开云-Spectrum仪器数字化仪应用：通过量子传感器控制假肢

[导读]凡是，我们需要经由过程辨认人体发出的旌旗灯号来节制假肢。今朝，经由过程植入电极的体例节制假肢是最为遍及的手艺。但是，这类侵入式方式极可能致使电极的退化或移位。 中国北京，2024年12月4日讯 —— 凡是，我们需要经由过程辨认人体发出的旌旗灯号来节制假肢。今朝，经由过程植入电极的体例节制假肢是最为遍及的手艺。但是，这类侵入式方式极可能致使电极的退化或移位。位在德国斯图加特的多学科结合体 QHMI 研发了一种全新的方式，他们经由过程量子传感器检测细小且快速的神经旌旗灯号。活络的量子磁力计被置在体外，经由过程皮肤实现神经旌旗灯号的丈量。今朝，科学家们正在利用Spectrum 仪器所供给的超高速数字化仪(M5i.3357)和肆意波形产生器(M4x.6631)对旌旗灯号进行建模，并终究设计出所需的专用集成电路（ASIC）和光子集成电路（PIC）。 图（一）移动假肢新体例，经由过程皮肤上的量子传感器取代了体内的电极 斯图加特年夜学“Cluster4Future QSens”项目负责人兼QHMI同盟资深科学家Jens Anders暗示：“这是量子传感器探针在实际糊口中的初次利用。由于肌肉在10至100皮特（picoTeslas）之间的磁场比地球磁场小6个数目级。迄今为止，还没有任何方式可以或许以非侵入性的体例检测出肌肉中如斯细小的磁转变。测试注解，我们传感器的活络度，足以经由过程皮肤检测到肌肉中的神经旌旗灯号。理论上来讲，诸如神经旌旗灯号较少的上臂肌肉也一样合用。今朝，我们正在尽力晋升传感器对飞米（femtoTesla）级别磁场转变的活络度，从而在不粉碎皮肤的环境下探测到年夜脑中的旌旗灯号。” 这项手艺的焦点是一个由钻石薄片制成的光学检测磁共振（ODMR）装配。钻石中掺入了含有净电子自旋的氮空位中间（NV 中间）。是以，其感化就犹如细小的条形磁铁。当绿色激光照上时，就会发出红色荧光旌旗灯号。经由过程插手恰当的微波磁场，这类荧光旌旗灯号就会对外部磁场表示得很是敏感，可以用来精准丈量神经旌旗灯号。 图（二）带有定制化集成电路和量子传感器的测试PCB 图（三）用显微镜测试PCB上的ASIC 节制氮空位中间自旋所需的微波磁场是由适合的线圈发生，并由微波发射器驱动。这个发射器的基带旌旗灯号由肆意波形产生器（AWG）发生，以供给所需的载波旌旗灯号相位和幅度调制，使激起旌旗灯号在抱负的尝试前提下加倍不变。随后，带有神经磁场信息的荧光旌旗灯号会由光电二极管捕捉、放年夜、滤波和数字化，以便进行高级旌旗灯号处置。 Spectrum仪器公司的产物可以或许在浩繁竞品中多颖而出的缘由有良多。起首，它们具有极高的动态规模且噪音机能表示极佳，这对捕获微弱旌旗灯号相当主要。其次，产物速度很是快，可以或许捕获与高级脉冲激起方案相干的快速旌旗灯号，这就需要带宽最少跨越100 MHz以上。第三，从机能与价钱的角度来看，Spectrum仪器的产物具有极高的性价比。最后，高在行业基准的五年质保加倍使人安心。一般来说，假如研究中的组件在五年内破坏，很难取得资金来改换故障装备。 M5i.3357数字化仪旗舰产物，采样率为10 GS/s，分辩率为12位畅销产物AWG M4x.6631，输出率为1.25 GS/s，分辩率为16位 今朝，量子传感器探头约为一个火柴盒巨细。将来，其体积将缩小至1立方厘米摆布，并将与电子处置器和电池配合置放在一个年夜号火柴盒巨细的节制盒中。其方针是经由过程微电子和光子集成手艺进一步缩小节制盒，耽误电池寿命，使装备电池的利用时候可以或许长达一天。该系列假肢估计在将来3、4年可投入利用。 图二与图三版权均为斯图加特年夜学Max Kovalenko所有 关在Spectrum仪器 Spectrum仪器公司成立在1989年，采取怪异的模块化理念设计和出产了200多种数字化仪和产生器产物，此中包罗PC卡（PCIe和PXIe）和自力的以太网装备（LXI）。三十多年来，Spectrum仪器的客户遍及全球，产物也被浩繁行业的领军企业和知名年夜学利用。Spectrum仪器总部位在德国汉堡四周，旗下产物均享受5年质保和来自工程师团队的出色办事。更多详情，请拜候公司官网www.spectrum-instrumentation.com 。

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