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新的成像技术可能会降低COVID-19传输的效率

研究人员开发了一种新颖的成像技术 个人在唱歌或与某人说话时的呼气,可能会更好地了解面罩的有效性和传播方式 各种 疾病,例如COVID-19。

新的成像技术已用于捕获说话人的呼气。
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的演示,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:罗林斯学院的托马斯·摩尔(Thomas Moore)。

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,也可以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。

罗林斯学院托马斯·摩尔

他继续,“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的行进距离,并且可以提供视觉证据,说明面罩会大大限制呼吸在空中的行进距离.”

为了对周围空气和呼出气之间的温度变化进行成像,摩尔采用了电子散斑图干涉测量法。该研究已发表在 光学学会 (OSA)期刊, 应用光学。

除此之外,这种新颖的方法还可以用于分析个人唱歌或说话时从嘴里呼出的呼吸流的细节。这种方法对于语音治疗和音乐教学可能非常方便。

从乐器到人

摩尔最初设计了成像技术,以研究通过乐器(如风琴管)产生的气流。

为了应对COVID-19大流行,我开始想象人们说话和唱歌的呼吸。我意识到,通过扩展现有系统,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有效程度.

罗林斯学院托马斯·摩尔

用于呼气成像的大多数现有技术都涉及昂贵的设备,并且它们只能成像相对较小的区域。因此,为了解决这些限制,摩尔开发了一种新系统,该系统利用了市场上可用的标准光学组件。

我使用了一种电子散斑图案干涉测量方法,该方法已被用于研究固体物体的振动图案多年。创新之处在于更改系统的方式使其可以用于对诸如呼吸之类的透明物体进行成像,而不是对固体振动的物体进行成像。.

罗林斯学院托马斯·摩尔

新的成像系统利用了这样一个事实,即光速会根据流过的空气的温度而变化。由于呼吸比周围的大气要温暖,因此通过呼吸传播的光比没有通过呼吸的光更快地到达相机。科学家可以利用光速的这种微小变化来生成呼气图像。

为了测试这种新颖的系统,摩尔拍摄了长笛演奏的专业音乐家的气息—音乐家直接吹向周围空气的少数乐器之一—和几个专业歌手唱歌。

与音乐家的合作立即确认该系统运行良好,可用于研究各种问题,” Moore added.

改变气流

目前,摩尔正在使用新技术来分析口罩在减少呼出气雾剂传播距离方面的有效性。尤其是,摩尔专注于研究唱歌,因为根据研究,说话或大声唱歌时呼出的气雾量要多于正常语调。

除此之外,摩尔还致力于使新系统更加稳定,以抵抗振动,并进一步扩大系统尺寸以对更大的区域成像。

根据Moore所说,新方法已经证明了新数据,这些数据可能会影响人们如何满足遮蔽和隔离要求,尤其是在户外时。摩尔希望不久将这些结果提交发表。

大流行对许多音乐家造成了经济灾难,因此,我们可以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。音乐界对我们很感兴趣,我希望一旦我们开始发表研究结果,医疗保健界也将对此感兴趣。,” Moore concluded.

期刊参考:

Moore,T R(2020)通过透射电子散斑图干涉法可视化呼气。 应用光学。 doi.org/10.1364/AO.410784.

资源: //www.osa.org/

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