Plusieurs cadres théoriques ont tenté de rendre compte des processus de synchronisation interpersonnelle. Les théories cognitivistes suggèrent que la synchronisation est réalisée par le biais d’une correction discrète et mutuelle des asynchronies entre les deux partenaires. Les théories dynamiques reposent sur l’hypothèse d’un couplage continu des deux systèmes, conçus comme oscillateurs auto-entretenus. Enfin le modèle du complexity matching repose sur l’hypothèse d’une coordination multi-échelle entre les deux systèmes en interaction. Dans un premier temps, nous développons des tests statistiques permettant de repérer dans les données expérimentales les signatures typiques de ces trois modes de coordination. Nous proposons notamment une signature multifractale, basée sur l’analyse des corrélations entre les spectres multifractals caractérisant les séries produites par les deux systèmes en interaction. Nous développons également une analyse de cross-corrélation fenêtrée, qui permet de dévoiler les processus locaux de synchronisation mis en œuvre. Ces études nous permettent de revisiter un certain nombre de travaux antérieurs. Nous montrons notamment que si la synchronisation de tâches discrètes telles que le tapping repose en effet sur des processus de correction discrète des asynchronies, la synchronisation de tâches continues telles que les oscillations de pendules est essentiellement basée sur les mêmes principes de correction discrète, et non sur un couplage continu des effecteurs. Nos résultats indiquent également que la synchronisation peut révéler des mécanismes hybrides mixant notamment correction des asynchronies et complexity matching. Enfin nous mettons en évidence que la marche synchronisée met en œuvre un effet dominant de complexity matching, d’autant plus prégnant que les deux partenaires sont étroitement couplés (marche bras-dessus-bras-dessous). Nous proposons dans un second temps d’exploiter ce résultat pour tester la possibilité d’une restauration de la complexité chez les personnes âgées. Le vieillissement a en effet été caractérisé comme un processus de perte graduelle de complexité, et cet effet a été notamment documenté dans le domaine de la locomotion. Il a notamment été montré que la perte de complexité corrélait avec la propension à la chute. La théorie du complexity matching suppose que deux systèmes en interaction tendent à aligner leurs niveaux de complexité. Elle suppose également que lorsque deux systèmes de niveaux différents de complexité interagissent, le système le plus complexe tend à attirer le moins complexe, engendrant un accroissement de la complexité chez le second. Nous montrons, dans un protocole au cours duquel des personnes âgées sont invitées à marcher bras-dessus-bras-dessous avec un accompagnant jeune, que la synchronisation entre les deux partenaires est réalisée au travers d’un effet d’appariement des complexités, et que l’entrainement prolongé en marche synchronisée permet une restauration de la complexité de la locomotion chez les personnes âgées. Cet effet perdure lors d’un post-test réalisé deux semaines après la fin de l’entraînement. Ce résultat, outre le fait qu’il conforte un des aspects essentiels de la théorie du complexity matching, ouvre de nouvelles voies de recherche pour la conception de stratégies de réhabilitation et de prévention de la chute. / Several theoretical frameworks have attempted to account for interpersonal synchronization processes. Cognitive theories suggest that synchronization is achieved through discrete and mutual corrections of asynchronies between the two partners. The dynamic theories are based on the assumption of a continuous coupling between the two systems, conceived as self-sustained oscillators. Finally, the complexity matching model is based on the assumption of a multi-scale coordination between the two interacting systems. As a first step, we develop statistical tests in order to identify, in experimental data, the typical signatures of these three modes of coordination. In particular, we propose a multifractal signature, based on the analysis of correlations between the multifractal spectra characterizing the series produced by the two interacting systems. We also develop a windowed cross-correlation analysis, which aims at revealing the nature of the local synchronization processes. These studies allow us to revisit a number of previous works. We show that if the synchronization of discrete tasks such as tapping relies on discrete correction processes of asynchronies, the synchronization of continuous tasks such as pendulum oscillations is essentially based on the same principles of discrete correction, and not on a continuous coupling of effectors. Our results also indicate that synchronization could be sustained by hybrid mechanisms mixing notably asynchronies correction and complexity matching. Finally we highlight that synchronized walking is based on a dominant effect of complexity matching, especially when partners are closely coupled (arm-in-arm walking). We propose in a second step to exploit this result to test the possibility of a restoration of complexity in the elderly. Aging has indeed been characterized as a process of gradual loss of complexity, and this effect has been particularly documented in the field of locomotion. In particular, it has been shown that the loss of complexity correlates in older people with the propensity to fall. Complex matching theory assumes that two interacting systems tend to align their complexity levels. It also assumes that when two systems of different levels of complexity interact, the more complex system tends to attract the less complex, causing an increase in complexity in the second. We show, in a protocol in which older people are invited to walk arm-in-arm with a younger companion, that synchronization between the two partners is achieved through a complexity matching effect, and that prolonged training in such synchronized walking allows a restoration of the complexity of locomotion in the elderly. This effect persists during a post-test conducted two weeks after the end of the training sessions. This result, in addition to reinforcing one of the essential aspects of the theory of complexity matching, opens new avenues of research for the design of rehabilitation and fall prevention strategies.

La variabilité des mouvements humains est caractérisée par la présence de corrélations à long-terme, ou fluctuations fractales. Cette propriété est associée à des états sains et optimaux, tandis que les états non-optimaux sont associés avec une perte des corrélations à long-terme, devenant plus périodique ou plus aléatoire. Les métronomes isochrones sont largement utilisés pour guider le pas dans des protocoles de réhabilitation de la marche, mais leur utilisation modifie la dynamique des séries de pas qui ne présentent plus de corrélations à long-terme (persistantes) mais deviennent anti-persistante (i.e., corrélations négative). Des hypothèses récentes suggèrent que la synchronisation avec un environnement fractal pourrait induire un appariement de la structure temporelle de l'organisme avec la structure temporelle de l'environnement. L'objectif de cette thèse était de tester des stratégies de synchronisation alternatives préservant la nature fractale des séries temporelles. Différentes expérimentations ont été mises en places, impliquant des coordinations interpersonnelles, de la synchronisation avec des métronomes fractals et du « guidage humain ». De manière générale, nos résultats montrent que les séries comportementales des participants étaient corrélée à celle de l'environnement seulement si celui-ci présente des fluctuations fractales. Les résultats de nos modélisations suggèrent également que les métronomes isochrones et non-isochrones impliquent des réactions comportementales fondamentalement différentes. Nos résultats présentent des perspectives cliniques puisque l'élaboration de protocoles de réhabilitation de la marche utilisant des environnements fractals pourrait permettre de préserver les corrélations à long-terme, marqueurs d'adaptabilité du comportement. / Human movements variability is characterized by the presence of long-range (fractal) correlations. This feature is associated with optimal, healthy states while non-optimal states are associated with a loss of long-range correlations, toward more periodicity or more randomness. Isochronous pacing is widely used for gait rehabilitation, but changes the stride time dynamics from persistent long-range correlations to anti-persistent (negative) correlations. It has been recently argued that synchronization with fractal environment could induce a matching between the organism structure and the environmental structure. The aim of this thesis was to test alternatives pacing strategies preserving the fractal nature of stride time series. Different sets of experiments were run, involving interpersonal coordination, synchronization with non-isochronous metronomes and “human pacing”. Overall our results show that the time series produced by participants were correlated to those of the environment only if the environment presented fractal fluctuations. Our models suggest that isochronous and non-isochronous metronomes imply fundamental different behaviours. Our results have clinical perspectives because the use of fractal environment in rehabilitation protocols could help to preserve long-range correlations, a hallmark of behavioural adaptability.

La détection infrarouge, autrefois réservée aux applications militaires et spatiales, connait depuis une dizaine d’années une mutation importante et s’ouvre de plus en plus vers des marchés "grand public". Cette démocratisation est principalement liée aux développements rapides que connaissent les technologies utilisant des bolomètres "non refroidis", qui profitent de leurs compatibilités avec les filières de la microélectronique.La technologie utilisée au CEA/LETI repose sur l’utilisation d’un matériau thermomètre à base de silicium amorphe (également noté "a-Si"). Ce dernier comporte de nombreux avantages dont, principalement, son excellente compatibilité avec les outils "classiques" de la microélectronique. Cependant, l’intégration d’un matériau thermomètre plus performant que le a-Si est nécessaire pour répondre aux défis à venir.Conscient de l’importance de cette problématique "matériau" le laboratoire CEA/LETI développe depuis plusieurs années des matériaux à base d’oxydes de métaux de transition déposés en couches minces.Cette étude s’appuie sur l’ensemble des variantes d’oxydes de métaux de transition étudié dans ce cadre. Cette palette de matériaux, qui se sont révélés très différents dans leur structure et, corrélativement, les mesures de transport dans chacun de ces types, nous ont permis de relier structure et mécanismes de conduction spécifiques à chacun. Une attention particulière a été portée aux mesures de TCR, ou « Temperature Coefficient of Resistance », (facteur à maximiser) et de bruit en 1/f (source de bruit à minimiser), les deux paramètres de choix pour le matériau thermistor.Des grandes tendances qui pilotent la performance d’un matériau thermistor pour la bolométrie ont pu être déduites de ces investigations. Les travaux présentés dans cette thèse permettent d’évaluer le potentiel de tel ou tel compétiteur avant d’en entreprendre le développement. / InfraRed detection, formerly reserved to defense and spatial applications, is currently undergoing deep changes which open new opportunities. Uncooled microbolometer technologies, compatible with classical semiconductors processes, are now able to produce low cost thermal imagers and this will open the door to customer markets in a close future.The technology developed in the CEA/LETI laboratory use the amorphous silicon (noted "a-Si") as the thermistor material. This material has many advantages, in particular, its excellent compatibility with the classical tools used in microelectronic industry. However, better performance in the thermistor material is still needed to address future applications.To handle this challenge, CEA/LETI laboratory is currently developing thermistors made of transition metal oxides thin films. The study presented hereby is based on various transition metal oxides samples deposited in the CEA/LETI Laboratory.Characterization of the structure and the electronic transport for each of these samples allowed us to put in evidence correlations between microscopic structure and conduction mechanisms. Two main figures of merit impacting the overall material performance were investigated : the TCR, Temperature Coefficient of Resistance (which must be maximized) and the 1/f noise (which must be minimized).Finally we conclude this work by highlighting majors outlines governing the performance of a thermistor.

La détection IR quantique met classiquement en jeu l'absorption de photons dans le matériau semi-conducteur II-VI CdHgTe. Cet alliage présente la particularité de permettre un ajustage du gap du semi-conducteur aux longueurs d'onde couvrant toute la gamme IR en jouant simplement sur la composition de l'alliage, ce qui en fait un matériau de choix. Cependant,les petits gaps en jeu ici imposent un refroidissement des plans focaux à des températures généralement cryogéniques (typiquement la centaine de Kelvins). Ce refroidissement représente naturellement une limite importante dans l'exploitation, l'encombrement et le coût de tels détecteurs.Un des grands défis à venir dans le domaine de la détection IR quantique est la détection à plus haute température. Une figure de mérite populaire pour examiner le fonctionnement de ces détecteurs est le courant d'obscurité qui reflète son bruit, dans le cas d'un détecteur limité par le bruit de courant (shot noise). Or, du fait des propriétés électriques du matériau semi-conducteur utilisé, ce courant d'obscurité augmente fortement avec le réchauffement du détecteur et rend son utilisation impossible à haute température. De plus, un autre phénomène apparaît également limiter le fonctionnement de nos photo-détecteurs : à hautes températures apparaît du bruit 1/f dont l'origine n'est pas parfaitement comprise aujourd'hui (matériau bulk ou interfaces, le débats reste ouvert…).Ce travail de thèse a pour objectif de comprendre les phénomènes physique régissant le bruit 1/f dans les photodiodes CdHgTe à travers la variation d'un bon nombre de paramètres physique et géométriques en vue de mettre en évidence la ou les corrélations de ce bruit avec ces variantes. / The IR sensor makes quantum conventionally involves the absorption of photons in the semiconductor CdHgTe II -VI material . This alloy has a feature to allow an adjustment of the gap of the semiconductor at wavelengths covering the whole IR range by simply varying the composition of the alloy, which makes it a material of choice . However, small gaps at stake here impose a focal cooling to cryogenic temperatures generally planes ( typically hundred Kelvins ) . This cooling naturally represents an important limitation in the operation , the size and cost of such detectors .One of the great challenges ahead in the field of quantum IR detection is the detection at higher temperatures . A figure of merit for popular review the operation of these sensors is the dark current , which reflects its sound , in the case of a noise-limited current ( shot noise) detector. However, because the electrical properties of the semiconductor material used , the dark current increases sharply with the heating of the detector and makes it impossible to use at high temperature . In addition, another phenomenon also appears to limit the functionality of our photo-detectors: high temperature appears on the 1 / f noise whose origin is not fully understood today ( or bulk material interfaces , the debate remains open ... ) .To understand the physical phenomena governing the 1 / f noise in HgCdTe photodiodes through the variation this thesis aims to lots of physical and geometrical parameters in order to highlight the correlations or noise with these variants .

La technologie des microbolomètres est à ce jour la plus avancée pour l'imagerie IR non refroidie. Le LETI développe une technologie basée sur l'utilisation du silicium amorphe comme matériau thermistor. L'introduction d'un matériau alternatif doit permettre de poursuivre l'amélioration des performances. Cette étude considère une solution alternative à base de films minces d'oxydes nanocristallins. Deux procédés sont envisagés : le dépôt IBS et le dépôt MOCVD. L'étude des procédés ainsi que la caractérisation des matériaux ont permis la maîtrise et la compréhension des évolutions structurales et fonctionnelles mises en jeux. Des caractérisations électriques (résistivité, TCR, bruit en 1/f) sur dispositifs ont permis de débattre de l'intérêt de ces nouveaux matériaux. Une réflexion a été menée sur les relations microstructure-propriétés. / Microbolometers FPAs are nowadays the most advanced technology for uncooled IR imaging. Developments at CEA-LETI are based on the use of amorphous silicon as thermistor material. Introduction of an alternative material is necessary to keep on improving detectors performances. This study considersnanocrystalline oxides thin films as an alternative material. Two deposition techniques have been studied : IBS and MOCVD. Process studies as well as materials characterizations allowed us to control and understand the involved micro-structural evolutions. Electrical characterizations (resistivity, TCR, 1/f noise) on integrated devices were achievedin order to estimate the potential of these new materials. Microstructure-property relationships are also discussed.

Experimental studies presented in this thesis have shown the first realisation of resonant tunnelling transport through two impurities in a vertical double-barrier tunnelling diode; have proved the chiral nature of charge carriers in graphene by studying ballistic transport through graphene $p$-$n$ junctions; have demonstrated significant differences of $1/f$ noise in graphene compared with conventional two-dimensional systems. Magnetic field parallel to the current has been used to investigate resonant tunnelling through a double impurity in a vertical double-barrier resonant tunnelling diode, by measuring the current-voltage and differential conductance-voltage characteristics of the structure. It is shown that such experiments allow one to obtain the energy levels, the effective electron mass and spatial positions of the impurities. The chiral nature of the carriers in graphene has been demonstrated by comparing measurements of the conductance of a graphene $p$-$n$-$p$ structure with the predictions of diffusive models. This allowed us to find, unambiguously, the contribution of ballistic resistance of graphene $p$-$n$ junctions to the total resistance of the $p$-$n$-$p$ structure. In order to do this, the band profile of the $p$-$n$-$p$ structure has been calculated using the realistic density of states in graphene. It has been shown that the developed models of diffusive transport can be applied to explain the main features of the magnetoresistance of $p$-$n$-$p$ structures. It was shown that $1/f$ noise in graphene has much more complicated concentration and temperature dependences near the Dirac point than in usual metallic systems, possibly due to the existence of the electron-hole puddles in the electro-neutrality region. In the regions of high carrier concentration where no inhomogeneity is expected, the noise has an inverse square root dependence on the concentration, which is also in contradiction with the Hooge relation.

In the design of voltage-controlled oscillators (VCOs) for communication systems, timing jitter is of major concern since it is the largest contributor to the bit-error rate. The latest deep submicron processes provide the possibility of higher oscillator speed at the cost of increased device noise and a higher 1/f noise corner. Therefore it is crucial to characterize the upconverted 1/f noise for practical applications. This dissertation presents a simple model to relate the time domain jitter and frequency domain phase noise in the presence of non-negligible 1/f noise sources. It will simplify the design, simulation, and testing of the PLL, since with this technique only the open loop VCO needs to be considered. Design methodologies for white noise dominated ring oscillators and PLLs are also developed by analyzing the upconverted thermal noise in time domain using a LTI model. The trade-off and relationship between jitter, speed, power dissipation and VCO geometry are evaluated for different applications. This model is supported by the measured data from 24 ring oscillators with different geometry fabricated in TSMC 0.18um process. The theory developed in this dissertation is applied to the design of PLL- and DLL- based true random number generators (TRNG) for application in the area of“smart cards". New architectures of dual-oscillator sampling and delay-line sampling are proposed for random number generation, which has the advantage of lower power dissipation and lower cost over traditional approaches. Both structures are implemented in test chips fabricated in AMI 1.5um process. The PLL-based TRNG passed the NIST SP800-22 statistical test suite and the DLL-based TRNG passed both the NIST SP800-22 statistical test suite and the Diehard battery of tests.

O ruído de baixa frequência é um limitador de desempenho em circuitos analógicos, digitais e de radiofrequência, introduzindo ruído de fase em osciladores e reduzindo a estabilidade de células SRAM, por exemplo. Transistores de efeito de campo de metalóxido- semicondutor (MOSFETs) são conhecidos pelos elevados níveis de ruído 1= f e telegráfico, cuja potência pode ser ordens de magnitude maior do que a observada para ruído térmico para frequências de até dezenas de kHz. Além disso, com o avanço da tecnologia, a frequência de corner —isto é, a frequência na qual as contribuições dos ruídos térmico e shot superam a contribuição do ruído 1= f — aumenta, tornando os ruídos 1= f e telegráfico os mecanismos dominantes de ruído na tecnologia CMOS para frequências de até centenas de MHz. Mais ainda, o ruído de baixa frequência em transistores nanométricos pode variar significativamente de dispositivo para dispositivo, o que torna a variabilidade de ruído um aspecto importante para tecnologias MOS modernas. Para assegurar o projeto adequado de circuitos do ponto de vista de ruído, é necessário, portanto, identificar os mecanismos fundamentais responsáveis pelo ruído de baixa frequência em MOSFETs e desenvolver modelos capazes de considerar as dependências do ruído com geometria, polarização e temperatura. Neste trabalho é proposta uma técnica para análise de ruído de baixa frequência baseada na autocorrelação dos espectros de ruído em função de parâmetros como frequência, polarização e temperatura. A metodologia apresentada revela informações importantes sobre os mecanismos responsáveis pelo ruído 1= f que são difíceis de obter de outras formas. As análises de correlação realizadas em três tecnologias CMOS comerciais (140 nm, 65 nm e 45 nm) fornecem evidências contundentes de que o ruído de baixa frequência em transistores MOS tipo-n e tipo-p é composto por um somatório de sinais telegráficos termicamente ativados. / Low-frequency noise (LFN) is a performance limiter for analog, digital and RF circuits, introducing phase noise in oscillators and reducing the stability of SRAM cells, for example. Metal-oxide-semiconductor field-effect-transistors (MOSFETs) are known for their particularly high 1= f and random telegraph noise levels, whose power may be orders of magnitude larger than thermal noise for frequencies up to dozens of kHz. With the technology scaling, the corner frequency — i.e. the frequency at which the contributions of thermal and shot noises to noise power overshadow that of the 1= f noise — is increased, making 1= f and random telegraph signal (RTS) the dominant noise mechanism in CMOS technologies for frequencies up to several MHz. Additionally, the LFN levels from device-to-device can vary several orders of magnitude in deeply-scaled devices, making LFN variability a major concern in advanced MOS technologies. Therefore, to assure proper circuit design in this scenario, it is necessary to identify the fundamental mechanisms responsible for MOSFET LFN, in order to provide accurate LFN models that account not only for the average noise power, but also for its variability and dependences on geometry, bias and temperature. In this work, a new variability-based LFN analysis technique is introduced, employing the autocorrelation of multiple LFN spectra in terms of parameters such as frequency, bias and temperature. This technique reveals information about the mechanisms responsible for the 1= f noise that is difficult to obtain otherwise. The correlation analyses performed on three different commercial mixed-signal CMOS technologies (140-nm, 65-nm and 40-nm) provide strong evidence that the LFN of both n- and p-type MOS transistors is primarily composed of the superposition of thermally activated random telegraph signals (RTS).

L'objectif général de ce travail est d'accroître les connaissances fondamentales des Polymères Conducteurs Intrinsèques (PCI), et plus particulièrement de la Polyaniline (PANI) mélangée à du polyuréthane (PU), afin d'améliorer leurs propriétés électriques. Une étude morphologique montre que ces matériaux sont composés de chaines conductrices de type " spaghetti " mélangées dans une matrice isolante. Une première partie de ce travail est consacrée à la caractérisation diélectrique d'échantillons composés de 0.5%, 1%, 5% de PANI déposés sur de la fibre de verre dans une gamme de fréquence de 20 Hz à 20 GHz. Les résultats font apparaître une relaxation diélectrique qui évolue fortement avec la concentration du mélange. Ce phénomène est expliqué par un modèle théorique basé sur une distribution gaussienne des longueurs des îlots conducteurs. Une étude de vieillissement par voie thermique montre que les chemins de percolation finissent par se casser au cours du temps, ce qui entraine une diminution de la longueur moyenne des îlots et une dégradation des propriétés électriques des polymères conducteurs. La 2ème partie de ce travail concerne des mesures de bruit en 1/f sur des échantillons de 5%, 10%, 20%, 50% et 100% de PANI déposés en couche mince. Pour ces mesures, nous avons été amenés à mettre en place des méthodes utilisant des configurations spécifiques et à choisir la mieux adaptée à nos échantillons. Les résultats de cette étude montrent un fort excès de bruit en 1/f comparativement à ceux obtenus sur des matériaux homogènes. Ces excès de bruit sont expliqués par un modèle développé à partir de la morphologie de type " spaghetti ".

Σκοπός της παρούσης διπλωματικής εργασίας είναι η εξαγωγή πληροφορίας για τη βιοχημική αντίδραση που συμβαίνει στην επιφάνεια ενός βιοαισθητήρα μέσω της ανάλυσης του φάσματος της ηλεκτρικής ποσότητας εξόδου. Αυτό γίνεται με τη διάσπαση του τελευταίου στα βασικά του συστατικά, ήτοι τη ΦΠΙ (Φασματική Πυκνότητα Ισχύος) της στοχαστικής διαδικασίας που λαμβάνει χώρα στην επιφάνεια –και την οποία θα αντιμετωπίσουμε ως διαταραχή- και τον ενδογενή θόρυβο της συσκευής. Αρχικά γίνεται μια παρουσίαση της βασικής αρχής λειτουργίας των βιοαισθητήρων και διαμορφώνεται ένα μοντέλο που συνδέει την αντίδραση με το ρεύμα εξόδου του αισθητήρα. Στη συνέχεια παρουσιάζονται δύο βασικά είδη διαταραχών (RTS και 1/f θόρυβος), η σύνδεσή τους με την περίπτωσή μας καθώς και προκύπτοντα πρακτικά ζητήματα. Έπειτα παρουσιάζεται ένα μακροσκοπικό μοντέλο της αντίδρασης από τη βιοχημεία και διαμορφώνεται ένα μικροσκοπικό μοντέλο από τη σκοπιά της στοχαστικής διαδικασίας μέσω του οποίου εξάγεται και η ΦΠΙ των βιοχημικών διαταραχών. Η τελευταία συγκρίνεται με την παρατηρούμενη στη βιβλιογραφία και με τη χρήση εργαλείων που ερμηνεύουν διαταραχές γίνεται μια προσπάθεια ερμηνείας . Τέλος, υλοποιούμε, προσομοιώνουμε και αξιολογούμε έναν εκτιμητή που ανιχνεύει είδη και ποσότητες αναλυτών αναλύοντας την απόκριση του αισθητήρα και εκμεταλλευόμενος το μοντέλο που έχει παρουσιαστεί. / The goal of this diploma thesis is to infer data about the biochemical reaction taking place on the surface of a biosensor through analyzing the spectrum of the electrical output quantity. This is achieved through decomposing the aforementioned spectrum to its constituents, namely the PSD (Power Spectral Density) of the stochastic process that takes place on the sensor surface (treated as a fluctuation) and the inherent device noise. We initially describe the basic principles by which biosensors operate and we formulate a model that relates reaction quantities to the sensor output current. Two basic kinds of fluctuations (namely RTS and 1/f noise) are then presented and related to our case. Some practical aspects are addressed as well. A macroscopic model of the reaction which is commonly used in biochemistry is then described. Moreover, we describe a microscopic model of the reaction treating it as a stochastic process and we subsequently obtain the PSD of the biochemical fluctuations. The aforementioned PSD is then compared to PSDs extracted from experimental data and an attempt is made to interpret the latter using fluctuation analysis concepts. Finally, we develop, simulate and evaluate an estimator which detects analyte species as well as analyte concentrations through processing of the biosensor response and making use of our model.