Multi-Joint Control and Functional Restoration System of Paralyzed Extremity Using Functional Electrical Stimulation
功能性电刺激瘫痪肢体多关节控制与功能恢复系统
基本信息
- 批准号:01550341
- 负责人:
- 金额:$ 1.22万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
- 财政年份:1989
- 资助国家:日本
- 起止时间:1989 至 1990
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Functional electrical stimulation (FES) is an electrical stimulation applied to peripheral or intramuscular nerve of paraplegic, hemioplegic and quadriplegic patients caused by spinal cord injury or brain damage and has been studied to reconstruct the paralyzed limb functions. Gait, standing and the other limb functions have been in part regained using open-loop FES system, but limited by some inaccurate controlled conditions. An accurate control of joint angle and muscle contractile force is required especially for the stable limb functions without support system. To satisfying this requirement feedback control FES system was developed in this study. The FES system with digital PID control was first constructed for bidirectional movement of flexion and extension on ankle and knee joints. In order to reduce undesirable oscillatory limb movement related to the nonlinear characteristic of muscle contraction, a command filter (LPF) and coactive muscle control of the agonist and antagonist were appended in the system. Further modification of the system using adaptive control, Model Reference Adaptive Control System, was also developed to attain smooth bidirectional movement of ankle and knee joints. In addition, a real time method estimating muscle tension from the EMG signal was developed by means of the auto regressive moving average model. Finally, FES system of standing posture control was developed and applied to paraplegic patients.
功能电刺激(FES)是对由于脊髓损伤或脑损伤引起的截瘫、偏瘫和四肢瘫痪患者的外周神经或肌内神经进行电刺激,以重建瘫痪肢体功能的一种方法。步态,站立和其他肢体功能已经部分恢复使用开环FES系统,但限制了一些不准确的控制条件。关节角度和肌肉收缩力的精确控制对于无支撑系统的稳定肢体功能尤为重要。为了满足这一要求,本研究开发了反馈控制FES系统。针对踝关节和膝关节的双向屈伸运动,首先构建了数字PID控制的FES系统。为了减少与肌肉收缩非线性特性相关的肢体振荡运动,在系统中加入了指令滤波器(LPF)和激动剂和拮抗剂的协同肌肉控制。采用自适应控制的进一步改进系统,模型参考自适应控制系统也被开发出来,以实现踝关节和膝关节的平滑双向运动。此外,利用自回归移动平均模型,提出了一种从肌电信号实时估计肌肉张力的方法。最后,开发了FES站立姿态控制系统,并将其应用于截瘫患者。
项目成果
期刊论文数量(67)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
K.Fujita,H.Minamitani,T.Noguchi,K.Murakami,T.Tomatsu: "Design of feedback FNS standing system" Advances in External Control of Human Extremities. 10. 131-143 (1990)
K.Fujita、H.Minamitani、T.Noguchi、K.Murakami、T.Tomatsu:“反馈 FNS 站立系统的设计”人类四肢外部控制的进展。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
板倉 直明、久保 公人、井口 弥寿彦、藤田 欣也、南谷 晴之: "PI制御を結合したFES筋張力適応制御" 電子情報通信学会論文誌. Jー72DII,10. 1737-1745 (1989)
Naoaki Itakura、Kimito Kubo、Yasuhiko Iguchi、Kinya Fujita、Haruyuki Minamitani:“FES 肌肉张力自适应控制与 PI 控制相结合”,电子、信息和通信工程师学会学报 J-72DII,10. 1737-1745 (1989)。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
久保 公人、板倉 直明、井口 弥寿彦、藤田 欣也、南谷 晴之: "機能的電気刺激における腓複腹筋収縮力の推定" 電子情報通信学会論文誌. J71ーD,11. 2474-2477 (1988)
Kimito Kubo、Naoaki Itakura、Yasuhiko Iguchi、Kinya Fujita、Haruyuki Minamitani:“功能性电刺激中腓肠肌收缩力的估计”,电子信息通信工程师学会杂志 J71-D,11. 2474-2477(1988 年)。 )
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
藤田 欣也、板倉 直明、久保 公人、南谷 晴之: "バイオメカニズム9「FESによる関節角制卸システムの改善と負荷問題」" バイオメカニズム学会編 東京大学出版会, 8 (1988)
Kinya Fujita、Naoaki Itakura、Kimito Kubo、Haruyuki Minamitani:《生物力学 9 “使用 FES 和负载问题改进关节角度控制系统”,东京大学出版社生物力学学会编辑,8 (1988)
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
K. Ju and H. Minamitani: "Analysis of median frequency in dynamic EMG power spectrum during a quick movement" Trans. IEICE Jap.J73-D-II, 12. 2063-2070 (1990)
K. Ju 和 H. Minamitani:“快速运动期间动态 EMG 功率谱中的中频分析” Trans。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
MINAMITANI Haruyuki其他文献
MINAMITANI Haruyuki的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('MINAMITANI Haruyuki', 18)}}的其他基金
Study on cellular interactions of blood cells and endothelial cells under diabetic and ischemia/reperfusion dysfunctions using microcirculatory mock system
利用微循环模拟系统研究糖尿病和缺血/再灌注功能障碍下血细胞和内皮细胞的细胞相互作用
- 批准号:
19300163 - 财政年份:2007
- 资助金额:
$ 1.22万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Study on vascular shutdown effects of carcinoma blood vessels and cytotoxic effects of carcinoma cells induced by photochemical reaction.
光化学反应诱导癌血管关闭效应及癌细胞细胞毒作用的研究。
- 批准号:
14380410 - 财政年份:2002
- 资助金额:
$ 1.22万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Combined effect of reoxygenation and photodynamic therapy on the tumor treatment
复氧与光动力疗法联合治疗肿瘤
- 批准号:
12480267 - 财政年份:2000
- 资助金额:
$ 1.22万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Micro-machining of microcirculation model and a method for analyzing deformability and fluidity of blood cells
微循环模型微加工及血细胞变形性和流动性分析方法
- 批准号:
11558112 - 财政年份:1999
- 资助金额:
$ 1.22万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B).
Multi-sensors system of physiological signals detected in oral cavity for health care monitoring
用于健康护理监测的口腔生理信号多传感器系统
- 批准号:
09558122 - 财政年份:1997
- 资助金额:
$ 1.22万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
High Sensitive Detection of Biochemical Substances Using by Thin-film Optical Waveguide Sensor
利用薄膜光波导传感器高灵敏度检测生化物质
- 批准号:
09650486 - 财政年份:1997
- 资助金额:
$ 1.22万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Development of Easily Phase-Matchable Wavelength-Conversion Devices Due to Fabrication of Periodically Polarization-Inverted Structures Using Organic Nonlinear-Optical Crystals.
由于使用有机非线性光学晶体制造周期性偏振反转结构,开发了易于相位匹配的波长转换器件。
- 批准号:
05558116 - 财政年份:1993
- 资助金额:
$ 1.22万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
Functional Electrical Stimulation System for Motion Control of Lower and Upper Extremities.
用于下肢和上肢运动控制的功能性电刺激系统。
- 批准号:
61550282 - 财政年份:1986
- 资助金额:
$ 1.22万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)