中國北京，2024年12月4日訊 —— 通(tong)常(chang)
，我(wo)們(men)需(xu)要(yao)通(tong)過(guo)識(shi)別(bie)人(ren)體(ti)發(fa)出(chu)的(de)信(xin)號(hao)來(lai)控(kong)製(zhi)假(jia)肢(zhi)。目(mu)前(qian)
，通(tong)過(guo)植(zhi)入(ru)電(dian)極(ji)的(de)方(fang)式(shi)控(kong)製(zhi)假(jia)肢(zhi)是(shi)最(zui)為(wei)普(pu)遍(bian)的(de)技(ji)術(shu)。然(ran)而(er)
，這(zhe)種(zhong)侵(qin)入(ru)式(shi)方(fang)法(fa)很(hen)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)電(dian)極(ji)的(de)退(tui)化(hua)或(huo)移(yi)位(wei)。位(wei)於(yu)德(de)國(guo)斯(si)圖(tu)加(jia)特(te)的(de)多(duo)學(xue)科(ke)聯(lian)合(he)體(ti) QHMI 研yan發fa了le一yi種zhong全quan新xin的de方fang法fa，他ta們men通tong過guo量liang子zi傳chuan感gan器qi檢jian測ce微wei小xiao且qie快kuai速su的de神shen經jing信xin號hao。靈ling敏min的de量liang子zi磁ci力li計ji被bei置zhi於yu體ti外wai，通tong過guo皮pi膚fu實shi現xian神shen經jing信xin號hao的de測ce量liang。目mu前qian，科ke學xue家jia們men正zheng在zai使shi用yongSpectrum 儀器所提供的超高速數字化儀(M5i.3357)以及任意波形發生器(M4x.6631)對信號進行建模，並最終設計出所需的專用集成電路（ASIC）和光子集成電路（PIC）。

圖（一）移動假肢新方式，通過皮膚上的量子傳感器代替了體內的電極

斯圖加特大學“Cluster4Future QSens”項目負責人兼QHMI聯盟資深科學家Jens Anders表示：“這是量子傳感器探針在現實生活中的首次應用。因為肌肉在10至100皮特（picoTeslas）之間的磁場比地球磁場小6個(ge)數(shu)量(liang)級(ji)。迄(qi)今(jin)為(wei)止(zhi)，還(hai)沒(mei)有(you)任(ren)何(he)方(fang)法(fa)能(neng)夠(gou)以(yi)非(fei)侵(qin)入(ru)性(xing)的(de)方(fang)式(shi)檢(jian)測(ce)出(chu)肌(ji)肉(rou)中(zhong)如(ru)此(ci)微(wei)小(xiao)的(de)磁(ci)變(bian)化(hua)。測(ce)試(shi)表(biao)明(ming)
，我(wo)們(men)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)靈(ling)敏(min)度(du)，足(zu)以(yi)通(tong)過(guo)皮(pi)膚(fu)檢(jian)測(ce)到(dao)肌(ji)肉(rou)中(zhong)的(de)神(shen)經(jing)信(xin)號(hao)。理(li)論(lun)上(shang)來(lai)說(shuo)
，諸(zhu)如(ru)神(shen)經(jing)信(xin)號(hao)較(jiao)少(shao)的(de)上(shang)臂(bi)肌(ji)肉(rou)也(ye)同(tong)樣(yang)適(shi)用(yong)。目(mu)前(qian)，我(wo)們(men)正(zheng)在(zai)努(nu)力(li)提(ti)升(sheng)傳(chuan)感(gan)器(qi)對(dui)飛(fei)米(mi)（femtoTesla）級別磁場變化的靈敏度，從而在不破壞皮膚的情況下探測到大腦中的信號。”

這項技術的核心是一個由鑽石薄片製成的光學檢測磁共振（ODMR）裝置。鑽石中摻入了含有淨電子自旋的氮空位中心（NV 中心）。因yin此ci
，其qi作zuo用yong就jiu如ru同tong微wei小xiao的de條tiao形xing磁ci鐵tie。當dang綠lv色se激ji光guang照zhao上shang時shi，就jiu會hui發fa出chu紅hong色se熒ying光guang信xin號hao。通tong過guo加jia入ru適shi當dang的de微wei波bo磁ci場chang，這zhe種zhong熒ying光guang信xin號hao就jiu會hui對dui外wai部bu磁ci場chang表biao現xian得de非fei常chang敏min感gan
，可ke以yi用yong來lai精jing準zhun測ce量liang神shen經jing信xin號hao。

圖（二）帶有定製化集成電路和量子傳感器的測試PCB

圖（三）用顯微鏡測試PCB上的ASIC

控製氮空位中心自旋所需的微波磁場是由合適的線圈產生
，並由微波發射器驅動。這個發射器的基帶信號由任意波形發生器（AWG）chansheng
，yitigongsuoxudezaiboxinhaoxiangweihefudutiaozhi

，shijifaxinhaozailixiangdeshiyantiaojianxiagengjiawending。suihou，daiyoushenjingcichangxinxideyingguangxinhaohuiyouguangdianerjiguanbuhuo、放大、濾波和數字化，以便進行高級信號處理。

Spectrumyiqigongsidechanpinnenggouzaizhongduojingpinzhongduoyingerchudeyuanyinyouhenduo。shouxian

，tamenjubeijigaodedongtaifanweiqiezaoyinxingnengbiaoxianjijia，zheduiyubuzhuoweiruoxinhaozhiguanzhongyao。qici，chanpinsudufeichangkuai
，nenggoubuzhuoyugaojimaichongjifafanganxiangguandekuaisuxinhao，zhejiuxuyaodaikuanzhishaochaoguo100 MHz以上。第三，從性能與價格的角度來看，Spectrum儀(yi)器(qi)的(de)產(chan)品(pin)具(ju)有(you)極(ji)高(gao)的(de)性(xing)價(jia)比(bi)。最(zui)後(hou)
，高(gao)於(yu)行(xing)業(ye)基(ji)準(zhun)的(de)五(wu)年(nian)質(zhi)保(bao)更(geng)加(jia)令(ling)人(ren)放(fang)心(xin)。一(yi)般(ban)來(lai)講(jiang)
，如(ru)果(guo)研(yan)究(jiu)中(zhong)的(de)組(zu)件(jian)在(zai)五(wu)年(nian)內(nei)損(sun)壞(huai)
，很(hen)難(nan)獲(huo)得(de)資(zi)金(jin)來(lai)更(geng)換(huan)故(gu)障(zhang)設(she)備(bei)。

M5i.3357數字化儀旗艦產品
，采樣率為10 GS/s
，分辨率為12位
暢銷產品AWG M4x.6631，輸出率為1.25 GS/s，分辨率為16位

目前，量子傳感器探頭約為一個火柴盒大小。未來
，其體積將縮小至1立(li)方(fang)厘(li)米(mi)左(zuo)右(you)，並(bing)將(jiang)與(yu)電(dian)子(zi)處(chu)理(li)器(qi)和(he)電(dian)池(chi)共(gong)同(tong)置(zhi)放(fang)於(yu)一(yi)個(ge)大(da)號(hao)火(huo)柴(chai)盒(he)大(da)小(xiao)的(de)控(kong)製(zhi)盒(he)中(zhong)。其(qi)目(mu)標(biao)是(shi)通(tong)過(guo)微(wei)電(dian)子(zi)和(he)光(guang)子(zi)集(ji)成(cheng)技(ji)術(shu)進(jin)一(yi)步(bu)縮(suo)小(xiao)控(kong)製(zhi)盒(he)，延(yan)長(chang)電(dian)池(chi)壽(shou)命(ming)
，使(shi)設(she)備(bei)電(dian)池(chi)的(de)使(shi)用(yong)時(shi)間(jian)能(neng)夠(gou)長(chang)達(da)一(yi)天(tian)。該(gai)係(xi)列(lie)假(jia)肢(zhi)預(yu)計(ji)在(zai)未(wei)來(lai)3
、4年可投入使用。

圖二與圖三版權均為斯圖加特大學Max Kovalenko所有

關於Spectrum儀器

Spectrum儀器公司成立於1989年
，采用獨特的模塊化理念設計和生產了200多種數字化儀和發生器產品，其中包括PC卡（PCIe和PXIe）以及獨立的以太網設備（LXI）。三十多年來
，Spectrum儀器的客戶遍布全球，產品也被眾多行業的領軍企業和知名大學使用。Spectrum儀器總部位於德國漢堡附近，旗下產品均享受5年質保以及來自工程師團隊的卓越服務。更多詳情，請訪問公司官網www.spectrum-instrumentation.com 。