Новый магнитный датчик позволяет увидеть слабые изменения магнитных полей от сердца и других органов.

Мы привыкли, что когда нам ставят диагноз, нас колют и режут – в том смысле, что берут кровь, делают биопсию и пр. Но кроме колюще-режущих методов диагностики есть и неинвазивные, вроде электрокардиографии (ЭКГ) или компьютерной томографии. И кому-то, может быть, приходила в голову мысль, что хорошо бы, чтобы вся диагностика была неинвазивной и безболезненной.

Магнитный датчик-«камертон» с композитным мультиферроиком. (Фото: Andrei V.Turutin et al., Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2019)

На самом деле такие методы активно развиваются, и одно из самых перспективных направлений здесь – магнитная диагностика. Сердце, мозг и нервная система в целом генерируют слабые магнитные поля. Считается, что, улавливая изменения в этих магнитных полях, можно поймать на ранних этапах такие болезни, как ишемическая болезнь сердца, рассеянный склероз, болезнь Альцгеймера, шизофрения и т. д.

Сотрудники НИТУ «МИСиС» и Университета Авейру разработали и запатентовали датчик для магнитной диагностики, сделанный из материалов, которые преобразовывают слабое колебание внешнего магнитного поля в электрический сигнал. Такие материалы называются композитными мультиферроиками. В новом устройстве использован композитный мультиферроик из кристалла ниобата лития (LiNbO₃) и сверхпрочных «металлических стекол» (Метглас).

Датчик похож на камертон, будучи раздвоен на конце. По словам Андрея Турутина, одного из разработчиков датчика, работает он так: в слабо изменяющемся внешнем магнитном поле зубья плоского «камертона» изгибаются в противоположных направлениях. Изгиб приводит к появлению разности потенциалов на электрических контактах структуры, причем возникающие заряды складываются. Если на сенсор действуют посторонние сигналы, например, акустические вибрации, зубья изгибаются в одном направлении и наведенный сигнал вычитается. Более детально устройство описано в статье в Journal of Magnetism and Magnetic Materials.

На сегодняшний день для магнитной диагностики используются преимущественно так называемые СКВИДы – сверхпроводящие квантовые интерферометры. Однако они весьма сложны в устройстве, и для стабильной работы их нужно постоянно охлаждать. В отличие от них новый датчик работает при комнатной температуре и к тому же очень компактен – рабочая его часть не превышает 3 см в длину. Благодаря простоте и дешевизне он может довольно быстро найти своё место в повседневной клинической практике. 

По материалам пресс-службы НИТУ «МИСиС»