Search

Aquest treball se centra en la implementaci ´o d’un analitzador d’imped `ancia per a ser utilit- zat en la detecci ´o i an `alisi de bacteris. El disseny se centra en la portabilitat i el cost, amb la finalitat de fer-lo apte per al treball de camp i poder fabricar m ´ultiples m `oduls per a ser utilitzats tamb ´e en la universitat amb finalitats de recerca. Per a aix `o, es realitza una etapa de recerca. En aquesta etapa es consideren, descriuen i discuteixen breument m ´ultiples topologies i m `etodes de diferents treballs. Es discuteixen els avantatges i desavantatges de cada document i se selecciona un per a ser implementat. La topologia seleccionada es discuteix amb m ´es detall per a mostrar les seves limitacions i es fa un treball te `oric per a extreure una aproximaci ´o matem `atica del comportament del circuit. Per a complementar l’an `alisi te `orica s’utilitzen simulacions per ordinador amb SPICE per a il·lustrar millor el comportament del circuit, aix´ı com per a verificar el treball te `oric i determinar l’efecte de les parasitancies i les no idealitats. Posteriorment, el circuit es dissenya en una placa de circuit impr `es utilitzant Kicad i es fabrica centrant-se en la simplicitat per a reduir costos. S’utilitza una Red Pitaya com ADC i DAC per a unir els dominis digital i anal `ogic i tamb ´e com a microcontrolador. La placa s’utilitza per a generar els senyals d’excitaci ´o i processar les formes d’ona generades per a extreure la informaci ´o necess `aria. La placa es programa en C i es crea una aplicaci ´o JavaScript senzilla i lleugera que serveix de front-end, utilitzant HTML i CSS per a crear una interf´ıcie gr `afica que permeti observar millor els resultats. Finalment, es prova el sistema per a comprovar la seva funcionalitat, es discuteixen els resultats i es comenten algunes propostes de millora. Finalment, aquest treball tamb ´e descriu el cost econ `omic i ecol `ogic del projecte, aix´ı com el cost en m `a d’obra., Este trabajo se centra en la implementaci ´on de un analizador de impedancia para ser utilizado en la detecci ´on y an ´alisis de bacterias. El dise ˜no se centra en la portabilidad y el coste, con el fin de hacerlo apto para el trabajo de campo y poder fabricar m ´ultiples m ´odulos para ser utilizados tambi ´en en la universidad con fines de investigaci ´on. Para ello, se realiza una etapa de investigaci ´on. En esta etapa se consideran, describen y dis- cuten brevemente m ´ultiples topolog´ıas y m ´etodos de diferentes trabajos. Se discuten las ventajas y desventajas de cada documento y se selecciona uno para ser implementado. La topolog´ıa seleccionada se discute con m ´as detalle para mostrar sus limitaciones y se realiza un trabajo te ´orico para extraer una aproximaci ´on matem ´atica del comportamiento del circuito. Para complementar el an ´alisis te ´orico se utilizan simulaciones por ordenador con SPICE para ilustrar mejor el comportamiento del circuito, as´ı como para verificar el trabajo te ´orico y determinar el efecto de las pararasitancias y las no idealidades. Posteriormente, el circuito se dise ˜na en una placa de circuito impreso utilizando Kicad y se fabrica centr ´andose en la simplicidad para reducir costes. Se utiliza una Red Pitaya como ADC y DAC para unir los dominios digital y anal ´ogico y como microprocesador. La placa se utiliza para generar las se ˜nales de excitaci ´on y procesar las formas de onda generadas para extraer la informaci ´on necesaria. La placa se programa en C y se crea una aplicaci ´on JavaScript sencilla y ligera que sirve de front-end, utilizando HTML y CSS para crear una interfaz gr ´afica que permita observar mejor los resultados. Finalmente, se prueba el sistema para comprobar su funcionalidad, se discuten los resultados y se comentan algunas propuestas de mejora. Adicionalmente, este trabajo tambi ´en describe el coste econ ´omico y ecol ´ogico del proyec- to, as´ı como el coste en mano de obra., This work focuses on the implementation of an impedance analyzer to be used on the detection and analysis of bacteria. The focus of the design is on portability and cost in order to make it suitable for field work and to be able to manufacture multiple modules to be also used on the university for research purposes. For that purpose, a research stage is performed. In this stage multiple topologies and methods from different papers are considered, described and briefly discussed. The advantages and disadvantages of each paper are discussed and one is selected to be implemented. The selected topology is discussed in more detail in order to show its limitations and theoretical work is done in order to extract a mathematical approximation of the behavior of the circuit. In order to further complement the theoretical analysis computer simulations with SPICE are used to better illustrate the behavior of the circuit, as well as to verify the theoretical work and to determine the effect of parasitics and non idealities. Afterwards, the circuit is designed into a PCB using Kicad and manufactured with a focus on simplicity so as to reduce costs. A Red Pitaya is used as an ADC and DAC to bridge the digital and analog domains. The board is used to generate the excitation signals and to process the generated waveforms to extract the necessary information. The board is programmed on C and a simple and lightweight JavaScript application is created to serve as front end, using HTML and CSS to create a graphical interface to better observe the results. Finally, the system is tested to verify its functionality, the results are discussed and some proposals for improvements are commented. Finally, this work also describes the economic and ecologic cost of the project, as well as the cost in manpower.

This project involves developing an application to control a Fast Electrical Impedance Spectroscopy system, optimizing the high-speed capture, processing, and real-time visualization of impedance data from cardiac and pulmonary tissues. These measurements are taken using a specialized catheter, and the system enables direct measurements within the body, facilitating the differentiation of electrical properties between healthy and pathological tissues, such as tumors, based on their resistance and capacitance. The integration of real-time signal processing and communications technologies in this system provides a tool for detailed analysis of tissue response at different frequencies and over time, essential for the precise identification of anomalies. Additionally, the data is stored in a database for subsequent analysis and extraction of conclusions. This approach aims to improve accuracy in the localization and diagnosis of internal lesions, utilizing principles of biomedical engineering, electronics, and telecommunications., Este proyecto consiste en el desarrollo de una aplicación para controlar un sistema de Espectroscopía de Impedancia Eléctrica Rápida, optimizando la captura, procesamiento y visualización en tiempo real de datos de impedancia de tejidos cardíacos y pulmonares. Estas medidas se realizan utilizando un catéter especializado, y el sistema permite medidas directas dentro del cuerpo, facilitando la diferenciación de propiedades eléctricas entre tejidos sanos y patológicos, como tumores, basándose en su resistencia y capacitancia. La integración de tecnologías de procesamiento de señales en tiempo real y comunicaciones en este sistema proporciona una herramienta para el análisis detallado de la respuesta del tejido a diferentes frecuencias y en el tiempo, esencial para la identificación precisa de anomalías. Además, los datos se almacenan en una base de datos para su posterior análisis y extracción de conclusiones. Este enfoque tiene como objetivo mejorar la precisión en la localización y diagnóstico de lesiones internas, utilizando principios de ingeniería biomédica, electrónica y telecomunicaciones., Aquest projecte consisteix en el desenvolupament d'una aplicació per controlar un sistema d'Espectroscòpia d'Impedància Elèctrica Ràpida, optimitzant la captura, processament i visualització en temps real de dades d'impedància de teixits cardíacs i pulmonars. Aquestes mesures es realitzen utilitzant un catèter especialitzat, i el sistema permet mesures directes dins del cos, facilitant la diferenciació de propietats elèctriques entre teixits sans i patològics, com tumors, basant-se en la seva resistència i capacitança. La integració de tecnologies de processament de senyals en temps real i comunicacions en aquest sistema proporciona una eina per a l'anàlisi detallada de la resposta del teixit a diferents freqüències i en el temps, essencial per a la identificació precisa d'anomalies. A més, les dades s'emmagatzemen en una base de dades per a la seva posterior anàlisi i extracció de conclusions. Aquest enfocament té com a objectiu millorar la precisió en la localització i diagnòstic de lesions internes, utilitzant principis d'enginyeria biomèdica, electrònica i telecomunicacions.

The structural and electrical properties of K0.48Na0.52Nb1-xZrxO3-d (x = 0–0.04) ceramics prepared by the conventional solid-state reaction method were studied. Pellets with composition x = 0.03 sintered at 1125 °C for 2 h showed single-phase of potassium sodium niobate (KNN) perovskite structure. Based on X-ray diffraction and Raman results, a mixture of orthorhombic and monoclinic phases was observed in intermediate compositions. The addition of Zr improved the sinterability and the “hard” piezoelectric properties of KNN, increasing the Ec and Qm values. The composition with x = 0.03 presented the highest permittivity at room temperature, ¿r' = 363 and the lowest dielectric losses, tan d = 0.027. Moreover, it was the sample with the highest Qm and d33 values, with Qm = 1781 and d33 = 82 pC/N. It was therefore the best compositions to obtain a “hard” piezoelectric material based on Zr-doped KNN, which makes it promising candidate for use as “hard” lead-free piezoelectric material for high power applications., Peer Reviewed, Postprint (published version)

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”., Preprint

L’objectiu d’aquest projecte es la implementació d’un sistema de mesura d’espectroscòpia d’impedància i aleshores fer un estudi de l’entropia. Per la implementació del sistema s’utilitza un microcontrolador Arduino UNO, aquest permetrà les lectures de tensions i corrent per poder determinar la impedància per a diferents circuit de prova. També es realitza el muntatge d’un sistema de mesura d’entropia mitjançant un sensor d’infraroig, aquest sensor tenen la peculiaritat que serveixen per llegir la temperatura mitjançant la transmissió de calor per radiació, a diferencia d’altres sensor els quals es basen en la transmissió de calor per conducció., El objetivo de este proyecto es la implementación de un sistema de medida de espectroscopia de impedancia y entonces realizar un estudio de la entropía. Para la implementación del sistema se utiliza un microcontrolador Arduino UNO, este permitirá las lecturas de tensiones y corriente para poder determinar la impedancia para distintos circuitos de prueba. También se realiza el montaje de un sistema de medida de entropía mediante un sensor de infrarrojo, este sensor tiene la peculiaridad de que sirven para leer la temperatura mediante la transmisión de calor por radiación, a diferencia de otros sensores los que se basan en la transmisión de calor por conducción., The objective of this project is the implementation of an impedance spectroscopy measurement system and then to carry out an entropy study. For the implementation of the system, an Arduino UNO microcontroller is used, this will allow the readings of voltages and current to be able to determine the impedance for different test circuits. An entropy measurement system is also assembled using an infrared sensor, this sensor has the peculiarity that it is used to read the temperature by transmitting heat by radiation, unlike other sensors that are based on the transmission of heat by conduction.

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.

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.

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

© <2020> 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., Peer Reviewed, Postprint (author's final draft)

For a few years now, bioimpedance or the impedance that can be found in a biological tissue has been the object of many studies. Thanks to the existence of the Cole-Cole model, a group of cells can be approximated to an electric circuit. From that structure the tissue can be characterized with the response and, therefore, detect a number of pathologies. In this project an impedance spectroscopy system based in the Red Pitaya?s STEMLab board has been designed and developed. The final instrument allows the module and phase of the impedance to be seen in real-time through Matlab. The impedance measure in the tissue can be done thanks to an analog front-end based on a 4-electrode measurement method. In the development of the project a study on the duration of the system when implementing two different methods has been carried out to see which one is better. And, finally, three tests have been executed with the final implementation of the project: the first one on the measurement dispersion, the second on linearity and the third using biological tissue in a simulation of the real application., Hace ya unos cuantos años que la bioimpedancia o la impedancia que encontramos en un tejido biológico ha sido objeto de numerosos estudios. Gracias a la existencia del modelo de Cole-Cole se puede aproximar las agrupaciones de células como un circuito eléctrico. A partir de esa estructura se puede caracterizar el tejido a partir de la respuesta y, así, detectar diversas patologías. En este proyecto se ha diseñado y desarrollado un sistema de espectroscopia de impedancia basado en la placa STEMLab de Red Pitaya. El instrumento final permite ver el módulo y la fase de la impedancia a tiempo real mediante Matlab. La medida de la impedancia en el tejido se puede hacer gracias a un front-end analógico basado en la medida a 4 electrodos. Dentro del desarrollo del proyecto se ha llevado a cabo un estudio de duración del proceso del sistema la implementar dos métodos distintos para ver cuál sería el mejor. Y, finalmente, se han realizado tres pruebas con la implementación final del proyecto: la primera de la dispersión de las medidas, la segunda de la linealidad y la tercera sobre un tejido o biológico en una simulación de la aplicación real., Des de ja fa uns quants anys la bioimpedància o la impedància que trobem en un teixit biològic ha sigut objecte de nombrosos estudis. Gràcies a l'existència del model de Cole-Cole, es pot aproximar l'agrupació de cèl·lules com a un circuit elèctric. A partir d'aquesta estructura es pot caracteritzar el teixit gràcies a la seva resposta i així detectar diverses patologies. En aquest projecte s'ha dissenyat i desenvolupat un sistema d'espectroscòpia d'impedància basat en la placa STEMLab de Red Pitaya. L'instrument final permet veure el mòdul i la fase de la impedància a temps real mitjançant Matlab. La mesura de la impedància en el teixit es fa gràcies a un front-end analògic basat en la mesura a 4 elèctrodes. Dintre del desenvolupament del projecte s'ha dut a terme un estudi de duració del procés del sistema al implementar dos mètodes diferents per a veure quin seria millor. I, finalment, s'han realitzat tres tipus de proves amb la implementació final del projecte: la primera de la dispersió de les mesures, la segona de la linealitat i la tercera sobre un teixit biològic en una simulació de la aplicació real.

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., Peer Reviewed, Postprint (author's final draft)

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, Peer Reviewed, Postprint (published version)

Premi Extraordinari de Doctorat concedit pels programes de doctorat de la UAB per curs acadèmic 2017-2018, Los sistemas microfisiológicos (MPS) son modelos in vitro microfabricados que emulan las condiciones in vivo fisiológicamente relevantes, como la organización celular y las señales microambientales. Las microtecnologías han permitido el desarrollo de sofisticados MPS capaces de recapitular fielmente la fisiología a nivel de tejido y órgano. Los MPS son particularmente útiles para modelar barreras biológicas, es decir, epitelios y endotelios que separan la circulación sanguínea de los compartimentos tisulares. Su función de barrera es crucial para mantener la homeostasis en los órganos y su desregulación juega un papel importante en la fisiopatología de muchas enfermedades humanas prevalentes. La función principal de un tejido barrera es controlar el transporte transepitelial de solutos. Por lo tanto, la capacidad de cuantificar el transporte en un modelo de barrera es crítico. La espectroscopía de impedancia eléctrica (EIS) permite su cuantificación con las ventajas de ser no destructiva, sin utilizar marcadores y de fácil aplicación en tiempo real. EIS puede determinar 1) la resistencia eléctrica transepitelial (TEER), que evalúa la integridad de la barrera (estrechamente relacionada con la rigidez del espacio intercelular); 2) la capacitancia de la capa celular (Ccl), que puede proporcionar información sobre el área superficial de la membrana; y 3) la contribución de la solución del medio a la impedancia. Mientras que el EIS es fácil de realizar mediante electrodos extracelulares, es difícil lograr la distribución de corriente uniforme requerida para mediciones precisas dentro de los canales de cultivo celular miniaturizados. Entonces, se puede suponer erróneamente que todo el área de cultivo de células contribuye igual a la medición, lo que puede conducir a errores de cálculo del TEER. Esto puede explicar parcialmente la gran disparidad de los valores de TEER reportados para tipos de células idénticas. Aquí, se presenta un estudio numérico para dilucidar este pro, Microphysiological systems (MPS) are biologically inspired microengineered in vitro models that emulate physiologically relevant in vivo conditions, such as cell organization and microenvironmental cues. Microtechnologies have enabled the development of significant MPS that are able to faithfully recapitulate tissue- and organ-level physiology. MPS are particularly useful for modelling biological barriers, that is, epithelia and endothelia that separate the blood circulation from tissue compartments. Their barrier function is crucial to maintain organ homeostasis and their deregulation play an important role in the pathophysiology of many prevalent human diseases. The primary function of a barrier tissue is to control the transepithelial transport of solutes. Therefore, the ability to quantify transport in a barrier model is critical. Electrical impedance spectroscopy (EIS) permits its quantification with the advantages of being non-destructive, label-free, and easily applicable in real time. EIS can determine 1) the transepithelial electrical resistance (TEER), which evaluates the barrier integrity (closely related with the tightness of the intercellular space); 2) the cell layer capacitance (Ccl), which can yield information about the membrane surface area; and 3) the contribution of the medium solution to the impedance. While EIS is easy to carry out by means of extracellular electrodes, it is challenging to achieve the uniform current distribution required for accurate measurements within miniaturized cell culture channels. Then, it may be erroneously assumed that the entire cell culture area contributes equally to the measurement leading to TEER calculation errors. This can partially explain the large disparity of TEER values reported for identical cell types. Here, a numerical study is presented to elucidate this issue in some cell cultures previously reported and to propose a geometric correction factor (GCF) to correct this error and be applied retrospective

© <2018> 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, This paper reports the comparative analysis, by means of electric impedance spectroscopy measurements, of three different cell lines subjected to electroporative pulses. The multifrequency information is recorded simultaneously at 21 frequency values in the range between 5¿kHz and 1.3¿MHz using a multisine based measuring approach. The analysis of the pre-electroporation impedance spectra shows how the system is able to detect differences and similarities between the cell lines under analysis. Particularly, a good agreement is found between the average cell diameter and the characteristic frequency (the frequency corresponding to a maximum in the imaginary part of the impedance). The measurements performed during electroporation at three different electric field intensities show how the impedance spectra changes dynamically between the consecutive pulses of a train of 8,100¿µs pulses delivered at 1¿Hz repetition rate. There are clear differences between the changes in the impedance measured at low and high frequency. The multifrequency information has been fitted to an electrical equivalent model in order to understand the different contributions in the observed impedance changes (mainly separate between membrane permeabilization and the conductivity changes in the extracellular medium). Finally, a ratio of the low and high frequency impedance information is used to estimate the accumulated impedance decay and to compare it to the internalization of a fluorescent permeabilization reporter. The comparison between both techniques at the three electroporation electric field intensities assayed confirms the ability of impedance measurements to detect in a precise way the level of membrane permeabilization. Additionally, this study demonstrates how the real time information obtained thanks to impedance measurements can provide a more precise quantification of the membrane permeabilization extent., Peer Reviewed, Postprint (author's final draft)

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.

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 ap, 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 conc, 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-imped

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.

It is designed and built a low cost prototype to measure impedances for biomedical Applications. It is self-powered by battery and remotely controlled by another device via Bluetooth, in which the samples are received. The measurement system is based on the AFE4300, a Texas Instruments chip initially intended for domestic scales that measures body composition. It injects a current at a particular frequency in the impedance, and using demodulation techniques, measures the amplitude difference voltage generated and determines the sample impedance. The chip is controlled by the BLE112 module from Bluegiga, a microcontroller with integrated Bluetooth link. A graphical interface for PC in C ++ with Qt library from The Qt Company is also developed, which establishes a communication with a Bluetooth USB dongle, the BLED112, also from Bluegiga, to connect with the prototype. The performance of the system is shown, measuring different resistances and resistor-capacitor impedances, and in biomedical applications such as monitoring respiratory rate, heart rate and muscle stress., Se diseña y fabrica un prototipo para hacer medidas de impedancias de bajo coste para aplicaciones biomédicas. Tiene alimentación autónoma por batería y esta controlado remotamente vía Bluetooth por otro dispositivo en el que se reciben las muestras. El sistema de medida se basa en el chip AFE4300 de Texas Instruments, inicialmente diseñado para básculas domésticas que miden composición corporal. Inyecta una corriente en la impedancia a una frecuencia determinada, y utilizando técnicas de desmodulación, mide la amplitud de la diferencia de tensión generada y determina la impedancia de la muestra. El chip es controlado por el módulo BLE112 de Bluegiga, un microcontrolador con Bluetooth integrado. Se desarrolla una interfaz gráfica para PC, en C++ con la librería Qt de The Qt Company, que establece una comunicación con un dongle Bluetooth por USB, el BLED112, también de Bluegiga, para establecer la conexión con el prototipo. Se demuestran sus prestaciones y su funcionamiento midiendo varias resistencias y impedancias resistencia-condensador, y en aplicaciones biomédicas como el seguimiento de ritmo respiratorio, ritmo cardíaco y monitorización de tensión muscular., Es dissenya i fabrica un prototip per a fer mesures de impedàncies de baix cost per a aplicacions biomèdiques. Té alimentació autònoma per bateria i està controlat remotament via Bluetooth per un altre dispositiu en el que es reben les mostres. El sistema de mesura es basa en el xip AFE4300 de Texas Instruments, inicialment dissenyat per a bàscules domèstiques que mesuren composició corporal. Injecta un corrent en la impedància a una freqüència determinada, i utilitzant tècniques de desmodulació, mesura l'amplitud de la diferencia de tensió generada i determina la impedància de la mostra. El xip és controlat per el mòdul BLE112 de Bluegiga, un microcontrolador amb Bluetooth integrat. Es desenvolupa una interfície gràfica per a PC, en C++ amb la llibreria Qt de The Qt Company, que estableix una comunicació amb el dongle Bluetooth per USB BLED112 també de Bluegiga, per establir la connexió amb el prototip. Es demostren les seves prestacions i el seu funcionament mesurant diverses resistències i impedàncies resistència-condensador, i per a aplicacions biomèdiques com el seguiment de ritme respiratori, ritme cardíac i monitorització de tensió muscular.

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.

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., Peer Reviewed, Postprint (author's final draft)

El proyecto consiste en medir espectroscpías de impedancias en células solares, representarlas en Bode y Nyquist, y a partir de dichas representaciones extraer un modelo circuital que sirva para entender el funcionamiento de dichas células., At the present project a set of measurements of solar cells have been done with the use of Impedance Spectroscopy. The main fact of the project is the fabrication of printed circuit boards that allowed the direct contact of the solar cells with the measurement machine without the necessity of cables. In this way, the parasitic capacity and inductance are considerably reduced allowing measurements without distortion at high frequencies (until 15 MHz). In addition, with impedance spectroscopy it is possible to get the frequency response of the devices and separate the contribution in the resistance of each one of the physical layers that forms the solar cell structure, obtaining parameters that models the behavior like the ideality factor, the effective life time or the radius of the base contact., En el presente proyecto se ha realizado la medición de células solares mediante espectroscopia de impedancias. El principal aporte realizado en el proyecto es la fabricación de placas de circuito impreso que permiten contactar las células solares directamente con la máquina de medidas sin necesidad de cables. De esta forma, la capacidad y la inductancia parásitas se reducen drásticamente consiguiendo medidas sin distorsión a altas frecuencias (hasta 15 MHz). Además, mediante la espectroscopia de impedancias se consigue obtener la respuesta frecuencial de los dispositivos y separar la contribución en la resistencia de cada una de las capas físicas que forman la estructura de la célula solar, obteniendo parámetros que modelan el comportamiento como son el factor de idealidad, el tiempo de vida efectivo o el radio del contacto de base., Al present projecte s’ha realitzat la mesura de cèl·lules solars mitjançant l’espectroscòpia d’impedàncies. La principal aportació realitzada al projecte és la fabricació de plaques de circuit imprès que permeten contactar cèl·lules solars directament amb la màquina de mesures sense necessitat de cables. D’aquesta forma, la capacitat i la inductància paràsites es redueixen dràsticament aconseguint mesures sense distorsió a altes freqüències (fins a 15 MHz). A més, mitjançant l’espectroscòpia d’impedàncies s’aconsegueix obtenir la resposta freqüencial dels dispositius i separar la contribució a la resistència de cadascuna de les capes físiques que formen l’estructura de la cèl·lula solar, obtenint paràmetres que modelen el comportament com el factor d’idealitat, el temps de vida efectiu o el radi del contacte de base.

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., Peer Reviewed, Postprint (author's final draft)

© 2016. This version is made available under the CC-BY-NC-ND 4.0 license http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0, We have used impedance spectroscopy technique to monitor degradation mechanisms in organic solar cells based on a blend of PTB7:PC71BM. We have measured the impedance of the cell on a periodical basis for almost four months, and experimental data have been modeled using three different circuits. The evolution of the circuital parameters gives information about the device dynamical mechanisms. We have observed at high voltages a low frequency feature that is more pronounced along days of measurement. This low frequency arc has been associated to charge accumulation that is related to a worsening of charge extraction through the contacts. The simultaneous increase of recombination and low frequency resistances at high voltages (around V-oc) results in a decrease of the fill factor and therefore of the efficiency., Peer Reviewed, Postprint (author's final draft)