无创量子心磁图仪
心磁图是由心肌细胞电生理活动产生的微弱磁场在体表形成的时空分布。与心电图相比，心磁信号受人体组织电导率差异影响较小，能够提供更加丰富的心脏电生理空间信息，在心肌缺血、心律失常等心血管疾病的早期筛查与辅助诊断中具有重要应用潜力。
团队面向心脏弱磁信号无创测量需求，开展基于无自旋交换弛豫（SERF）原子磁力计的量子心磁测量技术研究。该技术利用原子自旋对微弱磁场的高灵敏响应，在无需贴附电极、无需注射造影剂和无电离辐射的条件下，对心脏活动产生的极弱磁场进行非接触式测量。相较于需要低温制冷的超导量子干涉磁力计，SERF原子磁力计无需低温工作环境，更有利于传感器的小型化、多通道阵列化和仪器工程化。
目前，团队已围绕量子弱磁传感器、磁场屏蔽与补偿、心磁信号采集及辅助分析等关键环节开展系统研究，为研制具有自主知识产权的无创量子心磁图仪奠定了技术基础。
研究内容
1.SERF量子弱磁传感器与多通道探头
开展原子气室、光学探测、温度控制及传感探头设计，研究温度、激光功率和调制磁场等因素对传感器性能的影响。采用单光束双通道结构实现弱磁信号同步测量，并探索向多通道心磁阵列扩展，以提高心磁测量的空间分辨率和信噪比。
2.磁屏蔽、磁场补偿与整机系统
针对心磁信号强度极弱、容易受到地磁场、工频磁场及周围设备干扰的问题，构建磁屏蔽、三轴线圈补偿、传感探头、信号采集和控制系统。通过自动化磁场补偿和参数优化，提高SERF磁力计的稳定性与测量一致性，为微弱心磁信号检测提供可靠环境。
3.心磁信号采集与心血管疾病辅助诊断
建立心磁信号采集、预处理、噪声抑制和特征分析流程，重点保留P波、QRS波群和T波等具有诊断价值的波形信息。团队已利用自主搭建的SERF心磁测量系统开展小动物实验，构建包含健康与心肌缺血状态的心磁数据集，为心血管疾病早期预测与辅助诊断研究提供实验基础。
参考文献
[1] Bao B., Hua Y., Wang R., Li D. Quantum-Based Magnetic Field Sensors for Biosensing. Advanced Quantum Technologies, 2023, 6: 2200146.
[2] Tian X., Bao B., Wang R., Li D. An FSM-Assisted High-Accuracy Autonomous Magnetic Compensation Optimization Method for Dual-Channel SERF Magnetometers Used in Weak Biomagnetic Signal Measurement. Sensors, 2025, 25: 3690.