Home Blood Pressure Measurement – Epidemiology and Clinical Application

Verenpaineen kotimittaus − epidemiologia ja kliininen käyttö Kohonnutta verenpainetta, maailmanlaajuisesti merkittävintä ennenaikaiselle kuolemalle altistavaa riskitekijää, ei voida tunnistaa tai hoitaa ilman tarkkoja ja käytännöllisiä verenpaineen mittausmenetelmiä. Verenpaineen kotimittaus on saavuttanut suuren suosion potilaiden keskuudessa. Lääkärit eivät ole kuitenkaan vielä täysin hyväksyneet verenpaineen kotimittausta, sillä riittävä todistusaineisto sen toimivuudesta ja eduista on puuttunut. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli osoittaa, että kotona mitattu verenpaine (kotipaine) on perinteistä vastaanotolla mitattua verenpainetta (vastaanottopaine) tarkempi, ja että se on tehokas myös kliinisessä käytössä. Tutkimme kotipaineen käyttöä verenpainetaudin diagnosoinnissa ja hoidossa. Lisäksi tarkastelimme kotipaineen yhteyttä verenpainetaudin aiheuttamiin kohde-elinvaurioihin. Ensimmäinen aineisto, joka oli edustava otos Suomen aikuisväestöstä, koostui 2 120 45–74-vuotiaasta tutkimushenkilöstä. Tutkittavat mittasivat kotipainettaan viikon ajan ja osallistuivat terveystarkastukseen, johon sisältyi kliinisen tutkimuksen ja haastattelun lisäksi sydänfilmin otto ja vastaanottopaineen mittaus. 758 tutkittavalle suoritettiin lisäksi kaulavaltimon seinämän intima-mediakerroksen paksuuden (valtimonkovettumataudin mittari) mittaus ja 237:lle valtimon pulssiaallon nopeuden (valtimojäykkyyden mittari) mittaus. Toisessa aineistossa, joka koostui 98 verenpainetautia sairastavasta potilaasta, hoitoa ohjattiin satunnaistamisesta riippuen joko ambulatorisen eli vuorokausirekisteröinnillä mitatun verenpaineen tai kotipaineen perusteella. Vastaanottopaine oli kotipainetta merkittävästi korkeampi (systolisen/diastolisen paineen keskiarvoero oli 8/3 mmHg) ja yksimielisyys verenpainetaudin diagnoosissa kahden menetelmän välillä oli korkeintaan kohtalainen (75 %). 593 tutkittavasta, joilla oli kohonnut verenpaine vastaanotolla, 38 %:lla oli normaali verenpaine kotona eli ns. valkotakkiverenpaine. Verenpainetauti voidaan siis ylidiagnosoida joka kolmannella potilaalla seulontatilanteessa. Valkotakkiverenpaine oli yhteydessä lievästi kohonneeseen verenpaineeseen, matalaan painoindeksiin ja tupakoimattomuuteen, muttei psykiatriseen sairastavuuteen. Valkotakkiverenpaine ei kuitenkaan vaikuttaisi olevan täysin vaaraton ilmiö ja voi ennustaa tulevaa verenpainetautia, sillä siitä kärsivien sydän- ja verisuonitautien riskitekijäprofiili oli normaalipaineisten ja todellisten verenpainetautisten riskitekijäprofiilien välissä. Kotipaineella oli vastaanottopainetta vahvempi yhteys verenpainetaudin aiheuttamiin kohde-elinvaurioihin (intima-mediakerroksen paksuus, pulssiaallon nopeus ja sydänfilmistä todettu vasemman kammion suureneminen). Kotipaine oli tehokas verenpainetaudin hoidon ohjaaja, sillä kotipaineeseen ja ambulatoriseen paineeseen, jota on pidetty verenpainemittauksen ”kultaisena standardina”, perustuva lääkehoidon ohjaus johti yhtä hyvään verenpaineen hallintaan. Tämän ja aikaisempien tutkimusten tulosten pohjalta voidaan todeta, että verenpaineen kotimittaus on selkeä parannus perinteiseen vastaanotolla tapahtuvaan verenpainemittaukseen verrattuna. Verenpaineen kotimittaus on käytännöllinen, tarkka ja laajasti saatavilla oleva menetelmä, josta voi tulla jopa ensisijainen vaihtoehto verenpainetautia diagnosoitaessa ja hoitaessa. Verenpaineen mittauskäytäntöön tarvitaan muutos, sillä näyttöön perustuvan lääketieteen perusteella vaikuttaa, että vastaanotolla tapahtuvaa verenpainemittausta tulisi käyttää vain seulontatarkoitukseen.

Effects of modern variable frequency drive on the reliability of an old crane induction motor

The work aims to analyze the possibilities of utilizing old crane driving AC induction motors in modern pulse-width-modulated variable frequency drives. Bearing currents and voltage stresses are the two main problems associated with modern IGBT inverters, and they may cause premature failure of an old induction motor. The origins of these two problems are studied. An analysis of the mechanism of bearing failure is proposed. Certain types of bearing currents are considered in detail. The most effective and economical means are chosen for bearing currents mitigation. Transient phenomena of cables and mechanism of over voltages occurring at motor terminals are studied in the work. The weakest places of the stator winding insulation system are shown and recommendations are given considering the mitigation of voltage stresses. Only the most appropriate and cost effective preventative methods are chosen for old motor drives. Rewinding of old motors is also considered.

Sleep-Disordered Breathing in Women

Sleep-disordered breathing (SDB) is underdiagnosed in women, probably due to the different gender-related manifestation. We investigated the differences in presentation, symptoms and co-morbidities of SDB in men and in pre- and postmenopausal women by a clinical, retrospective, cross-sectional study of 601 consecutively referred women and 233 age- and BMI-matched male-female pairs studied with the static-chargesensitive bed (SCSB) and an oximeter. Data on the use of nasal CPAP were gathered from the Paimio hospital database, and the co-morbidity information was based on reimbursed medication data from the National Agency for Medicines and the Social Insurance institution. The abnormal breathing episodes at night were more frequent in men than in women, and in postmenopausal women compared to premenopausal ones. Partial upper airway obstruction was the most common type of SDB in both genders but especially in females. BMI and the major symptoms of SDB were similar in pre- and postmenopausal women, and a menopause effect on symptoms was not found. CPAP adherence did not differ between symptomatic patients with partial upper airway obstruction and those presenting with conventional obstructive sleep apnea. Comorbidities were more frequent in SDB patients than in the general Finnish population. Compared to sleep apnea, partial upper airway obstruction was associated with a threefold prevalence of asthma and/or COPD in both genders, and with a 60% reduced prevalence of hypertension in females matched for age and BMI. Our results emphasize that partial upper airway obstruction is not a milder form of SDB but a different entity, the severity of which is underestimated when using the conventional apnea-hypopnea index. It seems clinically relevant to diagnose and treat the co-morbidities and SDB also in patients with partial upper airway obstruction, especially in elderly and symptomatic women.

Virranahto ja jänniterasitukset taajuusmuuttajakäytöissä

Nykyiset IGB-transistorit voivat tuottaa jopa 30 ns nousureunoja, jolloin jänniterasitus jakautuu hyvin epätasaisesti käämien ja kierrosten kesken. Tämä ja eristeissä esiintyvät ilmataskut asettavat käämikierrosten välisten eristeiden jännitekestävyyden koetukselle, ja aiheuttavat riskin osittaispurkaukselle. Urassa hajavuon epätasaisen jakauman aiheuttama virranahto on yleensä ollut esillä suurissa koneissa, jotka toimivat 50 Hz:llä. Nykyään taajuusmuuttajien soveltaminen on mahdollistanut nimellistaajuudeltaan satojen hertsien suurnopeuskoneiden käämitysten valmistamisen pyörölangasta, jolloin virranahto tulee merkittäväksi, koska kierroksia on muutama urassa. Työssä mitattiin jännitteen jakautumista 3.5 MW:n tuulivoimageneraattorin segmentissä käyttäen käämitysten syöttöön erilaisia jännitteen nousuaikoja, ja pyrittiin arvioimaan onko kyseinen kone vaarassa kokea osittaispurkauksia elinikänsä aikana. Työssä on myös käsitelty virranahtoa käyttäen finiittielementtimenetelmää simuloimaan ja vertaamaan erilaisia tilanteita käämitystavoissa pyörölankakoneessa. Tämä on myös osittain sovellettavissa muotokuparilla käämittyihin koneisiin. Käämivyyhdin vyyhdenpään alueella tehdyn johdinnipun 180 asteen kierron vaikutusta simuloitiin ja sen aiheuttamaa parannusta varmennettiin käytännön mittauksilla.

Overvoltage Mitigation Techniques in Wind Power Generators

Advancements in power electronic semiconductor switching devices have lead to significantly faster switching times. In motor and generator applications, the fast switching times of pulse width modulated (PWM) inverters lead to overvoltages caused by voltage reflections with shorter and shorter cables. These excessive overvoltages may lead to a failure of the electrical machine in a matter of months. In this thesis, the causes behind the overvoltage phenomenon as well as its different mitigation techniques are studied. The most suitable techniques for mitigating the overvoltage phenomenon in wind power generator applications are chosen based on both simulations and actual measurements performed on a prototype. An RC filter at the terminals of the electrical machine and an inverter output filter designed to reduce the rise and fall times of voltage pulses are presented as a solution to the overvoltage problem. The performance and losses of both filter types are analysed.

Hybrid LC Filter for Power Electronic Drives: Theory and Implementation

Power electronic converter drives use, for the sake of high efficiency, pulse-width modulation that results in sequences of high-voltage high-frequency steep-edged pulses. Such a signal contains a set of high harmonics not required for control purposes. Harmonics cause reflections in the cable between the motor and the inverter leading to faster winding insulation ageing. Bearing failures and problems with electromagnetic compatibility may also result. Electrical du/dt filters provide an effective solution to problems caused by pulse-width modulation, thereby increasing the performance and service life of the electrical machines. It is shown that RLC filters effectively decrease the reflection phenomena in the cable. Improved (simple, but effective) solutions are found for both differential- and common-mode signals; these solutions use a galvanic connection between the RLC filter star point and the converter DC link. Foil chokes and film capacitors are among the most widely used components in high-power applications. In actual applications they can be placed in different parts of the cabinet. This fact complicates the arrangement of the cabinet and decreases the reliability of the system. In addition, the inductances of connection wires may prevent filtration at high frequencies. This thesis introduces a new hybrid LC filter that uses a natural capacitance between the turns of the foil choke based on integration of an auxiliary layer into it. The main idea of the hybrid LC filter results from the fact that both the foil choke and the film capacitors have the same roll structure. Moreover, the capacitance between the turns (“intra capacitance”) of the foil inductors is the reason for the deterioration of their properties at high frequencies. It is shown that the proposed filter has a natural cancellation of the intra capacitance. A hybrid LC filter may contain two or more foil layers isolated from each other and coiled on a core. The core material can be iron or even air as in the filter considered in this work. One of the foils, called the main foil, can be placed between the inverter and the motor cable. Other ones, called auxiliary foils, may be connected in star to create differential-mode noise paths, and then coupled to the DC link midpoint to guarantee a traveling path, especially for the common-mode currents. This way, there is a remarkable capacitance between the main foil and the auxiliary foil. Investigations showed that such a system can be described by a simple equivalent LC filter in a wide range of frequencies. Because of its simple hybrid construction, the proposed LC filter can be a cost-effective and competitive solution for modern power drives. In the thesis, the application field of the proposed filter is considered and determined. The basics of hybrid LC filter design are developed further. High-frequency behaviour of the proposed filter is analysed by simulations. Finally, the thesis presents experimental data proving that the hybrid LC filter can be used for du/dt of PWM pulses and reduction of common-mode currents.

Assessment of total cardiovascular risk in hypertensive subjects

Valtimotautiriskin arviointi verenpainepotilailla Valtimotaudit ovat yleisin kuolinsyy koko maailmassa. Väestön elintapojen muuttuminen ja ikääntyminen uhkaavat edelleen lisätä valtimotautien esiintyvyyttä. Kokemäenjokilaakson valtimotautien ehkäisyprojektin tavoitteena oli löytää 45–70-vuotiaasta väestöstä henkilöt, joilla on kohonnut riski sairastua valtimotauteihin. Kaksivaiheisen seulontamenetelmän avulla voitiin terveydenhoitajan antama elintapaneuvonta kohdistaa riskihenkilöihin ja rajoittaa lääkärin vastaanoton tarve niihin potilaisiin, jotka todennäköisesti hyötyvät ennaltaehkäisevästä lääkityksestä. Suomalainen tyypin 2 diabeteksen sairastumisriskin arviointikaavake ja hoitajan toteama kohonnut verenpaine osoittautuivat käytännöllisiksi menetelmiksi seuloa väestöstä riskihenkilöitä. Valtimotautien ehkäisyprojektissa Harjavallassa ja Kokemäellä todettiin verenpainetauti 1 106 henkilöllä, jotka eivät sairastaneet valtimotautia tai aiemmin todettua diabetesta. Heidän tutkimustulostensa avulla voidaan arvioida kohonneen verenpaineen vaikutusta sokeriaineenvaihduntaan ja verenpaineen aiheuttamiin kohde-elinvaurioihin. Sokeriaineenvaihdunnan häiriöt ovat verenpainetautia sairastavilla yleisempiä kuin väestössä muutoin. Käyttämällä metabolisen oireyhtymän kriteerejä sokerirasituskokeen suorittamisen edellytyksenä voidaan tutkimusten määrää vähentää kolmanneksella ja silti löytää lähes kaikki diabetesta tai sen esiastetta sairastavat verenpainepotilaat. Verenpainepotilaista etenkin metabolista oireyhtymää sairastavilla naisilla on suurentunut munuaisten vajaatoiminnan riski. Jos verenpainepotilaan munuaisten toimintaa arvioidaan pelkästään plasman kreatiniini -arvon perusteella, kolme neljästä munuaisten vajaatoimintaa potevasta jää toteamatta verrattuna laskennallisen glomerulusten suodattumisnopeuden määritykseen seulontamenetelmänä. Joka kolmannella verenpainetautia sairastavalla voidaan todeta alaraajavaltimoiden kovettumista; useammin niillä, joiden ylä- ja alaverenpaineen erotus, pulssipaine on yli 65 mmHg. Verenpainetauti on itsenäinen perifeerisen valtimotaudin vaaratekijä. Tutkimuksessa käytetty menetelmä nilkka-olkavarsipainesuhteen määrittämiseksi soveltunee hyvin perusterveydenhuollon käyttöön riskihenkilöiden löytämiseksi. Valtimotautien kokonaisriskin arviointimenetelmät tai uuden riskitekijän, herkän C-reaktiivisen proteiinin määritys eivät voi korvata kohde-elinvaurioiden mittaamista verenpainepotilaan valtimotautiriskin huolellisessa arvioinnissa.

Kehittyneiden hitsausprosessien soveltuvuus alumiinin ja hiiliterästen hitsaukseen

Diplomityössä tutkitaan hitsausprosessien kehitystä. Työn kirjallisen osan alku kuvaa hitsauksen nykypäivää ja tulevaisuutta sekä millainen on hitsaava Suomi. Kehittyneiden hitsausprosessien tarkastelu on jaettu hiiliterästen ja alumiinien hitsausprosesseihin. Hiiliteräksien hitsauksen osalta työssä esitellään kitkahitsaus pyörivällä työkalulla, muunnettu lyhytkaarihitsaus, laserhitsaus, laser-hybridihitsaus ja kapearailohitsaus. Alumiinien hitsauksen osalta työssä esitellään laserhitsaus, muunnettu lyhytkaarihitsaus, kitkahitsaus pyörivällä työkalulla ja vaihtovirta MIG hitsaus. Diplomityön käytännönosuudessa todennettiin hitsausprosessien kehitys. Ensimmäisissä hitsauskokeissa hitsattiin merialumiinia eri kaarityypeillä. Vertailua tehdään pulssihitsauksen, lankapulssihitsauksen sekä CMT-kaarihitsauksen välillä. Koehitsaukset osoittavat CMT-hitsauksen tuottavan MIG-pulssihitsausta pienemmät hitsausmuodonmuutokset. CMT-hitsauksessa alumiinin oksidikerros aiheuttaa MIGpulssihitsausta vähemmän ongelmia, sillä kaari syttyy varmemmin suurillakin hitsausnopeuksilla, eikä hitsiin synny huokosia. Hitsausnopeudella 40 cm/min lankapulssihitsauksella ja MIG-pulssihitsauksella päittäisliitoksena hitsattujen vesileikattujen alumiinikappaleiden hitseihin ei syntynyt huokosia. Kokeen perusteella voidaan todeta, ettei oksidikerroksella ollut vaikutusta hitsin onnistumiseen. Hitsauskokeiden toinen osio tutkii hiilimangaaniteräksisen T-palkin kuitulaserhitsausta. Viiden kilowatin laserteholla hitsattiin onnistuneesti viisi metriä pitkiä T-palkkeja hitsausnopeudella 2 m/min. Takymetrimittauksella ja Tritop 3D-koordinaattimittauksella todennettiin laserhitsatun T-palkin hitsausmuodonmuutosten olevan huomattavasti Twin-jauhekaarihitsauksella hitsattua T-palkkia pienemmät.

Active du/dt Filtering for Variable-Speed AC Drives

An oscillating overvoltage has become a common phenomenon at the motor terminal in inverter-fed variable-speed drives. The problem has emerged since modern insulated gate bipolar transistors have become the standard choice as the power switch component in lowvoltage frequency converter drives. Theovervoltage phenomenon is a consequence of the pulse shape of inverter output voltage and impedance mismatches between the inverter, motor cable, and motor. The overvoltages are harmful to the electric motor, and may cause, for instance, insulation failure in the motor. Several methods have been developed to mitigate the problem. However, most of them are based on filtering with lossy passive components, the drawbacks of which are typically their cost and size. In this doctoral dissertation, application of a new active du/dt filtering method based on a low-loss LC circuit and active control to eliminate the motor overvoltages is discussed. The main benefits of the method are the controllability of the output voltage du/dt within certain limits, considerably smaller inductances in the filter circuit resulting in a smaller physical component size, and excellent filtering performance when compared with typical traditional du/dt filtering solutions. Moreover, no additional components are required, since the active control of the filter circuit takes place in the process of the upper-level PWM modulation using the same power switches as the inverter output stage. Further, the active du/dt method will benefit from the development of semiconductor power switch modules, as new technologies and materials emerge, because the method requires additional switching in the output stage of the inverter and generation of narrow voltage pulses. Since additional switching is required in the output stage, additional losses are generated in the inverter as a result of the application of the method. Considerations on the application of the active du/dt filtering method in electric drives are presented together with experimental data in order to verify the potential of the method.