Vědci vyvíjejí systém vizualizace dechu, aby získali přehled o přenosu COVID-19

Nová zobrazovací technika byla použita k zachycení vydechovaného dechu mluvícího člověka. Toto je ukázka publikované zobrazovací techniky, která je předmětem dalšího zkoumání. Obrázek ukazuje pouze změnu teploty související s vydechovaným dechem, která nemusí nutně odrážet pohyb virových částic obsažených v dechu. Fotografický kredit: Thomas Moore, Rollins College

Systém poskytuje pohodlný způsob měření dechového pohybu při mluvení nebo zpěvu.

Nový způsob vizualizace dechu, který je vydechován při mluvení nebo zpěvu, by mohl poskytnout důležité nové poznatky o tom, jak se nemoc líbí COVID-19 Šíření a účinnost pleťových masek.

“Vědci tomu věří.” SARS-CoV-2 Virus se přenáší hlavně kapkami dýchacích cest, které lze nést dechem nebo je vyloučit kašláním nebo kýcháním, “uvedl Thomas Moore z Rollins College, který výzkum provedl. “Ale je také přenášen aerosoly ve vzduchu, což jsou malé částice, které zůstávají ve vzduchu déle než větší kapičky.” Systém, který jsem vyvinul, poskytuje způsob, jak měřit, jak daleko se dech pohybuje, než se rozptýlí do okolního vzduchu, a může poskytnout vizuální důkaz, že masky významně omezují vzdálenost, kterou dech cestuje ve vzduchu. “

V časopise The Optical Society (OSA) Aplikovaný optikaMoore popisuje, jak pomocí variace interferometrie s elektronovými skvrnami mapoval teplotní rozdíly mezi vydechovaným dechem a okolním vzduchem. Nová technika může být také použita k prozkoumání podrobností o tom, jak dech proudí z úst při mluvení nebo zpěvu, což by mohlo být užitečné pro hodiny hudby a logopedii.


Nová zobrazovací technika byla použita k zobrazení profesionálního hudebníka hrajícího na flétnu. Video ukazuje, že komerčně dostupný nástavec může účinně odvádět proudění vzduchu z flétny. Toto je ukázka publikované zobrazovací techniky, která je předmětem dalšího zkoumání. Obrázek ukazuje pouze změnu teploty související s vydechovaným dechem, která nemusí nutně odrážet pohyb virových částic obsažených v dechu. Fotografický kredit: Thomas Moore, Rollins College

Od hudebních nástrojů po lidi

Moore původně vyvinul zobrazovací technologii ke studiu proudění vzduchu hudebními nástroji, jako jsou varhanní píšťaly. “V reakci na pandemii COVID-19 jsem si začal představovat dech lidí, kteří mluví a zpívají,” řekl. „Uvědomil jsem si, že zvětšením mého stávajícího systému bych pravděpodobně mohl určit, jak daleko dech zasahuje a jak účinné masky mohou být při omezování rozsahu dechu.“

Většina stávajících přístupů k zobrazování vydechovaného dechu vyžaduje drahé vybavení a dokáže zobrazit pouze relativně malou oblast. Společnost Moore vyvinula systém, který k překonání těchto omezení používá běžné optické komponenty.

„Použil jsem variaci na elektronovou skvrnitou interferometrii, která se po mnoho let používá ke studiu vibračních vzorů pevných předmětů,“ řekl Moore. „Inovace spočívala ve změně systému tak, aby místo pevných vibrujících předmětů bylo možné zobrazit průhledné věci, jako je dech.“

Zobrazovací systém využívá skutečnosti, že rychlost světla se mění v závislosti na teplotě vzduchu, kterým prochází. Protože je dech teplejší než okolní vzduch, vstupuje dechové světlo do kamery o něco dříve než světlo, které jím neprošlo. Tento mírný rozdíl v rychlosti světla lze použít k vytváření obrazů vydechovaného dechu.

Moore testoval nový systém mapováním dechu dvou profesionálních zpěváků a profesionálního hudebníka hrajícího na flétnu, jednoho z mála nástrojů, kde hudebník fouká přímo do okolního vzduchu. „Práce s hudebníky okamžitě potvrdila, že systém fungoval dobře a lze jej použít k vyšetřování nejrůznějších problémů,“ řekl.

Změňte proudění vzduchu

Moore v současné době používá metodu k prozkoumání účinnosti masek při snižování odstraňování vydechovaných aerosolů. Zejména se zajímá o studium zpěvu, protože výzkumy ukazují, že při hlasitém zpěvu nebo mluvení se vydává více aerosolu než při běžném mluvení. Pracuje také na tom, aby byl systém stabilnější proti vibracím, a na dalším zvětšení systému pro mapování větších oblastí.

Podle Moora tato technologie již odhalila nové informace, které mohou ovlivnit to, jak přistupujete k požadavkům na distancování a maskování, zejména venku. Očekává, že tyto výsledky brzy zveřejní.

„Pandemie způsobila ekonomickou katastrofu mnoha hudebníků a veškeré informace, které jim můžeme dát, aby se dostali zpět do práce, jsou důležité,“ řekl Moore. „Měli jsme velký zájem o hudební komunitu a očekávám, že zdravotní komunita bude mít zájem, jakmile začneme zveřejňovat naše výsledky.“

Odkaz: „Vizualizace vydechovaného dechu elektronovou interferometrií s elektronovým vzorem skvrn“ Thomas R. Moore, 21. prosince 2020, Aplikovaný optika.
DOI: 10,1364 / AO.410784

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Biologové a matematici z MIT odhalují, jak se vajíčka tak zvětšují

Zasunuté ošetřovatelské buňky ovocných mušek vytlačují jejich obsah do velké vaječné buňky. Uznání: Jasmine Imran Elsus Růst vajec závisí na fyzikálních jevech, které brání...

Nový systém přenosu dat 10krát rychlejší než USB և používá polymerový kabel jako tenký vlas

Vědci vyvinuli systém přenosu dat, který kombinuje vysokofrekvenční křemíkové čipy s polymerovým kabelem do tenkého pramene vlasů. Půjčka Díky vědcům, editoval MIT...

Znepokojující nový důkaz, že vakcíny COVID-19 jsou méně účinné než nové varianty koronaviru

Asistentka lékaře Philana Liang připravuje láhev vakcíny COVID-19 na Lékařském kampusu University of Washington. Nový výzkum na Lékařské fakultě University of Washington v...

Rad solární chlazení – solární ohřev z jednoho systému. Není nutná elektřina

Systém snížil teplotu uvnitř testovacího systému ve venkovním prostředí vystaveném přímému slunečnímu záření o více než 12 stupňů Celsia (22 stupňů Fahrenheita). Půjčka...

Odkrytý 260 milionů let starý zabiják

Živá rekonstrukce anteosaura útočícího na býložravého moschognatha. Fotografický kredit: Alex Bernardini (@SimplexPaleo) 260 milionů let starý dravec Anteosaurus, dříve považován za těžkého, pomalého a...

Newsletter

Subscribe to stay updated.