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

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。防止威胁人类生命病原（如：埃博拉病毒和炭疽）的蔓延是一项分秒必争的艰巨任务。

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，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。

技术

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，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，以增加样本的副本数，从而显著简化了病原检测的步骤。

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创业公司，具有研发周期短且无需外部融资的优势；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。虽然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