科学家开发出可远程监测呼吸的光子雷达系统

在各种临床环境中，如重症监护室、患有危重健康状况的患者、老年护理设施和监狱中的健康监测，或在嗜睡可能导致事故的安全监测情况下，需要持续监测重要的健康体征。 SGb;!T*  
?X@fKAj  
现在主要通过有线或侵入式接触系统实现。然而，这些要么不方便，要么对于烧伤患者或皮肤面积不足的婴儿来说，是不合适的。 ;&H4u)  
h(W
rL  
悉尼大学纳米研究所和新南威尔士州智能传感网络的科学家现在已经开发出一种光子雷达系统，可以进行高精度的非侵入性监测。该研究发表在Nature Photonics上。 f{SB1M   
YK|bXSA[  
利用他们新开发和获得专利的雷达系统，研究人员监测了甘蔗蟾蜍，并能够准确地远程检测呼吸模式的暂停。该系统还用于模拟人类呼吸的设备。 ^u3V E  
G\|,5HED  
&-(463  
科学家们说，这证明了使用光子雷达的原理，可以从一个集中的站点对多个患者进行生命体征监测。 Kw#so; e  
/cc\fw1+  
悉尼大学副校长（研究）兼这项研究负责人Ben Eggleton教授说：“我们的指导原则是克服舒适和隐私问题，同时提供高度准确的生命体征监测。” 2WUT/{:X  
jzU.Bu.  
这种方法的一个优点是能够远距离检测生命体征，无需与患者进行身体接触。这不仅提高了患者的舒适度，而且降低了交叉污染的风险，使其在感染控制至关重要的环境中很有价值。  KWLbD#  
j ";2o(  
主要作者，物理学院博士生Ziqian Zhang说：“光子雷达使用基于光的光子系统（而不是传统的电子设备）来生成、收集和处理雷达信号。这种方法允许非常宽带地生成射频（RF）信号，提供高精度和同时的多重跟踪对象。我们的系统将这种方法与激光雷达相结合——光检测和测距。这种混合方法提供了一种生命体征检测系统，其分辨率低至6毫米，具有微米级的精度。这适用于临床环境。” hiNEJ_f  
l5L.5$N  
非接触式监测的替代方法通常依赖于光学传感器，使用红外和可见波长相机。 !i=nSqW  
9 \^|6k,  
新南威尔士州智能传感网络的联合主任Eggleton教授说：“基于摄像头的系统有两个问题。一是对照明条件和肤色变化的高度敏感。另一个是患者隐私，患者的高分辨率图像被记录并存储在云计算基础设施中。” xf|mlHS+  
[+qCs7'  
射频（RF）检测技术可以远程监测生命体征，无需视觉记录，提供内置的隐私保护。信号分析，包括健康特征的识别，可以在不需要云存储信息的情况下进行。 bn |zl!Pq  

Da"j E  
^eW}XRI  
共同作者Yang Liu博士是Eggleton教授团队的前博士生，现在在瑞士洛桑联邦理工学院工作，他说：“我们方法的真正创新是互补性：我们演示的系统能够同时启用雷达和LiDAR检测。这具有内置冗余，如果其中一个系统遇到故障，另一个系统将继续运行。” B"%{i-v>**  
qzb<J=F
AU  
完全依赖电子设备的传统射频雷达系统具有较窄的射频带宽，因此具有较低的范围分辨率。这意味着它们无法分离位置很近的目标或在杂乱的环境中区分它们。 1q;#VS/D;H  
M'_9A  
仅依靠激光雷达，它使用更短的光波长，提供了更好的范围和分辨率，但穿透衣服等物体的能力有限。 (b`]M`Fc  
bH"hX  
张先生说：“我们提出的系统通过整合光子和射频技术，最大限度地提高了这两种方法的效用。” 3sd"nR?aX  
)7_"wD` z  
研究人员与新南威尔士州智能传感网络的合作者和合作伙伴合作，希望这项研究提供一个平台，开发一种具有成本效益、高分辨率和快速响应的生命体征监测系统，应用于医院和矫正服务。 `^lYw:xA  

m&
|`x  
张先生说：“下一步是将系统小型化，并将其集成到可用于手持设备的光子芯片中。”​ ~|<m,)!  
,o]4?-  
相关链接：https://phys.org/news/2023-06-scientists-photonic-radar-remotely-accurately.html