Στην παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται εξομοίωση της λειτουργίας της κινητής γέφυρας του πορθμού του Ευρίπου και της αντίστοιχης ναυσιπλοΐας. Για να επιτευχθεί η τρισδιάστατη εξομοίωση της γέφυρας χρησιμοποιείται το πρόγραμμα SIMIO. Στην όλη λειτουργία της γέφυρας έχει συμπεριληφθεί η κίνηση πεζών, η κίνηση αυτοκινήτων, η σηματοδότηση για αυτοκίνητα και πλοία, καθώς επίσης και ο διάπλους του πορθμού από πλοία κινούμενα και προς τις δύο κατευθύνσεις, δηλαδή προς το βόρειο Ευβοϊκό και το νότιο Ευβοϊκό κόλπο. Για την εκπόνηση της διπλωματικής εργασίας ήταν αναγκαία η επί τόπου επίσκεψη και παρακολούθηση της λειτουργίας της γέφυρας προκειμένου να αποκτηθεί όλη η απαραίτητη γνώση για τον τρόπο, τους κανόνες και τον έλεγχο λειτουργίας της γέφυρας και γενικά του συστήματος γέφυρα-ναυσιπλοΐα του πορθμού του Ευρίπου. Στη διαδικασία απόκτησης της απαιτούμενης γνώσης περιλαμβάνονται και οι πραγματοποιηθείσες επαφές-συνομιλίες με τους τεχνικούς λειτουργίας της γέφυρας, τους λιμενικούς που είναι υπεύθυνοι κυρίως για τα θέματα ναυσιπλοΐας καθώς και με τις τοπικές αρχές για την προμήθεια των απαιτούμενων τεχνικών σχεδίων από τα οποία ελήφθησαν οι διαστάσεις του όλου περιβάλλοντος χώρου του Πορθμού. Η εργασία περιλαμβάνει μία αναδρομή στα υπάρχοντα λογισμικά εργαλεία εξομοίωσης συστημάτων, την παρουσίαση των βασικών στοιχείων του λογισμικού SIMIO, την περιγραφή του τρόπου λειτουργίας της γέφυρας, την αναπτυχθείσα τρισδιάστατη εξομοίωση της κινητής γέφυρας και της ναυσιπλοΐας και τέλος την εξομοίωση πραγματικών εναλλακτικών σεναρίων λειτουργίας της γέφυρας που δεν είναι εύκολο να εφαρμοστούν στο πραγματικό σύστημα λόγω διαφόρων περιορισμών, γεγονός που αναδεικνύει την χρησιμότητα της εξομοίωσης ως διαδικασία μελέτης ενός συστήματος. / In this thesis, simulation of the operation of the drawbridge Evripos Channel and associated waterways. To achieve the three-dimensional simulation of the program used bridge SIMIO. In the overall operation of the bridge is included pedestrian traffic, traffic car signaling for cars and boats, as well as the crossing of the Strait by ships moving in both directions, to the northern and southern Evian Evian Gulf. For the preparation of this thesis was necessary on-site visit and monitor the operation of the bridge in order to get all the necessary knowledge on how the rules and operational testing of the bridge and general system bridge-navigation of the Strait of Euripus. In the process of acquiring the required knowledge including contacts made-talks with the technical operation of the bridge, the port is mainly responsible for navigational issues as well as with local authorities for the provision of the required technical drawings of which were the dimensions of whole surrounding area of ​​the Straits. The paper includes an overview of existing software systems simulation tools, presentation of key software components SIMIO, the description of the workings of the bridge, the developed three-dimensional simulation of the drawbridge and navigation and finally the simulation of real alternative operating scenarios of the bridge is not easy to implement in the real system due to various limitations, which demonstrates the usefulness of the simulation study process as a system.

Στο πλαίσιο της παρούσας διπλωματικής εργασίας έγινε μια εκτεταμένη διερεύνηση μέσω προσομοίωσης της συμπεριφοράς ενός συστήματος αποτελούμενο από μηχανή Diesel , σύγχρονη μηχανή εκτύπων πόλων ως γεννήτρια και ασύγχρονη μηχανή δακτυλιοφόρου δρομέα ως κινητήρα. Παρουσιάστηκαν όλες οι τεχνικές που χρησιμοποιούνται στην μοντελοποίηση ενός τέτοιου συστήματος στο περιβάλλον του προγράμματος SIMULINK του MATLAB. Διερευνήθηκαν όλα τα φαινόμενα που λαμβάνουν χώρα κατά την εκκίνηση ενός τέτοιου συστήματος καθώς και οι πιο χαρακτηριστικοί τύποι βραχυκυκλωμάτων που μπορούν να παρουσιαστούν κατά την λειτουργία ενός τέτοιου συστήματος, τόσο κατά την μεταβατική κατάσταση λειτουργίας (Transient state), όσο και κατά την μόνιμη κατάσταση λειτουργίας (Steady state). Ακόμη μελετήθηκε η συμπεριφορά του συστήματος κατά την παύση της λειτουργίας του. / -

The main purpose of the present work is to develop an innovative system for Structural Health Monitoring (SHM) of aerospace composite structures based on dynamic strain measurements in order to identify in an exhaustive way the structural state condition. Fiber Bragg Grating (FBG) optical sensors will be used for the recording of dynamic strain measurements from a composite structure. The methodology that will be developed for structural damage detection will use the collected dynamic response data and will analyze them through a statistical data-driven learning model, i.e. an artificial neural network, coupled with wavelet multi-resolution analysis. This methodology will be the core of the SHM system. Structural damage will be initially simulated by slightly varying the mass properties of the structure. As a second step, actual damage was introduced to the structure. The structural dynamic behavior has been numerically simulated and experimentally verified by means of vibration testing. The analysis of operational dynamic responses will be employed to identify both the damage and its position. / Αντικείμενο της διατριβής είναι η ανάπτυξη ενός συστήματος παρακολούθησης βλάβης για αεροδιαστημικές κατασκευές με αισθητήρες οπτικών ινών (Fiber Bragg Grating, FBG) με χρήση μετρήσεων δυναμικής απόκρισης και τεχνικών επεξεργασίας σήματος. Οι αισθητήρες οπτικών ινών FBG χρησιμοποιούνται ως αισθητήρες ανίχνευσης παραμόρφωσης, εκμεταλλευόμενοι την μεταβολή του μήκους κύματος του φωτός που διέρχεται από αυτούς κατά την διαστολή ή τη συστολή τους. Η απλή μονότροπη τηλεπικοινωνιακή οπτική ίνα εκτίθεται σε συγκλίνουσες δέσμες UV laser light. Οι δέσμες αυτές όταν διασταυρώνονται παρεμβάλλει η μια την άλλη, μεταβάλλουν μέρος της δομής της οπτικής ίνας και αλλάζουν περιοδικά τον δείκτη διάθλασης δημιουργώντας διαφορετικές περιοχές υψηλού και χαμηλού δείκτη διαθλάσεως στον πυρήνα της ίνας. Η τροποποιημένη ζώνη της ίνας λειτουργεί σαν οπτικό φίλτρο, αντανακλώντας μια ελάχιστη ποσότητα του ευρυζωνικού σήματος, επιτρέποντας παράλληλα στο υπόλοιπο φως να συνεχίσει την πορεία του μέσα στην ίνα. Αυτή η τροποποιημένη περιοχή είναι ευαίσθητη στην τάση εφελκυσμού και στις μεταβολές θερμοκρασίας. Πλεονεκτήματα των αισθητήρων FBG είναι τα ακόλουθα: Απρόσβλητοι στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, απαιτούν μηδενική ενέργεια, προσφέρουν μακροχρόνια σταθερότητα, προσφέρουν ευκολία και χαμηλό κόστος εγκατάστασης, έχουν πολύ μικρές διαστάσεις, μεγάλη ακρίβεια και σχεδόν μηδενικό βάρος, μπορούν να σχηματίσουν συστοιχίες πολλαπλών οπτικών αισθητήρων σε μία μόνο οπτική ίνα (multiplexing) και μπορεί να γίνει ενσωμάτωσή τους σε σύνθετα υλικά. Οι αισθητήρες οπτικών ινών FBG μέχρι σήμερα χρησιμοποιούνται μόνο για στατικές μετρήσεις. Οι στόχοι της παρούσας διατριβής είναι οι ακόλουθοι: Χρήση αισθητήρων οπτικών ινών FBG για μετρήσεις δυναμικής απόκρισης με σκοπό την παρακολούθηση καλής λειτουργίας και την εύρεση βλάβης κατασκευών από σύνθετα υλικά. Εκτέλεση ειδικά επιλεγμένων μηχανικών δοκιμών σε τρία είδη κατασκευών, αεροναυπηγικών και αεροδιαστημικών, από lab-scale κατασκευή σε πραγματική αεροδιαστημική κατασκευή. Διερεύνηση της καταλληλότερης τοπολογίας αισθητήρων οπτικών ινών στη σύνθετη κατασκευή και διερεύνηση του καταλληλότερου τρόπου τοποθέτησής τους. Ανάπτυξη του συστήματος παρακολούθησης βλάβης των κατασκευών με βάση αρχικά προσομοιωμένη βλάβη (μεταβάλλοντας το μητρώο μάζας της κατασκευής) και στα τελευταία στάδια πειραμάτων, με βάση πραγματική βλάβη (ρωγμή) στις στρώσεις του σύνθετου υλικού. Ανάπτυξη και εφαρμογή καινοτόμων τεχνικών επεξεργασίας για τα σήματα παραμόρφωσης βασιζόμενες στο μετασχηματισμό κυματιδίων. Ανάπτυξη στατιστικών δεικτών ευαίσθητων στην παρουσία βλάβης από την επεξεργασία των σημάτων των αισθητήρων FBG. Εκπαίδευση και επαλήθευση τεχνητού νευρωνικού δικτύου με βάση επιλεγμένους δείκτες για εύρεση βλάβης (μέγεθος βλάβης και τοποθεσία). Διερεύνηση και ανάπτυξη μεθόδου διάγνωσης βλάβης βασισμένο σε πειραματική modal ανάλυση μέσω των σημάτων παραμόρφωσης από τους αισθητήρες οπτικών ινών Fiber Bragg Gratings. Πειραματική modal ανάλυση μέσω των σημάτων παραμόρφωσης και υπολογισμός των ιδιομορφών παραμόρφωσης της κατασκευής μέσω των FBG σημάτων.

Σκοπός της συγκεκριμένης εργασίας είναι η μελέτη και η σχεδίαση τυπωμένων κεραιών ανεστραμμένου – F για φορητές τερματικές συσκευές. Οι κεραίες αυτές χρησιμοποιούνται σε κινητά τερματικά, όπως κινητά τηλέφωνα, φορητοί υπολογιστές, PDA κ.τ.λ. και παρουσιάζουν πολλά πλεονεκτήματα, με κυριότερα το χαμηλό κόστος, την ευκολία κατασκευής, το μικρό τους μέγεθος και τη δυνατότητα μαζικής παραγωγής. Αρχικά στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζονται ορισμένες γενικές βασικές αρχές των κεραιών και εισάγεται η έννοια της ηλεκτρικά μικρής κεραίας. Επίσης παρουσιάζεται η κεραία ανεστραμμένου – F και διατυπώνεται η θεωρία των ειδώλων στην οποία βασίζεται η αρχή λειτουργίας της συγκεκριμένης κεραίας. Στο κεφάλαιο 2 αναφέρονται οι προτάσεις και οι υλοποιήσεις που έχουν γίνει μέχρι στιγμής για την κεραία ανεστραμμένου – F στην βιβλιογραφία ενώ στη συνέχεια (κεφάλαια 3 μέχρι 7) παρουσιάζονται αναλυτικά ορισμένες κεραίες που έχουν κάποια επιπλέον πλεονεκτήματα ως προς τις υπόλοιπες ομοειδείς. Ιδιαίτερη βάση δόθηκε στις κεραίες που καλύπτουν τις ISM ζώνες στα 2.4 GHz και 5.2/5.8 GHz εξαιτίας της ευρύτατης χρήσης των ζωνών αυτών.Τέλος στο κεφάλαιο 9 επιχειρείται μια μικρή εισαγωγή στα συστήματα απόκλισης χώρου με την παρουσίαση και αξιολόγηση ενός συστήματος με τέσσερις κεραίες. / This diploma thesis includes the analysis, design and simulation of printed inverted - F antennas for dual band operating portable terminal devices. These antennas are widely used in mobile phones,laptops, PDAs,etc and have many advantages over other printed antennas such as extremely low cost, fabrication flexibility and compact size.

Ο σκοπός της διδακτορικής διατριβής ήταν η μελέτη και η ανάπτυξη προσομοιωτή λειτουργίας του μέσου ωτός με σκοπό την υποστήριξη στη διάγνωση. Ο βασικός τρόπος διάγνωσης των παθολογιών του μέσου ωτός βασίζεται στην τυμπανομετρία. Εξέλιξη της τυμπανομετρίας είναι η τυμπανομετρία πολλαπλών συχνοτήτων, η οποία χρησιμοποιήθηκε για το σκοπό της διατριβής. Στις περισσότερες παθολογικές καταστάσεις, η διάγνωση βασίζεται εν μέρει σε αντικειμενικά κριτήρια. Το πρόβλημα έγκειται στη μετάφραση της κωδωνοειδούς καμπύλης του τυμπανογράμματος. Σε πολλές περιπτώσεις αυτό είναι αναποτελεσματικό για δύο λόγους. Πρώτον γιατί η καμπύλη ενδέχεται να συμπίπτει σε περισσότερες από μία παθολογικές καταστασεις και δεύτερον γιατί μπορεί να λειτουργούν στοιχεία του συστήματος κατά τέτοιο τρόπο ώστε να αλληλοεξουδετερώνονται τα αποτελέσματά τους. Η λειτουργία του προσομοιωτή βασίζεται στην αντιστοίχιση του βιολογικού συστήματος του μέσου ωτός (από τον τυμπανικό υμένα ως την ωοειδή και στρογγυλή θυρίδα) σε μηχανολογικό σύστημα και εν συνεχεία στην αντιστοίχιση του σε ισοδύναμο ηλεκτρικό κύκλωμα. Στο πλαίσιο της μελέτης εκφράστηκε η συνάρτηση μεταφοράς του ισοδύναμου κυκλώματος, αναπτύχθηκε η αρχιτεκτονική λειτουργίας του προσομοιωτή, διερευνήθηκαν αλγόριθμοι επεξεργασίας των μετρήσεων, λήφθηκαν κλινικές μετρήσεις φυσιολογικών και παθολογικών δειγμάτων και αξιολογήθηκαν τα αποτελέσματά τους. Εν τέλει αποδείχθηκε η ορθή λειτουργία του προσομοιωτή για φυσιολογική λειτουργία του μέσου ωτός και για την παθολογική λειτουργία του στις νόσους της ωτοσκλήρυνσης και της μέσης εκκριτικής ωτίτιδας. / The purpose of this doctoral dissertation was the study and development of a simulator of the function of middle-ear in order to support the diagnostic procedure. The basic diagnostic procedure for middle ear pathologies is based on tympanometry. The evolution of classic tympanometry is multi-frequency tympanometry, which was used for the purpose of this study. In most pathological situations, diagnosis is based partly on objective criteria. The problem lies with the translation of the bell-like curve of the tympanogram. In most cases this is not effective for two reasons. Firstly, because the curve may concur in more than one pathological situations and secondly, because elements of the system may function in such a way as to cancel each other out in their depiction. The operation of the simulator is based on the correlation of the biological system of the middle ear (tympanic membrane to round and oval windows) to the mechanical system and eventually to the equivalent electrical circuit. During thiw study, the transfer function of the system was generated, the architecture of the simulator was created, algorithms of manipulation of the measurements were investigated, clinical measurements were taken for both normal and pathological ears and their results were evaluated. Finally, the correct operation of the simulator was proven for normal operation of the middle ear and pathological operation in the cases of otosclerosis and secretory otitis media.

Στην εργασία χρησιμοποιούνται σήματα καρδιακού ρυθμού, τα οποία αντιστοιχούν σε φυσιολογικές και οξαιμικές περιπτώσεις.Στην συνέχεια αυτά τα σήματα τα επεξεργαζόμαστε με διάφορες τεχνικές. Στόχος της εργασίας αυτής είναι ο διαχωρισμός των δυο αυτών ομάδων. / In this thesis are used signals of cardiac rythm, that correspond in physiologic and oxidemic cases.Then we processed these signals with various techniques.Target of this thesis is the segregation of this two teams.

Η τελικού σταδίου χρόνια νεφρική ανεπάρκεια (ΤΣΧΝΑ) είναι η αμετάκλητη απώλεια της νεφρικής λειτουργίας. Όταν η απώλεια της νεφρικής λειτουργίας φτάσει στο σημείο όπου οι νεφροί δεν μπορούν να συντηρήσουν τον ασθενή στην ζωή, τότε απαιτείται θεραπεία υποκατάστασης της νεφρικής λειτουργίας (ΘΥΝΛ). που είναι η αιμοκάθαρση (ΑΜΚ), η περιτοναϊκή κάθαρση, ή η μεταμόσχευση νεφρού. Η ενδονοσοκομειακή ΑΜΚ πραγματοποιείται 3 φορές την εβδομάδα και διαρκεί 3-5 ώρες. Η κατ' οίκον ΑΜΚ λαμβάνει χώρα στο σπίτι του ασθενούς, προσφέροντας ευελιξία στην επιλογή της συχνότητας (3-7 οορές εβδομάδα) και της διάρκειας της συνεδρίας ΑΜΚ (4-10 ώρες). Ειδικότερα η καθημερινή νυχτερινή κατ' οίκον ΑΜΚ, που πραγματοποιείται κατά την διάρκεια του ύπνου, προσφέρει σημαντικά κλινικά οφέλη, δυνατότητα κοινωνικής και επαγγελματικής αποκατάστασης, μείωση της φαρμακοληψίας, ελευθερία στην διατροφή και την πόση, καθώς και βελτίωση στην ποιότητα ζωής των ασθενών. Σύμφωνα με πρόσφατα στοιχεία, περισσότεροι από 10.000 Έλληνες ασθενείς υποφέρουν από ΤΣΧΝΑ και το 74% χρησιμοποιεί την ΑΜΚ ως θεραπεία υποκατάστασης, ενώ παράλληλα υπάρχει αυξανόμενη πίεση στις μονάδες ΑΜΚ, εξαιτίας της μεγάλης προσαύξησης του αριθμού των ασθενών τους. Για το 2004, η Ελλάδα παρουσίασε την μεγαλύτερη συχνότητα νεοεισαχθέντων ασθενών ανά εκατομμύριο πληθυσμού στην ΑΜΚ σε σύγκριση με 24 Ευρωπαϊκές χώρες και κατείχε την 3η θέση παγκοσμίως στην αντίστοιχη συχνότητα σε ΘΥΝΛ, μετά τις ΗΠΑ και την Ιαπωνία. Η κατάταξη της Ελλάδας στην 8η θέση, στην παγκόσμια σύγκριση του επιπολασμού σε ΘΥΝΛ, παρόλο που είναι ευνοϊκότερη, παραμένει πολύ υψηλή, υποδεικνύοντας το μέγεθος του αυξημένου αριθμού ΤΣΧΝΑ στην χώρα μας. Στους παράγοντες που συντελούν στην ύπαρξη του φαινομένου, είναι ο πολύ χαμηλός αριθμός μεταμοσχεύσεων νεφρού στην Ελλάδα, η οποία κατέχει την 20η θέση ανάμεσα σε 24 Ευρωπαϊκές χώρες, για το 2004, καθώς και η αύξηση της επιβίωσης των ασθενών σε ΘΥΝΛ. Η παρούσα διδακτορική διατριβή εστιάζεται στην αποτίμηση τεχνολογίας υγείας της κατ' οίκον αιμοκάθαρσης, στην μελέτη των παραγόντων που επιδρούν την υιοθέτηση της και στην αξιολόγηση της ποιότητας ζωής των αιμοκαθαιρομένων στην Ελλάδα. Συγκεκριμένοι στόχοι της είναι: i) Να εκτιμηθεί, πέρα από την ποιότητα ζωής, η προθυμία των Ελλήνων αιμοκαθαιρομένων να συμμετάσχουν σε πρόγραμμα κατ' οίκον ΑΜΚ και ii) Να διεξαχθεί βιβλιογραφική ανασκόπηση για να αποτιμηθεί αν η κατ' οίκον αιμοκάθαρση είναι πιο αποτελεσματική και με καλύτερο δείκτη κόστους -χρησιμότητας από την ενδονοσοκομειακή, καθώς και να συγκεντρωθούν και να αναλυθούν δεδομένα από την ερευνητική επίσκεψη σε έμπειρα κέντρα κατ' οίκον αιμοκάθαρσης του εξωτερικού. Η συγκέντρωση δεδομένων για την σχετιζόμενη με την υγεία ποιότητα ζωής 146 Ελλήνων αιμοκαθαιρομένων, πραγματοποιήθηκε σε 10 κέντρα ΑΜΚ της Ελλάδας, με ποσοστό απόκρισης 84%. Χρησιμοποιήθηκε το εξειδικευμένο στη νεφροπάθεια εργαλείο KDQOL-SF (που ενσωματώνει το εργαλείο γενικής υγείας SF-36) και ένα συμπληρωματικό ερωτηματολόγιο που συνοδευόταν από ενημερωτικό κείμενο για την* νυχτερινή κατ' οίκον ΑΜΚ, ώστε να συλλεχθούν δημογραφικά δεδομένα και να εκτιμηθεί η προθυμία συμμετοχής σε πρόγραμμα κατ' οίκον ΑΜΚ. Η συμπλήρωση των ερωτηματολογίων έγινε με επιτόπου συνέντευξη. Στην έρευνα συμμετείχαν 99 άνδρες και 47 γυναίκες, με μέση ηλικία 57 +/- 15,7 έτη. Παρόλο που το 61% των ερωτηθέντων ήταν σε παραγωγική ηλικία, μόνο το 23% είχαν παραμείνει στην εργασία τους και οι υπόλοιποι ήταν είτε άνεργοι, είτε σε άδεια ασθενείας, είτε είχαν συνταξιοδοτηθεί λόγω μερικής αναπηρίας, ενώ το 62% των ασθενών δήλωσε ετήσιο εισόδημα μικρότερο από 10.000€. Ο σακχαρώδης διαβήτης ήταν η πιο συχνά εμφανιζόμενη πρωτογενής αιτία νεφρικής ανεπάρκειας (20%) και η πλειοψηφία των ασθενών (73%) τελούν ΑΜΚ για λιγότερα από πέντε χρόνια. Τρεις ασθενείς αναγκάστηκαν να αλλάξουν τόπο διαμονής για να βρίσκονται πιο κοντά στην μονάδα ΑΜΚ, ενώ περίπου το 45% των αιμοκαθαιρομένων διανύουν συνολικά περισσότερα από 40km, 3 φορές την εβδομάδα, για κάθε συνεδρία ΑΜΚ. Από τις κλίμακες του KDQOL-SF, χαμηλότερες τιμές καταγράφηκαν στην εργασία, την σεξουαλική λειτουργία και τον φόρτο της νεοροπάθειας. Η σύγκριση των κλιμάκων SF-36 του δείγματος με τον Ελληνικό γενικό πληθυσμό παρουσίασε στατιστικά σημαντικές διαφορές (p<0,01) σε όλες τις κλίμακες, πλην του σωματικού πόνου. Επίσης, η σύνοψη συνιστωσών ψυχικής υγείας του δείγματος των αιμοκαθαιρουμένων ήταν ελαφρώς χαμηλότερη από του γενικού πληθυσμού, ενώ η σύνοψη συνιστωσών σωματικής υγείας ήταν αρκετά χαμηλότερη. Τα αποτελέσματα του δείγματος της παρούσας έρευνας (Ν=146) συγκρίθηκαν με αντίστοιχο δείγμα Ισπανών ασθενών ΤΣΧΝΑ (Ν=194) που συμπλήρωσαν το ίδιο ερωτηματολόγιο. Το γεγονός ότι και σ" αυτή την σύγκριση δεν εμφανίστηκε στατιστικά σημαντική διαφορά στην κλίμακα του σωματικού πόνου, ενδυναμώνει την εγκυρότητα της μέτρησης και υποδεικνύει ότι οι ασθενείς ΤΣΧΝΑ δεν υπέφεραν σημαντικά από σωματικό πόνο εξαιτίας της ασθένειας τους, σε σημείο τέτοιο, που να έχει αρνητική απήχηση στην αντίληψη τους για την σχετιζόμενη με την υγεία ποιότητα ζωής τους. Διάθεση συμμετοχής στην νυχτερινή κατ’ οίκον ΑΜΚ εξέφρασε το 84% των ασθενών και το 75% για την κατ΄ οίκον ΑΜΚ. Έντονη προθυμία σημειώθηκε στο 53% και το 38% των 146 ερωτηθέντων αντίστοιχα, ενώ διατεθειμένοι να δαπανήσουν κάποιο χρηματικό ποσό για να συμμετάσχουν ήταν το 38%. Στην ερευνητική επίσκεψη σε δύο μεγάλα και έμπειρα κέντρα κατ’ οίκον αιμοκάθαρσης του εξωτερικού, στο Lund και το Helsinki. συγκεντρώθηκαν πολύτιμα δεδομένα που αφορούν στην οργάνωση, την διεξαγωγή, την εμπειρία και την τεχνογνωσία τους. και τα οποία σχετίζονται με την δομή του προγράμματος, οικονομικές εκτιμήσεις, ιατρικά δεδομένα, στατιστικά αποτελέσματα, μεθόδους εκπαίδευσης και τα πιθανά ρίσκα ή προβλήματα που ενδέχεται να ανακύψουν, μαζί με τους τρόπους αποφυγής ή επίλυσης τους. Τα δημογραφικά δεδομένα σε συνδυασμό με το υψηλό κόστος, καθιστούν την ενδονοσοκομειακή αιμοκάθαρση μια από τις πιο δαπανηρές υγειονομικές παρεμβάσεις και διαπιστωμένα την πιο δαπανηρή μεταξύ των υπολοίπων μεθόδων ΘΥΝΛ. Το κόστος της στην Ελλάδα ξεπερνά το 2% των δαπανών της υγείας. Από την ανασκόπηση της παγκόσμιας βιβλιογραφίας, αλλά και από την μελέτη των κέντρων ΑΜΚ της Σκανδιναβίας, επιβεβαιώνεται ότι η κατ’ οίκον και η δορυφορική ΑΜΚ στοιχίζουν λιγότερο και έχουν καλύτερο δείκτη κόστους-αποτελεσματικότητας από την ενδονοσοκομειακή ΑΜΚ. ενώ παράλληλα εμφανίζουν αυξημένη επιβίωση και καλύτερη ποιότητα ζωής. Κατά συνέπεια, η ανάπτυξη αυτών των εναλλακτικών μεθόδων στην Ελλάδα θα μπορούσε να αμβλύνει την αύξηση του προβλεπόμενου συνολικού κόστους των μεθόδων ΘΥΝΛ στο υγειονομικό σύστημα, συμβάλλοντας και στην ανακούφιση από το πρόβλημα της αυξανόμενης πίεσης στις νοσοκομειακές μονάδες ΑΜΚ. αλλά και της έλλειψης του νοσηλευτικού προσωπικού, με την ταυτόχρονη βελτίωση της ποιότητας ζωής των αιμοκαθαιρομένων. Με την κατάλληλη οργάνωση και στελέχωση, η κατ* οίκον ΑΜΚ θα μπορούσε να γίνει εφικτή και στην Ελλάδα, αφού μεγάλη μερίδα ασθενών δηλώνουν πρόθυμοι να συμμετάσχουν, γεγονός που αποτελεί και την βασικότερη προϋπόθεση επιτυχίας ενός τέτοιου προγράμματος. Επιπρόσθετα, με δεδομένο ότι η Ελλάδα παρουσιάζει πολύ υψηλή συχνότητα νεοεισαχθέντων ασθενών ΤΣΧΝΑ, πρέπει να ενταθούν οι προσπάθειες για την συγκράτηση και τον περιορισμό αυτού του φαινομένου, μέσω προγραμμάτων ενημέρωσης και πρόληψης, που μαζί με την μεταμόσχευση παραμένουν οι αποτελεσματικότεροι τρόποι αντιμετώπισης του προβλήματος. / End stage renal failure is the irreversible loss of kidney function. When loss of kidney function reaches the point at which die kidneys fail to support life, then renal replacement therapy (RRT) is required, that is hemodialysis (HD), peritoneal dialysis or renal transplantation. Hospital hemodialysis is conducted 3 times per week and lasts 3-5 hours. Home hemodialysis takes places at patient’s home, offering flexibility in choosing the frequency (3-7 times Week) and the length of the hemodialysis session (4-10 hours). Daily nocturnal home hemodialysis in particular, which is conducted while the patient is asleep, offers significant clinical benefits, the opportunity of social and professional rehabilitation, reduction of drugs, freedom in diet and drinking intake, as well as improvement in patients' quality of life. According to recent records, more than 10.000 Greek patients suffer from end stage renal disease (ESRD) and 74% of them use hemodialysis as replacement therapy, while at die same time there is increasing pressure on hemodialysis units because of the growing number of patients who are receding hemodialysis. In 2004, Greece appeared to have the highest incidence per million population in hemodialysis, in comparison with 24 European countries and the 31 place in die world in the incidence per million population in RRT, after USA and Japan. The rating of Greece in the 8th place of global comparison in prevalence in RRT, although more propitious, remains very high suggesting die extent of the increasing number of ESRD m Greece. Among the factors that contribute to the existence of this phenomenon are the very low numbers of renal transplantation in Greece, which holds the 20th place among 24 European countries m 2004 and the increase of survival of patients on RRT. This doctoral thesis focuses on technology assessment of home HD, the study of the factors that affect its adoption and finally die evaluation of Greek hemodialysis patients' quality of life. The specific objectives are: i) To evaluate the quality of life of Greek hemodialysis patients, as well as their willingness to participate in a home HD program and ii) To conduct a review of the literature in order to assess whether home hemodialysis is more effective and with better cost-utility than hospital hemodialysis and to gather and analyze data taken from the inquiring visit in experienced home hemodialysis units of foreign countries. Data concerning die health related quality of life of 146 Greek hemodialysis patients were gathered from 10 HD units in Greece and the response rate was 84%. The renal disease specific instrument KDQOL-SF was used (which incorporates the general health instrument SF-36), accompanied with an additional questionnaire and an informative leaflet on nocturnal home hemodialysis, in order to gather demographic data and to evaluate the willingness of participation m a home hemodialysis progρam. Questionnaires were completed with on site interview. This study included 99 men and 47 women, with mean age 57 +/- 15,7 years. Although 61% of the participants were in productive age, only 23% were employed and the rest were either unemployed, on sick leave or receiving a disability pension, while 62% of the patients reported annual income less than l0.000 Euros. Diabetes mellitus was the most common primary kidney disease (20%) and the majority of patients were on hemodialysis for less than five years. Three patients were obliged to change place of residence so as to be closer to the hemodialysis unit, while almost 45% of the patients had to navel more than 40km, 3 times per week, for every HD session. The lowest scores in KDQOL-SF scales were found in work status, in sexual functioning and m the burden of kidney disease. The comparison of the SF-36 scales of die study sample with the Greek general population identified statistically significant differences (p<0.01) in all scales, except of the bodily pain scale. Moreover, the Mental Component Summary was slightly worse compared with the general population's, while the Physical Component Summary was quite lower. The results of the present study sample (N=146) were compared with an equivalent sample of Spanish ESRD patients (N=194) who completed the same questionnaire. The fact that m this comparison no statistically significant difference was found in the scale of bodily pain, strengthens the validity of the measurement and suggests that ESRD patients did not experience severe suffering from pain due to their disease that could worsen their perception of health related quality of life. Inclination to participate in nocturnal home HD was expressed by 84% of the patients and by 75% of the patients for home hemodialysis. Strong willingness was reported in 53% of the patients for nocturnal home HD and in the 38% for home HD respectively, while the 38% of the patients were also willing to contribute financially in order to participate. The inquiring visit in two experienced home hemodialysis units in Lund and Helsinki, provided valuable information concerning their organization, their waging, their experience and their know-how. which are related with the structure of the program, economical evaluations, medical data, statistical outcomes, methods of training and potential risks or problems that might emerge, together with advices on how to avoid or solve them. The demographical data in combination with the high cost renders hospital hemodialysis one of the most expensive medical interventions and certainly the most expensive among the other RRT methods. Hemodialysis cost in Greece absorbs more than 2% of total health expenditure. The review of the global literature and the study on the Scandinavian home HD units verified that both home and satellite hemodialysis are less costly and more cost-effective than hospital hemodialysis, while at the same time they present increased survival and better quality of life. Hence, the development of these alternative modalities of dialysis in Greece could mitigate the anticipated net cost increases of RRT to the health system. This could contribute to the alleviation of the increasing pressure on hospital HD units and the nursing shortage, with the simultaneous improvement of hemodialysis patients' quality of life. With the appropriate organization and staff, home hemodialysis could be feasible also in Greece, since big part of the patients are reporting willingness to participate and this fulfils the basic requirement for such a program to succeed. In addition, considering that Greece reports very high incidence, efforts must be intensified in order to restrain and reduce this phenomenon, through informing and prevention programs, which next to renal transplantation are the most effective ways to confront the problem.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία διερευνώνται οι προδιαγραφές για την εγκατάσταση και τη διασύνδεση με το δίκτυο διανομής ενός οικιακού φωτοβολταϊκού συστήματος. Ο όρος «οικιακό» αναφέρεται σε φωτοβολταϊκά συστήματα μικρής ισχύος, έως 10 kWp, τα οποία τοποθετούνται πάνω σε κτίρια ή ενσωματώνονται σε αυτά ενώ παρέχουν ηλεκτρική ενέργεια στο δίκτυο μέσω της ίδιας παροχής του κτιρίου. Τα οικιακά φωτοβολταϊκά παρουσιάζουν πολλά πλεονεκτήματα ώστε να αποτελέσουν πόλο έλξης για τους μελλοντικούς παραγωγούς όπως θερμική μόνωση, ηχομόνωση, ηλιο-προστασία, δεν απαιτούν επιπλέον χώρο για την εγκατάσταση τους, συνεισφέρουν στην κάλυψη του φορτίου αιχμής, δε περιλαμβάνουν κινητά μέρη, προσφέρουν έναν ελκυστικό σχεδιασμό κτιρίου και αντικαθιστούν συμβατικά κατασκευαστικά υλικά. Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζεται μια θεωρητική ανασκόπηση της φύσης της ηλιακής ακτινοβολίας. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται μια περιγραφή του ηλιακού κυττάρου, των φωτοβολταϊκών πλαισίων και των αρχών λειτουργίας τους, καθώς και παρουσιάζονται τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά τους και οι παράγοντες που τα επηρεάζουν. Εν συνεχεία, στο τρίτο κεφάλαιο μπορούμε να δούμε τα κριτήρια με τα οποία επιλέγεται ο τόπος και ο τρόπος εγκατάστασης ενός φωτοβολταϊκού συστήματος, και παρουσιάζονται οι αρχές σχεδιασμού του συστήματος ξεκινώντας από την επιλογή του αντιστροφέα μέχρι τα μέσα προστασίας και την καλωδίωση. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι απαιτήσεις που πρέπει να τηρούνται ώστε να καθίσταται εφικτή η διασύνδεση με το δίκτυο ΧΤ μιας εγκατάστασης παραγωγής ενέργειας. Επιπλέον, εξετάζονται τα κριτήρια τήρησης των ανωτέρω απαιτήσεων, όπως η επάρκεια του δικτύου, η διαμόρφωση των προστασιών της διασύνδεσης, οι μεταβολές της τάσης, το φαινόμενο flicker, η έγχυση αρμονικών, η νησιδοποίηση και οι επιπτώσεις στα συστήματα Τηλεχειρισμών Ακουστικής Συχνότητας. Εν τέλει, στο πέμπτο κεφάλαιο πραγματοποιούνται προσομοιώσεις για την μελέτη των παραπάνω προδιαγραφών σε δύο διατάξεις που εξομοιώθηκαν με το πρόγραμμα PSCAD. Η μια διάταξη περιλαμβάνει μια φωτοβολταϊκή συστοιχία ισχύος 9.6 kWp, έναν μετατροπέα υποβιβασμού τάσης ο οποίος κάνει την ανίχνευση του σημείου μεγίστης ισχύος, έναν τριφασικό αντιστροφέα με παλμοδότηση SPWM, το φίλτρο LC για τη μείωση του αρμονικού περιεχομένου, έναν μετασχηματιστή απομόνωσης και ανύψωσης τάσης 150V/400V, το δίκτυο ΧΤ και το οικιακό φορτίο. Η δεύτερη διάταξη διαφοροποιείται από την πρώτη στο ότι δεν περιλαμβάνει μετατροπέα υποβιβασμού τάσης, έτσι ο αντιστροφέας αναλαμβάνει την ανίχνευση του σημείου μεγίστης ισχύος. Αρχικά παρουσιάζεται η απόκριση των συστημάτων σε κανονικές συνθήκες λειτουργίας και μέση φόρτιση, ενώ εξετάζεται και η επίδραση των τιμών των ελεγκτών στην απόκριση τους. Στη συνέχεια, γίνεται η μελέτη αρμονικών και η διερεύνηση της επίδρασης της ακτινοβολίας στους συντελεστές ολικής αρμονικής παραμόρφωσης ρεύματος και τάσης, και στο συντελεστή ισχύος. Έπειτα εξετάζεται η απόκριση των συστημάτων σε απότομες μεταβολές της ακτινοβολίας και του φορτίου. Τέλος διερευνώνται οι διακυμάνσεις της τάσης που εμφανίζονται σε οριακές καταστάσεις λειτουργίας του φωτοβολταϊκού και φόρτισης του δικτύου ενώ εξετάζονται και οι επιπτώσεις στα συστήματα Τηλεχειρισμών Ακουστικής Συχνότητας. / The aim of the present thesis is the study of the installation and grid-interconnection requirements and specifications of a domestic photovoltaic system. The term “domestic” refers to low power photovoltaic systems (up to 10 kWp), installed or integrated into buildings while providing electric power to the grid through the buildings main power connection. Domestic photovoltaic systems have a number of advantages, such as thermal / sound insulation, solar protection, they do not require extra space in order to be installed, they can contribute in the case of high power demand, they do not require any moving parts, they can prove attractive in terms of building design and even eventually substitute conventional building materials. These advantages are bound to put them in the center of electric power producers’ attention in the immediate future. In the first chapter a theoretic overview of the nature of solar radiation is presented. In the second chapter, photovoltaic cells and panels as well as their function and electrical properties are briefly analyzed. In the third chapter, the criteria of the photovoltaic system’s installation location and method – from the selection of a proper inverter to the system’s electrical protection equipment and wiring. In the fourth chapter the requirements that must be met in order to establish a connection with the power distribution grid are being presented. The relevant criteria such as: a) power grid adequacy, b) proper design and configuration of the grid connection protection equipment, c) voltage variations, d) flickering, e) voltage/current harmonics, f) islanding, and g) effects on 175Hz remote-operation systems are being studied. Finally, in the fifth chapter, PSCAD-realized simulations with two configurations are presented. The first configuration consists of a 9.6kWp photovoltaic array, a dc-to-dc buck converter which implements a maximum-power-point-tracking algorithm, a SPWM-pulsed three-phase inverter, a LC harmonic filter, an isolating 150V/400Vvoltage transformer, the low-voltage grid and a domestic electric load. The second configuration does not include a buck converter and thus, the maximum-power-point-tracking algorithm is implemented on the inverter. The systems’ response in normal operating conditions and with a medium load as well as the effect of different controller gains in the aforementioned response are initially presented. Afterwards, the system’s voltage/current harmonics and the effect of solar radiation in the Total Harmonic Distortion and Power factors are being studied. In continuation the system’s response in rapid change of solar irradiance / electrical load is presented. Finally, voltage variations which appear in boundary operating conditions of the grid and photovoltaic system, as well as the impact on 175Hz remote-operation systems are studied.

Η παρούσα έρευνα πραγματοποιήθηκε στο Εργαστήριο Ρευστομηχανικής και Εφαρμογών Αυτής του Τμήματος Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών και χρηματοδοτήθηκε από το πρόγραμμα «Ηράκλειτος ΙΙ» στα πλαίσια του Επιχειρησιακού Προγράμματος Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθησης, Επένδυση στη κοινωνία της γνώσης. Ο έλεγχος του θερμικού φορτίου στη λειτουργία διαφόρων μηχανολογικών ή ηλεκτρολογικών συστημάτων από συστήματα ψύξης, γίνεται όλο και πιο αναγκαίος στη σημερινή εποχή. Τα συστήματα ψύξης κατηγοριοποιούνται σε ενεργά, που μεταφέρουν ενέργεια υπό μορφή αισθητής θερμότητας μέσω ενός υγρού και σε παθητικά συστήματα ψύξης που χρησιμοποιούν τη λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης του ρευστού λειτουργίας που κυκλοφορεί στην εγκατάσταση, εξαιτίας των τριχοειδών δυνάμεων που αναπτύσσονται από την ύπαρξη πορώδους υλικού. Τα παθητικά συστήματα ψύξης προτιμώνται έναντι των ενεργών, καθώς έχουν τη δυνατότητα να απάγουν περισσότερη θερμότητα, παρουσιάζουν πιο αξιόπιστη λειτουργία, εξαιτίας της έλλειψης κινητών μερών και τέλος, εμφανίζουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Μία διάταξη που προσφέρει δυνατότητες ελέγχου του θερμικού φορτίου είναι το κύκλωμα τριχοειδούς αντλίας, Capillary Pump Loop (CPL), που αποτέλεσε και το αντικείμενο μελέτης στην παρούσα διδακτορική διατριβή. Αξιοποιεί τις τριχοειδείς δυνάμεις που αναπτύσσονται στη διεπιφάνεια υγρής-αέριας φάσης του ρευστού λειτουργίας στο πορώδες υλικό που περικλείει ο εξατμιστής στο εσωτερικό του, καθώς και τη λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης και συμπύκνωσης του ρευστού. Με τον τρόπο αυτό, επιτυγχάνει την κυκλοφορία του ρευστού λειτουργίας στην εγκατάσταση, χωρίς την παρουσία μηχανικής αντλίας, και τη μεταφορά των απαιτούμενων θερμικών φορτίων σε μεγάλες αποστάσεις. Ένα κύκλωμα τριχοειδούς αντλίας αποτελείται από έναν εξατμιστή, ένα συμπυκνωτή, τις γραμμές υγρού και ατμού καθώς και ένα ρεζερβουάρ. Από τη μέχρι τώρα έρευνα είχαν μελετηθεί πειραματικά αρκετά μοντέλα CPL, δίνοντας ιδιαίτερη έμφαση στη διαδικασία εκκίνησης της διάταξης καθώς και στις συνθήκες μόνιμης λειτουργίας. Σε όλα αυτά τα μοντέλα το θερμικό φορτίο επιβάλλονταν μέσω ηλεκτρικών αντιστάσεων. Στην παρούσα διερεύνηση η διάταξη ενσωμάτωσε τη δυνατότητα η προσφερόμενη θερμότητα να παρέχεται και από την ηλιακή ακτινοβολία αναπτύσσοντας έναν εργαστηριακό ηλιακό προσομοιωτή. Προκειμένου να βελτιώσουμε τη συγκέντρωση της ακτινοβολίας και να επιτύχουμε υψηλότερη θερμοκρασία στον εξατμιστή του CPL χρησιμοποιήθηκε παραβολικό κάτοπτρο σε συνδυασμό με συγκεντρωτικό συλλέκτη. Η πειραματική εγκατάσταση που σχεδιάσθηκε και κατασκευάστηκε είχε ως στόχο τη μελέτη της συμπεριφοράς του CPL σε θερμικά φορτία υπό μεταβλητές συνθήκες πλήρωσης της εγκατάστασης, ενώ εξετάστηκε και η συμπεριφορά της τριχοειδούς αντλίας όταν ο εξατμιστής βρίσκονταν υπό κλίση ως προς το επίπεδο, και έγινε σύγκριση των πειραματικών αποτελεσμάτων που προέκυψαν με τα αντίστοιχα για λειτουργία σε οριζόντιο επίπεδο. Η παραμετροποίηση της πειραματικής διερεύνησης του CPL αφορούσε τέσσερις τιμές θερμοκρασίας εισόδου του ρευστού, 15, 25, 35 και 45 οC, τρεις τιμές πίεσης πλήρωσης του κυκλώματος, 0,05, 0,15 και 0,25 bar, και, τέλος, τρεις γωνίες κλίσης, 8ο, 16ο και 23ο. Η διάρκεια των πειραμάτων ήταν αρχικά δέκα ώρες, ώστε να προσομοιώνει τη λειτουργία της εγκατάστασης σε διάστημα ηλιοφάνειας κατά τη διάρκεια της καλοκαιρινής περιόδου, αλλά και εικοσιτέσσερις, ώστε να αποτυπωθεί η απρόσκοπτη διατήρηση της κατάστασης σταθερής λειτουργίας του κυκλώματος. Στο δεύτερο μέρος της διατριβής παρουσιάζονται τα υπολογιστικά μοντέλα δύο και τριών διαστάσεων, 2Δ και 3Δ, όπως σχεδιάστηκαν στο λογισμικό GAMBIT της Fluent Inc., βάση των διαστάσεων του εξατμιστή της πειραματικής εγκατάστασης. Τα αποτελέσματα της διερεύνησης που πραγματοποιήθηκε αφορούσαν το νερό, την ακετόνη, την αμμωνία σαν ρευστά λειτουργίας, τόσο στο επίπεδο όσο και υπό γωνίες κλίσης, παραμετροποιώντας τόσο το θερμαινόμενο μήκος πορώδους επί του συνολικού μήκους του πορώδους του εξατμιστή, όσο και τη θερμοκρασία κορεσμού. Τα δεδομένα για όλα τα ρευστά συγκεντρώθηκαν σε συγκριτικά διαγράμματα, ώστε να εξαχθούν συμπεράσματα για τα περιθώρια αξιοποίησης αυτών, είτε υπάρχει κλίση είτε όχι. Επιπλέον, τεκμηριώθηκε η επιλογή του νερού σαν καταλληλότερο ρευστό λειτουργίας κάτω από δεδομένες συνθήκες. Στο τρίτο μέρος παρουσιάζεται ο αριθμητικός κώδικας που δημιουργήθηκε για τη μοντελοποίηση ολόκληρης της εγκατάστασης του CPL και παραθέτουμε συγκριτικά διαγράμματα, για τις ίδιες συνθήκες λειτουργίας, με τα πειραματικά, τα αριθμητικά και τα υπολογιστικά αποτελέσματα. Στο τελευταίο μέρος έχουμε σχεδιάσει κυκλώματα, αξιοποιώντας την τριχοειδή αντλία, για τη ψύξη/θέρμανση των χώρων μιας κατοικίας για ολόκληρο το έτος. Μια πρόταση που βασίζεται στην αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας και ανταποκρίνεται στην επιτακτική ανάγκη για εκμετάλλευση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και τη μείωση της χρήσης ηλεκτρικής ενέργειας, εξοικονομώντας χρήματα και προστατεύοντας το περιβάλλον / Present research was conducted in Fluid Mechanics Laboratory of the Mechanical Engineering and Aeronautics Department, University of Patras, and was financed by the operational programme «Herakleitos II», Education and Lifelong Learning Investing in knowledge society. Modern demands in controlling heating load of the cooling systems of mechanical or electrical components are increasing. Cooling systems are divided in active and passive systems. In active systems energy is transported due to sensual heat. While in passive systems due to working fluid latent heat of evaporation because of capillary forces developed in the porous wick inside the evaporator. Passive systems are preferred compared to active systems because they can transfer larger amount of heat, are more reliable, since there are no moving parts, and, finally, lifetime period is longer. The Capillary Pumped Loop (CPL) is a device proper for thermal management control, and was investigated in the present PhD study. The CPL operating principle is based on capillary action, developed in the liquid-vapor phase interface of the working liquid in the porous wick inside the evaporator, and working fluid evaporation and condensation latent heat. The result is that the working fluid is displaced inside the loop without any mechanical pump and heat load is transported in large distances. CPL main components are an evaporator, a condenser, a liquid line, a vapor line and a reservoir. Research regarding the CPL experimental models so far concentrated in the evaporator start-up and steady working state conditions. For all those cases heat load was applied through electric resistances. In the present study heat load was alternatively applied through solar radiation using a solar simulator, designed for this purpose. In order to achieve higher temperature in the evaporator external wall and increase solar radiation exploited, a parabolic mirror was used in combination with a solar collector. The experimental installation was designed in such a way to study the behavior of a CPL when heat load was imposed under different loop charging pressures and for several evaporator inclination angles. Experimental results where compared to the results acquired for evaporator operating at zero inclination angle. The initial values of the working fluid temperature were 15, 25, 35 and 45 oC, of the charging pressure 0,05, 0,15, 0,25 bar and of the inclination angle 8, 16 and 23o. The duration of the experiments was initially ten hours, in order to simulate CPL operating during a typical summer day, and then increased to twenty four hours to investigate continuous operation during all day. In the second section of this study two and three dimensions, 2D and 3D, computational models are presented designed in Gambit, Fluent Inc., based on the exact dimensions of the experimental ones. Computational results were derived for water, acetone and ammonia, as working fluid, for zero inclination and the three values of angles mentioned above. Models were customized for different porous wick heated length and working liquid of different saturation temperature. Comparative figures for all working fluids are presented whether evaporator was under inclination angle or not. Moreover, those comparative figures reviled that water was more suitable as working fluid under steady operating state. In the third section the numerical model simulating the overall CPL function is presented and comparative figures between experimental, computational and numerical results are given, for the same operating conditions. In the last section a potential solar CPL heating/cooling system for domestic use is presented. This potential system could meet the demands for using renewable energy sources in order to reduce electrical energy consumption, save money and protect the environment at the same time.

H παρούσα διατριβή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Αναγνώρισης Προτύπων, του Τμήματος Μηχανικών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών και Πληροφορικής του Πανεπιστημίου Πατρών. Αποτελεί μέρος της ευρύτερης ερευνητικής δραστηριότητας του Εργαστηρίου στον τομέα του σχεδιασμού και της εφαρμογής των τεχνολογιών Υπολογιστικής Νοημοσύνης στην ανάλυση βιολογικών δεδομένων. Η διδακτορική αυτή διατριβή χρηματοδοτήθηκε από το πρόγραμμα Ηράκλειτος ΙΙ. Ο τομέας της πρωτεωμικής είναι ένα σχετικά καινούργιο και γρήγορα αναπτυσσόμενο ερευνητικό πεδίο. Μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις στον τομέα της πρωτεωμικής είναι η αναδόμηση του πλήρους πρωτεϊνικού αλληλεπιδραστικού δικτύου μέσα στα κύτταρα. Εξαιτίας του γεγονότος, ότι οι πρωτεϊνικές αλληλεπιδράσεις παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο στις βασικές λειτουργίες ενός κυττάρου, η ανάλυση αυτών των δικτύων μπορεί να αποκαλύψει τον ρόλο αυτών των αλληλεπιδράσεων στις ασθένειες καθώς και τον τρόπο με τον οποίο οι τελευταίες αναπτύσσονται. Παρόλα αυτά, είναι αρκετά δύσκολο να καταγραφούν και να μελετηθούν οι πρωτεϊνικές αλληλεπιδράσεις ενός οργανισμού, καθώς το πρωτέωμα διαφοροποιείται από κύτταρο σε κύτταρο και αλλάζει συνεχώς μέσα από τις βιοχημικές του αλληλεπιδράσεις με το γονιδίωμα και το περιβάλλον. Ένας οργανισμός έχει ριζικά διαφορετική πρωτεϊνική έκφραση στα διάφορα σημεία του σώματός του, σε διαφορετικά στάδια του κύκλου ζωής του και υπό διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες. Δημιουργούνται, λοιπόν, δύο πάρα πολύ σημαντικοί τομείς έρευνας, που είναι, πρώτον, η εύρεση των πραγματικών πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων ενός οργανισμού που θα συνθέσουν το πρωτεϊνικό δίκτυο αλληλεπιδράσεων και, δεύτερον, η περαιτέρω ανάλυση του πρωτεϊνικού δικτύου για εξόρυξη πληροφορίας (εύρεση πρωτεϊνικών συμπλεγμάτων, καθορισμός λειτουργίας πρωτεϊνών κτλ). Στην παρούσα διδακτορική διατριβή παρουσιάζονται καινοτόμες αλγοριθμικές τεχνικές Υπολογιστικής Νοημοσύνης για την πρόβλεψη πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων, τον υπολογισμό ενός βαθμού εμπιστοσύνης για κάθε προβλεφθείσα αλληλεπίδραση, την πρόβλεψη πρωτεϊνικών συμπλόκων από δίκτυα πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων και την πρόβλεψη της λειτουργίας πρωτεϊνών. Συγκεκριμένα, στο κομμάτι της πρόβλεψης και βαθμολόγησης πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων αναπτύχθηκε μια πληθώρα καινοτόμων τεχνικών ταξινόμησης. Αυτές κυμαίνονται από υβριδικούς συνδυασμούς μετα-ευρετικών μεθόδων και ταξινομητών μηχανικής μάθησης, μέχρι μεθόδους γενετικού προγραμματισμού και υβριδικές μεθοδολογίες ασαφών συστημάτων. Στο κομμάτι της πρόβλεψης πρωτεϊνικών συμπλόκων υλοποιήθηκαν δύο βασικές καινοτόμες μεθοδολογίες μη επιβλεπόμενης μάθησης, οι οποίες θεωρητικά και πειραματικά ξεπερνούν τα μειονεκτήματα των υπαρχόντων αλγορίθμων. Για τις περισσότερες από αυτές τις υλοποιηθείσες μεθοδολογίες υλοποιήθηκαν φιλικές προς τον χρήστη διεπαφές. Οι περισσότερες από αυτές τις μεθοδολογίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν και σε άλλους τομείς. Αυτό πραγματοποιήθηκε με μεγάλη επιτυχία σε προβλήματα βιοπληροφορικής όπως η πρόβλεψη microRNA γονιδίων και mRNA στόχων τους και η μοντελοποίηση - πρόβλεψη οικονομικών χρονοσειρών. Πειραματικά, η μελέτη αρχικά επικεντρώθηκε στον οργανισμό της ζύμης (Saccharomyces cerevisiae), έτσι ώστε να αξιολογηθούν οι αλγόριθμοι, που υλοποιήθηκαν και να συγκριθούν με τις υπάρχουσες αλγοριθμικές μεθοδολογίες. Στη συνέχεια, δόθηκε ιδιαίτερη έμφαση στις πρωτεΐνες του ανθρώπινου οργανισμού. Συγκεκριμένα, οι καλύτερες αλγοριθμικές τεχνικές για την ανάλυση δεδομένων πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων εφαρμόστηκαν σε ένα σύνολο δεδομένων που δημιουργήθηκε για τον ανθρώπινο οργανισμό. Αυτό είχε σαν αποτέλεσμα την δημιουργία ενός πλήρους, σταθμισμένου δικτύου πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων για τον άνθρωπο και την εξαγωγή των πρωτεϊνικών συμπλόκων, που υπάρχουν σε αυτό καθώς και τον λειτουργικό χαρακτηρισμό πολλών αχαρακτήριστων πρωτεϊνών. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης των δεδομένων πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων για τον άνθρωπο είναι διαθέσιμα μέσω μίας διαδικτυακής βάσης γνώσης HINT-KB (http://hintkb.ceid.upatras.gr), που υλοποιήθηκε στα πλαίσια αυτής της διδακτορικής διατριβής. Σε αυτή την βάση γνώσης ενσωματώνεται, από διάφορες πηγές, ακολουθιακή, δομική και λειτουργική πληροφορία για ένα τεράστιο πλήθος ζευγών πρωτεϊνών του ανθρώπινου οργανισμού. Επίσης, οι χρήστες μπορούν να έχουν προσβαση στις προβλεφθείσες πρωτεϊνικές αλληλεπιδράσεις και στον βαθμό εμπιστοσύνης τους. Τέλος, παρέχονται εργαλεία οπτικοποίησης του δικτύου πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων, αλλά και εργαλεία ανάκτησης των πρωτεϊνικών συμπλόκων που υπάρχουν σε αυτό και της λειτουργίας πρωτεϊνών και συμπλόκων. Το προβλήματα με τα οποία καταπιάνεται η παρούσα διδακτορική διατριβή έχουν σημαντικό ερευνητικό ενδιαφέρον, όπως τεκμηριώνεται και από την παρατιθέμενη στη διατριβή εκτενή βιβλιογραφία. Μάλιστα, βασικός στόχος είναι οι παρεχόμενοι αλγόριθμοι και υπολογιστικά εργαλεία να αποτελέσουν ένα οπλοστάσιο στα χέρια των βιοπληροφορικάριων για την επίτευξη της κατανόησης των κυτταρικών λειτουργιών και την χρησιμοποίηση αυτής της γνώσης για γονιδιακή θεραπεία διαφόρων πολύπλοκων πολυπαραγοντικών ασθενειών όπως ο καρκίνος. Τα σημαντικόταρα επιτεύγματα της παρούσας διατριβής μπορούν να συνοψισθούν στα ακόλουθα σημεία: • Παροχή ολοκληρωμένης υπολογιστικής διαδικασίας ανάλυσης δεδομένων πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων • Σχεδιασμός και υλοποίηση ευφυών τεχνικών πρόβλεψης και βαθμολόγησης πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων, που θα παρέχουν αποδοτικά και ερμηνεύσιμα μοντέλα πρόβλεψης. • Σχεδιασμός και υλοποίηση αποδοτικών αλγορίθμων μη επιβλεπόμενης μάθησης για την εξόρυξη πρωτεϊνικών συμπλόκων από δίκτυα πρωτεϊνικών αλληλλεπιδράσεων. • Δημιουργία μιας βάσης γνώσης που θα παρέχει στην επιστημονική κοινότητα όλα τα ευρήματα της ανάλυσης των δεδομένων πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων για τον ανθρώπινο οργανισμό. / The present dissertation was conducted in the Pattern Recognition Laboratory, of the Department of Computer Engineering and Informatics at the University of Patras. It is a part of the wide research activity of the Pattern Recognition Laboratory in the domain of designing, implementing and applying Computational Intelligence technologies for the analysis of biological data. The present dissertation was co-financed by the research program Hrakleitos II. The proteomics domain is a quite new and fast evolving research domain. One of the great challenges in the domain of proteomics is the reconstruction of the complete protein-protein interaction network within the cells. The analysis of these networks is able to uncover the role of protein-protein interactions in diseases as well as their developmental procedure, as protein-protein interactions play very important roles in the basic cellular functions. However, this is very hard to be accomplished as protein-protein interactions and the whole proteome is differentiated among cells and it constantly changes through the biochemical cellular and environment interactions. An organism has radically different protein expression in different tissues, in different phases of his life and under varying environmental conditions. Two very important domains of research are created. First, the identification of the real protein-protein interactions within an organism which will compose its protein interaction network. Second, the analysis of the protein interaction network to extract knowledge (search for protein complexes, uncovering of proteins functionality e.tc.) In the present dissertation novel algorithmic Computational Intelligent techniques are presented for the prediction of protein-protein interactions, the prediction of a confidence score for each predicted protein-protein interaction, the prediction of protein complexes and the prediction of proteins functionality. In particular, in the task of predicting and scoring protein-protein interactions, a wide range of novel classification techniques was designed and developed. These techniques range from hybrid combinations of meta-heuristic methods and machine learning classifiers, to genetic programming methods and fuzzy systems. For the task of predicting protein complexes, two novel unsupervised methods were designed and developed which theoretically and experimentally surpassed the limitations of existing methodologies. For most of the designed techniques user friendly interfaces were developed to allow their utilizations by other researchers. Moreover, many of the implemented techniques were successfully applied to other research domaines such as the prediction of microRNAs and their targets and the forecastment of financial time series. The experimental procedure, initially focused on the well studied organism of Yeast (Saccharomyces cerevisiae) to validate the performance of the proposed algorithms and compare them with existing computational methodologies. Then, it focuses on the analysis of protein-protein interaction data from the Human organism. In specific, the best algorithmic techniques, from the ones proposed in the present dissertation, were applied to a human protein-protein interaction dataset. This resulted to the construction of a weighted protein-protein interaction network of high coverage, to the extraction of human protein complexes and to the functional characterization of Human proteins and complexes. The results of the analysis of Human protein-protein interaction data are available in the web knowledge base HINT-KB (http://hintkb.ceid.upatras.gr) which was implemented during this dissertation. In this knowledge base, structural, functional and sequential information from various sources were incorporated for every protein pair. Moreover, HINTKB provide access to the predicted and scored protein-protein interactions and to the predicted protein complexes and their functional characterization. The problems which occupied the present dissertation have very significant research interest as it is proved by the provided wide bibliography. The basic goal is the provided algorithms and tools to contribute in the ultimate goal of systems biology to understand the cellular mechanisms and contribute in the development of genomic therapy of complex diseases such as cancer. The most important achievements of the present dissertation are summarized in the next points: • Providing an integrated computational framework for the analysis of protein-protein interaction data. • Designing and implementing intelligent techniques for predicting and scoring protein-protein interactions in an accurate and interpretable manner. • Designing and implementing effective unsupervised algorithmic techniques for extracting protein complexes and predicting their functionality. • Creating a knowledge base which will provide to the scientific community all the findings of the analysis conducted on the Human protein-protein interaction data.