4 Tipps zur Sensorminiaturisierung von Lura Health

25. Juli 2023 Von Jim Hammerand

Diese Darstellung zeigt den Speichelsensor von Lura Health in einer Halterung [Bild mit freundlicher Genehmigung von Lura Health]

Ohne eine physische Präsenz in Shenzhen wäre das Miniatursensor-Startup möglicherweise nicht in der Lage gewesen, einen Batterielieferanten zu finden, der bereit wäre, die anspruchsvollen Anforderungen des Speichelsensors von Lura Health zu erfüllen, sagte Mitbegründer und CEO Daniel Weinstein.

„Die Lieferkette ist derzeit super schwierig. Lieferantenvereinbarungen sind ziemlich verrückt. [Fast] jedes PCBA-Haus im Land hat einen riesigen Rückstand“, sagte Weinstein in einem Interview mit Medical Design & Outsourcing.

„Unsere Stärke als Unternehmen besteht darin, Wege zu finden, die Chancen zu überwinden, die Unternehmen – insbesondere Start-ups – in dieser Branche entgegenstehen“, fuhr er fort. „Wir stehen ganz unten in der Nahrungskette und wir begrüßen das. Ja, es bereitet uns eine Menge Kopfzerbrechen, aber wir haben uns noch mehr Mühe gegeben, kreativ zu werden, wie wir damit umgehen können, um den Zeitrahmen einzuhalten.“

Die Bedeutung des Aufbaus von Lieferantenbeziehungen ist nur eine Lektion, die Weinstein anderen Entwicklern miniaturisierter Implantatsensoren vermittelt hat.

Daniel Weinstein, Mitbegründer und CEO von Lura Health [Foto mit freundlicher Genehmigung von Lura Health]

Obwohl Blut seit langem der Goldstandard für Tests ist, ist immer noch eine Hautpunktion erforderlich. Und obwohl die Schweißüberwachung Potenzial zeigt, ist es schwierig, kontinuierliche Messwerte zu erhalten. Optische Sensoren sind ebenfalls vielversprechend, aber es ist nicht klar, wann diese Technologie – wie die uhrenbasierte Glukoseüberwachung, an der Apple seit mehr als einem Jahrzehnt arbeitet – Realität wird.

Speicheltests sind bereits eine boomende milliardenschwere Industrie, die von der Krankheitsdiagnostik bis zur Genomik reicht. Aber es handelt sich meist um einmalige Tests und nicht um eine kontinuierliche Überwachung.

„Es gibt bereits einen großen Markt für Point-of-Care-Speicheltests, bei denen ein Röhrchen an ein Labor geschickt wird. Aber wir sehen die unvermeidliche Schlussfolgerung, dass dieser Raum auf ein tragbares System umgestellt wird“, sagte er.

Um nützlich zu sein und ihre Kosten zu rechtfertigen, müssen tragbare, nichtinvasive Monitore einfach zu bedienen sein – und leicht am oder im Patienten angebracht werden können.

„Patienten mit chronischen Erkrankungen, die einer kontinuierlichen Überwachung bedürfen, stehen ohnehin vor großen Herausforderungen. Sie brauchen keine medizinischen Geräte, um noch mehr Herausforderungen einzuführen, um ihre Herausforderungen zu bewältigen“, sagte er. „… Wegen der Universalität und Verbreitung vorhandener zahnärztlicher Geräte, wegen des einfachen Zugangs zu einem Zahnarzt – vielleicht sogar noch mehr als zu einem Arzt – wegen der langfristigen Sensorfunktionen im Mund als Langzeitgerät statt.“ B. auf der Haut oder etwas anderem für die Compliance, glauben wir, dass die Speicheldiagnostik in Wearables eine Möglichkeit ist, dem Patienten ein Werkzeug an die Hand zu geben, das nicht noch mehr Komplexität oder Schmerzpunkte mit sich bringt, als er ohnehin schon hat.“

Weinstein ist optimistisch in Bezug auf die Festkörperbatterietechnologie zur Miniaturisierung von Sensoren.

„Ich denke, Solid State ist die Zukunft“, sagte er. „Wenn jemand anderer Meinung ist, möchte ich ihn auf Abbotts jüngsten Rückruf von 4,2 Millionen Geräten hinweisen, bei denen die Lithium-Polymer-Zellen bei einigen ihrer Empfänger überhitzt waren und Feuer fingen.“

Festkörperbatterien seien weniger reaktiv und bei Beschädigung weniger anfällig für Verbrennungen als Lithiumbatterien, sagte er.

Lura Health gehörte dieses Jahr zu den ersten Empfängern der neuen Stereax M300-Stapelbatterien von Ilika. Weinstein sagte, dass die Sensoren von Lura Health wahrscheinlich diese Festkörperbatterien verwenden werden, wenn sie irgendwann im nächsten Jahr in großen Mengen verfügbar sein werden.

Die Oberflächenmontagetechnologie (SMT) sei als Standard für Entwickler miniaturisierter Sensoren von entscheidender Bedeutung, sagte Weinstein.

„Die Minimierung manueller Montagemethoden und die Maximierung der Montage, die mit Standard-SMT-Maschinen kompatibel ist, wird eine Menge Kosten und Arbeit sparen und muss von Anfang an berücksichtigt werden“, sagte er.

Entwickler miniaturisierter Sensoren sollten ohnehin schon darüber nachdenken, wie sie die Vorteile der automatisierten Fertigung nutzen können, da für nahezu alles in diesem kleinen Maßstab eine Maschinensteuerung erforderlich sein wird.

Ein weiterer Trend, der an Fahrt gewinnt, ist das Stapeln von Elektronik. Insbesondere bei miniaturisierten Geräten und Komponenten, bei denen der Platz ohnehin knapp ist, ist die Fläche für Elektronik auf der horizontalen Ebene begrenzt.

„Es ist wichtig, diesen vertikalen Raum stärker zu nutzen“, sagte Weinstein.

Und Sie können nicht mehr nur einen Teil Ihres Geräts isoliert entwerfen.

„Es wird immer schwieriger, in Silos zu entwerfen“, sagte Weinstein. „Letztendlich möchte man, dass alles in einem Bild zusammenkommt, von Wärmeübertragungssimulationen über HF-Simulationen bis hin zu Durchflusssimulationen. Und es wird immer wichtiger, all das in einen integrierten Design-Stack zu integrieren.“

Der Speichelsensor von Lura Health nutzt ein von Resonant Link entwickeltes kabelloses Ladesystem. [Foto mit freundlicher Genehmigung von Resonant Link]

„Als wir uns an 20 Anbieter wandten, erhielten wir von 19 von ihnen kein Angebot, und einer von ihnen schaffte es einfach und gab uns eine Chance – vielleicht widerwillig, aber wir waren auch in China, also haben wir dieses Gesicht genutzt.“ Dazu braucht es eine persönliche Beziehung“, sagte Weinstein.

Über den Hax-Hardwarebeschleuniger des Risikokapitalunternehmens SOSV gelangte Lura Health nur wenige Monate vor der COVID-19-Pandemie nach Shenzhen.

„Als wir dort ankamen, wollte keiner der großen Hersteller, die wir brauchten, mit uns sprechen, weil wir nur geringe Stückzahlen und niedrige Mindestbestellmengen hatten. Wir haben sie einfach nur geärgert. Wir brauchten die besten Lieferanten, weil sie die einzigen waren, die über die Fähigkeiten verfügten, die wir brauchten.“

Dann kam die Pandemie und plötzlich tauchten Auftragsfertigungsmanager, die uns „bisher umgehauen“ hatten, in ihren Teslas auf, um das Team zu Werksbesichtigungen und Abendessen mitzunehmen. sagte Weinstein.

„Für die Montage und Produktion war das großartig. Für den Batterielieferanten war es immer noch sehr schwierig, weil … die Parameter des Produkts lächerlich waren. Es übertraf alle ihre Miniaturisierungsspezifikationen. Sie alle zögerten wirklich, überhaupt den Versuch zu unternehmen, es zu zitieren, und keiner von ihnen tat dies, außer einem Unternehmen.“

Sie entwickelten einen handgerollten, handversiegelten Lithium-Polymer-Zellen-Prototyp, den Lura Health zur Stromversorgung der Geräte der nächsten Generation zur FDA-Prüfung verwenden wird. Mit einer Größe von 10 mm x 4 mm x 0,9 mm sei es laut Weinstein das kleinste seiner Art.

Der Nachteil kleinerer Batterien bei der Miniaturisierung von Sensoren ist jedoch eine geringere Kapazität, und Lura Health benötigte eine Möglichkeit, die Batterien drahtlos aufzuladen.

Die Lösung kam, nachdem Weinstein den Mitbegründer von Resonant Link über das Forbes 30 Under 30-Netzwerk traf und beim Nachrichtenaustausch auf Slack von der neuesten hocheffizienten kabellosen Ladetechnologie erfuhr.

„Wir waren der perfekte Anwendungsfall. … Wir brauchen es so klein wie möglich, keine Wärmeentwicklung, so effizient wie möglich, so schnell wie möglich“, sagte Weinstein.

Aus ihrer Zusammenarbeit entstand die kleinste Ladespule, die Resonant Link je hergestellt hat, und Lura Health nutzt sie nun zum kabellosen Aufladen seines Geräts.

„Wir sind fest davon überzeugt, dass wir das nur auf diese Weise hätten schaffen können“, sagte Weinstein.

Beziehungen seien wichtiger denn je, da die Herausforderungen bei der Versorgung größer seien als je zuvor, sagte er.

„Als Startup ist es möglicherweise unmöglich, die erwarteten Vorlaufzeiten einzuhalten, aber Sie sollten nie wissen, dass es am erwarteten Tag zu einer Verzögerung kommen wird. Sie sollten es im Voraus wissen. Und wenn es sich um einen wichtigen Lieferanten handelt, sollten Sie persönlich in seinem Werk im Flugzeug sein und mit dem Team sprechen. Sie sollten nicht versuchen, sie per E-Mail zu erreichen.“

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