Σποραδικές μελέτες περιγράφουν την προσωρινή εξωτερική οσφυϊκή παροχέτευση του ΕΝΥ, ως μία δοκιμασία υψηλής ακριβείας όσον αφορά στην πρόβλεψη του κλινικού αποτελέσματος μετά από κοιλιοπεριτοναϊκή παροχέτευση στους ασθενείς με ΥΦΠ. Παρόλα αυτά, σε μία πιο πρόσφατη μελέτη από τους Walchenbach και συνεργάτες, εκτιμήθηκε ότι η θετική προγνωστική αξία της ΕΟΠ ήταν υψηλή, ενώ η αρνητική χαμηλή. Δια ταύτα, πραγματοποιήσαμε μία προοπτική μελέτη με σκοπό να εκτιμήσουμε την προγνωστική αξία μιάς προσωρινής εξωτερικής οσφυικής παροχέτευσης (ΕΟΠ), η οποία ρυθμίζει την εκροή ΕΝΥ μέσω μιάς βαλβίδας μέσης πίεσης μονόδρομης ροής, σε ασθενείς με υδροκέφαλο φυσιολογικής πίεσης (ΥΦΠ). Είκοσι επτά 27 ασθενείς με ΥΦΠ εισήχθησαν στη Νευροχειρουργική Κλινική του ΠΓΝΠ και υπεβλήθησαν σε τοποθέτηση προσωρινής εξωτερικής οσφυικής παροχέτευσης (ΕΟΠ), η οποία ρυθμίζει την εκροή ΕΝΥ μέσω μιάς βαλβίδας μέσης πίεσης, για 5 ημέρες. 22 ασθενείς υπεβλήθησαν τελικά σε κοιλιοπεριτοναϊκή παροχέτευση με βαλβίδα μέσης πίεσης, βασιζόμενοι σε κλινικά και ακτινολογικά κριτήρια, ανεξαρτήτως του αποτελέσματος της ΕΟΠ. Κλινική εκτίμηση των διαταραχών της βάδισης, της ούρησης και της νόησης, όπως επίσης και ακτινολογική εκτίμηση, πραγματοποιήθηκε προ και μετά την δοκιμασία της ΕΟΠ καθώς και 3 μήνες μετά την ΚΠΠ. Είκοσι δύο 22 ασθενείς υπεβλήθησαν τελικά σε κοιλιοπεριτοναϊκή παροχέτευση και πληρούσαν τα κριτήρια για να συμπεριληφθούν τελικά στη μελέτη. Χρησιμοποιώντας ένα εγκεκριμένο σύστημα βαθμολόγησης, η συνολική βελτίωση μετά τη δοκιμασία ΕΟΠ συσχετιζόταν καλά με τη βελτίωση 3 μήνες μετά την μόνιμη ΚΠΠ. (Spearman’ s rho = 0,462, p=0,03). Όταν θεωρήσαμε κάθε βαθμό βελτίωσης ως θετική ανταπόκριση, η δοκιμασία ΕΟΠ-βαλβίδας μέσης πίεσης είχε υψηλή θετική προγνωστική αξία για κάθε μία ανεξάρτητη κλινική παράμετρο (διαταραχές της βάδισης 94%, 95% CI 71%-100%, ακράτεια στην ούρηση 100%, 95% CI 66%-100%, διαταραχές της νόησης 100%, 95% CI 66-100%), ενώ η αρνητική προγνωστική αξία ήταν χαμηλή (<50%) εκτός από τις διαταραχές της νόησης (85%, 95% CI 55%-98%). Η ανωτέρω μελέτη συμπεραίνει ότι η δοκιμασία της ΕΟΠ-βαλβίδας μέσης πίεσης, θα πρέπει να θεωρείται ένα αξιόπιστο κριτήριο για την προεγχειρητική επιλογή υδροκεφαλικών ασθενών φυσιολογικής πίεσης που βελτιώνονται κλινικά μετά την τοποθέτηση ΚΠΠ. Σε περίπτωση αρνητικής δοκιμασίας ΕΟΠ-βαλβίδας μέσης πίεσης, θα πρέπει να διενεργείται περαιτέρω διερεύνηση με επιπρόσθετες διαγνωστικές δοκιμασίες. / Although sporadic studies have described temporary external cerebrospinal fluid (CSF) lumbar drainage as a highly accurate test in predicting the outcome after ventricular shunting in normal pressure hydrocephalus (NPH) patients, a more recent study reports that the positive predictive value of external lumbar drainage (ELD) is high but the negative predictive value is deceptively low. Therefore, we conducted a prospective study in order to evaluate the predictive value of a continuous ELD, with CSF outflow controlled by medium pressure valve, in NPH patients. Twenty-seven patients with presumed NPH were admitted to our department and CSF drainage was carried out by a temporary (ELD), with CSF outflow controlled by medium pressure valve for five days. Twenty-two patients received a ventriculo¬peritoneal shunt with medium pressure valve based upon preoperative clinical and radiographic criteria of NPH, regardless of ELD outcome. Clinical evaluation of gait disturbances, urinary incontinence and mental status, and radiological evaluation with brain CT was performed prior to and after ELD test, as well as three months after shunting. Twenty-two patients were finally shunted and included in this study. In a three-month follow-up, using a previously validated score system, overall improvement after permanent shunting correlated well with improvement after ELD test (Spearman’s rho=0.462, p=0.03). When considering any degree of improvement as a positive response, ELD test yielded high positive predictive values for all individual parameters (gait disturbances 94%, 95% CI 71%-100%, urinary incontinence 100%, 95% CI 66%-100%, and mental status 100%, 95% CI 66%-100%) but negative predictive values were low (<50%) except for cognitive impairment (85%, 95% CI 55%-98%). This study suggests that a positive ELD-valve system test should be considered a reliable criterion for preoperative selection of shunt-responsive NPH patients. In case of a negative ELD-valve system test, further investigation of the presumed NPH patients with additional tests should be performed.

Τα τελευταία χρόνια, στη βιοϊατρική και στη βιομηχανία η επεξεργασία δειγμάτων με πλάσμα έχει κεντρίσει το ενδιαφέρον, και ειδικότερα στους αντιδραστήρες πλάσματος ατμοσφαιρικής πίεσης. Οι αντιδραστήρες αυτοί αντίθετα από του αντιδραστήρες καινού είναι πιο οικονομικοί στην κατασκευή αλλά και στη λειτουργιά. Το ενδιαφέρον αυξάνεται , λαμβάνοντας υπόψη τη δυνατότητα παράγωγης ψυχρού πλάσματος με μεγάλη δραστικότητα, αποφεύγοντας τα μειονεκτήματα των θερμών ατμοσφαιρικών πλασμάτων. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η υλοποίηση και η βελτιστοποίηση ενός αντιδραστήρα ατμοσφαιρικού πλάσματος ευγενών αεριών τροφοδοτούμενου από ημιτονοειδή υψηλή τάση ακουστικών συχνοτήτων. Το σύστημα οδηγείται από ημιτονοειδή υψηλή τάση μεταβαλλόμενου πλάτους (0-11 kV από κορυφή σε κορυφή) και συχνότητα (5-20 kHz). Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι γενικές έννοιες για τη δομή και τη λειτουργία των αντιδραστήρων αυτού του είδους. Έμφαση δίνεται στο μηχανισμό διάδοσης του πίδακα και στις εκκενώσεις διηλεκτρικού φράγματος. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται εκτενής περιγραφή των επιμέρους τμημάτων που κατασκευαστήκαν προκειμένου να είναι εφικτή η λειτουργία του αντιδραστήρα. Αρχικά γίνεται η περιγραφή των αντιδραστήρων που κατασκευαστήκαν και στη συνεχεία παρουσιάζεται το σύστημα τροφοδοσίας της υψηλής τάσης. Τέλος, γίνεται περιγραφή των διατάξεων χαρακτηρισμού της εκκένωσης οι όποιες αφορούν ηλεκτρικές, οπτικές, φωτογραφικές μετρήσεις καθώς και μετρήσεις θερμοκρασίας. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τις παραπάνω μετρήσεις καθώς μεταβάλλεται μια από τις παραμέτρους του συστήματος (είδος και ροή αερίου, πλάτος και συχνότητα τάσης) Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται αξιολόγηση των αποτελεσμάτων και προτείνονται μελλοντικές βελτιώσεις και επεκτάσεις προκειμένου να γίνει το σύστημα πιο λειτουργικό. Η διπλωματική εργασία ολοκληρώνεται με το Παράρτημα στο όποιο δίνονται τα μηχανολογικά σχεδία των αντιδραστήρων. / In recent years plasma processing has spurred interest in biomedical and industrial applications, particularly in atmospheric pressure plasma reactors. These reactors unlike vacuum ones are more economical to build and operate. The interest is growing considering the possibility of generating reactive cold plasmas, avoiding the drawbacks of thermal atmospheric plasmas. The goal of this thesis is the implementation and optimization of an atmospheric pressure plasma reactor fed with noble gases and sinusoidal high voltage audio frequencies. The system is driven by a sinusoidal high voltage with variable amplitude (0-11 kV peak- to-peak) and frequency (5-20 kHz) The first chapter presents the general concepts about the structure and operation of reactors of this kind. Emphasis is given to the propagation mechanism of the jet and dielectric barrier discharges. The second chapter is an extensive description of the components manufactured in order to allow the operation of the reactor. Initially, a detailed description of reactors built is given and then the high voltage supply system is presented. Finally, the instrumentation setup is explained regarding the electrical, optical, photographic and temperature measurements. The third chapter presents the results obtained from these measurements as a changing of system parameters (gas type and flow , voltage amplitude and frequency ) In the fourth chapter we reviewed the results and proposed future improvements and extensions in order to make the system more functional. The thesis concludes with the Annex in which the engineering drawings of the reactors are given

Τα λιποσώματα αναπτύχθηκαν αρχικά από τον Alec Bangham το 1964. Έκτοτε μελετώνται τόσο ως φορείς βιοδραστικών ενώσεων όσο και ως μοντέλα βιολογικών μεμβρανών με σκοπό την αποσαφήνιση της δομής και των λειτουργιών τους. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι αποτελούνται από τα ίδια δομικά συστατικά με εκείνα των βιολογικών μεμβρανών και η ευελιξία της δομής τους προσφέρει τη δυνατότητα προσομοίωσης της δομής και σύστασης διαφορετικών βιολογικών μεμβρανών. Στις εφαρμογές του ψυχρού πλάσματος ατμοσφαιρικής πίεσης, cold atmospheric pressure plasma (CAPP), που μελετώνται τα τελευταία χρόνια συγκαταλέγονται και βιοιατρικές εφαρμογές. Συγκεκριμένα μελετάται η χρήση του ως μέσω απολύμανσης και αποστείρωσης, στην ανάπλαση δέρματος, ως αντικαρκινική θεραπεία κ.τ.λ. Εντούτοις ο ακριβής μηχανισμός της αλληλεπίδρασης του ψυχρού πλάσματος ατμοσφαιρικής πίεσης με κύτταρα και ιστούς δεν είναι ακόμα πλήρως κατανοητός. Παρότι οι μέχρι τώρα μελέτες για την αποσαφήνιση της αλληλεπίδρασης αυτής πραγματοποιούνται με την χρήση κυτταρικών καλλιεργειών, η χρήση λιποσωμάτων είναι μια πιθανή εναλλακτική. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η χρήση λιποσωμικών διασπορών, ως μοντέλα κυττάρων, έχει αποδειχθεί μια πιο εύκολη, ταχύτερη και χαμηλότερου κόστους εναλλακτική των κυτταρικών καλλιεργειών για την αποσαφήνιση βιολογικών διεργασιών. Η παρούσα εργασία έχει ως σκοπό τη διερεύνηση της δυνατότητας χρήσης των λιποσωμάτων ως μοντέλα βιολογικών μεμβρανών για την μελέτη της αλληλεπίδρασης του CAPP με κύτταρα. Μελετήθηκε η αλληλεπίδραση λιποσωμάτων – CAPP και επιχειρήθηκε η παραμετροποίηση της αλληλεπίδρασης αυτής. Τα λιποσώματα, που εγκλωβίζουν υδατικό διάλυμα καλσεΐνης, παρασκευάσθηκαν με την τεχνική της ενυδάτωσης λεπτού υμενίου και έγινε χρήση υπερήχησης με σκοπό την μείωση του μεγέθους τους. Τα λιπίδια που χρησιμοποιήθηκαν ήταν: φωσφατιδυλοχολίνη, φωσφατιδυλογλυκερόλη και χοληστερόλη. Υπέστησαν επεξεργασία τόσο με CAPP όσο και με αφόρτιστο φέρον αέριο. Ο χαρακτηρισμός των λιποσωμάτων έγινε μέσω μέτρησης των φυσικοχημικών τους χαρακτηριστικών. Ως μέτρο της αλληλεπίδρασης CAPP-λιποσωμάτων χρησιμοποιήθηκε η μεταβολή του εγκλωβισμού της καλσεΐνης. Επιπλέον πραγματοποιήθηκε μορφολογική ανάλυση των λιποσωμάτων, μέσω ηλεκτρονιακής μικροσκοπίας σάρωσης, πριν και μετά την επεξεργασία. Με σκοπό την παραμετροποίηση της αλληλεπίδρασης αυτής έγινε μελέτη της μεταβολής των φυσικοχημικών ιδιοτήτων των λιποσωμάτων ως συνάρτηση του χρονικού διαστήματος επεξεργασίας και του χρόνου επώασης (σε PBS στους 4C) μετά την επεξεργασία. Επιπλέον πραγματοποιήθηκαν πειράματα αλληλεπίδρασης του CAPP με κύτταρα B-16, καρκινικά κύτταρα μελανώματος ποντικού. Ως οι κυριότεροι παράγοντες της αλληλεπίδρασης CAPP – λιποσωμάτων διαφαίνονται η συγκέντρωση της λιποσωμικής διασποράς και ο χρόνος επεξεργασίας. Η μείωση του ποσοστού εγκλωβισμού της καλσεΐνης αυξάνεται ανάλογα με την αύξηση τόσο της συγκέντρωσης όσο και του χρόνου επεξεργασίας. Επιπλέον η λιπιδική σύσταση επηρεάζει το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης. Η ύπαρξη αρνητικού επιφανειακού φορτίου επηρεάζει θετικά το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης ενώ η ύπαρξη χοληστερόλης οδηγεί σε πιο ανθεκτικά λιποσώματα μόνο στη μέγιστη συγκέντρωση (50%). Μείωση του μεγέθους και του αριθμού των διπλοστιβάδων των λιποσωμάτων οδηγεί σε πιο ευαίσθητα κυστίδια. Διαφυγή της καλσεΐνης παρατηρήθηκε μέχρι και 96 ώρες μετά την επεξεργασία ενώ με το πέρας του χρόνου παρατηρήθηκε επιπλέον συσσωμάτωση των κυστιδίων, το οποίο επιβεβαιώνεται με μορφολογικές μελέτες, και μεταβολή τους επιφανειακού τους φορτίου. Η επίδραση του CAPP στα κύτταρα Β-16 επηρεάζεται τόσο από την αρχική πληρότητα (confluence) της καλλιέργειας όσο και από τις διαστάσεις των κελιών της χρησιμοποιούμενης πλάκας. Παρότι η ανωτέρω ανάλυση υποστηρίζει την αρχική υπόθεση, απαιτείται περαιτέρω διερεύνηση της αλληλεπίδρασης του CAPP με βιολογικά δείγματα. / Liposomes were originally developed by Alec Bangham in 1964. Since then, they have been studied as carriers of bioactive compounds and as biological membrane models in structural and functional studies. This is due to the fact that they are composed of the same building blocks as biological membranes and because their structural versatility offers the opportunity to create vesicles that resemble the structure and composition of different biological membranes. In recent years cold atmospheric pressure plasma, CAPP, has been studied for a variety of applications some of which are found in the biomedical milieu. More precisely these applications include: decontamination, sterilization, skin regeneration, tumor treatment, etc. Nevertheless the exact mechanism of the interaction between CAPP and cells/tissue is not yet completely understood. Although currently researchers use cell cultures to investigate this interaction, liposomes could be an alternative. The applicability of liposomal dispersions, as cell models, has proved to be an easier, faster and less expensive tool for the investigation of cell – cellular environment interactions. The purpose of this thesis was to investigate the possibility of using liposomes as cell membrane models to study the CAPP-cells interactions. The CAPP-liposomes interaction was studied and parameterization of this interaction was attempted. Calcein-encapsulating liposomes were prepared using the thin-film hydration technique and the sonication technique was used to decrease the size of the vesicles. The lipids used were: phosphatidylcholine, phosphatidylglycerol and cholesterol. The samples were treated both with CAPP and with the uncharged carrier-gas. Characterization of liposomes was made by measuring their physicochemical characteristics. The variation of the percent of calcein encapsulation was used to measure the effect of CAPP-liposomes interaction. Moreover morphological evaluation of the samples before and after treatment was realized thought scanning electron microscopy, SEM. The variation of liposomes’ physicochemical characteristics versus time, duration of treatment and incubation (in PBS at 4C), was realized in order to parameterize this interaction. The effect of CAPP on B-16 cells, mouse melanoma cancer cells, was also investigated. The major parameters of the CAPP-liposomes interaction were proved to be the concentration of the liposomal dispersion and the duration of treatment. The increase of both the lipid concentration and the duration of treatment lead to increase of the reduction of calcein’s encapsulation provoked by CAPP treatment. The composition of the liposomal membrane also affects the interaction’s result. Negative surface charge increases the impact of CAPP and the presence of cholesterol leads to more stable structures only when its concentration is maximum (50%). Reduction of the size and lamellarity of the vesicles leads to more fragile liposomes. Release of calcein was observed even 96 hours after treatment in combination with aggregation of the vesicles, which was also proved via morphological evaluation, and change of liposomes’ surface charge. The impact of CAPP treatment on B-16 cells seems to depend on the initial confluence of the culture as well as the dimensions of the plate’s wells. Although the aforementioned analysis supports the initial hypothesis, further investigation of the interaction between CAPP and biological samples is necessary.

Η διπλωματική εργασία συνίσταται στην ανάπτυξη και σύγκριση διαφορετικών μεθόδων ελέγχου μιας πειραματικής διάταξης με βασικό στόχο την επίτευξη σταθερής πίεσης πάνω σε τυχαία επιφάνεια. Η διάταξη περιλαμβάνει πνευματικό κύλινδρο δύο θαλάμων πάνω στον οποίο στηρίζεται έμβολο που κινείται στον κάθετο άξονα και ασκεί σταθερή πίεση σε οποιαδήποτε τυχαία επιφάνεια που διέρχεται κάτω από αυτό. Οποιαδήποτε μεταβολή της πίεσης λόγω μετακίνησης της επιφάνειας, παρακολουθείται από τον αισθητήρα και γίνεται αυτόματη προσαρμογή της διάταξης ώστε να υπάρχει παρακολούθηση της επιφάνειας, με κριτήριο τη διατήρηση της πίεσης σε μια καθορισμένη τιμή. Για τον έλεγχο της διάταξης χρησιμοποιήθηκε Προγραμματιζόμενος Λογικός Ελεγκτής (PLC). Η διάταξη πεπιεσμένου αέρα αποτελείται από έναν κύλινδρο πεπιεσμένου αέρα, διπλής δράσης, δύο αναλογικές βαλβίδες και ειδικά κατασκευασμένο μηχανισμό άσκησης πίεσης στον οποίο περιλαμβάνεται και ο αισθητήρας πίεσης. Επίσης, υπάρχει ενισχυτής τάσης που παρεμβάλλεται μεταξύ του αισθητήρα και της αναλογικής εισόδου του PLC. Για συγκεκριμένα πειράματα, προστέθηκε και δεύτερος αισθητήρας για την μέτρηση της πίεσης του ενός θαλάμου του κυλίνδρου, προκειμένου να είναι δυνατή η δοκιμή και άλλων μεθόδων ελέγχου εκτός του κλασικού PID ελέγχου. Για την πραγματοποίηση δοκιμών λειτουργίας των μεθόδων ελέγχου, χρησιμοποιήθηκαν τρεις πρότυπες ξύλινες επιφάνειες μεταβλητής καμπυλότητας, οι οποίες μετακινούνται κάτω από το μηχανισμό άσκησης πίεσης. / -

Η λειτουργία των αναπνευστικών μυών σε ασθενείς με Κυστική Ίνωση (ΚΙ) μπορεί να εκτιμηθεί με τη μέτρηση της μέγιστης εισπνευστικής πίεσης (Pimax), της μέγιστης εκπνευστικής πίεσης (Pemax), του δείκτη πίεσης-χρόνου των αναπνευστικών μυών (PTImus), του ρυθμού μυϊκής χαλάρωσης (MRR) και του μέγιστου ρυθμού αύξησης πίεσης (MRPD). Ο σκοπός αυτής της μελέτης ήταν να μελετήσει τους δείκτες εκτίμησης της λειτουργίας των αναπνευστικών μυών σε ασθενείς με ΚΙ και την πιθανή επίδραση σπιρομετρικών και διατροφικών διαταραχών στη λειτουργία των αναπνευστικών μυών στους ασθενείς αυτούς. Επίσης να μελετήσει την πιθανή επίδραση της αεροβικής άσκησης στη λειτουργία των αναπνευστικών μυών σε ασθενείς με ΚΙ. Μελετήθηκε η λειτουργία των αναπνευστικών μυών με μέτρηση των PTImus, Pimax, Pemax, MRR και MRPD σε 140 ασθενείς με ΚΙ και σε ομάδα ελέγχου 140 υγιών μαρτύρων αντίστοιχης ηλικίας και φύλου. Η εκτίμηση της αναπνευστικής λειτουργίας περιλάμβανε μέτρηση του βιαίως εκπνεόμενου όγκου αέρα σε 1 δευτερόλεπτο (FEV1), της βιαίως εκπνεόμενης χωρητικότητας (FVC) και της βιαίως εκπνεόμενης ροής μεταξύ του 25% και του 75% της ζωτικής χωρητικότητας (MEF25-75). Η διατροφική εκτίμηση περιλάμβανε μέτρηση της περιφέρειας μυών μέσου βραχίονα (MAMC), της δερματικής πτυχής τρικεφάλου (TST), της μυϊκής επιφάνειας του βραχίονα (UAMA) και του δείκτη μάζας σώματος (BMI). Οι Pimax και Pemax βρέθηκαν σημαντικά ελαττωμένες σε ασθενείς με ΚΙ συγκρινόμενες με την ομάδα ελέγχου (p<0.01 και p<0.001 αντίστοιχα). Ο δείκτης PTImus βρέθηκε σημαντικά αυξημένος σε ασθενείς με ΚΙ σε σχέση με τα υγιή άτομα της ομάδας ελέγχου (p<0.05). Ο δείκτης PTImus βρέθηκε σημαντικά αυξημένος σε ασθενείς με ΚΙ και επηρεασμένους σπιρομετρικούς δείκτες. Επιπλέον, σε ασθενείς με ΚΙ ο δείκτης PTImus βρέθηκε να παρουσιάζει σημαντική αρνητική συσχέτιση με το δείκτη UAMA (p<0.05). Οι ασθενείς με ΚΙ και χαμηλές τιμές BMI δεν εμφάνισαν σημαντικά αυξημένες τιμές PTImus. Ο δείκτης MRR κατά την εκτέλεση δοκιμασίας Pemax (p<0.05) και ο δείκτης MRPD κατά την εκτέλεση δοκιμασίας Pemax (p<0.005) ήταν σημαντικά επηρεασμένοι σε ασθενείς με ΚΙ σε σχέση με την ομάδα ελέγχου. Οι ασκούμενοι ασθενείς με ΚΙ εμφάνισαν υψηλότερες τιμές μέγιστων αναπνευστικών πιέσεων και χαμηλότερες τιμές του δείκτη PTImus σε σχέση με μη ασκούμενους ασθενείς με ΚΙ. Συμπερασματικά, αυτή η μελέτη κατέδειξε ότι οι ασθενείς με ΚΙ εμφανίζουν υψηλότερες τιμές PTImus σε σχέση με το γενικό πληθυσμό. Ασθενείς με επηρεασμένους σπιρομετρικούς δείκτες όπως οι FEV1,FVC and MEF25-75, και διατροφικούς δείκτες όπως ο UAMA εμφανίζουν υψηλότερες τιμές PTImus σε σχέση με ασθενείς με φυσιολογικούς ή λιγότερο επηρεασμένους διατροφικούς και σπιρομετρικούς δείκτες. Η αεροβική άσκηση πιθανόν να επιδρά ευεργετικά στη διατήρηση της ισχύος των αναπνευστικών μυών σε ασθενείς με ΚΙ. / Respiratory muscle function in patients with Cystic Fibrosis (CF) can be assessed by measurement of maximal inspiratory pressure (Pimax), maximal expiratory pressure (Pemax), pressure time index of the respiratory muscles (PTImus), muscle relaxation rate (ΜRR) and maximum rate of pressure development (MRPD). This study aimed to examine respiratory muscle function indices in CF and the possible effect of pulmonary function and nutrition abnormalities to respiratory muscle performance, in patients with CF, as well as to investigate the possible effect of aerobic exercise in respiratory muscle function in CF. Respiratory muscle function by measurement of PTImus, Pimax, Pemax, MRR and MRPD was assessed in 140 CF patients and a control group of 140 healthy subjects matched as possible for age and gender. Pulmonary function evaluation consisted of forced expiratory volume in 1 sec (FEV1), forced vital capacity (FVC) and maximal expiratory flow between 25 and 75% of VC (MEF25-75). Nutritional assessment consisted of mid arm muscle circumference (MAMC), triceps skinfold thickness (TST), upper arm muscle area (UAMA) and body mass index (BMI). Pimax and Pemax were significantly lower in CF patients compared to the control group (p<0.01 and p<0.001 respectively). PTImus in CF patients compared to healthy controls was significantly increased (p<0.05). PTImus was significantly higher in CF patients with impaired pulmonary function. Furthermore, in CF patients, PTImus was significantly negatively related to UAMA (p<0.05). Patients with low BMI values did not have significantly higher PTImus values. MRR during Pemax (p<0.05) and MRPD during Pemax (p< 0.005) were significantly altered in CF compared to the control group. Exercising CF patients maintained higher maximal respiratory pressures and lower PTImus values compared to non-exercising patients. In conclusion this study demonstrated that CF patients exhibit higher PTImus values compared to the healthy population. Patients with affected pulmonary function parameters, such as FEV1, FVC and MEF25-75, and nutrition parameters such as UAMA exhibit higher PTImus values compared to CF patients with normal or less affected pulmonary function and nutrition indices. Exercise might exert a beneficial effect on respiratory muscle strength in patients with CF.

Στον τομέα της κινητικής αποκατάστασης, η έννοια της βιοανάδρασης για τη βελτίωση του ταλάντευσης της στάσης του ανθρώπινου σώματος και του ελέγχου της ισορροπίας είναι αρκετά διαδεδομένη. Στις περισσότερες περιπτώσεις, το υποκείμενο προσπαθεί να ελέγξει τη θέση του με μια οπτική, προφορική ή αφής ανατροφοδότηση που παρέχεται από ένα ηλεκτρονικό σύστημα ή έναν νοσοκομειακό γιατρό. Πρόσφατες μελέτες αφορούν ασθενείς με κάποια νευρολογική ασθένεια που ελάμβαναν την οπτική ανατροφοδότηση στεκόμενοι σε μια δυναμοπλατφόρμα, ώστε να ελέγχουν την θέση του σημείου κεντρικής τους πίεσης (CoP). Στην έρευνά μας, καταγράφουμε τη κατανομή πίεσης κάτω από τα πόδια του υποκειμένου και παρέχουμε τις σχετικές ακουστικές πληροφορίες βιοανάδρασης (ABF) στην κατεύθυνση της βελτίωσης της ισορροπίας στάσης του. Με την παροχή αυτών των πρόσθετων ακουστικών πληροφοριών, στόχος μας είναι να διευκολύνουμε τη διαδικασία αντιστάθμησης της ελλείπουσας ή ανεπαρκούς αισθητήριας πληροφορίας από το κεντρικό νευρικό σύστημα (CNS). Έχουμε αναπτύξει και σε προκαταρκτικό στάδιο δοκιμάσει ένα σύστημα ακουστικής βιοανάδρασης βασιζόμενο σε μεσοσόλες με αισθητήρες πίεσης. Ο χρησιμοποιούμενος αλγόριθμος ABF έχει την ίδια βάση με αυτον που εφαρμόζεται σε ένα πρωτοτύπο ABF σύστημα, ήδη αναπτύγμενο και δοκιμασμένο, το οποίο ελέγχει τις μετακινήσεις επιτάχυνσης του σώματος. Οι μετρήσεις των τιμών πίεσης στα πόδια γίνονται μέσω ενός ζευγαριού εύκαμπτων μεσοσολών με 24 ειδικούς ενσωματωμένους αισθητήρες πίεζο-αντίστασης που περικλύονται σε κυτταρική δομή γεμάτη υγρό (Paromed). Η εφαρμογή ελέγχου αναπτύχθηκε σε περιβάλλον LabView και επιτρέπει τη συλλογή δεδομένων πίεσης σε 100Hz και την επεξεργασία αυτών σε πραγματικό χρόνο για τον υπολογισμό μιας εκτίμησης της τιμής του στιγμιαίου CoP. Η συμπεριφορά ταλάντευσης του CoP στα δυο επίπεδα, εμπρόσθια-οπίσθια AP και διάμεσα-πλευρικά ML, αποτυπώνεται σε ένα στερεοφωνικό ακουστικό σήμα που αλλάζει στο εύρος, τη συχνότητα και την ισορροπία L/R και μέσω των ακουστικών παρέχεται στο υποκείμενο. Το πειραματικό μας πρωτόκολλο περιέλαβε μια σειρά μετρήσεων με υγιείς εθελοντές εκτελώντας συγκεκριμένους στατικούς στόχους, με και χωρίς παρεχόμενο ABF. Κατά τη διάρκεια αυτών των στόχων προσπαθήσαμε να εξομοιώσουμε τις συνθήκες όπου η αισθητήρια πληροφορία είναι ελλείπουσα ή ανεπαρκής. Προκαταρκτικά αποτελέσματα στην ML κατεύθυνση, έδειξαν οτι με την ύπαρξη του ABF το ανθρώπινο σώμα ταλαντεύθηκε λιγότερο, γεγονός ενδεικτικό του ότι αυτό το νέο-αναπτυγμένο σύστημα βιοανάδρασης βασιζόμενο στις πίεζο-μεσοσόλες μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να βελτιώσει την ισορροπία. Περισσότερα πειράματα και αναλυτική στατιστική ανάλυση πρέπει να ακολουθήσουν ώστε να γίνει κατανοητή η επιρροή αυτού του ABF στην ισορροπία του ανθρώπινου σώματος. / In the area of motor rehabilitation, the concept of biofeedback for improving postural sway and balance control is quite common. In most cases, the subject tries to control his position by a visual, oral or tactile feedback provided by an electronic system or a clinician. Recent studies involved patients with neurological disease that were receiving visual feedback as were standing in a force plate, for the monitoring of their centre of pressure (CoP) position. In our research, we record the pressure distribution beneath the subject's feet and provide related audio biofeedback (ABF) info in the direction of improving posture balance. By providing this extra audio information to the subject our aim is to facilitate the compensation process of the missing or inadequate sensory information by its central nervous system (CNS). We have developed and preliminary validated an insole pressure sensor-based, ABF system. The ABF concept followed is the same with the one applied in a prototype ABF system, already developed and validated, which monitors trunk acceleration movements. Foot pressure values were acquired through a pair of flexible insoles with 24 embedded discrete piezo-resistive sensors contained in a fluid-filled cell (Paromed). The control application was developed in LabView environment and permits pressure data collection in 100Hz and real-time processing for the calculation of an estimated value of the instant CoP. Swaying CoP behaviour in both AP and ML planes is mapped in a stereo audio signal changing in amplitude, frequency and L/R balance, which through the earphones is provided to the subject. Our experimental protocol involved a series of measurements with normal subjects performing specific static tasks, with and without ABF provided. During these tasks we tried to simulate conditions of missing or inadequate sensory information. Preliminary results about ML direction, shown that when ABF was provided the subject swayed less, suggesting that this new-developed biofeedback pressure-sensor insole-based system can be used to improve balance. More experiments and appropriate statistical analysis has to be done so as to understand the influence of this ABF on subject’ s balance.

Οι Ελληνίδες αποτελούν τμήμα της ορογενετικής ζώνης Άλπεων-Ιμαλαΐων στην ανατολική Μεσόγειο και σχηματίζουν ένα οροκλινές που συνδέει τις Διναρίδες στο βορρά με τις Ανατολίδες/Ταυρίδες στα νοτιοανατολικά. Περιλαμβάνουν αρκετά ηπειρωτικά τεμάχη τα οποία συνενώθηκαν κατά τη σύγκρουση των πλακών της Ευρασίας και της Απούλιας στη διάρκεια του Ανώτερου Μεσοζωικού−Καινοζωικού. Η σύγκρουση αυτή ακολούθησε του κλεισίματος μιας σειράς παρεμβαλλόμενων Μεσοζωικών ωκεάνειων λεκανών. Τα υπολείμματα αυτών των ωκεάνειων λεκανών αντιπροσωπεύονται κυρίως από δύο στενές οφιολιθικές ζώνες γνωστές ως ζώνες ραφής της Πίνδου και του Βαρδάρη, οι οποίες διαιρούν τις Ελληνίδες στις: (1) Εξωτερικές Ζώνες, οι οποίες αντιπροσωπεύουν το συμπιεσμένο βόρειο περιθώριο της Απούλιας μικροπλάκας, (2) Εσωτερικές Ζώνες, που περιλαμβάνουν την Πελαγονική ζώνη και την Κυκλαδική μάζα και (3) την Οπισθοχώρα, η οποία αποτελείται από τη Σερβομακεδονική και τη Ροδοπική μάζα. Η παρούσα διατριβή εστιάζει στην περιοχή του νότιου και κεντρικού/ανατολικού Αιγαίου με σκοπό να μελετηθεί ο μηχανισμός εκταφιασμού των μεταμορφωμένων πετρωμάτων υψηλής πίεσης, ο ρόλος της συμπίεσης και του εφελκυσμού στην ορογενετική εξέλιξη των Ελληνίδων, η επίδραση των προϋπαρχόντων Μεσοζωικών δομών στην Καινοζωική παραμόρφωση καθώς και να κατανοηθεί καλύτερα η συσχέτιση μεταξύ Ελληνίδων και Ανατολίδων. Για να επιτευχθεί αυτό, η γεωλογική και τεκτονική χαρτογράφηση που πραγματοποιήθηκε, συνδυάστηκε με κινηματική και δομική ανάλυση, ανάλυση του πεδίου της παλαιοτάσης (ανάλυση των διδυμιών του ασβεστίτη, ανάλυση δεδομένων επίπεδου ρήγματος-γράμμωσης ολίσθησης), προσδιορισμό του ποσού της παραμόρφωσης, ανάλυση των κρυσταλλογραφικών c-αξόνων χαλαζία και προσδιορισμό του μέτρου της στροβίλισης. Οι παραπάνω αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν στην κεντρική και δυτική Κρήτη καθώς και στα νησιά της Αμοργού και της Αστυπάλαιας. Στην κεντρική Κρήτη, η εξέλιξη των τεκτονικών παραθύρων ελέγχθηκε από δύο κύριες φάσεις συμπιεστικής παραμόρφωσης. Η πρώτη φάση (D1) σχετίζεται με το στάδιο του εκταφιασμού των πετρωμάτων υψηλής πίεσης που πραγματοποιήθηκε σε πλαστικές συνθήκες. ΒΒΔ-ΝΝΑ συμπίεση κατά τη διάρκεια της D1 προκάλεσε στις ανώτερες τεκτονικές ενότητες (ενότητες Τρίπολης, Πίνδου και Ανώτερη ενότητα) βράχυνση παράλληλη στη στρώση και στη φορά κίνησης και οδήγησε στην επάλληλη τοποθέτηση των καλυμμάτων μέσω επωθήσεων χαμηλής κλίσης. Συγχρόνως, ενδοηπειρωτική καταβύθιση οδήγησε σε μεταμόρφωση των κατώτερων τεκτονικών ενοτήτων (ενότητες Πλακωδών ασβεστόλιθων και Φυλλιτών-Χαλαζιτών) σε συνθήκες υψηλών πιέσεων, η οποία όμως δεν επηρέασε τα πιο εξωτερικά τμήματα των νότιων Ελληνίδων. Επακόλουθη πλαστική διαφυγή των πετρωμάτων υψηλής πίεσης προς την επιφάνεια χαρακτηριζόταν από προς τα κάτω αύξηση της παραμόρφωσης και προς τα επάνω αύξηση της συνιστώσας καθαρής διάτμησης. Η δεύτερη φάση (D2) σχετίζεται με εκταφιασμό υπό συνθήκες εύθραυστης παραμόρφωσης. Η D2 ελεγχόταν από μια ΒΒΑ-ΝΝΔ συμπίεση και περιελάμβανε πτύχωση σχετιζόμενη με επωθήσεις, σημαντική τεκτονική λεπίωση και σχηματισμό μιας μεσο-Μειοκαινικής λεκάνης. Η μεγαλύτερη από τις D2 επωθήσεις, η επώθηση Ψηλορείτη, κόβει όλη την επαλληλία των καλυμμάτων και το ίχνος της ακολουθεί μερικώς και επαναδραστηριοποιεί την D1 επαφή μεταξύ των ανώτερων και κατώτερων τεκτονικών ενοτήτων. Η ανύψωση του παραθύρου των Ταλαίων, συνοδεύτηκε από βαρυτικές ολισθήσεις των ανώτερων τεκτονικών ενοτήτων και από το σχηματισμό μιας επώθησης αναδυόμενης από σύγκλινο. Η κατάρρευση που έλαβε χώρα στα τελευταία στάδια της ορογένεσης συνέβαλε επίσης στη διεργασία του εκταφιασμού. Ως εκ τούτου, φαίνεται ότι τα πετρώματα υψηλής πίεσης της κεντρικής Κρήτης εκταφιάστηκαν υπό συνεχή συμπίεση και ότι ο ρόλος της διαστολής έχει υπερεκτιμηθεί. Η δομική διάρθρωση της δυτικής Κρήτης οφείλεται σε δύο συμπιεστικές φάσεις παραμόρφωσης τις οποίες ακολούθησε μια φάση διαστολής. Από το Ολιγόκαινο έως το Κατώτερο Μειόκαινο (D1 φάση), επωθήσεις με φορά κίνησης προς ΝΝΔ οδήγησαν στην επάλληλη τοποθέτηση σε εύθραυστες συνθήκες των ανώτερων τεκτονικών ενοτήτων (ενότητες Τρίπολης και Πίνδου) και σύγχρονη πλαστική λεπίωση σχετιζόμενη με τον εκταφιασμό των κατώτερων ενοτήτων υψηλών πιέσεων (ενότητες Πλακωδών ασβεστόλιθων, Τρυπαλίου και Φυλλιτών-Χαλαζιτών). Η κινηματική ανάλυση στη Φυλλιτική-Χαλαζιτική ενότητα φανερώνει μια προς νότο πλαστική φορά κίνησης που ακολουθήθηκε από μια γενικά ομοαξονική παραμόρφωση. Τα ίχνη στο χάρτη των D1 επωθήσεων ορίζουν μια προεκβολή η οποία περιορίζεται στα ανατολικά από μια εγκάρσια ζώνη (εγκάρσια ζώνη Ομαλού) ΒΑ-ΝΔ διεύθυνσης που βρίσκεται στο δυτικό περιθώριο του παραθύρου των Λευκών Ορέων. Στο ανατολικό σκέλος της προεκβολής, οι γραμμές ροής της L1 γράμμωσης που αναπτύσσεται επί μιας ήπιας κλίσης φολίωση στη Φυλλιτική-Χαλαζιτική ενότητα, χαρακτηρίζονται από μια δεξιόστροφη στροφή πλησίον της εγκάρσιας ζώνης. Αυτό υποδηλώνει ότι η εγκάρσια ζώνη είναι δυνατό να λειτούργησε ως ένα πλάγιο εμπόδιο στην προς νότο διαφυγή των πετρωμάτων της Φυλλιτικής-Χαλαζιτικής ενότητας. Η D2 φάση ελεγχόταν από μια γενική ΒΒΑ έως ΒΒΔ συμπίεση σε ένα καθεστώς παλαιοτάσης καθαρής έως διαγώνιας συμπίεσης. Η D2a φάση σχετίζεται με τον εκταφιασμό υπό εύθραυστες συνθήκες των ενοτήτων υψηλών πιέσεων και διαρκεί από το Μέσο έως το Ανώτερο Μειόκαινο. Η D2a παραμόρφωση περιελάμβανε πτύχωση σχετιζόμενη με επωθήσεις, λεπίωση και σχηματισμό μιας μέσο Μειοκαινικής λεκάνης επί επώθησης, η οποία προηγουμένως είχε περιγραφεί ως μια λεκάνη υπερκείμενη κανονικού ρήγματος αποκόλλησης. Οι F2a πτυχές χαρακτηρίζονται από μια κύρια ροπή προς Ν(ΝΑ) και ο προσανατολισμός των αρθρώσεών τους παρουσιάζει μια έντονη καμπύλωση από μια γενική Α-Δ διεύθυνση σε μια τοπική ΒΑ-ΝΔ διεύθυνση, η οποία απαντάται μόνο πλησίον της εγκάρσιας ζώνης. Στην τελευταία, η σύγχρονη δράση επωθητικών κινήσεων προς την προχώρα και ανάδρομων επωθήσεων, οδήγησαν στο σχηματισμό μιας pop-up δομής καθώς και μιας τριγωνικής ζώνης, στον πυρήνα της οποίας αναπτύσσεται μια άνω Μειοκαινική λεκάνη. Επιπλέον, η διεύθυνση των συμπιεστικών αξόνων (σ1) μέσα στην εγκάρσια ζώνη εκτρέπεται από τη γενική ΒΒΑ έως ΒΒΔ διεύθυνση προς μια τοπική (Δ)ΒΔ διεύθυνση, η οποία είναι κάθετη στην εγκάρσια ζώνη. Τα παραπάνω υποδηλώνουν ότι η εγκάρσια ζώνη Ομαλού θα πρέπει να έδρασε ως μια πλάγια επωθητική ράμπα στη διάρκεια της προς νότο κίνησης των πετρωμάτων υψηλής πίεσης, ενώ η μεγάλη κλίση της ράμπας ίσως αποτέλεσε εμπόδιο στην προς την προχώρα μεταφορά των πετρωμάτων της Φυλλιτικής-Χαλαζιτικής ενότητας. Η D2b φάση διήρκεσε από το Ανώτερο Μειόκαινο έως το Κατώτερο Πλειστόκαινο και περιελάμβανε πτύχωση σχετιζόμενη με επωθήσεις με ροπή προς ΝΔ και σύγχρονη αριστερόστροφη ρηγμάτωση με σημαντική συνιστώσα οριζόντιας μετατόπισης. Το πεδίο της παλαιοτάσης κατά τη D2b παραμόρφωση χαρακτηρίζεται από μια ΒΑ συτολή σε ένα καθεστώς καθαρής έως διαγώνιας συμπίεσης. Κατά τη διάρκεια του Πλειστόκαινου, η συμπίεση έδωσε τη θέση της σε (Δ)ΒΔ διαγώνιο έως καθαρό εφελκυσμό. Η κινηματική εξέλιξη των νότιων Ελληνίδων που περιγράφτηκε στη δυτική Κρήτη, φανερώνει ότι η ΒΑ διεύθυνσης εγκάρσια ζώνη η οποία σχετίζεται πιθανά με ένα προϋπάρχων Μεσοζωικό ρήγμα, είχε σημαντική επίδραση στην παραμόρφωση σε σταδιακά ανώτερα δομικά επίπεδα του φλοιού. Τα πετρώματα της Φυλλιτικής-Χαλαζιτικής ενότητας αποτελούν το σώμα μιας φλοιϊκής κλίμακας ζώνης διάτμησης που περιορίζεται στη βάση της από μια πλαστική επώθηση, την επώθηση Βάσης. Νέα δεδομένα του ποσού της παραμόρφωσης από την επωθητική ζώνη διάτμησης χρησιμοποιήθηκαν για να περιγραφεί η μεταβολή του ποσού της πλαστικής παραμόρφωσης ως προς τη δομική απόσταση (D) από την επώθηση Βάσης. Η δειγματοληψία πραγματοποιήθηκε κατά μήκος τριών τομών που διασχίζουν την κεντρική και δυτική Κρήτη. Η ελλειπτικότητα της παραμόρφωσης στις ΧΖ τομές (RXZ) υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας τις μεθόδους θ-καμπύλης, μέσης έλλειψης αντικειμένου και μέσου ακτινικού μήκους. Όλες οι μέθοδοι έδωσαν παρόμοια αποτελέσματα. Βάσει των αποτελεσμάτων αυτών κατασκευάστηκαν τρία προφίλ του ποσού της παραμόρφωσης, τα οποία δείχνουν μια μη γραμμική αύξηση των RXZ τιμών προσεγγίζοντας την επώθηση Βάσης. Βάσει αυτών των προφίλ, εξήχθη μια εμπειρική λογαριθμική συνάρτηση της μορφής RXZ=α−βlnD, η οποία περιγράφει τη σχέση μεταξύ του RXZ και του D. Η παραμόρφωση τόσο στην κεντρική όσο και στη δυτική Κρήτη πραγματοποιήθηκε σε συνθήκες που προσεγγίζουν την επίπεδη παραμόρφωση αν και καταγράφονται και αποκλίσεις προς τα πεδία της σύσφιξης και της πλάτυνσης. Τα προφίλ της στροβίλισης πάνω από το επίπεδο της επώθησης Βάσης δείχνουν για τη δυτική Κρήτη μια προς τα κάτω αύξηση του κινηματικού αριθμού της στροβίλισης (Wm) από 0.5 σε 1 και για την κεντρική Κρήτη μια παραμόρφωση που κυριαρχείται από απλή διάτμηση με την παρουσία περιοχών μεγαλύτερης συνιστώσας καθαρής διάτμησης. Για τη Φυλλιτική-Χαλαζιτική ενότητα, υπολογίστηκε μια επιμήκυνση παράλληλα στη διεύθυνση κίνησης της τάξης του 20−110%, υποδηλώνοντας ότι ο σχηματισμός και εκταφιασμός της ελέγχθηκε από την προς νότο πλαστική διαφυγή. Στο κεντρικό Αιγαίο, το νησί της Αμοργού αποτελείται από δύο ενότητες πετρωμάτων υψηλής πίεσης, την πλούσια σε μάρμαρα ενότητα Αμοργού, η οποία συσχετίζεται με την ακολουθία του Μεσοζωικού επικαλύμματος της μάζας Menderes, και από την Κυκλαδική Κυανοσχιστολιθική ενότητα. Η τεκτονική έρευνα έδειξε ότι η παραμορφωτική ιστορία των πετρωμάτων υψηλής πίεσης της Αμοργού ελέγχθηκε κυρίως από άνω Ηωκαινικές−κάτω Μειοκαινικές πλαστικές έως εύθραυστες επωθητικές κινήσεις (D1−D3) που ακολουθήθηκαν από μέσο−άνω Μειοκαινικές διαγώνιες συμπιεστικές κινήσεις (D4−D5). Η D1 φάση προκάλεσε επώθηση σε πλαστικές συνθήκες της Κυκλαδικής Κυανοσχιστολιθικής ενότητας επί της ενότητας Αμοργού με αβέβαιη κινηματική, σύγχρονα με μεταμόρφωση στην κυανοσχιστολιθική φάση. Η προοδευτική παραμόρφωση υπό συνεχή ΒΔ-ΝΑ συμπίεση οδήγησε στο σχηματισμό μιας ακολουθίας επάλληλων επωθήσεων (D2/3) με φορά κίνησης προς ΒΔ. Αυτές χαρακτηρίζονται από μια στρωμάτωση των ρηξιγενών πετρωμάτων τους, με μυλωνιτικές ζώνες (D2) που δίνουν τη θέση τους προς τα κάτω σε κατακλαστικές ζώνες (D3). Ο παραλληλισμός μεταξύ των γραμμώσεων ολίσθησης και των μυλωνιτικών L2 γραμμώσεων στις D2/3 επωθητικές ζώνες, δείχνει μια σταθερή κινηματική από πλαστικές έως εύθραυστες συνθήκες. Οι πλαστικές D2 επωθητικές κινήσεις που ήταν σύγχρονες με την ανάδρομη μεταμόρφωση στην πρασινοσχιστολιθική φάση, συνοδεύτηκαν από μεγάλης κλίμακας θηκόσχημη πτύχωση κατά τη διάρκεια παραμόρφωσης που κυριαρχείται από σύσφιξη και καθαρή διάτμηση. Οι εύθραυστες D3 επωθήσεις σχετίζονταν με το σχηματισμό F3 πτυχών με ροπή προς ΒΔ και οι οποίες διευθύνονται σε μεγάλη γωνία ως προς τη φορά κίνησης. Η ορθογώνια συστολή έδωσε τη θέση της σε διαγώνια συμπίεση κατά τη διάρκεια της οποίας η διεύθυνση συμπίεσης άλλαξε από ΒΔ-ΝΑ (D4) σε BA-NΔ (D5). ΒΔ-ΝΑ καθαρή διαστολή που έλαβε χώρα πίσω από το τόξο (D6) φαίνεται να εδραιώθηκε μετά το Ανώτερο Μειόκαινο ενώ τα μεγάλης κλίσης κανονικά ρήγματα που σχηματίστηκαν σε αυτή επηρέασαν τα πετρώματα υψηλής πίεσης αφού αυτά είχαν ήδη φτάσει στα ανώτερα δομικά επίπεδα του φλοιού. Έτσι, προτείνεται ένας συν-συμπιεστικός εκταφιασμός για τα πετρώματα υψηλής πίεσης της Αμοργού. Στο ανατολικό Αιγαίο, το νησί της Αστυπάλαιας αποτελείται από Κρητιδικά έως Ηωκαινικά ανθρακικά πετρώματα των οποίων υπέρκειται άνω Ηωκαινικός φλύσχης, η ενότητα Αστυπάλαιας που συσχετίζεται με την ακολουθία του Μεσοζωικού επικαλύμματος της μάζας Menderes και από τεκτονικά υπερκείμενα Ιουρασικά μάρμαρα, τα οποία θεωρούνται ως πλευρικό ισοδύναμο τμήματος των καλυμμάτων της Λυκίας. Η παραμορφωτική ιστορία της Αστυπάλαιας περιελάμβανε Ολιγοκαινικές−κάτω Μειοκαινικές επωθητικές κινήσεις (D1) που ακολουθήθηκαν από μέσο−άνω Μειοκαινικές πλάγιες συμπιεστικές κινήσεις (D2) η οποίες με τη σειρά τους έδωσαν τη θέση τους σε μετα-άνω Μειοκαινική διαστολή (D3,4). Η D1 φάση προκάλεσε επωθήση από πλαστικές έως εύθραυστες συνθήκες των Ιουρασικών μαρμάρων επί της ενότητας Αστυπάλαιας με φορά κίνησης προς ΒΔ, υπό συνεχή ΒΔ-ΝΑ συμπίεση. Η στρωμάτωση των ρηξιγενών πετρωμάτων με ένα μυλωνιτικό (D1a) ανώτερο και ένα κατακλαστικό (D1b) κατώτερο τμήμα, καθώς και ο παραλληλισμός μεταξύ των γραμμώσεων ολίσθησης και των μυλωνιτικών L1a γραμμώσεων στη ζώνη της D1 επώθησης, δείχνει μια σταθερή κινηματική από πλαστικές έως ευθραυστες συνθήκες. Στη βάση της επώθησης, οι εύθραυστες D1b επωθήσεις σχετίζονται με ΒΔ ροπής F1b πτυχές οι οποίες επαναπτυχώνουν τις ισοκλινείς F1a πτυχές. Η ορθογώνια συστολή έδωσε τη θέση της σε ΔΒΔ τρικλινική διαγώνια συμπίεση (D2) κατά τη διάρκεια της οποίας η παραμόρφωση διαμερίστηκε σε περιοχές που κυριαρχούνταν από ΒΑ συστολή και σε περιοχές με σημαντική συνιστώσα οριζόντιας μετατόπισης (ΒΔ φορά διάτμησης) κάθετα στη διεύθυνση συστολής. Διαγώνιος έως καθαρός εφελκυσμός διεύθυνσης Β-Ν (D3) φαίνεται να επηρέασε την περιοχή από το Πλειόκαινο και ακολουθήθηκε μετά το Μέσο Πλειστόκαινο από ΔΒΔ διαγώνιο εφελκυσμό που είναι πιθανά ενεργός έως σήμερα. Συνοψίζοντας, τα πετρώματα υψηλής πίεσης του νότιου και κεντρικού Αιγαίου εκταφιάστηκαν υπό συνεχή συστολή και χαρακτηρίζονταν από αντίθετη φορά κίνησης. Η παραμόρφωση πραγματοποιήθηκε υπό συμπίεση από το Ολιγόκαινο έως το Κατώτερο Πλειόκαινο (Αμοργός Αστυπάλαια) ή το Κατώτερο Πλειστόκαινο (Κρήτη) και η περιοχή επηρεάστηκε από διαγώνιο/καθαρό εφελκυσμό από το Πλειο-Πλειστόκαινο και μετά. Από τα παραπάνω συμπεραίνεται ότι ο ρόλος της διαστολής στον εκταφιασμό των πετρωμάτων υψηλής πίεσης και στην ορογενετική εξέλιξη του νότιου και κεντρικού/ανατολικού Αιγαίου φαίνεται να είναι υπερεκτιμημένος. / The Hellenides are part of the Alpine–Himalayan mountain chain in the eastern Mediterranean and form an orocline connecting the Dinarides to the north with the Anatolides/Taurides to the southeast. They comprise several continental fragments that were amalgamated by continent-continent collision between the Eurasian and Apulian plates during Late Mesozoic–Cenozoic times, following the obliteration of a series of intervening and interconnected Mesozoic ocean basins (Neo-Tethyan). The remnants of these ancient ocean basins are mainly represented by two narrow ophiolitic belts known as the Pindos and the Vardar sutures that divide the Hellenides into: (1) the External Zones, which represent the telescoped northern margin of the Apulia microcontinent; (2) the Internal Zones, which are built up by the Pelagonian zone and the Cycladic massif and (3) the Hellenic Hinterland, which is defined by the Serbomacedonian and the Rhodope massif. This dissertation concentrates in the area of southern and central/eastern Aegean in order to study the exhumation mechanism of high-pressure (HP) rocks, the role of compression and extension in the orogenic evolution of the Hellenides, the influence of pre-existing Mesozoic structures on the Cenozoic deformation pattern and to better understand the connection between the Hellenides and the Anatolides. To do so, geological and structural mapping were combined with kinematic, structural, paleostress (calcite twinning, fault-slip data), strain, petrofabric and vorticity analyses, carried out on central and western Crete island as well as on Amorgos and Astypalea islands. In central Crete, the evolution of windows was controlled by two main contractional phases of deformation. The first phase (D1) was related to the ductile-stage of exhumation. NNW-SSE compression during D1 caused layer- and transport-parallel shortening in the upper thrust sheets (Tripolitsa, Pindos and Uppermost units), resulting in nappe stacking via low-angle thrusting. Synchronously, intracontinental subduction led to HP metamorphism of the lower tectonic units (Plattenkalk and Phyllite-Quartzite units), which, however, did not affect the most external parts of the southern Hellenides. Subsequent upward ductile extrusion of HP-rocks was characterized by both down-section increase of strain and up-section increase of the pure shear component. The second phase (D2) was associated with the brittle-stage of exhumation. D2 was governed by NNE-SSW compression and involved conspicuous thrust-related folding, considerable tectonic imbrication and formation of a Middle Miocene basin. The major D2-related Psiloritis thrust, crosscuts the entire nappe pile and its trajectory partially follows and reworks the D1-related contact between upper and lower (HP) tectonic units. Eduction and doming of the Talea window, was accompanied by gravity sliding of the upper thrust sheets and by out-of-the syncline thrusting. Late-orogenic collapse also contributed to the exhumation process. Therefore, it seems that the HP-rocks of central Crete were exhumed under continuous compression and that the role of extension was previously overestimated. The structural architecture of western Crete was mainly established by two contractional deformation phases followed by an extensional phase. SSW-directed thrusting from Oligocene to Lower Miocene times (D1 phase) led to brittle stacking of the upper thrust sheets (Tripolitsa and Pindos units) and concomitant ductile exhumation-related imbrication of the lower HP tectonic units (Phyllite-Quartzite, Tripali and Plattenkalk units). Kinematic analysis in the Phyllite-Quartzite unit reveals a main southward ductile transport followed by late bulk coaxial deformation. Structural trends of ductile D1 thrusts define a salient bounded to the east by a NE-trending transverse zone (Omalos transverse zone) situated in the western margin of the Lefka Ori window. At the eastern limb of the salient, the trajectories of L1 stretching lineation formed on a gently dipping S1 foliation in the Phyllite-Quartzite unit, show a clockwise rotation with proximity to the transverse zone. This suggests that the latter might have acted as an oblique buttress against the southward extruding Phyllite-Quartzite unit rocks. D2 phase was governed by regional NNE to NNW compression related to a pure compressive to transpressive paleostress regime and involved significant folding and out-of-sequence with respect to D1 thrusting. The early D2a phase is related to the brittle-stage of exhumation of the HP-units and spans from Middle to Upper Miocene. D2a deformation involved thrust-related folding, tectonic imbrication and the formation of a Middle Miocene thrust-top basin, previously described as a supradetachment basin. The F2a folds are characterized by a predominant S(SE)-vergence and show a pronounced curvature of their hinge orientations from a regional E-W to a local NE-SW trend only present close to the transverse zone. In the latter, combined forward-directed imbricate thrusting and backthrusting led to the development of a major pop-up structure and a triangle zone, the latter cored by an Upper Miocene basin. Moreover, the trend of compression axes within the transverse zone are deflected from the regional NNE to NNW orientation to a local (W)NW orientation, which is perpendicular to the transverse zone. These findings suggest that the Omalos transverse zone should have served as an oblique ramp to the southward transport of HP-rocks, while the steep dip of the ramp may has impeded displacement of the Phyllite-Quartzite unit rocks up the ramp acting as a buttress to their foreland propagation. The D2b phase lasted from Upper Miocene to Lower Pleistocene and involved SW-directed thrust-related folding and synchronous sinistral strike-slip faulting. The D2b-related paleostress field is characterized by a NE compression orientation defining a pure compressive to transpressive regime. During Pleistocene, compression gave its place to (W)NW transtension/pure extension. The described kinematic evolution of southern Hellenides in western Crete reveals that the NE-trending transverse zone, which is possibly aligned with an inherited rift-related Mesozoic fault system, exerted significant control on the deformation pattern at progressively shallower crustal levels. The Phyllite-Quartzite unit rocks comprise the body of an extruded crustal scale shear zone confined at its base by a major ductile thrust, the Basal thrust. New finite strain data from the thrust-sense shear zone were used to describe the variation of ductile strain with structural distance (D) from the Basal thrust. Sampling was carried out along three traverses across central and western Crete. The strain ratio in XZ sections (RXZ) was obtained using the theta-curve, the mean object ellipse and the mean radial length methods. All methods give very consistent results. Based on these results, three strain profiles were constructed depicting a non-linear increase of RXZ values with proximity to the Basal thrust. Based on these profiles, an empirical logarithmic function of equation type RXZ=α−βlnD was obtained, describing the relationship between RXZ and D. Deformation in both central and western Crete occurred under approximately plane strain conditions, although deviations towards the fields of constriction and flattening have also been recorded. The vorticity profiles above the Basal thrust plane show a down section increase in the kinematic vorticity number (Wm) from 0.5 to 1 in western Crete and a simple shear-dominated deformation with the presence of local domains with a higher pure shear component in central Crete. A transport-parallel elongation of 20−110% has been estimated for the Phyllite-Quartzite unit, implying that S-directed extrusive flow controlled the formation and exhumation of the Phyllite-Quartzite thrust-sense shear zone. In central Aegean, the Cycladic island of Amorgos consists of two HP-units, the marble-rich Amorgos unit, which is correlated to the Mesozoic cover sequence of the Menderes massif, and the Cycladic Blueschist unit. The field-based structural study shows that the deformation history of the Amorgos HP-rocks was principally governed by Upper Eocene−Lower Miocene ductile to brittle thrusting (D1−D3) followed by Middle−Upper Miocene oblique contractional movements (D4−D5). The D1 phase caused syn-blueschist-facies ductile thrusting of the Cycladic Blueschist unit over the Amorgos unit, with ambiguous kinematics. Progressive deformation under continuous NW-SE compression produced a sequence of imbricate NW-directed thrusts (D2/3) characterized by a stratification of fault-related rocks, with mylonitic zones (D2) giving way downwards to cataclastic zones (D3). Parallelism between slickenside lineations and mylonitic L2 lineations in the D2/3 thrust zones, indicates a continuum of kinematics from ductile to brittle conditions. Ductile D2 thrusting synchronous to greenschist-facies retrogression, was accompanied by mega-sheath folding during constrictional and pure-shear dominated deformation. Brittle D3 thrusting was associated with NW-verging F3 folds trending at high-angle to the transport direction. Orthogonal contraction gave its place to transpression during which the compression orientation changed from NW-SE (D4) to NE-SW (D5). Back-arc related NW-SE pure extension (D6) seems to have been established in post-Upper Miocene times and related high-angle normal faulting affected HP-rocks only after they had already reached the uppermost crustal levels. Therefore, a syn-compressional exhumation process is favored for the HP-rocks of Amorgos island. In eastern Aegean, the island of Astypalea consists of Cretaceous to Eocene carbonate rocks capped by an Upper Eocene flysch, the Astypalea unit, which is correlated to the Mesozoic cover sequence of the Menderes massif and of tectonically overlying Jurassic marbles, which are considered as lateral equivalent of part the Lycian nappes. The deformation history of Astypalea was governed by Oligocene−Lower Miocene thrusting (D1) followed by Middle−Upper Miocene oblique contractional movements (D2) that in turn gave their place to post-Upper Miocene extension (D3, D4). The D1 phase caused NW-directed ductile to brittle thrusting of the Jurassic marbles over the Astypalea unit under continuous NW-SE compression. The stratification of fault-related rocks, with a mylonitic (D1a) upper and a cataclastic (D1b) lower part, as well as the parallelism between slickenside lineations and mylonitic L1a lineations in the D1 thrust zone, indicates a continuum of kinematics from ductile to brittle conditions. In the thrust zone footwall, brittle D1b thrusting was associated with NW-verging F1b folds that refold isoclinal F1a folds. Orthogonal contraction gave its place to WNW triclinic transpression (D2) during which deformation was partitioned in contraction-dominated (NE contraction) and wrench-dominated (NW-directed shearing) domains. N-S transtension to pure extension (D3) seems to have been established in Pliocene times and was followed by WNW transtension possibly active from post-Middle Pleistocene till present. Summarizing, the HP-rocks of southern and central Aegean were exhumed under continuous compression, albeit with opposite kinematics. Compression governed deformation throughout Oligocene to Lower Pliocene (Amorgos, Astypalea) or Lower Pleistocene (Crete) and the area was subjected to transtension/pure extension from Plio-Pleistocene onwards. Therefore, the role of extension in the exhumation of HP-rocks and the orogenic evolution of southern and central/eastern Aegean seems to be overestimated.

Η διπλωματική εργασία συνίσταται στην κατασκευή και λειτουργία μιας πειραματικής διάταξης, η οποία περιλαμβάνει δύο ρομποτικές αρθρώσεις δύο βαθμών ελευθερίας η καθεμία, οκτώ πνευματικά έμβολα τύπου μυών και ισάριθμες αναλογικές βαλβίδες πεπιεσμένου αέρα, μία οθόνη χειρισμού SCADA και έναν Προγραμματιζόμενο Λογικό Ελεγκτή (PLC) για τον έλεγχο της διάταξης. Πιο συγκεκριμένα, η πειραματική διάταξη που κατασκευάστηκε είναι ένας ρομποτικός βραχίονας. Ο βραχίονας αποτελείται συνολικά από τις δύο αρθρώσεις και δύο μεταλλικούς σωλήνες, ο ένας από τους οποίους στερεώθηκε σε πάγκο εργασίας, ενώ ο δεύτερος παρεμβάλλεται μεταξύ των αρθρώσεων. Κάθε άρθρωση έχει εσωτερικά δύο ζεύγη νηματόσχοινων, όπου καθένα προκαλεί από μία κίνηση, περιστροφική με άξονα τον σωλήνα ή περιστροφική περιορισμένη στο επίπεδο που είναι κάθετο στον σωλήνα. Η έλξη του ενός ή του άλλου σκοινιού από κάθε ζεύγος ορίζει τη φορά περιστροφής. Τα νηματόσχοινα, που εκτείνονται εσωτερικά των σωλήνων, εξέρχονται στο κάτω μέρος, όπου εφαρμόζουν σε πνευματικούς μύες, υπεύθυνους για την έλξη. Το άλλο άκρο των μυών είναι στερεωμένο στο δάπεδο, ενώ τροφοδοτούνται με πεπιεσμένο αέρα από κατάλληλες βαλβίδες ρύθμισης πίεσης. Η πίεση του αέρα που παρέχεται στους μύες κάθε στιγμή ελέγχεται μέσω του PLC. Στα πλαίσια των πειραμάτων, αναπτύχθηκαν δύο τρόποι κίνησης του βραχίονα. Στην πρώτη περίπτωση, ο χειριστής έχει τη δυνατότητα να ελέγχει καθεμιά από τις τέσσερις δυνατές κινήσεις ξεχωριστά, μέσω κατάλληλα διαμορφωμένης οθόνης χειρισμού SCADA. Στη δεύτερη περίπτωση, έχει προγραμματιστεί μια προκαθορισμένη κίνηση επίδειξης, που ξεκινά και τερματίζει με εντολή του χρήστη, αλλά δεν μπορεί να επέμβει κατά τη διάρκεια εκτέλεσής της. / -

Ένα από τα σπουδαιότερα προβλήµατα της σύγχρονης αεροδυναµικής και διαστηµικής τεχνολογίας, αν όχι το σπουδαιότερο, είναι αυτό του ελέγχου (control) του οριακού στρώµατος (boundary layer) που αναπτύσσεται (περιβάλλει) ένα στερεό σώµα που κινείται µέσα σ’ ένα ρευστό. Παρ’ όλο που στην αρχή του αιώνα που διανύουµε συµπληρώνονται εκατό περίπου χρόνια από την διατύπωση της έννοιας του οριακού στρώµατος από τον L. Prandtl (1904), η έρευνα στο πρόβληµα αυτό εξακολουθεί να παραµένει επιτακτική και αναγκαία όσο και κατά τα πρώτα χρόνια της ανάπτυξης της αεροπορικής και διαστηµικής τεχνολογίας. Με τον όρο έλεγχο του οριακού στρώµατος εννοούµε την ανάπτυξη µεθόδων - τεχνικών η εφαρµογή των οποίων πάνω στην ροή θα της µεταβάλλει την δοµή και θα της προσδώσει επιθυµητά χαρακτηριστικά. Από τις αρχές του εικοστού αιώνα (1904) ο Prandtl περιέγραψε αρκετές πειραµατικές διατάξεις µέσω των οποίων πραγµατοποιούσε έλεγχο του οριακού στρώµατος. Με την ανάπτυξη της αεροπορικής τεχνολογίας κατά και µετά τον ∆εύτερο Παγκόσµιο Πόλεµο, και αργότερα της διαστηµικής, το πρόβληµα του ελέγχου του οριακού στρώµατος απέκτησε τεράστια σηµασία, ειδικά για την αποφυγή του διαχωρισµού ή της αποκόλλησης (separation) αυτού, της ελάττωσης της αντίστασης (drag) και την αύξηση της άντωσης (lift). Μεταξύ των σπουδαιότερων και πιο αποτελεσµατικών µεθόδων – τεχνικών που αναπτύχθηκαν για τον σκοπό αυτό µπορεί να αναφερθούν: 1. Η κίνηση του στερεού τοιχώµατος (motion of the solid wall) 2. Η επιτάχυνση του οριακού στρώµατος (blowing) 3. Η απορρόφηση (suction) 4. Η έγχυση ίδιου ή διαφορετικού ρευστού (injection, binary boundary layers) 5. Πρόληψη της µετάπτωσης της ροής από στρωτή σε τυρβώδη µε διαµόρφωση κατάλληλων σχηµάτων των στερεών τοιχωµάτων (laminar airfoils) 6. Ψύξη των τοιχωµάτων (cooling) Η προσπάθεια υπολογισµού του σηµείου αποκόλλησης και των συνθηκών που οδηγούν σ’ αυτήν οδήγησε στην επινόηση διαφόρων µεθόδων για την τεχνική της παρεµπόδιση. Σε µια ροή η αποκόλληση µπορεί να εµποδιστεί ή να καθυστερήσει, όπως αναφέρθηκε, µε την εφαρµογή ενεργητικών ή παθητικών µεθόδων ελέγχου, όπως απορρόφηση, έγχυση, παθητικές διατάξεις, ψύξη ή θέρµανση, κλπ. Τέτοιες τεχνικές ελέγχου χρησιµοποιούνται στις άκρες των πτερύγων των αεροσκαφών της Boeing (γεννήτριες στροβίλων), στα αεροσκάφη παλαιότερης γενιάς στις πίσω επιφάνειες καµπυλότητας (flaps) ή στην οδηγούσα ακµή της πτέρυγας στις νεώτερες γενιές, µε τις εµπρόσθιες επιφάνειες καµπυλότητας (slats). Η πιο αποδεκτή τεχνική ελέγχου του οριακού στρώµατος είναι η τεχνική της έγχυσης/απορρόφησης. Σαν τεχνική ελέγχου χρησιµοποιείται από παλιά. Κατά την δεκαετία του ’60 δοκιµαστικές πτήσεις του πειραµατικού αεροσκάφους X-21 έδειξαν ότι η στρωτή ροή διατηρείται πάνω από την πτέρυγα µε την χρήση απορρόφησης µέσα από πολλές σχισµές πάνω σ’ αυτήν. Πρόσφατες δοκιµαστικές πτήσεις ενός µετασκευασµένου αεροσκάφους F-16XL, που χρησιµοποιεί την τεχνική της απορρόφησης πάνω σε ειδικές διατάξεις LERX (LEading Root eXtensions), έδειξαν διατήρηση της στρωτής ροής και µείωση της αντίστασης. Πρόσφατα πειράµατα εφαρµογής απορρόφησης κατά µήκος της οδηγούσας ακµής πτέρυγας έδειξαν ότι, κάτω από κατάλληλες συνθήκες, καθυστερεί η “µόλυνση” (contamination) της ακµής που οφείλεται στις γειτονικές µ’ αυτήν δοµές (κινητήρας, άτρακτος, λοιπές αεροδυναµικές διατάξεις) που συµµετέχουν στην ροή. Πολλοί είναι αυτοί που έχουν προτείνει διάφορες διατάξεις έγχυσης/απορρόφησης. Μεταξύ αυτών συγκαταλέγεται η υβριδική επιφάνεια απορρόφησης (hybrid suction surface) που αποτελείται από µια συστοιχία σχισµών κοντά η µια στην άλλη προς την διεύθυνση της µέσης ροής και η επιλεκτική απορρόφηση (selective suction), στην οποία µικρής έντασης απορρόφηση εφαρµόζεται σε σχισµές τοποθετηµένες σε κατάλληλες θέσεις. Τέλος, και η τοπική απορρόφηση (localized suction) που εφαρµόζεται σ’ ένα µικρό τµήµα της επιφάνειας. Επίσης, µε την ανάπτυξη της µαγνητοϋδροδυναµικής (MHD), της επιστήµης δηλαδή που µελετά τα ροϊκά φαινόµενα όταν το ηλεκτρικά αγώγιµο ρευστό υπόκειται στην επίδραση ενός ηλεκτρικού ή και µαγνητικού πεδίου, προστέθηκε στα µέσα ελέγχου του οριακού στρώµατος ένα επιπλέον. Από την δεκαετία του ’60 το µαγνητικό πεδίο χρησιµοποιείται επίσης σαν τεχνική ελέγχου στην σύγχρονη αεροδυναµική, λόγω της ικανότητας του να σταθεροποιεί την ροή και να εµποδίζει την µετάπτωση της. Χρησιµοποιήθηκε σαν τεχνική ελέγχου στα διαστηµικά οχήµατα που επανέρχονται στην ατµόσφαιρα από το διάστηµα και σε αεροσκάφη που πετούν σε µεγάλα ύψη µε µεγάλες ταχύτητες. Βρίσκει όµως εφαρµογές και στις MHD ροές µέσα σε σήραγγες όπου κι εκεί οι ροές είναι συµπιεστές (γεννήτριες πλάσµατος, MHD επιταχυντές, συσκευές πυρηνικής σύντηξης). Εφαρµογές της MHD υπάρχουν επίσης στα αέρια των νεφελωµάτων που συνθέτουν τα άστρα, στην κίνηση του υδρογόνου του Ήλιου ή ακόµα και στον ηλιακό άνεµο που µεταφέρει τα ιονισµένα σωµατίδια στην επιφάνεια της Γης. Η παρούσα διατριβή αναφέρεται στην µελέτη της χρονοανεξάρτητης διδιάστατης µαγνητοϋδροδυναµικής (MHD) συµπιεστής ροής οριακού στρώµατος πάνω από επίπεδη επιφάνεια µε αντίξοη βαθµίδα πίεσης και µεταφορά θερµότητας και µάζας. Το ερευνητικό µέρος της εργασίας αυτής µπορεί να χωριστεί σε δύο κύρια µέρη (Κεφάλαια ΙΙ και ΙΙΙ). Στο πρώτο µέρος (Κεφάλαιο ΙΙ) γίνεται µελέτη της MHD συµπιεστής ροής στρωτού οριακού στρώµατος µε αντίξοη βαθµίδα πίεσης και µεταφορά θερµότητας και µάζας πάνω από επίπεδη πλάκα. Στο δεύτερο µέρος (Κεφάλαιο ΙΙΙ) µελετάται η MHD συµπιεστή ροή τυρβώδους οριακού στρώµατος µε αντίξοη βαθµίδα πίεσης και µεταφορά θερµότητας και µάζας πάνω από επίπεδη πλάκα. Αρχικά, σε ένα εισαγωγικό Κεφάλαιο (Κεφάλαιο Ι), παρουσιάζονται, πολύ περιληπτικά, οι βασικές έννοιες που είναι απαραίτητες για την κατανόηση της διατριβής καθώς και οι θεµελιώδεις εξισώσεις της µαγνητοϋδροδυναµικής που διέπουν την κίνηση ηλεκτρικά αγώγιµου ρευστού που κινείται υπό την επίδραση µαγνητικού πεδίου. Στο πρώτο µέρος της διατριβής (Κεφάλαιο ΙΙ), όπως αναφέρθηκε, µελετάται αριθµητικά η MHD συµπιεστή ροή στρωτού οριακού στρώµατος µε αντίξοη βαθµίδα πίεσης και µεταφορά θερµότητας και µάζας. Το ρευστό (αέρας) θεωρείται ιδανικό, νευτώνειο, ηλεκτρικά αγώγιµο και το µαγνητικό πεδίο είναι σταθερό και κάθετα εφαρµοζόµενο ως προς την πλάκα και συνεπώς ως προς την κατεύθυνση της ροής. Η αντίξοη βαθµίδα πίεσης, που επιβάλλεται στην ροή, γνωστή ως ροή τύπου Howarth, προκύπτει από µια γραµµικά ελαττούµενη ταχύτητα. Το σύστηµα των µερικών διαφορικών εξισώσεων που περιγράφουν το πρόβληµα έχει αδιαστατοποιηθεί µε τον µετασχηµατισµό των Falkner-Skan, για συµπιεστή ροή, και επιλύεται αριθµητικά χρησιµοποιώντας την µέθοδο του Keller. ix Τα αποτελέσµατα του Κεφαλαίου αυτού αναφέρονται σε τρία είδη ροής: (i) αδιαβατική ροή ρευστού πάνω από την πλάκα, (ii) σε ροή πάνω από θερµαινόµενη πλάκα και (iii) σε ροή πάνω από ψυχόµενη πλάκα. Γίνονται αριθµητικοί υπολογισµοί για κάθε µια από τις παραπάνω περιπτώσεις εφαρµόζοντας συνεχή ή τοπική έγχυση/απορρόφηση, για διάφορες τιµές της έντασης του µαγνητικού πεδίου και για διάφορες τιµές αριθµού Mach του ελεύθερου ρεύµατος πάνω από την επίπεδη επιφάνεια. Εξετάζεται η επίδραση των ανωτέρω µεγεθών σε αυτόν τον τύπο της ροής. Αναλυτικότερα, δείχθηκε µετά τους αριθµητικούς υπολογισµούς, ότι η τεχνική της απορρόφησης διατηρεί την ροή για περισσότερο διάστηµα πάνω από την πλάκα µετατοπίζοντας το σηµείο αποκόλλησης προς το χείλος εκφυγής. Τα αντίθετα αποτελέσµατα δίνει η εφαρµογή έγχυσης. Το µαγνητικό πεδίο που εφαρµόζεται στην πλάκα βοηθά την ροή και την διατηρεί στρωτή πάνω από αυτήν για µεγαλύτερο διάστηµα κατά µήκος της πλάκας. Τα αποτελέσµατα αυτά επιβεβαιώθηκαν για τις τρεις περιπτώσεις της στρωτής ροής (αδιαβατική ροή, θερµαινόµενη και ψυχόµενη πλάκα) και για διάφορους αριθµούς Mach. Στο δεύτερο µέρος (Κεφάλαιο ΙΙΙ) µελετάται αριθµητικά η MHD συµπιεστή ροή τυρβώδους οριακού στρώµατος µε αντίξοη βαθµίδα πίεσης και µεταφορά θερµότητας και µάζας. Για το ρευστό (αέρας) και το µαγνητικό πεδίο ακολουθούνται οι ίδιες παραδοχές µε την περίπτωση της στρωτής ροής. Οι εξισώσεις που περιγράφουν το πρόβληµα προκύπτουν από τις εξισώσεις που έχει προτείνει ο Reynolds για την τυρβώδη ροή οριακού στρώµατος, κατάλληλα τροποποιηµένες για την περίπτωση MHD ροής. Οι εξισώσεις αυτές αδιαστατοποιούνται µε τον µετασχηµατισµό των Falkner-Skan για συµπιεστή ροή και επιλύονται µε την ίδια µέθοδο µε την στρωτή MHD ροή (µέθοδος Keller). Για το τυρβώδες κινηµατικό ιξώδες χρησιµοποιούνται δύο διαφορετικά αλγεβρικά µοντέλα τύρβης, αυτά των Cebeci-Smith και Baldwin-Lomax. Τα µοντέλα αυτά τροποποιήθηκαν ώστε να περιγράφουν το τυρβώδες κινηµατικό ιξώδες και στην περίπτωση της έγχυσης/απορρόφησης. Για τον τυρβώδη αριθµό Prandtl χρησιµοποιήθηκε µια τροποποίηση του µοντέλου των Kays και Crawford. Αριθµητικοί υπολογισµοί έγιναν για τον αέρα, για την περίπτωση που η ροή πάνω από την οριακή επιφάνεια ήταν αδιαβατική ή η επιφάνεια θερµαινόταν ή ψυχόταν. Για κάθε µια από τις παραπάνω περιπτώσεις εξετάζεται η επίδραση του µαγνητικού πεδίου, της τοπικής ή συνεχούς έγχυσης/απορρόφησης και του αριθµού Mach του ελευθέρου ρεύµατος πάνω στο τυρβώδες οριακό στρώµα. Μετά τους αριθµητικούς υπολογισµούς, τα συµπεράσµατα που προκύπτουν για την τυρβώδη ροή είναι παρόµοια µε την στρωτή. Η τεχνική της απορρόφησης βοηθάει στην διατήρηση του τυρβώδους οριακού στρώµατος πάνω από την πλάκα σε αντίθεση µε την έγχυση. Ο συνδυασµός αρχικά έγχυσης και έπειτα απορρόφησης βοηθά στην διατήρηση της ροής για µεγαλύτερο διάστηµα πάνω από την πλάκα, δηλαδή στην µετατόπιση του σηµείου αποκόλλησης προς το χείλος εκφυγής ελαττώνοντας ταυτόχρονα την συνολική αντίσταση σε αυτήν. Αυτό το αποτέλεσµα ισχύει και στην στρωτή ροή. Το µαγνητικό πεδίο βοηθάει την τυρβώδη ροή µετατοπίζοντας το σηµείο αποκόλλησης προς το χείλος εκφυγής. Το αποτέλεσµα αυτό είναι λιγότερο έντονο στην τυρβώδη ροή από ότι στην στρωτή. Τα παραπάνω αποτελέσµατα παρουσιάζονται για τις τρεις περιπτώσεις της τυρβώδης ροής (αδιαβατική ροή, θερµαινόµενη και ψυχόµενη πλάκα), για διάφορους αριθµούς Mach () και για τα δύο µοντέλα τύρβης (C-S και B-L). Στο τέλος του Κεφαλαίου γίνεται σύγκριση των δύο τύπων ροών, στρωτής και τυρβώδους. Λόγω της απουσίας ερευνητικών αποτελεσµάτων πάνω στο συγκεκριµένο αυτό πρόβληµα, τα παραπάνω αποτελέσµατα εκτιµάται ότι είναι πολύ ενδιαφέροντα για την περιγραφή του µηχανισµού ελέγχου του στρωτού και τυρβώδους οριακού στρώµατος για συµπιεστές ροές. / In this thesis the steady two-dimensional magnetohydrodynamic (MHD), compressible boundary layer flow, over a flat plate is numerically studied. The flow is subjected to an adverse pressure gradient, due to a linearly retarded velocity, that is known as Howarth’s flow. The plate is electrically non-conducting and it is subjected to a suction/injection velocity, continuous or localized, normal to it. The case of an impermeable plate is also studied. The plate is parallel to the free stream of a heat-conducting perfect gas (air) flowing with velocity u∞ along the plate. The flow field is subjected to the action of a constant magnetic field which acts normal to the plate. The fluid (air) is considered Newtonian, compressible and electrically conducting. The fundamental equations of MHD flow are presented in Chapter I as well as the characteristic quantities of the boundary layer which are used in this study. The laminar flow is studied in Chapter II where as the turbulent flow is studied in Chapter III. For both cases (laminar and turbulent) the partial differential equations and their boundary conditions, describing the problem under consideration, are transformed using the compressible Falkner-Skan transformation and the numerical solution of the problem is obtained by using a modification of the well known Keller’s box method. The obtained numerical results for the velocity and temperature field, as well as for the associated boundary layer parameters, are shown in figures for different free-stream Mach numbers M∞ and for the case (i) of an adiabatic flow (0wS′=), (ii) heating of the wall () and (iii) cooling of the wall (1wS>1wS<), followed by an extensive discussion. For turbulent flow, in Chapter III, the Reynolds-averaged boundary layer equations are used. Two different turbulent models, namely the model of Cebeci-Smith and Baldwin-Lomax, are used to represent eddy kinematic viscosity and eddy diffusivity of heat. These models are the most simple with acceptable generality and their accuracy has been explored for a wide range of flows for which there are experimental data. It has also been found that they give results sufficiently accurate for most engineering problems. For the turbulent Prandtl number model a modification of the extended Kays and Crawford’s model is also used. In the case of laminar flow (Chapter II) the numerical calculations showed that the application of suction moves separation point downstream, whereas injection moves the separation point towards the leading edge of the plate. The presence of the magnetic field always increases frictional drag on the wall but moves the separation point downstream for every value of free-stream Mach number. Τhis displacement is greater for small values of M∞. The combined influence of the magnetic field, localized injection and localized suction moves separation point downstream reducing frictional drag. These results confirmed for the three cases (adiabatic flow, heating of the wall, cooling of the wall) of the laminar flow and for various free-stream Mach numbers. Since most flows, which occur in practical applications, are turbulent the results in this case (Chapter III) are more important and are similar with those in laminar flow. 162 Precisely, application of suction moves separation point downstream but injection moves separation point towards the leading edge of the plate reducing drag. Application of localized injection and localized suction moves the separation point downstream reducing total drag. The presence of the magnetic field moves separation point downstream increasing frictional drag. The combined influence of magnetic field, localized injection and localized suction moves separation point further downstream as regards the other cases. These results confirmed for the three cases (adiabatic flow, heating of the wall, cooling of the wall) of turbulent flow, for various free-stream numbers and for two turbulent models (C-S and B-L). It is hoped that, in the absence of detailed investigations of this problem, the obtained results, are very interesting and give a clearer insight into the mechanism of controlling a laminar or turbulent boundary layer compressible flow.

Οι πίδακες πλάσματος ατμοσφαιρικής πίεσης διαδραματίζουν ολοένα και σημαντικότερο ρόλο σε διάφορες διαδικασίες επεξεργασίας και εφαρμογής του ψυχρού πλάσματος. Αυτό συμβαίνει λόγω της ιδιαίτερης ιδιότητας τους να παράγουν ενεργά φορτισμένα σωματίδια διατηρώντας τη θερμοκρασία του αερίου σε χαμηλές τιμές. Πρόσφατα, αυτό το ελκυστικό χαρακτηριστικό οδήγησε στην εκτεταμένη χρήση τους σε εφαρμογές που απαιτούν χαμηλές θερμοκρασίες, όπως στην επεξεργασία υλικών και σε βιολογικές εφαρμογές. Η μελέτη δύο τέτοιων εφαρμογών καθώς και η ανάλυση των χαρακτηριστικών εκκένωσης που λαμβάνει χώρα στο εσωτερικό ενός αντιδραστήρα παραγωγής πίδακα πλάσματος αποτελούν τους δύο κεντρικούς άξονες αυτής της διπλωματικής εργασίας. Ένας από τους κύριους στόχους του παρόντος εκπονήματος είναι ο προσδιορισμός των βέλτιστων συνθηκών λειτουργίας ενός συστήματος παραγωγής πίδακα πλάσματος. Ως επόμενο αντικείμενο μελέτης είναι η εφαρμογή ενός δεύτερου παρόμοιου συστήματος παραγωγής πίδακα πλάσματος για τροποποίηση της επιφάνειας πολυμερούς (πολυανθρακικού) με σκοπό την αύξηση της υδροφιλίας του και βελτίωση της βιοσυμβατικότητάς του. Επιχειρείται ανάλυση των μηχανισμών που καθορίζουν την αλληλεπίδραση του πίδακα πλάσματος με το πολυμερές. Τέλος, πραγματοποιείται εφαρμογή του ίδιου συστήματος για επεξεργασία λιποσωμικών μεμβρανών ως μοντέλο βιοσυστήματος. Ειδικότερα: • Στο πρώτο κεφάλαιο αναφέρονται κάποιες βασικές έννοιες και χαρακτηριστικά που αφορούν στο ψυχρό πλάσμα με έμφαση στους πίδακες ψυχρού πλάσματος και παρατίθενται διάφορα παραδείγματα αυτών που έχουν καταγραφεί στη βιβλιογραφία μέχρι σήμερα επιλέγοντας ως κριτήριο κατάταξής τους την τάση τροφοδοσίας. • Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφονται αναλυτικά οι δύο πειραματικές διατάξεις πίδακα πλάσματος ατμοσφαιρικής πίεσης όπου πραγματοποιήθηκε το σύνολο των μετρήσεων. Παρουσιάζονται τα επιμέρους όργανα που χρησιμοποιήθηκαν για τη μέτρηση συγκεκριμένων μεγεθών και ταυτόχρονα παρατίθενται φωτογραφικό υλικό. Tέλος περιγράφονται δύο εφαρμογές του δεύτερου συστήματος που αφορούν στην επεξεργασία του πολυμερούς και των λιποσωμάτων και αναλύονται οι διαγνωστικές τεχνικές που εφαρμόστηκαν. • Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζεται το σύνολο των πειραματικών αποτελεσμάτων. Για τους σκοπούς αυτής της εργασίας πραγματοποιήθηκαν ηλεκτρικές και οπτικές μετρήσεις, μετρήσεις γωνιών επαφής, XPS αναλύσεις και μετρήσεις έντασης φθορισμού. • Στο τέταρτο κεφάλαιο καταγράφονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν από τις επιμέρους μελέτες. Σημειώνονται ενδεικτικές τιμές των παραμέτρων του πρώτου συστήματος πίδακα πλάσματος για βέλτιστη λειτουργία. Επιτυγχάνεται μείωση της γωνίας επαφής έως και 49ο και τονίζεται ο πρωταρχικός ρόλος των διεγερμένων ουδέτερων και μετασταθών σωματιδίων του πίδακα πλάσματος στην επεξεργασία. Τέλος, παρατηρείται ποσοστό διάσπασης-επεξεργασίας των λιποσωμάτων έως 15%. / Non-thermal atmospheric pressure plasma jets are playing an increasingly important role in various plasma processing applications. This is because of their practical capability to achieve enhanced gas phase chemistry without the need of elevated gas temperatures. This attractive characteristic recently led to their extensive use in applications that require low temperatures, such as material processing and biomedical applications. The studies of two applications as well as the analysis of discharge characteristics inside the atmospheric pressure plasma jet are the two principal issues of this thesis. More specifically, one of the main objects of the present thesis is the determination of the optimal operation conditions for an atmospheric plasma jet system. A second, similar atmospheric plasma jet system was applied for surface modification of a polymer (polycarbonate) by increasing its wettability Τhe analysis of mechanisms governing the interaction of plasma jet with the polymer is presented. Finally, the same system was also applied for liposomes treatment considered as biosystem model. Particularly: • In the first chapter a brief report on the general characteristics of plasma is mentioned and a review of the different atmospheric pressure plasma jets developed until today is presented. The plasma jets are classified according to their power sources. • In the second chapter the two different experimental set-ups used are described in details. The specific characteristics of each atmospheric pressure plasma jet are outlined and all the others apparatus used are presented and demonstrated by means of photography. At the end, two applications of the second plasma jet are referred concerning polymer and liposome treatment with their respective diagnostics techniques. • In the third chapter the total experimental measurements are presented. For the goals of this thesis were conducted a plenty of electrical and optical measurements, contact angles measurements, XPS analyses and fluorescence intensity measurements. • In the forth chapter all the conclusions exported of each part are recorded. Firstly, the optimal operational conditions, as excluded from the experimental procedure, are recorded. It is obtained a significant decrease of contact angle until 49ο, emphasizing on the dominant role of the reactive excited neutrals and metastables species. Also modification of the liposome membranes is observed at the percentage of 15%.