Deposition of AlNx thin films on polymers for the development of biosensors

Abstract

One of the most promising approaches to face the increasing complexity of software systems is the use of self-adaptation, in order to enable software systems to deal with changes themselves, autonomously. It is presented as one of the means by which it is possible to provide systems that are scalable, support dynamic modifications and rigorous analysis, capable to respond to resource variability or user needs modifications, still, being flexible and robust. Normally, by design, the methods for self-adaptation are at the system’s source code or network level, but recently, architecture-based methods have been widely considered as more promising approaches. One of the main barriers for greater implementation of architecture-based self-adaptation is the lack of evidence of the advantages and compensation of applying it in systems with built-in adaptation mechanisms. A recent proposal to cope with this challenge uses an architecture-based approach which evaluates alternative adaptation mechanisms of a self-adaptive system by comparison, based on the identification of representative system and environmental conditions which may have a relevant impact on system resilience. The present work has one major contribution: evaluate if the application of architecture-based self-adaptation can improve the resilience of an already adaptive system. The effectiveness of the above-mentioned approach is demonstrated by using Rainbow, an architecture-based platform for self-adaptation, and DCAS, an industrial software-intensive system used to monitor and manage highly populated networks of devices in renewable energy production plants. The experimental evaluation showed that the application of architecture-based self-adaptation improved the resilience of the tested system. The overall runtime quality of the self-adaptive system can be greatly improved with acceptable costs.

A medição de biossinais assume actualmente uma importância elevada, uma vez que pelos dados obtidos é possível aceder a uma vasta gama de informações do nosso corpo, que são muito úteis na ajuda aos clínicos para melhorar a saúde dos pacientes. Nos instrumentos de medição, os eléctrodos assumem uma importância extrema já que representam a interface corpo-instrumento de medição, e da sua correcta actuação depende a obtenção de um sinal com boa qualidade. Todos os eléctrodos actualmente utilizados compreendem limitações, relacionadas ou com a sua aplicação (eléctrodos húmidos) ou com problemas de ruído (eléctrodos secos). O objectivo desta tese é investigar um protótipo de eléctrodo com um princípio de funcionamento diferente dos eléctrodos actuais. O eléctrodo pretendido baseia o seu funcionamento na aplicação de pulsos de corrente, que por efeito Joule aplicam um aquecimento localizado da pele permitindo a formação de microporos na camada externa da pele, o stratum cornenum, responsável pelas propriedades de barreira da pele. A formação destes microporos possibilita uma melhor obtenção dos iões responsáveis pelos bio sinais, eliminando, portanto, os problemas associados aos eléctrodos actuais (todos causados pela barreira da pele ao fluxo destes iões). Para este fim, procedeu-se à deposição de filme substequiométrico de nitreto de alumínio resistivo sobre um substrato polimérico (usando a pulverização catódica como técnica de deposição). As características do filme foram optimizadas para se obter espessuras e resistividades desejadas, 200-300 nm e 0,001-0,1 ohm.cm, respectivamente. Estas características foram primeiramente aproximadas usando silício e vidro como substratos. Depois, filmes com estas características foram depositados em polímeros. Poliuretano foi inicialmente escolhido como substrato, no entanto apresentou uma deformação sobre calor levando à fissuração do filme. Pelo contrário, usando policarbonato como substrato, os filmes revelaram boa integridade. Para o revestimento do policarbonato, a deposição dos filmes foi estudada mais em detalhe. Condições de etching foram optimizadas, com a definição de dois tempos de tratamento apropriados para a deposição dos filmes, com estes a apresentarem muito boa adesão e resistividades eléctricas dentro da gama pretendida, servindo o objectivo do projecto.