Миниатюрный алмазный датчик зарегистрировал магнитные сигналы сердца

Физики Майнцского университета имени Иоганна Гутенберга (JGU) под руководством д-ра Арне Виккенброка продемонстрировали технологию, позволяющую измерять биомагнитные сигналы сердца — без электродов на коже и без криогенного охлаждения — с помощью крошечного алмазного кристалла. Работа опубликована в Science Advances 16 сентября 2026 года и описана на SciTechDaily 27 сентября 2026 года.

Чем магнитокардиография отличается от ЭКГ

Стандартная ЭКГ регистрирует электрическую активность сердца через электроды, прикреплённые к коже. Магнитокардиография (МКГ) — принципиально другой метод: она фиксирует магнитные поля, возникающие в результате тех же самых электрических токов в сердечной мышце.

Магнитное поле сердца проникает сквозь тело и не зависит от состояния кожи и электрического импеданса тканей. Это открывает возможности для мониторинга, которые недостижимы с помощью ЭКГ:

• трёхмерная реконструкция системы проведения электрических импульсов сердца;
• бесконтактный мониторинг — без присоединения электродов к коже;
• пренатальное разделение сигналов матери и плода для мониторинга сердцебиения плода;
• интраоперационный мониторинг нервов в незащищённой среде.

Проблема традиционных МКГ-систем и алмазное решение

До сих пор МКГ требовала либо громоздких SQUID-детекторов (сверхпроводящих квантовых интерференционных устройств) с жидким гелием при −269°C, либо атомарных магнетометров с паровыми ячейками, чувствительных к внешним магнитным полям. И то и другое — дорогостоящее, нетранспортабельное оборудование.

Алмазный квантовый датчик использует так называемые NV-центры (nitrogen-vacancy, «дефекты с азотом и вакансией») — атомные дефекты в кристаллической решётке алмаза, чрезвычайно чувствительные к магнитным полям. Их принципиальное преимущество: работа при комнатной температуре без какого-либо охлаждения.

Созданный в Майнце прибор включает алмазный кристалл в форме усечённой пирамиды объёмом менее 0,5 кубического миллиметра — примерно с рисовое зёрнышко. Сенсор встроен в волоконно-оптический зонд портативного размера — по конструкции напоминающий эндоскоп.

Что зафиксировали на людях

Команда DIAQNOS провела измерения на добровольцах-людях — впервые для этого класса алмазных датчиков. Прибор успешно зарегистрировал магнитокардиограмму: характерные волны PQRST сердечного цикла, отчётливо различимые в магнитном сигнале.

Чувствительность сенсора составила около 70 фемтотесла на квадратный корень из герца (70 фТ/√Гц). Для сравнения: магнитное поле сердца — порядка 50–100 пикотесла, то есть в 700–1400 раз выше этого порога.

Авторы признают, что SQUID-системы пока превосходят алмазные датчики по чувствительности. Однако они подчёркивают ключевое преимущество своего решения: компактность, портативность и отсутствие необходимости в криогенном оборудовании.

«NV-магнетометры характеризуются быстрой инициализацией, отличной биосовместимостью и стабильной работой в широком температурном диапазоне. Это делает их особенно привлекательными для биомедицинских применений», — отметил Виккенброк.

Перспективы и следующие шаги

Для повышения чувствительности команда работает над адаптацией магнитных концентраторов поля — структур, направляющих силовые линии магнитного поля в алмаз, что усиливает сигнал на несколько порядков.

Читайте также: исследовании механизма наследственной аритмии.

Если чувствительность удастся довести до уровня клинической МКГ, алмазный зонд может стать принципиально новым инструментом не только для кардиологии — стимулятором аналогичных разработок для магнитоэнцефалографии (измерения мозговых сигналов), мониторинга нервных потоков и неонатального мониторинга.