O foco central desse trabalho é a utilização e aprimoramento de um framework Peripheral Component Interconnect Express (PCI Express®) para a comunicação de dados em um Espectrômetro Digital de Ressonância Magnética (Digital Magnetic Resonance Spectrometer – DMRS) utilizando o conceito de Field-Programmable Gate Array (FPGA). Esse trabalho foi desenvolvido para servir como base de comunicação para o Espectrômetro Digital de Ressonância Magnética do Centro de Imagens e Espectroscopia in vivo por Ressonância Magnética (CIERMag) devido ao requerimento de altas taxas de transferência dos dados adquiridos. A integração dessa nova comunicação, entre o software e o hardware do espectrômetro, mantém compatibilidade com as interfaces já existentes possibilitando a execução de todas as sequências desenvolvidas sem nenhuma alteração. A incorporação da comunicação PCI Express provê uma solução com um número menor de etapas por transferência em comparação com a comunicação Ethernet. Com isso é possível aumentar o desempenho do sistema e obter taxas de transferência mais elevadas. Para isso, foram feitas mudanças no hardware de forma a torná-lo mais eficiente, reduzindo o número de ciclos de clock por operação e também a quantidade de lógica sintetizada. Além disso, a latência do software durante as transferências também foi reduzida através da utilização de interrupções Message Signaled Interrupt (MSI) e do método Scatter and Gather usado para reduzir a quantidade de cópias de dados na memória principal do computador. Dessa forma, obteve-se, como resultados reais, uma taxa de transferência efetiva (throughput) de 97% do valor máximo da banda possível do barramento PCI Express. / The central focus of this work is the implementation and use of a Peripheral Component Interconnect Express (PCI Express®) framework for data communication on a Digital Magnetic Resonance Spectrometer (DMRS) using the concept of Field-Programmable Gate Array (FPGA). This work is being developed to serve as a communication basis for the magnetic resonance Digital Spectrometer of the Centro de Imagens e Espectroscopia in vivo por Ressonância Magnética (CIERMag) due to demand of high transfer rates of acquired data. The integration of this new communication, between spectrometer software and hardware, keeps compatibility with existing interfaces, making it possible to execute all developed magnetic resonance sequences without any change. The incorporation of PCI Express communication provides solution with a lower number of steps per transfer when compared to Ethernet communication. By this means it\'s possible to increase system performance and, as result, have higher transfer rates. To accomplish that, the number of clock cycles per operation was reduced, so was the synthesized logic. Furthermore, software latency for data transfer was also reduced consequence of MSI interruption implementation and the use of Scatter and Gather method to remove data movement across the computer main memory. Therefore, it was obtained, as measured real result, a throughput value of 97% the theoretical maximum value for the hardware.

In recent years, the use of magnetic resonance technology has grown with advances in hardware, delivering accessible and small-size equipment and devices that open a range of new applications. Innovation in this field requires versatility and flexibility of both hardware and software. Despite the technological advances in the magnetic resonance hardware, the software still the most notable problem currently. This stagnation, delays progress that could reduce production costs and deliver faster development. Researchers in this field are unsatisfied with currently available options. In this panorama, we seek the enhancement of our specific framework for programming magnetic resonance systems, employing concepts from the areas of computing, engineering, and physics. This setup allows the software to merge different perceptions, causing it to be flexible and robust. We converged to Python and object-oriented programming to offer the Python Magnetic Resonance framework - PyMR. The PyMR includes graphical interfaces from templates that can be filled with data, requiring no programming. Our framework comprises other programming tools such as our plugin for the Spyder IDE, which creates the perfect environment to create systems and the pulse sequences. Also, a user-friendly magnetic resonance simulator MR SPRINT, derived from the PyMR structure, addresses educational use, exposing the whole experiment construction, setup, and visualization. Including, PyMR has been contributing to new challenging magnetic resonance systems, introducing modern concepts to change the actual scenario the researchers are facing when developing new magnetic resonance systems. / Nos últimos anos, o uso da tecnologia de ressonância magnética cresceu com os avanços em hardware, fornecendo equipamentos e dispositivos acessíveis e de pequeno porte que abrem uma série de novas aplicações. Inovações neste campo requerem versatilidade e flexibilidade de hardware e software. Apesar dos avanços tecnológicos no hardware de ressonância magnética, o software ainda é um dos maiores problemas atualmente. Essa estagnação atrasa o progresso que poderia reduzir os custos de produção e proporcionar um desenvolvimento mais rápido. Além disso, pesquisadores neste campo estão insatisfeitos com as opções atualmente disponíveis. Com este panorama, buscamos o aprimoramento de nosso framework para programação de sistemas de ressonância magnética, empregando conceitos das áreas de computação, engenharia e física. Essa configuração permite que o software mescle visões de diferentes meios, fazendo com que a estrutura seja flexível e robusta. Nós convergimos, então, para a linguagem Python e programação orientada a objetos para oferecer o framework Python Magnetic Resonance - PyMR. O PyMR inclui interfaces gráficas a partir de modelos que podem ser preenchidos com dados, sem a necessidade de programação. Nossa estrutura compreende outras ferramentas de programação, como o nosso plugin para o Spyder IDE, que cria o ambiente perfeito para criar novos sistemas e sequências de pulsos. Além disso, um simulador de ressonância magnética de fácil utilização, MR SPRINT, derivado da estrutura PyMR, aborda o uso educacional, expondo toda a construção, configuração e visualização do experimento. O PyMR vem contribuindo para novos e desafiadores sistemas de ressonância magnética, introduzindo conceitos modernos para mudar o cenário atual que os pesquisadores estão enfrentando.

O objetivo do presente trabalho é determinar a concentração de atividade de isótopos de ocorrência natural de urânio e tório e o polônio em perfis de sedimento marinho da Baixada Santista. A Baixada Santista é uma região populosa e abrange os municípios de Bertioga, Guarujá, Santos, São Vicente, Cubatão, Praia Grande, Mongaguá, Itanhaém e Peruíbe. Esta é uma das mais importantes regiões industriais do Brasil, dado ao grande número de indústrias, como as de fertilizantes, petroquímicas e do aço. A grande atividade industrial, juntamente com a grande população da região, exerce forte pressão sobre a biota marinha. O presente trabalho analisou 10 perfis de sedimentos marinhos extraídos da região. Foram coletados perfis com tamanhos variando de 41 a 98 cm, na região de Santos, Cubatão, São Vicente e Bertioga. Os perfis foram fatiados a cada 2 cm e passaram por um pré-tratamento físico e químico. Para a dissolução total e digestão foram utilizados ataques com ácidos fortes. As técnicas radioquímicas utilizadas para a separação dos radionuclídeos e preparação das fontes radioativas, para a contagem alfa, foram separação por cromatografia de troca iônica e eletrodeposição para urânio e tório e deposição espontânea para o polônio. Os resultados obtidos para as concentrações de atividade dos radionuclídeos são semelhantes aos de sedimentos marinhos em regiões não contaminadas, exceto em alguns pontos amostrados, nos quais foi possível identificar influência antrópica. / The objective of the present work is to determine the activity concentration of uranium and thorium isotopes and polonium in estuarine sediments from BaixadaSantista. The area comprehends nine cities in the Brazilian coast (Bertioga, Guarujá, Santos, São Vicente, Cubatão, Praia Grande, Mongaguá, Itanhaém and Peruíbe). It is one of the most important industrial areas in Brazil due to the large number of industries operating in Cubatão, such as steel, petrochemical and fertilizer industries. That, together with a large population, causes a negative impact on the marine biota. In the present work 10 profiles of sediment cores, with depth varying from 41 to 98 cm, were analyzed. The cores were obtained from Santos, Cubatão, São Vicente and Bertioga. The cores were sliced every 2 cm and were treated with both physical and chemical processes, including drying, grinding and sieving. The samples were dissolved by acid digestion, till total dissolution and destruction of organic matter. After the acid digestion, the samples were filtered and evaporated till dryness. The radiochemical techniques used to separate the radionuclides and to prepare the final source for alpha counting were ion exchange chromatography and spontaneous deposition for polonium and electrodeposition for U and Th. The final sources were counted in a surface barrier alpha spectrometer. Values obtained for the radionuclides analyzed were similar to the activity concentrations of sediments in non polluted areas, with the exception of a few samples that showed anthropic influence.

Foi projetado e construído um espectrômetro Mini-Orange (MO) para eléctrons, utilizando imãs planos permanentes e um detector de barreira de superfície. Foram determinadas as funções de transmissão de diferentes configurações do sistema, para energias entre 200-1100 keV. Foi desenvolvido um modelo matemático do sistema, a partir de solução analítica para o campo de um imã plano e da integração numérica da equação de movimento dos eléctrons no campo de MO. As funções de transmissão assim obtidas foram comparadas aos resultados experimentais e mostraram um bom acordo para energias baixas e intermediárias. / A Mini-Orange spectrometer for electrons was designed and built, using plane permanent magnets and a surface barrier detector. Transmission functions were obtained for various system configurations and for energies between 200-1100 keV. A mathematical model of the system was developed, using the analytical solution for the field of a plane magnet and the numerical integration of the equation of motion of the electrons in the MO magnetic field. The calculated transmission functions were compared to the experimental data, showing a good agreement for low and intermediate energies.

De nouvelles méthodes de détection et de quantification du VX (O-éthyl S–(2(diisopropylamino)éthyl) (méthylphosphonothioate)) dans le plasma par chromatographie liquide couplée à un spectromètre de masse en tandem (LC-MS/MS) ont été développées. Après avoir été mise en œuvre en milieu HBSS (rendement > 99%), la méthode d'extraction liquide-liquide de notre composé d'intérêt nous permet d'obtenir en milieu plasmatique un rendement de soixante-cinq pour cent (65%). Cette méthode d'extraction permet d'évaluer la présence de VX dans de très faibles volumes d'échantillons de plasma (entre 20 et 1000 µL), donc dans des volumes compatibles avec des expérimentations sur de petits rongeurs. Cette extraction est suivie d'une analyse par LC-MS/MS en phase 100% organique. Des limites de détection de 0,15 et 0,5 pg/mL (pour 5 µL injecté) sont obtenues respectivement avec l'utilisation de la colonne Allure Biphényl (Restek) et Lux Cellulose-1 (Phenomenex). Afin d'étudier la toxicocinétique des énantiomères du VX dans le plasma, nos recherches se sont ensuite focalisées sur la séparation de ces derniers. Des résultats prometteurs ont été obtenus en utilisant une colonne Lux cellulose-2 (Phenomenex). / Innovative analytical methods have been developed to detect and quantify the organophosphorus nerve agent, VX (O-ethyl S–(2(diisopropylamino)ethyl) (methylphosphonothioate)), in plasma using liquid chromatography coupled with mass spectrometry (LC-MS/MS) technique. Liquid-liquid extraction of VX from HBSS environment was achieved with excellent yields (> 99%). Next, extraction from plasma was performed and generated a recovery rate of approximately sixty-five percent (65%). Our distinctive extraction methodology was implemented to evaluate the presence of VX in very small quantities of plasma (between 20 to 1000 µL) as in small rodents' experiments. It was followed by an LC-MS/MS analysis in a 100% organic phase. A Lux Cellulose-1 column (Phenomenex) and an Allure biphenyl column (Restek) were tested with detection limit at 0.15 pg/mL and 0.5 pg/mL in plasma (5 µL injected), respectively. Finally, our study was focused on the separation of VX enantiomers and hopeful results were provided using a Lux cellulose-2 column (Phenomenex).

No presente trabalho procurou-se desenvolver um sistema computacional para a automação de um Espectrofotômetro de Varredura Refrativa. Este sistema é baseado em um computador hospedeiro da linha IBM-PC, que pode ser de qualquer modelo, desde que possua barramento ISA de 16 bits. O sistema se divide em dois módulos - aquisição e processamento. O modulo de aquisição e capaz de atingir taxas de aquisição de ate 200 KHz, com resolução de 12 bits. É independente de controle do hospedeiro pois possui lógica de controle e sistema de armazenamento próprio. O módulo de processamento envolve o uso de um processador vetorial de sinais digitais ZORAN ZR34161 dedicado a efetuar eficientemente a Transformada Rápida de Fourier (FFT). Também opera independentemente do computador hospedeiro. Este módulo é capaz de efetuar a FFT em um vetor real de 4096 pontos em 19,64 ms / This work was intended to develop a computational system to control a fast Fourier spectrophotometer. This system is based in an IBM-PC type host computer, with ISA bus 16 bits wide. The system has two modules - acquisition and processing. The acquisition module works at 200 KHz sample rate, with 12 bits of resolution, and also works without host control, due to its own memory system and control logic. The processing module uses a ZORAN ZR34161 vector signal processor, dedicated to do the Fast Fourier Transform (FFT) in the most efficient way. No management of host is required, and it can compute a FFT of a 4096 points real vector in 19,64 ms

Montamos um espectrômetro o qual nos permite obter dados de atividade ótica Dispersão Rotatória (DRO) e Dicroísmo Circular (DC) simultaneamente. O sistema ótico consiste de uma fonte de luz, um monocromador, um suporte para amostra, um analisador gigante e um detector de luz. O analisador girante é sustentado por um mancal pneumático e gira usando um motor de passo, o qual é controlado por um microcomputador. Um outro motor de passo também controlado por microcomputador é usado para girar a grade de difração do monocromador. Para obter os espectros de DRO e DC, o monocromador pára em um certo comprimento de onda, enquanto o eixo de transmissão do analisador é posicionado em &#946= 0&#176, 45&#176, 90&#176 e -45&#176 relativo ao eixo de transmissão do polarizador. O microcomputador através do detector de luz lê as quatro intensidades de luz e usando um formalismo desenvolvido por nós, relaciona-as à elipticidade e a rotação ótica naquele comprimento de onda. O monocromador é então girado a um novo comprimento de onda e o procedimento é repetido. No final, os espectros de DC e DRO podem ser mostrados em uma Tabela ou com um Gráfico. Além de funcionar como um espectropolarímetro, o equipamento pode ser usado também como um espectrofotômetro, para acompanhar cinética de reação, para medir dicroísmo linear, etc... Devido à relação sinal/ruído, temos nos ângulos medidos, uma resolução de 1&#186 / We have assembled a spectrometer which provides the optical activity data Optical Rotatory Dispersion (ORD) and Circular Dichroism (CD) simultaneously. The Optical System consists of a source of light, a monochromator, a polarizer, a sample holder, a rotating analyzer and a light detector. The rotating analyzer is supported by a pneumatic bearing and rotates using a step motor which is controlled by a microcomputer. Another spet motor also controlled by the microcomputer is used to rotate the diffraction grating of the monochromator. To obtain the ORD and CD spectra, the monochromator stops at a certain wave length, while the transmission axis of the analyzer is positioned at &#946= 0&#176, 45&#176, 90&#176 e -45&#176 relative to the transmission axis of the polarizer. The microcomputer through the light detector reads the four light intensities and using the formalism developed by us relates them to the elipticity and optical rotation at that wavelength. The monochromator is then rotated to a new wavelength and the procedure is repeated. At the end the CD and ORD spectra can be shown in a Table or as a graph. Besides functioning as a spectropolarimeter, the equipment can be use also as a regular spectrometer, to follow kinetic of recreations, to measure linear dichroism, etc Due to the signal/noise ratio we have in the measured angles a resolution of 1&#176

Este trabalho de mestrado trata da implementação de um espectrômetro de correlações angulares perturbadas no Laboratório do Acelerador Pelletron do Instituto de Física da Universidade de São Paulo. O espectrômetro é formado por seis detectores cintiladores com cristais de \'BaF IND.2\', de 3 polegadas de diâmetro por 6 de comprimento, com um sistema eletrônico e de aquisição de dados multiparamétrico padrão CAMAC. Diferentemente do usual, os espectros de energia dos raios gama dos núcleos de prova são adquiridos para cada detector, o que permite manter um controle maior sobre todo o experimento. Além disso, um mesmo experimento pode ser revisto com diferentes abordagens por diversas vezes, pois todas as informações sobre ele são armazenadas. Com a configuração eletrônica adotada, os espectros de energia são obtidos por meio de um QDC (charge to digital converter), dispensando o uso de pré-amplificadores. Os espectros de tempo são adquiridos com um TDC (time do digital converter). A seleção dos eventos de coincidência é realizada computacionalmente, procedimento que pode ser realizado durante a aquisição dos dados. Como a motivação para a implementação desse espectrômetro é o estudo de estruturas e interações de biomoléculas por meio da técnica de correlações angulares (PAC), foram realizadas medidas exploratórias, com o uso do espectrômetro do Laboratório de interações Hiperfinas (LIH) do Centro do Reator de Pesquisas (CRPq) no IPEN, paralelamente à implementação do espectrômetro. As primeiras medições foram realizadas com amostras de vesículas lipídicas. Com essas medidas foi possível notar a influência da variação de tamanho das moléculas (diminuição de tamanho em uma ordem de grandeza) no tempo de correlação rotacional à temperatura ambiente, quando adicionado SDS (sodium dodecyl sulfate) na suspensão para formação de um agregado micelar. As duas séries de medidas seguintes foram realizadas com amostras de SDS nas quais variaram-se as concentrações para se tentar verificar alterações na geometria ou na mobilidade das moléculas em função desse parâmetro. Foi possível notar que o comportamento das funções perturbação experimentais variaram com as amostras, porém não foi possível notar sistemática no comportamtento. Outro fator notado foi a influência do meio. O comportamento das moléculas quando na presença de metanol nas amostras era bem diferente das soluções aquosas. Também não foi possível obter uma conclusão clara quanto à concentração micelar crítica para soluções aquosas. Por fim foram realizadas medidas com amostras de proteína calmodulina. Foram feitas medidas à temperatura ambiente e a 77K. Notou-se que essa proteína é passível de ser estudada por meio da técnica PAC. Para confirmar a presença da proteína nas amostras e também tentar verificar um deslocamento na massa devido à presença do íon \'ANTPOT.111 Cd\' \'ANTPOT.2+\' foram realizadas medidas de espectrometria de massas no Laboratório de Espectrometria de Massas na Embrapa em Brasília. Foi possível confirmar a presença da proteína nas amostras, porém não foi possível notar a presença de \'ANTPOT.111 Cd\' devido à baixa concentração de íons utilizados com a técnica PAC. / This work is related to the implementation of a perturbed angular correlation (PAC) spectrometer at the University of São Paulo Pelletron Laboratory. The spectrometer consists of 6 cylindrical BaF$_2$ scintillator detectors, with 3 inches diameter and 6 inches length and a multiparameter CAMAC data acquisition system. Different from usual, the gamma ray energy spectra of the cascade nuclei are acquired for each detector, which allows us to have more control of the experiment. Besides, the same experiment can be revised with different approaches at any time. With the adopted electronics configuration, the energy spectra are obtained through a QDC (charge to digital converter) module, which dispenses the use of pre-amplifiers. The time spectra are acquired with a TDC (time to digital converter) module. The selection of coincidence events is performed computationally, and this procedure can be evaluated during the data acquisition. The main motivation for implementing this spectrometer is the study of the structure and interactions of biomolecules through the perturbed angular correlation technique. Test measurements were performed, parallel to the spectrometer construction, with the use of the Hyperfine Interactions Laboratory spectrometer at the Centro do Reator de Pesquisas do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (CRPq-IPEN). The first measurements were performed with lipidic vesicles samples. In this case it was possible to observe the influence of the molecule dimension change (decrease in one order) on the rotational correlation time at room temperature, when SDS (sodium dodecyl sulfate) was added in the suspension to form micellar aggregation. The two following series of measurements were performed with SDS samples in which the concentration was varied in order to verify modifications in the geometry or mobility of the molecules as a function of that parameter. The behavior of the experimental perturbation functions varied with the samples. However, it was not possible to point out any systematics in their behavior. The molecules behavior when in presence of methanol in the samples was very different from the aqueous solutions. Also, it was not possible to obtain a clear conclusion about the critical micellar concentration for the aqueous solutions. Finally, the last measurements were performed with calmodulin protein samples, at room temperature and at 77K. In this case we concluded that this protein can be studied through the PAC technique. In order to confirm the presence of the protein in the samples and at same time to verify if any mass displacement occurred due to the presence of the $^{111}$Cd$^{2+}$, mass spectrometry measurements were performed at the Laboratório de Espectrometria de Massas -- Embrapa in Brasília. It was possible to confirm the presence of the protein in the samples, but it was not possible to observe the mass displacement due to the presence of the $^{111}$Cd, since the ions concentration used with the PAC technique is very low.

A presença de nove ésteres (acetato de etila, butanoato de etila, hexanoato de etila, lactato de etila, octanoato de etila, nonanoato de etila, decanoato de etila, octanoato de isoamila e dodecanoato de etila) foi investigada por cromatografia gasosa hifenada à espectrometria de massas via injeção direta de amostras (ID-CG-EM). Cento e trinta e seis amostras de aguardente de cana foram coletadas durante sua destilação em diferentes produtores em diferentes cidades localizadas no interior do estado de São Paulo. Também foram analisadas 21 amostras de cachaça comercial, 10 amostras de rum e 10 amostras de uísque importados e obtidos em lojas \"duty free shop\". A metodologia analítica desenvolvida para análise de ésteres demonstrou-se apropriada para a determinação destes compostos em bebidas destiladas, sendo simples (injeção direta), seletiva e relativamente rápida. Apresentou baixos limites de detecção e quantificação e boa repetibilidade. O acetato de etila é o principal éster presente nas bebidas destiladas seguido pelo lactato de etila. Em todas as amostras de bebidas destiladas analisadas neste trabalho foi detectada a presença do éster lactato etila. A presença deste éster está relacionada com a contaminação do mosto por bactérias (Lactobacillus spp) responsáveis pela fermentação láctica. A concentração de lactato de etila nas amostras de cachaça e rum é muito superior à encontrada nas amostras de uísque. A análise multivariada dos resultados analíticos aplicada ao banco de dados dos ésteres juntamente com as concentrações de carbamato de etila e benzaldeído levaram à formação de dois grupos bem distintos: amostras destiladas em alambiques de cobre e amostras destiladas em colunas de aço inox. Os modelos estatísticos gerados pelas análises exploratórias de PCA, PLS e LDA utilizando o carbamato de etila, benzaldeído, decanoato de etila e o dodecanoato de etila como discriminantes revelaram ser possíveis a diferenciação entre estes dois grupos de destilados com uma porcentagem de acerto de 81% para PCA, 78,4 % para a PLS e 97,6% para LDA. Os métodos cromatográficos sugeridos pelo Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA) para a determinação de ésteres não englobam o monitoramento do lactato de etila, subestimando o resultado final. / The presence of nine esters (ethyl acetate, ethyl butanoate, ethyl hexanoate, ethyl lactate, ethyl octanoate, ethyl nonanoate, ethyl decanoate, isoamyl octanoate, and ethyl dodecanoate) was investigated by gas chromatography hyphenated to a mass spectrometry through sample direct inject (DI-GC-MS). One hundred and thirty six sugar cane spirits collected immediately after its distillation from different producers and different cities located in the countryside of São Paulo state. Also, it was analyzed 21 commercial samples of cachaça, 10 samples of rum and 10 samples of whiskey imported and purchased from the duty free shop. The analytical method applied to esters analysis was appropriated for the determination of these compounds in distilled spirits, since it is simple (direct inject), selective and reasonably fast. It presented low detection and quantification limits and good reproducibility. Ethyl acetate is the main ester present in the distilled spirits followed by ethyl lactate. Ethyl lactate was detected in all the distilled beverage samples analyzed herein. The occurrence of this ester is related to bacterial contamination of must (Lactobacillus spp) responsible for the lactic fermentation. The ethyl lactate content in cachaça and rum samples are superior that presented by whiskey samples. The multivariate analysis of the analytical results applied to the esters data set jointly with the content of ethyl carbamate and benzaldehyde lead to the clustering of two quite distinct groups: sugar cane spirits distilled in copper alembic and sugar cane spirits distilled in stainless steel column. The resulting statistical model generated by PCA, PLS and LDA exploratory analysis employing ethyl carbamate, benzaldehyde, ethyl decanoate, and ethyl dodecanoate as discriminators was able to distinguish between these two groups with a accuracy of 81 % for PCA, 78,4 % for PLS and 97,6 % for LDA. The chromatographic method recommended by the Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA) for the esters determination does not include the monitoring of ethyl lactate leading to a underestimating of the final result.

Multiple breath washout (MBW) of inert gas for assessment of airway disease in children is an emerging technique. In many studies Lung Clearance Index (LCI), derived from multiple breath washout of SF6, is more able to detect early or mild lung disease than standard lung function measurements. It is also able to detect very early lung disease in progressive conditions such as Cystic Fibrosis (CF). Where infants born with this condition were thought to have minimal lung disease activity, LCI is higher in these children than healthy controls. Lack of available commercial devices has hampered expansion of this technique to centres other than specialist research teams. Innocor (Innovision, Dk), a photoacoustic mass spectrometer capable of performing multiple breath washout, was adapted within this research group for use in adults. This thesis describes the setup, adaptation and validation of Innocor for use in children. In 4 studies, healthy controls, children with asthma and children with CF were recruited to perform MBW. In one study, 29 healthy controls and 31 children with asthma were recruited. Healthy controls performed 1 set of washouts, establishing a normative range. Children with asthma performed measurements before and after bronchodilator. Results showed increased LCI in children with asthma even though they were clinically stable as defined by symptoms. LCI stayed high even following bronchodilator suggesting evidence of residual airway disease in well controlled asthmatics despite adequate symptom control. To investigate short term variability of MBW measurements, two other studies recruited 18 children with CF in each. They performed measurements before and after standard physiotherapy manoeuvres and during sitting and lying posture. LCI did not change significantly after airway clearance physiotherapy, compared with children who did no intervention. Variability was high in both groups however suggesting CF lung disease is a complex interaction of changing ventilation in adjacent lung units. Lying posture induced greater changes in lung function in children with CF than controls. LCI appears to be more sensitive to this change than standard lung function measurements (spirometry). In another study 32 children with CF were recruited to perform serial lung function measurements over 18 months. These were data collected as part of the UK Cystic Fibrosis Gene Therapy Consortium (CFGTC) clinical studies in preparation for planned gene therapy trials. LCI appears comparable to FEV1 and may be able to detect another aspect of airway disease. All initial studies were performed in older children (>5yrs). The basic Innocor device is unsuitable for testing of younger patients with low breath volume and high respiratory rate. In-house adaptations following detailed lung model experimentation led to a faster analyser response, potentially capable of MBW in younger children. The second part of this thesis concerns lab experiments and an in-vivo comparison with the current gold-standard MBW device, a respiratory mass spectrometer. 16 healthy volunteers and 9 children with CF were recruited. Ages ranged from 0.4 yrs to 49 yrs. Innocor values for lung volume estimation compared favourably with the mass spectrometer. No evidence of bias caused by Innocor error was seen, however intra-test variability was rather high, reducing the precision of the results. These studies indicate Innocor is a robust, simple to use device with potential as a commercial lung function system. Modifications were made to make it suitable for use in all ages. Further development will need to focus on the patient interface and software, which is the domain of the manufacturers. The experiments contained in this thesis are therefore of interest to the wider respiratory research community as well as manufacturers of MBW devices.