Στα πλαίσια της εργασίας θα ασχοληθούμε με την μεθοδολογία υπολογισμού των ρυθμών εκπομπής αέριων ρύπων στα αστικά κέντρα της Ελλάδας. Οι πήγες της ατμοσφαιρικής ρύπανσης διακρίνονται σε σημειακές, επιφανειακές, ανθρωπογενείς και φυσικές. Στο πρώτο στάδιο θα γίνει καταγραφή και κατηγοριοποίηση των διαφόρων πηγών για τις Ελληνικές συνθήκες με βάση την διεθνή βιβλιογραφία. Οι μέθοδοι προσδιορισμού των ρυθμών εκπομπής θα διερευνηθούν. Συνήθως οι υπολογισμοί απαιτούν δυο ειδών παραμέτρους: την ένταση μιας δραστηριότητας (π.χ πόσα χιλιόμετρα διανύονται σε μια περιοχή από τα αυτοκίνητα μιας ορισμένης κατηγορίας σε μια περιοχή), και τον ρυθμό εκπομπής ανά μονάδα της δραστηριότητας (π.χ εκπομπές οξειδίων του αζώτου ανά χιλιόμετρο). Ανάλογα με την πηγή οι μέθοδοι μπορεί να είναι πιο πολύπλοκοι ή να απαιτούν την γνώση μεταβλητών που δεν είναι εύκολο να βρεθούν. Οι διαφορετικές προσεγγίσεις θα συγκριθούν τόσο με βάση την ακρίβεια τους όσο και με την δυνατότητα εφαρμογής τους στην Ελλάδα. Το τελικό αποτέλεσμα της εργασίας θα είναι μια αναλυτική μεθοδολογία υπολογισμού των εκπομπών ρύπων σε μια Ελληνική πόλη και συγκεκριμένα στην πόλη της Πάτρας, όπου θα μελετηθεί η εκπομπή αέριων ρύπων από τα επιβατικά πλοία τα οποία χρησιμοποιούν το λιμάνι της Πάτρας. Η παρούσα εργασία θα στοχεύσει στον προσδιορισμό της συγκέντρωσης αέριων ρύπων (σωματιδίων PM) στο αστικό κέντρο της Πάτρας, λαμβάνοντας ως πηγή ρύπων τα επιβατικά πλοία που παραμένουν στο Λιμάνι της Πάτρας. Η συγκέντρωση των αέριων ρύπων τέλος, θα υπολογισθεί με χρήση της Gaussian Plume Formula [JS Seinfeld and SN Pandis: “Atmospheric Chemistry and Physics: From Air Pollution to Climate Change”, 2nd edition, John Willey & Sons, INC]. / -

Αρχικά, στο πρώτο μέρος της διπλωματικής εργασίας μελετώνται οι πολυδιάστατες στατιστικές τεχνικές της Διαχωριστικής Ανάλυσης και της Ταξινόμησης δεδομένων, με σκοπό το διαχωρισμό διαφορετικών ομάδων αντικειμένων και τη κατάταξη νέων αντικειμένων σε προκαθορισμένο σύνολο ομάδων με τη χρήση ενός κανόνα, αντίστοιχα. Η διαδικασία κατασκευής και αξιολόγησης των κανόνων Ταξινόμησης βασίζεται στη κανονικότητα των δεδομένων. Ενώ ο σχηματισμός των γραμμικών συναρτήσεων Fisher για το διαχωρισμό των δεδομένων, υποθέτει ίσους πίνακες διασποράς. Στη συνέχεια παρατίθεται παράδειγμα εφαρμογής των δύο παραπάνω στατιστικών τεχνικών μέσω του στατιστικού πακέτου SPSS. Στο δεύτερο μέρος, εξετάζεται η διερευνητική τεχνική της Ομαδοποίησης δεδομένων, όπου στοχεύει στην οργάνωση των τιμών των αντικειμένων σε συστάδες. Έτσι ώστε να επιτυγχάνεται η μέγιστη ομοιότητα μεταξύ των παρατηρήσεων μέσα σε κάθε ομάδα και η μέγιστη ανομοιότητα μεταξύ των συστάδων, όπου αρχικά θεωρούνται άγνωστες σε αντίθεση με τη Διαχωριστικής Ανάλυση και της Ταξινόμηση όπου θεωρούνται γνωστές. Ο πιο δημοφιλής τρόπος για τον υπολογισμό της ομοιότητας είναι η απόσταση, όμως η εφαρμογή των αλγορίθμων συσταδοποίησης είναι πιο αποδοτικοί για την ομαδοποίηση των δεδομένων. Τέλος, εφόσον οι αλγόριθμοι ομαδοποίησης χωριστούν σε δυο κατηγορίες επιδιώκεται η σύγκριση μεταξύ τους, ως προς την αποτελεσματικότητα τους, με τη χρήση του στατιστικού πακέτου SPSS. / -

Στην παρούσα εργασία μελετάται πειραματικά η ανάπτυξη μεμβρανών πορώδους αλουμίνας με ελεγχόμενο πάχος, διάμετρο πόρου, σε ηλεκτρολύτη οξαλικού οξέος συγκεντρώσεως 0.3Μ με εφαρμοζόμενη τάση 40V και 50V. Για την κατανόηση του μηχανισμού της δημιουργίας των μεμβρανών πορώδους αλουμίνας γίνεται μια βιβλιογραφική παρουσίαση των μοντέλων ανάπτυξης της. Από τα πειράματα προκύπτει ότι ο ρυθμός ανάπτυξης του πάχους της μεμβράνης ακολουθεί τον νόμο του Faraday με απόδοση που εξαρτάται από την τάση ανοδίωσης. Τέλος υπολογίζεται η ενέργεια ενεργοποίησης για την αντίδραση του σχηματισμού της πορώδους αλουμίνας. Η ενέργεια ενεργοποίησης που αφορά την αντίδραση του αλουμινίου με τον ηλεκτρολύτη. / Ιn the present study, the synthesis of porous alumina membranes with controlled thickness and pore diameter is investigated. More specifically, the experimental condition under study was oxalic acid 0.3M under an applied voltage of 40V and 50V. In order to understand the growth mechanism of the porous alumina membrane formation, a bibliographic view of the growth models is presented. The experiments result in the conclusion that the thickness growth rate of the porous alumina membrane obeys the Faraday law for electrolysis with an efficiency being dependent on the anodization applied voltage. Finally, the activation energy for the porous alumina formation concerning the reaction of aluminum with the electrolyte, is calculated.

Στην παρούσα Μεταπτυχιακή Διπλωματική Εργασία μελετάται το πρόβλημα των θωρακίσεων ακτινοπροστασίας σε τρεις χαρακτηριστικούς χώρους ενός εργαστηρίου Πυρηνικής Ιατρικής, σύμφωνα με τους Κανονισμούς Ακτινοπροστασίας. Οι υπολογισμοί έγιναν με την εφαρμογή λογιστικών φύλλων Microsoft Excel. Ο σκοπός των κάθε είδους θωρακίσεων ιοντιζουσών ακτινοβολιών είναι η μείωση της δόσης της ακτινοβολίας στην οποία εκτίθενται και απορροφούν οι εργαζόμενοι, οι ασθενείς/εξεταζόμενοι αλλά και οι απλοί επισκέπτες σε χώρους ακτινοβόλησης ή γειτονικών, μέσα στα επιτρεπτά όρια. Στην μελέτη αυτή υπολογίζεται το πάχος θωράκισης που χρειάζεται να τοποθετηθεί σε έναν χώρο έτσι ώστε να μην γίνεται υπέρβαση των Περιοριστικών Επιπέδων Δόσεων (Π.Ε.Δ.). Τα πιο κοινά υλικά θωράκισης είναι ο μόλυβδος, το μπετό/σκυρόδεμα και ο σίδηρος. Ο πρώτος χώρος περιέχει ένα ραδιοϊσότοπο, μέσα σε κρύπτη, ενώ υπολογίζεται και ο ρυθμός δόσης σε ένα άτομο, το οποίο μπορεί να βρίσκεται είτε μέσα στον ίδιο χώρο είτε σε παρακείμενο. Ο δεύτερος χώρος περιέχει δύο ραδιοϊσότοπα, και υπολογίζεται η συνολική θωράκιση που απαιτείται. Ο τρίτος χώρος είναι ο χώρος αναμονής ενός πραγματικού εργαστηρίου Πυρηνικής Ιατρικής, μέσα στον οποίο μπορούν να υπάρχουν ταυτόχρονα μέχρι επτά ασθενείς, σε κάθε έναν από τους οποίους έχει χορηγηθεί το απαραίτητο ραδιοφάρμακο για την δική του εξέταση. Επιπλέον, λαμβάνεται υπ’ όψιν η ενδοαπορρόφηση σε κάθε ασθενή, θεωρώντας ότι αποτελείται από έναν κύλινδρο (το σώμα) και μια σφαίρα (το κεφάλι). Ο χώρος αναμονής περιβάλλεται από τον διάδρομο, την αίθουσα αιμοληψιών, το θερμό εργαστήριο, το δωμάτιο εφαρμογής και ο χώρος της γ-κάμερας. Η εφαρμογή λογιστικών φύλλων Microsoft Excel επελέγη για την υλοποίηση των υπολογισμών, ούτως ώστε οι εξισώσεις και οι υπολογισμοί να είναι ανοικτοί και εύκολα επαληθεύσιμοι από τον χρήστη. Επιπλέον, το πακέτο Microsoft Excel καθώς και η λειτουργία του είναι ευρέως διαδεδομένα. Ο χρήστης έχει πλήρη έλεγχο σε κάθε παράμετρο του κάθε χώρου, όπως π.χ. διαστάσεις του χώρου, ραδιοϊσότοπο και ενεργότητα, εξέταση, μέγεθος ασθενούς, κατηγορία παρακείμενων χώρων, υλικό θωράκισης κτλ. Η εφαρμογή διαβάζει αυτόματα ό,τι πληροφορίες απαιτούνται (π.χ. Περιοριστικά Επίπεδα Δόσης, Half-Value Layer κτλ.) από τον πίνακα δεδομένων, ο οποίος και αυτός μπορεί να ενημερωθεί ή εμπλουτιστεί από τον χρήστη, και υπολογίζει τις ζητούμενες θωρακίσεις. Τέλος, η εφαρμογή έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε να είναι ευέλικτη και να μπορεί εύκολα να χρησιμοποιηθεί για άλλους χώρους και εργαστήρια, είτε ως έχει είτε με μικρές τροποποιήσεις. / This Master Thesis studies the problem of radiation protection shielding in three typical areas of a Nuclear Medicine Laboratory, in accordance with Radiation Protection Regulations. The actual calculations are performed using the spreadsheet software package Microsoft Excel. The purpose of any type of ionizing radiation shielding is to reduce to within the allowable limits the dose of radiation that workers, patients and ordinary visitors are exposed to and absorb either in radiation areas or in adjacent ones. In this study the thickness of shielding which needs to be placed in an area so as not to exceed the Dose Constraints is calculated. The most common shielding materials are lead, concrete and iron. The first area contains a radioisotope within a crypt, and the dose rate is calculated to an individual, who may be located either within the same room or in an adjacent one. The second area contains two radioisotopes, and the required total shielding is calculated. The third area is the waiting room of an actual Nuclear Medicine laboratory, in which up to seven patients, each of whom has been administered the necessary radiopharmaceutical for his examination, can exist simultaneously. The internal absorption of each patient is taken into account, modeling the patient as consisting of a cylinder (the body) and a sphere (the head). The waiting room is surrounded by a corridor, the blood sampling room, the hot lab, the radionuclide administration area, and the gamma camera area. The spreadsheet application Microsoft Excel was chosen for the implementation of the calculations, so that the equations and calculations be open and easily verifiable by the user. In addition, Microsoft Excel and its use are widespread. The user has full control over every aspect of each area, e.g. dimensions of space, radioisotope and activity, examination, patient size, category of adjacent area, shielding material etc. The application automatically reads the required information (e.g. Dose Constraints, Half-Value Layer etc.) from the data table, which may also be updated and enriched by the user, and calculates the required shielding. Finally, the application is designed to be flexible and can easily be used for other areas and laboratories, either as it is or with minor modifications.

Η κατανόηση των φαινομένων που λαμβάνουν χώρα κατά την αλληλεπίδραση κυττάρου βιοϋλικού και η συσχέτιση μηχανικών παραμέτρων του κυττάρου με πολύπλοκες διεργασίες στο εξωκυττάριο (ECM) περιβάλλον οδηγεί το μέλλον στο σχεδιασμό των βιοϋλικών. Σκοπός της διατριβής ήταν η διερεύνηση της προσκόλλησης και των μεταβολών των μηχανικών ιδιοτήτων οστεοβλαστών στους αρχικούς χρόνους προσκόλλησης σε υπόστρωμα του βιοπολυμερούς χιτοζάνης. Η προετοιμασία υποστρωμάτων χιτοζάνης έγινε με ομοιοπολική πρόσδεση του βιοπολυμερούς σε επιφάνεια γυαλιού (επιφάνεια ελέγχου). Με φασματοσκοπία φωτοηλεκτρονίων από ακτίνες Χ επιβεβαιώθηκε η μεταβολή της επιφανειακής χημικής σύστασης. Η μέση επιφανειακή τραχύτητα, με χρήση Μικροσκοπίας Ατομικής Δύναμης, βρέθηκε 4 φορές μεγαλύτερη στη χιτοζάνη σε σύγκριση με το γυαλί, ενώ η μέση γωνία διαβροχής ήταν περίπου 3 φορές μεγαλύτερη στη χιτοζάνη. Ο αριθμός και η μέση επιφάνεια εξάπλωσης των προσκολλημένων κυττάρων, προσδιορίστηκαν από φωτογραφίες ηλεκτρονιακού μικροσκοπίου σάρωσης και χρήση λογισμικού ανάλυσης εικόνας. Μέχρι τα 30 λεπτά, ο αριθμός ήταν μεγαλύτερος στη χιτοζάνη, ενώ μετά τα 45 λεπτά, στο γυαλί. Σε όλους τους χρόνους, η μέση επιφάνεια εξάπλωσης ήταν μεγαλύτερη στη χιτοζάνη. Για την ποσοτικοποίηση της προσκόλλησης, χρησιμοποιήθηκε η τεχνική της μικροπιπέττας σε πειράματα αποκόλλησης μεμονωμένων οστεοβλαστών. Υπολογίστηκε η “ώθηση αποκόλλησης”, I, ως το ολοκλήρωμα της εφαρμοζόμενης δύναμης στο χρόνο (I=SFdt) για την πλήρη αποκόλληση ενός κυττάρου και βρέθηκε στατιστικά μεγαλύτερη στη χιτοζάνη σε όλους τους χρόνους. Με την τεχνική Ποσοτικής Αλυσιδωτής Αντίδρασης Πολυμεράσης, η έκφραση των γονιδίων ιντεγκρινών αν, α4, β1 και β3 βρέθηκε σημαντικά αυξημένη στη χιτοζάνη από τα 30 στα 120 λεπτά. Με συνεστιακό μικροσκόπιο σάρωσης, παρατηρήθηκε αυξημένη έκφραση της κινάσης εστιακής προσκόλλησης στη χιτοζάνη στα 30 και στα 120 λεπτά. Τέλος, χρησιμοποιήθηκε η τεχνική της μικροπιπέττας σε πειράματα εφελκυσμού και ερπυσμού των οστεοβλαστών και υπολογίστηκαν οι μεταβολές του μέτρου Young, Ε, και του φαινόμενου ιξώδους, η. Οι μέσες τιμές βρέθηκαν αυξημένες στην πορεία της προσκόλλησης στις δύο επιφάνειες, παρουσιάζοντας υψηλότερες τιμές στη χιτοζάνη. Η παρούσα διατριβή είναι μια ολοκληρωμένη φαινομενολογική προσέγγιση της μηχανικής συμπεριφοράς της οστεοβλάστης κατά την προσκόλληση. Η προσκόλληση στη χιτοζάνη συνοδεύεται από μεταβολές στη μηχανική συμπεριφορά και συνδέεται με κρίσιμες βιοχημικές διεργασίες. / The understanding of the phenomena that take place during cell-biomaterial interaction and the correlation of cell mechanical parameters with complicated processes at the extracellular environment (ECM) is driving the future of biomaterial design. The aim of the present study was the investigation of attachment and of alterations of mechanical properties of osteoblasts during the initial phase of attachment on chitosan biopolymer substrate. The preparation of the chitosan substrates was done with covalent immobilization of the biopolymer on glass surface (control substrate). X-Ray photolelectron spectroscopy confirmed the alteration of the surface chemical composition. Mean surface roughness, as measured by Atomic Force Microscopy, was increased 4-fold compared to glass, while the mean contact angle was found 3 times higher on chitosan substrate. The mean number and spreading area of the attached cells, were determined by Scanning Electron Microscopy images and the use of image processing program. Up to 30 minutes, the number of attached cells was higher on chitosan, while after 45 minutes, it was on glass. At all time points, the mean spreading area was greater on chitosan. To quantify attachment, the micropipette aspiration technique was used at experiments of detachment of individual osteoblasts. The ‘’detachment impulse’’, I, was calculated, as the integral of the applied force at time required (I=SFdt) for complete detachment of one cell, and it was found statistically higher on chitosan at all attachment times. With the quantified Polymerase Chain Reaction, the αν, α4, β1 and β3 gene integrin expression was found significantly increased from 30 to 120 minutes of attachment on chitosan. Using confocal scanning microscopy, higher expression of focal adhesion kinase was observed on chitosan at 30 and 120 minutes of attachment. Additionally, the micropipette aspiration technique was used at stretching and creep experiments so as to calculate the alterations of cell’s Young modulus, E, and apparent viscosity, η. Mean values were increased at the course of spreading for both surfaces, demonstrating greater values on chitosan. The present study is a complete phenomenological approach of the mechanical behavior of osteoblasts during attachment. Attachment on chitosan is accompanied by alterations of the mechanical behavior and is associated with critical biochemical processes.

Τα τελευταία χρόνια τόσο σε διεθνές όσο και σε εθνικό επίπεδο έχει δοθεί βαρύτητα στην ανίχνευση της εμβρυϊκής υποξίας κατά τη διάρκεια της κύησης και του τοκετού, καθώς είναι σαφής η άμεση συσχέτισή της με βραχυπρόθεσμες και απώτερες επιπλοκές του νεογνού. Η επιτυχής έκβαση ενός τοκετού εξαρτάται κυρίως από τον έγκαιρο εντοπισμό της δημιουργίας της εμβρυϊκής υποξίας και η ανάγκη για την υλοποίηση υπολογιστικών συστημάτων για την έγκαιρη διάγνωσή της είναι συνεχής και αυξανόμενη. Στα πλαίσια της διδακτορικής διατριβής σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε ένα πρωτότυπο σύστημα διάγνωσης της πρόωρης οξέωσης του εμβρύου κατά τη διάρκεια του τοκετού, το οποίο βασίστηκε στην επεξεργασία του εμβρυϊκού καρδιακού ρυθμού και στην ανάλυση της εμβρυϊκής παλμικής οξυμετρίας. Στόχος του συγκεκριμένου συστήματος είναι να αποτελέσει ένα βοηθητικό σύστημα διάγνωσης της εμβρυϊκής υποξίας και να συμβάλει στη λήψη αποφάσεων σχετικά με το χρόνο αποπεράτωσης του τοκετού, με σκοπό την πρόληψη άμεσων και απώτερων σοβαρών νεογνικών επιπλοκών. Ειδικότερα, η υλοποίηση του προτεινόμενου συστήματος βασίστηκε στην εφαρμογή του συνεχούς μετασχηματισμού κυματιδίων και της προσαρμοστικής προσέγγισης με τη χρήση του αλγορίθμου matching pursuit για την ανάδειξη της «κρυμμένης» πληροφορίας που μεταφέρει ο εμβρυϊκός καρδιακός ρυθμός στις πολύ χαμηλές συχνότητες. Συνδυάζοντας τα αποτελέσματα των παραπάνω τεχνικών επεξεργασίας, και ιδιαίτερα του αλγορίθμου matching pursuit, με τον προσδιορισμό του συνολικού χρόνου χαμηλού κορεσμού του αρτηριακού εμβρυϊκού αίματος, υλοποιήθηκε, με τη χρήση ενός διαμεριστικού αλγορίθμου, το προτεινόμενο σύστημα. Η ανάπτυξη αυτού του συστήματος αποτελεί μια καινοτόμα και πολλά υποσχόμενη προσέγγιση στην προσπάθεια της διάγνωσης της εμβρυϊκής υποξίας δεδομένου ότι παρουσιάζει υψηλή ειδικότητα και θετική προγνωστική αξία συμβάλοντας στην επίλυση του σοβαρότερου μειονεκτήματος της κλασσικής καρδιοτοκογραφίας που είναι η χαμηλή τιμή των αντίστοιχων προγνωστικών δεικτών. / In the last few years the research community has given great attention to the detection of antepartum and intrapartum fetal hypoxia, given its direct impact on both short- and long-term neonatal morbidity and mortality. The successful completion of labor depends mainly on the prompt identification of fetal hypoxia. The development of computational systems for the early diagnosis of restricted fetal oxygen supply is therefore of critical importance. This thesis involves the design and development of an innovative system for the early detection of acidosis, which was based on the fetal heart rate processing and fetal pulse oximetry analysis. The aim of the system is to comprise a computer-aided diagnostic system of fetal hypoxia and to contribute to the decision making regarding the labor completion time, in order to prevent short- and long-term neonatal complications. Specifically, the development of the system was based on the implementation of continuous wavelet transform and adaptive approximation using the matching pursuit algorithm, in order to reveal the “hidden” information conveyed in the very low frequency range of the fetal heart rate. The system involves the combination of the results of the above-mentioned processing techniques, and especially of the matching pursuit algorithm, along with the calculation of the duration of fetal arterial low oxygen saturation, applying a commonly used clustering algorithm. The proposed system is an innovative and promising approach towards the early diagnosis of fetal hypoxia, given its high specificity and positive predictive value, thus effectively addressing the major drawback of clinical cardiotocography.

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.

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη του αντίστροφου καθορισμού πηγής (inverse source localization problem) και του ρυθμού μ (mu). Έχοντας ως δεδομένο το σήμα του ΗΕΓ γίνεται προσπάθεια µέσω της εφαρμογής της μεθόδου Ανάλυσης Ανεξάρτητων συνιστωσών (ICA) να προσδιοριστούν οι συνιστώσες οι οποίες σχετίζονται με τις περιοχές του εγκεφάλου που ενεργοποιούνται από την κίνηση των χεριών. Με βάση τη λειτουργία της αισθητηριοκινητικής περιοχής του εγκεφάλου και τις ιδιότητες του ρυθμού μ, γίνεται μια μελέτη πάνω στις συνιστώσες που προκύπτουν από την ICA τόσο σε δεδομένα από πραγματική κίνηση, όσο και σε δεδομένα από νοερή κίνηση, καθώς και στην εφαρμογή που μπορεί να υπάρχει σε συστήματα Διεπαφής Εγκεφάλου – Υπολογιστή. / The subject of this diploma thesis is the study of the inverse source localization problem and the mu rhythm. Performing Independent Component Analysis (ICA) on EEG data, we try to specify the components that are related to the brain areas activated by hand movement. By focusing on the function of the somatosensory brain area and the properties or mu rhythm, we study the components resulting from Independent Component Analysis on data of both real and imaginary movement, as well as the possible implementations on Brain – Computer Interface systems.

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

Η παρούσα διπλωματική εργασία, πραγματεύεται την εύρεση της κυματομορφής της μεταβολής της φωτεινότητας φωτονίων που διέρχονται από το χέρι ανθρώπου και δίνουν πληροφορία για την αρτηριακή πίεση και κατ’ επέκταση τον υπολογισμό του καρδιακού ρυθμού ενός ατόμου με τη χρήση τεχνικών επεξεργασίας εικόνας. Χρησιμοποιώντας μια σειρά από διόδους εκπομπής, στο ορατό και υπέρυθρο φάσμα, κατευθύνουμε το φως προς ένα δίκτυο ιστών όπου αυτό είναι λεπτό και το διαπερνά (δάκτυλο, λοβίο αυτιού κλπ). Στη συνέχεια, μέσω μιας βιντεοκάμερας παίρνουμε τα υπό εξέταση δεδομένα. Συγκρίνοντας την απορρόφηση του φωτός στις διαδοχικές εικόνες και ύστερα από κατάλληλη επεξεργασία των εικόνων με τη βοήθεια του Matlab οδηγούμαστε στην εύρεση του καρδιακού ρυθμού. / The present thesis deals with the determination of the waveform that depicts the fluctuation of the brightness of photons which pass through the hand of a person and provides information for the arterial pressure. Exploiting the results through digital image processing techniques, subject’s cardiac rhythm can be conclusively calculated. Using a series of diodes emitting in the visible spectrum along with a second series of diodes emitting in the infrared spectrum, we direct their light to a part of the human tissue which is thin (finger, earlobe etc) and can be easily penetrated. Afterwards via a CCD video camera we capture picture data of the light that is not absorbed. Cardiac rhythm can be calculated by comparing the absorption of light in successive pictures processed by digital imaging processing tools of Matlab.