Алмазный сенсор улавливает магнитные сигналы сердца ⚡ экспресс
Продемонстрировано прямое бесконтактное детектирование магнитных сигналов сердца человека с помощью квантовых сенсоров на NV-центрах в алмазе. Использованы три конфигурации с регистрацией магнитокардиограмм в экранированных и неэкранированных условиях; сигналы усреднены по сотням и тысячам сердечных сокращений. Компактные комнатные сенсоры обладают чувствительностью 6–26 пТ/√Гц при активном объёме менее 0,5 мм³, что определяет достигнутый уровень измерений. Хотя на данном этапе требовалось усреднение, эти характеристики уже указывают на возможность детектирования одиночного кардиоцикла. Для перехода к практическому клиническому использованию вне экранирующих камер реализована градиентометрия на NV-центрах, обеспечивающая эффективное подавление синфазных шумов благодаря малому сенсорному объёму. Полученные результаты в различных магнитных средах создают основу для внедрения квантовых сенсоров в медицинскую диагностику, включая МКГ и магнитную энцефалографию.
Крошечный дефект в алмазе — словно микроскопическое ухо, способное уловить магнитное «дыхание» сердца. Такие сенсоры работают при комнатной температуре и не больше песчинки.
Чтобы услышать слабый сигнал в шумной комнате, инженеры использовали два датчика: как наши уши сравнивают звук, чтобы вычленить речь, так и пара алмазных «ушей» вычитает магнитный фон. Это позволило записать магнитокардиограмму без громоздкой экранировки.
Ирония в том, что датчиком служит не идеальный алмаз, а его изъян — атом азота рядом с пустотой в решетке. Именно этот дефект под светом оптической спектроскопии превращается в сверхчувствительный элемент. В перспективе такие сенсоры могут стать основой бесконтактных диагностических пластырей — дешевле и портативнее традиционных магнитометров.
🎯 Впервые магнитный пульс сердца поймали в 1963 году — установка была размером с автомобиль и требовала дорогой магнитной изоляции.
🎬 Медицинский трикодер из «Звёздного пути» ближе, чем кажется: компактный алмазный сенсор считывает магнитные ритмы без прикосновения.