🟠اندازه‌گیری میدان مغناطیسی قلب با حسگر الماس بدون تماس پوستی

🔸 پژوهشگران دانشگاه یوهانس گوتنبرگ ماینتس (JGU) به سرپرستی پروفسور Dmitry Budker، در چارچوب پروژه DIAQNOS، موفق شدند میدان مغناطیسی بسیار ضعیف تولیدشده توسط قلب انسان را با استفاده از مغناطیس‌سنج‌های کوانتومی الماسی مبتنی بر #مراکز_نیتروژن_تهی‌جای (NV centers) اندازه‌گیری کنند. نتایج این آزمایش در سپتامبر ۲۰۲۶ در Science Advances منتشر شده‌اند.

🔹مرکز NV یک نقص در شبکه بلوری #الماس است که در آن یک اتم نیتروژن در کنار یک جای خالی قرار گرفته است. ترازهای انرژی حالت اسپینی این مرکز به میدان مغناطیسی اطراف حساس‌اند؛ بنابراین با تابش لیزر و خوانش نوری حالت اسپین می‌توان تغییرات میدان مغناطیسی را اندازه‌گیری کرد. در این پژوهش، این روش برای آشکارسازی میدان بسیار ضعیف ناشی از جریان‌های الکتریکی قلب به کار گرفته شد و از مغناطیس‌سنجی گرادیانی و روش‌های کاهش نویز نیز برای استخراج سیگنال قلب، حتی در محیط‌های بدون حفاظ مغناطیسی، استفاده شد.

🔸یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های سامانه JGU، ابعاد بسیار کوچک حسگر است: الماس مورد استفاده با حجمی کمتر از ۰٫۵ میلی‌متر مکعب ساخته شده است. برخلاف سامانه‌های رایج SQUID، حسگر NV در دمای اتاق کار می‌کند و به تجهیزات سرمایشی یا شرایط عملیاتی پیچیده نیاز ندارد. همچنین یکی از نسخه‌های توسعه‌یافته در JGU به شکل یک حسگر فیبرنوری قابل‌حمل و بدون میدان بایاس مغناطیسی طراحی شده است.

🔹اهمیت کار فقط در «دیدن سیگنال قلب» نیست؛ MCG یا مغناطیس‌نگاری قلب می‌تواند اطلاعات متفاوتی نسبت به ECG یا نوار قلب ارائه دهد. ECG جریان‌های الکتریکی قلب را از طریق الکترودهای متصل به پوست اندازه می‌گیرد، در حالی که MCG میدان مغناطیسی حاصل از همین جریان‌ها را به‌صورت غیرتماسی ثبت می‌کند و تأثیر رسانندگی متفاوت بافت‌های بدن بر اندازه‌گیری در آن بسیار کمتر است. این ویژگی می‌تواند برای بازسازی سه‌بعدی مسیر هدایت الکتریکی قلب و اندازه‌گیری فعالیت قلب جنین اهمیت داشته باشد.

🔸با این حال، این فناوری هنوز از نظر عملکرد جایگزین مستقیم SQUIDها و OPMها نیست. حساسیت و نسبت سیگنال به نویز سامانه‌های فعلی پایین‌تر است و برای به‌دست‌آوردن سیگنال واضح قلب هنوز به میانگین‌گیری روی ضربان‌های متعدد نیاز است. بنابراین دستاورد فعلی بیشتر اثبات امکان استفاده عملی از حسگر NV برای MCG است تا رسیدن به یک ابزار تشخیصی بالینی آماده.

🔹پژوهشگران قصد دارند با استفاده از متمرکزکننده شار مغناطیسی (flux concentrator) میدان مغناطیسی ورودی به ناحیه NV را افزایش دهند؛ به دلیل ابعاد بسیار کوچک حسگر، از نظر تئوری می‌توان تقویت‌هایی بیش از ۱۰۰ برابر ایجاد کرد.

🔸ترکیب این روش با آرایه‌های چندحسگری و مغناطیس‌سنجی گرادیانی می‌تواند در آینده به MCG قابل‌حمل، مغناطیس‌نگاری مغز (MEG) در دمای اتاق و پایش غیرتماسی قلب مادر و جنین منجر شود.

📎لینک خبر
‼️لینک مقاله در Science Advances

🔸🔸🔸🔸🔸🔸
🔗 Website
🔗 Telegram
🔗 LinkedIn

#اخبار #حسگری_کوانتومی #حسگر_الماس