Квантни сензори су мерни инструменти високе прецизности, чији се рад заснива на ефектима квантних
У 2022. обим глобалног тржишта за квантсензори премашили 278 милијарди долара и, према аналитичарима, у наредних 10 година требало би да порасту још три пута. Такви уређаји се користе у аутомобилској индустрији, здравству, индустрији, геологији, транспорту, рачунарском инжењерству и многим другим областима. На пример, квантни гравиметар, који је развио Универзитет у Бирмингему, могао би помоћи геолозима да пронађу нафту и друге минералне наслаге. Принцип његовог рада заснива се на "хладним" атомима: њихова температура пада на вредности близу апсолутне нуле, што им даје могућност да сниме чак и суптилне промене у гравитацији. Ово вам омогућава да откријете опасне шупљине под земљом, што може довести до хитне ситуације у руднику. У будућности, гравиметар се може користити у грађевинарству и за праћење транспорта терета.
Али заиста непроцењив допринос квантачулни може донети у медицину. Сензори су због своје осетљивости у стању да ухвате прве сигнале болести и пре него што буду „ухваћени” другим дијагностичким методама. А откривање болести у раној фази је један од главних фактора успешног лечења.
Магнетни сигнали
Једна од главних области примене квантасензори у медицини — магнетоенцефалографија. Ова процедура вам омогућава да проучавате стање мозга мерењем магнетних поља која настају током његове електричне активности.
Најсавременије дијагностичке методеБолести мозга се снимају не магнетним, већ електричним компонентама - на пример, електроенцефалографија ради на овом принципу. Али ова процедура не даје потпуне информације: сензори морају да ухвате сигнал кроз лобању и ткиво, а људско тело је лош проводник електричних поља.&нбсп;
Са магнетним пољима, све је другачије:магнетни сигнал из дела мозга пролази кроз ткива у непромењеном стању, тако да из њега можемо добити више података. Тешкоћа је у томе што је магнетна поља нашег мозга тешко ухватити, јер је њихова снага изузетно мала: 10 милијарди пута мања од Земљине. Ово захтева веома осетљиве уређаје, као што су квантни сензори. Снимањем ових малих магнетних поља, сензори омогућавају дијагнозу различитих тумора мозга, Алцхајмеровог синдрома или епилепсије.
Дакле, почетак епилептичног процеса почиње сасићушно подручје у можданој кори. Уз помоћ ЕЕГ и МРИ, веома је тешко пронаћи фокус, али квантни сензори су прилично способни за такав задатак. Ово је посебно важно када пацијенту предстоји хируршки захват и потребно је што прецизније пронаћи подручје које треба уклонити.
Квантни сензори за ултра-осетљивемагнетоенцефалографи већ постоје,&нбсп; а 2021. године, КЛУ тим са научницима из Сколтеха и Високе школе економије Националног истраживачког универзитета развио је свој нови тип - први ултраосетљиви магнетометар чврстог стања на свету који може да ради на собној температури. Годину дана касније, КЛУ је привукао 33 милиона рубаља улагања у скалирање система и креирање првог лабораторијског прототипа.
Адреса испоруке
Још једна област медицине где могукористе квантне сензоре за дијагностику и терапију онколошких болести. КЛУ тренутно ради на једној од ових метода заједно са лабораторијом материјала Глеба Сухорукова. У лабораторији се праве микрокапсуле - својеврсне посуде које се могу напунити леком и унети у крвоток. Због посебног биолошког премаза, могу се локализовати у подручјима упале и онкологије. Желимо да у ове контејнере поставимо магнетне наночестице – тада ће уз помоћ квантних сензора бити могуће видети где су те честице локализоване и на тај начин идентификовати тумор у раној фази, а то ће у великој мери повећати шансе за успешан исход. болести. Сензори су већ доказали своју ефикасност за праћење магнетних честица: недавно у&нбсп; КЛУ је успешно тестиран на лабораторијским мишевима којима су убризгане наночестице и који су могли да виде њихову дистрибуцију по целом телу.&нбсп;
Овај метод може бити користан не само задијагностици, али и у терапији. Тако компликације у онкологији често настају од последица хемотерапије, која користи веома токсичне супстанце. Ако су наночестице повезане са капсулом која садржи лек, може се даљински убризгати у тумор. Када се капсула закачи за ћелије рака, видећемо ово, отворићемо контејнер помоћу фокусираног ултразвука или магнетног поља и на тај начин ослободити лек. Тако ће бити циљано усмерен на ћелије рака и деловати на њих прецизно, без тровања целог организма.&нбсп;&нбсп;
Од рехабилитације до Интернета ствари
Потенцијал квантног сенсинга укључујеогромне могућности за његову примену. Тако квантни сензори могу помоћи у рехабилитацији пацијената који су претрпели мождани удар. Да би се надокнадиле функције за које су биле одговорне мртве области мождане коре, на пример, способност контроле удова, потребно је активирати нове области. И овде веома осетљиви сензори играју велику улогу. На пример, особа замишља да помера руку, а ми у овом тренутку активирамо уд помоћу посебног уређаја. Мозак почиње да гради нове неуронске везе. За конвенционалну електроенцефалографију ово је веома дуг и тежак задатак, али са квантним сензорима постаје изводљив. А у будућности би се веза између можданих сигнала и покрета удова могла користити за контролу протетике.&нбсп;
Још једна обећавајућа област квантасензорика – праћење биолошких процеса унутар ћелије. Да бисте то урадили, потребно је да уведете сензор у саму ћелију. Али да не би штетио његовом раду, сензор мора бити микроскопске величине, а неке врсте квантних сензора имају такве димензије.
Изван медицине, квантни сензори могу пронаћи својепримена у индустријском Интернету ствари, у новој генерацији навигационих технологија, проучавању процеса у земљиној кори, на пример, праћењу земљотреса, иу многим другим областима.
Опширније:
На фарми је случајно пронађено благо са 1.000 новчића: шта су могли да купе
Назван витамином који штити мозак од деменције
Испоставило се који су мушкарци најплоднији: њихова сперма је 50% боља од осталих