Microinductive signal conditioning with resonant differential filters: high-sensitivity biodetection applications

Inductive-based devices integrated with Si technology for biodetection applications are characterized, using simple resonant differential filter configurations. This has allowed the corroboration of the viability of the proposed circuits, which are characterized by their very high simplicity, for microinductive signal conditioning in high-sensitivity sensor devices. The simulation of these simple circuits predicts sensitivities of the differential output voltage which can achieve values in the range of 0.1-1 V/nH, depending on the coil parameters. These very high-sensitivity values open the possibility for the experimental detection of extremely small inductance changes in the devices. For real microinductive devices, both series resistance and parasitic capacitive components contribute to the decrease of the differential circuit sensitivity. Nevertheless, measurements performed using micro-coils fabricated with relatively high series resistance and coupling parasitic effects have allowed detection of changes in the range of 2 nH. which are compatible with biodetection applications with estimated detection limits below the picomolarity range.

Thermopile radiometer signal conditioning for surface atmospheric radiation measurements

A highly stable microvolt amplifier for use with atmospheric broadband thermopile radiometers is described. The amplifier has a nominal gain of 500, for bipolar input signals in the range +/- 10 mV from a floating source. The noise level at the input is less than 5 mu V (at 100 k Omega input impedance), permitting instantaneous diffuse solar radiation measurements to 0.5 W m(-2) resolution with 12 bit analog to digital conversion. The temperature stability of gain is better than 5 ppm/degrees C (-4 to 20 degrees C). Averaged over a decade of use, the long term drift of the amplifier gain is less than similar to 0.02%/yr. As well as radiometers measuring solar and terrestrial radiations, the amplifier has also been successfully used with low level signals from thermocouples and ground heat flux plates.

Plataforma para medição de forças na região plantar de pacientes normais e hemiplégicos

This work describes an electronic system implementation with two force plates, 24 load cells with strain gages, signal conditioning circuit, interfacing circuit and data acquisition system, designed for measuring plantar force distribution in patients. The system presented linear response, low hysteresis, with determination coefficient of 0.9997, precision better than 0,84% and resolution less than 0.5 N. The Measurements are presented on a computer screen and easier visualization to specialists, mainly physicians, physiotherapists and occupational therapists. Using the system, the distribution of weight in the plantar region of 100 normal subjects and 10 hemiplegic patients was investigated. There were determined the relationship between weight distribution on the right and left forefoot, hemiplegic patients and normal patients, with the implemented system. © 2013 Springer.

Sistema microcontrolado para medição de forças na região plantar e nos membros superiores de pacientes

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Sistema eletrônico para geração e avaliação de movimentos em paraplégicos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

RBF circuits based on folded cascode differential pairs

We propose new circuits for the implementation of Radial Basis Functions such as Gaussian and Gaussian-like functions. These RBFs are obtained by the subtraction of two differential pair output currents in a folded cascode configuration. We also propose a multidimensional version based on the unidimensional circuits. SPICE simulation results indicate good functionality. These circuits are intended to be applied in the implementation of radial basis function networks. One possible application of these networks is transducer signal conditioning in aircraft and spacecraft vehicles onboard telemetry systems. Copyright 2008 ACM.

Radial basis function circuits using folded cascode differential pairs

In this paper, we propose new circuits for the implementation of Radial Basis Functions (RBF). These RBFs are obtained by the subtraction of two differential pair output currents in a folded cascode configuration. We also propose a multidimensional version based on the unidimensional circuits. SPICE simulation and experimental results indicate good functionality. These circuits are intended to be applied in the implementation of radial basis function networks. Possible applications of these networks include transducer signal conditioning and processing in onboard telemetry systems for aircraft and spacecraft vehicles. © 2010 IEEE.

Sistema de teste de transístores bipolares de junção e de efeito de campo

O estudo das curvas características de um transístor permite conhecer um conjunto de parâmetros essenciais à sua utilização tanto no domínio da amplificação de sinais como em circuitos de comutação. Deste estudo é possível obter dados em condições que muitas vezes não constam na documentação fornecida pelos fabricantes. O trabalho que aqui se apresenta consiste no desenvolvimento de um sistema que permite de forma simples, eficiente e económica obter as curvas características de um transístor (bipolar de junção, efeito de campo de junção e efeito de campo de metal-óxido semicondutor), podendo ainda ser utilizado como instrumento pedagógico na introdução ao estudo dos dispositivos semicondutores ou no projecto de amplificadores transistorizados. O sistema é constituído por uma unidade de condicionamento de sinal, uma unidade de processamento de dados (hardware) e por um programa informático que permite o processamento gráfico dos dados obtidos, isto é, traçar as curvas características do transístor. O seu princípio de funcionamento consiste na utilização de um conversor Digital-Analógico (DAC) como fonte de tensão variável, alimentando a base (TBJ) ou a porta (JFET e MOSFET) do dispositivo a testar. Um segundo conversor fornece a variação da tensão VCE ou VDS necessária à obtenção de cada uma das curvas. O controlo do processo é garantido por uma unidade de processamento local, baseada num microcontrolador da família 8051, responsável pela leitura dos valores em corrente e em tensão recorrendo a conversores Analógico-Digital (ADC). Depois de processados, os dados são transmitidos através de uma ligação USB para um computador no qual um programa procede à representação gráfica, das curvas características de saída e à determinação de outros parâmetros característicos do dispositivo semicondutor em teste. A utilização de componentes convencionais e a simplicidade construtiva do projecto tornam este sistema económico, de fácil utilização e flexível, pois permite com pequenas alterações

A high dynamic range method for the direct readout of a dynamic phase change in homodyne interferometers

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Desenvolvimento de sistema de aquisição e processamento para aplicações em qualidade de energia

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

CMoS lab-on-a-chip devices for individual cell biology

The development of microlectronic lab-on-a-chip devices (LOACs) can now be pursued thanks to the continous advances in silicon technology. LOACs are miniaturized devices whose aim is to perform in a more efficient way specific chemical or biological analysis protocols which are usually carried out with traditional laboratory equipment. In this application area, CMOS technology has the potential to integrate LOAC functionalities for cell biology applications in single chips, e.g. sensors, actuators, signal conditioning and processing circuits. In this work, after a review of the state of the art, the development of a CMOS prototype chip for individual cell manipulation and detection based on dielectrophoresis will be presented. Issues related to the embedded optical and capacitive detection of cells will be discussed together with the main experimental results obtained in manipulation and detection of living cells and microparticles.

Mock circulatory system for the evaluation of left ventricular assist devices, endoluminal prostheses, and vascular diseases

A new digital computer mock circulatory system has been developed in order to replicate the physiologic and pathophysiologic characteristics of the human cardiovascular system. The computer performs the acquisition of pressure, flow, and temperature in an open loop system. A computer program has been developed in Labview programing environment to evaluate all these physical parameters. The acquisition system was composed of pressure, flow, and temperature sensors and also signal conditioning modules. In this study, some results of flow, cardiac frequencies, pressures, and temperature were evaluated according to physiologic ventricular states. The results were compared with literature data. In further works, performance investigations will be conducted on a ventricular assist device and endoprosthesis. Also, this device should allow for evaluation of several kinds of vascular diseases.

Instrumentation used to measure residential magnetic fields and currents

The equipment used to measure magnetic fields and, electric currents in residences is described. The instrumentation consisted of current transformers, magnetic field probes and locally designed and, built signal conditioning modules. The data acquisition system was capable of unattended recording for extended time periods. The complete system was calibrated to verify its response to known physical inputs. (C) 2003 ISA-The Instrumentation Automation Society.

Estudo e desenvolvimento de um sensor de chuva piezoelétrico para automóveis

A presença de sistemas eletrónicos nos veículos automóveis tem vindo a aumentar de forma considerável nos últimos 30 anos, tornando possível o aumento dos padrões de eficiência, segurança e conforto dos mesmos. Os sistemas de acionamento automático dos limpa-para-brisas, baseados em sensores de chuva óticos, têm registado um crescimento quase exponencial nos últimos 10 a 15 anos; no ano 2000, apenas 5 % dos veículos novos produzidos na Europa estavam equipados com este sistema, hoje é um equipamento amplamente difundido na oferta automóvel existente. O presente trabalho consistiu no estudo de uma solução para deteção de chuva em veículos automóveis com a aplicação de um sensor piezoelétrico, tendo em vista a obtenção de uma solução mais versátil e aplicável em vários pontos do veículo. As reduzidas dimensões, a elevada sensibilidade do sensor e a facilidade de aplicação nas superfícies de ensaio foram fatores que motivaram a escolha deste tipo de equipamento como elemento sensorial. As hipóteses definidas para o procedimento laboratorial basearam-se nas conclusões obtidas em estudos anteriormente desenvolvidos no campo dos sensores de chuva para automóveis e nas capacidades dos materiais piezoelétricos para medição de pluviosidade. Os sensores foram instalados sob as superfícies do veículo que apresentavam, simultaneamente, uma maior exposição à pluviosidade, quando este está em movimento, e um menor risco de sofrer danos. Os resultados obtidos permitiram concluir que a utilização deste tipo de sensores permite detetar elevados níveis de pluviosidade e em superfícies com considerável capacidade de deformação elástica. A sua implementação futura em veículos automóveis exige mais algum trabalho de melhoria dos processos de fixação dos sensores e do condicionamento de sinal utilizados.

Aplicação de dispositivos analógicos reconfiguráveis

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores