The key requirements of a reliable neural signal recording system include low power to support long-term monitoring, low noise, minimum tissue damage, and wireless transmission. The neural spikes are also detected and sorted on-chip/off-chip to implement closed-loop neuromodulation in a high channel count setup. All these features together constitute an empirical neural recording system for neuroscience research. In this prospectus, we propose to develop a neural signal acquisition system with wireless transmission and feature extraction. We start by designing a prototype entirely built with commercial-off-the-shelf components, which includes recording and wireless transmission of synthetic neural data and feature extraction. We then conduct the CMOS implementation of the low-power multi-channel neural signal recording read-out circuit, which enables the in-vivo recording with a small form factor. Another direction of this thesis is to design a self-powered motion tracking read-out circuit for wearable sensors. As the wearable industry continues to advance, the need for self-powered medical devices is growing significantly. In this line of research, we propose a self-powered motion sensor based on reverse electrowetting-on-dielectric (REWOD) with low-power integrated electronics for remotely monitoring health conditions. We design the low-power read-out circuit for a wide range of input charges, which is generated from the REWOD sensor.

International Telemetering Conference Proceedings / October 21, 2002 / Town & Country Hotel and Conference Center, San Diego, California / This paper presents work being done at NASA/GSFC by the Operating Missions as Nodes on the Internet (OMNI) project to demonstrate the application of Internet communication technologies to space communication. The goal is to provide global addressability and standard network protocols and applications for future space missions. It describes the communication architecture and operations concepts that will be deployed and tested on a Space Shuttle flight in July 2002. This is a NASA Hitchhiker mission called Communication and Navigation Demonstration On Shuttle (CANDOS). The mission will be using a small programmable transceiver mounted in the Shuttle bay that can communicate through NASA’s ground tracking stations as well as NASA’s space relay satellite system. The transceiver includes a processor running the Linux operating system and a standard synchronous serial interface that supports the High-level Data Link Control (HDLC) framing protocol. One of the main goals will be to test the operation of the Mobile IP protocol (RFC 2002) for automatic routing of data as the Shuttle passes from one contact to another. Other protocols to be utilized onboard CANDOS include secure login (SSH), UDP-based reliable file transfer (MDP), and blind commanding using UDP. The paper describes how each of these standard protocols available in the Linux operating system can be used to support communication with a space vehicle. It will discuss how each protocol is suited to support the range of special communication needs of space missions.

The main objective of this dissertation is to explore and develop computer-aided-design methodologies and optimization techniques for reliability, performance, and power of through-silicon-via-based 3D IC designs. Through-silicon-via (TSV), a vertical interconnect element between dies, is the key enabling technology in 3D ICs. This new design element provides unprecedented design freedom as well as challenges. To maximize benefits and overcome challenges in TSV-based 3D ICs, new analysis methodologies and optimization techniques should be developed. In this dissertation, first, the robustness of 3D power delivery network is assessed under different power/ground TSV placement schemes and TSV RC variations. Next, thermo-mechanical stress and reliability problems are examined in full-chip/stack scale using the principle of linear superposition of stress tensors. Finally, physical design methods for low power 3D designs are explored to enhance the 3D power benefit over the 2D counterpart.

Un nœud d'un réseau de capteurs sans fil traite dans ses unités de calcul les signaux issus de plusieurs types de capteurs et effectue différentes tâches liées aux protocoles de communication. Devant exécuter plusieurs types de contrôle, sa flexibilité est un paramètre très important. Les solutions à base de microcontrôleurs ou de FPGA ont été proposées pour aborder le besoin de flexibilité, mais au prix d'une efficacité énergétique réduite. Dans cette thèse, des contrôleurs flexibles à ultra-faible énergie basés sur un contexte de micro-tâches reconfigurables sont explorés comme alternative. Des architectures modulaires pour des machines d'états finis (FSM) et des chemins de données (DP) reconfigurables sont proposées. Les techniques de coupure de l'alimentation (PG pour power gating) sont utilisées pour adapter la consommation aux besoins et réduire la puissance statique. Dans un premier temps, des modèles pour l'estimation des paramètres clés d'un circuit avec PG sont proposés au niveau porte. Ensuite, les opportunités des techniques PG sont déterminées sur les FSM et DP reconfigurables pour en réduire l'énergie. Dans les chemins de données, la reconfiguration fait varier la précision des opérateurs et le PG permet d'éteindre les blocs logiques inutilisés. Une gestion de l'alimentation au niveau lookup table (LUT) est proposée pour réduire les courants de fuite en mode actif et en veille dans les FSM reconfigurables. Des résultats montrent les très bonnes performances des architectures proposées par rapport aux processeurs et FPGA. / A wireless sensor network (WSN) node may need to process signals from various sensors and perform different transceiver tasks apart from being able to change its functions dynamically. A controller in the node is therefore required to execute different control tasks to manage its resources implying that flexibility is a key concern. Microcontrollers and FPGAs have been proposed to address the need for flexibility at the cost of reduced energy efficiency. In this thesis, ultra-low power flexible controllers for WSN nodes based on reconfigurable microtasks are explored. A reconfigurable microtask is a digital control unit with a reconfigurable finite state machine (FSM) and datapath. Scalable architectures for reconfigurable FSMs along with variable precision adders in datapath are proposed for flexible controllers in this work. Power gating is considered for FSMs and adders for low power operation. First, the design issues in power gating are studied extensively. Models for estimation of key design parameters of power-gated circuits are derived at gate level. Next, power gating opportunities are determined in reconfigurable adders and FSMs proposed for microtasks. In adders, reconfigurability is used for varying the precision of operation and saving energy by power-gating unused logic. Power gating at the level of lookup table logic is proposed to achieve active leakage power reduction in reconfigurable FSMs. The proposed models are then applied to analyze energy savings in logic clusters due to power gating. Power estimation results show good performance of proposed architectures with respect to different metrics relative to others in the design space of controllers.

Avec la croissance actuelle du marché des applications de transfert de données multimédia à très haut débit, les bandes de fréquences autour de 60 GHz sont une nouvelle alternative promettant des performances intéressantes en terme de débits mais soulèvent des défis techniques et technologiques au niveau des architectures et circuits. C'est dans ce cadre que s'inscrit cette thèse, qui propose une approche multi bande impulsionnelle MBOOK avec un récepteur à détection d'énergie, et qui analyse plus spécifiquement les verrous au niveau de l'émetteur. L'étude du canal de propagation à 60 GHz, basée sur les modèles de canaux du standard IEEE 802.15.3c, a permis de démontrer la potentialité de cette architecture et permet d'atteindre des débits de 2 Gbps à 2metres dans un environnement de type résidentiel. Le dimensionnement de l'architecture ainsi que des performances des principaux blocs ont conduit à plusieurs possibilités pour l'architecture de l'émetteur MBOOK à 60 GHz. Les critères ont été d'assurer un compromis performances, consommation. Une étude approfondie sur l'étude des imperfections de certains blocs critiques et l'impact sur l'impulsion transmise, et donc sur les performances du système ont été établies. Le banc de filtres, nécessaire à l'émission et à la réception, représente l'un des verrous, et nous proposons une solution de filtrage à base de lignes couplées. L'étude des solutions de génération d'impulsions, des étages de commutation, et des étages d'amplification de l'émetteur sont détaillées et discutées dans les deux derniers chapitres / With the current increasing market request concerning high speed data rates applications, the 60 GHz frequency bands seems to be one of the new promising alternatives for high data rate wireless communications. In this context, the development of new systems operating at these frequencies becomes a very attractive research subject. This study focuses on nomadic systems offering high data and reconfigurable rates, low complexity, low power consumption for short communications. One of the important tasks in the millimetre wave architecture design is to consider the channel propagation characteristics simultaneously with the technological performance of integrated circuits and antennas. This requires a co-design of the entire system. Therefore, we begun by studying the characteristics of the channel propagation channel at 60GHz according to the IEEE 802.15.3c and IEEE 802.11.ad models. This PHD thesis proposes a new transceiver architecture based on multi-band impulse mode, with On Off Keying modulation schema and non coherent receiver. This architecture is dedicated to nomadic systems offering high data and reconfigurable rates, low complexity, low power consumption for short communications. Analysis and performances for the proposed architecture are presented. More than 2 Gbps at 2 m are obtained. The imperfections of some critical blocks and their impact on the transmitted pulses were analysed and thus the performance of the system has been established. The potentiality of microstrip band pass filter bank presenting a constant relative bandwidth and reasonable insertion losses is presented in this study. The study of pulse generation solutions, switchers, amplification stages and antennas are detailed and discussed in the last two chaptersconstant relative bandwidth and reasonable insertion losses is presented in this study.The study of pulse generation solutions, switchers, amplification stages and antennas are detailed and discussed in the last two chapters.

Depuis son apparition dans les années 70, les cartes à puce ont envahi le marché mondial, leur utilisation n'a cessé d'augmenter et de se diversifier. Sans forcément nous en rendre compte, chacun de nous en a plusieurs dans son portefeuille, son sac, son attaché-case… Toutes ces cartes ont pour point commun le fait de contenir des informations sur son titulaire qui servent à son identification dans les différentes actions qu'il souhaite effectuer. Ces informations sont présentes sur la piste magnétique et/ou la puce embarquée dans la carte. Avec les progrès technologiques actuels et plus précisément la miniaturisation des composants électroniques, nous sommes de plus en plus amenés à voir des composants complexes embarqués dans des cartes à puce pour satisfaire des besoins en ressources plus grands pour des applications de plus en plus sophistiquées. L'utilisation croissante du nombre des systèmes embarqués sur une carte à puce amène à prendre en compte différentes contraintes lors de la conception. Tout d'abord, il y a celles liées aux systèmes embarqués standards, telles que la surface, la consommation et la rapidité d'exécution. Ensuite viennent celles liées à la carte à puce en elle-même, des spécificités liées à l'épaisseur et aux contraintes mécaniques. On retrouve également des contraintes de consommation et de surface. L'apparition du sans-contact a révolutionné le domaine de la carte à puce. Plus besoin d'introduire la carte dans un lecteur pour lire les informations. Les données ne transitent plus par la puce mais via l'air grâce à une antenne intégrée. Il suffit de se trouver à proximité du lecteur sans forcément sortir la carte de poche ou du sac. Elles sont connues sous le nom de cartes RFID pour Radio Frequency Identification ou identifiction par radio fréquence. D'autres contraintes de conception sont alors apparues : choix de la fréquence à laquelle va se faire la communication et l'échange des données, la géométrie de l'antenne, le choix du tag… Tous les composants ont besoin d'une source d'alimentation. Les circuits RFID basiques dits passifs puisent leur énergie dans le champ magnétique produit à proximité du lecteur mais la complexité de certains circuits nécessite la présence d'une source d'alimentation intégrée dans la carte, dans ce cas les circuits sont désignés par actifs. En général, ce sont des batteries fines et flexibles qui sont utilisées. Là aussi, la technologie a fait d'immenses progrès et des batteries plus fines et avec de plus grandes capacités voient le jour. Ce sont ces batteries qui viennent alimenter les composants de la carte. Tous ces éléments constituent un véritable circuit électronique.Cette thèse industrielle a pour but dans un premier temps de concevoir un circuit électronique embarqué dans une carte au format bancaire en répondant à un cahier des charges bien défini tout en prenant en compte les différentes contraintes imposées par ce format. Ce circuit se devra d'être flexible, autonome et consommant le moins d'énergie possible. Dans un deuxième temps, une fois le produit réalisé et validé le but est de l'optimiser en proposant des solutions afin de faire gagner du temps en amont de la conception par exemple ou en proposant des modèles simples mais qui prennent en compte toutes les contraintes liées à ce type d'applications. / Since its emergence in the 70s , smart cards have invaded the world market , their use has been steadily increasing and diversifying . Without necessarily realizing it , each of us has more than one in his wallet, bag, his briefcase ...All these cards have in common the fact of containing information about the holder, which can be used for identification in the different activities they want to perform . These information is present on the magnetic stripe and / or on the chip embedded in the card. With current technology and more specifically the miniaturization of electronic components , we are seeing complex components embedded in smart cards to meet greater needs for resources for applications increasingly sophisticated .The increasing use of on-board on a smart card systems leads to take into account various constraints in the design . Firstly, there are those related to embedded systems standards , such as the area, consumption and speed of execution. Followed by those related to the smart card itself , specificities related to the thickness and mechanical stress . There are also the constraints of consumption and surface.The appearance of non-contact has revolutionized the field of smart card. No more Need to insert the card into a reader to get the information . The data are not routed by the chip but via air through an integrated antenna. You have to be near the reader without necessarily take the card out of a pocket. They are known as RFID cards for Radio Frequency Identification.Other design constraints then appeared : the choice of the frequency communication for data exchange, the geometry of the antenna , the choice of the tag ...All components require a power source . The basic circuits called passive RFID draw their energy from the magnetic field near the reader but the complexity of certain circuits requires the presence of an integrated power supply into the card, in this case the circuits are called active tags. In general , thin and flexible batteries are used. Again , technology has made tremendous progress and finer batteries with larger capacities emerged. All these elements constitute a real electronic circuit.This industrial thesis aims firstly to design an electronic circuit embedded in a bank card format meets the specifications defined taking into account the various constraints imposed by this format.This circuit must be flexible , autonomous and consuming the least possible energy.In a second step , once the product is produced and validated the goal is to optimize it proposing solutions to save time upstream design example or offering simple models, but taking into account all the constraints associated with this type of applications.

La théorie de l'information développée par Claude Shannon (1916 - 2001) met en évidence le fait que pour accroître la capacité d'un canal de transmission, il est préférable d'élargir la bande de fréquences sur laquelle les informations sont émises plutôt que les puissances d'émissions. Cette constatation est le point de départ de nombreux travaux de recherche sur les communications Ultra-Large Bande (ULB) qui ont abouti en 2002 à la création aux Etats-Unis d'une bande fréquence dîtes ULB où aucun mode de communication n'est privilégié. C'est ainsi que 2 années plus tard ont débuté à l'IM2NP des travaux portant sur les communications ULB impulsionnelles, et notamment la conception d'amplificateur faible bruit, de détecteur d'énergie, mais également de générateurs d'impulsions qui est l'élément clé des émetteurs impulsionnels. Ces derniers constituent la base des travaux présentés dans le manuscrit qui se sont déroulés de 2008 à 2011. La nature discontinue des communications impulsionnelles a tout d'abord impliquée l'introduction de nouvelles figures de mérite permettant de mesurer les performances des générateurs d'impulsions. Ensuite, il est question de méthodes de conception permettant de dimensionner des structures fonctionnant aux fréquences en jeu mais également d'en réduire les consommations statiques principalement de fuite, et ce en vue de répondre aux contraintes de consommation des systèmes embarqués. Enfin sont développées 3 architectures de générateurs d'impulsions, chacune permettant de répondre à des contraintes différentes en termes de bande de fréquences, de consommation et de portée. / The information theory developed by Claude Shannon (1916 - 2001) highlights the fact that in order to increase the capacity of a transmission channel, it is preferable to extend the bandwidth used rather than the transmission power. This finding is the starting point of many papers on Ultra-Wideband (UWB) which led to the creation in the United States of UWB band since 2002 where no modulation is privileged. Two years later, many works on Impulsionnal Radio UWB (IR-UWB) communications began at IM2NP including the design of low noise amplifier, power detector, but also pulse generators which is the key element of IR-UWB emitters. These form basis of works presented in the manuscript that took place from 2008 to 2011. The discontinuous nature of communications impulse was first implied the introduction of new figures of merit for measuring performances of pulse generators. Then it deals with design techniques for sizing structures operating at frequencies involved, but also to reduce consumption and especially static leakage to reduce enough power consumption for embedded systems. Finally three architectures of pulse generators are developed, each one responding to different constraints in terms of frequency, consumption and range.

Dans les dernières années, l'utilisation intensive des combustibles fossiles a déclenché une crise mondiale due à la forte production de polluants et à la réduction des stocks, en raison de sa nature de source d'énergie non renouvelable. Parce que l'utilisation généralisée des combustibles fossiles a entraîné la production de grandes quantités de CO2, ce qui est un facteur aggravant du réchauffement de la planète. Les piles à combustible microbiennes (MFC) représentent une technique de récupération d'énergie qui convertit l'énergie chimique des composés organiques en énergie électrique par le biais de réactions catalytiques de micro-organismes. La MFC peut être considérée comme un archétypique de système microbien bioélectrochimique (BES), qui exploite l’activité bio-électrocatalytique de micro-organismes vivants pour la génération de courant électrique. Durant la dernière décennie, l’évolution de l’électronique de faible consommation a rendu la technologie des MFC plus attrayante, car elle commence à pouvoir fournir une énergie comparable à celle consommée par des périphériques dit à faible consommation, comme un nœud de réseau de capteurs sans fil (WSN). En plus, les MFC ont gagné en intérêt car elles peuvent générer de l'énergie électrique tout en traitant des déchets. Contrairement aux autres piles à combustible, les MFC peuvent générer en permanence une énergie propre à une température ambiante, à la pression atmosphérique et à un pH neutre, sans entretien supplémentaire. Les seuls sous-produits sont le CO2 et H2O, qui ne nécessitent aucune manipulation supplémentaire, car le CO2 produit est biogénique, ce qui est inclus dans le cycle du carbone biogéochimique, évitant l'émission nette de carbone dans l'atmosphère. Ce manuscrit examine certains aspects liés à la technologie des piles à combustible microbiennes, depuis les réactions chimiques jusqu’aux systèmes de gestion de l'énergie requis pour exploiter la puissance fournie par les MFC. Une campagne expérimentale a été menée sur les MFCs concernant la caractérisation électrique, la connexion multiple des MFCs et l’influence des principaux paramètres qui affectent les performances de conversion de l’énergie. Le contexte de la pile à biocarburant est introduit et les principes de base de fonctionnement et les applications principales sont expliqués. L'enquête comprend une évaluation de l'impact des différents matériaux d'électrode, du substrat utilisé et des bactéries impliquées dans le processus chimique. Une perspective consiste à ajuster les paramètres afin de maximiser la production d'électricité. La conception spécifique de nos MFC de laboratoire est également présentée. Les essais expérimentaux ont été effectués sur deux types de réacteurs : la pile à combustible microbienne terrestre et la pile à combustible microbienne à eau usée. Un système de mesure approprié est présenté, il est spécialement conçu pour les tests sur les MFC. Il est capable d'assurer une mesure précise de toutes les valeurs et paramètres électriques nécessaires à la caractérisation électrique des réacteurs dans une configuration unique ou dans une connexion multiple. Les solutions utilisées pour alimenter les WWMFC étaient différentes et dans certains cas, on utilisait de vraies eaux usées, alors que dans d'autres, des solutions synthétisées appropriées étaient conçues à cet effet. Les méthodes de synthèse des solutions sont décrites. L'influence des principaux paramètres tels que le pH et la température a été analysée pour les deux types de cellules. La campagne expérimentale comprend des mesures de réacteurs en configuration unique ou disposées dans des connexions en série ou en parallèle. Les résultats confirment l'augmentation de la tension dans le cas de connexions en série et l'augmentation de la puissance dans le cas de connexions en parallèle. [...] / In recent years, the extensive use of fossil fuels has triggered into a global crisis due to high pollution and stock reduction, because of its nature of non-renewable source of energy. Because the wide use of fossil fuels has led to the production of high amounts of CO2, as a result is a trigger of the global warming issue. Microbial fuel cells (MFCs) is an energy harvesting technique that converts chemical energy from organic compounds to electrical energy through catalytic actions of microorganisms. MFC can be considered as archetypical microbial Bioelectrochemical Systems (BESs), that exploit the bio-electrocatalytic activity of living microorganisms for the generation of electric current. In the past decade, the evolution of low power electronics has made MFCs technology more attractive, because it has begun to be able to power low-power devices forming complete systems, such as the nodes of a wireless sensor network (WSN). Moreover, MFCs gained more interest because they can generate electric power while treating wastes. Unlike other fuel cells, MFCs can continuously generate clean energy at normal temperature, atmospheric pressure, and neutral pH value without any supplementary maintenance. The only by-products are CO2 and H2O, which do not require additional handling. The production of CO2 is part of a short duration carbon cycle. The CO2 produced is biogenic, which is included in the biogeochemical carbon cycle, avoiding net carbon emission into atmosphere. This manuscript examines many aspects related to microbial fuel cell technology from chemical reactions inside the cells to the energy management systems required to exploit energy delivered from MFCs for practical usage in autonomous sensors. Experimental campaign was performed on MFCs regarding electrical characterization, multiple connections of MFCs and influence of main parameters that affect energy conversion performances. The experimental tests were performed on two different lab-scale reactor typologies: terrestrial microbial fuel cell and waste water microbial fuel cell. A survey is presented about different proposed energy management systems and other devices able to build a node of a WSN powered by MFCs.

Introdução: Os efeitos nocivos da fumaça de cigarro (FC) não se limitam apenas ao organismo do indivíduo fumante. A nicotina, devido aos seus efeitos tóxicos, provoca alterações graves no metabolismo ósseo, podendo prejudicar a reparação óssea alveolar. A terapia com laser de baixa potência (LBP) apresenta efeitos anti-inflamatórios e analgésicos além de modular a reparação tecidual, acelerando a cicatrização e melhorando o processo de reparo ósseo. Objetivo: O objetivo do presente estudo in vivo foi avaliar o efeito da irradiação com LBP no processo de remodelação óssea após a extração dentária em ratos submetidos à fumaça de cigarro. Material e Métodos: Um total de 144 ratos Wistar foram distribuídos aleatoriamente nos seguintes grupos: Grupo Controle (n=36) animais com extração dentária (Ext); Grupo Experimental I (n=36) animais que tiveram extração dentária (Ext) e aplicação do LBP nos três primeiros dias (54 J/cm2 por dia); Grupo Experimental II (n=36) animais com extração dentária (Ext) e expostos à fumaça de cigarro (FC). Grupo Experimental III (n=36) animais com Ext + LBP+ FC. Os animais foram sacrificados nos períodos de 3, 7 e 14 dias após o procedimento de extração dentária, sendo que em cada grupo 18 animais foram destinados para análise da expressão gênica (RT-PCR) e 18 animais para exames histológicos. Foram avaliadas: 1) porcentagem de formação óssea no interior do alvéolo, 2) mudanças na expressão gênica de Rank, Rank-l, Opg, Onc; Occ, Opn, Bmp-2 e Bsp. Os resultados obtidos foram submetidos à análise estatística através do teste ANOVA e o pós-teste de Bonferroni (p<0.05). Resultados: Observou-se que os alvéolos do Grupo Exp I apresentaram processo de reparo mais avançado quando comparados ao Grupo Controle, caracterizado pela formação óssea mais precoce e mais intensa e pela maior expressão dos genes relacionados à remodelação óssea. O Grupo Exp II foi o que teve o pior resultado, mostrando que a fumaça de cigarro interfere negativamente no processo de reparo ósseo. No Grupo Exp III, houve uma melhora na ossificação e na expressão gênica, mostrando que o LBP pode influenciar positivamente a formação óssea. Conclusão: A utilização do LBP acelerou o processo de formação óssea durante as fases iniciais do experimento, embora nos períodos finais não houve diferença no processo de ossificação, e a FC interferiu negativamente no processo de remodelação óssea durante todo o período experimental / Introduction:The harmful effects of cigarette smoke (CS) are not limited only to the body of the smoker. Nicotine, due to its toxic effects, causes serious alterations in the bone metabolism, which may impair alveolar bone repair. Low level laser therapy (LLLT) has anti-inflammatory and analgesic effects beyond modulating tissue repair, accelerating the healing and improving the bone healing process. Objective: The objective of the present in vivo study was to evaluate the effect of LLLT irradiation in the process of bone remodeling after dental extraction in rats submitted to cigarette smoke. Material and Methods: A total of one hundred and forty-four Wistar rats were randomly divided into four groups: Control Group (n = 36) animals with dental extraction (Ext), Experimental Group I (n = 36) animals that had dental extraction (Ext) and application of LLLT in the first three days (54 J / cm2 per day); Experimental Group II (n = 36) animals with dental extraction (Ext) and exposed to cigarette smoke (CS). Experimental Group III (n = 36) animals with Ext + LLLT + CS. The animals were sacrificed at 3, 7 and 14 days after the dental extraction procedure. In each group, 18 animals were used for analysis of gene expression (RT-PCR) and 18 animals for histological examination. We evaluated: 1) percentage of bone formation inside the alveolus, 2) changes in the gene expression of Rank, Rank-l, Opg, Onc; Occ, Opn, Bmp-2 and Bsp. The results were submitted to statistical analysis using the ANOVA test and the Bonferroni post-test (p <0.05). Results: It was observed that the sockets of the Exp Group I presented a more advanced repair process when compared to the Control Group, characterized by the earlier and more intense bone formation and the greater expression of the genes related to the bone remodeling. The Exp Group II was the one that had the worst result, showing that cigarette smoke interferes negatively in the process of bone repair. In the Exp Group III, there was an improvement in ossification and gene expression, showing that LLLT can positively influence bone formation. Conclusion: The use of LLLT accelerated the bone formation process during the initial phases of the experiment, although in the final periods there was no difference in the ossification process, and the CS interfered negatively in the process of bone remodeling throughout all the experimental period

The impressive evolution of modern high-performance microprocessors have resulted in chips with over one billion transistors as well as multi-GHz clock frequencies. As the silicon integrated circuit industry moves further into the nanometer regime, three of the main challenges to overcome in order for continuing CMOS technology scaling are; growing standby power dissipation, increasing variations in process parameters, and increasing power dissipation due to growing clock load and circuit complexity. This thesis addresses all three of these future scaling challenges with the overall focus on reducing the total clock-power for low-power, multi-GHz VLSI circuits. Power-dissipation related to the clock generation and distribution is identified as the dominating contributor of the total active power dissipation. This makes novel power reduction techniques crucial in future VLSI design. This thesis describes a new energy-recovering clocking technique aimed at reducing the total chip clock-power. The proposed technique consumes 2.3x lower clock-power compared to conventional clocking at a clock frequency of 1.56 GHz. Apart from increasing power dissipation due to leakage also the robustness constraints for circuits are impacted by the increasing leakage. To improve the leakage robustness for sub-90 nm low clock load dynamic flip-flops a novel keeper technique is proposed. The proposed keeper utilizes a scalable and simple leakage compensation technique. During any low frequency operation, the flip-flop is configured as a static flip-flop with increased functional robustness. In order to compensate the impact of the increasingly large process variations on latches and flip-flops, a reconfigurable keeper technique is presented in this thesis. In contrast to the traditional design for worst-case process corners, a variable keeper circuit is utilized. The proposed reconfigurable keeper preserves the robustness of storage nodes across the process corners without degrading the overall chip performance. / Report code: LiU-TEK-LIC-2006:21.