Met $ 100 miljoen ziet ondernemer de weg om medische beeldvorming te verstoren

Een scanner ter grootte van een iPhone die je tegen iemands borst zou kunnen houden en een levendig, bewegend 3D-beeld van wat erin zit, wordt ontwikkeld door ondernemer Jonathan Rothberg.

Jonathan Rothberg

Rothberg zegt dat hij $ 100 miljoen heeft opgehaald om een ​​apparaat voor medische beeldvorming te maken dat bijna net zo goedkoop is als een stethoscoop en artsen 100 keer zo effectief zal maken. De technologie, die volgens octrooidocumenten steunt op een nieuw soort ultrasone chip, zou uiteindelijk kunnen leiden tot nieuwe manieren om kankercellen met hitte te vernietigen of informatie aan hersencellen te leveren.

Rothberg heeft de gave om halfgeleidertechnologie te koppelen aan problemen in de biologie. Hij startte en verkocht twee DNA-sequencingbedrijven, 454 en Ion Torrent Systems (zie The $2 Million Genome en A Semiconductor DNA Sequencer), voor meer dan $500 miljoen. Dankzij de winst kon Rothberg, die opdook voor een interview met versleten chino's en een gescheurde zeemansriem, de oceaan bevaren op een 130-voet jacht genaamd genmachine en om te genieten van high-concept hobby's zoals het DNA van wiskundige genieën sequencen .

Het beeldvormingssysteem wordt ontwikkeld door: Butterfly-netwerk , een drie jaar oud bedrijf dat het verst gevorderd is van verschillende ondernemingen die volgens Rothberg uit 4Combinator zullen komen, een incubator die hij heeft gecreëerd om bedrijven te starten en te financieren die medische sensoren combineren met een tak van kunstmatige intelligentiewetenschap genaamd deep learning .

Rothberg wil niet precies zeggen hoe het apparaat van Butterfly zal werken of hoe het eruit zal zien. De details zullen naar buiten komen wanneer we het op het podium verkopen. Dat is in de komende 18 maanden, zegt hij. Maar Rothberg garandeert dat het klein zal zijn, een paar honderd dollar zal kosten, verbinding zal maken met een telefoon en dingen zal kunnen doen zoals borstkanker diagnosticeren of een foetus visualiseren.

De patentaanvragen van Butterfly beschrijven het doel van het bouwen van compacte, veelzijdige nieuwe ultrasone scanners die in realtime 3D-beelden kunnen creëren. Houd het tegen de borst van een persoon en je zou volgens de documenten door wat een raam in het lichaam lijkt te kijken.

Concepttekeningen die door Butterfly Network bij het octrooibureau zijn ingediend, tonen ideeën voor een klein 3D-apparaat voor echografie.

Met de $ 100 miljoen geleverd door Rothberg en investeerders, waaronder Stanford University en het Duitse Aeris Capital, lijkt Butterfly de grootste gok ooit te zetten door een bedrijf op een opkomende technologie waarbij ultrageluidstralers direct op een halfgeleiderwafer worden geëtst, naast circuits en verwerkers. De apparaten staan ​​bekend als capacitieve micro-machinale ultrasone transducers of CMUT's.

De meeste ultrasone apparaten gebruiken kleine piëzo-elektrische kristallen of keramiek om geluidsgolven te genereren en te ontvangen. Maar deze moeten zorgvuldig met elkaar worden verbonden en vervolgens via kabels aan een aparte doos worden bevestigd om de signalen te verwerken. Iedereen die ultrasone elementen rechtstreeks op een computerchip kan integreren, zou ze goedkoop in grote batches kunnen produceren en gemakkelijker het type arrays kunnen maken dat nodig is om 3D-beelden te produceren.

De visie voor dit product bestaat al vele jaren. Het valt nog te bezien of iemand het kan maken tot een door de markt gevalideerde realiteit.

Echografie wordt vaker door artsen gebruikt dan enig ander type beeldvormende test, waaronder om een ​​baby tijdens de zwangerschap te bekijken, om tumoren in zachte weefsels zoals de lever te vinden, en meer recentelijk om prostaatkanker te behandelen door cellen op te warmen met geluidsgolven.

Het idee voor micromachinale ultrasone chips dateert uit 1994, toen Butrus Khuri-Yakub, een professor uit Stanford die Rothbergs bedrijf adviseert, de eerste bouwde. Maar geen enkele was een commercieel succes, ondanks een decennium van interesse van bedrijven als General Electric en Philips. Dit komt omdat ze niet betrouwbaar hebben gefunctioneerd en moeilijk te vervaardigen zijn gebleken.

De visie voor dit product bestaat al vele jaren. Het valt nog te bezien of iemand een door de markt gevalideerde realiteit kan maken, zegt Richard Przybyla, hoofd circuitontwerp bij Chirp Microsystems, een startup in Berkeley, Californië, die ultrasone systemen ontwikkelt waarmee computers menselijke gebaren kunnen herkennen. Wat misschien al die tijd nodig was, is een grote investering en een toegewijd team.

Rothberg zegt dat hij geïnteresseerd raakte in ultrasone technologie omdat zijn oudste dochter, nu een studente, tubereuze sclerose heeft. Het is een ziekte die epileptische aanvallen en gevaarlijke cysten in de nieren veroorzaakt. In 2011 onderschreef hij een poging in Cincinnati om te testen of ultrasone pulsen met hoge intensiteit de niertumoren zouden kunnen vernietigen door ze te verhitten.

Wat hij zag, bracht Rothberg tot de conclusie dat er ruimte was voor verbetering. De installatie - een MRI-machine om de tumoren te zien en een ultrasone sonde om ze te verwarmen - kostte miljoenen dollars, maar was niet bijzonder snel, meer als een laserprinter die acht dagen nodig heeft om af te drukken en eruitziet alsof mijn kinderen hem erin hebben getekend kleurpotlood, zegt hij. Ik wilde een supervoordelige versie maken van deze machine van $ 6 miljoen, om hem 1000 keer goedkoper, 1000 keer sneller en honderd keer nauwkeuriger te maken.

Rothberg beweert dat er een geheime saus is voor de technologie van Butterfly, maar hij zal het niet onthullen. Maar het heeft misschien net zoveel te maken met slim apparaat- en circuitontwerp als het overwinnen van de fysieke limieten en fabricageproblemen waarmee de CMUT-technologie tot nu toe te maken heeft gehad.

Een reden om dat te denken is dat de medeoprichter van het bedrijf, Nevada Sánchez, kosmologen eerder hielp bij het ontwerpen van een veel goedkopere radiotelescoop met een signaalverwerkingstruc, een vlindernetwerk genoemd, ook de oorsprong van de naam van de startup. Greg Charvat werkt ook samen met het bedrijf, die erbij kwam vanuit het Lincoln Laboratory van MIT, waar hij radar ontwikkelde die: kan menselijke lichamen zien zelfs door dikke stenen muren (zie Zien als Superman).

Tijdens een bezoek aan het hoofdkantoor van 4Combinator, dat zich in een jachthaven in Guilford, Connecticut, Charvat en Sanchez bevindt, toonden Charvat en Sanchez een foto van een cent die zo gedetailleerd was dat je de letters en cijfers erop kon lezen. Ze hadden de foto dit voorjaar gemaakt met een prototype-chip. De ultrasone [industrie] is eigenlijk terug in de jaren zeventig. GE en Siemens bouwen voort op oude concepten, zegt Charvat. Met chipproductie en een paar nieuwe ideeën van radar, zegt hij, kunnen we sneller beelden maken, met een breder gezichtsveld en gaan we van millimeter naar micrometer resolutie.

Echografie werkt door geluid uit te schieten en vervolgens de echo vast te leggen. Het kan ook bundels van gefocuste energie creëren - en op chips gebaseerde apparaten zouden uiteindelijk kunnen leiden tot nieuwe systemen voor het doden van tumorcellen. Kleine apparaten kunnen ook worden gebruikt als een manier om informatie naar de hersenen te sturen (recentelijk werd ontdekt dat neuronen kunnen worden geactiveerd met ultrasone golven).

Ik denk dat het beter zal worden dan een mens om te zeggen: 'Heeft dit kind het syndroom van Down of een hazenlip?' En als mensen tijd nodig hebben, zal het bovenmenselijk zijn.

Rothberg zegt dat zijn eerste doel zal zijn om een ​​beeldvormingssysteem op de markt te brengen dat goedkoop genoeg is om zelfs in de armste uithoeken van de wereld te worden gebruikt. Hij zegt dat het systeem sterk afhankelijk zal zijn van software, inclusief technieken die zijn ontwikkeld door onderzoekers van kunstmatige intelligentie, om door banken met afbeeldingen te kammen en belangrijke functies te extraheren die diagnoses zullen automatiseren.

We willen dat het werkt als 'panorama' op een iPhone, zegt hij, verwijzend naar een smartphonefunctie die een fotograaf stuurt om over een vergezicht te pannen en automatisch een samengesteld beeld samenstelt. Maar naast het herkennen van objecten - lichaamsdelen in het geval van een foetaal onderzoek - en het helpen van de gebruiker bij het lokaliseren ervan, zegt Rothberg dat het systeem ook voorlopige diagnostische conclusies zou trekken op basis van software voor het vinden van patronen.

Als ik duizenden van deze afbeeldingen heb, denk ik dat het beter zal worden dan een mens om te zeggen: 'Heeft dit kind het syndroom van Down of een hazenlip?' En als mensen tijd nodig hebben, zal het bovenmenselijk zijn, zegt Rothberg. Ik zal een technicus in staat stellen dit werk te doen.

Rothberg zegt dat zijn incubator naast Butterfly nog drie andere bedrijven heeft opgericht en dat hij elk van hen tussen de $ 5 miljoen en $ 20 miljoen aan startkapitaal heeft gegeven. Ze omvatten een biotechnologiebedrijf, Lam Therapeutics , werken aan behandelingen die verband houden met tubereuze sclerose; Hyperfijn onderzoek, een startup in stealth-modus die niet heeft gezegd wat voor soort technologie het ontwikkelt; en een ander bedrijf dat naamloos is.

zich verstoppen