小​企业​攻克​大​挑战:​Elvesys​设计​出​世界上​最​快速​的​病原​检测​平台

Maël Le Berre​博士,​CTO​和​联合​创始​人,Elvesys

“我们​的​数据​采集​必须​满足​高​准确​度、​高​精度​和​快速​的​要求。​我们​在​初期​阶段​采用​了​NI​数据​采集​卡,​考虑​到​该​设备​的​价格​优势​及​NI​的​价格​政策,​我们​将​NI​数据​采集​卡​应用​于​所​销售​的​最终​产品​中。​这​一​做法​大大​节省​了​研发​成本。”

Maël Le Berre​博士,​CTO​和​联合​创始​人,​Elvesys

挑战:

公共​健康​危机​已经​不再是​灾难​类​小说​或​好莱坞​恐怖片​中​才​会​出现​的​情节。​随着​世界​人口​的​流动​性​逐渐​增大,​各种​疾病​(如:​埃​博​拉​和​流感)​和​致病​威胁​(如:​炭疽)​的​危害​也​日益​突显。​因此,​如果​建立​能够​快速​可靠​地​诊断​各种​致病​威胁​的​检测​方法,​则​有助​于​挽救​人类​生命。

解决​方案:

Elvesys​是​法国​一家​专注​于​先进​病原​检测​技术​的​小型​创业​公司,​其​采用​NI​数据​采集​硬件​设备​和​LabVIEW​软件​开发​出​世界上​最​快速​的​病原​检测​平台,​力求​以​更​经济​有效​的​方式​来​诊断​出​患者​的​疾病。

作者:

Maël Le Berre​博士,​CTO​和​联合​创始​人,Elvesys
​Guilhem Velvé Casquillas​博士,​CEO​和​联合​创始​人,Elvesys

 

直面​艰巨​挑战,​对抗​疾病​蔓延

时间​和​精度​是​有效​检测​病原​的​关键​要素。​为此,​美国​国家​工程​院​将​健康​信息​技术​的​发展​列为​21​世纪​工程​领域​的​重大​挑战​之一。​面临​这​一​挑战,​我们​的​首要​任务​是​提高​应对​公共​健康​突发​事件​(如:​疾病​暴发​流行、​生化​武器)​的​能力。

 

 

快速​病原​检测,​挽救​人类​生命

对于​现今​的​病原​检测​技术​而言,​必须​投入​大量​时间​并​依靠​成本​高昂​的​实验​室​设备​才能​得到​准确​的​检测​结果。​在​防止​威胁​人类​生命​的​病原​(如:​埃​博​拉​病毒​和​炭疽)​肆意​蔓延​的​危机​时刻,​与​时间​赛跑,​分秒​必争。

 

为此,​Elvesys​研发​出了​世界上​最​快速​的​血液/​唾液​病原​体​检测​技术​——​Fastgene。​采用​Fastgene​技术​后,​医护​人员​可在​6​分钟​内​检测​出​埃​博​拉​病毒,​在​7​分钟​内​检测​出​炭疽。​该​速度​分别​比​世界上​目前​最​快速​的​技术​还​要​快​7​倍​和​14​倍,​不仅​为​患者​争取​了​宝贵​的​治疗​时间,​同时​有助​于​将​接触​风险​降至​最低,​避免​了​疾病​的​爆发​蔓延。

 

Technology

Fastgene​基于​Elvesys​微​流​控​技术。​微​流​控​技术​是​一种​基于​微电子​学的​技术,​可​实现​流体​样本​的​精确​控制。​该​技术​可​将​样本​量​大幅​缩小​至​一滴​血液​或​唾液,​并​将​繁复​的​诊断​步骤​集成​到​单一​的“芯​片​实验​室”中。 Fastgene​芯​片​实验​室​病原​检测​技术​能够​快速​复制​DNA​的​某​个​特定​部分,​增加​样本​的​副本​数,​从而​显著​简化​病原​检测​的​步骤。

 

该​微​流​控​平台​的​优势​主要​源​于​三​个​组​件:​微​流​控​样本​管理​系统、​荧光​标记​物​检测​和​测量​系统、​以及​控制​整个​流程​的​软件​界面。​复制​出​DNA​副本​之后,​就​可以​通过​检测​每​个​DNA​副本​的​荧光​斑​来​确定​样本​中的​病原​体​总量。

 

由于​DNA​复制​必须​快速,​因此​荧光​标记​物​检测​系统​也​要求​具有​同样​的​速度,​而且​不能​影响​精度,​这​一点​十分​关键。​为了​实现​该​目标,​Elvesys​采用​NI USB-6003经济型多功能​DAQ设备,​研发​出了​Elveflow​定制​型​荧光​酶​标​仪。 要​简化​复杂​的​实验​室​检测​步骤,​必须​使用​数据​采集​速度​达​100 kHz​且​集成​了​软件​的​硬件​设备,​而且​该​硬件​应​能​在​强烈​背景​噪声​下​检测​出​DNA​中的​微小​变异,​并​提供​16​位​分辨​率​来​确保​对​DNA​样本​的​精确​计数。

 

Elvesys​采用了LabVIEW软件​及其​950​多种​内​置​分析​功能​来​优​化​精确​度​和​速度,​同时​有效​缩短​了​研发​时间。​考虑​到​荧光​酶​标​仪​自动​化、​DNA​检测​和​数据​分析​等​复杂​功能,​Elvesys​设计​了​一个​LabVIEW​用户​界面​来​确保​现场​样本​的​可用性。

 

 

LabVIEW​与​NI​数据​采集​硬件​设备​集成,​缩短​研发​时间

在​一支​由​20​名​人员​组成​的​小型​研发​团队​的​努力​下,​Elvesys​创立​了​Elveflow​品牌,​成功​将​这些​技术​推向​市场,​并​运用​到​研发​Fastgene​病原​检测​系统。​Elvesys​是​一家​极​具​创新​力​的​初创​公司,​其​优势​是​研发​周期​短​且​无​需​外部​融资;​对​Elvesys​而言,​要​成功​研发​出​Elveflow​酶​标​仪​及​其它​仪器,​就​必须​具备​完全​可​定制​的​DAQ​硬件​设备,​并且​这些​设备​可以​使用​高级​研发​环境​进行​编​程。

 

实际​上,​Elvesys​只用​了​不到​两​年​的​时间​就​完成​了​整个​病原​检测​系统​的​设计、​研发​和​原型​制作,​并​引起​了​法国​国家​采购​局​(SAE)​的​关注。​于是,​SAE​进一步​委托​Elvesys​研发​另​一种​原型,​要求​能够​在​法国​军队​中​部署,​用于​野外​现场​的​检测。​这​一​原型​可​满足​保护​军队​或​城镇​居民​的​需求,​其​主要​应用​是​快速、​低成本​的​疾病​诊断。

 

该​原型​采用​了​NI​的​先进​微​流​控​技术​和​可靠​的​测量​系统,​助力​Elvesys​荣获​了​法国​政府​颁发​的“全球​创新​挑战”奖。

 

作者​信息:

Maël Le Berre 博士,​CTO​和​联合​创始人
Elvesys
​France

图​1. ​ ​Fastgene​病原​检测​技术 ​
图​2. ​ ​Elvesy​选用​NI DAQ​硬件​设备​的​原因​在于​其​准确​度、​精度、​数据​采集​速度​和​成本。 ​
图​3. ​ ​NI DAQ​硬件​设备​与​用于​控制​Fastgene​系统​的​LabVIEW​无缝​集成,​大幅​缩短​了​研发​时间。 ​
图​4. ​ ​Elveflow​现​已​成为​了​微​流​控​科学​仪器​的​全球​领先​供应​商。 ​

Elvesys​使用​NI​经济​型​DAQ​和​LabVIEW​创建​病原​检测​系统