Η παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή εντάσσεται ερευνητικά στην περιοχή της Στατιστικής Θεωρίας Αποφάσεων και ειδικότερα στην εκτίμηση των παραμέτρων στο μοντέλο της διπαραμετρικής εκθετικής κατανομής με παράμετρο θέσης μ και παράμετρο κλίμακος σ. Θεωρούμε ένα δείγμα n τυχαίων μεταβλητών, καθεμία από τις οποίες ακολουθεί την διπαραμετρική εκθετική κατανομή. Λογοκρίνουμε κάποιες αρχικές παρατηρήσεις και έστω ότι τερματίζουμε το πείραμά μας πριν αποτύχουν όλες οι συνιστώσες. Τότε προκύπτει ένα διπλά διακεκομμένο δείγμα διατεταγμένων παρατηρήσεων. Η εκτίμηση των παραμέτρων της διπαραμετρικής εκθετικής κατανομής, γίνεται από το συγκεκριμένο δείγμα. Πρώτα μελετάμε κάποιες βασικές έννοιες της Στατιστικής και της Εκτιμητικής και βρίσκουμε εκτιμητές για τις παραμέτρους. Πιο συγκεκριμένα, βρίσκουμε αμερόληπτο εκτιμητή ελάχιστης διασποράς, εκτιμητή μέγιστης πιθανοφάνειας, εκτιμητή με την μέθοδο των ροπών και τον βέλτιστο αναλλοίωτο εκτιμητή σε συγκεκριμένη κλάση, αντίστοιχα και για τις δύο παραμέτρους. Σαν βελτίωση των προηγούμενων εκτιμητών, ακολουθούν οι εκτιμητές τύπου Stein και, ολοκληρώνοντας, ασχολούμαστε με πρόβλεψη κατά Bayes για μια μελλοντική παρατήρηση / The present master thesis deals with the estimation of the location parameter μ and the scale parameter σ of the two-parameter exponential distribution. A sample n of random variables from the two-parameter exponential distribution is assumed. Part of the initial variables is censored and the experiment is terminated before all the components fail. A doubly censored sample emerges from which the two-parameter exponential distribution's parameters are estimated. First of all, basic Statistics' concepts are studied in order to estimate the parameters. More specifically, the Minimum Variance Unbiased Estimator (MVUE), the Maximum Likelihood Estimator (MLE), the estimator based on the Method of Moments and the best affine equivariant estimator are computed for both the parameters. To improve the previous estimators, the Stein method is used and to conclude the Bayes prediction is used for future observation

Η σεργλυκίνη (SG) είναι μια πρωτεογλυκάνη που εκφράζεται και εκκρίνεται από το σύνολο σχεδόν των αιμοποιητικών κυττάρων, ενώ αποτελεί την κύρια πρωτεογλυκάνη η οποία εκκρίνεται από τις κυτταρικές σειρές πολλαπλού μυελώματος (ΠΜ). Έχει βρεθεί ότι η SG συμμετέχει στη ρύθμιση πληθώρας παραγόντων που εμπλέκονται σε αντιδράσεις φλεγμονής. Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι η SG που εκκρίνεται από τα μυελωματικά κύτταρα έχει την ικανότητα να αναστέλλει τόσο την κλασσική όσο και τη λεκτινική οδό του συστήματος του συμπληρώματος, ενώ δε φαίνεται να έχει καμία επίδραση στο εναλλακτικό μονοπάτι. Επιπρόσθετα η SG δεν έχει την ικανότητα να προκαλεί την ενεργοποίηση κάποιου από τα τρία μονοπάτια του συμπληρώματος. Βρέθηκε ότι η ανασταλτική δράση της SG εκδηλώνεται μέσω της αλληλεπίδρασής της με τους παράγοντες C1q και MBL. Οι γλυκοζαμινογλυκανικές (GAGs) αλυσίδες της SG είναι υπεύθυνες για τη δέσμευση με την κολλαγονούχα ουρά του παράγοντα C1q, ενώ στη δέσμευση με την MBL πρωτεΐνη πέρα από τη συμμετοχή των GAG αλυσίδων απαιτείται και ο πρωτεϊνικός κορμός της SG. Επιπλέον βρέθηκε ότι αλυσίδες CS-E ελαττώνουν την ικανότητα δέσμευσης της SG με τα μόρια C1q και MBL. Οι αλληλεπιδράσεις της SG με τον C1q και την MBL βρέθηκε ότι είναι ιοντικού χαρακτήρα και σε αντίθεση με τη δέσμευση της SG με την MBL, που εξαρτάται από την παρουσία των ιόντων Ca2+, η αλληλεπίδραση της SG με τον C1q είναι ανεξάρτητη των ιόντων αυτών. Αν και τα επίπεδα της SG στον ορό των ασθενών με ΠΜ εμφανίζονται αυξημένα σε σχέση με τους φυσιολογικούς μάρτυρες, δεν εντοπίστηκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές στην δραστικότητα της κλασσικής και της εναλλακτικής οδού του συμπληρώματος στους ασθενείς με ΠΜ και στους φυσιολογικούς δότες. Ωστόσο ενδιαφέρον αποτελεί το γεγονός ότι στους ασθενείς με ΠΜ τα υψηλά επίπεδα SG στον ορό εμφάνισαν τάση συσχέτισης με ελαττωμένη δραστικότητα της κλασσικής οδού του συμπληρώματος. Επιπρόσθετα, η SG που εκκρίνεται απ τα μυελωματικά πλασματοκύτταρα έχει την ικανότητα να προστατεύει τα κύτταρα αυτά από την επίδραση του συμπληρώματος, μετά την ενεργοποίησή του με τη χρήση φαρμάκων. Φαίνεται ότι και η SG της μεμβράνης των μυελωματικών κυττάρων παρουσιάζει προστατευτική δράση έναντι του συμπληρώματος, μιας και κύτταρα που δεν εκφράζουν SG στην επιφάνειά τους είναι δύο με τρείς φορές περισσότερο ευαίσθητα στη δράση του συμπληρώματος, σε σχέση με κύτταρα που την εκφράζουν. Προτείνουμε ότι τόσο η εκκρινόμενη όσο και η δεσμευμένη στην κυτταρική επιφάνεια SG προστατεύουν τα μυελωματικά πλασματοκύτταρα κατά την ανοσοθεραπεία και συμβάλουν στην επιβίωσή τους. Στην παρούσα μελέτη δείξαμε ότι η SG αλληλεπιδρά με το κολλαγόνο τύπου Ι, την πιο άφθονη μορφή κολλαγόνου στο οστό. Επιπλέον βρέθηκε ότι η SG της κυτταρικής επιφάνειας συμμετέχει στην προσκόλληση των μυελωματικών κυττάρων στο κολλαγόνο τύπου Ι. Η αλληλεπίδραση αυτή φαίνεται ότι επάγει την έκφραση από τα μυελωματικά πλασματοκύτταρα των ΜΜΡ-2 και ΜΜΡ-9. Επιπρόσθετα, υπολογίστηκαν τα επίπεδα των ΜΜΡ-2 και ΜΜΡ-9 στον ορό και στο μυελό ασθενών με ΠΜ. Βρέθηκε ότι στον ορό των ασθενών με ΠΜ τα επίπεδα των δύο ενζύμων εμφανίζονται ελαττωμένα σε σχέση με τα φυσιολογικά δείγματα, ενώ αντίθετα στον μυελό των ασθενών η ΜΜΡ-2 βρέθηκε σημαντικά αυξημένη σε σχέση με τους φυσιολογικούς δότες. Καμία μεταβολή δεν παρατηρήθηκε στα επίπεδα της ΜΜΡ-9. Τέλος τα επίπεδα της ΜΜΡ-2 του μυελού ασθενών με ΠΜ βρέθηκε ότι σχετίζονται τόσο με τα επίπεδα του ενζύμου στον ορό, όσο και με τον δείκτη οστικής απορρόφησης ΝΤx, υποδηλώνοντας τη συμμετοχή της στην παθοβιοχημεία της οστικής νόσου που εμφανίζεται στο ΠΜ. Αντιθέτως καμία συσχέτιση δεν βρέθηκε για την ΜΜΡ-9, δηλώνοντας ότι ίσως το ένζυμο αυτό να εμπλέκεται σε άλλες διεργασίες που επιτελούνται στο ΠΜ. / Serglycin (SG) is a proteoglycan expressed by hematopoietic cells and is constitutively secreted by multiple myeloma (MM) cells. SG participates in the regulation of various inflammatory events. We found that SG secreted by human MM cell lines inhibits both the classical and lectin pathways of complement, without influencing alternative pathway activity. It was also shown that SG could not initiate any activation of the complement system. The inhibitory effect of SG is due to direct interactions with C1q and mannose binding lectin (MBL). C1q-binding is mediated through the glycosaminoglycan moieties of SG, whereas binding to MBL requires the presence of SG protein core. Interactions between SG and C1q as well as MBL are diminished in the presence of chondroitin sulfate type E. In addition, we localized the SGbinding site to the collagen-like stalk of C1q. Interactions between SG and C1q as well as MBL are ionic in character and only the interaction with MBL was found to be partially dependent on the presence of calcium. Although we found the serum levels of SG to be elevated in patients with MM compared to healthy controls, no statistical significant differences were observed for classical and alternative pathway activity in sera between MM patients and healthy donors. Despite that, it is proved that increase levels of SG show a tendency to correlate with decreased levels of classical pathway activity in serum of MM patients. Moreover, we found that SG expressed from myeloma plasma cells protects these cells from complement activation induced by treatment with anti-thymocyte immunoglobulins. It is also demonstrated that SG on the surface of MM cells inhibits complement deposition on the membrane of these cells. Cells which do not express SG on its’ surface are 2-3 times more sensitive to complement attack compared with cells expressing high levels of SG. This might protect myeloma cells during immunotherapy and promote survival of malignant plasma cells. Moreover, it is shown that SG from MM cells is capable to interact with collagen type I, the most abundant collagen in bone. Furthermore, SG is present on the surface of myeloma plasma cells and it is involved in the adhesion of MM cells to collagen type I in bone marrow microenvironment. In addition, it is shown that the interaction of myeloma plasma cells to collagen type I, mediated by cell surface SG, induces expression and secretion of both MMP-2 and MMP-9 from MM cells. Along the process, we have investigated levels of MMP-2 and MMP-9 in serum and marrow of patients with MM. Decreased levels of both MMP-2 and MMP- 9 in serum of MM patients have been observed compared to healthy donors. Instead, MMP-2 was found to be increased in bone marrow of MM patients compared to control samples, while no differences observed for MMP-9. Finally, marrow levels of MMP-2 seem to correlate with serum levels of the enzyme along with a marker of bone resorption, NTx. This might indicate the implication of MMP-2 in the pathogenesis of bone disease in MM. Even though, no correlation of MMP-9 with NTx was observed, proving that MMP-9 may play a significant role in different pathogenetic mechanism occurring in MM.

The advent of efficient genome sequencing tools and high-throughput experimental biotechnology has lead to an enormous progress in life sciences. Among the most important innovations is the microarray technology. It allows to quantify the expression of thousands of genes simultaneously by measuring the hybridization from a tissue of interest to probes on a small glass or plastic slide. Before launching into microarray research it is important to recall that the characteristics of this data include a fair amount of noise and an atypical dimensionality (which makes difficult the use of classic statistics tools – experimental samples in the order of dozens and measured parameters in thousands or tens of thousands). Therefore, the main goal of this thesis is the development of adequate computational methods and algorithms, capable of extracting valuable biological knowledge from this type of data. Applications of microarray technology as a tool for gene expression analysis range from the assignment of functional categories for genes of unknown biological function (based on the analysis of genes with already established biological role), to precise and early diagnosis of different tumor malignancies. However, the main goal of computational analysis of gene expression data is the extraction of regulatory knowledge at genetic level that may be used to provide a broader understanding on the functioning of complex cellular systems. In this direction, revealing the structures of regulatory networks based of gene expression data becomes a pivotal task. The thesis contributes with a framework for the discovery of biological functional category of genes based on the synergy of ICA and a dynamic SOM-based clustering algorithm, that accurately finds groups of co-regulated genes, while identifying interesting regulatory signals within the data with the help of ICA decomposition. We also pursue the task of molecular characterization of different tumor types using gene expression profiling, by providing a novel method for tissue samples classification, based on an ensemble of classifiers sequentially trained on reweighted versions of the data. The algorithm, known as boosting, is adapted to peculiarities of gene expression data and employed in conjunction with SVMs. Additionally, the novel concept of finding predictive genes whose signatures are significant for phenotype discrimination is treated. Finally, the thesis presents a method developed for reverse-engineering gene regulatory networks based on recurrent neuro-fuzzy networks, which exploits the advantages of fuzzy-based models, in terms of results interpretability, and those of neural systems, in terms of computational power and time series prediction capabilities. / H έλευση ικανών υπολογιστικών εργαλείων για την μελέτη της γενομικής ακολουθίας και της ερευνητικής βιοτεχνολογίας υψηλής ανάλυσης, οδήγησε σε μια τεράστια πρόοδο στις επιστήμες ζωής. Μεταξύ των πιο σημαντικών καινοτομιών είναι η τεχνολογία μικροσυστοιχιών. H τεχνολογία αυτή επιτρέπει την ποσοτικοποίηση της έκφρασης χιλιάδων γονιδίων ταυτόχρονα, μετρώντας τον υβριδισμό από έναν ιστό ενδιαφέροντος έως σε δείγματα σε μικρό γυαλί η σε πλαστικά τσιπ. Πριν ξεκινήσουμε την έρευνα πάνω στις μικροσυστοιχίες είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι τα χαρακτηριστικά των δεδομένων αυτής περιλαμβάνουν αρκετό ποσό θορύβου και ένα μη τυπικό αριθμό διαστάσεων (το οποίο καθιστά δύσκολη την χρήση κλασσικών στατιστικών μεθόδων – μέγεθος δείγματος σε δωδεκάδες και μέγεθος χαρακτηριστικών σε χιλιάδες η δεκάδες η εκατοντάδες). Επομένως, ο κύριος στόχος αυτής της διδακτορικής εργασίας είναι η ανάπτυξη ικανών υπολογιστικών μεθόδων και αλγόριθμων έτσι ώστε να εξάγουν πολύτιμη βιολογική γνώση από τον συγκεκριμένο τύπο δεδομένων. Εφαρμογές της τεχνολογίας μικροσυστοιχιών σαν ένα εργαλείο για την ανάλυση έκφρασης γονιδίων ξεκινούν από την εύρεση και απόδοση λειτουργικών κατηγοριών για γονίδια άγνωστης βιολογικής λειτουργικότητας (βασισμένη στην ανάλυση των γονιδίων ήδη εδραιωμένου βιολογικού ρόλου) έως την ακριβή και πρώιμη διάγνωση διαφορετικών κακοήθων όγκων. Όμως ο κύριος στόχος της υπολογιστικής ανάλυσης της έκφρασης γονιδίων είναι η εξαγωγή ρυθμιζόμενης γνώσης στο γενετικό επίπεδο το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ώστε να παρέχει μία ευρύτερη κατανόηση της λειτουργίας πολύπλοκων κυτταρικών συστημάτων. Σε αυτή την κατεύθυνση, το να αναδεικνύεις τις δομές ρυθμιστικών δικτύων βασισμένων στην έκφραση γονιδίων γίνεται καίριο έργο. Η διδακτορική διατριβή συνεισφέρει στο πλαίσιο για την ανακάλυψη βιολογικά λειτουργικών κατηγοριών γονιδίων βασισμένη στην συνεργία της ΙCA και της δυναμικού βασισμένου στη SOM ομαδοποίηση αλγορίθμου η οποία με ακρίβεια βρίσκει ομάδες γονιδίων που συν-ρυθμίζονται ενώ παράλληλα αναγνωρίζει ενδιαφέροντα ρυθμιστικά σήματα μέσα στα δεδομένα με τη βοήθεια της ΙCA αποδόμησης. Eπίσης, προσανατολιζόμαστε στην εύρεση του μοριακού χαρακτηρισμού διαφορετικών τύπων όγκων χρησιμοποιώντας το προφίλ της γονιδιακής έκφρασης, βασισμένο σε ένα σύνολο κατηγοριοποιητών οι οποίοι εκπαιδεύτηκαν σειριακά σε επανασταθμισμένες παραλλαγές των δεδομένων. Ο αλγόριθμος, γνωστός και σαν boosting, έχει προσαρμοστεί στις ιδιαιτερότητες των δεδομένων έκφρασης γονιδίου και εφαρμόζεται σε συνδυασμό με τα SVMs. Επιπλέον, εξετάζεται η πρωτοποριακή τεχνική της εύρεσης προβλέψιμων τιμών των οποίων οι υπογραφές είναι σημαντικές για τον χαρακτηρισμό φαινότυπου. Τελικά, η παρούσα διδακτορική διατριβή παρουσιάζει μια μέθοδο που αναπτύχθηκε για αντίστροφα μηχανικά ελεγχόμενα από γονίδια νευρωνικά δίκτυα βασισμένα σε αναδρομικά νευρωνικά δίκτυα τύπου fuzzy, τα οποία αξιοποιούν τα πλεονεκτήματα των μοντέλων τύπου fuzzy σε βάση επεξηγηματικότητας αποτελεσμάτων, και αυτών των νευρωνικών δικτύων σε βάση υπολογιστικής δύναμης και ικανότητας πρόβλεψης χρονοσειρών.

Σκοπός της εργασίας αυτής είναι η μελέτη της επίδοσης κωφών μαθητών σε διάφορα είδη αριθμητικών προβλημάτων. Συγκεκριμένα, η μελέτη των επιδόσεων κωφών μαθητών σε αριθμητικά προβλήματα προσθετικού τύπου σε σχέση με την τάξη που παρακολουθούν, το είδος του προβλήματος, καθώς και η επίδραση της χρήσης Ελληνικής Νοηματικής Γλώσσας στη κατανόηση των προβλημάτων. Τα ερωτήματα στα οποία γίνετε μια προσπάθεια να απαντηθούν είναι: (1) σε ποιό βαθμό η χρήση Ελληνικής Νοηματικής Γλώσσας κατά την εκφώνηση του αριθμητικού προβλήματος διευκολύνει την κατανόηση του και επομένως συμβάλει θετικά στην επίλυση του, (2) σε ποιο βαθμό η επίδοση των μαθητών στα ίδια αριθμητικά προβλήματα διαφοροποιείται ανάλογα με την τάξη, την οποία παρακολουθούν, και την ηλικία τους και (3) εάν το είδος του αριθμητικού προβλήματος σχετίζεται με τη φοίτηση των μαθητών π.χ. εάν κάποια προβλήματα γίνονται κατανοητά σε παιδιά μεγαλύτερης τάξης. Στην έρευνα πήραν μέρος επτά μαθητές (Ν=7) από τα Ειδικά Δημοτικά Σχολεία Κωφών και Βαρηκόων Αργυρούπολης και Πάτρας και 30 μαθητές (Ν=30) από το Δημοτικό Σχολείο Γαλατά Τροιζήνας, οι οποίοι αποτέλεσαν την ομάδα ελέγχου. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι κωφοί και οι βαρήκοοι μαθητές παρουσιάζουν χαμηλότερες επιδόσεις στην επίλυση αριθμητικών προβλημάτων τύπου από αυτές των ακουόντων μαθητών ίδιας ηλικίας, ανεξαρτήτως τρόπου επικοινωνίας. Συγκεκριμένα, οι επιδόσεις τους στην περίπτωση που γίνετε χρήση Ε.Ν.Γ. κατά την εκφώνηση των παραπάνω προβλημάτων, παρουσιάζονται αρκετά βελτιωμένες από την περίπτωση της χρήσης γραπτού λόγου. Επιπλέον, οι επιδόσεις των κωφών και βαρήκοων μαθητών της έκτης τάξης, και με τους δύο τρόπους επικοινωνίας, είναι καλύτερες από αυτές των μαθητών της πέμπτης τάξης. Όσον αφορά τις επιδόσεις των κωφών μαθητών στα διάφορα είδη αριθμητικών προβλημάτων, φαίνεται να έχουν καλύτερη επίδοση από όλους στα προβλήματα αυτά, στα οποία δίνονται όλες οι αρχικές ποσότητες και ζητείται η τελική, όπως και σε αυτά που οι λέξεις που χρησιμοποιούνται είναι συνεπείς με τις πράξεις που απαιτούνται για την επίλυση τους. Οι μαθητές της έκτης τάξης παρουσιάζουν καλύτερη επίδοση σε όλα τα υπόλοιπα προβλήματα. Τέλος, τα παραπάνω αποτελέσματα πρέπει να ληφθούν σοβαρά υπόψη από τους δασκάλους και τους μαθηματικούς, ώστε να βελτιώσουν τη διδασκαλία τους με το να χρησιμοποιούν Ελληνική Νοηματική Γλώσσα για να κατανοούν οι μαθητές πλήρως τις διάφορες έννοιες και τη μαθηματική γλώσσα. Επίσης θα πρέπει να βελτιωθεί η αναγνωστική ικανότητα των κωφών γενικότερα ώστε να μπορούν να κατανοούν τα αριθμητικά προβλήματα και να δοθεί περισσότερος χρόνος στη διδασκαλία των μαθηματικών. / The purpose of this assignment was a first study of deaf students' performance in different types of arithmetic problems. Specifically, the study of deaf students' performance on arithmetic problems to comparison with the class monitor, the type of the problem, and the influence of Greek Sign Language use in understanding of these problems. To analyze this, there was an attempt to answer the following questions: (1) to what extent the use of Greek Sign Language in the pronunciation of arithmetic problem makes them easier for understanding and thus contribute positively to their being answered, (2) to what extent the performance of students at the same arithmetic problems varies according to the order, which follow, and their age and (3) whether the type of arithmetic problem associates with the attendance of students, e.g. if some types of problems are more understandable to older children. Seven students (N = 7) of the Special Primary Schools for Deaf and Hard of Hearing of Argyroupolis and Patras participated in this study as well as 30 students (N = 30) of the Elementary School of Galatas Trizoinias, which served as the control group. The results of the study showed that deaf and hard of hearing students are less efficient in solving arithmetic problems than their hearing piers, regardless of the method of communication. Specifically, their performance, when using G.S.L., are presented quite improved than the use of case writing. Moreover, the performance of sixth grade deaf and hard of hearing students, with both modes of communication are better than those of students of fifth grade. Regarding the performance of deaf students in different types of arithmetic problems they seem to have better performance when all the original amounts are given and the final is been asked. Also when the words used in the problems are consistent with the acts required to solve them. The students of sixth grade are better in the problems. Finally, these results should be taken seriously by teachers and mathematicians to improve their teaching, by using Greek Sign Language, so as their students to understand fully the various mathematical concepts and language. Also they should try to improve the reading ability of deaf students in general so that they can understand the arithmetic problems and also give more time to the teaching of mathematics.

Η εργασία αυτή ασχολείται με το πρόβλημα της εκτίμησης καναλιού σε συστήματα μετάδοσης OFDM. Το πρόβλημα αυτό συγκεντρώνει έντονο ερευνητικό ενδιαφέρον τα τελευταία χρόνια, καθώς συναντάται σε ένα ευρύ πεδίο εφαρμογών. Η άγνωστη συνάρτηση μεταφοράς του καναλιού στα ασύρματα συστήματα μετάδοσης, καθιστά απαραίτητη την εκτίμησή του πριν από οποιαδήποτε διαδικασία μετάδοσης. Στη συγκεκριμένη μεταπτυχιακή εργασία, αντικείμενο εξέτασης αποτελεί η επίδραση καναλιού με μη γραμμικά χαρακτηριστικά σε συστήματα μετάδοσης OFDM. Αρχικά, παρουσιάζεται ένας βελτιωμένος αλγόριθμος εκτίμησης καναλιού, ο οποίος βασίζεται σε ένα παραμετρικό μοντέλο. Η απόκριση συχνότητας του καναλιού εκτιμάται χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο με L μονοπάτια. Γίνεται χρήση της μεθόδου ESPRIT για την αρχική εκτίμηση των πολυδρομικών καθυστερήσεων, ενώ η διαδικασία παρακολούθησης γίνεται με την τεχνική IPIC DLL. Με γνωστή την πληροφορία για τις πολυδρομικές καθυστερήσεις, εκτιμάται η απόκριση του καναλιού στο πεδίο της συχνότητας με τη μέθοδο του ελαχίστου μέσου τετραγωνικού σφάλματος. Ιδιαίτερης μνείας χρήζει το κριτήριο MDL (Minimum Description Length) που χρησιμοποιείται για την εύρεση των ενεργών μονοπατιών του καναλιού. Σύμφωνα με το κριτήριο, υπολογίζεται ο ιδιοχώρος, δηλαδή οι ιδιοτιμές και τα ιδιοδιανύσματα, του πίνακα αυτοσυσχέτισης του καναλιού. Ο ιδιοχώρος αυτός εμφανίζει ιδιαίτερη δομή και μπορεί να αναλυθεί σε κάθετους μεταξύ τους υποχώρους: τον υποχώρο του σήματος (signal subspace) και αυτόν του θορύβου (noise subspace). Έχει αποδειχθεί ότι η χρήση παραμετρικού μοντέλου καναλιού μπορεί να μειώσει δραστικά τις διαστάσεις του υποχώρου του σήματος και κατά συνέπεια να βελτιώσει την απόδοση της εκτίμησης του καναλιού. Στη συνέχεια εξετάζεται η δυνατότητα εφαρμογής του αλγόριθμου PAST κατά τη διαδικασία παρακολούθησης των πολυδρομικών καθυστερήσεων και η σύγκρισή του με την απόδοση του IPIC DLL. Ο αλγόριθμος PAST έχει χαμηλή υπολογιστική πολυπλοκότητα καθώς στηρίζεται σε αναδρομικές τεχνικές παρακολούθησης του ιδιοχώρου. Στα πλαίσια της μεταπτυχιακής εργασίας έγινε συγκριτική μελέτη των τεχνικών εκτίμησης καναλιού σε συστήματα μετάδοσης OFDM. Περιγράφονται τα βασικά χαρακτηριστικά των κυριότερων αλγορίθμων της βιβλιογραφίας και στη συνέχεια παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων σε περιβάλλον MATLAB. Με βάση τη θεωρητική μελέτη των μεθόδων εκτίμησης και τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων, εξάγονται συμπεράσματα για τη βελτίωση της απόδοσης που παρουσιάζουν σε σχέση με τις μη παραμετρικές τεχνικές. Τέλος, υλοποιήθηκε ένας νέος αλγόριθμος για την εύρεση του υποχώρου του σήματος, ο οποίος βελτιώνει σημαντικά την απόδοση του κριτηρίου MDL. / The basic concept in this thesis is the problem of Channel Estimation in multipath fading chanels. The method we use is based on parametric channel modeling. Firstly, we use the MDL (Minimum Descreption Length) criterium in order to estimate the number of paths in the channel. Next the ESPRIT method calculates the Time Delays for every estimated path. The second part of the algorithm is used for tracking of time delays. We firstly use an IPIC DLL (InterPath Interference Cancellation Delay Locked Loop) technique and then the path gains are calculated via a MMSE estimator. There is also a study in Subspace Tracking problem. We use the PAST and PASTd algorithms to calculate the signal subspace for every OFDM symbol transmited. The two techniques we described increase the SER performance of the non parametric channel estimator by 2dB and the MSE performance by 5dB. We also describe a new algorithm which has better performance than the MDL criterium.

Οι κυψέλες καυσίμου είναι ηλεκτροχημικές διατάξεις οι οποίες επιτρέπουν την απευθείας μετατροπή της ελεύθερης χημικής ενέργειας ενός καυσίμου σε ηλεκτρική. Η λειτουργία τους βασίζεται σε μία αντίδραση οξείδωσης ενός καυσίμου, η οποία λαμβάνει χώρα στην άνοδο, και σε μία αντίδραση αναγωγής ενός οξειδωτικού μέσου, η οποία λαμβάνει χώρα στην κάθοδο. Οι κυψέλες καυσίμου πολυμερικής μεμβράνης (ΡΕΜ) χρησιμοποιούν ηλεκτρολύτη αγωγιμότητας Η+, το θερμοκρασιακό εύρος λειτουργίας τους είναι 30-100oC και αποτελούν μία υποσχόμενη τεχνολογία, που βρίσκεται πολύ κοντά στο στάδιο της εμπορευματοποίησης. Το κυριότερο καύσιμο που χρησιμοποιείται στις κυψέλες καυσίμου είναι το Η2, το οποίο παράγεται συνήθως από διεργασίες αναμόρφωσης υδρογονανθράκων ή αλκοολών. Το μονοξείδιο του άνθρακα που παράγεται επίσης κατά την διαδικασία της αναμόρφωσης, αποτελεί ένα σημαντικό άλυτο πρόβλημα στις κυψέλες καυσίμου τύπου ΡΕΜ, καθώς η ρόφησή του στην άνοδο της κυψέλης, παρεμποδίζει τη ρόφηση του Η2. Στην παρούσα εργασία μελετάται η ηλεκτρόλυση του νερού με χρήση μεμβρανών πρωτονιακής αγωγιμότητας καθώς και η μελέτη της βελτίωσης της απόδοσης κελιών καυσίμου τύπου ΡΕΜ μέσω τριοδικής λειτουργίας υπό συνθήκες δηλητηριασμού με CO. Στο πρώτο κεφάλαιο της εργασίας γίνεται μια εισαγωγή στην τεχνολογία των κυψελών καυσίμου, την αρχή λειτουργίας τους και τις θερμοδυναμικές αρχές που την διέπουν. Στην συνέχεια περιγράφονται εκτενώς τα χαρακτηριστικά των κυψελών καυσίμου πολυμερικής μεμβράνης, τα state-of-the-art υλικά που χρησιμοποιούνται και το πρόβλημα της διαχείρισης του νερού. Το δεύτερο κεφάλαιο αποτελεί επίσης εισαγωγικό κεφάλαιο και αναφέρεται στη σημασία του υδρογόνου. Το υδρογόνο δεν αποτελεί μόνο ένα καύσιμο, είναι ένα καύσιμο το οποίο δύναται να αλλάξει άμεσα την σημερινή δομή της οικονομίας που βασίζεται στα ορυκτά καύσιμα (fossil fuels). Στο κεφάλαιο αυτό, αρχικά γίνεται μια ιστορική αναδρομή και στη συνέχεια αναλύονται οι μέθοδοι παραγωγής του και ο ρόλος του ως καύσιμο. Το τρίτο κεφάλαιο αφορά την ηλεκτρόλυση του νερού η οποία γίνεται με χρήση διατάξεων που χρησιμοποιούν ως ηλεκτρολύτη μια πολυμερική μεμβράνη πρωτονιακής αγωγιμότητας. Αρχικά, γίνεται μια θεωρητική εισαγωγή στη διαδικασία ηλεκτρόλυσης του νερού και στη συνέχεια μια αναφορά στις διατάξεις οι οποίες χρησιμοποιούνται για ηλεκτρόλυση. Ακολουθεί το πειραματικό μέρος, όπου περιγράφονται η παρασκευή της συστοιχίας ανόδου/ηλεκτρολύτη/καθόδου (ΜΕΑ), της πειραματικής διάταξης, της προετοιμασίας των καταλυτών καθώς και η παρουσίαση των πειραματικών αποτελεσμάτων. Κατά την ηλεκτρόλυση του νερού σε κελί καυσίμου τύπου PEM, παρατηρήθηκε 100% εκλεκτικότητα σε οξυγόνο, χρησιμοποιώντας ηλεκτρόδια IrO2 εναποτεθημένα με τη μέθοδο του sputtering σε υπόστρωμα Ti/C. Βρέθηκε ότι το ποσοστό του Nafion επηρεάζει τόσο το ρυθμό παραγωγής οξυγόνου όσο και την εκλεκτικότητα και προστατεύει τις θέσεις C-IrO2 για παραγωγή CO2 και οδηγεί σε 100% εκλεκτικότητα προς οξυγόνο. Στο τέταρτο κεφάλαιο μελετάται η τριοδική λειτουργία των κυψελών καυσίμου υπό συνθήκες δηλητηριασμού της ανόδου με CO. Ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα της χρήσης των κελιών καυσίμου είναι ο δηλητηριασμός του ανοδικού ηλεκτροδίου πλατίνας από CO. Αυτό συμβαίνει διότι κατά την αναμόρφωση των ασθενών υδρογονανθράκων ή υγρών αλκοολών σε υδρογόνο, ταυτόχρονα παράγονται σημαντικά επίπεδα μονοξειδίου του άνθρακα τα οποία δηλητηριάζουν την άνοδο και οδηγούν σε υποβάθμιση της απόδοσης του κελιού. Ο σκοπός της μελέτης αυτής είναι να ερευνηθεί μια εναλλακτική προσέγγιση για την ενίσχυση της απόδοσης των PEMFCs υπό συνθήκες δηλητηριασμού με CO, χρησιμοποιώντας την πρόσφατη περιγραφή του σχεδιασμού και της λειτουργίας των τριοδικών κελιών καυσίμου. Αρχικά στο τέταρτο κεφάλαιο, γίνεται περιγραφή της αρχής λειτουργίας της τριοδικής διάταξης, της προετοιμασίας των ηλεκτροδίων καθώς και της παρασκευής της ΜΕΑ. Επίσης περιγράφεται η ακριβής γεωμετρία της διάταξης του τριοδικού PEMFC με τα ηλεκτρικά κυκλώματα και η ακριβής γεωμετρία της συστοιχίας των τριοδικών PEMFCs. Στη συνέχεια περιγράφεται αναλυτικά η πειραματική διαδικασία που ακολουθήθηκε για τη λήψη των πειραματικών δεδομένων και ακολουθούν τα πειραματικά αποτελέσματα. Πρώτα παρουσιάζονται τα πειραματικά αποτελέσματα για τη συμβατική λειτουργία με τροφοδοσία Η2. Ακολουθούν τα αποτελέσματα για τη συμβατική λειτουργία του κελιού υπό δηλητηριασμό με CO και τέλος, παρουσιάζονται τα πειραματικά αποτελέσματα της τριοδικής λειτουργίας. Αναφέρεται επίσης αναλυτικά η εξέταση του μηχανισμού της τριοδικής λειτουργίας και το πώς θα μπορούσε να υπάρξει πρακτική εφαρμογή συστοιχιών, οι οποίες θα αποτελούνται από μια τριοδική κυψέλη. Η τριοδική λειτουργία των κελιών καυσίμου τύπου PEM υπό συνθήκες δηλητηριασμού της ανόδου με CO, οδηγεί σε σημαντική αύξηση της ισχύος του κελιού και συγκεκριμένα η τιμή της είναι τρείς φορές μεγαλύτερη από εκείνη που παράγεται κατά τη συμβατική λειτουργία της κυψέλης καυσίμου. Η αύξηση της παραγόμενης ισχύος, είναι μεγαλύτερη κατά ένα παράγοντα της τάξης του 1.32 από την ισχύ που καταναλώνεται στο βοηθητικό κύκλωμα, και οφείλεται σε σημαντική μείωση της ανοδικής υπέρτασης, η οποία με τη σειρά της είναι αποτέλεσμα του εφοδιασμού της ανόδου με πρωτόνια μέσω του βοηθητικού κυκλώματος. Αυτός ο εφοδιασμός με πρωτόνια, αυξάνει το ηλεκτροχημικό δυναμικό των πρωτονίων και το χημικό δυναμικό του υδρογόνου στην άνοδο, με αποτέλεσμα να μειώνεται η κάλυψη της ανόδου με CO και έτσι να ενισχύεται ο ρυθμός της ηλεκτροχημικής του οξείδωσης. Τέλος, στο κεφάλαιο 5 παρουσιάζονται τα τελικά συμπεράσματα που έχουν προκύψει από την παρούσα μελέτη, καθώς και προτάσεις για μελλοντική εργασία. / Fuel cells are electrochemical devices that can convert the chemical energy of a reaction directly into electrical energy. Their operation is based on the oxidation of a fuel, taking part at the anode, and the reduction of an oxidant, taking part at the cathode. Polymer Electrolyte Membrane (PEM) fuel cells use as the electrolyte a polymer membrane with H+ conductivity. PEMs work at a temperature range 30-100oC and this technology is promising and close to commercialization. The most common fuel used is hydrogen. However, H2 is not directly available, and has to be extracted from other sources, usually via hydrocarbon or alcohol reforming. During this procedure carbon monoxide is formed as well. When a reformate mixture is fed to the anode of a PEM, CO adsorbs strongly on the anode, leaving few remaining sites for the adsorption of H2, and thus causing severe degradation in PEMs performance. The aim of this thesis was to study τhe role of Nafion content in sputtered IrO2 based anodes for low temperature PEM water electrolysis and also it was examined the enhanced performance of CO poisoned proton exchange membrane fuel cells via triode operation. The first chapter refers to the technology of fuel cells, their operating principles and the thermodynamic aspects. It is focused on the PEM fuel cells, the state-of-the-art materials used and the problem of water management. The second chapter gives an introduction about hydrogen which is a very prominent fuel and can straightly change the economy that is based on fossil fuels. Firstly, in this chapter is presenting, a throwback of hydrogen and a short presentation of methods of hydrogen production. Chapter 3 refers to PEM water electrolysis. It is presenting a theoretical introduction about electrolysis process and a description of the sets up that are used for electrolysis. The procedure for preparing a membrane electrode assembly and the experimental setup are also described. Stable water electrolysis was achieved in a PEM, with 100% selectivity to oxygen, using IrO2 electrodes sputter-deposited on a Ti/C support interfaced with the Nafion electrolyte. It was found that the amount of Nafion content on the electrode can affect both the rate of the oxygen evolution and the oxygen selectivity. It also appears that Nafion ionomer addition protects the C-IrO2 active sites for carbon oxidation leading to 100% selectivity to oxygen. In chapter 4 is studied the effect of triode operation on the performance of CO poisoned PEM fuel cells One of the main problems associated with the practical utilization of PEMFC units is that of CO poisoning of the Pt-based anode. This is because hydrogen-rich reformates of light hydrocarbons or liquid alcohols inevitably contain significant levels of carbon monoxide that poisons the anode and degrades fuel cell performance. The objective of this work is to investigate an alternative approach for enhancing the PEMFC performance under CO poisoning conditions by using the recently described triode fuel cell design and operation. Firstly, in chapter 4 it is described, the operating principle of the triode set up, the preparation of the electrodes and the MEA preparation. Also it is described the exact geometry of the triode set up and the schematic of a possible design of a triode PEMFC stack. It is delineated the procedure that was followed in order to obtain all the experimental data. First are presented the experimental results obtained in the conventional fuel cell operation mode without and with CO added to the anode feed gas and then proceed with the detailed presentation of the triode operation results. Ιt is also mentioned the investigation of the triode operation mechanism and the design of a triode PEMFC stuck. Triode operation of CO poisoned PEM fuel cells leads to very significant, threefold, increase in power output of the fuel cell circuit. This increase in power output is up to a factor of 1.32 larger than the power sacrificed in the auxiliary circuit and is mainly due to a significant decrease in anodic overpotential caused by the supply of protons to the anode via the auxiliary electrode. This proton supply increases the electrochemical potential of protons and chemical potential of hydrogen at the anode, thus decreasing the coverage of CO and enhancing its electrooxidation rate. Finally, the general conclusions of this study and proposals for future studies are given in chapter 5.

Θέμα της παρούσας ερευνητικής εργασίας είναι η μελέτη διατάξεων MOS σε υπόστρωμα Ge τύπου –p. Ως διηλεκτρικό πύλης χρησιμοποιήθηκε Al2O3 και ως μέταλλο πύλης Pt. Τέτοιες διατάξεις οι οποίες αποτελούνται από υπόστρωμα Ge στο οποίο εναποτίθεται διηλεκτρικό υψηλής διηλεκτρικής σταθεράς (high-k dielectric) εμφανίζουν ιδιαίτερο ερευνητικό και τεχνολογικό ενδιαφέρον για τους παρακάτω κυρίως λόγους: (i) Το Ge εμφανίζει υψηλότερη ευκινησία φορέων έναντι αυτής του Si. Eπομένως η χρήση υποστρωμάτων Ge στις διατάξεις MOS θεωρείται πλεονεκτική έναντι της χρήσης υποστρωμάτων Si, τα οποία μέχρι σήμερα έχουν μονοπωλήσει τις τεχνολογικές εφαρμογές και κατ’ επέκταση την έρευνα γύρω από αυτές. (ii) Η χρήση υλικών υψηλής διηλεκτρικής σταθεράς, όπως το Al2O3, ως διηλεκτρικά πύλης φέρεται πλέον ως ιδιαίτερα ελπιδοφόρα για την μελλοντική κατασκευή λειτουργικών διατάξεων MOS. (iii) Πρόσφατες μελέτες έχουν αποδείξει ότι, κατά την ανάπτυξη Al2O3 στα υποστρώματα Ge, στη διεπιφάνεια Ge/Al2O3, δημιουργείται ένα λεπτό στρώμα οξειδίου του γερμανίου, το οποίο αποτελεί βασική προϋπόθεση για την κατασκευή λειτουργικών CMOS δομών. Η ανάπτυξη των υμενίων Al2O3 στα υποστρώματα Ge έγινε με την τεχνική Eναπόθεσης Ατομικού Στρώματος (Atomic Layer Deposition- ALD), η οποία είναι μια από τις πιο διαδεδομένες και πολλά υποσχόμενες τεχνικές στον τομέα της Μικροηλεκτρονικής. Βασικά πλεονεκτήματα της μεθόδου αυτής έναντι άλλων μεθόδων εναπόθεσης (CVD, MBE κ.λπ.), είναι η άριστη ποιότητα και ομοιογένεια των αναπτυσσόμενων υμενίων, καθώς και ο απόλυτος έλεγχος του πάχους τους. Στόχος της εργασίας αυτής, είναι η μελέτη των ηλεκτρικών ιδιοτήτων δομών p-Ge/Al2O3/Pt, καθώς και της διεπιφάνειας Ge/Al2O3. Παρασκευάστηκαν δομές με πάχος διηλεκτρικού (Al2O3) 5nm, 10nm,15nm και 25nm σε θερμοκρασία εναπόθεσης 300oC. Ο δομικός χαρακτηρισμός των δειγμάτων έγινε με φασματοσκοπία XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy), ενώ ο ηλεκτρικός τους χαρακτηρισμός έγινε με τη μέθοδο της Διηλεκτρικής Φασματοσκοπίας Ευρέως Φάσματος (Broadband Dielectric Spectroscopy-BDS) στην περιοχή συχνοτήτων από 100Ηz έως 1ΜΗz. Τα αποτελέσματα της μελέτης του δομικού χαρακτηρισμού έδειξαν, ότι αυξανομένου του πάχους του υμενίου Al2O3, το πάχος του αναπτυσσόμενου Οξειδίου του Γερμανίου (GeOx) αυξάνεται. Παράλληλα υπάρχει ένδειξη πιθανής αλλαγής της στοιχειομετρίας του GeOx. Ο ηλεκτρικός χαρακτηρισμός των δομών αυτών, πραγματοποιήθηκε με παράμετρο αφενός μεν το πάχος του Al2O3 σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, αφετέρου δε με παράμετρο τη θερμοκρασία, στην περιοχή θερμοκρασιών από 78Κ - 200Κ. Ελήφθησαν οι χαρακτηριστικές C-V και C-f, από τις οποίες προκύπτουν τα συμπεράσματα που αφορούν στην ηλεκτρική συμπεριφορά των δομών αλλά και στην ποιότητα της διεπιφάνειας Ge / Al2O3. Σε όλες τις δομές, ανεξαρτήτως του πάχους του Al2O3, οι χαρακτηριστικές C-V παρουσιάζουν την τυπική συμπεριφορά της δομής MOS, με διάκριτες τις τρεις περιοχές συσσώρευσης, απογύμνωσης και αναστροφής φορέων. Οι χαρακτηριστικές C-V σε θερμοκρασία περιβάλλοντος παρουσίασαν, σε όλα τα πάχη, φαινόμενα γένεσης – επανασύνδεσης φορέων, τα οποία εμφανίζονται υπό τη μορφή “γονάτων” στην περιοχή απογύμνωσης/ασθενούς αναστροφής. Τα φαινόμενα αυτά συνδέονται άμεσα με το μικρό ενεργειακό χάσμα του Ge και το μεγάλο πλήθος ενδογενών φορέων αγωγιμότητας που χαρακτηρίζει το Ge στη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Αυτά τα φαινόμενα δεν παρατηρούνται στις χαμηλές θερμοκρασίες. Επιπλέον, από τις μετρήσεις C-f και εφαρμόζοντας τη μεθόδου αγωγιμότητας (conductance method), η οποία εφαρμόστηκε σε όλες τις θερμοκρασίες, προέκυψαν οι τιμές της πυκνότητας των διεπιφανειακών καταστάσεων, Dit’s, των δομών αυτών. Από τα αποτελέσματα αυτά, προκύπτει το συμπέρασμα ότι οι τιμές των Dit’s στη θερμοκρασία περιβάλλοντος εμφανίζονται αυξημένες σε σχέση με τις αντίστοιχες στις χαμηλές θερμοκρασίες. Η υπερεκτίμηση αυτή, η οποία μπορεί να φτάσει και τις 2 τάξεις μεγέθους, οφείλεται στην εμφάνιση των “γονάτων” στη χαρακτηριστική C-V. Επομένως το πραγματικό πλήθος των διεπιφανειακών καταστάσεων υπολογίζεται από την ανάλυση των πειραματικών μετρήσεων στις χαμηλές θερμοκρασίες. Επιπλέον, προκύπτει το συμπέρασμα ότι, η πυκνότητα διεπιφανειακών καταστάσεων, Dit’s στις δομές με το μικρότερο πάχος είναι μικρότερη από την αντίστοιχη σε παχύτερες δομές. Η συμπεριφορά αυτή έρχεται σε αντίθεση με την αναμενόμενη και η ερμηνεία της, πιθανώς να συνδέεται με τα αποτελέσματα της φασματοσκοπίας XPS σύμφωνα με τα οποία, αυξανομένου του πάχους του Al2O3, υπάρχουν ενδείξεις μεταβολής της στοιχειομετρίας του Οξειδίου του Γερμανίου. / The subject of the present research work is the study of MOS structures on p- type Ge substrates. Al2O3 was used as gate dielectric and Pt as metal gate. Such devices, which are comprised by Ge substrate on which a high -k dielectric material is deposited, are of high scientific and technological interest for the following reasons: (i) Ge shows higher carrier mobility compared to that of Si. Therefore, the use of Ge substrates in MOS devices is considered advantageous compared to Si substrates, which up to date have been used exclusively for technological applications. (ii) The use of high -k materials seems to be more promising for the construction of functional MOS structures. (iii) Recent results have shown that a thin layer of Ge oxide builds up at the Ge/Al2O3 interface during the deposition of Al2O3 on Ge. This is a basic requirement for the operation of CMOS devises. In the current work, Al2O3 films were deposited on Ge substrates by Atomic Layer Deposition (ALD). ALD is one of the most widespread and very promising techniques in microelectronics. Basic advantages of this method, compared to other deposition techniques (e.g. CVD, MBE and others), are the quality and homogeneity of the films as well as the absolute control of their thickness. The purpose of the present work is the study of the electrical properties of Ge/ Al2O3 /Pt structures as well as of the quality of the Ge/ Al2O3 interface. Structures with Al2O3 thickness of 5 nm, 10 nm, 15 nm and 25 nm were prepared, at deposition temperature of 3000C. The structural characterization of the samples was performed by means of X-Ray Photoelectron Spectroscopy –XPS whereas the electrical characterization was performed with the Broadband Dielectric Spectroscopy- BDS in the frequency range from 100 Hz to 1 MHz. The XPS results suggest that the thickness of the Ge oxide (GeOx), grown during deposition, increases by increasing the thickness of the deposited Al2O3 films. Furthermore, there is evidence of possible change in the stoichiometry of GeOx. The electrical behaviour of these structures was determined using as parameters either the thickness of Al2O3 at room temperature or the temperature at constant thickness. Measurements were performed in the range of 78 oC to 200 oC. C-V and C-f characteristics were constructed, from which conclusions are drawn regarding the electrical behaviour of the structures and the quality of the interface Ge/ Al2O3. The C-V characteristics of all samples, show the typical behaviour of a MOS structure with the three distinct regions of accumulation, depletion and inversion, regardless the thickness of Al2O3. The C-V characteristics at room temperature show generation-recombination phenomena, which are demonstrated through “humps” in depletion / weak inversion regime. These phenomena are intimately connected with the small energy gap and the large density of intrinsic conductivity carriers of Ge. These “humps” do not appear at low temperatures, below 170K, indicating that “generation-recombination” phenomena have been suppressed by reducing temperatures. Furthermore, from C-f measurements the values of the interfacial trap density (Dit) were determined through the conductance method, in all temperatures. The Dit values at room temperature seem to be overestimated compared to those at low temperatures due to the “generation- recombination” phenomena. Therefore, the actual density of interfacial traps is determined from the analysis at low temperatures. Furthermore, the Dit values of the Al2O3 -10nm structure are lower compared to those of the Al2O3 -25nm structure. This behavior, which is in contradiction to the expected one, is connected with the XPS results, according to which there is evidence of change in the stoichiometry of Ge oxide as the thickness of Al2O3 is increased.

Κατά τις υβριδικές δοκιμές δύσκαμπτων κατασκευών, παρουσιάζονται σημαντικά προβλήματα όταν αυτές διεξάγονται με έλεγχο της μετακίνησης των υδραυλικών εμβόλων. Καθ’ ότι στις υβριδικές δοκιμές η δύναμη αντίδρασης σε κάθε βήμα χρησιμοποιείται για την εύρεση της μετακίνησης του επόμενου, το οιοδήποτε λάθος μέτρησής της (εγγενές στις δύσκαμπτες κατασκευές), δρα σωρευτικά οδηγώντας σε αμφιβόλου αξιοπιστίας αποτελέσματα. Επιπροσθέτως, σε πολλές περιπτώσεις δοκιμών δύσκαμπτων κατασκευών παρουσιάζονται φαινόμενα αλληλεπίδρασης μεταξύ των εμβόλων που δυσχεραίνουν τη διεξαγωγή τους. Λύση στο πρόβλημα των δοκιμών δύσκαμπτων κατασκευών μπορεί να δοθεί εφόσον η διεξαγωγή τους γίνεται σε έλεγχο δύναμης αντί της μετακίνησης. Αυτό όμως προϋποθέτει την προγενέστερη γνώση των δυνάμεων που θα επιβληθούν από τα έμβολα σε κάθε βήμα. Οι επικρατέστερες προσεγγίσεις για την εύρεση των δυνάμεων κάθε βήματος βασίζονται είτε στον προσδιορισμό του εφαπτομενικού μητρώου δυσκαμψίας, ή σε διαδοχικές προσεγγίσεις. Στην παρούσα μελέτη παρουσιάζεται μία καινοτόμος προσέγγιση η οποία αποφεύγει τον προσδιορισμό του εφαπτομενικού μητρώου δυσκαμψίας. Χρησιμοποιούνται δύο ελεγκτές PID (αντί για έναν όπως γίνεται συνήθως) για τον έλεγχο κάθε εμβόλου. Ο πρώτος μετατρέπει την στοχευόμενη μετακίνηση σε στοχευόμενη δύναμη, ενώ ο δεύτερος είναι υπεύθυνος για τον έλεγχο του εμβόλου με βάση τη δύναμη που προέρχεται από τον πρώτο. Επίσης, με την υιοθέτηση αυτής της στρατηγικής (στρατηγική διπλού τύπου ελεγκτή) σε συνδυασμό με τη συνεχή ψευδοδυναμική μέθοδο αποφεύγονται οι διαδοχικές προσεγγίσεις που μπορούν να οδηγήσουν σε παρασιτικούς κύκλους φόρτισης – αποφόρτισης. Η εγκυρότητα της στρατηγικής ελέγχθηκε με υβριδικές δοκιμές σε δύσκαμπτο δοκίμιο οπλισμένου σκυροδέματος μεγάλης κλίμακας. Το δοκίμιο χρησιμοποιήθηκε και για την αξιολόγηση της στρατηγικής για την εφαρμογή της σε απλές κυκλικές δοκιμές. Τέλος, παρουσιάζεται το σύστημα τηλεπαρακολούθησης του Εργαστηρίου Κατασκευών, το οποίο αναβαθμίζει το σύστημα ελέγχου δοκιμών και συνδράμει αφενός στη διασφάλιση της ποιότητας των δοκιμών και αφετέρου στη διάχυση των παραγόμενων αποτελεσμάτων στην επιστημονική κοινότητα. / Hybrid simulation of stiff structures encounters significant difficulties when relying on the displacement control of hydraulic actuators. The reason being that in hybrid tests the restoring force in each step is used to calculate the displacement of the next step; therefore a potential error in the calculation (intrinsic in the case of stiff structures) has a cumulative effect, leading to results of questionable validity. Furthermore, in many cases interaction between actuators hinders the execution of tests of stiff structures. A solution to this problem encountered when testing stiff structures may be given if tests are conducted in force control rather than displacement control. This, however, presupposes that the forces to be applied by actuators in each step are known beforehand. Dominant approaches in terms of calculating forces in each step are either based on the secant stiffness matrix, or on iterations. The present doctoral thesis introduces an innovative approach which bypasses the secant stiffness matrix calculation. Two PID controllers are used (instead of one, which is the standard practice) in order to control each actuator. The first controller converts the target displacement to target force, whilst the second one controls the actuator based on the force calculated by the first controller. Moreover, when combining this strategy (dual type control strategy) with the continuous pseudodynamic method, iterations that may lead to unwanted loading-unloading cycles are avoided. The validity of the proposed strategy was assessed by conducting hybrid tests on a large-scale stiff reinforced concrete specimen. The same specimen was also used to assess the application of the strategy to cyclic tests. Lastly, the telepresence system of the Structures Laboratory is presented, which upgrades the test control system and at the same time contributes to the quality of testing and to the distribution of results to the scientific community.

Η χολοπαγκρεατική εκτροπή αποτελεί την πιο αποτελεσματική μέθοδο της βαριατρικής χειρουργικής όσο αφορά την απώλεια του βάρους και την υποχώρηση του σακχαρώδους διαβήτη τύπου 2, συνοδεύεται όμως συχνά από σημαντική έλλειψη θρεπτικών συστατικών. Η επιμήκης γαστρεκτομή είναι μια σχετικά νέα επέμβαση, η οποία σύμφωνα με μελέτες προκαλεί σημαντικού βαθμού απώλεια βάρους και υποχώρηση του σακχαρώδους διαβήτη τύπου 2. Σκοπός: Η προοπτική εκτίμηση και σύγκριση της επίδρασης της χολοπαγκρεατικής εκτροπής μακρών ελίκων και της λαπαροσκοπικής επιμήκους γαστρεκτομής στην υποχώρηση του σακχαρώδους διαβήτη τύπου 2, της υπέρτασης και της δυσλιπιδαιμίας, καθώς επίσης και στα επίπεδα ινσουλίνης, γλυκαγόνης, γκρελίνης, PYY και GLP-1( σε νηστεία αλλά και μετά από τη λήψη γλυκόζης ) σε ασθενείς με κλινικά σοβαρή παχυσαρκία και σακχαρώδη διαβήτη τύπου2. Μέθοδος: Δώδεκα ασθενείς (ΔΜΣ 57.6±9.9 kg/m2) υποβλήθηκαν σε χολοπαγκρεατική εκτροπή μακρών ελίκων και δώδεκα (ΔΜΣ 43.7±2.1 kg/m2 ) σε λαπαροσκοπική επιμήκη γαστρεκτομή. Όλοι οι ασθενείς παρουσίαζαν σακχαρώδη διαβήτη τύπου 2 και μελετήθηκαν προεγχειρητικά και σε 1, 3 και 12 μήνες μετά το χειρουργείο. Σε όλους τους χρόνους υποβλήθηκαν σε από του στόματος δοκιμασία ανοχής γλυκόζης. Αποτελέσματα: Το σωματικό βάρος σημείωσε σημαντική και αναλόγου μεγέθους μείωση και στις δύο ομάδες (Ρ<0.001). Στους 12 μήνες η ποσοστιαία απώλεια του υπερβάλλοντος σωματικού βάρους ήταν παρόμοια στις δύο ομάδες (Ρ=0.8) και ο σακχαρώδης διαβήτης είχε υποχωρήσει σε όλους τους ασθενείς. Η γλυκόζη, η ινσουλίνη και η αντίσταση στη δράση της παρουσίαζαν σημαντική μείωση έπειτα και από τις δύο επεμβάσεις, όμως η ευαισθησία στην ινσουλίνη ενισχύθηκε περισσότερο έπειτα από τη χολοπαγκρεατική εκτροπή (Ρ=0.003). Η αρτηριακή πίεση, η ολική και η LDL χοληστερόλη μειώθηκαν σημαντικά έπειτα από τη χολοπαγκρεατική εκτροπή (Ρ<0.001), όχι όμως και μετά την επιμήκη γαστρεκτομή. Τα τριγλυκερίδια μειώθηκαν σημαντικά και στις δύο ομάδες, ενώ η HDL χοληστερόλη παρουσίασε σημαντική αύξηση μόνο μετά την επιμήκη γαστρεκτομή (Ρ<0.001). Τα επίπεδα γκρελίνης νηστείας δεν μεταβλήθηκαν σημαντικά μετά τη χολοπαγκρεατική εκτροπή (Ρ=0.2), ενώ σημείωσαν σημαντική μείωση μετά την επιμήκη γαστρεκτομή (Ρ<0.001). Η απόκριση των ΡΥΥ και GLP-1 ενισχύθηκε σημαντικά και στις δύο ομάδες ασθενών (Ρ=0.001). Συμπεράσματα: Η λαπαροσκοπική επιμήκης γαστρεκτομή οδήγησε σε αναλόγου βαθμού απώλεια σωματικού βάρους και υποχώρηση του σακχαρώδη διαβήτη τύπου 2 με τη χολοπαγκρεατική εκτροπή μακρών ελίκων. Η χολοπαγκρεατική εκτροπή όμως ήταν περισσότερο αποτελεσματική όσο αφορά τη βελτίωση της ευαισθησίας στην ινσουλίνη, της δυσλιπιδαιμίας και της αρτηριακής υπέρτασης. / Biliopancreatic diversion (BPD) is the most effective bariatric procedure in terms of weight loss and remission of diabetes type 2 (DM2) but it is accompanied by nutrient deficiencies. Sleeve gastrectomy (SG) is a relatively new restrictive operation that has shown promising results concerning DM2 resolution and weight loss. Objective: To evaluate and compare prospectively the effects of BPD long limb (BPDLL) and SG on remission of DM2, hypertension and dyslipidemia and also on fasting, and glucose-stimulated insulin, glucose, glucagon, ghrelin, PYY and glucagon-like peptide-1 (GLP-1) levels in morbidly obese patients with DM2. Methods: Twelve patients (BMI 57.6±9.9 kg/m2) underwent BPDLL and 12 (BMI 43.7±2.1 kg/m2) underwent SG. All patients had DM2 and were evaluated before and 1, 3 and 12 months after surgery. Oral glucose tolerance test and blood sampling were carried out after an overnight fast and 30, 60 and 120 minutes after glucose ingestion. Results: Body weight decreased markedly in both groups (P<0.001); excess weight loss was similar in both groups at 12 months (P=0.08) and DM2 resolved in all patients. Glucose, insulin and insulin resistance decreased significantly after both procedures, but the BPDLL group had higher insulin sensitivity than the SG group at 1 year (P=0.003). Blood pressure, total and LDL cholesterol decreased markedly after BPDLL (P<0.001) but not after SG. Triglycerides decreased significantly after both operations but HDL increased significantly after SG only (p<0.001). Fasting ghrelin did not change significantly after BPDLL (P=0.2), but decreased markedly after SG (P<0.001). Fasting GLP-1 and PYY increased significantly after BPDLL only (P=0.01), however GLP-1 and PYY responses to glucose were significantly enhanced in both groups (P=0.001). Conclusion: SG results in weight loss and resolution of DM2 comparable to BPDLL, but BPDLL is more effective in terms of dyslipidemia resolution and blood pressure reduction.

Η παρούσα έρευνα αναφέρεται στην πετρολογική και κοιτασματολογική μελέτη του πλουτωνίτη της νήσου Τήνου και την συνδεδεμένη μ' αυτόν μεταλλοφορία σεελίτη (βολφραμιούχος) τύπου skarn. Ο ασβεσταλκαλικού χαρακτήρα πλουτωνίτης δείχνει τεκτονικού-θερμομεταφορικού τύπου επαφή με τα πετρώματα του πλαισίου. Συνίσταται άπό δύο βασικές λιθολογικές φάσεις: έναν μεταργιλικού χαρακτήρα βιοτιτικό-κεροστιλβικό γρανοδιορίτη που τοποθετήθηκε γύρω στους 17 Μα σε καθεστώς συμπίεσης σε θερμοκρασία ~770οC και πίεση ~5,2 Kbars. Ο γρανοδιορίτης προήλθε από ένα μάγμα που ήταν αποτέλεσμα μερικής τήξης υλικών μανδυακής προέλευσης και πετρωμάτων του ανώτερου φλοιού. Ο δεύτερος λιθότυπος πλουτωνίτη είναι ένας περιφερειακά αναπτυσσόμενος υπεραργιλικός γρανιτικός - βιοτιτικός λευκογρανίτης. Ο λευκογρανίτης τοποθετήθηκε γύρω στα 14 Μα σε καθεστώς διαστολής σε θερμοκρασία ~680οC και πίεση ~2Kbars. Κρυσταλλώθηκε από μάγμα που προήλθε από την μερική τήξη του γρανοδιορίτη και των περιβαλλόντων μεταϊζημάτων. Γύρω από τον πλουτωνίτη σχηματίσθηκε άλως επαφής πάχους ~1km. Μέσα στην ζώνη του πυροξενικού κερατίτη εντοπίστηκαν σε δύο περιοχές της δυτικής επαφής του πλουτωνίτη οι σχηματισμοί skarn πυροξένου - γρανάτη. Ο τύπος του skarn είναι "οξειδωτικός" εντούτοις διατηρούνται υπολέιμματα του αναγωγικού σταδίου (πλούσιοι σε εδεμβεργίτη πυρόξενοι και πλούσιοι σε γροσσουλάριο πυρήνες γρανατών που έχουν υποστεί ανθρακορρωγμάτωση). Η μεταλλοφορία του σεελίτη εντοπίστηκε μέσα στην ζώνη του πυροξενικού κερατίτη ως αποτέλεσμα διηθητικών - μετασωματικών διαδικασιών. Οι μεγακρύσταλλοί του βρίσκονται σε ισορροπία με τον υδροθερμικό γρανάτη (ζωνώδεις κρύσταλλοι πλούσιοι σε ανδραδίτη με παλμική ζώνωση και ανισοτροπία) και έχουν αποτεθεί σε θερμοκρασία ~375 οC (από ρευστά εγκλείσματα) και πίεση μικρότερη των 500 bars. / The present work is a petrological and mineralization study of the Tinos pluton and particularly of the tungsten skarn ie scheelite mineralization associated with this intrusion. the calcalkaline pluton displays a thermal - tectonic contact with the country rocks. It consists of two lithotypes: a metaluminous biotite- hornblende granodiorite and emplaced ca.17Ma under compression at T~700oC and P ~ 5.2kbars. The granodiorite represents a partial melt of mantle derived and upper crustal materials. The second lithotype of Tinos pluton is a peripherally occurring metaluminous garnet - biotite leucogranite that was emplaced ca. 14Ma at T ~ 680oC and P ~ 2kbars. The leucogranite crystallized from a magma representing a hybrid partial melt from the granodiorite and the encasing metasedimentary rocks. A contact halo of ~1km was formed around the Tinos pluton. In the pyroxene hornfels zone in the western part of the halo, mineralized pyroxene - garnet skarns were developed in two areas as a result of pyrometasomatism followed by infiltration metasomatism. The type of the Tinos skarn is "oxidized" however retains "reduced" characteristics such as hedenbergite and garnet rich in grossular component. The carbofractured grossular garnet cores with hourglass twinning are overgrown by anisotropic, oscillatory - zoned andradite - rich mantles. The scheelite megacrysts are in equilibrium with the latter, hydrothermal garnet. Fluid inclusion studies indicate that the scheelite has crystallized at T~375oC and pressure lesser than 500bars.