En las últimas dos décadas, han surgido diferentes tecnologías acústicas para aplicaciones biosensoras como alternativas a tecnologías de detección bien establecidas ¿acústicas o ópticas¿ como son la Microbalanza de Cuarzo (QCM, por sus siglas en inglés) y la Resonancia de Plasmón de Superficie (SPR, de sus siglas en inglés). En la primera parte de este documento se revisan dichas tecnologías alternativas para aplicaciones en medio líquido. Como resultado de esta revisión, se determina que los dispositivos de onda acústica superficial Love (LW, de sus siglas en inglés) son los más prometedores y viables para conseguir el principal objetivo de esta Tesis, que es establecer una comparativa en las mismas condiciones entre inmnosensores desarrollados con la tecnología seleccionada en esta tesis y los inmunosensores desarrollados con QCMs de Alta Frecuencia Fundamental (HFF-QCM, por sus siglas en inglés). Después de esta revisión se presenta el estado del arte de los dispositivos LW en su aplicación como biosensores, así como una discusión de las tendencias y retos actuales de este tipo de sensores. Posteriormente se reúne la información más actualizada sobre aspectos de diseño, principios de operación y modelado de estos sensores. Algunos aspectos de diseño son estudiados y probados para establecer el diseño final de los dispositivos LW. Previamente a su fabricación, también se realizan simulaciones para modelar el comportamiento del dispositivo elegido previamente a su fabricación. Posteriormente, se describe la fabricación del dispositivo así como la celda de flujo diseñada para trabajar con el dispositivo en medios líquidos. Adicionalmente, un sistema electrónico de caracterización, previamente validado para sensores QCM, se adapta para sensores LW. Como resultados, se valida el sistema electrónico para caracterizar los sensores LW fabricados y montados en la celda de flujo y, finalmente, se desarrolla un inmunosensor para la detección del pesticida carbaril que se compara con otras tecnologías inmunosensoras. / In the last two decades, different acoustic technologies for biosensors applications have emerged as promising alternatives to other better established detection technologies ¿ acoustic or optic ones- such as traditional Quartz Crystal Microbalance (QCM) and Surface Plasmon Resonance (SPR). The alternative acoustic technologies for in liquid measurements are reviewed in this manuscript. Surface Acoustic Wave (SAW) Love Mode or Love Wave (LW) sensors are determined to be the most promising and viable option to work with for achieving the main aim of this Thesis. Such aim is the development of a LW immunosensor for its comparison with the same application based on High Fundamental Frequency-QCM (HFF-QCM) sensors and under the same conditions. Consequently, the state-of-the-art of LW devices for biosensing is provided and a discussion about the current trends and future challenges of these sensors is presented. In order to start working with suitable LW devices, upto- date information regarding the design aspects, operation principles and modeling of such devices is gathered. Some design aspects are explored and tested to establish the design of the final LW device. Different simulations for modeling the chosen device behavior are carried out before its fabrication. Later, the device fabrication is described. Next, to start working with the fabricated device in liquid media, a flow cell is designed and implemented. In addition, an electronic characterization system, previously validated for QCM sensors, is adapted and tested for the fabricated LW device. As results, the adapted electronic characterization system is validated for LW devices mounted in the fabricated flow cell and, finally, a LW-based immunosensor for the determination of carbaryl pesticide was developed and compared with other immunosensor technologies. / Rocha Gaso, MI. (2013). Analysis, implementation and validation of a Love mode surface acoustic wave device for its application as sensor of biological processes in liquid media [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/32492 / Alfresco

[EN] The aim of this work is to design new acoustic devices based on arrangements of scattering units. First, the use of sonic crystals as noise barriers for traffic noise control is comprehensively analyzed. Due to the limitations of the conventional structures based on rigid scatterers, the inclusion of absorbing elements is proposed. Two different types of absorbers are here considered: porous materials and microperforated plates. In the first case, the attenuation characteristics of barriers made with cylinders containing rubber crumb is analyzed. The second proposal is based on the construction of cylindrical microperforated shells. Analytical approaches modelling the behavior of the barriers have been developed in both cases. These models show a satisfactory agreement with the corresponding experimental realizations. Finally, it is performed an optimization process in order to obtain efficient sound barriers intended to attenuate traffic noise. Another application considered in this work is the construction of cloaks to render objects acoustically invisible. In particular, cloaks made with rigid inclusions are designed to operate with airborne sound. The first proposal consists of a cloak that utilizes the temperature of the background to control the properties of the effective medium. In addition, two and three-dimensional cloaks have been developed through the scattering cancellation technique. These devices have been designed by means of an optimization procedure and their performance has been experimentally demonstrated. / [ES] El objetivo de este trabajo es el diseño de nuevos dispositivos acústicos basados en disposiciones de centros de dispersión. En primer lugar, el uso de cristales sónicos como barreras acústicas para el control de ruido de tráfico es analizado en detalle. Debido a las limitaciones que presentan las estructuras convencionales basadas en centros de dispersión rígidos, se propone la inclusión de elementos absorbentes en los mismos. Se han considerado dos tipos distintos de absorbente: materiales porosos y placas microperforadas. En el primer caso se analizan las propiedades atenuadoras de barreras formadas por cilindros que contienen granza de caucho. La segunda solución se basa en la construcción de coronas microperforadas. En ambos casos se han desarrollado modelos analíticos que permiten determinar el comportamiento de las barreras. Dichos modelos muestran un acuerdo satisfactorio con las correspondientes realizaciones experimentales. Finalmente se ha realizado un proceso de optimización con objeto de obtener barreras eficientes para la atenuación de ruido de tráfico. Otra aplicación considerada en este trabajo es el desarrollo de dispositivos de invisibilidad acústica. Concretamente se pretenden diseñar mantos constituidos con elementos rígidos para ondas acústicas en aire. La primera propuesta consiste en un manto que utiliza la temperatura del medio externo para controlar sus propiedades efectivas. Además se han desarrollado mantos en dos y tres dimensiones a través de la técnica de cancelación de la dispersión. Los diseños han sido realizados por medio de un proceso de optimización y su funcionamiento ha sido demostrado experimentalmente. / [CA] L'objectiu d'aquest treball és el disseny de nous dispositius acústics basats en disposicions de centres de dispersió. En primer lloc, l'ús de vidres sònics com barreres acústiques per al control de soroll de trànsit és analitzat en detall. A causa de les limitacions que presenten les estructures convencionals basades en centres de dispersió rígids, es proposa la inclusió d'elements absorbents en els mateixos. S'han considerat dos tipus diferents de absorbent: materials porosos i plaques microperforades. En el primer cas s'analitzen les propietats atenuadores de barreres formades per cilindres que contenen gransa de cautxú. La segona solució es basa en la construcció de corones microperforades. En tots dos casos s'han desenvolupat models analítics que permeten determinar el comportament de les barreres. Aquests models mostren un acord satisfactori amb les corresponents realitzacions experimentals. Finalment s'ha realitzat un procés d'optimització per tal d'obtenir barreres eficients per l'atenuació de soroll de trànsit. Una altra aplicació considerada en aquest treball és el desenvolupament de dispositius d'invisibilitat acústica. Concretament es pretenen dissenyar mantells constituïts amb elements rígids per ones acústiques en aire. La primera proposta consisteix en un mantell que utilitza la temperatura del medi extern per controlar les seves propietats efectives. A més s'han desenvolupat mantells en dues i tres dimensions a través de la tècnica de cancel·lació de la dispersió. Els dissenys han estat realitzats per mitjà d'un procés d'optimització i el seu funcionament ha estat demostrat experimentalment. / García Chocano, VM. (2015). New devices for noise control and acoustic cloaking [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/53026 / TESIS / Premios Extraordinarios de tesis doctorales

Atrial fibrillation (AF) is one of the most common cardiac arrhythmias. Nowadays the fibrillatory process is known to be provoked by the high-frequency reentrant activity of certain atrial regions that propagates the fibrillatory activity to the rest of the atrial tissue, and the electrical isolation of these key regions has demonstrated its effectiveness in terminating the fibrillatory process. The location of the dominant regions represents a major challenge in the diagnosis and treatment of this arrhythmia. With the aim to detect and locate the fibrillatory sources prior to surgical procedure, non-invasive methods have been developed such as body surface electrical mapping (BSPM) which allows to record with high spatial resolution the electrical activity on the torso surface or the electrocardiographic imaging (ECGI) which allows to non-invasively reconstruct the electrical activity in the atrial surface. Given the novelty of these systems, both technologies suffer from a lack of scientific knowledge about the physical and technical mechanisms that support their operation. Therefore, the aim of this thesis is to increase that knowledge, as well as studying the effectiveness of these technologies for the localization of dominant regions in patients with AF. First, it has been shown that BSPM systems are able to noninvasively identify atrial rotors by recognizing surface rotors after band-pass filtering. Furthermore, the position of such surface rotors is related to the atrial rotor location, allowing the distinction between left or right atrial rotors. Moreover, it has been found that the surface electrical maps in AF suffer a spatial smoothing effect by the torso conductor volume, so the surface electrical activity can be studied with a relatively small number of electrodes. Specifically, it has been seen that 12 uniformly distributed electrodes are sufficient for the correct identification of atrial dominant frequencies, while at least 32 leads are needed for non-invasive identification of atrial rotors. Secondly, the effect of narrowband filtering on the effectiveness of the location of reentrant patterns was studied. It has been found that this procedure allows isolating the reentrant electrical activity caused by the rotor, increasing the detection rate for both invasive and surface maps. However, the spatial smoothing caused by the regularization of the ECGI added to the temporal filtering causes a large increase in the spurious reentrant activity, making it difficult to detect real reentrant patterns. However, it has been found that maps provided by the ECGI without temporal filtering allow the correct detection of reentrant activity, so narrowband filtering should be applied for intracavitary or surface signal only. Finally, we studied the stability of the markers used to detect dominant regions in ECGI, such as frequency maps or the rotor presence. It has been found that in the presence of alterations in the conditions of the inverse problem, such as electrical or geometrical noise, these markers are significantly more stable than the ECGI signal morphology from which they are extracted. In addition, a new methodology for error reduction in the atrial spatial location based on the curvature of the curve L has been proposed. The results presented in this thesis showed that BSPM and ECGI systems allows to non-invasively locate the presence of high-frequency rotors, responsible for the maintenance of AF. This detection has been proven to be unambiguous and robust, and the physical and technical mechanisms that support this behavior have been studied. These results indicate that both non-invasive systems provide information of great clinical value in the treatment of AF, so their use can be helpful for selecting and planning atrial ablation procedures. / La fibrilación auricular (FA) es una de las arritmias cardiacas más frecuentes. Hoy en día se sabe que el proceso fibrilatorio está provocado por la actividad reentrante a alta frecuencia de ciertas regiones auriculares que propagan la actividad fibrilatoria en el resto del tejido auricular, y se ha demostrado que el aislamiento eléctrico de estas regiones dominantes permite detener el proceso fibrilatorio. La localización de las regiones dominantes supone un gran reto en el diagnóstico y tratamiento de la FA. Con el objetivo de poder localizar las fuentes fibrilatorias con anterioridad al procedimiento quirúrgico, se han desarrollado métodos no invasivos como la cartografía eléctrica de superficie (CES) que registra con gran resolución espacial la actividad eléctrica en la superficie del torso o la electrocardiografía por imagen (ECGI) que permite reconstruir la actividad eléctrica en la superficie auricular. Dada la novedad de estos sistemas, existe una falta de conocimiento científico sobre los mecanismos físicos y técnicos que sustentan su funcionamiento. Por lo tanto, el objetivo de esta tesis es aumentar dicho conocimiento, así como estudiar la eficacia de ambas tecnologías para la localización de regiones dominantes en pacientes con FA. En primer lugar, ha visto que los sistemas CES permiten identificar rotores auriculares mediante el reconocimiento de rotores superficiales tras el filtrado en banda estrecha. Además, la posición de los rotores superficiales está relacionada con la localización de dichos rotores, permitiendo la distinción entre rotores de aurícula derecha o izquierda. Por otra parte, se ha visto que los mapas eléctricos superficiales durante FA sufren una gran suavizado espacial por el efecto del volumen conductor del torso, lo que permite que la actividad eléctrica superficial pueda ser estudiada con un número relativamente reducido de electrodos. Concretamente, se ha visto que 12 electrodos uniformemente distribuidos son suficientes para una correcta identificación de frecuencias dominantes, mientras que son necesarios al menos 32 para una correcta identificación de rotores auriculares. Por otra parte, también se ha estudiado el efecto del filtrado en banda estrecha sobre la eficacia de la localización de patrones reentrantes. Así, se ha visto que este procedimiento permite aislar la actividad eléctrica reentrante provocada por el rotor, aumentando la tasa de detección tanto para señal obtenida de manera invasiva como para los mapas superficiales. No obstante, este filtrado temporal sobre la señal de ECGI provoca un gran aumento de la actividad reentrante espúrea que dificulta la detección de patrones reentrantes reales. Sin embargo, los mapas ECGI sin filtrado temporal permiten la detección correcta de la actividad reentrante, por lo el filtrado debería ser aplicado únicamente para señal intracavitaria o superficial. Por último, se ha estudiado la estabilidad de los marcadores utilizados en ECGI para detectar regiones dominantes, como son los mapas de frecuencia o la presencia de rotores. Se ha visto que en presencia de alteraciones en las condiciones del problema inverso, como ruido eléctrico o geométrico, estos marcadores son significativamente más estables que la morfología de la propia señal ECGI. Además, se ha propuesto una nueva metodología para la reducción del error en la localización espacial de la aurícula basado en la curvatura de la curva L. Los resultados presentados en esta tesis revelan que los sistemas de CES y ECGI permiten localizar de manera no invasiva la presencia de rotores de alta frecuencia. Esta detección es univoca y robusta, y se han estudiado los mecanismos físicos y técnicos que sustentan dicho comportamiento. Estos resultados indican que ambos sistemas no invasivos proporcionan información de gran valor clínico en el tratamiento de la FA, por lo que su uso puede ser de gran ayuda para la selección y planificaci / La fibril·lació auricular (FA) és una de les arítmies cardíaques més freqüents. Hui en dia es sabut que el procés fibrilatori està provocat per l'activitat reentrant de certes regions auriculars que propaguen l'activitat fibril·latoria a la resta del teixit auricular, i s'ha demostrat que l'aïllament elèctric d'aquestes regions dominants permet aturar el procés fibrilatori. La localització de les regions dominants suposa un gran repte en el diagnòstic i tractament d'aquesta arítmia. Amb l'objectiu de poder localitzar fonts fibril·latories amb anterioritat al procediment quirúrgic s'han desenvolupat mètodes no invasius com la cartografia elèctrica de superfície (CES) que registra amb gran resolució espacial l'activitat elèctrica en la superfície del tors o l'electrocardiografia per imatge (ECGI) que permet obtenir de manera no invasiva l'activitat elèctrica en la superfície auricular. Donada la relativa novetat d'aquests sistemes, existeix una manca de coneixement científic sobre els mecanismes físics i tècnics que sustenten el seu funcionament. Per tant, l'objectiu d'aquesta tesi és augmentar aquest coneixement, així com estudiar l'eficàcia d'aquestes tecnologies per a la localització de regions dominants en pacients amb FA. En primer lloc, s'ha vist que els sistemes CES permeten identificar rotors auriculars mitjançant el reconeixement de rotors superficials després del filtrat en banda estreta. A més, la posició dels rotors superficials està relacionada amb la localització d'aquests rotors, permetent la distinció entre rotors de aurícula dreta o esquerra. També s'ha vist que els mapes elèctrics superficials durant FA pateixen un gran suavitzat espacial per l'efecte del volum conductor del tors, el que permet que l'activitat elèctrica superficial pugui ser estudiada amb un nombre relativament reduït d'elèctrodes. Concretament, s'ha vist que 12 elèctrodes uniformement distribuïts són suficients per a una correcta identificació de freqüències dominants auriculars, mentre que són necessaris almenys 32 per a una correcta identificació de rotors auriculars. D'altra banda, també s'ha estudiat l'efecte del filtrat en banda estreta sobre l'eficàcia de la localització de patrons reentrants. Així, s'ha vist que aquest procediment permet aïllar l'activitat elèctrica reentrant provocada pel rotor, augmentant la taxa de detecció tant pel senyal obtingut de manera invasiva com per als mapes superficials. No obstant això, aquest filtrat temporal sobre el senyal de ECGI provoca un gran augment de l'activitat reentrant espúria que dificulta la detecció de patrons reentrants reals. A més, els mapes proporcionats per la ECGI sense filtrat temporal permeten la detecció correcta de l'activitat reentrant, per la qual cosa el filtrat hauria de ser aplicat únicament per a senyal intracavitària o superficial. Per últim, s'ha estudiat l'estabilitat dels marcadors utilitzats en ECGI per a detectar regions auriculars dominants, com són els mapes de freqüència o la presència de rotors. S'ha vist que en presència d'alteracions en les condicions del problema invers, com soroll elèctric o geomètric, aquests marcadors són significativament més estables que la morfologia del mateix senyal ECGI. A més, s'ha proposat una nova metodologia per a la reducció de l'error en la localització espacial de l'aurícula basat en la curvatura de la corba L. Els resultats presentats en aquesta tesi revelen que els sistemes de CES i ECGI permeten localitzar de manera no invasiva la presència de rotors d'alta freqüència. Aquesta detecció és unívoca i robusta, i s'han estudiat els mecanismes físics i tècnics que sustenten aquest comportament. Aquests resultats indiquen que els dos sistemes no invasius proporcionen informació de gran valor clínic en el tractament de la FA, pel que el seu ús pot ser de gran ajuda per a la selecció i planificació de procediments d'ablació auricular. / Rodrigo Bort, M. (2016). Non-invasive identification of atrial fibrillation drivers [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/75346 / TESIS / Premios Extraordinarios de tesis doctorales

[ES] Los aisladores eléctricos de alta tensión desempeñan un papel fundamental de la red de distribución y transporte de energía eléctrica, pudiendo provocar fallos imprevistos de suministro eléctrico, dando lugar a importantes impactos socio-económicos. Las descargas disruptivas por contaminación o envejecimiento de los materiales amenazan continuamente la fiabilidad de la red eléctrica, constituyendo uno de los mayores retos para los diseñadores e ingenieros de mantenimiento de la red eléctrica. En la actualidad, no existen métodos eficaces para la monitorización continua de los niveles de envejecimiento de los materiales o de de contaminación en la superficie de los aisladores durante la operación normal, por lo tanto, se recurre al mantenimiento periódico de los mismos para garantizar la continuidad del suministro eléctrico. El desarrollo de una herramienta que permita monitorizar en tiempo real los depósitos de contaminación durante la operación normal proporcionaría información muy valiosa para el mantenimiento preventivo de los aisladores eléctricos de alta tensión y/o el seguimiento del estado superficial de los aisladores. La corriente de fuga registrada en los aisladores eléctricos podría utilizarse como una medida indirecta de los depósitos de contaminación. No obstante, además de por los depósitos de contaminación y el envejecimiento de los materiales, la medida de la corriente de fuga también se ve influenciada por una serie de factores ambientales, como temperatura, humedad, dirección y velocidad del viento entre otros. Por tanto, se pretende desarrollar una técnica de procesado para estimar la corriente de fuga asociada a los depósitos de contaminación (PLC) cancelando la influencia de las variables ambientales. / [CA] Els aïlladors elèctrics d'alta tensió exerceixen un paper fonamental de la xarxa de distribució i transport d'energia elèctrica, podent provocar errors imprevistos de subministrament elèctric, donant lloc a importants impactes socioeconòmics. Les descàrregues disruptives per contaminació o envelliment dels materials amenacen contínuament la fiabilitat de la xarxa elèctrica, constituint un dels reptes més grans per als dissenyadors i enginyers de manteniment de la xarxa elèctrica. En l'actualitat, no hi ha mètodes eficaços per a la monitorització contínua dels nivells d'envelliment dels materials o de de contaminació a la superfície dels aïlladors durant l'operació normal, per tant, es recorre al manteniment periòdic dels mateixos per garantir-ne la continuïtat del subministrament elèctric. El desenvolupament d"una eina que permeti monitoritzar en temps real els dipòsits de contaminació durant l"operació normal proporcionaria informació molt valuosa per al manteniment preventiu dels aïlladors elèctrics d"alta tensió i/o el seguiment de l"estat superficial dels aïlladors. El corrent de fugida registrat als aïlladors elèctrics podria utilitzar-se com una mesura indirecta dels dipòsits de contaminació. No obstant això, a més dels dipòsits de contaminació i l'envelliment dels materials, la mesura del corrent de fugida també es veu influenciada per una sèrie de factors ambientals, com ara temperatura, humitat, direcció i velocitat del vent entre d'altres. Per tant, es pretén desenvolupar una tècnica de processament per estimar el corrent de fugida associat als dipòsits de contaminació (PLC) cancel·lant la influència de les variables ambientals. / [EN] High-voltage electrical insulators play a fundamental role in the electricity distribution and transmission network, and can cause unforeseen power supply failures, giving rise to significant socio-economic impacts. Disruptive discharges due to contamination or aging of materials continually threaten the reliability of the electrical network, constituting one of the greatest challenges for designers and maintenance engineers of the electrical network. At present, there are no effective methods for the continuous monitoring of the levels of aging of the materials or of contamination on the surface of the insulators during normal operation, therefore, periodic maintenance is used to guarantee the continuity of electrical supply. The development of a tool that allows real-time monitoring of contamination deposits during normal operation would provide very valuable information for preventive maintenance of high-voltage electrical insulators and/or monitoring of the surface condition of the insulators. Leakage current recorded in electrical insulators could be used as an indirect measure of contamination deposits. However, in addition to the contamination deposits and the aging of the materials, the measurement of the leakage current is also influenced by a series of environmental factors, such as temperature, humidity, wind direction and speed, among others. Therefore, it is intended to develop a processing technique to estimate the leakage current associated with pollution deposits (PLC) canceling the influence of environmental variables. / Bueno Barrachina, JM. (2023). Contribución al mantenimiento de aisladores de alta tensión en servicio basado en medidas de corrientes de fuga [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/199256

Tesis por compendio / [ES] La fibrilación auricular (FA) es la arritmia más prevalente en el mundo y está asociada con una elevada morbilidad, mortalidad y costes sanitarios. A pesar de los avances en opciones de tratamiento farmacológico y terapia de ablación, el manejo de la FA todavía tiene margen de mejora. La imagen electrocardiográfica (ECGI) se ha destacado como un prometedor método no invasivo para evaluar la electrofisiología cardíaca y guiar las decisiones terapéuticas en casos de fibrilación auricular. No obstante, el ECGI se enfrenta a desafíos como la necesidad de resolver de manera precisa el denominado problema inverso de la electrocardiografía y de optimizar la calidad de las reconstrucciones de ECGI. Además, la integración del ECGI en los procesos clínicos rutinarios sigue siendo un reto, en gran medida debido a los costos que supone la necesidad de imágenes cardíacas. Por ello, los objetivos principales de esta tesis doctoral son impulsar la tecnología ECGI mediante la determinación de sus requisitos técnicos mínimos y la mejora de las metodologías existentes para obtener señales de ECGI precisas. Asimismo, buscamos evaluar la capacidad de ECGI para cuantificar de forma no invasiva la complejidad de la FA. Para lograr estos objetivos, se han llevado a cabo diversos estudios a lo largo de la tesis, desde el perfeccionamiento del ECGI hasta la evaluación de la FA utilizando esta tecnología. En primer lugar, se han estudiado los requisitos geométricos y de señal del problema inverso mediante el estudio de los efectos de la densidad de la malla del torso y la distribución de electrodos en la precisión del ECGI, lo que ha conducido a la identificación del número mínimo de nodos y su distribución en la malla del torso. Además, hemos identificado que para obtener señales de ECGI de alta calidad, es crucial la correcta disposición de los electrodos en la malla del torso reconstruido. Asimismo, se ha definido y evaluado una nueva metodología de ECGI sin necesidad de usar técnicas de imagen cardiaca. Para ello, hemos comparado métricas derivadas del ECGI calculadas con la geometría original del corazón de los pacientes con las métricas medidas en diferentes geometrías cardíacas. Nuestros resultados han mostrado que el ECGI sin necesidad de imágenes cardíacas es efectivo para la correcta cuantificación y localización de los patrones y zonas que mantienen la FA. En paralelo, hemos optimizado la regularización de Tikhonov de orden cero actual y la optimización de la curva L para el cálculo de las señales ECGI, investigando cómo el ruido eléctrico y las incertidumbres geométricas influyen en la regularización. A partir de ello, propusimos un nuevo criterio que realza la precisión de las soluciones de ECGI en escenarios con incertidumbre debido a condiciones de señal no ideales. En segundo lugar, en esta tesis doctoral, se han llevado a cabo múltiples análisis relativos a diferentes metodologías de procesado de señales y obtención métricas derivadas del ECGI con el fin de caracterizar mejor el sustrato cardíaco y la actividad reentrante en las señales de ECGI de pacientes con FA. Con el objetivo de obtener una comprensión más profunda de los mecanismos electrofisiológicos subyacentes a la FA, hemos establecido la estrategia de filtrado óptima para extraer patrones reentrantes específicos del paciente y métricas derivadas de señales ECGI. Además, hemos investigado la reproducibilidad de los mapas de reentradas derivados de las señales de ECGI y hemos encontrado su relación con el éxito de la ablación de venas pulmonares (PVI). Nuestros resultados han mostrado que una mayor reproducibilidad en los patrones reentrantes de FA detectados con ECGI está relacionada con el éxito de la PVI, creando una metodología para estratificar a los pacientes con FA antes de los procedimientos de ablación. / [CA] La fibril·lació auricular (FA) és l'arrítmia més prevalent al món i està associada amb una elevada morbiditat, mortalitat i costos sanitaris. Malgrat els avanços en opcions de tractament farmacològic i teràpies d'ablació, el maneig de la FA encara té marge de millora. La imatge electrocardiogràfica (ECGI) s'ha destacat com un prometedor mètode no invasiu per a avaluar l'electrofisiologia cardíaca i guiar les decisions terapèutiques en casos de fibril·lació auricular. No obstant això, l'ECGI s'enfronta a desafiaments com la necessitat de resoldre de manera precisa el denominat problema invers de la electrocardiografia i d'optimitzar la qualitat de les reconstruccions de ECGI. A més, la integració del ECGI en els processos clínics rutinaris continua sent un repte, en gran manera a causa dels costos que suposa la necessitat d'imatges cardíaques. Per això, els objectius principals d'aquesta tesi doctoral són impulsar la tecnologia de l'ECGI mitjançant la determinació dels seus requisits tècnics mínims i la millora de les metodologies existents per obtenir senyals d'ECGI precises. A més, busquem avaluar la capacitat de l'ECGI per quantificar de forma no invasiva la complexitat de la FA. Per a aconseguir aquests objectius, s'han dut a terme diversos estudis al llarg de la tesi, des del perfeccionament de l'ECGI fins a l'avaluació de la FA utilitzant aquesta tecnologia. En primer lloc, hem estudiat els requisits geomètrics i de senyal del problema invers mitjançant l'estudi dels efectes de la densitat de la malla del tors i la distribució d'elèctrodes en la precisió de l'ECGI, el que ha conduït a la identificació del nombre mínim de nodes i la seva distribució en la malla del tors. A més, hem identificat que per obtindre senyals d'ECGI d'alta qualitat, és crucial la correcta disposició dels elèctrodes en la malla del tors reconstruïda. També s'ha definit i avaluat una nova metodologia d'ECGI sense necessitat d'utilitzar tècniques d'imatge cardíaca. Per a això, hem comparat mètriques derivades de l'ECGI calculades amb la geometria original del cor dels pacients amb les mètriques mesurades en diferents geometries cardíaques. Els nostres resultats han mostrat que l'ECGI sense necessitat d'imatges cardíaques és efectiu per a la correcta quantificació i localització dels patrons i zones que mantenen la FA. Paral·lelament, hem optimitzat la regularització de Tikhonov d'ordre zero actual i l'optimització de la corba L per al càlcul de les senyals d'ECGI, investigant com el soroll elèctric i les incerteses geomètriques influeixen en la regularització. Addicionalment, vam proposar un nou criteri que reforça la precisió de les solucions d'ECGI en escenaris amb incertesa degut a condicions de senyal no ideals. En segon lloc, en aquesta tesi doctoral, s'han dut a terme múltiples anàlisis relatius a diferents metodologies de processament de senyals i obtenció de mètriques derivades de l'ECGI amb l'objectiu de caracteritzar millor el substrat cardíac i l'activitat reentrant en les senyals d'ECGI de pacients amb FA. Amb l'objectiu d'obtindre una comprensió més profunda dels mecanismes electrofisiològics subjacents a la FA, hem establert l'estratègia de filtrat òptima per extreure patrons reentrants específics del pacient i mètriques derivades de senyals ECGI. A més, hem investigat la reproductibilitat dels mapes de reentrades derivats de les senyals d'ECGI i hem trobat la seva relació amb l'èxit de l'ablació de venes pulmonars (PVI). Els nostres resultats han mostrat que una major reproductibilitat en els patrons reentrants de FA detectats amb ECGI està relacionada amb l'èxit de la PVI, creant una metodologia per estratificar els pacients amb FA abans dels procediments d'ablació. / [EN] Atrial fibrillation (AF) is the most prevalent arrhythmia in the world and is associated with significant morbidity, mortality, and healthcare costs. Despite advancements in pharmaceutical treatment alternatives and ablation therapy, AF management remains suboptimal. Electrocardiographic Imaging (ECGI) has emerged as a promising non-invasive method for assessing cardiac electrophysiology and guiding therapeutic decisions in atrial fibrillation. However, ECGI faces challenges in dealing with accurately resolving the ill-posed inverse problem of electrocardiography and optimizing the quality of ECGI reconstructions. Additionally, the integration of ECGI into clinical workflows is still a challenge that is hindered by the associated costs arising from the need for cardiac imaging. For this purpose, the main objectives of this PhD thesis are to advance ECGI technology by determining the minimal technical requirements and refining existing methodologies for acquiring accurate ECGI signals. In addition, we aim to assess the capacity of ECGI for noninvasively quantifying AF complexity. To fulfill these objectives, several studies were developed throughout the thesis, advancing from ECGI enhancement to AF evaluation using ECGI. Firstly, geometric and signal requirements of the inverse problem were addressed by studying the effects of torso mesh density and electrode distribution on ECGI accuracy, leading to the identification of the minimal number of nodes and their distribution on the torso mesh. Besides, we identified that the correct location of the electrodes on the reconstructed torso mesh is critical for the accurate ECGI signal obtention. Additionally, a new methodology of imageless ECGI was defined and assessed by comparing ECGI-derived drivers computed with the original heart geometry of the patients to the drivers measured in different heart geometries. Our results showed the ability of imageless ECGI to the correct quantification and location of atrial fibrillation drivers, validating the use of ECGI without the need for cardiac imaging. Also, the current state of-the-art zero-order Tikhonov regularization and L-curve optimization for computing ECGI signals were improved by investigating the impact of electrical noise and geometrical uncertainties on the regularization. We proposed a new criterion that enhances the accuracy and reliability of ECGI solutions in situations with uncertainty from unfavorable signal conditions. Secondly, in this PhD thesis, several analyses, signal processing methodologies, and ECGIderived metrics were investigated to better characterize the cardiac substrate and reentrant activity in ECGI signals from AF patients. With the objective of obtaining a deeper understanding of the electrophysiological mechanisms underlying AF, we established the optimal filtering strategy to extract patient-specific reentrant patterns and derived metrics in ECGI signals. Furthermore, we investigated the reproducibility of the obtained ECGI-reentrant maps and linked them to the success of PVI ablation. Our results showed that higher reproducibility on AF drivers detected with ECGI is linked with the success of PVI, creating a proof-of-concept mechanism for stratifying AF patients prior to ablation procedures. / This work was supported by: Instituto de Salud Carlos III, and Ministerio de Ciencia e Innovación (supported by FEDER Fondo Europeo de Desarrollo Regional DIDIMO PLEC2021- 007614, ESSENCE PID2020-119364RB-I00, and RYC2018- 024346B-750), EIT Health (Activity code SAVE-COR 220385, EIT Health is supported by EIT, a body of the European Union) and Generalitat Valenciana Conselleria d’Educació, Investigació, Cultura i Esport (ACIF/2020/265 and BEFPI/2021/062). / Molero Alabau, R. (2023). Estimation of Atrial Electrical Complexity during Atrial Fibrillation by Solving the Inverse Problem of Electrocardiography [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/199029 / Compendio

[ES] El cáncer de mama es uno de los tumores más frecuentes en la población femenina, estableciéndose una prevalencia global en los países occidentales alrededor del 12,5%, es decir, aproximadamente una de cada ocho mujeres padecerá cáncer de mama a lo largo de su vida. En la lucha por la reducción del impacto de esta enfermedad en la sociedad y en las entidades sanitarias públicas, en los últimos años se han desarrollado diferentes propuestas, siendo la estratificación de la población general uno de dichos métodos. Estos sistemas de estratificación permiten clasificar a la población general en función del riesgo a padecer cáncer de mama de manera individual usando diferentes variables genéticas, fenotípicas o ambientales. En la presente tesis, partiendo de una cohorte caso - control retrospectivo, basado en población española femenina, se aplicarán diferentes modelos matemáticos utilizando variables genéticas, fenotípicas y combinando ambas. Estos modelos permitirán la estratificación de la población general femenina en función del riesgo individual a padecer cáncer de mama esporádico. En un primer estudio se evaluaron las variables genéticas como factor discriminante en la cohorte caso - control estudiado. Estas variables son variantes genéticas puntuales denominados SNPs (single nucleotide polymorphism). Estas variantes fueron seleccionadas mediante estudios GWAs (genome-wide association study) basados en cohortes casos-control, asociados a cáncer de mama esporádico y usando miles de mujeres de población general Caucásica. Estas alteraciones, estadísticamente significativas y asociadas a fenotipo, tienen escaso efecto funcional, poca penetrancia, son relativamente frecuentes en la población y con asociación individual a un riesgo bajo o moderado a padecer cáncer de mama. En la presente tesis, se utilizaron inicialmente 121 de estos SNPs descritos anteriormente y combinados mediante modelos "polygenic risk score" (PRS) para evaluar su poder discriminante en función del riesgo individual a padecer cáncer de mama esporádico en una cohorte caso-control representativa de la población española. En un segundo estudio se evaluaron las variables fenotípicas como factores discriminantes de la cohorte caso- control estudiado. Los factores de riesgo fenotípicos seleccionados se obtuvieron a partir de bibliografía científica mayoritariamente de población española y son; la densidad mamaria, el estatus de menopausia, la edad de la mujer, la edad de menarquia, edad el primer hijo nacido vivo y los posibles antecedentes familiares. En un tercer estudio se evaluó la significancia y el poder discriminante utilizando un modelo logístico que combina las variables genéticas agrupadas mediante un PRS, las variables fenotípicas, y la interacción de algunas de estas variables. Se evaluó la posible utilidad del modelo para la clasificación de la cohorte representativa de la población española en función del riesgo individual a padecer cáncer de mama esporádico. En la presente tesis se presenta un modelo matemático que combina factores genéticos y fenotípicos de riesgo a padecer cáncer de mama esporádico. En este estudio se demuestra la sinergia y la ausencia de colinealidad entre este tipo de variables, permitiendo obtener una capacidad discriminante entre las mujeresque desarrollaron cáncer de mama esporádico durante los siguientes cinco años después de la toma de los datos y mujeres sanas que no lo desarrollaron. Esta capacidad discriminante obtenida mediante estos modelos combinados de los factores de riesgo es mayor que la obtenida usando modelos basados solo en los factores de riesgo individuales. También permite, como prueba de concepto, valorar su posible utilidad en un sistema de cribado mediante la clasificación de la población general en diferentes categorías en función de su riesgo a padecer cáncer de mama esporádico / [CA] El càncer de mama és un dels tumors més freqüents en la població femenina, establintse una prevalença global als països occidentals al voltant del 12,5%, és a dir, aproximadament una de cada huit dones patirà càncer de mama al llarg de la seua vida. En la lluita per la reducció de l'impacte d'aquesta malaltia en la societat i en les entitats sanitàries públiques, en els últims anys s'han desenvolupat diferents propostes, sent l'estratificació de la població general un d'aquests mètodes. Aquests sistemes d'estratificació permeten classificar a la població general en funció del risc a patir càncer de mama de manera individual usant diferents variables genètiques, fenotípiques o ambientals. En la present tesi, partint d'una cohort case - control retrospectiu, basat en població espanyola femenina, s'aplicaran diferents models matemàtics utilitzant variables genètiques, fenotípiques i combinant ambdues. Aquests models permetran l'estratificació de la població general femenina en funció del risc individual a patir càncer de mama esporàdic. En un primer estudi es van avaluar les variables genètiques com a factor discriminant en la cohort case - control estudiat. Aquestes variables són variants genètiques puntuals denominats SNPs (single nucleotide polymorphism) . Aquestes variants van ser seleccionades mitjançant estudis GWAs (genome-wide association study) basats en cohorts casos-control, associats a càncer de mama esporàdic i usant milers de dones de població general Caucàsica. Aquestes alteracions, estadísticament significatives i associades a fenotip, tenen escàs efecte funcional, poca penetrancia, són relativament freqüents en la població i amb associació individual a un risc baix o moderat a patir càncer de mama. En la present tesi, es van utilitzar inicialment 121 d'aquests SNPs descrits anteriorment i combinats mitjançant models polygenic risk score (PRS) per a avaluar el seu poder discriminant en funció del risc individual a patir càncer de mama esporàdic en una cohort cas-control representativa de la població espanyola En un segon estudi es van avaluar les variables fenotípiques com a factors discriminants de la cohort case- control estudiat. Els factors de risc fenotípics seleccionats es van obtindre a partir de bibliografia científica majoritàriament de població espanyola i són; la densitat mamària, l'estatus de menopausa, l'edat de la dona, l'edat de menarquia, edat el primer fill nascut viu i els possibles antecedents familiars. En un tercer estudi es va avaluar la significança i el poder discriminant utilitzant un model logístic que combina les variables genètiques agrupades mitjançant un PRS, les variables fenotípiques, i la interacció d'algunes d'aquestes variables. Es va avaluar la possible utilitat del model per a la classificació de la cohort representativa de la població espanyola en funció del risc individual a patir càncer de mama esporàdic. En la present tesi es presenta un model matemàtic que combina factors genètics i fenotípics de risc a patir càncer de mama esporàdic. En aquest estudi es demostra la sinergia i l'absència de colinealidad entre aquesta mena de variables, permetent obtindre una capacitat discriminant entre les dones que van desenvolupar càncer de mama esporàdic durant els següents cinc anys després de la presa de les dades i dones sanes que no ho van desenvolupar. Aquesta capacitat discriminant obtinguda mitjançant aquests models combinats dels factors de risc és major que l'obtinguda usant models basats només en els factors de risc individuals. També permet, com a prova de concepte, valorar la seua possible utilitat en un sistema de garbellat mitjançant la classificació de la població general en diferents categories en funció del seu risc a patir càncer de mama esporàdic. / [EN] Breast cancer is one of the most common tumours in the female population, with a global worldwide incidence around 12.5%, that is, this means there is a 1 in 8 chance will suffer breast cancer throughout the live. In the investigation to reduce the impact of this disease on society and public health entities, in last years, different proposals have been developed, where the stratification of the general population being one of these methods. These stratification systems allow the general population to be classified based on the risk of suffering from breast cancer individually using different genetic, phenotypic or environmental variables. Was started from a retrospective case-control cohort based on the Spanish female population, different mathematical models will be applied using genetic and phenotypic variables and combining both of them. These models will allow the stratification of the general female population based on the individual risk of suffering sporadic breast cancer. In a first study, genetic variables were evaluated as a discriminating factor. These variables are genetic punctual variants called SNPs (single nucleotide polymorphism). These variants were selected using GWA (genome-wide association study) studies based on case-control cohorts, associated with sporadic breast cancer and using thousands of women from the general Caucasian population. These alterations, statistically significant and associated with phenotype, present modest functional effect, low penetrance, modest risk to development breast cancer and are relatively frequent in the general population. In this study, 121 of these previously described SNPs were initially used and combined using "polygenic risk score" (PRS) models to evaluate their discriminating capacity based on the individual risk of suffering sporadic breast cancer in a representative case-control cohort of the Spanish population. In a second part of the study, the phenotypic variables are evaluated as discriminating factors of the case-control cohort studied. The selected phenotypic risk factors were obtained from scientific literature, mainly from the Spanish population, and are: breast density, menopause status, age of the woman, age of menarche, age of first live birth and family history. In a third study, the significance and discriminant capacity were evaluated using a logistic model that combines the genetic variables grouped through a PRS score, the phenotypic variables, and the interaction of some of these variables. The possible usefulness of the model was evaluated for the classification of the representative cohort of the Spanish population based on the individual risk of suffering sporadic breast cancer. In this thesis, a mathematical model is presented where combines genetic and phenotypic risk factors for sporadic breast cancer. This study demonstrates the synergy and absence of collinearity between this type of variables, allowing obtaining a discriminant capacity between women who developed sporadic breast cancer during the following five years after data collection and healthy women. This discriminant capacity obtained using these combined models are greater than that obtained using models based only on the individual risk factors. It also allows, as a proof of concept, to assess its possible usefulness in a screening system by classifying the general population into different categories based on their risk of suffering sporadic breast cancer. / Triviño Pardo, JC. (2024). Estudio combinado de marcadores fenotípicos y genotípicos para la evaluación del riesgo individualizado a desarrollar cáncer de mama [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/205177

[EN] The bidirectional DC-DC converters are being used more frequently in electric power systems. Bidirectional converters allows the incorporation of alternative and renewable energy sources at different voltage levels, by means of new power systems architectures now distributed not only centralized. The converters control is defined by function within the system, especially when there are large differences in voltage levels. It is desirable that the converter provide galvanic isolation, control current and / or voltage at one or both buses, and in some cases provide multi-port bidirectional conversion. One of the topologies with high power density is the single phase Dual Active Bridge (DAB). This thesis presents a study of a single phase DAB phase shifting controlled to meet the requirements of a bidirectional DC-DC converter for storage, parallel operation capability, high power density and fast dynamic response. The modularity of the DAB and the parallel operation arises from the conception of a control loop of Average Current Control (ACC), a double loop that controls the voltage and current of the high voltage side or controls the current and voltage at low voltage side. The dynamic response of a DAB to load steps are improved by means of a feedforward technique based on load current, an additional load-current feedforward control loop. An analytical study of the load-current feed-forward on DAB is presented and validated by means of both simulations and experimental results. The DAB topology exhibits a high input and output AC current ripple, especially at low voltage side. This thesis studies parallel connection by interleaving an average current control, based on two or more modules DAB operated synchronously but shifted in phase, in order to reduce the AC current and the capacitors size. The design has been validated by means of the implementation and testing on a 1 kW DAB converter at a switching frequency of 100 kHz. / [ES] Los convertidores DC-DC bidireccionales se están utilizando con mayor frecuencia en los sistemas de potencia eléctrica. Sus características permiten la incorporación de fuentes de energías alternativas y renovables de diferentes niveles de tensión, así como la propuesta de nuevas arquitecturas ahora distribuidas y no sólo centralizadas en los sistemas de potencia. El control de estos convertidores se realiza según su función dentro del sistema, en especial cuando hay grandes diferencias en los niveles de tensión. Es deseable que el convertidor ofrezca aislamiento galvánico, pueda tener funciones de control de corriente y/o de tensión en uno o en ambos puertos de conexión, y otros incluso tener más de dos puertos de intercambio de potencia eléctrica. Una de las topologías que ofrece la mejor densidad de potencia es la versión monofásica del puente activo dual DAB, de sus siglas del inglés "Dual Active Bridge". Se estudia en esta tesis doctoral un DAB monofásico con control por desplazamiento de fase para satisfacer los requerimientos de un convertidor DC-DC bidireccional con fines de almacenamiento, capacidad de operación en paralelo, alta densidad de potencia y rápida respuesta dinámica. La modularidad del DAB para operación en paralelo se plantea desde la concepción de un lazo de control de la corriente promedio ACC (Average Current Control), un lazo doble que controla la tensión y la corriente del lado de alta tensión ó controla la corriente y la tensión del lado de baja tensión. Para mejorar la dinámica del DAB se incluyó el análisis de una técnica de prealimentación basada en la inyección de la corriente de carga, load current feedforward. Esta mejora brinda una respuesta rápida ante variaciones de la carga. Un inconveniente que presenta el DAB por desplazamiento de fase es el alto rizado en las corrientes en los puertos de entrada y salida, especialmente en el lado de baja tensión. Se estudia para reducir este rizado el interleaving (entrelazado) con control de corriente media, basado en la conexión de dos o más módulos DAB en paralelo con disparos desfasados, logrando reducir el tamaño de los filtros. El diseño se ha validado mediante la construcción y experimentación en dos prototipos de potencia nominal de 1 kW con una frecuencia de conmutación de 100 kHz. / [CAT] Els convertidors DC/DC bidireccionals s'estan emprant amb major freqüència en els sistemes de potencia elèctrica. Les seues característiques permeten la incorporació de fonts d'energia alternatives i renovables de diferents nivells de tensió. També es permet la implementació en els sistemes de potència de les noves arquitectures distribuïdes i no només arquitectures centralitzades. El control d'aquests convertidors es realitza segons la seua funció dins del sistema, especialment quan hi ha grans diferències en els nivells de tensió. Es desitjable que el convertidor oferisca aïllament galvànic. A més pot tindre funcions de control de corrent i/o de tensió en un o ambdós ports de connexió. Altres convertidors poden tindre més de dos ports d'intercanvi de potència. Una de les topologies que proporciona la millor densitat de potència es la versió monofàsica del pont actiu dual DAB, de les seues sigles en anglès Dual Active Bridge. S'estudia en esta tesi doctoral un DAB monofàsic amb control per desplaçament de la fase per satisfer els requeriments d'un convertidor DC-DC bidireccional amb fins de emmagatzemament, capacitat d'operació en paral·lel, alta densitat de potència i ràpida resposta dinàmica. La modularitat del DAB per l'operació en paral·lel es planteja des de la concepció d'un llaç de control de la corrent mitjana ACC (Average Current Control), un llaç doble que controla la tensió i la corrent del costat d'alta tensió o controla la corrent i la tensió del costat de baixa tensió. Per millorar la dinàmica del DAB es va incloure l'anàlisi dúna tècnicade prealimentació basada en la injecció de la corrent de càrrega, LCFF (Load Current FeedForward). Esta millora brinda una resposta ràpida davant de variacions de la càrrega. Un inconvenient que presenta el DAB amb control per desplaçament de fase es l'alt arrissat de les corrents en els ports déntrada i eixida, especialment al costat de baixa tensió S'estudia per a reduir este arrissat l'entrellaçat (interleaving) de les corrents d'eixida amb la connexió dos o més modules DAB en paral·lel, aconseguint reduir la mida dels filtres. El disseny s'ha validat mitjançant la construcció i l'experimentació en dos prototips de potència nominal de 1 kW amb una freqüència de commutació de 100 kHz. / Guacaneme Moreno, JA. (2016). Control de puentes activos duales (DABs) en sistemas bidireccionales de alimentación con alta densidad de potencia [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61627 / TESIS

[EN] Atrial tachyarrhythmias present a high prevalence in the developed world, and several studies predict that in the coming decades it will be increased. Micro or macro-reentrant mechanisms of the electrical wavefronts that govern the mechanical behavior of the heart are one of the main responsibles for the maintenance of these arrhythmias. Atrial flutter is maintained by a macro-reentry around an anatomical or functional obstacle located in the atria. In the case of atrial fibrillation, the hypothesis which describes high frequency rotors as dominant sources of the fibrillation and responsible for the maintenance of the arrhythmia, has been gaining relevance in the last years. However, the therapies that target high frequency sources have a limited efficacy with current techniques. Radiofrequency ablation allows the destruction of parts of the cardiac tissue resulting in the interruption of the reentrant circuit in case of macro-reentries or the isolation of micro-reentrant circuits. The non-invasive location of reentrant circuits would increment the efficacy of these therapies and would shorten surgery interventions. In parallel, pharmacological therapies modify ionic expressions associated to the excitability and electrical refractoriness of the cardiac tissue with the objective of hindering the maintenance of reentrant behaviors. These therapies require a deep knowledge of the ionic mechanisms underlying the reentrant behavior and its properties in order to be effective. The research in these mechanisms allows the evaluation of new targets for the treatment and thus may improve the efficacy in atrial fibrillation termination. In this thesis, mathematical modeling is used to go forward in the minimization of the limitations associated to these treatments. Body surface potential mapping has been evaluated, both clinically and by means of mathematical simulations for the diagnosis and location of macro-reentrant circuits. The analysis of phase maps obtained from multiple lead electrocardiographic recordings distributed in the whole torso allowed the discrimination between different reentrant circuits. It is the reason why this technique is presented as a tool for the non-invasive location of macro and micro-reentrant circuits. A population of mathematical models designed in this thesis based on the action potentials recordings of atrial cardiomyocites from 149 patients, allowed the evaluation of the ionic mechanisms defining the properties of reentrant behaviors. This study has allowed us defining the blockade of ICaL as a target for the pharmacological treatment. The blockade of this current is associated with the increase of the movement in the core of the rotor which easies the collision of the rotor with other wavefronts or anatomical obstacles promoting the extinction of the reentry. The variability observed between patients modeled in our population has allowed showing and explaining the mechanisms promoting divergent results of a single treatment. This is why the introduction of populations of models will allow the prevention of side effects associated to inter-subject variability and to go forward in the development of individualized therapies. These works are built through a simulation platform of cardiac electrophysiology based in Graphic Processing Units (GPUs) and developed in this thesis. The platform allows the simulation of cellular models, tissues and organs with a realistic geometry and shows features comparable to that of the platforms used by the most relevant electrophysiology research groups at the moment. / [ES] Las taquiarritmias auriculares tienen una alta prevalencia en el mundo desarrollado, además diversos estudios poblacionales indican que en las próximas décadas ésta se verá incrementada. Los mecanismos de micro o macro-reentrada de los frentes de onda eléctricos que rigen el comportamiento mecánico del corazón, se presentan como una de las principales causas del mantenimiento de estas arritmias. El flutter auricular es mantenido por un macro-reentrada alrededor de un obstáculo anatómico o funcional en las aurículas, mientras que en el caso de la fibrilación auricular la hipótesis que define a los rotores de alta frecuencia como elementos dominantes y responsables del mantenimiento de la arritmia se ha ido imponiendo al resto en los últimos años. Sin embargo, las terapias que tienen como objetivo finalizar o aislar estas reentradas tienen todavía una eficacia limitada. La ablación por radiofrecuencia permite eliminar zonas del tejido cardiaco resultando en la interrupción del circuito de reentrada en el caso de macro-reentradas o el aislamiento de comportamientos micro-reentrantes. La localización no invasiva de los circuitos reentrantes incrementaría la eficacia de estas terapias y reduciría la duración de las intervenciones quirúrgicas. Por otro lado, las terapias farmacológicas alteran las expresiones iónicas asociadas a la excitabilidad y la refractoriedad del tejido con el fin de dificultar el mantenimiento de comportamientos reentrantes. Este tipo de terapias exigen incrementar el conocimiento de los mecanismos subyacentes que explican el proceso de reentrada y sus propiedades, la investigación de estos mecanismos permite definir las dianas terapéuticas que mejoran la eficacia en la extinción de estos comportamientos. En esta tesis el modelado matemático se utiliza para dar un paso importante en la minimización de las limitaciones asociadas a estos tratamientos. La cartografía eléctrica de superficie ha sido testada, clínicamente y con simulaciones matemática,s como técnica de diagnóstico y localización de circuitos macro-reentrantes. El análisis de mapas de fase obtenidos a partir de los registros multicanal de derivaciones electrocardiográficas distribuidas en la superficie del torso permite diferenciar distintos circuitos de reentrada. Es por ello que esta técnica de registro y análisis se presenta como una herramienta para la localización no invasiva de circuitos macro y micro-reentrantes. Una población de modelos matemáticos, diseñada en esta tesis a partir de los registros de los potenciales de acción de 149 pacientes, ha permitido evaluar los mecanismos iónicos que definen las propiedades asociadas a los procesos de reentrada. Esto ha permitido apuntar al bloqueo de la corriente ICaL como diana terapéutica. Ésta se asocia al incremento del movimiento del núcleo que facilita el impacto del rotor con otros frentes de onda u obstáculos extinguiéndose así el comportamiento reentrante. La variabilidad entre pacientes reflejada en la población de modelos ha permitido además mostrar los mecanismos por los cuales un mismo tratamiento puede mostrar efectos divergentes, así el uso de poblaciones de modelos matemáticos permitirá prevenir efectos secundarios asociados a la variabilidad entre pacientes y profundizar en el desarrollo de terapias individualizadas. Estos trabajos se cimientan sobre una plataforma de simulación de electrofisiología cardiaca de basado en Unidades de Procesado Gráfico (GPUs) y desarrollada en esta tesis. La plataforma permite la simulación de modelos celulares cardiacos así como de tejidos u órganos con geometría realista, mostrando unas prestaciones comparables con las de las utilizadas por los grupos de investigación más potentes en el campo de la electrofisiología. / [CAT] Les taquiarítmies auriculars tenen una alta prevalença en el món desenvolupat, a més diversos estudis poblacionals indiquen que en les pròximes dècades aquesta es veurà incrementada. Els mecanismes de micro o macro-reentrada dels fronts d'ona elèctrics que regeixen el comportament mecànic del cor, es presenten com una de les principals causes del manteniment d'aquestes arítmies. El flutter auricular és mantingut per una macro-reentrada al voltant d'un obstacle anatòmic o funcional en les aurícules, mentre que en el cas de la fibril·lació auricular la hipòtesi que defineix als rotors d'alta freqüència com a elements dominants i responsables del manteniment de l'arítmia s'ha anat imposant a la resta en els últims anys. No obstant això, les teràpies que tenen com a objectiu finalitzar o aïllar aquestes reentrades tenen encara una eficàcia limitada. L'ablació per radiofreqüència permet eliminar zones del teixit cardíac resultant en la interrupció del circuit de reentrada en el cas de macro-reentrades o l'aïllament de comportaments micro-reentrants. La localització no invasiva dels circuits reentrants incrementaria l'eficàcia d'aquestes teràpies i reduiria la durada de les intervencions quirúrgiques. D'altra banda, les teràpies farmacològiques alteren les expressions iòniques associades a la excitabilitat i la refractaritat del teixit amb la finalitat de dificultar el manteniment de comportaments reentrants. Aquest tipus de teràpies exigeixen incrementar el coneixement dels mecanismes subjacents que expliquen el procés de reentrada i les seues propietats, la recerca d'aquests mecanismes permet definir les dianes terapèutiques que milloren l'eficàcia en l'extinció d'aquests comportaments. En aquesta tesi el modelatge matemàtic s'utilitza per a fer un pas important en la minimització de les limitacions associades a aquests tractaments. La cartografia elèctrica de superfície ha sigut testada, clínicament i amb simulacions matemàtiques com a tècnica de diagnòstic i localització de circuits macro-reentrants. L'anàlisi de mapes de fase obtinguts a partir dels registres multicanal de derivacions electrocardiogràfiques distribuïdes en la superfície del tors permet diferenciar diferents circuits de reentrada. És per açò que aquesta tècnica de registre i anàlisi es presenta com una eina per a la localització no invasiva de circuits macro i micro-reentrants. Una població de models matemàtics, dissenyada en aquesta tesi a partir dels registres dels potencials d'acció de 149 pacients, ha permès avaluar els mecanismes iònics que defineixen les propietats associades als processos de reentrada. Açò ha permès apuntar al bloqueig del corrent ICaL com a diana terapèutica. Aquesta s'associa a l'increment del moviment del nucli que facilita l'impacte del rotor amb altres fronts d'ona o obstacles extingint-se així el comportament reentrant. La variabilitat entre pacients reflectida en la població de models ha permès a més mostrar els mecanismes pels quals un mateix tractament pot mostrar efectes divergents, així l'ús de poblacions de models matemàtics permetrà prevenir efectes secundaris associats a la variabilitat entre pacients i aprofundir en el desenvolupament de teràpies individualitzades. Aquests treballs es fonamenten sobre una plataforma de simulació de electrofisiologia cardíaca basat en Unitats de Processament Gràfic (GPUs) i desenvolupada en aquesta tesi. La plataforma permet la simulació de models cel·lulars cardíacs així com de teixits o òrgans amb geometria realista, mostrant unes prestacions comparables amb les de les utilitzades per els grups de recerca més importants en aquesta área. / Liberos Mascarell, A. (2016). Mathematical modeling approaches for the diagnosis and treatment of reentrant atrial tachyarrhythmias [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62166 / TESIS

[EN] Different electronic interfaces have been proposed to measure major parameters for the characterization of quartz crystal microbalance (QCM) during the last two decades. The measurement of the adequate parameters of the sensor for a specific application is very important, since an error in this measure can lead to an error in the interpretation of the results. The requirements of the system of characterization depend on the application. In this thesis we propose two characterization systems for two types of applications that involve the majority of sensor applications: 1) Characterization of materials under variable damping conditions and 2) Detection of substances with high measurement resolution. The proposed systems seek to solve the problems detected in the systems currently in use. For applications in which the sensor damping varies during the experiment, we propose a system based on a new configuration of the technique of automatic capacitance compensation (ACC). This new configuration provides the measure of the series resonance frequency, the motional resistance and the parallel capacitance of the sensor. Moreover, it allows an easy calibration of the system that improves the precision in the measurement. We show the experimental results for 9 and 10 MHz crystals in fluid media, with different capacitances in parallel, showing the effectiveness in the capacitance compensation. The system presents some deviation in frequency with respect to the series resonance frequency, as measured with an impedance analyser. These deviations are due to the non-ideal, specific behaviour of some of the components of the circuit. A new circuit is proposed as a possible solution to this problem. For high-resolution applications we propose an integrated platform to characterize high-frequency acoustic sensors. The proposed system is based on a new concept in which the sensor is interrogated by means of a very stable, low-noise external source at a constant frequency, while the changes provoked by the charge in the phase of the sensor are monitored. The use of high-frequency sensors enhances the sensitivity of the measure, whereas the design characterization system reduces the noise in the measurement. The result is an improvement in the limit of detection (LOD). This way, we achieve one of the challenges in the acoustic high-frequency devices. The validation of the platform is performed by means of an immunosensor based in high fundamental frequency QCM crystals (HFF-QCM) for the detection of two pesticides: carbaryl and thiabendazole. The results obtained for carbaryl are compared to the results obtained by another high-frequency acoustic technology based in Love sensors, with the optical technique based in surface plasmonic resonance and with the gold standard technique Enzyme Linked Immunoassay (ELISA). The LOD obtained with the acoustic sensors HFF-QCM and Love is similar to the one obtained with ELISA and improves by one order of magnitude the LOD obtained with SPR. The conceptual ease of the proposed system, its low cost and the possibility of miniaturization of the quartz resonator, allows the characterization of multiple sensors integrated in an array configuration, which will allow in the future to achieve the challenge of multianalyte detection for applications of High-Throughput Screening (HTS). / [ES] Durante las dos últimas décadas se han propuesto diferentes interfaces electrónicos para medir los parámetros más importantes de caracterización de los cristales de microbalanza de cuarzo (QCM). La medida de los parámetros adecuados del sensor para una aplicación específica es muy importante, ya que un error en la medida de dichos parámetros puede resultar en un error en la interpretación de los resultados. Los requerimientos del sistema de caracterización dependen de la aplicación. En esta tesis se proponen dos sistemas de caracterización para dos ámbitos de aplicación que comprenden la mayoría de las aplicaciones con sensores QCM: 1) Caracterización de materiales bajo condiciones de amortiguamiento variable y 2) detección de sustancias con alta resolución de medida. Los sistemas propuestos tratan de resolver la problemática detectada en los ya existentes. Para aplicaciones en las que el amortiguamiento del sensor varía durante el experimento, se propone un sistema basado en una nueva configuración de la técnica de compensación automática de capacidad (ACC). La nueva configuración proporciona la medida de la frecuencia de resonancia serie, la resistencia dinámica y la capacidad paralelo del sensor. Además, permite una fácil calibración del sistema que mejora la precisión en la medida. Se presentan resultados experimentales para cristales de 9 y 10MHz en medios fluidos, con diferentes capacidades en paralelo, demostrando la efectividad de la compensación de capacidad. El sistema presenta alguna desviación en frecuencia con respecto a la frecuencia resonancia serie, medida con un analizador de impedancias. Estas desviaciones son explicadas convenientemente, debidas al comportamiento no ideal específico de algunoscomponentes del circuito. Una nueva propuesta de circuito se presenta como posible solución a este problema. Para aplicaciones de alta resolución se propone una plataforma integrada para caracterizar sensores acústicos de alta frecuencia. El sistema propuesto se basa en un nuevo concepto en el que el sensor es interrogado, mediante una fuente externa muy estable y de muy bajo ruido, a una frecuencia constante mientras se monitorizan los cambios producidos por la carga en la fase del sensor. El uso de sensores de alta frecuencia aumenta la sensibilidad de la medida, por otro lado, el sistema de caracterización diseñado reduce el ruido en la misma. El resultado es una mejora del límite de detección (LOD). Se consigue con ello uno de los retos pendientes en los dispositivos acústicos de alta frecuencia. La validación de la plataforma desarrollada se realiza con una aplicación de un inmunosensor basado en cristales QCM de alta frecuencia fundamental (HFF-QCM) para la detección de dos pesticidas: carbaryl y tiabendazol. Los resultados obtenidos para el Carbaryl se comparan con los obtenidos con otra tecnología acústica de alta frecuencia basada en sensores Love, con la técnica óptica basada resonancia superficial de plasmones (SPR) y con la técnica de referencia Enzyme Linked Immuno Assay (ELISA). El LOD obtenido con los sensores acústicos HFFQCM y Love es similar al obtenido con las técnicas ELISA y mejora en un orden de magnitud al obtenido con SPR. La sencillez conceptual del sistema propuesto junto con su bajo coste, así como la capacidad de miniaturización del resonador de cuarzo hace posible la caracterización de múltiples sensores integrados en una configuración en array, esto permitirá en un futuro alcanzar el reto de la detección multianalito para aplicaciones High-Throughput Screening (HTS). / [CAT] Durant les dues últimes dècades s'han proposat diferents interfases electrònics per a mesurar els paràmetres més importants de caracterització dels cristalls de microbalança de quars (QCM). La mesura dels paràmetres adequats del sensor per a una aplicació específica és molt important, perquè un error en la interpretació dels resultats pot resultar en un error en la interpretació dels resultats. Els requeriments del sistema de caracterització depenen de l'aplicació. En aquesta tesi, es proposen dos sistemes de caracterització per a dos àmbits d'aplicació que comprenen la majoria de les aplicacions amb sensors QCM: 1) Caracterització de materials sota condicions d'amortiment variable i 2) detecció de substàncies amb alta resolució de mesura. Els sistemes proposats tracten de resoldre la problemàtica detectada en els ja existents. Per a aplicacions en les quals l'amortiment del sensor varia durant l'experiment, es proposa un sistema basat en una nova configuració de la tècnica de compensació automàtica de capacitat (ACC). La nova configuració proporciona la mesura de la freqüència de ressonància sèrie, la resistència dinàmica i la capacitat paral¿lel del sensor. A més, permet un calibratge fàcil del sistema que millora la precisió de la mesura. Es presenten els resultats experimentals per a cristalls de 9 i 10 MHz en mitjans fluids, amb diferents capacitats en paral¿lel, demostrant l'efectivitat de la compensació de capacitat. El sistema presenta alguna desviació en freqüència respecte a la freqüència ressonància sèrie, mesurada amb un analitzador d'impedàncies. Aquestes desviacions són explicades convenientment, degudes al comportament no ideal específic d'alguns components del circuit. Una nova proposta de circuit es presenta com a possible solució a aquest problema. Per a aplicacions d'alta resolució es proposa una plataforma integrada per a caracteritzar sensors acústics d'alta freqüència. El sistema proposat es basa en un nou concepte en el qual el sensor és interrogat mitjançant una font externa molt estable i de molt baix soroll, a una freqüència constant mentre es monitoritzen els canvis produïts per la càrrega en la fase del sensor. L'ús de sensors d'alta freqüència augmenta la sensibilitat de la mesura, per altra banda, el sistema de caracterització dissenyat redueix el soroll en la mateixa. El resultat és una millora en el límit de detecció (LOD). S'aconsegueix amb això un dels reptes pendents en els dispositius acústics d'alta freqüència. La validació de la plataforma desenvolupada es realitza amb una aplicació d'un immunosensor basat en cristalls QCM d'alta freqüència fonamental (HFF-QCM) per a la detecció de dos pesticides: carbaryl i tiabendazol. Els resultats obtinguts per al carbaryl es comparen amb els obtinguts amb altra tecnologia acústica d'alta freqüència basada en sensors Love, amb la tècnica òptica basada en ressonància superficial de plasmons (SPR) i amb la tècnica de referència Enzyme Linked Immuno Assay (ELISA). El LOD obtingut amb els sensors acústics HFF-QCM i Love és similar al obtingut amb les tècniques ELISA i millora en un ordre de magnitud el obtingut amb SPR. La senzillesa conceptual del sistema proposat junt amb el seu baix cost, així com la capacitat de miniaturització del ressonador de quars fa possible la caracterització de múltiples sensors integrats en una configuració en array, el que permetrà en un futur assolir el repte de la detecció multianalit per a aplicacions High-Throughput Screening (HTS). / García Narbón, JV. (2016). Improved characterization systems for quartz crystal microbalance sensors: parallel capacitance compensation for variable damping conditions and integrated platform for high frequency sensors in high resolution applications [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/63249 / TESIS

[EN] UNIVERSITY ENTREPRENEURS AND SPINUPS: THE CASE OF STARTUPV, THE BUSINESS ECOSYSTEM AT THE UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE VALÈNCIA Presented by: Daniel Martínez Aceves Directed by: Dr. Ignacio Gil Pechuán & Dr. José Millet Roig Abstract: The format chosen to present this doctoral thesis is the compendium of publications. Each of the three selected articles provides new data to respond to the objectives and issues raised by the thesis: the characterization of the university entrepreneur and the firms that are generated by entrepreneurial university ecosystems. The compendium begins with a general analysis based on an international sample of 12 countries and 20,000 graduates, and ends with a particular case study of entrepreneurs linked to a local university ecosystem. Describing the different characteristics that exist among young university entrepreneurs, self-employed workers and employees at an international level, as well as identifying their competences is the objective of the first article. The second contribution focuses on the gender-related differences among entrepreneurs, identifying their motivation for undertaking new enterprises and establishing their potential differences The most significant differences in gender are closely related to conciliating work and personal/family life. Result from the third article show that universities can play a determining role in the generation of future high-growth firms. The study concludes that future research must contribute more data in order to continue to define a new concept in newly created firms: the spinup or university gazelle; a businesses founded at a university which is halfway between a startup and a spinoff company. Universities are natural incubators for projects that can help to solve social challenges and improve society. The objective of future research in this sense, should be to improve our understanding and analysis of the common characteristics that can be extrapolated to other ecosystems, which implies a sizeable challenge given the unique, inimitable nature of entrepreneurial ecosystems. / [ES] EMPRENDEDORES UNIVERSITARIOS Y SPINUPS: EL CASO DE STARTUPV, EL ECOSISTEMA EMPRENDEDOR DE LA UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE VALÈNCIA Presentada por: Daniel Martínez Aceves Dirigida por: Dr. Ignacio Gil Pechuán y Dr. José Millet Roig Resumen: El formato elegido para presentar la tesis es el de compendio de publicaciones. Cada uno de los tres artículos seleccionados, aporta nuevos datos a los objetivos y preguntas que se plantea esta tesis: caracterizar al emprendedor universitario y las empresas que se generan en los ecosistemas emprendedores universitarios. Se parte de un análisis general con una muestra internacional de 12 países y 20.000 egresados, para, posteriormente, concluir con un estudio de un caso concreto de emprendedores vinculados a un ecosistema universitario local. Describir las características diferenciales existentes entre los jóvenes emprendedores universitarios, los autónomos y los trabajadores a nivel internacional así como sus competencias es el objetivo del primer artículo. El segundo artículo, pretende identificar y analizar las posibles diferencias de género existentes entre los emprendedores en lo relativo a las motivaciones para crear una empresa y en la conciliación de la vida laboral y personal. Los resultados del tercer artículo, ponen de manifiesto que las universidades pueden tener un papel determinante en la generación de futuras empresas de alto crecimiento. En este último artículo se plantea un nuevo concepto de empresa, las "spinups", empresas fundadas en ecosistemas emprendedores universitarios que se encuentran entre las startups, las spinoffs y las empresas gacela. Las universidades son incubadoras naturales de proyectos de empresa, que en muchos casos pueden contribuir a la mejora de la sociedad. El objetivo de las futuras investigaciones debe ir dirigido hacia la comprensión y el análisis de las características comunes que puedan ser extrapolables a otros ecosistemas, lo cual supone un importante reto ya que los ecosistemas emprendedores son únicos e irrepetibles. / [CAT] EMPRENEDORS UNIVERSITARIS I SPINUPS: EL CAS DE STARTUPV, L'ECOSISTEMA EMPRENEDOR DE LA UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE VALÈNCIA Presentada per: Daniel Martínez Aceves Dirigida per: Dr. Ignacio Gil Pechuán i Dr. José Millet Roig Resum: El format triat per a presentar la tesi és el de compendi de publicacions. Cadascún dels tres articles seleccionats, aporta noves dades als objectius i les preguntes que es plantega aquesta tesi: caracteritzar l'emprenedor universitari i les empreses que es generen en els ecosistemes emprenedors universitaris. Es parteix d'una anàlisi general amb una mostra internacional de 12 països i 20.000 egressats; per a, posteriorment, concloure amb un estudi d'un cas concret d'emprenedors vinculats a un ecosistema universitari local. Descriure les característiques diferencials existents entre els joves emprenedors universitaris, els autoempleats - els autònoms i els treballadors a nivell internacional així com les seues competències és l'objectiu del primer article. El segon, es centra en les diferències de gènere dels emprenedors, identificant les motivacions que porten a les emprenedores i als emprenedors a crear una empresa i veure les possibles diferències. Les diferències de gènere més significatives apareixen en la forma d'afrontar la conciliació de la vida laboral i personal. Els resultats del tercer article, posen de manifest que les universitats poden tindre un paper determinant en la generació de futures empreses d'alt creixement. Així i tot, futures recerques han d'aportar més dades per a seguir definint un nou concepte, "spinup" o empresa gasela universitària, una empresa fundada en un ecosistema emprenedor universitari que es troba entre una startup i una spinoff. Les universitats són incubadores naturals de projectes que poden ajudar a solucionar reptes socials i millorar la societat. L' objectiu de les futures recerques ha d'anar dirigit cap a la comprensió i anàlisi de les característiques comunes que puguen ser extrapolables a altres ecosistemes, la qual cosa suposa un important repte ja que els ecosistemes emprenedors són únics i irrepetibles. / Martínez Aceves, D. (2016). Emprendedores universitarios y spinups: El caso de startupv el ecosistema emprendedor de la Universitat Politècnica de València [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/64079 / TESIS