University of Jyväskylä | JYX Digital Repository

  • English  | Give feedback |
    • suomi
    • English
 
  • Login
JavaScript is disabled for your browser. Some features of this site may not work without it.
View Item 
  • JYX
  • Opinnäytteet
  • Pro gradu -tutkielmat
  • View Item
JYX > Opinnäytteet > Pro gradu -tutkielmat > View Item

Diodilasertekniikan soveltuvuus hengityskaasuanalysaattorin kaasumittauksiin

Thumbnail
View/Open
2.1 Mb

Downloads:  
Show download detailsHide download details  
Authors
Ingalsuo, Petri
Date
2007
Discipline
BiomekaniikkaBiomechanics

 
Ingalsuo, Petri DIODILASERTEKNIIKAN SOVELTUVUUS HENGITYSKAASUANALYSAATTORIN KAASUMITTAUKSIIN, Pro gradu -tutkielma Jyväskylän yliopisto, Liikuntabiologian laitos, 2007. Hengityskaasuanalysaattoreita käytetään kunto- ja kilpaurheilussa maksimaalisen hapenottokyvyn (VO2max) määrittämiseen. Hengityskaasujen analysoinnissa tarvittavien suureiden perusmittaukset ovat hapen (O2) ja hiilidioksidin (CO2) pitoisuuksien sekä hengitystilavuuden (VE) mittaukset. Markkinoilla nykyisin olevissa hengityskaasuanalysaattoreissa on käytössä useita erityyppisiä hapen (galvaaninen polttokenno, paramagneettinen anturi ja elektrokemiallinen kenno) ja hiilidioksidin (infrapuna anturi) mittausmenetelmiä. Hapen ja hiilidioksidin mittaukset ovat nykyisissä laitteistoissa tyypillisesti mitattu erikseen, eri mittausperiaatteilla. Diodilasertekniikka tarjoaa mielenkiintoisen mahdollisuuden yhdistää hapen (O2) ja hiilidioksidin (CO2) mittaukset samaan mittausmenetelmään. Diodilasertekniikalla voidaan laserin aallonpituus säätää elektronisesti mitattavan kaasun absorptioalueelle. Tämä yhdessä diodilaserin kapean emissioviivan kanssa mahdollistaa hyvin selektiiviset mittaukset. Teoriassa diodilasertekniikalla on mahdollisuus päästä parempaan mittaustarkkuuteen, nopeampaan mittaukseen, pienempään fyysiseen laitekokoon, halvempaan hintaan, useampien kaasujen havaitsemiseen, parempaan stabiilisuuteen sekä ylläpidon ja kalibrointitarpeen vähentämiseen. Mittalaitekehityksen kannalta diodilasereiden etuja ovat myös hyvä hyötysuhde, pieni tehonkulutus, pieni koko ja mahdollisuus tehdä mittaus pienestä näytemäärästä. Tämän Pro gradu –tutkielman tarkoituksena oli selvittää diodilaser -tekniikan soveltuvuus hengityskaasuanalysaattorin O2 –mittauksessa. Mittauksissa käytettiin kahta keskenään identtistä hengityskaasuanalysaattoria. Molemmat laitteet olivat Medikron valmistamia 919 Ergospirometria –laitteita. Toisessa analysaattorissa O2 –mittaus oli muutettu diodilaser – tekniikalla toteutetuksi. Referenssilaitteena käytettiin Vuokatin urheiluopiston testiaseman hengityskaasuanalysaattoria. Kaksi keskenään identtistä laitteistoa valittiin, jotta muista tekijöistä kuin O2 –mittauksesta aiheutuvat eroavaisuudet voitiin minimoida. Mittaukset suoritettiin vertailumittauksena, jossa hengityskaasuanalysaattorit kytkettiin rinnakkain siten, että mittaukset oli mahdollista suorittaa yhtäaikaisesti samankaltaisista hengityskaasunäytteistä. Koehenkilöiksi valittiin 11 hyväkuntoista tervettä henkilöä (ikä 27-52 vuotta). Mittaustuloksista analysoitiin yhteensä 560 (30s ajalta keskiarvoistettua) ja 470 (henkäys-henkäykseltä) mittauspistettä. Mittausten tavoitteena oli selvittää diodilasertekniikan soveltuvuus hengityskaasuanalyysissä vertailumittausten avulla. Lisäksi selvitettiin Diodilaser - mittausmoduulilla varustetun Medikron hengityskaasuanalysaattorin suorituskykyä, toistettavuutta ja tarkkuutta kalibrointikaasujen ja koehenkilömittausten avulla. Tulosten analysoinnissa käytettiin Pearsonin korrelaatiokerrointa ja parittaista t-testiä. Menetelmien välistä luotettavuutta tarkasteltiin Bland-Altman analyysillä. Mittaukset osoittivat että true O2, true CO2 ja VE korreloivat merkitsevästi analysaattoreiden välillä (true O2: R2 = 0.995, p<0.001). Alhaiset Bland-Altman arvot kertovat, että vaihtelu kahden eri menetelmän välillä oli erittäin pientä (true O2: B-A = 0.21 (+0.35 – +0.08)). True CO2 ja VE tulokset analysoitiin mittausmenetelmän toimivuuden varmistamiseksi. Analysoidut tulokset varmistivat menetelmän toimivuuden (true CO2: R2 = 0.994, p<0.001) (true CO2: B-A = -0.05 (0.05 – -0.15)) ja vastaavasti (VE: R2 = 0.997, p<0.001) (VE: B-A = 0.36 (+2.16 – -1.44)). Diodilaser O2 -mittaus korreloi suoritettujen testien perusteella erittäin hyvin referenssilaitteessa käytetyn paramagneettisen mittausperiaatteen kanssa. Myös mittaustarkkuuden, -nopeuden ja – toistettavuuden osalta mittaustulokset vaikuttivat lupaavilta. Mittaustulosten perusteella voidaan todeta diodilaser -mittausperiaatteen soveltuvan hyvin hengityskaasuanalysaattorin kaasumittausten mittausperiaatteeksi. Laitteiden vertailumittauksissa saatujen CO2 ja VE mittaustulosten korrelaation perusteella voidaan varmistua mittausmenetelmänä käytetyn vertailumittauksen toimineen luotettavasti. Lisätutkimuksia tarvitaan happi- ja hiilidioksidimittausten yhdistämiseksi samaan laitteeseen, laitekokonaisuuden kehittämiseen sekä mahdollisten muiden kaasujen tunnistamiseen hengitysilmasta. ...
Keywords
hengitys mittaus lasertekniikka diodit
URI

http://urn.fi/URN:NBN:fi:jyu-2007422

Metadata
Show full item record
Collections
  • Pro gradu -tutkielmat [23985]

Related items

Showing items with similar title or keywords.

  • Ohjattavan virtalähteen suunnittelu suuritehoiselle diodilaserille 

    Perkkiö, Jouko (2008)
  • Hengityslihasten maksimaalisen voimantuoton mittaaminen WellO2-RHM-suukappaleella : pilottitutkimus 

    Ryynänen, Herkko (2021)
    Hengityslihasten voimantuoton mittaaminen on osa hengityselimistön toimintakyvyn arviointia. Mittauksilla voidaan selvittää, onko hengityslihasten voimantuotto heikentynyt, jonka taustalla voivat olla erilaiset neurologiset ...
  • Korkeaenergisen elektronisäteilyn vaikutukset piikarbidipohjaisiin Schottky-tehodiodeihin 

    Lepistö, Juhani (2020)
    Piikarbidipohjaisia puolijohdekomponentteja pidetään lupaavina kandidaatteina erilaisiin teollisuuden sekä tutkimustoiminnan käyttökohteisiin ja myös niiden säteilynkesto-ominaisuudet ovat suuren kiinnostuksen kohteena. ...
  • Energy conversion efficiency in betavoltaic cells based on the diamond Schottky diode with a thin drift layer 

    Grushko, V.; Beliuskina, O.; Mamalis, A.; Lysakovskiy, V.; Mitskevich, E.; Kiriev, A.; Petrosyan, E.; Chaplynskyi, R.; Bezshyyko, O.; Lysenko, O. (Elsevier Ltd, 2020)
    The HPHT diamond Schottky diode was assembled as a Metal/Intrinsic/p-doped structure betavoltaic cell (BC) with a very thin (1 μm) drift layer and tested under 5–30 keV electron beam irradiation using a scanning electron ...
  • Unifying Concepts for Ion-Induced Leakage Current Degradation in Silicon Carbide Schottky Power Diodes 

    Johnson, R. A.; Witulski, A. F.; Ball, D. R.; Galloway, K. F.; Sternberg, A. L.; Reed, R. A.; Schrimpf, R. D.; Alles, J. M.; Lauenstein, J. M.; Javanainen, A.; Raman, A.; Chakraborty, P. S.; Arslanbekov, R. R. (IEEE, 2020)
    The onset of ion-induced reverse leakage current in SiC Schottky diodes is shown to depend on material properties, ion LET, and bias during irradiation, but not the voltage rating of the parts. This is demonstrated ...
  • Browse materials
  • Browse materials
  • Articles
  • Conferences and seminars
  • Electronic books
  • Historical maps
  • Journals
  • Tunes and musical notes
  • Photographs
  • Presentations and posters
  • Publication series
  • Research reports
  • Research data
  • Study materials
  • Theses

Browse

All of JYXCollection listBy Issue DateAuthorsSubjectsPublished inDepartmentDiscipline

My Account

Login

Statistics

View Usage Statistics
  • How to publish in JYX?
  • Self-archiving
  • Publish Your Thesis Online
  • Publishing Your Dissertation
  • Publication services

Open Science at the JYU
 
Data Protection Description

Accessibility Statement

Unless otherwise specified, publicly available JYX metadata (excluding abstracts) may be freely reused under the CC0 waiver.
Open Science Centre