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近日,极弱磁大设施本体建设计划在杭州高新区(滨江)发布。据了解,该项目将建设世界唯一、性能最高、空间最大的大型‘零磁’空间,也被誉为“国之重器”。
或许大家对‘零磁’的概念较为陌生,但在科学家眼中,零磁医学装备产业属于未来产业,将是高端医疗设备产业的制高点。
中国科学院院士、极弱磁场国家重大科技基础设施项目总设计师、首席科学家房建成介绍:"万物皆有磁场,人体也是如此。人类治疗重大疾病,最早依靠对血液等样品的生化检测,后期依靠CT等手段进行结构检测,今后将依托极弱磁测量实现功能信息检测,不仅能让发现疾病的关口前移,还能创造零磁医学装备产业。"
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首个成果已走向临床
4月11日,极弱磁大设施本体建设计划在高新区(滨江)发布,主要包括1个大型“零磁”空间、三类9种科学装置与仪器、三类高性能磁屏蔽舱,以及相应的土建工程与公用配套设施。
据悉,大设施本体将于今年12月开工,预计2029年6月建设完成,2030年报请国家验收;今年还将开工该大设施的2个交叉研究平台。为充分释放该大科学装置效能,当日,环大科学装置创新生态圈在高新区(滨江)成立。

零磁科学谷效果图 “零磁谷·科学城”指挥部供图
目前,极弱磁场测量技术在医疗、地磁导航、地质资源勘探、国防建设等领域都有广泛应用,但受困于现有测量装置精度达不到要求,许多设想在现实生活中还无法实现。

来源/极弱磁场重大科技基础设施研究院
比如,大脑的磁场,就是地球磁场的十亿分之一,很难被捕捉到。
随着“超高灵敏极弱磁场和惯性测量装置”落户杭州高新区,意味着瓶颈将被突破。灵敏度不断提高的原子磁强计和基于极弱磁测量变革性技术的高端心脑磁成像装置,将助力心梗、脑梗等重大心脑疾病的研究和诊疗。
边建设边转化是极弱磁大设施的鲜明特点,按照规划,科研团队将以“沿途下蛋”模式同步开展成果转化,聚焦“量子传感”和“零磁医疗装备”两大方向,重点开展芯片化传感器和系列化心磁、脑磁功能信息成像装备研制,打通“科学—技术—产业”全链条。
心磁成像设备便是大设施孵化的首个成果,它已经走出实验室、走向市场,在浙江、山东等地投入研究。

在浙江、山东等地投入研究的心磁图仪
据房建成院士介绍,万物皆有磁场,人体器官也都有磁场,但非常微弱,心脏的磁场约为地球磁场的百万分之一。只有将较强的地磁场屏蔽掉,才能测量到非常弱的人体磁场。零磁医学正是基于超高灵敏极弱磁场测量技术,在接近零磁场的特殊环境中,从体外测量人体磁场的空间分布,重建出人体内部的磁源,呈现人体磁场的图像,从而得到心脏、脑部、神经等人体功能信息,这就是前沿的零磁医学。
相比动辄几千万元的核磁共振仪,“心磁图仪”不仅将人类对健康状态的检测,从“看结构”时代转入“看功能”时代,而且没有辐射,价格只需要数百万元,具有百分百自主知识产权——这是一条中国领跑的新赛道。
“在目前的7000多例临床病症中,急性心梗识别率达到91%。”房建成院士说,这有望突破急性心梗等重大疾病早期快速诊断的世界性难题,为全球重大疾病诊治贡献新的“中国标准”和“中国方案”。
据了解,以心磁成像设备为首个孵化成果,杭州零磁医疗设备有限公司已在筹建中。
此外,早在2022年12月7日,杭州极弱磁场国家重大科技基础设施研究院(以下简称研究院)科研团队助力杭州诺驰生命科学有限公司共同研发的基于SERF技术的心磁图仪获得国家药品监督管理局(NMPA)批准成功上市。杭州诺驰生命科学有限公司是研究院孵化的一家高新技术企业。

于此同时,研究院还在积极通过医工交叉,加速更多成果转化。
3月31日,“心磁科研装备联合验证中心”启动仪式在重庆急救医疗中心举行,这是研究院在我国西南地区建立的首家“心磁科研装备联合验证中心”,在此开展联合验证对于进一步完善全国布局具有重要意义。
去年12月5日,杭州市第一人民医院与研究院签署战略合作协议,并成立零磁医学临床研究与验证中心、零磁医学实验室。
同年12月13日,浙江大学医学院附属第二医院与研究院心磁科研装备联合验证启动仪式和揭牌仪式在滨江院区举行。据了解,浙大二院和研究院2022年初即开展战略性合作,成立了零磁医学临床研究中心。
...等等合作都紧锣密鼓的推进中。
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开创中国领跑的新赛道
磁与生命健康的发展基本上覆盖了所有的二级学科,是一个相当大的学科体系。交叉学科关注磁与生命健康领域,正是因为该领域的极端重要性和发展潜力,这是一个常做常新、常做常有、能够不断给科技发展带来新手段、新领域、新问题的地带。
比如超导量子干涉仪(Superconducting quantum interference device,SQUID)作为最早的进行心磁图检查的设备,已经发展了近60年,但其昂贵的售价及超导维护费用限制了 SQUID的发展和临床应用,在国外市场上,心磁图仪主要研发企业有美国Genetesis、德国Magscan、美国CMI、德国BMD、日本日立等。
在国内,基于原子磁力计的心磁图仪的研究大多集中于大学和科研院所,但近年来通过对底层技术的攻破,中国企业迎来了赶超的机遇。

未磁科技全球首款商用多通道原子磁力计
2022年,北京未磁科技有限公司基于自主研发的量子磁场传感技术-原子磁力计,成功推出了获得国内首张、全球第二张医疗器械注册证的36通道无液氦心磁图仪。未磁科技核心技术原子磁力计,利用电子自旋原理,可实现地球磁场的十亿分之一量级的磁场探测灵敏度。

▲ 全球首台256通道无液氦脑磁图仪,来源于未磁科技官网
2024年2月3日,未磁科技又发布了全球首台256通道无液氦脑磁图仪。据了解,该款产品使用了截面尺寸仅为11.4mm×15mm的全新原子磁力计,相较于此前美国Quspin原子磁力计产品体积进一步缩小15%,是目前全球最微型化的商用原子磁力计。
又比如,杭州极弱磁大科学设施首席科学家、总设计师,房建成院士通过极弱磁场测量技术,研制出芯片化原子磁强计,可应用于心、脑血管和肿瘤疾病的诊断,目前这个科技仪器价格不超过1万元人民币,而国外同样大小探头的仪器价格要高出5—10倍。极弱磁测量成像技术在人体功能疾病诊断中的前景广阔,对于功能性心脏病的诊断、肿瘤的诊断、器官移植等都可能带来突破性进展。
未来,随着杭州极弱磁大科学设施的建造,将诞生更多具有变革性的科技产品,器械之家也将持续关注这一“国之重器”的最新动态。