The purpose of this study was to develop a portable and convenient closed-loop contrel type electrical stimulator for patients with foot drop. This system restores walking movement as well as prevents from atrophy or necrosis of lower limb muscles and increases blood circulation in hemiplegic patients caused by traffic accident, industrial disaster or stoke. This system detects the changes of the ankle joint angle during walking, and then controls the stimulus intensity automatically to maintain the programmed level of the ankle joint angle. Also, this automatic system controls the stimulus intensity which is affected by increased electrode impedance resulting from long time use. The system detects the joint angle by an optical sensor and includes modified PID control which adjusts the stimulus intensity if the joint angle deviates from the preset value. Stimulus parameters are 30~80 volt, 40 Hz, and 0.2 ms. The system was applied to five hemiplegic patients for 42 days. Duration of stimulation was 15 min/day for the first week and then the duration was gradually increased to 30, 60, 90 and 120 min/day. The muscle force was increased up to 29.7%, muscle fatigue was decreased compared with the level before stimulation and the pattern of locomotion was improved. These results suggest that the electrical stimulator with closed-loop control type is more convenient and effective in restoration of locomotion of patients with foot drop than open-loop system.
D'Oro, Anthony;Buser, Zorica;Brodke, Darrel Scott;Park, Jong-Beom;Yoon, Sangwook Tim;Youssef, Jim Aimen;Meisel, Hans-Joerg;Radcliff, Kristen Emmanuel;Hsieh, Patrick;Wang, Jeffrey Chun
Asian Spine Journal
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v.12
no.6
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pp.973-980
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2018
Study Design: Retrospective review. Purpose: To identify the trends in stimulator use, pair those trends with various grafting materials, and determine the influence of stimulators on the risk of revision surgery. Overview of Literature: A large number of studies has reported beneficial effects of electromagnetic energy in healing long bone fractures. However, there are few clinical studies regarding the use of electrical stimulators in spinal fusion. Methods: We used insurance billing codes to identify patients with lumbar disc degeneration who underwent anterior lumbar interbody fusion (ALIF). Comparisons between patients who did and did not receive electrical stimulators following surgery were performed using logistic regression analysis, chi-square test, and odds ratio (OR) analysis. Results: Approximately 19% of the patients (495/2,613) received external stimulators following ALIF surgery. There was a slight increase in stimulator use from 2008 to 2014 (multi-level $R^2=0.08$, single-level $R^2=0.05$). Patients who underwent multi-level procedures were more likely to receive stimulators than patients who underwent single-level procedures (p<0.05; OR, 3.72; 95% confidence interval, 3.02-4.57). Grafting options associated with most frequent stimulator use were bone marrow aspirates (BMA) plus autograft or allograft for single-level and allograft alone for multi-level procedures. In both cohorts, patients treated with bone morphogenetic proteins were least likely to receive electrical stimulators (p<0.05). Patients who received stimulation generally had higher reimbursements. Concurrent posterior lumbar fusion (PLF) (ALIF+PLF) increased the likelihood of receiving stimulators (p<0.05). Patients who received electrical stimulators had similar revision rates as those who did not receive stimulation (p>0.05), except those in the multilevel ALIF+PLF cohort, wherein the patients who underwent stimulation had higher rates of revision surgery. Conclusions: Concurrent PLF or multi-level procedures increased patients' likelihood of receiving stimulators, however, the presence of comorbidities did not. Patients who received BMA plus autograft or allograft were more likely to receive stimulation. Patients with and without bone stimulators had similar rates of revision surgery.
A PC-based motor nerve conduction velocity measuring system was designed and constructed. The system was composed with an EMG preamplifier, a stimulator, an Apple II plus microcomputer and an 8 bit AD converter. The system was primariliy intended to screen motor nerve difficulties of industrial workers. This system can acquire, store and display the waveforms of evoked potentials. The PC-based system is expected to increase the versatility and applicability as well as to reduce the system cost.
비접합성 골절의 치료를 위한 전기적인 방법으로는 관혈적이 방법, 부분적으로 관혈적인 방법, 비관혈적인 방법 들이 있는데, 비관혈적인 방식은 다른 방법들과는 달리 수술 등 외과적 처기 등이 필요하지 않을뿐더러 환자에게도 가장 안전한 방식이다. 본 논문에서는 유도 결합 현상을 이용한 반관혈적인 전기 자기 자극기를 설계, 제작하였으며, 임상 실험 겨과 좋은 결과를 보이고 있다.
Journal of rehabilitation welfare engineering & assistive technology
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v.7
no.2
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pp.13-18
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2013
In this paper design a 8 bit Current Steering D/A Converter for stimulating neuron signal. Proposed circuit in paper shows the conversion rate of 10KS/s and the power supply of 3.3V with 0.35um Magna chip CMOS process using full custom layout design. It employes segmented structure which consists of 3bit thermometer decoders and 5bit binary decoder for decreasing glitch noise and increasing resolution. So glitch energy is down by $10nV{\bullet}sec$ rather than binary weighted type DAC. And it makes use of low power current stimulator because of low LSB current. And it can make biphasic signal by connecting with Micro Controller Unit which controls period and amplitude of signal. As result of measurement INL is +0.56/-0.38 LSB and DNL is +0.3/-0.4 LSB. It shows great linearity. Power dissipation is 6mW.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.52
no.5
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pp.58-65
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2015
This paper presents the design of an implantable stimulation IC intended for neural prosthetic devices using $0.18-{\mu}m$ standard CMOS technology. The proposed single-channel biphasic current stimulator prototype is designed to deliver up to 1 mA of current to the tissue-equivalent $10-k{\Omega}$ load using 12.8-V supply voltage. To utilize only low-voltage standard CMOS transistors in the design, transistor stacking with dynamic gate biasing technique is used for reliable operation at high-voltage. In addition, active charge balancing circuit is used to maintain zero net charge at the stimulation site over the complete stimulation cycle. The area of the total stimulator IC consisting of DAC, current stimulation output driver, level-shifters, digital logic, and active charge balancer is $0.13mm^2$ and is suitable to be applied for multi-channel neural prosthetic devices.
Purphose. This present study examines the effect of brief, intense transcutaneous electrical nerve stimulation(BTENS) on sensory nerve conduction, electrical pain threshold, and two-point discrimination measured at the superficial radial nevre distribution in 20 healthy subjects. Subjects. Twenty volunteercs, (10 females and 10 males(age range : 20-38 years : $mean{\pm}SD\;:\;27.00{\pm}5.12$), only subjects without prior traumatological and pathological were eligible to participated in this study. Methods. Nerve conduction were determined for the right superficial radial nerve. Electrical pain threshold were determined for the right wrist ipsilateral to the site of BTENS. Small disc electrodes were attached to the surface of the skin stradding the end of the radius. Square wave electrical pulses were delivered from an isolated stimulator through a constant current device at a frequency of 2 Hz(5 ms pulse width). Two-point discrimination, measured on the sensory distribution of superficial radial nerve. BTENS was delivered using a Max-SD( Medical design co.) portable battery powered stimulator. A cicular Ag/AgCl electrode in contact with hypertonic saline gel was attached to the lateral(radial side) surface of the forearm. Results. No significant effects were observed between stimulation methods in the prestimulation cycle(multi-way ANOVA repeated measures : distal latency ; F1.14=0.332. amplitude ; F 0.80=0.445, pain threshold ; F0.06=0.940.2 point discrimination ; F1.50=0.236). Highly significant effects were observed time with the pretreatment and 6 posttreatment cycles(p<0.01). Mighty significants differences in nerve conduction and pain threshold were found using un multi-way ANOVA repeated measures among stimulation methods for each cycles(p<0.01). Conclusion and Discussion The authors concludes that both nerve conduction and pain threshold changes are associated with therapy (stimulation) level of BTENS.
Park, Ji-Hyung;Seo, Dong-Hyun;Jung, Young-Jin;Ko, Chang-Yong;Kim, Han-Sung
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.29
no.5
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pp.578-583
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2012
The pharmacological therapies and whole body vibration as non-pharmacological therapies were known to have adverse side effects. Therefore, partial stimulation was suggested and its effects were evaluated. This study aimed to evaluate the site-specific effects of partial stimulator for treatment of osteoporosis induced by estrogen deficiency. Sixteen virginal Sprague-Dawley rats (12 weeks old) were divided into 2 groups(no stimulation, stimulation groups). All rats were ovariectomised to induce osteoporosis. After 3 weeks of operation, the right tibiae in rats of stimulation group (frequency: 10Hz, cycle: 1500, strain on bone surface: $2000{\mu}{\varepsilon}$) were stimulated perpendicularly at right tibia by using partial stimulator for 6 weeks (3days/week). The right tibiae in rats were scanned, before stimulation (0 week) and at 6 weeks after stimulation by using in-vivo micro computed tomography. For investigation of changes in morphological characteristics, structural parameters were measured and calculated. At 6 weeks the morphological characteristics (relative value) in stimulation group were significantly enhanced than those in no stimulation group (p<0.05). In this study, we find that after 6 weeks of partial stimulation, the morphological characteristics of tibia trabecular bone were enhanced. Thus, we concluded that partial stimulation could be used to treat osteoporosis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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