"腦磁信號探測的意義" 大腦被認為是人類已知的最復雜、細的系統。解開大腦謎團是人類認識自然與自身的目標。例如回答這些問題：人類學習、記憶的原理是什么？各種精神疾病、腦疾病的病因又是什么？對此，科學家們先后研制出了電子計算機斷層掃描（CT）、磁共振成像（MRI）等結構成像技術以及功能性磁共振（fMRI）、腦電圖（EEG）、腦磁圖（MEG）等功能成像技術來推進腦科學研究。結構成像技術主要對大腦結構進行可視化，多用于腫瘤、腦血管病等腦結構發生改變的疾病研究。功能成像技術主要通過測量大腦的腦電、腦磁、血流、氧耗等信息，間接反應大腦功能，主要用于癲癇、腦腫瘤等腦神經疾病研究。 其中，腦磁圖作為一種新興的腦成像技術，以毫秒級的時間分辨率（＜1 ms）和毫米級（＜5 mm）的空間分辨率探測大腦磁場。與功能性磁共振相比，腦磁圖能觀測腦功能實時動態信息；與腦電圖相比，具有較高的空間分辨率。 由于大腦和頭皮之間的頭骨和其軟組織并不會扭曲及衰減磁信號，因此，腦磁信號不存在失真。此外，腦磁圖檢查時無需服用放射性藥物或暴露在輻射環境下，具有安全、無創的優點。 "傳統腦磁探測手段" 腦磁的大小一般在50 fT ~5 pT，相當于地球磁場(30~50 μT) 的億分之一，因此需要高靈敏的探測器進行測量。當前用于腦磁測量的商用設備主要是以超導約瑟夫森結效應和磁通量子化為技術基礎的SQUID-MEG系統，較高靈敏度可達1fT/Hz1/2。目前，SQUID-MEG已有商業化設備，在臨床和科研領域都已有應用。 然而，SQUID-MEG 需要大量液氦制冷以維持超導狀態，隨著當前全球的氦氣資源緊缺，液氦價格不斷上漲，再加上我國基本依賴進口，所以SQUID-MEG運行成本。此外，SQUID-MEG的傳感器需要固定地布置在巨大的液氦杜瓦中，這使得腦磁圖只能在靜止狀態下工作且無法有效適配不同大小的頭部，這對于兒童的使用受到很大限制。上述兩點在很大程度上限制了腦磁圖的普及和應用。 "基于原子磁力計的新型腦磁探測手段" 原子磁力計是近些年發展起來的具有超高靈敏度的磁力計（~0.1fT/Hz1/2），不僅具有小型化的磁探頭，可實現較高的空間分辨率，而且比傳統的SQUID磁力計制作和運行成本低，已進入生物磁測量領域進行應用。2010年，Johnson C 等人采用多通道SERF原子磁力計測量技術，采集了聽覺刺激和電刺激后的大腦磁場的信號。通過與商用的 SQUID-MEG 系統相比，證明了多通道SERF磁力計在腦磁方向應用的有效性。 2018年，英國諾丁漢大學彼得?曼斯菲爾德爵士成像中心的科學家結合了原子磁力計和3D打印技術，完成了一種“穿戴式"腦磁圖儀設計。相較于傳統的275通道腦磁圖設備（大約有450 kg，且被測試者頭部相對于傳感器必須保持靜止），該設計只有905 g并且能“私人訂制"，以此有助于傳感器和不同類型測試者的頭皮表面直接接觸。2021年該中心與Magnetic Shields公司合作設立Cerca Magnetics公司，推出新型原子磁力計腦磁圖儀產品。 同年，中科院生物物理所成功構建一套12通道的原子磁力計腦磁圖原型機，含有可兼容多種探測器的96通道3D打印可調型腦磁圖頭盔等創新技術，并已成功獲得高質量腦磁成像信號。在某些應用上，可使用比傳統超導量子干涉儀腦磁圖系統少得多的探頭就能達到相同或更高的定位精度。該原型機可有效探測大腦海馬區、上丘等傳統腦磁難以有效探測的腦深部區域，還可有效應用于傳統腦磁圖難以應用的低齡兒童、帕金森患者等群體，在發育心理學和腦疾病診斷等領域有著潛在的應用前景。 "技術優勢" 基于原子磁力計的MEG系統被是未來MEG設備的發展方向。較于當前SQUID-MEG具有以下優勢：1. 可在室溫環境工作，無高額的液氦消耗，運行成本幾乎為零。2. 傳感器更靠近頭皮表面，所探測的信號信噪比更高。3. “穿戴式"設計不僅適用于兒童和成人，還可在運動狀態下進行腦磁記錄。4. 設備體積更小，可以在更小的磁屏蔽環境中使用，利于應用普及。具備諸多優勢的原子磁力計有望在生物磁測量領域全新變革。在國內，國儀量子基于在量子精密測量領域深厚的技術積累與應用實踐，研制并發布了量子自旋磁力儀（SpinMag-I）。 國儀量子·量子自旋磁力儀 國儀量子自研的量子自旋磁力儀（SpinMag-I）利用堿金屬原子（Rb-87）外層電子自旋性質，以泵浦激光作為操控手段，使堿金屬原子產生自旋極化。在外界弱磁場的作用下，堿金屬原子發生拉莫爾進動，改變對檢測激光的吸收，從而實現高靈敏度的磁場測量。量子自旋磁力儀具有靈敏度高、體積小、能耗低、易于攜帶的特點，未來將人類在科學研究、生物醫學等磁傳感領域進入量子時代。