Исследователи разработали квантовый датчик для магнитокардиографии с уникальным миллиметровым разрешением. Нарушения при прохождении электрического тока через сердце вызывают многие проблемы в организме и могут привести к смерти. Ученые разработали новый датчик для сверхчувствительного прибора, который неинвазивно измеряет даже самые слабые токи.

Большинство способов точного измерения электрических токов в сердце требует инвазивного вмешательства и воздействия радиации. Магнитокардиография (МКГ) — многообещающий альтернативный подход. В этой технике ученые измеряют слабые магнитные поля вблизи сердца. Процедура может проводиться бесконтактно, но для этого требуются чувствительные датчики.

Исследователи из Токийского технологического института разработали новую установку для выполнения МКГ с высоким разрешением. Для измерения они использовали квантовый датчик на основе из азотно-замещенных вакансий в алмазе. Это один из возможных дефектов, который формируется при замене одного из атомов углерода на азот.

Схема установки. Изображение: Keigo Arai et al., Communications Physics

Такие вакансии действуют как специальные магнитные «центры», чувствительные к очень слабым магнитным полям, говорят авторы работы. Чтобы «снять показания» с устройства, ученые используют флуоресценцию. Квантовый датчик легко поглощает свет на определенных частотах, а затем переизлучает их на других частотах. При этом интенсивность света, исходящего от азотных вакансий, зависит от напряженности и направления внешнего магнитного поля.

В своей установке ученые использовали 532-нанометровый (зеленый) лазер для возбуждения алмазного датчика и фотодиод для улавливания переизлучаемых фотонов. Испытания показали, что прибор для МКГ обеспечивает беспрецедентное разрешение 5,1 мм. С его помощью ученым удалось создать подробные двумерные карты сердечных токов у лабораторных крыс.

Ученые надеются, что новый прибор поможет раньше диагностировать, лучше изучать и лечить различные заболевания сердца и другие проблемы со здоровьем.