Design and construction of a mobility device for a dog with atrophy in its front limbs
Projeto e construo de um dispositivo de mobilidade para um co com atrofia nos membros anteriores
Correspondencia: sespin@uta.edu.ec
Ciencias Tcnicas y Aplicadas
Artculo de Investigacin
* Recibido: 23 de abril de 2025 *Aceptado: 12 de mayo de 2025 * Publicado: 03 de junio de 2025
I. Ingeniero Mecnico, Magster en Diseo Mecnico, Docente Investigador de la Universidad Tcnica de Ambato de la Facultad de Ingeniera Civil y Mecnica de la Carrera de Mecnica, Ambato, Ecuador.
II. Ingeniero Mecnico, Investigador Independiente, Ambato, Ecuador.
III. Ingeniera Mecnica, Mster en Ingeniera Matemtica y Computacin, Mestre em Engenharia Mecnica - Producao Industrial, Docente Investigadora de la Universidad Tcnica de Ambato de la Facultad de Ingeniera Civil y Mecnica de la Carrera de Mecnica, Ambato, Ecuador.
IV. Ingeniero Mecnico, Magster en Ingeniera Mecnica mencin en Diseo de Sistemas Mecnicos, Hidrulicos y Trmicos, Tcnico Docente de la Universidad Tcnica de Ambato de la Facultad de Ciencias Agropecuarias, Ambato, Ecuador.
Resumen
El presente artculo trata de investigar alternativas sobre dispositivos de asistencia aplicados en extremidades caninas; en el Ecuador la implementacin de prtesis no tiene mucha acogida a pesar de tener varios animales que nacen con malformaciones, sin extremidades tanto traseras como delanteras o las pierden a causa de accidentes o enfermedades irreversibles. El objetivo principal es disear y construir un dispositivo de movilidad para un can con atrofiamiento en sus extremidades delanteras. Para ello, se emple una Metodologa donde se identific la necesidad de la mascota, se propuso tres alternativas de diseo y se seleccion la ms funcional en funcin de las medidas corporales y antropomtricas, se dise y model en un software CAD para posteriormente mediante manufactura aditiva imprimir en 3D y realizar pruebas de funcionamiento.
Los resultados muestran que se ponder tres alternativas de coches similares: Caso 1 Ma; caso 2 - TurboRoo y caso 3 - Tomasa, obteniendo este ltimo una ponderacin de 13 puntos, siendo el de mayor valor y sobre el que se tom como ejemplo para el diseo. Para el diseo se obtuvieron los datos del can que tiene aproximadamente 3 aos de edad con atrofiamiento en sus extremidades delanteras, se realiz el diseo y clculos del dispositivo de movilidad, se imprimi en 3D utilizando el polmero ABS por ser resistente al impacto, se dise y construy la estructura ejes y pasadores, posteriormente se realiz pruebas de funcionamiento.
Teniendo como finalidad, conforme a los dispositivos de asistencia aplicados en extremidades delanteras se ponder y se seleccion la silla de ruedas del caso Tomasa, debido a que es el mejor que se adapta a las necesidades del can beneficiario. El dispositivo de movilidad se diseado y construido resiste una carga mnima de 32.34 N, lo que corresponde al 60% del peso total del can, de manera que es seguro y estable al movimiento de la mascota. La construccin del dispositivo de asistencia se realiz a travs de manufactura aditiva por impresin 3D, utilizando un filamento de polmero ABS por sus excelentes propiedades mecnicas. El dispositivo de movilidad fue evaluado por un mdico veterinario, quien verifico que la anatoma del can no se vea afectada con el uso de esta.
Palabras clave: Dispositivo de movilidad; can; malformacin; diseo; manufactura aditiva 3D.
Abstract
This article investigates alternatives for assistive devices applied to canine limbs. In Ecuador, the implementation of prostheses is not widely accepted despite having several animals born with malformations, missing both hind and fore limbs, or losing them due to accidents or irreversible illnesses. The main objective is to design and build a mobility device for a dog with forelimb atrophy. To achieve this, a methodology was used to identify the pet's needs, propose three design alternatives, and select the most functional one based on body and anthropometric measurements. The model was designed and modeled using CAD software, followed by additive manufacturing, 3D printing, and functional testing.
The results show that three alternatives of similar cars were considered: Case 1 - Ma; Case 2 - TurboRoo; and Case 3 - Tomasa. The latter received a score of 13 points, being the highest value and the one used as an example for the design. For the design, data was obtained from the dog, which is approximately 3 years old with atrophy in its front limbs. The mobility device was designed and calculated. It was 3D printed using ABS polymer because it is impact-resistant. The structure, axles, and pins were designed and built, and then functional tests were performed.
Based on the available assistive devices for the front limbs, the wheelchair used in the Tomasa case was considered and selected because it best suited the needs of the recipient dog. The mobility device was designed and built to withstand a minimum load of 32.34 N, which corresponds to 60% of the dog's total weight, ensuring it is safe and stable during movement. The assistive device was constructed using additive manufacturing via 3D printing, using an ABS polymer filament for its excellent mechanical properties. The mobility device was evaluated by a veterinarian, who verified that the dog's anatomy would not be affected by its use.
Keywords: Mobility device; dog; malformation; design; 3D additive manufacturing.
Resumo
Este artigo investiga alternativas para dispositivos de assistncia aplicados a membros caninos. No Equador, a implementao de prteses no amplamente aceita, apesar de vrios animais nascerem com malformaes, ausncia de membros posteriores e anteriores, ou perda destes devido a acidentes ou doenas irreversveis. O objetivo principal projetar e construir um dispositivo de mobilidade para um co com atrofia dos membros anteriores. Para isso, foi utilizada uma metodologia para identificar as necessidades do animal, propor trs alternativas de projeto e selecionar a mais funcional com base em medidas corporais e antropomtricas. O modelo foi projetado e modelado utilizando software CAD, seguido por manufatura aditiva, impresso 3D e testes funcionais.
Os resultados mostram que trs alternativas de carros semelhantes foram consideradas: Caso 1 - Ma; Caso 2 - TurboRoo; e Caso 3 - Tomasa. Este ltimo recebeu uma pontuao de 13 pontos, sendo o valor mais alto e o utilizado como exemplo para o projeto. Para o projeto, os dados foram obtidos do co, que tem aproximadamente 3 anos de idade e atrofia nos membros anteriores. O dispositivo de mobilidade foi projetado e calculado. Ele foi impresso em 3D usando polmero ABS, por ser resistente a impactos. A estrutura, os eixos e os pinos foram projetados e construdos, e ento foram realizados testes funcionais.
Com base nos dispositivos de assistncia disponveis para os membros anteriores, a cadeira de rodas utilizada no caso Tomasa foi considerada e selecionada por ser a mais adequada s necessidades do co receptor. O dispositivo de mobilidade foi projetado e construdo para suportar uma carga mnima de 32,34 N, o que corresponde a 60% do peso total do co, garantindo sua segurana e estabilidade durante o movimento. O dispositivo de assistncia foi construdo por manufatura aditiva via impresso 3D, utilizando um filamento de polmero ABS por suas excelentes propriedades mecnicas. O dispositivo de mobilidade foi avaliado por um veterinrio, que verificou que a anatomia do co no seria afetada por seu uso.
Palavras-chave: Dispositivo de mobilidade; co; malformao; design; manufatura aditiva 3D.
Introduccin
Al igual que los humanos, los animales tambin tienen el derecho de tener una vida plena y cmoda. Sin embargo, en Ecuador la implementacin de prtesis no tiene mucha acogida a pesar de tener muchos animales que nacen con malformaciones, sin extremidades tanto traseras como delanteras o las pierden a causa de accidentes o enfermedades irreversibles. Dentro del pas, existe un dficit en el mercado veterinario referente a la fabricacin de prtesis o dispositivos como un coche de asistencia. por lo que las personas no presentan el deseo de cuidar o adoptar mascotas con discapacidad, lo cual causa un tipo de discriminacin para estos seres vivos (Romero Salazar, P. D. 2016),
Los materiales que se utilizan para la realizacin de prtesis o dispositivos de movilizacin de canes son diversos, pero usualmente la gran parte de estos productos son fabricados con aluminio, termoplsticos, polmeros, madera incluso metales, que se aplica en la estructura principal, componentes y accesorios complementarios, todo en dependencia de las condiciones y especificaciones en las que se encuentra el animal, considerando todas las caractersticas y medidas necesarias, ya que al disear sin tomar en cuenta los aspectos mencionados puede provocar otro tipo de problemas como es la fatiga, incomodidad, dolor, heridas o aceleracin de un proceso de desviacin columnar.
Desarrollo
Revisin de la Literatura
En la investigacin elaborada por Arauz et al. (2021), con el tema New technologies applied to canine limb prostheses, redactan que en la actualidad el inters por el desarrollo de prtesis para extremidades caninas y sistemas de asistencia es uno de los temas tratados por la medicina veterinaria con la ayuda de alternativas tecnolgicas avanzadas, las cuales son diseo y modelado asistido por computadora y aplicacin de procesos biomecnicos de fabricacin mediante mecanizados, infusin al vaco, impresin 3D, inyeccin, etc., se pueda obtener prtesis o dispositivos de asistencia de acuerdo a las medidas y necesidades exactas del animal, con el objetivo de omitir la opcin de un sacrificio y ofrecer una amputacin de las extremidades en el mayor de los casos y reemplazo de las mismas con prtesis, para la restauracin de la funcin normal de las extremidades con mtodos de rehabilitacin y adaptacin.
En el trabajo desarrollado por Rojas y Walker (2012), con el tema Malformaciones Congnitas: Aspectos Generales y Genticos, se detalla que el 10% de las malformaciones en el mundo se dan por causas ambientales, el 25% por factores genticos en la etapa teratgena donde la mayor parte de rganos y sistemas se estn formando en el periodo de gestacin y el 65% se da por factores multifuncionales como accidentes y enfermedades catastrficas o leves. Las malformaciones son muy complicadas de establecer ya que se deben a factores genticos asemejados a defectos del tubo neutral o un sndrome de CHARGE, los cuales alternan los genes del feto, en muchos de los casos los animales que nacen con este tipo de condiciones son sacrificados o se adaptan a su condicin de vida, como es el caso de animales sin extremidades traseras o delanteras, pero a lo largo de su vida desarrollan deformaciones o desviaciones de la columna vertebral.
Segn el artculo cientfico de Csar et al. (2018), con el tema: Uso y aplicacin de la tecnologa de impresin y bioimpresin 3D en medicina, redactan que la tecnologa por adicin se volvi una opcin de prototipado inmediato que se puede aplicar a todas las rea de la ciencia e industria, brindando ayuda indispensable a la medicina para todo ser vivo, bajo el proceso de bioimpresin 3D, formando extremidades, rganos, tejidos, dispositivos de asistencia y prtesis personalizadas, mediante la utilizacin de un equipo y software especializado, donde a partir de las necesidades del paciente se crea un diseo y modelo tridimensional, el cual la impresora reconoce el cdigo y empieza el proceso de construccin por adicin capa por capa con el material seleccionado (filamentos de fibras, polmeros o metales). Para un proceso de impresin 3D es importante estudiar y conservar en su totalidad la anatoma del paciente.
En la investigacin realizada por Blake et aal. (2019), con el tema: Medical Three-Dimensional Printing in Zoological Medicine, afirman que, para la modelacin de un diseo tridimensional anatmico biolgico es importante desarrollar una secuencia de actividades con la utilizacin de aplicaciones de software (diseo asistido por computadora), debido a que se requiere una codificacin para que una impresora 3D especializada cree el modelo anatmico. La impresin 3D ha creado un amplio campo en la medicina humana y veterinaria debido a su capacidad de poder desarrollar prtesis, implantes, instrumentacin quirrgica, modelos anatmicos, sistemas de asistencia, tejidos, rganos, etc. En el campo de la veterinaria la impresin tridimensional ha sido aplicada en especies no tradicionales, pero los casos con un mayor ndice de atencin son los perros y gatos debido a su capacidad de adaptacin.
De acuerdo con el artculo cientfico de Pınar YILGR HURİ, ağdaş OTO (2021), redactan los principios bsicos de la tecnologa por adicin (3D) y aplicaciones en el campo educativo, experimental y medicina veterinaria, detallando que el aumento de la aplicacin del proceso de impresin en 3D, es un avance tecnolgico que el campo de la medicina est aprovechando al mximo, debido al prototipado inmediato y conformado de componentes funcionales gracias a la gran variedad de materiales para el conformado, los cuales llegan a ser no txicos al estar en contacto directo con un ser vivo. El artculo afirma que para un modelado se puede hacer uso de programas CAD y toma de medidas especificadas, reconstruccin de datos mediante imgenes transversales, resonancias magnticas, ultrasonidos, rayos X o escneres de superficies en 3D.
Por todo esto el presente trabajo de investigacin se centra en el estudio y desarrollo de los parmetros necesarios para del diseo y construccin de un coche de asistencia destinado al can y mejorar las condiciones de vida del mismo.
Metodologa
La metodologa utilizada fue: bibliogrfica, experimental, cuantitativo, descriptivo, exploratorio y explicativo que se detalla a continuacin:
Identificacin de la necesidad del can
Investigacin de alternativas de diseo
Seleccin del dispositivo de asistencia
Toma de medidas del can
Diseo y modelado del dispositivo de movilidad utilizando software CAD
Seleccin de alternativa de manufactura
Anlisis de impresin 3D
Obtencin de materia prima
Definicin de parmetros de impresin
Conformado e impresin 3D
Verificacin de los componentes impresos
Ensamble del dispositivo de movilidad
Pruebas de funcionamiento
Resultados y Discusin
Para la elaboracin del dispositivo de asistencia se analiz tres alternativas, tanto para el diseo del dispositivo de movilidad, el proceso de manufactura y el material de impresin en 3D. Se procedi a ponderar las alternativas del dispositivo de movilidad, de acuerdo con los criterios de Resistencia, seguridad, ergonoma, sujecin y peso, se seleccion la alternativa mayor puntuada. Los valores de ponderacin fueron: 1 = Deficiente, 2 = Moderado y 3 = Excelente. Dicha ponderacin se muestra en la Tabla N1.
Tabla N 1 Ponderacin del dispositivo de asistencia para extremidades delanteras
CRITERIOS |
ALTERNATIVAS |
|||
Alternativa 1 Caso Mia |
Alternativa 2 Caso TurboRoo |
Alternativa 3 Caso Tomasa |
|
|
Resistente |
3 |
2 |
3 |
|
Seguro |
3 |
1 |
3 |
|
Ergonmico |
2 |
1 |
2 |
|
Sujecin |
2 |
3 |
2 |
|
Peso |
1 |
3 |
3 |
|
TOTAL |
11 |
10 |
13 |
|
Elaborado: Autores
Conforme a la ponderacin de los dispositivos de asistencia para extremidades delanteras se selecciona la alternativa 3, que corresponde al caso Tomasa, debido a que tiene un valor de 13, que la mayor en comparacin a los dems dispositivos.
Alternativas de proceso de manufactura
Dentro de las alternativas de los procesos de manufactura se tiene tres tipos: manufactura aditiva, manufactura sustractiva y manufactura formativa, a travs de los cuales se puede fabricar un dispositivo protsico. A continuacin, en la Tabla N 2, se detalla en resumen cada una de estas alternativas.
Tabla N 2 Alternativas de procesos de manufactura
Alternativa 1 |
Alternativa 2 |
Alternativa 3 |
Manufactura Aditiva |
Manufactura Sustractiva |
Manufactura Formativa |
Es el proceso de fabricacin capa por capa, donde el extrusor funde el material y va posicionndolo conforme a la geometra deseada. |
Es el proceso de fabricacin por arranque de viruta, donde el herramental va desbastando el material de un broque en bruto para ir dando la forma deseada. Trabaja a travs de trayectorias generadas por un computador CAM. |
Es el proceso de fabricacin a travs de un molde, puede ser de inyeccin, fundicin o conformado al vaco. Donde el material adquiere la forma gracias a la presin y al calor suministrado. |
|
|
|
Fuente: by H. Protolabs Network, What is 3D printing? How does 3D printing work?, Hubs. Accedido: 11 de enero de 2024
Seleccin del proceso de manufactura
En la Tabla N 3, se evala cada una de las alternativas de procesos de manufactura de acuerdo con los criterios planteados.
Tabla N 3 Ponderacin del proceso de manufactura
CRITERIOS |
ALTERNATIVAS |
||
Alternativa 1 Manufactura Aditiva |
Alternativa 2 Manufactura Sustractiva |
Alternativa 3 Manufactura Formativa |
|
Costo de fabricacin |
3 |
1 |
1 |
Acabado superficial |
2 |
3 |
3 |
Tiempo de fabricacin |
2 |
1 |
3 |
Impacto en el medio ambiente |
3 |
1 |
2 |
Disponibilidad del proceso |
2 |
2 |
2 |
TOTAL |
12 |
8 |
11 |
Elaborado: Autores
Conforme a la ponderacin de los procesos de manufactura se selecciona la alternativa 1 manufactura aditiva, presenta un valor mayor en comparacin a los dems procesos.
Alternativas del filamento de impresin 3D
Dentro de las alternativas de filamentos en 3D se encuentran cuatro tipos de materiales que son empleados en la industrial aditiva, cada uno de ellos cuenta con propiedades caractersticas que los hace diferentes. A continuacin, en la Tabla N 4, se detalla en resumen cada una de estas alternativas.
Tabla N4 Alternativas de filamentos de impresin 3D
Alternativa 1 |
Alternativa 2 |
Alternativa 3 |
Alternativa 4 |
|||
PLA |
ABS |
PETG |
ASA |
|||
Es un tipo de filamento biodegradable, resistente, poco flexible, empleado en elementos para decoracin, prototipos estticos |
Filamento de ingeniera por su excelente resistencia, rigidez y dureza. Empleada en la industria para la fabricacin de componentes automovilsticos, prtesis mdicas, y juguetes. Tiene la capacidad de ser mecanizable y postprocesado. |
Filamento flexible, empleado en la industria para la elaboracin de productos alimenticios debido a que no es txico y resiste ataques qumicos. |
Filamento con excelentes propiedades de resistencia en condicin de intemperie, ideal para componentes de vehculos o piezas mecnicas expuestas al ambiente. |
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Es un tipo de filamento biodegradable, resistente, poco flexible, empleado en elementos para decoracin, prototipos estticos |
Filamento de ingeniera por su excelente resistencia, rigidez y dureza. Empleada en la industria para la fabricacin de componentes automovilsticos, prtesis mdicas, y juguetes. Tiene la capacidad de ser mecanizable y postprocesado. |
Filamento flexible, empleado en la industria para la elaboracin de productos alimenticios debido a que no es txico y resiste ataques qumicos. |
Filamento con excelentes propiedades de resistencia en condicin de intemperie, ideal para componentes de vehculos o piezas mecnicas expuestas al ambiente. |
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Fuente: Filament2Print, PLA Smartfil Negro. Accedido: 15 de enero de 2024. [En lnea]. Disponible en: https://filament2print.com/es/pla-smartfil/721-pla-smartfil-negro.html
Seleccin del filamento de impresin 3D
En la Tabla N 5, se evala cada una de las alternativas de dispositivos de asistencia de acuerdo con los criterios planteados.
Tabla N 5 Ponderacin de los filamentos de impresin en 3D
CRITERIOS |
ALTERNATIVAS |
|||
Alternativa 1 PLA |
Alternativa 2 ABS |
Alternativa 3 PETG |
Alternativa 4 ASA |
|
Propiedades mecnicas |
2 |
3 |
3 |
3 |
Facilidad de impresin |
3 |
2 |
2 |
1 |
Durabilidad |
1 |
3 |
3 |
2 |
Disponibilidad |
3 |
3 |
2 |
2 |
Costo |
2 |
2 |
1 |
1 |
TOTAL |
11 |
13 |
11 |
10 |
Elaborado: Autores
Conforme a la ponderacin de filamentos de impresin en 3D se selecciona la alternativa 2 ABS, debido a que tiene un valor mayor en comparacin a los dems filamentos.
Resumen de alternativas seleccionadas
En la Tabla N 6, se detalla las alternativas que fueron seleccionadas para el diseo y construccin del dispositivo de asistencia (silla de ruedas) para extremidades delanteras.
Tabla N 6 Alternativas Seleccionadas
INDICADOR |
ALTERNATIVAS |
|
Dispositivo de asistencia |
Alternativa 3 |
Caso Tomasa |
Proceso de manufactura |
Alternativa 1 |
Manufactura Aditiva |
Material de impresin 3D |
Alternativa 2 |
Filamento ABS |
Elaborado: Autores
Identificacin de la necesidad del can
El proyecto tcnico se basa en la discapacidad de movilidad que presenta Neno, el can de raza mestiza de aproximadamente 3 aos. Mantiene una deformidad en sus dos extremidades anteriores, esto por motivos de una mala formacin gentica producidos por el cruce entre perros de su mismo crculo. Por tal razn, desde su nacimiento ha tenido que movilizarse de manera errnea, adaptndose a su discapacidad a travs de arrastramientos empujados por sus extremidades posteriores.
Ilustracin N 1 Condicin fsica de Neno
Requerimientos y mediciones del can
Neno al no poseer sus dos extremidades anteriores requiere de un dispositivo que le pueda asistir en su movilidad, de manera eficiente, confortable y que no le cueste moverse de un lado a otro y tambin que le permita realizar sus actividades normales. Para esto se tuvo en consideracin los lineamientos y medidas que presenta el can, las mismas que se detallan en la Tabla N7.
Tabla 1N 7 Medidas del can
DESCRIPCIN |
MEDIDA |
Dimetro del cuello |
63.7 mm |
Dimetro del pecho |
130.5 mm |
Dimetro del abdomen |
114.6 mm |
Dimetro de la extremidad anterior |
73.2 mm |
Longitud comprendida entre el inicio del cuello y el inicio de la cola |
330 mm |
Altura Lomo-piso |
255 mm |
Longitud comprendida entre extremidad anterior y extremidad posterior |
220 mm |
Ancho del can |
200 mm |
Peso |
5.5 kg |
Clculo del esfuerzo-deformacin de la estructura
A travs de un programa CAE se realiz el anlisis del esfuerzo de la estructura, como se puede observar en el Grfico N 1.
Grfico N 1 Simulacin del esfuerzo en la estructura
Elaborado: Autores
Dando
como resultado un esfuerzo de Von Mises de ,
lo que significa que la estructura soportar sin problema alguno toda la carga
ejercida por la caja torxica del can.
A continuacin, se procede a calcular el factor de seguridad de la estructura aplicando la Ec. 3
Datos:
Si
el
elemento resiste
La estructura resiste a la carga.
El diseo se est considerado en base a la rigidez del elemento, es decir a la deformacin por ende el factor de seguridad es elevado. El anlisis de la deformacin de la estructura se lo determin de igual manera a travs de un programa CAE, como se puede observar en la Grfico N 2.
Grfico N 2 Simulacin de la deformacin de la estructura
Elaborado: Autores
La
deformacin de la estructura tiene un valor de lo
que se le considera despreciable teniendo en cuenta que el elemento ms crtico
del dispositivo de asistencia es la estructura por las cargas que soporta.
Para determinar el dimetro que deben tener las ruedas se bas fundamentalmente en el principio de llegar a alcanzar la altura que normalmente tiene el can, Segn (A. Bustos Aedo, 2023); recomienda que dicha distancia se la puede determinar midiendo en la parte trasera del can, desde el suelo hasta el lomo; obteniendo como resultado una altura de 25.5 cm. Adems, (WalkinPets 2024), menciona que tambin es necesario considerar el peso del animal para determinar el dimetro correcto de las ruedas, como se puede observar en el Grfico N 3, detalla las dimensiones de la rueda acorde al peso y a la medida de sus extremidades.
El can beneficiario pesa 12.1 lb, por lo tanto, se requiere de una rueda de 7 8, transformando al SI da un dimetro de 20 cm para que una vez ensamblado todo el dispositivo de asistencia recupere su altura normal.
Grfico N 3 Dimetro de las ruedas acorde al peso del can
Las dos ruedas principales del dispositivo de asistencia fueron tomadas de un coche de beb de la marca Happy Baby modelo (Klaus 2024). Debido a que este tipo de ruedas son livianas, resistentes y duraderas. Apropiadas para una silla de ruedas para un can de raza pequea que no ejerce mucha fuerza sobre el dispositivo. A continuacin, en la Tabla N 8, se detalla las especificaciones de las ruedas grandes.
Tabla N 8 2Especificaciones de la rueda delantera
RUEDA GRANDE HAPPY BABY KLAUS |
|||
CARACTERSTICAS |
REPRESENTACIN |
|
|
Dimetro externo |
200 mm |
|
|
Dimetro interno |
8 mm |
|
|
Ancho |
45 mm |
|
|
Peso |
171 g |
|
|
Material |
Goma Eva de alta densidad |
|
Se emple una rueda pequea tipo scooter de la marca Oxelo, la cual presenta una buena resistencia a la abrasin; perfecta para superficies de los suelos que tiene la Fundacin Paquito donde el can habita actualmente. De igual forma cuenta con un rodamiento en su parte interna para que pueda revolucionar la rueda respecto al eje. En la Tabla N 9, se detalla las especificaciones de misma.
Tabla N 93 Especificaciones de la rueda trasera
Rueda pequea Oxelo |
|||
CARACTERSTICAS |
REPRENTACIN |
||
Dimetro externo |
76 mm |
|
|
Dimetro interno |
8 mm |
||
Ancho |
24 mm |
||
Peso |
110 g |
||
Material |
Poliuretano |
||
Rodamiento |
Clase: |
ABEC 5 |
|
ISO: |
Class 5 |
Seleccin de los tornillos, tuercas y arandelas de sujecin
Se ha considerado que una vez que los tornillos estn ajustados queden perdidos en la pechera con la finalidad de que no tengan contacto con la piel del can, debido a que esto provocara rozamiento y dara lugar a infecciones en la piel del can.
Los tornillos que sujetan la pechera con la estructura se los selecciona en funcin al dimetro del agujero y a la longitud, como se puede observar en el Grfico N4, de tal manera que se necesita de un tornillo que atraviese los dos componentes y sirva como conexin, los mismos que son ajustados con una arandela y una tuerca al otro extremo dejndolos conectados.
Grfico N 4 Representacin de la unin de la pechera con la estructura
Datos:
Para determinar la longitud necesaria de los tornillos se suman los espesores que tendran contacto con el mismo, entre ellos se encuentra la base de la pechera y la estructura como tal.
La longitud mnima que debe tener el tornillo es de 26 mm, por lo tanto, en el mercado se puede encontrar tornillos de 30 mm de longitud, el mismo que sera apropiado para la sujecin entre los dos componentes.
Grfico N 5 Seleccin de tornillos
Seleccin del anillo de retencin
El anillo de retencin es seleccionado en funcin a las dimensiones de la ranura, la misma que fue maquinada en el torno. La ranura tiene un ancho de 0.9 mm y un dimetro de 6.7 mm, por lo tanto, al maquinar el eje se redujo su dimetro 1mm para que d lugar a la ranura donde ingresa externamente el anillo de retencin.
Grfico N 6 Seleccin de anillos de retencin
Se seleccion un anillo de retencin DSH-7 DIN 471 para asegurar las ruedas grandes y la estructura en el eje, para que de esta manera permanezcan fijos.
El dispositivo de asistencia cuenta con dos correas se sujecin, las cuales son empleadas para mantener al can fijo en la pechera. Dichas correas de sujecin o tambin conocidas como reatas son utilizadas en el campo de la medicina veterinaria en arneses, correas de paseo o incluso en estructuras mdicas como lo son los bozales. Esto gracias a la gran resistencia que presenta el nylon que es el material con el que estn fabricados las correas. Adems, la reata de nylon garantiza la comodidad, seguridad y la salud del animal.
Cada correa de sujecin cuenta con una abrazadera de neopreno, este tejido sinttico es empleado en la industria mdica por sus excelentes propiedades hipoalergnicas, utilizado en revestimientos de prtesis de pierna, brazo e incluso en animales en prtesis de extremidades. Es un buen aislante trmico y resistente a la intemperie.
El dispositivo de asistencia al contar con una pechera donde va a descansar la caja torcica del can y sus extremidades deformadas. Dispone de un forro suave, cmodo y duradero. El forro est conformado por dos tipos de telas una inferior y otra superior unidas mediante un proceso de costura.
En la parte inferior del forro se encuentra una tela Micropolar, dicho tejido es recomendado por su suavidad y su capacidad de absorber la humedad, mantenindose de esta manera seco y cmodo debido a que es altamente aislante.
En la parte superior del forro se encuentra la Airnet Spacer plus 310, este tipo de tejido es empleado en la industria por su buen acolchonamiento, resistente a la friccin y sobre todo permite la circulacin de aire por todo el tejido, lo que es necesario para el forro de la pechera debido a que al estar en contacto con el pelaje del can puede almacenar calor y este tipo de tejido ayuda a dispersar el calor mantenindolo seco y libre de irritaciones.
Tabla N 10 Proceso de construccin del dispositivo de asistencia
PROCESO DE DISEO Y MODELADO |
||
N |
DESCRIPCIN |
REPRESENTACIN |
1 |
Tomar medidas del can para la obtencin de los parmetros indispensables que se debe considerar para el modelado del dispositivo de asistencia. |
|
2 |
Modelar la pechera a travs de un programa asistido por computador CAD, la misma que debe ir acorde a las siguientes medidas: el ancho del abdomen del can, el dimetro de sus extremidades anteriores y la distancia existente entre patas. De igual forma, se contempla el tipo de costillas o la forma en la que estn distribuidas para que la pechera se pueda adaptar. |
|
3 |
Disear cuatro aberturas en el filo superior de la pechera debido a que van a cruzar las correas ajustables que aseguran al can. |
|
4 |
Se realiz perforaciones en las paredes de la pechera para que el calor no se concentre dentro de la misma y exista ventilacin entre la superficie interna de la pechera con el pelaje del can. |
|
5 |
En la parte inferior de la pechera posee una figura cuadrada con 4 agujeros por donde pasan 4 tornillos que sirve de conexin con la estructura (soporte) de tal manera que dichos tornillos quedan perdidos en la pechera y no tienen contacto con el pelaje del can. |
|
6 |
Modelar la estructura (soporte) del dispositivo teniendo en cuenta los ngulos de inclinacin de los dos extremos debido a que se debe cumplir la altura medida entre el suelo y el lomo del can, con la finalidad de recuperar su altura normal. |
|
7 |
En la parte superior de la estructura se distribuyen cuatro agujeros los cuales sirven de conexin con la pechera. |
|
8 |
La estructura est compuesta por dos ramas, es decir, se model una rama delantera por donde cruz el eje que conecta las dos ruedas principales. Dicha rama presenta un diseo particular a fin de alivianar peso y siga manteniendo su resistencia. Con respecto al diseo de la rama trasera de igual forma cruza un eje de menor longitud que sirve de conexin entre la estructura y la rueda de scooter. De esta forma dicha rueda brinda estabilidad tanto a la estructura como al dispositivo de asistencia en s. |
|
La fabricacin de los principales componentes del dispositivo de asistencia se lo llev a cabo a travs de manufactura aditiva, considerando los siguientes parmetros: Filamento ABS de 1.75 mm de dimetro, temperatura de impresin 230C, temperatura de la cama de impresin 90C, altura de capa de 0.2 mm, velocidad de impresin 50 mm/s, cantidad de material utilizado 195.03 g, obteniendo un producto final como se muestra en el Grfico N 7.
Grfico N 7 Proceso de Construccin
Evaluacin y pruebas de funcionamiento del dispositivo de asistencia aplicados en el can
Se procedi a evaluar el dispositivo de movilidad conforme a los parmetros fsicos y ergonmicos, mediante un proceso experimental aplicado en el can. De manera que pueda recuperar su movimiento natural sin esfuerzos. Los resultados fueron comprobados y contrastados a travs de un criterio mdico veterinario, como se observa en el Grfico N 8.
Grfico N 8 Evaluacin y pruebas de funcionamiento del dispositivo
Para el uso del can es importante tener en cuenta que un dispositivo protsico lleva un tiempo de adaptacin, debido a que es un elemento nuevo para el animal. Conforme se familiariza el can con el dispositivo de asistencia ir movilizndose con ms seguridad en la fundacin.
Conclusiones
La silla de ruedas diseada especficamente para el caso de Tomasa representa una solucin altamente efectiva y personalizada, ya que se adapta de manera ptima a las caractersticas morfolgicas y necesidades funcionales del can beneficiario. Esto se sustenta en criterios tcnicos que consideran no solo su peso y dimensiones, sino tambin su ergonoma y tipo de sujecin, permitiendo una movilidad segura y eficiente.
La resistencia estructural del dispositivo ha sido validada mediante la capacidad de soportar el 60% del peso total del animal (32.34 N), lo que garantiza estabilidad dinmica y minimiza riesgos durante la deambulacin. Esta caracterstica es esencial para mantener la seguridad del animal durante su uso diario y resguardar su integridad fsica.
La manufactura aditiva mediante impresin 3D con filamento ABS y el costo de produccin competitivo ($231.57) demuestran que es posible generar soluciones accesibles y de alta calidad para dispositivos de asistencia animal. Esto resalta la viabilidad de utilizar tecnologas emergentes para democratizar el acceso a herramientas que mejoren la calidad de vida de los animales con discapacidades.
La validacin clnica del dispositivo, realizada por un mdico veterinario, confirma que la anatoma y el bienestar del animal no se ven comprometidos, lo que respalda su idoneidad para el uso prolongado. Adicionalmente, se ha establecido un protocolo de adaptacin gradual para permitir que el can se familiarice con la silla de ruedas, asegurando un proceso de integracin positivo y saludable.
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