UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE INGENIERIA …repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/40639/1/TESIS DISPOSITIVO... · A la Universidad de Guayaquil y a todos los docentes que contribuyeron

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE GRADUACIÓN

TRABAJO DE TITULACIÓN

PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE

INGENIERO EN TELEINFORMÁTICA

AREA

TECNOLOGÍA DE ORDENADORES

TEMA

“ANÁLISIS DE UN DISPOSITIVO INALÁMBRICO DE

ESTIMULACIÓN ACINÉTICA PARA PACIENTES CON

PARKINSON”

AUTOR

SAMANIEGO ANDRADE EDGAR XAVIER

DIRECTORA DEL TRABAJO 0

ING. SIST. GARCÍA TORRES INGRID ANGÉLICA, MGTR.

GUAYAQUIL, SEPTIEMBRE 2018

ii

Declaración de Auditoria

“La responsabilidad del contenido de este trabajo de Titulación, me corresponde

exclusivamente; y el patrimonio intelectual del mismo a la Facultad de Ingeniería

Industrial de la Universidad de Guayaquil”

Samaniego Andrade Edgar Xavier

cc: 093051128-2

iii

Dedicatoria

A mis amados padres Marcia Andrade y Edgar Samaniego que siempre están a mi lado,

por todo el esfuerzo y sacrificio realizado para alcanzar mis metas.

A mis queridos hermanos quienes me apoyaron, me aconsejaron en todo momento y

supieron brindarme ayuda cuando lo he necesitado.

iv

Agradecimiento

Agradezco a Dios por iluminarme, por darme la fuerza, amor, sabiduría, salud y la

oportunidad de concluir mi meta.

A mi papi Edgar Samaniego y mi mami Marcia Andrade, por su amor, el esfuerzo, el

sacrificio y el apoyo incondicional que me brindaron.

Un agradecimiento especial a mi tutora de tesis Ing. Ingrid García que con su paciencia,

guía y orientación contribuyó en el desarrollo y culminación de este proyecto.

A la Universidad de Guayaquil y a todos los docentes que contribuyeron en mi formación

académica.

v

Índice General

N° Descripción Pág.

Introducción 1

Capítulo I

El Problema


1.1 Planteamiento del problema 2

1.2 Formulación del problema 3

1.3 Sistematización del problema 3

1.4 Objetivos de la investigación 5

1.4.1 Objetivo general 5

1.4.2 Objetivos específicos 5

1.5 Justificación 5

1.6

1.6.1

Delimitación del problema

Sistemas contra el trastorno de Parkinson

6

7

1.7 Alcance 8

1.8 Operacionalización de las variables 8

Capítulo II

Marco Teórico


2.1 Antecedentes de la investigación. 9

2.2 Marco teórico 11

2.3 Diagnóstico 11

2.4

2.5

Tratamiento

Terapia de rehabilitación

12

12

2.5.1 Técnicas de fisioterapia 13

2.5.2 Terapia ocupacional 13

2.5.3 Logopedia 13

2.5.4 Técnicas innovadoras de rehabilitación 13

2.5.5 Exergaming 14

vi


2.6 Marco Contextual 14

2.6.1 Tecnologías que ayudan contra el trastorno de Parkinson 15

2.6.1.1 Lift Labs Inc 15

2.6.1.2 The Emma Watch 16

2.6.1.3 GyroGlove 16

2.7 Diseño del dispositivo inalámbrico 17

2.7.1 Diseño del circuito impreso 18

2.7.2 Diseño de la estructura protectora del circuito 18

2.7.3 Etapa de adquisición de datos 18

2.7.4 Etapa de transmisión de datos 19

2.7.4.1 Arduino 19

2.7.4.2 Arduino Nano 20

2.7.4.3 Bluetooth HC-05 20

2.7.4.4 Acelerómetro 20

2.8 Sistemas de juegos comerciales 21

2.8.1 Nintendo Wii 21

2.8.2 Kinect 22

2.8.2 Espacio Pop 22

2.8.2 Bola de Rally 23

2.8.2 Veinte mil fugas 23

2.8.2 Jintronix 23

2.8.2 H4 24

2.9 Marco Legal 24

Capítulo III

Metodología


3.1 Procedimiento Metodológico 25

3.1.1 Diseño de la investigación 25

3.1.2 Investigación de Campo 26

3.1.3 Investigación Exploratoria 26

3.1.4 Investigación Descriptiva 26

vii


3.2 Técnicas para el análisis de datos 27

3.2.1 Análisis Cuantitativo 27

3.2.2 Análisis Cualitativo 27

3.3 Población y Muestra 27

3.4 Recolección de información 28

3.5 Análisis comparativo de la placa Arduino nano 29

3.6 Procesamiento y Análisis 30

3.6.1 Encuestas a pacientes y terapeutas 30

3.7 Análisis de datos 37

Capitulo IV

Propuesta de Investigación


4.1

4.1.1

Hardware

Arduino y sus derivadas

39

39

4.1.2 Componentes que integran el dispositivo inalámbrico 40

4.1.3 Diagrama de bloque del prototipo 40

4.2 Programación del acelerómetro 41

4.3 Esquema de conexión de los componentes 44

4.3.1 Acelerómetro MMA7361 44

4.3.2 Módulo cargador de batería 45

4.3.3 Pilas de LION 45

4.3.4 Módulo Bluetooth HC-05 46

4.3.5 Muñequera de Neopreno 46

4.4 Programación del acelerómetro al bluetooth 47

4.5 Presupuesto del prototipo 49

4.6 Conclusiones 51

4.7 Recomendaciones 52

Anexos 53

Bibliografía 65

viii

Índice de Figuras


1 Evolución de la enfermedad de Parkinson 9

2 Prevalencia del Parkinson a nivel mundial 10

3 Steady Spoon 15

4 The Emma Watch 16

5 GyroGlove 17

6 Dispositivo Arduino 20

7 Módulo Bluetooth HC-05 20

8 Nintendo Wii Consola 22

9 Veinte mil fugas usando Kinect 23

10 Jintronix 23

11 Gráfico estadístico de las actividades de entretenimiento 31

12 Gráfico estadístico de la anomalía de los pacientes 32

13 Gráfico estadístico de la necesidad del paciente 33

14 Gráfico estadístico de la conveniencia de usar o no equipos 34

15 Gráfico estadístico de apoyo físico al paciente 35

16 Gráfico estadístico de factibilidad del dispositivo 36

17 Gráfico estadístico del uso del dispositivo con los juegos 37

18 Arduino Nano 39

19 Diagrama de bloque del prototipo 40

20 Diagrama de funcionamiento del sistema 41

21 Diseño del dispositivo inalámbrico 41

22 Entorno de la programación en Arduino 42

23 Programación del acelerómetro 43

24 Resultado de los datos del acelerómetro 43

25 Simulación de los componentes del dispositivo 44

26 Acelerómetro MMA7361 44

27 Módulo cargador de batería 45

28 Pilas de LION de 3.7V 45

29 Módulo Bluetooth HC-05 46

30 Muñequera de Neopreno 46

31 Muñequera de Velcro 47

ix


32 Testeo en el acelerómetro 48

33 Lectura en el acelerómetro 48

34 Programación del acelerómetro al bluetooth 49

35 Presentación de los componentes del dispositivo 64

x

Índice de Tablas


1 Tabla comparativa al Arduino nano 29

2 Actividades de entretenimiento de los pacientes 31

3 Anomalía del paciente de Parkinson para su movilización 32

4 Necesidad del paciente de Parkinson para dar un paseo 33

5 Conveniencia de usar o no equipos costosos 34

6 Necesidad de recibir apoyo físico al paciente 35

7 Factibilidad del uso del dispositivo en la rehabilitación 36

8 Uso y conveniencia del dispositivo con los juegos 37

9 Presupuesto del Prototipo 49

xi

Anexos


1 Encuestas a pacientes con Parkinson

54

2 Programación del acelerómetro 56

3 Programación del acelerómetro al dispositivo bluetooth y

demás componentes

57

4 Presentación del dispositivo con sus componentes 64

xii

FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

CARRERA DE INGENIERÍA EN TELEINFORMÁTICA

UNIDAD DE TITULACIÓN “ANÁLISIS DE UN DISPOSITIVO INALÁMBRICO DE

ESTIMULACIÓN ACINÉTICA PARA PACIENTES CON

PARKINSON”

Autor: Samaniego Andrade Edgar Xavier

Tutora: Ing. Sist. García Torres Ingrid Angélica, Mgtr.

Resumen

La investigación tiene como objetivo, analizar la factibilidad de un dispositivo inalámbrico

de estimulación acinética para pacientes que padecen la enfermedad de Parkinson en el

centro de rehabilitación de Guayaquil el Hospital Luis Vernaza, en el cual los costos de

rehabilitación y funcionamiento se dan por un precio elevado. Además se busca cotizar y

permitir que los pacientes al momento de realizar los ejercicios mediante el uso de

videojuegos mejoren su calidad de vida y su entretenimiento en la rehabilitación. Para ello

se busca realizar un análisis y estudio en base a la plataforma arduino nano para la

elaboración de este proyecto. La metodología es cualitativa y cuantitativa, se empleó una

encuesta que se realizó tanto a pacientes como a terapeutas de diferente edad con capacidad

de responder las preguntas. De lo cual se concluye que prefieren el dispositivo inalámbrico

para la mejora de su tratamiento y están a favor de una futura implementación.

Palabras Claves: Parkinson, Pacientes, Factibilidad

xiii

FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

CARRERA DE INGENIERÍA EN TELEINFORMÁTICA

UNIDAD DE TITULACIÓN "ANALYSIS OF A WIRELESS AKINETIC STIMULATION DEVICE

FOR PATIENTS WITH PARKINSON"

Author: Samaniego Andrade Edgar Xavier

Tutor: CE García Torres Ingrid Angélica, Mg.

Abstract

The objective of the research is to analyze the feasibility of a wireless akinetic stimulation

device for patients suffering from Parkinson's disease in the rehabilitation center of

Guayaquil named Luis Vernaza Hospital, where the costs of rehabilitation and operation are

given by a high price. In addition, it seeks to quote and improve patient’s quality of life and

their entertainment in rehabilitation at the time of performing the exercises through the use

of video games. For this, an analysis and study based on the arduino nano platform for the

elaboration of this project is sought. The methodology is qualitative and quantitative, a

survey was used that was done both to patients and therapists of different ages with the

capability to answer the questions. From which it is concluded that they prefer the wireless

device for the improvement of their treatment and are in favor of a future implementation.

Keywords: Parkinson, Patients, Feasibility

Introducción

La enfermedad de Parkinson es un trastorno degenerativo que afecta a personas de la

tercera edad tanto en hombres y mujeres provocando que pierdan sus capacidades para

realizar una actividad, por lo tanto, actualmente existen tecnologías que permite que las

personas con enfermedades como el Parkinson mejoren su condición física y mental.

Los pacientes de tercera edad desconocen la tecnología actual como los teléfonos móviles

como conexión wifi, dispositivo bluetooth, consolas, etc., de manera que el tratamiento de

rehabilitación tiene características innovadoras dado que el paciente se sienta cómodo de

una u otra manera siendo ésta una enfermedad neurodegenerativa, según las investigaciones

demuestran que los videojuegos mejoran su capacidad en el transcurso para esto los

videojuegos deben ser aceptable para ellos.

La tecnología que se utiliza para la rehabilitación necesita de equipos costosos, donde el

paciente asiste diariamente para realizar sus terapias, provocando la falta de interés. Existe

otro tipo de rehabilitación llamada Exergame, que consiste en ejercicios de rehabilitación

basados en juegos para dar una mayor facilidad al paciente mientras se ejercita y encuentra

la rehabilitación de una manera entretenida.

En el presente proyecto de tesis se quiere analizar y estudiar un dispositivo inalámbrico

que estimule la parte acinética en los pacientes de Parkinson, por medio de las sesiones y

videojuegos brindando un centro de recreación y a la vez permitirá una mejora en la

movilidad de las extremidades superiores para facilitar las actividades cotidianas.

En la actualidad en Ecuador específicamente en Guayaquil se desconoce esta tecnología

que en sí ayuda a los pacientes en sus funciones y actividades cotidianas para ello nos

basaremos en un prototipo del dispositivo inalámbrico que cumpla con las necesidades de

las personas que padecen la enfermedad de Parkinson. Para ello es necesario dar a conocer

la importancia del tratamiento, el diagnóstico del paciente e incidencia mediante encuestas,

nos basaremos en las características de su enfermedad y dependiendo de ello se asignará un

juego por cada paciente.

Capítulo I

El Problema

1.1. Planteamiento del Problema

Una de las enfermedades más conocidas en el sector médico es la enfermedad de

Parkinson que se presenta dependiendo de diferentes casos, estos pueden ser por accidentes

de cualquier tipo o por la edad de una persona dependiendo del índice de vida que lleva,

poco a poco se pierde el movimiento de diferentes partes del cuerpo, esto ocasiona una serie

de incomodidad al momento de elaborar cualquier tipo de movimiento.

Debido a que esta enfermedad se presenta en su mayoría con personas de edad avanzada

tiene por decreto el estudio continuo de la misma lo cual poco a poco se ha procedido a un

estudio cada vez más eficiente del problema principal que es la normalización de

movimiento en las personas que padecen esta rara pero difícil enfermedad.

Uno de las mejores formas de combatir esta enfermedad las cuales se ha comprobado son

los videojuegos, estimulan las diferentes funciones que activan los sectores del sistema

nervioso que controlan las diferentes partes del cuerpo que tiene esta enfermedad

degenerativa, según estudios el Nintendo Wii una de las consolas de esta nueva era está

basada completamente en movimiento corporal y esto le permite al cuerpo estar activo y no

dejar que esta enfermedad avance rápidamente, según estudios realizados es una de las

mejores formas de combatir el avance continuo de dicha enfermedad y a su vez de cierta

forma canaliza un nivel de mejora por ciertos sectores del cuerpo los cuales se ven afectados.

Según el nivel de malestar por parte de los pacientes que padecen esta enfermedad es

necesario un sistema complejo el cual permita la mejora de los síntomas al momento de

realizar los ejercicios de rehabilitación por medio de los videojuegos.

El nivel de mejora es notable, según el estudio realizado se puede tratar e incluso con

dedicación mejorar a cierto punto, gracias a las consolas de última generación incluyendo

celulares de movimiento es mucho más fácil controlar la enfermedad.

Debido a la serie de inconvenientes que provoca esta enfermedad también es

recomendable salir a los parques, intentar estar activo y en constante movimiento ayudando

a que el paciente presente un avance positivo en su rehabilitación.

“La enfermedad de Parkinson más conocida como un trastorno neurodegenerativo afecta

a todo el sistema nervioso, produciéndose unos mecanismos de daño y posterior a ello se da

la degeneración de las neuronas ubicadas en la sustancia negra. Estas neuronas son

encargadas de producir la dopamina en el sistema nervioso central (cerebro)” (Transcripción

de Enfermedad de Parkinson, 2016).

El Problema 3

Es importante tener en cuenta primero las características que posee el Parkinson para

efectuar un análisis previsto y luego ejecutarlo de un modo seguro de manera que quede en

claro los distintos puntos de vistas que posee esta enfermedad con ayuda de la tecnología

actual.

“La prevalencia del Parkinson en el mundo es dura de cuantificar debido al grado de

dificultad al recopilar los datos exactos sobre esta enfermedad en los diferentes continentes.

Debido a que la enfermedad tiene mayor relación con la edad (aunque no se trate de una

enfermedad exclusiva de personas mayores), el fenómeno del envejecimiento de la

población en diferentes partes del mundo, traerá como consecuencia una mayor prevalencia

de la misma en el presente inmediato” (Transcripción de Enfermedad de Parkinson, 2016).

De manera que la enfermedad de Parkinson es un trastorno neurodegenerativo es

complicado hallar resultados ciertos, a ciencia cierta se sabe que es una enfermedad crónica

que con el tiempo es peor sino es tratado, para ello se empleará encuestas para recolectar

información y determinar la factibilidad del mismo desde el punto de vista médico.

“En Estados Unidos existen alrededor de un millón de personas con la enfermedad de

Parkinson, lo cual es mayor a otras poblaciones existentes diagnosticadas con otros tipos de

enfermedades entre ellas: distropia muscular, esclerosis y enfermedad de Lou Gehrig.

Aproximadamente unos 60 mil americanos son diagnosticados con Parkinson cada año”

(Transcripción de Enfermedad de Parkinson, 2016).

Existen un sin número de enfermedades en el mundo pero una de las más difíciles es el

Parkinson, que se genera en personas de edad avanzada la tasa de afectados por estos

síntomas es más en hombres que mujeres, también puede darse por personas que hayan

sufrido lesiones en el cerebro como es el caso de un accidente. El Parkinson no tiene cura

pero con ayuda de las terapias y la rehabilitación adecuada mejorará la situación de vida del

paciente que padece esta enfermedad.

1.2. Formulación del Problema

¿Será factible el uso del dispositivo inalámbrico en pacientes con Parkinson y en qué

beneficiaría el análisis?

1.3. Sistematización del Problema

Actualmente existen tecnologías que controlan la enfermedad de Parkinson, básicamente

es costoso el tratamiento pues requiere de equipos tecnológicos entre ellos está el equipo

multidisciplinario por especialistas en neurología, terapia física, psicología, nutrición y de

El Problema 4

lenguaje. Equipos como estabilizadores, bandas elásticas, bicicletas estáticas, pesas,

material didáctico, juegos de memoria son necesarios para pacientes que padecen este

trastorno degenerativo.

El Parkinson no tiene cura por ello es una enfermedad neurodegenerativa y crónica que

empieza con la perdida de los movimientos, temblor en las extremidades del cuerpo, la

lentitud de sus acciones, inestabilidad de la postura, rigidez en los músculos, mareos, tono

de voz bajo, problemas de memoria, depresión y la dificultad para caminar.

Analizaremos un dispositivo inalámbrico que permitirá al paciente recibir pulsos

electromagnéticos que ayudará en la rigidez de los músculos y el movimiento involuntario

del mismo, con ayuda de los videojuegos recibirá un tratamiento especial en la rehabilitación

para corregir la falta de movimiento en sus extremidades superiores con el fin de identificar

la parte afectada.

Sin embargo las tecnologías de ahora son sumamente costosas, la falta de entendimiento

del funcionamiento del dispositivo, el poco conocimiento e ignorancia en el país y el

prototipo aún no implementado para la cual será basado el estudio, es importante dar a

conocer el dispositivo para un uso futuro en pacientes que padecen esta rara pero difícil

enfermedad.

El principal problema se basa en la falta de conocimiento de la tecnología actual que

constantemente se va actualizando, que compense la necesidad en pacientes que sufren de

Parkinson considerando un sistema que prolongue su uso y los resultados sean positivos al

momento de realizar las actividades de rehabilitación mejorando la autoestima y confianza

de la persona afectada.

Las personas que sufren de la enfermedad de Parkinson actualmente no pueden contar

con los recursos necesarios para llevar el tratamiento a cabo en centros hospitalarios y casa

de salud, sin embargo el dispositivo inalámbrico brindará una mejora de los movimientos

involuntarios y la interacción con los videojuegos hará más sencillo su terapia en la

rehabilitación.

Por obvia razón se desea analizar y estudiar un dispositivo inalámbrico sumamente

factible, de bajo coste estructurado con componentes no tan complejos y de fácil manejo

para dar una respuesta concreta y un resultado positivo al momento de adquirirlo tanto en su

funcionamiento como en el uso del mismo. El dispositivo inalámbrico está diseñado para

cumplir las demandas de los pacientes enfermos de Parkinson, cuya anomalía principal es

la pérdida total de equilibrio, movimientos innecesarios al momento de realizar una acción

sea éste dentro del hogar o al dar un paseo en la calle.

El Problema 5

1.4. Objetivos

1.4.1 Objetivo General

Diseñar un dispositivo inalámbrico de estimulación acinética para pacientes con

Parkinson.

1.4.2 Objetivo Específico

Estudiar las características de la enfermedad de Parkinson y estadísticas de incidencia de

la enfermedad en la provincia del Guayas.

Analizar el funcionamiento y propiedades del dispositivo inalámbrico.

Analizar un dispositivo inalámbrico para estimular la rehabilitación de los pacientes con

Parkinson en las extremidades superiores.

1.5. Justificación e Importancia

Debido al alto nivel degenerativo con el cual esta enfermedad ataca al cuerpo humano

es necesario un sistema inalámbrico sumamente factible debido a que estimula a nivel

muscular, lo cual con diferentes sesiones se ha demostrado un nivel de mejoramiento

continuo para las personas que padecen esta enfermedad y gracias a eso se ha llegado a

entender y comprender que dependiendo de las sesiones que tome el paciente mostrara un

nivel de mejora.

Gracias a que este dispositivo da una cierto nivel de satisfacción por parte de los

pacientes que lo han utilizado, es recomendable el uso continuo de ello ya que los niveles

de mejora son notables, el dispositivo tiene como base enviar al musculo ondas

electromagnéticas las cuales estimulan el movimiento involuntario lo cual provoca que el

musculo no esté tan rígido y mejore continuamente.

Este dispositivo muestra la importancia de su uso diario, con el pasar del tiempo el

estado del paciente no solo mejora sino también al usar el dispositivo tanto en tamaño

como en diseño, se puede utilizar en diferentes partes del cuerpo del paciente y a su vez

acomodarlo según la necesidad que se presente, esto crea un simple manejo del mismo

mejorando sistemáticamente diferentes puntos de movilidad del cuerpo y gracias a eso se

puede neutralizar la enfermedad en diferentes ángulos o puntos clave de movilidad.

El paciente gradualmente deberá realizar ejercicios de movimiento estimulando sus

extremidades afectadas rehabilitando al paciente con sesiones para obtener resultados

positivos que lo ayuden a estabilizarse dependiendo del nivel de la gravedad de Parkinson

que éste presente.

El Problema 6

“En Ecuador no hay cifras oficiales sobre dicha enfermedad, sin embargo La neuróloga

clínica Magdalena Gómez, hospital Metropolitano, señala que es muy difícil recopilar

información sobre esta enfermedad, así como dar a conocer las causas exactas o cuando se

presentará” según (Diario El Comercio, 2014).

Generalmente el Ecuador no dispone de una tecnología avanzada para determinar a

ciencia cierta la gravedad que posee la enfermedad de Parkinson, por medio de ello es que

se realizará un análisis factible de dicho dispositivo para aportar en la rehabilitación de

pacientes que sufren esta enfermedad, para ello nos apoyaremos con encuestas en base a

los síntomas que posee el paciente.

“Actualmente existen dispositivos los cuales fueron creados para el aporte de este

trastorno una de las empresas que dedicó tiempo a esta investigación es Google (Lift Labs)

la cual es una cuchara según (Diario El Comercio, 2014) que está enfocada en la ayuda con

la alimentación de las personas que sufren este trastorno”.

Gracias a las distintas inclinaciones tecnológicas por parte de las personas que han

dedicado tiempo y esfuerzo en la investigación, la mejora en la rehabilitación se hace más

notable puesto que con ayuda de sensores al detectar el movimiento de la mano del paciente

lo que hace es separar los temblores involuntarios con una microcomputadora integrada

para dar una mejor estabilidad al momento de comer.

1.6. Delimitación del Problema

Este proyecto se basa en el análisis de un dispositivo inalámbrico de estimulación

acinética para pacientes con Parkinson el cual brindará ayuda en personas que se han visto

afectadas por esta rara y difícil enfermedad ya que es un trastorno neurodegenerativo que

afecta principalmente a los movimientos involuntarios que realiza una persona diariamente,

para ello se requiere el uso del dispositivo permitiendo descargar ondas electromagnéticas

en la parte afectada del paciente específicamente en los músculos que están rígidos y que no

tiene un control propio, con la ayuda de los videojuegos la estabilidad del paciente mejorará

tanto en la rehabilitación terapéutica como en la interacción y su centro de distracción en el

entretenimiento.

Campo: Centros de rehabilitación y Casa de salud.

Área: En general a los pacientes que sufren la enfermedad de Parkinson.

Problema: Analizar mediante un dispositivo inalámbrico el tratamiento a pacientes con

Parkinson, enfocándose en la parte acinética con ayuda de los videojuegos.

El Problema 7

Delimitación Espacial: Centros de rehabilitación y Casa de salud en la ciudad de

Guayaquil.

Delimitación Temporal: Centros de rehabilitación y Casa de salud que quieran ayudar

para el tratamiento de Parkinson.

1.6.1 Sistemas contra el trastorno del Parkinson en el campo tecnológico

“El Parkinson es controlado mediante sistemas portables que permite la interacción y

realizar múltiples tareas entre ellos mencionaremos el “Steady Spoon” el cual utiliza

cancelación activa compensando los batidos en lugar de eliminarlos. Emplea un sensor de

movimiento y una pequeña computadora en la base recargable, trabajando parejo para

analizar las frecuencias de movimiento y diferenciar el temblor involuntario de los

movimientos intencionales.

En base a esa retroalimentación, el utensilio compensa el movimiento involuntario; si el

temblor envía el estabilizador de base hacia la izquierda, la cabeza de la cuchara se ajustará

a la derecha” según (Repositorio, Simulación de Sistema Portable para corregir movimientos

involuntarios, 2017).

Una de las tantas formas que ha sido tratada la enfermedad de Parkinson es con la

“cuchara estable” que ayuda con la alimentación del paciente gracias a los sensores y los

micro componentes que lo conforman, trata con la solución de los movimientos

involuntarios de la mano viéndose así afectado al no poder realizar una tarea sencilla que

una persona común y corriente lo hace a diario.

Para ello analizaremos un dispositivo inalámbrico cuya función es estimular la parte

rígida (acinética) del musculo que causa ésta enfermedad degenerativa y crónica, es

importante obtener una información concisa y relevante, ver los niveles de estadísticas de

enfermedad y demostrar los posibles resultados.

El movimiento involuntario que presenta el paciente con Parkinson será tratado con

señales inalámbricas bluetooth que proviene del dispositivo inalámbrico que verificará el

problema de raíz gracias al acelerómetro, que indicará el movimiento innecesario o

involuntario de la mano del paciente, para poder así obtener una posible solución en cuanto

respecta a la rehabilitación. La ayuda de los videojuegos son parte de este proceso muy

importante para así dar un resultado factible y positivo en el área médica cuando se está

analizando un problema de raíz en este caso la enfermedad.

Al tener en cuenta los pacientes al realizar un movimiento involuntario, la parte rígida es

captada por el dispositivo debido a las mediciones que realiza el acelerómetro.

El Problema 8

1.7. Alcance

Dentro del presente proyecto de trabajo de titulación se realizará:

1. Con el análisis realizado se procederá a demostrar la factibilidad del estudio

realizado en la provincia del Guayas.

2. Estudiar a fondo el dispositivo inalámbrico que analice de forma oportuna e

inmediata los movimientos involuntarios del paciente para proveer ayuda en las

tareas cotidianas.

3. Generar diferentes recomendaciones del dispositivo inalámbrico para una futura

mejora.

4. Funcionamiento del sistema de un dispositivo inalámbrico y presentar propuesta la

cual mejore este servicio.

1.8. Operacionalización

En este proyecto se quiere analizar y estudiar un dispositivo inalámbrico con el propósito

de dar a conocer la situación que tienen los pacientes con Parkinson, dado que es una

enfermedad que no tiene cura porque es degenerativa y crónica, sino es tratado a tiempo

perjudicará la salud del paciente, para ello se quiere analizar las diferentes variables, pro y

contra de esta tecnología que de cierta forma ayudará en la rehabilitación del paciente con

la intervención de los videojuegos para facilitar el tratamiento en el transcurso.

Capítulo II

Marco Teórico

2.1 Antecedentes de la investigación

El Parkinson se trata de una enfermedad sin cura siendo un trastorno progresivo, crónico,

desorden neurodegenerativo de los movimientos que realiza el paciente el cuál presenta

síntomas como el temblor, rigidez de los músculos, movimientos lentos, dificultad para

caminar y el balance pobre (perdida de estabilidad).

“Esta enfermedad fue descrita y documentada por primera vez en 1817 por el medico

británico Dr. James Parkinson al que llamó “Parálisis Agitante”. Los cambios bioquímicos

asociados a la enfermedad fueron identificados en los años 1960. (Perla Morena Castilla,

2013)”.

En el año 1817 se empezó a deducir lo que una enfermedad de Parkinson conllevaba

siendo así estudiado y analizado por especialistas dedicados al tema. En el año 1960 fue

identificada la enfermedad de Parkinson siendo así advertido por el resto de personas que

sufren esta rara pero difícil enfermedad la cual no tiene cura pero puede ser tratada con

rehabilitación para mejorar los síntomas de los pacientes que lo padecen.

Figura 1. Evolución de la enfermedad de Parkinson. Información tomada de Luis Tobajas Belvís. Elaborado

por el autor.

Hoy en día las estadísticas de personas que padecen la enfermedad de Parkinson no

sobrepasan la cantidad de personas que sufren de Alzheimer, según Parkinson’s Foundation

existen alrededor de 5 millones de personas que padecen del trastorno de Parkinson, la

incidencia de la enfermedad aumenta conforme avanza la edad de la persona generando un

riesgo de mortalidad una vez detectada la enfermedad de 6 a 15.8 años. Cabe recalcar que

las estadísticas confirmadas hasta ahora determina que la enfermedad de Parkinson se

Marco Teórico 10

presenta en personas de mayor edad, es decir las personas de tercera edad en ese

transcurso la enfermedad puede agravarse con el paso del tiempo por eso es importante

determinar la causa, el problema y determinar una solución para llevar a cabo la

rehabilitación del paciente afectado con ayuda del dispositivo inalámbrico.

Teniendo en cuanta los antecedentes suscitados en las investigaciones recientes sobre el

tema tratado, se entiende a pesar del avance tecnológico que no registra datos que cercioren

la disminución de esta enfermedad en países subdesarrollados, pero se está al tanto de

diversos aspectos relacionados a la salud de las personas que lo padecen.

Figura 2. Prevalencia del Parkinson a nivel mundial. Información tomada de OMS. Elaborado por el autor.

Actualmente se utilizan tecnologías que han sido acopladas para el uso y medición de

este trastorno como es el sistema de tremorómetro que proporciona medidas objetivas

fáciles, rápidas y asequibles del temblor del cuerpo humano.

El uso de herramientas online, el uso de diversos avances científicos sincronizadas con

equipos médicos se genera una tecnología que no perjudique la salud humana, teniendo la

accesibilidad de ser implementas en personas que padecen los diversos trastornos de la

enfermedad de Parkinson, así obtener datos reales sobre la mejora de las personas que lo

padecen durante el transcurso diario y de esta forma conseguir un diagnostico recopilando

datos según el nivel de mejora que este pueda tener, para luego utilizar la información para

presentar un informe que será de utilidad. Las medidas de temblor son útiles para educar a

los pacientes acerca del temblor que posee y puede aumentar la confianza del paciente al

mostrarles un avance en su rehabilitación de cómo va cambiando positivamente durante ese

transcurso y el tratamiento.

La enfermedad de Parkinson sigue siendo una enfermedad progresiva y crónica pues

mayormente se produce en personas de la tercera edad como promedio general.

Marco Teórico 11

2.2 Marco Teórico

La enfermedad de Parkinson es una enfermedad rara y crónica por ello es

neurodegenerativa y progresiva descrito por primera vez en el año 1817, con un porcentaje

mayor en el hombre que en la mujer y que con el pasar del tiempo aumenta con el avanzar

de la edad.

En efecto las principales características que se pueden reunir bajo el término TRAP que

significa: Temblor en reposo, rigidez, aquinesia e inestabilidad postural, sin embargo existen

signos no motores que se presentan a menudo tales como trastornos del sueño, disautonomía

y las disfunciones cognitivas.

Esta enfermedad es conocida y se la distingue por la pérdida de neuronas pigmentadas.

Las neuronas pigmentadas contienen dopamina que compacta con la porción de una

sustancia negra y la presencia de inclusiones citoplasmicas conocidas como cuerpos de

Lewy que contienen proteínas que perjudican el funcionamiento óptimo de las neuronas.

Según los estudios realizados demuestran mayormente que esta enfermedad aparece

debido a factores genéticos y ambientales, ya que se ha investigado y descubierto 20

cromosomas genéticos con la forma esporádica de la enfermedad, y aproximadamente un

15% de los pacientes con manifestaciones clínicas de la enfermedad de Parkinson presentan

una clara etiología familiar, es decir que es hereditario.

2.3 Diagnóstico

Un diagnóstico sobre la enfermedad de Parkinson es muy importante para el paciente ya

que permite aclarecer de alguna forma la manera oportuna de algún tratamiento, basado

científicamente en identificar los síntomas que se están presentando tales como temblor de

reposo, bradicenesia, inestabilidad postural y la rigidez, durante el comienzo de la etapa de

esta rara pero difícil enfermedad.

La manera para identificar cuando un paciente presenta la enfermedad de Parkinson es

base en hecho a las prueba de olfato debido a que los enfermos tienen gradualmente perdida

olfatoria severa al inicio de la enfermedad. Por otra parte están los criterios que permiten

identificar otros marcadores para la enfermedad como son: PDBP (The Parkinson’s Disease

Biomarkers Program), MDS-EP (Clinical Diagnostic Criteria for Parkinson’s disease) que

usan un conjunto de datos públicamente disponible y un conjunto de datos para ayudar a

identificar biomarcadores para la enfermedad de Parkinson.

Aparte existen escalas de calificación para la enfermedad de Parkinson estandarizadas

como Hoehn-Yahr y la Sociedad de Trastornos de Movimiento MDS-UPDR, la cual

Marco Teórico 12

presenta un estudio más completo e integral de los aspectos médicos relevantes para la

evaluación de los pacientes. Hay muchas formas de tratar este tipo de enfermedad como el

Parkinson para ello es importante que el paciente mantenga un desempeño en la terapia.

2.4 Tratamiento

Es importante para la enfermedad de Parkinson referirse a los tratamientos clínicos y

pedagógicos frecuentemente consiste en utilizar los medicamentos que compensen el déficit

dopaminergico, actualmente el fármaco llamado Levodopa hace que la concentración de

dopamina en los responsables de recibir la señal del cerebro en este caso los receptores del

cerebro, el cual es prescrito al comienzo de la enfermedad y con la precaución en pacientes

menores de los 60 años.

Levodopa como fármaco no alivia efectivamente los signos cardinales asociados con la

enfermedad de Parkinson con su uso frecuente y el avance de la enfermedad a pesar de sus

beneficios.

Otro fármaco para tratar la enfermedad de Parkinson son los agonistas de la dopamina,

igual se asocia con efectos contemporáneos a la levodopa, como son los mareos, náuseas,

edemas, alucinaciones, somnolencia y los trastornos de control de los impulsos

involuntarios.

Según se presenta la enfermedad y a medida que ésta vaya avanzando se presencia

mayores complicaciones sintomáticas y no serán necesarios estos fármacos, por ende, la

operación quirúrgica basada en la implantación de electrodos en los ganglios del cerebro

sigue siendo la herramienta para mejorar dichos síntomas, pero solo está apto para enfermos

de Parkinson menores de 70 años que vendría a ser minoría en la población puesto que la

enfermedad se presenta más en pacientes de la tercera edad.

2.5 Terapia de rehabilitación

Teniendo en cuenta el tratamiento quirúrgico y médico, el ejercicio físico propone

mejoría de diferente tipo e intensidad como un tratamiento para la enfermedad de Parkinson

con el objetivo de mejorar la calidad de vida, minimizar los síntomas que agravan la salud

y maximizar las capacidades funcionales, inclusive se concluye que el ejercicio físico

estimula la biogénesis de las mitocondrias, reduce el estrés crónico oxidativo y la síntesis de

neurotransmisores como la dopamina en los pacientes con enfermedad de Parkinson.

La terapia de rehabilitación se enfoca en la disciplina física y heterogénea que ocupa la

terapia, terapia del habla, terapia cognitiva y fisioterapia sin embargo cabe recalcar que la

Marco Teórico 13

intervención de rehabilitación es cuestión individual y agrado del paciente enfermo de

Parkinson acorde a su condición física. La rehabilitación del paciente con Parkinson denota

varios cambios significativos, por eso es importante que tenga presente una actitud tanto

positiva como moral al momento de realizar las terapias.

2.5.1 Técnicas de fisioterapia

La fisioterapia normalmente en personas que padecen la enfermedad de Parkinson se

centra en seis aéreas, específicamente en: la postura, las transferencias, el funcionamiento

de extremidades superiores (agarrar y alcanzar), el equilibrio (y las caídas), la capacidad

física, la marcha y la inactividad. Se utilizan también las estrategias cognitivas de

movimiento, las estrategias de orientación atencional y el ejercicio físico para mantener y

aumentar la independencia, la calidad de vida y la seguridad relacionado con la salud.

2.5.2 Terapia ocupacional

La terapia ocupacional es diseñada para mejorar la autonomía en el autocuidado del

paciente cosas que tienen que ver con el vestido, aseo y la comida, las actividades

productivas y las de entretenimiento. De esto no ser posible en la terapia ocupacional en

fases avanzadas el terapeuta es responsable de enseñar al cuidador el manejo del paciente,

indicar las adaptaciones, valorar y la ayuda técnica necesaria que se solicite en el hogar.

2.5.3 Logopedia

La logopedia como terapia tiene como objeto principal mejorar la comunicación, el

lenguaje y el sistema del habla a través de técnicas sobre conducta al tratamiento o ayudas

instrumentales que incluyen ejercicios de respiración, ejercicios prosódicos, métodos como

el tratamiento de la voz, y otros, como son los aparatos de comunicación que pueden ser:

amplificadores de voz, tableros de alfabeto, sistemas de voz digital, mensajes de voz,

retroalimentación auditiva retardada, o dispositivos de retroalimentación por un ordenador

portátil.

2.5.4 Técnicas innovadoras de rehabilitación

La rehabilitación como parte en la fisioterapia tradicional, trata sobre sesiones diarias de

los ejercicios realizados con un terapeuta supervisando al paciente en tiempo real, lo que

conlleva a un aumento de estrés, cansancio y aburrimiento debido a la repetición de

ejercicios, además esto representa un costo mayor en los pacientes por lo que se buscan

nuevas soluciones para la rehabilitación. La investigación en este tipo de contexto se dirige

Marco Teórico 14

hacia los videojuegos y provenientes desde consolas como es el Nintendo Wii, Kinect el

sensor de Microsoft, PlayStation Eye y los Exergames. La realidad virtual y las imágenes

motoras son dos proposiciones que permiten obtener una rehabilitación motora para el

tratamiento del equilibrio en la enfermedad de Parkinson y el déficit de la marcha.

Los estudios que se han llevado a cabo demuestran mejoras en la caminata en pacientes

con problemas neurodegenerativas usando realidad virtual e imágenes motoras, encontraron

que el ejercicio realizado mediante una interfaz de realidad virtual mejora el pulgar, la

función de los dedos y el rango general de los movimientos que se realizan.

2.5.5 Exergaming

Cuando nos referimos a exergaming damos a entender la herramienta que nos ayudará

con la prevención o parar el ritmo de las perdidas funcionales que en este caso son los

movimientos involuntarios y que tiene un fuerte impacto positivo en la vida de los pacientes

que padecen esta difícil enfermedad.

En base a un estudio realizado se hace hincapié donde seis estudios demuestran mejoras

en las pruebas en centros de rehabilitación y casa de salud después de que el paciente haya

interactuado con exergaming mediante juegos de la Nintendo Wii cuyos resultados son:

Balance de Berg, prueba de alcance funcional, función motora y pruebas sobre soporte de

las extremidades afectadas. Se demostró que en 14 sesiones de danza basada en exergaming

resultó ser una respuesta notable reduciendo los síntomas motores en los pacientes con

Parkinson y una mejor estabilidad en el equilibrio en la cual se emplearon tres juegos X-Box

Kinect durante ocho semanas para obtener mejoras en el tratamiento clínico.

Los exergames, a pesar de ser una herramienta útil en la rehabilitación de los pacientes con

Parkinson han demostrado ser importante al mejorar la estimulación acinética que es lo que

se busca analizar y estudiar, sin embargo es importante mencionar que el Exergame debe

contener cierto grado de dificultad para el paciente y así evitar una frustración o un problema

al momento de realizar las actividades, además la seguridad es un factor clave que también

interviene ya que el uso de plataformas elevadas puede provocar una lesión en los pacientes.

2.6 Marco Contextual

Se desea realizar un dispositivo que estimule la parte acinética (rigidez) del musculo

causado por los temblores y la pérdida del balance que son síntomas que tiene la enfermedad

de Parkinson. Para ello se debe tomar en cuenta la enfermedad como tal, analizaremos todas

las propiedades de las enfermedades entre ellos las características, las funciones que tiene

Marco Teórico 15

esta enfermedad y en base a los diagnósticos que presente los pacientes enfermos se

procederá a colocar el dispositivo en el área afectada en este caso seria las extremidades

superiores donde el dispositivo enviará información sobre la parte afectada para corregir el

movimiento involuntario.

Sin embargo una de las situaciones desfavorables que tiene la enfermedad de Parkinson

es que es una enfermedad que no tiene cura, mayormente se presenta en gente de la tercera

edad, por lo tanto con la ayuda de los videojuegos se procede a interactuar con el paciente a

través de los ejercicios de rehabilitación permitiendo que de forma entretenida el paciente

se sienta augusto cuando realiza la terapia.

Lo ideal de este dispositivo es que puede ser trasladado o movilizarlo a cualquier lugar

conveniente para una persona que padece la enfermedad de Parkinson, ya que gracias a su

tamaño y su peso lo convierte en un dispositivo portable y poder ser usado conforme a la

situación que se vaya presentando y que el paciente lo requiera.

2.6.1 Tecnologías que ayudan contra el trastorno de Parkinson

2.6.1.1 Lift Labs Inc.

Liftware Steady (anteriormente comercializado como “Liftware”) se fundó en el año

2012 el cual ayuda a estabilizar el movimiento para facilitar el degusto de una comida y a

contrarrestar los temblores de las manos.

El mango estabilizador contiene sensores de movimiento que detectan la acción de la

mano y una micro computadora de a bordo que distingue el temblor ocasionado por la

enfermedad no deseada de la acción previsto de la mano. El temblor ocasionado por la

enfermedad será contrarrestado gracias al estabilizador del utensilio y a la

microcomputadora de a bordo que dirige dos motores en el mango para mover el accesorio

del utensilio en la dirección opuesta a causa del temblor detectado.

Figura 3. Steady Spoon. Información tomada de An Xiao Mina. Elaborado por el autor.

Marco Teórico 16

2.6.1.2 The ‘Emma Watch’.

Esta tecnología desarrollada por Microsoft e investigadores de neurociencias mediante

ensayos con un grupo pequeño de enfermos con Parkinson. En la actualidad no existe cura

disponible para la atención crónica y degenerativa de esta enfermedad rara que por causa de

la perdida de balance (equilibrio), los temblores y movimientos retardados daña

gradualmente el cerebro durante varios años.

Este reloj contiene pequeños motores del tamaño de una moneda real que vibran en la

muñeca de la persona. Se utiliza para clasificar la información del sensor y obtener

respuestas en tiempo real en pequeños dispositivos. Como son dispositivos portátiles se

enfatiza que no son una cura para la enfermedad neurológica, más bien su tecnología tiene

el potencial de ayudar a los pacientes con Parkinson a llevar los síntomas que impiden las

funciones regulares.

La vibración es cortocircuita de retroalimentación entre el cerebro y la mano que causa

el temblor a través de Emma Watch de Microsoft que funciona por sensores que están

combinados por inteligencia artificial y sensores de movimiento permitiendo que el reloj

reaccione a los temblores, la rigidez e inestabilidad.

Figura 4. The’Emma Watch’. Información tomada de Marta Guerri. Elaborado por el autor.

2.6.1.3 GyroGlove.

Según (East, 2016) consiste en el uso de las leyes físicas para estabilizar la mano del

paciente y poder controlar así los movimientos temblorosos por medio mecanismos el cual

es uno de los elementos principales del tratamiento para la enfermedad de Parkinson.

“Se siente como si la mano se moviera a través de melaza densa”, explica Faii Ong, joven

de 26 años que fundó GyroGear. “Significa que puedes hacer movimientos suaves y lentos

y que cualquier temblor fino se contrarresta automática e instantáneamente. Puedes hacer lo

Marco Teórico 17

que tengas que hacer: cocinar, preparar tu café, esa clase de cosas”. El guante funciona de

acuerdo a un concepto asombrosamente sencillo: una cubierta giratoria que ayuda a

estabilizar la mano del usuario. Tiene como objetivo principal a pacientes con temblores, el

guante puede usarse para la fotografía, para la arquería y para la práctica médica gracias a

la capacidad de estabilizar las manos.

GyroGlove es un guante que incorpora giroscopios y sensores cuya función es reducir en

al menos un 80 por ciento los temblores de la mano, mejorando así las tareas básicas en la

vida de cualquier paciente como escribir, conducir o comer.

El mecanismo está basado en giroscopios los cuales siempre tratan de mantenerse en

posición vertical, se trata que estos puedan contrarrestar el movimiento de la mano,

reduciendo el movimiento involuntario de la mano.

Según los primeros pacientes que han utilizado GyroGlove, la sensación de usar este

dispositivo es como si la mano se sumergiera en liquido espeso, lo que provoca que los

movimientos sean libres aunque más lentos.

Figura 5. GyroGlove. Información tomada de Trevor Jhonston. Elaborado por el autor.

2.7 Diseño del dispositivo inalámbrico

En este sistema se realiza el diseño del dispositivo, para ello se dispone de un diagrama

presentando sus componentes, el mismo que posee elementos que intervienen en el

dispositivo, como mencionaremos a continuación:

Modulo Bluetooth HC-05, modulo cargador de batería TP4056, batería LION de 3.7V,

Arduino Nano y un Acelerómetro MMA7361. Para su diseño, se tiene presente las

características de cada componente que lo conforma para evitar un cortocircuito o daño

durante una futura implementación.

Marco Teórico 18

2.7.1 Diseño del circuito impreso

El diseño es importante para saber cómo está constituido el diagrama y los elementos por

el cual está conformado el dispositivo. El diseño se lo realiza en Proteus 8.6 ya que es un

software con una interfaz sencilla de operar. Una vez dispuesto del diseño se procede a

elaborar la placa y luego a soldar cada componente de forma manual.

2.7.2 Diseño de la estructura protectora del circuito

Teniendo en cuenta el circuito impreso se procede a realizar una estructura para colocar

la placa y así otorgar una mayor seguridad para su manipulación. La estructura se diseña en

el software 3DMax y se imprime en una impresora 3D, debido a que no existen carcasas de

la medida establecida.

El material impreso del protector impreso en 3D es PLA color blanco con tapa posterior

color rojo, cuyas dimensiones son: 2.1cm x 4.7cm x 5.1cm, en donde se procederá a colocar

en la parte superior un adhesivo, entonces teniendo terminada la carcasa protectora se

procede a colocar y tapar el circuito PCB, dando como resultado, la imagen que se puede

observar a continuación.

De la misma forma para otorgar una mayor protección y sobre todo la comodidad del

paciente a donde se enfocará este proyecto, se ha utilizado una muñequera para colocar el

dispositivo, la misma que se muestra en la figura. El material de la muñequera es de

Neopreno color negro debido a la elasticidad y durabilidad, posee bordes de color gris para

diferenciarlo, además en su interior se ha colocado algodón y en su extremo derecho se ubica

la parte rugosa de dos pedazos de velcro, mientras que en la parte izquierda se coloca la

parte lisa.

2.7.3 Etapa de adquisición de datos y detección

En esta etapa se va a detectar los datos de cada paciente por medio del acelerómetro

colocado en la muñeca, por lo que el paciente deberá ejecutar dos tipos de movimientos:

flexo extensión y pronosupinación, lo que implica que durante los movimientos de

pronosupinación se trabajara con la información del eje x del acelerómetro MMA7361,

mientras que el movimiento de flexo extensión trabajara con la información del eje z.

La figura presenta la etapa de adquisición de datos, en donde la ubicación del dispositivo

en este caso la muñeca del paciente, cuyas fechas indican los movimientos que ejecutará el

paciente durante el videojuego.

Marco Teórico 19

La programación respectiva es realizada en Arduino usando el modulo Nano por lo que

antes de empezar es necesario instalarlas librerías correspondientes que están disponibles,

de esta manera, se procede con la programación indicando las variables de los ejes del

acelerómetro.

2.7.4 Etapa de transmisión de datos

Los datos que van a ser adquiridos son regulados de acuerdo con la posición del

acelerómetro en donde los valores que se obtendrán estarán entre los 317 a 450, luego de

esto los datos son normalizados de -1 a 1 para enviar a la aplicación usando el módulo

Bluetooth HC05. La figura muestra la posición del dispositivo para la transmisión de datos.

La herramienta Arduino no posee la condición de hacer un mapeo de valores Float, sin

embargo se ha utilizado la función matemática disponible, de esta manera los valores que se

obtienen son mapeados y enviados al proceso de recepción de los datos.

2.7.4.1 Arduino

Arduino es un dispositivo conformado por hardware y software de código abierto líder

en todo el mundo. La organización ofrece una gama de herramientas de software,

documentación y plataformas de hardware que permite a cualquier usuario ser creativo con

esta tecnología.

Es una herramienta que desarrolla productos IoT así como una de las herramientas más

exitosas para la educación STEAM / STEM. Muchas personas entre ellos ingenieros,

estudiantes, diseñadores, fabricantes y diseñadores de todo el mundo utilizan o han utilizado

Arduino para la innovar juegos, hogares inteligentes, agricultura, vehículos autónomos,

música y está basado en lenguaje C soportando todas las funciones del estándar C.

En el año 2005 fue presentada la primera placa Arduino para la ayuda de los estudiantes

de diseño que no portaban experiencia en el área electrónica o programación de micro

controladores, a crear prototipos de equipo de trabajo que conectara el mundo físico con el

digital.

Se han introducido muchas nuevas placas de desarrollo y bibliotecas de software,

ampliando el rango de disponibilidad en la comunidad tecnológica. Arduino sigue

innovando tanto en hardware como software de código abierto para dar vida a nuevas

mejoras.

Actualmente existen diversas placas conocidas en el mercado de diferente gama y tamaño

que se ajusta principalmente al usuario dependiendo del uso que se le vaya a dar.

Marco Teórico 20

Figura 6. Dispositivo Arduino. Información tomada de Sergio Lujan. Elaborado por el autor.

2.7.4.2 Arduino Nano

El Arduino Nano es otro de los dispositivos que se utiliza en código abierto similar al Pro

Mini con la única diferencia que éste posee un ATmega32U4, que permite agregar

conectividad USB y terminar con la interfaz USB externa.

El Arduino Nano realiza todas la funciones Arduino: Conexiones serie Tx y Rx, 30 pines

PWM, cuatro canales de 10-bit ADC, doce DIO y posee un regulador de tensión para que

soporte una tensión de hasta 9V a 10V.

2.7.4.3 Bluetooth HC-05

El modulo bluetooth HC-05 es un módulo bluetooth SPP (Serial Port Protocol) sencillo

de utilizar, diseñado para la instalación de una conexión en serie inalámbrica invisible.

Figura 7. Módulo Bluetooth HC-05. Información tomada de Baú Da Eletronica. Elaborado por el autor.

2.7.4.4 Acelerómetro MMA7361

El sensor MMA7361 es un acelerómetro analógico de 3 ejes que son X, Y, Z. El nivel

que mide un acelerómetro permite medir la aceleración o el desplazamiento de una

plataforma o una inclinación con respecte al eje que lo rodea en este caso un eje terrestre.

Este tipo de sensores transforma la aceleración en una señal eléctrica proporcional a dicha

magnitud de esa aceleración. Actualmente hay distintos tipos de acelerómetros uno de ellos

son los acelerómetros triaxiales que registran los movimientos en distintos planos de

Marco Teórico 21

espacio, siendo así más sensibles y capaces de registrar el tiempo que se emplea en distintas

actividades.

El acelerómetro MMA7361 es un acelerómetro pequeño, con baja potencia, delgado y

completo de 3 ejes que utiliza un grado de nivel de tensión de los 5V. El dispositivo mide la

aceleración con un rango mínimo de escala de 3g. en aplicaciones de la inclinación, así como

la aceleración dinámica que resulta del movimiento, vibración o choque de la misma.

Es de vital importancia que el acelerómetro esté correctamente configurado a la par con

el dispositivo inalámbrico pues este mide los temblores cuando el brazo o la mano esté rígida

correspondiente a la enfermedad que es la causa principal del paciente.

2.8 Sistemas de juegos comerciales

Hoy en día existen distintos sistemas comerciales de videojuegos relativamente a bajo

costo que permite la rehabilitación de enfermedades como el Parkinson, siendo esta de ayuda

en el campo médico.

Al utilizar interfaces y sistemas de juego ya disponibles en el mercado permite una mayor

facilidad de adquisición ya sea en el hogar del paciente que presenta la enfermedad de

Parkinson o así mismo en el centro de rehabilitación que, sin necesidad de tener un coste

elevado garantizará la captura de movimientos del cuerpo.

Se detallan a continuación los principales sistemas de videojuegos comerciales que

ayudan a los pacientes con la enfermedad de Parkinson:

2.8.1 Nintendo Wii

Esta consola muy comercial en el mercado en el mundo de los videojuegos para toda edad

utiliza el movimiento del jugador o la persona que va operar para controlar el juego a través

de diversos dispositivos como el mando o control WiiPlus, este contiene un sensor de

movimiento integrado que se comunica de manera inalámbrica por Bluetooth por medio de

una barra de sensores para ofrecer la precisión. Tiene incorporado un acelerómetro que

permite localizar en un espacio tridimensional (3D) al usuario o jugador mientras que la

interacción se realiza mediante el uso físico como gestos, la presión sobre los botones.

El Nintendo Wii fue diseñado para los usuarios sanos, pero se han realizado algunos

estudios que demuestra que la efectividad de usar este sistema para la rehabilitación en

pacientes con Parkinson es efectiva y resulta positivo y cómodo, en donde el terapeuta puede

ser requerido para proporcionar estimulo o indicaciones para así compensar las limitaciones

de uso de la consola Wii.

Marco Teórico 22

Los videojuegos más comerciales desarrollados utilizando este sistema complejo

consisten en Wii Sports y Wii Fit que proporciona información audiovisual sobre los

progresos que se están realizando. Los juegos más comunes del Wii Sports adecuados para

la rehabilitación serian:

Golf

Boxeo

Beisbol

Tenis

Bolos

Figura 8. Consola Nintendo Wii. Información tomada de La Esquina del Juego. Elaborado por el autor.

2.8.2 Kinect

El Kinect o Microsoft Kinect incorpora una luz infrarroja y una cámara de video que traza

un plano de la zona que se encuentra ubicada frente a ella, para ello utiliza un algoritmo de

toma de decisiones que determina automáticamente las referencias anatómicas del cuerpo

humano, tal como las articulaciones en tiempo real. Registra el movimiento que realiza todo

el cuerpo, reconocimiento facial y de la voz.

Se procede a describir algunos de los videojuegos desarrollados para la rehabilitación

neurodegenerativa usando Kinect.

Espacio Pop:

El jugador debe dar un paso al costado, soltarse y agacharse y levantar los brazos para

moverse en el espacio y romper burbujas. El jugador requiere la estabilidad del tronco y una

fuerza adecuada en las extremidades superiores e inferiores para flotar en el espacio. La

exactitud del movimiento de la extremidad superior es necesaria ya que los objetivos son

alcanzables.

Marco Teórico 23

Bola de Rally:

El jugador con uso de la extremidad superior y la cabeza, debe golpear una bola en

movimiento que choca con un sinnúmero de objetos inanimados. El posicionamiento de los

miembros superiores es importante para alcanzar un objetivo específico.

Veinte mil fugas:

El jugador usa las piernas, brazos y cabeza para bloquear las fugas en una burbuja de

vidrio para que evite que el agua se derrame en la burbuja. Este juego requiere el movimiento

de los miembros superiores, miembros inferiores, tronco, cabeza y la estabilidad del tronco.

Figura 9. Videojuego 20.000 fugas para la rehabilitación usando Kinect. Información tomada de Slideshare.

Elaborado por el autor.

Jintronix

Es un sistema que utiliza ejercicios diseñados clínicamente para involucrar a los pacientes

para su rehabilitación, para cual se medirá los resultados en tiempo real e informa al

terapeuta para realizar ajustes, así como permitir al paciente mejorar sus puntuaciones. El

principal foco del sistema es para la rehabilitación de condiciones neurológicas tales como

accidentes cerebrovascular y la enfermedad de Parkinson.

Figura 10. Videojuego desarrollado en Kinect para la rehabilitación. Información tomada de Slideshare.


Marco Teórico 24

Play H4

Play4 Health es una plataforma que usa Kinect para la rehabilitación remota que mejora

la eficacia del tratamiento de rehabilitación en fases iniciales y crónicas, siendo utilizadas

en distintos niveles de asistencia, como centros de salud, como hospitales y centros socio

sanitarios, y lo que es más importante, puede ser utilizado en la comodidad del hogar para

pacientes que implementan algún programa de rehabilitación.

La forma en que el sistema interactúa con el juego trabaja en diferentes aspectos como:

Coordinación.

Control de postura y equilibrio.

Función motora fina y gruesa.

Movimiento de una o varias partes del cuerpo.

2.9 Marco Legal

Según el Plan Nacional de Ciencia y Tecnología del Ecuador en su registro articulo N°

385 mediante su mandato constitucional indica que el sistema nacional de ciencia,

tecnología, innovación tendrá como finalidad:

1. Desarrollar tecnologías e innovaciones que impulsen la producción nacional, eleven

la productividad y eficiencia, contribuyan a la realización del buen vivir y mejoren

la calidad de vida.

2. Generar, difundir y adaptar conocimientos tecnológicos y científicos.

De esta manera planteando los objetivos claros para el desarrollo de una mejora hacia la

calidad de vida de las personas facilitando el vivir diario de las personas que presenten

limitaciones detalladas a continuación:

1. Mejorar la calidad de vida de la población.

2. Garantizar el acceso a la participación política y pública.

3. Mejorar las capacidades y potencialidades de la ciudadanía.

4. Establecer un sistema económico social, solidario y sostenible.

5. Auspiciar la cohesión, igualdad e integración social y territorial en la diversidad.

6. Garantizar el trabajo estable, digno y justo en su diversidad de formas.

Sin embargo se permite acelerar los procesos de una futura adaptación del sistema

propuesto inclinándose bajo los estatutos y normas planteadas por el mandato vigente en el

Plan Nacional del Buen Vivir.

Capitulo III

Metodología

3.1 Procedimiento Metodológico

Para el comienzo de este proyecto serán utilizados los diferentes tipos de metodologías

que llevaran a cabo la investigación de campo dentro de un área específica por lo cual se

llegará a utilizar herramientas necesarias para obtener dicha información.

El estudio se llevará en uno de los distritos de la ciudad de Guayaquil, específicamente

en el centro de la ciudad en el Hospital Luis Vernaza provincia del Guayas en donde se

obtendrá información necesaria para manejar las encuestas y disolver las mismas. Así se

dará a conocer los niveles que presentan los síntomas de los pacientes con Parkinson en

dicho lugar.

Por tales circunstancias se procede a utilizar distintas maneras metodológicas para

recoger información importante que ayudará a obtener todo lo necesario para un resultado

final, cuyo fin será demostrar los niveles de molestias que la enfermedad de Parkinson

conlleva durante su trascurso siendo así una enfermedad crónica, rara y dificultosa pero que

es tratada en base a los medicamentos, las terapias y la rehabilitación que para eso es

necesario un estudio y un análisis detallado sobre las características del mismo.

Básicamente la información recolectada, se llevará a cabo con ayuda de herramientas de

análisis de investigación de campo, la observación directa, técnicas de encuestas para el

problema de la enfermedad de Parkinson, investigación descriptiva, investigación

exploratoria, con esto se ayudará a los pacientes a mejorar su estilo de vida implicando los

buenos valores, la conducta y la fuerza de voluntad para llevar a cabo los respectivos

procedimientos médicos y terapias que conllevan responsabilidad y la interacción de los

videojuegos para facilitar así su proceso durante su trascurso en el centro hospitalario.

3.1.1 Diseño de la investigación

Este trabajo de investigación se lo realizará en un centro hospitalario que queda situado

en el centro de Guayaquil llamado el hospital Luis Vernaza de la provincia del Guayas,

además los pacientes serán encuestados de manera individual.

La metodología a implementar abarca principalmente con el problema que poseen los

pacientes enfermos de Parkinson los cuales serán revisadas con citas bibliográficas

referentes al tópico del que se habla.

Las metodologías hacen diferencia con el problema experimental en cual cumple una

función importante en el dispositivo inalámbrico desempeñando un rol físico, esto quiere

Metodología 26

decir que con distintas pruebas se dará a conocer pro y contra de los síntomas de la

enfermedad y de qué manera se puede solventar y disminuir el tratamiento del paciente

enfermo.

Otra de las metodologías a emplear es la descriptiva la cual medirá el nivel de

comprensión que tienen las personas que van a utilizar el dispositivo y poder emplear una

futura implementación que ayudará en un futuro cercano. Por tal motivo se hará uso de una

guía o folleto para el uso de esta herramienta para que sea utilizado en pacientes y personas

que sufren mal de Parkinson, el cual optará de ilustraciones e información detallada y

confiable con un buen funcionamiento en la sociedad.

3.1.2 Investigación de Campo

Para dar inicio con el estudio respectivo es importante y necesario compilar toda la

información de campo, tener una muestra de todos los pacientes posibles y las personas

encargadas de las terapias que van a ser evaluados y encuestados, ya que en esta

investigación se plasmara resultados reales y óptimos para saber el nivel que presentan los

síntomas de la enfermedad de Parkinson, y según los resultados de las encuestas se procederá

hacer un análisis profesional para tomar las respectivas medidas.

3.1.3 Investigación Exploratoria

En esta investigación se procederá a realizar una recopilación de información sobre los

problemas que conllevan los pacientes al presentar sus posibles síntomas las cuales serían

perdida de equilibrio, mareos, etc. para que los profesionales analicen la situación y puedan

sacar conclusiones desmesuradas todo esto para que el dispositivo inalámbrico con ayuda

de los videojuegos sea implementada en centros hospitalarios, casa de reposo y centros de

salud.

3.1.4 Investigación Descriptiva

Para enfatizar acerca de la investigación descriptiva se enfocara en la medición del nivel

o grado de la ansiedad que poseen los pacientes cuando luchan con sus síntomas en el centro

hospitalario Luis Vernaza ubicado en el centro de Guayaquil provincia del Guayas, para dar

a conocer las diferentes formar de reducir y controlar los síntomas que perjudican a los

pacientes con Parkinson.

Para ello se necesitará herramientas como son las encuestas en la web para analizar el

porcentaje y el recuento de las personas con un diagrama representativo.

Metodología 27

3.2 Técnicas para el análisis de datos

Para el análisis cuantitativo la información obtenida mediante análisis y estudio se

procederá en la investigación mediante procesos de valores y fórmulas que ayudarán a

comprender con precisión los niveles de síntomas presentados por los pacientes enfermos

de Parkinson y ayudar a que facilite su rehabilitación durante ese transcurso con ayuda de

los videojuegos y el dispositivo inalámbrico facilitando así la calidad de vida del paciente.

3.2.1 Análisis Cuantitativo

El análisis cuantitativo realiza un proceso sobre la información obtenida que sería el

análisis de la misma, el cual los datos serán interpretados y luego procesados para con ello

sacar a relucir detalladamente los problemas existentes, y con ello entender de una manera

fácil la situación que manejan los pacientes día a día.

3.2.2 Análisis Cualitativo

El análisis cualitativo se enfoca al planteamiento de la información obtenida en este caso

los resultados obtenidos en un lugar en específico para analizar sus propiedades, cuya

obtención derivada será los datos asignados a los pacientes que se vayan presentando en el

transcurso de los diagnósticos médicos.

3.3 Población y Muestra

La población que se va analizar y estudiar es el distrito de la ciudad de Guayaquil,

específicamente en el centro de la ciudad en el Hospital Luis Vernaza provincia del Guayas

y a la vez es considerada de acuerdo a los problemas que poseen los pacientes enfermos de

Parkinson con respecto a los síntomas que estos presentan mediante el transcurso del tiempo

siendo así una enfermedad que si no es tratada a tiempo presentará agravios y su salud se

verá afectada siendo así la enfermedad de Parkinson una enfermedad degenerativa y crónica.

En esta selección de muestra para la realización de este proyecto de carácter investigativo

se escogerá como población a los pacientes que se hallan en el distrito de Guayaquil en el

centro hospitalario Luis Vernaza en la provincia de Guayas. Se procede a realizar un

muestreo probabilístico con una población de N=21.840 personas del hospital Luis Vernaza.

Se obtiene la siguiente fórmula para la obtención de la muestra, sabiendo el número de

habitantes de los pacientes encuestados en el hospital Luis Vernaza.

n = 𝑁∗𝑍2∗𝑝∗𝑞

𝑑2∗(𝑁−1)+𝑍2∗𝑝∗𝑞

Metodología 28

Donde:

N= Tamaño de la muestra

Z= 1.96 al cuadrado (Si la seguridad es de un 95%)

p= Proporción esperada (en este caso 5% = 0.05)

q= 1-p (en este caso 1 – 0.05= 0.95)

d= Precisión (Si en la investigación usa un 5%)

n = (21.840)(1.96)2∗(0.05)(0.95)

(0.03)2(21.840−1)+(1.96)2∗(0.05)(0.95)

n = 3985.27584

19.837576

n = 200.8953029

n = 200 R//

Por lo tanto se procede a realizar 200 encuestas en una población total de 21.840

personas.

3.4 Recolección de información

La información obtenida de las encuestas se dará a conocer mediante las preguntas

previas que se realizará a distintos personas entre ellos terapeutas encargados de los

pacientes, los mismos pacientes enfermos de Parkinson.

Para obtener una mayor facilidad de uso, la aceptabilidad y la utilidad de la demostración

de la explicación sobre un dispositivo inalámbrico que ayudan en la rigidez de los músculos

de la mano del paciente cuando sufra una descompensación o realice acciones involuntarias.

Se trata de detallar con gran minuciosidad para aclarar dudas manejando un enfoque de este

dispositivo para que se puedan familiarizar y hacer uso del mismo.

Según los resultados obtenidos durante las encuestas, se evaluará si es de gran relevancia

el uso de un dispositivo en un centro de salud u hogar ya previamente estudiado y conforme

a las pruebas realizadas ver si es factible el uso o no en pacientes enfermos de Parkinson.

Dando a conocer dichos resultados a los encuestados se procede a detallar la situación si

es favorable o no, evidenciando el conocimiento sobre estos dispositivos tecnológicos que

en parte ayudan a personas con necesidades como el Parkinson no muy común pero que se

presentan ocasionalmente.

Las estadísticas según el número de encuestados y la muestra de la población son datos

relevantes calculados para un total de 200 personas cuyos resultados son favorables y hacen

mención a favor del uso del dispositivo inalámbrico.

Metodología 29

3.5 Análisis comparativo de la placa arduino nano utilizada

Se procede a continuación a realizar una tabla comparativa de los tipos de placas y las

diferencias, para este trabajo de titulación se eligió el Nano Arduino, el cual se adaptó

correctamente para un buen funcionamiento en el prototipo.

Tabla N° 1 Tabla comparativa a la placa Arduino Nano

Característica de

Arduino

Arduino

Nano

Mega 2560 DUE Leonardo

Micro controlador

ATMega

328P

ATMega

2560

AT91SAM3X8E

ATMega 32U4

Velocidad del reloj

16 MHZ

16 MHZ

84 MHZ

16 MHZ

Pines digitales E/S

30

54

54

20

Entradas

analógicas

15

16

12

12

Salidas analógicas

0

0

2

0

Memoria Flash

1MB

256 KB

512 KB

32 KB

Memoria SRAM

96 kb

8 KB

96 KB

2.5 KB

Memoria

EEPROM

4 kb

4 KB

0 KB

1 K

Información tomada de distintas fuentes de internet. Elaborado por Edgar Samaniego

El nano arduino fue adaptado perfectamente para nuestro dispositivo inalámbrico pues

posee tecnología de un micro controlador ATMega de 328P con un total de 30 pines, 15

entradas analógicas para una buena conexión a los diferentes microcomponentes con la que

está basado el prototipo.

Al principio de la investigación se optó por utilizar la placa arduino uno pero por su

tamaño y forma seria muy grande para colocarlo en la muñequera y seria incomodo

manipular el dispositivo con componentes grandes que no es convenientes, por ello se

descartó su participación dentro del prototipo.

Si hablamos de coste bajo y un buen funcionamiento denotamos que la placa arduino

nano es sumamente factible, pequeño y de fácil uso por lo que fue recomendable utilizarlo

en el proyecto dando una mejora total en los resultados por lo que en otras placas también

funciona pero por tamaño y grosor no son favorables al momento de manipularlo.

Metodología 30

En comparación del nano arduino a otras placas mencionadas en el cuadro comparativo

la placa Leonardo se asemeja al nano pero por falta de pines no fue posible adaptarlo en

nuestro dispositivo y por lo que también es más costoso por lo que no sería conveniente ya

que se busca economizar un producto que no rebase los límites de precio en el mercado.

Las placas más semejantes son la Mega 2560 y la DUE ya que cuentan con casi la misma

capacidad de funcionamiento y comparten la misma cantidad de pines digitales de entrada

y salida, pero fueron descartados por que no soportan cargas grandes como lo son dos pilas

de 3.7V sin el sumo cuidado puede llegar a malograrse el dispositivo por lo que no es

conveniente ni en el funcionamiento por falta de retroalimentación necesaria para el

prototipo.

Todas las placas tienen la capacidad para enviar y recibir datos de lectura a través de un

módulo bluetooth que necesita nuestro dispositivo, sin embargo se busca la mejor opción en

cuanto a costo, tamaño y soporte en la retroalimentación de la energía, el nano arduino

cumple con todas las especificaciones necesarias por lo que fueron adaptados con cada uno

de los microcomponentes que está conformado, dando un resultado positivo para el manejo

simple y sencillo de una persona que llegue a utilizar el dispositivo inalámbrico portable.

3.6 Procesamiento y Análisis

Dando a conocer toda la información específica que se ha realizado mediante las

entrevistas nos servirá para detallar los resultados de las preguntas referentes a la

enfermedad de Parkinson para así obtener información específica de si existe algún

conocimiento previo por parte de las personas que han sido encuestadas y sacar un análisis

sistemático y general del mismo. Se detalla a continuación toda la información que se ha

obtenido en las encuestas, durante el transcurso del proceso.

3.6.1 Encuestas realizada a pacientes con Parkinson y terapeutas

En la entrevista se detalla algunas de las preguntas opcionales para pacientes enfermos

con Parkinson y los terapeutas encargados de la rehabilitación de la misma, para ello

optamos realizar las encuestas en el centro hospitalario Luis Vernaza distrito central en la

provincia del Guayas en la ciudad de Guayaquil. Se realizó un total de 200 encuestas en ese

sector, a continuación se detallará toda la información recolectada a partir de las siguientes

preguntas con sus respectivas respuestas al entrevistado.

Pregunta N°1: ¿Se le dificulta a usted realizar actividades de entretenimiento?

Metodología 31

Tabla 2. Actividades de entretenimiento de los pacientes de Parkinson

N° Validación Encuestados Porcentaje

1 Nunca 22 11.1

2 Ocasionalmente 47 23.7

3 Alguna veces 64 32.3

4 Frecuentemente 52 26.3

5 Incapaz 13 6.6

Total 198 100.00%

Información tomada de la encuesta realizada por Google Formularios. Elaborado por el autor.

Figura 11. Gráfico estadístico de las actividades de entretenimiento de los pacientes de Parkinson.


Análisis de la pregunta N°1.- De la muestra total, una cantidad de 64 personas indica

que algunas veces los pacientes enfermos de Parkinson se le dificulta realizar actividades de

entretenimiento por lo tanto necesitan de la ayuda de un tercera persona para que esto sea

posible, dando entender que no siempre existen problemas para realizar una acción sea esta

dentro del hogar o fuera de ella. Se detalla que la necesidad de realizar un ejercicio físico

acompañado de una persona no será tan dificultoso como se cree.

Por lo que es importante que el paciente enfermo de Parkinson sea asistido por una persona

responsable al cuidado, en casos como este acompañado de un familiar, un amigo íntimo o

un terapista al cuidado del enfermo.

Pregunta N°2: ¿Presenta usted alguna anomalía para moverse alrededor de su hogar con

facilidad?

11,1

23,7

32,3

26,3

6,6

200 respuestas

Nunca Ocasionalmente Alguna veces Frecuentemente Incapaz

Metodología 32

Tabla 3. Anomalía del paciente de Parkinson para su movilización


1 Nunca 32 16.2




5 Incapaz 10 5.1

Total 198 100.00%


Figura 12. Gráfico estadístico de la anomalía de los pacientes de Parkinson para su movilización.

Información adaptada de las encuestas hechas por Edgar Samaniego. Elaborado por el autor.

Análisis de la pregunta N°2.- De la muestra obtenida, una cantidad de 62 personas

indica que tanto ocasionalmente como algunas veces los pacientes enfermos de Parkinson

presentan anomalías para moverse alrededor del hogar con tanta facilidad. Nos muestra un

porcentaje un tanto dificultoso puesto que los pacientes tienen que ser supervisados por

algún familiar que esté atento a los pasos que quiera realizar. En otro caso 32 personas

indican que nunca y frecuentemente se presenta este tipo de problemas, pues estos valores

pueden variar dependiendo del paciente y el cuidado que lleve a cabo con la enfermedad que

está presentando. Por lo tanto es importante que el paciente sea supervisado en horas donde

se requiera hacer una acción sumamente dificultosa y este no se haga complicado.

Pregunta N°3: ¿Tiene la necesidad que alguien lo acompañe al momento de salir por las

calles a dar un paseo?

16,2

31,331,3

16,2

5,1

200 respuestas


Metodología 33

Tabla 4. Necesidad del paciente de Parkinson para dar un paseo


1 Nunca 25 12.6




5 Incapaz 11 5.6

Total 198 100.00%


Figura 13. Gráfico estadístico de la necesidad del paciente de Parkinson para dar una vuelta.


Análisis de la pregunta N°3.- De la muestra obtenida, una cantidad de 70 personas

indica que algunas veces los pacientes enfermos de Parkinson tienen la necesidad de ser

acompañadas por una persona por seguridad y desempeño al momento de salir por las calles

a dar un paseo. Es importante que el paciente sea supervisado bajo una persona de confianza

en caso mayor un familiar cercano o amigo íntimo donde sienta la total confianza de salir a

algún lugar a distraerse y no sentir incomodad durante el trayecto. La comparativa indica

que un total de 11 persona se sienten incapaz de hacerlo solo o no pueden moverse eso es

cuando la enfermedad está muy avanzada y como es una enfermedad crónica los resultados

pueden ser deplorables sino es bajo la supervisión de otra persona.

Pregunta N°4: ¿Cree usted que es más conveniente usar equipos costosos para realizar

la rehabilitación?

12,6

27,3

35,4

19,2

5,6

200 respuestas


Metodología 34

Tabla 5. La conveniencia de utilizar o no equipos costosos para los pacientes de Parkinson


1 Si 18 9.1

2 No 180 90.9

Total 198 100.00%


Figura 14. Gráfico estadístico de la conveniencia de utilizar o no equipos costosos para los pacientes.


Análisis de la pregunta N°4.- De la muestra obtenida, una cantidad considerable de 180

personas piensan que utilizar equipos costosos no es factible ni rentable. Da a entender que

los equipos para la rehabilitación del enfermo de Parkinson son sumamente caros y

transcendemos que hoy en día la situación actual del país no cuenta con un buen nivel socio

económico y las personas optan por algo más económico que esté dentro de sus

posibilidades. Al adquirir un tratamiento rentable éste debe ser seguro y factible para que

ayude con el tratamiento de la rehabilitación en este caso el paciente que padece de ésta

difícil y rara enfermedad como lo es el Parkinson.

Es importante que las personas concienticen el estado actual que atraviesan los pacientes

enfermos de Parkinson por lo que es necesario y conveniente el uso de un dispositivo

inalámbrico bajo coste desarrollado para personas de bajos recursos que busca ser un aporte

a la sociedad como la mejora de su prototipo a fututo.

Pregunta N°5: ¿Ha recibido usted apoyo físico de sus familiares o amigos íntimos de la

manera más necesitada?

9,1

90,9

200 respuestas

Si No

Metodología 35

Tabla 6. Necesidad de recibir apoyo físico por parte de familiares o amigos del paciente


1 Nunca 24 12.1

2 Ocasionalmente 91 46



5 Incapaz 10 5.1

Total 198 100.00%


Figura 15. Gráfico estadístico de la necesidad de recibir apoyo físico por parte de familiar o amigo.


Análisis de la pregunta N°5.- De la muestra total, una cantidad de 91 personas indican

que ocasionalmente presentan apoyo físico de sus familiares cercanos o amigos íntimos. Los

pacientes con Parkinson presentan varios síntomas que con el tiempo se agravian y deben

contar con el total apoyo de sus cercanos, a medida que realiza los tratamientos como las

actividades y diferentes formas que el paciente presente en su entorno. El total desinterés

por parte de las personas a través de las personas que sufren Parkinson es gente de bajos

recursos o no tienen para medicina, pues mayormente la enfermedad se presenta más en

adultos mayores y necesitan de apoyo físico emocional económico y moral más que todo.

Pregunta N°6: ¿Le parece a usted factible el uso de un dispositivo inalámbrico durante

su rehabilitación?

12,1

46

20,2

16,7

5,1

200 respuestas


Metodología 36

Tabla 7. Factibilidad del uso del dispositivo inalámbrico durante la rehabilitación


1 Si 132 66.7

2 No 66 33.3

Total 198 100.00%


Figura 16. Gráfico estadístico de factibilidad del uso del dispositivo inalámbrico durante la rehabilitación.


Análisis de la pregunta N°6.- De la muestra total obtenida en la encuesta, podemos

denotar que 132 personas están de acuerdo por optar el uso del dispositivo inalámbrico

durante la estancia de la rehabilitación del paciente con Parkinson. Es factible utilizar un

equipo tecnológico bajo coste que ayuda en el tratamiento del mismo y es más rentable a

utilizar equipos sumamente caros que a veces no se puede continuar con el tratamiento por

la excesiva tasa monetaria que conlleva en centros hospitalarios. Por otra parte 66 persona

no están de acuerdo con el uso del dispositivo para los pacientes, su preferencia puede ser

otro equipo más rentable y más económico o desconoce de las distintas terapias que un

paciente puede realizar a un precio más cómodo y económico. Depende tanto de la persona

como el paciente que va ser tratado durante el transcurso, pero la tasa elevada favorece al

dispositivo inalámbrico que busca ser aporte para la sociedad y controversia en el mundo

tecnológico y médico.

Pregunta N°7: ¿Le resulta conveniente el uso de un dispositivo inalámbrico con ayuda

de los videojuegos en centros de rehabilitación y hogar?

66,7

33,3

200 respuestas

Si No

Metodología 37

Tabla 8. Uso y conveniencia del dispositivo inalámbrico con ayuda de los juegos


1 Si 154 77.8

2 No 44 22.2

Total 198 100.00%


Figura 17. Gráfico estadístico del uso y conveniencia del dispositivo con ayuda de los juegos.


Análisis de la pregunta N°7.- De la muestra total obtenida en la encuesta, podemos

denotar que 154 personas les resulta conveniente el uso del dispositivo inalámbrico bajo

efecto de los videojuegos que lo hace mucho más entretenido para el paciente que presenta

síntomas comúnmente dolorosos otros regulares, pero el punto es hacer que el paciente se

sienta en confort en tranquilidad en confianza cuando está realizando alguna actividad en el

hogar o en alguna parte donde sienta mejor su entusiasmo. Por otra parte 44 personas indican

que no les resulta conveniente el uso del dispositivo en centros hospitalarios porque

desconocen o no han utilizado un sistema similar bajo coste que busca ayudar en el

tratamiento de la persona afectada en este caso el enfermo de Parkinson.

3.7 Análisis de datos

Los conocimientos que se han obtenido en las entrevistas han servido para dar a denotar que

el dispositivo inalámbrico es factible hoy en día para pacientes que presentan la enfermedad

de Parkinson así como también hay quienes están en contra del mismo. Para ello notamos

las distintas estadísticas ya presentadas en cada pregunta relacionada en base a enfermos y

77,8

22,2

200 respuestas

Si No

Metodología 38

terapeutas quienes están día a día mejorando la condición que presentan los enfermos de

Parkinson bajo cualesquiera circunstancia hecho o suceso.

Existen diferentes equipos para ayudar en las terapias de rehabilitación pero estas son

costosas y haciendo un análisis previo según la actualidad que vive el país se busca adoptar

una medida de seguridad y económica en este caso un dispositivo sumamente rentable que

esté disponible para momentos inoportunos cuando el paciente padezca los síntomas y sea

tratado de la mejor manera. El dispositivo es sumamente sencillo de utilizar con colocar la

muñequera en la mano del paciente con ayuda de los videojuegos que éste presenta realiza

funciones dependientes en base a la enfermedad. Comúnmente son los constantes temblores

en la mano, la pérdida del equilibrio y el impedimento de realizar una actividad por si solo

bajando la autoestima del paciente como comer en lugares públicos o salir a dar un paseo en

un maravilloso día.

Las estadísticas son favorables a partir de las condiciones que presenten los pacientes, en

caso mayor se opta por el uso de la tecnología como lo es el dispositivo que se adapta

fácilmente al uso, siendo portable y cómodo para transportarlo. Como toda tecnología

presenta ventajas y desventajas, pero mayormente sería ventajoso optar por un dispositivo

bajo efecto de los videojuegos durante las terapias de rehabilitación de bajo costo y sencillo

de manipular. Las desventajas pueden presentarse como la incomodidad de llevar el

dispositivo como muñequera o que éste presente un desperfecto como derramamiento de

agua sobre el dispositivo que muy raro podría darse el caso porque para eso una persona

supervisa al paciente, no es recomendable dejar a un enfermo de Parkinson solo realizando

una actividad al menos que un médico profesional así lo requiera.

Capítulo IV

Desarrollo de la propuesta

Para este trabajo de titulación se realizó un prototipo de un dispositivo inalámbrico para

pacientes enfermos que presentan Parkinson, éste prototipo presentable y portátil hace

especial uso para el hogar y centro de salud dónde es recomendada actualmente para que el

paciente cómodamente pueda utilizarlo, manipularlo, adherirlo y hacer uso de ello con

ayuda médica siendo un terapista o familiar de ser necesario.

Según las distintas formas de realizar un análisis preventivo del dispositivo se procedió a

realizar una evaluación real y concisa en los implementos que puede llegar a utilizarse en un

dispositivo sencillo de bajo costo diseñado exactamente para pacientes enfermos con

Parkinson cuya solución es ayudar en la rehabilitación por los medios necesarios y su salud

pueda mejorar con el transcurso del proceso médico.

4.1 Hardware

4.1.1 Arduino y sus derivadas

La placa utilizada en el presente trabajo de titulación fue un nano arduino que nos sirvió

para insertar el código de programación y procederlo a guardar con todas las indicaciones

en su funcionamiento para recibir y enviar los datos que presenta el paciente enfermo de

Parkinson, al momento de que su extremidad superior en este caso la mano empiece a

temblar de manera desmesurada y así verificar su correcto funcionamiento.

Este microchip inteligente construida a partir de un micro controlador sirve para

desarrollar proyectos metafísicos y analógicos ya que está compuesto tanto por software

como hardware los cuales son adaptados a las características de cada usuario, cabe recalcar

que existen distintos modelos de placa y gamas numerosas de la misma.

Figura 18. Arduino Nano. Información tomada de una cámara Samsung J7 Prime. Elaborado por el autor

Desarrollo de la Propuesta 40

4.1.2 Componentes que integran el dispositivo inalámbrico

En este apartado se realiza el diseño del dispositivo, el mismo que posee los elementos

que intervienen en el dispositivo, como son:

Modulo Bluetooth HC-05

Modulo cargador de batería TP4056

Batería LION de 3.7V

Arduino Nano

Acelerómetro

4.1.3 Diagrama de bloque del prototipo

TX

RX

Figura 19. Diagrama de bloque del prototipo. Información realizada por parte de Edgar Samaniego.


En base al anterior diagrama de bloques se presenta una imagen que da a conocer el

funcionamiento del sistema, el cual muestra el proceso de rehabilitación propuesto para cada

paciente.

En el diagrama que se presenta a continuación muestra al paciente realizando una acción

cualquiera, en el momento que tiene puesto la muñequera de neopreno se observa como los

datos se envían a través de un mensaje y de la misma forma llegan los datos receptados a

continuación:

Etapa I. Detección y

Adquisición de Datos

Etapa II. Transmisión

de Datos

Etapa III. Mini Juegos

Etapa IV. Análisis de

Resultados

Acelerómetro

MMA7361

Arduino

Nano

Bluetooth

HC05

Teléfono Móvil

Tiempo y

Puntaje

En el Teléfono

Móvil

Enviado a

Email


Figura 20. Diagrama de funcionamiento del sistema. Información adaptada de Slideshare. Elaborada por el

autor.

A continuación se muestra lo que es el diseño apartado del dispositivo inalámbrico para

pacientes enfermos con Parkinson, dando a conocer las conexiones de cada uno de sus

componentes detalladamente como se muestra en la figura a continuación:

Figura 21. Diseño del dispositivo inalámbrico. Información adaptada de Slideshare. Elaborada por el

autor.

4.2 Programación del Acelerómetro

Antes de empezar a trabajar y correr el programa en el Arduino se comienza a programar

dentro del entorno del mismo, para ello se posiciona en la opción de las herramientas, luego

en la opción de la placa y se elige el modelo de la placa con el que se va a trabajar y

desarrollar el lenguaje de programación.


Figura 22. Entorno de la programación en Arduino. Información tomada de una laptop HP Pavilion.


Una vez hecha esa configuración dentro del entorno de Arduino, se comienza a programar

en el sketch. El sketch es el espacio vacío con un fondo blanco donde se ingresará todo el

lenguaje de programación en arduino declarando las respectivas librerías y declarando las

variables para poder compilar en tiempo real su resultado.

A continuación en la figura N° 23 se define el código de programación utilizado para que

el acelerómetro lea los datos cuando el paciente de Parkinson realice un movimiento

involuntario, presentará los datos que serán obtenidos según los movimientos que genere el

paciente al momento de utilizar el dispositivo inalámbrico en la muñequera de neopreno,

luego de todo ese procedimiento anterior se conecta el nano arduino junto al acelerómetro

para proceder a cargar el programa, iniciarlo, guardarlo y por ultimo compilar toda la

información y observar los resultados mediante un pantallazo que indica la serie de

movimientos que está realizando el paciente en tiempo real durante el transcurso de la

terapia.

La programación del acelerómetro en unión a los componentes del nano arduino junto al

acelerómetro en función de retroalimentación de las baterías de 3.7V que son la fuente de

energía para el soporte del sistema o sino, directamente recibe energía del módulo de

cargador de batería donde irán los códigos programados para realizar una acción especifica

la cual es medir los temblores del paciente al momento de manipular el dispositivo.


Figura 23. Programación del acelerómetro. Información tomada de una laptop HP Pavilion. Elaborado por

el autor.

A continuación se presentará los resultados que se obtuvo de una persona corriente

haciendo movimientos innecesarios en los ejes X, Y, Z que son variables independientes de

la fuente de programación.

Figura 24. Resultado de los datos del acelerómetro. Información tomada de una laptop HP Pavilion.


Se estima que los resultados que presenta el acelerómetro basado en la programación de

Arduino son datos relevantes con un propósito, la cual es generar y guardar aquella

información que nos servirá en un análisis comparativo entre una persona sana, corriente y

la de una persona enferma con Parkinson que constantemente sus movimientos son

involuntarios para ello se adopta medidas médicas y tecnológicas para ayudar al paciente

mediante las pruebas terapéuticas y mejorar así su situación.


4.3 Esquema de conexión de los componentes electrónicos

En la siguiente imagen se aprecia la simulación de los componentes que conformará

nuestro dispositivo inalámbrico llevando a cabo el análisis de programación de manera

correcta y haciendo testeo de los cables que conectará cada parte de los componentes

electrónicos mediante medidas de seguridad para que no afecte nuestro dispositivo al

momento de ponerlo a prueba.

Figura 25. Simulación de los componentes que conforma el dispositivo. Información adaptada de

Slideshare. Elaborado por el autor.

4.3.1 Acelerómetro MMA7361

Un acelerómetro es un microcomponente o un pequeño dispositivo que se encarga de

medir las aceleraciones. Para nuestro trabajo de tesis usamos un acelerómetro MMA7361

que específicamente trabaja de manera precisa en el dispositivo inalámbrico. Denotamos

que un acelerómetro de este tipo y gama se encarga de medir los datos a través de los ejes

respectivos X, Y, Z que son direcciones de programación a donde apunta este tipo de

dispositivos, con un ligero movimiento de éste captará un sinnúmero de datos en distintos

puntos de vista.

Figura 26. Acelerómetro MMA7361. Información tomada de la cámara de un Samsung J7 Prime. Elaborado

por el autor.


4.3.2 Módulo cargador de batería

Un módulo cargador de batería es un microcomponente o un dispositivo en base a las

conexiones de arduino que es utilizado para el suministro de corriente eléctrica donde se

almacena tanta corriente como sea posible. La tensión eléctrica almacenará entre varias o

simultaneas pilas recargables. Es un módulo muy pequeño que cabe en los dedos de una

persona, perfecto para cargar baterías de LION o LiPo de voltajes de 3.7V a 1Ah.

Figura 27. Módulo cargador de batería. Información tomada de la cámara de un Samsung J7 Prime.


4.3.3 Pilas de LION de 3.7V

Las pilas de LION son baterías que hemos utilizado para nuestro proyecto. Estas pilas

tienen 3.7V, en este caso utilizaremos dos pilas de LION para realimentar nuestro

dispositivo inalámbrico en base al nano arduino, el modulo cargador de batería, el

acelerómetro que utiliza más carga de energía y el modulo bluetooth, todo eso para un buen

funcionamiento del dispositivo inalámbrico permitiendo la comunicación de los datos

transmisores como receptores.

Figura 28. Pilas de LION de 3.7v. Información tomada de la cámara de un Samsung J7 Prime. Elaborado

por el autor.


4.3.4 Modulo Bluetooth HC-05

El módulo bluetooth HC-05 es un dispositivo o microcomponente que sirve para armar

proyectos sumamente económicos donde existe una conexión inalámbrica sencilla y fiable.

En el arduino se lo configura con los comandos AT y para su funcionamiento en un proyecto

armado debe tener modulo tanto esclavo como maestro.

Figura 29. Módulo Bluetooth HC-05. Información tomada de la cámara de un Samsung J7 Prime.


4.3.5 Muñequera de Neopreno

En base a nuestro dispositivo inalámbrico se utilizará una muñequera de material de

neopreno, sencillo para poner cada uno de los componentes del dispositivo que están

integrados de distintos tamaños y formas. El tamaño de la muñequera de neopreno tanto en

grosor como altura es de 32cm x 10cm de color negro con tirantes grises que hace notar la

diferencia de otros colores resaltándolo. Cuando el paciente se coloque la muñequera en la

mano al momento de realizar una acción involuntaria o temblorosa actuará inmediatamente

el acelerómetro dando así datos en ejes respectivos como lo son en X, Y, Z.

Figura 30. Muñequera de Neopreno. Información tomada de la cámara de un Samsung J7 Prime. Elaborado

por el autor


A continuación se muestra una muñequera de un material más resistente que sería el

velcro, que nos serviría para cubrir los pequeños componentes de nuestro dispositivo

inalámbrico para que sean de soporte y no se vaya a romper algún cable de conexión de los

microcomponentes. Se procede a cubrir y emparejar ambas muñequeras realizando una

costura y forrando el cubrimiento interno de ello con algodón. Al momento de utilizar el

dispositivo inalámbrico y manipularlo no se debe sentir tenso sino más bien que sea de total

comodidad cuando se lo coloque el paciente enfermo de Parkinson.

Figura 31. Muñequera de Velcro. Información tomada de la cámara de un Samsung J7 Prime. Elaborado

por el autor

La muñequera de neopreno junto al material de velcro fueron seleccionados para nuestro

dispositivo por su comodidad y seguridad. El soporte de ambos materiales técnicamente

cubren todos los microcomponentes integrados de una forma paralela de manera que pueda

percibir los movimientos innecesarios e involuntarios del paciente al momento de sufrir una

pérdida de equilibrio o una crisis nerviosa que son síntomas de la enfermedad.

4.4 Programación y testeo del acelerómetro al bluetooth

En base a los microcomponentes que posee el dispositivo inalámbrico internamente

detallamos la importancia que tiene este aparato tecnológico conformado tanto por hardware

como software envuelto en una muñequera de neopreno y velcro. Procedemos a conectar

nuestro dispositivo por medio de conexión inalámbrica bluetooth a través de un dispositivo

celular Samsung J7 Prime para realizar las pruebas específicas referentes al paciente

enfermo de Parkinson. En este caso se solicitó realizar la prueba con una persona común y

corriente envolviendo su muñeca con el dispositivo y haciendo movimientos temblorosos e

innecesarios medimos las aceleraciones que éste hacia y los resultados se proyectaban en el

celular, a continuación se mostrará los gráficos detallados de una aplicación acelerómetro

para un sistema android.


Figura 32. Testeo del acelerómetro. Información tomada de la cámara de un Samsung J7 Prime. Elaborado

por el autor

A continuación se procede a leer los datos de la acción temblorosa de la persona que

realiza el test. Se aprecia la lectura del alcance máximo en milisegundos, el retardo de la

acción de la persona y se mide la resolución de la misma y la energía que éste aporta a través

del dispositivo inalámbrico.

Figura 33. Lectura del acelerómetro. Información tomada de la cámara de un Samsung J7 Prime.

Elaborado por el autor

En este último apartado se procede a mostrar la programación que se llevó a cabo en la

placa nano arduino. La programación fue transcrita para recibir y enviar los datos e

información por medio de señales que proyecta el acelerómetro a través de la señal

inalámbrica bluetooth y que éste a su vez muestre los resultados en el celular o en una laptop

pc. Se procedió a descargar una aplicación android en nuestro dispositivo Samsung J7 Prime

llamada Accelerometer que da resultados cuando una persona manipula el dispositivo

inalámbrico realizando cualquier acción mediante la muñeca.


Figura 34. Programación del acelerómetro al bluetooth. Información tomada de una laptop HP Pavilion..

Elaborado por el autor

4.5 Presupuesto del Dispositivo Inalámbrico

Tabla 9. Presupuesto del prototipo de un dispositivo inalámbrico

Presupuesto del prototipo de un dispositivo inalámbrico

Cantidad Componentes Valor unitario Valor total

1 Módulo Arduino Nano 10,00 10,00

1 Módulo Bluetooth HC-05 8,00 8,00

1 Módulo cargador de batería 4,30 4,30

2 Baterías recargables 7,50 15,00

1 Acelerómetro MMA7361 10,00 10,00

20 Cables de conexión 0,17 3,40

1 Cable USB tipo A-B 1,00 1,00

Total 51,70

Información realizada por parte de Edgar Samaniego. Elaborado por el autor.

En base al análisis de factibilidad de un dispositivo inalámbrico denotamos el consumo

no excesivo de energía por parte del sistema que lo integra y cada uno de sus


microcomponentes totalmente detallados. Se realizó el estudio de cada uno de los elementos

del dispositivo bajo coste previo a la realización del mismo, dando a conocer que es

sumamente factible y económico el uso adecuado para pacientes enfermos de Parkinson,

que se concentra en la estimulación acinética durante la rehabilitación de los pacientes,

específicamente en las extremidades superiores donde comúnmente son provocados los

temblores que genera la misma enfermedad.

El módulo Arduino Nano fue utilizado por ser un microcomponente específico para las

diversas conexiones dentro del apartado en cuanto mayoría de pines se requiere y pueda

llegar a soportar la carga de energía durante el uso del dispositivo portable dando un mejor

funcionamiento junto al módulo bluetooth que servirá para enviar y recibir las distintas

variaciones de lectura que nos presentará junto al acelerómetro que es el microcomponente

fundamental para medir los temblores de los pacientes en distintos puntos, en este caso los

ejes X,Y,Z que son trayectorias dependientes de cada movimiento realizado por la persona

que sufre este trastorno. Las pilas de 3.7V y el modulo cargador de batería son fuentes de

energía para el dispositivo sumamente económico e independientes para la

retroalimentación del mismo.

Por lo tanto los pacientes enfermos de Parkinson tienen la necesidad de realizar las

terapias de rehabilitación en un transcurso de tiempo determinado. El dispositivo

inalámbrico busca ser de ayuda para muchas enfermedades como el Parkinson siendo

notorio el resultado, mediante la manipulación del prototipo acompañado de la realización

de actividades entre ellas salir de casa, realizar acciones dentro del hogar, comer y poder

manipular la cuchara sin recurrir a los síntomas que son temblores rígidos de la mano como

del cuerpo, perdida de equilibrio, mareo, etc... siendo así una enfermedad progresiva y

crónica que si no es tratado a tiempo puede ser perjudicial para la salud de la persona

enferma.

Con los valores generados en este proyecto llegamos a cotizar un sistema portable fácil y

sencillo de usar con microcomponentes básicos que cumplen la función de medir los

temblores de la persona cuando éste empiece a reaccionar de manera inaudita a los síntomas,

tomando en cuenta que se adaptó las mejores normas recomendadas y gracias a las encuestas

los pacientes dentro del distrito hospital Luis Vernaza en el sector de Guayaquil provincia

del Guayas concluimos que la mejoría de un paciente básicamente depende de los

tratamientos a largo plazo con la ayuda de los videojuegos de la mano del dispositivo

inalámbrico en las terapias hace más fácil concluir un resultado factible y favorable.


4.6 Conclusiones

En el transcurso de realización del prototipo de un dispositivo inalámbrico de

estimulación acinética para pacientes enfermos de Parkinson se puede recalcar la

importancia del uso de esta tecnología que ayuda en la rehabilitación, en las terapias físicas,

cognoscitivas y en muchos tratamientos que puede ser tratada esta dura enfermedad.

Se aporta que el dispositivo inalámbrico es para tomar conciencia sobre el uso y

desempeño en la ayuda de personas que presentan esta rara enfermedad, siendo crónica y

progresiva sino es detectado de inmediato. Se estima que en un futuro ésta implementación

sirva como aporte en la sociedad con los debidos casos de la enfermedad como lo es el

Parkinson, se pretende minimizar y economizar en este dispositivo ya que mucho de los

tratamientos terapéuticos de un paciente de Parkinson ocupa equipos costosos en centros de

salud o en su hogar y para ello se ha diseñado este artefacto sumamente factible y sencillo

de usar.

Cabe recalcar que lo antes mencionado abala un costo más económico y rentable para

que cualquier persona capacitada haga uso de ello con las debidas medidas de seguridad

medica si denota el caso, por eso se llegó a utilizar elementos establecidos en este prototipo

ya que fueron seleccionados por su bajo costo y pueda ser empleado por personas de bajos

recursos en un futuro que es a donde se pretende llegar.

Las encuestas realizadas por parte de las personas fueron evidentes ya que gozarán de un

dispositivo técnico para uso cómodo del hogar si es necesario, buscar la manera de

retroalimentar el consumo humano que a su preferencia fue la de mejorar la situación del

paciente enfermo de Parkinson durante la rehabilitación con la ayuda de los videojuegos que

hace de esto un sueño hecho realidad.

Mediante los resultados de las encuestas y el estudio previamente realizado, se aprecia la

alta demanda por parte de los pacientes que padecen de este trastorno siendo necesario el

uso del dispositivo que les ayude a verificar las lecturas de los movimientos innecesarios

causado por los temblores además de que sea generado por un precio razonable y de igual

eficiencia de los productos ya existentes en el mercado.

En conclusión los datos obtenidos por parte de la aplicación y el dispositivo en si

demuestran una eficacia para la corrección mediante las terapias de rehabilitación debido a

los materiales utilizados los cuales son ideales para un futura mejora del prototipo, a su vez

debido a varias aspectos que presente la persona enferma que vaya a utilizar el dispositivo

tales como el nivel de trastorno y otros sin números de problemas ocasionados por la edad,

generará la ayuda oportuna en el momento adecuado.


4.7 Recomendaciones

Es importante que una persona asista siempre al paciente enfermo de Parkinson, para que

le explique el funcionamiento del dispositivo a través de los videojuegos en muchos casos

los terapistas que son los encargados.

Durante las pruebas de validación del prototipo es recomendable no utilizar el dispositivo

cuando la muñeca o mano se encuentre mojada, podría causar un cortocircuito sino se da

una debida medida de seguridad.

Las mediciones de los temblores pueden ser afectados por diversos factores y por lo tanto

los resultados presentaran variaciones los cuales generan incoherencias a la hora de las

correcciones.

Al ser un sistema portable se deben corregir aspectos como el nivel de consumo de cada

componente sabiendo que enviaran y receptaran valores constantemente, en el prototipo

presente se demuestra mediante el uso directo de pilas de 3.7V hacia el nano arduino, no

existe una demostración de cómo funciona sin un batería por lo que se agregó dos pilas al

componente para que funcione de manera remota y pueda tener un mayor uso hasta su

escaso consumo.

La interacción de los pacientes en base al dispositivo inalámbrico debe ser en base a los

videojuegos de preferencia, ya que las terapias de rehabilitación con equipos costosos

presentan molestias como una necesidad y no en forma de entretenimiento, que ayuda en

base a las personas mejorando la calidad de vida del paciente con el transcurso del tiempo y

planteando diversas formas de mejorarse durante la recuperación.

ANEXOS

Anexos 54

Anexo 1

Encuesta a los pacientes de Parkinson

1.- ¿Se le dificulta a usted realizar actividades de entretenimiento?

Nunca

Ocasionalmente

Algunas veces

Frecuentemente

Incapaz de hacerlo

2.- ¿Presenta usted alguna anomalía para moverse alrededor de su hogar con facilidad?

Nunca

Ocasionalmente

Algunas veces

Frecuentemente

Incapaz de hacerlo

3.- ¿Tiene la necesidad que alguien lo acompañe al momento de salir por las calles a dar un

paseo?

Nunca

Ocasionalmente

Algunas veces

Frecuentemente

Incapaz de hacerlo

4.- ¿Cree usted que es más conveniente usar equipos costosos para realizar la rehabilitación?

Si

No

Anexos 55

5.- ¿Ha recibido usted apoyo físico de sus familiares o amigos íntimos de la manera más

necesitada?

Nunca

Ocasionalmente

Algunas veces

Frecuentemente

Incapaz de hacerlo

6.- ¿Le parece a usted factible el uso de un dispositivo inalámbrico durante su rehabilitación?

Si

No

7.- ¿Le resulta conveniente el uso de un dispositivo inalámbrico con ayuda de los

videojuegos en centros de rehabilitación y hogar?

Si

No

Anexos 56

Anexo 2

Programación del Acelerómetro

#include <math.h>

void setup() {

analogReference(EXTERNAL);

Serial.begin(9600);

}

int xVal = 0;

int yVal = 0;

int zVal = 0;

double angleYZ = 0;

double angleXZ = 0;

void loop() {

xVal = analogRead(0);

yVal = analogRead(1);

zVal = analogRead(2);

xVal = map(xVal, 0, 1023, -500, 500);

yVal = map(yVal, 0, 1023, -500, 500);

zVal = map(zVal, 0, 1023, -500, 500);

angleYZ = atan((double)yVal / (double)zVal);

angleYZ = angleYZ*(57.2958);

angleXZ = atan((double)xVal / (double)zVal);

angleXZ = angleXZ*(57.2958);

Serial.write("yz:");

Serial.print(angleYZ);

Serial.write("\n");

Serial.write("xz:");

Serial.print(angleXZ);

Serial.write("\n");

delay(100);

}

Anexos 57

Anexo 3

Programación del Acelerómetro al dispositivo Bluetooth y demás componentes del

dispositivo inalámbrico

#include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial I2CBT (10,11);

// El TX del módulo BT al pin 10 del Arduino

// El RX del módulo BT al pin 11 del Arduino

byte serialA;

////////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////////

// Declarar algunas variables globales

int gyro_x, gyro_y, gyro_z;

long acc_x, acc_y, acc_z, acc_total_vector;

temperatura

int long gyro_x_cal, gyro_y_cal, gyro_z_cal;

long loop_timer;

int lcd_loop_counter;

float angle_pitch, angle_roll;

int angle_pitch_buffer, angle_roll_buffer;

boolean set_gyro_angles;

float angle_roll_acc, angle_pitch_acc;

float angle_pitch_output, angle_roll_output;

// Inicialice la biblioteca LCD

// LiquidCrystal_I2C lcd (0x27,16,2);

configuración vacía () {

Wire.begin (); // Iniciar I2C como maestro

//Serial.begin(57600); // Usar solo para depurar

I2CBT.begin (9600); // Añadido

Serial.begin (9600);

modo de pin (13, SALIDA); // Establecer salida 13 (LED) como salida

Anexos 58

setup_mpu_6050_registers (); // Configurar los registros del MPU-6050 (500dfs / +/- 8g) e iniciar

el giro

escritura digital (13, ALTA); // Ajuste la salida digital 13 alta para indicar el inicio

lcd.begin (16,2); // Inicializa el LCD

lcd.backlight (); // Activar luz de fondo

lcd.clear (); // Borrar la pantalla LCD

lcd.setCursor (0,0); // Coloque el cursor del LCD en la posición a la posición 0,0

lcd.print ( "MPU-6050 IMU" ); // Imprimir texto en pantalla


lcd.print ( "V1.0" ); // Imprimir texto en pantalla

retraso (1500); // Demora 1.5 segundos para mostrar el texto



lcd.print ( "Calibrating gyro" ); // Imprimir texto en pantalla

lcd.setCursor (0,1); // Coloque el cursor del LCD en la posición 0,1

para ( int cal_int = 0; cal_int <2000; cal_int ++) { // Ejecute este código 2000 veces

si (cal_int% 125 == 0) lcd.print ( " . " ); // Imprime un punto en la pantalla LCD cada 125 lecturas

read_mpu_6050_data (); // Lea los datos en bruto acc y gyro del MPU-6050

gyro_x_cal + = gyro_x; // Agregue el desplazamiento del eje x de gyro a la variable

gyro_x_cal gyro_y_cal + = gyro_y;// Agregue el desplazamiento del eje y gyro a la variable

gyro_y_cal gyro_z_cal + = gyro_z; // Agregue el desplazamiento del eje z de gyro a la variable

gyro_z_cal

delay (3); // Delay 3us para simular el bucle de programa de 250Hz

}

gyro_x_cal / = 2000; // Divida la variable gyro_x_cal por 2000 para obtener el

promedio de desplazamiento gyro_y_cal / = 2000; // Divida la variable gyro_y_cal por 2000 para

obtener el

promedio de desplazamiento gyro_z_cal / = 2000; // Dividir la variable gyro_z_cal por 2000 para

obtener el desplazamiento promedio


Anexos 59


lcd.print ( "Pitch:" ); // Imprimir texto en pantalla


lcd.print ( "Roll:" ); // Imprimir texto en pantalla

escritura digital (13, BAJA); // Todo listo, apaga el LED

loop_timer = micros (); // Restablecer el temporizador de bucle

}

bucle de vacío () {

read_mpu_6050_data (); // Lea los datos en bruto acc y gyro del MPU-6050

gyro_x - = gyro_x_cal; // Reste el valor de calibración de compensación del valor gyro_x sin

procesar

gyro_y - = gyro_y_cal; // Reste el valor de calibración de compensación del valor gyro_y sin

procesar

gyro_z - = gyro_z_cal; // Resta el valor de calibración de desplazamiento del valor gyro_z sin

procesar

// Cálculos del ángulo de

giro //0.0000611 = 1 / (250Hz / 65.5)

angle_pitch + = gyro_x * 0.0000611; // Calcule el ángulo de inclinación y agregue esto a la

variable

angle_pitch angle_roll + = gyro_y * 0.0000611; // Calcula el ángulo de balanceo viajado y agrega

esto a la variable angle_roll

//0.000001066 = 0.0000611 * (3.142 (PI) / 180degr) La función sin de Arduino está en radianes

angle_pitch + = angle_roll * sin (gyro_z * 0.000001066); // Si la IMU ya ha guiado, transfiera el

ángulo de balanceo al ángulo del ángulo

angulo_roll - = angle_pitch * sin (gyro_z * 0.000001066); // Si la IMU ha guiado, transfiera el

ángulo de inclinación al rollo de ángel

// Cálculos del ángulo del acelerómetro

acc_total_vector = sqrt ((acc_x * acc_x) + (acc_y * acc_y) + (acc_z * acc_z)); // Calcular el vector

del acelerómetro total

Anexos 60

//57.296 = 1 / (3.142 / 180) La función asin de Arduino está en radians

angle_pitch_acc = asin (( float ) acc_y / acc_total_vector) * 57.296; // Calcular el ángulo de

inclinación

angle_roll_acc = asin (( float ) acc_x / acc_total_vector) * -57.296; // Calcula el ángulo de

balanceo

// Coloque el nivel de

burbuja MPU-6050 y anote los valores en las siguientes dos líneas para la calibración

angle_pitch_acc - = 0.0; // Valor de calibración del acelerómetro para el ángulo de

inclinación_roll_acc - = 0.0; // Valor de calibración del acelerómetro para rollo

if (set_gyro_angles) { // Si la IMU ya está iniciada

angle_pitch = angle_pitch * 0.9996 + angle_pitch_acc * 0.0004; // Corrija la deriva del ángulo de

inclinación del giro con el acelerómetro ángulo de ángulo

angle_roll = angle_roll * 0.9996 + angle_roll_acc * 0.0004; // Corrija la deriva del ángulo de giro

del giro con el ángulo de giro del acelerómetro

}

else { // Al principio inicia

angle_pitch = angle_pitch_acc; // Establezca el ángulo de inclinación del giroscopio igual al ángulo

de inclinación del acelerómetro

angle_roll = angle_roll_acc; // Establezca el ángulo de giro del giroscopio igual al ángulo del giro

del acelerómetro

set_gyro_angles = true ; // Establecer la marca de inicio de IMU

}

// Para amortiguar los ángulos de inclinación y balanceo se usa un filtro complementario

angle_pitch_output = angle_pitch_output * 0.9 + angle_pitch * 0.1; // Tome el 90% del valor de

tono de salida y agregue el 10% del valor de tono sin procesar

angle_roll_output = angle_roll_output * 0.9 + angle_roll * 0.1; // Tome el 90% del valor del rollo

de salida y agregue el 10% del valor del rollo en bruto

write_LCD (); // Escriba los valores de balanceo y tono en la pantalla LCD

while (micros () - loop_timer <4000); // Espere hasta que el loop_timer alcance 4000us (250Hz)

antes de comenzar el siguiente loop

loop_timer = micros (); // Restablecer el temporizador de bucle

Anexos 61

////////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////////////

// Añadido Juan A. Villalpando

// Bluetooth

// Se van a enviar 3 datos. El 0, el 1 y el 2.

byte Datos [2];

serialA = I2CBT.read ();

Datos [0] = 'a' ;

Datos [1] = angle_pitch_output;

Datos [2] = angle_roll_output;

// Envío de datos.

si (serialA == 49) {

I2CBT.write (Datos [0]);



serialA = 0;

}

////////////////////////////////////////////////// //////////////////////////////////////

}

void read_mpu_6050_data () { // Subrutina para leer los datos brutos del giroscopio y el

acelerómetro

Wire.beginTransmission (0x68); // Comience a comunicarse con el MPU-6050

Wire.write (0x3B); // Enviar el registro de inicio solicitado

Wire.endTransmission (); // Finaliza la transmisión

Wire.requestFrom (0x68,14); // Solicite 14 bytes desde el MPU-6050

while (Wire.available () <14); // Espere hasta que se reciban todos los bytes

acc_x = Wire.read () << 8 | Wire.read (); // Agregue el byte bajo y alto a la variable

acc_x acc_y = Wire.read () << 8 | Wire.read (); // Agregue el byte bajo y alto a la variable

acc_y acc_z = Wire.read () << 8 | Wire.read ();// Agregue el byte bajo y alto a la variable acc_z

temperature = Wire.read () << 8 | Wire.read (); // Agregue el byte bajo y alto a la variable de

temperatura

gyro_x = Wire.read () << 8 | Wire.read (); // Agregue el byte bajo y alto a la variable

Anexos 62

gyro_x gyro_y = Wire.read () << 8 | Wire.read (); // Agregue el byte bajo y alto a la variable

gyro_y gyro_z = Wire.read () << 8 | Wire.read (); // Añadir el byte bajo y alto a la variable gyro_z

}

void write_LCD () { // Subrutina para escribir el LCD

// Para obtener un bucle de programa de 250Hz (4us) solo es posible escribir un carácter por loop

// Escribir varios caracteres lleva mucho tiempo

si (lcd_loop_counter == 14) lcd_loop_counter = 0; // Restablecer el contador después de 14

caracteres

lcd_loop_counter ++; // Incrementa el contador

si (lcd_loop_counter == 1) {

angle_pitch_buffer = angle_pitch_output * 10; // Buffer el ángulo de inclinación porque cambiará

lcd.setCursor (6,0); // Poner el cursor LCD en posición a posición 0,0

}

if (lcd_loop_counter == 2) {

if (angle_pitch_buffer <0) lcd.print ( "-" ); // Imprimir - si el valor es negativo de lo

contrario lcd.print ( "+" ); // Imprimir + si el valor es negativo

}

if (lcd_loop_counter == 3) lcd.print (abs (angle_pitch_buffer) / 1000); // Imprimir el primer

número

si (lcd_loop_counter == 4) lcd.print ((abs (angle_pitch_buffer) / 100)% 10); // Imprimir el segundo

número

si (lcd_loop_counter == 5) lcd.print ((abs (angle_pitch_buffer) / 10)% 10); // Imprimir el tercer

número

si (lcd_loop_counter == 6) lcd.print ( "." ); // Imprimir el punto decimal

si (lcd_loop_counter == 7) lcd.print (abs (angle_pitch_buffer)% 10); // Imprimir número decimal


angle_roll_buffer = angle_roll_output * 10;

lcd.setCursor (6,1);

}


if (angle_roll_buffer <0) lcd.print ( "-" ); // Imprimir - si el valor es negativo de lo

contrario lcd.print ( "+" ); // Imprimir + si el valor es negativo

}

Anexos 63

if (lcd_loop_counter == 10) lcd.print (abs (angle_roll_buffer) / 1000); // Imprimir el primer número

si (lcd_loop_counter == 11) lcd.print ((abs (angle_roll_buffer) / 100)% 10); // Imprimir el segundo

número

si (lcd_loop_counter == 12) lcd.print ((abs (angle_roll_buffer) / 10)% 10); // Imprimir el tercer

número

si (lcd_loop_counter == 13) lcd.print ( "." ); // Imprimir el punto decimal

si (lcd_loop_counter == 14) lcd.print (abs (angle_roll_buffer)% 10); // Imprimir número decimal

}

void setup_mpu_6050_registers () {

// Active el MPU-6050



Wire.write (0x00); // Establecer el registro de inicio solicitado

Wire.endTransmission (); // Finalizar la transmisión

// Configurar el acelerómetro (+/- 8g)


Wire.write (0x1C); // Enviar el registro de inicio solicitado


Wire.endTransmission (); // terminar la transmisión

// Configurar el giroscopio (escala completa

500dps ) Wire.beginTransmission (0x68); // Comience a comunicarse con el MPU-6050



Wire.endTransmission (); // Fin de la transmisión

Anexos 64

Anexo 4

Presentación del dispositivo inalámbrico con sus componentes

Figura 35. Presentación de los componentes del dispositivo. Información tomada de una cámara Samsung

J7 Prime. Elaborado por el autor.

Bibliografía

Diario El Comercio. (11 de julio de 2014). “Artículo de revista, Cuchara inteligente es la

ayuda ideal para las personas con párkinson.”

http://www.elcomercio.com/guaifai/cuchara-inteligente-ayuda-ideal-personas.html

Diario El Comercio. (11 de 04 de 2015). “Artículo de revista, Un diagnóstico a tiempo es

la mejor forma de ayudar a los pacientes con párkinson.”

http://www.elcomercio.com/tendencias/diagnostico-pacientes-parkinson-salud-

neurodegenerativa.html

Parkinson's Disease Foundation. (2012). Sitio Web.

http://parkinson.org/understanding-parkinsons/what-is-parkinsons

Carvajal, L. (Enero de 2013). “Libro, El método deductivo de investigación.”

http://www.lizardo-carvajal.com/el-metodo-deductivo-de-investigacion/

De la Hoz. (2015). PDF, “Uso de redes sociales en el proceso de enseñanza y aprendizaje

por los estudiantes y profesores de la Universidad Antonio Nariño.”

http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=373544191008

Ferrer Jesús. (2010). “Repositorio, Conceptos básicos de la metodología de la

investigación.”

https://repository.uaeh.edu.mx/bitstream/bitstream/handle/123456789/16701/LECT

133.pdf?sequence=1

Jacqueline Wigodski. (2010). “Artículo de investigación, Metodología de la

investigación.”

http://metodologiaeninvestigacion.blogspot.com/2010/07/poblacion-y-muestra.html

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