量子磁场传感技术及其医疗应用

一、临床需求 

目前，我国心脑重大疾病形势严峻，其高发病率、高死亡率、高致残率及高经济负担均对我国民众健康及社会稳定造成了严重威胁，且随着我国人口老龄化问题的加剧，心脑重大疾病的发病率呈现明显上升趋势。 

心脑重大疾病的无创诊断对于疾病的早发现及早治疗至关重要。而现有技术仍在一定程度上存在敏感度或特异性不足、存在辐射危害及功能性成像技术不足等问题。因此，为进一步提升心脑疾病无创诊断技术水平，项目面向心磁、脑磁等创新医疗无创功能成像技术需求，开展量子磁场传感及医疗应用研究，实现心磁、脑磁精准成像，并促进心脑图仪及脑磁图仪等国产高端医疗装备制造技术发展，为提高心脑重大疾病诊断水平、保障国民生命健康、促进我国精准医学的发展提供强力支撑。 

二、产品研发 

项目聚焦于量子磁场传感技术及其医疗应用，主要研制高灵敏度零场原子磁力计，并以此核心技术为平台开发无液氦心磁图仪及无液氦脑磁图仪。其中，无液氦心磁图仪可实现人体心磁信号无创、无辐射、准确检测，适用于各类人群的心血管疾病无创诊断，在稳定性冠心病诊断、冠状动脉微循环障碍诊断、健康人群筛查、药物干预/支架植入术后长期观测、心律失常诊断等方向具有巨大临床价值，有助于在心血管疾病上实现早发现、早预防、早治疗的目标。无液氦脑磁图仪可无创探测大脑神经元活动产生的极微弱磁场，具备毫秒级时间分辨率及毫米级空间分辨率，为癫痫诊断与病灶定位、脑功能区定位及评估、神经调控靶点定位与效果评估、认知障碍评估、精神障碍评估、脑发育评估等临床及科研领域提供全新手段。 

项目创新内容为基于先进的量子磁场传感技术，突破原子系综精密操控、原子气室制备、光电一体化芯片制造及封测等核心技术，实现灵敏度优于10fT/Hz1/2的零场原子磁力计研发。同时基于该技术，并通过对高密度无串扰原子磁力计阵列，高精度磁屏蔽与磁补偿，以及心脑磁数据处理核心算法等创新技术进行攻关，实现高密度多通道无液氦心磁图仪及无液氦脑磁图仪产品研发。相比于传统超导式心磁图仪/脑磁图仪，所研发产品的制造及维护成本将大幅降低，可有效减少患者经济及社会负担。 

项目所研发产品的创新程度可达国际领先水平，技术壁垒相对较高。研究路线为首先研制零场原子磁力计，并基于该技术开发无液氦心磁图仪及脑磁图仪。目前，项目团队研发的无液氦心磁图仪及脑磁图仪分别在细分赛道上达到全球领跑水平，并均获得医疗器械注册证。 

三、创新团队 

项目团队由世界500强公司高管，清华大学、南京大学等行业专家组成，其中国家高层次人才特殊支持计划3人，在测量学、量子物理、精密光学、集成电路与控制、结构设计等方面有超过20年的雄厚技术积累。项目主要负责人蔡宾博士为北京未磁科技有限公司创始人，董事长/总经理，高级工程师。是科技部“十四五”国家重点研发计划项目负责人，中关村前沿技术成果转化和产业化项目负责人、国家人力资源和社会保障部全国优秀创业创新项目负责人。他带领团队成功研发全球领先的极弱磁场测量核心技术平台，打破美国多年垄断，突破了此领域“卡脖子”问题，成功研制无液氦心磁图仪和无液氦脑磁图仪，均获得医疗器械注册证。 

项目临床转化平台资源优势突出，已与国内多家三甲医院开展深入临床合作，并取得一系列成果。其中，无液氦心磁图仪已在北京安贞医院、北京协和医院、中南大学湘雅医院、华中科技大学同济医学院附属同济医院、广东省人民医院等10余家医院装机使用，累计病例30000余人次，数十项临床研究证明了其在稳定性冠心病、冠状动脉微循环障碍、健康人群筛查、药物干预/支架植入术后长期观测、心律失常等方向的巨大价值。同时，无液氦脑磁图仪已在北京天坛医院、宣武医院、华中科技大学同济医学院附属同济医院、山东省立医院、东直门医院等权威医院装机使用并开展了广泛的临床应用，在术前脑功能区定位、癫痫检测及病灶定位方面取得了一系列突破性成果。 

四、转化流程 

2020年2月——2021年5月： 

(1)零场原子磁力计、无液氦心磁图仪、无液氦脑磁图仪项目立项。 

(2)零场原子磁力计产品设计及研发，并实现量产。 

(3)申请相关专利，软件著作等知识产权。 

2021年6月——2022年5月： 

(1)无液氦心磁图仪产品设计及研发。 

(2)无液氦心磁图仪Miracle MCG获得国内首张、全球第二张基于该技术的心磁图仪医疗器械注册证。 

(3)申请相关专利，软件著作等知识产权。 

2022年6月——2023年5月： 

(1)无液氦心磁图仪技术迭代升级，无液氦脑磁图仪产品设计开发。 

(2)基于无液氦心磁图仪与国内多家医院开展转化合作，并在医院装机使用，开展临床试验。 

(3)无液氦脑磁图仪获得国家重点研发计划项目支持。 

(4)推出全球首台64通道无液氦心磁图仪产品。 

(5)申请相关专利，软件著作等知识产权。 

2023年6月—2024年7月： 

(1)无液氦心磁图仪及无液氦脑磁图仪产品技术迭代升级。(2)基于无液氦脑磁图仪与国内多家医院开展转化合作，并在医院装机使用，开展临床试验。 

(3)无液氦脑磁图仪获得北京市创新医疗器械资质。 

(4)推出全球首台256通道无液氦脑磁图仪产品。 

(5)无液氦心磁图仪Miracle MCG Pro获得北京市创新医疗器械资质。 

(6)公司研发的全球首个128通道无液氦脑磁图仪获批上市，获得医疗器械注册证。 

五、特色分析 

项目转化特色：项目以前沿的量子磁场传感技术为核心，面向我国在心脑重大疾病无创诊断方面的迫切需求，重点围绕无液氦心磁图仪及脑磁图仪开展技术研发及临床应用研究，并获得了国家重点研发计划项目支持。该项目可作为医学科研向高价值临床转化的代表性案例，预计转化金额突破2亿元。 

项目转化亮点：项目在量子磁场传感的底层核心技术方面目前已经达到世界领先水平，攻克了多项行业“卡脖子”技术难题，形成了原子气室制备、光电一体化芯片制造及封测、高性能磁屏蔽设计及制造、精密主动磁场调控等一系列核心技术及量产能力，已形成较高的技术壁垒。在此基础上，瞄准心脑重大疾病无创诊断及科学研究的需求，将量子传感技术融入医疗场景进行商业应用，全自主研发了无液氦心磁图仪和脑磁图仪两款高端创新医疗器械，技术达到全球领跑水平。 

项目科研资源条件优渥。项目团队在量子磁场传感及医疗应用方面具备强大的科技创新及产业化能力。同时，项目具备国际一流的科研及产业化设施及场地。项目已申请19项国内外专利，其中授权17项，并获得软件著作权9项，发表学术论文10余篇，形成了较为完善的知识产权保护体系。 

此外，项目团队已和国内20余家医院开展了深度临床合作，并在国家重点研发计划等项目的支持下积累了深厚合作基础。因此项目转化合作资源较为丰富，在转化策略制订方面也将获得较为全面的指导和支持，从而加快推动产品的转化和应用。 

成功主要因素：产品核心技术完全自主可控，有较为完善的知识产权保护体系，具备强大技术创新及产业化能力的技术团队，项目产品与医疗市场的需求高度匹配，转化合作资源丰富，以及具有足够的资金支持。