محققان دستگاهی ساخته اند که از رادار فوتونیک برای نظارت از راه دور و دقیق تنفس و حتی تشخیص بین بیش از یک بیمار استفاده می کند. محققان می گویند؛ این دستگاه ممکن است روزی در بیمارستان ها، مراکز مراقبت از سالمندان و در خانه برای نظارت بدون تماس افراد مبتلا به مشکلات تنفسی استفاده شود.
به گزارش سیناپرس، نظارت بر علائم حیاتی بیمار برای ردیابی سلامت و عملکرد بدن آنها بسیار مهم است. بسیاری از روش‌های فعلی که در بیمارستان‌ها استفاده می شوند نیاز به تماس سیمی با بیمار دارند که شامل الکترودهای چسبنده روی قفسه سینه می شوند و در برخی بیماران می تواند مشکل‌ساز باشد.
یک جایگزین بدون تماس به بدن، سیستم‌های مانیتورینگ مبتنی بر دوربین است، اما به شرایط نور و رنگ پوست حساس بوده و در صورت استفاده در یک محیط مراقبت‌های بهداشتی، مسائل مربوط به حریم خصوصی را ایجاد می کنند. اکنون، محققان دانشگاه سیدنی سیستمی را برای نظارت دقیق بر تنفس ایجاد کرده اند که نیازی به تماس با بیمار ندارد.
بن اگلتون (Ben Eggleton) محقق مسئول این مطالعه گفت: سیستم های مبتنی بر دوربین دو مشکل دارند. یکی از آنها حساسیت بالا به تغییرات در شرایط نوری و رنگ پوست است. مورد دیگر مربوط به حریم خصوصی بیمار است.
برای غلبه بر این مشکلات، محققان به فوتونیک روی آوردند. رادارهای فوتونیک یا رادارهای فوتونیک مایکروویو، از فوتون ها که انرژی نور در فرکانس بالا هستند به جای الکترون و الکتریسیته برای تولید امواج رادیویی استفاده می کنند. یک فرستنده و گیرنده فوتونیک یک سیگنال مایکروویو را از طریق یک لیزر پالسی ایجاد می کند که پس از برخورد به هدف، سیگنال را به گیرنده مبتنی بر فوتونیک باز می گرداند.
رادارهای فرکانس رادیویی معمولی (RF) که بر الکترونیک متکی هستند، دارای پهنای باند باریک و وضوح برد کمتری هستند. در نتیجه، آنها نمی توانند بین اهداف نزدیک به هم تمایز قائل شوند.
زیگیان ژنگ (Ziqian Zhang) پژوهشگر اصلی این مطالعه گفت: رادار فوتونیک از یک سیستم فوتونیک مبتنی بر نور به جای الکترونیک سنتی، برای تولید، جمع‌آوری و پردازش سیگنال‌های راداری استفاده می کند.به گزارش سیناپرس، این رویکرد امکان تولید باند بسیار وسیع سیگنال‌های فرکانس رادیویی (RF) را فراهم کرده و ردیابی چندگانه سوژه‌ها را بسیار دقیق و همزمان ارائه می دهد.
محققان سیستم فوتونیک خود را با تشخیص و محدوده نور (LiDAR) تکمیل کردند که از امواج نور پالسی برای اندازه گیری فاصله استفاده می کند. در حالی که LiDAR به تنهایی برد و وضوح خوبی را ارائه می دهد، توانایی آن برای نفوذ از طریق اجسامی مانند لباس محدود است. ترکیب رادار و LiDAR مزایای هر دو و همچنین یک سیستم پشتیبان داخلی را برای دستگاه فراهم می کند.
محققان ابتدا دستگاه خود را با استفاده از دو شبیه ساز تنفس انسانی آزمایش کردند. دانشمندان دریافتند که رادار می تواند به دقت سرعت تنفس دو هدف را در فاصله ۱۰ سانتی متر در زمان واقعی تشخیص دهد. الگوهای تنفس نامنظم در سطح میلی متری، از جمله دم های طولانی تر و بازدم های کوتاه تر، و همچنین مکث در تنفس را تشخیص داد.
به گزارش سیناپرس، محققان می گویند: توانایی دستگاه آنها برای اندازه گیری تنفس از راه دور باعث افزایش راحتی بیمار و کاهش خطر آلودگی متقابل می شود. علاوه بر این، نظارت بر چندین بیمار را از یک ایستگاه واحد و متمرکز امکان پذیر می کند.
شرح کامل این مطالعه در مجله تخصصی Nature Photonics منتشر شده است.
مترجم: مهدی فلاحی پناه