IoT-WLAN Proximity Network for Potentiostats

© 2020 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other works.[EN] The implementation of potentiostats as portable and communicated devices has reached significant progress to benefit research, industry, and education. The Internet of Things (IoT) is a good opportunity to interconnect devices such as the potentiostats together with electronics, communication technologies, and chemistry into a single system. This work proposes a network for potentiostats using machine-to-machine (M2M) protocols, modifying its functioning mechanism in the broker to check the payload of the message that passes through it and synchronize the sensors depending on its content. Although one sensor can be synchronized directly to another, the broker decides which sensor to pair. This modification was made in the M2M protocol algorithm, both in the Broker and in the Client (sensor). In addition to this, the network uses an interconnection architecture of IoT smart networks of proximity with centralized management. The results of the tests carried out showed that the use of a modified M2M such as the one proposed in the architecture allows synchronization and comparison of the measurements of several sensors in real-time.González, P.; Lloret, J.; Tomás Gironés, J.; Rodríguez, O.; Hurtado, M. (2020). IoT-WLAN Proximity Network for Potentiostats. IEEE. 94-99. https://doi.org/10.1109/FMEC49853.2020.9144776S949

Interconnection Architecture of Proximity Smart IoE-Networks with Centralised Management

[ES] La interoperabilidad entre los objetos comunicados es el objetivo principal del internet de las cosas (IoT). Algunos esfuerzos para lograrlo han generado diversas propuestas de arquitecturas, sin embargo, aún no se ha llegado a un conceso. Estas arquitecturas difieren en el tipo de estructura, grado de centralización, algoritmo de enrutamiento, métricas de enrutamiento, técnicas de descubrimiento, algoritmos de búsqueda, segmentación, calidad de servicio y seguridad, entre otros. Algunas son mejores que otras, dependiendo del entorno en el que se desempeñan y del tipo de parámetro que se use. Las más populares son las orientadas a eventos o acciones basadas en reglas, las cuales han permitido que IoT ingrese en el mercado y logre una rápida masificación. Sin embargo, su interoperabilidad se basa en alianzas entre fabricantes para lograr su compatibilidad. Esta solución se logra en la nube con una plataforma que unifica a las diferentes marcas aliadas. Esto permite la introducción de estas tecnologías a la vida común de los usuarios pero no resuelve problemas de autonomía ni de interoperabilidad. Además, no incluye a la nueva generación de redes inteligentes basadas en cosas inteligentes. La arquitectura propuesta en esta tesis toma los aspectos más relevantes de las cuatro arquitecturas IoT más aceptadas y las integra en una, separando la capa IoT (comúnmente presente en estas arquitecturas), en tres capas. Además, está pensada para abarcar redes de proximidad (integrando diferentes tecnologías de interconexión IoT) y basar su funcionamiento en inteligencia artificial (AI). Por lo tanto, esta propuesta aumenta la posibilidad de lograr la interoperabilidad esperada y aumenta la funcionalidad de cada objeto en la red enfocada en prestar un servicio al usuario. Aunque el sistema que se propone incluye el procesamiento de una inteligencia artificial, sigue los mismos aspectos técnicos que sus antecesoras, ya que su operación y comunicación continúan basándose en la capa de aplicación y trasporte de la pila de protocolo TCP/IP. Sin embargo, con el fin de aprovechar los protocolos IoT sin modificar su funcionamiento, se crea un protocolo adicional que se encapsula y adapta a su carga útil. Se trata de un protocolo que se encarga de descubrir las características de un objeto (DFSP) divididas en funciones, servicios, capacidades y recursos, y las extrae para centralizarla en el administrador de la red (IoT-Gateway). Con esta información el IoT-Gateway puede tomar decisiones como crear grupos de trabajo autónomos que presten un servicio al usuario y enrutar a los objetos de este grupo que prestan el servicio, además de medir la calidad de la experiencia (QoE) del servicio; también administra el acceso a internet e integra a otras redes IoT, utilizando inteligencia artificial en la nube. Al basarse esta propuesta en un nuevo sistema jerárquico para interconectar objetos de diferente tipo controlados por AI con una gestión centralizada, se reduce la tolerancia a fallos y seguridad, y se mejora el procesamiento de los datos. Los datos son preprocesados en tres niveles dependiendo del tipo de servicio y enviados a través de una interfaz. Sin embargo, si se trata de datos sobre sus características estos no requieren mucho procesamiento, por lo que cada objeto los preprocesa de forma independiente, los estructura y los envía a la administración central. La red IoT basada en esta arquitectura tiene la capacidad de clasificar un objeto nuevo que llegue a la red en un grupo de trabajo sin la intervención del usuario. Además de tener la capacidad de prestar un servicio que requiera un alto procesamiento (por ejemplo, multimedia), y un seguimiento del usuario en otras redes IoT a través de la nube.[CA] La interoperabilitat entre els objectes comunicats és l'objectiu principal de la internet de les coses (IoT). Alguns esforços per aconseguir-ho han generat diverses propostes d'arquitectures, però, encara no s'arriba a un concens. Aquestes arquitectures difereixen en el tipus d'estructura, grau de centralització, algoritme d'encaminament, mètriques d'enrutament, tècniques de descobriment, algoritmes de cerca, segmentació, qualitat de servei i seguretat entre d'altres. Algunes són millors que altres depenent de l'entorn en què es desenvolupen i de el tipus de paràmetre que es faci servir. Les més populars són les orientades a esdeveniments o accions basades en regles. Les quals li han permès entrar al mercat i aconseguir una ràpida massificació. No obstant això, la seva interoperabilitat es basa en aliances entre fabricants per aconseguir la seva compatibilitat. Aquesta solució s'aconsegueix en el núvol amb una plataforma que unifica les diferents marques aliades. Això permet la introducció d'aquestes tecnologies a la vida comuna dels usuaris però no resol problemes d'autonomia ni d'interoperabilitat. A més, no inclou a la nova generació de xarxes intel·ligents basades en coses intel·ligents. L'arquitectura proposada en aquesta tesi, pren els aspectes més rellevants de les quatre arquitectures IoT mes acceptades i les integra en una, separant la capa IoT (comunament present en aquestes arquitectures), en tres capes. A més aquesta pensada en abastar xarxes de proximitat (integrant diferents tecnologies d'interconnexió IoT) i basar el seu funcionament en intel·ligència artificial. Per tant, aquesta proposta augmenta la possibilitat d'aconseguir la interoperabilitat esperada i augmenta la funcionalitat de cada objecte a la xarxa enfocada a prestar un servei a l'usuari. Tot i que el sistema que es proposa inclou el processament d'una intel·ligència artificial, segueix els mateixos aspectes tècnics que les seves antecessores, ja que, la seva operació i comunicació se segueix basant en la capa d'aplicació i transport de la pila de protocol TCP / IP. No obstant això, per tal d'aprofitar els protocols IoT sense modificar el seu funcionament es crea un protocol addicional que s'encapsula i s'adapta a la seva càrrega útil. Es tracta d'un protocol que s'encarrega de descobrir les característiques d'un objecte (DFSP) dividides en funcions, serveis, capacitats i recursos, i les extreu per centralitzar-la en l'administrador de la xarxa (IoT-Gateway). Amb aquesta informació l'IoT-Gateway pot prendre decisions com crear grups de treball autònoms que prestin un servei a l'usuari i encaminar als objectes d'aquest grup que presten el servei. A més de mesurar la qualitat de l'experiència (QoE) de el servei. També administra l'accés a internet i integra a altres xarxes Iot, utilitzant intel·ligència artificial en el núvol. A l'basar-se aquesta proposta en un nou sistema jeràrquic per interconnectar objectes de diferent tipus controlats per AI amb una gestió centralitzada, es redueix la tolerància a fallades i seguretat, i es millora el processament de les dades. Les dades són processats en tres nivells depenent de el tipus de servei i enviats a través d'una interfície. No obstant això, si es tracta de dades sobre les seves característiques aquests no requereixen molt processament, de manera que cada objecte els processa de forma independent, els estructura i els envia a l'administració central. La xarxa IoT basada en aquesta arquitectura té la capacitat de classificar un objecte nou que arribi a la xarxa en un grup de treball sense la intervenció de l'usuari. A més de tenir la capacitat de prestar un servei que requereixi un alt processament (per exemple multimèdia), i un seguiment de l'usuari en altres xarxes IoT a través del núvol.[EN] Interoperability between communicating objects is the main goal of the Internet of Things (IoT). Efforts to achieve this have generated several architectures' proposals; however, no consensus has yet been reached. These architectures differ in structure, degree of centralisation, routing algorithm, routing metrics, discovery techniques, search algorithms, segmentation, quality of service, and security. Some are better than others depending on the environment in which they perform, and the type of parameter used. The most popular are those oriented to events or actions based on rules, which has allowed them to enter the market and achieve rapid massification. However, their interoperability is based on alliances between manufacturers to achieve compatibility. This solution is achieved in the cloud with a dashboard that unifies the different allied brands, allowing the introduction of these technologies into users' everyday lives but does not solve problems of autonomy or interoperability. Moreover, it does not include the new generation of smart grids based on smart things. The architecture proposed in this thesis takes the most relevant aspects of the four most accepted IoT-Architectures and integrates them into one, separating the IoT layer (commonly present in these architectures) into three layers. It is also intended to cover proximity networks (integrating different IoT interconnection technologies) and base its operation on artificial intelligence (AI). Therefore, this proposal increases the possibility of achieving the expected interoperability and increases the functionality of each object in the network focused on providing a service to the user. Although the proposed system includes artificial intelligence processing, it follows the same technical aspects as its predecessors since its operation and communication is still based on the application and transport layer of the TCP/IP protocol stack. However, in order to take advantage of IoT-Protocols without modifying their operation, an additional protocol is created that encapsulates and adapts to its payload. This protocol discovers the features of an object (DFSP) divided into functions, services, capabilities, and resources, and extracts them to be centralised in the network manager (IoT-Gateway). With this information, the IoT-Gateway can make decisions such as creating autonomous workgroups that provide a service to the user and routing the objects in this group that provide the service. It also measures the quality of experience (QoE) of the service. Moreover, manages internet access and integrates with other IoT-Networks, using artificial intelligence in the cloud. This proposal is based on a new hierarchical system for interconnecting objects of different types controlled by AI with centralised management, reducing the fault tolerance and security, and improving data processing. Data is preprocessed on three levels depending on the type of service and sent through an interface. However, if it is data about its features, it does not require much processing, so each object preprocesses it independently, structures it and sends it to the central administration. The IoT-Network based on this architecture can classify a new object arriving on the network in a workgroup without user intervention. It also can provide a service that requires high processing (e.g., multimedia), and user tracking in other IoT-Networks through the cloud.González Ramírez, PL. (2022). Interconnection Architecture of Proximity Smart IoE-Networks with Centralised Management [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/181892TESI

Wireless colorimetric readout to enable resource-limited point-of-care

Patientennahe Diagnostik in Entwicklungsländer birgt spezielle Herausforderungen, die ihren Erfolg bisher begrenzen. Diese Arbeit widmet sich daher der Entwicklung eines in seiner Herstellung skalierbaren und vielseitig einsetzbaren funkbasierten Auslesegerätes für Laborteststreifen. Durch die Kombination einer wachsenden Auswahl an papierbasierten Teststreifendiagnostiken mit gedruckter Elektronik und unter Berücksichtigung des diagnostischen Alltags im südlichen Afrika wurde ein Gerät entwickelt, das Teststreifen zuverlässig ausliest und die Daten per Funk an eine Datenbank übertragen kann. Die Technik basiert auf RFID-Tags (radio frequency identification devices), welche auf verschiedene flexible Substrate gedruckt wurden, um die technische Umsetzbarkeit und Funktionalität zu evaluieren. Um den Preis für die geplante Anwendung niedrig zu halten, wurden unter anderem Papier und Karton als Substrate genutzt. Das Ergebnis dieser Studie sind passive RFID-Tags auf unterschiedlichen, meist günstigen Substraten, die über eine Distanz von über 75 mm betrieben und ausgelesen werden können. Basierend auf der über RFID bereitgestellten Energie und Datenübertragung wurde eine Ausleseeinheit für Standardpapierstreifentests entwickelt und integriert. Durch das Auslesen verschiedener Teststreifen wurde das Gerät evaluiert und in seiner Aussagekraft mit einer scanner-basierten Aufnahme und anschließender Bildanalyse (ImageJ), einem kommerziellen Auslesegerät sowie einer manuellen Auslesung mit Hilfe von Farbtabellen verglichen. Das Gerät kann die Streifen zuverlässig auslesen und die Daten über die RFID-Schnittstelle übertragen. Die funkbasierte Ausleseeinheit ist mit verschiedenen kommerziellen Teststreifen sowohl im biodiagnostischen (lateral flow tests) wie auch im chemischen Bereich (pH-Wert) kompatibel. Die modulare Lösung erlaubt ein breites Einsatzgebiet und führt dadurch zu reduzierten Trainingszeiten der Anwender und einer zuverlässigen Handhabung. Die vorgestellte Lösung ist äußerst kostengünstig und bedarf keiner Wartung, wodurch sie sich sehr gut für den Einsatz in abgelegenen Feldkrankenhäusern eignet. Es wurde ein skalierbarer Prototyp entwickelt, der auf konventionellen Herstellungsverfahren der Verpackungsindustrie aufbaut. Aktuell handelt es sich noch um einen bogenbasierten Prozess, der sich aber prinzipiell auch auf Rolle-zu-Rolle Maschinen übertragen lässt. Bei der Entwicklung des Geräts spielte die Möglichkeit der lokalen Herstellung in den Einsatzländern eine große Rolle. Diese hätte neben der Generierung von Arbeitsplätzen auch den Vorteil einer einfacheren Verteilung der Geräte in ländliche Regionen, in denen sie den größten Nutzen für die Diagnostik erzielen würden

Préparation, caractérisation et application du fluide flexible dans l'antenne composite

Innovation is generally the main driver of most technological developments. This work deals with a typical example in the communication sector, through the development of some flexible composite-based antennas. The efficiency of ordinary fluidic antenna was increased by using ionic liquid assembled with nano metals composites. They possess unique advantages like their conductivity, flexibility, non-toxicity and profitability. Moreover, they are highly efficient with a radio wave frequency of 2GH applicable in the underground mining sector. An ideal solution is to realise the EM components on flexible/stretchable materials encapsulation using a micro in polydimethylsiloxane (PDMS) substrates. This thesis contains various innovative and creative aspects divided into different sections. Chapter one gives the general introducation and the literature review Chapter two explores the fabrication, characterization, and applications of polydimethylsiloxane and bentonite clay nanocomposites impregnated with silver, copper, and graphene nanoparticles for the fabrication of a stretchable and robust micro-strip antenna. The nanocomposites’ physical, mechanical, and thermal properties were evaluated based on their respective reinforcements’ proportions. The applied techniques included the tensile and flexural tests for the mechanical characterization as well as the rheological and the thermogravimetric analysis. In addition, the surface morphology was evaluated by different techniques such as the X-ray diffraction, the scanning and transmission electron microscopy, and the UV-Vis spectroscopy. Moreover, the conductivity was characterized by electrochemical impedance spectroscopy, the dynamic viscosity analysis, and the ion coupled plasma measurements. The fabricated nanocomposites were shown to be excellent candidates for microstrip antenna applications due to both their electrical conductivity and their mechanical flexibility. These findings pave the way for the fabrication of flexible RF devices for advanced applications in the military, sensor, and space industries. Chapter three deals with Fabricated Wearable and Flexible Chip made of Gallium and Silver Metals composites assembled on Graphene inside a PDMS Matrix. Chapter four deals with the topic entitled "Perparation and evaluation of Conductive polymeric composites from Metal and Alloys and Graphene to be future flexible Antenna Device”. Chapter five presents the Studying and Evaluting The Physical characteristics of the Composite Substrate Chip and its Applications Chapter six presents the topic entitled “Preparation and Estimation of the physical characterization of Nanofluidic Solution and its application". Chapter Seven discusses the topic entitled “Specific Integrated Imidazole Solution Incorporating with Metallic Copper-Silver alloys in Nanoscales assembled on Graphene to be applicable FOR Future Antenna Devices "