تحقیق درباره SQUID

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 13

SQUID

Superconducting Quantum Interference Device

ثبت میدان‌های مغناطیسی ضعیف خارج از سر انسان که Magnetoencephalanography(MEG) نامیده میشود در اواخردهه 1960 تقریباً 40 سال بعد از ابداع کاربرد EEG در بدن انسان صورت گرفت. اولین ابزار در این راستا، سیم پیچ مگنومتر با حدود 2 میلیون دور سیم بود. از این وسیله برای آشکارسازی Magnetic alpha rhythm بوسیله متوسط سیگنال‌های الکتریکی alpha بعنوان مرجع زمانی بود. اما استفاده از MEG با ورود مگنتومترهای SQUID در اوایل دهه 1970 جنبه عملی‌تری پیدا کرد. با استفاده از این تکنیک سیگنال‌های مغناطیسی بدون نیاز به در نظر گرفتن سیگنال‌های الکتریکی، قابل ردیابی و آشکارسازی شده‌اند. پیشرفت‌های سریعی از آن موقع تاکنون رخ داده است مانند آرایه حسگرهایی که کل جمجمه را پوشش میدهند و اکنون در بازار در دسترس هستند و به موازات آن روش‌های آنالیز سیگنال‌های متفاوتی در حال تکوین و توسعه هستند. در حال حاضر دهها لابراتور در دنیا به این سیستم‌ها مجهز شده‌اند و کاربردهای کلینیکی آنها برای فهم بیشتر سیستم مغز انسان در حال فعالیت هستند.

ریچارد کایتون اولین کسی بود که به فعالیت های الکتریکی مغز پی برد. او نتیجه مطالعه خود را که روی خرگوش و میمون انجام داده بود در نشریه British Medical Journal, 2:278, 1875 به چاپ رساند. بعد از او هانس برگر استاد روان شناسی دانشگاه جنا، اولین مطالعات را روی انسان انجام داد که نتایج را در Überdas Elektrenkephalogrammdes MenschenArch. Psychiatr. Nervenkr., 87:527-570, 1929 به چاپ رسانید. در اوایل دهه 60 میلادی، جیم زیمرمان SQUID را معرفی نمود و اولین نمونه کاربرد آن در MCG در سال 1969 روی بدن انسان آزمایش شد.

انواع شیوه ها

بدن انسان میدان های مغناطیسی بسیار کوچکی تولید میکند که اندازه گیری آن در امر تشخیص بیماری ها و کاربردهای بیومغناطیس اهمیت بسیاری دارد. این کاربردها در سه شاخه اصلی عبارتند از:

Magnetoencephalanography

Magnetocardiography

Magnetoneurography

Gastroenterology

Magnetopneumography

Live iron suspectometry

در اینجا خلاصه ای از عملکرد و کاربردهای بیومغناطیس ذکر میشود.

1- Magnetoencephalanography(MEG)

منبع اصلی سیگنالهای بیومغناطیس، غالبا شار جریان درون سلولی است که ناشی از تحریکات عصبی یا ماهیچه ای است.این سلولها منبع جریان هستند و مدار آنها با عبور جریان از توده حجمی فراسلولی کامل میشود. این شارش میدان الکتریکی تولید میکند که توسط روش EEG قابل اندازه گیری است. این جریان همچنین میدان مغناطیسی ضعیفی تولید میکند که قابل اندازه گیری است. مزیت اندازه گیری میدان مغناطیسی در این است که جریان های عمود بر سطح بدن اندازه گیری میشوند.این جریانها غالبا ناشی از شار جریان درون سلولی است که در مقابل شار جریان توده ای کمتر دچار اغتشاش شده است. بنابراین MEG تصویری دقیق تر از EEG تهیه میکند. البته هر دو روش مکمل یکدیگرند و میتوانند همزمممان استفاده شوند.

وسایل MEG

میدان مغناطیسی تولید شده توسط بافت مغزی 2 برابر ضعیف‌تر از میدان مشابه تولید شده توسط قلب است که آن هم کسر بسیار کوچکی از میدان مغناطیسی زمین است. برای جلوگیری از اختلال ناشی از میدان‌های خارجی مانند حرکت وسایل نقلیه، خطوط برق، فرستنده‌های رادیویی و ... بر سیگنال‌های بدست آمده، معمولاً این اندازه‌گیری‌ها در اتاق‌های حفاظت شده نسبت به میدان مغناطیسی انجام میشوند. این اتاق‌ها از لایه‌‌های متعدد آلومینیومی و mu-metal ساخته میشود. البته میتوان با استفاده از برخی تکنیک‌های خاص،‌ در اتاق‌های حفاظت نشده نیز این کار را انجام داد بگونه‌ای که این تکنیک‌ها سبب جبران اختلالات بوجود آمده میشودند هرچند جلوگیری از حضور این پارازیت‌ها از جبران کردن آنها بهتر است.

در این اتاق سوژه مورد نظر قرار میگرد و مگنتومتر که شامل آرایه SQUID ها است در هلیوم مایع (0C 269-) قرار دارد در نزدیکی سر بیمار قرار میگیرد. بدلیل بخار شدن سریع هلیوم مایع، این مخزن باید پیاپی پر شود. این عمل در پیشرفته‌ترین تکنولوژی در دسترس تقریباً هفته‌ای یک مرتبه است.

برای تعیین توزیع جریان در سر، میدان مغناطیسی باید در تمام نقاط اندازه گیری شود و برای نتیجه‌گیری بهتر، باید این عمل هم زمان با هم صورت گیرد. در اوایل دهه 1980 مگنتومترهای تک کاناله استفاده میشدند و این وسایل چندین روز طول میکشید تا نقشه کامل میدان را تهیه کنند. بعنوان مثال اولین نمونه واقعی MEG برای یک مریض اپیلپتیک 16 ساعت طول کشید. طبیعی است که جلوگیری از تغییر وضعیت فکری و هوشیاری او نسبت به رویدادهای مختلف غیر قابل اجتناب بوده است. اما با تکنولوژی جدید و استفاده از مگنتومتر های چند کاناله که به شکل کلاه تمام کاسه سر را پوشش میدهند، بدون حرکت سیستم، میتوان هم زمان از کل مغز در یک لحظه واحد کار اندازه‌گیری را به اتمام رسانید.

مگنتومترهای 122 کاناله جدید قادر هستند مشتق مماسی مؤلفه شعاعی میدان مغناطیسی Br را که عبارتند از و در دو جهت عمود بر هم در 61 منطقه همزمان با هم اندازه‌گیری کنند. اولین کمپانی هایی که چنین مگنتومترهایی که تمام کاسه سر را پوشش میدهند ساختند عبارتند از: (Biomagnetic Technologies (USA با 147 کانال، CTF (Canada) با 143 کانال، Neuromag Ltd, (Finland)با 306 و 122 کانال. سیستم های MEG کنونی معمولا از آرایه ای از سنسورهای SQUID هستند و تمام سر را می پوشانند

شکل 10- بالا: آرایه ای از SQUID ها به شکل کلاه خود که تمام جمجمه را پوشش میدهد. پایین: قسمت های مختلف سیستم MEG