Encontrar el chip correcto

Tiene una gran idea que potencialmente podría revolucionar su industria: una nueva técnica quirúrgica, una solución de diagnóstico o un sistema de inspección. Ya sabe que llegar allí requerirá la última tecnología de imágenes de video de un paquete increíblemente pequeño, submilimétrico; en otras palabras, una cámara de video chip-on-tip (COT) distal. El COT debe integrarse en un dispositivo flexible y elegantemente diseñado y permitir imágenes de video en la anatomía que antes era inaccesible, o imágenes en las pequeñas grietas oscuras de nuestro mundo mecanizado. La tecnología debe ser económica, pero el rendimiento del video debe ser competitivo con los productos de video con sensores más grandes con los que el mercado ya está familiarizado. (Figura 1). Entonces, ¿dónde comienza a identificar las tecnologías y los proveedores de video apropiados?

Seleccionar un proveedor de tecnología COT puede ser una tarea abrumadora. Si bien no hay tantas opciones de sensores disponibles, la combinación de un sensor, procesamiento de imágenes, características electro-ópticas y especificaciones mecánicas constituye un serio desafío. Al elegir un socio proveedor para su proyecto de visualización, es esencial considerar los requisitos principales de su aplicación, como el tamaño del dispositivo, la longitud, la reutilización/esterilización, la óptica y, lo que es más importante, el rendimiento del video. Además de las propiedades del módulo o sensor de la cámara, también debe tener en cuenta las capacidades, el historial, la fuerza y ​​la calidad de su proveedor.

Está en una QUEST, un acrónimo de Quality, Use, Externals, Supplier, Technology. A través de estos cinco pasos, puede definir los requisitos específicos de su dispositivo y seleccionar la mejor tecnología y proveedor para su aplicación. La importancia relativa de cada componente dependerá de su aplicación, por lo que la lista no es una progresión paso a paso, sino un recordatorio de los elementos principales que se deben tener en cuenta.

La calidad siempre es importante, pero en este contexto, la característica no pretende referirse únicamente al cumplimiento de estándares industriales particulares, como los sistemas de gestión de calidad ISO 13485 o 9001. La calidad también implica la aplicación y el uso previstos. ¿La tecnología de imagen de chip en la punta propuesta funcionará de manera confiable y consistente para cumplir con las expectativas de su cliente final? Calidad, en este contexto, es un término relativo; las expectativas para un dispositivo de un solo uso probablemente serán menores que para uno diseñado para usos múltiples, con respecto a los materiales, la calidad de construcción y la durabilidad. ¿Su proveedor proporciona procedimientos y herramientas de prueba adecuados para la verificación del rendimiento del producto, con inspección entrante y documentación de sus propios resultados de prueba? ¿Cómo se resolverán las discrepancias? Estas son calificaciones importantes del proveedor para evaluar en el proceso de toma de decisiones.

El uso se refiere a su visión de cómo se empleará el dispositivo, cuántas veces se debe operar y cómo se procesará. El uso afecta muchas facetas del diseño, costo, materiales y construcción. Si su dispositivo de destino está diseñado para un solo uso (en otras palabras, desechable), ¿existen criterios de materiales, ensamblaje o rendimiento que podrían reducirse para reducir los costos? En la actualidad, hay componentes de video de un solo uso disponibles para ciertas aplicaciones laparoscópicas, artroscópicas, urológicas y de intubación. La calidad de video y el rendimiento de estos sistemas de un solo uso pueden estar moderada o sustancialmente por debajo de las alternativas de usos múltiples más convencionales, pero las tecnologías de un solo uso pueden funcionar "lo suficientemente bien" para cumplir con sus requisitos de rendimiento interno y las necesidades clínicas del usuarios Por ejemplo, una cámara que incluye un elemento de lente frontal de zafiro duro puede ser perfecta para la durabilidad, pero los costos pueden superar sus ventajas si el dispositivo de destino está diseñado para un solo uso. ¿Qué tolerará la aplicación para un gasto de un solo uso, según las tasas de reembolso del procedimiento? Alternativamente, si el costo del dispositivo y la calidad del diseño permiten su reutilización durante una cierta cantidad de ciclos, ¿qué cálculos de retorno de la inversión (ROI) se necesitan para respaldar este enfoque? Si un producto se someterá a múltiples ciclos de esterilización, es posible que se requiera una validación adicional para determinar si la esterilización no solo es efectiva, sino que el diseño del producto es lo suficientemente resistente para superar con éxito la cantidad dada de ciclos de reutilización.

Los externos abarcan todos los requisitos impuestos por quienes están fuera de su organización, incluidos los requisitos reglamentarios para la documentación, el etiquetado, las pruebas y la fabricación. ¿El mercado ya cuenta con opciones existentes para realizar el trámite? ¿Cuáles son los requisitos clave en términos de expectativas de rendimiento óptico, campo de visión, rango focal, integridad del dispositivo para incursión de líquidos, iluminación, radio de curvatura para navegación o interfaz de usuario? ¿Qué propiedades mecánicas y ópticas se necesitan de la tecnología chip-on-tip y del proveedor para garantizar que la aplicación prevista sea viable? ¿El producto propuesto ofrece al mercado una accesibilidad mejorada, un tamaño más pequeño y un rendimiento de imagen mejorado? Por ejemplo, si al pasar de un sensor de 1,7 mm de diámetro a un sensor de 1,0 mm se reduce el diseño del catéter de 3,4 mm a 2,7 mm mientras se mantiene el canal de trabajo del mismo tamaño, ¿permitirá esta reducción de tamaño el acceso a regiones adicionales en los pulmones, el sistema gastrointestinal y el o vías urinarias? Tal vez un tamaño de dispositivo más pequeño, con mejoras apropiadas en la calidad de la imagen, pueda permitir un cambio en los procedimientos, como las biopsias de pulmón, que generalmente se realizan de forma percutánea mediante el uso de imágenes de TC para guiar una aguja. Un instrumento de video de menor tamaño podría permitir un acceso comparable al pulmón con visualización directa, reduciendo potencialmente los riesgos y brindando una mejor atención al paciente (Figura 2).

Un proveedor de tecnología COT puede ser solo un sensor, un sistema completo de cámara llave en mano o una solución híbrida de cámara y componente. Si su organización tiene las capacidades internas para administrar todo el programa de desarrollo y la integración, una opción de solo sensor puede proporcionar la mayor flexibilidad y control de diseño. Sin embargo, la desventaja es que el sensor requiere un equipo de desarrollo experimentado en óptica, electricidad, mecánica, materiales, procesamiento de imágenes, montaje y calidad.

Por otro lado, un proveedor que puede proporcionar un módulo llave en mano como una cámara lista para usar, lista para su uso inmediato, elimina los recursos de desarrollo internos, pero también puede limitar sus capacidades de personalización para cumplir idealmente con los requisitos de su aplicación. Una opción intermedia es trabajar con un proveedor que proporcione un módulo o componentes de cámara de video. La elección es más adecuada para las organizaciones que tienen una comprensión clara de su mercado objetivo y desean centrarse en la integración de un diseño de cámara casi completo dentro de un paquete que se ajuste a la aplicación. Independientemente del tipo de proveedor que mejor cumpla con sus requisitos, recuerde que el soporte técnico, el sistema de calidad, la flexibilidad de diseño y los procesos de fabricación del proveedor son cruciales para garantizar la consistencia y confiabilidad del producto y para minimizar los riesgos a largo plazo. Es posible que seleccionar el sensor más barato no proteja adecuadamente el éxito general de su producto si el producto es inconsistente, tiene un soporte deficiente o tiene fallas intermitentes (Figura 3).

La tecnología ha progresado sustancialmente en los últimos años. La última generación de sensores CMOS ultracompactos puede proporcionar una sensibilidad excepcional. Con una ruta completa de datos digitales de extremo a extremo, desde el sensor hasta el procesamiento de imágenes, estos nuevos sensores permiten el desarrollo de endoscopios flexibles ultrapequeños de menos de 1,5 mm (incluidas las fibras de iluminación) y endoscopios de menos de 3 mm, incluidos los canales de trabajo. Las lentes integradas con amplios campos de visión de 120° y profundidades de campo razonablemente largas de 3-50 mm son adecuadas para proporcionar una visualización de baja distorsión dentro de estructuras estrechas. El procesamiento de imágenes suele ser un área que diferencia la solución de un proveedor de otra. Qué herramientas de procesamiento de imágenes están disponibles y qué tan bien pueden integrarse dentro de su sistema son consideraciones importantes. Los componentes de su proveedor deben ser fácilmente adaptables para la integración dentro de sus requisitos opto-mecánicos y eléctricos.

Recuerde que su QUEST lo ayudará a identificar la mejor tecnología de imágenes COT, proveedor y socio de desarrollo para hacer realidad su visión.

Este artículo fue escrito por Paul Dempster, Director de Ventas, División de Sistemas de Imágenes de Toshiba (Irvine, CA). Para obtener más información, haga clic aquí.

Este artículo apareció por primera vez en la edición de marzo de 2017 de la revista Photonics & Imaging Technology.

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