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

Objeven vzácný supravodič – může být rozhodující pro budoucnost kvantové práce na počítači

Výzkum vedený Kentem a laboratoří STFC Rutherford Appleton Laboratory vedl k objevu nového vzácného topologického supravodiče LaPt3P. Tento objev může mít velký význam pro...

Mimořádný příklad toho, jak voda a led mohou formovat zemi

29. května 2021 Jedna z největších delt na světě je pozoruhodným příkladem toho, jak voda a led mohou formovat pevninu. Delta Yukon-Kuskokswim je jednou z největších...

Prehistorický typ člověka, který byl dříve vědě neznámý

Statická lebka, dolní čelist a temenní pravopis. Fotografický kredit: Tel Avivská univerzita Dramatický objev během izraelských vykopávek Objev nové homo skupiny v této oblasti, která...

Jak vznikla supermasivní černá díra

Výzkum vedený Kalifornskou univerzitou, Riverside poukázal na semeno černé díry vytvořené zhroucením halo temné hmoty. Supermasivní černé díry neboli SMBH jsou černé díry s hmotností...

MIT dosahuje významného pokroku směrem k plné implementaci kvantového výpočtu

Nastavitelná spojka může zapnout a vypnout interakci qubit-qubit. Nežádoucí, zbytkové (ZZ) interakce mezi dvěma qubity jsou eliminovány použitím vyšších úrovní energie v konektoru....

Newsletter

Subscribe to stay updated.