Estimulador elétrico funcional com balanceamento ativo de cargas integrado em tecnologia CMOS de 130nm

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silveira, Rafael Silveira da
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Manancial - Repositório Digital da UFSM
Texto Completo: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/14664
Resumo: Functional electrical stimulation (FES) is a technique that has been used to restore neurological functions. Successful examples of the use of FES include hearing and vision recoveries in patients suffering from neurological disorders. However, one of the main concerns with regard to neurostimulation is to ensure a safe operation, ie, to not cause any damage to the tissue as a result of long-term electrical stimulation. The accumulation of charges in the tissue can lead to corrosion of the electrode and the generation of toxic material that damages the tissue. Aiming this safety, a methodology is proposed for the control of charge unbalance through a feedback circuit and the alternation of electric pulses. The current work objective is to propose the implementation of a Neurostimulator with active charge balancing in 130 nm CMOS technology. An essential decision that needs to be made in a Neurostimulator project is the choice of manufacturing technology. Considering the choice of a low voltage 130nm technology, a voltage tolerant switch implementation methodology is also proposed, which aims to share the same baseline of the digital circuits, reducing costs and also the area of the circuit itself. All results are demonstrated at the schematic simulation level, including the parameters extracted from the layout and Monte Carlo analysis to validate the circuit. The project was fabricated through the "MPW" (multi-program wafer) program of the IMEC, but the samples were not received in time to allow inclusion of test results in this work.
id UFSM-20_22ceb06b97c4eba5f2d97d8484d1d128
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsm.br:1/14664
network_acronym_str UFSM-20
network_name_str Manancial - Repositório Digital da UFSM
repository_id_str 3913
spelling 2018-10-24T21:23:20Z2018-10-24T21:23:20Z2017-09-11http://repositorio.ufsm.br/handle/1/14664Functional electrical stimulation (FES) is a technique that has been used to restore neurological functions. Successful examples of the use of FES include hearing and vision recoveries in patients suffering from neurological disorders. However, one of the main concerns with regard to neurostimulation is to ensure a safe operation, ie, to not cause any damage to the tissue as a result of long-term electrical stimulation. The accumulation of charges in the tissue can lead to corrosion of the electrode and the generation of toxic material that damages the tissue. Aiming this safety, a methodology is proposed for the control of charge unbalance through a feedback circuit and the alternation of electric pulses. The current work objective is to propose the implementation of a Neurostimulator with active charge balancing in 130 nm CMOS technology. An essential decision that needs to be made in a Neurostimulator project is the choice of manufacturing technology. Considering the choice of a low voltage 130nm technology, a voltage tolerant switch implementation methodology is also proposed, which aims to share the same baseline of the digital circuits, reducing costs and also the area of the circuit itself. All results are demonstrated at the schematic simulation level, including the parameters extracted from the layout and Monte Carlo analysis to validate the circuit. The project was fabricated through the "MPW" (multi-program wafer) program of the IMEC, but the samples were not received in time to allow inclusion of test results in this work.A estimulação elétrica funcional (FES) é uma técnica que vem sendo usada para restaurar funções neurológicas. Entre os exemplos bem sucedidos do uso de FES estão as recuperações da audição e da visão em pacientes que sofreram doenças neurológicas. No entanto, uma das principais preocupações em relação à neuroestimulação é garantir uma operação segura, ou seja, não causar nenhum dano ao tecido em decorrência de uma estimulação elétrica de longo prazo. O acúmulo de cargas no tecido pode provocar a corrosão do eletrodo e a geração de material tóxico que danifica o tecido. Visando essa segurança, é proposta uma metodologia para o controle de desbalanceamento de carga através de um circuito de realimentação e a alternância dos pulsos elétricos. O presente trabalho tem como objetivo propor a implementação de um Neuroestimulador com balanceamento de carga ativo em tecnologia CMOS de 130nm. Uma decisão essencial que precisa ser tomada em um projeto de um Neuroestimulador é a escolha da tecnologia de fabricação. Levando em consideração a escolha de uma tecnologia de 130nm de baixa tensão, é proposta também, uma metodologia de implementação de chaves tolerantes à tensão, que visa compartilhar o mesmo "baseline" dos circuitos digitais, reduzindo custos e também a área do circuito como um todo. Todos resultados são demonstrados no nível de simulação de esquemático, com inclusão dos parâmetros extraídos do layout e análise de Monte Carlo para validar o circuito. O Projeto foi fabricado através do programa "MPW"(multi-program wafer) do IMEC, mas as amostras não foram recebidas a tempo de permitir a inclusão dos resultados dos teste neste trabalho.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESporUniversidade Federal de Santa MariaCentro de TecnologiaPrograma de Pós-Graduação em Ciência da ComputaçãoUFSMBrasilCiência da ComputaçãoAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessEstimulação elétrica funcionalNeuroestimuladorBalanceamento de cargaFunctional electrical stimulationNeurostimulationCharge balancingCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOEstimulador elétrico funcional com balanceamento ativo de cargas integrado em tecnologia CMOS de 130nmFunctional electrical stimulator with active balancing of integrated charges in 130nm CMOS technologyinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisRodrigues, Cesar Ramoshttp://lattes.cnpq.br/1751666562438251Aita, André Luizhttp://lattes.cnpq.br/1940130702621909Girardi, Alessandro Gonçalveshttp://lattes.cnpq.br/9078785342700446http://lattes.cnpq.br/7084232784013483Silveira, Rafael Silveira da1003000000076006d4e0840-8bbb-4c32-84aa-4ddf1e8b1f476f3db25f-99bc-48f8-9be4-6db727be72a5bc0ae3f7-e39a-4e78-8286-b299d644e484b829a34b-f05e-4222-9ed0-b666c5c17579reponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSMCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8804http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/14664/2/license_rdfc1efe8e24d7281448e873be30ea326ffMD52ORIGINALDIS_PPGCC_2017_SILVEIRA_RAFAEL.pdfDIS_PPGCC_2017_SILVEIRA_RAFAEL.pdfDissertação de Mestradoapplication/pdf5094855http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/14664/1/DIS_PPGCC_2017_SILVEIRA_RAFAEL.pdfd75c4813d12135c39916b4fcef1c2636MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-816http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/14664/3/license.txtf8fcb28efb1c8cf0dc096bec902bf4c4MD53TEXTDIS_PPGCC_2017_SILVEIRA_RAFAEL.pdf.txtDIS_PPGCC_2017_SILVEIRA_RAFAEL.pdf.txtExtracted texttext/plain110855http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/14664/4/DIS_PPGCC_2017_SILVEIRA_RAFAEL.pdf.txtb1ccf2a2d1ef33a4b2b7113181317405MD54THUMBNAILDIS_PPGCC_2017_SILVEIRA_RAFAEL.pdf.jpgDIS_PPGCC_2017_SILVEIRA_RAFAEL.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg4826http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/14664/5/DIS_PPGCC_2017_SILVEIRA_RAFAEL.pdf.jpge769f1c500e78973b3cead9381e96a1eMD551/146642018-10-24 18:23:20.794oai:repositorio.ufsm.br:1/14664Q3JlYXRpdmUgQ29tbW9ucw==Repositório Institucionalhttp://repositorio.ufsm.br/PUBhttp://repositorio.ufsm.br/oai/requestopendoar:39132018-10-24T21:23:20Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
dc.title.por.fl_str_mv Estimulador elétrico funcional com balanceamento ativo de cargas integrado em tecnologia CMOS de 130nm
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv Functional electrical stimulator with active balancing of integrated charges in 130nm CMOS technology
title Estimulador elétrico funcional com balanceamento ativo de cargas integrado em tecnologia CMOS de 130nm
spellingShingle Estimulador elétrico funcional com balanceamento ativo de cargas integrado em tecnologia CMOS de 130nm
Silveira, Rafael Silveira da
Estimulação elétrica funcional
Neuroestimulador
Balanceamento de carga
Functional electrical stimulation
Neurostimulation
Charge balancing
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
title_short Estimulador elétrico funcional com balanceamento ativo de cargas integrado em tecnologia CMOS de 130nm
title_full Estimulador elétrico funcional com balanceamento ativo de cargas integrado em tecnologia CMOS de 130nm
title_fullStr Estimulador elétrico funcional com balanceamento ativo de cargas integrado em tecnologia CMOS de 130nm
title_full_unstemmed Estimulador elétrico funcional com balanceamento ativo de cargas integrado em tecnologia CMOS de 130nm
title_sort Estimulador elétrico funcional com balanceamento ativo de cargas integrado em tecnologia CMOS de 130nm
author Silveira, Rafael Silveira da
author_facet Silveira, Rafael Silveira da
author_role author
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Rodrigues, Cesar Ramos
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/1751666562438251
dc.contributor.referee1.fl_str_mv Aita, André Luiz
dc.contributor.referee1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/1940130702621909
dc.contributor.referee2.fl_str_mv Girardi, Alessandro Gonçalves
dc.contributor.referee2Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/9078785342700446
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/7084232784013483
dc.contributor.author.fl_str_mv Silveira, Rafael Silveira da
contributor_str_mv Rodrigues, Cesar Ramos
Aita, André Luiz
Girardi, Alessandro Gonçalves
dc.subject.por.fl_str_mv Estimulação elétrica funcional
Neuroestimulador
Balanceamento de carga
topic Estimulação elétrica funcional
Neuroestimulador
Balanceamento de carga
Functional electrical stimulation
Neurostimulation
Charge balancing
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
dc.subject.eng.fl_str_mv Functional electrical stimulation
Neurostimulation
Charge balancing
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
description Functional electrical stimulation (FES) is a technique that has been used to restore neurological functions. Successful examples of the use of FES include hearing and vision recoveries in patients suffering from neurological disorders. However, one of the main concerns with regard to neurostimulation is to ensure a safe operation, ie, to not cause any damage to the tissue as a result of long-term electrical stimulation. The accumulation of charges in the tissue can lead to corrosion of the electrode and the generation of toxic material that damages the tissue. Aiming this safety, a methodology is proposed for the control of charge unbalance through a feedback circuit and the alternation of electric pulses. The current work objective is to propose the implementation of a Neurostimulator with active charge balancing in 130 nm CMOS technology. An essential decision that needs to be made in a Neurostimulator project is the choice of manufacturing technology. Considering the choice of a low voltage 130nm technology, a voltage tolerant switch implementation methodology is also proposed, which aims to share the same baseline of the digital circuits, reducing costs and also the area of the circuit itself. All results are demonstrated at the schematic simulation level, including the parameters extracted from the layout and Monte Carlo analysis to validate the circuit. The project was fabricated through the "MPW" (multi-program wafer) program of the IMEC, but the samples were not received in time to allow inclusion of test results in this work.
publishDate 2017
dc.date.issued.fl_str_mv 2017-09-11
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2018-10-24T21:23:20Z
dc.date.available.fl_str_mv 2018-10-24T21:23:20Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://repositorio.ufsm.br/handle/1/14664
url http://repositorio.ufsm.br/handle/1/14664
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.cnpq.fl_str_mv 100300000007
dc.relation.confidence.fl_str_mv 600
dc.relation.authority.fl_str_mv 6d4e0840-8bbb-4c32-84aa-4ddf1e8b1f47
6f3db25f-99bc-48f8-9be4-6db727be72a5
bc0ae3f7-e39a-4e78-8286-b299d644e484
b829a34b-f05e-4222-9ed0-b666c5c17579
dc.rights.driver.fl_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
Centro de Tecnologia
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFSM
dc.publisher.country.fl_str_mv Brasil
dc.publisher.department.fl_str_mv Ciência da Computação
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
Centro de Tecnologia
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Manancial - Repositório Digital da UFSM
instname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron:UFSM
instname_str Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron_str UFSM
institution UFSM
reponame_str Manancial - Repositório Digital da UFSM
collection Manancial - Repositório Digital da UFSM
bitstream.url.fl_str_mv http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/14664/2/license_rdf
http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/14664/1/DIS_PPGCC_2017_SILVEIRA_RAFAEL.pdf
http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/14664/3/license.txt
http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/14664/4/DIS_PPGCC_2017_SILVEIRA_RAFAEL.pdf.txt
http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/14664/5/DIS_PPGCC_2017_SILVEIRA_RAFAEL.pdf.jpg
bitstream.checksum.fl_str_mv c1efe8e24d7281448e873be30ea326ff
d75c4813d12135c39916b4fcef1c2636
f8fcb28efb1c8cf0dc096bec902bf4c4
b1ccf2a2d1ef33a4b2b7113181317405
e769f1c500e78973b3cead9381e96a1e
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1801223748465983488