يمكن أن توفر طريقة جديدة لتصور التنفس الذي يتم زفيره أثناء تحدث شخص ما أو غنائه، رؤى جديدة مهمة حول كيفية انتشار الأمراض مثل «كوفيد-19» وفعالية أقنعة الوجه.
وقال توماس مور من كلية رولينز، الذي أجرى البحث: «يعتقد العلماء أن فيروس SARS-CoV-2 ينتشر بشكل أساسي من خلال الرذاذ التنفسي الذي يمكن حمله في التنفس أو طرده من خلال السعال أو العطس. ولكنه ينتقل أيضا عن طريق الهباء الجوي، وهي جزيئات صغيرة تبقى في الهواء لفترة أطول من القطرات الأكبر حجما. ويوفر النظام الذي طورته طريقة لتقدير المسافة التي يقطعها التنفس قبل أن يتشتت في الهواء المحيط ويمكنه توفير دليل بصري على أن الأقنعة تحد بشكل كبير من المسافة التي يقطعها التنفس في الهواء».
ويصف مور، في مجلة Applied Optics التابعة لجمعية البصريات الأمريكية (OSA)، كيف استخدم تنوعا في قياس التداخل الإلكتروني لنمط البقع لتصوير الاختلافات في درجة الحرارة بين نفس الزفير والهواء المحيط. ويمكن أيضا استخدام التقنية الجديدة لدراسة تفاصيل كيفية تدفق التنفس من الفم أثناء التحدث أو الغناء، ما قد يكون مفيدا لتعليم الموسيقى وعلاج النطق.
وطور مور في الأصل تقنية التصوير لدراسة تدفق الهواء من خلال الآلات الموسيقية مثل أنابيب الأرغن. وقال: «استجابة لجائحة كوفيد-19، بدأت في تصوير أنفاس الأشخاص الذين يتحدثون ويغنون. لقد أدركت أنه من خلال توسيع نطاق نظامي الحالي، يمكنني على الأرجح تحديد مدى امتداد التنفس ومدى فعالية الأقنعة في الحد من مدى التنفس».
وتتطلب معظم الأساليب الحالية المستخدمة لتصوير الزفير، معدات باهظة الثمن ويمكن أن تصور مساحة صغيرة نسبيا فقط. وصمم مور نظاما يستخدم المكونات البصرية الشائعة المتاحة تجاريا للتغلب على هذه القيود.
وشرح مور: «لقد استخدمت نوعا مختلفا من قياس التداخل الإلكتروني لنمط البقع، والذي تم استخدامه لسنوات عديدة لدراسة الأنماط الاهتزازية للأجسام الصلبة. كان الابتكار هو تغيير النظام بطريقة يمكن استخدامها لتصوير أشياء شفافة، مثل التنفس، بدلا من الأجسام المهتزة الصلبة».
ويستخدم نظام التصوير حقيقة أن سرعة الضوء ستتغير حسب درجة حرارة الهواء الذي يمر عبره. ونظرا لأن التنفس أكثر دفئا من الهواء المحيط، فإن الضوء المنقول عبر التنفس يصل إلى الكاميرا في وقت أبكر قليلا من الضوء الذي لم يمر عبرها. ويمكن استخدام هذا الاختلاف الطفيف في سرعة الضوء لإنشاء صور للزفير.
واختبر مور النظام الجديد من خلال تصوير أنفاس اثنين من المطربين المحترفين يغنون وموسيقي محترف يعزف على الفلوت، وهي واحدة من الآلات القليلة التي ينفخ فيها الموسيقي مباشرة في الهواء المحيط.
وقال مور: «العمل مع الموسيقيين أكد على الفور أن النظام يعمل بشكل جيد ويمكن استخدامه لدراسة مجموعة متنوعة من المشاكل».
ويستخدم مور حاليا طريقة لدراسة مدى فعالية الأقنعة في تقليل المسافة التي يقطعها الهباء الجوي من الزفير.
ويشير مور إلى أن هذه التقنية كشفت بالفعل عن معلومات جديدة قد تؤثر على كيفية تعاملنا مع متطلبات التباعد، خاصة عندما تكون في الهواء الطلق. ويتوقع أن يقدم هذه النتائج للنشر قريبا.
وأضاف: «تسبب الوباء في كارثة اقتصادية للعديد من الموسيقيين، وأي معلومات يمكن أن نقدمها لهم لتساعدهم على العودة إلى العمل تعتبر مهمة».
