2020-12-23 08:21 aktualizacja: 2020-12-23, 10:41
Pracownicy China Airlines w maskach na twarz dokonują odprawy pasażerów w Tajpej na lotnisku LAX Tom Bradley International Airport w Los Angeles, Kalifornia, USA. Fot. PAP/EPA / ETIENNE LAURENT
Nowa metoda wizualizacji wydechu pozwala śledzić rozprzestrzenianie się wirusa SARS-CoV-2 podczas oddychania, rozmowy czy śpiewu oraz ocenić skuteczność maseczek - informuje pismo “Applied Optics”.
„Naukowcy są przekonani, że wirus SARS-CoV-2 rozprzestrzenia się głównie poprzez wydychane kropelki, które mogą być przenoszone w wydychanym powietrzu albo wyrzucane podczas kaszlu lub kichania” - powiedział Thomas Moore z Rollins College, autor badań. „Ale jest również przenoszony przez unoszące się w powietrzu aerozole, małe cząsteczki, które pozostają w powietrzu dłużej niż większe kropelki. Opracowany przeze mnie system umożliwia oszacowanie, jak daleko dociera oddech, zanim zostanie rozproszony w otaczającym powietrzu i może dostarczyć dowodu na to, że maseczki znacznie ograniczają odległość, jaką oddech pokonuje w powietrzu”.
Moore wykorzystał odmianę elektronicznej interferometrii obrazów plamkowych (ESPI) do zobrazowania różnic temperatury między powietrzem wydychanym a otaczającym. Nową technikę można również wykorzystać do szczegółowego badania wypływu powietrza z ust podczas mówienia lub śpiewania, co może być przydatne w nauczaniu muzyki i terapii mowy.
Pierwotnym przeznaczeniem omawianej metody miało być badanie przepływu powietrza przez instrumenty muzyczne, takie jak piszczałki organowe. „W odpowiedzi na pandemię COVID-19 zacząłem wyobrażać sobie oddech ludzi mówiących i śpiewających” - wspomina Moore. - Zdałem sobie sprawę, że modyfikując mój system, prawdopodobnie mógłbym określić, jaki zasięg ma oddech i jak skuteczne mogą być maseczki".
Większość istniejących metod stosowanych do obrazowania wydechu wymaga drogiego sprzętu i umożliwia obrazowanie tylko stosunkowo niewielkiego obszaru. Moore zaprojektował system, który wykorzystuje powszechnie dostępne na rynku komponenty optyczne, aby przezwyciężyć te ograniczenia.
„Użyłem odmiany interferometrii, która była stosowana od wielu lat do badania wzorców drgań ciał stałych - powiedział Moore. - Innowacją była zmiana systemu w taki sposób, aby można go było używać do obrazowania przezroczystych obiektów".
System obrazowania wykorzystuje fakt, że prędkość światła zmienia się w zależności od temperatury powietrza, przez które przechodzi. Ponieważ powietrze wydychane jest zwykle cieplejsze od otoczenia, światło przepuszczane przez powietrze wydychane dociera do aparatu nieco wcześniej niż światło, które przez nie przechodziło. Tę niewielką różnicę w prędkości światła można wykorzystać do stworzenia obrazów wydychanego powietrza.
Moore przetestował nowy system, obrazując oddech dwóch profesjonalnych śpiewaków i profesjonalnego muzyka grającego na flecie, jednym z nielicznych instrumentów, w przypadku których muzyk dmucha bezpośrednio w otaczające powietrze. „Praca z muzykami natychmiast potwierdziła, że system działa dobrze i może być używany do badania różnych problemów” - powiedział.
Obecnie autor używa swojej metody do badania skuteczności masek w zmniejszaniu odległości, jaką pokonują wydychane aerozole. Jest szczególnie zainteresowany nauką śpiewu, ponieważ badania wskazują, że podczas śpiewania lub mówienia głośno wydycha się więcej aerozolu niż podczas normalnego mówienia. Pracuje również nad tym, aby system był bardziej stabilny pod względem wibracji i mógł obrazować większe obszary.
Udało się już ujawnić nowe informacje, które mogą wpłynąć na to, jak podchodzimy do wymagań dotyczących dystansu i noszenia maseczek, zwłaszcza na zewnątrz. Moore wkrótce przedstawi te wyniki do publikacji.
„Pandemia spowodowała katastrofę ekonomiczną dla wielu muzyków, a wszelkie informacje, które możemy im przekazać, które pomogą im wrócić do pracy, są ważne - powiedział Moore. - Cieszyliśmy się dużym zainteresowaniem ze strony społeczności muzycznej i spodziewam się, że gdy zaczniemy publikować nasze wyniki społeczność medyczna również będzie zainteresowana". (PAP)
Autor: Paweł Wernicki
