Redesigning chemical analysis: transducing information from chemical into digital

Abstract

Aquesta tesi planteja que les xarxes distribuïdes de detecció de substàncies químiques serán eines beneficioses per aconseguir millors resultats de salut com a éssers humans, així com per a guiarnes en el nostre paper autodeterminat con a guardians en l'àmbit ecològic. Tot aixo, des de la perspectiva d’introduir elements de disseny en les eines analítiques.

El treball comença amb una introducció a la visió de com els sensors químics s'adapten als contextos més grans de la biologia, la història i la tecnologia. El segon capítol ofereix una base de coneixements sobre els mètodes i principis científics i tecnològics subjacents sobre els quals es basa aquest treball. A continuació, es fa una revisió crítica dels avenços acadèmics cap als sensors electroquímics distribuïts, que divideixen el problema en tres aspectes: rendiment adequat, usabilitat intuïtiva i assequibilitat. Entre aquests, la usabilitat s'identifica com el coll d'ampolla principal en l'adopció generalitzada de sensors químics centrats en l'usuari.

Els capítols posteriors ofereixen algunes respostes als reptes, en forma de treball experimental original. Encara que aquest treball es basa en l'electroquímica analítica, s'aborda des d’una metodologia de disseny, amb iteracions d'anàlisi i síntesi incrustades en el procés d'ideació.

Les declaracions finals reflexionen sobre el treball com una petita part en una creixent revolució de l'edat de la informació química; com una petita esquerda a la presa que contenia una allau de dades químiques de diagnòstic amb conseqüències imprevisibles, però positives i revolucionàries.

Esta tesis postula que las redes distribuidas de detección química serán herramientas beneficiosas para alcanzar mejores resultados de salud como seres humanos, así como para guiarnos en nuestro papel autodeterminado como guardianes en la esfera ecológica. Todo esto desde una perspectiva de introducir elementos de diseño en herramientas analíticas.

El trabajo comienza con una introducción a la visión de cómo los sensores químicos se ajustan a los contextos más amplios de la biología, la historia y la tecnología. El segundo capítulo proporciona algunos antecedentes de los métodos y principios científicos y tecnológicos subyacentes en los que se basa este trabajo. Esto es seguido por una revisión crítica de los avances académicos hacia sensores electroquímicos distribuidos, que divide el problema en tres aspectos: rendimiento apropiado, usabilidad intuitiva y asequibilidad. Entre estos, la usabilidad se identifica como el cuello de botella principal en la adopción generalizada de sensores químicos centrados en el usuario.

Los siguientes capítulos ofrecen algunas respuestas a los desafíos, en forma de trabajo experimental original. Mientras que este trabajo se arraiga en la electroquímica analítica, se aborda desde una metodología de diseño, con iteraciones de análisis y síntesis integradas en el proceso de ideación.

Las declaraciones finales reflejan el trabajo como una pequeña parte en una floreciente revolución de la era de la información química; como una pequeña grieta en la presa que contiene una avalancha de datos químicos de diagnóstico con consecuencias imprevisibles, pero positivas y revolucionarias.

This thesis posits that distributed chemical sensing networks will be beneficial tools towards our greater health outcomes as humans, as well as in guiding us in our self-determined role as custodians over the ecological sphere. A perspective of infusing design elements and approaches into analytical tools is shared.

The work begins with an introduction presenting a vision of how chemical sensors fit within the greater contexts of biology, history, and technology. The second chapter provides some background to the underlying scientific and technological methods and principles on which this work stands. This is followed by a critical review of the academic advances towards distributed electrochemical sensors, which divides the problem into three aspects of appropriate performance, intuitive usability, and affordability. Amongst these, usability is identified as the principal bottleneck in the widespread adoption of user-centered chemical sensors.

The subsequent chapters offer some responses to the challenges, in the form of original experimental work. While rooted in analytical electrochemistry, the work is approached with a design methodology, with iterations of analysis and synthesis embedded in the ideation process.

Concluding statements reflect on the work as a small part in a burgeoning revolution of the chemical information age; as a minor crack in the dam holding back a flood of diagnostic chemical data with unforeseeable, yet positive and revolutionary consequences.