Ученые разработали инновационный магнитный датчик для неинвазивной диагностики

Команда ученых НИТУ «МИСиС» представила новый магнитный датчик, действующий по принципу камертона. Он способен улавливать слабые магнитные поля вплоть до магнитных сигналов сердца человека.

Благодаря простоте изготовления и дешевизне, изобретение ученых может стать серьезным конкурентом современным магнитным датчикам, применяемым для неивазивной диагностики. Статья о разработке опубликована в журнале Magnetism and Magnetic Materials.

Переход к бесконтактной, не требующей физического проникновения в организм диагностике заболеваний – один из важных трендов в развитии современной медицины. Одним из таких неинвазивных методов является магнитная диагностика. Токи, протекающие в таких органах человека как сердце, мозг и нервная система, генерируют очень слабые магнитные поля. Улавливая эти сигналы, возможно диагностировать на ранних стадиях ряд серьезных заболеваний: ишемическая болезнь сердца, рассеянный склероз, болезнь Альцгеймера, шизофрения и т.д.

Команда ученых кафедры материаловедения полупроводников и диэлектриков НИТУ «МИСиС» разработала и запатентовала датчик, который может существенно упростить и удешевить процесс магнитной диагностики. Датчик основан на материалах, способных преобразовывать слабое колебание внешнего магнитного поля в электрический сигнал (они называются композитными мультиферроиками). Композитный мультиферроик состоит из кристалла ниобата лития (LiNbO3) и сверхпрочных «металлических стекол» (Метглас). Это сочетание материалов было разработано НИТУ «МИСиС» в сотрудничестве с Университетом Авейру (Португалия).
Датчик, разработанный учеными, имеет форму камертона, то есть, он раздвоен на конце.

«Принцип работы можно описать следующим образом: при нахождении данного сенсора в слабо изменяющемся внешнем магнитном поле происходит изгиб каждого из зубьев плоского камертона в противоположных направлениях. Изгиб приводит к появлению разности потенциалов на электрических контактах структуры, причем возникающие заряды складываются. При воздействие на сенсор других сигналов, например акустических вибраций, которые являются паразитными для работы датчика, изгиб каждого из зубьев плоского камертона происходит в одном направлении и наведенный сигнал вычитается», – рассказывает один из разработчиков датчика, аспирант кафедры материаловедения полупроводников и диэлектриков НИТУ «МИСиС» Андрей Турутин.

На сегодняшний день для магнитной диагностики используются, в основном, СКВИДы (сверхпроводящие квантовые интерферометры). Однако высокая сложность конструкции вынуждает постоянно их охлаждать для стабильной работы. В отличие от них, созданный учеными датчик работает при комнатной температуре. К тому же, он очень компактен – рабочая его часть не превышает 3 см в длину.