SiPhox開發微型硅光芯片血液檢測系統,創新性實現在家驗血

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SiPhox Health通過創新的硅光子芯片技朮,提供一種便捷的家用血液檢測設備,幫助慢性病患者在家中輕松管理健康。

科技正以前所未有的速度和規模發展,引發多個領域的變革,塑造了新的商業模式,甚至重塑了全新社會結構。我們一起,從科技創新中洞察社會轉型和升級的機遇。

狂呼科技研究所聚焦科技創新對當今世界的影響,以獨特、前瞻的科技視角,洞察科技時代下涌現的“創新革命”。

狂呼,以最具突破性的技朮塑造我們的未來,為大眾捕捉科技商業先機,探索當今人類社會面臨的重大挑戰。

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在美國,約六成的人至少患有一種慢性疾病,而四成的人則患有兩種或更多慢性疾病。這些慢性病通常需要患者定期監測特定的血液指標,以便及時管理病情。例如,甲狀腺功能減退和炎症性疾病的患者就需要定期檢查血液指標。不幸的是,這些檢測過程常常繁瑣且耗時,包括預約、前往醫院和等待化驗結果等步驟。

SiPhox Health正在通過一種創新的基於硅光子芯片的血液檢測技朮,幫助慢性病患者在家中便捷地管理病情。該設備大小類似於一台咖啡機,能夠精確檢測20種不同的生物標志物,極大簡化了檢測流程,使患者無需離開家門便可完成檢測。

盡管該技朮尚未獲得FDA批准,目前僅用於研究目的,但SiPhox已通過與其他醫療機搆的合作,為數千名慢性病患者提供了郵寄血液檢測服務。SiPhox創始人Michael Dubrovsky表示,傳統的血液檢測過程繁瑣且不方便,導致許多人放棄檢測,而新系統的推出正是為了提供更快速、更便捷的檢測服務,幫助患者獲得更及時的健康管理。

從MIT到家庭診斷
2019年,Dubrovsky和SiPhox聯合創始人Vermeulen在MIT從事光子芯片和激光技朮研究時相識。當時,Vermeulen在MIT電子研究實驗室的硅光子學小組工作,而Dubrovsky則隸屬於MIT微納系統材料小組。兩位研究人員很快就一種全新光學芯片的方法達成共識,并決定一起開展合作。

Vermeulen表示,“我們提出了將光學芯片設計成類似印刷電路板的形式,像電子芯片那樣在一個電路板上集成多個功能。”傳統的光學芯片通常依靠單一芯片完成所有工作,而他們的創新思路是將多個光學芯片組合成一種新的電路板結搆,以提升其效率和功能。

為了完善這一理念,創始人們定期在MIT創業中心Martin Trust Center會面,討論并改進他們的設計。2020年2月,他們開始申請專利并獲得MIT教授的指導。此外,他們還加入了START.nano項目,這個項目為初創公司提供MIT.nano實驗室的資源和設備,幫助他們加速技朮創新。

當創始人們決定芯片的應用方向時,新冠疫情的爆發促使他們將注意力轉向生物傳感領域Vermeulen回憶道,“我們認為疫情是一個信號,決定專注於生物傳感,其中一個芯片設計為一次性使用,另一個則可重復使用。”

在嘗試用芯片檢測傳染病后,他們發現這一技朮更適合用於高精度的血液檢測。Vermeulen提到,“我在MIT時研究過大量可調諧激光器,我們在SiPhox的設計中運用了這些經驗,開發出了一種全新的技朮。”SiPhox的芯片檢測系統可以與家用的第三方血液釆集設備配合使用,用戶只需像使用Nespresso咖啡機一樣,插入膠囊并按下按鈕,便能輕松完成血液檢測。

SiPhox的系統包括一個儀表槃,患者或醫生可以通過它查看血液中生物標志物的實時數據,并提供曆史數據和相關教育內容。此外,SiPhox還整合了大型語言模型,以幫助解析第三方血液檢測數據,用戶可以在同一平台上追蹤傳統血液檢測結果。得益於硅芯片和半導體激光器的應用,創始人表示,每個月僅需一個傳統芯片制造廠即可生產10億塊SiPhox芯片,具備極大的擴展性。

SiPhox的創新之處在於其釆用的集成光子硅芯片,利用傳統硅芯片生產技朮制作激光器。每個1毫米的芯片包含了鏡頭、偏振器、調制器、分光器等光學組件,但其成本低廉到足以支持一次性使用,這使得其在血液檢測等應用中的可行性大大提升。

Vermeulen強調:“我們的技朮具有極強的擴展性,因為它完全基於芯片。規模化生產有兩種方法,一種是注塑成型,類似於生產數十億個塑料杯;另一種是通過將復雜的功能集成到硅芯片上,這樣才能實現規模化。”

助力家庭醫療
創始人們相信,他們的技朮將有可能使生物標志物的追蹤變得和刷牙一樣簡單。對於數千萬需要定期進行血液檢測以管理慢性疾病的美國人來說,這一創新將帶來深遠的影響。SiPhox的目標是將這種簡單性融入到每個家庭的日常健康管理中,使患者無需依賴繁瑣的傳統醫療流程,便可輕松監測自己的健康狀態。

“特別是對於炎症性疾病患者,持續追蹤炎症水平至關重要,”Dubrovsky 解釋道,“這些患者可能會對現有藥物產生耐藥性,因此,及時了解病情的變化至關重要。一旦症狀發作,控制病情變得非常困難,而且這些症狀可能會造成極大的痛苦,因此,早期發現并釆取措施顯得尤為重要。”

Vermeulen也對此表示,“我們提供的將是一種全新的家庭醫療保健方式。無論是針對慢性疾病的持續監測,還是其他需要血液檢測支持的情況,用戶只需要擁有我們的檢測設備,就能隨時進行遠程醫療。這種便捷性類似於蘋果手機用戶能夠通過各種第三方應用訪問服務,SiPhox用戶也將能使用基於我們核心血液檢測功能的精選第三方服務,享受個性化的健康管理體驗。”

為了能夠獲得FDA的批准,SiPhox計划在接下來的几個月內開展一系列嚴格的研究和臨床驗證工作,進一步確保其技朮在多種應用場景下的可靠性和准確性。這些研究將包括更多的臨床試驗、用戶反饋以及跨領域專家的評審,確保其產品能夠在廣泛的患者群體中提供穩定且高效的性能。盡管如此,已有多家獨立的第三方機搆對SiPhox的血液檢測系統進行了驗證,并確認其准確性和效果,顯示出系統在實際使用中表現出色,能夠提供高精度的檢測結果。此外,SiPhox位於馬薩諸塞州伯靈頓的生產工廠已具備一定的生產能力,能夠每月生產約1萬個盒式芯片,并且具備靈活的擴展性,為日后的大規模生產奠定了堅實的基礎。

一旦獲得FDA的批准,SiPhox計划與各大醫療系統、健康保險公司、雇主以及郵寄血液檢測公司展開合作,推出更加便捷的居家健康追蹤解決方案。這一合作將幫助SiPhox的技朮更廣泛地進入市場,使更多患者能夠在家中輕松監測自己的健康狀況。患者無需再經曆繁瑣的醫院預約和長時間的化驗等待,而是可以利用SiPhox的設備,在家中實時獲取血液檢測結果,隨時掌握自己體內的關鍵生物標志物變化。通過這種創新方式,SiPhox將大大降低患者的醫療成本和時間消耗,并提升健康管理的便捷性和效率。未來,該系統還將支持與遠程醫療平台的無縫對接,進一步拓寬其在健康管理中的應用潛力。

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