"Embedded Systems Utilizing Microfluidic Devices for Biomedical Applications, with Emphasis on Respiratory Problems"

The purpose of the PhD thesis is to create an autonomous device designed to help patients monitor their pulmonary disease as well as doctors-researchers in the diagnosis and control of pneumonological diseases.

In the context of the dissertation a fluid-mechanical device will be developed which will analyze samples and, in this case, also biological fluids. The aim of this device will be the on-site analysis of the biological fluid for specific cells and bacteria. This will be achieved by dissolving specimens with specific substances, and passing from specific bio-receptors and cellular tissues from various cellular groups of the lungs. The next stage will be the measurement of electrical signals from biological samples by means of electronic micro-sensors (flow, temperature, conductivity, pressure, etc.). The sensors will be fabricated on flexible and rigid substrates of various types. In this way, the device will be able to analyze biological fluids and deliver results targeted to patients with asthma. In addition, it will be able to assess the level of risk of the disease. Additionally, there will be developed a fluid-mechanical device, which will be able to record the breathing rate, the maximum inhalation and exhalation and the cough, of a patient. The fluid-mechanic system, along with an accelerometer, will sense the posture during sleep, with the aim of monitoring patients with apnea. The combination of these systems will result in an integrated system for the overall assessment of a patient with respiratory problems.

"Automatic monitoring of biodiversity using wireless networks and optical / audiovisual sensors"

Τhe subject of the PhD is multidisciplinary and belongs to the area of low-power electronics, wireless communications and IoT. It is the automatic monitoring of biodiversity by designing sensors and recorders and generally embedded systems that transmit their records to a server. The biodiversity we are dealing with is insects, birds, mammals. Such systems have a number of critical parameters to be explored, for example. How to operate autonomously autonomously over long periods of time by addressing the difficulties of the physical space. How to integrate into the emerging field of IoT etc For example, we only mention the possibility of modifying typical, low-cost plastic traps for many insect species with the necessary optoelectronic sensors to monitor their entry into and detect them. The information we record is time-stamping, temperature, humidity, GPS coordinates and, in relevant cases, we identify the species of the incoming insect by wingbeat.

"Ενσωματωμένα Συστήματα με ρευστομηχανικές Διατάξεις για Βιοϊατρικές Εφαρμογές με Έμφαση σε Αναπνευστικά Προβλήματα"

Σκοπός της διδακτορικής διατριβής θα είναι η δημιουργία αυτόνομης διάταξης η οποία στοχεύει στο να βοηθάει ασθενείς, να παρακολουθούν την πνευμονολογική τους ασθένεια καθώς και ιατρούς-ερευνητές, στην διάγνωση και καταπολέμηση πνευμονολογικών ασθενειών.

Στα πλαίσια της διατριβής θα αναπτυχθεί ρευστομηχανική διάταξη που θα αναλύει δείγματα και στην συγκεκριμένη περίπτωση βιολογικά υγρά. Στόχος της διάταξης αυτής, θα είναι η επιτόπια ανάλυση του βιολογικού υγρού ως προς συγκεκριμένα κύτταρα και βακτήρια. Αυτό θα επιτυγχάνεται μέσω διάλυσης των δειγμάτων με συγκεκριμένες ουσίες, και πέρασμα από συγκεκριμένους βίο-υποδοχείς και κυτταρικούς ιστούς από διάφορες κυτταρικές ομάδες των πνευμόνων. Επόμενο στάδιο θα είναι η μέτρηση των ηλεκτρικών σημάτων από τα βιολογικά δείγματα με την βοήθεια ηλεκτρονικών μικρο-αισθητήρων (ροής, θερμοκρασίας, αγωγιμότητας, πίεσης κτλ). Οι αισθητήρες θα δημιουργούνται πάνω σε εύκαμπτα και σταθερά υποστρώματα, διαφόρων τύπων. Με αυτόν τον τρόπο η διάταξη θα είναι ικανή να αναλύει τα βιολογικά υγρά και να εξάγει αποτελέσματα με στόχευση για ασθενείς με άσθμα. Επιπρόσθετα, θα μπορεί να εκτιμήσει το επίπεδο επικινδυνότητας της ασθένειας. Επιπρόσθετα θα αναπτυχθεί και ρευστομηχανική διάταξη, η οποία θα μπορεί να καταγράφει τον ρυθμό της αναπνοής, την μέγιστη εισπνοή και εκπνοή και τον βήχα, ενός ασθενή. Το ρευστομηχανικό σύστημα, μαζί με ένα επιταχυνσιόμετρο θα αντιλαμβάνεται την στάση του σώματος κατά την διάρκεια του ύπνου, με στόχο την παρακολούθηση ασθενών με άπνοια. Ο συνδυασμός αυτών των  συστημάτων θα έχει ως αποτέλεσμα ένα ολοκληρωμένο σύστημα, ως προς την ολική αξιολόγηση ενός ασθενή με αναπνευστικά προβλήματα.

"Αυτόματη παρακολούθηση της βιοποικιλότητας με τη χρήση ασύρματων δικτύων και οπτικών / οπτικοακουστικών αισθητήρων"

Το θέμα του διδακτορικού είναι πολυθεματικό και ανήκει στην περιοχή των low-power electronics, wireless communications και IoT. Είναι η αυτόματη παρακολούθηση της βιοποικιλότητας με την σχεδίαση αισθητήρων και καταγραφέων (recorders) και γενικά ενσωματωμένων συστημάτων που μεταδίδουν τις καταγραφές τους σε ένα server. Η βιοιποικιλότητα που εξετάζουμε αφορά τα έντομα, τα πτηνά, τα θηλαστικά. Τέτοια συστήματα έχουν μια σειρά από κρίσιμες παραμέτρους που είναι προς διερεύνηση πχ. Πως θα λειτουργούν ενεργειακά αυτόνομα για μεγάλα χρονικά διαστήματα αντιμετωπίζοντας τις δυσκολίες του φυσικού χώρου. Πως θα ενσωματωθούν στο αναδυόμενο πεδίου του IoT κ.α. Για παράδειγμα μόνο, αναφέρουμε την πιθανότητα τροποποίησης των τυπικών, χαμηλού κόστους πλαστικών παγίδων για πολλά είδη εντόμων με τους απαραίτητους οπτοηλεκτρονικούς αισθητήρες ώστε να παρακολουθούμε την είσοδο τους σε αυτές και να τα ανιχνεύσουμε. Οι πληροφορίες που θα καταγράφουμε είναι χρονοσήμανση, θερμοκρασία, υγρασία, συντεταγμένες GPS και σε σχετικές περιπτώσεις να προσδιορίσουμε τα είδη του εισερχόμενου εντόμου από το φτερούγισμα του (wingbeat).