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Il sensore NIST misura il campo magnetico del cuore

Il sensore NIST della Atom è stato utilizzato per monitorare il battito cardiaco attraverso il campo magnetico

Grazie al sensore NIST della Atom, gli scienziati del National Institute of Standards and Technology sono stati in grado di monitorare il battito cardiaco attraverso il campo magnetico generato dal cuore. Questo strumento, per ora in fase sperimentale, potrebbe essere usato in futuro per eseguire magnetocardiogrammi sui pazienti, facendo concorrenza agli SQUID, dispositivi che hanno una funzione simile ma sono molto costosi.

Il primo successo del sensore NIST

I fisici del National Institute of Standards and Technology dicono che hanno monitorato con successo un battito cardiaco umano con un mini sensore basato sul sensore NIST magnetico della Atom, uno sviluppo che potrebbe un giorno portare a letture più precise rispetto a quelle attualmente in uso per possibili elettrocardiogrammi.

Il dispositivo è quasi 1000 volte più sensibile del magnetometro originale NIST presentato nel 2004 e si basa su un principio di funzionamento diverso. Le sue prestazioni lo mettono in competizione con i migliori sensori magnetici, i cosiddetti superconduttori ad interferenza quantistica, detti SQUID. Questi dispositivi possono percepire i cambiamenti in 3 – 40 femtotesla ma devono essere raffreddati a temperature molto basse criogeniche, caratteristica che li rende molto costosi.

Il vantaggio di utilizzare il segnale magnetico del battito cardiaco, dice il principale ricercatore John Kitching, è che esso "non è influenzato da altre fonti al di fuori del corpo perché il corpo è essenzialmente trasparente ai campi magnetici ". I segnali elettrici, al contrario, "possono essere influenzati fortemente dai fluidi nel corpo."

Ma mentre i risultati, pubblicati in Applied Physics Letters, indicano che il sensore NIST potrebbe essere usato per fare magnetocardiogrammi (mcg), sarebbe necessaria una potente schermatura dal campo magnetico della Terra per prendere le misure dei segnali relativamente deboli del cuore umano. Lo stesso studio è stato condotto in un laboratorio di Berlino ed è descritto come avente la migliore schermatura magnetica del mondo per bloccare il campo magnetico della Terra evitando che interferisse con le misurazioni di alta precisione.

Delle dimensioni di un cubetto di zucchero, il sensore è stato sviluppato nel 2004 come spin-off di orologi atomici in miniatura del NIST e contiene uno spazio con atomi di rubidio in forma di gas; dei fili elettrici rossi, neri e bianchi e una cellula di riscaldamento che si connette a una casella di controllo.

Il sensore NIST in concorrenza con gli SQUID

Situato a soli 5 mm dal lato sinistro del petto di una persona, il sensore NIST ha rilevato il ritmo regolare magnetico del battito cardiaco. Rispetto alla lettura da un dispositivo di interferenza quantistica con superconduttori (SQUID), un tipo di magnetometro supersensibile associato con la risonanza magnetica, la neurologia, non solo era altrettanto preciso, ma ha anche mostrato il segnale con caratteristiche quasi identiche. Gli SQUID, tuttavia, richiedono materiali più costosi e sono più precisi a meno 269 gradi Celsius.

John Kitching, parlando della possibilità di utilizzare un magnetocardiogramma con sensore NIST in sostituzione, o a fianco di un elettrocardiogramma, afferma che, poiché il segnale magnetico rilevato dall’mcg non è interessato dai liquidi del corpo, e dato che l’mcg non richiede il contatto con il corpo, potrebbe diventare un dispositivo di uso comune.

"Con un costo del sistema ridotto, ci aspettiamo un utilizzo più ampio dell’mcg. Quindi la possibilità di riduzione dei costi è una caratteristica importante della tecnologia che stiamo sviluppando."

Kitching ammette che la strada per sviluppare il sensore NIST potrebbe essere ancora lunga, e che almeno per il prossimo futuro ci sarà bisogno di camere schermate. Ma visto il successo delle letture iniziali, ulteriori test del sensore NIST sono già in programma presso il laboratorio di Berlino.

 

 

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