Transcript به نام خدا تحقیقی در مورد دقت مانومتر تفاضلی Barcroft در مطالعات تنفسی استاد راهنما : جناب آقای مهندس سلیمانی گردآورنده : رویا ولی زاده تاریخ تحویل : 21/4/1386

‫به نام خدا‬
‫تحقیقی در مورد دقت مانومتر تفاضلی ‪Barcroft‬‬
‫در مطالعات تنفسی‬
‫استاد راهنما‪:‬‬
‫جناب آقای مهندس سلیمانی‬
‫گردآورنده‪:‬‬
‫رویا ولی زاده‬
‫تاریخ تحویل‪:‬‬
‫‪21/4/1386‬‬
‫در مطالعات تنفسی ‪Barcroft‬تحقیقی در مورد دقت مانومتر تفاضلی‬
‫اگر چه از دستگاه ‪ Barcroft‬به وفور در بررسی تنفس د رسیاالت بیولوژیکی‬
‫استفاده می شود ولی هیچ مطلبی پیدا نکردیم که در آن دقت حاصله از دستگاه مذکور‬
‫را ارائه داده باشد که باعث تعجب است بویژه هنگامیکه در نظر بگیریم که دستگاه‬
‫‪ Barcroft‬برای کارهای مقایسه ای که تفاسیر آنها تفاوت های ناچیز دارند بسیار‬
‫بكار مي رود از دیدگاه این توجهات و با توجه به وجود تغییراتي در نتایج حاصله از‬
‫آزمایشات نه گانه اي كه توسط ‪ Wooldridge‬و ‪ Stand past‬در سال ‪1936‬‬
‫ارائه شد‪ ،‬بنظر مي رسد كه از نتایج حاصله از دستگاه ‪ Barcroft‬را مورد ارزیابي‬
‫آماري قرار دهیم‪ ،‬بسیار مطلوب باشد‪ .‬مطالعات ما نشان داد كه استفاده از ‪ 4‬و حتي ‪3‬‬
‫مانومتر (فشارسنج) معموالا براي ارائه یك عدد متوسط با خطاي استاندارد (معیار)‬
‫معقول‪ ،‬كافیست‪.‬‬
‫در كارهاي كیفي ممكن است به موانع جدي جهت تكرار آزمایشات برخورد كنیم ولي به‬
‫هیچ صرف یك آزمایش توصیه نمي شود چرا كه منجر به نتایج مشكوكي مي شود كه‬
‫قابل آزمودن موثر نمي باشد‪.‬‬
‫نتایج حاصله از ‪ 5‬سري آزمایش زیر بر اساس كار آماري را تشكیل مي دهد ولي از‬
‫داده هاي جمع آوري شده توسط یكي از ما دو نفر یعني )‪ (WRW‬با‬
‫همكاري‪ Standfast AFB‬نیز استفاده شده است‪ .‬در این آزمایشات از تكنیك مرسوم‬
‫بهره گرفته شده است‪ .‬لوله هاي مانومتر داراي حجم مایع كل ‪ cmi‬هستند‪.‬‬
‫معیاري براي قبول یا رد نتایج‬
‫گهگاه نتایج حاصله از تجربیات مكرر با استفاده از دستگاه ‪ Barcroft‬ممكن است آنقدر واگرا باشد كه‬
‫بنظر برسد یك یا چند تا از آنها را در هنگام محاسبه میانگین رد كنیم‪.‬‬
‫برخي مواقع تحقیق در خصوص نتایج یك آزمایش علت چنین نتایج انحرافي را آشكار مي سازد‪( .‬مثلا‬
‫نشتي و چگالش سیال در لوله مانومتر و غیره) وي در موارد زیادي نیز هیچ توضیحي نداریم و رد‬
‫نتایج مورد ظن با رویه اي دلبخواهي (اختیاري) صورت مي پذیرد‪.‬‬
‫بنابراین به دنبال معیاري براي قبول یا رد یك نتیجه هستیم كه از تعصبات شخصي بري باشد‪ .‬بطور كلي‬
‫مي توان گفت كه اگر دما ثابت بماند جذب اكسیژن در لوله هاي ‪ Barcroft‬طبق رابطه زیر تقریب مي‬
‫شود‪:‬‬
‫‪Y=Ftm‬‬
‫كه در آن ‪ Y‬اختلف فشار بین لوله هاي چپ و راست پس از زمان ‪ t‬بوده و ‪ F‬و ‪ m‬ثابت هستند‪.‬‬
‫]‪[cf.Corbet1934‬‬
‫بنابراین رسم منحني اختلف فشار نسبت به زمان بر روي كاغذ لگاریتمي دوبل منجر به خطي مستقیم‬
‫مي گردد با اینحال تحت بعضي شرایط بویژه وقتي باال رفتن گاز سریع است مقادیر ‪ M‬و ‪ f‬آنقدر سریع‬
‫تغییر می کنند که منحنی های حاصله بجای خطی بودن‪ ،‬سهمی می شوند با این وجود منحنی های‬
‫مربوط به آزمایش های تکراری کم و بیش موازیند‪ .‬اگر چه بطور کلی تمایل دارند که با افزایش زمان‬
‫هم نزدیک شوند‪ .‬ما دریافتیم که منحنی های اختلف فشار‪-‬زمان در ازمایش های ناقص از منحنی اول‬
‫پیروی نمی کنند بلکه معموالا آنقدر متفاوتند که بلفاصله مشخص شده و رد می شوند‪ .‬سری های‬
‫منحنی مربوط به دو سری از آزمایشات یکسان در شکل های ‪ 1a‬و‪ 1b‬نشان داده شده اند‪ .‬خواهیم دید‬
‫که هر دو سری مزبور شامل یک آزمایش ناقص هستند (منحنی خط چین) که می توان بطور توجیه‬
‫پذیری از کار خود آنها را حذف کنیم‪.‬‬
‫گهگاه منحنی های موجود بر کاغذ لگاریتمی موازیند ولی فضای‬
‫زیادی بین منحنی ها دیده می شود‪ .‬که متضمن خطای معیار باال‬
‫نیست و ممکن است انسان را وسوسه کند تا نتایج را رد کنیم ولی‬
‫ما از چنین رویه ای حمایت کنیم گرچه آنرا به عقاید شخصی‬
‫واگذار می نمایم‪ .‬ظاهر گاه به گاه این نتایج احتماالا طبیعی (نرمال)‬
‫نشانگر آنست که صرفا ا از یک تجربه و آزمایش نتایج خویش را‬
‫استخراج نکنیم‪ .‬موضوع قبول یا رد نتایج مشکوک به تاقص بودن‬
‫یکی از موارد مهم است که بایستی به آن توجه شود‪ .‬در حقیقت ما‬
‫می توانیم آنقدر جلو برویم که بگویم میزان دقت ممکن در‬
‫آزمایشات ناقصی می باشد‪ .‬از طرف دیگر نتایج مشکوک به باال‬
‫بودن با دالیل ناکافی منجر به نتایجی موهوم نه حقیقی می شوند‪.‬‬
‫‪Barcroft‬خطای معیار در آزمایشات‬
‫انحراف معیار ملکی از توزیع نتایج منفرد حول مقدار میانگین است‪ .‬معمول‬
‫آنست که این انحراف را بر حسب خطای معیار و با توجه به معنی دار بودن‬
‫آماری همه نتایجی که تفاوتشان با مقدار میانگین بیش از دو برابر خطای‬
‫معیار است‪ ،‬بیان کنیم‪.‬‬
‫خطای معیار‬
‫که در آن ‪ a‬انحراف معیار و ‪ )x-2(2‬مجموع مربعات انحرافات منفرد از‬
‫مقدار میانگین و ‪ N‬تعداد نتایج می باشد‪.‬‬
‫تعیین چگونگی تغییر خطای معیار مدت زمان آزمایش میزان تکرار و مقدار‬
‫میانگین مطلوب می باشد‪ .‬خطای معیار در طی یک آزمایش تنها موقعی ثابت‬
‫می ماند که منحنی های مذکور به سمت یکدیگر میل کنند یا از یکدیگر دور‬
‫شوند یا متقاطع گردند‪ .‬خطای معیار نیز مطابق آن تغییر می کند‪ .‬اگرچه‬
‫گاهگاهی درمواقعی واگرایی یا تقاطع صورت می گیرد نتایج حاصل از تعداد‬
‫زیادی از آزمایشات نشان می دهد که این منحنی ها با گذشت زمان تمایل به‬
‫نزدیک شدن و همگرایی دارند و بنابراین بعنوان یک قاعده کلی‪ ،‬با ادامه‬
‫آزمایش خطای معیار نقصان می یابد‪.‬‬
‫رسم درصد خطای معیار نسبت به زمان در ‪ 5‬سری از آزمایشات نشان‬
‫می دهد که خطای معیار به سمت یک مقدار ثابت میل می کند که برای‬
‫تمامی اهداف عملی در ‪ 5‬تا ‪ 6‬ساعت حاصل می گردد‪ .‬نتیجه جمع کردن‬
‫منحنی های ‪ II( V،IV،III ،I‬صرفا ا برای ‪ 5‬ساعت ادامه یافت) و با درنظر‬
‫گرفتن درصد میانگین خطاهای معیار نیز نشان داده شده است‪.‬‬
‫منحنی های مربوط به سری های ‪ I‬تا ‪( III‬کشت خالص باکتری) ابتدا یک‬
‫خطای معیار باال را نشان می دهد که به سرعت کاهش می یابد‪ .‬در سری های‬
‫‪( V،IV‬فاضلب و لجن) خطاهای معیار تقریبا در همه جا ثابت هستند‪ .‬توضیح‬
‫برای تفاوت در خصوصیات این دو نوع منحنی آنست که در حالیکه معرفی‬
‫یک گروه خاص و فعال از باکتری ها در داخل یک محیط استریل که ترکیب‬
‫براحتی اکسید شونده زیادی دارد مربوطه به فازهای رشد اوله با زمانهای‬
‫متغیر در مانورهای مختلف می باشد‪ ،‬برای جنسی که از قبل دارای جمعیت‬
‫کمی در یک شرایط مایل به تعادل باشد هیچ تغییر بسیار تندی صورت نمی‬
‫گیرد و جذب گاز در مانومترها بسیار یکنواخت تر می باشد‪.‬‬
‫بعنوان یک قاعده کلی یک خطای معیار بادرصد کم را می توان صرفا ا زمانی انتظار‬
‫داشت که طول مدت آزمایش کمتر از ‪ 5‬ساعت نباشد‪.‬‬
‫شکل ها و نمودارها نشان می دهند که یک خطای معیار در حدود ‪ 5‬درصد با ‪4‬‬
‫مانومتر به مدت ‪ 60‬ساعت و با ‪ 5‬مانومتر به مدت ‪ 41‬ساعت بدست می آیند‪ .‬نتایج‬
‫مکرر خطای معیاری کمتر از ‪ 10‬درصد برای دوره های بیش از ‪ 4‬ساعت نشان می‬
‫دهند‪ .‬یادآور می شویم که نتایج ناقص حذف شدند بنابراین بعنوان یک تمرین کلی‬
‫پیشنهاد می شود که یک تکرار بیش از بیش از تعداد در نظر گرفته شده برای‬
‫رسیدن به خطای معیار به اندازه کافی کم مهیا سازید مدارکی وجود دارند که پیشنهاد‬
‫می کند که درصد خطای معیار با کاهش تعداد میانگین کمی افزایش می یابد‪.‬‬
‫اگر چنین باشد بنظر میرسد داشتن معنای عملی بسیار ناچیز است همچنین ممکن‬
‫است که درصد خطای معیار با افزایش دمای آزمایشی مقداری کاهش یابد‪.‬‬
‫بیشتر داده های ما مربوط به کار در دمای ‪ 20o‬است‪ .‬بنابراین قادر به آزمودن این‬
‫نکته بصورت دقیق نمی باشیم‪.‬‬
‫خلصه‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫مطالعات آماری از نتایج بدست آمده استفاده از ماشین آالت بار گرفت برای‬
‫آزمایشات دمزنی نشان داده است که برداشت تکی و حتی دوبرابر آزمایشات می‬
‫بایست با احتیاط پذیرفته شوند‪ .‬به خصوص در آنها که درجه پاسخگویی باال‬
‫می باشد‪.‬‬
‫به این ترتیب اساس محاسبات امروزی شامل خواهد بود بر‪:‬‬
‫الف) آزمایشات طراحی شده اند برای سه برابر و با چند برابر و یا حتی برای‬
‫پاسخ گویی باالتر بر طبق خطای استاندارد و مسایل متفاوت در آزمایشات‬
‫ب) آزمایشات ادامه خواهند داشت برای یک دوره مناسب به تعداد پاسخ های‬
‫استفاده شده آنقدر که اشتباهات استاندارد از ‪ %5‬کمتر باشد‪.‬‬
‫پ)ارزش عملکردی متفاوت به داخل حجم ابعاد وسابل پیدا خواهد شد و اشتباهات‬
‫استاندارد محاسبه شده بین ابزارهای متفاوت در نشان داده شده است‪.‬‬
‫این مطالعات انجام شده است به عنوان تحقیقی عملی صنعتی در مورد آلودگی‬
‫های آب‪.‬‬
‫همچنین با تشکر فراوان از دانشگاه ابرون‪.‬‬