Measurements of Respiratory Carbon Dioxide

Sammanfattning: Koldioxid är en central parameter för metabolismen i alla levande varelser. Hos människan regleras koldioxidhalten främst genom andningen. Därför är det viktigt att kunna mäta och övervaka koldioxidhalten i fysiologiska applikationer så väl inom sportmedicin som inom vården, till exempel på intensivvårdsavdelningar. Dessa mätningar kräver adekvat mätutrustning.Syftet med denna avhandling är att kritiskt granska föreslagna metoder för övervakning av andningsaktiviteten, att föreslå och utveckla förbättringar, samt att föreslå och utveckla nya applikationer för mätning av koldioxidhalten i utandningsluften med hjälp av en elektroakustisk sensor.Mätning av koldioxid i utandningsluften har den fördelen över andra föreslagna metoder för andningsövervakning att den även ger information om förhållandet i arteriellt blod då partialtrycket för koldioxid i slutet av ett andetag är lika stort som i artärblod hos lungfriska personer.Den föreslagna tekniken bygger på en elektroakustisk sensor som kan registrera och mäta koldioxidhalten i utandningsluften om fukt- och temperaturvariationer utjämnas med hjälp av filter. Den elektroakustiska sensorn består av en ultraljudssändare och en reflektor placerade i varsin ände av ett perforerat rör. Den elektriska impedansen i sensorn representerar molekylvikten inne i sensorkaviteten. Molekylmassan har ett linjärt förhållande till koldioxidhalten så länge övriga gaser hålls konstanta.Det faktum att partialtrycket av koldioxid i slutet av ett andetag kan mätas med den elektroakustiska sensorn gör den användbar i flera kliniska situationer om andra gaser inte kan påverka mätningarna.Partialtrycket av koldioxid i slutet av ett andetag har visat sig vara användbar som en indikator för mjölksyratröskeln då personens individuella mjölksyratröskel infaller då partialtrycket av koldioxid i slutet av ett andetag börjar minska. Det ger en ny applikation inom sportmedicin. På det sättet är det möjligt för en idrottare att mäta variationerna i sin mjölksyratröskel, i sin egen sport på daglig basis, vilket kan användas för att optimera arbetsintensiteten under träning och tävling. Trots att det elektroakustiska sensorsystemet inte är selektivt för koldioxid och därför påverkas även av förändringar i syre i utandningsluften har det visat sig fungera i denna applikation.