Dissertation/ Thesis
Engineering novel electronics for the new smart sensing paradigm. From sensor to end-user in a hyperconnected world
| Τίτλος: | Engineering novel electronics for the new smart sensing paradigm. From sensor to end-user in a hyperconnected world |
|---|---|
| Συγγραφείς: | Andreo Acosta, Andrés Alberto |
| Thesis Advisors: | Andrade, Francisco Javier, Blondeau, Pascal Jean Claude Leon, Andrade, Francisco Javie |
| Πηγή: | TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) |
| Στοιχεία εκδότη: | "Universitat Rovira i Virgili", 2025. |
| Έτος έκδοσης: | 2025 |
| Φυσική περιγραφή: | 238 p. |
| Θεματικοί όροι: | Sensors electroquímics / Sensores electroquímicos / Electrochemical sensors, Electrònica innovadora / Electrónica innovadora / Novel electronics, Plataformes hiperconnectade / Plataformas hiperconectadas / Hyperconnected platforms, Ciències |
| Time: | 621.3 |
| Περιγραφή: | (Català) Aquesta tesi doctoral aborda una bretxa crítica en la revolució digital actual: la desconnexió entre les tecnologies avançades de processament de dades i la generació de dades fiables de sensors que alimenten aquests sistemes. Mentre que la societat es beneficia dels dispositius intel·ligents, la intel·ligència artificial i les aplicacions de la Internet de les Coses (IoT), molts sistemes depenen d'instrumentació de laboratori voluminosa i costosa, obstaculitzant la democratització dels serveis de detecció. La recerca es centra en el desenvolupament de plataformes de detecció electroquímica compactes per a dispositius portables amb connectivitat sense fils. El treball proposa una transició cap a sensors simples basats en paper, permetent una reducció significativa del volum de mostra i major portabilitat per a aplicacions de diagnòstic. Una contribució important és el desenvolupament de noves arquitectures de transistors electroquímics orgànics en estat sòlid que permeten mesures fins i tot de gotes individuals i fluxos. La tesi presenta solucions electròniques innovadores, incloent-hi front-ends analògics que aconsegueixen augmentar per deu la resposta potenciomètrica en comparació amb els elèctrodes selectius d'ions convencionals. Es conclou amb un ecosistema complet de detecció portàtil que integra el front-end analògic i les unitats de control en una única solució compacta. Aquesta plataforma IoT amb connectivitat sense fils permet mesures multiplexades, suportant la detecció simultània de múltiples anàlits com la glucosa, el lactat i el peròxid d'hidrogen. La tesi abasta tota la cadena des de la fabricació de sensors fins a la integració al núvol, creant solucions IoT hiperconnectades que permeten anàlisis remotes. Aquests són accessibles a través de qualsevol dispositiu connectat, contribuint a la democratització dels serveis de diagnòstic industrial, mediambiental, de benestar i sanitari. Aquesta tesi ofereix una comprensió completa del desenvolupament de tecnologies innovadores cap a futures plataformes de sensors hiperconnectats, reduint la bretxa físic-digital en els paradigmes de detecció contemporanis. |
| Description (Translated): | (Castellà) avanzadas de procesamiento de datos y la generación de datos de sensores confiables que alimentan estos sistemas. Mientras la sociedad se beneficia de dispositivos inteligentes, inteligencia artificial y aplicaciones del Internet de las Cosas (IoT), muchos sistemas dependen de instrumentación de laboratorio voluminosa y costosa, obstaculizando la democratización y descentralización de los servicios de detección. La investigación se centra en desarrollar plataformas compactas y portátiles de detección electroquímica para dispositivos portables con conectividad inalámbrica. El trabajo propone una transición fundamental hacia sensores simples basados en papel, permitiendo una reducción significativa del volumen de muestra y mayor portabilidad para aplicaciones de diagnóstico. Una contribución importante involucra el desarrollo de arquitecturas novedosas de transistores electroquímicos orgánicos en configuraciones de estado sólido, permitiendo mediciones de hasta gotas individuales y flujos. La tesis presenta soluciones electrónicas innovadoras, incluyendo front-ends analógicos basados en amplificadores de instrumentación que logran aumentar por diez la respuesta potenciométrica comparado con electrodos selectivos de iones convencionales. Se concluye con un ecosistema completo de detección portátil: un sistema-en-módulo compacto que integra el front-end analógico y las unidades de control en una única solución. Esta plataforma IoT con conectividad inalámbrica permite mediciones multiplexadas, soportando la detección simultánea de múltiples analitos como glucosa, lactato y peróxido de hidrógeno. De esta manera, el trabajo abarca toda la cadena desde la fabricación de sensores hasta la integración en la nube, creando soluciones IoT hiperconectadas para análisis remotos. Dichos servicios son accesibles mediante cualquier dispositivo conectado, contribuyendo así a la democratización de diagnósticos industriales, ambientales y de bienestar y salud. Esta tesis ofrece una comprensión integral para desarrollar tecnologías innovadoras hacia plataformas de sensores hiperconectados, cerrando la brecha físico-digital en paradigmas de detección contemporáneos. (Anglès) This doctoral thesis addresses a critical gap in today's digital revolution: the disconnect between advanced data processing technologies and the generation of reliable sensor data that feeds these systems. While society benefits from smart devices, artificial intelligence, and Internet of Things (IoT) applications, many systems still rely on bulky, expensive benchtop instrumentation for data collection, hindering the democratization and decentralization of sensing services. The research focuses on engineering compact and portable electrochemical sensing platforms designed for wearable devices with wireless connectivity capabilities. The work proposes a fundamental transition from traditional electrochemical cells to simple, paper-based sensors, enabling significant sample volume reduction and enhanced portability for point-of-care applications. A major contribution involves developing novel organic electrochemical transistor architectures that operate in solid-state configurations, allowing measurements down to single droplets and flows. The thesis also presents innovative electronic solutions, including instrumentation amplifier-based analog front-ends that achieve tenfold increases in potentiometric response compared to conventional ion-selective electrodes. The research concludes with a complete portable sensing ecosystem—a compact system-on-a-module that integrates analog front-end and control units into a single board solution. This IoT-enabled platform enables wireless connectivity and multiplexed sensor measurements, supporting simultaneous detection of multiple analytes like glucose, lactate, and hydrogen peroxide. The work encompasses the entire development pipeline from sensor fabrication through electronics design to cloud integration, creating hyperconnected IoT solutions that enable remote analyses. Services deployed through this framework become readily accessible via any connected device, potentially contributing to the democratization of industrial, environmental, wellness, and healthcare diagnostic services. Rather than providing immediate solutions, this thesis offers a comprehensive understanding of developing innovative technologies toward future hyperconnected sensor platforms, effectively bridging the digital-physical gap in contemporary sensing paradigms. Universitat Rovira i Virgili. Programa de doctorat en Nanociència, Materials i Enginyeria Química |
| Τύπος εγγράφου: | Dissertation/Thesis |
| Περιγραφή αρχείου: | application/pdf |
| Γλώσσα: | English |
| Σύνδεσμος πρόσβασης: | https://hdl.handle.net/10803/698141 |
| Rights: | ADVERTIMENT. Tots els drets reservats. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs. |
| Αριθμός Καταχώρησης: | edstdx.10803.698141 |
| Βάση Δεδομένων: | TDX |
| Η περιγραφή δεν είναι διαθέσιμη |