心臓内の微妙な電流をマッピングするダイヤモンドベースのセンサーが、日本の研究者によって開発されました。 によって導かれて 岩崎貴之 東京工業大学のチームは、ダイヤモンドの窒素空孔 (NV) 中心の蛍光に基づいてデバイスを作成しました。 彼らはセンサーを使用して、生きているラットの心臓を流れる電流によって生成された磁場を測定しました。研究者は、デバイスの 5.1 mm の解像度は前例のないものであると述べています。
頻脈や細動を含むいくつかの心臓病は、心臓を介して電流が伝達される方法の欠陥によって引き起こされます。 これらの状態を診断するために、心臓専門医は心磁図 (MCG) を使用します。これは、心臓内の電流によって生成される磁場をリモートで測定する非接触技術です。
MCG の解像度は、センサーのサイズや動作温度などの要因によって制限されます。 たとえば、超伝導体ベースのセンサーは小さな磁場の検出に非常に優れていますが、非常に低い温度に保つ必要があります。 その結果、これらのセンサーは心臓からある程度離して配置する必要があり、ミリ単位の電流を分解することはできません。 これは、心室性不整脈によって生じる複雑な回転波を完全に解決できないことを意味します。
原子スケールの欠陥
より解像度の高いセンサーを作成するために、岩崎のチームは、ダイヤモンドの原子スケールの欠陥である窒素空孔 (NV) センターを使用しました。 NV中心では、ダイヤモンド格子内の隣接する炭素原子のペアが窒素原子と空のスペースに置き換えられます。 NV センターは本質的に、外部磁場に非常に敏感な孤立した量子スピンです。 さらに、フィールドの強度と方向に依存する方法で蛍光を発します。 これらの特性を組み合わせて、光学読み取り機能を備えた磁気センサーを作成できます。
量子センサーはSARS-CoV-2を検出できます
Iwasaki らは、高密度の NV センターを持つダイヤモンド チップからセンサーを作成しました。 室温で動作し、生きたラットの心臓からわずか数ミリの位置にセンサーを配置しました。 NV センターは緑色レーザーで照らされ、フォトダイオードを使用して放出された蛍光を捕捉しました。 岩崎のチームは、蛍光測定値を対応する磁場に変換する数学モデルも開発しました。 これにより、心臓の電気的活動の詳細な 2D 画像を生成し、5.1 mm の解像度を達成することができました。 研究者は、心臓専門医が患者のさまざまなタイプの心臓病の起源と進行を研究することを、彼らのセンサーがはるかに容易にし、これらの疾患を診断および治療するための新しい方法につながる可能性があることを望んでいます. さらに改良すれば、センサーを使用して、体の他の部分で生成されるさらに微妙な電流を検出することもできます。
研究はで説明されています コミュニケーション物理学.
