Journal of rehabilitation welfare engineering & assistive technology
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v.7
no.2
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pp.19-26
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2013
This paper propose a surface EMG signal based gait phase recognition method that selects features and channels adaptively. The proposed method can be used to control powered artificial prosthetic for lower limb amputees and can reduce overhead in real-time pattern recognition by selecting adaptive channels and features in an embedded device. The method can enhance the classification accuracy by adaptively selecting channels and features based on sensitivity and specificity of each subject because EMG signal patterns may vary according to subject's locomotion convention. In the experiments, we found that the muscles with highest recognition rate are different between human subjects. The results also show that the average accuracy of the proposed method is about 91% whereas those of existing methods using all channels and/or features is about 50%. Therefore we assure that sEMG signal based gait phase recognition using small number of adaptive muscles and corresponding features can be applied to control powered artificial prosthetic for lower limb amputees.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.24
no.8
s.197
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pp.130-137
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2007
The optimized prosthetic mass distribution was a controversial problem in the previous studies because they are not supported by empirical evidence. The purpose of the present study was to evaluate the effect of prosthetic mass properties by modeling musculoskeletal system, based on the gait analysis data from two above-knee amputees. The joint torque at hip joint was calculated using inverse dynamic analysis as the mass was changed in knee and foot prosthetic components with the same joint kinematics. The results showed that the peak flexion and abduction torque at the hip joint were 5 Nm and 15 Nm when the mass of the knee component was increased, greater than the peak flexion and abduction torque of the control group at the hip joint, respectively. On the other hand, when the mass of the foot component was increased, the peak flexion and abduction torque at the hip joint were 20 Nm and 15 Nm, greater than the peak flexion and abduction torque of the control, respectively. The hip flexion torque was 4.71-fold greater and 7.92-fold greater than the hip abduction torque for the knee mass increase and the foot mass increase on the average, respectively. Therefore, we could conclude that the effect of foot mass increase was more sensitive than that of knee mass increase for the hip flexion torque. On the contrary, the mass properties of the knee and foot components were not sensitive for the hip abduction torque. In addition, optimized prosthetic mass and appropriate mass distributions were needed to promote efficiency of rehabilitation therapy with consideration of musculoskeletal systems of amputees.
In this study, ground reaction force(GRF) and energy consumption of fixed. single-axis and multi-axis Prosthetic ankle assemblies were investigated to show the biomechanical evaluation for trans-tibial amputees. In the experiments. two male and two female trans-tibial amputees were tested with fixed, sin91e-axis and multi-axis Prosthetic ankle assembly. A three-dimensional gait analysis was carried out to derive the ratio of GRF to weight as the percentage of total stance Phase for nine Points Energy consumption of each Prosthetic ankle assembly was measured while subjects walked at 2km/h. 3km/h and the most comfortable walking speed on the treadmill The results showed that multi-axis ankle was superior to the other two ankle assemblies for the characteristic of forwarding and breaking forces. Fixed ankle was relatively superior to the other two ankle assemblies for gait balancing and movement of the center fur mass Compared to the other ankle assembly. sing1e-axis type showed lower energy consumption over 2.3km/h walking speed .
Ku, Inhoe;Lee, Gordon K.;Park, Chan Yong;Lee, Janghyuk;Jeong, Euicheol
Archives of Plastic Surgery
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v.46
no.4
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pp.303-310
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2019
Background Prosthetic hands with a myoelectric interface have recently received interest within the broader category of hand prostheses, but their high cost is a major barrier to use. Modern three-dimensional (3D) printing technology has enabled more widespread development and cost-effectiveness in the field of prostheses. The objective of the present study was to evaluate the clinical impact of a low-cost 3D-printed myoelectric-interface prosthetic hand on patients' daily life. Methods A prospective review of all upper-arm transradial amputation amputees who used 3D-printed myoelectric interface prostheses (Mark V) between January 2016 and August 2017 was conducted. The functional outcomes of prosthesis usage over a 3-month follow-up period were measured using a validated method (Orthotics Prosthetics User Survey-Upper Extremity Functional Status [OPUS-UEFS]). In addition, the correlation between the length of the amputated radius and changes in OPUS-UEFS scores was analyzed. Results Ten patients were included in the study. After use of the 3D-printed myoelectric single electromyography channel prosthesis for 3 months, the average OPUS-UEFS score significantly increased from 45.50 to 60.10. The Spearman correlation coefficient (r) of the correlation between radius length and OPUS-UEFS at the 3rd month of prosthetic use was 0.815. Conclusions This low-cost 3D-printed myoelectric-interface prosthetic hand with a single reliable myoelectrical signal shows the potential to positively impact amputees' quality of life through daily usage. The emergence of a low-cost 3D-printed myoelectric prosthesis could lead to new market trends, with such a device gaining popularity via reduced production costs and increased market demand.
IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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v.4
no.3
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pp.133-140
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2015
Neural stimulating implantable medical devices (IMDs) have been widely used to treat neurological diseases or interface with sensory feedback for amputees or patients suffering from severe paralysis. More recent IMDs, such as retinal implants or brain-computer interfaces, demand higher performance to enable sophisticated therapies, while consuming power at higher orders of magnitude to handle more functions on a larger scale at higher rates, which limits the ability to supply the IMDs with primary batteries. Inductive power transmission across the skin is a viable solution to power up an IMD, while it demands high power efficiencies at every power delivery stage for safe and effective stimulation without increasing the surrounding tissue's temperature. This paper reviews various wireless neural stimulating systems and their power management techniques to maximize IMD power efficiency. We also explore both wireless electrical and optical stimulation mechanisms and their power requirements in implantable neural interface applications.
In this paper, the basic study on the design of the flexible keel of the energy-storage prosthetic foot was performed in order to Improve the walking performance and Increase the activities of the below knee amputees. Based on the analysis of the anthropometric data and the normal gait on two dimensional sagittal plane available In the literature, we presented a model of the basic structure of the flexible keel of the prosthetic foot. The model of the basic structure was composed of the simple beams, and linear rotational spring and damper. Laminated carbon fiber-reinforced composites were selected as the material of the basic structure model of the flexible keel In order to apply the high strength and light weight materials to the basic structure of the flexible keel of the prosthetic foot. The recoverable strain energy In response to the change of beam shape was calculated bur the finite element analysis and it was suggested that the change of beam shape could be the design variable in flexible keel design. The simulation process was systematically designed by using orthogonal array table in order to design the flexible keel structure which could store the more recoverable strain energy. finite element analysis was carried but according to the design of simulations by using the finite element program ABAQUS and the flexible keel structure of the energy-storage prosthetic foot was obtained from the analysis of variance(ANOVA). The dynamic simulation model of the prosthetic walking using the flexible keel structure was made and the dynamic analysis was carried but during one walk cycle. Based on the above results, an effective design process was presented for the development of the prosthetic fool system.
Seung-Gi Kim;Sung-Yoon Jung;Beom-ki Hong;Hyun-Jun Shin;Kyoung-Ho Kim;Se-Hoon Park
Journal of the Institute of Convergence Signal Processing
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v.25
no.2
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pp.67-76
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2024
Various types of assistive devices have been developed for upper limb amputees over the years, with myoelectric prosthesis particularly aimed at improving user convenience by enabling a range of hand gestures beyond simple grasping, tailored to the size and shape of objects. In this study, we developed a five-finger myoelectric prosthesis mimicking human hand size and finger movements, utilizing motor and worm gear mechanisms for stable and independent operation. Based on this, we designed a control system for independent finger control through electromyographic signal input, proposed a state transition-based hand gesture conversion algorithm by selecting representative eight hand gestures and defining conversion condition parameters. We introduced training and usability evaluation methods, and conducted usability assessments among upper limb amputees using dedicated tools, confirming the potential for commercial application of the algorithm and observing adaptive capabilities and high performance through iterative evaluations.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.26
no.2
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pp.165-171
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2016
A prosthetic knee for above-knee (AK) amputee is categorized into passive and active type. The passive prosthetic knee is generally made by elastic material. Although AK amputee can easily walk by using passive prosthetic leg, knee joint motions are not similar to ordinary persons. The active prosthetic leg can control the knee angle owing to the actuator and microprocessor. However, the active type is not cost-effective and the stability may be lost due to the malfunction of sensors. In order to resolve these disadvantages of passive and active type, a semi-active prosthetic knee which can control the knee angle is proposed in this work. The proposed semi-active one requires a less input energy but provides active type performance. In order to achieve this goal, in this work, a semi-active prosthetic knee using magneto-rheological (MR) damper for AK amputees is designed. The MR damper can support the weight of body by using less energy than actuator of active prosthetic. It can control knee angle by inducing the magnetic field at the time of stance phase. This salient characteristic is evaluated and presented in this work.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.26
no.2
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pp.126-132
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2009
This study examined the differences in spatio-temporal parameters, joint angle, ground reaction force (GRF), and joint power according to the changes of gait speed for trans-tibial amputees to investigate the features of the energy-storing foot for sports. The subjects walked at normal speed and at fast speed, wearing a single-axis type foot (Korec) and an energy-storing foot for sports (Renegade) respectively. The results showed that Renegade yielded faster gait speed as well as more symmetric gait pattern, compared to Korec. However, as gait speed was increased, there was no significant difference in kinematics, ground reaction force, and joint power between two artificial foots. This was similar to the results from previous studies regarding the energy-storing foot, where the walking velocity and gait symmetry have been improved. Nevertheless, the result of this study differed from the previous ones which reported that joint angle, joint power, and GRF increased as the gait speed increased except spatio-temporal parameters.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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