Лаборатория на чипе

18.08.2023 |

Изделия типа «лаборатория на чипе» могут стать быстрорастущей от­раслью полупроводниковой промыш­ленности, но до настоящего времени от­сутствовала готовность риска инвести­ровать развитие их крупносерийного производства. Возможно, сейчас время для такого риска пришло.

А. Мельниченко

Срок выпуска на рынок новых изделий является решающим фактором в достижении превосходства в конкурентной борьбе. Но иногда, несмотря на нали­чие технологической возможности изготовления из­делия и сферы его применения, по экономическим соображениям развивать крупносерийное производ­ство невыгодно. Именно такая ситуация сложилась с имеющейся в настоящее время в Европе технологией изготовления изделий, получивших название «лабо­ратория на чипе» (далее ЛнЧ).

Сегодня эти изделия еще не нашли свою нишу на рынке. Создается впечатление, что те преимущества, которые делают изделия ЛнЧ привлекательными — возможность массового применения миниатюрных устройств разового использования, позволяющих вы­полнять анализ вне лаборатории, препятствуют ее широкому распространению.

Для изготовления опытных образцов и разверты­вания крупносерийного производства необходимо вложить значительные средства. Для того, чтобы про­изводство было рентабельным, объем выпускаемой продукции должен составлять не менее нескольких тысяч изделий в месяц. В настоящее время число потребителей изделий ЛнЧ еще не так велико. Необ­ходимо взять на себя смелость пойти на риск.

В перспективе для изделий ЛнЧ открываются широкие возможности успешного продвижения на рынок при условии установления приемлемой це­ны.

Потенциальные возможности и невысокая стои­мость этих изделий могут стать толчком к их широко­му использованию и соответственно источником до­хода для проектных организаций, изготовителей и пользователей оборудования для научно-исследова­тельских работ и др. Перенесение места проведения экспертизы из лаборатории в полевые условия суще­ственно сокращает время, необходимое для прове­дения анализа. Поэтому везде, где сроки и затраты на получение результатов анализа играют первостепен­ную роль, существует потенциальный потребитель изделий ЛнЧ.

Можно привести ряд примеров, в которых изде­лия ЛнЧ могут найти широкое применение. Это ана­лиз крови (в том числе на наличие ВИЧ-инфекции), криминалистика, а также определение наличия наркотиков в крови лиц, находящихся за рулем ав­томобиля. В соответствии с действующим в Англии с 1988 года законом о дорожном транспорте управ­ление автомобилем в состоянии наркотического опьянения является столь же серьезным преступ­лением, как и управление в нетрезвом виде. Суще­ствует насущная потребность оснащения дорожной полиции портативными приборами для определе­ния наличия наркотика в крови, столь же простыми в эксплуатации, как и приборы для определения процента алкоголя в крови.

До сих пор анализы, проводимые с помощью пор­тативных приборов, имели недостаточную точность, что не позволяло принимать их результаты в качестве доказательства в судебном процессе. Таким доказа­тельством мог быть лишь анализ, выполненный в ла­боратории. С появлением на рынке изделий ЛнЧ от­крывается перспектива создания портативных анали­тических приборов высокой точности.

Вероятно, нет ничего сложного в том, чтобы в ре­зультате научно-исследовательских работ на основе стандартной технологии обработки кремния разрабо­тать изделия для нужд биохимии. Не следует, однако, ставить утопические цели создания многофункцио­нального изделия, способного анализировать любые вещества — возможно, это задача отдаленного буду­щего. В первую очередь необходимо создать ряд из­делий, каждое из которых было бы предназначено для анализа какого-либо одного вещества.

Наступит время, когда кто-то возьмет на себя сме­лость вложения инвестиций и выпуска на рынок партии изделий ЛнЧ. Этот риск очень велик, но в случае успеха ожидаемый выигрыш огромен.

Как же выйти из этого тупика? В правительствен­ных кругах европейских стран идея создания изделий ЛнЧ находит широкую поддержку. Но кроме законода­тельной базы, включающей технологию их примене­ния (к примеру, методику проверки наличия наркоти­ков в полевых условиях), остаются еще и экономичес­кие проблемы, поэтому дебаты по этим вопросам не проводятся.

В Европе биотехнология получила достаточно сильное развитие. В ней существует ряд компаний, получивших мировую известность. С развитием про­цесса Европейской интеграции ссылки на отсутствие большого внутреннего рынка уже не могут служить оправданием. И если бы имелась соответствующая законодательная база, то европейский рынок по раз­меру мог бы превзойти американский.

Имеет также смысл исследовать возможность соз­дания структур ЛнЧ на основе более дешевых чем кремний материалов (например, пластмасс). Не иск­лючено, что, хотя точность таких изделий будет ниже, она окажется достаточной для выпуска коммерческо­го продукта приемлемой стоимости.

Те, кто близко знаком с изделиями ЛнЧ, и те, кто понимает их огромные возможности, воспринимают сложившееся положение дел с чувством досады. Од­нако, следует помнить, что в процессе внедрения ре­волюционных технологий всегда существует переход­ный этап, связанный с выбором наиболее приемле­мых материалов, изменениями экономических усло­вий или законодательной базы.

Потенциальные потребители изделий ЛнЧ настро­ены оптимистично. Они осознают, что эти изделия ожидает большое будущее, но желали бы, чтобы их стоимость снизилась прежде, чем взять на себя ка­кие-либо обязательства. Изделия ЛнЧ появятся на рынке, в этом нет сомнения. Вопрос только в том, ког­да это произойдет, и смогут ли европейские произво­дители получить ожидаемую прибыль.

На основе изделий ЛнЧ могут быть созданы набо­ры портативных устройств, позволяющие проводить анализ крови на наличие широкого спектра веществ — от ВИЧ-инфекции до алкоголя и наркотиков.