Diseño de inversores de impedancias de microondas compactos basados en metamateriales: aplicación a divisores de potencia

Recientemente ha surgido un nuevo campo de investigación en el área del electromagnetismo aplicado y de la ingeniería de microondas, basado en el control de las propiedades electromagnéticas de estructuras artificiales, conocidas como metamateriales. El objetivo principal de este proyecto es el estudio y control del comportamiento de estas estructuras artificiales, y su posterior aplicación para la síntesis de dispositivos compactos de microondas. En el primer capítulo se hace una introducción a los metamateriales en la que se exponen sus principales propiedades electromagnéticas, para finalmente presentar las líneas de transmisión zurdas que se suelen utilizar en el diseño de metamateriales. En el segundo capítulo se realiza un estudio de las propiedades y del funcionamiento de una celda metamaterial. Finalmente en el tercer capítulo se exponen diferentes dispositivos diseñados mediante la utilización de este tipo de celdas.

Monitor EMG con conexión inalámbrica

El sistema desarrollado en este trabajo permite la detección de fatiga del músculo de un paciente. Las señales electromiográficas generadas por el músculo son detectadas mediante electrodos superficiales, que sirven de entrada al circuito hacia los diferentes canales de entrada. Tras una primera etapa de amplificación, las señales son filtradas por un filtro pasabanda. Las señales acondicionadas se digitalizan mediante un conversor analógico digital que está conectado a un microcontrolador. Éste establece la comunicación con el PC enviándole los datos a través del puerto serie. Finalmente, mediante un programa implementado en Labview se procesan los datos y se determina la existencia o no de fatiga muscular.

Disseny d'un sistema HW/SW de control remot amb dispositius FPGA

El projecte que es presenta a continuació, té com a objectiu implementar un sistema HW/SW encastat en una FPGA, capaç d’executar funcions de control remot per infraroig en plataformes de televisió flexibles de Sony Corp. El disseny obtingut, s’incorporarà a un sistema més ampli de verificació i test de circuits impresos, dins del marc de producció SMD. La finalitat d’aquest projecte, és la realització d’un sistema flexible per a la implementació de comandaments de comunicació per infraroig amb circuits impresos. Prèviament, s’ha estudiat els conceptes bàsics referents a la implementació de sistemes amb FPGAs, la seva metodologia de desenvolupament i les principals característiques de la seva arquitectura. Com a especificacions, s’ha utilitzat l’estàndard de control remot per infraroig de Sony Corp SIRCS (Sony Infrared remote control system).

Neuroscience, quantum indeterminism and the Cartesian soul.

Quantum indeterminism is frequently invoked as a solution to the problem of how a disembodied soul might interact with the brain (as Descartes proposed), and is sometimes invoked in theories of libertarian free will even when they do not involve dualistic assumptions. Taking as example the Eccles-Beck model of interaction between self (or soul) and brain at the level of synaptic exocytosis, I here evaluate the plausibility of these approaches. I conclude that Heisenbergian uncertainty is too small to affect synaptic function, and that amplification by chaos or by other means does not provide a solution to this problem. Furthermore, even if Heisenbergian effects did modify brain functioning, the changes would be swamped by those due to thermal noise. Cells and neural circuits have powerful noise-resistance mechanisms, that are adequate protection against thermal noise and must therefore be more than sufficient to buffer against Heisenbergian effects. Other forms of quantum indeterminism must be considered, because these can be much greater than Heisenbergian uncertainty, but these have not so far been shown to play a role in the brain.

A labor market with targeted wage offers

We model a market for highly skilled workers, such as the academic job market. The outputs of firm-worker matches are heterogeneous and common knowledge. Wage setting is synchronous with search: firms simultaneously make one personalized o¤er each to the worker of their choice. With large frictions (delay costs), efficient coordination is not possible, but for small frictions efficient matching with Diamond-type monopsony wages is an equilibrium.

Complementary function and integrated wiring of the evolutionarily distinct Drosophila olfactory subsystems.

To sense myriad environmental odors, animals have evolved multiple, large families of divergent olfactory receptors. How and why distinct receptor repertoires and their associated circuits are functionally and anatomically integrated is essentially unknown. We have addressed these questions through comprehensive comparative analysis of the Drosophila olfactory subsystems that express the ionotropic receptors (IRs) and odorant receptors (ORs). We identify ligands for most IR neuron classes, revealing their specificity for select amines and acids, which complements the broader tuning of ORs for esters and alcohols. IR and OR sensory neurons exhibit glomerular convergence in segregated, although interconnected, zones of the primary olfactory center, but these circuits are extensively interdigitated in higher brain regions. Consistently, behavioral responses to odors arise from an interplay between IR- and OR-dependent pathways. We integrate knowledge on the different phylogenetic and developmental properties of these receptors and circuits to propose models for the functional contributions and evolution of these distinct olfactory subsystems.

Disseny i caracterització d'estructures RF amb printed electronics per a RFID

En els últims anys printed electronics està aixecant un gran interès entre la indústria electrònica. Aquest tipus de procés consisteix en imprimir circuits amb tècniques d'impressió convencionals utilitzant tintes conductores, resistives, dielèctriques o semiconductores sobre substrats flexibles de baix cost com paper o plàstic. Fer servir aquestes tècniques s'espera que suposi una reducció dels costos de producció degut a que és un procés totalment additiu el que fa que sigui més senzill i es redueixi la quantitat de material emprat. El disseny de dispositius bàsics com resistències, condensadors i bobines per posteriorment veure la relació entre simulacions i valors obtinguts ha ocupat la primera part del projecte. La segona s’ha centrat en fer prototips d’antenes per a RFID (Radio Frequency IDentification) amb la tecnologia que es disposa a CEPHIS (Centre de Prototips i Solucions Hardwre-Software). Tot això ha servit per caracteritzar la tecnologia de la que es disposa i saber en quins apartats s’ha de seguir treballant per aconseguir millors prestacions.

Disseny i implementació d'una etapa d'acondicionament per a mesures de conductivitat realitzades amb un microscopi de forces atòmiques

En aquest treball, s’ha dissenyat un mòdul d’acondicionament a fi de millorar les mesures de conductivitat realitzades amb un AFM (Microscopi de Forces Atòmiques). L’equip actual disposa d’un preamplificador de baix soroll amb un guany de 10 10V/A. Donat que els corrents que es pretenen mesurar són extremadament petits (~pA), s’ha dissenyat un filtre per eliminar diferents fonts de soroll, com ara el soroll que introdueix la xarxa elèctrica a 50Hz. Es pretén reduir aquesta component freqüencial un factor mínim de 10 (20dB). També s’ha afegit un filtre passa baixos per eliminar els soroll que es troba fora de l’amplada de banda del preamplificador. S’ha introduït una etapa d’amplificació de guany variable: 1, 10 i 100 per augmentar la flexibilitat de l’equip i finalment també s’ha dissenyat una etapa per eliminar la tensió d’offset d’aquest amplificador. L’abast del treball anirà des del disseny fins la implementació final sobre una placa PCB.

Fitxers de microdades a la Biblioteca de la UPF

Experiència sobre la identificació, la compilació i la posada a disposició dels usuaris dels recursos estadístics de temàtica social i econòmica utilitzats pels investigadors de la UPF. Es va fer un estudi d'identificació dels recursos utilitzats, de la seva procedència i de la font de finançament. Davant dels resultats es van iniciar dues línies d'actuació segons si les dades estadístiques eren d'accés lliure o de consulta restringida. Pel que fa als fitxers d'accés lliure, es va procedir a la instal·lació, conjuntament amb el Servei d’informàtica, dels fitxers en un servidor i possibilitar-ne l’accessibilitat a través de la xarxa UPF, es va elaborar una guia de desenvolupament de la col·lecció per aquests materials, per tal d’equilibrar el fons i respondre a les necessitats dels usuaris i es van fer diverses accions per millorar la recuperació del material a través del web i del catàleg de la Biblioteca. Pel que fa a les microdades van ser tractades apart tenint en compte les característiques especials d’aquest material, protegit per les lleis de protecció de dades personals. Es va crear una xarxa interna amb un sistema d’accés i control d’usuaris molt estricte, amb la col·laboració del Servei d’Informàtica, es va elaborar un circuit d'adquisició (amb negociacions amb les agències productores per signar llicències institucionals) i gestió interna dels materials. En conclusió: la Biblioteca, amb un actitud proactiva, es va anticipar a les necessitats dels investigadors i va donar-los resposta, tot va millorant la gestió i l'accessibilitat d'uns recursos -fitxers estadístics- tradicionalment molt restringits i racionalitzant processos i circuits.

A numerical solver for a nonlinear Fokker-Planck equation representation of neuronal network dynamics

To describe the collective behavior of large ensembles of neurons in neuronal network, a kinetic theory description was developed in [13, 12], where a macroscopic representation of the network dynamics was directly derived from the microscopic dynamics of individual neurons, which are modeled by conductance-based, linear, integrate-and-fire point neurons. A diffusion approximation then led to a nonlinear Fokker-Planck equation for the probability density function of neuronal membrane potentials and synaptic conductances. In this work, we propose a deterministic numerical scheme for a Fokker-Planck model of an excitatory-only network. Our numerical solver allows us to obtain the time evolution of probability distribution functions, and thus, the evolution of all possible macroscopic quantities that are given by suitable moments of the probability density function. We show that this deterministic scheme is capable of capturing the bistability of stationary states observed in Monte Carlo simulations. Moreover, the transient behavior of the firing rates computed from the Fokker-Planck equation is analyzed in this bistable situation, where a bifurcation scenario, of asynchronous convergence towards stationary states, periodic synchronous solutions or damped oscillatory convergence towards stationary states, can be uncovered by increasing the strength of the excitatory coupling. Finally, the computation of moments of the probability distribution allows us to validate the applicability of a moment closure assumption used in [13] to further simplify the kinetic theory.

Imaging of experience-dependent structural plasticity in the mouse neocortex in vivo

The functionality of adult neocortical circuits can be altered by novel experiences or learning. This functional plasticity appears to rely on changes in the strength of neuronal connections that were established during development. Here we will describe some of our studies in which we have addressed whether structural changes, including the remodeling of axons and dendrites with synapse formation and elimination, could underlie experience-dependent plasticity in the adult neocortex. Using 2-photon laser-scanning microscopes and transgenic mice expressing GFP in a subset of pyramidal cells, we have observed that a small subset of dendritic spines continuously appear and disappear on a daily basis, whereas the majority of spines persists for months. Axonal boutons from different neuronal classes displayed similar behavior, although the extent of remodeling varied. Under baseline conditions, new spines in the barrel cortex were mostly transient and rarely survived for more than a week. However, when every other whisker was trimmed, the generation and loss of persistent spines was enhanced. Ultrastructural reconstruction of previously imaged spines and boutons showed that new spines slowly form synapses. New spines persisting for a few days always had synapses, whereas very young spines often lacked synapses. New synapses were predominantly found on large, multi-synapse boutons, suggesting that spine growth is followed by synapse formation, preferentially on existing boutons. Altogether our data indicate that novel sensory experience drives the stabilization of new spines on subclasses of cortical neurons and promotes the formation of new synapses. These synaptic changes likely underlie experience-dependent functional remodeling of specific neocortical circuits.

Neuropathological substrates and structural changes in late-life depression: the impact of vascular burden.

A first episode of depression after 65 years of age has long been associated with both severe macrovascular and small microvascular pathology. Among the three more frequent forms of depression in old age, post-stroke depression has been associated with an abrupt damage of cortical circuits involved in monoamine production and mood regulation. Late-onset depression (LOD) in the absence of stroke has been related to lacunes and white matter lesions that invade both the neocortex and subcortical nuclei. Recurrent late-life depression is thought to induce neuronal loss in the hippocampal formation and white matter lesions that affect limbic pathways. Despite an impressive number of magnetic resonance imaging (MRI) studies in this field, the presence of a causal relationship between structural changes in the human brain and LOD is still controversial. The present article provides a critical overview of the contribution of neuropathology in post-stroke, late-onset, and late-life recurrent depression. Recent autopsy findings challenge the role of stroke location in the occurrence of post-stroke depression by pointing to the deleterious effect of subcortical lacunes. Despite the lines of evidences supporting the association between MRI-assessed white matter changes and mood dysregulation, lacunes, periventricular and deep white matter demyelination are all unrelated to the occurrence of LOD. In the same line, neuropathological data show that early-onset depression is not associated with an acceleration of aging-related neurodegenerative changes in the human brain. However, they also provide data in favor of the neurotoxic theory of depression by showing that neuronal loss occurs in the hippocampus of chronically depressed patients. These three paradigms are discussed in the light of the complex relationships between psychosocial determinants and biological vulnerability in affective disorders.

Estudi dinàmic i manipulació de fluxos en monocapes de Langmuir de molècules fotosensibles

Durant el període de gaudiment de la beca, des del dia 9 de març del 2007 fins el dia 8 de març del 2010, s’han dut a terme diferents tipus d’experiments amb sistemes bidimensionals com són les monocapes de Langmuir. Inicialment es va començar per l’estudi i la caracterització d’aquests sistemes experimentals, tant en repòs com en dinàmic, com és l’estudi de la reposta col•lectiva molecular de dominis d’un azoderivat fotosensible al rotar el pla de polarització mentre es mante sota il•luminació constant i els estudis de sistemes bidimensionals al collapse que es poden relacionar a les propietats viscoplàstiques dels sòlids. Una altra via d’estudi és la reologia d’aquests sistemes bidimensionals quan flueixen a través de canals. Arrel del sistema experimental més simple, una monocapa fluint per un canal, s’ha observat i estudiat l’efecte coll d’ampolla. Un cop assolit i estudiat el sistema més senzill, s’han aplicat tècniques més complexes de fabricació per fotolitografia per fer fluir monocapes de Langmuir per circuits on hi ha un gran contrast de mullat. Un cop aquests circuits es van implementar satisfactòriament en un sistema pel control de fluxos bidimensionals, es posen de manifest les possibles aplicacions futures d’aquests sistemes per l’estudi i el desenvolupament de la microfluídica bidimensional.