Tese

Gerador de sinais para aplicação da espectroscopia de bioimpedânica elétrica na detecção de câncer (2017)

• Authors:
  • Amaya Palacio, José Alejandro
  • Van Noije, Wilhelmus Adrianus Maria (Orientador)
• Autor USP: PALACIO, JOSE ALEJANDRO AMAYA - EP
• Unidade: EP
• Sigla do Departamento: PSI
• Subjects: MICROELETRÔNICA; CIRCUITOS INTEGRADOS; ESPECTROSCOPIA
• Agências de fomento:
  • Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
• Language: Português
• Abstract: No intervalo de valores de frequência de poucos kHz até 1 MHz, nomeado às vezes como região de dispersão β, as estruturas das células são o principal determinante da impedância do tecido. Esse é o fundamento básico da Espectroscopia da Bioimpedância Elétrica - EBE, a qual tem importância significativa como ferramenta de diagnóstico do câncer de colo no útero - CCU. A EBE consiste na medição de impedância elétrica do tecido cervical para diferentes valores de frequência. A diferença do comportamento no valor da impedância na frequência entre o tecido normal e o cancerígeno é usada para detectar o nível de neoplasia. Um bloco importante do Sistema EBE é o bloco gerador de sinal, o qual está composto principalmente de: a) Oscilador Controlado Numericamente - NCO, b) Conversor Digital - Analógico - DAC e c) Fonte de Corrente Controlada por Tensão - VCCS. O Objetivo do presente trabalho foi o projeto dos blocos principais do Gerador de Sinal para aplicação da Espectroscopia da Bioimpedância Elétrica na Detecção do Câncer no colo do Útero. O Gerador de Sinal é composto de: Oscilador Controlado Numericamente baseado no algoritmo de CORDIC, Conversor Digital - Analógico de 10 bits e Fonte de Corrente Controlada por Tensão. É apresentado o projeto do Oscilador Controlado Numericamente (NCO) de 10 bits baseado na arquitetura iterativa do CORDIC e otimizado em termos da área. O NCO foi implementado na Tecnologia CMOS do Processo da TSMC 180 nm por meio do FREE MINI@SIC IMEC-TSMC 2015. As especificações do projeto foram obtidas dos requerimentos da aplicação da Espectroscopia da Bioimpedância Elétrica - EBE na detecção do Câncer no Colo do Útero - CCU.A arquitetura proposta é composta fundamentalmente de: seletor de frequência de 5 bits, gerador do valor angular, bloco de pré-rotação, unidade aritmética do CORDIC, Unidade de Controle e tabela de busca da referência para arco-tangente. A área do núcleo para este componente foi de 133µmx133µm, ou seja, 0,017689 mm². Foi configurado para gerar 32 valores de frequência de sinais sinusoidais no intervalo de valores de frequência de 100 Hz até 1 MHz com um erro máximo de 0,00623% entre os valores de frequência obtidos da simulação e os resultados experimentais. O Conversor Digital - Analógico foi projetado no nível do esquemático numa arquitetura Current-Steering Segmentada 6-4 com valores de DNL<0,1 LSB e INL<0,2 LSB obtidos na análise de corners. O circuito VCCS foi projetado, simulado e fabricado em Tecnologia CMOS da TSMC 130 nm com polarização de 1,3 V. A Fonte de Corrente de Howland proposta foi baseada no amplificador operacional auto polarizado complementar de cascode dobrado (SB-CFC). De acordo com os requerimentos do padrão internacional IEC:60601-1 o valor pico da corrente sinusoidal foi ajustado em 10 µA. De acordo com aplicação da EBE para a CCD, as especificações do SB-CFC-AO foram calculadas para obter uma corrente sinusoidal na faixa de frequência de 100 Hz até 1 MHz com impedância de saída maior do que 1 MΩ a 1 MHz de frequência. Foram executadas simulações post-layout e os principais resultados foram: 10±0,0035 µA para a amplitude na corrente de saída na faixa de frequência especificada com 5 kΩ de resistência de carga, valores de impedância de saída maiores do 1,6 MΩ a 1 MHz; variações na amplitude da corrente de saída menores do que 0,4% para impedância de carga de 10 Ω até 5 kΩ.O resultado experimental em termos de não-linearidade apresentou o máximo de 2% da plena escala. De acordo com os resultados obtidos, o desempenho do VCCS é adequado para aplicações da EBE na CCD.
• Imprenta:
  • Publisher place: São Paulo
  • Date published: 2017
• Data da defesa: 01.06.2017


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How to cite

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• ABNT

  AMAYA PALACIO, José Alejandro. Gerador de sinais para aplicação da espectroscopia de bioimpedânica elétrica na detecção de câncer. 2017. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2017. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-27092017-091615/. Acesso em: 27 set. 2024.

• APA

  Amaya Palacio, J. A. (2017). Gerador de sinais para aplicação da espectroscopia de bioimpedânica elétrica na detecção de câncer (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-27092017-091615/

• NLM

  Amaya Palacio JA. Gerador de sinais para aplicação da espectroscopia de bioimpedânica elétrica na detecção de câncer [Internet]. 2017 ;[citado 2024 set. 27 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-27092017-091615/

• Vancouver

  Amaya Palacio JA. Gerador de sinais para aplicação da espectroscopia de bioimpedânica elétrica na detecção de câncer [Internet]. 2017 ;[citado 2024 set. 27 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-27092017-091615/

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