在整个IVD产品研发中,光学作为最重要的应用科学,可以影响到产品的最终结果。
光学系统结构主要由光源、光路及信号接收转换部分组成。
光学系统结构
·根据检测仪器原理的不同,光源包括用电的有源光源和自发光的无源光源。
·光路部分主要为透镜、滤光片和光阑等,目的是让光线向我们所需要的方向聚焦或发散,从而得到所需要的信号。
·信号接收部分包括光电转换传感器和配套电路,通过将光信号转换为电信号并进行滤波、放大和模数转换等,从而得到需要的信号量。
光电转换感应器选型
在IVD仪器中,光电转换传感器作为重要部件,其参数和性能直接影响整个光学系统的性能。目前,日本滨松是最受青睐的品牌,尽管国内企业在某些方面已经取得了突破,但整体评价上还是不及日本滨松,短期内难以替代。因此,在选型过程中,需要注意以下几点:
01响应波长范围
光电转换传感器有相应的波长响应范围,选择合适的传感器要考虑设计仪器光学系统的波长范围。在可见光范围内,波长转换效率最高,而在紫外光范围内波长转换效率较低,需要重点关注转换效率。同时,也需要关注传感器的效率峰值波长。图片是一张厂家给的同系列传感器对不同波长的转换效率曲线。
02本底噪音
传感器的本底噪音是另一个重要指标,其大小直接影响对有效信号的干扰。传感器的本底噪音一般控制在10-20pA,并在后续计算中进行扣除。
03传感器尺寸和封装
在选型时需要考虑空间尺寸和封装。传感器的尺寸和封装方式需要和仪器光学系统的要求匹配,以便更好地集成到仪器中。同时,尺寸和封装也直接影响传感器的灵敏度、响应速度和噪声等性能。
04接收面元尺寸
对于光学检测系统而言,光阑或透镜等方式可以使光斑全部落在传感器硅光电二极管所分布的区域内,因此,传感器面元的尺寸是一个非常重要的参数。不同的传感器面元大小会对光路和光斑的设计提供约束,从而影响整个IVD仪器的性能表现。
05成本
除了性能参数外,成本也是在器件选型时需要考虑的重要指标。随着集采和竞争的加剧,成本控制尤为重要。在目标市场在基层的POCT设备中,成本更是需精打细算。因此,在选择器件时,需要同时关注其性能和成本,以确保选用的器件满足项目的要求并具有合理的价格。
我国光学建设与发展的建议
对于国内IVD仪器产业而言,关键器件的国产替代已成为目前最为紧迫的问题之一。
只有通过对关键器件的研发、制造和应用等方面的不断突破,才能够实现国产仪器的全面超越。
总之,在进行器件选型时,需要从多个方面综合考虑,包括传感器面元尺寸、性能参数和成本等指标。
只有通过合理的选择和应用关键器件,才能够使IVD仪器具备更优秀的性能表现和更具竞争力的价格。
2022年思脉得以第一代内窥镜光学检测仪为蓝本,成功自主研发出多款多代符合YY/T1587,YY0068标准的医用内窥镜光学性能检测平台,大大提高了医用内窥镜检测的便利性和适配性。
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