Diseño de un controlador de corriente para un neuroestimulador en una prótesis epiretinal

Abstract

Las enfermedades de degeneración macular y retinosis pigmentaria afectan directamente a la retina, provocando la pérdida de células fotoreceptoras, denominadas bastones y conos, encargadas de la transformación de señales luminosas provenientes del entorno en señales eléctricas que son interpretadas en el cerebro como imágenes. Estas enfermedades son de interés porque provocan la pérdida de células cuyo funcionamiento se puede reemplazar por dispositivos electrónicos, ya que utilizan cargas eléctricas como portadoras de información. El presente trabajo de tesis se centra en el diseño de un controlador de corriente como circuito integrado en un neuroestimulador que forma parte de un sistema de mayor complejidad, denominado prótesis epiretinal. Las entradas del circuito a diseñar son señales digitales, que determinarán la forma de onda de corriente a generar, y corrientes de referencia para establecer la resolución del controlador de corriente. El diseño se basa en una topología de espejos de corriente SCCT (Self Cascode Composite Transistor ) como estructura base de Conversores Digital-Analógico colocados directamente a la salida del controlador de corriente, distribuidos en ramas LSB, 2LSB, 4LSB y 8 LSB, con la posibilidad de compartir un circuito de polarización entre los canales locales. Se ha utilizado transistores de 5 V de la tecnología AMS (Austria Micro Systems) 0.35 µm. La carga utilizada para simular el circuito es un modelo de electrodo de impedancia de 30 kΩ en serie con 100 nF. El circuito fue probado utilizando el simulador SPECTRE en el software de diseño de circuitos integrados CADENCE.

El presente trabajo permitió generar una forma de onda bifásica de corriente máxima de 55 µA, con un rango de voltaje a la salida de 2.2 V. La disipación de potencia del circuito se encuentra entre 10.2 µW y 72.2 µW, dependiendo de la etapa de forma de onda en que se encuentre. El área ocupada por la disposición física del circuito es de 0.006408 mm2.