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呼气成像的新方法可以提供对COVID-19传播的新的视角

2020-12-30 09:06| 发布者: vantsing| 查看: 140| 评论: 0

摘要: 新的成像技术已用于捕获说话人的呼气这是已发表的成像技术,它正在进一步研究中成像仅显示与呼气相关的温度变化,并不一定反映呼吸中所含病毒颗粒的运动。图片来源:罗林斯学院,托马斯·摩尔 一种可视化的新方法, ...

新的成像技术已用于捕获说话人的呼气

这是已发表的成像技术,它正在进一步研究中

成像仅显示与呼气相关的温度变化,并不一定反映呼吸中所含病毒颗粒的运动。

图片来源:罗林斯学院,托马斯·摩尔

  一种可视化的新方法,可以在某人讲话或唱歌时呼出,可以为诸如COVID-19等疾病如何传播以及面罩的有效性提供重要的新见解。

  进行这项研究的罗林斯学院的托马斯·摩尔说:科学家认为,SARS-CoV-2病毒主要通过呼吸道飞沫传播,这些飞沫可以在呼吸中携带或通过咳嗽或打喷嚏排出。” “但是它也是通过空气中的气溶胶传播的,这些气溶胶是小颗粒,它们在空气中的停留时间比大液滴更长。我开发的系统提供了一种方法,可以估算呼吸在散布到周围空气中之前能传播多远,并且可以提供视觉效果有证据表明,口罩大大限制了呼吸在空气中传播的距离。

  在光学学会(OSA)的《应用光学》杂志上,摩尔描述了他如何使用电子散斑干涉测量法的变化来成像呼气和周围空气之间的温差。这项新技术还可以用于研究说话或唱歌时呼吸如何从口中流出的细节,这可能对音乐教学和言语治疗很有用。

从乐器到人

  摩尔最初是开发成像技术来研究通过风琴等乐器的空气流动的。他说:为应对COVID-19大流行,我开始想象人们说话和唱歌的呼吸。” “我意识到,通过扩大现有系统的规模,我很可能可以确定呼吸的延伸范围以及口罩在限制呼吸范围方面的效果如何。

  现有的大多数用于呼气成像的方法都需要昂贵的设备,并且只能成像相对较小的区域。摩尔设计了一种系统,该系统使用常见的市售光学组件来克服这些限制。

  摩尔说:“我使用了一种电子散斑干涉技术,这种干涉技术已经被用于研究固体物体的振动模式已有很多年了。”创新在于改变系统,使其可以用于对透明物体(例如呼吸)进行成像,而不是对固体振动的物体进行成像。

  成像系统利用这样的事实,即光速将根据其通过的空气温度而变化。由于呼吸比周围的空气温暖,因此通过呼吸传播的光比没有通过呼吸的光稍早到达相机。光速的这种细微差别可用于创建呼出气的图像。

  摩尔通过对两位专业歌手的歌唱和一位专业音乐家演奏长笛的呼吸进行成像来测试新系统,这是音乐家直接吹向周围空气的少数乐器之一。他说:“与音乐家的合作立即证实该系统运行良好,可用于研究各种问题。”

改变气流

  摩尔目前正在使用该方法来研究有效的口罩如何减少呼出的气溶胶的传播距离。他对唱歌研究特别感兴趣,因为研究表明,唱歌或大声说话时比正常说话时呼出的气溶胶更多。他还致力于使系统对振动更加稳定,并进一步增加系统尺寸以对更大的区域成像。

  摩尔说,这项技术已经揭示了新的信息,这些信息可能会影响我们满足距离和遮蔽要求的方式,尤其是在户外时。他希望很快将这些结果提交发表。

  摩尔说:这种流行病给许多音乐家造成了经济灾难,我们能提供给他们的任何信息都可以帮助他们恢复工作,这一点很重要。” “我们引起了音乐界的极大兴趣,我希望一旦我们开始发表结果,医疗保健界也将对此感兴趣。



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