量子センサーは、量子の効果を利用した高精度測定器です。
2022年、量子の世界市場のボリュームセンサーは 2,780 億ドルを超え、アナリストによると、今後 10 年間でさらに 3 倍に成長するはずです。このようなデバイスは、自動車、ヘルスケア、産業、地質学、輸送、コンピューター エンジニアリング、その他多くの分野で使用されています。たとえば、バーミンガム大学が開発した量子重力計は、地質学者が石油やその他の鉱物鉱床を見つけるのに役立つ可能性があります。その操作の原理は「冷たい」原子に基づいています。それらの温度は絶対零度に近い値まで下がり、重力の微妙な変化を記録する能力を与えます。これにより、地下の危険なボイドを検出できます。これにより、鉱山で緊急事態が発生する可能性があります。将来的には、重力計は建設や貨物輸送の監視に使用できます。
しかし、量子の本当にかけがえのない貢献感覚は医学にもたらすことができます。センサーは感度が高いため、他の診断方法で「捕捉」される前に、病気の最初の信号を捕捉することができます。そして、早期に病気を発見することは、治療を成功させるための主な要因の1つです。
磁気信号
量子の主な応用分野の 1 つ医学におけるセンサー — 脳磁図。この手順では、電気的活動中に発生する磁場を測定することにより、脳の状態を調べることができます。
最新の診断方法脳疾患は磁気ではなく電気コンポーネントによって記録されます。たとえば、脳波検査はこの原理に基づいて機能します。しかし、この手順では完全な情報が得られるわけではありません。センサーは頭蓋骨と組織を介して信号をキャッチする必要があり、人体は電界の伝導性が低いのです。
磁場では、すべてが異なります。脳の一部からの磁気信号は変化しない状態で組織を通過するため、そこからより多くのデータを取得できます。問題は、私たちの脳の磁場を捉えることが難しいことです。なぜなら、その力は地球の 100 億分の 1 と非常に小さいからです。これには、量子センサーなどの非常に感度の高いデバイスが必要です。これらの小さな磁場を捉えることで、センサーはさまざまな脳腫瘍、アルツハイマー症候群、またはてんかんの診断を可能にします。
したがって、てんかんプロセスの開始は大脳皮質の小さな領域。 EEG と MRI の助けを借りて、焦点を見つけることは非常に困難ですが、量子センサーはそのような作業を行うことができます。これは、患者が手術を受けようとしているときに特に重要であり、切除する領域をできるだけ正確に見つける必要があります。
超高感度の量子センサー脳磁計はすでに存在します。そして2021年には、スコルテックと国立研究大学高等経済学部の科学者を擁するQLUチームが、室温で動作可能な世界初の固体超高感度磁力計という新しいタイプを開発した。 1 年後、QLU はシステムを拡張し、最初の実験室プロトタイプを作成するために 3,300 万ルーブルの投資を集めました。
配送先住所
彼らができるもう一つの医療分野量子センサーを腫瘍疾患の診断と治療に使用します。 QLU は現在、Gleb Sukhorukov の材料研究室と協力して、これらの手法の 1 つに取り組んでいます。研究室では、薬物を充填して血流に導入できる容器の一種であるマイクロカプセルを作成します。特殊な生物学的コーティングにより、炎症や腫瘍の領域に局在化することができます。私たちはこれらの容器に磁性ナノ粒子を配置したいと考えています。そうすれば、量子センサーの助けを借りて、これらの粒子がどこに局在しているかを確認することが可能になり、それによって初期段階で腫瘍を特定することができ、結果が成功する可能性が大幅に高まります。病気の。センサーは磁性粒子の追跡に有効であることがすでに証明されています。 QLU は、ナノ粒子を注射された実験用マウスでのテストに成功し、体全体のナノ粒子の分布を確認することができました。
この方法が役立つのは次のような場合だけではありません。診断だけでなく治療にも。したがって、腫瘍学における合併症は、非常に有毒な物質を使用する化学療法の結果から生じることがよくあります。ナノ粒子が薬物を含むカプセルと結合している場合、それを腫瘍に遠隔注射することができる。カプセルががん細胞に付着すると、これを観察し、集束超音波や磁場を使って容器を開け、薬剤を放出します。このようにして、体全体を汚染することなく、がん細胞をターゲットにして正確に作用します。
リハビリテーションからモノのインターネットへ
量子センシングの可能性には次のようなものがあります。その応用には大きな可能性があります。したがって、量子センサーは脳卒中を患った患者のリハビリテーションに役立ちます。大脳皮質の死んだ領域が担当していた機能、たとえば手足を制御する能力を補うためには、新しい領域を活性化する必要があります。ここで高感度センサーが大きな役割を果たします。たとえば、人は腕を動かしていると想像しますが、このとき、特別な装置を使用して手足を活性化します。脳は新しい神経接続を構築し始めます。従来の脳波検査では、これは非常に時間がかかり困難な作業ですが、量子センサーを使用すると実行可能になります。そして将来的には、脳信号と手足の動きのつながりを利用して義肢を制御できるようになるでしょう。
量子のもう一つの有望な分野センサー - 細胞内の生物学的プロセスのモニタリング。これを行うには、セル自体にセンサーを導入する必要があります。しかし、その働きを損なわないようにするために、センサーは微視的なサイズでなければならず、ある種の量子センサーはそのような寸法を持っています。
医学以外では、量子センサーは独自のものを見つけることができます産業用モノのインターネット、新世代のナビゲーション技術、地震監視などの地殻のプロセスの研究、および他の多くの分野でのアプリケーション。
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