Сверхточная диагностика. В России улучшили квантовый магнитометр
27.11.2024 08:00
**Цифровая модель квантового оптического магнитометра: новейшие разработки и перспективы**
Исследователи СПбПУ представили улучшенную цифровую модель квантового оптического магнитометра, которая, как отмечают ученые, открывает новые возможности в области медицинских технологий. Этот проект стал важным шагом в совершенствовании методов энцефалографии и кардиографии, широко применяемых в медицине. Поддержка программы "Приоритет-2030" Минобрнауки России дает новый импульс для развития этой технологии.**Центральная нервная система и магнитные поля: ключевые аспекты в контроле организма**Работу внутренних органов и мышц человека регулирует центральная нервная система, передавая сигналы через электрические импульсы. Магнитные поля, возникающие в головном мозге в результате этих импульсов, играют важную роль в функционировании организма. Улучшенная цифровая модель квантового оптического магнитометра открывает новые перспективы для изучения и контроля этих процессов.**Перспективы для медицины и науки: влияние новых технологий на практику**Исследования, проведенные в рамках разработки цифровой модели магнитометра, могут привести к значительному улучшению диагностики и лечения различных заболеваний, связанных с работой центральной нервной системы. Это открывает новые горизонты для медицины и науки, позволяя лучше понимать и контролировать процессы, происходящие в человеческом организме.Изучение состояния различных систем организма с помощью магнитной энцефалографии или кардиографии является важным направлением научных исследований. Ученые стремятся повысить чувствительность датчиков для более точного измерения слабых магнитных полей, что сделает процедуру магнитной энцефалографии более информативной и удобной как для врачей, так и для пациентов. Для достижения этой цели применяются магнитные свойства атомов в оптическом квантовом магнитометре.Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) разработали цифровую модель, которая направлена на уменьшение размеров магнитных датчиков. Это необходимо для увеличения плотности расположения датчиков на голове пациента при проведении энцефалограммы, а также для минимизации взаимного влияния датчиков друг на друга.Исследования в области улучшения технологий магнитной энцефалографии имеют потенциал значительно улучшить диагностику и мониторинг состояния здоровья человека. Внедрение новых методов и моделей может сделать процедуру более точной, эффективной и комфортной для всех участников.Один атом очень мал, и его сигнал трудно зафиксировать приборами, поэтому в одном датчике используется ансамбль атомов, находящихся в стеклянной ампуле, которая называется газовой ячейкой. Константин Баранцев, доцент Высшей школы прикладной физики и космических технологий СПбПУ, объяснил, что в такой ячейке на один кубический сантиметр приходится 100 миллиардов атомов щелочного металла в газообразной фазе. Если ориентировать их в одном направлении, то сигнал от их вращения уже не так сложно детектировать. Для управления квантовыми свойствами атомного ансамбля и считывания сигнала от него используется несколько лазерных лучей.Исследователи в данной работе анализируют оптимальные методы воздействия на атомы и физические процессы, возникающие после их столкновения. Они провели расчеты, чтобы выяснить, как взаимодействие атомов со стенкой газовой ячейки магнитометра влияет на точность измерений прибора и снижает негативное воздействие стенок.Следует отметить, что полученные в ходе исследования результаты обладают значительной практической важностью в контексте быстрого развития магнитной энцефалографии (МЭГ). Эта процедура позволяет анализировать работу различных участков мозга человека путем измерения их магнитных полей, выявляя при этом патологические очаги таких заболеваний, как эпилепсия, болезнь Альцгеймера, рассеянный склероз и другие.Важно подчеркнуть, что исследование влияния столкновения атомов на точность измерений магнитометра открывает новые перспективы для улучшения технологий диагностики и лечения различных неврологических заболеваний. Развитие подобных методов измерения и анализа магнитных полей мозга может привести к более точным и эффективным методам диагностики и мониторинга состояния пациентов.Магнитные датчики играют важную роль не только в медицине, но и в других областях, таких как гироскопия, навигация, геология и физика космоса. Они используются, например, в магниторезонансной томографии сверхслабого поля для точного измерения магнитных параметров. Анализ огромного объема данных был проведен при помощи вычислительных мощностей Суперкомпьютерного центра "Политехнический", что позволило получить более точные результаты и глубже понять процессы, происходящие в системе. Важным аспектом научного исследования, проведенного под руководством Константина Баранцева, является комплексный подход к анализу данных. В цифровой модели учитывается влияние магнитных полей, излучения "накачки" атомов светом, взаимодействие со стенками газовой ячейки и процессы обмена электронами при столкновениях атомов. Это позволяет исследовать взаимодействие различных факторов между собой и оптимизировать параметры системы для достижения наилучших результатов.Ученые стремятся к согласованию результатов, полученных в ходе цифрового моделирования, с результатами экспериментов, проводимых в ФТИ им. Иоффе. Для этого необходимо провести тщательный анализ данных и выявить их соответствие или расхождения.Проведение экспериментов на базе ФТИ им. Иоффе является важным этапом в исследованиях ученых. Полученные данные позволяют проверить достоверность результатов, полученных в ходе цифрового моделирования, и уточнить параметры моделей.Цифровое моделирование открывает перед учеными множество возможностей для изучения различных явлений и процессов. Однако для полной уверенности в достоверности результатов необходимо проводить эксперименты на практике и сравнивать их с модельными данными.Источник и фото - ria.ru
