Aportaciones al diseño de ADCs en tecnologías nanométricas y para entornos de alta radiación

El trabajo presentado a lo largo de esta Tesis Doctoral está intrínsecamente relacionado con la evolución del diseño de circuitos integrados analógicos y de señal mixta empleando tecnologías nanométricas. En los últimos años, el desarrollo de dichas tecnologías ha posibilitado un avance gigantesco en cuanto a funcionalidad y velocidad de los sistemas de comunicaciones, provocando un gran auge en los sistemas de comunicaciones, con especial relevancia de los estándares inalámbricos. No obstante, también han surgido nuevos retos a nivel arquitectural y de diseño derivados, en gran medida, de los efectos del escalado tecnológico, que obligan a la búsqueda de nuevas soluciones para adecuarse a unas restricciones cada vez más exigentes. En la presente Tesis Doctoral se han realizado aportaciones en dos ámbitos destinados a aplicaciones de interés para el diseño microelectrónico analógico en tecnologías nanométricas: 1. Diseño de convertidores Analógico-Digital de muy alta velocidad. Los nuevos estándares de comunicaciones de banda ancha o la mayor velocidad de lectura de los soportes de almacenamiento de información incrementan la necesidad de mayor velocidad de conversión en el diseño de convertidores Analógico-Digital (A/D). Los convertidores con arquitectura flash o de conversión directa suelen ser los más utilizados para este tipo de aplicaciones. Sin embargo, la resolución de dichos convertidores se ve seriamente comprometida por el error de offset de los comparadores utilizados, que en tecnologías nanométricas resulta especialmente sensible a las variaciones de procesos. Las prestaciones de las técnicas tradicionales se ven afectadas por los efectos del escalado, siendo necesario emplear nuevas técnicas que permitan alcanzar los requerimientos con un consumo energético eficiente. 2. Diseño robusto de circuitos analógicos para aplicaciones espaciales y nucleares. Las frecuencias de trabajo cada vez más elevadas y dimensiones de los transistores más y más pequeñas hacen que la influencia de los Efectos de Eventos Singulares (SEE) sea cada vez más crítica, tanto en los circuitos digitales como analógicos. La evolución de las tecnologías CMOS ha contribuido a incrementar los riesgos de errores críticos en circuitos en entornos de alta radiación, donde la interacción de iones pesados con los componentes analógicos puede dar lugar a variaciones transitorias o permanentes en su comportamiento. Por una parte, las frecuencias de funcionamiento cada vez más altas pueden incrementar la sensibilidad ante la captura de Eventos Singulares Transitorios (SET), aumentando el riesgo de propagación de errores. Además, los SET son fuertemente dependientes de la configuración eléctrica de los dispositivos, pudiendo afectar muy seriamente al rendimiento e incluso a la funcionalidad de los circuitos. Es por ello que el estudio de estos impactos y su influencia en circuitos analógicos ha adquirido en los últimos años una enorme relevancia, ya que un análisis de las posibles vulnerabilidades puede proporcionar información clave para el diseño de sistemas robustos contra la radiación. Dentro del primer ámbito de investigación se ha diseñado un convertidor A/D de 6 bits de tipo flash para el estándar de comunicaciones Ultra-WideBand (UWB). En primer lugar, se han estudiado de las limitaciones que imponen las tecnologías nanométricas con vistas a su aplicación al diseño microelectrónico en convertidores de alta velocidad y bajo consumo. Se ha determinado que el comportamiento de los convertidores A/D de tipo flash está limitado por errores causados por las mayores variaciones en los procesos. Mediante el análisis de la literatura, se han estudiado e identificado diferentes técnicas y tendencias seguidas por la comunidad científica en los últimos años con el objetivo de incrementar la eficiencia energética en el ámbito considerado. En concreto, se han descrito y referido numerosas técnicas de compensación, interpolación, submuestreo y simplificación de la circuitería analógica. Como principal aportación original en este campo, se propone una técnica novedosa de calibración para compensación de offset y mismatch en el dominio analógico. Sobre la topología básica de un convertidor flash, se emplean técnicas de interpolación capacitiva para disminuir el número de amplificadores, mejorando las prestaciones en consumo sobre esquemas tradicionales. El esquema propuesto no usa capacidades a la entrada del convertidor, reduciendo así la carga en la misma y disminuyendo el consumo de los bloques anteriores. Además, la técnica presentada requiere de una única fase de reloj, disponiendo los amplificadores de más tiempo de trabajo en cada ciclo, resultando en una menor exigencia en sus prestaciones y ahorro en consumo. En el ámbito del diseño microelectrónico para aplicaciones en entornos de alta radiación, la principal aportación de esta Tesis Doctoral ha sido el desarrollo de un nuevo software de ayuda al diseño de circuitos robusto a radiación: AFTU (Analog Fault Tolerant University of Seville Debugging System). En el contexto considerado y en el marco de proyectos financiados por la Agencia Espacial Europea (Cosmic Vision, FTU2), se constata la necesidad de seguir una estricta metodología de evaluación y test de los circuitos diseñados para asegurar el correcto funcionamiento en entornos de alta radiación. El conocimiento de las partes más vulnerables a los efectos de la radiación es un punto crítico para el diseño tolerante a fallos de circuitos microelectrónicos en aplicaciones para el espacio, y se requiere una herramienta que permita un análisis rápido de vulnerabilidades en etapas tempranas de diseño. A lo largo de esta Tesis, se describe la arquitectura de la herramienta desarrollada, así como las principales características, parámetros de interés y ejemplos que permitan conocer su uso y potencialidad. Para evaluar y depurar el funcionamiento de la misma se ha evaluado la sensibilidad a SET de diferentes circuitos reales, empleando tanto diseños propios como ajenos analizados en colaboración con empresas. Esta evaluación ha permitido tanto depurar los errores detectados en el prototipo inicial, como definir nuevas heurísticas para el análisis de sensibilidad, así como incorporar paulatinamente nuevas tecnologías sobre las que poder realizar el análisis de sensibilidad ante SEE. Se incluyen en esta Tesis Doctoral algunos ejemplos de circuitos analizados, como muestra del potencial de la herramienta desarrollada

The status of shark and ray fishery resources in the Gulf of California: applied research to improve management and conservation

Seasonal surveys were conducted during 1998–1999 in Baja California, Baja California Sur, Sonora, and Sinaloa to determine the extent and activities of artisanal elasmobranch fisheries in the Gulf of California. One hundred and forty–seven fishing sites, or camps, were documented, the majority of which (n = 83) were located in Baja California Sur. Among camps with adequate fisheries information, the great majority (85.7%) targeted elasmobranchs during some part of the year. Most small, demersal sharks and rays were landed in mixed species fisheries that also targeted demersal teleosts, but large sharks were usually targeted in directed drift gillnet or, to a lesser extent, surface longline fisheries. Artisanal fishermen were highly opportunistic, and temporally switched targets depending on the local productivity of teleost, invertebrate, and elasmobranch fishery resources. Major fisheries for small sharks ( 1.5 m, “tiburón”) were minor components of artisanal elasmobranch fisheries in Sonora and Sinaloa, but were commonly targeted during summer and early autumn in Baja California and Baja California Sur. The pelagic thresher shark (Alopias pelagicus) and silky shark (Carcharhinus falciformis) were most commonly landed in Baja California, whereas a diverse assemblage of pelagic and large coastal sharks was noted among Baja California Sur landings. Rays dominated summer landings in Baja California and Sinaloa, when elevated catch rates of the shovelnose guitarfish (Rhinobatos productus, 13.2 individuals/vessel/trip) and golden cownose ray (Rhinoptera steindachneri, 11.1 individuals/vesse/trip) primarily supported the respective fisheries. The Sonoran artisanal elasmobranch fishery was the most expansive recorded during this study, and rays (especially R. productus) dominated spring and summer landings in this state. Seasonal catch rates of small demersal sharks and rays were considerably greater in Sonora than in other surveyed states. Many tiburón populations (e.g., C. leucas, C. limbatus, C. obscurus, Galeocerdo cuvier) have likely been overfished, possibly shifting effort towards coastal populations of cazón and rays. Management recommendations, including conducting demographic analyses using available life history data, determining and protecting nursery areas, and enacting seasonal closures in areas of elasmobranch aggregation (e.g., reproduction, feeding), are proposed. Without effective, enforceable management to sustain or rebuild targeted elasmobranch populations in the Gulf of California, collapse of many fisheries is a likely outcome. (PDF contains 243 pages

Analog CMOS Readout Channel for Time and Amplitude Measurements With Radiation Sensitivity Analysis for Gain-Boosting Amplifiers

The front-end readout channel consists of a charge sensitive amplifier (CSA) and two different unipolar-shaping circuits to generate pulses suitable for time and energy measurement. The signal processing chain of the single channel is built of two different parallel processing paths: a fast path with a peaking time of 30 ns to obtain the time of arrival for each particle impinging the detector; and a slow path with a peaking time of 400 ns dedicated for low noise amplitude measurements, which is formed by a pole-zero cancellation circuit and a 4th order complex shaper based on a bridged-T architecture. The tunability of the system is accomplished by the discharge time constant of the CSA in order to accommodate various event rates. The readout system has been implemented in a 180 nm CMOS technology with the size of 525 μm x 290 μm . The building blocks use compact gain-boosting techniques based on quasi-floating gate (QFG) transistors achieving accurate energy measurement with good resolution. The high impedance nodes of QFG transistors require a detailed study of sensitivity to single-effect transients (SET). After carrying out this study, this paper proposes a method to select the value of the QFG capacitors, minimizing the area occupancy while maintaining robustness to radiation. The nonlinearity of the CSA-slow-shaper has been found to be less than 1% over a 10–70 fC input charge. The power dissipation of the readout channel is 4.1 mW with a supply voltage of 1.8 V.Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades PGC2018-095640-B-I00Consejería de Transformación Económica, Industria, Conocimiento y Universidades P18-FR-3852 y P18-FR-431

Respuesta a Temozolomida en pacientes con melanoma metastásico en un hospital de tercer nivel de atención: Response to Temozolomide in patients with metastatic melanoma in a third level medical facility

Introduction.Melanoma is a public health problem; it represents 4% of malignant skin tumors and is responsible for 80% of deaths from this type of neoplasm. Objective: Show the response to Temozolomide in patients with metastatic melanoma. Methods: Descriptive, cross-sectional study. The clinical response of patients with metastatic melanoma, managed with Temozolomide 200 mg/m2 once a day was analyzed for 5 days every 28 days. The risk factors analyzed were: histological variety, topographic region of the primary lesion, metastasis, ulceration, and Breslow. Descriptive statistics were used for normality Kolmogorov-Smirnoff, Student's t-test, and binary logistic regression. Results: There were 51 les, 47 met the criteria; 25 men, 22 women, mean age 54.45, minimum 22, maximum 85 years, Complete response was obtained in 3 (6.3%), partial response in 7 (14.8%), stable disease in 10 (21%) and disease progression in 27 (57.44%) patients. The presence of ulceration is associated with a higher Breslow index and, as a result, a higher risk of disease progression. Conclusions: Temozolomide as monotherapy is a treatment that presents low rates of complete response and partial response, showing better results in patients with lymph node metastases.Introducción: El melanoma es un problema de salud pública, representa 4% de los tumores malignos de la piel y es responsable de 80% de las muertes por este tipo de neoplasias. Objetivo: presentar la respuesta a Temozolomida en pacientes con melanoma metastásico. Métodos: Estudio descriptivo, transversal. Se analizó la respuesta clínica de pacientes con melanoma metastásico, manejados con Temozolomida 200 mg/m2 una vez al día, durante 5 días cada 28 días. Los factores de riesgo analizados fueron: variedad histológica, región topográfica de lesión primaria, metástasis, ulceración y Breslow. Se utilizó estadística descriptiva, para normalidad Kolmogorov-Smirnoff, t de Student, así como regresión logística binaria. Resultados: Fueron 51 expedientes, 47 cumplieron con los criterios; 25 hombres, 22 mujeres, edad media 54.45, mínima 22, máxima 85 años, Se obtuvo una respuesta completa en 3(6.3%), respuesta parcial 7(14.8%), enfermedad estable en 10(21%) y progresión de la enfermedad en 27(57.44%) pacientes. La presencia de ulceración se asocia a mayor índice de Breslow, y como resultado, mayor riesgo de progresión de la enfermedad. Conclusiones: Temozolomida como monoterapia es un tratamiento que presenta bajas tasas de respuesta completa y respuesta parcial, mostrando mejores resultados en pacientes con metástasis ganglionares

Multi-Etiological Nature of Tuberculosis-Like Lesions in Condemned Pigs at the Slaughterhouse

Tuberculosis-like lesions (TBL) in pigs have been associated with microorganisms other than mycobacteria. In this work a histopathological and microbiological evaluation of TBL in pigs is shown. A total of 352 samples belonging to 171 pigs totally condemned at slaughterhouse due to generalized TBL were sampled and selected for analysis. Pyogranulomatous (56.2%) and granulomatous lesions (20.2%) were observed in all analysed organs. Most of the granulomas observed in both lymph nodes and lungs belonged to more advanced stages of development (stages III and IV) whereas in the liver and the spleen most of lesions belonged to intermediate stages (stages II and III). Different microorganisms were simultaneously detected from TBL in the 42.7% of the animals. Mycobacterium tuberculosis complex (MTC) (38%), coryneform bacteria (40.3%) and streptococci (28.1%) were the main groups of microorganisms detected after bacteriological analysis, with Trueperella pyogenes and Streptococcus suis as the most frequently isolated species. Mycobacteria belonging to MTC were the most frequently detected pathogens in granulomatous and pyogranulomatous lesions in submandibular lymph nodes (32.7%) and coryneform bacteria were the microorganisms more frequently isolated from lungs (25.9%) and spleen samples (37.2%). These results may provide new insights into the pathogenesis and diagnosis of this pathology. The importance of coryneform bacteria and streptococci in such processes must be evaluated in future studie

El estado actual de los tiburones y rayas sujectos a explotación comercial en el Golfo de California: una investigación aplicada al mejoramiento de su manejo pesquero y conservación

Se realizaron prospecciones estacionales durante 1998–1999 en Baja California, Baja California Sur, Sonora y Sinaloa para determinar la dimensión y las actividades de las pesquerías artesanales de elasmobranquios dentro del Golfo de California. Ciento cuarenta y siete campamentos o sitios pesqueros fueron documentados, la mayoría de los cuales (n= 83) fueron localizados en Baja California Sur. Entre los campamentos con información pesquera adecuada, la gran mayoría (85.7%) pescaron elasmobranquios en algún momento del año. La mayoría de los pequeños tiburones y rayas demersales fueron capturados en pesquerías multiespecíficas, las cuales también tienen como objetivo teleósteos, pero los grandes tiburones fueron capturados generalmente por pesquerías de redes agalleras a la deriva dirigidas a ellos, o en menor grado, por pesquerías de palangre de superficie. Los pescadores artesanales presentaron un comportamiento altamente oportunístico y temporalmente cambiaban de especie objetivo dependiendo de la productividad de los recursos pesqueros locales de especies de escama, invertebrados y elasmobranquios. Las mayores pesquerías de pequeños tiburones (≤1.5 m, “cazón”) se documentaron en Baja California, Sonora, y Sinaloa durante la primavera y adicionalmente durante otoño e invierno en Sonora. Los tiburones del genero Mustelus (Mustelus spp) dominaron los desembarques de cazón en los estados norteños, mientras que los tiburones martillo juveniles (Sphyrna lewini) sostuvieron la pesquería en Sinaloa. Los grandes tiburones (> 1.5 m, “tiburón”) fueron componente menor de las pesquerías artesanales de elasmobranquios en Sonora y Sinaloa, pero comúnmente fueron capturados en verano y principios de otoño en Baja California y Baja California Sur. El tiburón zorro pelágico (Alopias pelagicus) y el tiburón piloto (Carcharhinus falciformis) fueron comúnmente desembarcados en Baja California, mientras que un diverso ensamble de tiburones pelágicos y grandes costeros fueron observados en los desembarques de Baja California Sur. Las rayas dominaron los desembarques en verano en Baja California y Sinaloa, sostenidas principalmente por elevadas tasas de captura de la guitarra común (Rhinobatos productus, 13.2 individuos/embarcación/viaje) y del tecolote (Rhinoptera steindachneri, 11.1 individuos/embarcación/viaje). La pesquería de rayas de Sonora fue la más extensamente documentada durante este estudio y las rayas (especialmente R. productus) dominaron los desembarques en primavera y verano en este estado. Las tasas de captura estacionales de pequeños tiburones demersales y rayas fueron considerablemente mayores en Sonora que en los otros estados prospectados. Numerosas poblaciones de tiburón (p. ej. C. leucas, C. limbatus, C. obscurus, Galeocerdo cuvier) han sido probablemente sobreexplotados, lo que posiblemente este causando un cambio en el esfuerzo hacia las poblaciones de cazón y rayas costeros. Se proponen recomendaciones de manejo, incluyendo conducir análisis demográficos empleando la información de historias de vida disponible, localizando y protegiendo áreas de crianza e implementando temporadas de veda estacional en las áreas de mayor concentración de elasmobranquios (p. ej. alimentación, reproducción). Sin un manejo pesquero efectivo, vigilado, para sostener o reconstruir las poblaciones de elasmobranquios sujetas a explotación comercial dentro del Golfo de California, el colapso de las pesquerías es un evento probable. (PDF contains 261 pages

Ulcerative Colitis Impairs the Acylethanolamide-Based Anti-Inflammatory System Reversal by 5-Aminosalicylic Acid and Glucocorticoids

Studies in animal models and humans suggest anti-inflammatory roles on the N-acylethanolamide (NAE)-peroxisome proliferators activated receptor alpha (PPARα) system in inflammatory bowel diseases. However, the presence and function of NAE-PPARα signaling system in the ulcerative colitis (UC) of humans remain unknown as well as its response to active anti-inflammatory therapies such as 5-aminosalicylic acid (5-ASA) and glucocorticoids. Expression of PPARα receptor and PPARα ligands-biosynthetic (NAPE-PLD) and -degrading (FAAH and NAAA) enzymes were analyzed in untreated active and 5-ASA/glucocorticoids/immunomodulators-treated quiescent UC patients compared to healthy human colonic tissue by RT-PCR and immunohistochemical analyses. PPARα, NAAA, NAPE-PLD and FAAH showed differential distributions in the colonic epithelium, lamina propria, smooth muscle and enteric plexus. Gene expression analysis indicated a decrease of PPARα, PPARγ and NAAA, and an increase of FAAH and iNOS in the active colitis mucosa. Immunohistochemical expression in active colitis epithelium confirmed a PPARα decrease, but showed a sharp NAAA increase and a NAPE-PLD decrease, which were partially restored to control levels after treatment. We also characterized the immune cells of the UC mucosa infiltrate. We detected a decreased number of NAAA-positive and an increased number of FAAH-positive immune cells in active UC, which were partially restored to control levels after treatment. NAE-PPARα signaling system is impaired during active UC and 5-ASA/glucocorticoids treatment restored its normal expression. Since 5-ASA actions may work through PPARα and glucocorticoids through NAE-producing/degrading enzymes, the use of PPARα agonists or FAAH/NAAA blockers that increases endogenous PPARα ligands may yield similar therapeutics advantages