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東海大學應用物理學系-最新消息-總覽-物理新知:穿戴式腦磁圖掃描儀問世,應用範圍大幅提昇

物理新知:穿戴式腦磁圖掃描儀問世,應用範圍大幅提昇

  • 單位 : 物理系
  • 分類 : 總覽
  • 點閱 : 67
  • 日期 : 2018-03-26
最新一期的「自然」(Nature)雜誌報導,英國諾丁罕大學「物理與天文學院」的學者Elena Boto等人,成功將腦磁圖掃描器小型化,研發出可穿戴式的腦磁圖掃描頭盔,大幅降低了量測的難度,並且拓展了腦磁圖的應用範圍。
 
過去數十年來,要量測極微小的磁場變化,靠的都是「超導量子干涉儀」(Superconducting QUantum Interference Device,SQUID),但是這種儀器必須泡在液態氦的極低溫(絕對溫度4K,或是攝氏-269度)下運作,因此必定附帶了一個冷卻系統,導致儀器十分巨大笨重,動輒數百公斤,而且受測者必須盡量保持靜止,才能量到較準確的結果。
 
本研究應用由普林斯頓物理系與華盛頓大學物理系所開發,稱為SERF(spin exchange relaxation-free)的技術,可以在常溫下量測到 femto-Tesla(10-15 T,大約是地球磁場的一百億分之一)等級的微弱磁場變化,可以用來測量大腦內神經細胞的電生理活動所產生的磁場。
 
由於不需要冷卻系統,這個裝置的尺寸可以大幅縮小,製造成頭盔形式的穿戴式裝置,由於頭盔與受測者頭部高度密合,因此也不需要受測者保持不動,大幅增加了腦磁圖測量的便利性與應用範圍,例如幼兒、動物過去因為無法接受指令保持靜止而無法測量,皆可採用此腦磁圖掃描頭盔。
 
開發過程中遇到的一個很大的困難,是因為允許受測者移動,所以必須時時修正地磁的影響,需要進行非常複雜的電磁學計算,研究團隊成功克服了這個問題,未來此裝置將應用於癲癇、自閉症等腦部疾病相關研究。
 

 
新聞:https://www.nature.com/nature/videoarchive/brainwaves/index.html
論文全文:https://www.nature.com/articles/nature26147