Hellenic National Archive of Doctoral Dissertations
Not a member yet
56257 research outputs found
Sort by
Exploitation of flour and protein preparations from Tenebrio molitor larvae for food applications
No full textΤhe main objective of the present work was to investigate the stability and techno-functional properties of the flour and protein preparations derived from T. molitor larvae, aiming at their use in food systems. The first objective was to investigate the willingness of consumers living in Thessaloniki to consume products based on visible and/or non-visible insects, before and after providing information regarding the nutritional and environmental benefits of consuming edible insects. The results showed that the adoption of insect-based food products by Greek consumers is not in a primary phase and products containing insects in a non-visible form exhibit higher acceptance rates. Education and familiarization of the consumers with the concept of eating insects should play a pivotal role in insect-based food marketing. The second objective was to study the oxidative stability of fresh larvae and larvae meal under different storage conditions and thermal treatments. It was found that T. molitor larvae flour is susceptible to lipid oxidation phenomena due to its high content of unsaturated fatty acids, which are directly affected by storage conditions and heat treatment. However, thermal treatment had a positive effect on the antioxidant capacity and the profile of volatile compounds in the meal, contributing to the formation of new, desirable aromatic compounds. In this direction, the use of T. molitor larvae meal for the preparation of gluten-free biscuits was investigated. The addition of LM and DF increased the protein content of the biscuits, led to improved mechanical properties, acceptable organoleptic characteristics, and oxidative stability for a storage period of 60 days. The next objective was to examine the ability of protein preparations isolated from T. molitor larvae to form and stabilize oil-in-water emulsions. The emulsions were characterized by relatively small droplet sizes and high stability during thermal treatment at 95 °C. They were also resistant to successive freeze–thaw cycles, highlighting the potential of T. molitor larval proteins to be used as emulsifiers in o/w systems. The final objective was to evaluate the use of the protein preparations, instead of egg yolk, in stabilizing mayonnaise-type emulsions. The emulsions exhibited pseudoplastic and viscoelastic behavior, with viscosity decreasing as shear rate increased, and the data were adequately described by the Power law model. The three interval thixotropy test showed increased sensitivity to external forces, while all emulsions demonstrated good thermal stability.Ο κύριος σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν η μελέτη της σταθερότητας και των τεχνολειτουργικών ιδιοτήτων αλεύρου και πρωτεϊνικών παρασκευασμάτων από προνύμφες του είδους T. molitor, με στόχο την αξιοποίησή τους σε συστήματα τροφίμων. Ο πρώτος στόχος ήταν η διερεύνηση της προθυμίας των κατοίκων του Νομού Θεσσαλονίκης να καταναλώσουν τρόφιμα που περιέχουν έντομα σε ορατή και μη ορατή μορφή, πριν και μετά από ενημέρωση σχετικά με τα διατροφικά και περιβαλλοντικά οφέλη της εντομοφαγίας. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η αποδοχή προϊόντων με βάση τα έντομα από τους Έλληνες καταναλωτές δεν βρίσκεται σε πολύ αρχικό στάδιο, και τα προϊόντα που περιέχουν έντομα σε μη ορατή μορφή παρουσιάζουν υψηλότερα ποσοστά αποδοχής. Η ενημέρωση και η εξοικείωση των καταναλωτών με την έννοια της εντομοφαγίας παίζουν καθοριστικό ρόλο για την επιτυχή προώθηση αυτών των προϊόντων. Δεύτερο στόχο αποτέλεσε η μελέτη της οξειδωτικής σταθερότητας των νωπών προνυμφών και του αλεύρου τους κάτω από διαφορετικές συνθήκες αποθήκευσης και θερμικής επεξεργασίας. Διαπιστώθηκε ότι το αλεύρο των προνυμφών T. molitor είναι ευαίσθητο έναντι φαινομένων οξείδωσης λίπους, λόγω της υψηλής περιεκτικότητάς του σε ακόρεστα λιπαρά οξέα, τα οποία επηρεάζονται άμεσα από τις συνθήκες αποθήκευσης και της θερμικής επεξεργασίας. Ωστόσο, η θερμική επεξεργασία είχε θετική επίδραση στην αντιοξειδωτική ικανότητα και στο προφίλ των πτητικών ενώσεων του αλεύρου, συμβάλλοντας στη δημιουργία νέων, επιθυμητών οσμηρών ενώσεων. Σε αυτή την κατεύθυνση, μελετήθηκε η αξιοποίηση του αλεύρου από προνύμφες T. molitor για την παρασκευή μπισκότων χωρίς γλουτένη με υψηλή περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη. Η προσθήκη των LM και DF αύξησε την περιεκτικότητα των μπισκότων σε πρωτεΐνες, οδήγησε σε μπισκότα με βελτιωμένες μηχανικές ιδιότητες, αποδεκτά οργανοληπτικά χαρακτηριστικά, και οξειδωτική σταθερότητα για περίοδο αποθήκευσης 60 ημερών. Επόμενος στόχος της διατριβής, ήταν η μελέτη της ικανότητας σχηματισμού και σταθεροποίησης γαλακτωμάτων ελαίου-νερού με χρήση πρωτεϊνικών παρασκευασμάτων που απομονώθηκαν από προνύμφες T. molitor. Τα γαλακτώματα χαρακτηρίστηκαν από σχετικά μικρά μεγέθη σταγονιδίων και υψηλή σταθερότητα κατά τη θερμική επεξεργασία στους 95 oC. Επίσης, ήταν ανθεκτικά κατά την υποβολή τους σε διαδοχικούς κύκλους κατάψυξης-απόψυξης, αναδεικνύοντας τη δυναμική των πρωτεϊνών από τις προνύμφες T. molitor να αξιοποιηθούν ως γαλακτωματοποιητές. Τελικός στόχος της διατριβής, ήταν η αξιοποίηση των πρωτεϊνικών παρασκευασμάτων, αντί του κρόκου του αυγού, για τη σταθεροποίηση γαλακτωμάτων τύπου μαγιονέζας. Τα γαλακτώματα παρουσίασαν ψευδοπλαστική και ιξωδοελαστική συμπεριφορά, με το ιξώδες να μειώνεται με την αύξηση της ταχύτητας διάτμησης και τα δεδομένα να ερμηνεύονται επαρκώς από το μοντέλο Power law. Η δοκιμή θιξοτροπίας τριών σταδίων έδειξε αυξημένη ευαισθησία σε εξωτερικές δυνάμεις, ενώ όλα τα γαλακτώματα παρουσίασαν καλή θερμική σταθερότητα
Μελέτη του ανοσοποιητικού συστήματος στη χρόνια νεφρική νόσο και τη μεταμόσχευση νεφρού: συσχέτιση με δείκτες καρδιαγγειακής νόσου
No full textCardiac remodeling is a hallmark of chronic kidney disease (CKD) manifesting as myocardial fibrosis, left ventricular hypertrophy (LVH), impaired myocardial strain and eventually left ventricular diastolic and systolic dysfunction. Kidney transplantation is associated with significant improvements in left ventricular size and function, as well as regression of LVH, otherwise known as reverse remodeling. Nevertheless, subclinical abnormalities in the biventricular strain may be observed in kidney transplant recipients (KTRs) even when other classical indices of myocardial function such as ejection fraction (EF) are normal. Maladaptive activation of the immune system plays an essential role in the pathogenesis of CKD and cardiovascular disease (CVD). The role of immune system components in the development of myocardial remodeling in CKD and kidney transplantation remains an open question. Likewise, little evidence has been generated until now regarding potential alterations of the cellular components of the immune system in patients with CKD due to heart failure, as occurs in type 2 cardiorenal syndrome (CRS-2). We therefore conducted a cross-sectional study in a cohort of non-end-stage CKD patients and KTRs without established CVD to investigate for the first time the relation of a selected panel of immune cell subpopulations in the peripheral circulation with classical and novel, strain-related indices of myocardial performance as evaluated by two-dimensional STE. In addition, we investigated the expression of a selected panel of immune cell subsets in the peripheral blood of a cohort of CRS-2 patients and subsequently made comparisons to a group of patients with CKD but without established CVD matched for gender and estimated glomerular filtration rate (eGFR). We further examined the clinical correlations as well as the prognostic value of specific immune cells with respect to overall and cardiovascular mortality in patients with type CRS-2. There were enrolled 44 consecutive patients with CKD and without established CVD, who were under regular follow-up by our outpatient nephrology clinic and 38 KTRs without established CVD who were under follow-up by the kidney transplant unit of our hospital as well as 39 stable male patients with CRS-2 under regular follow-up by the outpatient chronic heart failure and CKD clinic of our hospital. After baseline evaluation, patients with CRS-2 were followed until the end of the established observation period, or the study endpoint was reached, which was defined as a combined outcome of all-cause mortality and cardiovascular mortality.The peripheral blood immune cell subsets analysis was performed by flow cytometry. Accordingly, CD14++CD16-, CD14++CD16+, and CD14+CD16++ percentage and the absolute number of cells out of the total monocytes, as well as NK cells (CD3+CD16+56+), CD3- CD19+ B-lymphocytes, CD3+ CD4+ T cells, CD3+CD8+ T cells, and T regulatory cells (Tregs) (CD4+CD25+ FoxP3+) absolute values, and percentage out of the total lymphocytes were measured. Anthropometric and clinical data were recorded at baseline by patients’ medicalrecords, including comorbidities such as the presence of diabetes mellitus (DM) and medications. In addition, common biochemical parameters were measured at baseline in accordance with standard methods applied in the hospital laboratory. Echocardiographic data from ultrasounds performed by a skilled operator within 1 month from immune cell subset analysis were recorded, including parameters for estimating ventricular function and morphology and for cardiac chamber quantification. Specifically, regarding CKD patients and KTRs, classical and novel strain-related indices of ventricular function were measured by speckle-tracking echocardiography at baseline and following dipyridamole infusion. Two-dimensional STE analysis included assessment of global longitudinal strain (GLS), global radial strain (GRS) and global circumferential strain (GCS). In addition, left ventricular twist and untwist rates were measured. Following the baseline echocardiographic evaluation, dipyridamole was administered, and a new echocardiographic assessment was performed. The differences (Δ) between the values of measured echocardiographic parameters post and prior to dipyridamole infusion were calculated. Following adjustment for confounders including age, eGFR and UPCR, the differences in immune cell subsets between CKD patients and KTRs remained statistically significant for the percentage of classical monocytes (p =0.02, both the number and percentage of non-classical monocytes (p < 0.001), the percentage of T-lymphocytes and B lymphocytes (p = 0.03 and p = 0.003, respectively) as well as the Tregs number (p = 0.008). Following univariate regression analysis, the differences in immune cell subsets between patients with CRS-2 and CKD patients remained statistically significant for CD14++CD16+ monocytes, total lymphocytes, and NK cells (p < 0.05 for all) but not for Tregs, after adjustment for various confounders including age. Interestingly, we found increased levels of proinflammatory intermediate CD14++CD16+ monocytes in CRS-2 patients as compared to CKD patients, albeit no significant differences were detected between other robust markers of inflammation, such as CRP or ESR between the two cohorts. Our results showed lower levels of NK cells in patients with CRS-2 compared to their CKD counterparts as well as in CRS-2 patients with chronic atrial fibrillation compared to those without. In CKD patients, a direct association of RWT, a measure of left ventricular concentricity broadly used as an index of LVH with CD14++CD16− monocytes count (β = 0.447, p = 0.004) was found, whereas the correlation with arterial hypertension was lost at multivariate analysis. Furthermore, in KTR, the classical CD14++CD16− monocytes count was inversely associated with improvements in systolic wall motion indices, such as the medial and lateral wall systolic velocity of the left ventricle (Sl and Sm) (β = −0.516, p = 0.01 and β = −0.707, p < 0.001, respectively). An interesting finding of the study is the trend of independent correlations between the intermediate CD14++CD16+ monocytes with strain-related left ventricular myocardial performance indices, both in CKD patients and in KTRs. Thus, the CD14++CD16+ monocyteswere independently associated with higher baseline GRS values in CKD patients, whereasin KTRs, they were associated with better baseline left ventricular twist (β = 0.416, p = 0.01) and untwist parameters (β = −0.742, p = 0.09). About our results, another potential explanation, though speculative, would be that a compensatory augmentation in strain-related myocardial performance indices is promoted in the setting of the microinflammatory milieu of CKD, which would subsequently lead to myocardial damage and remodeling. The results are thought provoking and merit additional research considering the complex properties of the pro-inflammatory CD14++CD16+ monocytes in the pathogenesis of myocardial remodeling in CKD and following kidney transplantation. It is worth mentioning that among our patients, KTRs displayed a higher classical CD14++CD16− monocytes count together with a lower level of pro-inflammatory CD14++CD16+ monocytes compared to the CKD patients, which is in line with data from previous studies. A negative correlation was found between CD4+ T-cells with left ventricular EF in CKD patients (β = −0.431, p = 0.009) as well as with the dipyridamole induced improvement of left ventricular EF in KTRs (β = −0.378, p = 0.02). Likewise, in KTRs we found a negative correlation of CD4+ T-cells both with MAPSE (β = −0.463, p = 0.04), a sensitive marker of early systolic dysfunction and TAPSE, a marker of right ventricular function, although the latter was lost following multivariate analysis. In accord with the above, about strain-related indices of left ventricular function, CD4+ T-cells were inversely correlated with dipyridamole induced improvements in GLS in KTRs (β = 0.403, p = 0.01). Further characterization of the CD4+ T-cell responses is needed in order to discern possible pathogenic links to the development of uremic cardiomyopathy, evaluate their role as novel biomarkers of disease and subsequently examine the effects of immunomodulation on the CKD-related myocardial remodeling.An independent association of CD8+ T-cells with both left ventricular twist and untwist in patients with CKD was found (β = 0.405, p = 0.02 and β = −0.363, p = 0.03 respectively). Considering the differences in the pathogenic models implemented by the above studies as well as the preliminary nature of our results, it remains to be determined whether CD8+ T-cells are simple bystanders or active and independent players in the mechanisms of CKD-related myocardial dysfunction. Interestingly, we detected an independent correlation of NK cells both with E/A ratio (β = −0.387, p = 0.02) as well as with GLS (β = −0.362, p = 0.01) in KTRs only. These results appear controversial at first sight considering that a physiological reduction in E/A ratio is observed with aging, whereas the relationship of this index with left ventricular diastolic function is more complex and should be evaluated in combination with other markers, including the E/E’ ratio. On the other hand, we also found that higher NK cell counts were associated with improved left ventricular strain in KTRs. Results of the prospective arm of the study regarding patients with CRS-2 showed that during a median follow-up of 29.8 ±3.4 months, 23 CRS-2 patients (59%) reached the study endpoint with no patients being lost to follow-up. At binary logistic regression analysis, immune cell subpopulations that correlated with all-cause and cardiovascular death included total lymphocyte counts, (OR 0.85 per 100 cells/μL increase; 95% CI 0.75–0.97; p = 0.01), T-cell number (OR 0.82 per 100 cells/μL increase; 95% CI 0.70–0.96; p = 0.01), CD4+ T-lymphocyte number (OR 0.66 per 100 cells/μL increase; 95% CI 0.50–0.87; p = 0.004), CD8+ T-lymphocyte counts below their median value cut-off of 410/μL (OR 4.67; 95% CI 1.14–19.07; p = 0.03), Treg counts below their median value cut-off of 35/μL (OR 6.63; 95% CI 1.36–23.27; p = 0.01), and CD14++CD16+ monocyte counts above their median cut-off value of 40/μL (OR 4.13; 95% CI 1.06–16.1; p = 0.04). In a multivariate model including all six immune cell subsets, only the CD4+ T-lymphocytes remained independent predictors of mortality (OR 0.66; 95% CI 0.50–0.87; p = 0.004). In contrast, no such associations were found for age, eGFR, UPCR, hsTnI, BNP, as well as the rest of the clinical or laboratory indices. Subsequently, Kaplan–Meier survival curves for CRS-2 patients according to the levels of immune cell subpopulations (i.e., below vs. above median value) were generated. Decreased levels of lymphocytes, T-lymphocytes, CD4+ T-cells, CD8+ T-cells, and Tregs were associated with mortality at a median follow-up of 30 months (p < 0.05 for all log-rank tests). Increased levels of proinflammatory intermediate CD14++CD16+ monocyte counts showed a trend for increased mortality (p = 0.093). Overall, this study provides preliminary but noteworthy evidence regarding the independent associations of immune cell subsets, including classical CD14++CD16 and intermediate CD14++CD16+ monocytes, NK cells and lymphocytes subsets independently correlate with subclinical indices of myocardial dysfunction, including left ventricular strain and torsion-related parameters, in patients with CKD and in KTRs without established CVD. Taking into consideration that subtle alterations in left ventricular function commence early in CKD, these findings provide novel insights suggesting a potential role for specific immune cell phenotypes for CKD-related cardiomyopathy. Notably, the CD4+ T-lymphocytes were shown to independently predict fatal cardiovascular events in patients with CRS-2. Furthermore, the study results showed that patients with CRS-2 exhibit alterations of the immune cell subsets profile in the circulation compared to CKD patients of similar kidney function but without established cardiovascular disease, thus indicating that distinct immune mechanisms might be involved in the pathogenesis or during the chronic clinical course of CKD in the setting of heart failure as compared to CKD without established CVD.Η δυσπροσάρμοστη ενεργοποίηση του ανοσοποιητικού συστήματος φαίνεται να παίζει ουσιαστικό ρόλο στη παθογένεια της ΧΝΝ και των καρδιαγγειακών παθήσεων. Ο ρόλος των συστατικών του ανοσοποιητικού συστήματος στην παθογένεια του remodeling του μυοκαρδίου στη ΧΝΝ και μετά τη μεταμόσχευση νεφρού, παραμένει αδιευκρίνιστος. Τα δεδομένα σχετικά με τις πιθανές μεταβολές και διαταραχές των κυτταρικών στοιχείων του ανοσοποιητικού συστήματος στους ασθενείς με ΧΝΝ σε έδαφος καρδιακής ανεπάρκειας, δηλαδή με καρδιονεφρικό σύνδρομο τύπου 2 (ΚΝΣ-2) παραμένουν ελάχιστα μέχρι τώρα. Με βάση τα παραπάνω πραγματοποιήθηκε διαστρωματική μελέτη σε μια κοορτή ασθενών με ΧΝΝ χωρίς εγκατεστημένη καρδιαγγειακή νόσο και παρομοίως σε μια κοορτή ληπτων νεφρικού μοσχεύματος (ΛΝΜ) χωρίς εγκατεστημένη καρδιαγγειακή νόσο, με στόχο την διερεύνηση για πρώτη φορά στη βιβλιογραφία των πιθανών συσχετίσεων ενός επιλεγμένου πάνελ υπό-πληθυσμών ανοσοκυττάρων στο περιφερικό αίμα, με κλασσικούς και νεότερους δείκτες λειτουργίας του μυοκαρδίου, συμπεριλαμβάνοντας τους δείκτες παραμόρφωσης της αριστερής κοιλίας, μέσω δισδιάστατης ηχοκαρδιογραφίας «speckle tracking”. Επιπλέον, εξετάστηκαν οι πιθανές διαφορές στην έκφραση των ανοσοκυττάρων μεταξύ των ασθενών με ΧΝΝ και των ΛΝΜ. Διερευνήθηκε η έκφραση του επιλεγμένου πάνελ των ανοσοκυττάρων στο περιφερικό αίμα σε μια κοορτή ασθενών με ΚΝΣ-2 καθώς και έγιναν συγκρίσεις με μια ομάδα ασθενών με ΧΝΝ, χωρίς εγκατεστημένη καρδιαγγειακή νόσο, εξομοιωμένων ως προς το φύλο και το ρυθμό σπειραματικής διήθησης (eGFR). Επιπλέον, διερευνήθηκαν οι πιθανές κλινικό-εργαστηριακές συσχετίσεις των ανοσοκυττάρων στις ομάδες των ασθενών. Το προοπτικό σκέλος της μελέτης είχε ως κύριο στόχο τη διερεύνηση για πρώτη φορά στη βιβλιογραφία της προγνωστικής άξιας των υπότυπων των ανοσοκυττάρων με καταληκτικό συνδυαστικό σημείο την ολική ή καρδιαγγειακή θνητότητα στους ασθενείς με ΚΝΣ-2. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε προοπτική ανάλυση των υποτύπων των ανοσοκυττάρων στο περιφερικό αίμα των ασθενών με ΧΝΝ και των ΛΝΜ σε δυο χρόνους (αρχική ανάλυση- Τ0 και μετά από 24 μήνες – Τ1) ενώ διερευνήθηκαν και πιθανές κλινικές συσχετίσεις. Στη μελέτη συμπεριλήφθησαν 44 ασθενείς με ΧΝΝ και χωρίς εγκατεστημένη καρδιαγγειακή νόσο, 38 ΛΝΜ χωρίς εγκατεστημένη καρδιαγγειακή νόσο, 39 ασθενείς με ΚΝΣ-2 καθως και 10 υγιή άτομα. Η ανάλυση των υπότυπων των ανοσοκυττάρων στο περιφερικό αίμα διενεργήθηκε με κυτταρομετρία ροής. Μετρήθηκαν το ποσοστό των CD14++CD16-, CD14++CD16+, and CD14+CD16++ μονοκυττάρων επί των ολικών μονοκυττάρων καθώς και ο απόλυτος αριθμός των υπότυπων των μονοκυττάρων. Επίσης, μετρήθηκαν το ποσοστό των NK κυττάρων (CD3+CD16+56+), CD3- CD19+ B-λεμφοκυττάρων, CD3+ CD4+ T λεμφοκυττάρων, CD3+CD8+ T λεμφοκυττάρων, and T ρυθμιστικών κυττάρων (Tregs) (CD4+CD25+ FoxP3+) επί των ολικών λεμφοκυττάρων καθώς και ο απόλυτος αριθμός τους. Τα ανθρωπομετρικά και τα κλινικά δεδομένα καταγράφηκαν από τους κλινικούς φακέλους των ασθενών, συμπεριλαμβανομένων των συνοσηροτήτων και της φαρμακευτικής αγωγής ενώ συγχρόνως μετρήθηκαν κλασσικοί εργαστηριακοί δείκτες. Τα υπερηχοκαρδιογραφικά δεδομένα, αντλήθηκαν από υπερήχους καρδιάς που διενεργήθηκαν εντός ενός μήνα από τη μέτρηση των υπότυπων των ανοσοκυττάρων. Ειδικά, όσον αφορά τους ασθενείς με ΧΝΝ και τους ΛΝΜ, μετρήθηκαν οι κλασσικοί και οι νεότεροι δείκτες παραμόρφωσης της αριστερής κοιλίας, συμπεριλαμβανομένων των επιμήκες (GLS), ακτινικό (GRS) και κυκλοτερές (GCS) strain, twist και untwist, με «speckle-tracking» υπερηχοκαρδιογραφήμα στην αρχική φάση και μετά τη χορήγηση διπυριδαμόλης (DIPSE). Επίσης, υπολογίστηκαν οι διαφορές (Δ) μεταξύ των τιμών των υπερηχοκαρδιογραφικών παραμέτρων μετά και πριν τη χορήγηση διπυριδαμόλης. Τα αποτελέσματα της μελέτης ως προς τις διαφορές των υπότυπων των ανοσοκυττάρων μεταξύ των υπό-ομάδων ανέδειξαν μετά από προσαρμογή για συγχυτικούς παράγοντες όπως ηλικία, eGFR και πρωτεινουρία (UPCR), πως οι ΛΝΜ είχαν υψηλότερο ποσοστό κλασσικών μονοκυττάρων (p=0.02) και Τ-λεμφοκυτταρων (p=0.03) καθώς και χαμηλότερο αριθμό και ποσοστό των CD4+CD16++ μη-κλασσικών μονοκυττάρων (p<0.001), των B-λεμφοκυττάρων (p = 0.003) και των Tregs (p=0.008). Όσον αφορά τις διαφορές μεταξύ των ασθενών με ΚΝΣ-2 και των ασθενών με ΧΝΝ, μετά από μονομεταβλητή ανάλυση παλινδρόμησης και προσαρμογή για διάφορους συγχυτικούς παράγοντες, συμπεριλαμβάνοντας την ηλικία, φάνηκε πως οι ασθενείς με ΚΝΣ-2 είχαν υψηλοτέρα επίπεδα των προ-φλεγμονωδών CD14++CD16+ μονοκυττάρων καθώς και χαμηλότερα επίπεδα ολικών λεμφοκυττάρων και NK κυττάρων (p < 0.05 για όλα τα κύτταρα). Αξιοσημείωτο εύρημα είναι τα αυξημένα επίπεδα των προ-φλεγμονωδών ενδιάμεσων μονοκυττάρων στους ασθενείς με ΚΝΣ-2 σε σύγκριση με τους ασθενείς με ΧΝΝ, ενώ δεν διαπιστώθηκαν σημαντικές διαφορές ως προς τους υπόλοιπους κλασσικούς δείκτες φλεγμονής, όπως η CRP ή η ταχύτητα καθίζησης ερυθρών (ΤΚΕ) μεταξύ των δυο υπό-ομάδων. Επίσης τα αποτελέσματα ανέδειξαν χαμηλότερα επίπεδα των NK κυττάρων σε ασθενείς με ΚΝΣ-2 και με συνυπάρχουσα χρόνια κολπική μαρμαρυγή συγκριτικά με τους ασθενείς με ΚΝΣ-2 που δεν είχαν κολπική μαρμαρυγή. Όσον αφορά τις συσχετίσεις μεταξύ των υπότυπων των ανοσοκυττάρων με τους κλασσικούς και τους νεότερους δείκτες δυσλειτουργίας της αριστερής κοιλίας, στους ασθενείς με ΧΝΝ παρατηρήθηκε μια απευθείας ανεξάρτητη συσχέτιση του σχετικού πάχους της αριστερής κοιλίας (relative wall thickness – RWT), ένας δείκτης εκτίμησης του βαθμού συγκεντρικής υπερτροφίας της αριστερής κοιλίας, με τα κλασσικά CD14++CD16− μονοκύτταρα (β = 0.447, p = 0.004), ενώ η συσχέτιση με την αρτηριακή υπέρταση χάθηκε κατά την πολυπαραγοντική ανάλυση. Επίσης, στους ΛΝΜ, ο αριθμός των κλασσικών CD14++CD16− μονοκυττάρων ανέδειξε αντίστροφη συσχέτιση με τη βελτίωση των δεικτών συστολικής κινητικότητας των τοιχωμάτων της αριστερής κοιλίας, όπως οι medial and lateral wall systolic velocity (Sl and Sm), μετά τη χορήγηση διπυριδαμόλης, (β = −0.516, p = 0.01 and β = −0.707, p < 0.001, αντίστοιχα). Ένα άλλο ενδιαφέρον εύρημα της μελέτης αποτελεί η ανεύρεση ενός trend ανεξάρτητων συσχετίσεων μεταξύ των ενδιάμεσων, προ-φλεγμονωδών CD14++CD16+ μονοκυττάρων με τους δείκτες του μυοκαρδιακού strain στους ασθενείς με ΧΝΝ και στους ΛΝΜ. Συγκεκριμένα, τα CD14++CD16+ μονοκύτταρα ανέδειξαν ανεξάρτητη συσχέτιση με υψηλότερες τιμές του GRS στους ασθενείς με ΧΝΝ, ενώ στους ΛΝΜ συσχετίστηκαν άμεσα με καλύτερους δείκτες twist (β = 0.416, p = 0.01) και untwist (β = −0.742, p = 0.09). Μια πιθανή εξήγηση για τα αποτελέσματα της μελέτης, αν και υποθετική, θα ήταν πως η αντισταθμιστική αύξηση στους strain δείκτες επίδοσης του μυοκαρδίου, προωθείται σε έδαφος της χρόνιας προ-φλεγμονώδους εξεργασίας της ΧΝΝ, η οποία στη συνέχεια ωστόσο, θα οδηγούσε σε δεύτερο χρόνο σε βλάβη και remodeling του μυοκαρδίου. Τα αποτελέσματα αυτά διεγείρουν ερωτήματα ως προς τις πολύπλοκες ιδιότητες των προ-φλεγμονωδών CD14++CD16+ μονοκυττάρων και τη συμμετοχή τους στη παθογένεια του remodeling του μυοκαρδίου στη ΧΝΝ καθώς και μετά τη μεταμόσχευση νεφρού. Σχετικά με τους υπό-πληθυσμούς των λεμφοκυττάρων, αρνητική συσχέτιση ανευρέθηκε μεταξύ των CD4+ Τ-λεμφοκυττάρων και του κλάσματος εξωθήσεως της αριστερής κοιλίας (EF) (β = −0.431, p = 0.009) στους ασθενείς με ΧΝΝ, όπως και επίσης και με βελτιωμένες τιμές του EF μετά τη χορήγηση διπυριδαμόλης στους ΛΝΜ (β = −0.378, p = 0.02). Παρομοίως, στους ΛΝΜ, ανευρέθηκε αρνητική συσχέτιση των CD4+ Τ-λεμφοκυττάρων με τη παράμετρο MAPSE (β = −0.463, p = 0.04), έναν ευαίσθητο δείκτη πρώιμης συστολικής δυσλειτουργίας της αριστερής κοιλίας και τη παράμετρο TAPSE, δείκτης λειτουργίας της δεξιάς κοιλίας, αν και η συσχέτιση με την τελευταία παράμετρο χάθηκε κατά την πολυπαραγοντική ανάλυση. Σε συμφωνία με τα παραπάνω, όσον αφορά τους δείκτες strain της αριστερής κοιλίας στους ΛΝΜ, τα CD4+ T-λεμφοκύτταρα, ανέδειξαν αρνητική συσχέτιση με βελτιωμένες τιμές του GLS μετά τη χορήγηση διπυριδαμόλης (β = 0.403, p = 0.01). Δεδομένου των ανωτέρων ευρημάτων, απαιτείται περαιτέρω χαρακτηρισμός των απαντήσεων των CD4+ Τ-λεμφοκυττάρων ώστε να διευκρινιστούν πιθανές παθοφυσιολογικές συσχετίσεις με την ουραιμική μυοκαρδιοπάθεια, να αναλυθεί ο ρόλος τους ως πιθανοί βιοδείκτες της νόσου και στη συνέχεια να εκτιμηθεί η θεραπευτική επίδραση της ανοσοτροποποίησης στο remodeling του μυοκαρδίου στη ΧΝΝ. Όσον αφορά τα CD8+ T-λεμφοκύτταρα, ανευρέθηκαν ανεξάρτητες συσχετίσεις με το twist και το untwist της αριστερής κοιλίας στους ασθενείς με ΧΝΝ (β = 0.405, p = 0.02 and β = −0.363, p = 0.03 αντίστοιχα). Τα αποτελέσματα της προοπτικής μελέτης των ασθενών με ΚΝΣ-2 ανέδειξαν πως κατά τη διάρκεια μέσης παρακολούθησης 29.8 ±3.4 μηνών, 23 ασθενείς με ΚΝΣ-2 (59%) εκδήλωσαν το συνδυαστικό καταληκτικό σημείο της μελέτης. Κατά την ανάλυση λογιστικής παλινδρόμησης, οι υπό-πληθυσμοί των ανοσοκυττάρων που συσχετίστηκαν με την ολική ή καρδιαγγειακή θνητότητα ήταν τα ολικά λεμφοκύτταρα (OR 0.85 ανά 100 κύτταρα/μL αύξηση; 95% CI 0.75–0.97; p = 0.01), τα Τ-λεμφοκύτταρα (OR 0.82 ανά 100 κύτταρα/μL αύξηση; 95% CI 0.70–0.96; p = 0.01), τα CD4+ T-λεμφοκύτταρα (OR 0.66 ανά 100 κυτταρα/μL αύξηση; 95% CI 0.50–0.87; p = 0.004), τα CD8+ T-λεμφοκυττάρα χαμηλότερα του επιπέδου cut-off της διάμεσης τιμής των 410/μL (OR 4.67; 95% CI 1.14–19.07; p = 0.03), τα Tregs χαμηλοτερα του επιπέδου cut-off της διάμεσης τιμής των 35/μL (OR 6.63; 95% CI 1.36–23.27; p = 0.01) καθώς και τα CD14++CD16+ μονοκύτταρα άνω της διάμεσης τιμής cut-off των 40/μL (OR 4.13; 95% CI 1.06–16.1; p = 0.04).
The effect of a training programme on the variation of physical fitness parameters, physilogical, hematological and biochemical indicators of semi-professional soccer players during the preseason
No full textThe purpose of this study, and in the absence of relevant studies in football, was to investigate the effect of preparation training and exposure to competitive activity during the final phase of preparation on physiological, biochemical, hormonal and performance adaptations. The study involved 24 soccer semi-professional players, categorized into two cohorts based on their time participating in friendly games (ES: extensive, LS: limited) during the preparation before the start of the season, while a control group of 12 people was also established. Physiological, biochemical, hormonal and performance measurements were performed at the beginning, middle and end of the preparation. From the beginning to the end of the preparation, the ES cohort showed a significant (p≤0.05) decrease in: body mass -2.57±0.16%[-11.75–6.61] and body fat -25.94±0.57%[-58.28–6.40], significant (p≤0.05) improvement in: jumping in place 6.37±0.24%[-7.45–20.18], lower limb strength (>9.50±0.29%[-7.09–26.09]), 35-m running time in interval exercise -6.58±0.26%[-21.56–8.4], 10-m running time 6.04±0.25%[-20.37–8.28], agility -4.67±0.22%[-17.17–7.84], VO₂max 10.56±0.31%[6.83–27.95], speed at VO₂max 10.46±0.31%[-6.85–27.78] and speed at VT₂ 14.49±0.35%[-5.43–34.4] and significant (p≤0.05) increase in: cholesterol 10.57±0.31%[-6.83–27.97], myoglobin 120.27±0.49%[92.33–148.22], hs C-reactive protein 156.18±0.94%[103.18–209.18], interleukin-6 62.24±0.48%[34.81–89.67], tumor necrosis factor alpha 102.8±0.17%[93.20–112.41], red blood cell count 5.23±0.22%[7.37–17.83] and RPE 52.44±0.50%[24.18–80.7]. The MS cohort showed significant (p≤0.05) gradual improvement in: standing jump 6.97±0.25% [-7.44–21.37], dominant knee extension strength 9.95±0.30%[-6.99–26.89], and non-dominant leg 8.02±0.27%[7.35–23.39], agility -2.84±0.17%[-12.51–6.83],10-m running time -5.65±0.24%[-19.47-8.17], flexibility 14.93±0.36%[-5.24–35.09] and VO₂max 5.90±0.24%[-7.43–19.23] and a significant (p≤0.05) increase of 46.2±0.5%[17.99–74.41] in RPE. The estimated values of the ES cohort compared to the PS at the end of the conditioning were significantly (p≤0.05) lower regarding: body fat and significantly higher regarding: body mass, dominant and non-dominant leg knee extension/flexion strength, 35-m interval running time, velocity at VO₂max, velocity at VT₂, lactate at VO₂max, myoglobin, hs C-reactive protein, interleukin-6, tumor necrosis factor alpha and red blood cell count. Also, overall, significant (p≤0.05) strong correlations were observed between total exposure to competitive activity and important indicators among the participants. These findings highlight the dual effect of increased exposure to competitive activity during preparation:while it may enhance performance adaptations, it also increases physiological stress.Σκοπός της μελέτης και ελλείψει σχετικών μελετών στο ποδόσφαιρο, ήταν να διερευνηθεί η επίδραση της προπόνησης προετοιμασίας και της έκθεσης σε αγωνιστική δραστηριότητα κατά την τελευταία φάση της προετοιμασίας στις φυσιολογικές, βιοχημικές, ορμονικές και προσαρμογές απόδοσης. Στην μελέτη συμμετείχαν 24 ποδοσφαιριστές, κατηγοριοποιημένοι σε δύο κοόρτες με βάση το χρόνο συμμετοχής τους σε φιλικά παιχνίδια (ΕΣ: εκτεταμένη, ΠΣ: περιορισμένη) κατά την προετοιμασία πριν από την έναρξη της αγωνιστικής περιόδου, ενώ καταρτίστηκε και ομάδα ελέγχου 12 ατόμων. Πραγματοποιήθηκαν φυσιολογικές, βιοχημικές, ορμονικές και μετρήσεις απόδοσης στην αρχή, στη μέση και στο τέλος της προετοιμασίας. Από την έναρξη, και έως το τέλος της προετοιμασίας, η κοόρτη ΕΣ παρουσίασε σημαντική (p≤0,05) μείωση σε: σωματική μάζα -2,57±0,16%[-11,75–6,61] και σωματικό λίπος -25,94±0,57%[58,28–6,40], σημαντική (p≤0,05) βελτίωση σε: επιτόπιο άλμα 6,37±0,24%[-7,45–20,18], ισχύ κάτω άκρων (>9,50±0,29% [-7,09–26,09]), χρόνο τρεξίματος 35-m σε διαλειμματική άσκηση -6,58±0,26%[-21,56–8,4], χρόνο τρεξίματος 10-m -6.04±0.25% [20,37–8,28], ευκινησία -4,67±0,22%[-17,17–7,84], VO₂max 10,56±0,31%[-6.83–27,95], ταχύτητα στο VO₂max 10,46±0,31%[-6.85–27,78] και ταχύτητα στο VT₂ 14.49±0,35%[5,43–34,4] και σημαντική (p≤0,05) αύξηση σε: χοληστερόλη 10,57±0,31%[-6,83–27,97], μυοσφαιρίνη 120,27±0,49%[92,33–148,22], hs C-αντιδρώσα πρωτεΐνη 156,18±0,94%[103,18–209,18], ιντερλευκίνη-6 62,24±0,48%[34,81–89,67], παράγοντα νέκρωσης όγκων άλφα 102,8±0,17%[93,20–112,41], αριθμό ερυθρών αιμοσφαιρίων 5,23±0,22%[-7,37–17,83] και RPE 52,44±0,50%[24,18–80,7]. Η κοόρτη ΠΣ παρουσίασε σημαντική (p≤0,05) σταδιακή βελτίωση σε: επιτόπιο άλμα 6,97±0,25%[-7,44–21,37], ισχύ έκτασης γόνατος κυρίαρχου 9,95±0,30%[-6,99–26,89], και μη κυρίαρχου ποδιού 8,02±0,27%[-7,35–23,39], ευκινησία -2,84±0,17%[-12,51–6,83], χρόνο τρεξίματος 10 m -5,65±0,24%[-19,47–8,17], ευλυγισία 14,93±0,36%[-5,24–35,09] και VO₂max 5,90±0,24%[-7,43–19,23] και σημαντική (p≤0,05) αύξηση 46,2±0,5%[17,99–74,41] στην RPE. Οι εκτιμώμενες τιμές της κοόρτης ΕΣ σε σύγκριση με την ΠΣ στο τέλος της προετοιμασίας, ήταν σημαντικά (p≤0,05) χαμηλότερες όσον αφορά: σωματικό λίπος και σημαντικά υψηλότερες όσον αφορά: σωματική μάζα, ισχύ έκτασης/κάμψης γόνατος κυρίαρχου και μη κυρίαρχου ποδιού, χρόνο τρεξίματος 35-m διαλειμματικής άσκησης, ταχύτητα στη VO₂max, ταχύτητα στο VT₂, γαλακτικό στη VO₂max, μυοσφαιρίνη, hs C αντιδρώσα πρωτεΐνη, ιντερλευκίνη-6, παράγοντα νέκρωσης όγκων άλφα και αριθμό ερυθρών αιμοσφαιρίων. Επίσης, συνολικά στους συμμετέχοντες παρατηρήθηκαν σημαντικές (p≤0,05) ισχυρές συσχετίσεις μεταξύ της συνολικής έκθεσης στην αγωνιστική δραστηριότητα και σημαντικών δεικτών. Τα ευρήματα αυτά υπογραμμίζουν τη διπλή επίδραση της αυξημένης έκθεσης στην αγωνιστική δραστηριότητα κατά τη διάρκεια της προετοιμασίας: ενώ μπορεί να ενισχύσει τις προσαρμογές απόδοσης και μπορεί να αυξήσει το φυσιολογικό στρες
Education and socio-spatial inequalities: the role of parental school choice
No full textIn this doctoral thesis, the educational and spatial practices of parents are investigated in the light of the socio-spatial differences that characterise the city of Athens and its suburban areas. In this field, an effort has been made to combine the theoretical framework of the urban space with the approaches of the Sociology of Education and related studies about the spatial dimension of education.The thesis focuses on the effects of the informal phenomenon of parental choice of school in Greece while, according to the current legal framework, school registration is based on the students’ area of residence (catchment area). In particular, the educational and spatial practices that parents develop in order to ensure the attendance of their children in what are considered to be "good schools" of the public sector, bypassing the existing school map, are investigated. The effects of these practices are explored with regard to the formation processes of schoolswith good or bad reputation, the social composition and the average performance of the student population of schools in different areas in the urban region of Athens. In addition, the interactions of the school map with the recent educational reforms on schools’ evaluation and autonomy as well as the nationwide diagnostic tests in the 3rd Class of lower secondary school (Gymnasium) are examined, in the light of potential categorisation of the schools. To investigate this issue, the empirical research focused on 4 lower secondary school, which are spatially located in the center of the city, the western and the northern suburbs, in order to ensure a representative sample of different areas, socially and geographically. At the same time, the target groups of this research consist of teachers and parents of the respective schools. In particular, the collection of the empirical data was carried out through semi-structured interviews consisting of a sample of 20 parents and 20 teachers of the respective schools during the school year 2021-2022. The analysis of the empirical data was carried out based on the theoretical background of Pierre Bourdieu (2004, 1996) regarding the types of capital and their importance in students’ educational career, as well as the findings of empirical research regarding the parameters of school choice with main representatives such as Stephen Ball (2021, 2018,1997) and Agnès Van Zanten (2009, 2001). Furthermore, with the contribution of part of the theoretical work of Cornelius Castoriadis (1985), the imaginary meanings that the subjects involved, i.e. parents and teachers, attribute to urban space and educational success were highlighted. In this light, we attempted to interpret the educational and spatial practices in combination with the social dimension of the city. The results of the empirical research reveal the extent of informal parental choice of the "good" school in the context of public education as well as the tendency to avoid schools with an unfavorable reputation in non-privileged areas. At the same time, it becomes apparent that the above educational practices lead to the formation of largely homogeneous school classes in both disadvantaged and prosperous areas of Athens, with the consequence of increasing school and social segregation. Finally, this research shows clearly that the informal choice of school interacts with and reinforces the pre-existing educational and socio-spatial inequalities of the city.Στην παρούσα διδακτορική διατριβή διερευνώνται οι εκπαιδευτικές και χωρικές πρακτικές των γονέων υπό το πρίσμα των κοινωνικοχωροταξικών διαφοροποιήσεων που χαρακτηρίζουν την πόλη της Αθήνας και των προαστιακών περιοχών της. Σε αυτό το πεδίο, επιχειρείται η σύζευξη του θεωρητικού πλαισίου του αστικού χώρου με τις προσεγγίσεις της Κοινωνιολογίας της Εκπαίδευσης και των συναφών μελετών που συνδέονται με τη χωρική διάσταση της εκπαίδευσης. Η προβληματική της διατριβής εστιάζει στις επιπτώσεις του άτυπου φαινομένου γονεϊκής επιλογής σχολείου στην χώρα μας καθώς, σύμφωνα με το ισχύον νομικό πλαίσιο η εγγραφή στο σχολείο πραγματοποιείται με βάση την περιοχή κατοικίας του μαθητή. Ειδικότερα, διερευνώνται οι εκπαιδευτικές και χωρικές πρακτικές που αναπτύσσουν οι γονείς, προκειμένου να διασφαλίσουν τη φοίτηση των παιδιών τους στα «καλά σχολεία» του δημόσιου τομέα, παρακάμπτοντας τον υφιστάμενο σχολικό χάρτη. Ακολούθως, σκιαγραφούνται οι επιπτώσεις των εν λόγω πρακτικών αναφορικά με τις διεργασίες διαμόρφωσης σχολικών μονάδων με καλή ή κακή φήμη, την κοινωνική σύνθεση και τον μέσο όρο επίδοσης του μαθητικού πληθυσμού σχολείων διαφορετικών περιοχών στον αστικό χώρο της Αθήνας. Επιπροσθέτως, εξετάζονται οι αλληλεπιδράσεις του σχολικού χάρτη με τις τελευταίες εκπαιδευτικές μεταρρυθμίσεις της αξιολόγησης και αυτονομίας της σχολικής μονάδας αλλά και των πανελλαδικών διαγνωστικών εξετάσεων στην Γ’ Γυμνασίου, υπό το πρίσμα της ενδεχόμενης κατηγοριοποίησης των σχολείων. Στο πλαίσιο της διερεύνησης του ζητήματος, η εμπειρική έρευνα εστίασε σε τέσσερα σχολεία της Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης (Γυμνάσια), τα οποία τοποθετούνται χωροταξικά στο κέντρο της πόλης, στα δυτικά και στα βόρεια προάστια, προκειμένου να εξασφαλιστεί ένα δείγμα διαφορετικών, γεωγραφικά και κοινωνικά, περιοχών. Παράλληλα, οι ομάδες-στόχοι της έρευνας, αποτελούνται από εκπαιδευτικούς και γονείς των αντίστοιχων σχολικών μονάδων. Ειδικότερα, η συλλογή των εμπειρικών δεδομένων πραγματοποιήθηκε με τη συμβολή του ερευνητικού εργαλείου της ημι-δομημένης Συνέντευξης με δείγμα αποτελούμενο από 20 εκπαιδευτικούς και 20 γονείς, των αντίστοιχων σχολικών μονάδων, κατά τη διάρκεια του σχολικού έτους: 2021-2022. Εν συνεχεία, η ανάλυση των εμπειρικών δεδομένων πραγματοποιήθηκε με άξονα το θεωρητικό υπόβαθρο του Pierre Bourdieu (2004, 2006), σχετικά με τα είδη του κεφαλαίου και τη σημασία τους στην εκπαιδευτική σταδιοδρομία, καθώς και τα πορίσματα εμπειρικών ερευνών, αναφορικά με τις παραμέτρους της επιλογής σχολείου, με κύριους εκπροσώπους τον Stephen Ball (2021, 2018,1997) και την Agnès Van Zanten (2009, 2001). Ακόμη, με τη συμβολή μέρους του θεωρητικού έργου του Κορνήλιου Καστοριάδη (1985), αναδείχθηκαν οι φαντασιακές σημασίες τις οποίες, τα εμπλεκόμενα υποκείμενα, δηλαδή οι γονείς και οι εκπαιδευτικοί, αποδίδουν στον αστικό χώρο και την εκπαιδευτική επιτυχία. Σε αυτό το πρίσμα, επιχειρήθηκε η ερμηνεία των εκπαιδευτικών και χωρικών πρακτικών σε συνδυασμό με την κοινωνική φυσιογνωμία της πόλης. Στα αποτελέσματα τα οποία προέκυψαν από την εμπειρική έρευνα αποτυπώνεται το φαινόμενο της άτυπης γονεϊκής επιλογής του «καλού» σχολείου στο πλαίσιο της δημόσιας εκπαίδευσης, όπως επίσης και οι τάσεις αποφυγής σχολικών μονάδων με δυσμενή φήμη σε μη προνομιούχες περιοχές. Παράλληλα, διαφαίνεται ότι οι παραπάνω εκπαιδευτικές πρακτικές οδηγούν στη διαμόρφωση, σε μεγάλο βαθμό, ομοιογενών σχολικών τάξεων σε υποβαθμισμένες αλλά και σε ευημερούσες περιοχές της Αθήνας, με συνέπεια την αύξηση του σχολικού και κοινωνικού διαχωρισμού. Ολοκληρώνοντας, διαπιστώνεται ότι εν τέλει η άτυπη επιλογή σχολείου αλληλεπιδρά με τις προϋπάρχουσες εκπαιδευτικές και κοινωνικοχωροταξικές ανισότητες της πόλης και μάλιστα, ενισχύοντάς τες
Προηγμένες μέθοδοι ανάλυσης ηλεκτρομετανάστευσης για μακροχρόνια αξιοπιστία και ασφάλεια υλικού σε πολύπλοκες διασυνδέσεις ολοκληρωμένων κυκλωμάτων
No full textThe continuous scaling of integrated circuits (ICs) has introduced significant reliability and security concerns, especially in dense VLSI power grid interconnects. Among these concerns, electromigration (EM) has emerged as a dominant failure mechanism, capable of degrading the performance and lifetime of modern chips. It is a physics-driven effect, where momentum transfer from conducting electrons to metal atoms induces atomic migration along interconnect wires. This process causes gradual material displacement under high current densities, resulting in void or hillock formation that may eventually lead to open or short circuits. As technology nodes shrink and current densities rise, EM analysis becomes increasingly critical to ensuring long-term IC reliability. In practice, conventional EM assessment methods are primarily empirical and fail to capture the complex spatiotemporal behavior of EM in modern multi-segment interconnect structures. While recent physics-based models offer greater accuracy, most implementations are limited to either the pre-void phase or rely on steady-state assumptions that become invalid under realistic operating conditions. Moreover, emerging hardware threats have revealed that EM behavior can be maliciously manipulated to introduce undetectable hardware Trojans, exposing a security blind spot in traditional reliability methodologies. To overcome these limitations, this dissertation introduces scalable, physics-based methods for EM analysis, with attention to both reliability and security aspects in VLSI interconnects. It first proposes a complete and scalable EM analysis framework that captures both the pre- and post-void phases by employing matrix exponential formulation combined with Krylov-based techniques. Then, a moment matching (MM) approach using asymmetric Krylov projections is introduced to accelerate EM simulations on large-scale interconnect structures. Finally, the work presents a security-aware EM modeling strategy that introduces design-level countermeasures to safeguard power grids and detects malicious structural changes based on deviations in stress evolution.Η συνεχής σμίκρυνση των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (integrated circuits – ICs) έχει επιφέρει σημαντικές προκλήσεις ως προς την αξιοπιστία και την ασφάλεια, ιδιαίτερα στα πυκνά διασυνδεδεμένα δίκτυα τροφοδοσίας ισχύος των κυκλωμάτων VLSI. Μεταξύ αυτών των προκλήσεων, η ηλεκτρομετανάστευση (electromigration - EM) έχει αναδειχθεί σε κυρίαρχο μηχανισμό αστοχίας, ικανό να υποβαθμίσει την απόδοση και τη διάρκεια ζωής των σύγχρονων μικροκυκλωμάτων. Πρόκειται για ένα φυσικό φαινόμενο, κατά το οποίο η μεταφορά ορμής από τα ηλεκτρόνια προς τα μεταλλικά άτομα προκαλεί τη σταδιακή μετακίνησή τους κατά μήκος των γραμμών διασύνδεσης. Αυτή η διαδικασία οδηγεί σε βαθμιαία μετατόπιση υλικού υπό συνθήκες υψηλής πυκνότητας ρεύματος, δημιουργώντας κενά (voids) ή περιοχές μεταλλικής συσσώρευσης (hillocks), τα οποία ενδέχεται τελικά να προκαλέσουν διακοπή κυκλώματος ή βραχυκύκλωμα. Καθώς η τεχνολογία προχωρά σε μικρότερους κόμβους και οι πυκνότητες ρεύματος αυξάνονται, η ανάλυση του φαινομένου ΕΜ καθίσταται ολοένα και πιο κρίσιμη για τη διασφάλιση της μακροχρόνιας αξιοπιστίας των ICs. Στην πράξη, οι συμβατικές μέθοδοι εκτίμησης του EM είναι κατά κύριο λόγο εμπειρικές και αδυνατούν να αποτυπώσουν την πολύπλοκη χωροχρονική συμπεριφορά του σε σύγχρονες, πολυτμηματικές γραμμές διασύνδεσης. Αν και πρόσφατα μοντέλα βασισμένα στην φυσική προσφέρουν μεγαλύτερη ακρίβεια, οι περισσότερες υλοποιήσεις περιορίζονται είτε μόνο στη φάση πριν την εμφάνιση κενού (pre-void), είτε βασίζονται σε περιπτώσεις σταθερής κατάστασης, οι οποίες καθίστανται ανεπαρκείς υπό ρεαλιστικές συνθήκες λειτουργίας. Επιπλέον, πρόσφατες απειλές στο υλικού έχουν δείξει ότι η συμπεριφορά του EM μπορεί να παραποιηθεί εσκεμμένα, οδηγώντας σε μη ανιχνεύσιμες επιθέσεις hardware Trojan, αποκαλύπτοντας ένα σημαντικό κενό ασφαλείας στις παραδοσιακές μεθόδους αξιοπιστίας. Για να αντιμετωπιστούν αυτοί οι περιορισμοί, η παρούσα διατριβή εισάγει επεκτάσιμες μεθόδους βασισμένες σε φυσικά μοντέλα για την ανάλυση του EM, λαμβάνοντας υπόψη τόσο την αξιοπιστία όσο και τις παραμέτρους ασφάλειας των διασυνδέσεων VLSI. Αρχικά, προτείνεται ένα πλήρες και επεκτάσιμο υπολογιστικό πλαίσιο που καλύπτει τόσο τη φάση πριν όσο και μετά την εμφάνιση κενών, βασισμένο στη χρήση εκθετικής πινάκων (matrix exponential) σε συνδυασμό με τεχνικές Krylov. Στη συνέχεια, αναπτύσσεται μία προσέγγιση τεχνικής ταιριάσματος ροπών (moment matching – MM) με χρήση ασύμμετρων προβολών Krylov, για την επιτάχυνση των προσομοιώσεων του EM σε διατάξεις διασύνδεσης μεγάλης κλίμακας. Τέλος, παρουσιάζεται μια στρατηγική μοντελοποίησης του EM με γνώμονα την ασφάλεια, η οποία προτείνει αντιμετωπίσιμα μέτρα σχεδιασμού για την ενίσχυση της προστασίας των δικτύων τροφοδοσίας και εντοπίζει κακόβουλες δομικές μεταβολές βάσει αποκλίσεων στην εξέλιξη της ηλεκτροστατικής τάσης
Φωτονικά ολοκληρωμένα κυκλώματα για υλοποίηση οπτικών στοιχειοκεραιών και εφαρμογές τηλεπισκόπισης με ετερώδυνη ανίχνευση
No full textPhotonic integration is a powerful technology for miniaturizing optical devices and systems. Being in the center of research interest for over two decades, photonic integration has made tremendous progress, driven primarily by the information industry's demand for high-bandwidth optical interconnects. However, its maturation has opened the door to new applications in recent years. Remote sensing and ranging applications have gained significant momentum as the next potential mass-market opportunity for photonic integrated circuits (PICs), particularly due to the automotive industry's growing interest in LiDAR. Many different technologies have spawn to address challenges related to high accuracy sensing and fast scanning and develop scalable and cost-effective solutions.Among the various existing integration platforms, silicon nitride (SiN) and polymer-based photonic integration are particularly interesting for remote sensing applications, primarily due to their low loss waveguides and passive components, their wide spectral range of operation, and the high-optical-power handling capabilities. This work leverages these platforms to develop two novel functionalities: optical frequency shifting (OFS) for heterodyne interferometry and two-dimensional laser-beam steering based on optical phased arrays (OPAs). OFS is based on stress-optic index modulation, that offers larger bandwidth than conventional thermo-optic phase shifters, by using lead zirconate titanate (PZT) thin films deposited on top of the SiN waveguides with a wafer-scale process. The OFS PICs are integrated into a NIR laser Doppler vibrometer (LDV) system for non-contact measurements of a vibrating surface. Furthermore, a process for hybrid integration of polymer waveguides on top of the SiN platform is introduced, to combine functionalities from both platforms in a fully compact manner. Optical phased arrays (OPAs) are implemented in the polymer-based technology platform, where multiple waveguiding layers are used to form rectangular apertures at the edge facet of the PICs. Two-dimensional (2D) steering of a NIR laser beam is demonstrated by individual phase control of each OPA channel using thermo-optic phase shifters. Linear aperiodic OPAs with non-uniform emitter spacing are explored to enhance the field of view and reduce control complexity. OPA characterization and calibration aspects are discussed, as well as fabrication considerations for multi-layer polymer PICs. Although the multi-waveguide-layer approach for 2D edge-emitting OPAs has been previously suggested, this work presents the first experimental demonstration of 2D beam steering based on this concept.Η φωτονική ολοκλήρωση βρίσκεται στο επίκεντρο της ερευνητικής δραστηριότητας για περισσότερο από δύο δεκαετίες, έχοντας σημειώσει αξιοσημείωτη πρόοδο στην κατασκευή ολοκληρωμένων οπτικών συσκευών και κυκλωμάτων, κυρίως λόγω της ανάγκης για οπτικές διασυνδέσεις υψηλού εύρους ζώνης στα δίκτυα επικοινωνιών. Ωστόσο, η ωρίμανση της τεχνολογίας έχει ανοίξει τον δρόμο σε νέες εφαρμογές τα τελευταία χρόνια. Οι εφαρμογές τηλεπισκόπησης έχουν αποκτήσει σημαντική δυναμική ως η επόμενη μεγάλη εμπορική ευκαιρία για τα φωτονικά ολοκληρωμένα κυκλώματα (PICs), κυρίως λόγω του ενδιαφέροντος της αυτοκινητοβιομηχανίας για συστήματα LiDAR. Προς αυτή την κατεύθυνση έχουν αναπτυχθεί πολλές τεχνολογίες, με στόχο την αντιμετώπιση προκλήσεων που σχετίζονται με την υψηλή ακρίβεια μέτρησης, τη γρήγορη σάρωση, καθώς και την ανάπτυξη οικονομικά αποδοτικών λύσεων κλίμακας. Μεταξύ των διάφορων τεχνολογιών ολοκλήρωσης, η πλατφόρμα ολοκλήρωσης του silicon nitride (SiN) και η ολοκλήρωση που βασίζεται σε πολυμερή, παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον για εφαρμογές τηλεπισκόπησης λόγω των χαμηλών οπτικών απωλειών, την ικανότητα διαχείρισης υψηλής οπτικής ισχύος, καθώς και του φασματικού εύρους λειτουργίας που υποστηρίζουν. Η παρούσα εργασία αξιοποιεί τις δύο παραπάνω πλατφόρμες για την ανάπτυξη δύο νέων λειτουργιών: την μετατόπιση οπτικής συχνότητας (Optical Frequency Shifting - OFS) για ετερόδυνη συμβολομετρία και τη σάρωση μίας οπτικής δέσμης laser στο χώρο με χρήση οπτικών στοιχειοκεραιών (Optical Phased Arrays - OPAs). Για την υλοποίηση κυκλωμάτων μετατόπισης της οπτικής συχνότητας χρησιμοποιούνται λεπτές στρώσεις PZT επάνω από τους κυματοδηγούς SiN για τη διαμόρφωση του δείκτη διάθλασης μέσω του πιεζο-οπτικού φαινομένου, το οποίο προσφέρει μεγαλύτερο εύρος ζώνης σε σχέση με τους συμβατικούς θερμο-οπτικούς διαμορφωτές φάσης. Τα OFS PICs ενσωματώνονται σε ένα σύστημα απομακρυσμένης μέτρησης δονήσεων Laser Doppler Vibrometer (LDV). Επιπλέον, προτείνεται μια διαδικασία υβριδικής ολοκλήρωσης πολυμερικών κυματοδηγών επάνω στην πλατφόρμα SiN για το συνδυασμό των λειτουργιών που υποστηρίζει η κάθε πλατφόρμα σε ένα τσιπ. Οι διατάξεις οπτικών στοιχειοκεραιών υλοποιούνται στην πολυμερική πλατφόρμα, στην οποία χρησιμοποιείται μία προσέγγιση κάθετης ολοκλήρωση για το σχηματισμό πολλαπλών επιπέδων κυματοδήγησης και συνεπώς δισδιάστατων OPAs στην άκρη του τσιπ. Για τη ρύθμιση της φάσης του οπτικού πεδίου σε κάθε κυματοδηγό χρησιμοποιούνται θερμο-οπτικοί διαμορφωτές φάσης χαμηλής κατανάλωσης ισχύος. Επιπλέον, μελετώνται γραμμικές διατάξεις στοιχειοκεραιών με ανομοιόμορφη κατανομή των στοιχείων, για την αύξηση του οπτικού πεδίου (FOV) και τη μείωση της πολυπλοκότητας ελέγχου. Συζητούνται θέματα χαρακτηρισμού και βαθμονόμησης των OPAs, καθώς και παράμετροι κατασκευής των πολύ-επίπεδων πολυμερικών PICs. Η παρούσα εργασία αποτελεί την πρώτη πειραματική υλοποίηση στροφής δέσμης στις δύο διαστάσεις με χρήση PIC πολλαπλών επιπέδων κυματοδήγησης
Βελτιωμένος σχεδιασμός μικροδικτυακών εγκαταστάσεων συνεχούς τάσης εξηλεκτρισμένων μέσων μεταφοράς
No full textGreenhouse gas (GHG) emissions from the transportation sector are one of the main contributors to climate change. The electrification of aircraft and road vehicles provides an effective means to mitigate this impact by improving the energy efficiency of air and land mobility. In aviation, the transition toward the More Electric Aircraft (MEA) concept—where mechanical, hydraulic, and pneumatic subsystems are replaced by power electronic solutions—enhances energy efficiency and system reliability, while it reduces fuel consumption. In parallel, electric vehicles (EVs), including passenger cars and heavy-duty vehicles (buses and trucks), achieve substantially higher efficiency across the energy conversion chain, than internal combustion engine (ICE) vehicles, resulting in lower GHG emissions and reduced operating costs.The advancements of MEA and EV technologies rely heavily on the progress in power electronics systems, as increasingly higher power levels must be processed on-board within strict limits of size, weight, and thermal handling. Consequently, only converter topologies with ultra-high efficiency and power density can meet the stringent requirements of these industries. In this context, wide bandgap (WBG) semiconductor devices have emerged as key enablers of this technological shift. Their ability to operate at higher switching frequencies allows the downsizing of filter components, while maintaining manageable cooling needs and enabling scalability and fault tolerance. WBG-based power converters form the backbone of the power distribution networks, i.e., microgrids (MGs) in MEA and EV systems. Modern transportation MGs increasingly incorporate diverse energy generation and storage sources, as well as new types of electronic loads such as pulsed-power, constant-power. As a result, advanced MG architectures and cooperative energy management strategies are essential for achieving high efficiency, power quality, safety, and reliability.Since most on-board loads and subsystems feature inherently DC operation, hybrid MG structures comprising both DC and AC buses are gaining traction, with purely DC architectures regarded as the most promising for future MEA and EV platforms. The rapid progress in electrified transportation also drives the modernization of on-board power generation, conversion, and distribution systems Simultaneously, it encourages the development of upgraded charging infrastructures that integrate renewable energy sources (RES) and energy storage systems (ESSs), supporting bidirectional power flow, energy recovery, and vehicle-to-grid (V2G) operation. Such advancements contribute to enhanced grid flexibility and resilience, with optima utilization of renewable energy.In this light, the primary objective of this dissertation is to advance transportation electrification through the optimal design of power electronic systems and the development of suitable architectures for power quality enhancement and effective energy management. The work focuses on reducing energy consumption and fossil fuel use in MEA and EV applications by adopting high-efficiency, high-power-density converter topologies and exploiting the renewable energy potential available in transportation environments. Within this framework, the dissertation proposes an innovative and optimal design for a power conditioning system intended for on-board DC MGs. The system includes a fast-response supercapacitor (SC) bank and a bidirectional DC-DC converter, capable of integrating the SCs into the DC bus. This power conditioner effectively compensates for DC bus voltage transients, such as sags, swells, pulsed-load events, and engine-related disturbances, thus supporting high power quality and reliable MG performance. The proposed design provides two major enhancements. First, an effective control loop based on the peak current control (PCC) method is combined with a detailed converter average model, to improve the dynamic response. Second, the converter gravimetric power density is improved through an innovative inductor design. A comprehensive sensitivity analysis identifies the significant influence of inductor resistance on the control loop control performance. Based on this insight, a multi-objective optimization is conducted across a wide dataset of E-shape ferrite cores, targeting minimized resistance while maintaining acceptable power density. The resulting Pareto front highlights the inherent trade-offs and limitations. Extensive simulations confirm the findings of the sensitivity analysis, whereas the proposed controller is experimentally validated on a developed hardware prototype.Building upon those results, the study explores an expanded configuration; a series-stacked modular bidirectional DC-DC converter, derived from the bidirectional buck-boost topology, enhanced with phase-shifted pulse-width modulation (PWM). This modular approach enables a compact, lightweight, and fault-tolerant design, reduces voltage stress on semiconductor devices, and allows the use of low-voltage SC cells or modules. Phase-shifted PWM achieves a virtual increase in switching frequency without raising switching losses, thereby reducing the output current ripple and minimizing the need for bulky low-pass filters. Simulation results across various operating scenarios demonstrate improved performance, dynamic behavior, and fault tolerance. Next, the focus of the thesis if shifted to road transportation, which remains a major source of air pollution in densely populated urban areas. A detailed literature review is performed to identify state-of-the-art technologies, performance indicators, and design criteria for environmentally friendly urban transport, particularly thermal city-buses. Replacing ICEs with electric propulsion systems and hybridizing buses using ESSs are highly effective measures for reducing fuel consumption and CO2 emissions. Significant advancements have also been achieved in on-board renewable harvesting, regenerative braking, and other energy saving mechanisms. A key topic investigated is Vehicle Integrated and Applied Photovoltaics (VIAPVs), which offer attractive opportunities for city-buses due to their large rooftop area and high solar energy potential. The energy yield of VIAPVs is heavily dependent on the bus route, shading conditions, traffic patterns, and the Maximum Power Point Tracking (MPPT) algorithm used. Four commercial MPPT algorithms are experimentally evaluated through emulation, under realistic driving scenarios, revealing substantial differences in performance between terrestrial PV systems and mobile VIAPV applications. The findings highlight the critical importance of MPPT optimization in transportation environments.Although the aforementioned PV integration offers clear environmental and energy saving benefits, it presents challenges for the PV interfacing converter, particularly regarding MPPT under partial shading and dynamic operating conditions. To address those issues, the research work investigates PV cell-level inverters, which have recently gained attention due to their ability to minimize mismatch losses caused by partial shading, degradation, and cell-to-cell variations. Each solar cell is interfaced with a dual-stage power converter (step-up DC-DC and H-bridge DC-AC), while the inverters are connected in a cascaded H-bridge (CHB) configuration. This system can operate in standalone mode, supplying the MG buses, or in grid-tied mode, enabling V2G operation during off-duty hours. The study develops a fully decentralized control scheme for grid-connected CHB PV cell-level inverters. The proposed approach eliminates communication needs between cell controllers and central units, whereas the control concept for grid-tied operation is analytically formulated, identifying challenges in synchronization, power regulation, and cell adjustment. Two alternative schemes are investigated; (a) Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM)-based control, evaluated in active power maximization, reactive power regulation, and reactive power minimization configurations, and (b) a multilevel-based self-synchronized/self-adjusted scheme that reduces switching losses and supports power line communication, albeit with power curtailment at cell level. Experimental results on a laboratory prototype validate the practical feasibility, as well as the advantages, and limitations of both approaches. Finally, it is worth noting that the theoretical investigation and mathematical modeling of the proposed MEA and EV power conversion systems are supported through comprehensive co-simulation using MATLAB/Simulink (for control design) and PLECS (for high-fidelity power-stage modeling) simulation platforms. Furthermore, the functionality and performance of the converters and control strategies are experimentally validated using laboratory-scale hardware prototypes and microcontroller units.Οι εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου από τον τομέα των μεταφορών αποτελούν έναν από τους βασικούς παράγοντες που συμβάλλουν στην κλιματική αλλαγή. Ο σταδιακός εξηλεκτρισμός των αεροσκαφών και των οχημάτων οδικής μεταφοράς αποτελεί έναν ιδιαίτερα αποτελεσματικό τρόπο περιορισμού αυτού του φαινομένου, καθώς βελτιώνει σημαντικά τον βαθμό απόδοσης τόσο των εναέριων, όσο και των επίγειων μέσων μεταφοράς. Στον κλάδο της αεροναυπηγικής, η μετάβαση στη φιλοσοφία του εξηλεκτρισμένου αεροσκάφους—όπου τα μηχανικά, υδραυλικά και πνευματικά συστήματα αντικαθίστανται από αντίστοιχα υποσυστήματα που βασίζονται σε ηλεκτρονικούς μετατροπείς ισχύος—οδηγεί σε αύξηση της συνολικής ενεργειακής απόδοσης, σε υψηλότερη αξιοπιστία και σε αισθητή μείωση της κατανάλωσης καυσίμου. Παράλληλα, τα ηλεκτρικά οχήματα, είτε πρόκειται για επιβατικά αυτοκίνητα είτε για βαρέα οχήματα όπως λεωφορεία και φορτηγά, επιτυγχάνουν σημαντικά υψηλότερη απόδοση σε ολόκληρη την αλυσίδα μετατροπής ενέργειας, συγκριτικά με τα συμβατικά οχήματα με μηχανές εσωτερικής καύσης (ICE), με αποτέλεσμα τη μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, καθώς και του λειτουργικού κόστους. Η ανάπτυξη των τεχνολογιών των εξηλεκτρισμένων αεροσκαφών και των ηλεκτρικών οχημάτων είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με την πρόοδο στον τομέα των ηλεκτρονικών ισχύος, καθώς ολοένα και μεγαλύτερα επίπεδα ισχύος πρέπει να μετατραπούν επί του οχήματος υπό αυστηρούς περιορισμούς μάζας, όγκου και θερμικής διαχείρισης. Για τον λόγο αυτό, μόνο τοπολογίες μετατροπέων με εξαιρετικά υψηλή απόδοση και πυκνότητα ισχύος είναι σε θέση να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις των συγκεκριμένων βιομηχανικών κλάδων. Στο πλαίσιο αυτό, οι ημιαγωγοί ευρέος ενεργειακού χάσματος διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο. Η δυνατότητά τους να λειτουργούν σε υψηλές διακοπτικές συχνότητες καθιστά δυνατή τη σημαντική μείωση του όγκου φίλτρων, χωρίς αύξηση των θερμικών απαιτήσεων, ενώ παράλληλα επιτρέπουν ευκολότερη διαστασιολόγηση των συστημάτων ψύξης και χαρακτηρίζονται από αυξημένη ανοχή σε σφάλματα. Οι ηλεκτρονικοί μετατροπείς ισχύος που βασίζονται σε τέτοιους ημιαγωγούς αποτελούν τον πυρήνα των μικροδικτύων διανομής ισχύος στα σημερινά εξηλεκτρισμένα μέσα μεταφοράς. Τα σύγχρονα μικροδίκτυα ενσωματώνουν μεγάλο εύρος μονάδων παραγωγής ενέργειας, υβριδικών συστημάτων αποθήκευσης και ηλεκτρονικά ελεγχόμενων φορτίων με ιδιαίτερα χαρακτηριστικά (δυναμικά και μη γραμμικά), γεγονός που απαιτεί περισσότερο εξελιγμένες αρχιτεκτονικές και συνεργατικά συστήματα ενεργειακής διαχείρισης, ώστε να διασφαλίζονται υψηλή απόδοση, ποιότητα ισχύος, ασφάλεια και αξιοπιστία. Δεδομένου ότι η πλειονότητα των επιμέρους συστημάτων και φορτίων λειτουργεί εγγενώς με συνεχή τάση, οι υβριδικές αρχιτεκτονικές μικροδικτύων που συνδυάζουν ζυγούς τόσο συνεχούς, όσο και εναλλασσόμενης τάσης κερδίζουν συνεχώς έδαφος, ενώ οι αρχιτεκτονικές αμιγώς συνεχούς τάσης θεωρούνται ιδιαίτερα υποσχόμενες για μελλοντικές εφαρμογές εξηλεκτρισμένων μέσων μεταφοράς. Επίσης, η ταχεία εξέλιξη της ηλεκτροκίνησης επιβάλλει τον εκσυγχρονισμό των συστημάτων παραγωγής, μετατροπής και διανομής ισχύος των οχημάτων, ενώ παράλληλα, ενισχύει την ανάγκη δημιουργίας προηγμένων υποδομών φόρτισης που ενσωματώνουν ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και συστήματα αποθήκευσης, επιτρέποντας αμφίδρομη ροή ισχύος, δυνατότητες ανάκτηση ενέργειας, καθώς και τη λειτουργία Vehicle-to-Grid. Οι τεχνολογίες αυτές ενισχύουν την ευελιξία, την προσαρμοστικότητα και την ανθεκτικότητα του ηλεκτρικού δικτύου, επιτρέποντας ταυτόχρονα τη βέλτιστη αξιοποίηση των ανανεώσιμων πόρων. Υπό αυτό το πρίσμα, ο κύριος στόχος της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η συμβολή στην πρόοδο του εξηλεκτρισμού των μέσων μεταφοράς μέσω του βέλτιστου σχεδιασμού ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος και της ανάπτυξης κατάλληλων στρατηγικών ελέγχου που ενισχύουν την ποιότητα ισχύος και βελτιώνουν την ενεργειακή διαχείριση. Η έρευνα επικεντρώνεται στη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας και της χρήσης ορυκτών καυσίμων σε εφαρμογές εξηλεκτρισμένων αεροσκαφών και ηλεκτρικών οχημάτων, χρησιμοποιώντας μετατροπείς υψηλής απόδοσης και πυκνότητας ισχύος, καθώς και μέσω της αξιοποίησης του διαθέσιμου δυναμικού ανανεώσιμης ενέργειας στα μέσα μεταφοράς. Στο πλαίσιο αυτό προτείνεται ένα καινοτόμο σύστημα διασφάλισης υψηλής ποιότητας ισχύος κατάλληλο για ενσωμάτωση στους ζυγούς συνεχούς τάσης των μικροδικτύων, το οποίο αποτελείται από μία συστοιχία υπερπυκνωτών και έναν δικατευθυντήριο μετατροπέα ισχύος. Το σύστημα αυτό αντισταθμίζει αποτελεσματικά τα μεταβατικά φαινόμενα της τάσης του ζυγού, π.χ. βυθίσεις, υπερτάσεις, δυναμικές καταστάσεις λόγω παλμικών φορτία ή εκκαθαρίσεων σφαλμάτων, εξασφαλίζοντας έτσι υψηλή ποιότητα ισχύος και αξιόπιστη λειτουργία του μικροδικτύου. Η προτεινόμενη λύση χαρακτηρίζεται από δύο σημαντικές βελτιώσεις. Πρώτον, χρησιμοποιείται ένας βελτιωμένος βρόχος ελέγχου βασισμένος στη μέθοδο ελέγχου μέγιστου ρεύματος, σε συνδυασμό με ένα λεπτομερές μέσο μέσης τιμής του μετατροπέα, επιτυγχάνοντας ταχεία και ακριβή δυναμική απόκριση. Δεύτερον, βελτιώνεται η πυκνότητα ισχύος του συστήματος μέσω της ανάπτυξης μίας μεθόδου βέλτιστου σχεδιασμού του πηνίου του μετατροπέα. Η ενδελεχής ανάλυση ευαισθησίας των παραμέτρων καταδεικνύει τη σημαντική επίδραση της ωμικής αντίστασης του πηνίου στην απόκριση του βρόχου ελέγχου. Με βάση το συμπέρασμα αυτό, πραγματοποιείται μία πολυκριτηριακή βελτιστοποίηση για ένα ευρύ σύνολο πυρήνων φερρίτη, τύπου «Ε», προκειμένου να επιτευχθεί ελαχιστοποίηση της αντίστασης του πηνίου, χωρίς να υποβαθμίζεται η πυκνότητα ισχύος. Το αντίστοιχο σύνολο Pareto αναδεικνύει τα όρια και τους συμβιβασμούς μεταξύ των δύο κρίσιμων παραμέτρων του σχεδιασμού. Τα συμπεράσματα του σχεδιασμού επιβεβαιώνονται μέσω εκτεταμένων προσομοιώσεων, ενώ η αποτελεσματική λειτουργία του προτεινόμενου σχήματος ελέγχου επαληθεύεται πειραματικά σε εργαστηριακό πρωτότυπο. Στη συνέχεια, η μελέτη επεκτείνεται σε μια αρθρωτή (modular) αρχιτεκτονική, με δικατευθυντήριους μετατροπείς ισχύος εν σειρά διασυνδεδεμένους στην έξοδο (series-stacked). Η προσέγγιση αυτή βασίζεται στην τοπολογία του αμφίδρομου μετατροπέα ανύψωσης / υποβιβασμού συνεχούς τάσης, με παλμοδότηση μετατόπισης φάσης (phase-shifted) και οδηγεί στον σχεδιασμό ενός περισσότερο συμπαγούς συστήματος, με μειωμένο βάρος, αυξημένη ανοχή σε σφάλματα και μειωμένη ηλεκτρική καταπόνηση για τους ημιαγωγικούς διακόπτες. Παράλληλα δε επιτρέπει τη χρήση μονάδων υπερπυκνωτών χαμηλότερων ονομαστικών τάσεων, ενώ μέσω της συγκεκριμένης μεθόδου διαμόρφωσης των παλμών οδήγησης επιτυγχάνει ο πολλαπλασιασμός της διακοπτικής συχνότητας, με εικονικό τρόπο, χωρίς αυτό να συνεπάγεται αύξηση των απωλειών, μειώνοντας έτσι τη διακύμανση του ρεύματος εξόδου και περιορίζοντας τις απαιτήσεις σε φίλτρα. Αποτελέσματα προσομοιώσεων για διάφορα σενάρια λειτουργίας επιβεβαιώνουν τον βελτιωμένο βαθμό απόδοσης, την αυξημένη αξιοπιστία και πυκνότητα ισχύος, καθώς και την ανοχή σε σφάλματα. Στη δεύτερη θεματική ενότητα της διατριβής, η έρευνα στρέφεται στις οδικές μεταφορές, οι οποίες παραμένουν μία βασική πηγή ατμοσφαιρικής ρύπανσης στα αστικά κέντρα. Πραγματοποιείται εκτενής βιβλιογραφική ανασκόπηση για τον εντοπισμό προηγμένων τεχνολογιών, δεικτών απόδοσης και κριτηρίων σχεδιασμού για φιλικά προς το περιβάλλον μέσα μεταφοράς, με έμφαση στην υβριδοποίηση των θερμικών αστικών λεωφορείων. Η αντικατάσταση των κινητήρων εσωτερικής καύσης από συστήματα ηλεκτροκίνησης και η υβριδοποίηση με συστήματα αποθήκευσης ενέργειας έχουν αποδειχθεί ιδιαίτερα αποτελεσματικές μέθοδοι για τη μείωση της κατανάλωσης καυσίμου και των εκπομπών CO₂. Παράλληλα, έχουν σημειωθεί σημαντικές εξελίξεις στην αξιοποίηση ανανεώσιμων πηγών επί των οχημάτων, στην τεχνολογία της αναγεννητικής πέδησης και σε άλλους μηχανισμούς ανάκτησης και εξοικονόμησης ενέργειας. Κεντρικό αντικείμενο της μελέτης αποτελεί η τεχνολογία των φωτοβολταϊκών συστημάτων που ενσωματώνονται στα μέσα μεταφοράς, η οποία παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τα αστικά λεωφορεία λόγω των μεγάλων διαθέσιμων επιφανειών. Η ενεργειακή απόδοση των φωτοβολταϊκών αυτών συστημάτων εξαρτάται έντονα από τις συνθήκες σκίασης, τη μορφολογία της διαδρομής, τις κυκλοφοριακές συνθήκες (ταχύτητα κίνησης), καθώς και τον χρησιμοποιούμενο αλγόριθμο ανίχνευσης του σημείου μέγιστης ισχύος. Τέσσερις εμπορικά διαθέσιμοι αλγόριθμοι αξιολογούνται πειραματικά μέσω εξομοίωσης υπό ρεαλιστικές συνθήκες λειτουργίας, αναδεικνύοντας σημαντικές αποκλίσεις στη συνολική ποσότητα της συλλεγόμενης ενέργειας, σε σχέση με τα επίγεια φωτοβολταϊκά συστήματα, υπογραμμίζοντας την ανάγκη βελτιστοποίησης των στρατηγικών ενεργειακής διαχείρισης στα μέσα μεταφοράς σε αστικό περιβάλλον. Παρότι η ενσωμάτωση φωτοβολταϊκών συστημάτων προσφέρει σημαντικά περιβαλλοντικά και ενεργειακά οφέλη, δημιουργεί ταυτόχρονα απαιτήσεις για τον μετατροπέα διασύνδεσης, ιδιαίτερα όσον αφορά τη λειτουργία στο σημείο μέγιστης ισχύος, υπό μερική σκίαση και δυναμικά μεταβαλλόμενες συνθήκες. Για τον σκοπό αυτό, η εργασία εξετάζει τη χρήση αντιστροφέων σε επίπεδο φωτοβολταϊκού στοιχείου (PV cell-level inverters), οι οποίοι έχουν προσελκύσει σημαντικό ερευνητικό ενδιαφέρον χάρη στη δυνατότητά τους να μειώνουν τις απώλειες που οφείλονται σε μερική σκίαση, υποβάθμιση λόγω γήρανσης και διαφοροποιήσεις μεταξύ των φωτοβολταϊκών στοιχείων. Έτσι, κάθε στοιχείο συνδέεται σε έναν ηλεκτρονικό μετατροπέα ισχύος δύο σταδίων (ανύψωσης συνεχούς τάσης και αντιστροφέα πλήρους γέφυρας), ενώ η έξοδος κάθε μετατροπέα συνδέεται σε σειρά με την έξοδο του επόμενου (cascaded). Το σύστημα μπορεί να λειτουργήσει είτε αυτόνομα, τροφοδοτώντας τα φορτία του μικροδικτύου (συνεχούς ή εναλλασσόμενης τάσης), ή σε διασυνδεδεμένη λειτουργία με το δίκτυο, ανταλλάσσοντας ενέργεια και παρέχοντας επικουρικές υπηρεσίες. Στην παρούσα διατριβή προτείνεται μία πλήρως αποκεντρωμένη στρατηγική ελέγχου για τη διασυνδεδεμένη λειτουργία, η οποία εξαλείφει την ανάγκη επικοινωνίας μεταξύ των επιμέρους ελεγκτών σε κάθε αντιστροφέα φωτοβολταϊκού στοιχείου ή με τον κεντρικό ελεγκτή. Το σχήμα ελέγχου αναλύεται θεωρητικά, αναδεικνύοντας ζητήματα συγχρονισμού, ρύθμισης ισχύος και προσαρμογής μεταξύ των αντιστροφέων. Εξετάζονται δύο εναλλακτικές προσεγγίσεις: (α) μέθοδος ελέγχου βασισμένη στην ημιτονοειδή διαμόρφωση του εύρους των παλμών με τρεις διαφορετικές παραλλαγές για μεγιστοποίηση ενεργού ισχύος, ρύθμιση αέργου ισχύος και ελαχιστοποίηση αέργου ισχύος και (β) μέθοδος ελέγχου βασισμένη σε μία πολυεπίπεδη (multilevel) προσέγγιση με αυτόματο συγχρονισμό και προσαρμογή μεταξύ των αντιστροφέων, μειωμένες διακοπτικές απώλειες και υποστήριξη της επικοινωνίας μέσω των γραμμών ισχύος. Τα πειραματικά αποτελέσματα επιβεβαιώνουν την πρακτική εφαρμογή και την αποτελεσματική λειτουργία των προτεινόμενων σχημάτων ελέγχου, ενώ παράλληλα αναδεικνύουν τα πλεονεκτήματα και τις προκλήσεις της κάθε προσέγγισης. Τέλος, αξίζει να σημειωθεί ότι η θεωρητική διερεύνηση και η μαθηματική μοντελοποίηση των προτεινόμενων συστημάτων ηλεκτρονικών ισχύος για εφαρμογές εξηλεκτρισμένων μέσων μεταφοράς, υποστηρίζεται από υποστηρίζονται από συν-προσομοίωση στις πλατφόρμες MATLAB/Simulink (υλοποίηση των σχημάτων ελέγχου) και PLECS (υλοποίηση των βαθμίδων ισχύος, με ρεαλιστικά μοντέλα ημιαγωγικών διακοπτών και παθητικών στοιχείων). Επιπλέον, η ορθή και αποδοτική λειτουργία των ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος και των στρατηγικών ελέγχου που αναπτύχθηκαν στο πλαίσιο της παρούσας διδακτορικής διατριβής επαληθεύονται πειραματικά μέσω πρωτοτύπων εργαστηριακής κλίμακας, τα οποία ελέγχονται ψηφιακά με τη χρήση μικροελεγκτών
The economic analysis of the EU’s Common Security and Defence Policy through the lens of Alliance Theory
No full textThis dissertation analyzes the Common Security and Defence Policy (CSDP) of the European Union (EU) through the lens of the economic theory of alliances, with particular emphasis on the issue of burden sharing. Its contribution to the scientific field lies in providing a comprehensive overview of how burdens are distributed among member states, how national priorities diverge, and how these differences are reflected both in defence expenditures and in participation in institutional initiatives and EU military operations. The study first examines the public good and joint product models as theoretical tools for understanding inequalities within alliances, while also analyzing the historical development of the CSDP. It then presents defence expenditure indicators, their categories, and trends of convergence or divergence. Furthermore, cost–benefit burden-sharing indicators are applied to identify “over-contributing” and “under-contributing” member states. The framework is complemented by an analysis of recent initiatives in the field of defence cooperation (EDF, PESCO, EPF) and by an empirical investigation of member state participation in EU military operations.The findings show that defence expenditures exhibit only partial convergence, with clear tendencies toward divergence in recent years, while member states can be classified into four clusters according to their expenditure profiles. Burden sharing remains unequal, as some states over-contribute and others under-contribute. Participation in EU initiatives also varies significantly, underscoring the reality of differentiated integration. Finally, the analysis demonstrates that the decision to participate in EU military operations is primarily influenced by cooperation with NATO, a country’s peacekeeping tradition, and its economic and military capacity. In contrast, the factors determining the extent of troop contributions are more closely linked to colonial ties, the overall size of the mission, and the military capabilities of the states.Η διατριβή αναλύει την Κοινή Πολιτική Ασφάλειας και Άμυνας (ΚΠΑΑ) της Ευρωπαϊκής Ένωσης (ΕΕ) μέσα από το πρίσμα της οικονομικής θεωρίας των συμμαχιών, με έμφαση στο ζήτημα του επιμερισμού κόστους. Η συμβολή της στο επιστημονικό πεδίο έγκειται στην παροχή μιας ολοκληρωμένης εικόνας για το πώς κατανέμονται τα βάρη μεταξύ των κ-μ, πώς διαφοροποιούνται οι εθνικές προτεραιότητες και πώς αυτές οι διαφοροποιήσεις αποτυπώνονται τόσο στις αμυντικές δαπάνες όσο και στη συμμετοχή σε θεσμικές πρωτοβουλίες και σε στρατιωτικές επιχειρήσεις της ΕΕ. Αρχικά εξετάζονται τα μοντέλα του δημοσίου αγαθού και της κοινής παραγωγής προϊόντων ως θεωρητικά εργαλεία κατανόησης των ανισοτήτων στις συμμαχίες, ενώ παράλληλα αναλύεται η ιστορική εξέλιξη της ΚΠΑΑ. Στη συνέχεια, αποτυπώνονται οι δείκτες αμυντικών δαπανών, οι κατηγορίες τους και οι τάσεις σύγκλισης ή απόκλισης. Επιπλέον, εφαρμόζονται δείκτες επιμερισμού κόστους–οφέλους για την αναγνώριση «υπερσυνεισφέροντων» και «υποσυνεισφερόντων» κ-μ. Το πλαίσιο συμπληρώνεται από την ανάλυση των πρόσφατων πρωτοβουλιών στον τομέα της αμυντικής συνεργασίας (EDF, PESCO, EPF) και την εμπειρική διερεύνηση της συμμετοχής των κ-μ σε στρατιωτικές επιχειρήσεις της ΕΕ. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι αμυντικές δαπάνες παρουσιάζουν μόνο μερική σύγκλιση, με εμφανείς τάσεις απόκλισης τα τελευταία χρόνια, ενώ τα κ-μ ταξινομούνται σε τέσσερα clusters ανάλογα με το προφίλ των δαπανών τους. Ο επιμερισμός κόστους παραμένει άνισος, καθώς ορισμένα κράτη υπερσυνεισφέρουν και άλλα υστερούν. Η συμμετοχή στις πρωτοβουλίες της ΕΕ διαφοροποιείται σημαντικά, γεγονός που καταδεικνύει την ύπαρξη διαφοροποιημένης ολοκλήρωσης. Τέλος, η ανάλυση δείχνει ότι η απόφαση συμμετοχής των κ-μ σε στρατιωτικές επιχειρήσεις επηρεάζεται κυρίως από τη συνεργασία με το ΝΑΤΟ, την ειρηνευτική τους παράδοση, καθώς και την οικονομική και στρατιωτική τους ισχύ. Αντίθετα, οι παράγοντες που καθορίζουν το μέγεθος της συνεισφοράς σχετίζονται περισσότερο με αποικιακούς δεσμούς, το συνολικό μέγεθος της αποστολής και την στρατιωτική ικανότητα των κρατών
Research on reuse of treated wastewater in urban areas, aiming at optimal sustainable waste management in the model of a "smart city"
No full textThis thesis provides a comprehensive investigation of the reuse of treated wastewater in urban areas characterized by Mediterranean conditions, focusing on their optimal sustainable management, under “smart city” approach. The multifaceted nature of the reuse of treated wastewater utilization, includes hydrological and qualitative constraints, technical-economic trade-offs, social acceptance and institutional maturity. While a plethora of international studies delve into individual dimensions, such as quality-health correlations and cost-benefit analyses, a coherent operational framework that integrates strategic policy priorities with quantified optimization objectives, performance indicators and clear allocations of use at an urban scale, remains rare. This thesis attempts to bridge this critical gap.The methodological approach consists of a comprehensive two-level decision-making framework. At the strategic level, the study codifies policy objectives into four criteria: Environment (E), Society (S), Cost-Financing (C) and Institutional Maturity (R). For each criterion, specific, measurable operational indicators F are formulated, which capture system dimensions including a) environmental impacts and compliance with quality standards, b) levels of social acceptance and willingness to participate, c) a thorough assessment of investment and operational costs in relation to benefits and d) assessments of institutional and managerial readiness. These indicators are normalized and aggregated into four strategic pillars G (Environment, Society, Cost/Financing, Institutional Maturity), with values of 0–1. The overall Z-value function, which results as a weighted sum of the pillars, allows for a transparent comparison of policy scenarios. At the operational level, a mathematical optimization model is designed to allocate the flows of treated wastewater to different urban applications, both on annual and seasonal timescales. This model takes into account constraints related to infrastructure capacity and effluent quality and recipient requirements, hydrological balances, as well as institutional and spatial feasibility. To account for uncertainty, various scenarios (regarding supply, demand and costs) are explored, accompanied by sensitivity analyses on indicator weights and main cost/risk parameters. The first chapters establish the framework by formulating the problem, research questions and contribution, systematizing the terminology and mapping the legislative and regulatory framework, developing the theoretical background and introducing the Priority Objectives (PO) and Optimization Objectives (OO). This is followed by presenting international good practices and a comparative dataset from fifteen cities, which is used for parameterization and verification of indicators and readiness for use. The following chapters describe the standardization of variables, sets and indicators, along with the normalization and weighting procedures that lead to the formulation of OO, aligned with political priorities. The framework supports optimization runs that provide decision-makers with a coherent range of policy options. Finally, a pilot application is presented in the urban context of the city of Patras, Greece, where the characteristics of the relevant local system are examined and realistic scenarios are created that evaluate and calibrate the maturity of specific use applications. This thesis contributes in three main aspects: First, it introduces a transparent and applicable framework that can be reproduced for different cases, combining strategic policy objectives and calculable optimization. Second, it integrates the concept of “readiness” and social acceptance into the optimization process, bypassing technically optimal but practically unfeasible solutions. Third, it offers an applicable protocol for Mediterranean urban areas with populations of approximately 200000 inhabitants, scalable to diverse climatic and institutional contexts. Future research can delve into the dynamics of urban flows, the exploitation of machine learning techniques and economies of scale, as well as participatory governance processes with digital tools. In conclusion, the thesis supports and exemplifies a realistic decision-making model for urban reuse of treated wastewater, aiming to support policies that favor a circular economy and resilience amidst climate uncertainty, accompanied by a clearly defined roadmap adapted to diverse institutional and spatial contexts.Αυτή η διατριβή παρέχει μια ολοκληρωμένη διερεύνηση της επαναχρησιμοποίησης επεξεργασμένων υγρών αποβλήτων (ΕΥΑ) σε αστικές περιοχές που χαρακτηρίζονται από μεσογειακές συνθήκες, εστιάζοντας στη βέλτιστη αειφορική διαχείρισή τους, στο πρότυπο μιας «έξυπνης πόλης». Η πολύπλευρη φύση της αξιοποίησης των ΕΥΑ, περιλαμβάνει υδρολογικούς και ποιοτικούς περιορισμούς, τεχνικο-οικονομικούς συμβιβασμούς, κοινωνική αποδοχή και θεσμική ωριμότητα. Ενώ μια πληθώρα διεθνών μελετών εμβαθύνει σε επιμέρους διαστάσεις, όπως οι συσχετίσεις ποιότητας-υγείας και οι αναλύσεις κόστους-οφέλους, ένα συνεκτικό λειτουργικό πλαίσιο που ενσωματώνει στρατηγικές προτεραιότητες πολιτικής με ποσοτικοποιημένους στόχους βελτιστοποίησης, δείκτες επίδοσης και σαφείς κατανομές χρήσης σε αστική κλίμακα, παραμένει σπάνιο. Το κρίσιμο αυτό κενό, προσπαθεί να γεφυρώσει η διατριβή αυτή. Η μεθοδολογική προσέγγιση αποτελείται από ένα ολοκληρωμένο πλαίσιο λήψης αποφάσεων δύο επιπέδων. Σε στρατηγικό επίπεδο, η μελέτη κωδικοποιεί τους στόχους πολιτικής σε τέσσερα κριτήρια: Περιβάλλον (E), Κοινωνία (S), Κόστος–Χρηματοδότηση (C) και Θεσμική ωριμότητα (R). Για κάθε κριτήριο, διατυπώνονται συγκεκριμένοι, μετρήσιμοι λειτουργικοί δείκτες F, που αποτυπώνουν μεγέθη του συστήματος περιλαμβάνοντας α) περιβαλλοντικές επιπτώσεις και συμμόρφωση με τα πρότυπα ποιότητας, β) επίπεδα κοινωνικής αποδοχής και προθυμίας για συμμετοχή, γ) μια διεξοδική αξιολόγηση του επενδυτικού και λειτουργικού κόστους σε σχέση με τα οφέλη και δ) αξιολογήσεις της θεσμικής και διαχειριστικής ετοιμότητας. Οι δείκτες αυτοί κανονικοποιούνται και συναθροίζονται σε τέσσερις στρατηγικούς πυλώνες G (Περιβάλλον, Κοινωνία, Κόστος/Χρηματοδότηση, Θεσμική ωριμότητα), με τιμές 0–1. Η συνολική συνάρτηση αξίας Z, η οποία προκύπτει ως σταθμισμένο άθροισμα των πυλώνων, επιτρέπει την διαφανή σύγκριση σεναρίων πολιτικής. Σε επιχειρησιακό επίπεδο, σχεδιάζεται ένα μαθηματικό μοντέλο βελτιστοποίησης για την κατανομή των ροών των ΕΥΑ σε διάφορες αστικές εφαρμογές, τόσο σε ετήσια όσο και σε εποχιακά χρονοδιαγράμματα. Αυτό το μοντέλο λαμβάνει υπόψη τους περιορισμούς που σχετίζονται με τη χωρητικότητα των υποδομών και τους περιορισμούς ποιότητας εκροών και απαιτήσεων παραληπτών, τα υδρολογικά ισοζύγια, καθώς και τη θεσμική και χωρική σκοπιμότητα. Για να ληφθεί υπόψη η αβεβαιότητα, διερευνώνται ποικίλα σενάρια (σχετικά με την προσφορά, τη ζήτηση και το κόστος), συνοδευόμενα από αναλύσεις ευαισθησίας σε βάρη δεικτών και κύριες παραμέτρους κόστους/κινδύνου. Τα πρώτα κεφάλαια θεμελιώνουν το πλαίσιο διατυπώνοντας το πρόβλημα, τα ερευνητικά ερωτήματα και τη συνεισφορά, συστηματοποιώντας την ορολογία και χαρτογραφώντας το νομοθετικό και ρυθμιστικό πλαίσιο, αναπτύσσοντας το θεωρητικό υπόβαθρο και εισάγοντας τους Στόχους Προτεραιότητας (ΣΠ) και τους Στόχους Βελτιστοποίησης (ΣΒ). Στη συνέχεια παρουσιάζονται διεθνείς καλές πρακτικές και ένα συγκριτικό σύνολο δεδομένων από δεκαπέντε πόλεις, το οποίο αξιοποιείται για παραμετροποίηση και επαλήθευση δεικτών και ετοιμότητας χρήσεων. Τα επόμενα κεφάλαια περιγράφουν την τυποποίηση μεταβλητών, συνόλων και δεικτών, μαζί με τις διαδικασίες κανονικοποίησης και στάθμισης που οδηγούν στη διαμόρφωση των ΣΒ, ευθυγραμμισμένων με τις πολιτικές προτεραιότητες. Το πλαίσιο υποστηρίζει εκτελέσεις βελτιστοποίησης που παρέχουν στους υπεύθυνους λήψης αποφάσεων συνεκτικό φάσμα επιλογών πολιτικής. Τέλος, παρουσιάζεται μια πιλοτική εφαρμογή στο αστικό πλαίσιο της Πάτρας, όπου εξετάζονται τα χαρακτηριστικά του σχετικού τοπικού συστήματος και δημιουργούνται ρεαλιστικά σενάρια που αξιολογούν και βαθμονομούν την ωριμότητα συγκεκριμένων εφαρμογών χρήσης. Η παρούσα διατριβή συμβάλλει σε τρεις κύριες πτυχές: Πρώτον, εισάγει ένα διαφανές και εφαρμόσιμο πλαίσιο το οποίο μπορεί να αναπαραχθεί για διαφορετικές περιπτώσεις, συνδυάζοντας στρατηγικούς στόχους πολιτικής και υπολογίσιμη βελτιστοποίηση. Δεύτερον, ενσωματώνει την έννοια της «ετοιμότητας» και της κοινωνικής αποδοχής στη διαδικασία βελτιστοποίησης, παρακάμπτοντας τεχνικά βέλτιστες αλλά πρακτικά μη εφικτές λύσεις. Τρίτον, προσφέρει ένα εφαρμόσιμο πρωτόκολλο για μεσογειακές αστικές περιοχές με πληθυσμούς περίπου 200000 κατοίκων, επεκτάσιμο σε ποικίλα κλιματικά και θεσμικά πλαίσια. Μελλοντική έρευνα μπορεί να εμβαθύνει στη δυναμική των αστικών ροών, στην αξιοποίηση τεχνικών μηχανικής μάθησης και οικονομιών κλίμακας, καθώς και σε συμμετοχικές διαδικασίες διακυβέρνησης με ψηφιακά εργαλεία. Συμπερασματικά, η διατριβή υποστηρίζει και αποτελεί παράδειγμα ενός ρεαλιστικού μοντέλου λήψης αποφάσεων για την αστική επαναχρησιμοποίηση ΕΥΑ, με στόχο την υποστήριξη πολιτικών που ευνοούν μια κυκλική οικονομία και ανθεκτικότητα εν μέσω κλιματικής αβεβαιότητας, συνοδευόμενη από έναν σαφώς καθορισμένο οδικό χάρτη προσαρμοσμένο σε ποικίλα θεσμικά και χωρικά πλαίσια
Special education for students with special needs (motor disabilities - hearing impairments): overcoming future difficulties in their integration into society and the labor market
No full textThis doctoral dissertation investigates the educational, psychological, and vocational rehabilitation of young adults aged 18–25 with motor, hearing, and hematological disabilities. The central aim is to assess whether a structured, interdisciplinary intervention can significantly improve mental well-being and employment readiness, beyond changes expected from natural variation within a random sample. The six-month intervention was implemented within a two-year subsidized vocational training program by the Greek Manpower Employment Organization (OAED). A randomly selected group of 52 participants received individualized therapeutic, educational, and psychological support designed to enhance self-confidence, adaptability, and social integration. A mixed-methods approach was used. Quantitative data were collected through two validated psychometric scales—the Work Adjustment Inventory (WAI) and the Brief Psychiatric Rating Scale (BPRS)—as well as standardized questionnaires administered before and after the intervention. Qualitative data were obtained via semi-structured interviews and systematic field observation. Statistical analysis using SPSS v26.0 confirmed positive changes across key psychosocial dimensions.Findings support the effectiveness of the intervention. The study concludes with targeted policy proposals for inclusive vocational programs and institutional cooperation. While acknowledging limitations in scope and duration, the research provides a transferable model for promoting social and professional inclusion of persons with disabilities.Η παρούσα διδακτορική διατριβή διερευνά την εκπαιδευτική, ψυχολογική και επαγγελματική αποκατάσταση νέων ενηλίκων ηλικίας 18–25 ετών με κινητικές, ακουστικές και αιματολογικές αναπηρίες. Ο κεντρικός στόχος είναι η αξιολόγηση του κατά πόσο μια δομημένη, διεπιστημονική παρέμβαση μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την ψυχική ευεξία και την ετοιμότητα για εργασία, πέρα από τις αλλαγές που αναμένονται λόγω της φυσικής διακύμανσης σε ένα τυχαίο δείγμα. Η εξαμηνιαία παρέμβαση εφαρμόστηκε στο πλαίσιο ενός διετούς επιδοτούμενου προγράμματος επαγγελματικής κατάρτισης από τον Οργανισμό Απασχόλησης Εργατικού Δυναμικού (ΟΑΕΔ). Μια τυχαία επιλεγμένη ομάδα 52 συμμετεχόντων έλαβε εξατομικευμένη θεραπευτική, εκπαιδευτική και ψυχολογική υποστήριξη, με στόχο την ενίσχυση της αυτοπεποίθησης, της προσαρμοστικότητας και της κοινωνικής ενσωμάτωσης. Χρησιμοποιήθηκε μικτή μεθοδολογία. Ποσοτικά δεδομένα συλλέχθηκαν μέσω δύο έγκυρων ψυχομετρικών κλιμάκων—του Work Adjustment Inventory (WAI) και του Brief Psychiatric Rating Scale (BPRS)—καθώς και μέσω τυποποιημένων ερωτηματολογίων που χορηγήθηκαν πριν και μετά την παρέμβαση. Ποιοτικά δεδομένα συλλέχθηκαν μέσω ημι-δομημένων συνεντεύξεων και συστηματικής παρατήρησης πεδίου. Η στατιστική ανάλυση με χρήση του SPSS v26.0 επιβεβαίωσε θετικές αλλαγές σε βασικές ψυχοκοινωνικές διαστάσεις. Τα ευρήματα υποστηρίζουν την αποτελεσματικότητα της παρέμβασης. Η μελέτη ολοκληρώνεται με στοχευμένες προτάσεις πολιτικής για τα συμπεριληπτικά επαγγελματικά προγράμματα και τη θεσμική συνεργασία. Παρά τις αναγνωριζόμενες περιορισμένες δυνατότητες σε εύρος και διάρκεια, η έρευνα παρέχει ένα μεταβιβάσιμο-ευπροσάρμοστο και ευέλικτο μοντέλο για την προώθηση της κοινωνικής και επαγγελματικής ένταξης ατόμων με αναπηρίες.Настоящата докторска дисертация изследва образователната, психологическата и професионалната рехабилитация на млади хора на възраст 18–25 години с двигателни, слухови и хематологични увреждания. Основната цел е да се оцени дали структурирана, интердисциплинарна интервенция може значително да подобри психичното благосъстояние и готовността за заетост, извън очакваните промени в рамките на случайна извадка.
Шестмесечната интервенция е реализирана в рамките на двугодишна субсидирана програма за професионално обучение на Гръцката служба по заетост (OAED). На случайно подбрана група от 52 участници е предоставена индивидуализирана терапевтична, образователна и психологическа подкрепа с цел повишаване на самоувереността, адаптивността и социалната интеграция.
Използван е комбиниран методологически подход. Количествените данни са събрани чрез две валидирани психометрични скали – Инвентар за професионално приспособяване (WAI) и Кратка психиатрична оценъчна скала (BPRS), както и чрез стандартизирани въпросници преди и след интервенцията. Качествените данни са получени чрез полуструктурирани интервюта и систематично теренно наблюдение. Статистическият анализ със SPSS v26.0 потвърждава положителни промени в ключови психосоциални измерения.
Резултатите потвърждават ефективността на интервенцията. Проучването завършва с целенасочени политически предложения за инклузивни професионални програми и институционално сътрудничество. Въпреки ограниченията по отношение на обхвата и продължителността, изследването предлага приложим модел за насърчаване на социалната и професионалната интеграция на хората с увреждания