美國有六成的人至少患有一種慢性疾病，四成的人患有兩種或以上的慢性疾病。其中一些疾病，如甲狀腺功能減退和炎症性疾病，需要患者定期監測特定的血液指標以管理病情。不幸的是，這通常意味著一系列繁瑣的流程，包括預約、前往醫院以及等待化驗結果。
如今，SiPhox Health 正在透過一種基於矽光子晶片的新型血液檢測技術，幫助患者及其醫生在家中輕鬆管理疾病。這套系統的大小如同一臺咖啡機，可精確檢測 20 種不同的生物標誌物。
這款基於晶片的裝置尚未獲得 FDA 批准，目前僅用於研究目的。然而，SiPhox 已透過獲批的技術直接或透過其他醫療和健康機構為數千名慢性病患者提供郵寄式血液檢測服務。公司希望其新系統能夠儘快為每個有需要的家庭提供更快速的檢測結果。
“很多血液檢測沒有完成，是因為太麻煩了，”SiPhox 創始人、前 MIT 研究員 Michael Dubrovsky 表示，“人們會跳過預定的血液檢測，而醫生有時也不會開檢測單，因為他們知道這很不方便。這樣一來，醫生只能根據症狀做出決策，而這對許多慢性疾病來說並不理想。”
Dubrovsky 與 SiPhox 聯合創始人 Diedrik Vermeulen 在 MIT 從事光子晶片和鐳射技術研究時相識。他們將 SiPhox 的技術視為一系列裝置向更小型、更具擴充套件性趨勢邁進的最新案例，透過將複雜功能整合到晶片上實現突破。
“傳統的生物實驗室通常用大型儀器進行血液檢測，這些儀器裝滿了光學器件、鐳射、鏡頭、鏡子以及其他昂貴的元件，”Vermeulen 說，“我們並沒有改變這些主要功能，而是將它們微型化到我們的晶片上，使其具有足夠的可擴充套件性，可以直接運送到家中。這和計算機從一間房間大小逐漸縮小到晶片上的過程很相似。我們在血液檢測領域做的就是這樣的事情。”
帶有電學特性的光子晶片
Dubrovsky 和 Vermeulen 於 2019 年透過 MIT 生態系統相識。當時，Vermeulen 在 MIT 的電子研究實驗室矽光子學小組工作，而 Dubrovsky 則在 MIT 的微納系統材料小組工作。
兩人迅速就一種光學晶片的新方法產生了共鳴。
“我們提出了像印刷電路板那樣設計光學晶片的想法，”Vermeulen 解釋道，“電子晶片通常在一個電路板上整合多個晶片，而光學晶片通常用單一晶片完成所有工作。我們想將光學晶片組合成一種新的電路板形式。”
創始人們在 MIT 創業中心 Martin Trust Center 定期會面，完善他們的方法。2020 年 2 月，他們開始申請專利並接受 MIT 教授的指導。他們還加入了 START.nano 專案，該專案透過提供 MIT.nano 的實驗室和裝置，幫助早期公司加速創新。
生產傳統矽晶片的鐳射器也可用於製造 SiPhox 的整合光子矽晶片。每個 1 毫米的晶片包含鏡頭、偏振器、調製器、分光器以及傳統實驗室系統中的其他光學元件，但 SiPhox 的晶片成本低廉到足以一次性使用。
正當創始人們決定晶片的首個應用方向時，新冠疫情爆發了。他們認為這是一個訊號。
“我們決定專注於生物感測，其中一個晶片是一次性的，另一個是可重複使用的，”Vermeulen 說。
創始人們曾嘗試用晶片檢測傳染病，但發現這項技術更適合高精度血液檢測。
“我在 MIT 期間研究過大量可調諧鐳射器，而我們在 SiPhox 採用了一種稍微不同的方法，”Vermeulen 說，“我們將 MIT 學到的所有經驗應用到全新的設計中。”
SiPhox 的晶片檢測系統可與人們在家中用於採血的第三方手臂貼片配合使用。Dubrovsky 將這一系統比作 Nespresso 咖啡機，使用者只需將膠囊放入機器並按下按鈕即可。每個 SiPhox 的一次性盒式晶片包含一組光子免疫分析感測器，可檢測特定的蛋白質或激素。
該系統包括一個儀表盤，患者或醫生可以在家檢視生物標誌物資料。儀表盤還提供歷史資料及相關生物標誌物的教育內容。SiPhox 還使用大型語言模型解析第三方血液檢測資料，使使用者能夠在同一儀表盤中追蹤傳統的血液檢測結果。
由於這一方法採用了和矽晶片，創始人表示，僅需一個傳統的晶片製造廠（fab）每月即可生產 10 億塊 SiPhox 晶片。
“我們的技術非常具有擴充套件性，因為它完全基於晶片，”Vermeulen 說，“規模化的方法有兩種：一種是注塑成型，比如生產數十億塑膠杯；但如果想規模化一些非常複雜的東西，就必須把它放到矽晶片上。”
健康管理平臺
創始人認為，他們的技術有可能讓生物標誌物追蹤變得像刷牙一樣簡單。這對於需要定期血液檢測以管理慢性疾病的數千萬美國人來說意義重大。
“對於炎症性疾病患者，追蹤炎症水平非常重要，因為他們可能會對藥物產生耐藥性，”Dubrovsky 說，“一旦症狀發作，就很難逆轉。這些症狀可能非常痛苦，因此儘早發現非常重要。”
為獲得 FDA 批准，SiPhox 計劃在未來幾個月開始研究。不過，其系統的準確性已被第三方驗證，公司位於馬薩諸塞州伯靈頓的工廠能夠每月生產約 1 萬個盒式晶片。
一旦獲得 FDA 批准，SiPhox 計劃與醫療系統、健康保險公司、僱主以及郵寄血液檢測公司合作，幫助人們在家中追蹤健康狀況。
“我們可以為人們提供一種新的家庭醫療保健方式，”Vermeulen 說，“無論是針對慢性疾病還是其他情況，使用者只需擁有我們的血液檢測裝置，任何時候需要透過血液檢測支援的遠端醫療時，他們都可以使用我們的裝置。這就像蘋果使用者可以訪問許多第三方服務提供的應用程式一樣，SiPhox 使用者也將可以使用建立在核心血液檢測功能上的精選第三方服務。”
https://news.mit.edu/2024/siphox-brings-lab-testing-home-1114
