poner una lista de las propiedades y fisiología de los nervios humanos
Propiedades de los nervios
El nervio tiene varias
propiedades esenciales que son la excitabilidad,
conductividad, flexibilidad y elasticidad .
31
La excitabilidad
Es la capacidad de responder a los estímulos
Conductibilidad
Esta propiedad permite a una dendrita transmitir a un centro nervioso la excitación que
proviene del sistema periférico,
Fisiología de los nervios
El nervio está formado por un conjunto de fibras nerviosas llamadas axones
estos unidos por tejido conectivo (A) , membrana basal (BM), vasos sanguíneos (BV),
endoneuro (E), fibras nerviosas pueden ser mielinados los cuales son mejor
conductores que los o no mielinados (M,) , nodo de ranvier (NR), celula schwannn
(SC), endoneuro (E), epineuro externo (EE), epineuro interno (IE), mesoneuro (M) y
perineuro (P). nervios sensitivos, nervios motores. Como se muestra en la Fig 9.2
32
Fig. 9.2 Esquema de un nervio
Propuestas:
En esta parte del desarrollo del proyecto se procederá a realizar diferentes
propuestas del conector de nervios. Tomando en cuenta las especificaciones de los
nervios.
33
Propuesta 1
Esta consiste en proponer para el conector de nervios un cable metálico delgado
que atraviese a la mitad un nervio y el final del cable al otro nervio que se va a
conectar. como se muestra en la fig.9 3
Fig. 9.3. Propuesta del conector de nervios con un cable
Suponiendo
que el conector no daña la estructura del nervio, ningún vaso
sanguíneo etc. Es posible que haya una comunicación de nervio a nervio.
34
Posibles problemas detectados.
- Esta propuesta es un cable simple
- Posiblemente se puede corroer o deformar el cable.
- Un nervio tiene muchos fascículos, tipos de nervios y el un cable no permite
conectar todo.
- No se puede poner un punta conductora, se necesita aislar la punta y que
haga contacto solo cierta parte del cable.
- Hay diferentes tipos de nervios, y no se sabe a qué tipo de nervio se está
conectando de un lado ni de otro..
Posible solución a los problemas
Como es un cable común y corriente no se puede meter al cuerpo ya que esta
hecho por cobre, el cable debe estar asilado excepto las puntas con las cuales va
hacer contacto el nervio.
35
Propuesta 2
Esta consiste en poner
dos puntas metálicas las puntas deben estar aisladas
en ciertas aéreas, estas puntas se introducen en el nervio así se tendrá contacto en
las partes sin aislante, de las puntas saldrán cables
los cuales será el medio de
comunicación de nervio a nervio. Como se muestra en la Fig.9.4
Fig. 9.4 Conexión de nervios con Puntas de metal aislado.
36
Posibles problemas detectados
- Consistirá en resolver los problemas anteriores
- Como sujetar la punta en el nervio.
- Como aislar las punta metálica.
- Como generar las puntas
- No se sabe si se conecta a nervios sensitivos o motores o se dañan arterias.
- Que material se va a usar, que no se corroa y que no se deforme
Propuesta 3
,
Esta consiste en poner 6 cables , pero cada uno de ellos se introducen las
puntas, pero cada punta a diferente profundidad, para hacer contacto con diferente
parte del nervio y así poder establecer una comunicación. Como se muestra en la
Fig.9.5
37
Fig. 9.5 Conexión de nervios con 6 cables.
Posibles problemas detectados
- No se sabe si se conecta a nervios sensitivos o motor.
- Como fijar los cables
38
Propuesta 4
Esta consiste en hacer un circuito con amplificadores operacionales y
resistencias, con esto para disminuir el voltaje de salida para mandar los pulsos. El
diseño lleva 12 bornes , de los cuales 6 de ellos salen de los amplificadores hacia los
nervios para mandar la señal, y los otros 6 es para verificar que tipo de nervio es con
una señal que es mandada por un electromiógrafo. Como se muestra en la Fig. 9.6
Fig. ..9.6 Conector de nervios con amplificador de voltaje.
Esta propuesta es la final, se va a implementar con un Lm201 que es un
amplificador operacional. Se amplificara la señal o se dividira de acuerdo a lo que se
requiera (de acuerdo al nervio a conectar), ya que el voltaje que transmite los nervios
de las piernas y los brazos es diferente. Este diseño tendrá 12 bornes 6 de ellos
39
saldrán cables hacía el nervio que se desea estimular , los otros 6 bornes es para la
conexión de de un electromiografo con este se mandan pulsos para estimular el nervio
,así verificar que reacción tiene y checar hacia donde se conecta ,si es un nervio
sensitivo o nervio motor.
Diseño eléctrico de la propuesta 4 del conector de nervios
El diseño de este circuito es realizado en el programa Livewire , en el cual se
realizo el diseño . En este circuito se utiliza un amplificador operacional Lm201 este es
de impedancia alta , resistencias de 1 M ohm , 14 K ohm y 12 bornes , la función de
amplificador es para dar el pulso amplificado o dividir el pulso de esa forma estimular el
nervio. Para disminuir el voltaje se utilizan dos resistencia que fueron calculadas por la
fórmula de divisor de voltaje. Como se muestra en la Fig 9.7
40
Borne de conexión
FIg. 9.7 simulación del circuito eléctrico
En la fig. 9.8.se muestra los amplificadores operacionales con 5 volt de entrada y
en la de salida 7. mV , este diagrama es simulado en el programa Livewire, en este se
muestran los pines de salida . Esto va a estar almacenado en una caja con los otros 6
bornes para la conexión del Electrocardiograma.
41
Fig 9.8 Se tiene el diagrama eléctrico en programa Livewire
En el circuito se ve la simulación la line roja es de 5V y la verde tierra, los bornes
de salida son los cuadros verdes. El número 6 es la salida del amplificador operacional
de ahí se conectan las resistencias que fueron calculadas con la formula de divisor de
voltaje.
Esta grafica representa el voltaje de salida de los amplificadores operacionales
como se ve en la imagen la salida de voltaje es d 7mV y el tiempo en que se dispara
es en ms, es una señal lineal con la se va a estimular los nervios. Como se ve en la fig
9.9
42
Fig 9.9 Grafica de la simulación señales eléctricas de la propuesta final del
conector de nervios
Viabilidad del conector de nervios
Tipo de material del cable
Titanio pero es posible utilizar plata u oro.
El largo del cable:
De acuerdo a la posición de un nervio del brazo con respecto a un nervio de la
pierna la distancia promedio es de 1 mts.y por ello se propone que la longitud de los
cables sean de 2 mts.
43
Tamaño
El tamaño va debe ser considerable ya que este va a estar en la pierna del
paciente de tal modo que no sea estorboso. Por lo tanto el tamaño de la propuesta es
de 5 x 5 cm.
Materiales del circuito electrico
La placa del circuito es de cobre pero esa va ir dentro de una caja el cable que
saldrá de ella es cable de titanio aislado de plástico
Energía y baterías
Se propone de acuerdo a la corriente de operación del OPAM se utilicen baterías
de níquel las cuales pueden tener una duración
Facilidad de manejo
Esta parte se refiere a la facilidad de cambiar físicamente la dirección de la señal
eléctrica dependiendo de seis nervio sensitivo o motor
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IV. RESULTADOS OBTENIDOS
Como se planeo, esta memoria el resultado obtenido es:
Propuesta de diseño de un conector de nervios
Diseño de circuito eléctrico del conector de nervios
Simulación del circuito
Propuesta de materiales y especificaciones que se pueden utilizar
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XI. ANÁLISIS DE RIESGO
La principal limitación que puede ocurrir para que este proyecto no se lleve a
cabo es principalmente el comportamiento del sistema nervioso. Por lo que de esto
depende la implementación del proyecto.
Al igual se presenta un análisis cualitativo de los riesgos que afectan o que
podrían afectar la implementación y el funcionamiento del conector de nervios, y por lo
tanto, el logro de los objetivos del proyecto.
La exactitud que requiere de voltaje de salida y los pulsos de salida
en el
circuito eléctrico es demasiada ya que podría ser otro riesgo al momento de la
implementación en el cuerpo humano.
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XII. CONCLUSIONES
Para llevar a cabo un proyecto de planeación se deben tomar en cuenta muchos
factores, desde la factibilidad hasta el costo de la inversión. Para tener una mejor visión
de lo que se pretende obtener, lo más conveniente es realizar un análisis de ventajas y
desventajas. Por otra parte, es importante tener buena asesoría dentro y fuera de la
empresa, para alcanzar los objetivos planteados.
Previamente hay que tener bien claros los objetivos y las metas a las que se
pretende lograr con el proyecto, una vez definido este paso se tiene que conocer
ampliamente las características del proceso a automatizar para así poder realizar una
búsqueda de información sobre lo que se aspire llevar a cabo. Con base en la
información recaudada, diseñar posibles soluciones y con estas, analizar ventajas y
desventajas para tener otra perspectiva sobre lo que se pretende volver.
Para poder establecer bien la conexión con los nervios hay que comprender
con exactitud a que voltaje trabajan los nervios y qué tipo de señal se manda
nervio a nervio,
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de
XIII. RECOMENDACIONES
Construir la propuesta de diseño e implantarla para ver los pros y contras.
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XIV. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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