[NPE] FES system

FES system

Functional Electrical Stimulation

사지 거동이 불가능한 사람들의 근육에 전기 자극을 주어 근육울 움직이게 할 수 있게 하는 기술. 역사는 오래되었지만 현재까지도 잘 동작하는 시스템이 나오고 있지 않다.

What is FES?

A technique that uses electrical current to activate nerves innervating extremities affected by paralysis resulting from various neurological disorders

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Basic FES system

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인공와우, 인공망막 등과 기본적인 구조는 동일하지만 전기 자극만으로 세밀하게 연속적인 동작을 일으킬 수 있는 단계까지 아직 도달해있지 않다.

Example

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Praxis FES System

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Praxis FES System은 요심글의 해소 혹은 lower extremities의 운동을 도와주는 것이 주요 목적이었다.

  1. Controller
    • A body-worn controller transcuteaneously powers and controls the implanted Stimulator vis a Transmit Coil
  2. Sensor Packs
    • provide the Navigator's software strategies with real time information on the position of the lower extremities and the trunk
  3. FES24-B Stimulator
    • placed subcutaneously above the left costal margin. 22 Channel, 8 mA, pulse rate upto 14,400
  4. Leads and Electrodes
    • Theimplanted Stimulator is connected to 22 Electrodes by highly flexible and stretchable insulated leads.
  5. Pre-surgical Subject Training
    • condition muslces and familiarize patients with FES training

Freehand System

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각 손가락에 대한 extension, flexion, abduction, adduction 운동을 할 수 있다. Shoulder-Mounted Joystick에서 전기 자극이 시작된다.

  • Intended to restore hand function in C5, C6 level tetraplegics
  • Stimulate eight different muscles in order to produce a useful grip and key pinch
  • The system consists of surgically implanted receiver/stimulator unit and electrodes with an external controller and power supply/microprocessor.

Bion: wireless compact implantable FES

위 두 기술은 현재 매출이 발생하지 않고 있는 상태이다.

Bion Microstimulator

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B가 Bion이고 muscle이나 nerve에 직접 injection 할 수 있도록 만들어졌다. Bion의 3가지 키워드를 꼽자면 Leadless, Miniature, Implantable이라 할 수 있다.

1st Generation

RF-Powered Bion Microstimulator

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RF power를 통해 외부에서 전력을 공급받고 유리로 encapsulate 되어 있다. 보통 copper는 implant에 사용하지 않는데 유리로 감싸져 있기 때문에 사용할 수 있다. Ferrite로 이루어진 원통 모양의 전극을 cooper가 감싸고 있기 때문에 효율이 매우 좋다. 양끝에는 전극이 있어 current flow가 생긴다.

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Limitations of RFB1
  • low break strength
  • low RF efficiency
  • low yield due to static electricity
  • possibile device damage during surgery

2nd Gneration

  • Hermatic ceramic case: 밀봉성 증가
  • Coil wrapping ferrite-IC0hybrid sandwich
  • Zener diode around electronics module: device까지 안가고 electrode 부근에서도 voltage charge가 잘 될 수 있도록
  • Capacitor in te package: 정식 capacitor를 integration 시킴

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Limitations
  • should maintain coil orientation for proper operation
  • external devices are discomfort for daily long term use

3rd generation

Battery-Powered

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