MISSION (Mid- Infrared Silicon Photonic Sensors for Healthcare and Environmental Monitoring)
MISSION(用于医疗保健和环境监测的中红外硅光子传感器)
基本信息
- 批准号:EP/V047663/1
- 负责人:
- 金额:$ 733.66万
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Research Grant
- 财政年份:2021
- 资助国家:英国
- 起止时间:2021 至 无数据
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Silicon Photonics, the technology of electronic-photonic circuits on silicon chips, is transforming communications technology, particularly data centre communications, and bringing photonics to mass markets, utilising technology in the wavelength range 1.2 micrometres - 1.6 micrometres. Our vision is to extend the technical capability of Silicon Photonics to Mid -Infrared (MIR) wavelengths (3-15 micrometres), to bring the benefits of low cost manufacturing, technology miniaturisation and integration to a plethora of new applications, transforming the daily lives of mass populations. To do this we propose to develop low-cost, high performance, silicon photonics chip-scale sensors operating in the MIR wavelength region. This will change the way that healthcare, and environmental monitoring are managed. The main appeal of the MIR is that it contains strong absorption fingerprints for multiple molecules and substances that enable sensitive and specific detection (e.g. CO2, CH4, H2S, alcohols, proteins, lipids, explosives etc.) and therefore MIR sensors can address challenges in healthcare (e.g. cancer, poisoning, infections), and environmental monitoring (trace gas analysis, climate induced changes, water pollution), as well as other applications such as industrial process control (emission of greenhouse gases), security (detection of explosives and drugs at airports and train stations), or food quality (oils, fruit storage), to name but a few. However, MIR devices are currently realised in bulk optics and integrated MIR photonics is in its infancy, and many MIR components and circuits have either not yet been developed or their performance is inferior to their visible/near-IR counterparts. Research leaders from the Universities of Southampton, Sheffield and York, the University Hospital Southampton and the National Oceanography Centre will utilise their world leading expertise in photonics, electronics, sensing and packaging to unleash the full potential of integrated MIR photonics. We will realise low cost, mass manufacturable devices and circuits for biomedical and environmental sensing, and subsequently improve performance by on-chip integration with sources, detectors, microfluidic channels, and readout circuits and build demonstrators to highlight the versatility of the technology in important application areas. We will initially focus on the following applications, which have been chosen by consulting end users of the technology (the NHS and our industrial partners): 1) Therapeutic drug monitoring (e.g. vancomycin, rifampicin and phenytoin); 2) Liquid biopsy (rapid cancer diagnostics from blood samples); 3) Ocean monitoring (CO2, CH4, N2O detection).
硅光子学是硅芯片上的电子-光子电路技术,正在改变通信技术,特别是数据中心通信,并将光子学引入大众市场,利用波长范围为1.2微米至1.6微米的技术。我们的愿景是将硅光子学的技术能力扩展到中红外(MIR)波长(3-15微米),将低成本制造,技术集成和集成的好处带入大量新应用,改变大众的日常生活。要做到这一点,我们建议开发低成本,高性能,硅光子芯片级传感器在MIR波长区域工作。这将改变医疗保健和环境监测的管理方式。MIR的主要吸引力在于它包含对多个分子和物质的强吸收指纹,能够灵敏和特异地检测(例如CO2、CH 4、H2S、醇类、蛋白质、脂类、爆炸物等)。因此,MIR传感器可以解决医疗保健(例如癌症、中毒、感染)和环境监测(痕量气体分析、气候引起的变化、水污染)中的挑战,以及其他应用,例如工业过程控制(温室气体排放)、安全(在机场和火车站检测爆炸物和毒品)或食品质量(油、水果储存),仅举几例。然而,MIR器件目前在体光学器件中实现,并且集成MIR光子学处于起步阶段,并且许多MIR组件和电路尚未开发,或者它们的性能不如它们的可见/近IR对应物。来自南安普顿、谢菲尔德和约克大学、南安普顿大学医院和国家海洋学中心的研究领导者将利用他们在光子学、电子学、传感和包装方面的世界领先专业知识,充分发挥综合MIR光子学的潜力。我们将实现用于生物医学和环境传感的低成本、可大规模制造的设备和电路,随后通过与源、检测器、微流体通道和读出电路的片上集成来提高性能,并建立演示器,以突出该技术在重要应用领域的多功能性。我们将首先关注以下应用,这些应用是通过咨询该技术的最终用户(NHS和我们的工业合作伙伴)而选择的:1)治疗药物监测(例如万古霉素,利福平和苯妥英); 2)液体活检(从血液样本中快速诊断癌症); 3)海洋监测(CO2,CH 4,N2 O检测)。
项目成果
期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Integrated Switching Circuit for Low-Noise Self-Referenced Mid-Infrared Absorption Sensing Using Silicon Waveguides
- DOI:10.1109/jphot.2021.3121331
- 发表时间:2021-12
- 期刊:
- 影响因子:2.4
- 作者:Y. Qi;Zhexuan Zheng;M. Banakar;Yangbo Wu;Anushka S. Gangnaik;D. Rowe;V. Mittal;J. Butement;J. Wilkinson;G. Mashanovich;M. Nedeljkovic
- 通讯作者:Y. Qi;Zhexuan Zheng;M. Banakar;Yangbo Wu;Anushka S. Gangnaik;D. Rowe;V. Mittal;J. Butement;J. Wilkinson;G. Mashanovich;M. Nedeljkovic
Group IV mid-infrared photonics for communications and sensing
用于通信和传感的第四组中红外光子学
- DOI:10.1117/12.2616700
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Mashanovich G
- 通讯作者:Mashanovich G
Improving tuberculosis treatment using mid-infrared spectroscopy for bedside therapeutic drug monitoring
使用中红外光谱进行床边治疗药物监测改善结核病治疗
- DOI:10.1117/12.2649135
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Rowe D
- 通讯作者:Rowe D
Prediction of Neonatal Respiratory Distress Biomarker Concentration by Application of Machine Learning to Mid-Infrared Spectra.
- DOI:10.3390/s22051744
- 发表时间:2022-02-23
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Ahmed W;Veluthandath AV;Rowe DJ;Madsen J;Clark HW;Postle AD;Wilkinson JS;Murugan GS
- 通讯作者:Murugan GS
Ge-on-Si waveguide device for self-referenced fingerprint region absorption spectroscopy
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- DOI:10.1117/12.2650469
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Nedeljkovic M
- 通讯作者:Nedeljkovic M
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- 资助金额:
$ 733.66万 - 项目类别:
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