Trouver la bonne puce

Vous avez une idée géniale qui pourrait potentiellement révolutionner votre industrie : une nouvelle technique chirurgicale, une solution de diagnostic ou un système d'inspection. Vous savez déjà que pour y arriver, il faudra la dernière technologie d'imagerie vidéo à partir d'un boîtier incroyablement petit, sous-millimétrique ; en d'autres termes, une caméra vidéo à puce distale (COT). Le COT doit s'intégrer dans un appareil flexible au design élégant et permettre l'imagerie vidéo dans l'anatomie qui était auparavant inaccessible, ou l'image dans les minuscules crevasses sombres de notre monde mécanisé. La technologie doit être peu coûteuse, mais les performances vidéo doivent être compétitives par rapport aux produits vidéo à capteurs plus grands avec lesquels le marché est déjà familier. (Figure 1). Alors, par où commencer pour identifier les technologies vidéo et les fournisseurs appropriés ?

La sélection d'un fournisseur pour la technologie COT peut être une tâche ardue. Bien qu'il n'y ait pas autant d'options de capteur disponibles, la combinaison d'un capteur, d'un traitement d'image, de caractéristiques électro-optiques et de spécifications mécaniques constitue un défi de taille. Lors du choix d'un fournisseur partenaire pour votre projet de visualisation, il est essentiel de prendre en compte les exigences de base de votre application, telles que la taille de l'appareil, la longueur, la réutilisation/stérilisation, l'optique et, surtout, les performances vidéo. En plus des propriétés du module de caméra ou du capteur, vous devez également prendre en compte les capacités, l'historique, la force et la qualité de votre fournisseur.

Vous êtes sur une QUEST — un acronyme pour Quality, Use, Externals, Supplier, Technology. Grâce à ces cinq étapes, vous pouvez définir les exigences spécifiques de votre appareil et sélectionner la meilleure technologie et le meilleur fournisseur pour votre application. L'importance relative de chaque composant dépendra de votre application. La liste n'est donc pas une progression étape par étape, mais plutôt un rappel des éléments essentiels à prendre en compte.

La qualité est toujours importante, mais dans ce contexte, la caractéristique n'est pas destinée à se référer uniquement au respect de normes industrielles particulières, telles que les systèmes de gestion de la qualité ISO 13485 ou 9001. La qualité implique également l'application et l'utilisation prévues. La technologie d'imagerie chip-on-tip proposée fonctionnera-t-elle de manière fiable et cohérente pour répondre aux attentes de votre client final ? La qualité, dans ce contexte, est un terme relatif ; les attentes pour un appareil à usage unique seront probablement inférieures à celles destinées à des usages multiples, en ce qui concerne les matériaux, la qualité de fabrication et la durabilité. Votre fournisseur fournit-il des procédures et des outils de test adéquats pour la vérification des performances du produit, avec une inspection entrante et une documentation de ses propres résultats de test ? Comment les divergences seront-elles résolues ? Ce sont des qualifications importantes du fournisseur à évaluer dans le processus de prise de décision.

L'utilisation fait référence à votre vision de la manière dont l'appareil sera utilisé, du nombre de fois qu'il doit être utilisé et de la manière dont il sera traité. L'utilisation affecte de nombreuses facettes de la conception, du coût, des matériaux et de la construction. Si votre appareil cible est destiné à un usage unique (c'est-à-dire jetable), existe-t-il des critères de matériaux, d'assemblage ou de performance qui pourraient être abaissés pour réduire les coûts ? Aujourd'hui, des composants vidéo à usage unique sont disponibles pour certaines applications laparoscopiques, arthroscopiques, urologiques et d'intubation. La qualité vidéo et les performances de ces systèmes à usage unique peuvent être modérément ou considérablement inférieures à celles des alternatives multi-usages plus conventionnelles, mais les technologies à usage unique peuvent fonctionner "assez bien" pour répondre à vos exigences de performances internes et aux besoins cliniques du utilisateurs. Par exemple, un appareil photo qui comprend un élément de lentille frontale en saphir dur peut être parfait pour la durabilité, mais les coûts peuvent dépasser ses avantages si l'appareil cible est destiné à un usage unique. Que tolérera l'application pour une dépense à usage unique, en fonction des taux de remboursement de la procédure ? Alternativement, si le coût de l'appareil et la qualité de conception permettent sa réutilisation pendant un certain nombre de cycles, quels calculs de retour sur investissement (ROI) sont nécessaires pour soutenir cette approche ? Si un produit sera soumis à plusieurs cycles de stérilisation, une validation supplémentaire peut être nécessaire pour déterminer si la stérilisation est non seulement efficace, mais aussi que la conception du produit est suffisamment robuste pour réussir à effacer le nombre donné de cycles de réutilisation.

Les externes englobent toutes les exigences imposées par les personnes extérieures à votre organisation, y compris les exigences réglementaires en matière de documentation, d'étiquetage, de test et de fabrication. Le marché dispose-t-il déjà d'options existantes pour effectuer la procédure ? Quelles sont les principales exigences en termes d'attentes en matière de performances optiques, de champ de vision, de plage focale, d'intégrité de l'appareil pour l'incursion de liquide, d'éclairage, de rayon de courbure pour la navigation ou d'interface utilisateur ? Quelles sont les propriétés mécaniques et optiques nécessaires de la part de la technologie puce sur pointe et du fournisseur pour garantir que l'application prévue est viable ? Le produit proposé offre-t-il au marché une accessibilité améliorée, une taille plus petite et des performances d'imagerie améliorées ? Par exemple, si le passage d'un capteur de 1,7 mm de diamètre à un capteur de 1,0 mm fait passer la conception du cathéter de 3,4 mm à 2,7 mm tout en conservant le canal de travail de même taille, cette réduction de taille permettra-t-elle l'accès à d'autres régions pulmonaires, gastro-intestinales, ou des voies urinaires ? Peut-être qu'une taille d'appareil plus petite, présentant des améliorations appropriées de la qualité d'image, peut permettre un changement dans les procédures, telles que les biopsies pulmonaires, qui sont généralement effectuées par voie percutanée en utilisant l'imagerie CT pour guider une aiguille. Un instrument vidéo de plus petite taille pourrait permettre un accès comparable dans le poumon avec une visualisation directe, réduisant potentiellement les risques et fournissant des soins améliorés aux patients (Figure 2).

Un fournisseur de technologie COT peut être un capteur uniquement, un système de caméra clé en main complet ou une solution hybride caméra-composant. Si votre organisation dispose des capacités internes pour gérer l'ensemble du programme de développement et de l'intégration, une option de capteur uniquement peut offrir la plus grande flexibilité et un meilleur contrôle de la conception. L'inconvénient, cependant, est que le capteur nécessite une équipe de développement expérimentée pour l'optique, l'électricité, la mécanique, les matériaux, le traitement d'image, l'assemblage et la qualité.

D'un autre côté, un fournisseur qui peut fournir un module clé en main en tant que caméra prête à l'emploi, prête à l'emploi, élimine les ressources de développement internes mais peut également limiter vos capacités de personnalisation pour répondre idéalement aux exigences de votre application. Une option intermédiaire consiste à travailler avec un fournisseur qui fournit un module ou des composants de caméra vidéo. Le choix est le mieux adapté aux organisations qui ont une compréhension claire de leur marché cible et souhaitent se concentrer sur l'intégration d'une conception de caméra presque complète dans un package adapté à l'application. Quel que soit le type de fournisseur qui répond le mieux à vos exigences, rappelez-vous que le support technique, le système qualité, la flexibilité de conception et les processus de fabrication du fournisseur sont cruciaux pour assurer la cohérence et la fiabilité du produit et pour minimiser les risques à long terme. La sélection du capteur le moins cher peut ne pas protéger de manière adéquate la réussite globale de votre produit si le produit est incohérent, mal pris en charge ou présente des pannes intermittentes (Figure 3).

La technologie a considérablement progressé ces dernières années. La dernière génération de capteurs CMOS ultra-compacts peut offrir une sensibilité exceptionnelle. Avec un chemin de données numérique complet de bout en bout, du capteur au traitement d'image, ces nouveaux capteurs permettent le développement d'oscilloscopes flexibles ultra-petits de moins de 1,5 mm (y compris les fibres d'éclairage) et de moins de 3 mm, y compris les canaux de travail. Des lentilles intégrées avec de larges champs de vision de 120° et des profondeurs de champ raisonnablement longues de 3 à 50 mm sont adéquates pour fournir une visualisation à faible distorsion à l'intérieur de structures étroites. Le traitement d'images est souvent un domaine qui différencie une solution de fournisseur d'une autre. Les outils de traitement d'image disponibles et leur degré d'intégration dans votre système sont des considérations importantes. Les composants de votre fournisseur doivent être facilement adaptables pour une intégration dans vos exigences opto-mécaniques et électriques.

N'oubliez pas que votre QUEST vous aidera à identifier la meilleure technologie d'imagerie COT, le meilleur fournisseur et le meilleur partenaire de développement pour donner vie à votre vision.

Cet article a été écrit par Paul Dempster, directeur des ventes, Toshiba Imaging Systems Division (Irvine, CA). Pour plus d'informations, cliquez ici .

Cet article est paru pour la première fois dans le numéro de mars 2017 du magazine Photonics & Imaging Technology.

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