Estimulador elétrico funcional com balanceamento ativo de cargas integrado em tecnologia CMOS de 130nm
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2017 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do 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. |
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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:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do 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==Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2018-10-24T21:23:20Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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