Implementation of the fractional-order model of the biceps tissue during fatiguing exercise

The subject of this M.Sc. Thesis is the hardware implementation of fractional-order model of the biceps tissue during fatiguing exercise. Fractional-order systems are an area of research that have plenty of applications in modeling electrical properties of biological tissues or cells. For the emulat...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Τσικριτσή, Ελένη
Άλλοι συγγραφείς: Ψυχαλίνος, Κωνσταντίνος
Μορφή: Thesis
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2020
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:http://hdl.handle.net/10889/13229
id nemertes-10889-13229
record_format dspace
spelling nemertes-10889-132292022-09-05T20:19:16Z Implementation of the fractional-order model of the biceps tissue during fatiguing exercise Υλοποίηση του μοντέλου κλασματικής τάξης της εμπέδησης του ιστού του δικεφάλου μυός κατά την διάρκεια άσκησης κόπωσης Τσικριτσή, Ελένη Ψυχαλίνος, Κωνσταντίνος Βλάσσης, Σπυρίδων Οικονόμου, Γεώργιος Tsikritsi, Eleni Cole-Cole model Fractional order Biceps Cole-Cole μοντέλο Δικέφαλος Κλασματικής τάξης The subject of this M.Sc. Thesis is the hardware implementation of fractional-order model of the biceps tissue during fatiguing exercise. Fractional-order systems are an area of research that have plenty of applications in modeling electrical properties of biological tissues or cells. For the emulation of the impedance of biceps tissue, the known Cole-Cole model, a fractional-order capacitor (CPE) has been used and two floating resistors. However, fractional-order capacitor is not commercially available device yet and is realized through integer-order approximations. More precisely, the 2th−order Continued Fraction Expansion approximation is used, in order to present the fractional-order differentiator, that is included in CPE, and the calculation of the transfer functions of it. Differentiator and floating resistors of the system, constructed from appropriately configured Operational Transconductance Amplifiers (OTAs). Moreover, the implementation of the fractional-order differentiator with the minimum number of OTAs has been searched out between the direct method and the Partial Fraction Expansion. The performance of the proposed scheme is verified through post-layout simulations using Cadence and the Design Kit provided by the Austria Mikro Systeme (AMS) 0.35μm CMOS technology process. Το αντικείμενο αυτής της Μεταπτυχιακής Διπλωματικής Εργασίας, είναι η υλοποίηση του μοντέλου κλασματικής τάξης της εμπέδησης του ιστού του δικεφάλου μυός κατά την διάρκεια άσκησης κόπωσης. Τα συστήματα κλασματικής τάξης είναι ένας τομέας έρευνας που έχει πολλές εφαρμογές στην προσομοίωση ηλεκτρικών ιδιοτήτων των βιολογικών ιστών ή κυττάρων. Για την εξομοίωση της εμπέδησης του ιστού του δικεφάλου μυός, με το γνωστό μοντέλο Cole-Cole model, χρησιμοποιήθηκαν πυκνωτής κλασματικής τάξης (CPE) και δύο αντιστάσεις. Ωστόσο, ο πυκνωτής κλασματικής τάξης δεν είναι ακόμη εμπορικά διαθέσιμη συσκευή και προσεγγίζεται από ρητά πολυώνυμα ακέραιας τάξης. Πιο συγκεκριμένα, χρησιμοποιείται η προσέγγιση Continued Fraction Expansion 2ης - τάξης για την υλοποίηση του διαφοριστή κλασματικής τάξης, που περιλαμβάνεται στον πυκνωτή κλασματικής τάξης, και του υπολογισμού των συναρτήσεων μεταφοράς του. Ο διαφοριστής και οι αντιστάσεις του συστήματος, είναι κατασκευασμένα με τη χρήση Τελεστικών Ενισχυτών Διαγωγιμότητας (Operational Transconductance Amplifiers- OTAs) κατάλληλα συνδεδεμένα μεταξύ τους. Επιπλέον, η υλοποίηση του διαφοριστή κλασματικής τάξης με τον ελάχιστο αριθμό ΟΤΑς, έχει ερευνηθεί μεταξύ της άμεσης μεθόδου και της Partial Fraction Expansion. Η ορθή λειτουργία του προτεινόμενου κυκλώματος επαληθεύεται μέσω προσομοιώσεων μετά από σχεδιασμό σε επίπεδο layout, με τη βοήθεια λογισμικού Cadence και Design Kit που προσφέρονται από την τεχνολογία Austria Mikro Systeme (AMS) 0.35μm CMOS. 2020-02-27T20:40:22Z 2020-02-27T20:40:22Z 2020-02-20 Thesis http://hdl.handle.net/10889/13229 en 0 application/pdf
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Cole-Cole model
Fractional order
Biceps
Cole-Cole μοντέλο
Δικέφαλος
Κλασματικής τάξης
spellingShingle Cole-Cole model
Fractional order
Biceps
Cole-Cole μοντέλο
Δικέφαλος
Κλασματικής τάξης
Τσικριτσή, Ελένη
Implementation of the fractional-order model of the biceps tissue during fatiguing exercise
description The subject of this M.Sc. Thesis is the hardware implementation of fractional-order model of the biceps tissue during fatiguing exercise. Fractional-order systems are an area of research that have plenty of applications in modeling electrical properties of biological tissues or cells. For the emulation of the impedance of biceps tissue, the known Cole-Cole model, a fractional-order capacitor (CPE) has been used and two floating resistors. However, fractional-order capacitor is not commercially available device yet and is realized through integer-order approximations. More precisely, the 2th−order Continued Fraction Expansion approximation is used, in order to present the fractional-order differentiator, that is included in CPE, and the calculation of the transfer functions of it. Differentiator and floating resistors of the system, constructed from appropriately configured Operational Transconductance Amplifiers (OTAs). Moreover, the implementation of the fractional-order differentiator with the minimum number of OTAs has been searched out between the direct method and the Partial Fraction Expansion. The performance of the proposed scheme is verified through post-layout simulations using Cadence and the Design Kit provided by the Austria Mikro Systeme (AMS) 0.35μm CMOS technology process.
author2 Ψυχαλίνος, Κωνσταντίνος
author_facet Ψυχαλίνος, Κωνσταντίνος
Τσικριτσή, Ελένη
format Thesis
author Τσικριτσή, Ελένη
author_sort Τσικριτσή, Ελένη
title Implementation of the fractional-order model of the biceps tissue during fatiguing exercise
title_short Implementation of the fractional-order model of the biceps tissue during fatiguing exercise
title_full Implementation of the fractional-order model of the biceps tissue during fatiguing exercise
title_fullStr Implementation of the fractional-order model of the biceps tissue during fatiguing exercise
title_full_unstemmed Implementation of the fractional-order model of the biceps tissue during fatiguing exercise
title_sort implementation of the fractional-order model of the biceps tissue during fatiguing exercise
publishDate 2020
url http://hdl.handle.net/10889/13229
work_keys_str_mv AT tsikritsēelenē implementationofthefractionalordermodelofthebicepstissueduringfatiguingexercise
AT tsikritsēelenē ylopoiēsētoumontelouklasmatikēstaxēstēsempedēsēstouistoutoudikephaloumyoskatatēndiarkeiaaskēsēskopōsēs
_version_ 1771297322694606848