Skaidulinis optinis daviklis smegenų ir širdies magnetiniams laukams tirti

Nešiojama, pigi smegenų vizualizavimo sistema, kuri gali veikti kambario temperatūroje neekranuotoje aplinkoje, leistų realiu laiku susisteminti smegenų veiklą po galimų sutrenkimų sporte ar konfliktų zonose.

Kaip išsamiai išdėstyta Optikos draugijos žurnale Optics Letters, mokslininkai sukūrė magnetinius jutiklius, naudojančius optinius pluoštus ir naujai sukurtą polimero-nanodalelių kompozitinę medžiagą, kuri yra jautri magnetiniams laukams. Jutikliai gali aptikti smegenų magnetinį lauką, kuris yra 100 milijonų kartų silpnesnis nei magnetinis žemės laukas. Tyrėjai taip pat parodė, kad naujas jutiklis gali aptikti silpnus žmogaus širdies ritmo magnetinius laukus ir gali aptikti magnetinius svyravimus, kurie keičiasi kiekvieną mikrosekundę maždaug 100 kvadratinių mikronų plote. Optinį jutiklį sudaro konstrukcija sudaryta iš nebrangiai pagamintos silicio fotonikos mikroschemos su jutiklio 10 mikronų optiniu pluoštu. Naudojant keletą jutiklių užtikrinamas didelis erdvinis smegenų kartografavimas. Nauji jutikliai gali padėti mokslininkams geriau suprasti smegenų ir smegenų ligų veiklą. Jie taip pat gali būti naudingi magnetiniams laukams, naudojamiems prognozuoti vulkaninius išsiveržimus ir žemės drebėjimus.

Optinis silpnų magnetinių laukų jutiklio darbas grindžiamas tuo, kad magnetinis laukas iššaukia šviesos poliarizacijos posūkį, kurio dydis priklauso nuo medžiagos, per kurią praeina šviesa. Mokslininkai sukūrė naują daugiakomponentinę medžiagą, pagaminamą iš polimero ant kurio padengtos nanodalelės ir ši medžiaga keičia šviesos poliarizacijos posūkį esant silpniems magnetiniams laukams. Nanodalelių pagrindą sudaro magnetitas ir kobaltas, nes šios medžiagos turi labai didelį magnetinį jautrumą. Tada jie optimizavo nanodalelių kiekį, kad sukurtų kompozitinę medžiagą, kuri yra labai jautri magnetiniams laukams. Tyrėjai polarizacijos posūkį matavo optiniu interferometru. Skaidant lazerio spindulį į du, vienas iš jų nukreipiamas ir praeina per itin jautrią medžiagą, o kitas – ne. Fiksuojama kiekvieno šviesos kelio polarizacija ir lyginama, siekiant išmatuoti labai mažų magnetinių laukų svyravimus. Mokslininkai naudojo tokius interferometro nustatymus, kurie pašalina aplinkos poveikį aplinkai, pavyzdžiui, vibraciją ir temperatūros svyravimus.

Pasiektas optinio jutiklio jautrumas leidžia fiksuoti žmogaus širdies magnetinio lauko pokyčius, kas įgalintų pakeisti įprastus kardiografų prietaisus su kuriais dažniausiai atliekami širdies problemų tyrimai. Be to, mokslininkai planuoja ištirti jutiklių ilgalaikį stabilumą ir tai, kaip jie gali atlaikyti aplinkos pokyčius. Jie taip pat nori pagaminti kelis šimtus jutiklių, kad būtų sukurta viso žmogaus smegenų magnetinio lauko vertinimo ir vaizdavimo sistema.
Tekstas: redakcijos info.
Straipsnis paruoštas pagal: Optics Letters žurnalo informaciją.

Parašykite komentarą