Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/35267
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dc.contributor.advisor1Alessandro Bedapt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0483643134086398pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Henrique Resende Martinspt_BR
dc.contributor.referee1Lenin Martins Ferreira Moraispt_BR
dc.contributor.referee2Emerson Fachin Martinspt_BR
dc.creatorLaisla Vieira de Almeidapt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/6643917729172356pt_BR
dc.date.accessioned2021-03-18T19:08:52Z-
dc.date.available2021-03-18T19:08:52Z-
dc.date.issued2020-12-21-
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/1843/35267-
dc.description.abstractThe skin is widely innervated by primary afferent nerve fibers responsible for carrying information from the skin’s somatic sensory receptors to the central nervous system (CNS). Different disorders of the peripheral nervous system (PNS) affect these nerve fibers, compromising, partially or integrally, the quality of the information that reaches the CNS. Some of these neuropathies act selectively on nerve fibers; others gradually compromisse the SNP. In both cases, the evaluation of peripheral nerves provides information about the progress of diseases, indicating the need for therapeutic interventions to improve patients’ quality of life. Among the techniques available to assess nerve fibers’ integrity, the sinusoidal current is one of the main tools for screening and monitoring somatosensory disorders. This method is quantitative, non-invasive, and neuroselective, allowing the differentiation of the nerve fibers affected. Systems such as Neurometer and NeuroStim are widely used in studies of the somatosensory system. However, both devices have complex hardware architecture, requiring at least three voltage-raising stages and presenting offset values that compromise the test results, requiring periodic calibration of the system. Seeking to expand the transcutaneous electrical stimulation applications with sinusoidal current, the present work aims to present new multichannel hardware for the electrical stimulation system EELS (Somatosensory Electrical Stimulator). The Howland current source topology was used in combination with a bootstrapping power scheme, making it possible to simplify the design of the power circuit, using only one voltage lift stage. The modernization and simplification of the hardware enabled the implementation of a calibration circuit in real-time and the construction of a multichannel system, which opens up new possibilities for clinical research, including assessing disorders in the CNS. The new system is controlled by a graphical interface software and generates current stimuli with constant intensity, maximum amplitude of 8.63 mA, frequency between 1 Hz and 3 kHz in two independent channels. The hardware features high output linearity, stable load regulation, total harmonic distortion (THD) less than 1%, and automatic offset control. The tests carried out indicated that the EELS could be used in threshold tests of sensitivity to electrical current and the Neurometer and NeuroStim, and it also brings new resources to carry out different protocols.pt_BR
dc.description.resumoA pele é amplamente inervada por fibras nervosas aferentes primárias, que fazem parte do sistema nervoso periférico (SNP) e são responsáveis por levar as informações dos receptores sensoriais somáticos da pele até o sistema nervoso central (SNC). Diferentes desordens do sistema nervoso afetam essas fibras, comprometendo, parcial ou integralmente, a qualidade da informação que chega ao SNC. Algumas neuropatias atuam seletivamente nas fibras nervosas, outras comprometem gradualmente o SNP. Em ambos os casos, a avaliação dos nervos periféricos pode alertar para o avanço das doenças, indicando a necessidade de intervenções terapêuticas para melhorar a qualidade de vida dos pacientes. Entre as técnicas disponíveis para avaliar a integridade das fibras nervosas, a estimulação elétrica transcutânea com corrente senoidal figura como uma das principais ferramentas para triagem e acompanhamento da evolução de desordens somatossensoriais. Isso se deve ao fato da técnica ser quantitativa, não invasiva e, principalmente, por sua característica neurosseletiva, que permite diferenciar as fibras nervosas afetadas. Sistemas como o Neurometer e o NeuroStim são amplamente utilizados em estudos do sistema somatossensorial. Porém, ambos possuem hardware complexo, necessitando de, pelo menos, três estágios elevadores de tensão, além de apresentar valores de offset que comprometem os resultados dos exames, exigindo calibração periódica do sistema. Buscando minimizar essas limitações e ampliar as aplicações da técnica de estimulação elétrica transcutânea com corrente senoidal, o presente trabalho tem por objetivo apresentar o desenvolvimento de um novo hardware multicanal para o sistema de estimulação elétrica EELS (Estimulador Elétrico Somatossensorial). Empregou-se a topologia de fonte de corrente de Howland combinada com um esquema de alimentação bootstrapping, que viabiliza a simplificação do projeto do circuito de potência, utilizando apenas um estágio elevador de tensão. A modernização e simplificação do hardware possibilitou a implementação de um circuito de calibração em tempo real e a construção de um sistema multicanal, o que abre novas possibilidades para pesquisas clínicas, incluindo avaliação de desordens no SNC. O novo sistema é controlado por um software de interface gráfica e gera estímulos de corrente com intensidade constante, amplitude máxima de 8,63 mA, frequência entre 1 Hz e 3 kHz em dois canais independentes. O hardware apresenta alta linearidade de saída, regulação de carga estável, distorção harmônica total (THD) inferior a 1% e controle automático do offset. Os testes realizados indicaram que o EELS pode ser utilizado em exames de limiar de sensibilidade a corrente elétrica, assim como o Neurometer e o NeuroStim, e ainda traz novos recursos para a realização de diferentes protocolos.pt_BR
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológicopt_BR
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Geraispt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Geraispt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICApt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétricapt_BR
dc.publisher.initialsUFMGpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectTopologia Howland de fonte de correntept_BR
dc.subjectEstimulação elétrica com corrente senoidalpt_BR
dc.subjectNeuropatia periféricapt_BR
dc.subjectAvaliação somatossensorialpt_BR
dc.subject.otherEngenharia elétricapt_BR
dc.subject.otherSistema nervosopt_BR
dc.subject.otherVias aferentespt_BR
dc.titleDesenvolvimento e validação funcional de hardware para estimulação elétrica somatossensorial baseado em topologia de fonte de corrente de Howlandpt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
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