Η επίδραση της συστηματικής λήψης κορτικοστεροειδών στην ενδοφθάλμια πίεση είναι επαρκώς τεκμηριωμένη και εξαρτάται από σημαντικό αριθμό παραγόντων. Αντίθετα, ελάχιστες και αντικρουόμενες πληροφορίες υπάρχουν για την επίδραση των ρινικών κορτικοστεροειδών στην ενδοφθάλμια πίεση. Σκοπός της μελέτης ήταν η διερεύνηση της επίδρασης του ρινικού κορτικοστεροειδούς fluticasone υπό μορφή ρινικών ψεκασμών στην ενδοφθάλμια πίεση σε ασθενείς που έπασχαν από αλλεργική ρινίτιδα. Η ενδοφθάλμια πίεση μετρήθηκε πριν και κάθε πέντε ημέρες από τη χορήγηση του φαρμάκου. Η στατιστική ανάλυση δεν αποκάλυψε σημαντικές διαφορές, γεγονός που φανερώνει ότι το συγκεκριμένο κορτικοστεροειδές δεν επηρέασε την ενδοφθάλμια. / The effect of systemic administation on intraocular pressure is well established. However less attention has been paid to the effect of steroids when administered in a nasal spray. We conducted a study to investigate a possible association between nasal steroids and elevated IOP in 54 patients who were being treated for allergic rinitis. IOP was measured before the patients started therapy and thereafter every five days during that therapy. Follow up ranged from 27 to 35 days. Statistical analysis revealed no significant elavation in IOP after nasal steroid administration.

Μια συσκευή για τη μέτρηση της πίεσης του αίματος ενός ασθενή, περιλαμβάνει έναν επεξεργαστή προσκολλημένο σε μια συσκευή εισόδου, ο οποίος δέχεται μια αρχική είσοδο, που αντιπροσωπεύει την απόλυτη πίεση του αίματος του ασθενή και ένα μη-επεμβατικό αισθητήρα, που ακουμπάει τον ασθενή για τη μέτρηση τουλάχιστον μιας ‘φυσιολογικής’ λειτουργίας. Ο επεξεργαστής εκτελεί μια διαδικασία για την εκτίμηση της αρχικής εισόδου και της ‘φυσιολογικής’ λειτουργίας, για να υπολογίσει την πίεση του αίματος του ασθενή. Μια μέθοδος για τον υπολογισμό της πίεσης του αίματος ενός ασθενή, περιλαμβάνει τα βήματα της αποθήκευσης της αρχικής εισόδου, που αντιπροσωπεύει την απόλυτη πίεση του αίματος του ασθενή, της μη-επεμβατικής ‘αίσθησης’ (μέσω αισθητήρα) τουλάχιστον μιας ‘φυσιολογικής’ λειτουργίας και της εκτίμησης των δύω τιμών για τον υπολογισμό της πίεσης του αίματος. Η παρούσα εργασία μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την ανάλυση και τον εντοπισμό άλλων ‘φυσιολογικών’ μεταβλητών όπως της ενδοτικότητας των τοιχωμάτων των αγγείων, των αλλαγών στην ένταση των κοιλιακών συστολών, των αλλαγών στην αγγειακή αντίσταση, των αλλαγών στον όγκο των υγρών, των αλλαγών στον καρδιακό παλμό, της συσταλτικότητας του μυοκαρδίου και άλλων σχετικών παραγόντων. / This dissertation refers to a device for non-invasively measuring the blood pressure of a patient. Such a device consists of a processor attached to an input device, which receives an initial input value, representing the patient’s absolute pressure, and a non-invasive sensor attached to the patient for measuring at least one physiological function. For determining the patient’s blood pressure, the processor performs a process for evaluating the initial input and the physiological function of the sensor. A method for non-invasively measuring a patient’s blood pressure includes, firstly, storing the initial input (which represents the patient’s absolute pressure), secondly, non-invasively sensing at least one physiological function and, finally, evaluating both these inputs for measuring the patient’s blood pressure. This dissertation can also be used for the analysis of other physiological variables such as vascular wall compliance, changes in the strength of ventricular contractions, alterations in fluid volume or in cardiac output and other related factors.

Σκοπός: Η FEV1 αποτελεί μέτρο του βαθμού της απόφραξης των αεραγωγών και γι’ αυτό το λόγο χρησιμοποιείται για τη σταδιοποίηση της ΧΑΠ και του άσθματος. Οι μηχανισμοί που εμπλέκονται και προσδιορίζουν τη δυνατότητα ανοχής στην κόπωση αυτών των ασθενών είναι πλέον πολύπλοκοι και δεν καθορίζονται μόνο από το βαθμό απόφραξης των αεραγωγών . Σκοπός της μελέτης ήταν η αξιολόγηση 1. Του βαθμού που ο λειτουργικός έλεγχος που προηγείται της κόπωσης σχετίζεται με την ανοχή στην κόπωση 2. Της σχέσης που υπάρχει μεταξύ της ποιότητας ζωής και της ανοχής στην κόπωση σε ασθενείς με αποφρακτική πνευμονοπάθεια Υλικό-Μέθοδος: Μελετήθηκαν 163 ενήλικες (107 άνδρες, 56 γυναίκες), οι οποίοι παρακολουθούνται στο τακτικό Πνευμονολογικό Ιατρείο της Πανεπιστημιακής Παθολογικής Κλινικής του Πανεπιστημίου Πατρών. Στην μελέτη περιλήφθησαν 57 ασθενείς (44 άνδρες, 13 γυναίκες) με ΧΑΠ Επίσης περιλήφθησαν 29 ασθενείς με άσθμα (16 άνδρες, 13 γυναίκες). 77 (47 άνδρες, 30 γυναίκες) είχαν φυσιολογική σπιρομέτρηση και χρησιμοποιήθηκαν ως ομάδα ελέγχου. Όλοι οι ασθενείς πριν την έναρξη του λειτουργικού ελέγχου συμπλήρωσαν την ελληνική μετάφραση του ερωτηματολογίου για τις αναπνευστικές νόσους το St. George’s Respiratory Questionnaire και υπεβλήθησαν σε πλήρη λειτυργικό έλεγχο της αναπνοής. Αποτελέσματα: Οι ασθενείς με ΧΑΠ και βαρύτητα νόσου σταδίου Ι είχαν φυσιολογική ανταπόκριση στην άσκηση με φυσιολογική ικανότητα για άσκηση, οι ασθενείς σταδίου ΙΙ είχαν μειωμένη ικανότητα κόπωσης 70%, ενώ οι ασθενείς σταδίου ΙΙΙ και ΙV είχαν πολλή μεγαλύτερη μείωση της ικανότητας για άσκηση. Όσο αφορα τους ασθματικούς 28 από τους 29 ασθματικούς ασθενείς είχαν φυσιολογική VO2peak (109%) και είχαν επαρκείς αναπνευστικές εφεδρείες (>43%), δείγμα ότι το αναπνευστικό σύστημα γι’ αυτούς τους ασθενείς δεν αποτέλεσε περιοριστικό παράγοντα άσκησης. Η ποιότητα ζωής των ασθενών με ΧΑΠ και ιδιαίτερα οι δραστηριότητες τους εξαρτώνται από τη μέγιστη ικανότητα για άσκηση και επομένως από τον περιορισμό των εκπνευστικών ροών όπως αυτές περιγράφονται από την FEF25-75, από τη βλάβη που υφίστανται οι μηχανικές ιδιότητες του πνεύμονα όπως αυτές περιγράφονται από τον MVV καθώς επίσης και από το δείκτη επιφανείας σώματος. Συμπεράσματα: Με αρκετά σημαντική ακρίβεια είναι δυνατόν να προβλεφθεί η μείωση της ικανότητας για άσκηση των ασθενών με ΧΑΠ από τις τιμές του λειτουργικού ελέγχου που προηγείται της άσκησης, ενώ και η ποιότητα ζωής των ασθενών με ΧΑΠ φαίνεται να επηρεάζεται από λειτουργικές παραμέτρους που συμβάλουν στη μειωμένη αυτή ικανότητα για άσκηση που εμφανίζουν οι ασθενείς με αποφρακτική πνευμονοπάθεια. / Exercise tolerance in patients with airflow limitation (COPD and Asthma) has multiple determinants and is difficult to predict from measurements of resting pulmonary function. Measurements of maximum exercise tolerance have been reported to be useful in disability evaluation and determination of the cause of exertional symptoms. In addition, understanding the factors which predict exercise capacity will provide clues to a better understanding of physical activity limitations in patients with airflow limitation (COPD and asthma). Previous studies in patients with COPD have indicated that ventilatory limitation is a primary determinant of exercise tolerance. However, individual pulmonary function parameters as FEV1 explain only about half of the variance in measured exercise tolerance. For many patients with airflow limitation, psychosocial characteristics may interact with physiologic abnormalities to limit physical work capacity. To date, few published studies have closely examined the role of psychosocial variables in the prediction of peak VO2 in patients with COPD and asthma. The Global Initiative for Chronic Obstructive Pulmonary Disease (GOLD) statement and GINA statement recommended that chronic obstructive disease and asthma be staged on the basis of the percentage of predicted FEV1. Patients with COPD have restricted respiratory airflow, which predisposes them to dyspnea. To avoid dyspnea, patients develop a sedentary lifestyle that leads to a decreased exercise tolerance, which, in turn, aggravates the dyspnea. The decrease in exercise tolerance is marked by a reduced maximum oxygen consumption (VO2max) and lower ventilatory anaerobic threshold (Vth). This study uses data from a clinical trial of rehabilitation in COPD patient and from outpatient stable asthmatic patient. The purposes of the analysis were the following: to examine how well exercise tolerance, specifically PaO2 after exercise and VO2 peak, can be predicted from a combination of physiologic and psychosocial measurements, and to provide insight into factors determining and limiting exercise capacity in COPD and asthmatic patients. The other purpose of this study was to examine the relation between patients with airway limitation (COPD and Asthma) and health-related quality of life. A total of 57 outpatient stable COPD patients and 29 asthmatic stable patients underwent cardiopulmonary testing and filled in a form of Saint George’s Respiratory Questionnaire (SGRQ). We examined the correlation between GOLD criteria for staging COPD patients and health-related QoL throughout the performance of a cardiopulmonary exercise test. CONCLUSIONS According to our results, maximum exercise tolerance is predicted reasonably well from measurements of resting pulmonary function in COPD patients. The most consistent predictors of VO2 peak were measurements of expiratory airflow limitation (FEF2575) and inspiratory– expiratory strength (MVV); none of the psychosocial variables added significantly to the accuracy of the prediction of peak VO2. In addition, only symptoms (dyspnea) influenced maximum exercise performance and decreased it. The effect of symptoms on VO2max depended on the severity of the disease set by the GOLD guidelines. Our findings indicate that we will have to include additional parameters in GOLD stages, such as the SGRQ and probably ergometry test, when COPD patients are classified. The predicted value and FEV1/FVC <70%) minimally affects health-related QoL, whereas stage II (FEV1, 30% to 80% of the predicted value) and stage III (FEV1< 30% of the predicted value) disease is associated with profound deterioration in health-related QoL. The relation between FEV1 and health-related QoL reported that the QoL was not significantly associated with the percentage of predicted FEV1; Activities are impaired proportionally to GOLD stages in our study. This indicates that COPD patients in early stages do not reduce their activities, but in severe stages (continually diminishing FEV1) their activities are reduced. We found that in COPD patients, activities do not correlate with aximum exercise performance our findings indicate that we will have to include additional parameters in GOLD stages, like SGRQ and probably ergometry test, when COPD patients are classified.

Κατά τη διάρκεια τόσο των ιατρικών διεργασιών μέσα στο νοσοκομείο – όπως των απλών τεστ που διενεργούνται στους ασθενείς, αλλά και των πιο περίπλοκων διεργασιών των μεταμοσχεύσεων και των χειρουργείων, όσο και των in vitro τεστ, διάφορες παράμετροι πρέπει συνεχώς να μετρούνται και να απεικονίζονται, για παράδειγμα η πίεση, η ροή και η θερμοκρασία του αίματος και των ειδικών διαλυμάτων διατήρησης των οργάνων που χρησιμοποιούνται κατά τη διάρκεια των μεταμοσχεύσεων. Η πίεση και η ροή του αίματος καθώς και η θερμοκρασία του σώματος, ως πολύ σημαντικές φυσιολογικές παράμετροι που είναι, πρέπει να μετρούνται με τη μέγιστη δυνατή ακρίβεια έτσι ώστε να δίνεται συνεχώς μια σαφής εικόνα της λειτουργίας του ανθρωπίνου σώματος. Μέχρι τώρα, οι μετρήσεις αυτών των παραμέτρων διενεργούνταν από ξεχωριστές μονάδες μέτρησης και επιπλέον από ξεχωριστά συστήματα ανάκτησης δεδομένων (Data Acquisition Systems), με αποτέλεσμα το αυξημένο κόστος λειτουργίας και την αύξηση της περιπλοκότητας των μετρήσεων για τον χρήστη. Το DatAssist δημιουργήθηκε επάνω στην ιδέα ανάπτυξης ενός φορητού συστήματος μετρήσεων με ενσωματωμένη επεξεργασία των δεδομένων μέτρησης, το οποίο θα έχει τη δυνατότητα απεικόνισης όλων των φυσιολογικών παραμέτρων που αναλύθηκαν παραπάνω. Επιπλέον, θα έχει τη δυνατότητα αποθήκευσης όλων των δεδομένων για περαιτέρω ανάλυση. Το DatAssist σκοπεύει να παρέχει ακριβείς μετρήσεις, ευκολία στη χρήση και καθαρή πληροφόρηση για τις μετρούμενες παραμέτρους στην οθόνη. Επιπρόσθετα ο σχεδιασμός του έγινε έτσι ώστε να έχει το λιγότερο δυνατό βάρος για να μπορεί να μετακινείται εύκολα κατά την διάρκεια ιατρικών εφαρμογών. Το DatAssist σχεδιάστηκε με βάση το πρότυπο IEC 60601-1:2005 και σκοπεύει να αποτελέσει ένα πολυκάναλο σύστημα με ευκολία εισαγωγής επιπρόσθετων στοιχείων στο εσωτερικό του, το οποίο θα χρησιμοποιηθεί από την Organ Assist B.V. Netherlands, spin-off εταιρίας του University Medical Centre Groningen, για λογαριασμό της οποίας σχεδιάστηκε στα πλαίσια της παρούσας εργασίας. Η επιδιωκόμενη χρήση της μονάδας είναι αρχικά η χρήση της για εργαστηριακά πειράματα σε ζώα, στα πλαίσια των τεστ λειτουργίας που διενεργεί η Organ Assist B.V. Netherlands στις δικές της συσκευές. Στο μέλλον, θα χρησιμοποιηθεί σε κλινικές έρευνες και κατά τη διάρκεια μεταμοσχεύσεων και χειρουργείων. Η πίεση και η ροή του αίματος, καθώς και η θερμοκρασία του σώματος και των οργάνων θα μετριέται με τη χρήση αναλώσιμων ή εύκολα αποστειρώσιμων αισθητήρων, ειδικών για ιατρικές μετρήσεις. Πιο αναλυτικά, το σύστημα παρέχει συνδέσεις με δύο αισθητήρες πίεσης, δύο αισθητήρες θερμοκρασίας (ένα Θερμοζεύγος και έναν τύπου NTC), έναν αισθητήρα ροής και επίσης έχει μια υποδοχή BNC για μέτρηση και απεικόνιση εξωτερικών σημάτων από άλλες ιατρικές συσκευές. Υπάρχει επίσης η δυνατότητα σύνδεσης περισσότερων αισθητήρων ανάλογα με τις ανάγκες του εκάστοτε χρήστη. Το σύστημα τροφοδοτείται από μια χαμηλή DC τάση μέσω ενός AC/DC Adapter, και με αυτόν τον τρόπο παρέχει τόσο ασφάλεια στον χρήστη από ηλεκτροπληξία η οποία προκαλείται από την υψηλή AC τάση, όσο και αποφυγή καταστροφής των ηλεκτρικών εξαρτημάτων της συσκευής. Ο σχεδιασμός του DatAssist βασίστηκε στις απαιτήσεις της Organ Assist B.V. με βάση την κάλυψη των αναγκών των βασικών χρηστών της συσκευής, όπως των χειρούργων και των χειριστών ιατρικών μηχανημάτων. Οι απαιτήσεις των τελευταίων συνοψίστηκαν σε εφτά γενικές προϋποθέσεις (σε μια Λίστα Προϋποθέσεων η οποία αναλύεται εκτενώς στο 2ο κεφάλαιο της παρούσας εργασίας) που αποτέλεσαν και τις προϋποθέσεις που το μηχάνημα καλούταν να καλύπτει: εγκυρότητα, ποιότητα, ασφάλεια, ευκολία χρήσης, ευκολία μετακίνησης, χαμηλό κόστος κατασκευής και χρήση εξαρτημάτων πιστοποιημένων κατά CE. Επιπλέον, τρεις ακόμη προϋποθέσεις λήφθηκαν υπόψη για τον σχεδιασμό των διαφόρων εξαρτημάτων της συσκευής: ευκολία αποστείρωσης, ευκολία εισαγωγής επιπρόσθετων εξαρτημάτων και δυνατότητα χρήσης των τελευταίων τόσο στο αίμα όσο και μέσα σε διαλύματα. Οι πιο σημαντικές λειτουργίες που καλείται να επιτελέσει το DatAssist είναι: η ανίχνευση των φυσικών παραμέτρων (πίεσης, θερμοκρασίας και ροής) από τους αισθητήρες, η ενίσχυση των αναλογικών σημάτων εισόδου των αισθητήρων, η επεξεργασία και η ψηφιοποίηση των ενισχυμένων σημάτων, η τελική επεξεργασία των ψηφιακών σημάτων από έναν υπολογιστή και τελικά η συνεχής απεικόνιση των σημάτων σε μια οθόνη monitor με την βοήθεια ενός προγράμματος Software (LabView 8.5). Για καθεμία από τις παραπάνω λειτουργίες ακολουθήθηκε μια συγκεκριμένη διαδικασία για να ορίσει τον σχεδιασμό της υλοποίησής της. Αυτή η διαδικασία είχε ως αποτέλεσμα την επιλογή των εξαρτημάτων που θα χρησιμοποιηθούν στην τελική συσκευή, έπειτα από μια αξιολόγηση των υποψήφιων εξαρτημάτων, για κάθε λειτουργία βασισμένη στην εκπλήρωση των προαναφερθέντων προϋποθέσεων, με τη χρήση της κλίμακας 1-10 (1-μη εκπλήρωση, 10-πλήρης εκπλήρωση). Επιπρόσθετα, για κάθε στάδιο του σχεδιασμού που ορίζεται από τις προαναφερ-θείσες λειτουργίες, αναπτύχθηκε ένα λειτουργικό μοντέλο (functional model) το οποίο περιείχε τον τελικό σχεδιασμό του κάθε σταδίου, καθώς και ένα τεστ που μετράει την λειτουργικότητα του κάθε σταδίου, την εγκυρότητα, το σφάλμα και μια εκτίμηση της ακρίβειας των μετρήσεων. Τελικά, η εργασία είχε ως αποτέλεσμα την κατασκευή ενός πρωτοτύπου του DatAssist βασισμένο στον σχεδιασμό που αποφασίστηκε και εγκρίθηκε από την Organ Assist B.V., το οποίο ικανοποιεί τις προϋποθέσεις που αναλύονται στην Λίστα των Προϋποθέσεων (List of Requirements). Το πρωτότυπο αυτό στη συνέχεια ελέγχεται όσον αφορά την ακρίβεια των μετρήσεων και την ικανοποίηση της Λίστας των Προϋποθέσεων . Έτσι, αυτή η εργασία είχε ως τελικό αποτέλεσμα την σχεδίαση ενός εγκύρου, εύκολα αποστειρώσιμου, φορητού, εύκολου στη χρήση, ασφαλούς για τον χρήστη πολυχρηστικού συστήματος μέτρησης ιατρικών δεδομένων με κόστος δημιουργίας και μετέπειτα πώλησης λιγότερο από 3000 €. / During both inside the hospital medical procedures-from simple patient tests to more sophisticated procedures such as transplantations and surgeries, and laboratory or animal testing, several parameters have to be measured and monitored i.e. pressure, flow and temperature of blood and of the perfusion solution during transplantations. Since blood pressure, blood flow and body temperature have shown to be important physiological parameters, they have to be measured and registered accurately in order to monitor the functioning of the human body. Up to now, these measurements had to be performed with separate measuring units and separate data acquisition systems and thus with increased cost and resulting to a complicated measuring procedure for the user. The idea of the DatAssist project is to develop a portable measuring system with integrated data acquisition that is able to monitor and display all these physiological parameters and save them for later analysis for Organ Assist -a spin-off company of the University Medical Centre Groningen. DatAssist will provide accurate measurements, it will be easy to use and give clear information about the measured parameters in the monitor. It will also be as much light-weighted as it can in order to be easy to move during medical applications. DatAssist intends to be a modular multi-channel system and is going to be designed according to IEC 60601-1:2005 regulations. The intended use of the unit is primary for animal and laboratory experiments. In the future the unit will be used for clinical studies in the hospital and while transplantations or surgeries. Blood flow and pressure and body temperature will be measured non-invasively or using disposable transducers. More analytically the system will provide connections with a pressure sensor, two temperature sensors (Thermocouple and NTC), a flow sensor and moreover it will have a BNC Connector for measuring external signals from other medical devices. These are the basic connections but there will be a possibility of having more connectors and sensors according to the needs of the several customers. It will be powered by a low DC voltage through an AC/DC Adapter, and in that way it will provide electrical safety to the user against the hazards that can be caused by the high AC Voltages, as long as safety against damage of the electrical components of the device. The design of DatAssist will be based on the stakeholders such as surgeons, perfusionists and Organ Assist. Their preferences have been summarized in seven general requirements: reliability, quality, safety, ease of use, portability, purchase costs and CE Certified components. Moreover three more requirements were taken into account for the design of the several components: sterility (easy to sterilize components), modularity and ability of components to be used both inside blood and inside solutions. A function analysis demonstrated the most important functions of the DatAssist: sensing of the physical parameters (Pressure, Temperature, Flow), amplification of the analog input signal of the sensors, signal conditioning of the amplified signal, integration and processing of the digital signals with the help of a computer and display of the signal values in a monitor with the use of a Software program and a User interface. For each function, a certain procedure have been developed for defining its planning of implementation. This has resulted in the decision for which components to use in the final device after a scoring evaluation of the candidate components for each function based in their fulfillment to the mentioned above requirements. Additionally for each stage of the design defined by the functions, a functional model has been developed containing the final design of each stage and a test measuring its functionality and the reliability of measurements, as well as error measurements and an accuracy of the measurements estimation. Finally, a prototype of the DatAssist was engineered based on a design decided by the stakeholders having in mind to comply with the List of Requirements. This prototype is going to be tested for its accuracy of the measurements and evaluated according to its fulfillment of the list of requirements. With this study a proven reliable, sterile, portable, easy to use, safe for the user multi purpose medical Data Acquisition System is designed which can be purchased for less than €3000.

Στην παρούσα εργασία εξετάζεται η επίδραση του κλυδασμού στην απόκριση σφαιρικών δεξαμενών με άκαμπτα τοιχώματα για τυχαίο ποσοστό πλήρωσης, υπό οριζόντια σεισμική διέγερση. Πραγματοποιείται η ιδιομορφική ανάλυση της κίνησης του κλυδασμού χρησιμοποιώντας τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων και το πρόγραμμα ANSYS για την διατύπωση και επίλυση των εξισώσεων. Υπολογίζονται τα ιδιοδιανύσματα και εξάγονται νομογραφήματα της ιδιοσυχνότητας σε συνάρτηση με τη διάμετρο της σφαίρας, το ποσοστό πλήρωσης και την επιτάχυνση της βαρύτητας. Για την ερμηνεία της υδροδυναμικής συμπεριφοράς του περιεχόμενου υγρού υιοθετείται η καθιερωμένη θεώρηση της επαλληλίας των επιδράσεων δύο ανεξάρτητων κινήσεων: Της κίνησης της κυκλοφορούσας μάζας και της κίνησης της ωστικής μάζας του υγρού. Προτείνεται και τεκμηριώνεται μια μεθοδολογία για τον προσδιορισμό της κυκλοφορούσας και της ωστικής μάζας για κάθε μορφή δεξαμενής και κάθε ποσοστό πλήρωσης. Για την περίπτωση των σφαιρικών δεξαμενών εξάγονται νομογραφήματα που αναπαριστούν την κυκλοφορούσα και την ωστική μάζα ως συνάρτηση του ύψους πλήρωσης. Παράλληλα, παράγεται ένα ισοδύναμο σύστημα διακριτών μαζών και ελατηρίων που προσομοιώνει την υδροδυναμική συμπεριφορά του περιεχόμενου υγρού σε οριζόντια διέγερση, για κάθε στάθμη της ελεύθερης επιφάνειας. Μεταξύ άλλων, προσδιορίζονται οι κατανομές της κυκλοφορούσας και της ωστικής υδροδυναμικής πιέσης για συγκεκριμένα ποσοστά πλήρωσης και η τιμή της συνολικής πίεσης σε τυχαίο σημείο του σφαιρικού κελύφους. Τέλος, παρουσιάζονται αποτελέσματα εφαρμογών σχετικά με την σεισμική απόκριση σφαιρικών δεξαμενών, χρησιμοποιώντας το προτεινόμενο ισοδύναμο διακριτό σύστημα, και συγκρίνονται με τα αντίστοιχα άλλων εργασιών για την τεκμηρίωση της ορθότητας και της αποτελεσματικότητας του. / The present work considers the sloshing effects on the seismic response of spherical tanks with rigid walls and filled with liquid up to an arbitrary level. The sloshing eigenmode analysis is performed by means of the finite element method utilizing the ANSYS program. The eigenfunctions are computed and nomographs of the corresponding natural frequencies are obtained. Each nomograph is a multivariable function of tank diameter and filling level of the content liquid. The hydrodynamic behaviour of the liquid motion can be considered to be equivalent to the superposition of two independent motions; the motion of an impulsive and all convective masses. The main goal of the present work is the development of a methodology to determine the impulsive and the major convective masses for arbitrary tank diameter and filling level values. The accuracy of the proposed methodology is verified for the case of vertical cylindrical tanks, where the analytical solution is well known. Applying the proposed methodology to the case of spherical tanks, the impulsive and the major convective masses are computed as functions of the non-dimensional liquid filling level. It is found that the convective mass corresponding to the first eigenmode is by far more significant than all the higher order convective masses; therefore, the liquid sloshing motion is dominated by this mode. Then, the hydrodynamic behaviour of the content liquid is simulated by means of an equivalent discrete system of masses and springs. In addition, the wall distributions of convective and impulsive pressures are calculated. Finally, utilizing the obtained equivalent discrete system, numerical results of the seismic response of typical spherical tanks are presented and compared to those obtained by other semi-analytical and numerical methods.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία ασχοληθήκαμε με την εύρεση του καρδιακού παλμού ενός ατόμου με τεχνικές ψηφιακής επεξεργασίας εικόνας στο κοντινό και στο μέσο υπέρυθρο φάσμα. Χρησιμοποιήσαμε μια σειρά από διόδους εκπομπής στο υπέρυθρο φάσμα και μια βιντεοκάμερα με την οποία πήραμε τα προς εξέταση δεδομένα. Στηριζόμαστε στην ιδιότητας της αιμοσφαιρίνης να απορροφά το υπέρυθρο φως ορισμένου μήκους κύματος. Επεξεργαζόμενοι το οπτικό υλικό που προκύπτει από τις μετρήσεις μας με κατάλληλες μεθόδους μπορούμε να πλησιάσουμε στην εύρεση του καρδιακού ρυθμού, μελετώντας τα βιολογικά σήματα και ευρίσκοντας μεθόδους βελτίωσης τους. Θα κάνουμε μία σύντομη αναφορά στα κεφάλαια που περιλαμβάνει η εργασία αυτή. Στην αρχή γίνεται μια γνωριμία με τον τομέα της Βιοιατρικής Τεχνολογίας, τις εφαρμογές αυτού και τους κλάδους που τον συνθέτουν. Εν συνεχεία, δίνονται κάποιες εισαγωγικές έννοιες σε σχέση με τα βιολογικά σήματα καθώς και οι βασικές αρχές επεξεργασίας αυτών. Κατόπιν προσεγγίζονται βασικές έννοιες φυσιολογίας του καρδιοκυκλοφοριακού συστήματος και της αιμοσφαιρίνης, καθώς διαδραματίζει σημαντικότατο ρόλο στην πειραματική μας διαδικασία. Ακολουθεί η περιγραφή της πειραματικής διάταξης καθώς και τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τις πειραματικές διαδικασίες που πραγματοποιήθηκαν στο εργαστήριο μας. Στα επόμενα τρία κεφάλαια πραγματοποιείται η επεξεργασία των σημάτων μας αρχικά με τη βοήθεια του μετασχηματισμού Fourier και έπειτα με τη χρήση μιας σειράς κατωδιαβατών φίλτρων εφαρμοσμένων στα σήματα φωτεινότητας αλλά και στις εικόνες που προέκυψαν από το πειραματικό μέρος της εργασίας. Παραθέτουμε τα αποτελέσματα και τα συμπεράσματα μας από τη μελέτη αυτών. Τέλος,γίνεται αναφορά στις βασικές αρχές που διέπουν την απορρόφηση του φωτός κια στις βασικές διεργασίες που συνtελούν στη λειτουργία αυτή. / In this paper we dealt with finding the heartbeat of a person with digital image processing techniques in the near and mid infrared range. We used a series of infrared emitting diodes spectrum and a CCD video camera with which we got to test data. We rely on the status of hemoglobin to absorb the infrared light of certain wavelength. By editing visual materials resulting from our measurements using appropriate methods we can get closer to finding the rhythm, studying the biological signals. In the beginning there is an introduction to the field of medical technology, applications and industries such as it is composed. Then, we present some introductory concepts in relation to biological signals and the basic principles of processing. Afterwards, we approached concepts of circulation physiology and the properties of hemoglobin, as it plays a crucial role in our experimental procedure. We also describe the experimental setup and the results of the experimental procedures performed in our laboratory. The next three chapters are about the processing of signals using the Fourier transformation and then we use a series of low-pass filters applied to luminance signals and images obtained from the experimental part. Then we refer to the results and conclusions from our study which shows similarities between the heart rate curve and the luminance curve. Finally, reference is made to the basic principles governing the absorption of light,as it is the basic feature used to interpret our results.

Στην παρούσα διατριβή, ερευνάται αν οι διακυμάνσεις της τριχοειδούς πίεσης είναι δυνατό να παράσχουν ποσοτική πληροφορία που αφορά τη χωρική κατανομή της διαβροχής σε πορώδη μέσα κλασματικής διαβροχής. Για το σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκαν πειράματα εκτόπισης της ελαϊκής φάσης από υδατική υπό σταθερή παροχή σε πορώδη μέσα κλασματικής διαβροχής. Τα πορώδη μέσα κλασματικής διαβροχής κατασκευάστηκαν με τυχαία ανάμιξη γυάλινων και πλαστικών (PTFE) σφαιρών, απαράλλαχτης διαμέτρου, έτσι ώστε η γεωμετρία των πόρων να διατηρηθεί αναλλοίωτη. Η χωρική κατανομή των διαφορετικών ειδών σφαιρών διέφερε ακόμη και όταν τα σχετικά τους κλάσματα ήταν ίδια. Κατά τη διάρκεια των πειραμάτων λαμβάνονταν μετρήσεις της μεταβατικής απόκρισης της τριχοειδούς πίεσης και στιγμιότυπα της εκτόπισης ανά τακτά χρονικά διαστήματα. Αρχικά πραγματοποιήθηκαν πειράματα εκτόπισης σε πορώδη μέσα που ήταν ενδιάμεσα υδατοδιαβρεκτά και ισχυρά ελαιοδιαβρεκτά. Τα ληφθέντα σήματα τριχοειδούς πίεσης, αναλύθηκαν με τη μέθοδο των κυματιδίων (wavelet) και συσχετίσθηκαν με τα γεγονότα ροής που ελάμβαναν χώρα. Η διαβροχή των περιοχών των πορωδών μέσων που εισδύονταν από υδατική φάση περιγράφηκε μέσω ενός εμπειρικού δείκτη διαβροχής ο οποίος συσχετίστηκε με τα φάσματα λεπτομέρειας που προέκυψαν από την ανάλυση των σημάτων. Στην περίπτωση ομοιόμορφης και ενδιάμεσης υδατοδιαβροχής ευνοούνται γεγονότα ροής που συνοδεύονται από σημαντικές διακυμάνσεις της τριχοειδούς πίεσης ώστε να καθίσταται δύσκολη η παραπάνω συσχέτιση. Για το λόγο αυτό πραγματοποιήθηκαν πειράματα εκτόπισης με χρήση ενός δεύτερου ζεύγους ρευστών. Τα πορώδη μέσα κλασματικής διαβροχής ως προς το δεύτερο ζεύγος ρευστών ήταν υδατοδιαβρεκτά και ισχυρά ελαιοδιαβρεκτά. Στην περίπτωση του δεύτερου ζεύγους ρευστών, τα σήματα τριχοειδούς πίεσης χαρακτηρίζονταν από αργές και μικρές σε ύψος διακυμάνσεις. Αυτή η διαφορετικότητα επέβαλλε τη βελτίωση της μεθόδου ανάλυσης των σημάτων ώστε να μπορεί να εφαρμοστεί σε όλα τα σήματα που ελήφθησαν στα πειράματα εκτόπισης της παρούσας εργασίας. Υιοθετήθηκαν πλέον δύο εμπειρικοί δείκτες διαβροχής: ο πρώτος δείκτης, Λ, δηλώνει τη διαβροχή της ενεργούς διεπιφάνειας και ο δεύτερος δηλώνει τη διαβροχή της επιφάνειας του πορώδους μέσου που γεμίζει με υδατική φάση όταν κινηθεί η προαναφερθείσα διεπιφάνεια. Οι δύο δείκτες διαβροχής συσχετίστηκαν με την «ενέργεια» των σημάτων, τη «συχνότητα» των φασμάτων λεπτομερειών του βέλτιστου επιπέδου ανάλυσης των σημάτων και τις χρονομέσες τιμές τριχοειδούς πίεσης. / A transparent porous medium of controlled fractional wettability is fabricated by mixing water-wet glass microspheres with strongly oil-wet polytetrafluouroethylene microspheres and packing them between two transparent glass plates. The displacement experiments performed for two pairs of fluids: a) silicon oil and water and b) paraffin oil and water. The growth pattern is video recorded and the transient response of the pressure drop across the pore network is measured for various fractions of oil-wet particles. The measured global capillary pressure fluctuates as the result of the variation of the equilibrium curvature of menisci between local maxima and local minima. By using wavelet transform on the capillary pressure signal, the best level detail spectrum arises and its peaks indict the parts of the original signal with the most important fluctuations, each of those is analyzed again. The best level detail coefficients give the “energy” of the analyzed part of the capillary pressure signal while the number of the most important fluctuations of the best level detail spectrum to the time interval they took place gives the “frequency” of the best level detail spectrum. The time averaged capillary pressure, the “energy” and the “frequency” are associated with the frontal wettability of the interface separating the two fluids before the invasion step and one number which denotes the regional wettability of the invaded area.

The present Doctoral Thesis focuses on the investigation, characterization and influence of polyacrylic materials in different scientific and technological disciplines via a detailed computer simulation using the Molecular Dynamics (MD) technique, in conjunction with the very accurate, all-atom Dreiding force-field. The main research concepts and objectives are discussed and analyzed in three separate parts. In the first part, atomistic configurations of two model pressure-sensitive acrylic adhesives (PSAs), the atactic homopolymer poly(n-BA) [poly(n-butyl acrylate)] and the atactic copolymer poly(n-BA-co-AA) [poly(n-butyl acrylate-co-acrylic acid)] in the bulk phase or confined between two selected substrates, glassy silica (SiO2) and metallic α-ferrite (α-Fe), were built and simulated by MD in the NPT statistical ensemble. First, an equilibration cycle consisting of temperature annealings and coolings was followed, in order to generate well-equilibrated configurations of the PSA systems. Detailed results from the atomistic simulations are presented concerning their volumetric behavior, glass transition temperature, conformational, structural, viscoelastic and dynamic properties. Particular emphasis was given to the analysis and characterization of the hydrogen bonds that form in the poly(n-BA-co-AA) system. By analyzing the MD trajectories, poly(n-BA-co-AA) was found to exhibit a higher density than poly(n-BA) by about 7% at all temperatures, to be characterized by smaller-size chains for a given molecular weight (MW), to exhibit significantly slower terminal and segmental dynamics properties, and to be characterized by a glass transition temperature that was approximately 40% higher than that of poly(n-BA). We also examined the type and degree of adsorption of the two acrylic systems on the selected substrates by analyzing the MD results for the local mass density as a function of distance from the solid plane and the distribution of adsorbed chain segments in train, loop, and tail conformations, and by computing the work of adhesion at the two substrates. The results revealed a stronger adsorption for both acrylics on the SiO2 surface due to highly attractive interactions between polymer molecules and substrate atoms, and as a consequence a higher value for the work of adhesion compared to that on the α-Fe surface. Furthermore, we have developed a generalized non-equilibrium molecular dynamics (NEMD) algorithm to simulate the mechanical response of the two adhesives under a uniaxial stretching deformation. In the second part of the Thesis, results have been obtained from a hierarchical simulation methodology that led to the prediction of the thermodynamic, conformational, structural, dynamic and mechanical properties of two polymer nanocomposites based on syndiotactic poly(methyl methacrylate) or sPMMA. The first was reinforced with uniformly dispersed graphene sheets and the second with fullerene particles. How graphene functionalization affects the elastic constants of the resulting nanocomposite has also been examined. The phase behavior of the nanocomposite (in particular as we varied the relative size between the sPMMA chains and the diameter of fullerene molecules) has also been studied as a function of fullerene volume fraction. The simulation strategy entailed three steps: 1) Generation of an initial structure, which was then subjected to potential energy minimization and detailed molecular dynamics (MD) simulations at T = 500K and P = 1atm to obtain well relaxed melt configurations of the nanocomposite. 2) Gradual cooling of selected configurations down to room temperature to obtain a good number of structures representative of the glassy phase of the polymer nanocomposite. 3) Molecular mechanics (MM) calculations of its mechanical properties following the method originally proposed by Theodorou and Suter. By analyzing the results under constant temperature and pressure, all nanocomposite systems were found to exhibit slower terminal and segmental relaxation dynamics than the pure polymer matrices. The addition of a small fraction of graphene sheets led in all cases to the enhancement of the elastic constants; this was significantly more pronounced in the case of functionalized graphene sheets. We further mention that, for all polymer/fullerene nanocomposites addressed here, no phase separation or variation of polymer chain dimensions was observed as a function of fullerene size and/or fullerene volume fraction. In the third part of the Thesis, and motivated by the use of acrylic polymers for the design of membranes with aligned carbon nanotubes (CNTs) for several separation technologies (such as water desalination and wastewater treatment), we report results from a detailed computer simulation study for the nano-sorption and mobility of four different small molecules (water, tyrosol, vanillic acid, and p-coumaric acid) inside smooth single-wall CNTs (SWCNTs). Most of the results have been obtained with the molecular dynamics (MD) method, but especially for the most narrow of the CNTs considered, the results for water molecule were further confirmed through an additional Grand Canonical (μVT) Monte Carlo (GCMC) simulation using a value for the water chemical potential μ pre-computed with the particle deletion method. Issues addressed in the Thesis include molecular packing and ordering inside the nanotube for the four molecules, average number of sorbed molecules per unit length of the tube, and mean residence time and effective axial diffusivities, all as a function of tube diameter and tube length. In all cases, a strong dependence of the results on carbon nanotube diameter was observed, especially in the way the different molecules are packed and organized inside the CNT. For water for which predictions of properties such as local structure and packing were computed with both methods (MD and GCMC), the two sets of results were found to be fully self-consistent for all types of SWCNTs considered. Water diffusivity inside the CNT (although, strongly dependent on the CNT diameter) was computed with two different methods, both of which gave identical results. For large enough CNT diameters (larger than about 13 Å), this was found to be higher than the corresponding experimental value in the bulk by about 55%. Surprisingly enough, for the rest of the (phenolic) molecules simulated in this Thesis, the simulations revealed no signs of mobility inside nanotubes with a diameter smaller than the (20, 20) tube. This has been attributed to strong phenyl-phenyl attractive interactions, also to favorable interactions of these molecules with the CNT walls, which cause them to form highly ordered, very stable structures inside the nanotube, especially under strong confinement. The interaction, in particular, of the methyl group (present in tyrosol, vanillic acid, and p-coumaric acid) with the CNT walls seems to play a key role in all these compounds causing them to remain practically immobile inside nanotubes characterized by diameters smaller than about 26 Å. It was only for larger-diameter CNTs that tyrosol, vanillic acid, and p-coumaric acid were observed to demonstrate appreciable mobility. / Η παρούσα Διδακτορική Διατριβή εστιάζει στη μελέτη της σχέσης μεταξύ δομής και μακροσκοπικών φυσικών ιδιοτήτων υλικών από πολυακρυλικά μέσω μίας λεπτομερούς προσομοίωσης στον υπολογιστή με τη μέθοδο της Μοριακής Δυναμικής (ΜΔ), σε συνδυασμό με ένα πολύ επακριβές πεδίο δυνάμεων (το Dreiding) σε ατομιστική λεπτομέρεια. Οι κύριες ερευνητικές έννοιες καθώς και οι στόχοι συζητιούνται και αναλύονται σε τρία ξεχωριστά μέρη. Στο πρώτο μέρος, ατομιστικές απεικονίσεις δύο προτύπων πίεσο-ευαίσθητων συγκολλητικών υλικών (acrylic pressure sensitive adhesives ή PSAs), του ατακτικού πολυ-βουτυλικού-ακρυλικού εστέρα (poly(n-BA)) και του συμπολυμερούς του με ακρυλικό οξύ (poly(n-BA-co-AA)), τόσο μακριά όσο και κοντά σε υποστρώματα σίλικας (SiO2) και α-φερρίτη (α-Fe), μελετήθηκαν στη βάση ενός φάσματος ιδιοτήτων (θερμοδυναμικές, δομικές, ιξωδοελαστικές, δυναμικές, και συγκολλητικές), όπως και η μηχανική τους απόκριση υπό συνθήκες μονοαξονικής εκτατικής παραμόρφωσης. Στο δεύτερο μέρος παρουσιάζονται τα αποτελέσματα που εξήχθησαν από μία ιεραρχική μεθοδολογία προσομοίωσης που οδήγησε στην πρόβλεψη της φασικής συμπεριφοράς και των μηχανικών ιδιοτήτων νανοσύνθετων πολυμερικών υλικών (polymer nanocomposites ή PNCs) βασισμένων στο συνδιοτατκτικό πολυ-μεθακρυλικό μεθυλεστέρα (syndiotactic poly(methyl methacrylate) ή sPMMA), ενισχυμένο με ομοιόμορφα διεσπαρμένα φύλλα γραφενίου (graphene sheets) ή σωματίδια φουλερενίου (fullerene particles). Στο τρίτο μέρος, υποκινούμενοι από τη χρήση των ακρυλικών πολυμερών στο σχεδιασμό μεμβρανών με ενσωματωμένους ευθυγραμμισμένους νανοσωλήνες άνθρακα (ΝΑ, carbon nanotubes ή CNTs) σε διάφορες τεχνολογίες διαχωρισμού μορίων (με έμφαση στον καθαρισμό του νερού), παρουσιάζουμε αποτελέσματα από προσομοιώσεις, για τη νανο-ρόφηση και την κινητικότητα τεσσάρων διαφορετικών μικρών μορίων (water, tyrosol, vanilic acid, και p-coumaric acid) στο εσωτερικό λείων μονο-στρωματικών ΝΑ (single-wall CNTs ή SWCNTs). Τα θέματα που εξετάζονται περιλαμβάνουν τη μοριακή διευθέτηση και τη διάταξη στο εσωτερικό Ν.Α. των τεσσάρων μορίων, το μέσο χρόνο παραμονής τους, καθώς και τους αξονικούς συντελεστές διάχυσής του, συναρτήσει της διαμέτρου και του μήκους των ΝΑ.