Како су дијамантски сензори постављени да револуционишу медицинску дијагностику

Људско тело пулсира електричним пољима која су узрокована кретањем наелектрисања кроз нерве и кроз мишићно ткиво. Физичари већ дуго мере ове струје директно техникама као што су електрокардиографи, који откривају функцију срца, и електроенцефалографи, који откривају функцију мозга.



Али исти процеси такође производе магнетна поља, а она имају потенцијал да буду подједнако корисна у дијагностиковању болести, можда чак и више. Конкретно, магнетни сензори не морају да додирују кожу да би обавили свој посао. То је корисно за мерење сигнала из срца фетуса или од жртава опекотина, на пример.

Али постоји проблем. Магнетно поље тела је мало, а за његово откривање су потребни изузетно осетљиви сензори. Једини комерцијално доступни уређаји који могу да ураде овај посао су суперпроводни уређаји за квантне сметње, или СКУИД, који могу да мере промене у магнетним пољима мерене у фемтоТесли (10-15). Оне треба да се охладе на температуру течног хелијума, а мерења се врше у екранизованим просторијама које су заштићене од спољашњих магнетних поља.





Како атоми азота (плави) постају уграђени у дијамантску решетку.

Служба за кориснике која покреће аи

И то их чини скупим. Типичан систем магнетокардиографа кошта око милион долара, у поређењу са неколико хиљада долара за електрокардиограф.

Дакле, начин да се магнетокардиографи или (магнетоенцефалографи) учине јефтинијим би био од велике користи.



Како се то дешава, постоји технологија која чека у крилима која обећава да ће учинити управо то: дијамантски сензори способни да мере мала магнетна поља на собној температури. Надамо се да би ови сензори могли да учине магнетокардиографе знатно јефтинијим, а истовремено отклањају потребу за болницама да граде скупе заштићене собе за рад.

Данас, Метју Дејл и Гевин Морли са Универзитета Ворвик у Великој Британији кажу да су дијамантски сензори спремни да револуционишу начин на који лекари користе мерења магнетног поља у дијагностичкој медицини. Они приказују стање технике у овој области и кажу да је пословна прилика значајна.

ова особа није стварна

Прво нека позадина. У срцу ових дијамантских сензора је уређај атомске скале који се зове азот-празник или НВ центар. Ово је врста дефекта у дијамантској решетки која се састоји од атома азота који се налази поред слободног места.

НВ центри имају интересантна својства када прихвате електрон и постану негативно наелектрисани. Електрон се може натерати да емитује црвену светлост, која се лако детектује. Количина светлости коју емитује зависи од спин поларизације електрона, а ово је веома осетљиво на било које спољашње магнетно поље.



који од следећих елемената се не користи у катализаторима савремених вештачких листова?

Дакле, свака промена у спољашњем магнетном пољу може се измерити посматрањем количине светлости коју емитује НВ центар. Овај процес функционише на собној температури, а физичари су га користили за мерење промена поља измерених у пикоТесли (10-12). Они очекују да ће у будућности бити у стању да учине технику знатно осетљивијом, можда чак и у стању да се упореди са осетљивошћу СКУИД-а.

Иако су тренутно мање осетљиви, НВ центри имају друге предности у односу на СКУИД. За почетак, сензори који користе НВ центре увек могу да се приближе сигналу од СКУИД-а, који морају бити изоловани због њихове температуре смрзавања.

Сензори засновани на дијамантима могу да раде без брижљиве заштите од спољних магнетних поља. То је зато што се могу користити у групама, са сигналима удаљенијих сензора који се користе за поништавање ефекта било ког нежељеног спољашњег поља.

Наравно, пред нама су неки изазови како би дијамантски сензори били корисни. Један је да НВ центар емитује светлост у свим правцима, а то отежава прикупљање. Међутим, пажљиво обликована огледала би требало да буду у стању да ухвате већину ове светлости.

Друга је конкурентска технологија која се зове магнетометри алкалних метала. Они зависе од способности одређених врста спин-поларизованих атома да апсорбују светлост у зависности од локалног магнетног поља. Дакле, ови уређаји раде тако што мере количину светлости која пролази кроз мали контејнер загрејаног атомског гаса.

Међутим, дијамантски сензори су полупроводнички уређаји који ће вероватно бити робуснији од било ког од конкурената. Чак и ако НВ магнетометри на крају не надмаше друге у осетљивости, могли би да понуде значајне предности у робусности, цени и близини субјекта, кажу Дале и Морлеи.

климатске промене машинског учења?

Тржиште магнетокардиографа заснованих на дијамантима ће вероватно бити значајно. Дале и Морлеи процењују да широм света постоји око 100 магнетокардиографских система заснованих на СКУИД-у. Али постоји око 100.000 болница широм света које би могле имати користи од јефтинијих уређаја. Процењујемо да би 100.000 магнетокардиографских система могло да се прода ако би функционалност била иста као постојећи СКУИД системи и да би цена била испод 150 хиљада долара, закључују.

То је занимљива студија. Магнетно поље тела је углавном неискоришћено што се тиче медицинске дијагностике. Ако су Дале и Морели у праву, то ће се вероватно променити у наредних неколико година.

Реф: аркив.орг/абс/1705.01994 : Медицинске примене дијамантске магнетометрије: комерцијална одрживост

сакрити

Стварне Технологије

Категорија

Унцатегоризед

Технологија

Биотехнологија

Технолошка Политика

Климатске Промене

Људи И Технологија

Силиконска Долина

Рад На Рачунару

Мит Невс Магазин

Вештачка Интелигенција

Спаце

Паметни Градови

Блоцкцхаин

Репортажа

Алумни Профил

Алумни Веза

Функција Мит Невс

1865. Године

Мој Поглед

77 Масс Аве

Упознајте Аутора

Профили У Великодушности

Виђено У Кампусу

Алумни Леттерс

Вести

Избори 2020

Витх Индек

Под Куполом

Ватрогасно Црево

Бесконачне Приче

Пандемиц Тецхнологи Пројецт

Од Председника

Насловна Прича

Фото Галерија

Рецоммендед