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ams光谱传感器热销 可使实验室的新冠病毒检测平民化

—— 推出数字化LFT一次性检测方案,实现快捷、低成本、互联
作者:王莹时间:2020-08-20来源:电子产品世界收藏

今年初爆发的COVID-19肺炎疫情,使全球很多企业陷入困境,但是医药等企业却逆势上扬。例如,ams(艾迈斯半导体)今年上半年比2019年同期增长了22%,收入达9.69亿美元,原因之一是该公司医学事业部的业务激增。

本文引用地址:http://www.dzszp.com/article/202008/417350.htm

例如明星产品AS7341L。该产品之前在市场上已有一两千万的出货了,今年出货激增,预计起码是几千万。因为现在每个月出货一二百万;还有的公司告诉ams,它们1个月就需要一两千万个。

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AS7341L的蓝海应用之一是数字化LFT(侧向层析)。今年6月ams刚刚发布了这种能即时COVID-19病毒抗体的产品。”ams和客户正在紧密合作,希望把这个产品在今年第4季度推向市场。”ams全球先进光学传感器部门的执行副总裁兼总经理Jennifer Zhao称,ams第1家合作伙伴是德国的医疗设备公司Senova,现在在扩大产能,该公司已投入了数亿欧元。据悉,Senova可能2021年的产能已被预定完。另一家合作伙伴Jabil Healthcare也在增加产能,也是几百万美元的投入。不仅如此,ams还在与其他公司合作,以扩大数字化LFT的开发和生产。

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图 数字化LFT可与手机连接

例如在难度更大的抗原方面,8月初,ams与德国的科技创业公司midge medical合作。该产品也是一次性可抛弃的,但是是基于PCR的,所以可以进行抗原的检测。这也是快速检测,15分钟就得到结果。现在midge medical在设计PCB(印制板),使设计更为优化。

“数字化LFT市场会有很大的需求。”Jennifer Zhao解释道,因为COVID-19病毒还持续在全球范围扩散;另外,既使在后疫情时代,常态化的防疫也会是非常重要。ams等公司首先推出抗体检测,之后还有抗原方案,希望对病毒的持续攻坚会有很大的帮助。

那么,何为数字化LFT?ams在其中的作用是什么?为此,电子产品世界记者视频采访了Jennifer Zhao女士。

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ams全球先进光学传感器部门的执行副总裁兼总经理 Jennifer Zhao

1 首创的数字化LFT

现在对病毒COVID-19的反应检测,主要是PCR(聚合酶链反应监测),优势是灵敏度高,但是也有一些不足,首先是高成本,而且不可以大规模生产,因此,如果患者要检测,需要到特定的医疗部门或者检测部门监测。其次,由于物流和处理的步骤都比较繁杂,检测结果要送到专门的实验室来检测,所以结果出来得很慢。例如美国,最快也要48小时,平均要等七八天到10天左右,致使患者贻误病情,甚至在无症状时传染给他人。

ams等公司首创的数字化LFT(侧向层析检测),具有如下特点。

1)灵敏度较高,低成本,且可以大批量的生产,操作简单。

实际上,LFT不是新技术,已经非常广泛地用在了现场护理,因为比较容易使用。但是LFT也有一些较大的局限性,例如通过肉眼读出结果,所以灵敏度不高;另外不是定量的结果。数字化LFT可以弥补上述局限,灵敏度可以和台式实验室测试相媲美。

2)数字化LFT解决方案还增加了蓝牙通讯模块,使一次性的设备可与手机和云进行连接,这样可直接在手机上看到检测成果;另外数据也能用于全球疫情的监测系统。

3)ams的LFT试纸的光谱解析读数器也是平台化的技术,因此不仅可用于COVID-19抗原和抗体,也可以用于其他的病毒。因为可以用反射或荧光的测量,这2种技术加上适用的生物化学方法,结合适用的蛋白酶,就可以检测出其他的病毒,例如流感或甲肝、乙肝等。

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2   组成结构

数字化LFT是一次性的,可以和手机连接。该方案中的ams传感器整合在PCB里,再加上电池、狭条和外壳就成了一次性的设备(如下图)。

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3   可用于抗体和抗原检测

病毒有不同阶段,实际上在检测时被检测人并不知道自己处于什么阶段,那如何选取合适的检测方案呢?

实际上,根据COVID-19的浓度不同,检测也有不同的阶段。在COVID-19出现早期,各种方法在探索,中国作为第1个爆发地,想出用CT的方式来去作检测,所以武汉在初期用CT的方式来检测。之后普遍采用PCR的方式,用鼻咽子的方式可以采集到病毒,例如感染在1周之内,或者几天时间,用PCR荧光板/抗原的检测效果最好。1周以后,抗体的检测可能是更重要的一个依据。

1)刚感染时病毒的浓度非常低(如下图),通常采用PCR检测。

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2)接下来是抗原的LFT检测,通过ams,可以实现非常高的灵敏度,再结合荧光检测就可以进行数字的抗原检测,这样假阴性的结果更少,而且速度非常快。

3)感染天数较多时,如果患者感染了或者快好了,或者接受疫苗以后,就可以进行抗体的检测。ams推出了第一款进行抗体LFT检测的方案,灵敏度非常高,可以达到和台式检测器一样的效果。

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4   检测效果媲美台式检测设备

下图是数字化LFT和台式检测设备的比较,首先可见色彩等级,如果看它的竖线狭条,越往下,越难识别蓝色的竖条了,例如到了“色彩等级4”已很难识别,但实际上还是有10%。如果通过数字化LFT演示仪,可以看到非常清晰的10%。

另外,由下图右可见,蓝色点和黑色点,即数字化LFT仪器和台式的效果基本上是重合的,说明灵敏度非常的一致,二者品质在一个水平级上。

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5   抗体和抗原的解决方案

5.1  为什么通过光谱能检测到如此细小的病毒?

首先是对颜色的定位准确,所以检测精准度就会很高。ams内部其实是把光谱分成不同的波段的。有8个可见光的部分。通过这8个可见光的部分,对颜色的定位会非常的准确,包括红色是怎样的红色,是什么程度的红色。(题外话,ams把这类产品用在印刷业的颜色定标)。

其次,数字化LFT的灵敏度也非常高。因为这种器械的内部是由非常高灵敏度的器械组成的,所以可以检测微弱的信号。特别是荧光的方式,信号是非常微弱的。因为是多光谱的,所以能够检测出来波长,这样可以非常精确地定位出是什么类型的病毒。

具体产品有LFT试纸的光谱解析读出器。

500万彩票网值得说明的是,用于抗体检测和抗原检测的光谱传感器是同一款,不过,抗体检测和抗原检测对灵敏度的要求是不同的,因此它们的结构是不同的。如果是做抗体检测,用2个普通的LED。但是如果要做抗原,用荧光方法的话,需要2个UV LED。所以用的LED不同。

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5.2 抗体检测方案

在如下模块里,应用了光谱解析读出器,核心产品是ams的多频道光谱传感器AS7341L:共有10个频道,其中8个频道覆盖可见光,另1个覆盖近红外线,再1个没有覆盖滤光片的全域光。通过这10个频道,可以实现已经超越了人眼可以识别的范围的高精度颜色测量。

该产品的光学几何结构如下图,通过双线(two line)LFT试纸,中间是AS7341L的芯片,加上2个LED进行测试。LED的光打到双线上面,反射的光会回到AS7341L运行判断,通过光谱进行判断。可见,整个结构整合了芯片、光学电容和LED,实现了高精度。

500万彩票网实际上,AS7341L传感器不是新产品,在手持设备等领域已经量产,已非常成熟,经过了市场的验证。因此,ams非常有信心把这款芯片用于COVID-19 LFT测试上。

AS7341L在灵敏度比较方面,如下图,左侧是ams的演示仪与裸眼相比较,横向的轴是稀释的系数,左边是变异的系数,越高说明越难辨别。蓝色是用人眼识别,红色是基于反射与弯曲的技术,绿色是通过荧光/更高敏度的技术。如果病毒非常稀释,通常用新冠肺炎阳性血清的稀释,如果稀释度较高,没有太多病毒在里面,人眼是无法识别的。

但是不仅是反射(抗体检测),还有荧光(抗原检测),都可以观察到,而且荧光会更精确。如上图,如果柱状线条越低,代表可测到样本的稀释程度越高。右边是台式读取器和ams演示仪的比较,可以看到测试的结果非常相近,可以达到非常类似的性能。

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5.3 荧光/抗原检测

荧光比反射的灵敏度更高,如果需要做抗原的检测就需要更高的灵敏度,这时需要用荧光读出器,区别是LED换为UV(紫外线) LED。

所以这2种不同的结构都需要2个LED,但是抗体就是普通的LED,如果做抗原的检测需要UV LED来增加灵敏度。如果看C反应蛋白,检测可以低到10 pg/ml,非常低,也就是灵敏度很高。下图的检测结果是比较荧光和反射的测量,蓝色的点是代表反射,红色是荧光。

可见,如果稀释度高,反射就无法检测出来,可以看到上图左边蓝色的点已经低到无法读出来,但是红色的效果还是比较好的。通过这个可以看出来,需要2种不同的技术来进行抗原和抗体的检测。ams的第一款产品注重抗体检测,最近还会推出抗原的检测。

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6 打造生态

ams不仅注重于本身的产品——光谱的传感器,也和很多合作伙伴一起打造整个生态系统。现在ams合作的有医疗检测公司会提供样品;另外,ams和他们合作来做LFT的检测,实时化检查,结合适合的生物化学,用ams光谱传感器的模块读出数据。

在医疗行业富有经验的Jabil Healthcare正和ams一起设计和制造PCB,ams提供光谱传感器,他们会在传感器上添加optical cap和电池,然后提供给医疗测备机构,他们再把外壳加上去,成为一次性可抛弃设备。

在生态系统里面,ams还和医疗行业方面有专门经验的软件公司合作,一起研发应用程序和云端加密。

典型的合作案例有与Senova的合作,Senova本身已经在大量生产LFT,但是还没有生产过数字化LFT,所以对于Senova是一个创新。Senova正准备量产,2020年第4季度就可以开始。第1个产品是基于血清蛋白进行抗体的检测,下一步再扩展到抗原的检测。另外的合作伙伴还有Jabil Healthcare。

8月初,ams宣布正与德国的科技创业公司midge medical合作,产品是一次性可抛弃的基于荧光法,可以进行抗原的检测。这也是快速检测,15分钟就得到结果。现在midge medical在设计PCB,看看怎么把设计更为优化。

ams非常看好这2类产品——抗体和抗原的检测。ams在其中的产品价值约一二十美元。

500万彩票网除此之外,ams和很多家公司在合作,有些公司是自己设计,采用了ams的光谱传感器;还有一些公司希望可以和ams合作,一起做成成品推向市场;另外ams也在和大学实验室合作,他们帮助ams进行测试。

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7 可持续发展的机会

虽然现在是针对COVID-19新冠肺炎,ams希望可以为抗击疫情作出贡献。不过,光谱传感器不是一个短期的机会。通过光谱传感器这个平台,相信数字化LFT可以用于其他很多的病毒检测,为以后的医疗业做贡献。

实际上,除了医疗市场以外,ams的业务还涵盖手机、汽车等领域,提供光学器件和传感器。实际上,AS7341L源自标准产品AS7341。AS7341L是专为医疗行业提供的改进产品,区别是在闪烁的处理上作了一些简化。因为手机等应用会对环境光的闪烁做一些的评估;但在医学应用上,这方面并不是最重要的。

今年上半年,ams继续增强实力——完成了对德国老牌光电公司Osram(欧司朗)的收购。接下来,依托光学照明和图像传感器的全球领导地位,ams期望在医学领域有更多的创新。

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图 ams的概况



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