Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores - Major de Automação. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado. Inovação e Empreendedorismo Tecnológico. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de mestrado. Inovação e Empreendedorismo Tecnológico. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Thesis submitted for obtain the degree of Doctor of Philosophy in Materials Science and Engineering, at the Lehigh University, under supervision Dr. Martin Harmer and co-adviser Dr.ª Helen Chan

El objetivo global de este estudio es el análisis de la viabilidad del uso de ruido cultural para la determinación de las características dinámicas de las estructuras existentes, particularmente en zonas urbanas situadas en áreas de actividad sísmica moderada o baja pero que, sin embargo no están exentas de riesgo por causa sísmica, debido a la altísima concentración de población y servicios que en ellas se acumula. Por lo tanto, también constituye un objetivo del presente trabajo el analizar los métodos aplicables, evaluando su adecuación a cada caso concreto para diseñar procedimientos específicos para áreas urbanas densamente pobladas. La consecución de este objetivo global se realiza mediante los siguientes objetivos concretos: - Conocimiento y elección de la instrumentación a utilizar. - Establecimiento de procedimientos específicos adecuados a las peculiaridades de los edificios a estudiar. - Calibración de métodos y técnicas usadas en la literatura mediante su aplicación en un experimento controlado sobre mesa vibrante. - Calibración de procedimientos de estimación de periodos propios en edificios reales mediante su medida y su modelado numérico. Propuesta de un procedimiento específico para áreas urbanas. - Evaluación de la contribución de los elementos no estructurales mediante el seguimiento del proceso constructivo de un edificio. - Evaluación de la fiabilidad y aplicabilidad de las fórmulas empíricas establecidas en las normas sísmicas y establecimiento de fórmulas específicas para la ciudad de Barcelona. - Detección y caracterización de zonas de resonancia entre los edificios, los "inputs" sísmicos y los periodos predominantes del suelo sobre el cual están construidos. - Aproximación a la problemática de la interacción suelo-estructura. Los datos necesarios para el estudio se obtuvieron con trabajo de campo, obteniéndose los registros de ruido ambiental y midiendo la altura y el número de niveles de los edificios. La información complementaria (p.e. dimensiones en planta) se obtuvieron a partir de los datos del catastro facilitadas por el Ayuntamiento de Barcelona. Los periodos fundamentales se identificaron a partir de los espectros de Fourier de las aceleraciones medidas en los niveles superiores de los edificios. Se han realizado medidas en 64 edificios de los cuales se han seleccionados dos muestras representativas de las principales tipologías constructivas de la ciudad de Barcelona; 25 de hormigón armado y 22 de mampostería. La selección de estas muestras se efectuó de acuerdo con los parámetros correspondientes a las fórmulas empíricas a ajustar. Se buscó homogeneidad en la tipología y variabilidad en el parámetro a ajustar. De esta forma ha sido posible hallar la relación del periodo fundamental con parámetros como el número de niveles, la altura y la dimensión en planta. Se ha encontrado que las fórmulas que mejor se ajustan a edificios de hormigón armado son las que relacionan el periodo fundamental con el número de niveles y para los edificios de mampostería las que relacionan el periodo con la altura. Para comparar diferencias en las tipologías y costumbres constructivas se efectuó una campaña específica en la ciudad de Adra. También se realizó el seguimiento de un edificio en construcción midiéndose su periodo predominante durante las fases de construcción, analizando las variaciones del periodo predominante con la incorporación al edificio de elementos no estructurales (tabiquería, elementos ornamentales, muros, fachadas, etc.) encontrándose que éstos influyen en el valor del periodo al rigidizar la estructura. Estudios previos ponen de manifiesto que la interacción suelo estructura puede aumentar el periodo de vibración de la estructura. Una parametrización del efecto propuesta en la literatura se ha usado para estimar este efecto en Barcelona y se encontró que esta interacción es importante en edificios situados en zonas en las que se disponía de resultados de la respuesta y de las características dinámicas del suelo (Vs) concluyéndose que incluso en el caso en que los periodos del suelo y de la estructura difieran, no se debe desechar el fenómeno de resonancia sin antes evaluar el efecto de interacción.

La levadura Saccharomyces cerevisiae es la especie más utilizada desde un punto de vista biotecnológico. En la industria agroalimentaria interviene en la elaboración de pan y bebidas alcohólicas como el vino y la cerveza, además se emplea como suplemento dietético y como agente probiótico bajo el nombre de S. cerevisiae var. boulardii. A pesar de sus propiedades beneficiosas, S. cerevisiae se considera actualmente una levadura patógena oportunista emergente de baja virulencia, capaz de causar infecciones principalmente en hospedadores inmunodeprimidos. Con el fin de conocer el posible papel de esta levadura como patógeno emergente, el presente trabajo aborda un estudio comparativo entre aislados clínicos y no clínicos de S. cerevisiae desde diferentes puntos de vista. En primer lugar, la caracterización mediante técnicas moleculares de un gran número de aislados clínicos y su comparación con aislados no clínicos, ha sido de gran ayuda para esclarecer el origen de colonización en infecciones por S. cerevisiae. Dicha caracterización junto con un estudio filogenético de secuencias del gen COX2, evidenciaron dos posibles casos de colonización exógena por parte de cepas de panadería y la cepa probiótica S. cerevisiae var. boulardii.Por otro lado, los estudios de rasgos fenotípicos asociados con virulencia de esta levadura, mostraron que la capacidad de crecimiento a 42º C, el crecimiento pseudohifal y niveles altos en la actividad fosfolipasa, son rasgos de virulencia que marcan la diferencia entre los aislados clínicos y las cepas industriales. Dicho estudio junto con los ensayos en sistemas murino de infección sistémica, han permitido establecer el potencial patógeno de algunas cepas de S. cerevisiae.Finalmente se han observado diferentes grados de activación de las MAP quinasas Slt2 y Kss1 entre los aislados clínicos y no clínicos incluidos en este estudio, además de detectarse la presencia de dos proteínas Slt2 para un grupo de aislados clínicos. El análisis de la secuencia del gen SLT2 ha revelado que estos aislados tienen más de dos alelos que se diferencian en el tamaño, como consecuencia de la variación en un gran número de repeticiones de los trinucleótidos CAA/que codifican glutaminas. Estos estudios pueden ser de gran interés para las industrias de alimentos que incluyen a S. cerevisiae en sus preparados, así como en el ámbito hospitalario, advirtiendo del peligro que conlleva la administración de productos que contengan dicha levadura, a individuos inmunodeprimidos. / Saccharomyces cerevisiae has traditionally been used in industrial fermentative processes, beer and wine production, baking, and as a nutritional supplement or even as a probiotic. This is the case of the probiotic strain of this species, S. cerevisiae var. boulardii which has been widely used in Europe to treat several types of diarrhoea. Although S. cerevisiae and S. boulardii have commonly been considered as safe microorganism, this concept has changed due to an increased number of human infections. Consequently, S. cerevisiae is now considered an emerging opportunistic pathogen that can cause clinically relevant infections, mainly associated with immunocompromised patients. With the aim of know the possible role of this yeast as an opportunistic pathogen, the present work tackles a comparative study between clinical and no clinical isolates of S. cerevisiae from different point of view. This study could be of great interest for all food industry that include S. cerevisiae inside their preparation, just as in the hospital environment, warning of the risk that entail the administration of products which contain the above mentioned yeast to immunosuppressed person.

Bacillus cereus es un bacilo Gram positivo esporulado contaminante habitual de alimentos tanto frescos como procesados. La detección y cuantificación de este patógeno de alimentos se realiza habi-tualmente por técnicas culturales. Dichas técnicas consumen mucho tiempo y, en ocasiones, llevan a identificaciones erróneas. Como alternativa, las técnicas moleculares basadas en la PCR tienen como ventaja una mayor rapidez y seguridad en la identificación del microorganismo, e incluso permiten su cuantificación mediante PCR a tiempo real (Q-PCR). En este estudio se han desarrollado diferentes métodos para el control de este microorganismo en alimentos, basados en la técnica de la PCR.A partir de una colección de cepas de referencia y aislados de alimentos, identificados previamente por métodos fenotípicos, (ISO 7932 y API-50CH/B) y genotípicos, (ISR-PCR y RAPD), se determinó la presencia de genes relacionados con factores de virulencia mediante PCR convencional. El gen pc-plc se detectó en un mayor porcentaje en las cepas del "grupo B. cereus", y dado que se encuentra en una única copia por genoma, fue seleccionado como gen diana. Se diseñaron 4 oligonucleótidos para el desarrollo de procedimientos de Q-PCR en modo SYBR Green y Taqman. Se optimizaron los parámetros de la reacción de cuantificación, y se evaluó su especificidad para el "grupo B. cereus", resultando más adecuado el procedimiento de SYBR Green Q-PCR. A continuación se ensayó la capacidad para la detección y cuantificación en alimentos contaminados artificialmente: huevo líquido y leche en polvo infantil. Como resultado el sistema desarrollado ha demostrado su capacidad para la cuantificación de B. cereus entre 105 y 100 ufc/ml a partir de la matriz ensayada, que corresponde al mismo nivel que el método de referencia por recuento en placa. Dado que B. cereus puede estar presente en alimentos tanto en forma vegetativa como esporulada, para su detección por PCR se abordó, asimismo el desarrollo de un protocolo para asegurar la liberación del DNA a partir de esporas. Se partió de suspensiones calibradas de esporas que fueron sometidas a diferentes tratamientos: a) térmicos y b) adición de germinadores en diferentes combinaciones. Tras los tratamientos, se realizó la extracción de DNA con DNeasy Tissue kit (Qiagen), se cuantificó y se evaluó el rendimiento espectrofluorimétricamente (PicoGreen, Invitrogen) y mediante PCR convencional y SYBR Green Q-PCR. El tratamiento de germinación con 0,5 mM L-alanina/inosina resultó el más eficiente en suspensiones concentradas de esporas. Sin embargo, cuando se ensayó en alimentos inoculados (104 - 100 esporas/ml), la extracción con DNeasy Tissue Kit, sin necesidad de tratamientos previos, resultó satisfactorio.Por último, se realizó una aproximación cuantitativa para la detección de formas viables de B. cereus. Para ello se desarrolló un procedimiento de PCR a tiempo real con transcripción inversa (Q-RT-PCR) utilizando como diana el RNA mensajero del gen pc-plc, como indicador del estado de viabilidad celular. El nivel de sensibilidad obtenido por Q-RT-PCR fue de 30 células/reacción a partir de suspensiones celulares, y de 847 células/reacción tras su aplicación en huevo líquido.Los procedimientos de Q-PCR y Q-RT-PCR desarrollados en este estudio han mostrado ser eficientes para detectar la presencia de las especies del "grupo B. cereus" en alimentos, al menos al mismo nivel que el método de referencia, permitiendo además la cuantificación incluso de formas viables. / Bacillus cereus is a rod-shaped, Gram-positive sporeforming bacterium widely recognized as a food poisoning organism. Detection of this pathogen in food is usually carried out by culture techniques that are time consuming and frequently lead to misidentifications. As an alternative, molecular genetic techniques allow rapid, sensitive and accurate detection. In the present work, PCR based systems were applied for a rapid and unequivocal detection of "B. cereus group" which would be very valuable in food safety assessment. The presence of virulence genes was tested by PCR amplification in a collection of reference strains and food isolates that had been phenotypically and genotypically characterized. The pc-plc gene showed the highest prevalence among the tested strains and five oligonucleotides were designed in order to develop SYBR Green and TaqMan real-time PCR (Q-PCR) procedures. The SYBR Green Q-PCR was applied on spiked liquid egg and dried infant formulae showing suitable quantification results in a range of 105 to 100 ufc/ml, and high degrees of correspondence between Q-PCR assays and plate counts. To assess detection of B. cereus spores by PCR procedures, several DNA isolation methods were tested on spore suspensions: i) heat treatment and ii) germination triggered by nutrient germinants followed by DNA isolation (DNeasy tissue kit, Qiagen). Recovery of DNA was evaluated by PCR, Q-PCR, and PicoGreen fluorescence (Invitrogen). Germination with L-alanine 0.5 mM/inosine 0.5 mM rendered the maximum rate of DNA at 108 spores/ml. However, DNA extraction without any modifications rendered similar DNA recovery on 105 to 100 spores/ml range. Spore detection was established in 3-4 spores/reaction using both spore suspensions and spiked food samples. Besides pathogen detection, cell viability is important in food safety. Thus a one-step Q-RT-PCR detection system, was established to investigate the presence of metabolically active cells. By using this approach, 30 cells/reaction and 847 cells/reaction were detected in cell suspensions and spiked liquid egg samples, respectively.The developed Q-PCR and Q-RT-PCR systems proved to be highly sensitive and specific for the rapid and accurate detection and quantification of species of the "B. cereus group" in food, and constitute a promising tool in the detection of B. cereus including spores as well as viable cells.

Aquesta tesi doctoral tracta sobre Enginyeria Kansei (EK), una tècnica per traslladar emocions transmeses per productes en paràmetres tècnics, i sobre mètodes estadístics que poden beneficiar la disciplina. El propòsit bàsic de l'EK és descobrir de quina manera algunes propietats d'un producte transmeten certes emocions als seus usuaris. És un mètode quantitatiu, i les dades es recullen típicament fent servir qüestionaris. S'extreuen conclusions en analitzar les dades recollides, normalment usant algun tipus d'anàlisi de regressió. L'EK es pot situar en l'àrea de recerca del disseny emocional. La tesi comença justificant la importància del disseny emocional. Com que el rang de tècniques usades sota el nom d'EK és extens i no massa clar, la tesi proposa una definició d'EK que serveix per delimitar el seu abast. A continuació, es suggereix un model per desenvolupar estudis d'EK. El model inclou el desenvolupament de l'espai semàntic – el rang d'emocions que el producte pot transmetre – i l'espai de propietats – les variables tècniques que es poden modificar en la fase de disseny. Després de la recollida de dades, l'etapa de síntesi enllaça ambdós espais (descobreix com diferents propietats del producte transmeten certes emocions). Cada pas del model s'explica detalladament usant un estudi d'EK realitzat per aquesta tesi: l'experiment dels sucs de fruites. El model inicial es va millorant progressivament durant la tesi i les dades de l'experiment es van reanalitzant usant noves propostes.Moltes inquietuds pràctiques apareixen quan s'estudia el model per a estudis d'EK esmentat anteriorment (entre d'altres, quants participants són necessaris i com es desenvolupa la sessió de recollida de dades). S'ha realitzat una extensa revisió bibliogràfica amb l'objectiu de respondre aquestes i altres preguntes. Es descriuen també les aplicacions d'EK més habituals, juntament amb comentaris sobre idees particularment interessants de diferents articles. La revisió bibliogràfica serveix també per llistar quines són les eines més comunament utilitzades en la fase de síntesi.La part central de la tesi se centra precisament en les eines per a la fase de síntesi. Eines estadístiques com la teoria de quantificació tipus I o la regressió logística ordinal s'estudien amb detall, i es proposen diverses millores. En particular, es proposa una nova forma gràfica de representar els resultats d'una regressió logística ordinal. S'introdueix una tècnica d'aprenentatge automàtic, els conjunts difusos (rough sets), i s'inclou una discussió sobre la seva idoneïtat per a estudis d'EK. S'usen conjunts de dades simulades per avaluar el comportament de les eines estadístiques suggerides, la qual cosa dóna peu a proposar algunes recomanacions.Independentment de les eines d'anàlisi utilitzades en la fase de síntesi, les conclusions seran probablement errònies quan la matriu del disseny no és adequada. Es proposa un mètode per avaluar la idoneïtat de matrius de disseny basat en l'ús de dos nous indicadors: un índex d'ortogonalitat i un índex de confusió. S'estudia l'habitualment oblidat rol de les interaccions en els estudis d'EK i es proposa un mètode per incloure una interacció, juntament amb una forma gràfica de representar-la. Finalment, l'última part de la tesi es dedica a l'escassament tractat tema de la variabilitat en els estudis d'EK. Es proposen un mètode (basat en l'anàlisi clúster) per segmentar els participants segons les seves respostes emocionals i una forma d'ordenar els participants segons la seva coherència en valorar els productes (usant un coeficient de correlació intraclasse). Com que molts usuaris d'EK no són especialistes en la interpretació de sortides numèriques, s'inclouen representacions visuals per a aquests dos nous mètodes que faciliten el processament de les conclusions. / Esta tesis doctoral trata sobre Ingeniería Kansei (IK), una técnica para trasladar emociones transmitidas por productos en parámetros técnicos, y sobre métodos estadísticos que pueden beneficiar la disciplina. El propósito básico de la IK es descubrir de qué manera algunas propiedades de un producto transmiten ciertas emociones a sus usuarios. Es un método cuantitativo, y los datos se recogen típicamente usando cuestionarios. Se extraen conclusiones al analizar los datos recogidos, normalmente usando algún tipo de análisis de regresión.La IK se puede situar en el área de investigación del diseño emocional. La tesis empieza justificando la importancia del diseño emocional. Como que el rango de técnicas usadas bajo el nombre de IK es extenso y no demasiado claro, la tesis propone una definición de IK que sirve para delimitar su alcance. A continuación, se sugiere un modelo para desarrollar estudios de IK. El modelo incluye el desarrollo del espacio semántico – el rango de emociones que el producto puede transmitir – y el espacio de propiedades – las variables técnicas que se pueden modificar en la fase de diseño. Después de la recogida de datos, la etapa de síntesis enlaza ambos espacios (descubre cómo distintas propiedades del producto transmiten ciertas emociones). Cada paso del modelo se explica detalladamente usando un estudio de IK realizado para esta tesis: el experimento de los zumos de frutas. El modelo inicial se va mejorando progresivamente durante la tesis y los datos del experimento se reanalizan usando nuevas propuestas. Muchas inquietudes prácticas aparecen cuando se estudia el modelo para estudios de IK mencionado anteriormente (entre otras, cuántos participantes son necesarios y cómo se desarrolla la sesión de recogida de datos). Se ha realizado una extensa revisión bibliográfica con el objetivo de responder éstas y otras preguntas. Se describen también las aplicaciones de IK más habituales, junto con comentarios sobre ideas particularmente interesantes de distintos artículos. La revisión bibliográfica sirve también para listar cuáles son las herramientas más comúnmente utilizadas en la fase de síntesis. La parte central de la tesis se centra precisamente en las herramientas para la fase de síntesis. Herramientas estadísticas como la teoría de cuantificación tipo I o la regresión logística ordinal se estudian con detalle, y se proponen varias mejoras. En particular, se propone una nueva forma gráfica de representar los resultados de una regresión logística ordinal. Se introduce una técnica de aprendizaje automático, los conjuntos difusos (rough sets), y se incluye una discusión sobre su idoneidad para estudios de IK. Se usan conjuntos de datos simulados para evaluar el comportamiento de las herramientas estadísticas sugeridas, lo que da pie a proponer algunas recomendaciones. Independientemente de las herramientas de análisis utilizadas en la fase de síntesis, las conclusiones serán probablemente erróneas cuando la matriz del diseño no es adecuada. Se propone un método para evaluar la idoneidad de matrices de diseño basado en el uso de dos nuevos indicadores: un índice de ortogonalidad y un índice de confusión. Se estudia el habitualmente olvidado rol de las interacciones en los estudios de IK y se propone un método para incluir una interacción, juntamente con una forma gráfica de representarla. Finalmente, la última parte de la tesis se dedica al escasamente tratado tema de la variabilidad en los estudios de IK. Se proponen un método (basado en el análisis clúster) para segmentar los participantes según sus respuestas emocionales y una forma de ordenar los participantes según su coherencia al valorar los productos (usando un coeficiente de correlación intraclase). Puesto que muchos usuarios de IK no son especialistas en la interpretación de salidas numéricas, se incluyen representaciones visuales para estos dos nuevos métodos que facilitan el procesamiento de las conclusiones. / This PhD thesis deals with Kansei Engineering (KE), a technique for translating emotions elicited by products into technical parameters, and statistical methods that can benefit the discipline. The basic purpose of KE is discovering in which way some properties of a product convey certain emotions in its users. It is a quantitative method, and data are typically collected using questionnaires. Conclusions are reached when analyzing the collected data, normally using some kind of regression analysis. Kansei Engineering can be placed under the more general area of research of emotional design. The thesis starts justifying the importance of emotional design. As the range of techniques used under the name of Kansei Engineering is rather vast and not very clear, the thesis develops a detailed definition of KE that serves the purpose of delimiting its scope. A model for conducting KE studies is then suggested. The model includes spanning the semantic space – the whole range of emotions the product can elicit – and the space of properties – the technical variables that can be modified in the design phase. After the data collection, the synthesis phase links both spaces; that is, discovers how several properties of the product elicit certain emotions. Each step of the model is explained in detail using a KE study specially performed for this thesis: the fruit juice experiment. The initial model is progressively improved during the thesis and data from the experiment are reanalyzed using the new proposals. Many practical concerns arise when looking at the above mentioned model for KE studies (among many others, how many participants are used and how the data collection session is conducted). An extensive literature review is done with the aim of answering these and other questions. The most common applications of KE are also depicted, together with comments on particular interesting ideas from several papers. The literature review also serves to list which are the most common tools used in the synthesis phase. The central part of the thesis focuses precisely in tools for the synthesis phase. Statistical tools such as quantification theory type I and ordinal logistic regression are studied in detail, and several improvements are suggested. In particular, a new graphical way to represent results from an ordinal logistic regression is proposed. An automatic learning technique, rough sets, is introduced and a discussion is included on its adequacy for KE studies. Several sets of simulated data are used to assess the behavior of the suggested statistical techniques, leading to some useful recommendations. No matter the analysis tools used in the synthesis phase, conclusions are likely to be flawed when the design matrix is not appropriate. A method to evaluate the suitability of design matrices used in KE studies is proposed, based on the use of two new indicators: an orthogonality index and a confusion index. The commonly forgotten role of interactions in KE studies is studied and a method to include an interaction in KE studies is suggested, together with a way to represent it graphically. Finally, the untreated topic of variability in KE studies is tackled in the last part of the thesis. A method (based in cluster analysis) for finding segments among subjects according to their emotional responses and a way to rank subjects based on their coherence when rating products (using an intraclass correlation coefficient) are proposed. As many users of Kansei Engineering are not specialists in the interpretation of the numerical output from statistical techniques, visual representations for these two new proposals are included to aid understanding.

Els dispositius òptics biosensors basats en la detecció d’ona evanescent podrien superar les limitacions dels tests de diagnòstic actuals (que són lents i cars) degut a la possibilitat de realitzar les deteccions a temps reals i fent servir un esquema sense la necessitat de marcatges. Entre els diferents transductors òptics, els interferomètrics són els que posseeixen els millors límits de detecció (LOD) deguts a canvis en el índex de refracció de dissolucions (10-7-10-8 Unitats d’Índex de Refracció, RIU) així com per sensibilitat superficial (en el rang dels pg/ml) i un rang lineal més gran. No obstant, les configuracions interferomètriques (l’interferòmetre Mach-Zehnder o el Young) més usuals fan servir un divisor amb forma de Y, que és essencial per dividir o recombinar la llum, lo qual, degut a les toleràncies de les actuals tècniques de fabricació es una gran desavantatge per la reproduibilitat d’aquests dispositius. Per evitar aquests problemes, hem desenvolupat una configuració interferomètrica més simple basada en un guia de ones recte on dos modes de llum de la mateixa polarització interfereixen entre si. Aquesta configuració elimina la complexitat dels interferòmetres més utilitzats i conseqüentment, el biosensors que s’obtenen són més fiables i reproduïbles. Aquesta tesis esta dirigida al desenvolupament i la caracterització d’un nou transductor fotònic per biosensat d’alta sensibilitat i sense marcatges, el dispositiu de guia d’ona bimodal (BiMW). Amb aquest propòsit, els següents punts han estat plantejats: 1. Disseny, fabricació i caracterització òptica del transductor que opera segons el principi de la interferència de dos modes de llum. 2. Desenvolupament i optimització de les estratègies de funcionalització de la superfície transductora fent servir processos de silanització. 3. Estudi de l’aplicabilitat del biosensor amb la demostració del diagnosis analític de problemes clínics rellevants. El transductor es fabrica a nivell d’oblea a la Sala Blanca, lo qual garanteix la producció en massa del dispositiu així com un preu baix del mateix. El dispositiu és molt sensible a variacions en l’índex de refracció de dissolucions, obtenint un límit de detecció de 2×10-7 RIU. La biofuncionalització de l’àrea sensora es un dels aspectes més importants d’aquest treball. Diferents protocols per immobilitzar els diferents bioreceptor en la superfície del dispositiu (cadenes d’ADN, proteïnes i anticossos) han estat desenvolupats. Aquests protocols s’han fet servir per la demostració de diferents bioaplicacions; la detecció d’hormones, bactèries o seqüències d´ADN complementàries. Els resultats presentats en aquesta tesis han destacat pel superior funcionament d’aquest dispositiu en comparació amb els tests de diagnosis convencionals degut a: i) la possibilitat de monitoritzar les interaccions biomoleculars en temps real i fent servir un esquema sense marcadors reduint el temps i el cost de l’assaig, ii) la fabricació del dispositiu fent servir microtecnologia de silici, possibilitant la producció en massa, iii) l’alta sensibilitat (pg/ml, femtomolar) demostrada per les diferents bioaplicacions avaluades i iv) el dispositiu reuneix els requeriments específics per ser miniaturitzat e integrat en una plataforma de sensat multiplexada. Aquest treball obre la porta a la integració d’aquest transductor en un dispositiu lab-on-a -chip, una feina que inclou l’acoblament/detecció de la llum, un sistema capaç de modular la senyal interferomètrica i la incorporació de canals microfluídics per anàlisis multiplexats. Cadascun d’aquests temes afegeix molta complexitat al dispositiu final, han de ser individualment desenvolupades i optimitzades per ser integrades en un biosensor lab-on-a-chip. Finalment, la possibilitat de detectar simultàniament múltiples analits involucra el desenvolupament de noves tècniques per recollir les múltiples senyals així com desenvolupar noves estratègies de biofuncionalització. / Optical biosensor devices based on evanescent wave detection could overcome the limitations of conventional diagnostic tests (expensive and time-consuming) due to the possibility of carrying out the detection in real-time and using a label-free scheme. Among the different optical transducers, interferometric devices have evidenced the best limit of detection (LOD) for refractive index changes of bulk solutions (10-7-10-8 Refractive Index Units, RIU) and for surface sensing (in the pg/ml range) and a wider linear range. However, usual interferometric transducers (Mach-Zehnder or Young interferometers) employ the Y-junction to split or recombine light, a drawback for the coherence and performance of the device due to standard tolerances of microfabrication techniques. To overcome these problems, we have developed a simple configuration based on a single straight waveguide where two modes of the light of the same polarization are interfering between them. This simple approach avoids the complexity of the usual interferometric transducers and as a consequence, more reliable and reproducible biosensors can be obtained. This thesis is focused on the development and characterization of a new photonic transducer, the Bimodal Waveguide device (BiMW), for label- free and high sensitive biosensing. To achieve this, the following steps have been pursued: 1. Design, fabrication, and optical characterization of an optical transducer operating by two-mode interference principle. 2. Development and optimization of biofunctionalization strategies on the transducer surface using silanization techniques. 3. Study of the applicability of the biosensor with the demonstration of bioanalytical diagnosis of relevant problems. The transducers are fabricated at wafer level in Clean Room facilities, which warrants a cost-effective and mass-production of the sensor chips. The device is highly sensitive to small changes in the refractive index occurring on the sensor area, leading to a detection limit of 2.5×10-7 RIU for bulk changes in refractive index solutions. The biofunctionalization of the sensor area is one of the most crucial aspects of this work. Optimized functionalization procedures have been achieved, which has been employed to immobilize different types of bioreceptors (DNA strands, proteins, and antibodies) on the surface. The optimized protocols have been used for the demonstration of different bioapplications such as the detection of hormones, bacteria, or complementary DNA sequences. The results presented in this work have highlighted the superior performance of this device in comparison with conventional diagnostics tests due to: i) the possibility of monitoring biomolecular interactions in real-time and by using a label-free scheme which reduce the time and cost of the assay , ii) the fabrication of the device using standard silicon microelectronics technology opening the possibility for mass-production, iii) the high sensitivity demonstrated for the different bioapplications assessed achieving detection limits in the pg/ml range (femtomolar), and iv) the device meets the specific requirements to be miniaturized and integrated in a multiplexed platform. This work opens the door for the integration of this transducer in a lab-on-a-chip device, including the in-coupling/out-coupling of light, a system able to modulate the interferometric signal, and the incorporation of microfluidics channels for multiplexing. Each of these subjects adds a great complexity to the final device, and must be independently developed and optimized in order to be successfully integrated at the final lab-on-a-chip biosensor. Finally, the possibility to detect simultaneously multiple analytes will involve further efforts in developing new optical in and outcoupling as well as new biofunctionalization strategies.