В Российском квантовом центре (РКЦ) начала работать уникальная экспериментальная установка – безмагнитная камера, которая обеспечивает значительную изоляцию от магнитного поля Земли и внешних магнитных полей. Она будет использоваться для создания и экспериментальной отработки сверхчувствительных магнитных сенсоров, необходимых для медицины и ряда других областей. Стоимость установки составила 275 тыс. евро.
«Мы создаем эти сенсоры для медицинских целей – они будут использоваться для контроля магнитных полей сердца. Этот метод намного информативнее и точнее обычной электрокардиографии, он позволит, например, за сутки предсказать инфаркт и заранее предпринять все необходимые меры», – поясняет генеральный директор РКЦ Руслан Юнусов.
По данным ВОЗ, болезни сердца и сосудов уносят жизни 17 миллионов человек в год. Правильная, точная и своевременная диагностика болезней сердца крайне необходима. В последние годы, наряду с традиционной ЭКГ, медики все активнее используют магнитную кардиографию (МКГ), основанную на измерении магнитных полей сердца. Исследования показывают, что МКГ позволяет заранее «увидеть» патологические изменения, недоступные обычной ЭКГ. По своей информативности этот метод превосходит ультразвуковое исследование сердца, приближаясь по эффективности к позитронно-эмиссионной томографии.
В современных установках для магнитной кардиографии используются сверхпроводящие магнитные сенсоры (СКВИДы), для которых нужна сложная в обслуживании криогенная система. Магнитокардиограф, основанный на этой системе, сегодня стоит от $1 до $1,5 млн. Все это сдерживает распространение МКГ, которая могла бы совершить революцию в профилактике кардиологических заболеваний.
Группа доктора физико-математических наук Владимира Белотелова из Российского квантового центра создает сенсоры, которые помогут выйти из этого тупика. Сверхчувствительные сенсоры из монокристаллических пленок ферритов-гранатов работают при комнатной температуре, имеют небольшие размеры, при соответствующей настройке «игнорируют» внешние магнитные поля. По оценке ученых, магнитокардиограф на базе таких сенсоров может стоить примерно в 100 раз дешевле, чем устройство на базе СКВИДов. Тонкопленочные кардиографы могут быть использованы для постоянного мониторинга состояния людей на работе, и, возможно, даже дома.
В 2014 году проект «Сверхчувствительные сенсоры магнитного поля для магнитокардиографии» под руководством Белотелова получил трехлетний грант Российского научного фонда в размере 25 млн рублей в год. Уже готовы первые образцы сенсоров, однако для их калибровки и настройки требуется «магнитный вакуум». Стены магнитонепроницаемой комнаты, внутри которой смогут работать два-три экспериментатора одновременно, сделаны из пермаллоя – сплава никеля и железа, который практически «непрозрачен» для магнитного поля.
«Мы выбирали нужный нам коэффициент подавления – это где-то три порядка величины, то есть магнитное поле внутри камеры слабее в тысячу раз», – говорит доктор Владимир Белотелов.
Сейчас ученые уже начинают первые эксперименты с магнитными сенсорами. В скором времени они попытаются «услышать» магнитное поле сердца у подопытных животных – крыс и мышей, а затем перейдут к измерениям магнитного поля сердца человека.
Пресс-служба Российского квантового центра
