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光子雷達(dá)可遠(yuǎn)程同時監(jiān)測多用戶呼吸狀況

發(fā)布時間：2023-07-21 16:40:06 瀏覽次數(shù)：1699次

　　據(jù)《自然·光子學(xué)》雜志最新發(fā)表的論文顯示，悉尼大學(xué)的研究人員開發(fā)出了一種準(zhǔn)確監(jiān)測呼吸的系統(tǒng)

，不需要跟患者有任何的接觸

。

　　監(jiān)測病人的生命體征對于跟蹤他們的健康和身體機(jī)能至關(guān)重要

。目前醫(yī)院使用的許多方法都需要與病人進(jìn)行有線接觸

，而這對于部分特殊病人來說

，是有著極大的實現(xiàn)困難的

，比如全身燒傷到幾乎沒有可接觸的皮膚

。

　　為了解決有線接觸的局限性，科研人員開發(fā)了基于攝像頭監(jiān)測系統(tǒng)的非接觸式替代方案

。攝像頭雖然可以進(jìn)行非接觸式的監(jiān)測

，但是也存在著兩個現(xiàn)實問題：對照明條件和皮膚顏色的變化過于敏感；對病人的隱私問題存在威脅

，因為病人的高分辨率圖像會被記錄并存儲在云計算基礎(chǔ)設(shè)施中

。

　　為了克服攝像頭系統(tǒng)帶來的問題，研究人員將目標(biāo)轉(zhuǎn)向了光子學(xué)

。其運作邏輯是：一個光子收發(fā)器通過脈沖激光器產(chǎn)生微波信號

，在擊中目標(biāo)后將信號返回到基于光子學(xué)的接收器。

　　比起傳統(tǒng)的基于電子技術(shù)的射頻雷達(dá)

，光子雷達(dá)可以產(chǎn)生非常寬的無線電頻率信號

，提供高度精確和同步的多重跟蹤對象，這主要歸因于它是基于光的光子系統(tǒng)——而不是傳統(tǒng)的電子設(shè)備——來產(chǎn)生

、收集和處理雷達(dá)信號的

。

　　同時，研究人員用光探測和測距（LiDAR）補(bǔ)充了他們的光子系統(tǒng)

，使用脈沖光波來測量距離

。雖然LiDAR單獨提供良好的范圍和分辨率，但它穿透衣服等物體的能力是有限的

。而將雷達(dá)和LiDAR結(jié)合在一起

，便使該設(shè)備具有了兩者的優(yōu)勢，并有一個內(nèi)置的備份系統(tǒng)

。該研究的通訊作者Yang Liu介紹：“我們的系統(tǒng)有能力同時實現(xiàn)雷達(dá)和激光雷達(dá)檢測

，也就是說如果其中任何一個系統(tǒng)遇到故障，另一個系統(tǒng)還可以繼續(xù)運作

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　　在對設(shè)備效果的評估中，研究人員分別通過人類呼吸模擬器和動物對設(shè)備進(jìn)行測試

。通過人類呼吸模擬器的應(yīng)用監(jiān)測

，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，光子雷達(dá)可以準(zhǔn)確地實時檢測到相距約3.9英寸（10厘米）的兩個目標(biāo)的呼吸速率

。它檢測到了毫米級的不規(guī)則呼吸模式

，包括較長的吸氣和較短的呼氣以及呼吸的暫停。而對蟾蜍呼吸的視頻記錄

，與從該設(shè)備中提取的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行了交叉比對后

，研究人員發(fā)現(xiàn)該設(shè)備準(zhǔn)確地測量了動物的呼吸速率，包括兩棲動物常見的間歇性呼吸

。

　　光子雷達(dá)遠(yuǎn)程準(zhǔn)確監(jiān)測呼吸能力

，大大提高了病人的舒適度

，減少了交叉感染的風(fēng)險。此外

，它還能從一個集中的站點同時監(jiān)測多個病人

。對于該設(shè)備的應(yīng)用前景，研究人員表示已經(jīng)可以清晰地看到它的一系列應(yīng)用

，包括醫(yī)療保健

、監(jiān)獄部門、老年人和家庭護(hù)理

，以及獸醫(yī)和畜牧業(yè)的用途

。

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