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《用于测量的迷你工具包：新型NIST芯片提示未来量子传感器》

  • 来源专题：集成电路
  • 编译者： Lightfeng
  • 发布时间：2018-04-15

  • 美国国家标准与技术研究院（NIST）的研究人员已经创建了一个芯片，激光与微小的原子云相互作用，作为测量重要量（如量子精度长度）的微型工具包。该设计可以用现有技术大规模生产。

    正如Optica所述，NIST的原型芯片被用于产生波长为780纳米的红外光，足以作为校准其他仪器的长度参考。 NIST芯片将原子云和用于引导光波的结构打包到小于1平方厘米，其体积约为其它紧凑型器件的万分之一，具有相似的测量精度。

    NIST物理学家Matt Hummon说：“与使用芯片引导光波探测原子的其他器件相比，我们的芯片将测量精度提高了百倍，我们的芯片目前依赖于一个小型外部激光器和光学平台，但在未来的设计中，我们希望将所有内容都放在芯片上。”

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    • 编译者：Lightfeng
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    • 新加坡技术供应商RAM Group和IGSS GaN Pte Ltd（IGaN）发布首款经过临床验证的量子器件传感器（QDS），该传感器可以提供无创、连续的全身器官系统监控。 QDS针对一系列可穿戴设备和相应医疗保健应用，集成了专有的人工智能（AGI）引擎来生成数据集，有助于即时准确地诊断心脏、肺部和其他器官的疾病。 RAM集团首席执行官兼创始人Ayal Ram说：“在神经网络分析中，QDS由AGI供电，其运行速度比AI快70％，满足市场对小型、超低功耗、无创传感器的需求，并且该传感器可同时连续检测人体中电场的微小变化他补充说，从根本上改变了对关键疾病的检测诊断，可使人们更加了解疾病，从而减轻诊断了压力和成本。” IGSS Ventures Pte创始人兼集团首席执行官Raj Kumar表示：“我们很高兴能与IGaN结成伙伴关系，其在成本竞争力和商业化方面拥有深厚的专业知识，可以加快GaN-on-Si技术的上市时间。量子器件传感器（QDS）的成功临床试验和市场准入是硅基GaN等小众半导体的典范，特别是作为硅芯片的替代品。与RAM Group一起，我们可以一起使GaN-on-Si传感器应用得以采用，从而进一步推动新加坡在新兴半导体应用方面成为全球创新中心。”
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    • 编译者：李晓萌
    • 发布时间：2024-04-18
    • 作为药物开发的重要一步，近日，美国国家标准与技术研究院（NIST）的研究人员开发了一种用于构建芯片心脏（HoC）系统的工具。这项技术试图解决传统心血管药物开发的局限性，而传统心血管药物的开发在很大程度上依赖于动物试验。通过复制用于研究心血管疾病的类人模型，HoC系统有望帮助取代动物试验，缩短药物开发时间并降低成本。NIST团队的研究结果发表在《Lab on a Chip》期刊上。 HoC是一种在小芯片上模拟心脏内细胞复杂相互作用的设备，是更大的芯片上器官（OoC）套件的一部分。芯片上心脏的实际设计各不相同，但它通常是一个小的、透明的或半透明的芯片，由印刷在聚合物层上的微通道网络组成。这些微通道被精心设计以模仿人类心脏中的血管。研究人员将人类心脏细胞放置在这些微通道中，以操纵和观察它们的行为。研究人员可以在不同的条件下独立刺激它们或观察它们的行为，例如引入药物。 领导该HoC系统开发的NIST研究员Darwin Reyes说：“芯片上的心脏是为了模拟真实心脏的状况而设计的。”。“我们可以操纵环境，将干细胞转化为心脏细胞，使它们收缩和放松，就像它们在体内产生心跳一样。” 芯片上的器官系统的“核心”在于一种名为微流体的东西，它本质上是一个微型管道系统，研究人员可以在其中精确控制和操纵微量液体。研究人员使用微流体在实验室的小芯片上创建器官和组织的高级模型。 Reyes说：“芯片本身可以用于许多不同类型的细胞。”。“特别是在这个项目中，我们使用的是心脏细胞，但你可以将该系统的定制版本与其他细胞一起使用，以视觉和电子方式监测它们的行为。” “芯片上的器官”的概念不仅仅延伸到心脏。研究人员可以制造出模拟各种器官状况的芯片，这些芯片甚至可以相互连接，形成多器官系统。例如，你可以将芯片上的心脏连接到芯片上的肝脏，以模拟心脏和肝脏如何对某些药物或医疗条件做出反应。这种方法可以更全面地了解人体内不同器官是如何共同发挥作用的。 重新思考动物试验 在传统的药物开发中，动物经常被用作试验对象。然而，动物生理学与人类生理学并不完全匹配。药物可能通过动物受试者的测试，但可能在人体测试中失败。这不仅推迟了药物测试过程，而且使人体测试对象面临药物不良反应的风险。此外，关于动物试验的伦理考虑，目前仍在进行辩论。 Reyes说：“如果可能的话，最终目标是能够完全跳过动物试验。”。“这也将缩短药物测试所需的时间，有望降低药物成本。” 2022年，拜登总统签署了《美国食品药品监督管理局现代化法案2.0》，使之成为法律。该法案从根本上修订了1938年的《联邦食品、药品和化妆品法案》，该法案要求对每一项新药开发方案进行动物试验。虽然在过去的一个世纪里，这项授权旨在确保药物和医疗器械的某些质量和安全标准，但最近的科学进步已经开始为动物试验提供越来越可行的替代方案，包括芯片上的组织系统。 全球芯片组织技术标准化合作 开发这项新技术不是在真空中完成的。世界各地的研究人员正在开发类似的微流体设备，以开创药物开发的新时代。然而，要实现这一点，就需要标准化——为这些技术建立一致的指导方针和规则。这不仅有助于获得监管部门的批准，还确保科学、工业和医学界更好地接受。NIST与全球各地的科学组织一起，积极参与制定这项技术的标准。 Reyes说：“在目前正在进行的研究和我们的发展方向之外，合作研究越多，这项技术就会越好。”。 超越心血管焦点拓展视野 虽然HoC专注于心血管药物的开发，但OoC的能力超出了特定器官。该系统可应用于各种细胞类型，包括与癌症研究相关的细胞类型。 Reyes分享道：“我们正处于了解如何实时跟踪癌症细胞运动和侵袭性的测试阶段。”。“我们希望，在未来，随着更多的测试，该系统可能能够提供癌症细胞侵袭性的测量，这可能有助于诊断。” 这项新技术以严格的标准为基础，标志着朝着药物开发以精确、高效和高度道德考虑为特点的未来迈出了重要一步。
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