客观日本

东工大等用量子传感器成功地高分辨率测量心脏磁场

2022年10月14日 生物医药

东京工业大学工学院荒井慧悟副教授、西谷大佑研究生(博士后期课程)、岩崎孝之副教授、波多野睦子教授、东京大学研究生院工学系研究科桑波田晃弘特任助教(现任东北大学副教授)、关野正树教授等人组成的研究团队,利用金刚石氮-空位(NV)色心量子传感器,成功地获得了毫米级空间分辨率的大鼠心磁图。该成果已刊登于《Communications Physics》期刊上。

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图1 大鼠心脏磁场的成像结果。(供图:东京工业大学、图片出自荒井慧悟等人在《Communications Physics》上发表的论文“Millimetre-scale magnetocardiography of living rats with thoracotomy”)
(a) 大鼠心脏的MRI图像。
(b) 使用金刚石量子传感器的毫米级心磁场图像。
(c) 从心磁场图像计算出的心脏电流密度。

用于心磁图成像的SQUID等现有的传感器,因为工作时需要超低温等极限环境,传感器本身体积又较大,难以在心脏表面附近进行测量,所以其空间分辨率一直停留在厘米级别上。

研究团队利用具有可在室温下工作且容易小型化优点的金刚石量子传感器,在距大鼠心脏表面只有1毫米的近距离处实现了心磁成像,成功地获得了毫米级空间分辨率。这种高空间分辨率,有助于在毫米级下阐明心律不齐等的产生与发展原因,因此这种传感器将成为非常有用的工具。

金刚石量子传感器技术在未来还可以用于大脑和肌肉活动产生的磁场的可视化,有望成为在基于生物磁场测量的医疗领域成为新的“慧眼”。

原文:《科学新闻》
翻译:JST客观日本编辑部

【论文信息】
杂志:Communications Physics
论文:Millimetre-scale magnetocardiography of living rats with thoracotomy
DOI: 10.1038/s42005-022-00978-0