Tesis Doctorals en Xarxa
Not a member yet
46997 research outputs found
Sort by
Changing management of SARS-CoV-2 infection: emerging of Long COVID as a major health problem
Get PDFPrograma de Doctorat en Medicina i Recerca Translacional[eng] INTRODUCTION This doctoral thesis analyses the evolution of treatments for COVID-19 during the first 15 months of the pandemic, to understand how scientific evidence has influenced their adaptation. The medium and long-term physical and mental sequelae in COVID-19 survivors and specifically COVID-19 acute respiratory distress syndrome (ARDS) survivors are also studied, focusing on clinical symptoms, functional capacity, psychiatric disorders and quality of life (HRQoL). HYPOTHESIS 1. The treatments used against SARS-CoV-2 during the first 15 months of the pandemic have been evolving according to the scientific evidence generated. 2. COVID-19 survivors during the first wave of the pandemic have physical sequelae and reduced exercise capacity one year after hospitalization. 3. Survivors of a COVID-19 hospitalization associated with ARDS have physical and mental sequelae, impaired exercise capacity, and worse HRQoL in the medium and long term. 4. There are risk factors for clinical and mental complications after COVID-19. OBJECTIVES 1. To evaluate the treatments used during the first 15 months of the pandemic and their adequacy to the available literature. 1.1. Describe the monthly mortality rates in patients hospitalized for COVID-19. 2. To describe the clinical sequelae at 12 months in patients surviving a COVID-19 hospitalization during the first wave of the pandemic. 2.1. To assess the risk factors for persistent dyspnea. 3. To describe the medium- and long-term clinical sequelae in patients surviving hospitalization for COVID-19 associated with ARDS during the first months of the pandemic. 3.1. Evaluate the risk factors for complications in the medium term. 3.2. To analyse the progression of clinical sequelae (physical, mental, exercise capacity and HRQoL) at 8, 12 and 24 months post-hospitalisation. Methods A multicenter, ecological, time-series study was conducted with aggregated data from adult patients with COVID-19 treated in five hospitals in Barcelona (Spain) between March 2020 and May 2021, analyzing monthly trends in the prevalence of drugs used using the Mantel–Haenszel test. In addition, a single-center study (Moisès Broggi Hospital, Barcelona, Spain) was carried out, prospective follow-up in patients hospitalized for COVID-19 associated with ARDS during the first wave of the pandemic. Patients were interviewed and underwent physical tests, chest X-rays, data collection from chest CT scans and pulmonary function tests, and a six-minute walk test (6MWT) at 8, 12, and 24 months after discharge. Scales were applied to assess post-traumatic stress disorder (PTSD), depression, anxiety and HRQoL (SF-36 questionnaire). A multivariate regression analysis was performed for the clinical and demographic variables associated with the physical (PCS) and mental (MCS) components of the SF-36. Finally, a prospective multicenter study was conducted with COVID-19 survivors at 12 months of discharge, where persistent symptoms were assessed, a physical examination, chest X-ray and a 6MWT were performed, as well as an analysis of the risk factors for persistent dyspnea. Results During the first 15 months of the pandemic, 22,277 patients with COVID-19 were admitted, with an overall mortality rate of 10.8%. Initial antiviral treatments, such as lopinavir/ritonavir and hydroxychloroquine, were replaced by remdesivir as of July 2020. The use of tocilizumab followed a variable trend, while the use of dexamethasone increased significantly. The use of antibiotics, especially azithromycin, decreased after the first three months. Of the 1,295 COVID-19 patients hospitalized at H.M. Broggi during the first wave of the pandemic, 365 suffered from ARDS, and 166 survived until discharge. Finally, 95 patients were followed for 24 months. At 8 months, 81% had persistent symptoms, more than 50% completed less than 80% of the theoretical distance of the 6MWT, 50% had abnormal radiographs, and 93% developed psychiatric disorders. The results of the SF-36 were worse than in the general population. Risk factors for worse SF-36 MCS outcome include female gender, non-Caucasian race, and a Charlson index > 2, while age was associated with a better prognosis. Female sex and chronic obstructive pulmonary disease were associated with a worse outcome in the PCS. At 24 months, despite persistent symptoms in more than 60% of patients, improvements in HRQoL were observed and more than 70% recovered their previous physical capacity. On the other hand, 15% did not return to their usual habits. Arthralgia and fatigue decreased, but cognitive problems, such as memory loss and insomnia, persisted. Pulmonary function continued to deteriorate, despite radiological improvements. The prevalence of PTSD and anxiety decreased, while depression remained stable at around 30%. CONCLUSIONS 1. The treatments of hospitalized patients with COVID-19 evolved according to the available scientific evidence. 2. Despite the multifactorial nature of the high mortality rate during the first 15 months of the pandemic, the adverse effects of the treatments used may have had an influence. 3. Survivors of ARDS associated with COVID-19 had low exercise capacity, poor health status and lower HRQoL scores after 8 months of hospital discharge. More than 90% showed mental health disorders, including PTSD, depression, and anxiety. 4. A high percentage of survivors of the first wave of COVID-19 had persistent symptoms and low exercise capacity one year after discharge, with insufficient follow-up and rehabilitation. 5. Despite long-term improvements, the persistent impact on physical and mental health remains significant 2 years after COVID-19 admission, with symptoms such as fatigue, dyspnea, anxiety and depression affecting everyday life, while the emotional and social scars of the pandemic remain deeply entrenched.[cat] INTRODUCCIÓ La present tesi doctoral analitza l’evolució dels tractaments per la COVID-19 durant els primers 15 mesos de la pandèmia, per comprendre com l’evidència científica ha influït en l’adaptació dels mateixos. També s’estudien les seqüeles físiques i mentals a mitjà i llarg termini en pacients supervivents de la COVID-19 i específicament dels supervivents de la síndrome de distrés respiratori aguda (SDRA) per COVID-19, centrant-se en els símptomes clínics, la capacitat funcional, els trastorns psiquiàtrics i la qualitat de vida (HRQoL). HIPÒTESIS 1. Els tractaments utilitzats contra el SARS-CoV-2 durant els primers 15 mesos de la pandèmia han anat evolucionant d’acord amb l'evidència científica generada. 2. Els supervivents de COVID-19 durant la primera onada de la pandèmia presenten seqüeles físiques i capacitat d'exercici reduïda a l’any de l'hospitalització. 3. Els supervivents d’una hospitalització per COVID-19 associat a SDRA tenen seqüeles físiques i mentals, una capacitat d'exercici deteriorada i una pitjor HRQoL a mitjà i llarg termini. 4. Existeixen factors de risc per complicacions clíniques i mentals després de la COVID-19. OBJECTIUS 1. Avaluar els tractaments utilitzats durant els primers 15 mesos de la pandèmia i l’adequació a la literatura disponible. 1.1. Descriure les taxes de mortalitat mensuals en pacients hospitalitzats per COVID-19. 2. Descriure les seqüeles clíniques als 12 mesos en pacients supervivents a una hospitalització per COVID-19 durant la primera onada de la pandèmia. 2.1. Avaluar els factors de risc de dispnea persistent. 3. Descriure les seqüeles clíniques a mitjà i llarg termini en pacients supervivents a una hospitalització per COVID-19 associat a SDRA durant els primers mesos de la pandèmia. 3.1. Avaluar-hi els factors de risc de complicacions a mig termini. 3.2. Analitzar la progressió de les seqüeles clíniques (físiques, mentals, capacitat d'exercici i HRQoL) als 8, 12 i 24 mesos post-hospitalització. Mètodes Es va realitzar un estudi multicèntric, ecològic i de sèrie temporal amb dades agregades de pacients adults amb COVID-19 tractats en cinc hospitals de Barcelona (Espanya) entre març de 2020 i maig de 2021, analitzant les tendències mensuals de la prevalença dels fàrmacs utilitzats mitjançant el test de Mantel–Haenszel. A més, es va dur a terme un estudi unicèntric (Hospital Moisès Broggi, Barcelona, Espanya), prospectiu de seguiment en pacients hospitalitzats per COVID-19 associat a SDRA durant la primera onada de la pandèmia. Els pacients van ser entrevistats i van passar proves físiques, radiografies de tòrax, recollida de dades de tomografies toràciques i proves de funció pulmonar i una prova de caminada de sis minuts (6MWT) als 8, 12 i 24 mesos rere l'alta. Es van aplicar escales per avaluar trastorns d'estrès post-traumàtic (TEPT), depressió, ansietat i HRQoL (qüestionari SF-36). Es va realitzar un anàlisi de regressió multivariant per a les variables clíniques i demogràfiques associades als components físic (PCS) i mental (MCS) de l'SF-36. Finalment, es va realitzar un estudi prospectiu multicèntric amb supervivents de COVID-19 a 12 mesos de l'alta, on es van avaluar símptomes persistents, es va fer una exploració física, radiografia de tòrax i una 6MWT, així com un anàlisi dels factors de risc de dispnea persistent. Resultats Durant els primers 15 mesos de pandèmia, van ingressar 22.277 pacients amb COVID-19, amb una mortalitat global del 10,8%. Els tractaments antivirals inicials, com el lopinavir/ritonavir i la hidroxicloroquina, van ser substituïts pel remdesivir a partir de juliol de 2020. L'ús de tocilizumab va seguir una tendència variable, mentre que l'ús de dexametasona, va augmentar significativament. L'ús d'antibiòtics, especialment azitromicina, va disminuir després dels primers tres mesos. Dels 1.295 pacients amb COVID-19 hospitalitzats a l’H.M. Broggi durant la primera onada de la pandèmia, 365 van patir SDRA, i 166 van sobreviure fins a l'alta. Finalment, 95 pacients van ser seguits durant 24 mesos. Als 8 mesos, el 81% van presentar símptomes persistents, més del 50% van completar menys del 80% de la distància teòrica del 6MWT, el 50% tenien radiografies anormals i el 93% van desenvolupar trastorns psiquiàtrics. Els resultats de l'SF-36 van ser pitjors que en la població general. Els factors de risc per a un pitjor resultat en el MCS de la SF-36 inclouen el sexe femení, la raça no caucàsica i un índex de Charlson > 2, mentre que l'edat es va associar amb un millor pronòstic. El sexe femení i la malaltia pulmonar obstructiva crònica es van associar amb un pitjor resultat en el PCS. Als 24 mesos, malgrat els símptomes persistents en més del 60% dels pacients, es van observar millores en la HRQoL i més del 70% van recuperar la capacitat física prèvia. En canvi, el 15% no van tornar als seus hàbits habituals. L'artràlgia i la fatiga van disminuir, però els problemes cognitius, com la pèrdua de memòria i l'insomni, van persistir. La funció pulmonar va continuar deteriorada, tot i les millores radiològiques. La prevalença de TEPT i ansietat va disminuir, mentre que la depressió es va mantenir estable al voltant del 30%. CONCLUSIONs 1. Els tractaments dels pacients hospitalitzats amb COVID-19 van evolucionar d’acord amb l’evidència científica disponible. 2. Malgrat la naturalesa multifactorial de l’elevada mortalitat durant els primers 15 mesos de la pandèmia, els efectes adversos dels tractaments utilitzats hi podrien haver influït. 3. Els supervivents de la SDRA associada a la COVID-19 presentaven una baixa capacitat d’exercici, un estat de salut deficient i puntuacions menors en la HRQoL després de 8 mesos de l’alta hospitalària. Més del 90% mostraven trastorns de salut mental, incloent-hi TEPT, depressió i ansietat. 4. Un alt percentatge de supervivents de la primera onada de la COVID-19 presentaven simptomatologia persistent i baixa capacitat d'exercici un any després de l'alta, amb un seguiment i rehabilitació insuficients. 5. Malgrat les millores a llarg termini, l'impacte persistent sobre la salut física i mental continua sent significatiu 2 anys rere l’ingrés per COVID-19, amb símptomes com fatiga, dispnea, ansietat i depressió que afecten la vida quotidiana, mentre les cicatrius emocionals i socials de la pandèmia continuen profundament arrelades
Real-time data-driven safety assessment for building structures
Get PDFTesi en modalitat de compendi de cotutela: Universitat Politècnica de Catalunya i Tongji UniversityTesi en modalitat de compendi de publicacions(English) The evolution mechanism of structural performance remains a critical research topic in structural mechanics. Cracks, serving as indicators of performance deterioration, manifest physically at the meso-scale as processes of crack initiation and propagation, while at the macro-scale, they correspond to the global responses of structural stiffness degradation and load-bearing capacity attenuation. Traditional manual inspection methods are time-consuming and labor-intensive, and the acquired data are often unsuitable for direct application in structural evolution analysis. Consequently, this study focuses on developing performance evolution methodologies for crack-damaged buildings, aiming to enhance assessment efficiency and provide robust support for the lifecycle safety management of large-scale urban building structures.
This research primarily addresses crack evolution prediction, crack-embedded finite element modeling techniques, rapid finite element modeling methods, and automated crack embedding approaches. Firstly, based on the curvature characteristics of reinforced concrete (RC) members, a method for predicting crack locations according to curvature variations is proposed and validated for accuracy through four-point bending tests. Secondly, to further improve prediction precision, an initial-condition-free crack prediction method is introduced. This approach, grounded in nonlinear bond-slip theory, is capable of describing extreme scenarios of reinforcement-concrete debonding, and its feasibility is experimentally verified.
Regarding crack embedding within finite element models, this study presents a method for calculating the flexibility matrix of cracked elements based on strain energy release rate theory, along with modification techniques adaptable to diverse boundary conditions. Simultaneously, a novel simulation method utilizing nonlinear spring elements is proposed for unreinforced masonry structures, and its effectiveness is experimentally validated. Building upon this, a method for embedding cracks into masonry structures is further developed. This method simulates the alterations in tensile-compressive and shear behavior of post-cracking elements by adjusting the mechanical properties of planar elements and spring elements.
Finally, a computer vision data-driven geometric adaptive modular finite element modeling method is proposed. This technique enables rapid acquisition of geometric information for frame structures, facilitating swift modeling and condition assessment. Additionally, to address the challenge of automated crack embedding in finite elements, a labeled crack embedding method is introduced. By assigning labels containing information on crack position, orientation, and boundary conditions, rapid integration of crack data is achieved.
In summary, this study yields significant advancements in performance analysis methods for damaged buildings. It establishes theoretical formulations for crack location prediction and develops modeling approaches for damaged beams, columns, and walls, thereby laying a scientific foundation for constructing a structural performance evolution analysis framework.(Català) El mecanisme d'evolució del comportament estructural continua sent un tema de recerca fonamental en la mecànica estructural. Les esquerdes, com a indicadors de deteriorament del comportament, es manifesten físicament a escala mesoscòpica com a processos d'iniciació i propagació de fissures, mentre que a escala macroscòpica es corresponen amb respostes globals de degradació de la rigidesa estructural i atenuació de la capacitat portant. Els mètodes tradicionals d'inspecció manual requereixen molt de temps i esforç, i les dades obtingudes solen ser inadequades per a la seva aplicació directa en l'anàlisi de l'evolució estructural. En conseqüència, aquest estudi se centra en desenvolupar metodologies d'evolució del comportament per a edificis danyats per esquerdes, amb l'objectiu de millorar l'eficiència de l'avaluació i proporcionar un suport robust per a la gestió de seguretat al llarg del cicle de vida de grans estructures edificatòries urbanes.
Aquesta investigació aborda principalment la predicció de l'evolució d'esquerdes, tècniques de modelatge d'elements finits amb esquerdes incrustades, mètodes ràpids de modelatge d'elements finits i enfocaments automatitzats d'incrustació d'esquerdes. En primer lloc, basant-se en les característiques de curvatura dels elements de formigó armat (FA), es proposa un mètode per predir la ubicació d'esquerdes segons les variacions de curvatura, la precisió del qual es valida mitjançant assaigs de flexió en quatre punts. En segon lloc, per millorar encara més la precisió de la predicció, s'introdueix un mètode de predicció d'esquerdes sense condicions inicials. Aquest enfocament, fonamentat en la teoria no lineal del lliscament d'adherència, és capaç de descriure escenaris extrems de desenganxament entre l'armadura i el formigó, i la seva viabilitat es verifica experimentalment.
Pel que fa a la incrustació d'esquerdes en models d'elements finits, aquest estudi presenta un mètode per calcular la matriu de flexibilitat d'elements esquerdats basat en la teoria de la taxa d'alliberament d'energia de deformació, juntament amb tècniques de modificació adaptables a diverses condicions de contorn. Simultàniament, es proposa un nou mètode de simulació que utilitza elements moll no lineals per a estructures de maçoneria no reforçada, i l'eficiàcia del qual es valida experimentalment. Sobre aquesta base, es desenvolupa a més un mètode per incrustar esquerdes en estructures de maçoneria. Aquest mètode simula les alteracions en el comportament tenso-compressiu i tallant dels elements esquerdats mitjançant l'ajust de les propietats mecàniques dels elements plans i els elements moll.
Finalment, es proposa un mètode de modelatge d'elements finits modular, geomètricament adaptable i basat en dades de visió per computadora. Aquesta tècnica permet l'adquisició ràpida d'informació geomètrica d'estructures portants, facilitant un modelatge ràpid i una avaluació de l'estat. Addicionalment, per abordar el repte de la incrustació automatitzada d'esquerdes en elements finits, s'introdueix un mètode d'incrustació d'esquerdes etiquetades. En assignar etiquetes que contenen informació sobre la posició, orientació i condicions de contorn de les esquerdes, s'aconsegueix una integració ràpida de les dades d'esquerdes.
En resum, aquest estudi aconsegueix avenços significatius en els mètodes d'anàlisi del comportament d'edificis danyats. Estableix formulacions teòriques per a la predicció de la ubicació d'esquerdes i desenvolupa enfocaments de modelatge per a bigues, pilars i murs danyats, establint així una base científica per a la construcció d'un marc d'anàlisi de l'evolució del comportament estructural.(Español) El mecanismo de evolución del comportamiento estructural sigue siendo un tema de investigación fundamental en la mecánica estructural. Las fisuras, como indicadores de deterioro del comportamiento, se manifiestan físicamente a escala mesoscópica como procesos de iniciación y propagación de grietas, mientras que a escala macroscópica se corresponden con respuestas globales de degradación de rigidez estructural y atenuación de la capacidad portante. Los métodos tradicionales de inspección manual requieren mucho tiempo y esfuerzo, y los datos obtenidos suelen ser inadecuados para su aplicación directa en el análisis de la evolución estructural. En consecuencia, este estudio se centra en desarrollar metodologías de evolución del comportamiento para edificios dañados por fisuras, con el objetivo de mejorar la eficiencia de la evaluación y proporcionar un apoyo sólido para la gestión de seguridad a lo largo del ciclo de vida de grandes estructuras edilicias urbanas.
Esta investigación aborda principalmente la predicción de la evolución de fisuras, técnicas de modelado de elementos finitos con fisuras incrustadas, métodos rápidos de modelado de elementos finitos y enfoques automatizados de incrustación de fisuras. En primer lugar, basándose en las características de curvatura de los elementos de hormigón armado (HA), se propone un método para predecir la ubicación de fisuras según las variaciones de curvatura, cuya precisión se valida mediante ensayos de flexión en cuatro puntos. En segundo lugar, para mejorar aún más la precisión de la predicción, se introduce un método de predicción de fisuras sin condiciones iniciales. Este enfoque, fundamentado en la teoría no lineal del deslizamiento de adherencia, es capaz de describir escenarios extremos de despegue entre la armadura y el hormigón, y su viabilidad se verifica experimentalmente.
En relación con la incrustación de fisuras en modelos de elementos finitos, este estudio presenta un método para calcular la matriz de flexibilidad de elementos fisurados basado en la teoría de la tasa de liberación de energía de deformación, junto con técnicas de modificación adaptables a diversas condiciones de contorno. Simultáneamente, se propone un novedoso método de simulación que utiliza elementos resorte no lineales para estructuras de mampostería no reforzada, y su eficacia se valida experimentalmente. Sobre esta base, se desarrolla además un método para incrustar fisuras en estructuras de mampostería. Este método simula las alteraciones en el comportamiento tenso-compresivo y cortante de los elementos fisurados mediante el ajuste de las propiedades mecánicas de los elementos planos y los elementos resorte.
Finalmente, se propone un método de modelado de elementos finitos modular, geométricamente adaptable y basado en datos de visión por computadora. Esta técnica permite la adquisición rápida de información geométrica de estructuras porticadas, facilitando un modelado rápido y una evaluación del estado. Adicionalmente, para abordar el desafío de la incrustación automatizada de fisuras en elementos finitos, se introduce un método de incrustación de fisuras etiquetadas. Al asignar etiquetas que contienen información sobre la posición, orientación y condiciones de contorno de las fisuras, se logra una integración rápida de los datos de fisuras.
En resumen, este estudio logra avances significativos en los métodos de análisis del comportamiento de edificios dañados. Establece formulaciones teóricas para la predicción de la ubicación de fisuras y desarrolla enfoques de modelado para vigas, columnas y muros dañados, sentando así una base científica para la construcción de un marco de análisis de la evolución del comportamiento estructural.DOCTORAT EN ENGINYERIA DE LA CONSTRUCCIÓ (Pla 2012
Characterization of degradation induced by BTI, HCI, and OFF-State Stress, and of the Resistive Switching phenomenon in FD-SOI Ω-Gate NW-FET devices. Analysis of aging relaxation in ring oscillator circuits fabricated in 28 nm technology
Get PDFEls defectes en els transistors, com ara trampes d’interfície i trampes de volum, condueixen a variacions en el dispositiu i afecten la seva fiabilitat. Aquests defectes es fan més pronunciats amb la reducció de la mida de la tecnologia. Les variacions en paràmetres intrínsecs del transistor, com la tensió llindar (Vth) o la mobilitat (μ), tant després de la fabricació com al llarg del temps durant el funcionament del circuit, són causes principals de desviacions en el rendiment que poden impactar negativament en els circuits integrats (IC), reduint-ne la vida útil prevista. Aquestes desviacions han de ser caracteritzades i modelades estadísticament.
En aquest context, és essencial identificar les fonts més significatives dels fenòmens que afecten els MOSFETs moderns a escala nanomètrica. A més, cal descriure metodologies per caracteritzar experimentalment els dispositius i obtenir paràmetres precisos del transistor a causa de la degradació.
El treball presentat en aquesta tesi intenta avançar en aquesta línia. Així, es presenta una caracterització experimental dels principals mecanismes de fallada que tenen lloc en transistors FD-SOI (Fully Depleted Silicon On Insulator) de nanofils amb porta en forma d’Ω, utilitzant dielèctrics de constant elevada (high-k). S’estudia l’envelliment d’aquestes mostres degut a la inestabilitat de temperatura de polarització (BTI), la injecció de portadors energètics (HCI), l’estrès en estat apagat i la ruptura dielèctrica. També s’ha observat i analitzat la reversibilitat de la ruptura dielèctrica, coneguda com a fenomen de commutació resistiva, en aquesta tesi.Los defectos en los transistores, como las trampas de interfaz y las trampas de volumen, generan variaciones en el dispositivo y afectan su fiabilidad. Estos defectos se hacen más evidentes con la reducción en el tamaño de la tecnología. Las variaciones en parámetros intrínsecos del transistor, como la tensión umbral (Vth) o la movilidad (μ), tanto después de la fabricación como a lo largo del tiempo durante el funcionamiento del circuito, son causas principales de desviaciones en el rendimiento que pueden afectar negativamente a los circuitos integrados (IC), reduciendo su vida útil prevista. Estas desviaciones deben ser caracterizadas y modeladas estadísticamente.
En este contexto, es esencial identificar las fuentes más significativas de los fenómenos que afectan a los MOSFETs modernos a escala nanométrica. Además, deben describirse metodologías para caracterizar experimentalmente los dispositivos con el fin de obtener parámetros precisos del transistor debido a la degradación.
El trabajo presentado en esta tesis intenta avanzar en esta dirección. Así, se presenta una caracterización experimental de los principales mecanismos de fallo que se producen en transistores FD-SOI (Fully Depleted Silicon On Insulator) de nanohilos con puerta en forma de Ω, utilizando dieléctricos de alta constante (high-k). Se estudia el envejecimiento de estas muestras debido a la Inestabilidad por Temperatura de Polarización (BTI), Inyección de Portadores Calientes (HCI), estrés en estado apagado y ruptura dieléctrica. También se ha observado y analizado la reversibilidad de la ruptura dieléctrica, conocida como fenómeno de conmutación resistiva, en esta tesis.Defects in transistors, such as interface traps and bulk traps, lead to device variations and impact reliability. They become more pronounced with the reduction in technology size. Variations in intrinsic transistor parameters, such as threshold voltage (Vth) or mobility (μ), both after fabrication and over time during circuit operation, are primary causes of performance deviations that can negatively impact integrated circuit (IC) reducing their intended lifetimes. These deviations must be statistically characterized and modelled.
In this context, it is essential to identify the most significant sources of phenomena affecting modern nanometer-scale MOSFETs. Furthermore, methodologies for experimentally characterizing devices to obtain precise transistor parameters due to degradation must be described.
The work presented in this thesis tries to advance in this way. Thus, an experimental characterization of the main failure mechanisms that take place in fully depleted silicon on insulator (FD-SOI) Ω-gate nanowire FETs using high-k dielectric is presented. Aging of these samples due to Bias Temperature Instability (BTI), Hot Carrier Injection (HCI), Off-state stress and dielectric breakdown are studied. The reversibility of the dielectric breakdown also known as resistive switching phenomenon, has also been observed and analyzed in this thesis.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Enginyeria Electrònica i de Telecomunicaci
Towards generalisable fault detection in smart buildings: hybrid modelling, calibration, and transfer learning strategies
No full textTesi en modalitat de compendi de publicacionsTesi amb menció de Doctorat Internacional(English) The building sector represents a significant portion of global energy consumption, accounting for over one-third of the total energy used worldwide. Within this sector, Heating, Ventilation, and Air Conditioning (HVAC) systems are the most substantial energy consumers, responsible for 40-60% of a building's energy demand. Consequently, enhancing the energy efficiency of HVAC systems is crucial for reducing global energy demand and mitigating associated environmental impacts. International initiatives, such as the revised Energy Performance of Buildings Directive (EPDB), underscore the importance of digitalisation and advanced monitoring techniques as key enablers for improving building energy performance.
This thesis addresses the need for improved supervision and monitoring of building energy assets, concentrating specifically on the development and application of Fault Detection and Diagnosis (FDD) methodologies for HVAC systems. The main objective is to advance the state-of-the-art by systematically exploring a range of data-driven and model-based strategies.
The research first evaluated the performance of an Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS) when modelling energy consumption, confirming its utility for detecting deviations from predicted HVAC behaviour. Building on this, the research advanced to classification-based FDD, addressing the need for robustness against previously unseen fault types. A two-stage approach using One-Class Support Vector Machines (OC-SVM) for novelty detection and multi-class Support Vector Machine (SVM) for diagnosis, enhanced by dimensionality reduction techniques, demonstrated improved robustness and reliability compared to standard classification methods.
The inherent challenge of data scarcity in practical FDD applications led to the exploration of transfer learning. Recognising the significant operational dissimilarities between different HVAC installations, a tailored semi-supervised transfer learning methodology was developed, introducing a novel dissimilarity filter based on source model confidence. This approach significantly outperformed standard transfer learning techniques when applied to dissimilar Air Handling Units (AHU) datasets and highlighted the necessity of addressing domain shift in HVAC applications.
To further mitigate data scarcity, the focus turned to hybrid modelling, aiming to create accurate digital twins of HVAC systems useful for developing advanced FDD strategies. An automated calibration methodology using Bayesian optimisation was successfully applied to a complex, coupled AHU-building model in Modelica. This yielded a high-fidelity model from limited historical data, demonstrating a scalable approach to developing accurate digital representations without extensive system knowledge. Finally, this hybrid model framework was extended for synthetic fault data generation. This provides a valuable tool for generating comprehensive datasets needed to train and test advanced FDD algorithms, especially useful for new or replicated buildings.
In summary, this thesis presents a comprehensive investigation into enhancing HVAC system efficiency through advanced monitoring and FDD. It validates the effectiveness of diverse strategies, ranging from foundational regression and classification techniques enhanced with novelty detection, to sophisticated solutions like tailored transfer learning and hybrid model-based synthetic data generation. The research highlights the critical importance of addressing data scarcity and domain dissimilarity, offering practical methodologies to overcome these prevalent challenges. The findings contribute significantly to the development of more robust, reliable, and widely applicable FDD systems, paving the way for substantial energy savings and improved sustainability in the building sector.(Català) El sector de l'edificació representa una part significativa del consum energètic mundial, suposant més d'un terç de l'energia total utilitzada arreu del món. Dins d'aquest sector, els sistemes de Calefacció, Ventilació i Aire Condicionat (HVAC) són els majors consumidors d'energia, responsables del 40-60% de la demanda energètica d'un edifici. En conseqüència, millorar l'eficiència energètica d'aquests sistemes és crucial per reduir la demanda energètica global i mitigar els impactes ambientals associats. Iniciatives internacionals, com la Directiva relativa a l'eficiència energètica dels edificis (EPBD), subratllen la importància de la digitalització i el monitoratge com a elements clau per millorar el rendiment energètic dels edificis.
Aquesta tesi aborda la necessitat de millorar la supervisió i el monitoratge dels actius energètics dels edificis, centrant-se específicament en el desenvolupament i l'aplicació de metodologies de Detecció i Diagnòstic de Fallades (FDD) per a sistemes HVAC. L'objectiu principal és avançar en l'estat de l'art explorant sistemàticament un ventall d'estratègies basades en dades i models.
La recerca va començar avaluant el rendiment d'un Sistema d'Inferència Neuro-Difús Adaptatiu (ANFIS) en la modelització del consum energètic, confirmant la seva utilitat per detectar desviacions respecte al comportament predit dels sistemes HVAC. Partint d'això, la recerca va avançar cap a la FDD basada en classificació, abordant la necessitat de robustesa enfront de tipus de fallades no vistes prèviament. Un enfocament en dues etapes que utilitza One-Class Support Vector Machines (OC-SVM) per a la detecció de novetats i SVM multiclasse per al diagnòstic, millorat mitjançant tècniques de reducció de dimensionalitat, va demostrar una major robustesa i fiabilitat en comparació amb els mètodes de classificació estàndard.
El desafiament inherent de l'escassetat de dades en aplicacions pràctiques de FDD va portar a l'exploració de l'aprenentatge per transferència. Reconeixent les significatives diferències operatives entre diferents instal·lacions de climatització, es va desenvolupar una metodologia d'aprenentatge per transferència semisupervisat, introduint un nou filtre de dissimilitud basat en la confiança del model base. Aquest enfocament va superar les tècniques estàndard d'aprenentatge per transferència en aplicar-se a conjunts de dades dissimilars i va destacar la necessitat d'abordar el domain shift en aplicacions HVAC.
Per mitigar encara més l'escassetat de dades, la recerca es va centrar més tard en el modelatge híbrid, amb l'objectiu de crear bessons digitals de sistemes HVAC útils per desenvolupar estratègies FDD avançades. Es va aplicar amb èxit una metodologia de calibratge automàtic mitjançant optimització bayesiana a un model AHU-edifici en Modelica. Això va produir com a resultat un model d'alta fidelitat a partir de dades històriques limitades, demostrant un enfocament escalable per desenvolupar representacions digitals precises sense un coneixement exhaustiu del sistema. Finalment, aquest marc de modelatge híbrid es va estendre per a la generació de dades sintètiques de fallades, proporcionant una eina valuosa per generar els conjunts de dades complets necessaris per entrenar i provar algorismes FDD avançats, especialment útil per a edificis nous o replicats.
En resum, aquesta tesi presenta una recerca exhaustiva sobre la millora de l'eficiència dels sistemes de climatització mitjançant monitoratge avançat i FDD. Valida l'efectivitat de diverses estratègies, des de tècniques fonamentals de regressió i classificació, fins a solucions sofisticades com l'aprenentatge per transferència i la generació de dades sintètiques amb models híbrids. La recerca subratlla la importància crítica d'abordar l'escassetat de dades i la dissimilitud de dominis, i les seves troballes contribueixen significativament al desenvolupament de sistemes FDD més robustos, fiables i d'aplicació més amplia.(Español) El sector de la edificación representa una parte significativa del consumo energético mundial, sumando más de un tercio de la energía total utilizada en todo el mundo. Dentro de este sector, los sistemas de Calefacción, Ventilación y Aire Acondicionado (HVAC) son los mayores consumidores de energía, responsables del 40-60% de la demanda energética de un edificio. En consecuencia, mejorar su eficiencia energética es crucial para reducir la demanda energética global y mitigar los impactos ambientales asociados. Iniciativas internacionales, como la Directiva relativa a la eficiencia energética de los edificios (EPBD), subrayan la importancia de la digitalización y monitorización como elementos clave para mejorar el rendimiento energético de los edificios.
Esta tesis aborda la necesidad de mejorar la supervisión y monitorización de los activos energéticos de edificios, centrándose específicamente en el desarrollo y aplicación de metodologías de Detección y Diagnóstico de Fallos (FDD) para sistemas HVAC. El objetivo principal es avanzar en el estado del arte explorando sistemáticamente un abanico de estrategias basadas en datos y modelos.
La investigación dio comienzo evaluando el rendimiento de un Sistema de Inferencia Neuro-Difuso Adaptativo (ANFIS) en la modelización del consumo energético, confirmando su utilidad para detectar desviaciones respecto al comportamiento predicho de los sistemas HVAC. Partiendo de esto, la investigación avanzó hacia la FDD basada en clasificación, abordando la necesidad de robustez frente a tipos de fallos no vistos previamente. Un enfoque en dos etapas que utiliza One-Class Support Vector Machines (OC-SVM) para la detección de novedades y SVM multiclase para el diagnóstico, mejorado mediante técnicas de reducción de dimensionalidad, demostró una mayor robustez y fiabilidad en comparación con los métodos de clasificación estándar.
El desafío inherente de la escasez de datos en aplicaciones prácticas de FDD llevó a la exploración del aprendizaje por transferencia. Reconociendo las significativas diferencias operativas entre distintas instalaciones de climatización, se desarrolló una metodología de aprendizaje por transferencia semisupervisado, introduciendo un novedoso filtro de disimilitud basado en la confianza del modelo usado como base. Este enfoque superó a las técnicas estándar de aprendizaje por transferencia al aplicarse a conjuntos de datos disimilares y destacó la necesidad de abordar el domain shift en aplicaciones HVAC.
Para mitigar aún más la escasez de datos, la investigación se centró más tarde en la modelización híbrida, con el objetivo de crear gemelos digitales de sistemas HVAC útiles para desarrollar estrategias FDD avanzadas. Se aplicó con éxito una metodología de calibración automática mediante optimización bayesiana a un modelo AHU-edificio en Modelica. Esto produjo como resultado un modelo de alta fidelidad a partir de datos históricos limitados, demostrando un enfoque escalable para desarrollar representaciones digitales precisas sin un conocimiento exhaustivo del sistema. Finalmente, este marco de modelo híbrido se extendió para la generación de datos sintéticos de fallos, proporcionando una herramienta valiosa para generar los conjuntos de datos completos necesarios para entrenar y probar algoritmos FDD avanzados, especialmente útil para edificios nuevos o replicados.
En resumen, esta tesis presenta una investigación exhaustiva sobre la mejora de la eficiencia de los sistemas de climatización mediante monitorización avanzada y FDD. Valida la efectividad de diversas estrategias, desde técnicas fundamentales de regresión y clasificación, hasta soluciones sofisticadas como el aprendizaje por transferencia y la generación de datos sintéticos con modelos híbridos. La investigación subraya la importancia crítica de abordar la escasez de datos y la disimilitud de dominios y sus hallazgos contribuyen significativamente al desarrollo de sistemas FDD más robustos.DOCTORAT EN ENGINYERIA ELECTRÒNICA (Pla 2013
Diàspora aristocràtica, conquesta i colonització en els inicis del domini feudal de Centelles (Osona, segles IX-XII)
Get PDFEn aquesta tesi es fa la història de la formació del domini aristocràtic de Centelles, establint la seva relació amb la conquesta comtal d'Osona al darrer quart del segle IX fins que ells mateixos van participar en l'expansió feudal catalana dels segles XII-XIII.Diáspora aristocrática, conquista y colonización en los inicios del dominio feudal de Centelles (Osona, siglos IX-XII).Aristocratic diaspora, conquest and colonization in the beginnings of the feudal domain of Centelles (Osona, 9th-12th centuries)Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Ciències de l'Antiguitat i de l'Edat Mitjan
Engineering and microbiology insights into co-fermentation of waste activated sludge and food waste
Get PDFPrograma de Doctorat en Enginyeria i Ciències Aplicades[eng] According to the circular economy principles, wastewater treatment plants (WWTPs) should be transformed into water resource recovery facilities. Urban organic waste, including sewage sludge from WWTPs, can be converted into valuable byproducts, such as volatile fatty acids (VFA), through acidogenic fermentation (AF). AF involves hydrolysis, acidogenesis, and acetogenesis, while limiting methanogenesis, especially aceticlastic Archaea that consume acetic acid.
One strategy to increase VFA yields from organic wastes is co-fermentation, which aims to ferment two or more complementary substrates simultaneously. The mixture of waste activated sludge (WAS) and food waste (FW) is one of the most studied combination for acidogenic co-fermentation, as WAS provides buffering capacity and indigenous microbial communities, while FW offers highly biodegradable organic matter. However, most studies (∼40 %) rely on batch tests, limiting insights into biomass migration and the effects of operational variables on the microbial community observed in continuous operation. Key operating variables, such as temperature, retention time, and organic loading rate (OLR) remain underexplored.
This thesis addresses key challenges in acidogenic co-fermentation, including enhancing fermentation yields, optimising product profiles, and preventing methanogenesis. This research evaluates the long-term co-fermentation of WAS and FW under varying operational conditions, including the effects of OLR shock, microbial source variability, operational temperature, and WAS collection period on fermentation performance and microbial dynamics, with the goal of achieving a consistent and reproducible co-fermentation process.
Three experimental studies on semi-continuous acidogenic co-fermentation have been conducted to evaluate different operational variables. In the first study, two key perturbations were evaluated in the acidogenic co-fermentation at 35 °C: an increase in OLR and changes in WAS sources (same WWTP, different collection periods). A control reactor was operated at 11 gVS/(L⋅d), while a test reactor experienced a sustained OLR increase to 18 gVS/(L⋅d). Despite the OLR increase, fermentation yields remained consistent (~300 mgCOD/gVS). However, the product profile shifted: at 11 gVS/(L⋅d), the fermentation liquid was enriched in acetic, butyric and propionic acids, while at 18 gVS/(L⋅d), acetic acid, ethanol, and caproic acid predominated. Reverting the OLR to 11 gVS/(L⋅d) restored the original profile. Changes in the collected WAS introduced acetic
acid-consuming methanogens, whose growth was temporarily suppressed by the higher OLR. This study demonstrated that microbial monitoring and post-fermentation tests are effective tools for the early detection of acetic acid consumption events.
The second study investigated long-term temperature effects on co-fermentation yields and microbial dynamics. Semi-continuous fermenters were evaluated at operating temperatures of 25, 35, 45, and 55 °C. WAS batches collected at different periods were used to evaluate their microbiota's influence on the fermenters' microbial communities. Results showed and improvement of the solubilisation at higher temperatures and the highest fermentation yield was at 55 °C (425 ± 28 mgCOD/gVS). Temperature also had a crucial impact on the fermentation product profile. At 55 °C, acetic and butyric acids were the dominated products. Then, at 35 °C, acetic, butyric, and propionic acids predominated, and at 45 °C, caproic acid was accumulated. Distinct microbial communities emerged at each temperature, also influenced by the WAS microbiota. Methanogens introduced with WAS were probably responsible for the acetic acid consumption detected in one of the fermenters operating at 35 °C.
In the third and last study, two long-term co-fermentation experiments evaluated the effects of temperature (35 °C vs. 55 °C), WAS origin, and collection periods. At 55 °C, solubilisation yields improved compared to 35 °C, although fermentation yields did not consistently higher. The product profile at 55 °C was dominated by acetic and butyric acids in 13 operated fermenters. Temperature had a greater impact on microbial community structure than WAS origin. Acetic acid consumption, observed only at 35 °C in fermenters fed with WAS_A, was attributed to Methanosarcina species (midas_s_9557), which were inhibited at 55 °C. Functional redundancy ensured stable metabolic functions among fermenters at 55 °C. These findings demonstrate the robustness and consistency of thermophilic co-fermentation as a biotechnological solution for managing WAS and FW.[cat] L’objectiu d’aquesta tesi doctoral és abordar els principals reptes de la co-fermentació, com la millora dels rendiments de fermentació, l’optimització del perfil de productes i evitar el creixement de microorganismes consumidors d’àcid acètic. La recerca es centra en la co-fermentació contínua de llots actius (LA) i residus alimentaris (RA) en diferents condicions d’operació.
En aquesta tesi s’han realitzat 3 estudis de co-fermentació contínua de LA i RA sota diferents condicions operatives. En el primer estudi, es van avaluar dues pertorbacions clau en fermentadors a 35 °C: un augment de la càrrega orgànica (CO) i canvis en les fonts de LA (mateixa EDAR, diferents períodes de recol·lecció). Malgrat l’increment de CO de 11 a 18 gSV/(L·d), els rendiments de fermentació es van mantenir. El perfil de productes va canviar, dominat per àcids acètic, butíric i propiònic a 11 gSV/(L·d), a àcid acètic, etanol i àcid caproic a 18 gSV/(L·d). Restaurar la CO va recuperar el perfil original. Els canvis en LA van introduir metanògens aceticlàstics, el creixement dels quals va ser temporalment suprimit per l’augment de CO.
El segon estudi va explorar els efectes de la temperatura (25, 35, 45 i 55 °C) sobre la co-fermentació i les comunitats microbianes. El major rendiment de solubilització es va observar a 45 °C, mentre que a 55 °C es va obtenir el major rendiment de fermentació. A 55 °C, van predominar els àcids acètic i butíric, mentre que a 45 °C es va detectar acumulació d’àcid caproic. Les comunitats microbianes van ser específiques de cada temperatura, influenciades pel microbiota del LA. En un dels fermentadors operats a 35
°C, es va observar un consum d’àcid acètic, que va ser inhibit a 55 °C.
En el tercer estudi, es van comparar els efectes de temperatura (35 °C vs. 55 °C), origen de LA i períodes de recol·lecció. Tots els fermentadors operats a 55 °C van obtenir rendiments i perfil de productes similars. A 55 °C, no es va observar consum d’àcid acètic, atribuït a la inhibició de Methanosarcina. Aquests resultats demostren la robustesa de la co-fermentació de LA i RA termòfila com a tecnologia.[spa] El objetivo de esta tesis es abordar los principales retos de la co-fermentación, como la mejora de los rendimientos de fermentación, optimizar el perfil de productos, y evitar el crecimiento de microorganismos consumidores de ácido acético. La investigación se centra en la co-fermentación en continuo de lodos activos (LA) y residuos alimentarios (RA) en diferentes condiciones de operación.
En esta tesis se investigaron tres estudios de co-fermentación continua de LA y RA bajo distintas condiciones operativas. En el primer estudio, se evaluaron dos perturbaciones clave en fermentadores a 35 °C: un aumento de la CO y cambios en las fuentes de LA (misma EDAR, diferentes periodos de recolección). A pesar del incremento de CO de 11 a 18 gSV/(L·d), los rendimientos de fermentación se mantuvieron. El perfil de productos cambió, dominado por ácidos acético, butírico y propiónico a 11 gSV/(L·d) a ácido acético, etanol y ácido caproico a 18 gSV/(L·d). Restaurar la CO recuperó el perfil original. Los cambios en LA introdujeron metanógenos aceticlásticos, cuyo crecimiento fue temporalmente suprimido por el aumento de CO.
El segundo estudio exploró los efectos de la temperatura (25, 35, 45 y 55 °C) sobre la co-fermentación y las comunidades microbianas. El mayor rendimiento de solubilización se observó a 45 °C, mientras que a 55 °C se obtuvo el mayor rendimiento de fermentación. A 55 °C, predominaron los ácidos acético y butírico, mientras que a 45 °C se detectó acumulación de ácido caproico. Las comunidades microbianas fueron específicas de cada temperatura, influenciadas por el microbiota del LA. En uno de los fermentadores operados a 35 °C, se observó un consumo de ácido acético, que fue inhibido a 55 °C.
En el tercer estudio, se compararon los efectos de temperatura (35 °C vs. 55 °C), origen del LA y periodos de recolección. Todos los fermentadores operados a 55 °C (13) obtuvieron rendimientos y perfil de productos similares. A 55 °C, no se observó consumo de ácido acético, atribuido a la inhibición de Methanosarcina. Estos resultados demuestran la robustez de la co-fermentación de LA y RA termofílica como tecnología
Improvement and validation of a mechanistic physical model for the prediction of heat and mass transfer in higher plant growth in reduced gravity
Get PDFLes missions espacials tripulades de llarga durada, com les destinades a la Lluna o a Mart, requeriran sistemes de suport vital en bucle tancat, fiables i autosuficients, capaços de mantenir les tripulacions durant mesos o anys amb un subministrament molt limitat. En aquest context, els sistemes de suport vital biorregeneratius esdevindran crucials. Aquests sistemes incorporaran plantes superiors per regenerar oxigen mitjançant la fotosíntesi, eliminar diòxid de carboni i reciclar aigua a través de la transpiració. Tanmateix, els models actuals de creixement vegetal no incorporen condicions específiques de l'espai, com la microgravetat, l'exposició a la radiació i els paràmetres atmosfèrics alterats, la qual cosa limita la capacitat de predir el comportament de les plantes i el rendiment del sistema en hàbitats extraterrestres.
Aquesta recerca aborda aquesta mancança aïllant i examinant els processos fonamentals de transferència de calor i massa en les interaccions planta–entorn, utilitzant una rèplica de fulla en condicions controlades. L’ús de la rèplica permet desacoblar fenòmens purament físics dels efectes biològics complexos, permetent un estudi precís de com la gravetat afecta la transferència convectiva de calor i massa. Els experiments es duen a terme tant en gravetat normal a la Terra com en entorns de microgravetat, assolits mitjançant campanyes de vols parabòlics, utilitzant una plataforma experimental dissenyada i construïda com a part d’aquesta tesi doctoral. La plataforma consta de quatre unitats en les quals la rèplica de la fulla es sotmet a un flux d’aire controlat, i la seva posició respecte al flux es pot ajustar. Els paràmetres clau que es monitoritzen inclouen la velocitat del flux d’aire, l’orientació de la fulla, l’acceleració gravitacional, la pressió, la temperatura, la humitat relativa dins les unitats i la temperatura superficial de la rèplica.
Les dades recollides durant aquests experiments van permetre identificar coeficients de transferència de calor i massa tant en condicions estacionàries com transitòries. Les anàlisis estadístiques mostren efectes significatius de la gravetat, el flux d’aire i l’orientació sobre la temperatura superficial i la transferència de massa de la rèplica. El treball de modelatge va conduir al desenvolupament i validació de models mecanicistes de transferència convectiva de calor i massa que tenen en compte la convecció natural i forçada, el comportament de la capa límit i les limitacions de difusió interna. Els resultats confirmen el paper de la gravetat i la velocitat de l’aire en la modulació de la transferència de calor i massa, i mostren la contribució dominant de la superfície superior en la pèrdua de calor. El model i les dades proporcionen una eina basada en principis físics per analitzar les interaccions planta–entorn en condicions de gravetat alterada, amb una possible aplicació en futurs experiments espacials.Las misiones espaciales tripuladas de larga duración, como las que se dirigen a la Luna o a Marte, requerirán sistemas de soporte vital en bucle cerrado, fiables y autosuficientes, capaces de sostener a las tripulaciones durante meses o años con un reabastecimiento muy limitado. En este contexto, los sistemas de soporte vital biorregenerativos se volverán cruciales. Estos sistemas incorporarán plantas superiores para regenerar oxígeno mediante la fotosíntesis, eliminar dióxido de carbono y reciclar agua a través de la transpiración. Sin embargo, los modelos actuales de crecimiento vegetal no incorporan condiciones específicas del espacio, como la microgravedad, la exposición a la radiación y parámetros atmosféricos alterados, lo que limita su capacidad para predecir el comportamiento de las plantas y el rendimiento del sistema en hábitats extraterrestres.
Esta investigación aborda esa brecha aislando y examinando los procesos fundamentales de transferencia de calor y masa en las interacciones planta–entorno, utilizando una réplica de hoja en condiciones controladas. El uso de la réplica permite desacoplar fenómenos puramente físicos de los efectos biológicos complejos, lo que permite un estudio preciso de cómo la gravedad afecta la transferencia convectiva de calor y masa. Los experimentos se llevan a cabo tanto en gravedad normal en la Tierra como en entornos de microgravedad, alcanzados mediante campañas de vuelos parabólicos, utilizando una plataforma experimental que fue diseñada y construida como parte de esta tesis doctoral. La plataforma consta de cuatro unidades en las que la réplica de hoja se somete a un flujo de aire controlado, y su posición respecto a dicho flujo puede ajustarse. Los parámetros clave monitorizados incluyen la velocidad del flujo de aire, la orientación de la hoja, la aceleración gravitacional, la presión, la temperatura, la humedad relativa dentro de las unidades y la temperatura de la superficie de la réplica.
Los datos recogidos durante estos experimentos permitieron identificar coeficientes de transferencia de calor y masa tanto en condiciones estacionarias como transitorias. Los análisis estadísticos muestran efectos significativos de la gravedad, el flujo de aire y la orientación sobre la temperatura superficial y la transferencia de masa de la réplica. El trabajo de modelado condujo al desarrollo y validación de modelos mecanicistas de transferencia convectiva de calor y masa que tienen en cuenta la convección natural y forzada, el comportamiento de la capa límite y las limitaciones de difusión interna. Los resultados confirman el papel de la gravedad y la velocidad del aire en la modulación de la transferencia de calor y masa, y muestran la contribución dominante de la superficie superior en la pérdida de calor. El modelo y los datos proporcionan una herramienta basada en principios físicos para analizar las interacciones planta–entorno en condiciones de gravedad alterada, con potencial aplicación en futuros experimentos espacial.Long-duration crewed space missions like those to the Moon, Mars, will demand reliable and self-sufficient closed-loop life-support systems to sustain crews for months or years with very limited resupply. In this context, bioregenerative life-support systems will become crucial. Those systems will incorporate higher plants to regenerate oxygen via photosynthesis, remove carbon dioxide, and recycle water through transpiration. However, currently existing plant growth models do not incorporate space-specific conditions such as microgravity, radiation exposure, and altered atmospheric parameters, resulting in a limited capability to predict plant behaviour and system performance in extra-terrestrial habitats.
This research addresses that gap by isolating and examining fundamental heat and mass transfer processes in plant–environment interactions using a leaf replica under controlled conditions. Using the leaf replica enables decoupling of purely physical phenomena from complex biological effects, allowing precise study of how gravity affects convective heat transfer and mass transfer. Experiments are conducted in both normal gravity on Earth and microgravity environments, achieved via parabolic flight campaigns, using an experimental platform that was designed and built as a part of this PhD. The platform consists of four units in which the leaf replica is subjected to controlled airflow and its position against the airflow can be adjusted. Key parameters monitored include airflow velocity, leaf orientation, gravitational acceleration, pressure, temperature, and relative humidity inside the units, and leaf replica surface temperature.
Data collected during these experiments enabled the identification of heat and mass transfer coefficients under both steady-state and transient conditions. Statistical analyses show significant effects of gravity, airflow, and orientation on surface temperature and mass transfer of the replica. The modelling work led to the development and validation of mechanistic models for convective heat and mass transfer that take into account natural and forced convection, boundary layer behaviour, and internal diffusion limitations. The results confirm the role of gravity and air velocity in modulating heat and mass transfer, and show the dominant contribution of the upper surface in heat loss. The model and data provide a physically grounded tool for analysing plant-environment interactions in altered gravity, with potential application in future space experiment.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Biotecnologi
Construcción y Desarrollo del Conocimiento Didáctico del Contenido en docentes del área de Administración de Empresas en Instituciones de Educación Superior
Get PDFEl present treball busca analitzar el Coneixement Didàctic del Contingut, els seus significats i processos de construcció entre docents de l'àrea d'administració d'empreses en institucions d'educació superior. Aquest concepte s'entén com l'habilitat dels docents per convertir els seus coneixements tècnics en temes comprensibles per als seus estudiants, convertint-se en un element crucial per als programes de formació docent. Es va dur a terme una revisió sistemàtica d'antecedents teòrics, de recerca i dels programes de formació implementats en l'educació superior a Xile; la discussió i contrastació d'aquests elements permeten revelar perspectives integrals i integradores per a la investigació del fenomen. Posteriorment, es va fer una anàlisi crítica entre el concepte de la Transposició Didàctica com un element present al currículum universitari de les escoles de formació docent, i el Coneixement Didàctic del Contingut absent d'aquest, en termes de la seva fonamentació epistemològica; amb l'objectiu d'evidenciar tensions, semblances, diferències i complementarietats. A continuació, es va realitzar un anàlisi de caràcter qualitatiu, un enfocament crític-hermenèutic emergent i flexible a partir d'entrevistes amb set informants clau d'una institució d'educació superior xilena. L'últim article que es presenta és un estudi quantitatiu transversal que busca identificar el procés de desenvolupament del Coneixement Didàctic del Contingut entre els 120 professors que imparteixen classes a l'àrea estudiada, en els 15 Centres de Formació Tècnica Estatals de Xile. En els treballs exposats es constata que els programes de formació docent actuals no incorporen el Coneixement Didàctic del Contingut com a part de les matèries a tractar en el seu currículum formatiu. No obstant això, els docents reconeixen la importància d'aquest en la seva pràctica docent i assenyalen a més que és possible desenvolupar-lo a través del diàleg i l'intercanvi d'experiències amb altres professionals.El presente trabajo busca analizar el Conocimiento Didáctico del Contenido, sus significados y procesos de construcción en docentes del área de administración de empresas en instituciones de educación superior. Este concepto se entiende como la habilidad de los docentes para convertir sus conocimientos técnicos en temas comprensibles para sus estudiantes, convirtiéndose en un elemento crucial para los programas de formación docente. Se realizó una revisión sistemática de antecedentes teóricos, de investigación y de los programas de formación implementados en educación superior en Chile; cuya discusión y contrastación permite revelar perspectivas integrales e integradoras para la investigación del fenómeno. Posteriormente se hizo un análisis crítico entre el concepto de la Transposición Didáctica como un elemento presente en el currículum universitario de las escuelas de formación docente, y el Conocimiento Didáctico del Contenido ausente de éste, en términos de su fundamentación epistemológica; con el objetivo de evidenciar tensiones, semejanzas, diferencias y complementariedades. Luego se hizo un análisis de carácter cualitativo, una aproximación crítico-hermenéutica de carácter emergente y flexible a partir de entrevistas enfocadas a siete informantes clave de una institución de educación superior chilena. El último artículo que se presenta es un estudio cuantitativo transversal que busca identificar el proceso de desarrollo del Conocimiento Didáctico del Contenido entre los 120 profesores que imparten clases en el área estudiada, en los 15 Centros de Formación Técnica Estatales de Chile. En los trabajos expuestos se constata que los programas de formación docente actuales no incorporan el Conocimiento Didáctico del Contenido como parte de las materias a tratar en su currículo formativo. Sin embargo, los docentes reconocen la importancia de éste en su práctica docente, señalan además que es posible desarrollarlo a través del diálogo y el intercambio de experiencias con otros profesionales.The present study aims to analyze the Pedagogical Content Knowledge (PCK), its meanings, and construction processes among faculty in the field of business administration at higher education institutions. This concept is understood as the educators' ability to translate their technical knowledge into comprehensible topics for their students, becoming a crucial element for teacher training programs. A systematic review of theoretical backgrounds, research, and training programs implemented in higher education in Chile was conducted; the discussion and contrasting of these elements reveal comprehensive and integrative perspectives for investigating the phenomenon. Subsequently, a critical analysis was performed between the concept of Didactic Transposition, as a component of the university curriculum in teacher training schools, and the absence of Pedagogical Content Knowledge, in terms of its epistemological foundations, with the aim of highlighting tensions, similarities, differences, and complementarities. A qualitative analysis followed, employing a critical-hermeneutic approach that is emergent and flexible, based on interviews with seven key informants from a Chilean higher education institution. The final article presented is a cross-sectional quantitative study that seeks to identify the development process of Pedagogical Content Knowledge among 120 teachers who teach in the studied area across 15 State Technical Training Centers in Chile. The studies presented confirm that current teacher training programs do not incorporate Pedagogical Content Knowledge as part of the curriculum. However, educators acknowledge its importance in their teaching practice and indicate that it can be developed through dialogue and the exchange of experiences with other professionals
DECODING IMMUNE CHECKPOINT INHIBITOR RESPONSE: Biomarker Discovery and Predictive Modeling through Multi-Omics Analyses
Get PDFEls inhibidors del punt de control immunitari han revolucionat la teràpia contra el càncer. Tot i això, només una petita fracció dels pacients respon al tractament. Aquesta tesi investiga els mecanismes moleculars que impulsen la resposta a la immunoteràpia, centrant-se en el càncer de bufeta. Hem generat i analitzat un nou dataset de pacients amb càncer de bufeta avançat que han estat tractats amb inhibidors del punt de control immunitari. Això ens ha permès validar els biomarcadors ja existents i aportar noves evidències que relacionen la clonalitat de les mutacions amb una millor resposta a la immunoteràpia. A continuació, hem integrat dades òmiques de sis cohorts avançades de càncer de bufeta per dur a terme una exploració exhaustiva de biomarcadors, identificant factors clau i nous marcadors associats amb la resposta al tractament. A partir d’aquests resultats, hem desenvolupat un model de predicció per a la resposta d’immunoteràpia, assolint una gran precisió i estabilitat en validar-lo amb una cohort independent. Finalment, hem dut a terme una anàlisi en profunditat de les mutacions stop-loss, un dels nous biomarcadors descoberts a la segona part de l’estudi. Per això, hem construït una base de dades completa de mutacions stoploss de milers de pacients amb càncer, amb l’objectiu d’investigar-ne la funció i potencial terapèutic. En conjunt, aquesta tesi contribueix a aprofundir el coneixement de les interaccions entre el tumor i el sistema immunitari i impulsa el descobriment de nous biomarcadors en immunoteràpia.Immune checkpoint inhibitors have revolutionized cancer therapy, yet only a small fraction of patients respond to treatment. This thesis investigates the molecular mechanisms driving immunotherapy response focusing on bladder cancer. We generated and analyzed a new dataset of advanced bladder cancer patients treated with immune checkpoint inhibitors. This allowed us to validate existing biomarkers and provided new evidence linking mutation clonality to improved immunotherapy response. In continuation, we integrated omics data of six advanced bladder cancer cohorts to conduct an extensive biomarker exploration, identifying key factors and novel markers associated with response. Building on these findings, we developed a robust prediction model for immunotherapy response, achieving high accuracy and stability when validated in an independent cohort. Finally, we conducted an in-depth analysis of stop-loss mutations as one of the novel biomarkers discovered in the second part. We constructed a comprehensive database of stop-loss mutations from thousands of cancer patients to investigate their function and therapeutic potential. Collectively, this thesis advances our understanding of tumor-immune interactions and contributes to biomarker discovery in immunotherapy.Universidad Pompeu Fabra. Doctorado en Biomedicin
Las Jirafas de Séptimus, análisis de contenido de la obra periodística de Gabriel García Márquez (GGM) del año 1950
Get PDFResum: Les Girafes de Sèptimus, anàlisi de contingut de l'obra periodística de Gabriel García Márquez (GGM) de l'any 1950.
Aquesta investigació doctoral s'enfoca en l'anàlisi de contingut de les columnes periodístiques Les Girafes, escrites per Gabriel García Márquez i publicades entre 1950 i 1952 al diari El Heraldo de Barranquilla, Colòmbia. estructura en tres segments principals, amb una introducció i una conclusió.
La introducció estableix un marc teòric que analitza l'impacte de la violència de mitjans del segle XX al periodisme, així com les relacions entre el periodisme i la literatura. També es presenten les primeres caracteritzacions de les Girafes.
El primer segment es basa en la teoria proposada per López Pan. Aquest segment destaca la importància de la notícia com a fonament, considerant el fet informatiu com un dinamitzador i el tarannà intel·lectual del periodista com un tret personal que configura un ethos no tematitzat S'analitzen conceptes clau com la Notícia Base, entesa com un comentari persuasiu noticiosa; i el Mariposeu Intel·lectual, que reflecteix l'actitud crítica del periodista.
El segon segment aprofundeix com l'ethos no tematitzat es converteix en una via artística per a les proves persuasives del columnista. S'examinen la Notícia Base i el Fet Informatiu des de perspectives del nostos i biografització. A més, s'exploren trets distintius de l'autor, com el Realisme Màgic i Lo Real Meravellós, que configuren el seu personatge dins d'un ethos on una forma de veure es transforma en una forma de creure. La categoria de la temptació s'analitza des de la perspectiva de Juan Villoro, mentre que les característiques del Nou Periodisme permeten examinar les correspondències entre l'ethos no tematitzat de Séptimus i la seva columna d'opinió. S'apliquen subcategories a 86 columnes corresponents a l'abril i al juliol per obtenir inferències sobre el seu contingut.
El tercer segment analitza noves versions de les columnes de Sèptimus i identifica innovacions dins del columnisme. S'aprofundeix en els préstecs, els trànsits i les hibridacions entre periodisme i literatura, examinant com els gèneres literaris influeixen tant en estil com en contingut. Aquesta anàlisi inclou 90 columnes publicades entre agost i desembre. Les categories presentades inclouen: la Columna-Conte, Columna-Crònica, Columna-Relat, Columna-Reportatge.
Finalment, la conclusió resumeix les troballes derivades d'aquesta investigació, i ressalta com Les Girafes reflecteixen no només una crítica social sinó també una recerca constant per oferir esperança a través del periodisme literari durant una època convulsa.Resumen: Las Jirafas de Séptimus, análisis de contenido de la obra periodística de Gabriel García Márquez (GGM) del año 1950.
Esta investigación doctoral se enfoca en el análisis de contenido de las columnas periodísticas Las Jirafas, escritas por Gabriel García Márquez y publicadas entre 1950 y 1952 en el periódico El Heraldo de Barranquilla, Colombia. La elección del año 1950 es significativa debido a la alta productividad de GGM en ese periodo, además de que representa una muestra amplia y representativa compuesta por 231 columnas. El estudio se estructura en tres segmentos principales, con una introducción y conclusión.
La introducción establece un marco teórico que analiza el impacto de la violencia de mediados del siglo XX en el periodismo, así como las relaciones entre el periodismo y la literatura. También se presentan las primeras caracterizaciones de Las Jirafas.
El primer segmento se basa en la teoría propuesta por López Pan. Este segmento destaca la importancia de la noticia como fundamento, considerando el hecho informativo como un dinamizador y el talante intelectual del periodista como un rasgo personal que configura un ethos no tematizado. Se analizan conceptos clave como la Noticia Base, entendida como un comentario persuasivo que inicia el cuerpo informativo; el Hecho Informativo, que combina detalles para expandir la realidad noticiosa; y el Mariposeo Intelectual, que refleja la actitud crítica del periodista.
El segundo segmento profundiza en cómo el ethos no tematizado se convierte en una vía artística para las pruebas persuasivas del columnista. Se examinan la Noticia Base y el Hecho Informativo desde perspectivas del nostos y biografización. Además, se exploran rasgos distintivos del autor, como el Realismo Mágico y Lo Real Maravilloso, que configuran su personaje dentro de un ethos donde una forma de ver se transforma en una forma de creer. La categoría de la tentación se analiza desde la perspectiva de Juan Villoro, mientras que características del Nuevo Periodismo permiten examinar las correspondencias entre el ethos no tematizado de Séptimus y su columna de opinión. Se aplican subcategorías a 86 columnas correspondientes a abril y julio para obtener inferencias sobre su contenido.
El tercer segmento analiza nuevas versiones de las columnas de Séptimus e identifica innovaciones dentro del columnismo. Se profundiza en los préstamos, tránsitos e hibridaciones entre periodismo y literatura, examinando cómo los géneros literarios influyen tanto en estilo como en contenido. Este análisis abarca 90 columnas publicadas entre agosto y diciembre. Las categorías presentadas incluyen: la Columna-Cuento, Columna-Crónica, Columna-Relato, Columna-Reportaje.
Finalmente, la conclusión resume los hallazgos derivados de esta investigación, resaltando cómo Las Jirafas reflejan no solo una crítica social sino también una búsqueda constante por ofrecer esperanza a través del periodismo literario durante una época convulsa.Summary: Las Giraffes de Séptimus, content analysis of the journalistic work of Gabriel García Márquez (GGM) from the year 1950.
This doctoral research focuses on the content analysis of the journalistic columns Las Jirafas, written by Gabriel García Márquez and published between 1950 and 1952 in the newspaper El Heraldo of Barranquilla, Colombia. The choice of the year 1950 is significant due to the high productivity of GGM in that period, in addition to the fact that it represents a large and representative sample composed of 231 columns. The study is structured into three main segments, with an introduction and conclusion.
The introduction establishes a theoretical framework that analyzes the impact of the violence of the mid-20th century on journalism, as well as the relationships between journalism and literature. The first characterizations of Las Giraffes are also presented.
The first segment is based on the theory proposed by López Pan. This segment highlights the importance of the news as a foundation, considering the informative fact as a driving force and the intellectual disposition of the journalist as a personal trait that configures a non-thematized ethos. Key concepts are analyzed such as the Base News, understood as a persuasive comment that begins the informative body; the Informative Fact, which combines details to expand the news reality; and the Intellectual Butterfly, which reflects the critical attitude of the journalist.
The second segment delves into how the non-thematized ethos becomes an artistic outlet for the columnist's persuasive evidence. The Base News and the Informative Fact are examined from the perspectives of nostos and biographization. In addition, distinctive features of the author are explored, such as Magical Realism and The Wonderful Real, which configure his character within an ethos where a way of seeing is transformed into a way of believing. The category of temptation is analyzed from the perspective of Juan Villoro, while characteristics of New Journalism allow us to examine the correspondences between the non-thematized ethos of Séptimus and his opinion column. Subcategories are applied to 86 columns corresponding to April and July to obtain inferences about their content.
The third segment analyzes new versions of Septimus's columns and identifies innovations within columnism. It delves into the borrowings, transitions and hybridizations between journalism and literature, examining how literary genres influence both style and content. This analysis covers 90 columns published between August and December. The categories presented include: Column-Story, Column-Chronicle, Column-Story, Column-Report.
Finally, the conclusion summarizes the findings derived from this research, highlighting how Las Giraffes reflect not only social criticism but also a constant search to offer hope through literary journalism during a turbulent time.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Comunicació i Periodism