打通国内量子生物磁场成像全产业链，专访未磁科技创始人蔡宾
光子盒研究院出品
量子传感、量子计算与量子通信是目前量子科技领域的三大重要战略方向，其中，量子磁场传感技术由于其在生物医疗、工程地质、军事国防以及基础物理研究等领域的广泛应用前景和巨大商业价值，受到了各国的重点关注。
实际上，量子传感技术早就应用在了医疗成像领域。根据光子盒《量子磁力计报告》，当前医院所使用的脑部与心脏诊断技术——脑磁图和心磁图绝大多数是利用超导量子干涉器件(SQUID)技术获得磁场数据，但SQUID设备占地面积大、装置复杂、价格昂贵、运行环境苛刻(需液氦制冷)等问题限制其大范围应用，广泛大众无法受益于这项高端医疗检查。
在此背景下，近年来基于原子磁力计技术的脑磁图和心磁图设备开始进入市场，原子磁力计不仅成本低于SQUID，并且具有对低频信号敏感、室温运行、功耗低、体积小、可穿戴等优点，探测灵敏度与SQUID接近或超越，适合大规模推广应用。
然而，多年来美国一直垄断此领域的商用技术，2022年4月随着国内首个基于原子磁力计技术的心磁图仪获得医疗器械注册证，我国成为继美国之后第二个拥有量子生物磁场成像全产业链的国家，而实现这一突破的是北京未磁科技有限公司(以下简称“未磁科技”)。
最近，光子盒与未磁科技创始人、董事长蔡宾，就量子磁力计的技术和应用进行了一次深入交流。
未磁科技创始人、董事长蔡宾
访谈全文如下：
未磁的创办是一个机缘巧合，因为我回国的时候开始做的第一个项目就是一款极其特殊的特种传感器。通过这个项目，我们知道了我国在极弱磁场探测上的一些非常急迫的需求，同时在原子磁力计方面和美国的差距也比较大。当时正是2019年，美国和英国在生物磁场探测比如心脑磁上出现了一些商业化成果，所以当时发觉这是一个非常有市场前途的方向，同时可以利用我们的当时已有的技术团队在相关领域十几年甚至二三十年的经验，进入一个相对比较细分，但是技术难度壁垒较高，而又拥有广阔市场前景的赛道。在这个背景下，我们完成了初创团队的建立，后来就一直在这个领域沿着我们当年的目标在努力。
在未磁科技成立之前，我们就非常明确地知道，要想在这个领域取得突破，公司技术团队必须拥有量子物理、数学、光学、控制及材料学等交叉方向的优秀科学家，同时要有极强的硬件产品化、产业化经验的工程师团队，才能完成把这项技术从TRL3 推进到TRL9的过程 (TRL – Technology Readiness Level)。
关于“未磁”（X-Magtech）的名称主要是两个含义，一是指未来的磁场相关技术，二是这个“未”也有未知的意思。同时我们借鉴了SpaceX和X战警的思路，X代表的也是罗马数字里的10，是最大的数字，同时也代表了未知和未来这两层含义。
我们的长期规划是想做成一家伟大的高端特种传感器企业。近期来看，我们更关注或者更想成为的是一个能够把非常先进的量子技术尽快地商业化落地到普通人的生活当中，所以我们现在主要研发和推广的心脑磁仪就成了我们实现当前目标的抓手。
从传感器到成套医疗成像设备是如何实现的？
如何把一个量子传感器变成一个系统的应用所面临的问题跟传统传感器类似，包括它自己的协作工作、控制部分，包括它所需要的环境等，所以它的困难和挑战非常常见。从2015年开始，全世界就有大概三四十家比较著名的团队尝试购买美国Quspin公司原子磁力计，然后自己来做集成。但是真正能够变成一个商业化的产品的其实是非常少的，心磁和脑磁在我们之前全世界也各只有一家真正能实现商业化，脑磁方面是诺丁汉大学成立的Cerca Magnetics，心磁方面是已经完成数轮总额达到$40M融资的美国科创公司Genetesis。
从这里就可以体现出来，从一个小传感器变成一整套商用特别是医用系统的挑战是巨大的。首先是原子磁力计阵列集成和控制的问题，比如我们现在心磁上已经是36通道，甚至未来可能出现72通道，像脑磁系统会有32、64、82等配置，如此多的高密度的传感器就会出现很多学术论文提到的互相之间串扰问题、大阵列的自动协同控制问题。当然也包括商业化以后，这么多数量的传感器共同工作的情况下协同工作一致性和可靠性问题，这可能是在科研界或者是在做一些产品的功能样机时无需考虑的难点，而一旦变成医疗器械，法规对整个产品的可靠性要求便非常高。举一个大家比较能理解的例子，我们心磁图仪的原理样机大概在一年半之前就已经非常成熟了，但是我们用了将近一年的时间才突破了它整个阵列工作的可靠性、稳定性、一致性等等难题，而且这还是建立在我们拥有了底层原子磁力计的技术背景之下。所以也能从某种层面解释为什么全世界有这么多人都可以买到原子磁力计，在没有磁力计公司的深度技术支持的情况下，想做到商用集成心脑磁系统都是比较困难或者暂时还没有看到结果。
除此之外，原子磁力计在工作的时候，需要特定的接近零磁场的环境，一方面是给原子磁力计本身提供工作背景，另一方面是因为在这个纯净环境中，我们能够更有效的去抓取心脏和大脑这样非常弱小的磁场，得到较高的信噪比。这个磁场屏蔽环境需要控制在一定的成本、体积、重量和尺寸，而传统的方案更多的是服务与科研应用，在这些方面做出了很多让步，普遍存在价格过高、使用困难、建造周期长等等痛点，而现在考虑到商业化实际应用场景的需求，就需要我们做出很多创新和优化，甚至是打破很多常规才能找到性能与实用性之间的平衡。
最后就是软件的部分，在这其中比较大的难度和挑战在于它的实质是要实现在临床上给病人做出准确检查和精准诊断，这个与心脑磁原理展示和科研应用时的软件与算法有非常大的区别，从软件性能、可靠性、有效性以及风险管理上均有非常高的要求，同时需要符合相关医疗器械法律规定。
在解决了这些技术难点后，就是传统的建立全套的医疗器械研发、生产、售后等全生命周期的质量管理体系以及相关硬件设施，但这些步骤相对容易实现一些。总体来看，虽然我刚才是拿心磁图仪来举例子，但是心磁图仪或脑磁图仪都是类似的，面临着多方面和复杂的技术及商业上的挑战。
未磁科技心磁图仪
未磁的原子磁力计和Quspin原子磁力计有何不同？
目前我们产品和Quspin最主要的区别在于系统架构和软件，由于我们是目标在于系统级应用，所以从起初就突破了很多技术挑战，在软硬件上均实现了多通道，而Quspin目前出货的产品是单通道的，未来也会推出多通道的产品。这个选择主要因为我们在早期发现原子磁力计基本上都是大规模阵列的应用，单通道使用的客户所占比例较少。而在现在商业化前景比较明确的生物磁场成像上，对于单个通道的需求就会更少了。所以当时我们在做产品需求分析的时候提出的一个创新点就是直接实现多通道的原子磁力计。
多通道主要从两方面考虑，一方面是多通道的集成性会好得多。例如对于64通道的脑磁图仪，在用Quspin的原子磁力计的情况下，需要集成64个完整的原子磁力计的系统和主机等附属设备，供电、信号传输、系统管理都会复杂得多。而如果用我们现在4通道的产品，就只需要16套产品就可以解决，所以会有一个量级上的区别，这个在追求高可靠性的医疗器械上就变得尤其重要，同时系统体积和成本上多通道产品也会有更大优势。
还有一个更底层的原因是这种多通道可以在一定程度上解决传感器之间的串扰问题，一旦通道数目及密度较高，互相之间的串扰会变大甚至不可控，影响最终成像质量，而多通道的方产品架构可以从串扰源头上做到抑制。
未磁科技目前有哪些产品？
首先是基于我们的底层核心技术原子磁力计，这条产品线包括已经实现量产和落地应用的多通道零场原子磁力计，接下来我们会在这条产品线上不断进行技术迭代和更新，比如说更加小型化，或者是性能更高，又或者是具备一些特殊功能、针对特殊行业应用的零场原子磁力计出现；当然有了零场原子磁力计，全场的原子磁力计必然会推出和商业化。
然后是原子磁力计的应用层面，在生物磁测量领域，包括已经拿到了医疗器械注册证的心磁图仪，以及正在获取医疗机械注册证的脑磁图仪。在这两个产品的路线上我们会不断升级，瞄准不同的目标群体推出更专业化的产品。例如，瞄准科研用户的性能更高的心脑磁仪，也有可能是瞄准基层医院的简化可移动产品。
未磁科技的零场原子磁力计
未磁科技有哪些客户？
我们的客户可以分为两类：第一大类就是以科研为目标的用户，他们主要会用原子磁力计做各种各样偏底层的科研型应用，其中也包括生物磁场类的监测，但是他们可能不再是简单的去测心磁或脑磁，他们可能看得会更全面、更细节和更完整，比如肌肉磁、细胞磁等等。也会将原子磁力计用于跟基础物理相关的科研仪器的研发，或者是对特殊材料极弱磁性的评定，或者是检测极低的电噪声，这些应用都是利用原子磁力计非常极限的探测灵敏度。
第二类是集成产品的客户，目前主要以医院为主。包括我们已经拿证的心磁图仪和正在拿证的脑磁图仪，都对很多的医院产生了很大的吸引力，可以根据需求应用在临床以及科研方面。
但同时也包括了瞄准脑科学脑认知和脑机接口研究的客户。
未磁的心磁图仪和脑磁图仪与传统检测仪器相比，有什么优势？
目前对缺血性等心脏病诊断技术主要分为对人体无害的心电、B超等，也包括了对人体有损伤或辐射的心脏CTA、心肌核素、冠脉造影等等。无创技术中心脏B超只能看到我们心脏在结构上或在血流上出现的异常，缺少功能信息；而反应心脏功能方面的心电检查，由于电信号会被人体衰减，探测灵敏度有限，所以能探测到心脏的异常情况也往往是在疾病的中后期。有创/有辐射检查CTA除了辐射以外还需要注射造影剂，心肌核素需要注射有放射性的显影剂，冠脉造影或者FFR需要开展微创手术。在疾病早期，无创的检测诊断准确率较低，无法早期发现；而诊断准确率高的有创/有辐射手段不适用于大规模、频繁的使用，就出现了这么一个早期无法精准诊断的空白。
原子磁力计心磁图仪跟其他的检测手段的相比，最大的优势是可以在完全对人体无损伤的情况下，这种无损伤包括了比如辐射、造影剂、药物甚至是手术，在缺血性心脏病的早期发现心脏功能上的异常情况。
之所以对人体没有伤害，是因为心脏产生的磁场可以无损地穿透人体。一个极端的例子就是，胎儿可以在他的心脏包裹在母体这么多不同的人体组织，甚至包括羊水、绝缘的胎膜的情况下，仍然可以把心磁的信号发射到体表被探测到。当我们具备了这样极高灵敏度，而且又可以无创地去实现对信息的检测的时候，临床的价值就变得非常的大。
总体来看，心磁图仪可以帮助医生在早期发现相关疾病的，实现早发现早干预早治疗，最终降低严重疾病的死亡率以及重病率。目前我们的软件已经做到了实时呈现，扫描时间是90秒，扫描结束后，结果即时可见。
心磁图仪能够完全替代之前的心脏检测手段吗？使用心磁图仪的医生需要专门学习设备使用方法吗？
心磁图仪是心脏功能检查的一个重要手段，可以为临床专家提供更全面的心脏状态信息，帮助专家根据疾病的类型或者患者的特征去选择最合适的诊断设备，所以与现有手段是互补的关系。
如何让医生或技师能够高效的学习使用心磁图仪设备以及分析数据，是我们在研发心磁图仪时始终考虑的目标，通过努力我们现在已经实现了把心磁仪复杂的操作以及数据分析处理完全自动化和智能化，医生只需要进行简单的软件培训即可使用，培训时间大概只有一个多小时，包括了硬件和软件全部的操作流程。
在脑磁图仪的研发过程中，除了原子磁力计，还有哪些核心关键技术需要攻破？
脑磁图仪在系统层面与心磁图仪非常相似，它们之间的区别第一个是在系统的灵敏度上，脑磁的信号是心磁信号的十分之一到百分之一甚至更低，所以需要整套系统具备更高的探测性能；第二个就是在软件数据处理上，因为脑磁是需要实现源定位功能，也就是说需要找到产生磁场的源头，所以在软件和算法上会有较大区别。
在这两个不同点的驱动下，我们的脑磁图仪产品首先要在原子磁力计以及磁场屏蔽方面做到比心磁图仪更高的等级，当然原子磁力计本身的数目和它的排布方式也会带来一些挑战。例如发热、传感器密度更高距离更近的情况下降低串扰、保证复杂系统的高可靠性运转等等。
其次就是在数据软件的数据处理上，一方面是原始数据的预处理相关算法，需要根据我们传感器的一些特性而研发的专用算法。另一方面是我们刚才提到的溯源及成像，但这一部分由于和传统的超导量子干涉仪没有太大的区别，并且有已经使用了多年并被大家广泛接受的方法，我们更多的是提供软件层面上的实现。
除了医疗领域，原子磁力计还有哪些应用场景？
就像我刚才提到的，原子磁力计包括零场磁力计(QZFM)和全场磁力计(QTFM)。
从技术状态来看，如果想把磁力计应用于生物磁场的极弱磁场探测应用场景上，必须具有小型化、高灵敏度的特点，同时还需要相对可控的成本以及可靠性，主要依靠零场原子磁力计。而全场原子磁力计瞄准的是完全不同的应用场景，主要应用于地磁场下微弱磁场的探测，比如地质勘探、无损检测以及军事国防等，行业内也已经在使用Quspin的产品开展了各种各样的应用探索，值得一提的是由于全场磁力计可应用于军事国防，所以Quspin的相关高端产品是对中国禁运，所以这个就成了我们下一个要去挑战的“卡脖子”问题。
未磁在两年内完成四轮融资，公司做对了什么？
我们的四轮融资频率和策略比较符合现在的硬科技创业公司，从天使轮的几千万开始，然后涨到PreA轮的数千万，然后到A轮的过亿。我们的投资人看中我们的闪光点应该是三个方面：
第一点是赛道。当然对于赛道这一点不同的投资人角度不太一样，有的投资人看中的是整个量子传感的赛道，有的投资人可能看重的是医疗器械这个赛道。这两个赛道无论从哪个赛道来看，它都是充满了想象力，也是有足够大的市场空间的赛道。
第二点可能很多投资人看重的是我们所掌握的核心技术的价值。包括原子磁力计的原理、生产、研发、量产、到系统的集成能力，甚至到我们现在不断迭代的持续研发能力都是很有价值的。
第三点就是团队。特别是在早期的时候，大部分投资人还是看重团队的合理分工和丰富经验，以及团队内部磨合较为成熟。经过两年多时间的验证，我们已经是一个执行力和战斗力均被认可的团队。
未磁的下一步发展规划是什么？
下一步发展规划主要是在市场方面将原子磁力计和心磁仪这样的相对成熟产品进行商业化推广；在研发方面，基于我们现有的产品管线上不断地升级扩充和产品迭代，同时开发更多的管线，并进入到不同的行业等。