Diseño y construcción de un prototipo de prótesis para miembro inferior con articulación de tobillo

Abstract

La siguiente investigación tiene como propósito diseñar y construir un prototipo de prótesis para miembro inferior con articulación de tobillo. Para llevar a cabo el diseño se ha seleccionado un paciente amputado a quien se le realizan una serie de mediciones que corresponden al nivel de amputación, tales como: peso, distancia del pie a la articulación del tobillo en la pierna sana, entre otros. Todo lo anterior con la intención de utilizarlos como criterios para la obtención de un modelo preliminar de la prótesis. Posteriormente, para efectuar la evaluación de los esfuerzos en el modelo planteado se consideran las posiciones más críticas presentes en la marcha humana: posición plantar, contacto de talón y fase de impulso. El análisis de tensiones se realiza utilizando un programa computacional, ABAQUS/CAE v6.8-4, basado en la técnica numérica de aproximación específicamente el Método de los Elementos Finitos (MEF). Los estados de carga fueron simulados y evaluados empleando las condiciones de contorno que adecuadamente se ajustan a los diferentes estados de cargas, tomando como criterio de diseño el peso de la persona igual a 80 Kg (2400N) así como un factor de impacto igual a tres (3) veces el peso del paciente para quien se particulariza el diseño de la prótesis. De los análisis numéricos se determinó que las fases más crítica eran la número 1 y 2 fase de apoyo plantar y de impulso respectivamente obteniéndose los factores de seguridad más bajo, sin embargo es de hacer notar que en ninguna de las fase antes mencionadas se superó el limite elástico de los materiales utilizados en la fabricación de las piezas que conforman el prototipo de prótesis. En la última fase de la investigación se realizaron las pruebas experimentales donde se determinó que el prototipo de prótesis era capaz de soportar los esfuerzos del paciente con lo cual se garantiza que el prototipo no fallara.