Fine wire resistance thermometer amplifier for atmospheric measurements

An improved amplifier for atmospheric fine wire resistance thermometry is described. The amplifier uses a low excitation current (50 mu A). This is shown to ensure negligible self-heating of the low mass fine wire resistance sensor, compared with measured nocturnal surface air temperature fluctuations. The system provides sufficient amplification for a +/- 50 degrees C span using a +/- 5 V dynamic range analog-to-digital converter, with a noise level of less than 0.01 degrees C. A Kelvin four-wire connection cancels the effect of long lead resistances: a 50 m length of screened cable connecting the Reading design of fine wire thermometer to the amplifier produced no measurable temperature change at 12 bit resolution.

Modifications in Early Rehabilitation Protocol after Rotator Cuff Repair : EMG Studies

La déchirure de la coiffe des rotateurs est une des causes les plus fréquentes de douleur et de dysfonctionnement de l'épaule. La réparation chirurgicale est couramment réalisée chez les patients symptomatiques et de nombreux efforts ont été faits pour améliorer les techniques chirurgicales. Cependant, le taux de re-déchirure est encore élevé ce qui affecte les stratégies de réhabilitation post-opératoire. Les recommandations post-chirurgicales doivent trouver un équilibre optimal entre le repos total afin de protéger le tendon réparé et les activités préconisées afin de restaurer l'amplitude articulaire et la force musculaire. Après une réparation de la coiffe, l'épaule est le plus souvent immobilisée grâce à une écharpe ou une orthèse. Cependant, cette immobilisation limite aussi la mobilité du coude et du poignet. Cette période qui peut durer de 4 à 6 semaines où seuls des mouvements passifs peuvent être réalisés. Ensuite, les patients sont incités à réaliser les exercices actifs assistés et des exercices actifs dans toute la mobilité articulaire pour récupérer respectivement l’amplitude complète de mouvement actif et se préparer aux exercices de résistance réalisés dans la phase suivante de la réadaptation. L’analyse électromyographique des muscles de l'épaule a fourni des évidences scientifiques pour la recommandation de beaucoup d'exercices de réadaptation au cours de cette période. Les activités sollicitant les muscles de la coiffe des rotateurs à moins de 20% de leur activation maximale volontaire sont considérés sécuritaires pour les premières phases de la réhabilitation. À partir de ce concept, l'objectif de cette thèse a été d'évaluer des activités musculaires de l'épaule pendant des mouvements et exercices qui peuvent théoriquement être effectués au cours des premières phases de la réhabilitation. Les trois questions principales de cette thèse sont : 1) Est-ce que la mobilisation du coude et du poignet produisent une grande activité des muscles de la coiffe? 2) Est-ce que les exercices de renforcement musculaire du bras, de l’avant-bras et du torse produisent une grande activité dans les muscles de la coiffe? 3) Au cours d'élévations actives du bras, est-ce que le plan d'élévation affecte l'activité de la coiffe des rotateurs? Dans notre première étude, nous avons évalué 15 muscles de l'épaule chez 14 sujets sains par électromyographie de surface et intramusculaire. Nos résultats ont montré qu’avec une orthèse d’épaule, les mouvements du coude et du poignet et même quelques exercices de renforcement impliquant ces deux articulations, activent de manière sécuritaire les muscles de ii la coiffe. Nous avons également introduit des tâches de la vie quotidienne qui peuvent être effectuées en toute sécurité pendant la période d'immobilisation. Ces résultats peuvent aider à modifier la conception d'orthèses de l’épaule. Dans notre deuxième étude, nous avons montré que l'adduction du bras réalisée contre une mousse à faible densité, positionnée pour remplacer le triangle d’une orthèse, produit des activations des muscles de la coiffe sécuritaires. Dans notre troisième étude, nous avons évalué l'électromyographie des muscles de l’épaule pendant les tâches d'élévation du bras chez 8 patients symptomatiques avec la déchirure de coiffe des rotateurs. Nous avons constaté que l'activité du supra-épineux était significativement plus élevée pendant l’abduction que pendant la scaption et la flexion. Ce résultat suggère une séquence de plan d’élévation active pendant la rééducation. Les résultats présentés dans cette thèse, suggèrent quelques modifications dans les protocoles de réadaptation de l’épaule pendant les 12 premières semaines après la réparation de la coiffe. Ces suggestions fournissent également des évidences scientifiques pour la production d'orthèses plus dynamiques et fonctionnelles à l’articulation de l’épaule.

Modifications in Early Rehabilitation Protocol after Rotator Cuff Repair : EMG Studies

La déchirure de la coiffe des rotateurs est une des causes les plus fréquentes de douleur et de dysfonctionnement de l'épaule. La réparation chirurgicale est couramment réalisée chez les patients symptomatiques et de nombreux efforts ont été faits pour améliorer les techniques chirurgicales. Cependant, le taux de re-déchirure est encore élevé ce qui affecte les stratégies de réhabilitation post-opératoire. Les recommandations post-chirurgicales doivent trouver un équilibre optimal entre le repos total afin de protéger le tendon réparé et les activités préconisées afin de restaurer l'amplitude articulaire et la force musculaire. Après une réparation de la coiffe, l'épaule est le plus souvent immobilisée grâce à une écharpe ou une orthèse. Cependant, cette immobilisation limite aussi la mobilité du coude et du poignet. Cette période qui peut durer de 4 à 6 semaines où seuls des mouvements passifs peuvent être réalisés. Ensuite, les patients sont incités à réaliser les exercices actifs assistés et des exercices actifs dans toute la mobilité articulaire pour récupérer respectivement l’amplitude complète de mouvement actif et se préparer aux exercices de résistance réalisés dans la phase suivante de la réadaptation. L’analyse électromyographique des muscles de l'épaule a fourni des évidences scientifiques pour la recommandation de beaucoup d'exercices de réadaptation au cours de cette période. Les activités sollicitant les muscles de la coiffe des rotateurs à moins de 20% de leur activation maximale volontaire sont considérés sécuritaires pour les premières phases de la réhabilitation. À partir de ce concept, l'objectif de cette thèse a été d'évaluer des activités musculaires de l'épaule pendant des mouvements et exercices qui peuvent théoriquement être effectués au cours des premières phases de la réhabilitation. Les trois questions principales de cette thèse sont : 1) Est-ce que la mobilisation du coude et du poignet produisent une grande activité des muscles de la coiffe? 2) Est-ce que les exercices de renforcement musculaire du bras, de l’avant-bras et du torse produisent une grande activité dans les muscles de la coiffe? 3) Au cours d'élévations actives du bras, est-ce que le plan d'élévation affecte l'activité de la coiffe des rotateurs? Dans notre première étude, nous avons évalué 15 muscles de l'épaule chez 14 sujets sains par électromyographie de surface et intramusculaire. Nos résultats ont montré qu’avec une orthèse d’épaule, les mouvements du coude et du poignet et même quelques exercices de renforcement impliquant ces deux articulations, activent de manière sécuritaire les muscles de ii la coiffe. Nous avons également introduit des tâches de la vie quotidienne qui peuvent être effectuées en toute sécurité pendant la période d'immobilisation. Ces résultats peuvent aider à modifier la conception d'orthèses de l’épaule. Dans notre deuxième étude, nous avons montré que l'adduction du bras réalisée contre une mousse à faible densité, positionnée pour remplacer le triangle d’une orthèse, produit des activations des muscles de la coiffe sécuritaires. Dans notre troisième étude, nous avons évalué l'électromyographie des muscles de l’épaule pendant les tâches d'élévation du bras chez 8 patients symptomatiques avec la déchirure de coiffe des rotateurs. Nous avons constaté que l'activité du supra-épineux était significativement plus élevée pendant l’abduction que pendant la scaption et la flexion. Ce résultat suggère une séquence de plan d’élévation active pendant la rééducation. Les résultats présentés dans cette thèse, suggèrent quelques modifications dans les protocoles de réadaptation de l’épaule pendant les 12 premières semaines après la réparation de la coiffe. Ces suggestions fournissent également des évidences scientifiques pour la production d'orthèses plus dynamiques et fonctionnelles à l’articulation de l’épaule.

Microscopic wire guide-based orotracheal mouse intubation: description, evaluation and comparison with transillumination

Airway access is needed for a number of experimental animal models, and the majority of animal research is based on mouse models. Anatomical conditions in mice are small, and the narrow glottic opening allows intubation only with a subtle technique. We therefore developed a microscopic endotracheal intubation method with a wire guide technique in mice anaesthetized with halothane in oxygen. The mouse is hung perpendicularly with its incisors on a thread fixed on a vertical plate. The tongue is placed with a pair of forceps between the left hand's thumb and forefinger and slightly pulled, while the neck and thorax are positioned using the third and fourth fingers. By doing so, the neck can be slightly stretched, which allows optimal visualization of the larynx and the vocal cords. To ensure a safe intubation, a fine wire guide is placed under vision between the vocal cords and advanced about 5 mm into the trachea. An intravenous 22G x 1 in. plastic or Teflon catheter is guided over this wire. In a series of 41 mice, between 21 and 38 g, the success rate for the first intubation attempt was >95%. Certainty of the judgement procedure was 100% and success rate was higher using the described method when compared with a transillumination method in a further series. The technique is safe, less invasive than tracheostomy and suitable for controlled ventilation and pulmonary substance application.

Postural and respiratory activation of the trunk muscles changes with mode and speed of locomotion

Despite the importance of the deep intrinsic spinal muscles for trunk control, few studies have investigated their activity during human locomotion or how this may change with speed and mode of locomotion. Furthermore, it has not been determined whether the postural and respiratory functions, of which these muscles take part, can be coordinated when locomotor demands are increased. EMG recordings of abdominal and paraspinal muscles were made in seven healthy subjects using fine-wire and surface electrodes. Measurements were also made of respiration and gait parameters. Recordings were made for 10s as subjects walked on a treadmill at 1 and 2 ms(-1) and ran at 2, 3, 4 and 5 ms(-1). Unlike the superficial muscles, transversus abdominis was active tonically throughout the gait cycle with all tasks, except running at speeds of 3 ms(-1) and greater. All other muscles were recruited in a phasic manner. The relative duration of these bursts of activity was influenced by speed and/or mode of locomotion. Activity of all abdominal muscles, except rectus abdominis (RA), was modulated both for respiration and locomotor-related functions but this activity was affected by the speed and mode of locomotion. This study provides evidence that the deep abdominal muscles are controlled independently of the other trunk muscles. Furthermore, the pattern of recruitment of the trunk muscles and their respiratory and postural coordination is dependent on the speed and mode of locomotion. (C) 2003 Published by Elsevier B.V.

Differential activity of regions of transversus abdominis during trunk rotation

The role of the abdominal muscles in trunk rotation is not comprehensively understood. This study investigated the electromyographic (EMG) activity of anatomically distinct regions of the abdominal muscles during trunk rotation in six subjects with no history of spinal pain. Fine-wire electrodes were inserted into the right abdominal wall; upper region of transversus abdominis (TrA), middle region of TrA, obliquus internus abdominis (OI) and obliquus externus abdominis (OE), and lower region of TrA and OI. Surface electrodes were placed over right rectus abdominis (RA). Subjects performed trunk rotation to the left and right in sitting by rotating their pelvis relative to a fixed thorax. EMG activity was recorded in relaxed supine and sitting, and during an isometric hold at end range. TrA was consistently active during trunk rotation, with the recruitment patterns of the upper fascicles opposite to that of the middle and lower fascicles. During left rotation, there was greater activity of the lower and middle regions of contralateral TrA and the lower region of contralateral OI. The upper region of ipsilateral TrA and OE were predominately active during right rotation. In contrast, there was no difference in activity of RA and middle OI between directions (although middle OI was different between directions for all but one subject). This study indicates that TrA is active during trunk rotation, but this activity varies between muscle regions. These normative data will assist in understanding the role of TrA in lumbopelvic control and movement, and the effect of spinal pain on abdominal muscle recruitment.

A microelectrode drive for long term recording of neurons in freely moving and chaired monkeys

An electrode drive is described for recordings of neurons in freely moving and chaired monkeys during the performance of behavioural tasks. The electrode drives are implanted for periods of up to 6 months, and can advance up to 42 electrodes using 14 independent drive mechanisms. The drive samples 288 points within a 12 mm x 12 min region, with 15 min of electrode travel. Major advantages are that recordings are made in freely moving monkeys, and these recordings can be compared with those in chaired experiments; waveforms of single neurons are stable, enabling prolonged recordings of the same neurons across periods of days; recordings can be made throughout the brain, including the dorsolateral prefrontal cortex and hippocampus; the drive accommodates both sharp microelectrodes and fine wire assemblies such as tetrodes. (C) 2003 Elsevier Science B.V; All rights reserved.

Piezopotential gated nanowire--nanotube hybrid field-effect transistor.

We report the first piezoelectric potential gated hybrid field-effect transistors based on nanotubes and nanowires. The device consists of single-walled carbon nanotubes (SWNTs) on the bottom and crossed ZnO piezoelectric fine wire (PFW) on the top with an insulating layer between. Here, SWNTs serve as a carrier transport channel, and a single-crystal ZnO PFW acts as the power-free, contact-free gate or even an energy-harvesting component later on. The piezopotential created by an external force in the ZnO PFW is demonstrated to control the charge transport in the SWNT channel located underneath. The magnitude of the piezopotential in the PFW at a tensile strain of 0.05% is measured to be 0.4-0.6 V. The device is a unique coupling between the piezoelectric property of the ZnO PFW and the semiconductor performance of the SWNT with a full utilization of its mobility. The newly demonstrated device has potential applications as a strain sensor, force/pressure monitor, security trigger, and analog-signal touch screen.

Natural ventilation effects on temperatures within Stevenson screens

Thermometer screen properties are poorly characterised at low wind speeds. Temperatures from a large thermometer screen have been compared with those from an automatically shaded open-air fine-wire resistance thermometer. For the majority of 5-minute average measurements obtained between July 2008 and 2009, the screen and fine-wire temperatures agreed closely, with a median difference <0.05◦C. At low wind speeds however, larger temperature differences occurred. When calm (wind speed at 2 metres, u2, ≤ 0.1 m s−1), the difference between screen and open-air temperatures varied from −0.25◦C to +0.87◦C. At night with u2 < 0.5 m s−1, this difference was −0.14◦C to 0.39◦C, and, rarely, up to −0.68◦C to 1.38◦C. At the minimum in the daily temperature cycle, the semi-urban site at Reading had u2 < 1 m s−1 for 52% of the observations 1997–2008, u2 < 0.5 m s−1 for 34% and calm conditions for 20%. Consequently uncertainties in the minimum temperature measurements may arise from poor ventilation, which can propagate through calculations to daily average temperatures. In comparison with the daily minimum temperature, the 0900 UTC synoptic temperature measurement has a much lower abundance (5%) of calm conditions.

Delayed onset of transversus abdominus in long-standing groin pain

Long-standing groin pain is a persistent problem that is commonly difficult to rehabilitate. Theoretical rationale indicates a relationship between the motor control of the pelvis and long-standing groin pain; however, this link has not been investigated. Purpose: The current experiment aimed to evaluate motor control of the abdominal muscles in a group of Australian football players with and without long-standing groin pain. Methods: Ten participants with long-standing groin pain and 12 asymptomatic controls were recruited for the study. Participants were elite or subelite Australian football players. Fine-wire and surface electromyography electrodes were used to record the activity of the selected abdominal and leg muscles during a visual choice reaction-time task (active straight leg raising). Results: When the asymptomatic controls completed the active straight leg raise (ASLR) task, the transversus abdominus contracted in a feed-forward manner. However, when individuals with long-standing groin pain completed the ASLR task, the onset of transversus abdominus was delayed (P < 0.05) compared with the control group. There were no differences between groups for the onset of activity of internal oblique, external oblique, and rectus abdominus (all P > 0.05). Conclusions: The finding that the onset of transversus abdominus is delayed in individuals with long-standing groin pain is important, as it demonstrates an association between long-standing groin pain and transversus abdominus activation.

Changes in three dimensional lumbo-pelvic kinematics and trunk muscle activity with speed and mode of locomotion

Background Control of the trunk is critical for locomotor efficiency. However, investigations of trunk muscle activity and three-dimensional lumbo-pelvic kinematics during walking and running remain scarce. Methods. Gait parameters and three-dimensional lumbo-pelvic kinematics were recorded in seven subjects. Electromyography recordings of abdominal and paraspinal muscles were made using fine-wire and surface electrodes as subjects walked on a treadmill at 1 and 2 ms(-1) and ran at 2, 3, 4 and 5 ms(-1). Findings. Kinematic data indicate that the amplitude but not timing of lumbo-pelvic motion changes with locomotor speed. Conversely, a change in locomotor mode is associated with temporal but not spatial adaptation in neuromotor strategy. That is, peak transverse plane lumbo-pelvic rotation occurs at foot strike during walking but prior to foot strike during running. Despite this temporal change, there is a strong correlation between the amplitude of transverse plane lumbo-pelvic rotation and stride length during walking and running. In addition, Jumbo-pelvic motion was asymmetrical during all locomotor tasks. Trunk muscle electromyography occurred biphasically in association with foot strike. Transversus abdominis was tonically active with biphasic modulation. Consistent with the kinematic data, electromyography activity of the abdominal muscles and the superficial fibres of multifidus increased with locomotor speed, and timing of peak activity of superficial multifidus and obliquus externus abdominis was modified in association with the temporal adaptation in lumbo-pelvic motion with changes in locomotor mode. Interpretation. These data provide evidence of the association between lumbo-pelvic motion and trunk muscle activity during locomotion at different speeds and modes. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Proposal of redundant drive wire mechanism for producing motions with high acceleration and high precision

A new wire mechanism called Redundant Drive Wire Mechanism (RDWM) is proposed. The purpose of this paper is to build up the theory of a RDWM with fast motion and fine motion. First, the basic concepts of the proposed mechanism is presented. Second, the vector closure condition for the proposed mechanism is developed. Next, we present the basic equations, propose the basic structure of RDWM with the Internal DOF module, Double Actuation Modules and Precision Modules together with the properties of the mechanism. Finally, we conduct the simulation to show the validity of the RDWM.