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利用芯片技术检测和预防疾病

半导体的规模经济开始渗透到医疗市场。

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半导体技术和医药之间的重叠正在增加,创造了过去50年推动半导体行业发展的规模经济。

虽然技术在医学界长期占有一席之地,但芯片可以拯救生命和改善健康的想法是一个相对较新的概念。随着更多的功能被添加到硅上,芯片生态系统的更多部分也被包括在内,这种努力也正在获得动力。

一个这样的例子来自Microfluidic ChipShop,一家专门从事微流体的德国芯片制造商,已经开发了一种医疗检测系统。Microfluidic ChipShop的CSO Holger Becker展示了盖茨基金会的一个项目的结果,该项目开发了一种“基于模块化微流体墨盒的全球健康应用通用诊断系统”,可以满足一次测试不到5美元和仪器1万美元的激进成本目标。

该方法由Becker在最近的Photonics West会议上提出,首先是一个注射成型的模块化墨盒,在泡罩包装中使用试剂、化学品、n通阀、混合、溶解和用于光学检测和电气检测的检测元件。该药筒可以定制管道和测序,以进行全面的诊断,包括结核病的分子DNA测试,艾滋病毒的免疫分析,抗体和化学测试。该仪器与所有运动部件和探测器都有接口,可以进行完整的测试和分析。技术人员装载20至200微升的样品,其他一切都是自动的。

Holger说:“我们有一个原型仪器和所有三类测试的例子。”“最复杂的是一种无需手动、40步的PCR过程,用于检测结核病。”该公司正在与盖茨基金会合作,寻找完成和分发其解决方案的途径。

他说:“这确实是我们当前业务的一次演变,为定制和标准设备提供设计和应用支持。”微流控芯片商店成立于2002年,并以每年20%的速度增长。目前有80名员工。

RayVio首席执行官罗伯特·沃克(Robert Walker)谈到了使用深紫外LED光源消除水或表面传播的感染。

水传播感染是地球上最大的单一自然死亡原因。在美国,因住院而导致的二次感染致死的人数比枪支或汽车致死的人数还要多。因此,一种低成本、不会引发耐药性进化的消毒技术将产生巨大影响。

多年来,深紫外线一直被用于破坏传染性物种的DNA,并使用工业规模的汞灯对水进行消毒。这些灯有污染危险,成本高,需要高电压,并且不是一般用途消毒的选择。

RayVio首席执行官Robert Walker表示:“我们正在开发演示应用程序,以突出我们的高功率AlGaN深紫外二极管的潜力。“一个LED,在一个小的,低成本的封装中,可以立即开关,可以成为表面或水的使用点消毒工具。”

RayVio是一家风险投资初创公司,“迄今已融资1300万美元,并将在不久的将来宣布新一轮更大规模的融资。它的技术挑战是AlGaN比GaN对缺陷更敏感,到目前为止,高功率深紫外器件已经生长在天然基板上。RayVio使用波士顿大学的AlGaN独家许可,使材料性能缺陷不敏感。

一项专利搜索显示了由波士顿大学和RayVio CTO共同发明人拥有的一项美国专利申请:“一种生长AlGaN半导体材料的方法利用了超过通常使用的化学计量量的过量Ga。过量的Ga导致了带结构电位波动的形成,从而提高了辐射重组的效率,增加了光电器件的生光量。”

RayVio没有证实是否在他们的设备中使用了这项技术。根据这项专利,似乎通过修改生长条件,该公司可以提高器件的量子效率。沃克展示了在湾区生产的40兆瓦蓝宝石LED的结果。他说,大功率LED的配方通常包括用于光提取的薄器件,以及用于良好热提取的倒装芯片。

沃克说:“一个电池驱动的40兆瓦LED可以POU(使用点)净化一个相对干净的家用水龙头。

然而,一个挑战是如何提供测试支持,让用户知道他们已经使用了足够的紫外线暴露来应对当地的威胁。Walker承认:“需要开发现场测试来支持现场应用。”



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