In this paper, we designed a multimodal bio-signal measurement system to observe changes in the brain nervous system and vascular system during sleep. Changes in the nervous system and the cerebral blood flow system in the brain during sleep induce a unique correlation between the changes in the nervous system and the blood flow system. Therefore, it is necessary to simultaneously observe changes in the brain nervous system and changes in the blood flow system to observe the sleep state. To measure the change of the nervous system, EEG, EOG and EMG signal used for the sleep stage analysis were designed. We designed a system for measuring cerebral blood flow changes using functional near-infrared spectroscopy. Among the various imaging methods to measure blood flow and metabolism, it is easy to measure simultaneously with EEG signal and it can be easily designed for miniaturization of equipment. The sleep stage was analyzed by the measured data, and the change of the cerebral blood flow was confirmed by the change of the sleep stage.
Powered robotic exoskeletons are currently under development for assisting or supporting human muscle power. Many applications using this system for the purpose of national defense system, medical support, and construction industry are now frequently introduced. In this paper, we proposed the exoskeletal wearable robotics for construction workers. First, we analyzed general work conditions at the construction site and set up target tasks through the datum. Then dominant muscles’ activity which is related with the defined target tasks was checked up. Herein, wearers’ intent signal generation methodology was introduced in order to effectively activate the proposed system. In the final part of this paper, we evaluated the capability and feasibility of the exoskeletal robotics by the electromyography (EMG) signal variance; demonstrated that robotic exoskeletons controlled by muscle activity could be useful way of assisting with construction workers.
In this study, we carried out a study for implementation of the pre-amplifier and the digital signal processing part for the potable EEG biofeedback system. As we consider characteristics of the EEG signal, we designed the pre-amplifier to obtain the EEG signal to be reduced noise signal. Because the EEG signal include EOG, EMG, ECG signals etc, it is difficult to analyze of the EEG signal. Therefore, we developed DSP board and operation program which was embed the LMS adaptive filter algorithm and operate with the pre-amplifier in the real time. The simulation signal and pure EEG signal is used in the experiment. As the result, we confirmed good efficiency of developed system and possibility of application to the portable EEG biofeedback system.
Many muscles of the trunk and hip are capable of contributing to the stabilization and protection of the lumbar spine. To have optimal effectiveness, a training program should include dynamic back/stomach/hip exercises. This study was designed to assess the L5 level paraspinal, external abdominal oblique, and gluteus maximus muscle activities during various low back stabilization exercises. Participants were 26 healthy adults (13 males, 13 Females), aged 21 to 28 years. The surface electromyography (EMG) was recorded from the L5 level paraspinal, external abdominal oblique, and gluteus maximus muscles. The recorded signal was averaged and normalized to the maximal electromyographic amplitude obtained during the maximal voluntary contraction. The measurements were taken during 3 low back stabilization exercises. One-way analysis of variance with repeated measures was used to examine the difference, and a post hoc test was performed with least significant difference. A level of significance was set at p<.05. The significance of difference between men and women, and between the electromyographic recording sites was evaluated by an independent t-test. The EMG activity for the externus oblique and gluteus maximus muscles had significant differences among 3 exercises (p<.05). In males, the EMG activity for the external abdominal oblique muscle had significantly increased differences during exercises 1 and exercise 2 (p<.05). The gluteus maximus muscle had significantly increased differences during exercise 2 and exercise 3 (p<.05). In females, the multifidus muscle had significantly increased difference during exercise 3 (p<.05), the external abdominal oblique muscle had significantly increased difference during exercise 1 (p<.05). and the gluteus maximus muscle had significantly decreased difference during exercise 3 (p<.05). The results were that the external abdominal oblique muscle was apparently activated during the curl-up exercise in females and males, and the multifidus muscle was apparently activated during the bridging exercise in females and during the sling exercise in males and females.1)In comparison of the %MVC between males and females, exercise 2 and exercise 3 apparently activated of the multifidus and gluteus maximus muscles in both males and females (p<.05). The EMG activity of the gluteus maximus muscle of the males significantly increased during exercise 2 and exercise 3 (p<.05). The EMG activity the multifidus muscle of the females was significantly increased during exercise 2 and exercise 3 (p<.05). More research is needed to understand the nature of motor control problems in the deep muscles in patients with low back pain.
The main purpose of this study was to analyze the reaction time of body guards in different stances to provide quantification of data for educational use. There were 4 martial art trained body guards participating in this study. The results of the EMG analysis and reaction time are as follows. The average reaction time of the whole body was $1.38{\pm}0.07$ seconds. In the first phase the reaction to the signal was $0.22{\pm}0.02$ seconds while in the second phase the reaction after checking was $0.62{\pm}0.10$ seconds, which produced the largest impulse. the reaction times of the third and fourth phase were gradually reduced, $0.29{\pm}0.02$ seconds and $0.26{\pm}0.02$ seconds consecutively. In the body guard posture the following muscles had a high activity level; phase one the right and left of the tibialis anterior muscle, phase two the right and left of the tibialis anterior muscle and the right of the gastrocnemius, phase three the right side of the tibialis anterior and gastrocnemius, phase four the left and right of the biceps femoris and the right side of the rectus femoris. In the first and second phase the shank muscles were used a lot, whereas in the third and fourth phase the shank and thigh muscles were used a lot showing the overall muscle activation of the lower limbs.
Kim, Sung-Min;Kim, Hye-Ree;Ozkaya, Gizem;Shin, Sung-Hoon;Kong, Se-Jin;Kim, Eon-Ho;Lee, Ki-Kwang
Korean Journal of Applied Biomechanics
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v.25
no.3
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pp.323-333
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2015
Objective : The purpose of this study was to investigate the changes of gait patterns and muscle activations with increased loads during stair walking. Also, it can be used as descriptive data about continuous stair walking in a real life setting. Method : Twelve sedentary young male adults(Age: $27.0{\pm}1.8yrs$, Weight: $65.8{\pm}9.9kg$) without any lower extremity injuries participated in this study. Participants performed stair walking up 7 floors and their ascending and descending motion on each floor was analyzed. A wireless electromyography(EMG) were attached on the Rectus Femoris(RF), Biceps Femoris(BF), Gastrocnemius(GN), Tibialis Anterior(TA) muscle to calculate integrated EMG(iEMG), median frequency(MDF) and co-contraction index(CI). Chest and left heel accelerometer signal were recorded by wireless accelerometer and those were used to calculate approximate entropy(ApEn) for analyzing gait pattern. All analyses were performed with SPSS 21.0 and for repeated measured ANOVA and Post-hoc was LSD. Results : During ascending stairs, there were a statistically significant difference in Walking time between 1-2nd and other floors(p=.000), GN iEMG between 2-3th and 6-7th(p=.043) floor, TA MDF between 1-2nd and 5-6th(p=.030), 6-7th(p=.015) floor and TA/GN CI between 2-3th and 6-7th(p=.038) floor and ApEn between 1-2nd and 6-7th(x: p=.003, y: p=.005, z: p=.006) floor. During descending stairs, there were a statistically significant difference in TA iEMG between the 6-5th and 3-2nd(p=.026) floor, and for the ApEn between the 1-2nd and 6-7th(x: p=.037, y: p=.000, z: p=.000) floor. Conclusion : Subjects showed more regular pattern and muscle activation response caused by regularity during ascending stairs. Regularity during the first part of stair-descending could be a sign of adaptation; however, complexity during the second part could be a strategy to decrease the impact.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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v.17
no.2
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pp.294-301
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2017
This paper presents a low power ${\Sigma}{\Delta}$ modulator for an implantable chip to acquire a bio-signal such as EEG, DBS, and EMG. In order to reduce a power consumption of the proposed fourth order modulator, two op-amps utilized for the first two integrators are reconfigured to drive the second two integrators. The KT/C noise reduction circuit in the first two integrators is employed to enhance SNR of the modulator. The proposed circuit was fabricated in a 0.18 um CMOS n-well 1 poly 6 metal process with the active chip core area of $900um{\times}800um$ and the power consumption of 830 uW. Measurement results were demonstrated to be SNDR of 76 dB, DR of 77 dB, ENOB of 12.3 bit at the input frequency of 250 Hz and the clock frequency of 256 kHz. FOM1 and FOM2 were measured to be 41 pJ/step and 142.4 dB, respectively.
In this paper, we present the software part of the intelligent data processing unit (IDPU), which plays an important role in SiMACS. The software system processes ECG, EEG, EMG, blood pressure, respiration, temperature signals, and extracts some information about patient conditions. It displays the patient condition information and the signal data synchronously, and manages them together with other patient personal data in a network-based client/server environment. The software system is designed in an object-oriented paradigm, and implemented in C++ as a window-based application program.
In this study, we wolud be developed the fuzzy controlled PGO that controlled the flexion and the extension of each PGO's joint using the bio-signal and FSR sensor. The PGO driving system is to couple the right and left sides of the orthosis by specially designed hip joints and pelvic section. This driving system consists of the orthosis, sensor, control system. An air supply system of muscle is composed of an air compressor, 2-way solenoid valve(MAC, USA), accumulator, pressure sensor. Role of this system provide air muscle with the compressed air at hip joint constantly. According to output signal of EMG sensor and foot sensor, air muscles and assists the flexion of hip joint during PGO gait.
There have been many questionnaires, catecholeamins analysis and bio-signal analysis to analyze human stress condition through out the years, and especially researches in bio-signal analysis have been actively increasing. The purpose of our research is Quantitative analysis of stress with synthesis of bio-signals. The stress status was estimated using the bio-signals and fuzzy theory which combines these signals and physiological knowledge. Stress was estimated by a 'coin-stacking' experiment with two type-relax and stress status. To do the experiment EMG, respiration, periphery temperature, heart rate and skin conductances were used to evaluate human stress stages. The system was tested to 10 healthy persons and achieved a template of a stress progress and stress variations were classified to 4 steps by continuous or rising status of stress progress.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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