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

Basic FES system

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

Example

Praxis FES System

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

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

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

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.

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

Limitations

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

3rd generation

Battery-Powered