論文の概要: Optimisation of a diamond nitrogen vacancy centre magnetometer for sensing of biological signals

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.02279v2
• Date: Mon, 24 Aug 2020 18:01:22 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-26 08:25:56.382377
• Title: Optimisation of a diamond nitrogen vacancy centre magnetometer for sensing of biological signals
• Title（参考訳）: 生体信号検出のためのダイヤモンド窒素空孔中心磁力計の最適化
• Authors: James Webb, Luca Troise, Nikolaj W. Hansen, Jocelyn Achard, Ovidiu Brinza, Robert Staacke, Michael Kieschnick, Jan Meijer, Jean-Fran\c{c}ois Perrier, Kirstine Berg S{\o}rensen, Alexander Huck and Ulrik Lund Andersen
• Abstract要約: ダイヤモンド中の窒素空孔中心を用いたバイオ磁気学の進歩を示す。 生体計測装置を用いて,DC/低周波域で約100pT/$sqrtHz$の磁場感度を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 44.62475518267084
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Sensing of signals from biological processes, such as action potential propagation in nerves, are essential for clinical diagnosis and basic understanding of physiology. Sensing can be performed electrically by placing sensor probes near or inside a living specimen or dissected tissue using well established electrophysiology techniques. However, these electrical probe techniques have poor spatial resolution and cannot easily access tissue deep within a living subject, in particular within the brain. An alternative approach is to detect the magnetic field induced by the passage of the electrical signal, giving the equivalent readout without direct electrical contact. Such measurements are performed today using bulky and expensive superconducting sensors with poor spatial resolution. An alternative is to use nitrogen vacancy (NV) centres in diamond that promise biocompatibilty and high sensitivity without cryogenic cooling. In this work we present advances in biomagnetometry using NV centres, demonstrating magnetic field sensitivity of approximately 100 pT/$\sqrt{Hz}$ in the DC/low frequency range using a setup designed for biological measurements. Biocompatibility of the setup with a living sample (mouse brain slice) is studied and optimized, and we show work toward sensitivity improvements using a pulsed magnetometry scheme. In addition to the bulk magnetometry study, systematic artifacts in NV-ensemble widefield fluorescence imaging are investigated.
• Abstract（参考訳）: 神経の作用電位伝播などの生物学的過程からの信号のセンシングは臨床診断と生理学の基本的な理解に不可欠である。 センシングは、よく確立された電気生理学的手法を用いて、生体標本または解剖組織にセンサープローブを配置することで電気的に行うことができる。 しかし、これらの電気プローブ技術は空間分解能が悪く、生体内の組織、特に脳内の組織に容易にアクセスできない。 別のアプローチは、電気信号の通過によって誘導される磁場を検知し、電気的接触なしに等価な読み出しを与える。 このような測定は今日、空間分解能の低いバルクで高価な超伝導センサを用いて行われる。 代替として、窒素空洞(NV)センターをダイヤモンドに使用し、低温冷却なしで生体適合性と高い感度を約束する。 本研究では,nvセンタを用いた生体磁気計測の進歩を示し,生体計測のための設定を用いて,直流/低周波領域で約100 pt/$\sqrt{hz}$の磁場感度を示す。 生体試料(マウス脳スライス)を用いた装置の生体適合性を研究・最適化し,パルス磁気メソメトリーによる感度改善に向けた取り組みを示す。 バルク磁力測定に加え,NVアンサンブル広視野蛍光画像の系統的アーティファクトについて検討した。

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