科学家开发了呼吸可视化系统，以洞察COVID-19的传播

系统提供了测量人们谈话或唱歌时如何呼吸旅行的实用方法。

一种新的视觉化呼吸的方法，当一个人说话或唱歌时呼出的呼吸，可以提供重要的新见解，了解疾病是如何发生的，例如新冠肺炎传播和面部面具的有效性。

“科学家们相信SARS-CoV-2病毒主要通过呼吸液滴传播，可在呼吸中进行或通过咳嗽或打喷嚏排出，“来自罗林斯学院的罗马斯·莫尔说，他们进行了研究。“但它也由空气载气溶胶传播，这是小颗粒，其留在空气中长于较大的液滴。我开发的系统提供了一种方法来估计呼吸在分散到周围空气之前的呼吸行进的方法，并可以提供视觉证据，这些证据是面部掩模显着限制呼吸在空中行进的距离。“

发表在光学学会(OSA)期刊上应用光学，Moore描述了他如何利用电子散斑模式干涉测量的变化来实现呼出气息和周围空气之间的图像温差。新技术也可用于研究呼吸如何从嘴巴流出的细节，同时说话或唱歌，这可能对音乐指令和语音治疗有用。

新的成像技术用于图像播放长笛的专业音乐家。该视频表明，市售的附件可以有效地重定向来自槽的空气流动。这是已发表的成像技术的一个演示，目前正在进行进一步的研究。成像只显示与呼出的呼吸有关的温度变化，这并不一定反映呼吸中包含的病毒颗粒的运动。信誉：托马斯摩尔，罗林斯学院

从乐器到人

摩尔最初开发成像技术是为了研究空气通过风琴管等乐器流动的情况。“为了应对COVID-19大流行，我开始想象人们说话和唱歌的呼吸，”他说。“我意识到，通过扩大我现有的系统，我可能可以确定呼吸延伸的距离，以及口罩在限制呼吸范围方面的有效性。”

用于图像呼出的呼气的最多现有方法需要昂贵的设备，并且只能映像相对较小的区域。MOORE设计了一种使用常见的商业上可获得的光学元件来克服这些限制的系统。

摩尔说:“我使用了一种变化的电子散斑干涉术，这种方法已经被用于研究固体物体的振动模式很多年了。”“这项创新是为了改变这个系统，让它可以成像透明的东西，比如呼吸，而不是固体振动的物体。”

成像系统利用了这样一个事实:光的速度会随着它穿过的空气的温度而变化。因为呼吸比周围的空气温度高，通过呼吸的光比不通过呼吸的光更早到达相机。这个在光的速度上的细微差别可以被用来创造呼气的图像。

摩尔通过想象两个专业歌手唱歌和一个专业音乐家演奏长笛的呼吸来测试这个新系统。长笛是为数不多的乐器之一，音乐家可以直接吹向周围的空气。他说:“与音乐家们的合作立即证实，该系统运行良好，可以用于研究各种问题。”

改变空气流量

摩尔目前正在使用该方法来研究有效的面具如何减少呼出气溶胶旅行的距离。他特别感兴趣地学习歌唱，因为研究表明，在唱歌或大声说话时呼出更多的气溶胶而不是正常说话。他还在努力使系统对振动更稳定，并进一步将系统的大小增加到图像更大的区域。

Moore表示，该技术已经揭示了可能影响我们如何接近疏散和遮蔽要求的新信息，特别是在户外。他希望很快提交这些结果的出版物。

摩尔说:“这场大流行给许多音乐家造成了一场经济灾难，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，我希望一旦我们开始公布结果，医疗保健界也会感兴趣。”

参考:托马斯·r·摩尔于2020年12月21日发表的《通过透射电子散斑干涉术观察呼出的气体》。应用光学。
DOI: 10.1364 / AO.410784