Search

Plant water content is one key factor that affects the wellbeing of plants. Furthermore, detecting plant water needs in a timely manner is important when considering irrigation strategies (water management). A first step toward plant water monitoring is the availability of a portable and cost-effective system that yields reliable information. Electrical impedance spectroscopy (EIS) has previously been used invasively to provide such data and can be implemented at an acceptable cost. In this work, a cost-effective impedance analyzer capable of performing noninvasive four-electrode measurements was built. In addition, data fitting has been improved by using a modified equivalent circuit model, yielding relevant information about the plant water status. The results show that the resistor that models the extracellular fluid can track the change in the water content of a plant leaf while it is drying at room temperature. On the other hand, impedance data might provide information about the leaf tissue structure at small interelectrode distances. This work was funded by The Scientific Research Institute (IDIC) of the Universidad de Lima (Perú) as part of the research project “Medición en tiempo real de la Impedancia eléctrica para la detección de estrés hídrico en cultivos de espinaca”.

Electrical impedance spectroscopy is a powerful technique which can be used to characterize properties of many materials, including biological tissues. In medical applications, it is typically used as a complementary tool for diagnostic, helping improve the ability of current techniques to distinguish pathological tissue from normal tissue. Commercially available equipment to perform impedance measurements is usually expensive and impractical, lacking the necessary flexibility and compactness to use it as a fast prototype tool for research. The high cost and the difficulty in transporting it make it unsuitable for early-stage investigation in real-world clinical settings. Consequently, researchers at the Electronic and Biomedical Instrumentation Group at the Universitat Politècnica de Catalunya have been working on low-cost alternatives, which try to solve the aforementioned issues. The system described in this work aims to be such an alternative, being based on a low-cost electronic board capable of performing fast signal generation and data acquisition. In particular, its main focus is on fast measurements using multisine signals, with the one employed in this work consisting of 26 frequency components from 1 kHz to 1 MHz. The system has been designed with flexibility in mind, allowing the user to have complete control over the generation and acquisition chains thanks to its highly modular architecture, making it particularly well-suited for research purposes. The objective of this document is to give a thorough overview of the design and implementation of this system, focusing on the main architectural ideas but also covering many of the finer details. Some measurements, performed at a rate of approximately 950 spectrums per second, are briefly discussed at the end, and they serve both as validation of the implemented design and as an outline for future research directions.

The current socio-environmental and health problems that have arisen from the research of the presence of microplastics in the human body expose the need not only to reduce the use of plastics but to eliminate those that are already there. This project, which is developed by the Department of Micro Nano Technology of the UPC and the Superior Council of Scientific Research, tries to provide a solution in the elimination of microplastics in water. The proposed solution consists of a reusable device capable of filtering, detecting and eliminating microplastics. The device, manufactured in the clean room of the UPC, is based on interdigitated aluminum electrodes with a ceramic structure full of air voids deposited on top. In this work, the followed manufacturing process is explained and the impedance response of the device is characterized under the different manufacturing steps and in the detection of microplastics. The results obtained exhibit that the structure is able to trap and sense microplastics. La actual problemática socioambiental y de salubridad que ha surgido a partir del estudio de la presencia de microplásticos en el cuerpo humano, pone en evidencia la necesidad no sólo de reducir el uso de plásticos sino de eliminar los ya existentes. Este proyecto, desarrollado en el departamento de Micro y Nano Tecnología de la UPC junto con el Consejo Superior de Investigaciones Científicas, intenta dar una solución en la eliminación de microplásticos en el agua. La solución propuesta consiste en un dispositivo reutilizable capaz de filtrar, detectar y eliminar microplásticos. El dispositivo, fabricado en la sala blanca de la UPC, consiste en unos electrodos de aluminio con una estructura cerámica llena de huecos de aire depositada encima. En este trabajo se explica el proceso de fabricación seguido y se realiza la caracterización de la respuesta de impedancia del dispositivo en los distintos pasos de fabricación y en la detección de microplásticos. Los resultados obtenidos indican que la estructura es capaz de atrapar y percibir microplásticos. L'actual problemàtica socioambiental i de salubritat que ha sorgit a partir de l'estudi de la presència de microplàstics al cos humà, posa en evidència la necessitat no només de reduir l'ús de plàstics sinó d'eliminar els que ja hi ha. Aquest projecte, desenvolupat en el departament de Micro i Nano Tecnologia de la UPC juntament amb el Consell Superior d'Investigacions Científiques intenta donar una solució per a l'eliminació de microplàstics en l'aigua. La solució proposada consisteix en un dispositiu reutilitzable capaç de filtrar, detectar i eliminar microplàstics. El dispositiu, fabricat a la sala blanca de la UPC, consisteix en una estructura ceràmica plena de buits d'aire dipositada a sobre d'uns elèctrodes d'alumini. En aquest treball s'explica el procés de fabricació seguit i es realitza la caracterització de la resposta d'impedància del dispositiu en els diversos passos de fabricació i en la detecció de microplàstics. Els resultats obtinguts indiquen que l'estructura és capaç d'atrapar i percebre microplàstics.

The use of bioengineering to improve human wellbeing has increased greatly in recent years and has led to the exploration of new ways of research and development. In this final degree project, we have designed and developed a minimal Electrical Impedance Spectroscopy EIS system which can be used in several biomedical applications. EIS applied to the characterization of human tissues or biological systems is called bioimpedance. In order to do this, we have relied on a System-on-chip already in distribution from the Analog Devices company, the AD5490/5491 and its evaluation board, the EVAL-AD5940BIOZ that will serve us both to check results and compare performances. A custom PCB board has been designed and implemented in order to reduce the complexity of the evaluation board and a software has been developed in order to obtain the results. The approach of this document is based first of all on a small introduction into the world of electrical bioimpedance and its basic foundations. We will then study the main parameters of the evaluation board, focusing on its specific chip for this field of use, and performing some experiments and checks. Finally, the procedure used when making our own PCB board, its design (KICAD 6) and the final software (Python) are explained. The experiments carried out with it and the results obtained with it are also presented. El uso de la bioingeniería para mejorar el bienestar humano ha aumentado mucho en los últimos años y ha llevado a la exploración de nuevas formas de investigación y desarrollo. En este trabajo final de grado hemos diseñado y desarrollado un sistema mínimo de espectroscopia de impedancia eléctrica (EIS) que se puede utilizar en varias aplicaciones biomédicas. El EIS aplicado a la caracterización de tejidos humanos o sistemas biológicos se denomina bioimpedancia. Para ello, hemos confiado en un system-on-chip comercialmente disponible de la empresa Analog Devices, la AD5490/5491 y su placa de evaluación, el EVAL-AD5940BIOZ que nos servirá tanto para comprobar resultados como para comparar prestaciones. Se ha diseñado e implementado una placa PCB personalizada con el fin de reducir la complejidad de la placa de evaluación y se ha desarrollado un software para obtener los resultados. El enfoque de este documento se basa, en primer lugar, en una pequeña introducción al mundo de la bioimpedancia eléctrica y sus fundamentos básicos. A continuación, estudiaremos los principales parámetros de la placa de evaluación, centrándonos en su chip específico para este campo de uso, y realizando algunos experimentos y comprobaciones. Finalmente, se explica el procedimiento utilizado a la hora de hacer nuestra propia placa PCB, su diseño (KICAD 6) y el software final (Python). También se presentan los experimentos realizados y los resultados obtenidos con ella. L'ús de la bioenginyeria per millorar el benestar humà ha augmentat molt en els últims anys i ha portat a l'exploració de noves formes de recerca i desenvolupament. En aquest treball final de grau hem dissenyat i desenvolupat un sistema mínim d'espectroscòpia d'impedància elèctrica (EIS) que es pot utilitzar en diverses aplicacions biomèdiques. L'EIS aplicat a la caracterització de teixits humans o sistemes biològics s'anomena bioimpedància. Per a això, hem confiat en un system-on-chip comercialment disponible de l'empresa Analog Devices, l'AD5490/5491 i la seva placa d'avaluació, l'EVAL-AD5940BIOZ que ens servirà tant per comprovar resultats com per comparar prestacions. S'ha dissenyat i implementat una placa PCB personalitzada per tal de reduir la complexitat de la placa d'avaluació i s'ha desenvolupat un programari per obtenir els resultats. L'enfocament d'aquest document es basa, en primer lloc, en una petita introducció al món de la bioimpedància elèctrica i els seus fonaments bàsics. A continuació, estudiarem els principals paràmetres de la placa d'avaluació, centrant-nos en el seu xip específic per a aquesta camp d'ús, i realitzant alguns experiments i comprovacions. Finalment, s'explica el procediment utilitzat a l'hora de fer la nostra pròpia placa PCB, el seu disseny (KICAD 6) i el programari final (Python). També es presenten els experiments realitzats i els resultats obtinguts amb ella.

Amorphous molecule-macromolecule mixtures are ubiquitous in polymer technology and are one of the most studied routes for the development of amorphous drug formulations. For these applications it is crucial to understand how the preparation method affects the properties of the mixtures. Here, we employ differential scanning calorimetry and broadband dielectric spectroscopy to investigate dispersions of a small-molecule drug (the Nordazepam anxiolytic) in biodegradable polylactide, both in the form of solvent-cast films and electrospun microfibres. We show that the dispersion of the same small-molecule compound can have opposite (plasticizing or antiplasticizing) effects on the segmental mobility of a biopolymer depending on preparation method, temperature, and polymer enantiomerism. We compare two different chiral forms of the polymer, namely, the enantiomeric pure, semicrystalline L-polymer (PLLA), and a random, fully amorphous copolymer containing both L and D monomers (PDLLA), both of which have lower glass transition temperature (Tg) than the drug. While the drug has a weak antiplasticizing effect on the films, consistent with its higher Tg, we find that it actually acts as a plasticizer for the PLLA microfibres, reducing their Tg by as much as 14 K at 30%-weight drug loading, namely, to a value that is lower than the Tg of fully amorphous films. The structural relaxation time of the samples similarly depends on chemical composition and morphology. Most mixtures displayed a single structural relaxation, as expected for homogeneous samples. In the PLLA microfibres, the presence of crystalline domains increases the structural relaxation time of the amorphous fraction, while the presence of the drug lowers the structural relaxation time of the (partially stretched) chains in the microfibres, increasing chain mobility well above that of the fully amorphous polymer matrix. Even fully amorphous homogeneous mixtures exhibit two distinct Johari–Goldstein relaxation processes, one for each chemical component. Our findings have important implications for the interpretation of the Johari–Goldstein process as well as for the physical stability and mechanical properties of microfibres with small-molecule additives.

El mundo de la bioingeniería está en constante desarrollo, razón principal por la que este proyecto se ha llevado a cabo. En esta tesis, un espectroscopio de impedancia eléctrica de bajo coste (EIS) basado en la placa AD5940 ha sido estudiado, para todas sus funcionalidades. Los sistemas EIS sirven para caracterizar materiales y sistemas biológicos y electroquímicos. El foco principal del documento es explorar todas sus características, empezando desde la placa más profundamente, y más adelante creando una interfaz de usuario que permita a los posibles usuarios de la placa comprobar los resultados obtenidos. Una de las principales cualidades del circuito es que mide la impedancia en el rango definido para las aplicaciones biológicas (10Ω - 10kΩ; 1kHz – 150kHz) con muy poco ruido, tal y como se demuestra al final del documento, donde se muestran los resultados experimentales utilizando la interfaz creada, incluyendo medidas humanas y medidas de objetos biológicos inertes. The bioengineering world is a non-stoppable evolving world, that is the main reason why this project has been carried out. In this thesis, a low-cost electrical impedance spectroscopy (EIS) system based on the AD5940 board was studied checking all its functionalities. EIS can be used to characterize biological and electrochemical materials and systems. Since the beginning, the focus of the paper is to explore all its features, starting from the board itself deeply and then, creating a user interface that allows the potential users to check the results obtained with the board. The main strength of the board is that it measures impedance in the biological applications range (10Ω - 10kΩ; 1kHz – 150kHz) with very low noise, and this is demonstrated at the end of the document, where the experimental results of the board using the user interface are shown, including human measurements and inert biological object measurements. El mon de la bioenginyeria està en constant desenvolupament, aquesta és la principal raó per la qual aquest projecte s’ha dut a terme. A aquesta tesi, un espectroscopi d’impedància elèctrica de baix cost (EIS) basat en la placa AD5940 ha estat estudiat, per tal d’analitzar totes les seves funcionalitats. El sistema EIS serveix per caracteritzar materials i sistemes biològics i electroquímics. L’enfocament del document és explorar totes les seves característiques, començant des de la placa més profundament i més endavant, creant una interfície d’usuari que permet als possibles usuaris de la placa comprovar els resultats obtinguts. Una de les principals qualitats de la placa és que mesura la impedància en el rang definit per les aplicacions biològiques (10Ω - 10kΩ; 1kHz – 150kHz) amb molt poc soroll, tal i com es demostra al final del document, on es mostren els resultats experimentals utilitzant la interfície creada, incloent mesures humanes i mesures d’objectes biològics inerts

[cat] Els treballs realitzats en aquesta tesi doctoral s’han dirigit cap al desenvolupament, optimització i regeneració dels sensors d’oxigen per a la detecció d’humitat en entorns d’alta temperatura per acomplir amb un objectiu concret: implementar un sensor d’oxigen planar basat en YSZ a l’interior d’un forn industrial per a la quantificació de la humitat present a l’interior de la cambra. L’assoliment d’aquest objectiu concret s’han aconseguit gràcies al desenvolupament dels diversos estudis que es presenten en aquesta tesi. En una primera part del treball més descriptiva s’emmarca la necessitat del desenvolupament (centrada en la detecció de la humitat en condicions d’alta temperatura) i es presenta la descripció dels processos de la fabricació dels sensors i d’obtenció dels materials mitjançant la tecnologia ceràmica multicapa d’alta temperatura. La robustesa dels mètodes de fabricació aplicats, han permès acotar diferents paràmetres de disseny dels sensors per garantir que tots els sensors fabricats es troben dins els intervals definits. Posteriorment la tesi es centra en la caracterització electroquímica dels sensors i dels seus processos de degradació i regeneració en les condicions de treball. S’ha aprofundit en l’estudi i coneixement de les propietats difusores dels sensors i s’ha determinat una geometria de la zona difusora que garanteix una resposta adequada dels sensors en diferents condicions de mesura. Per acomplir amb aquest objectiu, s’ha estudiat la resposta obtinguda per a diferents porositats dels canals difusors i s’ha determinat la geometria de la zona difusora per tal que ofereixi una lectura del corrent límit adequada en les atmosferes amb continguts d’oxigen més elevats. S’ha determinat la temperatura mínima operacional de T=750ºC per a garantir un corren límit adequat en aire quan els sensors presenten un corrent màxim de 6mA. A partir de l’anàlisi dels resultats en atmosferes humides, s’ha determinat la tensió de polarització màxima aplicable a la cel·la, quantificada en 0.5V, i la màxima temperatura de treball, quantificada en T=950ºC. Seguidament es presenta un estudi electroquímic dels sensors i dels seus efectes de degradació en entorns d’humitat. Aquest estudi es basa en la caracterització mitjançant espectroscòpia d’impedància (EIS) dels sensors complerts. S’han pogut diferenciar tres contribucions RC amb freqüències de transició clarament diferenciades. Les correlacions entre les respostes obtingudes, les condicions operacionals de temperatura i les atmosferes de mesura han permès assignar la transició observada a altes freqüències (ArcAF) amb els punts triples (TPB), la transició que apareix a freqüències intermitges (ArcFM) s’ha relacionat amb l’elèctrode exterior i la transició observada a baixes freqüències (ArcBF) s’ha associat amb l’elèctrode interior. Els estudis realitzats amb diferents configuracions dels sensors (cavitats difusores més grans o capes protectores més gruixudes) han permès avaluar el solapament de les diferents contribucions i justificar les diferents formes de les respostes obtingudes en les mesures realitzades a 2 elèctrodes (que poden presentar 2 o 3 transicions diferenciables). A partir d’aquests resultats, s’han pogut determinar els efectes de la degradació dels sensors, concentrats sobretot en la desactivació dels punt triples generada per l’adsorció de molècules d’H2O i a la formació d’òxids de platí. Finalment, en l’estudi de regeneració presentat s’ha pogut determinar el grau de reversibilitat de la degradació dels sensors i definir un cicle regeneratiu que permeti augmentar la durabilitat dels sensors en les atmosferes de treball. S’ha demostrat que la regeneració mitjançant l’aplicació d’un potencial catòdic és molt més efectiva i té uns efectes més perllongats en el temps. S’ha provat que la funcionalitat del sensor pot recuperar-se amb només una reactivació parcial dels punts triples., [eng] The work carried out in this doctoral thesis has been directed towards the development, optimization, and regeneration of oxygen sensors for the detection of humidity in high temperature environments to fulfill a specific goal: to implement a planar YSZ-based oxygen sensor inside an industrial furnace for quantifying the moisture present inside the chamber. A detailed study of the diffusive properties of the sensors has been undergone so that a geometry of the diffuser zone was determined to guarantee an adequate response of the sensors in the different measurement conditions. An electrochemical study of sensors in humid environments is presented. This study is based on the impedance spectroscopy (EIS) characterization of complete sensors. Three RC contributions have been characterized with clearly differentiated transition frequencies. The correlations between the obtained responses with different operating conditions of temperature and atmospheres, have allowed to assign the transition observed to high frequencies (ArcAF) with the triple phase boundaries (TPBs), the transition that appears to intermediate frequencies (ArcFM) has been related to the outer electrode and the observed transition to low frequencies (ArcBF) has been associated with the inner electrode. Studies carried out with different configurations of the sensors have allowed to evaluate the overlap of the different contributions and justify the different forms of the responses obtained in the measurements made at 2 electrodes. From these results, it has been possible to determine the effects of the degradation of the sensors, concentrated mainly on the deactivation of the TPBs generated by the adsorption of H2O molecules and the formation of platinum oxides. Finally, it has been possible to determine the degree of reversibility of the degradation of the sensors and to define a regenerative cycle. Regeneration by applying a cathodic potential has been shown to be much more effective and has longer-lasting effects.

© Elsevier. This manuscript version is made available under the CC-BY-NC-ND 4.0 license http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ Impedance spectroscopy differences between colloidal 295-nm silica and 300-nm polystyrene nanoparticles in deionized water are analyzed in this work. Using two different two-electrode measurement setups, designed for this application, impedance spectroscopy measurements performed directly in the colloidal suspensions with same nanoparticles size, shape and concentration, are fitted using Randles circuit models. The parameter analysis allows to identify the suspension response, the electrode-suspension interfaces response and nanoparticle double layer response. The first measurement system consists of a two aluminum wire electrodes characterized in a frequency range from 0.1Hz to 100 kHz while the second system was two square stainless steel electrodes characterized from 0.1Hz to 5 MHz. According to the results, polystyrene nanoparticles suspension presents higher conductivity and higher values of capacitance than silica suspension. It is revealed that as the nanoparticle concentration decreases, the suspension conductivity decreases for both colloidal suspensions. On the other hand, the electrode polarization effect contributed with high impedance and capacitance values, but showed a contrary behavior with the variation of the nanoparticles concentration. These differences found mainly arise because of the hydrophilic and hydrophobic nature of the silica and polystyrene nanoparticle surfaces.

Polymer inclusion membranes (PIMs) have been prepared using cellulose triacetate (CTA) as polymer and derivatives of the commercial ionic liquid (IL) Aliquat 336, trioctyl methylammonium chloride (AlqCl), as extractants. The different ILs were prepared by exchanging chloride anion from AlqCl for other more lipophilic anions, obtaining IL derivatives AlqNO 3 and AlqSCN. PIMs containing these extractants at two different concentrations (30% and 60%) were prepared and characterized using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA), contact angle and impedance spectroscopy to obtain information on the material properties of both the surface and bulk membranes. The IL counter-anion affects the membrane's electrical parameters (dielectric constant and conductivity) as well as its hydrophobic character, which also depends on the IL concentration in the PIM formulation. Passive transport across the different PIMs using HCl and NaCl aqueous solutions was also considered, and the results obtained seem to be directly related to the hydrophilic/hydrophobic character of the studied membranes The financial support of the Spanish government through research project CTM2013-48967-C2-2-P is acknowledged. R. Vera acknowledges a grant from the Spanish Ministerio de Economía y Competitividad (ref. BES-2014-068314)

Electrical impedance tomography (EIT) is a technique of image reconstruction of the electrical conductivity distribution in a tissue or region under observation. An electrical system for EIT comprises complex hardware and software modules, which are designed for a specific application which requires that the system to be able to detect conductivity variations within the study object. The Front-End for body composition measurement, AFE4300 from Texas Instruments allows a minimal implementation of an electrical impedance tomography system. It is the main device in the development of the EIT system presented in this paper, this device injects the current signal and measures the tensions generated on the study region boundary by 8 electrodes, the image reconstruction software was developed on the National Instruments platform Labview. The system includes a microcontroller PIC16F886 to configure the 8 channels for the definition of the patterns of injection and measurement of signals, also defines the current signal frequency and the bluetooth communication with the computer for the image reconstruction. The developed system was validated by a planar resistive phantom (CardiffEIT phantom), obtaining a stable voltage measurement every 50 ms per pair of electrodes, and a signal to noise ratio (SNR) maximum of 71.8 dB, for a current signal of 50 kHz. Additionally, tests were carried out in a saline tank with a concentration of 4 g/L, the developed system can simultaneously estimate the presence of conductive and non-conductive disturbances into the tank. Copyright

The development of miniaturized potentiostats capable of measuring in a wide range of conditions and with full characteristics (e.g., wide bandwidth and capacitive/inductive contribution to sensor’s impedance) is still an unresolved challenge in bioelectronics. We present a simple analogue design coupled to a digital filter based on a lock-in amplifier as an alternative to complex architectures reported hitherto. A low-cost, miniaturized and fully integrated acquisition electronic system was developed, tested for a fully integrated three-lead electrochemical biosensor and benchmarked against a commercial potentiostat. The portable potentiostat was coupled to an array of miniaturized gold working electrodes to perform complex impedance analyses for tumor necrosis factor α (TNF-α) cytokine detection. This wearable potentiostat is very promising for the development of low-cost point-of-care (POC) with low power consumption., The research leading to these results has received funding from the European Union’s 7FP (SEA-on-a-CHIP, Grant Agreement No. 614168) and the European Union’s Horizon 2020 (HEARTEN, Grant Agreement No. 643694). R.P. acknowledges an FPU grant from the Spanish Ministerio de Educación, Cultura y Deporte.

In this study, a metal-insulator-metal capacitor structure is fabricated using polystyrene nanoparticles. Impedance spectroscopy is used to evaluate the performance of this capacitor in which we found a significant magnitude increment in capacitance and loss tangent compared with an equivalent ideal capacitor with continuous polystyrene layer and same geometry. Capacitance values up to 11.7 and loss tangent values up to 387 (at 0.1 Hz) larger than the expected for a continuous polystyrene MIM capacitor are achieved. The capacitor shows a good stable capacitive behaviour in the frequency range from 0.1 Hz to 100 kHz at room temperature, 30 °C, 40 °C and 50 °C without an effective relaxation process. Nyquist, capacitance, loss tangent and normalized powers curves are analysed by modified Randles model. Also, a slight decrease in the capacitance value at 50 °C is observed, which that may be attributed to space charge localized at the nanoparticles interface and that are affected by the temperature changes.

In order to obtain successful catheter ablation of ventricular arrhythmias in patients with chronic myocardial infarction is essential the precise identification of the infarct scar. Nowadays, endocardial voltage mapping is used to delineate the healed tissue. However, this technique is not sensitive enough to differentiate distinct degrees of transmural injury in the scar and, moreover, it is influenced by the direction of the activation wavefront. A new technique, mapping local myocardial electrical impedance, which uses an intracavitary catheter inside the left ventricle, could overcome these limitations, but it has just started being investigated now. Trials with pigs are being taken to establish the viability of the technique. Throughout this project different methods and materials have been used including the usage of experimental data and finite elements models, aimed to verify the accuracy of this novel mapping system, to evaluate the influence of different factors on the measurements in order to understand completely the technique and, also, to find the origin of the observed amplitude modulation of the signals that is around of 20%. We have proved that this novel technique is able to identify the longitudinal extent of the scars (mainly transmural and non-transmural scars located in the inner part of the wall) very accurately: the maximum sensitivity of the catheter is at its surroundings and decays by more than four orders of magnitude by moving away 2 cm from the tip. Moreover, the scar is sensed in a very concentrated region without extending its influence towards healthy tissue. We have also demonstrated that the position of the external measuring electrode has no influence on the measurements. Para realizar con éxito ablaciones de arritmias ventriculares en pacientes con infarto de miocardio crónico es esencial una identificación precisa de la cicatriz del infarto. Actualmente, se utiliza el mapeo de voltaje endocardio para delinear el tejido cicatrizado. Sin embargo, esta técnica no es suficientemente sensible a diferentes grados de transmuralidad en la lesión y, además, está influenciada por la dirección del frente de onda de activación. Una nueva técnica, el mapeo local de impedancia eléctrica del miocardio, que utiliza un catéter intracavitario dentro del ventrículo izquierdo, podría superar estas limitaciones, pero se está justo empezando a investigar. Ahora mismo, pruebas experimentales con cerdos se están llevando a cabo para establecer la validez de la técnica. En este proyecto se han utilizado diferentes métodos y materiales, incluyendo el uso de datos experimentales y modelos de elementos finitos, dirigidos a la verificación de la precisión de este nuevo sistema de mapeo, la evaluación de la influencia de diferentes factores en las medidas para entender completamente la técnica y, también, a la búsqueda del origen de la amplitud observada en la modulación de las señales, que es de un 20%. Se ha probado que la nueva técnica es capaz de identificar la extensión longitudinal de la cicatriz (principalmente en cicatrices transmurales y no-transmurales situadas en la parte interna de la pared del corazón) de manera muy precisa: la máxima sensibilidad del catéter se encuentra en sus alrededores y decae en más de cuatro órdenes de magnitud en alejarnos 2 cm de su punta. Además, la cicatriz se detecta en una región muy concentrada sin extender su influencia hacia el tejido sano. Se ha demostrado también que la posición del electrodo externo de medida no influye en las medidas. Per tal de realitzar amb èxit ablacions d'arrítmies ventriculars en pacients amb infart de miocardi crònic és essencial una identificació precisa de la cicatriu de l'infart. Actualment, s'utilitza el mapatge de voltatge endocardi per a delinear el teixit cicatritzat. Tot i això, aquesta tècnica no és suficientment sensible a diferents graus de transmuralitat en la lesió i , a més, està influenciada per la direcció del front d'ona d'activació. Una nova tècnica, el mapatge local d'impedància elèctrica del miocardi, que utilitza un catèter intracavitari dins del ventricle esquerre, podria superar aquestes limitacions, però s'està just començant a investigar. Ara mateix, proves experimentals amb porcs s'estan duent a terme per establir la validesa de la tècnica. En aquest projecte s'han utilitzat diferents mètodes i materials, incloent l'ús de dades experimentals i models d'elements finits, adreçats a la verificació de la precisió d'aquest nou sistema de mapatge, a l'avaluació de la influència de diferents factors en les mesures per tal d'entendre completament la tècnica i, també, a la cerca de l'origen de la amplitud observada en la modulació dels senyals, que és d'un 20%. S'ha provat que la nova tècnica es capaç d'identificar l'extensió longitudinal de la cicatriu (principalment en cicatrius transmurals i no-transmurals situades a la part interna de la paret del cor) de forma molt precisa: la màxima sensibilitat del catèter és als seus voltants i decau en més de quatre ordres de magnitud en allunyar-nos 2 cm de la seva punta. A més, la cicatriu es detecta en una regió molt concentrada sense estendre la seva influència cap al teixit sa. S'ha demostrat també que la posició de l'elèctrode extern de mesura no influeix en les mesures.

Medir y modelar medidas realizadas mediante espectroscopía de impedancias a dispositivos semiconductores. A partir de los resultados obtenidos, extraer los parámetros y las figuras de mérito que modelan su comportamiento y realizar mejoras de diseño. Este proyecto consiste en el análisis y diseño de células solares de altas prestaciones de diferentes estructuras y características físicas, y otros dispositivos como un microcondensador de gran capacidad (supercondensador), mediante espectroscopia de impedancias. Primero se han realizado mediciones mediante espectroscopia de impedancias que permite inyectar una pequeña señal eléctrica en un barrido frecuencial a diferentes polarizaciones y medir la respuesta del dispositivo. Esto permite obtener los diagramas de Bode y de Nyquist de la impedancia. Utilizando un modelo circuital se han ajustado los resultados, obteniendo los parámetros y factores de mérito que caracterizan a dichos dispositivos. Finalmente, del análisis de estos valores se pueden encontrar condiciones de diseño que permiten indicar como mejorar su funcionamiento. Aquest projecte consisteix en l’anàlisis i disseny de cèl·lules solars d’altes prestacions de diferents estructures i característiques físiques, i altres dispositius com un microcondensador de gran capacitat (supercondensador), mitjançant l’espectroscopia d’impedàncies. Primer s’han realitzat medicions mitjançant espectroscopia d’impedàncies que permet injectar una petita senyal elèctica en un escombrat freqüencial a diferents polaritzacions I mesurar la resposta del dispositiu. Això permet obtenir diagrames de Bode I de Nyquist de la impedància. Utilitzant un model circuital s’han ajustat els resultats, obtenint els paràmetres i factors de mèrit que caracteritzen aquests dispositius. Finalment, de l’anàlisi dels valors obtinguts es poden trobar condicions de disseny que permeten indicar com millorar el seu funcionament. This project is based on the analysis and design of high performance solar cells of different structures and physical characteristics, and other devices such as big capacity capacitor (supercapacitor), using the Impedance Spectroscopy. Firstly, it has been done measurements using Impedance spectroscopy that allows to inject to the device a little power electrical signal in a frequency sweep at different voltage offsets and measure the response of the device. This allows to obtain Bode and Nyquist diagrams of the impedance. Using a circuit model the results has been adjusted, obtaining the parameters and merit factors that characterize the behavior of the studied devices. Finally, after the analysis of the values it is possible to obtain conditions for the design that allows to improve the performance of the devices.

Due to the knowledge of the cellular structure of biological tissues and the ability to extract a parametric passive electrical model of tissue based on a two terminals element with a given spectral relaxation of impedance (Cole-Cole model), bio-impedance spectroscopy allows us to relate these parameters to tissue physical features, such as cell density or the dispersion of the size and shape of cells among others. These physical aspects are variable with time in tissues that are subject to mechanical changes, which sometimes can be relatively fast, as it is the case of the in-vivo heart tissue. As a result, it is also of interest to make the measurements quickly and continuously during a given time interval, aiming to see its evolution. Research teams of Sant Pau Hospital together with the Instrumentation and Bioengineering research team of the Electronics Engineering Department, are studying the effectiveness of the bio-impedance measurement in the diagnosis and localization of lung tumors and myocardial infarctions, common pathologies that present a decrease in quality of life, even death, in patients who suffer them, justifying the clinical need for a device capable of improving their diagnosis. According to preliminary research results, this technique would be useful as a complementary tool, improving the ability of distinguishing pathological tissues of current techniques. Commercially available instruments for measurement of impedance spectroscopy are usually expensive, bulky and incomplete, making it difficult and more expensive the use of these tools for this purpose, as well as progress in the procedure of investigation and validation of such practice as a method of clinical diagnosis. Therefore, the objective of this project is to design and prototype a standalone and low cost measuring instrument capable of measuring bio-impedance satisfying the required characteristics. Such a system will be prototyped using an open-hardware development tool recently appeared on the market called Red Pitaya and the suite of computing and graphical presentation Matlab as major technological basis, taking advantage of all materials and background about the field in question acquired by the results of the previous work of the research group. The final result of the project has been to make a measurement of impedance of in-vivo cardiac tissue in a pig model with induced myocardial infarction with the designed prototype, accessing the myocardial tissue through a catheter. Impedance spectra have been acquired with the catheter floating inside the cavity, in contact with healthy tissue and also with scar tissue, being able of distinguishing between the three tissue states and thus validating the ability to support research of the developed prototype. Debido al conocimiento de la estructura celular de los tejidos biológicos y la capacidad de extraer un modelo eléctrico paramétrico del mismo basado en elemento de dos terminales con una cierta relajación espectral de impedancia (modelo de Cole-Cole), la espectroscopia de bio-impedancia nos permite determinar los parámetros directamente relacionados con información física del tejido, como pueden ser la densidad celular o la dispersión del tamaño de las células, entre otros. Estos aspectos físicos son variantes con el tempo en tejidos que están sometidos a cambios mecánicos que en ocasiones pueden ser muy rápidos, como es el caso particular del tejido cardiaco. Debido a ello, también es de interés poder realizar la medida de manera rápida y continua durante un cierto intervalo de tiempo, con el objetivo de poder ver su evolución. Equipos de investigación del hospital de Sant Pau, juntamente con el grupo de investigación de Instrumentación Electrónica y Biomédica del Departament d’Enginyeria Electrònica de la UPC, están estudiando la eficacia de la medida de bio-impedancia en el diagnostico i localización de infartos de miocardio o tumores pulmonares, patologías comunes y que presentan una disminución en la calidad de vida, incluso el fallecimiento, a los pacientes que la sufren, justificando la necesidad clínica de un dispositivo capaz de dar soporte a su diagnosis. Según los resultados preliminares de la investigación, este método puede tener un papel complementario, mejorando la capacidad de distinguir algunos tejidos patológicos de las técnicas actuales. Los instrumentos presentes en el mercado actual válidos para la medida de espectroscopia de impedancia acostumbran a ser costosos, voluminosos e incompletos, dificultando y encareciendo la capacidad de uso de dichas herramientas para tal objetivo, así como el avance en el procedimiento de investigación y validación de dicha técnica como método de diagnóstico clínico. Por tanto, el objetivo de este proyecto en concreto es desarrollar un instrumento de medida auto contenido y de bajo coste que sea capaz de medir bio-impedancia satisfaciendo las características requeridas. Dicho sistema será desarrollado sobre la herramienta de instrumentación de desarrollo libre recientemente aparecida en el mercado llamada Red Pitaya, basada en el chip Zynq de Xilinx, y la suite de computación y presentación gráfica Matlab como principales sustentos tecnológicos, aprovechando todo el material y conocimientos actuales sobre el ámbito en cuestión adquiridos por los resultados del trabajo anterior del grupo de investigación. Como resultado final del proyecto, se ha conseguido realizar una medida de impedancia de tejido cardiaco con el prototipo propuesto, accediendo mediante un catéter al interior del corazón de un cerdo in-vivo con un infarto de miocardio inducido. Se ha medido la impedancia con el catéter flotando dentro de la cavidad, en contacto con tejido sano y en contacto con tejido cicatrizado, viéndose las claras diferencias entre las tres medidas y validando así la capacidad de dar soporte a la investigación con el prototipo propuesto. Degut al coneixement de la estructura cel·lular dels teixits biològics i la capacitat d’extraure un model elèctric paramètric del mateix basat en un element de dos terminals amb una certa relaxació espectral d’impedància (model de Cole-Cole), l’espectroscòpia de bio-impedància ens permet determinar els paràmetres directament lligats amb informació física del teixit, com pot ser la densitat cel·lular o la dispersió de la mida de les cèl·lules, entre d’altres. Aquest aspectes físics són variants en el temps en teixits que estan sotmesos a canvis mecànics que en ocasions poden ser molt ràpids, com en el cas particular del teixit cardíac. Degut a això, també es d’interès poder fer la mesura de manera ràpida i continuada durant un cert interval de temps, amb l’objectiu de poder veure la seva evolució. Equips de recerca de l’hospital de Sant Pau, juntament amb el grup de recerca d’Instrumentació Electrònica i Biomèdica del Departament d’Enginyeria Electrònica de la UPC, estan estudiant la eficàcia de la mesura de bio-impedància en el diagnòstic i localització d’infarts de miocardi o tumors pulmonars, patologies comuns i que presenten una disminució de la qualitat de vida, inclús mortalitat, als pacients que les pateixen, justificant la necessitat clínica d’un dispositiu capaç de donar suport a la seva diagnosi. Segons els resultats preliminars de la recerca, aquest mètode pot tenir un paper complementari, millorant la capacitat de distingir alguns teixits patològics de les tècniques actuals. Els instruments presents al mercat actual per a mesurar espectroscòpia de impedància acostumen a ser costosos, voluminosos i incomplerts, dificultant i encarint la capacitat d’us d’aquestes eines per a l’objectiu esmentat, així com l’avenç en el procediment de recerca i validació d’aquesta tècnica com a mètode de diagnosi clínica. Per tant, l’objectiu d’aquest projecte en concret és desenvolupar un instrument de mesura auto contingut i de baix cost que sigui capaç de mesurar bio-impedància satisfent les característiques requerides. Aquest sistema serà prototipat sobre l’eina d’instrumentació de desenvolupament lliure recent apareguda al mercat anomenada Red Pitaya, basada en el xip Zynq de Xilinx, i la suite de computació i presentació gràfica Matlab com a principals suports tecnològics, aprofitant tot el material i coneixements actuals sobre l’àmbit en qüestió assolits pels resultats del treball anterior del grup de recerca. Com a resultat final del projecte, s’ha aconseguit realitzar una mesura d’impedància de teixit cardíac amb el prototip proposat, accedint mitjançant un catèter a l’interior del cor d’un porc in-vivo amb un infart de miocardi induït. S’ha mesurat la impedància amb el catèter flotant dins la cavitat, en contacte amb teixit sà i en contacte amb teixit cicatritzat, veient-se les clares diferencies entre les tres mesures i validant així la capacitat de donar suport a la recerca amb el prototip proposat.

Realización de medidas por espectroscopía de impedancias a células solares interdigitadas para obtener diagramas de Bode y de Nyquist, y posteriormente los parámetros que modelan su comportamiento mediante el ajuste con modelos circuitales. Se analizarán estos parámetros y se obtendrán factores de mérito . This project aims to make measurements on solar cell high yield by a novel technique based on obtaining impudencias measured by spectroscopy using an impedance analyzed . After making measurements using this technique it is possible to perform the extraction of parameters and figures of merit that define the operation and behavior of this type of solar cell interdigital high performance . El presente proyecto trata de realizar medidas sobre célula solares de alto rendimiento mediante una novedosa técnica que se basa en la obtención de medidas mediante espectroscopia de impudencias utilizando un analizado de impedancias. Una vez realizadas las medidas mediante esta técnica es posible realizar la extracción de parámetros y figuras de mérito que definen el funcionamiento y comportamiento de este tipo de célula solares interdigitales de alto rendimiento. El present proyecte trata de la realización de mesures sobre cal·lules solars d'alt rendimient mitjançant una técnica nova que es basa en l'obtenció de les mesures mitjançant l'espetroscopía d'impedancies utilitzant un analizado d'impedancies. Un cop realitzades les mesures mitjançant aquesta técnica es possible extreure els paràmetres i figures de merit que modelen el comportament i el funcionament d'aquest tipus de cél·lules interdigitales d'alt rendiment.

Medir y modelar medidas realizadas mediante espectroscopía de impedancias a dispositivos semiconductores. A partir de los resultados obtenidos, extraer los parámetros y las figuras de mérito que modelan su comportamiento y realizar mejoras de diseño. Este proyecto consiste en el análisis y diseño de células solares de altas prestaciones de diferentes estructuras y características físicas, y otros dispositivos como un microcondensador de gran capacidad (supercondensador), mediante espectroscopia de impedancias. Primero se han realizado mediciones mediante espectroscopia de impedancias que permite inyectar una pequeña señal eléctrica en un barrido frecuencial a diferentes polarizaciones y medir la respuesta del dispositivo. Esto permite obtener los diagramas de Bode y de Nyquist de la impedancia. Utilizando un modelo circuital se han ajustado los resultados, obteniendo los parámetros y factores de mérito que caracterizan a dichos dispositivos. Finalmente, del análisis de estos valores se pueden encontrar condiciones de diseño que permiten indicar como mejorar su funcionamiento. Aquest projecte consisteix en l’anàlisis i disseny de cèl·lules solars d’altes prestacions de diferents estructures i característiques físiques, i altres dispositius com un microcondensador de gran capacitat (supercondensador), mitjançant l’espectroscopia d’impedàncies. Primer s’han realitzat medicions mitjançant espectroscopia d’impedàncies que permet injectar una petita senyal elèctica en un escombrat freqüencial a diferents polaritzacions I mesurar la resposta del dispositiu. Això permet obtenir diagrames de Bode I de Nyquist de la impedància. Utilitzant un model circuital s’han ajustat els resultats, obtenint els paràmetres i factors de mèrit que caracteritzen aquests dispositius. Finalment, de l’anàlisi dels valors obtinguts es poden trobar condicions de disseny que permeten indicar com millorar el seu funcionament. This project is based on the analysis and design of high performance solar cells of different structures and physical characteristics, and other devices such as big capacity capacitor (supercapacitor), using the Impedance Spectroscopy. Firstly, it has been done measurements using Impedance spectroscopy that allows to inject to the device a little power electrical signal in a frequency sweep at different voltage offsets and measure the response of the device. This allows to obtain Bode and Nyquist diagrams of the impedance. Using a circuit model the results has been adjusted, obtaining the parameters and merit factors that characterize the behavior of the studied devices. Finally, after the analysis of the values it is possible to obtain conditions for the design that allows to improve the performance of the devices.

In this study, electrical impedance spectroscopy measurements are performed during electroporation of monolayers of differentiated myotubes. The time resolution of the system (1 spectrum/ms) enable 860 full spectra (21 frequencies from 5 kHz to 13 MHz) to be acquired during the time gap between consecutive pulses (interpulse) of a classical electroporation treatment (8 pulses, 100 mu s, 1 Hz). Additionally, the characteristics of the custom microelectrode assembly used allow the experiments to be performed directly in situ in standard 24 multi-well plates. The impedance response dynamics are studied for three different electric field intensities (400, 800 and 1200 V/cm). The multifrequency information, analysed with the Cole model, reveals a short-term impedance recovery after each pulse in accordance with the fast resealing of the cell membrane, and a long-term impedance decay over the complete treatment in accordance with an accumulated effect pulse after pulse. The analysis shows differences between the lowest electric field condition and the other two, suggesting that different mechanisms that may be related with the reversibility of the process are activated. As a result of the multifrequency information, the system is able to measure simultaneously the conductivity variations due to ion diffusion during electroporation. Finally, in order to reinforce the physical interpretation of the results, a complementary electrical equivalent model is used.

We present a small, compact and portable device for point-of-care instantaneous early detection of anemia. The method used is based on direct hematocrit measurement from whole blood samples by means of impedance analysis. This device consists of a custom electronic instrumentation and a plug-and-play disposable sensor. The designed electronics rely on straightforward standards for low power consumption, resulting in a robust and low consumption device making it completely mobile with a long battery life. Another approach could be powering the system based on other solutions like indoor solar cells, or applying energy-harvesting solutions in order to remove the batteries. The sensing system is based on a disposable low-cost label-free three gold electrode commercial sensor for 50 µL blood samples. The device capability for anemia detection has been validated through 24 blood samples, obtained from four hospitalized patients at Hospital Clínic. As a result, the response, effectiveness and robustness of the portable point-of-care device to detect anemia has been proved with an accuracy error of 2.83% and a mean coefficient of variation of 2.57% without any particular case above 5%.

BACKGROUND: Acquisition of electrical impedance spectroscopy (EIS) measurements enables one to obtain information about the features of cell cultures, which can be applied for real-time and on-linemonitoring purposes. RESULTS: Impedance measurements were carried out in three different cell specimens with different sizes and shapes (Vero cells, hybridoma and Escherichia coli) at different stages of cell culture, as well as during a controlled detachment process of an adherent animal cell line. The relaxation spectra obtained were fitted to a Cole impedance model and the corresponding parameters analyzed. The use of a four-electrodes measurement system decreased the dependency on the electrode interface’s impedance, and thus resulted in a systemmore sensitive to the cell features. The EISmonitoring of different cultures expansion showed the expected inverse proportional relationship between the central relaxation frequency and the cell cross-sectional area. The morphological changes of fibroblast cells during the detachment processes were also studied. Interestingly, EIS displayed the proportional relationship between the ¿ parameter of the Cole impedance model and the cell shape dispersion from sphericalmorphology (considering spherical shape ideality). CONCLUSION: The results obtained reveal the potential for developing a real-time monitoring tool for cell morphology features such as cell size and shape, which are involved inmany cellular processes like cell expansion, differentiation, cell attachment or cell death.

La particular estructura química de la matriz perfluorosulfónica del Nafion, con dominios hidrofílicos e hidrofóbicos segregados formando canales nanoscópicos, ha dado pie a su uso como modelo de estructura para la fabricación de nanocompuestos polímero-metal mediante el crecimiento de nanopartículas metálicas en su interior. En particular, mediante la técnica de síntesis intermatrical se ha conseguido el crecimiento de nanopartículas de plata (de un tamaño medio próximo a los 10 nm), las cuales presentan una distribución particular en forma de líneas casi paralelas, que difiere de la distribución más habitual de mayor concentración en la superficie. Para evaluar posibles aplicaciones de este nuevo material se ha realizado su caracterización mediante diferentes técnicas: microscop1ca, análisis químico superficial, mecánica, eléctrica/electroquímica. Los resultados obtenidos muestran que la presencia de nanopartículas no parece afectar significativamente al transporte de protones en la membrana, pero sí modifican la superficie de la misma. Además, la resistencia mecánica del nuevo material es inferior a la del Nafion no modificado debido a la interacción de las partículas con las cadenas de polímero. También se ha observado que algunas de estas propiedades varían de forma importante en/unción del grado de hidratación de la muestra. The particular chemical structure of Nafion, a perfluorosulfonic matrix with segregated hydrophilic and hydrophobic domains forming nanoscale channels, has led to its use as a model structure for the manufacture of polymer-metal nanocomposites by growing in it metal nanoparticles. in particular, using the technique of intermatrix synthesis, the growth of silver nanoparticles (with an average diameter close to 10 nm) has been achieved Moreover, samples exhibit a particular distribution of such nanoparticles in the form of nearly para/le/ fines, what differs from the usual major distribution on the membrane surface. To evaluate the potential application of this new material in electrochemical applications, we proceeded to their characterization by different techniques: microscopic, surface chemical analysis, mechanical and electrical/electrochemical. These results show that the presence of nanoparticles does not seem to significantly affect the transport of protons in the membrane bulk, but it modifies its surface. Furthermore, the mechanical strength of the new material is lower than the unmodified Nafion due to the high interaction between nanoparticles and polymer chains. Moreover, it was a/so observed that some of the mentioned properties significantly varied depending on the degree of hydration of the sample

This work describes a new mechanism for the incorporation of organophosphonic acid into silane self-assembly monolayers, which has been used to protect AA1100 aluminum alloy. The protection improvement has been attributed to the fact that phosphonic structures promote the formation of strongly bonded and densely packed monolayer films, which show higher surface coverage and better adhesion than conventional silane systems. In order to evaluate the linking chemistry offered by phosphonic groups, two functionalized organophosphonic groups have been employed, 1,2-diaminoethanetetrakis methylenephosphonic acid (EDTPO) and aminotrimethylenephosphonic acid (ATMP), and combined with tetraethylorthosilicate (TEOS) films prepared by sol–gel synthesis. Results suggest that phosphonic acids may interact with the surface through a monodentate and bidentate coordination mode and, in addition, form one or more strong and stable linkages with silicon through non-hydrolysable bonds. Therefore, the incorporation of a very low concentration of phosphonic acids on TEOS solutions favors the complete coverage of the aluminum substrate during the silanization process, which is not possible using TEOS alone. The linking capacity of phosphonic acid has been investigated by FTIR-RA spectroscopy, SEM and EDX analysis, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and quantum mechanical calculations. Finally, electrochemical impedance spectroscopy has been used to study the corrosion protection revealing that EDTPO-containing films afforded more protection to the AA1100 substrate than ATMP-containing films

[ANGLÈS] This project describes the development and validation, using experimental measurements, of the software (user interface, PC and Field Programmable Gate Array (FPGA) communication and embedded software programming) of an arbitrary multifrequency analyzer for electrical impedance spectrum measurements based in FPGA. To manage all the hardware components used for the impedance measurements, a code has been developed and implemented inside a embedded processor inside FPGA and also the corresponding part of the communication between the PC via USB port. This project includes control software implemented with the computer using LabVIEW. To conclude, characterization measures are made to verify the system specifications. [CASTELLÀ] El proyecto realizado describe el desarrollo y la validación mediante medidas experimentales del programario (interficie de usuario, comunicación entre el PC y la placa donde reside el dispositivo programable llamado Field Programmable Gate Array(FPGA) y el programario de éste) de un analizador arbitrario multifrecuencia basado en FPGA para la medida de espectros de impedancia eléctrica. Para gestionar los componentes hardware que se encargan de la medida de impedancia se ha diseñado el código del programa del procesador embebido dentro da la FPGA i también la parte correspondiente a la comunicación con el ordenador a través del puerto USB. El proyecto también incluye un diseño de un programa de control del sistema implementado a través del ordenador mediante LabVIEW: Finalmente, se han realizado medidas de caracterización del sistema para verificar sus especificaciones. [CATALÀ] El projecte realitzat descriu el desenvolupament i validació mitjançant mesures experimentals del programari(interfície d'usuari, comunicació entre el PC i la placa on hi ha el dispositiu programable anomenat Field Programmable Gate Array (FPGA)i el programari d’aquest) d'un analitzador arbitrari multifreqüència basat en FPGA per a la mesura d’espectres d'impedància elèctrica. Per tal de gestionar els components hardware encarregats de la mesura d’impedància s’ha dissenyat el codi del programa del processador embegut dins de la FPGA i també la part corresponent a la comunicació amb l’ordinador a través del port USB. El projecte també inclou el disseny d’un software de control del sistema implementat a l’ordinador mitjançant Labview. Finalment, s’han realitzat mesures de caracterització del sistema per verificar les seves especificacions.

A connection is established between recombination and series resistances extracted from impedance spectroscopy and current-voltage curves of polythiophene:fullerene organic solar cells. Recombination is shown to depend exclusively on the (Fermi level) voltage, which allows construction of the current-voltage characteristics in any required conditions based on a restricted set of measurements. The analysis highlights carrier recombination current as the determining mechanism of organic solar cell performance.