Functional electrical stimulation (FES) devices have direct applications in the realm of rehabilitation engineering, physiotherapy, occupational therapy and medicine for research, diagnostic and therapeutic purposes. This thesis presents a novel electrical stimulator for use in a FES system. The stimulator produces regulated current pulses using two switched mode power supplies (SMPS) in series. The first power stage - a flyback converter - steps up the supply voltage using primary side digital control. The second power stage is a buck converter with output current hysteretic control. An output switched capacitor circuit shapes the current pulses. All pulse variables are programmable and various pulses can be formed for virtually any FES application. Compared to previous FES devices, the pulses generated here are sharper, have faster rise time and the amplitude and temporal characteristics are more tightly regulated. A single channel prototype system is implemented and experimental results are shown.

Functional electrical stimulation (FES) devices have direct applications in the realm of rehabilitation engineering, physiotherapy, occupational therapy and medicine for research, diagnostic and therapeutic purposes. This thesis presents a novel electrical stimulator for use in a FES system. The stimulator produces regulated current pulses using two switched mode power supplies (SMPS) in series. The first power stage - a flyback converter - steps up the supply voltage using primary side digital control. The second power stage is a buck converter with output current hysteretic control. An output switched capacitor circuit shapes the current pulses. All pulse variables are programmable and various pulses can be formed for virtually any FES application. Compared to previous FES devices, the pulses generated here are sharper, have faster rise time and the amplitude and temporal characteristics are more tightly regulated. A single channel prototype system is implemented and experimental results are shown.

Submitted by JORGE ESTEBAN BLANCO RODRIGUEZ null (lobogris87@msn.com) on 2016-06-01T14:53:04Z No. of bitstreams: 1 Jorge Esteban Blanco Rodriguez.pdf: 3365866 bytes, checksum: edf247c26e3f44cc20ef44607e947f0e (MD5) / Rejected by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: O mês informado na capa do documento está diferente da data de defesa que consta na folha de aprovação. Corrija esta informação no arquivo PDF e realize uma nova submissão contendo o arquivo correto. Agradecemos a compreensão. on 2016-06-02T13:45:11Z (GMT) / Submitted by JORGE ESTEBAN BLANCO RODRIGUEZ null (lobogris87@msn.com) on 2016-06-02T14:37:35Z No. of bitstreams: 1 Jorge Esteban Blanco Rodriguez 30-03-2016.pdf: 2668564 bytes, checksum: 75234917c13bea3285297fb6aeb7f0ec (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-06-02T16:43:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 blancorodriguez_je_me_ilha.pdf: 2668564 bytes, checksum: 75234917c13bea3285297fb6aeb7f0ec (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-02T16:43:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 blancorodriguez_je_me_ilha.pdf: 2668564 bytes, checksum: 75234917c13bea3285297fb6aeb7f0ec (MD5) Previous issue date: 2016-03-30 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Implementou-se um estimulador elétrico funcional para uso na reabilitação de pacientes hígidos e paraplégicos e que não necessita de alimentação simétrica. O equipamento é constituído por dois estágios, o formador de onda, no qual se define os parâmetros do sinal de estimulação, e o de potência. No formador de onda foi utilizado uma placa Raspberry pi e uma interface de usuário, desenvolvida em Python. O estágio de potência é composto por um espelho de corrente que possibilita a utilização de transistores não casados, e uma estrutura em ponte H, para formar o sinal de eletroestimulação bifásico, sem a necessidade de fonte simétrica, diminuindo assim pela metade a diferença de potencial aplicada na alimentação do circuito. Com o estimulador implementado gerou-se correntes com forma de onda retangular, amplitude de até 120 mA e características adequadas para utilização na reabilitação dos membros inferiores e superiores de pacientes. / A functional electrical stimulator for use in the rehabilitation of paraplegic and healthy patients was implemented. It does not need symmetrical power supply. The equipment consists of two stages, the wave generator, which defines the stimulation signal parameters, and the power stage. In the wave generator we have used a Raspberry Pi board and a user interface, developed in Python. In the power stage we have used a current mirror which enables the use of unmarried transistors and a H-bridge circuit to generate a biphasic signal. With the implemented stimulator, currents with rectangular waveform, range of up to 120 mA, and suitable characteristics for using in rehabilitation of the lower and upper limbs of patients were generated.

Orientador: Aparecido Augusto de Carvalho / Resumo: Implementou-se um estimulador elétrico funcional para uso na reabilitação de pacientes hígidos e paraplégicos e que não necessita de alimentação simétrica. O equipamento é constituído por dois estágios, o formador de onda, no qual se define os parâmetros do sinal de estimulação, e o de potência. No formador de onda foi utilizado uma placa Raspberry pi e uma interface de usuário, desenvolvida em Python. O estágio de potência é composto por um espelho de corrente que possibilita a utilização de transistores não casados, e uma estrutura em ponte H, para formar o sinal de eletroestimulação bifásico, sem a necessidade de fonte simétrica, diminuindo assim pela metade a diferença de potencial aplicada na alimentação do circuito. Com o estimulador implementado gerou-se correntes com forma de onda retangular, amplitude de até 120 mA e características adequadas para utilização na reabilitação dos membros inferiores e superiores de pacientes. / Abstract: A functional electrical stimulator for use in the rehabilitation of paraplegic and healthy patients was implemented. It does not need symmetrical power supply. The equipment consists of two stages, the wave generator, which defines the stimulation signal parameters, and the power stage. In the wave generator we have used a Raspberry Pi board and a user interface, developed in Python. In the power stage we have used a current mirror which enables the use of unmarried transistors and a H-bridge circuit to generate a biphasic signal. With the implemented stimulator, currents with rectangular waveform, range of up to 120 mA, and suitable characteristics for using in rehabilitation of the lower and upper limbs of patients were generated. / Mestre