Física cuántica: el cuerpo humano está controlado por impulsos eléctricos en, por ejemplo, el cerebro, el corazón y el sistema nervioso. Estas señales eléctricas crean pequeños campos magnéticos, que los médicos podrían utilizar para diagnosticar diversas enfermedades, por ejemplo, enfermedades del cerebroo problemas cardíacos en fetos jóvenes. Los investigadores del Instituto Niels Bohr ahora han logrado desarrollar un método para mediciones extremadamente precisas de tales campos magnéticos ultra pequeños con un sensor de campo magnético óptico. Los resultados se publican en la revista científica, Informes científicos .
Los pequeños campos magnéticos del cuerpo humano generalmente solo pueden ser captados por sensores de campo magnético superconductores muy sensibles que deben ser enfriados por helio líquido hasta casi el cero absoluto que es menos 273 grados Celsius. Pero ahora los investigadores del Niels BohrEl Instituto de la Universidad de Copenhague ha desarrollado un sensor de campo magnético óptico mucho más económico y práctico que incluso funciona a temperatura ambiente o a temperatura corporal.
"El sensor de campo magnético óptico se basa en un gas de átomos de cesio en un pequeño recipiente de vidrio. Cada átomo de cesio es equivalente a un pequeño imán de barra, que se ve afectado por los campos magnéticos externos. Los átomos y, por lo tanto, el campo magnético se recogenusando la luz láser. El método se basa en la óptica cuántica y la física atómica y se puede usar para medir campos magnéticos extremadamente pequeños ", explica Kasper Jensen, profesor asistente en el Centro de Óptica Cuántica, Quantop en el Instituto Niels Bohr de la Universidad deCopenhague.
Sensor de campo magnético ultrasensible
Los investigadores del Instituto Niels Bohr han estado desarrollando el sensor de campo magnético sensible durante varios años en los laboratorios del grupo de investigación Quantum.
Las pruebas de laboratorio, que se llevaron a cabo en colaboración con investigadores de la Facultad de Ciencias Médicas y de la Salud, han demostrado que puede usar el sensor de campo magnético para detectar los campos magnéticos de los impulsos eléctricos del sistema nervioso. Las pruebas fueronhecho en el nervio ciático de una rana, que en muchos aspectos se asemeja a los nervios del cuerpo humano. Por razones prácticas, el nervio se extrajo de la rana antes de las pruebas, pero también es posible detectar impulsos eléctricos de ranas vivas ode humanos.
El sensor de campo magnético está formado por un recipiente de vidrio incrustado con cesio metálico. El cesio se evapora en gas a temperatura ambiente y los átomos de gas se elevan en el pequeño canal en la cabeza del sensor. Cada átomo de cesio es como un pequeño imán de barra. Ahora el sensor se mantiene cerca de un nervio, que emite un pulso nervioso nervioso. El pulso eléctrico tiene un campo magnético que provoca un cambio en la inclinación de los ejes de los átomos de cesio y al enviar un rayo láser a través del gas,puede leer los campos magnéticos ultra pequeños de las señales nerviosas.
Medidas sin contacto
La ventaja del sensor óptico es precisamente que los campos magnéticos y los impulsos eléctricos se pueden captar de forma segura y fácil a una distancia de unos pocos milímetros o centímetros, sin que el sensor realmente entre en contacto con el cuerpo.
"Esperamos que el sensor se use para exámenes médicos especiales, donde es importante que el sensor no esté directamente en contacto con el cuerpo, por ejemplo, para diagnosticar problemas cardíacos en fetos pequeños. Aquí el sensor de campo magnético escolocado en el abdomen de la madre y usted puede detectar de forma fácil y segura los latidos del corazón del feto y podrá diagnosticar cualquier problema cardíaco en una etapa temprana para que el feto pueda obtener el tratamiento adecuado rápidamente ", explica Eugene Polzik, profesor y directorde Quantop en el Instituto Niels Bohr.
Eugene Polzik explica que puede calcular la velocidad a la que se mueven los impulsos nerviosos a partir de las señales medidas. Hay una gran cantidad de enfermedades en las que se dañan los nervios, por ejemplo, esclerosis múltiple, donde los impulsos nerviosos se mueven más lentamente queen personas que no están enfermas. Otros problemas podrían ser, por ejemplo, una serie de enfermedades oculares en las que podrá realizar el diagnóstico sin tener que colocar electrodos en el ojo o Alzheimer, donde podrá medir las señales eléctricasen vías nerviosas específicas.
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Materiales proporcionado por Universidad de Copenhague - Instituto Niels Bohr . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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