Estudo computacional para projeto de estimulador elétrico portátil

Abstract

A Estimulação Elétrica Funcional (FES) é uma técnica de rehabilitação utilizada em pessoas com dificuldades motoras. O princípio de funcionamento da FES consiste em aplicar corrente elétrica no nervo através de eletrodos para gerar movimento. Um dos principais componentes da FES é o estimulador elétrico (EE), que é o dispositivo responsável por produzir a corrente que será aplicada no nervo. O estágio de saída é um dos principais circuitos de um EE. Este trabalho descreve um estudo computacional do estágio de saída de um EE baseado em espelho de corrente seguido por circuito ponte H. A alimentação do estágio de saída é assimétrica de +120V. Este trabalho também inclui a simulação do estágio de geração do sinal, utilizando o microcontrolador PIC16F877A, para se obter uma melhor validação do estágio de saída. No estágio de saída do EE o circuito ponte H é formado por MOSFETs de canal N modelo IRF840 que suportam tensões de até 500V. A saída do circuito fornece uma corrente de estimulação bifásica com amplitude de 100mA em uma carga resistiva de 1kΩ. Testes com uma carga resistiva de 800Ω e 1,2kΩ também foram feitos. A largura de pulso da corrente de estimulação é de 500μs com uma frequência de pulso de 50Hz. A corrente de estimulação pode ser direcionada a 8 canais diferentes, de forma sequencial, através de chaves controladas por tensão do tipo SPST. A simulação do estágio de geração de sinal que envolve o microcontrolador foi feita utilizando o software Proteus. A simulação do estágio de saída, que envolve circuitos analógicos compostos por amplificadores e transistores de potência foi feita utilizando o software Orcad.