As electronics are getting both smaller and more advanced, the need to verify and validate remains and the means are getting more complex the more functions and components are added. Traditionally, in-circuit tests (ICTs) are performed by probing dedicated test points on the Printed Circuit Board Assembly (PCBA) in a test sequence that is unique to each product. But as the density of components increases, the choice between component and test point must be considered. Instead of decreasing the reliability during verification by having to remove less system-critical test points, this thesis suggests the use of a near-field probe (NFP) based around a Giant Magneto-Resistance (GMR) sensor to possibly replace the need for a physical test point by instead performing contactless testing. The use of a GMR sensor allows for bandwidth from 0 Hz up to the MHz range, whereas commercial NFPs are based on a different technique and are operational from the MHz range and up. The goal of this project was to improve the non-linearity of typically 15% present in the AAH002-02 model from NVE by the use of an analogue closed-loop magnetic feedback circuit. The project successfully improved the linearity to 99.8% by the use of an instrumentation amplifier, a subtractor and a push-pull amplifier in conjunction with a 3x30 turn planar coil embedded in a PCB, located beneath the sensor Integrated Circuit (IC). The resulting linearity was verified by a Helmholtz coil where a uniform magnetic field was produced with linearly increased field strength, and calculated using the R2 value from a linear regression analysis on the acquired data. In the future, the data acquired from this kind of NFP could be used together with a Machine Learning (ML) model to remove the manual labour required when constructing these product-unique test sequences. / Dagens elektronik blir både mindre och mer avancerad, men behovet av verifiering och validering av dessa kvarstår och metoderna för detta ökar i komplexitet ju fler funktioner och komponenter som läggs till. Dagens kretskortstester genomförs genom att sondera dedikerade testpunkter strategiskt utplacerade på kretskortet enligt en testsekvens som är unikt skapad för varje produkt. Men med att densiteten av komponenter ökar måste valet mellan komponent och testpunkt tas i beaktning. Instället för att minska tillförlitligheten vid validering genom att ta bort mindre kritiska testpunkter föreslår denna avhandling användandet av en närfältssond baserad runt en Giant Magneto-Resistance (GMR)-sensor för att möjligen ersätta behovet av en fysisk testpunkt genom att istället genomföra kontaktlös testning. Användandet av en GMR-sensor tillåter en bandbredd från 0 Hz upp till MHzområdet, där kommersiella närfältssonder är baserade på annan teknik och är funktionsdugliga från MHz-området och uppåt. Målet med detta projekt var att förbättra olinjäriteten på typiskt 15% som är närvarande hos en sensor av modell AAH002-02 från NVE genom en analog magnetisk återkopplingskrets med sluten slinga. Projektet lyckades förbättra linjäriteten till 99.8% genom användandet av en intrumentförstärkare, en subtraherare och en push-pull-förstärkare i samverkan med en plan spole på 3x30 varv inbyggd i ett mönsterkort placerd under sensorns integrerade krets. Den resulterande linjäriteten validerades med hjälp av en Helmholtz-spole där ett uniformt magnetfält producerades med linjärt ökande fältstyrka och beräknades genom R2 -värdet från en linjär regression-analys på den inhämtade datan. I framtiden kan datan som inhämtats från den här sortens närfältssond kunna användas tillsammans med en maskininlärningsmodell för att ersätta det manuella arbetet som idag krävs för att konstruera dessa produktunika testsekvenser

Electrical machines with more than three phases are usually called multiphase electrical machines and they can have several advantages compared to conventional three-phase electrical machines such as a lower content of space-harmonics, lower torque ripple and better fault tolerance. This degree project involves rewinding of a three-phase induction machine into an asymmetrical six-phase machine. The winding design is based on simulations of a machine model in a finite element method software and the method "the star of the slot" that computes winding layouts. A six-phase drive is developed based on an existing printed circuit board prototype that is not operating according to its original specifications. Debugging of the prototype is performed and solutions to the problems are identified. Design and layout improvements for better electromagnetic compatibility are also implemented. The drive including the electrical machine is tested and confirmed to be working according to the specifications. Speed control based on indirect rotor field orientation is implemented and tested for the six-phase induction machine as well with the machine connected as a standard three-phase induction machine. / Elektriska maskiner med fler än tre faser kallas vanligtvis flerfasiga elektriska maskiner och kan ha flera fördelar jämfört med konventionella trefasiga elektriska maskiner, som lägre innehåll av övervågor, lägre rippel i vridmomentet och bättre feltolerans. Detta examensarbete involverar omlindning av en trefasig asynkronmaskin till en asymmetrisk sexfasig asynkronmaskin. Lindningsdesignen baseras på simuleringar av en maskinmodell i mjukvara baserat på finita element metoden och metoden kallad the star of the slotsom räknar ut lindnings ritningar. En sexfasig drivlina utvecklas baserat på en existerande kretskorts prototyp som inte fungerar enligt dess ursprunliga specifikationer. Felsökning av prototypen utförs och lösningar till problemen identifieras. Design- och layoutförbättringar för bättre elektromagnetisk kompatibilitet implementeras också. Drivlinan med den elektriska maskinen inkluderad testas och bekräftas fungera enligt dess specifikationer. Hastighetsreglering baserad på indirekt rotorfälts orientering implementeras och testas för den sexfasiga asynkronmaskinen samt även med maskinen kopplad som en standard trefas asynkronmaskin.

PFOS (pluorooctane sulfonic acid) and PCB 180 (2,2′,3,4,4′,5,5′-heptachlorobiphenyl) are endocrine-disrupting chemicals (EDCs) ubiquitously found throughout the environment, given their persistence and extreme long biological half-life. PFOS and PCB 180 are predicted to disrupt retinoic acid receptor (Rar) signaling, interfering with important events of brain development, including neural differentiation and proliferation. Despite accumulating reports on the adversities of these EDCs, studies on the underlying mechanism continue to be largely unknown. The aim of this study was to validate transcriptional markers predictive of Rar disruption and to assess whether the same effects are induced by PFOS and PCB 180 exposure. Murine neural progenitor C17.2 cells were employed to mimic the developing brain. The cells were exposed to increasing nanomolar concentrations (nM) of Rar (ant)agonist, PFOS, and PCB 180. Interestingly, of all the transcriptional markers investigated, Ccn2 (cellular communication network factor 2), Il18 (Interleukin -18), and Ntn1(Netrin 1) were significantly altered by the Rar agonist (P< 0.05). Likewise, the expression of Il18 and Ntn1 was also altered by developmental exposure to PFOS and PCB 180. Altogether, these findings indicate that Il18 and Ntn1 may be promising markers for studying developmental neurotoxicity induced by disruption of the retinoic acid pathway.

[ES] La electrofisiología extracelular es una técnica ampliamente usada en investigación neurocientífica, la cual estudia el funcionamiento del cerebro mediante la medición de campos eléctricos generados por la actividad neuronal. Esto se realiza a través de electrodos implantados en el cerebro y conectados a dispositivos electrónicos para amplificación y digitalización de las señales. De los muchos modelos animales usados en experimentación, las ratas y los ratones se encuentran entre las especies más comúnmente utilizadas. Actualmente, la experimentación electrofisiológica busca condiciones cada vez más complejas, limitadas por la tecnología de los dispositivos de adquisición. Dos aspectos son de particular interés: Realimentación de lazo cerrado y comportamiento en condiciones naturales. En esta tesis se presentan desarrollos con el objetivo de mejorar diferentes facetas de estos dos problemas. La realimentación en lazo cerrado se refiere a todas las técnicas en las que los estímulos son producidos en respuesta a un evento generado por el animal. La latencia debe ajustarse a las escalas temporales bajo estudio. Los sistemas modernos de adquisición presentan latencias en el orden de los 10ms. Sin embargo, para responder a eventos rápidos, como pueden ser los potenciales de acción, se requieren latencias por debajo de 1ms. Además, los algoritmos para detectar los eventos o generar los estímulos pueden ser complejos, integrando varias entradas de datos en tiempo real. Integrar el desarrollo de dichos algoritmos en las herramientas de adquisición forma parte del diseño experimental. Para estudiar comportamientos naturales, los animales deben ser capaces de moverse libremente en entornos emulando condiciones naturales. Experimentos de este tipo se ven dificultados por la naturaleza cableada de los sistemas de adquisición. Otras restricciones físicas, como el peso de los implantes o limitaciones en el consumo de energía, pueden también afectar a la duración de los experimentos, limitándola. La experimentación puede verse enriquecida cuando los datos electrofisiológicos se ven complementados con múltiples fuentes distintas. Por ejemplo, seguimiento de los animales o miscroscopía. Herramientas capaces de integrar datos independientemente de su origen abren la puerta a nuevas posibilidades. Los avances tecnológicos presentados abordan estas limitaciones. Se han diseñado dispositivos con latencias de lazo cerrado inferiores a 200us que permiten combinar cientos de canales electrofisiológicos con otras fuentes de datos, como vídeo o seguimiento. El software de control para estos dispositivos se ha diseñado manteniendo la flexibilidad como objetivo. Se han desarrollado interfaces y estándares de naturaleza abierta para incentivar el desarrollo de herramientas compatibles entre ellas. Para resolver los problemas de cableado se siguieron dos métodos distintos. Uno fue el desarrollo de headstages ligeros combinados con cables coaxiales ultra finos y conmutadores activos, gracias al seguimiento de animales. Este desarrollo permite reducir el esfuerzo impuesto a los animales, permitiendo espacios amplios y experimentos de larga duración, al tiempo que permite el uso de headstages con características avanzadas. Paralelamente se desarrolló un tipo diferente de headstage, con tecnología inalámbrica. Se creó un algoritmo de compresión digital especializado capaz de reducir el ancho de banda a menos del 65% de su tamaño original, ahorrando energía. Esta reducción permite baterías más ligeras y mayores tiempos de operación. El algoritmo fue diseñado para ser capaz de ser implementado en una gran variedad de dispositivos. Los desarrollos presentados abren la puerta a nuevas posibilidades experimentales para la neurociencia, combinando adquisición elextrofisiológica con estudios conductuales en condiciones naturales y estímulos complejos en tiempo real. / [CA] L'electrofisiologia extracel·lular és una tècnica àmpliament utilitzada en la investigació neurocientífica, la qual permet estudiar el funcionament del cervell mitjançant el mesurament de camps elèctrics generats per l'activitat neuronal. Això es realitza a través d'elèctrodes implantats al cervell, connectats a dispositius electrònics per a l'amplificació i digitalització dels senyals. Dels molts models animals utilitzats en experimentació electrofisiològica, les rates i els ratolins es troben entre les espècies més utilitzades. Actualment, l'experimentació electrofisiològica busca condicions cada vegada més complexes, limitades per la tecnologia dels dispositius d'adquisició. Dos aspectes són d'especial interès: La realimentació de sistemes de llaç tancat i el comportament en condicions naturals. En aquesta tesi es presenten desenvolupaments amb l'objectiu de millorar diferents aspectes d'aquestos dos problemes. La realimentació de sistemes de llaç tancat es refereix a totes aquestes tècniques on els estímuls es produeixen en resposta a un esdeveniment generat per l'animal. La latència ha d'ajustar-se a les escales temporals sota estudi. Els sistemes moderns d'adquisició presenten latències en l'ordre dels 10ms. No obstant això, per a respondre a esdeveniments ràpids, com poden ser els potencials d'acció, es requereixen latències per davall de 1ms. A més a més, els algoritmes per a detectar els esdeveniments o generar els estímuls poden ser complexos, integrant varies entrades de dades a temps real. Integrar el desenvolupament d'aquests algoritmes en les eines d'adquisició forma part del disseny dels experiments. Per a estudiar comportaments naturals, els animals han de ser capaços de moure's lliurement en ambients emulant condicions naturals. Aquestos experiments es veuen limitats per la natura cablejada dels sistemes d'adquisició. Altres restriccions físiques, com el pes dels implants o el consum d'energia, poden també limitar la duració dels experiments. L'experimentació es pot enriquir quan les dades electrofisiològiques es complementen amb dades de múltiples fonts. Per exemple, el seguiment d'animals o microscòpia. Eines capaces d'integrar dades independentment del seu origen obrin la porta a noves possibilitats. Els avanços tecnològics presentats tracten aquestes limitacions. S'han dissenyat dispositius amb latències de llaç tancat inferiors a 200us que permeten combinar centenars de canals electrofisiològics amb altres fonts de dades, com vídeo o seguiment. El software de control per a aquests dispositius s'ha dissenyat mantenint la flexibilitat com a objectiu. S'han desenvolupat interfícies i estàndards de naturalesa oberta per a incentivar el desenvolupament d'eines compatibles entre elles. Per a resoldre els problemes de cablejat es van seguir dos mètodes diferents. Un va ser el desenvolupament de headstages lleugers combinats amb cables coaxials ultra fins i commutadors actius, gràcies al seguiment d'animals. Aquest desenvolupament permet reduir al mínim l'esforç imposat als animals, permetent espais amplis i experiments de llarga durada, al mateix temps que permet l'ús de headstages amb característiques avançades. Paral·lelament es va desenvolupar un tipus diferent de headstage, amb tecnologia sense fil. Es va crear un algorisme de compressió digital especialitzat capaç de reduir l'amplada de banda a menys del 65% de la seua grandària original, estalviant energia. Aquesta reducció permet bateries més lleugeres i majors temps d'operació. L'algorisme va ser dissenyat per a ser capaç de ser implementat a una gran varietat de dispositius. Els desenvolupaments presentats obrin la porta a noves possibilitats experimentals per a la neurociència, combinant l'adquisició electrofisiològica amb estudis conductuals en condicions naturals i estímuls complexos en temps real. / [EN] Extracellular electrophysiology is a technique widely used in neuroscience research. It can offer insights on how the brain works by measuring the electrical fields generated by neural activity. This is done through electrodes implanted in the brain and connected to amplification and digitization electronic circuitry. Of the many animal models used in electrophysiology experimentation, rodents such as rats and mice are among the most popular species. Modern electrophysiology experiments seek increasingly complex conditions that are limited by acquisition hardware technology. Two particular aspects are of special interest: Closed-loop feedback and naturalistic behavior. In this thesis, we present developments aiming to improve on different facets of these two problems. Closed-loop feedback encompasses all techniques in which stimuli is produced in response of an event generated by the animal. Latency, the time between trigger event and stimuli generation, must adjust to the biological timescale being studied. While modern acquisition systems feature latencies in the order of 10ms, response to fast events such as high-frequency electrical transients created by neuronal activity require latencies under $1ms$. In addition, algorithms for triggering or generating closed-loop stimuli can be complex, integrating multiple inputs in real-time. Integration of algorithm development into acquisition tools becomes an important part of experiment design. For electrophysiology experiments featuring naturalistic behavior, animals must be able to move freely in ecologically meaningful environments, mimicking natural conditions. Experiments featuring elements such as large arenaa, environmental objects or the presence of another animals are, however, hindered by the wired nature of acquisition systems. Other physical constraints, such as implant weight or power restrictions can also affect experiment time, limiting their duration. Beyond the technical limits, complex experiments are enriched when electrophysiology data is integrated with multiple sources, for example animal tracking or brain microscopy. Tools allowing mixing data independently of the source open new experimental possibilities. The technological advances presented on this thesis addresses these topics. We have designed devices with closed-loop latencies under 200us while featuring high-bandwidth interfaces. These allow the simultaneous acquisition of hundreds of electrophysiological channels combined with other heterogeneous data sources, such as video or tracking. The control software for these devices was designed with flexibility in mind, allowing easy implementation of closed-loop algorithms. Open interface standards were created to encourage the development of interoperable tools for experimental data integration. To solve wiring issues in behavioral experiments, we followed two different approaches. One was the design of light headstages, coupled with ultra-thin coaxial cables and active commutator technology, making use of animal tracking. This allowed to reduce animal strain to a minimum allowing large arenas and prolonged experiments with advanced headstages. A different, wireless headstage was also developed. We created a digital compression algorithm specialized for neural electrophysiological signals able to reduce data bandwidth to less than 65.5% its original size without introducing distortions. Bandwidth has a large effect on power requirements. Thus, this reduction allows for lighter batteries and extended operational time. The algorithm is designed to be able to be implemented in a wide variety of devices, requiring low hardware resources and adding negligible power requirements to a system. Combined, the developments we present open new possibilities for neuroscience experiments combining electrophysiology acquisition with natural behaviors and complex, real-time, stimuli. / The research described in this thesis was carried out at the Polytechnic University of Valencia (Universitat Politècnica de València), Valencia, Spain in an extremely close collaboration with the Neuroscience Institute - Spanish National Research Council - Miguel Hernández University (Instituto de Neurociencias - Consejo Superior de Investigaciones Cientí cas - Universidad Miguel Hernández), San Juan de Alicante, Spain. The projects described in chapters 3 and 4 were developed in collabo- ration with, and funded by, Open Ephys, Cambridge, MA, USA and OEPS - Eléctronica e produção, unipessoal lda, Algés, Portugal. / Cuevas López, A. (2021). Development of Advanced Closed-Loop Brain Electrophysiology Systems for Freely Behaving Rodents [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/179718

Moving parts cause vibrations and tend to wear out. In applications where maintenance is complicated, solutions without moving parts are therefore advantageous. Electrohydrodynamic pumps are such a solution. Instead of mechanical propulsion, they use strong electric fields to induce movement in a dielectric cooling liquid. These pumps require very little power, but to generate sufficiently strong electric fields, they need to be fed with very high voltage.  This project explored various methods for designing DC/DC-converters which fulfil the demands of an electrohydrodynamic pump. This was done by altering and combining existing topologies that were deemed to be relevant. The main method for testing and evaluation was by simulating in LTspice. The project also briefly investigated methods of overcurrent protection. This was relevant because gas bubbles in the cooling fluid can cause electric arcs which damage the pumps. Three converter topologies were chosen for further evaluation. First, a conventional resonant Royer-based converter that has previously been used by APR Technologies which was altered by the inclusion of a feedback loop. Second, a high-frequency resonant Royer-based converter with a planar air-core transformer. Third, a transformerless converter with a switched boost converter IC. All circuits included a Cockroft-Walton voltage multiplier bridge. The two resonant Royer-based converters fulfilled all requirements except the one on efficiency, while the transformerless converter fulfilled all requirements except the one on cost, set by APR. The more expensive transformerless converter had a significantly higher efficiency and a wider range of acceptable input voltages. Furthermore three general conclusions were drawn. The first was that planar air-core transformers are not beneficial compared to conventional transformers in these type of applications. The second was that a discrete voltage regulator controlled by feedback from the output is more effective than using a voltage regulator without feedback, as it also eliminates temperature and load variations. The third conclusion was that to protect the circuits from overcurrent, a large series resistor is needed, which causes significantly lowered efficiency.