Фотонный радар как инструмент точного мониторинга здоровья
Австралийские ученые из института нанотехнологий Сиднейского университета и компании NSW Smart Sensing Network разработали революционную фотонную радарную систему, способную осуществлять высокоточный мониторинг состояния здоровья. Исследование, опубликованное в журнале Nature Photonics, демонстрирует потенциал этой инновационной технологии.
В своем исследовании ученые успешно использовали разработанную ими технологию радарной системы для дистанционного мониторинга дыхания тростниковых жаб. Они также протестировали систему на устройствах, имитирующих дыхание человека, и добились точного обнаружения пауз в дыхании. По словам профессора Бена Эгглтона это доказательство демонстрирует потенциал фотонного радара для мониторинга жизненных показателей нескольких пациентов с одной централизованной станции.
Одним из значительных преимуществ этого нового подхода является возможность определения жизненно важных показателей без физического контакта, что повышает комфорт пациентов и снижает риск перекрестного заражения.
В новой радарной системе для генерации, сбора и обработки радарных сигналов вместо традиционной электроники используется фотоника. Такой подход позволяет генерировать широкополосные радиочастотные сигналы, обеспечивая высокоточное и одновременное отслеживание нескольких объектов.
Объединив этот фотонный подход с технологией LiDAR (light detection and ranging), исследователи создали систему определения жизненно важных признаков с замечательным разрешением в шесть миллиметров и точностью на уровне микрометра. Такой уровень точности подходит для клинических условий.
По сравнению с альтернативными методами бесконтактного мониторинга, которые полагаются на оптические датчики с камерами, работающими на инфракрасной и видимой длине волны, фотонная радарная система обладает явными преимуществами. Системы на основе камер часто страдают от чувствительности к условиям освещения и вариациям цвета кожи, а также от проблем конфиденциальности, связанных с хранением изображений высокого разрешения. В отличие от этого, технология радиочастотного обнаружения, используемая в фотонной радарной системе, позволяет осуществлять дистанционный мониторинг жизненно важных показателей без визуальной записи, обеспечивая встроенную защиту конфиденциальности и устраняя необходимость облачного хранения конфиденциальной информации.
Кроме того, исследователи подчеркнули взаимодополняемость своей системы, которая сочетает в себе радарное и LiDAR-обнаружение. Такая избыточность обеспечивает непрерывную работу системы даже в случае неисправности одной из систем. В то время как обычные радиочастотные радарные системы имеют ограниченное разрешение по дальности, интеграция LiDAR в фотонную радарную систему обеспечивает улучшенную дальность и разрешение. Используя фотонные и радиочастотные технологии, предлагаемая система максимально увеличивает их полезность и потенциал.
Следующим шагом разработчиков станет миниатюризация системы и ее интеграция в фотонные чипы, которые можно будет встраивать в портативные устройства, что будет способствовать широкому распространению и доступности.
