Японские исследователи разработали алмазные датчики с азото-замещенными вакансиями для магнитокардиографии. Неинвазивный метод позволяет получать подробные двумерные карты электрических токов сердца с разрешение 5,1 мм, а датчики могут оставаться эффективными даже при комнатной температуре. Статья опубликована в журнале Communications Physics.
Проблемы с сердцем, такие как тахикардия и фибрилляция, возникают в основном из-за нарушений прохождения электрического тока через сердечную мышцу. Измерения этих токов как правило требуют инвазивных процедур и воздействия рентгеновского излучения. Однако есть и другие варианты, например магнитокардиография (МКГ). Этот метод заключается в обнаружении мельчайших изменений магнитного поля около сердца, вызванных сердечными токами, что можно сделать бесконтактным способом. С этой целью были разработаны различные типы квантовых сенсоров. Однако их пространственное разрешение ограничено сантиметровыми масштабами. Более того, каждый из этих датчиков имеет немало практических ограничений, таких как размер и рабочая температура.
Теперь ученые из Токийского технологического института разработали новую установку для выполнения МКГ с более высоким разрешением. Они создали алмазный квантовый сенсор с азото-замещенными вакансиями, которые действуют как специальные магнитные центры, чувствительные к слабым магнитным полям, создаваемым сердечными токами. Кроме того, датчик обладает флуоресцентными свойствами — поглощает свет определенной длины волны и светится. При этом интенсивность света, переизлучаемого азото-замещенными вакансиями, изменяется в зависимости от напряженности и направления внешнего магнитного поля.
Установка МКГ включает зеленый лазер, который возбуждает алмазный датчик и фотодиод, улавливающий переизлучаемые фотоны. Специальная математическая модель точно сопоставляет захваченные фотоны с соответствующими магнитными полями и, в свою очередь, с сердечными токами, ответственными за них.
С пространственным разрешением 5,1 мм система создает подробные двумерные карты сердечных токов. Алмазный датчик может работать при комнатной температуре, что позволяет располагать его очень близко к сердцу. Установка может стать многообещающим инструментом для понимания многих проблем с сердцем, а также других процессов в организме, связанных с электрическими токами.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
