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呼出气体成像的新草电影方法可以为COVID-19的传播提供新的见解

物理学 2022-07-02 23:59:10

由光学学会 新的成像技术已经被用来捕捉说话人呼出的气体

这是已发表的成像技术的演示,正在进一步研究中

该影像仅显示与呼出气体相关的温度变化,并不一定反映气体中病毒颗粒的运动

学分:托马斯·摩尔,罗林斯学院 一种新的方法可以可视化人们说话或唱歌时呼出的气体,这种方法可以为诸如新冠肺炎病等疾病的传播和口罩的有效性提供重要的新见解

开展这项研究的罗林斯学院的托马斯·摩尔说:“科学家们认为,非典病毒主要是通过呼吸道飞沫传播的,飞沫可以通过呼吸携带,也可以通过咳嗽或打喷嚏排出。”

“但是它也通过空气中的悬浮微粒传播,悬浮微粒是比大水滴在空气中停留时间更长的小微粒

我开发的系统提供了一种方法来估计呼吸在扩散到周围空气之前传播了多远,并且可以提供视觉证据,这种视觉证据可以显著地限制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术的变体来成像呼出的气体和周围空气之间的温度差异

这项新技术还可以用来研究说话或唱歌时呼吸如何从嘴里流出的细节,这对音乐指导和语言治疗可能很有用

从乐器到人 摩尔最初开发成像技术是为了研究空气在管风琴等乐器中的流动

“为了应对新冠肺炎大流行,我开始想象人们说话和唱歌时的呼吸,”他说

“我意识到,通过扩大我现有的系统,我有可能确定呼吸延伸多远,以及口罩在限制呼吸范围方面有多有效

" 用于对呼出气体成像的大多数现有方法需要昂贵的设备,并且只能对相对较小的区域成像

摩尔设计了一个系统,使用普通的商业光学元件来克服这些限制

这种新的成像技术被用来成像一个演奏长笛的职业音乐家

视频显示,商用附件可以有效地改变长笛气流的方向

这是已发表的成像技术的演示,正在进一步研究中

该影像仅显示与呼出气体相关的温度变化,并不一定反映气体中病毒颗粒的运动

学分:托马斯·摩尔,罗林斯学院 摩尔说:“我使用了电子散斑干涉测量法的一种变体,它已经被用于研究固体物体的振动模式很多年了。”

“创新之处在于改变了系统,使其可以用来成像透明的东西,比如呼吸,而不是固体振动物体

" 这种成像系统利用了光速会随着空气温度的变化而变化的事实

因为呼吸比周围的空气更热,所以通过呼吸传输的光比没有通过呼吸的光到达相机的时间稍早

这种微小的光速差异可以用来产生呼出气体的图像

摩尔对新系统进行了测试,他将两个专业歌手唱歌和一个专业音乐家吹笛子的呼吸成像,长笛是音乐家直接吹向周围空气的少数乐器之一

“与音乐家的合作立即证实了该系统运行良好,可以用于研究各种问题,”他说

改变气流 摩尔目前正在使用这种方法来研究口罩在减少呼出气溶胶传播距离方面的有效性

他对研究唱歌特别感兴趣,因为研究表明,唱歌或大声说话时比正常说话时呼出更多的气溶胶

他还致力于使系统更稳定地抵抗振动,并进一步增加系统的尺寸以成像更大的区域

摩尔说,这项技术已经揭示了新的信息,可能会影响我们如何接近距离和掩蔽要求,尤其是在户外

他预计将很快公布这些结果

摩尔说:“这场流行病给许多音乐家带来了经济灾难,我们能给他们的任何有助于他们重返工作岗位的信息都很重要。”

“音乐界对我们很感兴趣,我预计一旦我们开始公布结果,医疗保健界也会感兴趣

"

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