Escuela de Doctorado

Fecha de lectura: 07/07/2026

• HERNANDEZ RUIZ, MARÍA: Cavity-Enhanced, Optically Pumped Magnetometry and its Miniaturization
  
  Autor/a: HERNANDEZ RUIZ, MARÍA
  Programa: FOTÓNICA
  Departamento: Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 26/05/2026
  Fecha de lectura: 07/07/2026
  Hora de lectura: 15:00
  Lugar de lectura: ICFO Auditorium
  Director/a de tesis: MITCHELL, MORGAN | LUCIVERO, VITO GIOVANNI
  Resumen de tesis: Esta tesis presenta el desarrollo y la implementación experimental de un magnetómetro atómico miniaturizado potenciado por una cavidad óptica, diseñado para una alta sensibilidad y una alta resolución espacial. La técnica propuesta se basa en una lectura óptica de la polarización atómica usando la técnica Pound–Drever–Hall.El magnetómetro se ha realizado experimentalmente y se ha caracterizado, incluyendo un diseño compatible con medidas biológicas. El magnetómetro puede operar con un extremo abierto en un escudo magnético débil (solo una capa de mu-metal). El sistema se ha aplicado al estudio de bacterias magnetotácticas, cuya respuesta magnética proviene de la dinámica de alineamiento y relajación de las cadenas de magnetosomas intracelulares. Las medidas de la señal magnética resueltas en el tiempo han sido analizadas asumiendo una relajación exponencial. Además, el análisis teórico se ha ampliado utilizando un modelo estocástico para detectar desviaciones del comportamiento exponencial asociadas a la evaporación de la muestra.La sensibilidad y estabilidad asociadas al magnetómetro han permitido la detección fiable de señales magnéticas en la escala de nanotesla, con una longitud característica del sensor de Lat=1.5 mm. Estos resultados demuestran el potencial de la magnetometría atómica potenciada por el uso de una cavidad óptica para la investigación de sistemas magnéticos biológicos. Este trabajo establece una plataforma versátil para las medidas magnéticas de alta sensibilidad y abre perspectivas prometedoras para futuras aplicaciones en biofísica y microscopía magnética.
  

Fecha de lectura: 09/07/2026

• HERNÁNDEZ URREA, MARC: Design and Implementation of Novel Multiparametric Nonclinical Cardiovascular Assessment Devices Using Only Four Electrodes
  
  Autor/a: HERNÁNDEZ URREA, MARC
  Programa: INGENIERÍA ELECTRÓNICA
  Departamento: Departamento de Ingeniería Electrónica (EEL)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 08/05/2026
  Fecha de lectura: 09/07/2026
  Hora de lectura: 11:30
  Lugar de lectura: sala d'actes de la EETAC (C4-001), campus Baix Llobregat
  Director/a de tesis: CASAS PIEDRAFITA, JAIME OSCAR | CASANELLA ALONSO, RAMON
  Resumen de tesis: Las enfermedades cardiovasculares continúan siendo la principal causa de morbimortalidad y carga sanitaria a nivel mundial. La monitorización cardiovascular (CV) extrahospitalaria ha cobrado mayor relevancia, especialmente tras la pandemia de COVID-19, que evidenció las limitaciones de los sistemas sanitarios y la necesidad de soluciones alternativas para reducir la congestión hospitalaria. Organizaciones como la OMS destacan que los dispositivos no clínicos mejoran la adherencia al tratamiento, los resultados de rehabilitación y la supervivencia, contribuyendo a sistemas sanitarios más sostenibles. Asimismo, han despertado interés en la industria farmacéutica, ya que los ensayos domiciliarios y la monitorización remota permiten mejorar la adherencia, supervisión y control de cohortes.Actualmente, la mayoría de los dispositivos no clínicos se basan en electrocardiograma (ECG) o fotopletismograma (PPG). El ECG aporta información sobre la actividad eléctrica cardíaca (forma de onda, intervalos, frecuencia y variabilidad), mientras que el PPG proporciona información mecánica (morfología de la onda de pulso, frecuencia, saturación de oxígeno y, en algunos casos, presión arterial), aunque limitada a arterias superficiales. Otros métodos para evaluar arterias profundas, como SphygmoCor, ecocardiografía o cateterismo, se restringen al entorno clínico por su complejidad y coste. De forma similar, la pletismografía por impedancia se limita generalmente al uso clínico o a mediciones en una sola extremidad. Sin embargo, estudios recientes muestran que mediciones IPG entre extremidades pueden aportar información sobre la propagación de la onda de pulso proximal a la aorta.Esta tesis presenta el diseño y validación de un dispositivo sencillo para la evaluación cardiovascular basado en la adquisición simultánea de ECG, múltiples señales IPG (entre extremidades y locales) y balistocardiograma (BCG), utilizando solo cuatro electrodos en manos o pies y una báscula doméstica. Se desarrollaron algoritmos para extraer indicadores de salud cardiovascular a partir de intervalos temporales ECG–IPG, como el tiempo de llegada del pulso (PAT), que incluye información proximal y distal. A partir de estas medidas se estima el tiempo de tránsito del pulso (PTT), relacionado con la elasticidad arterial. La combinación de PAT entre manos y pies permite estimar un equivalente del PTT aórtico (aPTT), asociado al envejecimiento y al estado cardiovascular. Además, el sistema permite extraer la respiración a partir de señales IPG sin sensores adicionales.El sistema se validó mediante campañas experimentales utilizando cardiografía por impedancia y tonometría como referencia. Los dispositivos mostraron adecuada relación señal-ruido y buen rechazo en modo común. Los estudios comparativos evidenciaron alta concordancia con pletismografía por impedancia (r > 0,90). El PAT entre muñecas correlacionó con el carotídeo (r = 0,85) y el PAT entre pies con el femoral (r = 0,86). El PTT carotídeo-femoral derivado de IPG mostró correlación moderada con el obtenido por tonometría (r = 0,67).Estos resultados validan la metodología propuesta y demuestran la extracción fiable de parámetros cardiovasculares clínicamente relevantes. En conjunto, el sistema permite obtener información arterial proximal y distal para evaluación cardiovascular no clínica.
  

• RODRÍGUEZ GONZÁLEZ, HELENA: Statistical characterization of laboratory results in pediatric patients for the establishment of reference intervals: a methodological framework for clinical laboratory interpretation
  
  Autor/a: RODRÍGUEZ GONZÁLEZ, HELENA
  Programa: INGENIERÍA BIOMÉDICA
  Departamento: Departamento de Ingeniería de Sistemas, Automática e Informática Industrial (ESAII)
  Modalidad: Compendio de publicaciones
  Fecha de depósito: 02/06/2026
  Fecha de lectura: 09/07/2026
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar de lectura: Aula Capella de l'Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB). Av. Diagonal, 647, Planta 0, 08028 Barcelona.
  Director/a de tesis: PERERA LLUNA, ALEXANDRE | ARTUCH IRIBERRI, RAFAEL
  Resumen de tesis: Esta tesis doctoral se desarrolla en el contexto del Laboratorio de Errores Congénitos del Metabolismo del Hospital Sant Joan de Déu y surge de la necesidad clínica de mejorar la interpretación de los resultados de bioquímica en pacientes pediátricos con enfermedades metabólicas raras. En este ámbito, la evaluación de metabolitos en sangre y líquido cefalorraquídeo (LCR) en niños presenta varios retos: una fuerte dependencia con la edad, la influencia de múltiples factores fisiológicos y clínicos, y la ausencia de pacientes control. Estas limitaciones dificultan el establecimiento de intervalos de referencia fiables mediante enfoques tradicionales basados en poblaciones sanas estratificadas por grupos de edad.El objetivo principal de esta tesis es desarrollar y validar un enfoque analítico unificado para definir intervalos de referencia, evaluar factores de confusión —como la medicación o la inflamación— y caracterizar perfiles metabólicos en distintas condiciones pediátricas. Para ello, se identificaron varios casos de uso representativos de estas limitaciones, que permiten evaluar la aplicabilidad del enfoque propuesto en diferentes tipos de biomarcadores y contextos clínicos.Como primer caso de uso, se estudiaron los neurotransmisores en LCR, en concreto los metabolitos ácido homovanílico (HVA) y ácido 5-hidroxiindolacético (5-HIAA), productos finales de las vías de la dopamina y la serotonina. Este escenario presenta la dificultad añadida de la ausencia de controles sanos, dado que la punción lumbar no se realiza de forma rutinaria en población sana. A partir de una cohorte de 1.533 pacientes pediátricos, se emplearon modelos de regresión para capturar la dependencia con la edad y modelos de mezclas gaussianas para discriminar poblaciones deficitarias y no deficitarias. De este modo, se definieron intervalos de referencia continuos que reflejan de forma más realista la evolución biológica de estos metabolitos. Este enfoque permitió identificar correctamente deficiencias primarias y reducir la detección de alteraciones secundarias sin correlación clínica.En un segundo estudio, se analizó el perfil de aminoácidos en LCR en una cohorte de 410 pacientes pediátricos, que incluía pacientes con epilepsia y controles con otras patologías neurológicas. Se establecieron intervalos de referencia ajustados por edad y se evaluó el impacto de la medicación antiepiléptica y de variables clínicas mediante modelos de regresión y análisis multivariantes. Los resultados evidenciaron un marcado efecto de la edad y de determinados tratamientos farmacológicos, especialmente sobre los niveles de glutamina, y permitieron identificar patrones bioquímicos asociados a subgrupos clínicos específicos.Finalmente, se desarrolló una prueba de concepto para el establecimiento de intervalos de referencia de cobre sérico ajustados por edad e inflamación, a partir de una cohorte de 1.141 pacientes pediátricos. Se construyó un índice inflamatorio multivariante mediante regresión por mínimos cuadrados parciales, integrando tres biomarcadores de fase aguda. La incorporación de este índice al modelo permitió corregir el efecto de la inflamación sobre los niveles de cobre y mejorar su interpretación clínica.En conjunto, estos trabajos demuestran que el uso de la metodología estadística propuesta permite mejorar de forma significativa la interpretación de biomarcadores en pediatría, tanto en líquido cefalorraquídeo como en suero. Las metodologías propuestas reducen falsos positivos, integran factores de confusión relevantes y proporcionan herramientas transferibles a otros analitos y contextos clínicos.
  

• SHAKESPEAR MILES, HAILEY JOSEPHINE: Multi-Agent Systems for Optical Networks
  
  Autor/a: SHAKESPEAR MILES, HAILEY JOSEPHINE
  Programa: ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
  Departamento: Departamento de Arquitectura de Computadores (DAC)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 15/05/2026
  Fecha de lectura: 09/07/2026
  Hora de lectura: 16:00
  Lugar de lectura: Sala de Actos Manuel Martí Recober, FIBC. Jordi Girona, 1-308034 Barcelona
  Director/a de tesis: VELASCO ESTEBAN, LUIS DOMINGO | BARZEGAR, SIMA
  Resumen de tesis: A diferencia de las generaciones móviles anteriores, se espera que 6G sea compatible con una amplia gama de aplicaciones, como las comunicaciones inmersivas, la atención médica remota, el transporte autónomo y las ciudades inteligentes. Estos casos de uso aumentarán significativamente el número de dispositivos conectados e impondrán requisitos estrictos de ancho de banda, latencia, fiabilidad y eficiencia energética. Como resultado, las redes que soportan estos servicios se enfrentarán a importantes retos de escalabilidad, gestión de recursos y control. En este contexto, esta tesis doctoral investiga el uso de Sistemas Multiagente (MAS) como base para el control de red de próxima generación. El objetivo de esta tesis es diseñar y evaluar soluciones basadas en MAS que mejoren la inteligencia, la escalabilidad y la eficiencia energética de las redes ópticas en las capas óptica y de paquetes.El primer objetivo aborda la capa óptica mediante la investigación de enfoques centralizados y distribuidos basados en MAS para el control dinámico del espectro en conexiones punto a multipunto (P2MP). Una solución centralizada basada en la predicción de tráfico y la programación lineal entera calcula asignaciones óptimas con restricciones casi en tiempo real, logrando una alta utilización del espectro, pero introduciendo limitaciones de sincronización y escalabilidad. Para superar estos problemas, se proponen arquitecturas distribuidas en las que los agentes transpondedores toman decisiones localmente. Se estudian tres estrategias: un modelo de juego de estrategia mixta, un algoritmo determinista distribuido y un enfoque de aprendizaje por refuerzo multiagente (MARL). La solución MARL logra el mejor rendimiento general al anticipar las variaciones de tráfico y asignar capacidad de forma proactiva, mientras que los métodos distribuidos mejoran significativamente la escalabilidad y la robustez. También se estudia la eficiencia de la comunicación con el enfoque MARL, que permite la operación asíncrona y reduce la mensajería entre agentes. Los resultados muestran que el MAS distribuido puede aproximarse al rendimiento centralizado, evitando cuellos de botella y puntos únicos de fallo.El segundo objetivo se centra en la capa de paquetes, donde una arquitectura MAS extendida permite el control integral y casi en tiempo real de los servicios de red (NS) mediante la operación de flujo autónomo. Las decisiones de enrutamiento se basan en telemetría y se optimizan mediante Aprendizaje Profundo por Refuerzo (DRL) para minimizar el retraso y el coste operativo, mientras que los agentes monitorizan el rendimiento y se coordinan con el controlador de red definida por software (SDN). La arquitectura soporta el ciclo de vida completo de un NS, incluyendo escenarios de implementación, reconfiguración dinámica y transferencia. Se propone un enfoque de selección de modelos basado en entrenamiento offline y telemetría en tiempo real, junto con un mecanismo de prueba de sonda activa y predicción de tráfico basada en memoria a corto plazo (LSTM) entrenada online por agentes de flujo. Las simulaciones demuestran que la transferencia de modelos entrenados entre agentes permite predicciones precisas y la generación de conocimiento, lo que permite tomar decisiones de reconfiguración rápidas, manteniendo la calidad de servicio (QoS) en el NS.Esta arquitectura MAS sienta las bases para el tercer objetivo, donde los resultados experimentales demuestran un mantenimiento fiable de la QoS y una reconfiguración eficaz del MAS durante la operación.En conclusión, esta tesis demuestra que el MAS, combinado con decisiones basada en el aprendizaje, el análisis predictivo y el control distribuido, proporciona un marco flexible y eficaz para la gestión de redes futuras. Las soluciones propuestas mejoran la escalabilidad, la adaptabilidad y la eficiencia energética, manteniendo QoS, lo que consolida al MAS como un factor clave para las redes 6G inteligentes y autónomas.
  

Fecha de lectura: 10/07/2026

• BADAKHSHAN, EHSAN: Thermo-Hydro-Mechanical Modeling of Unsaturated Vegetated Slopes
  
  Autor/a: BADAKHSHAN, EHSAN
  Programa: INGENIERÍA DEL TERRENO
  Departamento: Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental (DECA)
  Modalidad: Compendio de publicaciones
  Fecha de depósito: 16/04/2026
  Fecha de lectura: 10/07/2026
  Hora de lectura: 12:00
  Lugar de lectura: ETSECCPB.UPC, Campus NordBuilding C1. Classroom: 002C/Jordi Girona, 1-308034 Barcelona
  Director/a de tesis: VAUNAT, JEAN
  Resumen de tesis: La capa superior del suelo en una ladera es altamente dinámica y está influenciada por las fuerzas atmosféricas y la presencia de vegetación. El estado de la vegetación desempeña un papel crucial en la determinación de la cantidad de agua transpirada y evaporada desde la superficie de la ladera, afectando así su comportamiento al modificar la temperatura, el contenido de agua y la presión de poros dentro de la masa del suelo. Muchos modelos numéricos suelen pasar por alto el impacto de la vegetación en el desempeño del suelo. Para capturar estos efectos, este estudio emplea un modelo de elementos finitos en CODE_BRIGHT que integra las interacciones impulsadas por la vegetación y el clima, con el objetivo de reducir la brecha entre la realidad y la simulación. Se desarrolla una condición de contorno especializada para simular los procesos suelo–vegetación–atmósfera (SVA) con histéresis hidráulica, vinculando la resistencia del dosel a la radiación solar, el déficit de presión de vapor y la saturación del suelo.La validación del modelo con tres años de datos de campo del talud de Agropolis en Barcelona muestra una fuerte concordancia, confirmando su capacidad para reproducir los efectos de la vegetación en el comportamiento hidrotermal de la ladera. Los resultados revelan variaciones diarias pronunciadas de temperatura en la zona radicular, temperaturas más altas en laderas orientadas al sur y una mayor desecación bajo vegetación durante periodos cálidos y secos.El análisis paramétrico identifica el índice de área foliar (LAI), la densidad radicular y la fracción de vegetación como los principales factores que influyen en la humedad del suelo. La densidad de raíces y el LAI afectan más intensamente la retención de agua: las raíces densas reducen la saturación estival hasta en un 40%, mientras que un LAI elevado disminuye la desecación superficial en un 30%. La fracción de vegetación aumenta el almacenamiento invernal, pero intensifica la desecación durante el verano.Para representar mejor los suelos no saturados, se implementa en CODE_BRIGHT un modelo histerético de retención agua–suelo, acoplando los cambios de succión y relación de vacíos para mejorar la precisión en escenarios como los deslizamientos inducidos por lluvia.Finalmente, se formula un Modelo Básico de Barcelona mejorado (BBM-VEG) dentro de un marco termo-hidro-mecánico (THM). El modelo introduce un factor de refuerzo dependiente de la deformación (Rpveg), correlacionado con la fracción de masa radicular y la deformación de activación, lo que permite que la rigidez y la resistencia del suelo evolucionen dinámicamente. Validado con ensayos triaxiales y de tracción, el modelo reproduce con precisión la respuesta mecánica de los suelos con raíces. Las simulaciones de laderas bajo ciclos hidráulicos (tasas de infiltración de 0.001–0.003 y 0.0005 kg/s) y térmicos (15–60 °C) muestran que la vegetación limita la infiltración, mejora la evapotranspiración, amplía la zona no saturada y reduce la deformación hasta en un 70% en comparación con laderas desnudas.