Kvantové senzory sú vysoko presné meracie zariadenia založené na účinkoch kvanta
V roku 2022 objem svetového trhu pre kvantsenzory presiahli 278 miliárd dolárov a podľa analytikov by v priebehu nasledujúcich 10 rokov mali vzrásť ešte trikrát. Takéto zariadenia sa používajú v automobilovom priemysle, zdravotníctve, priemysle, geológii, doprave, výpočtovej technike a mnohých ďalších oblastiach. Napríklad kvantový gravimeter, ktorý vyvinula Birminghamská univerzita, by mohol pomôcť geológom nájsť ložiská ropy a iných nerastov. Princíp jeho fungovania je založený na „studených“ atómoch: ich teplota klesá na hodnoty blízke absolútnej nule, čo im dáva schopnosť zaznamenať aj jemné zmeny gravitácie. To vám umožní odhaliť nebezpečné dutiny v podzemí, čo môže viesť k núdzovej situácii v bani. V budúcnosti môže byť gravimeter použitý v stavebníctve a na monitorovanie nákladnej dopravy.
Ale skutočne neoceniteľný prínos kvantazmyslové môže priniesť do medicíny. Senzory vďaka svojej citlivosti dokážu zachytiť prvé signály ochorenia ešte skôr, ako ich „zachytia“ iné diagnostické metódy. A odhalenie ochorenia v počiatočnom štádiu je jedným z hlavných faktorov úspešnej liečby.
Magnetické signály
Jedna z hlavných oblastí použitia kvantsenzory v medicíne — magnetoencefalografia. Tento postup vám umožňuje študovať stav mozgu meraním magnetických polí, ktoré vznikajú pri jeho elektrickej aktivite.
Väčšina moderných metód diagnostiky ochorení mozgu nefixuje magnetické, ale elektrické komponenty - napríklad tento princíp fungujeTento postup však neposkytuje úplné informácie: senzory musia zachytiť signál cez lebku a tkanivá a ľudské telo je zlým vodičom elektrických polí.
S magnetickými poľami je všetko iné:magnetický signál z oblasti mozgu prechádza tkanivom nezmenený, takže z neho môžeme získať viac údajov. Problém je v tom, že magnetické polia nášho mozgu je ťažké odhaliť, pretože ich sila je extrémne nízka: 10 miliárd krát menšia ako sila Zeme. To si vyžaduje veľmi citlivé zariadenia, ako sú kvantové senzory. Detegovaním týchto malých magnetických polí senzory umožňujú diagnostikovať rôzne mozgové nádory, Alzheimerov syndróm alebo epilepsiu.
Začiatok epileptického procesu teda začína smalá oblasť na mozgovej kôre. Pomocou EEG a MRI je veľmi ťažké nájsť léziu, ale kvantové senzory sú celkom schopné takejto úlohy. Toto je obzvlášť dôležité, keď sa pacient chystá podstúpiť operáciu a vy potrebujete čo najpresnejšie nájsť oblasť, ktorú chcete odstrániť.
Kvantové senzory pre ultracitlivý magnetoencefalograf už existujú a v roku 2021 tím QLU spolu s vedcami zo spoločnosti Skoltech a Vysokej školy ekonomickej vyvinul nový typ senzora - prvý ultracitlivý magnetometer na svete s pevným elektrolytom, ktorý dokážeO rok neskôr spoločnosť QLU získala investície vo výške 33 miliónov rubľov na rozšírenie systému a vytvorenie prvého laboratórneho prototypu.
Doručenie na adresu
Ďalšou oblasťou medicíny, kde je možné použiť kvantové senzory, je diagnostika a terapia rakoviny.QLU v súčasnosti pracuje na jednej z týchto metód spolu s Laboratóriom materiálov Gleba Suchorukova.Laboratórium vytvára mikrokapsuly, druh nádob, ktoré môžu byť naplnené liekom a vstreknuté do krvného obehu.Vďaka špeciálnemu biologickému povlaku môžu byť lokalizované v oblastiach zápalu a onkológie.Chceme do týchto nádob vložiť magnetické nanočastice, aby sa kvantové senzory mohli použiť nazistiť, kde sú tieto častice lokalizované, a tým odhaliť nádor v počiatočnom štádiu, čo výrazne zvýšiSenzory sa už ukázali ako účinné pri sledovaní magnetických častíc: QLU bol nedávno úspešne testovaný na laboratórnych myšiach, ktorým boli vstreknuté nanočastice a boli schopné vidieť ich distribúciu po celom tele.
Táto metóda môže byť užitočná nielen na diagnostiku, ale aj na liečbu.Preto sa komplikácie v onkológii často vyskytujú z následkov chemoterapie, kde sa používajú veľmi toxické látky.Ak sú nanočastice viazané na kapsulu obsahujúcu liek, môže to byťKeď sa kapsula pripojí k rakovinovým bunkám, uvidíme to, otvorte nádobuPomocou cieleného ultrazvuku alebo vystavenia magnetickému poľu uvoľníme liek.Týmto spôsobom sa dodá do rakovinových buniek a ovplyvní ich bodovo, bez otravy celého tela.
Od rehabilitácie po internet vecí
Potenciál kvantového snímania má obrovské možnosti jeho uplatnenia.Napríklad kvantové senzory môžu pomôcť pri rehabilitácii pacientov s mozgovou príhodou.Na kompenzáciu funkcií, za ktoré boli zodpovedné mŕtve oblasti mozgovej kôry, napríklad schopnosť ovládať končatiny, je potrebné aktivovať nové oblasti.A tu hrajú dôležitú úlohu snímače s vysokou citlivosťou.Zároveň aktivujeme končatinu pomocou špeciálneho zariadenia.Pre konvenčnú elektroencefalografiu je to veľmi dlhá a náročná úloha, ale s kvantovými senzormi sa stáva uskutočniteľnou.A v budúcnosti by spojenie medzi mozgovými signálmi a pohybom končatín mohlopoužíva sa pri kontrole protéz.
Ďalší sľubný smer kvantasenzorika – sledovanie biologických procesov vo vnútri bunky. Aby ste to dosiahli, musíte do samotnej bunky vložiť senzor. Aby sa však nepoškodila jeho činnosť, snímač musí mať mikroskopickú veľkosť a niektoré typy kvantových snímačov majú presne tieto rozmery.
Mimo medicíny si môžu nájsť cestu kvantové senzoryuplatnenie v priemyselnom internete vecí, v novej generácii navigačných technológií, pri štúdiu procesov v zemskej kôre, napríklad pri monitorovaní zemetrasení a v mnohých ďalších oblastiach.
Čítaj viac:
Na farme sa náhodou našiel poklad s 1000 mincami: čo si mohli kúpiť
Pomenovaný vitamín, ktorý chráni mozog pred demenciou
Ukázalo sa, ktorí muži sú najplodnejší: ich spermie sú o 50 % lepšie ako ostatné