Un minuscolo sensore magnetico traccia il battito cardiaco umano. / Tiny magnetic sensor tracks human heartbeat

Un minuscolo sensore magnetico traccia il battito cardiaco umano. / Tiny magnetic sensor tracks human heartbeat

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Il sensore magnetico miniaturizzato del NIST ha all'incirca le dimensioni di un cubetto di zucchero. Il coperchio è stato rimosso per mostrare la cella interna quadrata, che contiene un gas di atomi di rubidio. La barra diagonale è un collegamento elettrico ai riscaldatori della cella, alimentati dai fili elettrici rosso, nero e bianco. La fibra ottica trasparente che si estende dalla parte inferiore centrale del sensore si collega ad una centralina di controllo. /  NIST’s miniature magnetic sensor is about the size of a sugar cube. The lid has been removed to show the inner square cell, which contains a gas of rubidium atoms. The diagonal bar is an electrical connection to the cell’s heaters, which are powered by the red, black and white electrical wires. The clear optical fibre extending from the middle bottom of the sensor connects to a control box

I ricercatori dell'istituto nazionale tedesco di metrologia hanno utilizzato un sensore magnetico miniaturizzato sviluppato presso il National Institute of Standards and Technology (NIST) statunitense per tracciare con successo il battito cardiaco umano.

Gli esperimenti sono stati condotti presso il Physikalisch Technische Bundesanstalt (PTB) di Berlino, in Germania, in un edificio descritto come dotato della migliore schermatura magnetica al mondo, necessaria per impedire che il campo magnetico terrestre ed altre fonti esterne interferiscano con le misurazioni effettuate dal sensore NIST.

Il sensore – un minuscolo contenitore di circa 100 miliardi di atomi di rubidio in forma gassosa, un laser ad infrarossi a bassa potenza ed un sistema ottico – ha misurato la firma magnetica del cuore in picotesla.

Negli esperimenti condotti al PTB, il sensore NIST è stato posizionato 5 mm sopra il lato sinistro del torace di una persona sdraiata supina su un letto, e ha rilevato con successo il debole ma regolare segnale magnetico del battito cardiaco.

Gli stessi segnali sono stati registrati utilizzando il "gold standard" per le misurazioni magnetiche, uno SQUID (dispositivo superconduttore ad interferenza quantistica). Un confronto dei segnali ha confermato che il mini-sensore NIST ha misurato correttamente il battito cardiaco e ha identificato molte caratteristiche tipiche del segnale.

Il mini-sensore NIST ha generato maggiori interferenze nel segnale, ma ha il vantaggio di funzionare a temperatura ambiente, mentre gli SQUID funzionano al meglio a -269 °C e richiedono apparati di supporto più complessi e costosi.

I ricercatori suggeriscono che i mini-sensori del NIST potrebbero essere utilizzati per realizzare magnetocardiogrammi, un complemento od un'alternativa agli elettrocardiogrammi. Sono previsti ulteriori test dei sensori del NIST presso il PTB.

ENGLISH

Researchers from the German national metrology institute have used a miniature magnetic sensor developed at the US-based National Institute of Standards and Technology (NIST) to successfully track a human heartbeat.

The experiments were carried out at the Physikalisch Technische Bundesanstalt (PTB) in Berlin, Germany, in a building described as having the world’s best magnetic shielding − necessary to stop the Earth’s magnetic field and other external sources from interfering with the measurements taken by the NIST sensor.

The sensor − a tiny container of about 100 billion rubidium atoms in gas form, a low-power infrared laser, and optics − measured the heart’s magnetic signature in picoteslas.

In the experiments at PTB, the NIST sensor was placed 5mm above the left chest of a person lying face up on a bed, whereupon it successfully detected the weak but regular magnetic pattern of the heartbeat.

The same signals were recorded using the ’gold standard’ for magnetic measurements, a SQUID (superconducting quantum interference device). A comparison of the signals confirmed that the NIST mini-sensor correctly measured the heartbeat and identified many typical signal features.

The NIST mini-sensor generated more interference in the signal, but has the advantage of operating at room temperature, whereas SQUIDs work best at -269°C and require more complicated and expensive supporting apparatus.

The researchers suggest that NIST mini-sensors could be used to make magnetocardiograms, a supplement or alternative to electrocardiograms. Further tests of the NIST sensors at PTB are planned.

Da:

https://www.theengineer.co.uk/content/news/tiny-magnetic-sensor-tracks-human-heartbeat?utm_source=content_recommendation&utm_medium=blueconic