Radare könnten jetzt als Gesundheitsmonitor verwendet werden. Ivcandy/iStock
Wir alle wissen, dass Radar verwendet wird, um Flugzeuge zu erkennen und zu verfolgen, Schiffe vor Gewittern zu navigieren und sogar Weltraumstaub beachten. Aber jetzt gibt es eine neue Entwicklung, die es uns ermöglicht, Radargeräte in viel kleineren Maßstäben wie dem menschlichen Körper zu verwenden.
Ein Forschungsteam der Universität Sydney hat hat eine Studie veröffentlicht skizziert ein verbessertes Radar, das im Zollbereich verwendet werden könnte. Das verbesserte Radar wird als fortschrittliches photonisches Radar bezeichnet, das ultrahochauflösende Gerät ist so empfindlich, dass es den Standort, die Geschwindigkeit und/oder den Winkel eines Objekts in Zoll erfassen kannim Gegensatz zu Füßen. Das neuartige fortschrittliche photonische Radar könnte als Vitalzeichenmonitor für Atmung und Herzfrequenz oder zur Verfolgung von Bewegungen in Krankenhäusern verwendet werden.
Beim Atmen könnte das Radar kontinuierlich erkennen, dass sich der Brustkorb einer Person hebt. Die übliche Methode, dies zu überwachen, besteht darin, einen Monitor um die Brust einer Person zu schnallen. Bei Brandopfern mit empfindlicher Haut ist dies jedoch unpraktisch. Daherkönnte die neuartige Radartechnologie eine bessere Alternative bieten.
Professor Benjamin Eggleton, Hauptforscher für diese Forschung und Direktor des Nano-Instituts der Universität von Sydney, sagte: „Unsere Erfindung stellt einen Durchbruch bei der Verwendung von Photonik Lichtteilchen dar. Ich bin begeistert von den potenziellen nicht-traditionellen Anwendungen vondiese Technologie in Bezug auf die menschliche Bewegung. Die wichtigen Parameter, die beim Bau eines Radarsystems eine Rolle spielen, sind die Frequenz des Radars und die Bandbreite, über die das Radarsignal geht.
Radar sendet eine Funkwelle aus und zeichnet auf, wenn sie von einem Objekt abprallt und zur Quelle zurückkehrt. Der Zeitunterschied zwischen Impuls und Rückkehr kann verwendet werden, um herauszufinden, wie weit das Objekt entfernt ist. So ist LuftVerkehrslotsen verwalten ankommende Flüge und Militärkräfte verfolgen Schiffe in der Luft und auf See.
„Für diese traditionelle Anwendung ist die Frequenz relativ niedrig – etwa 500 Megahertz. Denn alles, was Sie wissen müssen, ist: Ist es ein großes Flugzeug oder ein kleines Flugzeug?“, sagt Eggleton.
Das Verständnis der Größe des Objekts könnte für Luftkontrolltürme ausreichen, aber wenn das Radar auf höhere Frequenzen eingestellt ist, könnte es mehr Informationen zurückgeben.
„Wenn Sie die Frequenz des Radars erhöhen und zu höheren Frequenzen wechseln können – z. B. zehn Gigahertz, 40 Gigahertz, können Sie die Bandbreite des Signals erhöhen. Jetzt hat das Radar eine sehr hohe räumliche Auflösung. Also nichtSie können nur den Ort mit unglaublicher Präzision sehen, aber Sie werden die Form des Objekts tatsächlich mit unglaublicher Präzision abbilden“, erklärt Eggleton.
Radar mit hoher Bandbreite ist ein bestehendes Konzept – aber bisher war es aufgrund der Schwierigkeiten bei der Implementierung und der sehr hohen Preise meist unpraktisch. Das Forschungsteam hat dieses Hindernis durch den Einsatz von Photonik – der physikalischen Wissenschaft der Lichtwellen – umgangen.
„Wir verwenden im Grunde einen photonischen Trick, um dieses Radar mit hoher Bandbreite zu erzeugen, ohne dass Hochgeschwindigkeitselektronik erforderlich ist“, sagt Eggleton. „Und das ist die Magie.“
Das fortschrittliche photonische Radarsystem unterscheidet sich vom herkömmlichen Radar durch die Verwendung von Photonik, das Gerät kann einen viel breiteren Frequenzbereich pulsieren und empfangen, ohne dass eine fortschrittliche Hochgeschwindigkeitselektronik erforderlich ist. Dadurch kann das fortschrittliche photonische Radar Bilder mit höherer Auflösung in a erzeugenFormat, das einfacher und möglicherweise viel kostengünstiger ist und Objekte mit einer Auflösung von bis zu 1,3 Zentimetern anzeigt.
Co-Forschungsleiter, Doktorand Ziqian Zhang, sagte: „Wir hoffen, in nicht allzu ferner Zukunft reale Anwendungen dieser kostengünstigen Technologie zu sehen.“
Als nächsten Schritt plant das Team, sein System vor menschlichen Teilnehmern an Aga-Kröten zu testen. Aber leider Tierethik Die Zulassung bremst sie aus – nicht wegen der Gefahr für die Kröten, da es keine gibt, sondern wegen der Komplikationen, die mit dem Transport, der Lagerung und dem Umgang mit den Kröten verbunden sind. Wenn die Technologie als sicher gilt, und die Forschung ist esdie Ethikprüfung durchlaufen, um fortzufahren. Und sobald ein fortschrittlicher Prototyp entwickelt wurde, behaupten die Forscher, dass er miniaturisiert und mithilfe eines photonischen Chips in ein Smartphone eingebaut werden könnte.