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英特爾Edison：革命性技術(shù)

美國(guó)開(kāi)發(fā)出容量比鋰離子電池高10倍的糖類燃料電池，“3年內(nèi)實(shí)用化”

瑞薩開(kāi)發(fā)出具有超高可靠性的存儲(chǔ)器

節(jié)能設(shè)備的中樞——新一代功率半導(dǎo)體，抵得上7～8個(gè)核電機(jī)組

日本開(kāi)始研發(fā)氨燃料電池，目標(biāo)是發(fā)電效率超過(guò)45％

1小時(shí)可解讀全部堿基

目前，除了東芝外，其他公司也在陸續(xù)開(kāi)發(fā)利用電流和電壓進(jìn)行DNA分析和檢測(cè)病毒等的技術(shù)。其中，社會(huì)影響較大的是美國(guó)Life Technologies公司2012年上市的“Ion Proton Sequencer”（圖8，9）注4）。這是直接分析DNA堿基序列的技術(shù)之一，被稱為DNA測(cè)序儀。

圖8：取得迅猛發(fā)展的DNA序列技術(shù) DNA堿基序列讀取技術(shù)的速度2年提高了10倍，同時(shí)還降低了成本。已開(kāi)始用于NIPT等臨床用途。2012年開(kāi)發(fā)出了電氣解讀堿基序列的系統(tǒng)。預(yù)計(jì)今后將進(jìn)一步推進(jìn)低成本化。

注4）開(kāi)發(fā)該技術(shù)的是英國(guó)DNA Electronics公司，Life Technologies在當(dāng)時(shí)的Ion Torrent Systems公司的授權(quán)下開(kāi)發(fā)了產(chǎn)品。Ion Torrent Systems于2010年被Life Technologies收購(gòu)。

在2000年前后，分析人類DNA的約30億個(gè)堿基對(duì)需要耗時(shí)8年左右，花費(fèi)約300億日元。隨著技術(shù)的進(jìn)步，DNA分析大幅推進(jìn)了高速化和低成本化，到2011年，只需用大約2天的時(shí)間，花幾十萬(wàn)日元就能實(shí)現(xiàn)了。不過(guò)，檢測(cè)技術(shù)仍然以光學(xué)為基礎(chǔ)，裝置體積較大。

而Life Technologies的產(chǎn)品在檢測(cè)上利用檢測(cè)氫離子（H＋）的晶體管“ISFET（離子感應(yīng)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管）”（圖9（a，b））。檢測(cè)原理是，用晶體管檢測(cè)DNA雙鏈結(jié)合時(shí)產(chǎn)生的H＋。由此，DNA堿基序列的分析儀器縮小到了能放到桌上的程度。ISFET的應(yīng)用范圍也快速擴(kuò)大。

圖9：進(jìn)入利用電氣檢測(cè)技術(shù)解讀DNA堿基序列的時(shí)代 圖為L(zhǎng)ife Technologies公司2012年上市的利用半導(dǎo)體電氣解讀DNA堿基序列的系統(tǒng)（a、b），以及名古屋大學(xué)中里研究室開(kāi)發(fā)的BioCMOS生物傳感器群（c～e）。均利用晶體管檢測(cè)離子的增減。（（a）由Life Technologies公司拍攝）

名古屋大學(xué)教授中里和郎預(yù)測(cè)，“通過(guò)利用ISFET，從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，只用一個(gè)小時(shí)就能解讀人類的全部DNA堿基序列”。中里利用ISFET的一種，開(kāi)發(fā)出了檢測(cè)和分析DNA、蛋白質(zhì)、糖和病毒等的芯片“BioCMOS傳感器”（圖9（c～e））注5）�，F(xiàn)在已利用600nm工藝開(kāi)發(fā)出約100萬(wàn)陣列的傳感器，“如果利用最新的20nm多的工藝，可實(shí)現(xiàn)40億陣列的傳感器。這樣的話，用1小時(shí)即可解讀人類DNA的30億個(gè)堿基”（中里）。

注5）不過(guò)，BioCMOS傳感器除了電流檢測(cè)外，還可根據(jù)檢測(cè)對(duì)象變更為電壓和電阻檢測(cè)等。也能檢測(cè)蛋白質(zhì)和病毒等。