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紅外熱成像儀在武漢新型冠狀病毒肺炎中的應用

紅外熱像儀測溫是什么原理:
       大自然中,一切高于絕對零度(零下273攝氏度)的物體都會輻射出電磁波,也就是“熱紅外線”。雖然人眼看不到,但幾乎所有生物體都會時時刻刻發射出這種紅外線。這個時候,我們如果用特制的紅外探測器,就能捕捉到這種電波,并轉化成人眼可見的紅外熱圖像。
       很明顯,我們人體不同的部位都有不同的溫度。譬如在冬天,你的手腳可能相對會更冰涼一些,而頭部溫度也相對高于四肢與腰部。因此,在紅外線的照射下,由于不同位置輻射的強度不一樣,人體各個部位的輪廓、人與人之間相同部位的溫度差異,也能清晰地呈現在畫面上。

與其他測溫方式相比,用熱紅外線進行測溫的好處就是“直觀”、“非接觸”以及“24小時不間斷工作”。

       你可以通過一張畫面上呈現出的不同顏色,直接判斷究竟誰才是“發熱點”,還能計算出處于同一區域的兩個相同“發熱點”之間的溫差大概是多少。比起市面上的“額溫槍”“耳溫槍”,熱成像測溫就像是“在人群中多看了你一眼,然后你的體溫就被記錄下來了”,既不用機器接觸,也沒有人工干預。換句話說,這種“非接觸式”檢測能夠在很大程度上降低接觸性傳染的概率,因此在醫療領域,特別是對疾病的分析診斷具有重要意義。
       此外,由于“可見光”完全影響不了紅外線的發射,霧霾也不會對紅外波長產生影響,所以理論上,這類儀器既可以白天黑夜不停歇作業,也可以進行遠距離探測。也就是說,一套紅外測試儀能夠在一定范圍內,迅速找到溫度異常人士,這也是國內很多大型機場與火車站在近年來陸續部署上相關的熱成像攝像頭的最主要原因。

       從當前武漢疫情的各項癥狀來看,雖然“發熱”并不是判斷感染武漢肺炎的最關鍵指標,甚至有病例沒有發燒,但“發熱”這一癥狀,仍然是各基層醫院和特殊公共場所出入口(特別是缺少試劑盒情況下)用于初步判斷是否感染病毒的重要參考。
       體溫測試只是一個初步排查手段,可以把體溫異常的人員找出來做更進一步檢查,而不是作為確診的唯一手段。南京儀信認為公共場所的篩查需求,是“迅速”與“排除大多數”。因此,全國各城市人流最為密集的區域,包括機場、火車站以及客運站,對測溫產品的需求正在逐漸擴大,你會在很多城市的高速公路以及地鐵出入口看到各類測溫產品。在人流量密集的地方部署紅外測溫儀器的明顯好處,是能夠進行大面積篩查。這不是測量每個人的溫度,而是在一大群移動的人群中把那些體溫高的人找出來。

紅外熱像儀測溫有什么局限性:
       雖然利用熱紅外成像技術可以讓我們輕松“檢測”出發熱點,但是它有一個非常明顯的缺陷——在熱紅外線“眼”中,同樣溫度的物體是歸為一類的。       簡單一點兒解釋,假如小明與同伴小李手里的保溫杯都被檢測為38°,那么小明與拿著保溫杯的小李都得被扣下來。
       如果追究更加深層次的原因,首先便在于“不同物體的發射率”對溫度測量精度會產生很大的影響。這里的“發射率”,是由波長、溫度、物體材料以及物體表面條件綜合決定的,要想獲得可靠的數據非常困難。       舉個例子,金屬的發射率通常較低,而且隨外部環境溫度的增加而增加,甚至當表面形成氧化層時,還能成10倍增加;而非金屬的發射率則相對較高,受環境的影響相對較小。
       這也就能解釋,為何此前市面上很多紅外攝像頭對某一塊區域做溫度最高點的檢測,很容易受到物體發射率以及外界環境影響而出現誤報。因為環境因素是絕對不能忽視的。測量體溫有一套嚴格機制,要結合濕度、環境溫度以及距離才能保證準確。環境溫度越接近甚至高于目標溫度,不確定性就會越大。一般火車站和汽車站都鬧哄哄的,而且溫度比較高,所以很多公司的測溫儀精度并沒有很準,一定有人數檢測上限。
       但是,僅從物體發射率來看,相對于金屬,人臉(或者說人的皮膚),在中波紅外與長波紅外的兩個波段范圍能夠吸收大量的入射能量,簡單說,就是發射率較高,受環境的影響相對較小。人體發出的熱輻射比較穩定,在特定范圍內,能夠與周圍環境進行‘分割’。”所以,在當前的武漢新型冠狀病毒的疫情中,紅外熱像儀對于“快遞”“大量”的篩查人群中的高溫人士仍具有相當的不可替代性。

附注:
[1]絕對零度:即熱力學的最低溫度—0開爾文,約等于-273.15攝氏度。
[2]黑體:理論上假設存在的物質,黑體能夠全部吸收所有外來的電磁波而不反射,其紅外線的發射率為100%(自身產生的紅外線100%向外輻射)
[3]發射率:指的是物體向外輻射能量的程度,黑體的發射率為1(向外輻射100%的能量),自然界中的物體發射率小于1(小于100%)

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