Как измерить магнитное поле человека

Понедельник, 29 Август 2016 09:09
И такие люди-феномены бывают... И такие люди-феномены бывают...

Магнитное поле тела человека создается токами, генерируемыми клетками сердца и коры головного мозга. Оно исключительно мало - в 10 млн. - 1 млрд. раз слабее магнитного поля Земли. Для его измерения используют квантовый магнитометр. Его датчиком является сверхпроводящий квантовый магнитометр (СКВИД), на вход которого включены приемы и с катушки. Этот датчик измеряет сверхслабый магнитный поток, пронизывающий катушки.

Чтобы СКВИД работал, его надо охладить до температуры, при которой появляется сверхпроводимость, т.е. до температуры жидкого гелия (4 К). Для этого его и приемные катушки помещают в специальный термос для хранения жидкого гелия - криостат, точнее, в его узкую хвостовую часть, которую удается максимально близко поднести к телу человека.

В последние годы после открытия "высокотемпературной сверхпроводимости" появились СКВИДы, которые достаточно охлаждать до температуры жидкого азота (77 К). Их чувствительность достаточна для измерения магнитных полей сердца.

Магнитное поле, создаваемое организмом человека, на много порядков меньше, чем магнитном поле Земли, его флуктуации (геомагнитный шум) или поля технических устройств.

Существуют два подхода к устранению влияния шумов. Наиболее радикальный - создание сравнительно большого объема (комнаты), в котором магнитные шумы резко уменьшены с помощью магнитных экранов. Для наиболее тонких биомагнитных исследований (на мозге) шумы необходимо с шикать примерно в миллион раз, что может быть обеспечено многослойными стопками из магнитомягкого ферромагнитного сплава (например, пермаллоя). Экранированная комната - дорогостоящее сооружение, и лишь крупнейшие научные центры могут позволить себе себе их сооружение. Количество таких комнат в мире в настоящее время исчисляется единицами.

Есть и другой, более доступный способ ослабить влияние внешних шумов. Он основан на том, что в большинстве своем магнитные шумы в окружающем нас пространстве порождаются хаотическими колебаниями (флуктуациями) земного магнитного поля и промышленными электроустановками. Вдали от резких магнитных аномалий и электрических машин магнитное поле хотя и флуктуирует со временем, но пространственно однородно, слабо меняясь на расстояниях, сравнимых с размерами человеческого тела. Собственно же биомагнитные поля быстро ослабевают при удалении от живого организма. Это означает, что внешние поля, хотя и намного более сильные, имеют меньшие градиенты (т.е. скорость изменения с удалением от объекта), чем биомагнитные поля.

Приемное устройство прибора со сквидом в качестве чувствительного элемента изготовляется так, что оно чувствительно только к градиенту магнитного поля, - в этом случае прибор называют градиометром. Однако часто внешние (шумовые) поля обладают все же заметными градиентами, тогда приходится применять прибор, измеряющий вторую пространственную производную индукции магнитного поля - градиометр второго порядка. Такой прибор можно применять уже в обычной лабораторной обстановке. Но все же и градиометры предпочтительно применять в местах с "магнитно-спокойной" обстановкой, и некоторые исследовательские группы работают в специально сооружаемых немагнитных домах в сельской местности.

В настоящее время интенсивные биомагнитные исследования ведутся как в магнитоэкранированных комнатах, так и без них, с применением градиометров. В широком спектре биомагнитных явлений есть много задач, допускающих разный уровень ослабления внешних шумов.

Видео по теме:

 

Прочитано 1408 раз

...

Похожие материалы (по тегу)

  • Выявлены останки древнейших предков людей, живших вместе с динозаврами

    Палеонтологи нашли на юге Англии останки небольшого крысоподобного существа, которое жило на Земле примерно 145 миллионов лет назад, в эпоху динозавров, и является на сегодня самым древним родичем человека.

  • Ученые доказали, что 3 тысячи лет назад Землю постигла загадочная аномалия

    Магнитное поле Земли, генерируется около 3000 км ниже наших ног в жидком железном сердечнике, пронизывающем всю нашу планету и распространяется далеко в космос - защищает жизнь на Земле и спутники на орбите от вредного излучения Солнца. Но этот защитный эффект далек от постоянного, так как напряженность поля значительно меняется как в пространстве, так и во времени...

  • Ученые раскрыли тайны древнейших арктических поселений

    Исследователи из Санкт-Петербурга проанализировали отметины на костях мамонта Жени, найденного в 2012 году вблизи полярной станции Сопочная Карга, и установили, что они являются следами охоты древнего человека. Возраст находки составляет не менее 45 тысяч лет, а значит, люди жили и охотились в Арктической Сибири намного раньше, чем считалось прежде.

  • Археологи поведали о древнейшей европейской "мегабитве"

    На старейшем в Европе поле брани археологи откопали новые подсказки о том, кто же все-таки принимал участие в битве, состоявшейся 3250 лет назад. Тогда две огромные армии встретились у речной переправы. Тысячи воинов сошлись в кровавой схватке, которая длилась, скорее всего, один день. Они яростно сражались, используя самое современное на то время оружие из дерева, камня и бронзы...

  • Тайны будущего: союз киборга и человека

    Идея напрямую совместить живой и электронный мозг уже не первое десятилетие будоражит умы ученых по всему миру. Современные нейроимпланты позволяют воплотить ее в жизнь, однако так ли они совершенны, как кажется на первый взгляд?..