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幸运的是,还有其他选择。例如,心磁图(MCG) 是一种很有前途的间接测量心脏电流的替代方法。该技术涉及感测由心脏电流引起的心脏附近磁场的微小变化。这可以以完全非接触的方式完成。为此,研究人员开发了适合此目的的各种类型的量子传感器。然而,它们的空间分辨率仅限于厘米级,不足以检测以毫米级传播的心脏电流。此外,这些传感器都有其实际限制,例如尺寸和工作温度。
在最近发表于《Communications Physics》 的一项新研究中,一组科学家开发了一种新设备,可以以更高分辨率执行MCG。他们的方法基于由氮空位组成的金刚石量子传感器,氮空位充当特殊的磁“中心”,对心脏电流产生的弱磁场敏感。研究人员由日本东京工业大学副教授岩崎隆之领导。
但是如何观察这些中心的状态来提取有关心脏电流的信息呢?事实证明,该传感器也是荧光的,这意味着它可以轻松吸收特定频率的光,然后以不同的频率重新发射它。最重要的是,氮空位处重新发射的光的强度根据外部磁场的强度和方向而变化。
研究人员创建了一种MCG 设备,该设备使用532 纳米(绿色)激光来激发钻石传感器,并使用光电二极管来捕获重新发射的光子(光粒子)。此外,他们还开发了数学模型,以准确地将这些捕获的光子映射到相应的磁场,进而映射到负责这些光子的心脏电流。
该系统具有前所未有的5.1 毫米空间分辨率,可以创建实验室大鼠心脏中测量的心脏电流的详细二维图。此外,与其他需要低温的成熟MCG传感器不同,金刚石传感器可以在室温下工作。这使得研究人员能够将传感器放置在非常靠近心脏组织的位置,从而放大测量到的信号。 “我们的非接触式传感器的优点与我们当前的模型相结合,将允许使用小型哺乳动物模型更精确地观察心脏缺陷,”岩崎博士强调。
总体而言,本研究中开发的MCG 设备似乎是了解许多心脏问题和涉及电流的其他身体过程的有前途的工具。对此,岩崎表示:“我们的技术将使研究各种心律失常和其他生物电驱动现象的起源和发展成为可能。”