JP2022553161A - 測定変数を測定するプロセス、装置、及びシステム - Google Patents

Abstract

本発明の目的は、測定変数を測定するプロセス、装置、及びシステムを改良することである。このために、測定変数は、量子センサとしてＮＶ中心に基づいて測定プロセスで測定される。ＮＶ中心は、複数の量子状態を有し、量子状態の１つの占有に基づいて光学的に励起可能であり、それにより励起光によって量子状態の少なくとも１つの励起状態になる。少なくとも１つの励起状態は、少なくともＮＶ中心の放射光の放射に伴って減衰することができる。測定プロセスでは、ＮＶ中心は励起光によって照射され、励起光は、時間周期変調を有し、量子状態の各占有確率及び／又は各寿命は、測定変数及び励起光に依存する。位相シフトは、ＮＶ中心の放射光と励起光の変調との間で特定され、それに基づいて測定変数の測定値が特定される。

Description

本発明はメトロロジの分野にあり、特に、ＮＶ中心に基づいて測定変数を測定する測定方法、測定変数を測定する装置、測定変数を測定する測定ヘッド、及び神経細胞活動を検出するシステムに関する。

メトロロジでは通常、測定変数について、その値、即ち例えば測定値は、巨視的測定に基づいて捕捉される。これに関して例えば、電流の誘導に基づいて磁場を測定することができ、ここで、誘導電流は磁場変化に依存する。

光学測定のために、例えば、励起時に蛍光する分子等の従来の蛍光物質を使用することが可能である－測定変数に応じて。更に、光学性質が各測定変数に依存する種々の材料が使用され、ここで、そのような光学性質又はその変化の（測定される）値は光学的に捕捉され－例えば電子光学適に－、測定変数の測定値は、測定変数への上記光学性質の依存性に基づいて光学性質の（測定された）値から特定される。

巨視的測定技法の他に、量子センサ技術に基づく測定技法がますます応用されている。これに関して例えば、色中心として窒素－空孔中心を有するナノダイヤモンド（又はより一般的にはメソスコピック固体状態要素）は、光学励起時、高輝度、即ち特に高光放射を有するとともに、光安定性、即ち特に低度の脱色も有する。更に、そのような窒素－空孔中心によって放射される放射光は、そこで有効な磁場に依存するとともに、例えば、マイクロ波放射等の更なる影響因子にも依存し、依存性は量子力学的に特定され、それにより、高測定精度及び測定再現性を達成することができる－室温でさえも。窒素－空孔中心又はより一般的にＮＶ中心の蛍光又は燐光（又はより一般的にはルミネッセンス、以下、簡潔に略して「蛍光」と呼ばれ、蛍光物質又はフルオロフォアに対応する）の磁場依存性から発展して、蛍光強度の変化によってＮＶ中心の場合で有効な磁場を特定することができる。

測定変数を測定する方法、装置、及びシステムを改善するとともに、特に、そのような測定の測定精度及び／又は再現性を高めて、測定による影響を低減し、且つ／又はそのような測定をより確実且つ／又はより効率的にする必要がある。

本発明は、各事例でメインクレームの１つの教示に従ってＮＶ中心に基づいて測定変数を測定する測定方法、測定変数を測定する装置、測定変数を測定する測定ヘッド、及び神経細胞活動を検出するシステムによって各事例でこのニーズを満たす。従属クレームは特に、本発明の有利な実施形態、発展、及び変形に関する。

本発明の第１の態様は、ＮＶ中心に基づいて測定変数を測定する測定方法に関する。ＮＶ中心は、複数の量子状態を有し、量子状態の１つの占有に応じて励起光によって光学的に励起可能でもあり、それにより、量子状態の少なくとも１つの励起状態になる。この場合、少なくとも１つの励起状態は、少なくともＮＶ中心の放射光の放射に伴って減衰し得る。本測定方法は、励起光でＮＶ中心を照射することを含み、励起光は時間周期変調を有し、量子状態の各占有確率及び／又は各寿命は測定変数及び励起光に依存する。本測定方法は、ＮＶ中心の放射光と励起光の変調との間の位相シフトを特定することを更に含む。更に、本測定方法は、位相シフトに基づいて測定変数の測定値を特定することを含む。

本開示の意味内で、「ＮＶ中心」は少なくとも１つの色中心を意味すると理解されるべきであり、ここで、色中心は、上記色中心で有効な磁場又は何らかの他の測定変数に依存して励起光によって光学的に励起可能であり、放射光は励起色中心によって放射可能である。そのような色中心は、マトリックス構造、特に（恐らくは晶質）固体状態における欠陥であることができる。更に、放射光の強度は共鳴マイクロ波吸収に依存し得、ここで、共鳴マイクロ波吸収は色中心における磁場及び／又は他の測定変数に依存する。更に、そのようなＮＶ中心は、現在の研究の主題であるダイヤモンド格子内の窒素－空孔中心であることができ、例えば、いわゆる［ＮＶ］^－中心であることができる。そのような［ＮＶ］^－中心の場合、現在、モデルは、基礎として、三重項接地状態、励起三重項状態、及びエネルギー的に接地状態と励起状態との間にある少なくとも１つの中間状態－特に一重項状態－（又は例えば、Ｄｏｈｅｒｔｙ，Ｍａｒｃｕｓ Ｗ．；Ｍａｎｓｏｎ，Ｎｅｉｌ Ｂ．；Ｄｅｌａｎｅｙ，Ｐａｕｌ；Ｊｅｌｅｚｋｏ，Ｆｅｄｏｒ；Ｗｒａｃｈｔｒｕｐ，Ｊｏｅｒｇ；Ｈｏｌｌｅｎｂｅｒｇ，Ｌｌｏｙｄ Ｃ．Ｌ．（２０１３－０７－０１）．"Ｔｈｅ ｎｉｔｒｏｇｅｎ－ｖａｃａｎｃｙ ｃｏｌｏｕｒ ｃｅｎｔｅｒ ｉｎ ｄｉａｍｏｎｄ"．Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｒｅｐｏｒｔｓ．Ｔｈｅ ｎｉｔｒｏｇｅｎ－ｖａｃａｎｃｙ ｃｏｌｏｕｒ ｃｅｎｔｅｒ ｉｎ ｄｉａｍｏｎｄ．５２８ （１）：１－４５による２つの中間状態）を有する三準位系として記述される多電子系をとる。更に、そのような［ＮＶ］^－中心の場合、電子スピン共鳴は、スピン相互作用及び恐らくはＮＶ中心に作用している磁場にも起因してエネルギー的に異なる、三重項接地状態内の複数のエネルギー的に異なる状態間で励起することができる。適した周波数のマイクロ波放射を電子スピン共鳴の励起に使用することができ、したがって、マイクロ波放射からのエネルギーにより、電子系は三重項接地状態のエネルギー的に低い状態から三重項接地状態のエネルギー的に高い状態に上がる。

量子状態の少なくとも幾つかの寿命及び／又は占有確率が測定変数に依存することの一利点には、特に、これにより、ＮＶ中心が測定変数を測定する量子センサとして使用可能になることがあり得る。この場合、測定変数への依存性に加えて、又は測定変数への依存性への代替として、量子状態の幾つかを励起光によって操作可能でもあり得、それにより、有利なことに、測定変数への依存性が増すように励起光によって状態－即ち特に特定の量子状態の占有確率－に影響することができることである。量子センサとしてのＮＶ中心の一利点は特に、その性質が量子力学的に特定され、それにより、高測定精度、測定再現性、及び／又は感度を達成することができることにある。そのような量子センサは、測定方法又は対応する（測定）装置によって測定される測定変数の影響を低減できるようにする－例えば、恐らくは検査すべき物体及び／又はこの物体に関して測定すべき測定変数が巨視的センサと相互作用する巨視的測定と比較して。

理論に基づいて位相シフト及び測定値を特定することの一利点は特に、位相シフトが蛍光の（輝度／強度）変動の影響を受けず－例えば、励起光の（ランダム）変動に起因して－、及び／又は外乱及び／又は雑音の位相シフトへの影響が蛍光強度（ひいては強度の特定に基づく測定）よりも小さく、それにより有利なことに、測定をより確実に行うことができ、且つ／又は測定精度を上げ且つ／又は信号対雑音比ひいては感度を上げることができることにある。

励起光変調の一利点は特に、－例えば、少なくとも実質的に最高強度を有するか、又はオフであるかのいずれかであるパルス励起光と比較して－変調目的で、励起光の（比較的）小さく且つ／又は連続した変化で十分であり、それにより有利なことに、測定方法をより簡単に実行することができ、且つ／又は対応する（測定）装置をより簡単に実施することができ、ひいてはより確実にすることができることにあり得る。更に、変調により、励起光の強度、特に最大強度及び／又は強度変化を低減することが可能であり、ひいては影響及び／又は（測定）誤差を低減することが可能である－例えば非線形効果に起因して。

励起光及び放射光に基づく測定－即ち例えば光学測定－により、物理的に接触せずに－例えば制御デバイス、光源及び／又はセンサデバイス、及び検査すべき物体間で－測定値を特定することが可能である。

幾つかの実施形態では、ダイヤモンドはＮＶ中心として窒素－空孔中心を有する。その幾つかの変形では、メソスコピック固体状態要素はダイヤモンドを含む。更に、幾つかの変形では、ダイヤモンドはメソスコピック固体状態要素として、例えばナノダイヤモンドとして実施される。幾つかの更なる変形では、ダイヤモンドは巨視的固体状態要素として、例えば巨視的単結晶として、又は多結晶ダイヤモンドとして、例えばダイヤモンドプレートレット若しくは棒状ダイヤモンドとして及び／又は例えば１軸に沿って少なくとも１００μｍの広がり若しくは例えば少なくとも１０ｍｇの重量を有するものとして実施される。

窒素－空孔中心の一利点は特に、蛍光に関するその性質－特に量子力学的性質－例えば（ナノ）ダイヤモンドとして実施される場合－が、室温（即ち例えば２０℃前後、例えば２００Ｋ～５００Ｋの温度範囲）であっても安定しており、それにより、広い温度範囲にわたり且つ／又は－例えば、生産方法で、産業分野及び／又は例えば手術の場合等の医療分野で－通例の温度での測定を可能にすることにあり得る。

本開示の意味内で、「メソスコピック固体状態要素」は、１μｍ未満の空間的広がり－即ち例えば最大直径－を有する固体状態材料で構成される少なくとも１つの物体を意味すると理解されるべきである。更に、空間的広がりは概ね１ｎｍよりも大きい広がりであることができる。そのようなメソスコピック固体状態要素は、原子又は分子で構成されるマトリックス構造、即ち例えば晶質固体であることができる。メソスコピック固体状態要素のＮＶ中心の場合、例えばメソスコピック固体状態要素は少なくとも上記ＮＶ中心を含み、又は形成する。この場合、ＮＶ中心はメソス子ピック得固体状態要素のマトリックス構造の欠陥であることができる。更に、メソスコピック固体状態要素は更なるＮＶ中心を含むことができる。そのようなメソスコピック固体状態要素は、例えばナノダイヤモンドであることができ、又はナノダイヤモンドを含むことができる。この場合、そのようなナノダイヤモンドは、ＮＶ中心として窒素－空孔中心、即ち例えば［ＮＶ］^－中心又は［ＮＶ］^０中心を含むことができる。更に、そのようなナノダイヤモンドはＮＶ中心としてＳＴ１又は「シュトゥットガルト１」色中心を含むことができる。更に、（より一般的には）メソスコピックダイヤモンドマトリックスは、そのようなメソスコピック固体状態要素であることができ、ＮＶ中心としてダイヤモンドマトリックスの色中心を含む。更に、そのようなメソスコピック固体状態要素は、例えば４Ｈ ＳｉＣから生産することができ、例えば、４Ｈ ＳｉＣで構成される固体状態マトリックス、特に結晶格子を含むことができる。この場合、４Ｈ ＳｉＣで構成されるそのようなメソスコピック固体状態要素は、ＮＶ中心として、例えばいわゆる「ＶｃＶｓｉＤｉ空孔」又はいわゆる「ＮＶ窒素空孔」又は特に結晶格子でのいわゆる「六方格子位置シリコン空孔（Ｖ_Ｓｉ）」（例えばＮＡＴＵＲＥ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ｜（２０１９）１０：１９５４｜ｈｔｔｐｓ：／／ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．１０３８／ｓ４１４６７－０１９－０９８７３｜Ｈｉｇｈ－ｆｉｄｅｌｉｔｙ ｓｐｉｎ ａｎｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｓｉｌｉｃｏｎ－ｖａｃａｎｃｙ ｃｅｎｔｒｅｓ ｉｎ ｓｉｌｉｃｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ参照）等の色中心を含むことができる。

ＮＶ中心を含むメソスコピック固体状態要素－即ち例えば、例えばダイヤモンドマトリックス等のメソスコピック固体状態要素の固体状態マトリックスにおける欠陥として具現される－の一利点は、特に、ＮＶ中心が高い光安定性及び／又は高輝度－即ち特に励起光の特定の強度での放射光の高強度－を有し、且つ／又はメソスコピック固体状態要素がＮＶ中心を外部変動からシールドし－例えば、個々の蛍光分子等の従来のフルオロフォアの場合よりも大きな程度までシールドする－、それにより、効率及び／又は信頼性を上げることができ、適用を簡単にすることができることにあり得る。更に、そのようなメソスコピック固体状態要素は通常、材料－例えば生体材料－との相互作用が低く、したがって高い（生体）適合性を有し、その結果として有利なことに、検査すべき材料－例えば組織－の（不要な）影響を低減することができ、ひいては適用－例えば手術の場合での－を簡単にすることができることである。

更に、（生体）適合性の増大により、測定時間を長くすることができ、ひいては例えば、精度及び／又は信頼性を上げることができる。更に、他の適用－即ち特に生体材料の場合ではない－を改善することもでき、ここで、量子センサとしてのそのようなＮＶ中心により、例えば化学物質又はワークピース等の製品の例えば特定の部分（割合）を調べる－即ち例えば、それにより、材料性質に関する測定変数を特定することによって材料性質を特定する－ことが可能である。

本発明の第２の態様は、測定変数を測定する装置に関する。本装置は、１つ又は複数のＮＶ中心を配置する空間領域を含む。加えて、本装置は、時間周期変調を有する励起光で空間領域を照射する光源を備え、それにより、１つ又は複数のＮＶ中心が空間領域内に配置される場合、ＮＶ中心の１つ又は複数は光学的に励起可能である。加えて、本装置は、ＮＶ中心の１つ又は複数によって放射された放射光を捕捉するように構成されたセンサデバイスを備える。更に、本装置は、光源にＮＶ中心の少なくとも１つを時間周期変調された励起光で照射させ、センサデバイスによって捕捉された放射光に基づいて、放射光と励起光の変調との間の位相シフトを特定し、そしてまたそれに基づいて、少なくとも１つのＮＶ中心の場合の測定変数の測定値を特定するように構成された制御デバイスを備える。

それに対応して、本発明の第１の態様の考えられる利点、実施形態、又は変形も測定変数を測定する装置に適用可能である。この場合、本装置は例えば、本発明の第１の態様による方法を実行するように構成することができる。測定変数を測定する装置は「測定装置」と呼ばれることもある。

本発明の第３の態様は、測定変数を測定する測定ヘッドに関する。本測定ヘッドは、筐体と、ＮＶ中心と、光源又は光学結合要素と、センサデバイス又は－恐らくは更なる－光学結合要素とを備える。光源を用いる幾つかの変形では、光源は、励起光を生成し、励起光でＮＶ中心を照射するように構成される。それへの代替として、幾つかの変形－例えば励起光の光源を用いない幾つかの変形－では、本測定ヘッドの光学結合要素が、筐体外部に配置されたライトガイドと接続可能であり、ライトガイドを介して、発せられた励起光でＮＶ中心を照射するように構成される。センサデバイスを用いる幾つかの変形では、センサデバイスは、ＮＶ中心によって放射された放射光を捕捉するように構成される。それへの代替として、幾つかの変形－例えば放射光を捕捉するセンサデバイスを用いない幾つかの変形－では、本測定ヘッドの光学結合要素は、ＮＶ中心によって放射された放射光を筐体外部に配置されたライトガイドに導波するように構成される。更に、ＮＶ中心及び可能な場合にはセンサデバイス又は可能な場合には光源も、筐体内に配置され、筐体は封止される。

それに対応して、本発明の先の態様の考えられる利点、実施形態、又は変形は測定ヘッドにも同様に適用可能である。

封止された筐体及び筐体内に配置されるＮＶ中心の一利点は特に、例えば液体又は気体からのＮＶ中心の保護が可能になり、それにより、本測定ヘッドを用いた測定を簡易化し且つ／又はより確実にすることができることにあり得る。

本発明の第４の態様は、神経細胞活動を検出するシステムであって、神経細胞活動が神経細胞の環境に磁場を生じさせる、システムに関する。本システムは、本発明の第３の態様による測定ヘッドを備える。更に、本システムは、時間周期変調を有する励起光を生成する光源であって、それにより、測定ヘッドのＮＶ中心が光学的に励起可能である、光源と、ＮＶ中心によって放射された放射光を捕捉するように構成されたセンサデバイスと、制御デバイスとを備える。この場合、ＮＶ中心の量子状態の少なくとも１つの励起状態の寿命及び／又は占有確率は、ＮＶ中心における磁場の強度及び／又は向きによって変更可能である。加えて、制御デバイスは、光源に時間周期変調された励起光でＮＶ中心を照射させ、センサデバイスによって捕捉される放射光に基づいて放射光と励起光の変調との間の位相シフトを特定し、そしてまたそれに基づいて、ＮＶ中心における磁場の測定値を特定し、したがって、ＮＶ中心が神経細胞の環境に配置される場合、神経細胞活動に起因した磁場に基づいて神経細胞活動を検出するように構成される。

それに対応して、本発明の先の態様の考えられる利点、実施形態、又は変形はシステムにも同様に適用可能である。この場合、本システムは例えば、本発明の第１の態様による方法を実行するように構成することができる。

幾つかの変形では、本システムは有利なことには、手術－神経外科手術－で使用することができ、したがって、そのような使用に向けて構成することができる。ＮＶ中心と位相シフトの特定に基づく測定値の特定との－即ち例えば、磁場とひいては神経細胞活動との－相乗的組合せの一利点は、特に、生じ得る神経細胞活動への高感度を達成することができ、それにより特に、活性神経細胞を特定することができ、活性神経細胞の損傷－例えば外科用メスによる例えば切断に起因する－を回避又は少なくとも低減することができることを生じさせ得る。

更なる利点、特徴、及び適用可能性が、例示的な実施形態の以下の詳細な説明及び／又は図から明らかである。

本発明について図を参照して有利な例示的な実施形態に基づいて以下更に詳細に説明する。例示的な実施形態の同一の要素又は構成要素部分は実質的に、逆のことが記載される場合又は逆のことが文脈から明らかである場合を除き、同一の参照符号で識別される。この点で、図では、部分的に概略的に：

［ＮＶ］^－中心のモデルを示す。 ＮＶ中心のエネルギー図を示す。 一実施形態による測定装置を示す。 一実施形態による測定方法の流れ図を示す。 一実施形態による測定ヘッドを使用して神経活動を検出するシステムを示す。

図は、本発明の種々の実施形態及び／又は例示的な実施形態の概略図である。図に示される要素及び／又は構成要素部分は必ずしも縮尺に忠実に示されているわけではない。むしろ、図に示される種々の要素及び／又は構成要素部分は、それらの機能及び／又は目的を当業者に分かりやすくするように表される。

図に示される機能ユニット間及び要素間の接続及び結合は、間接的な接続又は結合として実施することもできる。特に、データ接続は有線又は無線、即ち電波接続として実施することもできる。更に、明確性のために、特定の接続、例えばエネルギーを供給するための例えば電気接続は示されないことがある。更に、特に直線光線として示され得る、例えば光学要素間の光学接続は、幾つかの変形では、ライトガイド及び／又は光線を偏向させるミラー等の光学要素によって実施することもでき、明確性のために、そのような接続は必ずしも示されているわけではない。

図１は、例えば、周囲のダイヤモンド格子がない［ＮＶ］^－中心（１４０）の棒球模型によって概略的に、窒素－空孔中心等のＮＶ中心の原子構造を示す。この場合、３個の炭素原子１４６がダイヤモンド格子の３つの位置に配置され、一方、これらの３個の炭素原子１４６の隣の格子位置（直接／最近傍近隣）には、空孔１４４（空孔：Ｖ）があり－即ち、この格子位置は占有されていない－、その隣の格子位置（直接／最近傍近隣）には、炭素原子の代わりに窒素原子１４２（窒素：Ｎ）がある。更に、図１は、外部磁場８０のベクトルを示すとともに、ＮＶ中心１４８の軸も示す－この軸に関して、ＮＶ中心の多電子系の全スピンが定義される。本明細書では、外部磁場８０の他にも有効なのは、多電子系の電子への原子核の磁気モーメントに起因した磁場であり、又はこれらの磁場は重ねられ、その場合－これらの追加の磁気モーメントを別個に参照する場合を除き－、本発明の意味内で、「そこで有効な磁場」が、外部磁場に起因して、そこ、即ち各ＮＶ中心で生じる磁場を意味すると理解されるべきであることは言うまでもない。

図２は、現在のモデリング（例えばＲｏｇｅｒｓ，Ｌ．Ｊ．；Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ，Ｓ．；Ｓｅｌｌａｒｓ，Ｍ．Ｊ．；Ｍａｎｓｏｎ，Ｎ．Ｂ．（２００８）．"Ｉｎｆｒａｒｅｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ＮＶ ｃｅｎｔｅｒ ｉｎ ｄｉａｍｏｎｄ：Ｚｅｅｍａｎ ａｎｄ ｕｎｉａｘｉａｌ ｓｔｒｅｓｓ ｓｔｕｄｉｅｓ"．Ｎｅｗ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ．１０（１０）：１０３０２４参照）（例えばＤｏｈｅｒｔｙ，Ｍａｒｃｕｓ Ｗ．；Ｍａｎｓｏｎ，Ｎｅｉｌ Ｂ．；Ｄｅｌａｎｅｙ，Ｐａｕｌ；Ｊｅｌｅｚｋｏ，Ｆｅｄｏｒ；Ｗｒａｃｈｔｒｕｐ，Ｊｏｅｒｇ；Ｈｏｌｌｅｎｂｅｒｇ，Ｌｌｏｙｄ Ｃ．Ｌ．（２０１３－０７－０１）．"Ｔｈｅ ｎｉｔｒｏｇｅｎ－ｖａｃａｎｃｙ ｃｏｌｏｕｒ ｃｅｎｔｒｅ ｉｎ ｄｉａｍｏｎｄ"．Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｒｅｐｏｒｔｓ．Ｔｈｅ ｎｉｔｒｏｇｅｎ－ｖａｃａｎｃｙ ｃｏｌｏｕｒ ｃｅｎｔｒｅ ｉｎ ｄｉａｍｏｎｄ．５２８（１）：１－４５参照）による例えば［ＮＶ］^－中心等のＮＶ中心のエネルギー図４０を示す。ＮＶ中心の多電子系は、三重項接地状態｜ｇ＞、励起三重項状態｜ｅ＞、及びまたエネルギー的に接地状態｜ｇ＞と励起状態｜ｅ＞との間にある２つの中間状態｜ｚｅ＞及び｜ｚｇ＞を有する。多電子系の電子の２つは、三重項接地状態ではスピンに関して平行又は逆平行に配向することができ、したがって、多電子系は全スピン＋１（ｍ_ｓ＝＋１）若しくは－１（ｍ_ｓ＝－１）又は全スピン０（ｍ_ｓ＝０）を有する。スピン相互作用に起因して、ステップウイン＋１又は－１を有する電子は、スピン０を有する逆平行配向の場合よりも高いエネルギー準位を有する。加えて－図２に示されない－、ｍ_ｓ＝＋１及びｍ_ｓ＝－１でのエネルギー準位は、例えば原子核の磁気モーメントとの相互作用に起因して互いと異なり得（超微細構造参照）、この分割、即ちｍ_ｓ＝＋１及びｍ_ｓ＝－１でのエネルギー準位間の差は通常、ｍ_ｓ＝０の場合のエネルギー準位とｍ_ｓ＝＋１／ｍ_ｓ＝－１の場合のエネルギー準位との間のエネルギー差よりもはるかに小さい。

図２に基づいて、図１による及び／又は図２によるエネルギー準位に関するＮＶ中心１４０による放射光の放射並びに共鳴マイクロ波吸収及びＮＶ中心における磁場への放射光の強度の依存性は、以下のように明らかにすることができる。光子ごとに十分なエネルギーを有する励起光４６、即ち例えば、概ね５３２ｎｍ未満の波長を有する緑色レーザ－例えば示すように５１５ｎｍの波長を有する等－により、［ＮＶ］^－中心は接地状態｜ｇ＞から励起状態｜ｅ＞に光学的に励起する（まず恐らくは振電帯に進み、次いでそこから励起状態に進む）ことができ、多電子系の全スピンは維持され、即ち例えば、ｍ_ｓ＝＋１である接地状態｜ｇ＞が励起すると、それに対応して励起状態として得られるのは、ｍ_ｓ＝＋１である｜ｅ＞である。その後、ＮＶ中心は、光子、即ち放射光５６、ひいては蛍光の放射に伴って三重項接地状態の対応する状態に－即ち例えば、ｍ_ｓ＝＋１である励起状態｜ｅ＞からｍ_ｓ＝＋１である接地状態｜ｇ＞に－戻ることができ、これに関して、例えば［ＮＶ］^－中心の場合、６３７ｎｍにおける光子、即ち例えば赤色放射光５６を放射することができる。この遷移は放射遷移又は光学遷移とも呼ばれ、この場合に放射される光（放射光／蛍光）は通常、光学的に検出される。

この放射遷移に加えて、中間状態｜ｚｅ＞及び｜ｚｇ＞を介した更なる遷移も可能であり、そこで例えば、より長い波長を有する光子｜ｚｇ＞から｜ｚｅ＞に遷移する場合、即ち例えば［ＮＶ］^－中心の場合、１０４２ｎｍの光子が放射される。他のモデルは１つの中間状態のみに基づき、したがって、対応する光子は放射されない。したがって、これらの遷移の場合、光子の放射又は少なくとも、異なる波長、特により長い波長を有する光子の放射５８は行われず、これらの遷移は非放射遷移とも呼ばれる。これらの非放射遷移の場合、多電子系の全スピンは必ずしも維持されず、励起三重項状態｜ｅ＞のｍ_ｓ＝＋１又はｍ_ｓ＝－１である励起状態から三重項接地状態のｍ_ｓ＝０である状態に遷移する率又は確率は、ｍ_ｓ＝０である励起状態｜ｅ＞からｍ_ｓ＝＋１又は－１である接地状態に遷移する率又は確率よりも高い。中間状態｜ｚｅ＞及び｜ｚｇ＞を介した更なる遷移は、放射遷移と競合する。したがって、ＮＶ中心は、スピンｍ_ｓ＝０を有する場合、スピンｍ_ｓ＝＋１又はｍ_ｓ＝－１の場合よりも大きな放射光を放射し、その理由は、ｍ_ｓ＝＋１又はｍ_ｓ＝－１の場合、中間状態を介した遷移が（比較的）より頻繁に行われるためである。更に、ｍ_ｓ＝＋１又はｍ_ｓ＝－１の場合の励起状態の寿命は、全スピンｍ_ｓ＝０を有する励起状態｜ｅ＞の寿命よりも短い。更に、ＮＶ中心の場合、繰り返される励起により、ｍ_ｓ＝０である接地状態及び／又は励起状態の占有確率を上げることが可能であり、その理由は、更なる遷移を介してｍ_ｓ＝０である接地状態｜ｇ＞（そして恐らくは新たな励起の後、ｍ_ｓ＝０である励起状態｜ｅ＞）が得られる確率がより高いためである－これはスピン偏極とも呼ばれる。

特定の測定－例えば、ｍ_ｓ＝０である｜ｇ＞とｍ_ｓ＝±１である｜ｇ＞との間のエネルギー差又はｍ_ｓ＝０である｜ｅ＞とｍ_ｓ＝±１である｜ｅ＞との間のエネルギー差に対応する特定のエネルギー（特に各放射量子の）を有する放射等－により、ＮＶ中心の場合、ｍ_ｓ＝＋１又は－１である接地状態及び／又は励起状態の占有確率を上げることが可能である。［ＮＶ］^－中心（外部磁場なし）の場合、概ね２８７０ＭＨｚの周波数を有するマイクロ波放射４８により、ｍ_ｓ＝０である｜ｇ＞からｍ_ｓ＝±１である接地状態の１つへの遷移は共鳴励起することができ、即ち、電子スピン共鳴－即ち、本開示の意味内で、特にｍ_ｓ＝０である｜ｇ＞からｍ_ｓ＝＋１又は－１である｜ｇ＞への遷移を有するＮＶ中心による（マイクロ波）放射の共鳴吸収－を得ることができる。広義では、電子スピン共鳴は、（外部）磁場の変更及びマイクロ波放射の磁場依存吸収の測定を伴うそのような励起を意味すると理解することもできる（例えばｈｔｔｐｓ：／／ｄｅ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／Ｅｌｅｋｔｒｏｎｅｎｓｐｉｎｒｅｓｏｎａｎｚ参照）。

多電子系が全スピンｍ_ｓを有し、第１のスピン量子数ｍ_ｓ＝０であり、第２のスピン量子数ｍ_ｓ＝＋１であり、第３のスピン量子数ｍ_ｓ＝－１であるＮＶ中心－例えば［ＮＶ］^－中心等－の場合、外部磁場の印加は、ｍ_ｓ＝＋１である接地状態及びｍ_ｓ＝－１である接地状態のエネルギー準位のシフトを生じさせる（それに対応して、同じことがｍ_ｓ＝±１である励起三重項状態｜ｅ＞の状態にも当てはまる）。したがって、ｍ_ｓ＝０である｜ｇ＞からｍ_ｓ＝－１である｜ｇ＞への遷移の場合、ｍ_ｓ＝０である｜ｇ＞からｍ_ｓ＝＋１である｜ｇ＞への遷移の場合と異なる周波数のマイクロ波放射が必要とされ、即ち例えば、ｍ_ｓ＝＋１の場合の電子スピン共鳴は、少なくとも１つの共鳴周波数で生じ、ｍ_ｓ＝－１の場合の電子スピン共鳴は、更なる共鳴周波数で生じる。

［ＮＶ］^－中心が概ね２８７０ＭＨｚの周波数を有するマイクロ波放射で照射される（最初は外部磁場なしで）場合、ｍ_ｓ＝±１である状態の確率が上がり、その結果、蛍光、即ち放射された放射光５６及び／又は励起三重項状態｜ｅ＞の寿命は低下する－例えば、ｍ_ｓ＝０である励起三重項状態よりも短い寿命を有するｍ_ｓ＝±１である励起状態の占有確率がより高いことに起因して。ＮＶ中心１４０に作用する外部磁場８０は、各事例で電子スピン共鳴に必要な周波数をシフトさせ、その結果、ｍ_ｓ＝±１である状態の確率の増大は、概ね２８７０ＭＨｚの周波数を有するマイクロ波放射での放射時、小さくなるか、又はもはや増大せず、したがって、励起三重項状態の寿命は下がらず、又は再び増大し、そしてまた、少なくとも１つの共鳴周波数及び更なる共鳴周波数において寿命の短化が生じる。

したがって、全スピンが少なくとも２スピン量子数である多電子系を有するＮＶ中心の場合、励起三重項状態｜ｅ＞の寿命は少なくとも、１つのスピン量子数ｍ_ｓ＝±１である状態の占有確率を上げる特定の方策－即ち例えば、入射マイクロ波放射の周波数及び場強度－、励起光－例えばスピン偏極に起因する－、及びＮＶ中心において有効な（外部）磁場に依存する。

更に、ＮＶ中心の励起状態の少なくとも１つの寿命は、例えば、ＮＶ中心を有する（例えばメソスコピック）固体状態要素の材料応力又はＮＶ中心において有効な電場等の更なる変数に依存し得、したがって、量子センサとしてＮＶ中心によって測定される変数としてそれらを測定することが可能である－即ち特にそれらへの｜ｅ＞の寿命の依存性に基づいて。更に、例えばＮＶ中心の環境での局所状態密度又は磁場－例えば、例えば少なくとも１０ｍＴを有し、且つ／又は軸１４８がもはや全スピンに良好な量子数をもたらさず、即ち例えば、上記軸に関する全スピンがもはや固有状態を表さないように上記軸１４８からずれる配向を有する十分に強い磁場－等の特定の変数は、ｍ_ｓ＝－１、０、又は＋１である状態の占有確率を変える（例えば状態を混合する）ことができ、それにより、励起状態の寿命はそのような変数にも依存し、そのような変数は寿命によって測定される変数として特定可能である。

［ＮＶ］^－中心の場合、励起状態｜ｅ＞の寿命（全スピンに依存する）は典型的には約１０ｎｓから数ｍｓの範囲である。

図３は、本発明の一実施形態による測定変数を測定する測定装置２００を概略的に示す。

更に、図３は測定に基づいて調べられる材料部分２０を示し、材料部分は装置２００に必ずしも属さない。例示的な一実施形態では、材料部分２０は、例えば３Ｄプリント法、打ち抜き法、又は鋳造法からの金属ワークピースであることができる。

例示的な一実施形態では、測定装置２００はセンサデバイス２５０を備え、センサデバイス２５０にはコイル配列２８０が配置され、且つコイル配列２８０内にはダイヤモンドプレートレット１０４が配置され、又は少なくとも片側で放射光を捕捉し、そしてまた空間領域２０４内で、ダイヤモンドプレートレット１０４は複数のＮＶ中心１４０を有する（簡潔性のために１つのみのＮＶ中心が示される）。

幾つかの変形では、ＮＶ中心－以下の説明で仮定するように－は各事例で［ＮＶ］^－中心である。更に、幾つかの変形では、センサデバイス２５０はイメージセンサを含み、ここで、センサデバイス２５０は、ＮＶ中心１４０の放射光をイメージングで時間分解能を有して捕捉するように構成される。

例示的な実施形態では、測定装置２００は光源２４０、例えばレーザ装置２４０を更に備え、これは連続励起光を生成するように構成され、連続励起光により、ＮＶ中心１４０は光学的に励起可能であり、励起すると放射光－例えば磁場依存性－を放射する。加えて、測定装置２００は電子光学変調器２４６を備え、ここで、ビーム経路はレーザ装置２５０からＮＶ中心１４０に渡り、そして電子光学変調器２４６を通る。

例示的な実施形態では、測定装置２００はロックイン増幅器２１６及び制御デバイス２１０を更に備える。制御デバイス２１０は、光源２４０に励起光を連続して生成させるように構成される。更に、制御デバイス２１０は、変調信号を生成し、それにより、電子光学変調器２４６を制御するように構成され、ここで、電子光学変調器２４６は、変調信号に応じて励起光の強度を変調するように構成される。これに関して例えば、変調信号は、正弦波プロファイル、チャーププロファイル、又は方形若しくは鋸歯プロファイルを有することができ、電子光学変調器２４６を通った後の励起光の強度もそれに対応して、正弦波プロファイル、チャーププロファイル等を有することができる。この場合、幾つかの変形では、変調信号は１０ｋＨｚ～１００ＭＨｚの範囲の１つ又は複数の周波数からなり、例えば、方形プロファイル又は鋸歯プロファイルは、異なる周波数の複数の正弦波プロファイルが重なったものである。この場合、周波数の範囲－即ち例えば周波数範囲－は、変調の周波数がＮＶ中心の励起状態の寿命よりも短く、したがって、各周期持続時間がＮＶ中心の励起状態の寿命よりも大きい、特に少なくとも１０倍大きくなるように－例えば１０ｎｓより大きくなるように選ばれる。加えて、センサデバイス２５０による捕捉中の時間分解能は、各周期持続時間の少なくとも５倍高い。

更に、制御デバイス２１０は、励起光の変調と放射光との間の位相シフトをロックイン増幅器２１６によって特定するように構成される。幾つかの変形では、制御デバイス２１０は、センサデバイス２５０が特定された位相シフトに対して高感度であるようにロックイン増幅器２１６によって上記センサデバイスを制御するように構成される。加えて、制御デバイス２１０は、位相シフトに基づいて測定変数－即ち例えば、各ＮＶ中心１４０における各磁場－の測定値を特定する－恐らくはＮＶ中心１４０の各位置においてイメージングで－ように構成される。これに関して例えば、十分に強い磁場は［ＮＶ］^－中心における励起三重項状態の寿命を下げることができ、ひいては位相シフトを低減することができる。

幾つかの代替の変形では、測定装置２００は、ダイヤモンドプレートレットの代わりにＮＶ中心１４０を有するナノダイヤモンド１０４を備える。この場合、ナノダイヤモンド１０４は、材料－例えば液体－内で又は材料－例えば材料部分２０－の近くで、ＮＶ中心１４０が材料の局所状態密度と相互作用し、占有確率及び／又は寿命を変えるように配置することができる。これに関して、幾つかの変形では例えば、ナノダイヤモンドの表面は染料で官能化することができ、染料の色－即ち例えば、上記染料によって吸収される波長範囲－はその化学的環境に依存する。この場合、放射光の波長が染料によって吸収される波長範囲内であるとき、ＮＶ中心の少なくとも１つの励起状態の寿命は、フェルスター共鳴エネルギー転移によって短化することができ、それに対応して位相シフトを低減することができる。

幾つかの例示的な実施形態は例えば［ＮＶ］^－中心及びその性質－例えば全スピンに依存する励起三重項状態の寿命－に関して説明されるが、放射光の放射と共に減衰する－恐らくは他の減衰ルートに加えて－少なくとも１つの光学的に励起可能な状態を有する場合、他の色中心をＮＶ中心として使用することもでき、ここで、この少なくとも１つの励起状態の寿命又はその励起可能性－即ち、励起光での放射時のその占有確率－は、各事例で特定すべき測定変数に依存する。これに関して例えば、励起光と放射光との間の位相シフトもより長寿命の接地状態から生じ得る－励起光による励起時を含む。

例示的な実施形態では、制御デバイス２１０は更に、コイル配列２８０により、材料部分２０に渦電流を生成する磁場を生成するように構成される。この場合、コイル配列２８０は、渦電流が少なくとも実質的に、制御デバイス２１０の部分への制御によって可変である異なる材料深度で生じるような磁場を生成するように構成することができる。この場合、生成された渦電流及びそこから生じる磁場－測定変数として特定される－は、材料部分２０の品質について結論を出せるようにすることができる。これに関して例えば、材料部分のクラックは生成される渦電流を低減する。

例示的な実施形態の幾つかの変形では、測定装置２００はアクチュエータデバイス２２０を備え、アクチュエータデバイス２２０は、アクチュエータデバイス２２０が材料部分２０の姿勢を変え且つ／又は材料部分２０をセンサデバイス２５０及びＮＶ中心１４０に沿って移動させることができるように材料部分２０に接続可能である。この場合、制御デバイス２１０は、アクチュエータデバイス２２０によって材料部分２０を移動させ、材料部分２０の異なる領域をセンサデバイス２５０及び／又はＮＶ中心１４０に配置し、材料部分２０の各領域における測定変数－即ち例えば磁場－を特定するように構成することができる。

図４は、ＮＶ中心に基づいて測定変数を測定する測定方法４００、即ち本発明の一実施形態による測定方法４００の流れ図を示す。

例示的な一実施形態では、測定方法は、量子センサとして使用される［ＮＶ］^－中心に基づき、ここで、特にこのＮＶ中心に作用している（外部）磁場又は少なくとも上記磁場の磁場強度が測定変数として特定される。

例示的な一実施形態では、方法４００は、方法ステップ４３０、４３２、４４０、４４２、４５０、４６０、４６４、４６６、及び４７０を含むとともに、方法条件４１０及び４１２も含む。方法４００は方法開始４０２において開始され、方法終了４０４において終了する。

方法ステップ４３０において、［ＮＶ］^－中心がマイクロ波放射で照射される。

この場合、方法ステップ４３２において反復的に（方法ステップ４３０の一環として）、特定の周波数が所定の周波数範囲－例えば［ＮＶ］^－中心の場合、２．５ＧＨｚから３．２ＧＨｚ－から選択され、このそれぞれ選択された周波数を有するマイクロ波放射が生成され、［ＮＶ］^－中心に放射される。

方法ステップ４４０において、マイクロ波放射の各周波数において、［ＮＶ］^－中心が励起光で照射される。

この場合、方法ステップ４４２において反復的に（方法ステップ４４０の一環として）、励起光が生成され－例えば図３に関する光源２４０等の光源によって－、正弦波プロファイルに従った値が、励起光の強度に選択される。この場合、幾つかの変形では、励起光はまず、少なくとも略一貫した強度で生成され、次いで強度にそれぞれ選択された値に従って減衰する－例えば音響光学変調器によって又は電子光学変調器、例えば図３に関する電子光学変調器２４６等によって。代替又は追加として、それぞれ選択された値に対応する強度を有する励起光は既に生成されている－例えば、電気エネルギー供給がそれに対応して変調されるレーザダイオードによって。

加えて、方法ステップ４５０において、ＮＶ中心の放射光の強度が磁化依存的に捕捉され、ここで、時間依存的捕捉の時間分解能は正弦波プロファイルの周期持続時間よりも高い。これに関して例えば、励起光の強度に選択された各値について、放射光の複数の強度が時間プロファイルで捕捉されて、例えば、前に選択された値から現在反復で選択された値への励起光の強度変化場合、放射光の強度変化を分解できるようにする。

方法条件４１０は、更なる値を励起光の強度に選択すべき（更なる反復において）であるか否かをチェックすることを含む。（マイクロ波放射の各周波数について）。これに関して、正弦波プロファイルは、例えば複数の離散値の時間プロファイル－例えばいわゆる「サンプル」－によってモデリングすることができ、正弦波プロファイルを複数の周期持続時間にわたって繰り返すことができる。１０ＭＨｚの周波数を有し、それに従って周期持続時間１／（１０ＭＨｚ）＝１００ｎｓを有する正弦波プロファイルの場合、各周期持続時間は、各々が長さ１０ｎｓを有する１０の時間離散値によって記述することができる。更に、正弦波プロファイルは１００周期、ひいては総時間１００ｕｓにわたって繰り返すことができ、それにより例えば、位相シフト特定の際に高精度を可能にする。更なる値を選択すべき場合－＜ｙ＞で象徴される－、方法４００は方法ステップ４４２に続き、更なる時間的に後続する値が選択される。その他の場合－＜ｎ＞で象徴される－、方法４００は方法ステップ４６０に続く。

方法ステップ４６０において、励起光の強度と時間依存的に捕捉された放射光の強度との間の位相シフトが、各マイクロ波周波数で特定される（即ちマイクロ波放射の各周波数で）。

この場合、先に説明したように、［ＮＶ］^－中心は、三重項接地状態｜ｇ＞及び励起三重項状態｜ｅ＞を有する多電子系を含み、これらは全スピンｍ_ｓで各々スピン量子数－１、０、及び＋１を有することができ、各事例で、三重項接地状態の量子状態の１つは、スピンを保持するように光学的に励起して－例えば５１５ｎｍの波長を有する励起光によって－、同じ全スピンを有する励起三重項状態の量子状態を形成することができる。加えて、第１のスピン量子数（即ち０）を有する少なくとも１つの励起状態としてｍ_ｓ＝０である状態｜ｅ＞の寿命は、第２のスピン量子数（即ち＋１）を有する第２の励起状態としてｍ_ｓ＝＋１を有する状態｜ｅ＞の寿命よりも長く、また第３のスピン量子数（即ち－１）を有する第３の励起状態としてｍ_ｓ＝－１である状態｜ｅ＞の寿命よりも長い。この場合、励起三重項状態｜ｅ＞の３つ全ての励起状態の占有確率は、光学励起可能性に起因して励起光に依存する。加えて、スピン偏極に起因して異なる全スピンを有する三重項接地状態｜ｇ＞及び励起三重項状態｜ｅ＞の量子状態の占有確率の比率は、励起光及び持続時間に依存するとともに、励起光の強度にも依存し、励起光の強度が高くほど且つ／又は持続時間が長いほど、第２又は第３のスピン量子数、即ちｍ_ｓ＝＋１又はｍ_ｓ＝－１を有する状態と比較して、第１のスピン量子数、即ちｍ_ｓ＝０を有する｜ｇ＞及び｜ｅ＞の状態の占有確率は高くなる。これとは対照的に、ＮＶ中心においてそれぞれ有効な磁場に依存する各共鳴マイクロ波吸収の場合、十分に強い磁場又はマイクロ波放射は、ｍ_ｓ＝＋１又はｍ_ｓ＝－１である｜ｇ＞の占有確率を上げ、したがって、光学励起後、ｍ_ｓ＝＋１又はｍ_ｓ＝－１である｜ｅ＞の占有確率を上げる。十分に強い磁場又は共鳴マイクロ波吸収は、第２又は第３のスピン量子数に等しい全スピンを有する励起状態の占有確率を上げ、これらはより短い寿命を有するため、励起三重項状態の総寿命はそれに対応して短くなり、その結果、励起光と放射光との間の位相シフトは低減する。したがって、多電子系の全スピンは、位相シフトの特定に基づいて読み出すことができ、全スピン及び位相シフトは例えば、ＮＶ中心において有効な磁場及び恐らく生じる共鳴マイクロ波吸収に依存する。

方法条件４１２は、所定の周波数範囲内の更に別のマイクロ波周波数を選択すべきか否かをチェックすることを含む。これが該当する場合－＜ｙ＞で象徴される－、方法４００は方法ステップ４３２に続き、更なるマイクロ波周波数が選択される。その他の場合－＜ｎ＞で象徴される－、測定方法４００は方法ステップ４６４に続く。これに関して、幾つかの変形では、所定の周波数範囲は例えば２００のサブ範囲－恐らくは等しい幅の－に細分することができ、各範囲にある対応するマイクロ波周波数を上記サブ範囲の各々に選択することができる。各マイクロ波周波数について、励起光が時間変調され、放射光が１００ｕｓの総時間にわたって捕捉される変形の場合、それに従って所定の周波数範囲にわたってマイクロ波放射を変更することは２０ｍｓ続き、それにより、位相シフト変化に関する概ね２５Ｈｚの周波数分解能を達成することが可能である。神経細胞の場合、活動電位の最大レート－例えば破傷風の場合－は典型的には１２０Ｈｚの範囲であり、それにも関わらず、周波数分解能２５Ｈｚは神経細胞活動の検出に十分である。より高い周波数分解能が必要な用途では、所定の周波数範囲を低減することができ、所定の周波数範囲はより粗く細分することができ、且つ／又は励起光／時間依存捕捉放射光を生成する総時間を短くすることができる。更に、正弦波プロファイルの周波数を増大させることができる。

方法ステップ４６４及び４６６は、マイクロ波周波数の各々で特定された位相シフト変化に基づいて、共鳴マイクロ波吸収が生じる少なくとも１つの共鳴周波数及び共鳴マイクロ波吸収が生じる更なる共鳴周波数を特定することを含む。幾つかの変形では、この場合、方法ステップ４６４において、少なくとも１つの共鳴周波数は、選択されたマイクロ波周波数の、２．８７ＧＨｚ未満の位相シフトが最小になる周波数として特定される。したがって、幾つかの変形では、この場合、方法ステップ４６６において、更なる共鳴周波数が、選択されたマイクロ波周波数の、２．８７ＧＨｚを超える位相シフトが最小になる周波数として特定される。

方法ステップ４７０は、少なくとも１つの共鳴周波数と更なる共鳴周波数との間の周波数差に基づいて（ひいては即ち位相シフトに基づいて）、ＮＶ中心において作用する（外部）磁場又は空間方向、例えば軸１４８等に関する少なくとも１つの磁場強度を特定することを含む。

幾つかの代替の変形では、磁場又はその強度並びに恐らく少なくとも１つの共鳴周波数及び更なる共鳴周波数は、ＮＶ中心において作用する（外部）磁場及び入射マイクロ波放射の周波数の関数として共鳴マイクロ波周波数及び位相シフトを記述するモデルの数値フィッティングによって特定され、ここで、方法ステップ４６４、４６６、及び４７０は単一の方法ステップ４７０に結合することができる。

更に、幾つかの変形では、磁場又はその強度は更に、較正データに基づいて特定される。これに関して、幾つかの変形では、測定方法４００は、マイクロ波放射でＮＶ中心を走者するマイクロ波アンテナ配列１３０を更に備える測定装置２００の一変形によって実行することができ、ここで、更なる方法ステップにおいて、コイル配列２８０により、１つ又は複数の（事前）磁化が較正目的で生成され、方法４００は各事例で実行され、したがって較正データが特定される。

図５は、測定ヘッド１００を用いて神経細胞活動を検出するシステム３００、即ち各々本発明の一実施形態によるシステム３００及び測定ヘッド１００を示す。

例示的な一実施形態では、システム３００は、制御デバイス２１０と、ミキサデバイス２１２と、バンドパスフィルタ２１４と、励起光の光源としてのレーザダイオード３４０と、放射光のセンサデバイスとしてのフォトダイオード２５０と、放射スプリッタデバイス２５４と、ライトガイド３９０－幾つかの変形では－と、測定ヘッド１００－幾つかの変形では－とを備える。代替的には、幾つかの変形では、システム３００は、測定ヘッド１００及び／又はライトガイド３９０を備えないこともあり、その場合、測定ヘッド１００はシステム３００に結合することが可能である－例えばライトガイドを介して。

放射スプリッタ２５４は、レーザダイオード３４０によって生成された励起光４６がライトガイド３９０に結合され、逆に、ライトガイド３９０からの放射光５６－即ち例えば、６３７ｎｍ前後の範囲の波長を有する光－はフォトダイオード２５０に導波され、一方、少なくとも励起光４６のスペクトル範囲に対応するスペクトル範囲に関するライトガイド３９０からの光－即ち例えば５１５ｎｍ前後の範囲にある－は、フォトダイオード２５０に導波されないように、励起光４６及び放射光５６に関するビーム経路を分割するように構成される。幾つかの変形では、放射スプリッタデバイス２５４はダイクロイックミラーとして実施される。

例示的な一実施形態では、測定ヘッド１００は、筐体１９０と、ナノダイヤモンド又はダイヤモンド、例えばＮＶ中心１４０を有し、又は複数のＮＶ中心－例えば（各々）［ＮＶ］^－中心－を有する巨視的ダイヤモンドと、マイクロ波アンテナ配列１３０と、光学結合要素１９４とを備える。幾つかの変形では、測定ヘッド１００は少なくとも１つのＮＶ中心を各々有する複数のナノダイヤモンドを備える。幾つかの更なる変形では、測定ヘッド１００は、複数のＮＶ中心を有する巨視的ダイヤモンド、例えばダイヤモンドプレートレットを備える。（ナノ）ダイヤモンド１０４及びマイクロ波アンテナ配列１３０は筐体１９０内に配置され、光学結合要素１９４は筐体１９０の開口部に配置され、結合要素１９４と相互作用する筐体は、液体、生体細胞、又は他の材料例えば生体組織等が筐体内及び／又は筐体１９０の外部に渡ることができないように封止され、その結果、第１に、測定ヘッド１００の動作中、測定ヘッドに貫入する物質に起因した外乱を回避することができ、第２に、測定ヘッド１００から生じる感染リスクを低減することができる－例えば、神経細胞活動の検出に使用される場合。

光学結合要素１９４は、ライトガイド３９０に機械的に接続可能であり、レーザダイオード３４０によって生成され、ライトガイド３９０を通して導波された励起光４６でＮＶ中心３４０を照射するとともに、ＮＶ中心によって放射された放射光５６をライトガイド３９０に導波するように構成される。幾つかの変形では、ライトガイド３９０はマイクロ波信号の導電体を有し、結合要素１９４は、マイクロ波アンテナ配列１３０に導電体を介してマイクロ波信号を供給することができるように、導電体をマイクロ波アンテナ配列１３０に電気的に接続するように更に構成される。この場合、マイクロ波アンテナ配列１３０は、マイクロ波信号が供給されると、マイクロ波放射を放射し、それでＮＶ中心１４０を照射するように構成される。加えて、制御デバイス２１０は、マイクロ波信号を生成するように構成される。ライトガイド３９０及び／又は光学結合要素１９４の一利点は、特に測定ヘッド１００の外部で励起光４６を生成することができ、測定ヘッド１００の外部で放射光５６を捕捉することができることにあり得、その結果、その構造を簡易化することができ、そのサイズを低減することができる。光学結合要素１９４及びライトガイド３９０が励起光及び放射光に向けて同時に構成されることの一利点は特に、１つのみのライトガイドが求められ、より高い可撓性（励起光及び放射光のそれぞれに２つの別個のライトガイドと比較して）が可能になることにあり得、その結果例えば、神経外科手術中の扱いを簡単にすることができる。幾つかの変更では、測定ヘッドはレーザダイオード３４０及びフォトダイオード２５０を備えるとともに、光学結合要素の代わりに電気結合要素も備える。この場合、測定ヘッドはライトガイドの代わりに電気ケーブルによってシステム３００（の残りの部分）に接続される。ライトガイドと比較した電気ケーブルの一利点は特に、電気ケーブルが通常、より高い可撓性を有し、且つ／又は衝撃又は湾曲の場合、影響をより受けにくいことにあり得、その結果、例えば、神経外科手術での扱いを容易にすることができる。

幾つかの変形では、測定ヘッド１００は、１０ｍｍ^３未満、又は５ｍｍ^３未満、又は２ｍｍ^３未満の体積を有する。

幾つかの変形では、測定ヘッド１００は、外科用メスに固定されるように設計される。代替的には、幾つかの変形では、測定ヘッドは外科用メスを備え、この場合、その幾つかの変形では、ＮＶ中心は外科用メスの刃に統合することができる。

幾つかの変形では、測定ヘッド１００はカニューラに固定するように設計される。代替的には、幾つかの変形では、測定ヘッドはカニューラを備え、この場合、その幾つかの変形では、ＮＶ中心はカニューラの開口部に統合することができる。

幾つかの変形では、筐体１９０は、ＮＶ中心１４０によって放射された放射光５６が光学結合要素１９４を略完全に、又は光学結合要素１９４まで少なくとも５０％超の程度通り、それを介してライトガイド３９０まで達し、そしてフォトダイオード２５０に導波されるように内部が反射コートされる。

制御デバイス２１０は、レーザダイオード３４０に時間周期変調励起光でＮＶ中心１４０を照射させ、フォトダイオード２５０によって捕捉された放射光に基づいて放射光５６と励起光４６の変調との間の位相シフトを特定し、そしてまたそれに基づいて、ＮＶ中心における磁場の測定値を特定し、したがって、ＮＶ中心１４０が神経細胞の環境に配置された場合、磁場に基づいて神経細胞の神経細胞活動を検出するように構成される。この場合、制御デバイス２１０は、それに対応して時間周期変調電気エネルギー－例えば時間周期変調を有する電流－をレーザダイオード３４０に供給するように構成される。更に、制御デバイス２１０は、ミキサデバイス２１２により、フォトダイオード２５０によって特定された、放射光５６を特徴付けるセンサ信号を混合周波数と混合することであって、混合周波数は、ホモダイン動作又はヘテロダイン動作に応じて、励起光の変調周波数に少なくとも略等しく、又は少なくとも１／１０であるように選ぶことができる、混合することと、したがって、混合周波数とのセンサ信号の周波数の重ね合わせを生成することとを行うように構成される。加えて、制御デバイス２１０は、バンドパスフィルタ２１４によってそうして生成されたこの重ね合わせをフィルタリングし、恐らくはアナログ／デジタル変換器を使用してそれをデジタル化するように構成される。信号対雑音比は有利なことには、ミキサデバイス２１２及びバンドパスフィルタによって上げることができる。マイクロ波放射により、マイクロ波周波数を変更することにより、生じる共鳴マイクロ波吸収により、感度を上げることが可能であり－恐らくは１０ｍＴ未満等の弱い磁場であっても－、そして恐らくは１ ｐＴ／（Ｈｚ＾１／２）の感度を得ることが可能である。

幾つかの変形では、システム３００は、制御デバイス２１０によって制御されるように、図４に関する測定方法４００の一変形を実行するように構成される。逆に、測定方法４００の幾つかの変形は、システム３００の一変形によって実行され、ここで、例えば、励起光４６はレーザダイオード３４０によって生成され、放射光５６はフォトダイオード２５０によって捕捉され、且つ／又はマイクロ波放射はマイクロ波アンテナ配列１３０によってＮＶ中心１４０に照射される。

幾つかの例示的な実施形態について１つ又は複数の［ＮＶ］^－中心に関して説明したが、当業者はこれらを同様に、更なるＮＶ中心に向けて適合することができる。これに関して例えば、励起光としていわゆる「六方格子位置シリコン空孔（Ｖ_Ｓｉ）」を有する幾つかの変更では、励起光として、多くとも８６１ｎｍの波長を有する光、即ち例えば、７３０ｎｍの波長を有する励起光がレーザダイオードによって生成され、空間領域から又はそれぞれ選択された空間部分からの光として、即ち特に放射光が、少なくとも、８７５ｎｍ～８９０ｎｍの範囲内にある波長で捕捉され、マイクロ波放射として、４．５ＭＨｚの範囲の周波数を有するマイクロ波放射が生成される。

以下の実施形態も上記を用いて生じ、且つ／又は上記を用いて例として実施される。

幾つかの実施形態では、ＮＶ中心は全スピンを有する多電子系を有し、ここで、ＮＶ中心の量子状態は多電子系の複数の量子状態を含む。少なくとも１つの励起状態の多電子系の全スピンは第１のスピン量子数を有し、多電子系の第２の励起状態の全スピンは第２のスピン量子数を有する。第２の励起状態は、放射光の放射に伴ってその寿命に従って減衰し、ここで、その寿命は少なくとも１つの励起状態の寿命と異なる。この場合、第１のスピン量子数を有する量子状態の占有確率と第２のスピン量子数を有する量子状態の占有確率との比率は、測定変数に依存する。この有利な方法では、測定変数を全スピンに変換し、位相シフトによる異なる寿命に起因して全スピンを読み出すことができる。

ＮＶ中心が全スピンを有する多電子系を含む幾つかの実施形態では、励起光は、第２のスピン量子数を有する量子状態の占有確率と比較して第１のスピン量子数を有する量子状態の占有確率を上げる。

ＮＶ中心が全スピンを有する多電子系を含む幾つかの実施形態では、測定方法は、ＮＶ中心をマイクロ波で照射することを更に含み、その周波数は所定の周波数範囲にわたって変更され、所定の周波数範囲内の少なくとも１つの共鳴周波数において、共鳴マイクロ波吸収がＮＶ中心で生じ、共鳴マイクロ波吸収は、第１のスピン量子数を有する量子状態の占有確率と比較して、第２のスピン量子数を有する量子状態の占有確率を上げる。加えて、測定方法は、所定の周波数範囲にわたるマイクロ波放射の変更中、位相シフトの少なくとも１つの変化に基づいて少なくとも１つの共鳴周波数を特定することを含み、測定値は少なくとも１つの共鳴周波数に基づいて特定される。

ＮＶ中心がマイクロ波放射で照射され、共鳴マイクロ波吸収が生じる幾つかの実施形態では、測定変数は磁場である。この場合、所定の周波数範囲内の更なる共鳴周波数において、共鳴マイクロ波吸収がＮＶ中心において生じる。加えて、測定方法は、所定の周波数範囲にわたるマイクロ波放射の変更中、位相シフトの更なる変化に基づいて更なる共鳴周波数を特定することを更に含み、ここで、測定値は、少なくとも、少なくとも１つの共鳴周波数と更なる共鳴周波数との間の周波数シフトに基づいて磁場の強度として特定される。

共鳴マイクロ波吸収の発生に基づいて磁場又はその強度を特定することの一利点は特に、共鳴マイクロ波吸収により的を絞って全スピンを操作可能であり、マイクロ波周波数が高精度で変更可能であり、その結果、磁場の測定値を特定するより高い分解能及び／又は感度を得ることが可能なことにあり得る。

ＮＶ中心がマイクロ波放射で照射され、共鳴マイクロ波吸収が生じる幾つかの実施形態では、測定変数は電場又は材料応力である。加えて、測定値は、少なくとも、共鳴マイクロ波吸収が電場又は材料応力なしで生じる基本共鳴周波数からの少なくとも１つの共鳴周波数のシフトに基づいて電場の強度又は材料応力値として特定される。この有利な方法では、更なる測定変数（磁場の他に）を特定することもでき、精度は共鳴マイクロ波吸収により上げることができる。

ＮＶ中心はマイクロ波放射で照射され、共鳴マイクロ波吸収が生じる幾つかの実施形態では、ＮＶ中心は、マイクロ波放射で連続照射され、ここで、マイクロ波放射の変更は、励起光の変調よりも時間的に遅い。この有利な方法では、パルスマイクロ波放射の結果として外乱を回避し、準安定状態でマイクロ波放射の各マイクロ波周波数の位相シフトを特定することが可能であり、それにより、簡単な測定シーケンス及び／又は確実な測定が可能になる。

幾つかの実施形態では、測定変数はＮＶ中心の環境中の磁場又は局所状態密度である。この場合、少なくとも１つの励起状態の寿命は、磁場又は局所状態密度に依存する。この有利な方法では、測定方法は、マイクロ波放射により生じ得る外乱なしで実行することができ、対応する測定装置は簡単に実施することができる。

幾つかの実施形態では、励起光の時間周期変調は、励起光の強度の時間周期変調を含む。更に、測定方法は、ＮＶ中心の放射光の強度を時間依存捕捉することを含む。この場合、位相シフトは、励起光の強度の時間周期変調及び放射光の時間依存捕捉強度に基づいて特定される。

励起光の時間周期変調が励起光の強度の時間周期変調を含む幾つかの実施形態では、励起光の強度は、音響光学変調器又は電子光学変調器によって時間周期変調される。この有利な方法では、励起光の光源は連続して動作することができ、その結果、ＮＶ中心に放射される励起光の強度及び強度振幅のより高い安定性を得ることが可能である。

励起光の時間周期変調が励起光の強度の時間周期変調を含む幾つかの実施形態では、励起光はレーザ装置によって生成され、励起光の強度は、レーザ装置へのエネルギーの供給によって直接、時間周期変調される。この有利な方法では、対応する測定装置の効率的な構築を可能にすることができ、且つ／又は高い変調周波数及び／又は強度振幅を測定方法で得ることができる。

励起光の時間周期変調が励起光の強度の時間周期変調を含む幾つかの実施形態では、励起光の強度の時間周期変調は、正弦波プロファイルに対応する。異なる周波数の複数の正弦波プロファイルの重ね合わせも可能であり、例えば、信号の改善に寄与することができる。

幾つかの実施形態では、時間周期変調は５ｋＨｚ～７００ＭＨｚの範囲の周波数成分を有する。

幾つかの実施形態では、（測定）装置は、バンドパスフィルタを更に備え、放射光を特徴付ける、センサデバイスによって特定されたセンサ信号をバンドパスフィルタによってフィルタリングするように構成される。

幾つかの実施形態では、（測定）装置は、ロックイン増幅器を更に備え、センサデバイスによって特定され、放射光を特徴付けるセンサ信号に基づいてロックイン増幅器により位相シフトを特定するように構成される。

例示的な実施形態、適用可能性、及び適用例について特に図を参照して詳細に説明したが、多数の変更が可能なことが指摘されるべきである。更に、例示的な実施形態及び適用が、保護範囲、適用、及びセットアップの限定を決して意図しない単なる例であることが指摘されるべきである。むしろ、先の説明は、少なくとも１つの例示的な実施形態の実施及び／又は適用の指針を当業者に与え、当業者が望むように記載された構成部分の機能及び／又は配置の多様な変更、特に代替又は追加の特徴及び／又は変更を行うことが、そうするに当たりそれぞれ添付の特許請求の範囲に規定される趣旨－及びその法的均等物－から逸脱せず且つ／又は保護範囲から出ることなく可能である。

Claims (18)

1. 複数の量子状態を有し、前記量子状態の１つの占有に応じて励起光によって光学的に励起可能でもあり、それにより、前記量子状態の少なくとも１つの励起状態になるＮＶ中心（１４０）に基づいて測定される変数を測定する測定方法（４００）であって、前記少なくとも１つの励起状態は前記ＮＶ中心の放射光（５６）の放射に伴って減衰し、前記測定方法（４００）は、
   －前記励起光（４６）で前記ＮＶ中心を照射すること（４４０）であって、前記励起光は時間周期変調を有し、前記量子状態の各占有確率及び／又は各寿命は前記測定変数及び前記励起光に依存する、照射すること（４４０）と、
   －前記ＮＶ中心の前記放射光と前記励起光の前記変調との間の位相シフトを特定すること（４６０）と、
   －前記位相シフトに基づいて前記測定変数の測定値を特定すること（４７０）と、
   を含む方法。
2. ダイヤモンド（１０４）は、前記ＮＶ中心（１４０）として窒素－空孔中心（１４０）を有する、請求項１に記載の測定方法（４００）。
3. 前記ＮＶ中心（１４０）は全スピン（ｍ_ｓ）を有する多電子系を有し、前記ＮＶ中心（１４０）の前記量子状態は、前記多電子系の複数の量子状態を含み、
   前記少なくとも１つの励起状態での前記多電子系の前記全スピンは第１のスピン量子数を有し、前記多電子系の第２の励起状態での前記全スピンは、第２のスピン量子数を有し、
   前記第２の励起状態は、前記放射光（５６）の放射に伴って寿命に従って減衰し、前記寿命は、前記少なくとも１つの励起状態の前記寿命と異なり、
   前記第１のスピン量子数を有する量子状態の前記占有確率と前記第２のスピン量子数を有する量子状態の前記占有確率との間の比率は、前記測定変数に依存する、請求項１又は２に記載の測定方法（４００）。
4. 前記励起光（４６）は、前記第２のスピン量子数を有する量子状態の前記占有確率と比較して前記第１のスピン量子数を有する量子状態の前記占有確率を上げる、請求項３に記載の測定方法（４００）。
5. 前記測定方法は、
   －マイクロ波放射（４８）で前記ＮＶ中心（１４０）を照射すること（４３０）であって、その周波数は所定の周波数範囲にわたって変更し（４３２）、前記所定の周波数範囲内の少なくとも１つの共鳴周波数において、共鳴マイクロ波吸収が前記ＮＶ中心で生じ、前記共鳴マイクロ波吸収は、前記第１のスピン量子数を有する量子状態の占有確率と比較して、前記第２のスピン量子数を有する量子状態の前記占有確率を上げる、照射すること（４３０）と、
   －前記所定の周波数範囲にわたる前記マイクロ波放射の前記変更中、前記位相シフトの少なくとも１つの変化に基づいて前記少なくとも１つの共鳴周波数を特定すること（４６４）であって、前記測定値は、前記少なくとも１つの共鳴周波数に基づいて決定される、特定すること（４６４）と、
   を更に含む請求項３又は４に記載の測定方法（４００）。
6. 前記測定変数は磁場（８０）であり、
   前記所定の周波数範囲内の更なる共鳴周波数において、共鳴マイクロ波吸収が前記ＮＶ中心（１４０）において生じ、
   前記測定方法は、
   前記所定の周波数範囲にわたる前記マイクロ波放射の前記変更中、前記位相シフトの更なる変化に基づいて更なる共鳴周波数を特定すること（４６６）であって、前記測定値は、少なくとも前記少なくとも１つの共鳴周波数と前記更なる共鳴周波数との間の周波数差に基づいて前記磁場（８０）の強度として特定される、特定すること（４６６）と、
   を更に含む請求項５に記載の測定方法（４００）。
7. 前記測定変数は電場又は材料応力であり、
   前記測定値は、少なくとも、前記共鳴マイクロ波吸収が電場又は材料応力なしで生じる基本共鳴周波数からの前記少なくとも１つの共鳴周波数のシフトに基づいて前記電場の強度又は前記材料応力値として特定される、請求項５に記載の測定方法（４００）。
8. 前記ＮＶ中心（１４０）は、前記マイクロ波放射（４８）で連続照射され、前記マイクロ波放射の前記変更は、前記励起光の前記変調よりも時間的に遅い、請求項５～７のいずれか一項に記載の測定方法（４００）。
9. 前記測定変数は、前記ＮＶ中心（１４０）の環境中の磁場又は局所状態密度であり、
   前記少なくとも１つの励起状態の前記寿命は、前記磁場又は前記局所状態密度に依存する、請求項１～４のいずれか一項に記載の測定方法（４００）。
10. 前記励起光の時間周期変調は、前記励起光の前記強度の時間周期変調（４４２）を含み、
    前記測定方法は、
    －前記ＮＶ中心（１４０）の前記放射光（５６）の強度を時間依存捕捉すること（４５０）を更に含み、
    前記位相シフトは、前記励起光（４６）の前記強度の前記時間周期変調及び前記放射光（５６）の前記時間依存捕捉強度に基づいて特定される、請求項１～９のいずれか一項に記載の測定方法（４００）。
11. 前記励起光の前記強度は、音響光学変調器又は電子光学変調器（２４６）によって時間周期変調される、請求項１０に記載の測定方法（４００）。
12. 前記励起光（４６）はレーザ装置（３４０）によって生成され、前記励起光の前記強度は、前記レーザ装置へのエネルギーの供給によって直接、時間周期変調される、請求項１０に記載の測定方法（４００）。
13. 前記励起光の前記強度の前記時間周期変調は、正弦波プロファイルに対応する、請求項１０～１２のいずれか一項に記載の測定方法（４００）。
14. 前記時間周期変調は、５ｋＨｚ～７００ＭＨｚの範囲の周波数成分を有する、請求項１～１３のいずれか一項に記載の測定方法（４００）。
15. 測定変数を測定する装置（２００）であって、
    １つ又は複数のＮＶ中心（１４０）を配置する空間領域（２０４）と、
    時間周期変調を有する励起光（４６）で前記空間領域（２０４）を照射する光源（２４０）であって、これにより、前記１つ又は複数のＮＶ中心（１４０）が前記空間領域内に配置される場合、前記ＮＶ中心（１４０）の１つ又は複数は光学的に励起可能であり、
    前記ＮＶ中心（１４０）の１つ又は複数によって放射された放射光（５６）を捕捉するように構成されたセンサデバイス（２５０）と、
    前記光源（２４０）に前記ＮＶ中心（１４０）の少なくとも１つを前記時間周期変調された励起光（４６）で照射させ、前記センサデバイス（２５０）によって捕捉された前記放射光（５６）に基づいて、前記放射光（５６）と前記励起光（４６）の前記変調との間の位相シフトを特定し、そしてまたそれに基づいて、前記少なくとも１つのＮＶ中心（１４０）の場合の前記測定変数の測定値を特定するように構成された制御デバイス（２１０）と、
    を備える装置（２００）。
16. ロックイン増幅器（２１６）及びバンドパスフィルタを更に備え、前記装置は、前記バンドパスフィルタによって、前記放射光（５６）を特徴付ける、前記センサデバイス（２５０）によって特定されたセンサ信号をフィルタリングし、前記ロックイン増幅器（２１６）によって前記位相シフトを特定するように構成される、請求項１５に記載の装置（２００）。
17. 測定変数を測定する測定ヘッド（１００）であって、
    筐体（１９０）と、
    ＮＶ中心（１４０）と、
    光源によって生成された励起光で前記ＮＶ中心を照射するように構成された前記光源又は前記筐体外部に配置されたライトガイド（３９０）に接続可能であり、前記ライトガイドを介して、発せられた励起光（４６）で前記ＮＶ中心（１４０）を照射するように構成された光学結合要素（１９４）と、
    前記ＮＶ中心によって放射された放射光を捕捉するように構成されたセンサデバイス又は前記ＮＶ中心（１４０）によって放射された前記放射光（５６）を前記筐体外部に配置された前記ライトガイド（３９０）に導波するように構成された光学結合要素（１９４）と、
    を備え、
    前記ＮＶ中心（１４０）及び可能な場合には前記センサデバイス又は可能な場合には前記光源も、前記筐体（１９０）内に配置され、前記筐体は封止される、測定ヘッド。
18. 神経細胞活動を検出するシステム（３００）であって、
    請求項１７に記載の測定ヘッド（１００）と、
    時間周期変調を有する励起光（４６）を生成する光源（３４０）であって、それにより、前記測定ヘッド（１００）のＮＶ中心（１４０）が光学的に励起可能である、光源（３４０）と、
    前記ＮＶ中心（１４０）によって放射された前記放射光（５６）を捕捉するように構成されたセンサデバイス（２５０）と、
    制御デバイス（２１０）と、
    を備え、
    前記神経細胞活動は、前記神経細胞の環境に磁場を生じさせ、
    前記ＮＶ中心（１４０）の量子状態の少なくとも１つの励起状態の寿命及び／又は占有確率は、前記ＮＶ中心（１４０）における磁場（８０）の強度及び／又は向きによって変更可能であり、
    前記制御デバイス（２１０）は、前記光源（２４０、３４０）に前記時間周期変調された励起光で前記ＮＶ中心（１４０）を照射させ、前記センサデバイスによって捕捉される前記放射光に基づいて前記放射光（５６）と前記励起光（４６）の前記変調との間の位相シフトを特定し、そしてまたそれに基づいて、前記ＮＶ中心における前記磁場の測定値を特定し、したがって、前記ＮＶ中心が前記神経細胞の前記環境に配置される場合、前記神経細胞活動に起因する前記磁場に基づいて前記神経細胞活動を検出するように構成される、システム。

Images