High-Tc SQUIDs for Biomedical Applications: Immunoassays, Magnetoencephalography, and Ultra-Low Field Magnetic Resonance Imaging

این پایان‌نامه وظیفه چالش برانگیز توسعه دستگاه‌های تداخل کوانتومی ابررسانا با دمای بحرانی بالا (SQUIDs با Tc بالا) و استفاده از آنها به عنوان حسگر برای کاربردهای زیست پزشکی، از جمله سنجش ایمنی مغناطیسی، مغناطیسی مغز و تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) را شرح می‌دهد. بخش اول این کار توسعه ایمونواسی سریع مغناطیسی را مورد بحث قرار می دهد که می تواند برای بهبود حساسیت یا ایجاد سیستم های تشخیصی جدید و منحصر به فرد مورد استفاده قرار گیرد. بخش دوم نشان می‌دهد که SQUID‌های با Tc بالا ممکن است مغناطیس‌سفالوگرافی را در دسترس‌تر کنند، بنابراین زمینه مغناطیسی مغزی مبتنی بر SQUID بالا را برای ثبت عملکردهای مغز باز می‌کند. این تکنیک را می توان با MRI میدان بسیار کم که در قسمت آخر مورد بحث قرار گرفته است، ترکیب کرد. این ترکیب ممکن است یک ابزار منحصر به فرد جدید برای مطالعات عملکرد مغز ارائه دهد. این کار صرفاً فناوری موجود را بهبود نمی‌بخشد، بلکه امکاناتی را برای دستگاه‌ها و تکنیک‌های پزشکی پیشرفته جدید می‌گشاید.

This thesis describes the challenging task of developing high critical temperature superconducting quantum interference devices (high-Tc SQUIDs) and using them as sensors for biomedical applications, including magnetic immunoassays, magnetoencephalography and magnetic resonance imaging (MRI). The first part of this work discusses the development of fast magnetic immunoassays, which can be used to improve the sensitivity, or to create new, unique point-of-care diagnostics systems. The second part shows that high-Tc SQUIDs might make magnetoencephalography more available, thus opening the field of high-Tc SQUID-based magnetoencephalography for recording brain functions. This technique can be combined with ultra-low field MRI which is discussed in the last part. This combination may provide a new unique tool for studies of brain functions. This work does not simply improve on existing technology but opens possibilities for novel advanced medical devices and techniques.