在整個IVD產(chǎn)品研發(fā)中,光學作為最重要的應用科學,可以影響到產(chǎn)品的最終結果。

光學系統(tǒng)結構主要由光源、光路及信號接收轉換部分組成。

光學系統(tǒng)結構

·根據(jù)檢測儀器原理的不同,光源包括用電的有源光源和自發(fā)光的無源光源。

·光路部分主要為透鏡、濾光片和光闌等,目的是讓光線向我們所需要的方向聚焦或發(fā)散,從而得到所需要的信號。

·信號接收部分包括光電轉換傳感器和配套電路,通過將光信號轉換為電信號并進行濾波、放大和模數(shù)轉換等,從而得到需要的信號量。

光電轉換感應器選型

在IVD儀器中,光電轉換傳感器作為重要部件,其參數(shù)和性能直接影響整個光學系統(tǒng)的性能。目前,日本濱松是最受青睞的品牌,盡管國內企業(yè)在某些方面已經(jīng)取得了突破,但整體評價上還是不及日本濱松,短期內難以替代。因此,在選型過程中,需要注意以下幾點:

01響應波長范圍

光電轉換傳感器有相應的波長響應范圍,選擇合適的傳感器要考慮設計儀器光學系統(tǒng)的波長范圍。在可見光范圍內,波長轉換效率最高,而在紫外光范圍內波長轉換效率較低,需要重點關注轉換效率。同時,也需要關注傳感器的效率峰值波長。圖片是一張廠家給的同系列傳感器對不同波長的轉換效率曲線。

02本底噪音

傳感器的本底噪音是另一個重要指標,其大小直接影響對有效信號的干擾。傳感器的本底噪音一般控制在10-20pA,并在后續(xù)計算中進行扣除。

03傳感器尺寸和封裝

在選型時需要考慮空間尺寸和封裝。傳感器的尺寸和封裝方式需要和儀器光學系統(tǒng)的要求匹配,以便更好地集成到儀器中。同時,尺寸和封裝也直接影響傳感器的靈敏度、響應速度和噪聲等性能。

04接收面元尺寸

對于光學檢測系統(tǒng)而言,光闌或透鏡等方式可以使光斑全部落在傳感器硅光電二極管所分布的區(qū)域內,因此,傳感器面元的尺寸是一個非常重要的參數(shù)。不同的傳感器面元大小會對光路和光斑的設計提供約束,從而影響整個IVD儀器的性能表現(xiàn)。

05成本

除了性能參數(shù)外,成本也是在器件選型時需要考慮的重要指標。隨著集采和競爭的加劇,成本控制尤為重要。在目標市場在基層的POCT設備中,成本更是需精打細算。因此,在選擇器件時,需要同時關注其性能和成本,以確保選用的器件滿足項目的要求并具有合理的價格。

我國光學建設與發(fā)展的建議

對于國內IVD儀器產(chǎn)業(yè)而言,關鍵器件的國產(chǎn)替代已成為目前最為緊迫的問題之一。

只有通過對關鍵器件的研發(fā)、制造和應用等方面的不斷突破,才能夠實現(xiàn)國產(chǎn)儀器的全面超越。

總之,在進行器件選型時,需要從多個方面綜合考慮,包括傳感器面元尺寸、性能參數(shù)和成本等指標。

只有通過合理的選擇和應用關鍵器件,才能夠使IVD儀器具備更優(yōu)秀的性能表現(xiàn)和更具競爭力的價格。

2022年思脈得以第一代內窺鏡光學檢測儀為藍本,成功自主研發(fā)出多款多代符合YY/T1587,YY0068標準的醫(yī)用內窺鏡光學性能檢測平臺,大大提高了醫(yī)用內窺鏡檢測的便利性和適配性。

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