Kim, Myoung-Nam;Lee, Jeong-Woo;Chang, Bong-Hyun;Cho, Jin-Ho
Journal of Sensor Science and Technology
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v.9
no.1
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pp.51-60
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2000
This paper outlines the development of a non-pulsatile axial flow type blood pump control system. By utilizing blood pressure and heart rate, this system can assist the left ventricle in controlling blood pressure and blood volume. The system is comprised of a blood pump, signal sensor, signal interface, and signal-processing component. A control algorithm is also proposed which can control non-pulsatile, continuous blood flow in the human circulatory system. To facilitate the control required for non-pulsatile blood pump in a physiological system, an experimental control rule was developed utilizing ECG and blood pressure data, both of which are easily detectable variables in the body. The system was then tested using a mock-up circulation system and we found that it is possible that this systems could be temporarily used in clinic.
Journal of The Korean Society of Integrative Medicine
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v.11
no.2
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pp.221-230
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2023
Purpose : This study was performed to evaluate the effects of virtual reality combined robot assist gait training (VRG) on improvement of balance and respiratory function in chronic stroke patients. Methods : A single-blind, randomized controlled trial (RCT) was conducted with 35 chronic stroke patients. They were randomly allocated 2 groups; VRG group (n=18) and conservative treatment group (CG; n=17). The VRG group received 30 minutes robot assisted gait training combined virtual reality training, robot assisted gait training was conducted in parallel using a virtual reality device (2 sessions of 15 minutes in a 3D-recorded walking environment and 15 minutes in a downtown walking environment). In the conservative treatment group, neurodevelopmental therapy and exercise therapy were performed according to the function of stroke patients. Each group performed 30 minutes a day 3 times a week for 8 weeks. The primary outcome balance and respiratory function were measured by a balance measurement system (BioRescue, Marseille, France), Berg balance scale, functional reach test for balance, Spirometry (Cosmed Micro Quark, Cosmed, Italy) for respiratory function Forced vital capacity (FVC), forced expiratory volume in 1 second (FEV1), and maximum expiratory volume (PEF) were measured according to the protocol. The measurement were performed before and after the 8 weeks intervention period. Results : Both groups demonstrated significant improvement of outcome in balance and respiratory function during intervention period. VRG revealed significant differences in balance and respiratory function as compared to the CG groups (p<.05). Our results showed that VRG was more effective on balance and respiratory function in patients with chronic stroke. Conclusion : Our findings indicate that VRG can improve balance and respiratory function, highlight the benefits of VRG. This study will be able to be used as an intervention data for recovering balance and respiratory function in chronic stroke patients.
Background: In order to develop the acute heart failure model for the animal experiment of the pneumatic ventricular assist device, we decided to use young pig whose coronary artery distribution is almost the same as humans and also very cheap in price. The purpose of this study is to develop stable, reproducible acute ischemic heart failure model in swine using coronary artery ligation method. Material and Method: Five young pigs whose weights are the same as adult humans are under experiment. Each pig was under endotracheal intubation and connected to a mechanical ventilator. Through left lateral thoracotomy, we exposed the heart and induced ischemic heart failure by coronary artery ligation. The ligation began at the distal part of the left anterior descending coronary artery. After 5 minutes of initial ligation we reperfused the artery and then re-ligated. Before and after each ligation-reperfusion procedure we assessed the left ventricular end-diastolic pressure, arterial pressure, and cardiac index. We also measured left ventricular end-diastolic dimension, end-systolic dimension, fractional shortening, ejection fraction using intraoperative epicardial echocardiography. After appropriate heart failure was established with sequential (from distal part of LAD to proximal location) ligation-reperfusion-ligation procedure, we inserted the ventricular assist device and operated. Result: We established stable acute ischemic heart failure in 3 of 5 young pigs with this sequential ligation-reperfusion-ligation procedure, and could maintained 50% less ejection fraction before the procedure according to intraoperative epicardial echocardiography. We also observed no ventricular arrhythmia usually associated with simple coronary artery ligation in large animals and no cardiac arrest associated with ventricular arrhythmia or myocardial stunning. In pathologic specimen, we observed scattered ischemic myocardium in all around the ischemic field induced by coronary artery ligation. Conclusion: Under the concept of ischemic preconditioning, we developed safe and reproducible acute ischemic heart failure model in swine using sequential coronary artery ligation-reperfusion-ligation method.
Kim, Won-Gon;Lee, Chang-Ha;Kim, Ki-Bong;Ahn, Hyuk;Rho, Ryang-Joon
Journal of Chest Surgery
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v.29
no.11
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pp.1218-1222
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1996
The reported incidence of postcardiotomy cardiogenic shock not responding to conventional therapy is still 0.1 to 0.8%. For this group of patients, more aggressive form of circulatory support must be employed. Centrifugal pumps are a ventricular assist device most commonly used on this purpose, due to low cost and easy availability. Currently, however, clinical experience of centrifugal pumps as a ventricular assist device is rarely reported in Korea. From January 1992 to January 1996, 2986 patients underwent cardiac operations on cardiopulmonary bypass at Seoul National University Hospital. Refractory postcardiotomy cardiac failure requring ventricular support with a Biomedicus centrifugal pump developed in ten of these patients. There were eight men and two women, ranged in age from nine years to 77 years with a mean of 50$\pm$20 years. The primary surgical procedures consisted of isolated coronary revascularization in four patients, combined coronary revascularization and aortic valve replacement in two, aortic dissection repair in two, pulmonary embolectomy in one, and heart transplantation in one. Of the ten patients, five had left ventricular assistance, one had right ventricular assistance, and four had biventricular assistance. Duration of ventricular assistance ranged from 24 to 175 hours, with a mean of 76$\pm$51 hours. Seven patients were weaned from ventricular assistance, and four of them discharged. The causes of death for nonsurvivors were progressive cardiac failure in two patients and multiorgan failure, intractable ventricular fibrillation, irreversible brain injury, and mechanical problem, respectively, in the other four. Survival was not predicted by time on cardiopulmonary bypass, aortic cross-clamp time, or duration of ventricular support. Major complications included bleeding(7), renal failure(6), infection(3) and neurologic complication(2). These results indicate that a centrifugal pump can provide reasonably satisfactory short-term circulatory support.
This is a test report of system efficiency for the moving-actuator type Bi-ventricular assist device (AnyHear $t^{MT}$ ) Seoul National University). $AnyHeart^{TM}$), as an energy converter. utilities a brushless DC motor(S/M 566-26A. Sierracin/ Magnedyne, Carlsbad, CA. U.S.A.) generating their pendulous motion in the epicyclic gear train. It is necessary to know about the overall efficiency of the system. The system is subdivided into three parts: motor part, actuator part and blood sac part (including valves, etc.) according to system mechanism. The motor was operated with a variable range of torque. angular speed and width of voltage Pulse In this report. $AnyHeart^{TM}$ is focused on the efficiency of the motor and actuator parts. 4 $\ell/min$ pump output. which is normal condition of $AnyHeart^{TM}$ system, the total system efficiency is 8%, which is composed of 50%, 85% and 17% efficiency (motor Part, actuator Part and blood sac Part) respectively. In the analyzed result. applied input voltage on normal condition of $AnyHeart^{TM}$ is determined. Also speed Profile with considering filling state of blood sac is Provided. In the test of the in vitro mock circulation. some experimental results are Provided to demonstrate the effectiveness of the Presented approach.
Blood pump analysis process includes both mechanical and bio-mechanical aspects. Since a blood pump is a mechanical device, it has to be mechanically efficient. On the other hand, blood pumps function is sensitively related to the blood recirculation; hence, bio-factors such as hemolysis and thrombosis become important. This paper numerically investigates the mechanical and bio-mechanical performances of the Rotaflow in the extracorporeal membrane oxygenation(ECMO), Ventricular Assist Device(VAD), and full-load conditions. The operational conditions are defined as(400[mmHg], 5[L/min.]), (100[mmHg], 3[L/min.]), and (600[mmHg], 10[L/min.]) for ECMO, VAD, and full-load conditions, respectively. The results are presented and analyzed from the mechanical aspect via performance curves, and from bio-mechanical aspect via focusing on hemolytic characteristics. Regions of top and bottom cavities show recirculation in both ECMO and VAD condtions. In addition, Eulerian-based calculation of modified index of hemolysis(MIH) has been investigated. The results demonstrate that the VAD condition has the least risk of hemolysis among the others, while the full-load condition has the highest risk.
The intracardiac axial flow pump has been developed This device has several advantages: it fits well anatomically, its blood-contacting surface is small, and it is implanted as easily as an artificial heart valve replacement. The axial flow pump consists of an impeller and a motor, both of which are encased in a housing. Two types of impeller with 4 vanes and 6 vanes are used. Sealing of the motor shaft is achieved by means of a ferrofluidic seal. A flow of 5$\ell$/min was obtained at a differential pressure of 100mmHg with a motor speed of 7091rpm with the 4-vane impeller and 6402rpm with the 6-vane impeller. Sealing was kept against a pressure of 150mmHg at 7000rpm with the 4-vane impeller and 6402rpm with the 6-vane impeller. Sealing was kept against a pressure of 150mmHg at 7000rpm over 24 hours. The index of hemolysis was 0.056 with the 4-vane impeller and 0.214 with the 6-vane impeller. The intracardiac axial flow pump is a very promising circulatory support.
Bahar, Arash;Salavati-Khoshghalb, Mohsen;Ejabati, Seyed Mehdi
Smart Structures and Systems
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v.21
no.3
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pp.359-371
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2018
Strong seismic events commonly cause large drift and deformation, and functionality failures in the superstructures. One way to prevent functionality failures is to design structures which are ductile and flexible through yielding when subjected to strong ground excitations. By developing forces that assist motion as "negative stiffness forces", yielding can be achieved. In this paper, we adopt the weakening and damping method to achieve a new approach to reduce all of the structural responses by further adjusting damping phase. A semi-active control system is adopted to perform the experiments. In this adaptation, negative stiffness forces through certain devices are used in weakening phase to reduce structural strength. Magneto-rheological (MR) dampers are then added to preserve stability of the structure. To adjust the voltage in MR dampers, an inverse model is employed in the control system to command MR dampers and generate the desired control forces, where a velocity control algorithm produces initial required control force. An extensive numerical study is conducted to evaluate proposed methodology by using the smart base-isolated benchmark building. Totally, nine control systems are examined to study proposed strategy. Based on the numerical results of seven earthquakes, the use of proposed strategy not only reduces base displacements, base accelerations and base shear but also leads to reduction of accelerations and inter story drifts of the superstructure. Numerical results shows that the usage of inverse model produces the desired regulated damping, thus improving the stability of the structure.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.22
no.3_1spc
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pp.580-586
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2013
In general, manual wheelchairs have played important roles in moving patients from one place to another. However, patients have experienced discomfort getting on and off because of the need for physical assistance. This can be more serious if a patient has handicaps involving the arms or legs. In addition, it could be unpleasant for both the patient and assistant because of the need for extensive physical contact with each other. At times, a weak nurse feels that there is a risk when transferring a heavy patient from a bed to a wheelchair. In this paper, a new non-powered wheelchair is designed to assist in transferring a patient to their bed. This design considers the convenience of both the patient and assistant when the patient is transferred from a wheelchair to a bed and vice versa. The operation minimizes the physical contact between the assistant and the patient. The new wheelchair is also lightweight and portable compared with the normal popular wheelchair.
Objective: The purpose of this study was to develop and investigate the feasibility of a sit-to-stand assistive chair using a pneumatic cylinder. Design: Cross-sectional study. Methods: The sit-to-stand assistive chair was developed to assist the sit-to-stand movement by rising up of the chair by a pneumatic cylinder. After the user is seated on the chair, if the pneumatic cylinder pulls the seat plate when standing up, the spring of the pneumatic cylinder, which has been stretched, assists in rising the rear end of the seat plate so that the user can stand conveniently and comfortably. A feasibility test was performed in 10 heathy adults. The electromyographic muscle activation of the trunk and lower extremity muscles was analyzed, which included the erector spinae, rectus abdominis, quadriceps, tibialis anterior, gastrocnemius when standing up from sitting using the developed chair and standing up without using the developed chair. Results: As a result, the sit-to-stand assistive chair using a pneumatic cylinder was developed. In the feasibility test, the use of the developed chair had a decrease in rectus abdominis, quadriceps, tibialis anterior activation compared to those who did not use the device in the healthy adults. Conclusions: The sit-to-stand assistive chair using a pneumatic cylinder may be helpful to reduce the activation of the rectus abdominis, quadriceps, tibialis anterior muscles when performing a sit-to-stand movement. Through the results, the efficacy of the sit-to-stand assistive chair can be confirmed. In the future, further studies are warranted to investigate for the safety and efficacy of its use in the elderly population or those who are disabled.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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