Pintar Pelajaran Sensor Mungil Bisa Mendeteksi Acara Magnetik Di Otak Manusia

Sensor Mungil Mampu Mendeteksi Aktivitas Magnetik Di Otak Manusia - Sebuah miniatur sensor atom berbasis magnetik  yang telah dikembangkan oleh National Institute of Standards and Technology (NIST) telah mengatakan tonggak penelitian penting dengan berhasil mengukur acara otak manusia. Percobaan yang dilaporkan ahad ini memverifikasi potensi sensor untuk aplikasi biomedis menyerupai mempelajari proses mental dan berbagi pemahaman wacana penyakit saraf.

NIST dan ilmuwan Jerman  menggunakan sensor NIST untuk mengukur gelombang alfa di otak yang berafiliasi dengan orang yang sedang membuka dan menutup mata mereka, serta sinyal yang dihasilkan dari rangsangan di tangan. Pengukuran ini diverifikasi dengan membandingkan sinyal yang direkam memakai SQUID (Superconducting Quantum Interference Device). SQUID yaitu magnetometer paling sensitif di dunia yang sudah tersedia secara komersial dan dianggap sebagai ”standar emas” untuk percobaan tersebut.  Mini-sensor NIST sedikit kurang sensitif untuk dikala ini, tetapi mempunyai potensi kinerja yang sebanding sekaligus mengatakan potensi laba dalam ukuran, portabilitas dan biaya.

Hasil studi memperlihatkan mini-sensor  NIST  kemungkinan berkhasiat dalam magnetoencephalography (MEG), mekanisme non-invasif yang mengukur medan magnet yang dihasilkan oleh acara listrik di otak. MEG dipakai untuk penelitian dasar pada proses perseptual dan kognitif pada orang sehat serta skrining dari persepsi visual pada bayi yang gres lahir dan acara pemetaan otak sebelum operasi untuk mengangkat tumor atau mengobati epilepsi. MEG juga mungkin berkhasiat pada jaringan otak berbasis komputer.

chip sensor NIST. (Credit: Knappe/NIST)

MEG dikala ini bergantung pada rangkaian SQUID yang dipasang pada  helm berat  berbentuk termos yang berisi pendingin kriogenik alasannya SQUID bekerja paling baik pada suhu  minus 269 derajat Celcius. Ukuran chip sensor NIST hamper seukuran dengan gula kubus dan beroperasi pada suhu kamar, sehingga lebih ringan dan fleksibel kalau dibandingkan dengan helm MEG. NIST juga akan lebih murah untuk diproduksi secara massal dibandingkan dengan magnetometer atom yang ada dikala ini, dimana magnetometer tersebut lebih besar dan lebih sulit untuk dibentuk dan dirakit.

“Kami sedang fokus pada pembuatan sensor yang kecil, menciptakan mereka bersahabat dengan sumber sinyal, dan menciptakan mereka lebih gampang dibentuk dan rendah biaya,” kata rekan penulis dari NIST, Svenja Knappe. ”Dengan menciptakan sistem yang murah, anda sanggup mempunyai satu alat ini di setiap rumah sakit untuk menguji cedera otak traumatis dan satu untuk setiap tim sepak bola.”

Mini-sensor ini terdiri dari sebuah wadah yang terdiri dari sekitar 100 milyar atom rubidium dalam gas, laser inframerah dan serat optik  dengan daya energi rendah  yang dipakai untuk mendeteksi sinyal cahaya yang mencatat kekuatan medan magnet. Atom menyerap lebih banyak cahaya dengan meningkatnya medan magnet. Sensor ini telah dikembangkan semenjak dipakai untuk mengukur acara jantung insan pada tahun 2010. Ilmuwan NISTmendesain ulang pemanas yang menguapkan atom dan beralih ke aneka macam jenis serat optik untuk meningkatkan kejelasan sinyal.

Percobaan terhadap otak dilakukan di akomodasi magnetis terlindung di Physikalisch Technische Bundesanstalt (PTB), Berlin, Jerman, yang mempunyai acara berkelanjutan dalam pencitraan bio magnetik memakai subjek manusia. Sensor NIST bisa mengukur sinyal magnetik dari sekitar 1 picotesla (1/1trilyun tesla), sebagai perbandingan, medan magnet bumi 50 juta kali lebih besar lengan berkuasa (1/50 milyar tesla) yang juga berhasil di deteksi oleh sensor NIST. Ilmuwan NIST berharap sanggup meningkatkan kinerja mini-sensor menjadi sepuluh kali lipat dengan meningkatkan jumlah cahaya yang terdeteksi. Perhitungan memperlihatkan sebuah sensor yang dikuatkan sanggup menyamai sensitivitas SQUID. Ilmuwan NIST juga bekerja pada sistem multi-sensor pencitraan magnetik awal untuk menguji aplikasi klinis yang relevan.

Referensi Jurnal :

T. H. Sander, J. Preusser, R. Mhaskar, J. Kitching, L. Trahms, S. Knappe. Magnetoencephalography with a chip-scale atomic magnetometer. Biomedical Optics Express, 2012; 3 (5): 981 DOI: 10.1364/BOE.3.000981

Artikel ini merupakan terjemahan dari bahan yang disediakan oleh National Institute of Standards and Technology (NIST) via Science Daily. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.