論文の概要: Non-invasive magnetocardiography of living rat based on diamond quantum sensor
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.02376v1
- Date: Fri, 3 May 2024 12:12:54 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-07 20:10:00.695200
- Title: Non-invasive magnetocardiography of living rat based on diamond quantum sensor
- Title（参考訳）: ダイヤモンド量子センサーを用いた生きたラットの非侵襲心磁図
- Authors: Ziyun Yu, Yijin Xie, Guodong Jin, Yunbin Zhu, Qi Zhang, Fazhan Shi, Fang-yan Wan, Hongmei Luo, Ai-hui Tang, Xing Rong,
- Abstract要約: ダイヤモンド中の負電荷窒素空洞(NV)中心をベースとした高感度室温心磁図(MCG)システムを提案する。
R波の約20pT振幅を特徴とする生きたラットの磁気心臓信号は、非侵襲的な測定によって捕捉される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.49876967816264
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Magnetocardiography (MCG) has emerged as a sensitive and precise method to diagnose cardiovascular diseases, providing more diagnostic information than traditional technology. However, the sensor limitations of conventional MCG systems, such as large size and cryogenic requirement, have hindered the widespread application and in-depth understanding of this technology. In this study, we present a high-sensitivity, room-temperature MCG system based on the negatively charged Nitrogen-Vacancy (NV) centers in diamond. The magnetic cardiac signal of a living rat, characterized by an approximately 20 pT amplitude in the R-wave, is successfully captured through non-invasive measurement using this innovative solid-state spin sensor. To detect these extremely weak biomagnetic signals, we utilize sensitivity-enhancing techniques such as magnetic flux concentration. These approaches have enabled us to simultaneously achieve a magnetometry sensitivity of 9 $\text{pT}\cdot \text{Hz}^{-1/2}$ and a sensor scale of 5 $\text{mm}$. By extending the sensing scale of the NV centers from cellular and molecular level to macroscopic level of living creatures, we have opened the future of solid-state quantum sensing technologies in clinical environments.
- Abstract（参考訳）: 磁気心電図(MCG)は、心臓血管疾患を診断するための感度が高く正確な方法として登場し、従来の技術よりも多くの診断情報を提供している。
しかし、大型化や低温化要求といった従来のMCGシステムのセンサーの限界は、この技術の広範な応用と深い理解を妨げている。
本研究では,ダイヤモンド中の負電荷窒素空洞(NV)中心をベースとした高感度室温MCGシステムを提案する。
R波の約20pT振幅を特徴とする生きたラットの磁気心臓信号は、この革新的な固体スピンセンサを用いて非侵襲的な測定によって捕捉される。
極めて弱い生体磁気信号を検出するために,磁束濃度などの感度向上技術を用いる。
これらの手法により、9$\text{pT}\cdot \text{Hz}^{-1/2}$と5$\text{mm}$のセンサスケールを同時に達成できる。
細胞および分子レベルでのNV中心のセンシングスケールを生物のマクロレベルの生物に拡張することにより、臨床環境における固体量子センシング技術の将来を開拓した。
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